不同耕作实践对新增耕地土壤结构及养分含量的影响

【目的】探明耕作实践对新增耕地土壤团聚体数量、结构稳定性及养分含量的影响，为改善新增耕地土壤结构和土壤肥力提供参考。【方法】通过在陕西省眉县上王村开展长期田间定位试验评估传统连续翻耕(MT)、深松—翻耕—深松(ST)及免耕—深松—免耕(NT)的耕作处理对新增耕地土壤含水量、土壤有机质、团聚体大小分布及结构稳定性的影响。【结果】传统连续翻耕处理降低了新增耕地土壤大团聚体数量和土壤持水特性，导致土壤有机质含量降低(3.68 g/kg),团聚体结构稳定性差。与传统长期翻耕处理相比，保护性耕作方式下的NT处理显著增加了新增耕地大团聚体的数量(P<0.05),提高了土壤含水量，增加了土壤有机质含量和团聚体结构稳定性。NT处理下土壤含水量最大为20.42%,有机质含量最大值达到6.48 g/kg,土壤团聚体的平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、水稳性大团聚体(R_0.25)、分形维数(D)值明显得到改善。ST处理对新增耕地土壤持水特性、水稳性团聚体结构稳定性及有机质含量也起到一定的改善作用。【结论】NT和ST处理对新增耕地土壤团聚体数量、结构稳定性及养分含量产...     

砒砂岩与沙混合比例及作物种植季数对复配土壤性质和作物产量的影响

【目的】探讨砒砂岩与沙不同混合比例及作物种植季数对复配土壤理化性状和作物产量的影响,为促进毛乌素沙地土地的可持续利用提供理论依据。【方法】2010-2011年,在陕西省富平县采用二因素随机试验设计,将砒砂岩与沙按不同体积比(1∶1,1∶2,1∶5)混合后,分别于第1季作物(玉米、大豆、马铃薯)和第2季作物(小麦、马铃薯)收获后,对土壤质地、水稳性团聚体含量、有机质含量及作物产量进行测定,分析砒砂岩与沙不同混合比例及作物种植季数对测定指标的影响。【结果】1)随拌沙比例和作物种植季数的增加,复配土壤耕层砂粒比例增加粉粒和黏粒比例减少;随作物种植季数的增加,复配土壤耕层质地趋于砂质化,粉粒和黏粒向土壤下层运移;2)砒砂岩与沙1∶1复配土壤的水稳性团聚体含量明显高于砒砂岩与沙1∶2和1∶5复配土壤;随着作物种植季数的增加土壤有机质含量呈增大趋势,而砒砂岩与沙混合比例对土壤有机质含量的影响不明显;3)砒砂岩与沙混合比例和作物种类对复配土壤作物产量影响明显,总体上表现为1∶2和1∶5复配土壤的作物产量较高。【结论】复配土壤耕层质地随作物种植季数的增加趋于砂质化;砒砂岩与沙1∶1复配土壤具有较高的水稳性团聚体和有机质含量,且随作物种植季数的增加而增大;玉米、大豆和冬小麦适宜在砒砂岩与沙1∶2复配土壤上种植,马铃薯适宜在砒砂岩与沙1∶5复配土壤上种植。     

沼液施用年限对土壤团聚体、养分及重金属的影响

【目的】研究集约化畜禽养殖场沼液施用对土壤环境质量的影响,合理施用沼液,促进种养结合循环农业发展和保护农业生态环境。【方法】采集连续施用沼液4、5、8、10年的土壤,分别测定土壤机械稳定性团聚体与水稳性团聚体含量、土壤碱解氮、有效磷、有机质和重金属含量,研究长期施用沼液与土壤团聚体、养分含量及重金属的关系。【结果】沼液施用明显增加2 mm土壤机械稳定性团聚体和水稳定性团聚体含量,其中沼液施用10年水稳性大团聚体含量增加19.50%,土壤团聚体稳定性指标MWD、GMD、R_(0.25)增加,土壤团聚体稳定性得到明显提升;沼液施用能显著增加2 mm和0.5～2 mm土壤团聚体有机质,增幅为28.11%～522.42%;不同沼液施用年限都能增加土壤碱解氮、有效磷和有机质含量,最大增幅分别为93.86%、121.96%和138.46%,有效提高土壤供肥能力;长期施用沼液,土壤Zn、Cu积累明显,存在土壤污染风险。【结论】连续施用沼液能增加土壤大团聚体、团聚体有机质、土壤碱解氮、有效磷和重金属的含量,但在增加土壤肥力和土壤团聚体稳定性的同时存在部分重金属累积污染风险,长期使用需要采取重金属防治措施。     

微塑料对土壤团聚体稳定性及有机碳矿化的影响

【目的】研究微塑料对农田土壤团聚体稳定性和有机碳矿化的影响,为农膜高残留农地土壤结构的稳定性和农业生态风险评价提供理论依据。【方法】在陕西省延安市安塞县采集低有机质水平的农田土壤（CK）,通过添加有机肥后得到高有机质水平土壤（S）,在以上2种有机质水平土壤中分别添加不同含量（0.06,0.64,1.92,3.20,6.40 g/kg）、粒径分别为25 μm和1 mm的聚乙烯微塑料（PE-MPs）,以不添加微塑料的CK和S作为对照,制成土壤团聚体后进行室内培养,测定水稳性团聚体含量、平均重量直径、微生物量碳含量及有机碳矿化速率,并构建结构方程模型量化微塑料粒径、含量及土壤有机质水平对土壤团聚体稳定性的影响。【结果】①与对照组CK相比,在低有机质水平的土壤中添加0.06 g/kg粒径25 μm PE-MPs后1~5个月,水稳性团聚体含量明显增加,增幅最大可达24.98%;添加粒径1 mm PE-MPs,培养1个月后土壤水稳性团聚体含量增加,培养3~5个月后土壤水稳性团聚体含量降低。与对照组S相比,在高有机质水平土壤中添加粒径25 μm PE-MPs培养1~5个月后,水稳性团聚体含量总体无显著变化;添加粒径1 mm PE-MPs培养1~5个月后,水稳性团聚体含量总体有所提高。②添加25 μm PE-MPs,可使高、低有机质水平土壤团聚体的有机碳矿化速率最大分别提高15.84%和38.64%,添加1 mm PE-MPs会导致团聚体土壤有机碳矿化速率降低,最大降幅达33.17%。③构建的结构方程模型显示,微塑料粒径、含量及土壤有机质水平会通过影响有机碳矿化速率和土壤微生物碳含量,进而间接影响粒径≥0.25 mm水稳性团聚体含量（WR_0.25）,以上三者对WR_0.25的总效应系数分别为0.065,-0.055和0.310。【结论】PE-MPs会降低低有机质贫瘠土壤的团聚体稳定性,增加土壤结构退化的风险;但可增强高有机质水平土壤的团聚体稳定性。     

不同有机肥培肥对旱作农田土壤团聚体的影响

【目的】研究不同有机肥施用量和玉米秸秆还田量对土壤团聚体组成和有机质含量的影响。【方法】在渭北旱塬连续3年(2007-2009年)进行有机培肥定位试验,以不施肥处理为对照,研究施用不同量秸秆(9 000、13 500kg/hm2)和有机肥(鸡粪,15 000、22 500kg/hm2)后,不同土层(0～10,10～20cm)土壤团聚体组成和有机质含量的变化。【结果】9 000,13 500kg/hm2秸秆还田和15 000,22 500kg/hm2有机肥处理0～20cm土层土壤有机质含量分别较对照提高了8.92%(P<0.05),9.85%(P<0.01)和7.41%(P<0.05),12.03%(P<0.01)。施用有机肥处理和秸秆还田处理0～20cm土层粒径>0.25mm机械稳定性团聚体含量显著高于对照(P<0.05)。粒径>0.25mm水稳定性团聚体含量随秸秆还田和有机肥施用量的增加而增大,高秸秆和高有机肥处理较对照差异显著(P<0.05)。干筛法测定的土壤团聚体平均质量直径极显著高于对照(P<0.01)。土壤团聚体分散度和不稳定团粒指数在0～20cm土层表现为高秸秆和高有机肥处理较对照明显降低。不同培肥处理粒径≤5～>2和≤1～>0.5mm水稳定性团聚体含量与有机质含量呈极显著正相关关系。【结论】有机培肥可以显著提高粒径>0.25mm机械稳定性团聚体和水稳定性团聚体含量及有机质含量,有机培肥通过提高有机质含量直接促进了渭北旱塬土壤粒径≤1～>0.5mm水稳定性团聚体的形成,对旱地土壤理化性质具有一定的改善作用。     

连续种植不同绿肥作物耕层的土壤团聚体特征

【目的】为探明连续种植绿肥对土壤团聚体的影响。【方法】以箭筈豌豆(Vicia sativa L.)、肥田萝卜(Raphanus sativus L.)、蓝花苕子(Vicia cracca L.)、毛叶苕子(Vicia villosa Roth)、光叶苕子(Vicia villosa var.)为对象,研究连续种植不同绿肥对耕层土壤团聚体组成、直径的影响。【结果】连续种植光叶苕子主要提高 5 mm粒径的机械稳定性团聚体含量、2～0. 25 mm粒径的水稳性团聚体含量,肥田萝卜主要提高5～2 mm粒径的机械稳定性团聚体含量、 5 mm粒径的水稳性团聚体含量,蓝花苕子和毛叶苕子主要提高2～0. 25 mm粒径的机械稳定性团聚体含量。 5 mm粒级的土壤水稳性团聚体增加有利于水稳性大团聚体的积累,其中肥田萝卜的土壤水稳性大团聚体含量最高。连续种植肥田萝卜、毛叶苕子有利于耕层土壤平均重量直径、几何平均直径的提升,而光叶苕子降低了土壤团聚体直径。土壤水稳性团聚体含量越高,土壤平均重量直径、几何平均直径越大,土壤结构的团聚度越高。【结论】连续种植绿肥能够提高不同粒径土壤机械稳定性、水稳性团聚体含量,有利于土壤水稳性大聚体( 0. 25 mm)的形成,对土壤团聚体直径的影响表现不同。     

侵蚀环境撂荒地植被恢复与土壤质量的协同效应

 【目的】探索黄土丘陵区退耕撂荒地植被恢复与土壤相关要素的关系,为生态恢复重建决策提供理论依据。【方法】以中国科学院安塞水土保持实验站墩山退耕不同年限的撂荒地为研究对象,通过植被群落特征调查和土壤质量测试分析等,运用相关和回归分析方法对植被恢复过程中植被与土壤质量的协同效应研究。【结果】在其恢复过程中,植被地上生物量与植被覆盖度呈正相关,它们与土壤容重呈负相关,而与土壤大团聚体、水稳性大团聚体、有机质含量、全氮含量、水解氮含量、速效钾含量、微生物量（C、N、P）以及土壤呼吸强度之间呈正相关,与土壤全磷、速效磷含量无显著相关性。同时,植被地上生物量和植被覆盖度与土壤抗蚀性关系密切,它们与表示土壤抗蚀性能的土壤团聚度、结构系数之间呈正相关,与土壤分散系数、结构体破坏率之间呈负相关。土壤容重与土壤大团聚体、水稳性团聚体含量之间呈负相关,土壤大团聚体含量与水稳性团聚体含量之间亦呈正相关。【结论】黄土丘陵区退耕撂荒地植被恢复过程中,土壤质量得到不断恢复提高,并能促进植被的生长繁衍,推动植被恢复演替进展,植被恢复健康和演替的同时,亦进一步推动土壤质量的改善提高,二者之间表现为正向互作效应。     

黄土丘陵水蚀区生物结皮土壤抗冲性试验研究

以典型黄土丘陵沟壑区不同发育年限的生物结皮为研究对象,探索了不同发育年限生物结皮对土壤有机质含量、水稳性团聚体含量、粘结力、容重等与土壤抗冲性有关的理化性质的影响,并与流水冲刷试验结果相结合,揭示水蚀条件下生物结皮的形成对土壤抗冲性的影响,明确生物结皮在研究区退耕还林(草)生态恢复中的地位及作用.结果表明:结皮形成对土壤有机质含量、水稳性团聚体含量、粘结力、容重均产生了影响.土壤抗冲性与结皮有机质含量、粘结力、水稳性团聚体合量呈负相关,与容重呈正相关.有机质含量对结皮土壤抗冲性影响最大,其次为粘结力、水稳性团聚体含量及土壤容重,其中有机质含量对土壤抗冲性的影响达到极显著水平,粘结力对土壤抗冲性的影响达显著水平.     

秸秆添加对潮土团聚体及有机碳分布和稳定性的影响

【目的】探明添加水稻秸秆对潮土团聚体及有机碳分布和稳定性的影响,为外源秸秆降解过程中在不同粒级团聚体中的分配规律提供参考。【方法】在恒温培养箱内用潮土进行对比培养试验,试验设置2个处理:不添加秸秆处理(对照组,CK)和土壤添加1%13C秸秆处理(试验组,Str),培养周期为120 d,通过室内对比培养试验,运用湿筛法得出不同粒级水稳性团聚体含量,然后测定各粒级水稳性团聚体有机碳含量。【结果】对照组中2000μm粒级水稳性团聚体含量最少,水稳性团聚体稳定性差,不同粒级团聚体有机碳含量比较低。与对照组相比,试验组显著促进了2000μm粒级水稳性大团聚体的团聚(P0.05);培养到120 d时,试验组中2000μm水稳性团聚体比对照组增加了595.8%,水稳性大团聚体(250μm)含量达到70.4%,成为优势粒级。添加水稻秸秆显著提高了潮土水稳性团聚体的平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)值,降低了土壤不稳定团粒指数(ELT)和分形维数(D)值,土壤团聚体结构稳定性明显增强,MWD、GMD与R0.25之间均呈极显著的正相关关系(P0.001)。不同培养时期试验组各粒级团聚体有机碳含量均显著增加,其中水稳性微团聚体有机碳增加幅度明显大于大团聚体有机碳的增加幅度。【结论】采取秸秆添加的方式对耕地进行保育,显著提高了水稳性大团聚体有机碳的贡献率,增强了潮土的有机碳稳定性和固持能力,改善了潮土肥力和土壤性状。     

不同施肥处理对红壤水稻土团聚体有机碳、 氮分布和微生物生物量的影响

【目的】研究不同施肥处理对红壤水稻土水稳性团聚体组成、不同粒级团聚体中有机碳、氮含量与分布及土壤微生物生物量碳氮含量的影响,为揭示施肥对土壤肥力形成演变的影响机制提供重要理论依据。【方法】依托鹰潭农田生态系统国家野外科学观测研究站已进行了20年的长期定位试验,试验包括9个处理：对照（不施肥,CK）、有机质循环（C）、化学氮肥（N）、氮肥+有机质循环（NC）、化学氮磷肥（NP）、化学氮磷钾肥（NPK）、化学氮磷钾肥+有机质循环（NPKC）、化学氮磷肥（NK）和化学氮磷钾肥+1/2秸秆回田（NPKS）。采集各小区耕层土壤,利用湿筛法得到不同粒级水稳性团聚体,测定团聚体中有机碳、氮含量及土壤微生物量碳、氮含量。【结果】长期不同施肥处理对＞2 mm团聚体含量影响最大,与对照相比,施用有机肥的处理（NC、NPKC、C）该粒级团聚体含量分别提高了37.0%、22.6%和33.2%。各施肥处理下,有机碳、氮在1—2 mm团聚体中含量最高,在0.053—0.25 mm团聚体中含量最低,＞0.25 mm大团聚体比＜0.25 mm微团聚体含有更多的有机碳、氮。有机肥的施用显著提高了各粒级团聚体中有机碳、氮的含量,NC处理各粒级团聚体中有机碳、氮含量均最高,与对照相比,各粒级有机碳提高了17.0%—34.6%,全氮提高了25.8%—48.3%。0.25—1 mm和＞2 mm粒级团聚体对全土有机碳和全氮的贡献率最大,前者贡献率分别为22.1%—30.3%和23.3%—33.7%,后者贡献率分别为24.7%—37.3%和25.5%—38.0%。不同施肥处理间土壤微生物量碳、氮含量也有显著差异,与对照相比, NC、NPKC和C处理微生物量碳提高了122.1%、127.0%、94.0%,微生物量氮提高了92.0%、43.1%、91.1%。＞2 mm团聚体含量与全土有机碳、全氮、微生物量碳、微生物量氮含量及水稻产量呈显著或极显著正相关,＜0.053 mm团聚体则与之呈显著或极显著负相关。【结论】水稳性大团聚体是土壤有机碳、氮的主要载体;有机肥的施用显著提高了水稳性大团聚体及其中有机碳、氮的含量,是改善土壤团粒结构,提高红壤生物功能和生产力的有效措施。