不同利用方式对紫色水稻土水溶性有机碳的影响

通过研究西南大学试验农场包括不同的耕作、轮作和施肥的综合利用方式对经14年28茬的紫色水稻土水溶性有机碳的差异，探究利用方式对水溶性有机碳的影响。结果表明：0~30cm土壤水溶性有机碳变化范围在30.3~339.8mg/kg，热水提取的水溶性有机碳变化范围在60.9~740.2mg/kg，两种方法提取的有机碳随深度增加而降低。长期垄作并实行稻油轮作的利用方式使土壤水溶性有机碳在0~30cm土层与其他利用方式相比明显增加，并且差异显著；而水旱轮作（稻油）利用方式下的水溶性有机碳含量最低。水溶性有机碳可用作评价利用方式对紫色水稻土质量变化影响的有效指标。从提高土壤水溶性有机碳含量的角度来看，垄作并实行稻油轮作的利用方式比较适合紫色水稻土     

水稻-油菜周年耕作方式对土壤微生态的影响

为探索土壤微生态对稻-油系统周年耕作方式的响应机制,利用湘北洞庭湖区长期免耕直播土壤,设置稻-油轮作试验,通过比较双免耕双直播和旋耕抛栽土壤中酶活性、微生物数量、群落多样性和菌群功能等指标的差异,研究不同耕作方式对土壤微生态的影响。宏基因组测序表明,细菌群落在2种耕作方式下组成相似,双免耕双直播下细菌多样性更高;真菌群落在不同耕作方式下有不同的真菌类型,但旋耕抛栽下真菌多样性更高。菌群功能分析显示,需氧和兼性厌氧原核微生物相对丰度在双免耕双直播中较高;与氮代谢相关的原核微生物相对丰度在双免耕双直播中较高,而与碳代谢相关的原核微生物的相对丰度在旋耕抛栽中较高。可培养微生物数量测定表明,免耕土壤中可培养细菌、真菌、放线菌和硝化细菌的数量都较旋耕极显著降低,而氨化细菌数量极显著增加。酶活性分析表明,双免耕双直播土壤中的脲酶活性比旋耕抛栽提高了58.12%,而转化酶、磷酸酶和纤维素酶的活性分别降低了28.57%、11.00%和57.73%。本研究表明稻-油轮作双免耕双直播的耕作方式有利于提高土壤中细菌的多样性、需氧和兼性厌氧原核微生物的相对丰度,有利于土壤中氮的转化和利用,为洞庭湖区稻-油系统合理耕作方式的选择提供依据。     

耕作方式对紫色水稻土微团聚体分形特征影响的研究

土壤结构会影响土壤的水、肥、气、热状况,从而影响土壤肥力,而耕作方式会通过影响土壤团聚体状况来影响土壤结构,因此,为研究不同耕作制度对土壤团聚体的影响及土壤质量、结构的定量化描述,以位于西南大学农业部重庆紫色土生态环境重点野外科学观测试验站于1990年设立的长期免耕试验田为研究对象,应用微团聚体粒径分布的分形维数来探讨冬水田平作(DP)、水旱轮作(SH)、垄作免耕(LM)、厢作免耕(XM)和垄作翻耕(LF)等耕作方式对紫色水稻土土壤结构的影响。结果表明,LM、XM、LF和SH耕作方式下各土层的微团聚体含量随粒径的减小而降低,而DP处理下各土层的微团聚体含量随粒径的减小呈先降低后升高的趋势;相关分析表明,2~0.25 mm粒级团聚体含量与土壤中的有机碳、全氮、碱解氮、全磷等土壤养分含量都呈极显著正相关关系,而0.05~0.01 mm和0.01~0.005 mm粒级微团聚体含量都与这几种土壤养分呈显著或者极显著负相关,说明土壤养分主要富含在2~0.25 mm粒级团聚体中;土壤微团聚体分形维数与其各粒级含量极显著相关,微团聚体分形维数以及(< 0.005 mm)/(> 0.005 mm)粒级微团聚体含量比值都可以定量地表征紫色水稻土的结构性状;在0~70 cm土壤深度,LM、XM和LF处理下土壤微团聚体分形维数均极显著低于DP处理,表明垄作或免耕均可以改善土壤结构。     

垄作免耕对土壤团聚体中微生物生物量N和脲酶活性的影响

笔者分选出垄作免耕、常规耕作、冬水田每种耕作方式下的7个粒径的土壤团聚体,测定了3种耕作方式下土壤微生物生物量N及土壤团聚体中脲酶的活性,以试图找到土壤团聚体中脲酶的活性与土壤耕作方式的关系,以及土壤团聚体中脲酶的活性和土壤微生物生物量N的相关性。结果表明：土壤微生物生物量的分布主要受土壤结构体的制约,受耕作方式的影响不显著;不同的耕作方式对土壤团聚体中脲酶活性的影响比较明显;脲酶活性与微生物生物量N无显著相关性,说明紫色水稻土中脲酶的主要来源可能不是微生物。     

长期垄作对水稻土腐殖质特性的影响

以耕作制定位试验的常规平作（对照）、垄作、宽垄作和水旱轮作处理为研究对象,对不同宽垄作下腐殖质组分碳含量和光学性质进行了研究,以期探讨不同垄宽对土壤腐殖质特性的影响。结果表明：不同垄宽对土壤腐殖质含量和光学性质具有显著影响。在耕作层和犁底层,垄作和宽垄作提取碳含量均显著高于对照所提取的,且犁底层增幅高于耕作层;胡敏酸碳含量分别为提取碳和土壤碳含量的38%-65%和12%-29%,富里酸碳含量为土壤碳含量的12%-25%。经17年垄作和宽垄作种植水稻,耕作层胡敏酸碳含量和富里酸碳含量增加,显著高于同期对照。胡敏酸的E4/E6比值介于4.65-5.89之间,垄作与其余处理差异显著。用NaOH+Na4P2O7（a）提取的胡敏酸和富里酸的色调系数（⊿㏒K）均低于用NaOH（b）提取的土壤胡敏酸和富里酸的⊿㏒K,（a）和（b）提取的胡敏酸分别属于Rp和B型。富里酸的相对色度（RF）低于胡敏酸的RF,说明紫色水稻土胡敏酸的氧化程度和芳构化程度高于富里酸。     

长期免耕秸秆还田对寒地土壤有机碳及大豆产量的影响

为了优化寒地免耕覆盖栽培技术,利用长期定位试验,研究免耕条件下0%、30%、60%和100%秸秆覆盖还田量对土壤有机碳及微生物生物量碳含量的影响。结果表明,免耕秸秆还田具有显著的固碳效应,有助于提高土壤总有机碳（4.1%~22.3%）、土壤活性有机碳（52.5%~75.5%）及土壤微生物生物量碳含量（14.6%~44.7%）;随秸秆覆盖还田量增加,表层土壤有机碳、土壤活性有机碳和土壤微生物生物量碳含量呈上升趋势,60%秸秆覆盖还田量处理的亚表层土壤总有机碳含量最高,60%和100%处理的亚表层土壤微生物生物量碳含量较高;30%处理的大豆产量最高,60%处理次之。在本试验寒地免耕9年条件下,60%秸秆覆盖还田量对土壤整体有机碳固持及大豆产量提升作用显著。     

不同利用方式下棕壤及其各级微团聚体中微生物量碳、氮的变化

采用熏蒸-提取法研究了耕地、园地、林地三种利用方式下棕壤及其各级微团聚体中微生物量碳、氮的变化。研究结果表明：（1）不同利用方式下棕壤微生物量碳、氮的变化趋势均为<10μm微团聚体>原土>10~50μm微团聚体>50~250μm微团聚体,且经方差分析可知,除原土与10~50μm微团聚体中微生物量氮含量差异不显著外,均达到显著或极显著水平。不同利用方式之间微生物量碳、氮含量为林地>园地>耕地,土地利用方式对微生物量碳、氮含量有极显著的影响。（2）微生物量碳/有机碳、微生物量氮/全氮的比值表现为原土及<10μm、10~50μm微团聚体中均为林地最低,不同利用方式下土壤有机质输入的质的差别造成了这一结果。     

大豆玉米持续轮作免耕对土壤养分及作物产量的影响

为了解决免耕减产、秸秆焚烧污染环境、种植结构不合理等问题，试验通过设置免耕和传统垄作田间对比试验，研究了2013—2016年连续4年大豆玉米轮作免耕对土壤养分及作物产量的影响，研究结果可为免耕技术推广及黑龙江省农业持续发展提供理论参考和技术保障。试验结果表明：大豆玉米持续轮作免耕条件下0~7.5、7.5~15、15~22.5、22.5~30 cm土壤养分指标全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾、有机质含量均高于垄作处理，且耕作对全氮、全磷、碱解氮、速效磷、速效钾、有机质含量影响显著；耕作对土壤容重影响显著，免耕处理各层土壤容重高于垄作处理，免耕处理15~22.5 cm 与22.5~30 cm土层之间容重差异不显著，而垄作处理各层土壤容重差异显著；与垄作相比，2013 年和2015 年免耕大豆增产率分别为16.37%和25.33%，2014 年和2016 年免耕玉米产量增产率分别为0.88%和9.50%。大豆玉米轮作免耕较垄作平均节约成本640元/hm2，平均增收2220元/hm2。     

冬种黑麦草对6种稻田土壤微生物量碳、氮的影响

利用氯仿熏蒸浸提法研究了南方双季稻区6种母质发育的土壤种植黑麦草(Lolium multiflroum Lam.)作为冬季覆盖作物对土壤微生物量碳、氮周年动态的影响。结果表明：土壤类型对微生物量碳、氮影响显著（P＜0.05)。其中板页岩土壤微生物量碳含量最高,为450.8mg kg-1;河沙泥微生物量最低,为60.8 mg kg-1,由大到小排列为：板页岩＞紫土＞花岗岩＞红壤＞石灰岩＞河沙泥。不同取样时期内土壤微生物性状有显著差异（P＜0.05),种植黑麦草各处理比对照（冬闲）显著提高了土壤有机质含量和微生物量碳、氮。所有处理表现出相似的微生物量周年变化趋势：水稻成熟期高于分蘖期（P＜0.05),晚稻生长季节大于早稻季节。土壤微生物量受土壤类型、土壤营养元素含量和种植制度的综合影响,微生物活动与作物生长有关。冬季种植黑麦草可显著提高土壤有机质含量和微生物量（P＜0.05),在有机质分解快、有效养分含量低的土壤中效果更显著。     

耕作方式对潮土有机碳及碳库管理指数的影响

为了探明华北潮土区农田耕作方式对土壤有机碳库及碳库管理指数的影响,应用田间试验,研究撂荒、翻耕、免耕和旋耕4种方式下,耕层(0~20 cm)土壤总有机碳和不同态活性有机碳含量的变化,对比分析不同耕作方式对土壤碳库管理指数的影响。结果表明：免耕和旋耕均有利于土壤有机碳累积,与撂荒相比,免耕和旋耕处理土壤总有机碳含量分别增加26.42%和12.52%;土壤活性有机碳对不同耕作措施的响应不同,与撂荒相比,翻耕、免耕和旋耕处理,土壤易氧化有机碳含量分别提高23.72%,44.34%和27.84%,水溶性有机碳含量分别降低了24.11%,24.56%和43.89%。土壤微生物量碳含量仅在免耕方式下提高了109%,其他耕作方式下没有显著变化;免耕、旋耕和翻耕处理下,土壤碳库活度、碳库指数均显著增加,碳库管理指数分别比撂荒处理提高47.82%,27.18%和30.47%,可见耕作对优化土壤碳库管理具有显著促进作用。     

不同土壤耕作方式下稻田土壤微生物多样性研究进展

土壤耕作方式是影响土壤环境和质量重要的因素；土壤微生物是土壤重要的组成部分,是有机质分解营养转化中最活跃的部分。目前,前人开展了不同土壤耕作方式对稻田耕层土壤微生物影响的研究,但是因为土壤类型、气候、田间管理措施等因素的影响,其研究结论各异。为深入了解不同土壤耕作方式下土壤微生物的变化情况,本文系统分析了前人在免耕、旋耕、翻耕等不同耕作方式对土壤微生物影响的研究进展。结果表明：(1)免耕处理下土壤微生物生物量碳、氮含量高于翻耕和旋耕,土壤微生物生物量随着土壤深度的增加而减少。(2)不同耕作处理间微生物数量及酶活性均存在着显著差异,微生物数量及酶活性均随土壤深度、季节变化、耕作年限等变化而改变,微生物数量总体趋势呈现细菌>放线菌>真菌数量。(3)保护性耕作下土壤微生物多样性高于翻耕、旋耕等耕作处理且土壤微生物多样性随着土壤深度增加呈下降的变化趋势。总的来说,本文总结了目前不同土壤耕作方式下土壤微生物的研究进展,并深入分析了对所出现差异的原因,其结果对今后进一步研究我国南方双季稻田根际土壤微生物的变化规律提供参考依据,为完善我国南方双季稻田土壤耕作方式、保护稻田生态环境提供理论依据。     

保护性耕作对潮土碳、氮含量的影响

为了探明保护性耕作条件下有机碳循环与农田地力提升机制,为保护性耕作技术的推广应用提供科学理论支撑,笔者以保护性耕作长期试验地为平台,研究不同耕作处理对总有机碳、全氮及其不同组分在潮土中含量的影响。笔者通过研究不同耕作处理下土壤总有机碳、全氮、溶解性有机碳、溶解性有机氮、微生物量碳、易氧化有机碳在不同土层深度中的分布情况,揭示保护性耕作措施对潮土碳、氮含量的影响。结果表明：相比于常规翻耕,2年或4年翻耕1次的间歇性翻耕和全免耕处理0~5cm土层土壤总有机碳含量分别提高了2.40%、2.80%、16.00%,全氮含量分别提高了-1.23%、1.32%、11.11%,免耕处理下10~20cm土层中总有机碳、全氮含量显著低于其它处理;秸秆还田条件下,实施间歇性翻耕和免耕能显著提升0~5cm、5~10cm土层中土壤溶解性有机碳、氮含量;相比于常规翻耕,间歇性翻耕、免耕处理下0~5cm土层土壤微生物量碳与易氧化有机碳含量均有不同程度地升高,免耕处理下10~20cm土层中微生物量碳含量显著低于其它处理;秸秆还田对0~10cm土层土壤总有机碳、全氮、溶解性有机氮及其它活性有机碳组分含量均有不同程度的提升作用。总体来看,保护性耕作措施有利于表层0~5cm土层中碳、氮储量的增加,免耕条件下“养分表聚”的负面效应可通过间歇性翻耕得到改善。     

不同质地土壤不同林龄巴旦木叶片及土壤养分动态变化研究

为探明新疆莎车县巴旦木主栽区不同土壤质地下巴旦木土壤养分和叶片营养水平分布特征,笔者分别以沙土和壤土质地巴旦木幼树林和盛果期林为研究对象,测定叶片及0~20、20~50cm深度土壤的有机质和养分含量,分析莎车县巴旦木不同土壤质地、不同发育阶段、不同生长时期土壤肥力状况及对矿质营养元素利用需求模型。结果显示：沙质土壤巴旦木园土壤碱解氮、有效磷、有机质水平较低,土壤速效钾、有效硫与钙含量丰富,镁浓度适中;壤土巴旦木园土壤有机质含量缺乏,速效磷、速效钾、有效硫与钙、镁含量丰富,微量元素中有效锌缺乏;壤质土全氮、有效磷、镁、铜、铁含量均高于沙质土,沙质土微量元素铜、锌、铁、锰含量均缺乏;而巴旦木不同发育期对土壤养分含量影响几乎一致;巴旦木不同树龄叶片在展叶期-果实膨大期-采收期的营养元素含量变化趋势大致相同,巴旦木对大量元素的吸收主要发生在果实膨大期和采收期;展叶期主要以吸收全氮、速效钾为主,膨大期主要吸收速效氮和有机质为主;对微量元素的吸收主要集中在果实采收期,并且主要以吸收铁、锰元素为主,锌次之;膨大期以硼为主,其它微量元素吸收较少。根据平衡施肥的原则得出：巴旦木果实膨大期和硬核期以增施氮磷肥为主,在硬核期以增施钾肥为主,期间适当补充树体所需的微量元素,在采收后或次年年初施足有机肥和氮肥。     

微生物菌剂与耕作方式对冬小麦土壤化学性状的影响

为了解不同的耕作方式和微生物菌剂施用下土壤化学性状的动态变化特征,在玉米秸秆还田的基础上,于冬小麦季通过田间小区试验,研究了旋耕和深耕2种耕作方式以及添加不同外源微生物菌剂条件下,冬小麦不同生育期土壤速效磷、速效钾、土壤微生物量碳氮的动态变化特征。结果表明,2种耕作方式下对土壤速效磷、速效钾、微生物量碳氮含量差异不显著,但小麦季不同生育期对这些的影响达到显著水平。旋耕方式下,施用（沼液+根际促生菌）和EM菌分别对土壤速效磷、土壤速效钾效果最明显;深耕方式下,施用（沼液 根际促生菌）和沼液分别对土壤速效磷、土壤速效钾效果最好;2种耕作方式下施用根际促生菌降低了土壤碳氮比值,有利于秸秆的腐解。土壤速效钾在小麦季收获期根区较非根区含量分别增加了44.31%（旋耕）和32.61%（深耕）。2种耕作方式下的根区土壤微生物量碳、氮显著高于非根区,且添加EM菌均能提高土壤微生物量碳、氮含量。     

稻田免耕年限与复耕次数对土壤容重和水稻生长的影响

试验以免耕1~10年稻田和免耕3~6年后复耕1次、复耕2次、复耕3次稻田为对象,探索不同免耕年限与复耕次数对稻田土壤容重和水稻生长的影响,以期为因地制宜推广免耕技术提供科学依据。结果表明：无论土壤表层还是下层,免耕土壤容重总是大于翻耕土壤,且随着免耕时间的延长,其土壤容重逐渐加重,免耕3年及以后处理土壤容重显著大于翻耕处理(P<0.05),随着复耕次数的增加,土壤容重逐渐降低。连续免耕1~5年的田块,免耕栽培处理水稻最高苗和有效穗以及产量均表现为比翻耕栽培处理高,免耕6年处理表现相对平缓稳定,免耕7年及以后分蘖能力和产量明显下降。免耕3~5年后进行复耕处理水稻分蘖能力和产量总是低于对应的免耕4~6年处理,且随着复耕次数的增加差距逐渐扩大,免耕7年处理水稻分蘖能力和产量与免耕6年后进行复耕1次处理基本持平。结论为稻田免耕应以6年内为宜,当稻田连续免耕超过最适年限后,需要进行复耕作业,复耕1次即可。     

不同制炭材料与温度对水稻生长发育影响

旨在找到适合南通地区秸秆生物质炭还田的最适条件。在南通科技职业学院试验基地，设7 组不同处理CK、3SD、4SD、5SD、3YM、4YM、5YM。测定生物质炭施用后稻田土壤的物理性状、养分含量、酶活性以及微生物群落结构的变化状况，采用水稻产量以及多指标的冗余分析评价不同制炭条件与生物质炭施用量对水稻生长发育的影响。结果表明，5SD 与5YM均能使水稻增产，分别为28.01%和29.86%，5SD对水稻增产效果更高；在成熟时期5SD与CK相比，对水稻生物量具有增产的效果增幅为65.99%；对稻田土壤微生物总量具有增幅效果为243.90%。而稻田土壤微生物量碳、微生物量氮、土壤酶脲活性、土壤蔗糖酶活性均会降低，降幅为-41.01%、-82.78%、-48.92%、-57.29%。在本实验条件下施加500℃、水稻秸秆制成的生物炭对水稻的增产效果最好，而且还能改善土壤理化性质以及土壤酶活性。