施肥对采煤塌陷复垦土壤团聚体组成及其碳、氮分布的影响

【目的】研究施肥对采煤塌陷复垦土壤团聚体组成及其碳、氮分布的影响,为改善采煤塌陷复垦土壤的物理团粒结构与化学性质,促进复垦土壤碳氮循环与利用提供一定理论基础。【方法】以山西省晋城市采煤塌陷复垦区土壤为研究对象,在常规灌溉条件下,以不施肥处理为对照(CK),研究了有机肥、无机肥、有机无机肥配施3种施肥处理对0～20、20～40 cm土层团聚体组成及碳、氮分布的影响。【结果】与CK相比,有机肥处理显著增加了土壤>2mm和1～2 mm粒级团聚体量,降低了0.053～0.25 mm和<0.053 mm粒级微团聚体量,单施化肥较有机肥处理提高了微团聚体量。单施有机肥、有机无机肥配施处理土壤的平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)显著高于单施化肥处理,分形维数(D)低于化肥处理。有机肥处理土壤有机碳、全氮量最高,有机无机肥处理配施次之,单施化肥处理显著低于有机肥处理;土壤有机碳、全氮主要分布在>2 mm、1～2 mm、0.25～1 mm粒级大团聚体,显著高于0.053～0.25 mm、<0.053 mm粒级小团聚体;有机肥处理、有机无机肥配施处理土壤>2 mm、1～2 mm、0.25～1 mm粒级团聚体中的有机碳、全氮量要显著高于单施无机肥处理的。各施肥处理土壤1～2 mm、0.25～1 mm粒级团聚体有机碳、全氮贡献率较高,显著高于其余粒级。有机肥、有机无机配施处理各级团聚体(除0.053～0.25 mm外)的C/N值显著高于CK,而单施化肥处理与CK差异不显著。【结论】不同施肥处理(尤其是有机肥)提高了复垦土壤大团聚体量,增强了团聚体稳定性,提高了团聚体有机碳、全氮量。     

长期免耕对不同土层土壤结构与有机碳分布的影响

为探明长期翻耕与免耕条件下不同土层深度土壤结构稳定性及其有机碳分布特征,在长期定位试验中分层(0~10 cm、10~20 cm、…、90~100 cm)采集免耕和常规耕作处理下混合土样和原状土样进行土壤结构与有机碳的测定,结果表明:(1)随着土层的加深,0.5~2.0 mm和大于2.0 mm粒级团聚体含量表现为逐渐降低的趋势,而其他粒级团聚体含量呈增加趋势。免耕更利于提高大粒级团聚体(0.5 mm)的含量,且土壤结构的稳定性显著提高,其作用深度在50 cm以上。(2)随着土层的加深,土壤总有机碳和活性有机碳均表现为先增加后降低再趋于稳定的趋势。免耕处理在0~80 cm土层的土壤总有机碳和活性有机碳均高于常规耕作处理。(3)随着土层的加深,不同粒级团聚体总有机碳含量呈降低趋势,大粒级团聚体中含有较高的有机碳。免耕更利于0~40 cm土层不同粒级团聚体总有机碳含量的提高。随着土壤团聚体粒级的降低,土壤活性有机碳含量呈降低趋势。与常规耕作相比,除0.053~0.250 mm粒级团聚体外,免耕提高了0~20 cm土层各粒级团聚体中活性有机碳含量。(4)随着土层的加深,各粒级团聚体中有机碳对土壤总有机碳的贡献率表现为先降低后增加再降低的趋势。不同粒级团聚体中,大于2.0 mm和小于0.053 mm粒级团聚体有机碳贡献率在0~100 cm土层均低于其他粒级团聚体。在0~20 cm、30~40 cm和90~100 cm土层,免耕处理各粒级团聚体有机碳累积贡献率均高于常规耕作。     

川北山区坡耕地侵蚀耕作对土壤团聚体碳的影响

为更好地了解耕作侵蚀对坡耕地土壤碳循环的影响,采用137Cs示踪技术研究了川北山区坡耕地土壤再分配对土壤有机碳和团聚体有机碳含量与储量的影响。结果表明:与该区土壤137Cs有效背景值比较,短坡耕地上坡部位(坡顶、坡肩)土壤中137Cs含量降低了76.91%,而下坡部位(坡脚、坡趾)增加了24.02%;坡耕地上坡部位发生土壤损失,耕作侵蚀平均速率为63.22 t/(hm2·a),占土壤总侵蚀的94.61%,耕作导致下坡土壤沉积,平均沉积速率为23.94 t/(hm2·a)。上坡土壤中大于2 000μm、250~2 000μm和53~250μm的团聚体所占比例显著低于下坡,而小于53μm的团聚体所占比例则相反;土壤及不同粒级团聚体的有机碳含量与储量下坡显著高于上坡。土壤和不同粒级团聚体的有机碳含量与137Cs面积浓度呈极显著正相关关系,说明侵蚀引起土壤再分配造成上坡有机碳含量贫瘠,而下坡相对富集。因此,川北山区坡耕地施肥管理应关注土壤质量空间变异特征。     

长期施肥对紫色土旱坡地团聚体与有机碳组分的影响

以紫色土旱坡地长期肥料试验地为平台,采用钢珠与湿筛的方法对团聚体有机碳进行分组,研究长期不同施肥对耕作层土壤水稳性团聚体及其有机碳组分的影响。结果表明,有机、无机肥配施显著提高大于2 mm和0.25~2 mm大团聚体的质量百分数、有机碳含量和有机碳贡献率,促进土壤有机碳向大团聚体富集;有机、无机配施可显著提高大团聚体中颗粒态有机碳(POM)、微团聚体有机碳(mM)和粉黏结合态有机碳(SC)的含量和储量,并提高POM组分的贡献率,促进大团聚体中有机碳向颗粒态富集,这说明增施有机肥更利于大团聚体对土壤颗粒态有机碳库的保护和储存;紫色土旱坡地土壤有机碳及大团聚体中有机碳的储量绝大部分以SC形式存在,大团聚体中SC组分储量的提高有利于紫色土旱坡地土壤有机碳的固定和累积,且在有机、无机肥配施中使用秸秆的效果优于猪厩肥。     

深圳不同植被类型城市土壤团聚体组成与分形特征

采用干筛法和湿筛法测定了深圳市乔木、灌木、草地植被绿地土壤团聚体粒径质量分布,并基于分形理论研究了土壤团聚体分形特征。结果表明,①乔木、灌木、草地之间土壤>0.25mm粒级团聚体、平均质量直径及土壤分形维数均差异显著;土壤团聚体稳定性总体表现为草坪绿地>乔木绿地>灌木绿地。②土壤非稳性团聚体分形维数、>0.25mm粒级团聚体以及平均质量直径之间均极显著相关;水稳性团聚体分形维数、>0.25mm粒级团聚体、破坏率以及平均质量直径之间均极显著相关。植被类型显著影响城市绿地土壤团聚体分布及其分形特征。     

稻菜轮作下不同施肥处理对土壤团聚体的影响

通过田间定位试验,研究稻菜轮作制下不同施肥处理对土壤团聚体的影响。结果表明,单施化肥土壤有机质降低;而有机肥与化肥配施可增加土壤有机质,高碳有机肥、油菜秸秆有机肥与无机肥配施可以显著增加土壤有机质,土壤分形维数最小。稻菜轮作下各施肥处理土壤微团聚体(<0.25mm)增加,大团聚体(2～0.25mm)减少,土壤分形维数减小,土壤结构有较好改善。可见,施用有机含碳量高的有机肥可显著增加土壤有机质,较好的改善土壤结构。     

稻麦轮作区秸秆还田对水稻土结构的影响

为探明稻麦轮作区秸秆还田对水稻土结构的影响,依托常熟农业生态试验站25 a的长期定位试验,研究秸秆还田对水稻土容重、团聚体分布及稳定性、团聚体有机碳分布和孔隙大小分布的影响。试验设不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、化肥和半量秸秆还田(NPKS1)、化肥和全量秸秆还田(NPKS2)等处理。采集各小区耕层水稻土,通过湿筛的方法测定团聚体分布及稳定性,通过X射线CT扫描和图像处理得到孔隙结构信息。结果显示,与CK相比,单施化肥(NPK)能显著提高土壤有机碳含量、降低土壤容重,对团聚体分布及稳定性、大孔隙度(大于0.032 mm)、孔隙大小分布没有显著影响。与NPK处理相比,秸秆还田(NPKS1、NPKS2)分别使土壤容重降低14.0%和19.4%,有机碳含量提高10.0%和23.1%,但是对团聚体分布及稳定性影响不显著;化肥和半量秸秆还田(NPKS1)对大孔隙度和孔隙大小分布没有显著影响,化肥和全量秸秆还田(NPKS2)的大孔隙度(大于0.032 mm)提高了110.6%,各当量孔径范围的孔隙度也明显提高(大于1.5 mm除外)。结果表明,经过25 a的秸秆还田,稻麦轮作区全量秸秆还田能够降低土壤容重,增加土壤有机碳含量和各级团聚体中有机碳含量,增大土壤总孔隙度和大孔隙度,改善水稻土的物理结构;而半量秸秆还田没有显著改善水稻土的孔隙结构。     

有机肥配施化肥对橘园土壤肥力、果实品质及产量的影响

为探究有机肥配施化肥对柑橘园土壤肥力、果实品质及产量的影响，在长期种植柑橘基地开展有机肥及有机肥配施化肥的田间试验，研究橘园土壤养分含量、果实品质和产量的变化，为四川丘陵地区柑橘园土壤合理施用有机肥，减施化肥提供理论基础。以当地习惯施肥为对照(CK),有机肥配施化肥(OF+CF),仅施有机肥(OF),共3个处理。测定不同处理下土壤pH值、养分含量、果实品质(可溶性固形物，有机酸，Vc等)和产量及经济效益的变化。OF+CF处理和OF处理能提高土壤pH值，增加土壤有机质含量，增加土壤全氮含量，而全钾和全磷含量降低。OF+CF处理的土壤碳氮比较CK处理降低18.39%(p<0.05)。与CK相比，OF+CF处理和OF处理的果实的可溶性糖含量较CK分别增加29.26%和18.44%,而有机酸分别下降30.52%和22.94%,果实的Vc含量分别增加16.04%和11.19%。OF+CF处理和OF处理的柑橘产量较CK处理增加75.10%和56.32%(p<0.05)。田间试验结果表明，有机肥及其配施化肥能够更好地提高土壤pH值，增加有机质含量，改善果实品质，提高柑橘产量，从而减少化肥...     

玉米季土壤抗冲性变化特征及其影响因素分析

采用野外原状土冲刷与室内分析相结合的方法,对玉米各生育期土壤抗冲性动态变化及其影响因素进行了研究。结果表明:不同坡度条件下,玉米各生育期土壤冲刷过程中含沙量随冲刷时间延长呈先下降后趋于平稳的变化,在15°坡度下含沙量最高。土壤抗冲性和增强效应随生育期推进呈逐渐增加的趋势,于成熟期达最大。随冲刷坡度的增加,玉米根系对土壤抗冲性的增强效应呈逐渐降低的变化趋势。土壤抗冲性与土壤容重、有机质和2 mm以上水稳性团聚体数量呈极显著正相关,与0~0.25 mm水稳性团聚体数量呈极显著负相关。土壤抗冲性与含根量、根系表面积、根系体积和总根长呈极显著正相关。因此,采用增施有机肥促进有机质和水稳性团聚体的提高,以及筛选根径0~0.5 mm根系发达的玉米品种对该区域水土流失防治具有重要现实意义。     

种植方式和耕作措施对土壤结构与水分利用效率的影响

在连续9年田间定位试验基础上,分析了渭北旱塬小麦连作和小麦/玉米轮作两种种植方式下耕作措施对黑垆土水稳性团聚体含量、有机碳(SOC)含量、小麦产量和水分利用效率(WUE)的影响。结果表明:小麦/玉米轮作下0～20 cm土层大于0. 25 mm水稳性大团聚体含量(R_(0. 25))、水稳性团聚体平均重量直径(MWD)、SOC含量、各粒级团聚体有机碳含量和WUE大多高于小麦连作。与连年翻耕(CC)相比,连年免耕(NN)、连年深松(SS)、免耕-深松(NS)处理主要增加了0～10 cm土层R_(0. 25)、SOC、各粒级团聚体有机碳含量和大于0. 25 mm大团聚体有机碳贡献率(I_(SOC0. 25))。在大于10cm土层,NS处理的SOC含量有所增加,且提高了35～50 cm土壤R_(0. 25)、各粒级团聚体有机碳含量以及I_(SOC0. 25)。相对于连年翻耕处理,免耕-深松处理的小麦产量和WUE均显著增加,且在小麦连作和小麦/玉米轮作两种种植方式下,小麦产量分别增加了14. 25%、19. 30%; WUE分别增加了24. 98%、9. 89%。整体来看,小麦/玉米轮作比小麦连作更有利于改善土壤结构、增加土壤有机碳含量和提高WUE,且免耕-深松相结合的轮耕措施是该地区较适宜的耕作模式。     

生物炭配施沼液对土壤团聚体及其有机碳分布的影响

[目的]探究生物炭与沼液配施的最优组合,为农田合理施肥提供科学依据.[方法]基于3 a (2017-2019年)田间定位试验,设置CK、单施生物炭(12 t/hm2)、3个水平沼液(沼液∶水分别为1∶6、1∶4和1∶2)和生物炭分别与3个水平沼液配施,共计8个处理,利用湿筛法测定了土壤团聚体分布和有机碳质量分数.[结果...     

农田管理措施对滨海盐渍化土壤碳平衡的影响

为研究不同农田管理措施对滨海盐渍土壤碳平衡的影响,通过玉米-小麦轮作试验,研究农田土壤碳收支情况。试验共设6个处理:(1)常规对照(CK),(2)有机肥常量(OF),(3)氮肥增施(NF),(4)秸秆还田(S),(5)有机肥加秸秆(OF+S),(6)免耕(NT)。结果表明,秸秆还田和施用有机肥提高了土壤呼吸的强度,而NT处理的CO_2平均释放量最低,不同处理下土壤呼吸表现为OF+S处理S处理OM处理NF处理CKNT处理。各处理土壤有机碳量随着作物种植年份的增加而逐渐升高,其中OF与NT处理增加最多,而NF处理并没有显著提高土壤的有机碳量。在两季作物收获后,各处理的碳输入均高于碳输出,表现为碳净输入,呈现较强的碳汇特征。S处理和OF处理的碳净输入均显著高于CK,可有效减缓土壤CO_2排放,增加其有机碳的输入。     

旱区覆膜滴灌棉田N 2 O排放对化肥减量有机替代的响应

覆膜滴灌条件下,采用静态箱-气相色谱法研究了不同施肥策略:CK(不施肥)、CF(N 300 kg/hm~2;P2O590 kg/hm~2;K2O 60 kg/hm~2)、60%CF+OF(普通有机肥6 000 kg/hm~2)、60%CF+BF(生物有机肥6 000 kg/hm~2)对棉田土壤N_2O排放的影响,旨在明确滴灌棉田连续不同施肥策略下土壤N_2O的排放特征。结果表明,棉花生育期N_2O排放通量表现为施肥处理大于不施肥处理,滴灌施肥后第3/4天N_2O排放通量顺序为CF60%CF+OF60%CF+BFCK,而滴灌后第7/8天N_2O排放通量则表现为有机肥处理高于化肥处理,滴灌施肥结束后表现与之相同;生育期的N_2O排放总量以100%化肥处理(CF)最高,与其相比,60%CF+OF和60%CF+BF处理分别降低3.75%和8.37%,N_2O排放系数则分别降低1.39%和73.8%;相关及通径分析均表明,与土壤NH+4-N相比,NO-3-N与N_2O排放的关系更密切。     

沼液灌施对潮土土壤团聚体组成及稳定性的影响

【目的】探究沼液灌施对黄淮海平原土壤团聚体结构的影响。【方法】以黄淮海平原潮土为研究对象,根据等氮量原则,采用干湿筛法对连续4 a进行沼液灌施(BS)、化肥施用(CF)、沼液与化肥灌施(BS+CF)以及空白对照(CK)共4种处理的农田表层土壤(0~20 cm)进行团聚体筛分并计算稳定性指标。【结果】沼液灌施影响黄淮海平原表层土壤各粒径团聚体组成。相较于CK,不同化肥与沼液灌施处理>0.25 mm力稳性土壤团聚体(MR_0.25)质量组成比例提高了2.14%~3.71%;>0.25 mm水稳性土壤团聚体(WR_0.25)组成比例显著增加了56.44%~164.20%。同时,各处理对偏倚系数(C_s)和峰凸系数(C_E)产生显著影响。化肥与沼液灌施处理能够减缓崩解作用,增强团聚体稳定性,并使不同粒径团聚体分布更加均匀。此外,沼液灌施显著降低了土壤团聚体破坏率(PAD),显著增加了水稳性土壤团聚体稳定性。沼液和化肥配施团聚体破坏率最低,水稳性团聚体平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)值最大,分形维数(D)值最小。【结论】在黄淮海平原可以通过化肥与沼液配施改善潮土土壤结构,提高团聚体稳定性。     

亚表层有机培肥调控盐渍土孔隙结构与水盐运移机制

为探明亚表层有机培肥结合地膜覆盖对土壤孔隙结构及其水盐运移的调控机制,以内蒙古河套灌区典型盐渍土为研究对象,设置了地表不覆膜(CK)、地膜每年覆盖(PM)和亚表层单次有机培肥+地膜每年覆盖(OMP)3个处理,3年后采用X射线CT扫描和图像处理技术获取了部分亚表层(15 ～21 cm)与深层(35 ～41 cm)土壤孔隙...     

不同水肥管理稻田土壤铬生物有效性及吸收富集特征

【目的】探究不同水肥管理对土壤铬生物有效性的影响及水稻吸收富集特征。【方法】试验地为8 a长期定位水肥管理水稻田,灌溉处理设常规灌溉(F)、控制灌溉(C)2种灌溉模式,施肥处理设为施用常规化肥(F)、有机肥(OF)2种施肥模式,分析了不同水肥管理下稻田土壤pH值、土壤铬量及形态分布、水稻根系和稻谷铬量的差异。【结果】①与常规灌溉处理和常规施肥处理相比,控制灌溉处理和有机肥处理均显著降低了土壤pH值。②与FF处理相比,COF处理增加了土壤可交换态、可还原态和可氧化态铬量和比例,各形态铬量分别增加了54.31%、43.06%和39.33%;减少了残渣态铬量和比例,残渣态铬量减少了2.84%;提高了重金属铬从根到稻谷的转运系数;增加了水稻植株根部和稻谷铬量,分别较FF处理增加了46.31%和59.43%。③在相同灌溉条件下,不同施肥处理土壤pH值和可交换态、可还原态铬量显著负相关;而在相同施肥条件下,不同灌溉处理间土壤pH值和可交换态、可还原态铬量之间不存在明显相关性。【结论】对比常规肥,施用有机肥给节水灌溉稻田带入了外源重金属铬,并显著增强了土壤铬生物有效性,促进了水稻植株吸收富集铬,威胁水稻安全生产;对比常规灌溉,控制灌溉对土壤铬生物有效性影响不大。     

基于水分和粒度的土壤有机质特征波长提取与预测模型

为减少水分、粒度对传统方式选取特征波长建立的土壤有机质预测模型的影响,本文提出新的特征波长提取方法。采集中国农业大学上庄实验站土壤样本60份,将样本自然风干后一分为二,一份配成5个粒度梯度（粒径2~2.5mm、1.43~2mm、1~1.43mm、0.6~1mm、0~0.6mm）,另一份过0.6mm筛后配成5个水分梯度（含水率5%、10%、15%、20%、25%）。通过标准仪器分别获取土壤有机质含量真值和土壤光谱信息,使用随机蛙跳算法进行特征波长提取,每个水分、粒度梯度下分别选取7个与土壤有机质含量真值相关性较高的波长作为对应梯度下选取的特征波长,分别建立多元线性回归（MLR）、偏最小二乘（PLS）、随机森林（RF）模型,结果表明：随着含水率增高,3种模型的建模集和预测集决定系数R2基本呈减小趋势;在2~2.5mm粒度梯度下,3种模型的建模集和预测集R2最低,在0~0.6mm梯度下,建模集和预测集R2最高,其余梯度下,建模集和预测集R2接近。结合滤光片带通范围（±15nm）,挑选出水分梯度下相同或者接近的8个土壤有机质特征波长,粒度梯度下选取6个特征波长,最终结合化学键特性在水分梯度和粒度梯度下确定的14个特征波长下剔除了6个,确定8个特征波长：932、999、1083、1191、1316、1356、1583、1626nm。分别建立MLR、PLS、RF模型,结果表明：最终选取的有机质特征波长建立的3种模型建模集R2均不低于0.8、预测集R2均不低于0.75,其中PLS预测效果最佳,建模集、预测集R2分别为0.8809、0.8402。本研究所确定的有机质特征波长建立的模型具有更好的适用性和预测效果,相比于传统方式,一定程度上消除水分、粒度对预测的影响。