丘陵红壤耕作利用过程中土壤肥力的演变和预测

通过区域尺度上两个时段的定位采样 ,结合田块尺度上的长期试验 ,研究了耕作利用变化对我国中亚热带低丘红壤区土壤肥力演变的影响。分析了土壤肥力演变的驱动力 ,建立了土壤养分变化与养分平衡间的相关预测模型。对比分析表明 ,丘陵红壤肥力的变化与养分平衡量的变化趋势一致。在保持荒地和水田利用方式时 ,土壤有机质含量显著降低 ;旱地系统中速效磷和速效钾含量增加 ,但在不施肥的针阔混交林中却下降 ;荒地开垦为水田后 ,土壤肥力有增加趋势。旱坡地红壤全氮和速效钾的变化量与氮、钾的平衡量的显著相关 ,而土壤速效磷与磷的平衡量间相关不显著 ,其原因是没有考虑磷的固定和矿化。     

黄土高塬沟壑区农田土壤养分与作物产量变化的长期监测

【目的】 土壤养分含量是反映土壤肥力状况的重要指标,对农田肥料投入和土壤养分进行长期定位监测,有利于准确反映土壤养分变化趋势。利用黄土高塬沟壑区不同施肥监测区 10 年的长期监测资料,分析对比不同监测区土壤养分含量和作物产量的变化,分析土壤养分、产量与施肥的关系,为当地农田生产的施肥管理提供理论依据。 【方法】 本研究试验监测区的农田管理完全参照大田管理模式,共设置四大试验监测区,包括无肥监测区(CK)、化肥监测区(HF)、化肥有机肥监测区(HM)和农民地块监测区(NM),肥料均于作物播种前作为基肥撒施。在每年冬小麦收获期 6 月中下旬,或玉米收获期 9 月中下旬,采集表层(0—20 cm)土壤样品,处理后进行土壤养分的分析,并且在作物收获期测算作物产量以及植株地上部分的氮、磷、钾含量。 【结果】 与试验前相比,CK 监测区土壤有机质降低 1.73 g/kg,HF监测区增加 1.97 g/kg,HM监测区增加 2.20 g/kg,NM 监测区增加 1.44 g/kg;CK 监测区土壤全氮减少 0.08 g/kg,其他施肥监测区增加 0.05～0.13 g/kg;HF 监测区土壤碱解氮增加 7.8 mg/kg,而其他监测区均不同程度地降低;HM 监测区土壤有效磷增加最为显著,增幅达到 11.86 mg/kg,HF 监测区增加 8.42 mg/kg,NM 监测区增加 3.06 mg/kg,CK 监测区增加 2.44 mg/kg;CK 监测区土壤速效钾明显下降,降低 38 mg/kg 左右,NM 监测区增加最为显著,增加量为 27.5 mg/kg。对冬小麦而言,相比于 CK 不施肥区,HF、HM 和 NM 监测区都能够显著提高产量,但各施肥监测区之间产量差异不显著。农田养分平衡分析表明,化肥和有机肥配施,可使土壤中 N、P、K 素均有盈余;只施化肥时会导致土壤 K 素亏缺严重;当土壤长期不施用任何肥料时,土壤各养分元素均出现亏缺。 【结论】 在黄土高塬沟壑区,作物生育期降水量及其分配、积温条件和肥力水平对小麦产量影响显著。施肥 10 年后,各施肥区土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量都有不同程度的提高,土壤碱解氮只有单施化肥的增加。无肥监测区由初始含量的最高水平最终降至最低,证明了长期施肥对于土壤肥力的维持具有重要意义。另外,该地区农民地块存在过量施肥现象。      

丹江口库区不同坡度对土壤肥力特征的影响

丹江口库区是典型的农业区域,随着库区社会经济的发展,农业生产对库区生态环境的影响不断提升,掌握土壤肥力特征及坡度对其的影响,为优化丹江口农田土壤质量和提高养分效率提供科学依据。选择丹江口库区淅川县为研究区,基于不同坡度下采集160个土壤样点进行调查和综合分析,可定量地评估农田坡度对土壤肥力的影响。结果显示,淅川县农田土壤养分处于中等水平,与全量养分相比,土壤有效养分变异系数较大,土壤有效磷和碱解氮分别为1.10和0.40;不同坡度条件下,农田土壤肥力指标存在显著性差异,与10～15°农田相比,0～5和5～10°农田有机质含量分别增加27.1%和17.2%,且0～5和5～10°农田土壤有效磷含量分别增加52.7%和115%,有效磷流失较为严重;结合CCA分析表明土壤肥力指标能较好地响应土壤坡度变化程度。因此,研究区10°的农田土壤的养分易淋溶,水土流失严重,原因是土壤有效磷具有流失风险,为了维持丹江口库区生态平衡,应将10°的农田区域作为土壤改良重要区域;将0～10°农田区域作为灌河流域土壤质量管理的重点对象。     

我国耕地土壤养分变化与肥料投入状况

根据全国耕地地力监测点 10余年监测结果 ,分析了我国耕地土壤养分变化与肥料投入状况。结果表明 ,有机肥投入量有逐渐减低的趋势 ,而化肥投入量稳中有升 ;常规施肥区土壤有机质、速效氮、速效钾年度间基本稳定 ,而速效磷稳中有升 ;空白区土壤有机质、速效氮基本稳定 ,速效磷、速效钾有下降趋势。养分收支平衡分析表明 ,氮磷盈余、钾亏缺。氮盈余量北方旱地、南方旱地和水田随年度稳中有升 ,而北方水田逐渐下降 ;磷盈余均稳中有升 ;钾亏缺南方水田在缓解 ,而其他农田在逐渐加大     

江西省不同农田利用方式对土壤养分状况的影响

为了全面掌握江西省土壤养分的状况,基于江西省16 823个农田耕层(0—20cm)土壤样点数据,运用实地采样、数理统计与地统计学等分析方法,对研究区不同农田利用方式(水旱轮作、一季旱地、两季旱地、一季水田和两季水田)下土壤养分含量进行了研究。结果表明:通过半方差函数研究发现,江西省土壤养分的空间变异主要是由随机因素引起的,耕层(0—20cm)土壤全氮(TN)和碱解氮(AN)含量分别为1.25～1.61g/kg,149.27～169.90mg/kg,全磷和有效磷含量为0.49～0.54g/kg和17.94～21.30mg/kg,全钾(TK)和速效钾含量为11.55～12.19g/kg和72.67～106.41mg/kg,有机质含量和土壤pH值为27.09～31.52g/kg,5.12～5.52;不同土地利用方式下土壤化学性质差异达到极显著水平,其影响程度由大到小依次为土壤pH值全氮速效钾有机质有效磷碱解氮全磷全钾;Pearson相关性分析发现,土壤中有机质含量和与全氮、碱解氮、全钾、速效钾、有效磷含量以及pH值有显著(p0.05)或极显著的相关性(p0.01),相关系数分别为0.945,0.359,-0.014,0.033,0.028,0.061,-0.061,说明土壤有机质含量与其他养分含量关系密切,可以作为指示土壤肥力的敏感因子。研究结果对于江西省采取合理的土地利用方式、施肥方式以及提高土壤养分水平、土地生产力等方面具有极其重要的意义。     

长期施肥下我国农田土壤微生物及氨氧化菌研究进展

长期施用化肥和有机肥显著改变了我国土壤肥力和农田生态系统的稳定性。微生物在土壤养分循环和肥力形成过程中扮演了重要角色,其数量、多样性及群落结构是评价土壤肥力和农田生态系统稳定性的重要指标。随着研究土壤微生物的方法和技术的成熟,当前关于如何选择微生物学参数以有效评价土壤肥力及健康状况、土壤微生物对不同施肥管理措施的响应机制及功能微生物如何调控土壤养分循环等问题已成为土壤生态学中的研究热点。本文梳理了基于我国长期定位施肥农田的土壤微生物学研究进展,综合分析了土壤微生物生物量和酶活性、细菌群落及近些年倍受关注的氨氧化菌群落三方面的研究进展及发展方向,其中综合分析了构成细菌群落的八大门类菌群对施肥的响应及其驱动因素,最后从不同角度提出了微生物在土壤学及农业生产中的研究和应用方向。     

辽宁铁岭农田耕层土壤养分状况及其变化

通过对铁岭市七个县 (市 )区的农田耕层土壤样品分析 ,结果表明 :1998年与 1980年相比 ,全市农田耕层土壤有机质、全氮含量略有下降 ,有效磷含量增加 ,有效钾含量降低。因此在农田作物施肥上应采取增施有机肥 (秸秆还田和施用农家肥 )及增加配方有机无机复合肥的投入等方法进行补钾和增加有机质、全氮含量 ,以达到土壤养分平衡 ,保证农作物高产稳产优质。     

黄土塬面果园土壤养分特征及演变

为了探明黄土高原沟壑区长期种植果树对果园土壤肥力的影响,应用空间代时间的方法,对不同种植年限果园的土壤肥力状况进行多元统计分析。结果表明,果园土壤全磷、速效磷和速效钾含量丰富,有机质、全氮、碱解氮含量属中等偏下水平。不同果园中各养分变异较大的是土壤速效磷、速效钾,土壤有机质和全氮的变异系数最小。与当地农田土壤养分相比,果园土壤养分除有机质含量差异不显著,全氮含量显著低于农田外,其余养分含量均显著高于农田。总体上看,不同种植年限间果园土壤养分含量差异显著。果园土壤肥力综合指数与种植年限二者之间有显著的相关性,其变化趋势符合y=-0.0011x2+0.0419x+0.2078模型。在黄土高原沟壑区种植果树能够提高土壤肥力,但当果树种植年限超过19年时果园土壤肥力开始衰退,果园生态系统质量下降。     

喷灌条件下土壤NO3--N含量的空间变异性研究

作物生长所需的养分主要来源于土壤 ,因而土壤作为作物生长的营养库 ,其养分的变异必然会引起作物生长的变异。北方旱地土壤氮素形态一般以硝态氮为主 ,所以开展土壤NO- 3 N含量空间变异性研究对于科学合理地制定农田施肥方案 ,提高氮肥利用率 ,促进变量施肥技术的发展 ,实现精     

不同施肥制度对南方旱地红壤微生物组结构和功能影响研究进展

土壤微生物组在促进土壤养分循环、提高土壤固碳能力和维持土壤肥力等方面具有重要的作用。红壤是我国南方重要的耕地资源,但其有机质含量低、水土流失严重,且面临着土壤酸化导致的活性铁铝增加、作物生长受限和微生物活性下降等严峻问题。我国近年来基于红壤旱地长期定位试验和短期培育试验开展了很多工作,在通过调控红壤微生物组以缓解土壤酸化、增加有机质含量和提高氮磷养分有效性方面取得了突破性进展。本文综述了红壤区农田土壤微生物组结构的主要驱动因素,回顾和比较了长期施用化肥、有机肥和有机无机配施等不同施肥制度对我国南方旱地红壤微生物组结构和功能影响的研究工作,阐述了有机培肥制度对红壤微生物群落多样性的积极效应;总结了配施有机肥在提高红壤有机碳周转功能类群和氮磷代谢功能类群丰度,促进红壤有机碳分解、维持有机质稳定和提高土壤氮磷养分有效性等方面的重要作用;探讨了高多样性微生物群落中关键特殊性代谢功能对驱动微生物群落装配和维持土壤生态功能稳定的作用。最后,对我国旱地红壤微生物组未来的研究方向进行了展望,强调了可以通过改进微生物培养策略、明确微生物组不同类群的功能特征和驱动因素、充分挖掘农业微生物组资源、开发调控红壤微生物组的微生物肥料产品和高效农业管理措施来提高红壤养分循环效率、促进有机质稳定和降低铁铝活性,充分发挥微生物组在红壤耕地资源可持续利用与农业绿色发展中的作用。     

Differences in soil organic carbon stocks and fraction distributions between rice paddies and upland cropping systems in China

Purpose

A large body of research suggests that rice (Oryza sativa L.) cropping facilitates soil organic carbon (SOC) storage, while the stability of the sequestered carbon is still not well understood. The objective of this study was to determine the differences in SOC stocks and fraction distributions between rice paddies and upland cropping fields and their variation in different rice cropping areas.

Materials and methods

Data from the national soil survey were analyzed to assess the differences in SOC contents between paddy and upland cropping fields at the regional scale. In addition, three pairs of rice and upland cropping systems were selected in Heilongjiang [single rice vs. single corn (Zea mays L.) cropping], Jiangsu [rice-wheat (Triticum aestivum L.) vs. corn-wheat cropping], and Jiangxi (double rice vs. double corn cropping) provinces, representing the major cropping patterns in China. Physical fractionation techniques were used to investigate the differences in SOC stocks and distribution among different pools between rice-based cropping systems and non-rice cropping systems in China.

Results and discussion

SOC concentrations were, on average, 74.9% higher at the regional scale and 56.8% higher at the field scale in paddy than in upland cropping fields. Carbon proportion of particulate organic matter within microaggregates increased from 14.4% in upland cropping soils to 25.3% in paddy soils at the Heilongjiang site and from 12.4 to 25.5% at the Jiangxi site. Meanwhile, the free silt and clay-associated carbon was significantly greater in paddy than in upland cropping soils at the both sites. Nevertheless, SOC distribution did not markedly differ between paddy and upland cropping fields at the Jiangsu site where rice was rotated with winter wheat annually.

Conclusions

As compared to upland cropping or rice-upland crop rotation, continuous rice cropping, such as single and double rice cropping, could favor SOC stabilization by occlusion within microaggregates and adsorption to the silt and clay outside microaggregates, which may promote the long-term storage of SOC in paddies.     

红壤旱地的肥力现状及施肥和利用方式的影响

红壤旱地是我国南方亚热带地区十分重要的土壤类型,其酸性较强,pH值一般在6.0以下、交换性酸含量在4.4 cmol(+)kg-1以上;且土壤有机质含量较低,普通旱地含量通常在20g kg-1以下;养分含量不高,全氮和全磷含量通常在1.0g kg-1左右、速效磷含量一般在10mg kg-1甚至5mg kg-1以下、速效钾含量大多低于100mg kg-1。施肥是影响红壤旱地肥力的重要因素之一,有机无机肥配合施用有利于红壤肥力的提高;而利用方式对红壤旱地肥力的影响主要通过施肥和作物对养分的吸收利用。根据红壤旱地的肥力现状及该地区农业发展的需要,提出了应加强养分平衡与流失规律、土壤性质调控与改良、高效利用与管理模式以及长期定位监测等方面的研究。     

上海市郊旱作农田土壤养分资源状况

研究了上海市郊旱作农田土壤养分特征,结果表明：自80年代以来经过近20年的土壤耕作演替,上海市郊蔬菜、瓜果旱作土壤总体养分状况表现为有机质、氮素、磷素和钾素含量均很丰富。土壤氮、磷养分积累明显,较80年代第二次土壤普查有大幅度增加,一方面施用过多肥料造成浪费,另一方面带来潜在的非点源污染,对周围的环境造成威胁。各区域由于受土壤质地、土壤类型、气候条件、作物种类、耕作方式等不同土壤养分有所差异。不同耕作方式对农田土壤养分的含量影响较大,其水平高低依次为：大棚土壤、露天菜地土壤、传统自留地土壤。大棚瓜、菜地土壤有酸化趋势,菜园土壤有效磷含量远高于稻麦田土壤,这主要和施肥水平有关。     

城乡结合带农田土壤多环芳烃空间分布特征及来源解析

为了解城乡结合带农田土壤PAHs的污染特征及分布规律,本文以南京市江宁区周岗镇为例,就该地区表层农田土壤中15种优控PAHs组分的含量、空间分布特征及来源进行了研究。结果表明:有14种PAHs普遍被检出（苊未检出）,以高环（4 ~ 6环）PAHs为主;PAHs总量范围在24.49 ~ 750.04 μg kg?1之间,平均为230.89 μg kg?1,有48.28%的土样受到了污染;与国内其他地区农田土壤相比,研究区PAHs含量处于中低水平;空间趋势面分析表明,14种PAHs在东西和南北方向上呈现出明显的规律增减性;从空间分布格局来看,研究区土壤中14种PAHs含量差异较大,整体呈现由东北向西南递减的趋势,且个别点位存在PAHs的富集现象,存在局部点源污染;采用主成分及多元线性回归分析污染来源,结果显示,研究区PAHs来源主要为煤、生物质燃烧,其次为汽油、柴油燃烧,贡献率分别为71%和29%,这与当地的工业发展水平关系密切。     

长江中游农田土壤微量养分空间分布特征

为了更好地掌握长江中游土壤肥力状况,运用地统计学和Arc GIS技术相结合的方法,对湖北、湖南、江西三省41 943个土壤样品的微量养分(铁Fe、锰Mn、铜Cu、锌Zn、硼B)含量的分布特征和空间变异进行研究。结果表明,长江中游土壤有效态Fe、Mn、Cu、Zn、B的平均含量分别为88.0、27.2、3.05、1.71、0.41 mg kg-1。空间分布特征表现为Fe、Mn均以江汉平原区较低,Zn以湖南省较低,Cu、B空间分布较为不均;与第二次土壤普查结果相比,土壤微量养分含量均有所提高,其中Fe、Mn、Cu含量为缺乏或严重缺乏的面积比例分别降至0.1%、2.2%和0.1%,而Zn和B分别为30.8%和17.7%。不同的土地利用类型、土壤类型和成土母质对土壤微量养分均有不同程度的影响。随着微量养分在农业生产中的贡献越来越突出,亟须根据土壤微量养分的分布特征进行分区管理。     

水蚀风蚀交错区土壤养分特征与土壤质地及水分关系

黄土高原水蚀风蚀交错区在强烈的水蚀风蚀作用下,土壤养分流失严重,土壤退化明显。但不同的土地利用方式,这种退化规律有较大的差异。以位于黄土高原水蚀风蚀交错区的六道沟小流域为研究区,分析坡耕地和荒草坡地土壤养分特征,探讨土壤养分与土壤质地及水分的相关性。结果表明:(1)水蚀风蚀交错区各养分含量都较低,其养分含量表层均高于下层,坡耕地高于荒草地;土壤各养分上下层比值越大,土壤的供肥持续能力越差;(2)坡耕地土壤养分含量表现出与坡地水土流失相似的规律,从坡顶部到坡底呈现先减小后增大的趋势;(3)土壤水分含量影响土壤质地变化,并与土壤有机质和全氮关系最好,与有效态氮的关系较密切;(4)土壤养分含量与土壤质地的吸附作用有关,组成物质越细,吸附能力越强,但这种吸附能力还与不同粒级组成的比重有关,其机理有待于进一步研究。     

海河低平原典型县种植制度与农田景观格局变化遥感监测

作物是影响农田景观格局和生态功能的最主要因素,种植制度与农田景观优化对集约化农业的可持续发展影响显著。该研究主要利用2013－2019年Landsat 8 OLI影像,基于主成分分析法-随机森林分类法（Principal Component Analysis - Random Forest, PCA-RF）解译遥感影像,结合转移矩阵和景观指数法,以河北吴桥为典型案例研究了海河低平原复种指数、种植模式的空间分布特征及其变化动态,在此基础上分析了农田景观破碎度和多样性的变化特征。结果发现,PCA-RF法解译研究区种植模式总体精度达90%以上,Kappa系数高于0.84,效果较好;研究区复种指数从163%上升至174%,一熟转变为两熟区的面积是两熟转变为一熟区面积的1.64倍;麦玉两熟面积保持稳定,棉花一熟面积缩减了80.93%,而粮林复合种植模式的面积增长了64.54%;棉花一熟是转变为麦玉两熟的主体模式,占麦玉两熟转入面积的81.15%;同时,麦玉两熟和棉花一熟是转变为玉米一熟的主体模式,分别占玉米一熟转入面积的46.43%和41.43%;研究区香农多样性指数上升8.57%,麦玉两熟和棉花一熟的分离度指数显著增大。结果表明,7年来,棉花一熟转变为麦玉两熟导致研究区复种指数提升;棉花一熟缩减且转变为其他模式和种植模式增多导致农田景观多样性增加;同时,麦玉两熟和棉花一熟的破碎度增大导致农田景观破碎度增大,不利于主体模式的进一步规模化生产。     

我国北方土壤作物系统内钾素循环特征及秸秆还田与施钾肥的影响

在我国北方 13个省 (市、自治区 )的 25个点上 ,进行了 5年的钾肥定位试验。结果表明 ,我国北方土壤全钾含量地区性差异不大 ,而土壤缓效钾和土壤速效钾含量 ,西北地区土壤远高于东北和华北地区土壤 ,华北地区土壤的土壤缓效钾含量又远高于东北地区土壤 ,而土壤速效钾含量却低于东北地区土壤。在主要种植制下的代表性土壤上 ,东北、西北和华北地区不同种植制度下的作物吸钾量也存在明显差异。西北地区的作物吸钾量一般较高 ,华北地区一年两熟制的作物年吸钾量远大于东北地区的一年一熟制。秸秆还田和施钾肥对作物吸钾量有提高作用。在不施钾肥的情况下 ,土壤钾库长期处在被作物耗用的状态下 ,土壤速效钾含量逐渐下降 ,土壤缓效钾含量也有下降的趋势。施钾肥和秸秆还田配施钾肥 ,均能不同程度地减缓这种下降趋势     

贵州土壤养分含量的变化与施肥管理

为了解近年来化肥施用量倍增后 ,贵州农田土壤养分含量的变化 ,在 1985年土壤调查的基础上 ,1998年再次进行了土壤和肥料调查。调查结果表明 ,在目前有机肥与化肥相结合 ,养分供应以化肥为主的施肥结构下 ,水田土壤有机质和氮、磷含量有所增加 ,旱地土壤有机质和全氮含量下降 ,土壤磷素有积累。由于钾肥施用不足 ,水田、旱地土壤钾素含量都明显降低。土壤微量元素中 ,有效态硼、锌、钼普遍增加。今后需增加钾肥的施用 ,并重视施用有机肥、秸杆还田和防治水土流失 ,以培肥土壤 ,实现农业的持续发展