不同施肥措施对德州市农田土壤生物学性状的影响

[目的]探讨不同施肥措施对山东省德州市农田土壤生物学性状的作用效果,为农田土壤的培肥与农作物的合理种植提供理论依据。[方法]通过连续3a的大田试验,研究CK(对照,不施肥)、CF(尿素提供100%的氮)、CM(牛粪提供100%的氮)和CM+CF(牛粪和尿素各提供50%的氮)等处理对德州市农田土壤养分、微生物数量、微生物多样性、活性有机碳及碳库管理指数的影响。[结果]与CF处理相比,CM+CF处理显著提高了农田土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量和部分微量元素的有效性,降低了pH值;明显增加了土壤微生物数量与微生物量碳、氮含量,其中细菌数分别较CK,CF和CM处理显著增加91.22%,65.47%和17.11%;同时,CM+CF处理的微生物多样性指数最高,并与微生物总量的变化趋势一致,而CF与CK处理的微生物多样性指数与微生物总量的变化趋势不一致。此外,CM+CF处理的低活性有机碳含量和碳库管理指数亦显著高于其他处理,其中碳库管理指数比CK,CF和CM处理高出69.52,67.84,38.61。与CM+CF处理相比,CM处理对农田土壤的影响效果较小。[结论]牛粪与化肥配施能显著改善德州市农田土壤的生物学性状,有利于提升土壤肥力和增强供肥性。     

黄河三角洲长期人工林地对土壤有机碳库的影响

[目的]探讨黄河三角洲长期人工林对盐碱土壤有机碳库的作用效果,为充分发挥其生态功能与经济效益提供科学依据与技术参考。[方法]以刺槐、白蜡、白榆和臭椿纯林以及刺槐—白蜡、刺槐—白榆和刺槐—臭椿混交林等近30a的7个长期人工林为研究对象,并分别设置标准池,采用多点混合采样法,研究土壤活性有机碳、碳库管理指数的变化规律。[结果]3个混交林地土壤的微生物量碳含量较高,并显著高于其他林地,其中刺槐—白蜡混交林较未造林荒地、刺槐、白蜡、白榆和臭椿纯林分别提高26.16%,17.62%,88.41%,47.99%和21.64%。与未造林荒地相比,长期人工林地的水溶性有机碳含量均明显升高,而在各个不同造林措施中,刺槐—白蜡混交林的水溶性有机碳含量显著高于其他措施。各人工林地较荒地均显著提高了土壤总有机碳含量,其中3种混交林模式的土壤总有机碳含量明显高于对应纯林;同时,林地土壤不同活性有机碳含量的总体变化规律为:惰活性有机碳中活性有机碳高活性有机碳,其中刺槐—白蜡混交林更利于惰性有机碳的积累。此外,各人工林地土壤碳库指数较未造林荒地明显上升,其中刺槐—白蜡混交林的碳库管理指数达最高值,与刺槐—白榆、刺槐—臭椿混交林无显著性差异,但分别较刺槐、白蜡、白榆和臭椿纯林明显高出46.51,34.88,27.55,33.38。[结论]混交林模式较纯林对林地土壤有机碳库的改善效果更显著,对土壤具有较好的培肥作用,并处于良性管理状态,有利于林木的生长发育。     

放牧干扰对人工林土壤物理性状的影响

为揭示人工林群落在人为干扰下的退化状况,应用空间对比法研究了放牧干扰对黄土高原人工油松林下土壤物理性状的影响。结果表明,随放牧干扰强度的增加,土壤中砂粒含量增加,黏粒含量下降,土壤出现砂化趋势。放牧干扰下土壤容重增加了0．09～0．39g／cm^3。随放牧干扰强度的增加,土壤总孔隙、毛管孔隙和非毛管孔隙呈大幅下降的趋势,土壤持水量、含水量、入渗速率和导水率降低。重度干扰和中度干扰下土壤持水量、含水量与无放牧干扰时相比显著降低。随放牧干扰强度的增加,初渗率和稳渗速率下降,饱和导水率也随之下降。     

沙棘对辽宁西部杨树人工林土壤水分动态变化的影响研究

通过将沙棘与小黑杨和欧美杨64号的人工林分别按株混和行混2种方式进行混交实验,研究了固氮植物沙棘对辽宁西部杨树人工林土壤水分动态变化的影响。研究结果表明:(1)在0～20 cm的表层土壤中,混交林的含水量均显著高于各自纯林的含水量(p<0.01),20～120 cm的深层土壤中,混交林的土壤含水量整体趋势表现为显著低于各自纯林中的土壤含水量,只有8月处理Ⅰ纯林和混交林的土壤含水量没有显著差别;(2)2000年6,8,9月,同一人工林两两月份间的土壤含水量均有明显差别,土壤含水量大小顺序都是8月>9月>6月,不同月份间土壤含水量的差异大小随土壤深度、杨树品种、混交方式的变化而变化;(3)杨树人工林不同土层含水量与天然降水之间有明显的相关性(r~2>0.90),天然降水是杨树与沙棘混交林及杨树纯林土壤水分的主要来源。     

施肥对I-107杨树人工林土壤根际效应的影响

 通过研究施用有机肥、化学肥料和生物菌肥对I-107杨树人工林根际和非根际土壤微生物数量和土壤酶活性的影响,分析土壤酶活性与土壤微生物数量的关系。研究结果表明:不同种类肥料使用后3个月,林地根际土壤和非根际土壤微生物总量均有显著增长,其中有机肥处理土壤微生物数量增长幅度最大,菌肥处理最小。施肥处理显著提高土壤脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶、过氧化物酶活性,但尿素和菌肥处理土壤多酚氧化酶活性降低。施用有机肥处理对土壤微生物和土壤酶根际效应值影响最明显,菌肥处理影响最小。尿素处理土壤pH值高于对照,有机肥和菌肥处理小于对照,但不同处理间土壤pH值的根际效应值差异性不明显。土壤微生物数量与土壤酶活性之间存在一定的相关性,其中:土壤脲酶活性与好气性纤维素分解菌之间、土壤碱性磷酸酶活性与氨化细菌、真菌、放线菌、亚硝酸细菌之间,土壤过氧化氢酶与好气性纤维素分解菌、真菌、放线菌之间相关性显著。     

黄泛沙地不同林龄杨树人工林土壤团聚体及有机碳特征

为明确黄泛沙地不同林龄杨树人工林对土壤团聚体及有机碳的影响,以山东省国有东明林场3 a,5 a,8 a,10 a生杨树人工林土壤为研究对象,采用野外取样、室内试验与湿筛法分析了土壤团聚体组成与稳定性,并分析土壤有机碳含量与储量的变化特征。结果表明:(1)不同林龄杨树人工林团聚体分布均以大团聚体(>0.25 mm)为主,在表层土层(0—20 cm)中,随林龄的增加,大团聚体含量呈先显著降低后增加再略减的趋势; 而在20—40 cm土层中,土壤大团聚体含量为5 a>8 a>3 a>10 a; 在40—60 cm土层无显著差异;(2)在0—20 cm土层中,有机碳含量表现为3 a>5 a>10 a>8 a; 在20—60 cm土层,呈先增后减的趋势,且无显著差异。土壤稳定性与团聚体的形成和有机碳密切相关,有机碳含量与GMD值呈极显著正相关关系;(3)不同林龄杨树人工林有机碳储量均呈现一定程度表聚性,在0—20 cm各林龄碳储量占总碳储量的59.17%～74.26%。在3 a到5 a阶段由于土壤淋溶作用,可能导致有机碳储量发生转移,从表层土层(0—20 cm)向底层土层(20—60 cm)转移,而在8 a到10 a阶段,有机碳储量从底层土层向表层土层发生转移。研究结果为揭示黄泛沙地杨树人工林土壤团聚结构形成与有机碳提升提供了参考。     

配施味精废浆促进杨树生长提高土壤活性有机碳及碳库管理指数

为探讨味精废浆改良林地土壤的生物学效应以及确定化肥与味精废浆配施的合适比例,以欧美I-107杨为试材,通过连续4 a的大田试验,研究了CK(对照,不施肥)、N100(尿素提供100%的氮)、M_(10)N_(90)(味精废浆和尿素分别提供10%与90%的氮)、M_(30)N_(70)(味精废浆和尿素分别提供30%与70%的氮)与M50N50(味精废浆和尿素各提供50%的氮)等处理对杨树林地土壤总有机碳、活性有机碳组分与其有效率、碳库管理指数(carbon pool management index,CPMI)及林木生长的影响。结果表明:同N100处理相比,M_(10)N_(90)、M_(30)N_(70)和M_(50)N_(50)处理的总有机碳含量均显著升高,其中M50N50处理明显高于其他处理;M_(30)N_(70)处理的活性有机碳(active organic carbon,AOC)、可溶性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)、微生物量碳(microbial biomass carbon,MBC)含量及其有效率均达最高值,其中AOC质量分数分别较CK、N100、M_(10)N_(90)和M50N50处理显著高出43.58%、59.35%、20.71%和9.65%,DOC质量分数分别显著高出62.71%、52.38%、28.00%和14.29%;同时,M_(30)N_(70)处理的CPMI达到192.56,分别比N100、M_(10)N_(90)和M_(50)N_(50)处理明显提高89.45、43.58和30.86。此外,M_(30)N_(70)处理的胸径、树高和材积平均生长率分别为23.40%、21.62%和45.05%,亦明显高于其他处理。与M_(30)N_(70)处理相比,M_(10)N_(90)和M50N50处理对林地土壤活性有机碳各组分、CPMI和林木生长率的作用效果较小。相关性分析表明,材积生长率与AOC、AOC有效率、DOC、MBC和CPMI存在极显著相关关系(P0.01)。可见,味精废浆与化肥以3∶7比例配施能提高杨树林地土壤活性有机碳含量和碳库管理指数,有利于改善土壤质量、提高土壤肥力,并促进林木生长,从而为味精废浆在林业上的高效利用提供理论依据。     

断根和施肥对杨树人工林根际土壤肥力及生物学特性的影响

采用田间小区试验研究了不同的断根和施肥措施对I-107杨树人工林根际养分、微生物数量及酶活性的影响。结果表明:相同处理的杨树林地根际土壤pH均低于非根际土壤,而有机质、速效氮、速效磷、速效钾、有效铜和有效锌的含量均高于非根际土壤;与其它处理相比,断根施肥处理的根际土和非根际土壤速效养分含量最高,差异达显著水平;与对照相比,断根施肥处理显著提高了林地土壤的脲酶、转化酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶和过氧化物酶活性,而施肥未断根处理少量增加了此5种土壤酶活性,断根未施肥处理则降低了土壤酶的活性。各处理林地土壤微生物数量大小次序为:断根施肥>施肥未断根>断根未施肥>对照。由此可得出,施肥和断根措施相结合可有效改善根系土壤环境,提高林地土壤肥力。     

添加凋落物对杨树人工林土壤氮、磷矿化的影响初探

采用室内培养方法,在30℃和土壤含水量为田间持水量的70％的条件下研究杨树人工林的枯叶或枯枝、枯地被植物、杨树根系以及混合凋落物的添加对土壤氮和磷矿化的影响.结果表明:(1)培养42 d后,不同处理间的土壤有效磷含量存在一定差异,呈现枯叶+土＞枯地被植物+土＞混合凋落物+土＞根+土＞枯枝+土＞对照的趋势;(2)不同处理间的土壤铵态氮含量差异比较小;(3)各种处理的硝态氮含量占总无机氮的78％以上;(4)在培养初期,除添加枯枝处理外,添加其他凋落物处理的土壤硝态氮和总无机氮含量明显下降,后期逐渐升高;(5)土壤无机氮、磷含量及其矿化速率与土壤和凋落物的性质密切相关.     

鸡粪与化肥不同配施方式对土壤有机碳及杨树幼苗生长的影响

通过盆栽试验,研究了N100(尿素提供100%的氮),M10N90(鸡粪和尿素分别提供10%和90%的氮),M30N70(鸡粪和尿素分别提供30%和70%的氮)和M50N50(鸡粪和尿素各提供50%的氮)等不同施肥处理下,土壤有机碳含量、活性有机碳含量和碳库管理指数(CPMI)的变化规律。结果表明,M30N70和M50N50处理的有机碳含量分别比N100处理提高了8.11%和14.64%;M30N70处理的活性有机碳含量和CPMI均为最高,其中活性有机碳含量分别比N100,M10N90和M50N50处理提高了47.36%,14.93%和7.14%,CPMI分别提高了65.49,26.74和20.22,其差异均达到显著水平;同时,M30N70处理对杨树幼苗地径和苗高生长的提高幅度最大。土壤活性有机碳与总有机碳、杨树苗的地径和苗高呈显著相关,与CPMI呈极显著相关;CPMI与地径、苗高呈显著相关,能够指示土壤生产力的变化。由此可见,鸡粪与化肥的不同配比对土壤有机碳、活性有机碳、CPMI及杨树幼苗的生长均有显著影响,其中鸡粪与化肥以3∶7比例配施的作用效果最佳。     

猪粪沼液施用对麦稻轮作土壤碳库特性的影响

以典型稻麦两熟制农田为研究对象,分析猪粪、沼液替代化肥对土壤不同层次总有机质、活性有机质的影响,并计算各处理的碳库活度、活度指数和碳库管理指数。结果表明,以常规施肥为参照,100%猪粪和50%猪粪替代化肥处理均显著增加了0-20cm土壤总有机质、活性有机质含量,分别提高了54.58%,57.83%和21.82%,22.08%(p<0.05),进而显著提高了土壤碳库管理指数,分别提高了60.31%和22.70%(p<0.05)。100%沼液和50%沼液替代化肥处理也提高了0-20cm土壤碳库管理指数,分别提高了22.56%和3.07%,主要是由于沼液替代化肥措施改善了土壤有机质活度,其活度指数较常规施肥分别提高了16.57%和8.00%。可见,采用猪粪、沼液替代化肥措施均不同程度地提高了土壤碳库管理指数,对改善稻麦两熟制农田土壤有机质质量有重要作用。     

鸡粪与化肥配施对杨树根际土壤生物学特征及养分吸收的影响

通过盆栽试验研究鸡粪有机肥(M)与化肥(N)配施对杨树根际土壤的微生物数量、酶活性及养分吸收的影响。结果表明:与单施化肥相比,鸡粪有机肥与化肥配施可不同程度提高根际土壤中的微生物数量,以30%M+70%N处理效果最显著,其中细菌数量比CK,100%N,10%M+90%N和50%M+50%N处理分别提高了108.21%,32.36%,22.09%和10.44%;配施鸡粪有机肥可不同程度增强土壤脲酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶和蔗糖酶活性。30%M+70%N处理的酶活性显著高于其他4个处理;此外,鸡粪有机肥与化肥配施可显著提高根系的总吸收面积、活跃吸收面积和氮素利用率。其中30%M+70%N处理的氮素利用率为61.38%,分别比100%N,10%M+90%N和50%M+50%N处理提高了53.52%,26.53%和23.33%。与30%M+70%N处理相比,10%M+90%N和50%M+50%N处理对杨树根际土壤特征改善和养分吸收促进作用有所降低。综合分析认为,鸡粪有机肥与化肥以3∶7比例配施对杨树的根际区域生态环境改善和养分吸收作用效果最佳。     

连作杨树人工林不同生长阶段林地内土壤微生态环境特征

为了解连作杨树人工林不同生长阶段林地内的土壤微生态环境特征,分别选取山东省莒县招贤镇和峤山镇境内的连作杨树人工林地为研究对象,研究结果表明:土壤的物理性状随着林龄的增加先变差后又逐渐改善,而pH值随着林龄的增加是逐渐降低的。土壤养分和土壤脲酶活性随着林龄的增加呈现先增加后减小的趋势,过氧化物酶和多酚氧化酶活性随着林龄的增加而降低,过氧化氢酶活性随林龄的增加没有规律。除1龄林地外,细菌、放线菌数量及微生物总量随着林龄的增加先增加后减少,真菌数量随林龄的增加规律性不强。在土壤剖面上,土壤的物理性状随着土层的加深逐渐变差,肥力元素除了速效P和微量元素F e之外,在大部分林地内均表现出随着土层的加深而降低的趋势。土壤酶中的脲酶活性随着土层的加深而降低,表现出较强的规律性,而过氧化氢酶、过氧化物酶和多酚氧化酶在垂直方向上均没有规律性。特别是过氧化氢酶在招贤镇和峤山镇的试验地内结果正好相反。     

鸡粪与化肥配施对饲用小黑麦/玉米轮作土壤团聚体分形特征与碳库管理指数的影响

为探讨鸡粪与化肥配施对饲用小黑麦/玉米轮作土壤水稳性团聚体分形特征及碳库管理指数的影响,通过2010-2017年连续8年大田试验,研究了C_0N_0(不施肥,CK)、C_0N_(10)(鸡粪氮∶尿素氮=0∶10)、C_2N_8(鸡粪氮∶尿素氮=2∶8)、C_4N_6(鸡粪氮∶尿素氮=4∶6)和C_5N_5(鸡粪氮∶尿素氮=5∶5)5种不同处理对小黑麦/玉米轮作土壤水稳性团聚体组成及对土壤有机碳(SOC)、总有机碳(TOC)、活性有机碳(AOC)、土壤质量分形维数(D_m)和碳库管理指数(CPMI)的影响。结果表明:不同施肥处理对小黑麦/玉米轮作土壤水稳性团聚体组成具有显著影响。0-40cm土层水稳性团聚体组成均以0.25mm粒径为主,其含量表现为C_0N_0处理最高,C_0N_(10)、C_2N_8和C_5N_5处理次之,C_4N_6处理最低;与CK相比,各处理的团聚体SOC含量均显著增加(p0.05),增加幅度由大到小依次为C_4N_6C_5N_5C_2N_8C_0N_(10),且C_4N_6处理明显高于其他处理(p0.05);不同施肥处理下土壤水稳性团聚体D_m大小排序为C_0N_0C_0N_(10)C_2N_8C_5N_5C_4N_6;不同施肥处理下TOC、AOC和CPMI含量大小顺序为C_4N_6C_5N_5C_2N_8C_0N_(10)C_0N_0,且同一处理下TOC、AOC和CPMI含量均随着土层的加深而逐渐降低;Pearson相关性分析表明,D_m与TOC、AOC和CPMI和团聚体SOC基本呈极显著负相关(p0.01),而CPMI与TOC、AOC和团聚体SOC则基本呈极显著正相关(p0.01)。综合分析认为,在小黑麦/玉米轮作体系中鸡粪配施化肥不仅有利于提高土壤团聚体稳定性,还增强了土壤肥力,其中C_4N_6施肥处理效果最佳。     

有机肥对土壤铜形态及其生物效应的影响

通过施用有机肥及增加外源铜的投入,研究了有机肥对土壤中铜的形态及其生物效应的影响。结果表明,增加外源铜的投入和施用有机肥都会改变铜在不同形态间的分配,随外源铜投入量的增加,交换态组分增加的幅度较小,其他形态则增加幅度较大,其中有机结合态、锰结合态的相对比例增加迅速。在200 mg/kg铜处理中,含量分别为无铜对照的28.3倍和25.8倍,占总量的比例分别由17.3%和15.9%上升为39.6%和33.3%。随着有机肥用量的增加,锰结合态组分含量相对降低,在无外源铜投入时其含量在0%和6%有机肥用量下分别为1.77,1.61 mg/kg;当外源铜投入量为200 mg/kg时,0%和6%有机肥处理的锰结合态组分分别为61.48,26.04 mg/kg。有机结合态组分则随有机肥的用量增加而增加,在无外源铜投入时,其含量在0%和6%有机肥水平下分别为1.37,2.45 mg/kg;在外源铜加入量为200 mg/kg时,0%和6%有机肥水平下有机结合态铜分别为25.83,71.83 mg/kg。草莓根系铜含量与各形态铜皆有极显著正相关关系,而地上部铜含量仅与有机结合态铜无显著相关关系,有机肥处理对草莓铜含量也无显著影响。     

沼液堆肥化与牛粪堆肥化的发酵特性及腐熟进程

为评价沼液作为堆肥含氮添加剂的应用效果,开发沼液的处理应用技术,以牛粪树叶堆肥为对照,将沼液和树叶混合堆制发酵,探讨其发酵特性与腐熟进程。研究结果表明,环境温度一直在10℃以下,沼液堆肥化和牛粪堆肥化均能经历35d以上的堆温超过50℃的高温发酵;而沼液堆肥化超过50℃的高温期持续时间比牛粪堆肥化少8d;经60d的发酵沼液堆肥化的半纤维素含量从发酵初期的12.14%下降到6.53%,纤维素含量由20.5%下降到9.8%;而牛粪堆肥化的半纤维素含量从12.8%下降到9.56%,纤维素含量由21.5%下降到15.9%。可见沼液堆肥化的分解更彻底。从C/N、温度、可溶性糖含量、含水量、种子发芽指数综合评价两种堆肥的腐熟度,沼液堆肥化进入腐熟状态约经30d,而牛粪堆肥化进入腐熟约需45d。