土壤团聚体有机碳研究进展

土壤有机碳是衡量土壤肥力的重要指标,对于促进土壤养分循环、增加养分有效性有重要作用。土壤团聚体是土壤的重要组成部分,是组成土壤结构的最小单元,受到自然因素和人为因素的影响,其形成转化过程与土壤固碳过程息息相关,因而研究团聚体和有机碳的关系及团聚体有机碳影响因素对于土壤结构的改善和土壤质量的提升具有重要意义。本文通过对文献的总结,明晰了土壤团聚体和有机碳的关系,阐述了土壤类型、施肥方式、土地利用和矿区复垦对土壤团聚体有机碳的影响,并从生物质炭的长期定位研究和复垦矿区的土壤修复两方面对土壤团聚体有机碳的研究进行展望,研究结果可为合理的农业生产提供科学依据。     

Cultivation effects on soil texture and fertility in an arid desert region of northwestern China

In arid desert regions of northwestern China, reclamation and subsequent irrigated cultivation have become effective ways to prevent desertification, expand arable croplands, and develop sustainable agricultural production. Improvement in soil texture and fertility is crucial to high soil quality and stable crop yield. However, knowledge on the long-term effects of the conversion of desert lands into arable croplands is very limited. To address this problem, we conducted this study in an arid desert region of northwestern China to understand the changes in soil physical-chemical properties after 0, 2, 5, 10, 17, and 24 years of cultivation. Our results showed that silt and clay contents at the 17-year-old sites increased 17.5 and 152.3 folds, respectively, compared with that at the 0-year-old sites. The soil aggregate size fraction and its stability exhibited an exponential growth trend with increasing cultivation ages, but no significant change was found for the proportion of soil macroaggregates (>5.00 mm) during the 17 years of cultivation. The soil organic carbon (SOC) content at the 24-year-old sites was 6.86 g/kg and increased 8.8 folds compared with that at the 0-year-old sites. The total (or available) nitrogen, phosphorus, and potassium contents showed significant increasing trends and reached higher values after 17 (or 24) years of cultivation. Changes in soil physical-chemical properties successively experienced slow, rapid, and stable development stages, but some key properties (such as soil aggregate stability and SOC) were still too low to meet the sustainable agricultural production. The results of this long-term study indicated that reasonable agricultural management, such as expanding no-tillage land area, returning straw to the fields, applying organic fertilizer, reducing chemical fertilizer application, and carrying out soil testing for formula fertilization, is urgently needed in arid desert regions.     

毛竹残次林改造试验报告

１９８７～１９９０年，对３５１５ｈｍ２残次毛竹林试验区进行４年２度的砍杂、全垦、全垦结合施肥３种不同的作业方式的对比试验，试验结果均比试验前取得了显著的效益，其平均立竹量由１７１６支／ｈｍ２增加到３０７５支／ｈｍ２，平均胸径由６．６７ｃｍ增加到８．９１ｃｍ，平均度产新竹由３７８０ｋｇ／ｈｍ２增加到１５０９０ｋｇ／ｈｍ２，平均度产竹笋由５７０ｋｇ／ｈｍ２增加到２４３０ｋｇ／ｋｍ２，度产值由７９５元／ｈｍ２增加到３２３５．５元／ｈｍ２，投入产出比为１：７．０８。３种作业方式的比较，以全垦结合施肥为最好。     

台江采育场竹木混交林丰产措施试验

对台江林业采育场现有竹木混交林进行施肥和土壤垦复两种试验，结果表明，不同施肥处理虽有一定增产效果，但经方差分析未达到显著水平；不同土壤垦复措施的增产效果，以深翻加施肥的新竹产量最高，锄草松土居第二，单纯深翻并不理想，效果不如劈山抚育。因而，新兴竹木混交林应以调整竹林结构和护笋养竹为主，每年锄草松土即可达到材用丰产林标准，不宜盲目深翻、施肥。     

土地整治项目对农田生态系统影响的能值分析

为在项目尺度构建土地整治农田生态系统能值分析框架,以江苏省宜兴市土地整治项目作为案例,根据设定的土地整治工程使用年限,从项目建设-使用过程和项目全生命周期2个时间维度,对土地整治工程建设对农田生态系统的影响进行了研究。结果表明:在项目建设-使用过程维度,1)项目建设期大量物料投入和电力等资源输入,导致能值投入加大,能值产出下降;2)受土地整治影响,项目建设导致农田生态系统自给能力减弱,对外界经济投入依赖度增加,净能值产出率下降,环境负载率增大,农田生态系统可持续发展能力下降;从生命全周期来看,3)由于土地整治工程的影响,各项能值指标在项目建设期出现陡增和陡降现象,随着土地整治工程竣工以及效益发挥,各项能值开始趋于平稳,并在全周期末各项指标优于土地整治前各项指标,全生命周期内预计给农田生态系统带来2.23E+19sej能值产出和60.15万美元能值-货币价值。综合而言,土地整治在项目建成后的10年内对项目区农田生态系统具有积极影响,但此后,可能将对项目区的生态环境造成了一定的压力。     

黑龙江农垦齐齐哈尔管理局奶牛养殖小区饲养经营模式及效益的探析

对农垦齐齐哈尔管理局奶牛养殖小区的饲养经营模式及效益进行了调查,分析了奶牛小区建设给奶牛群带来的主要变化。通过分析不同模式奶牛小区生产经营状况,确定适合该地区奶牛业发展的奶牛小区经营模式。     

基于GIS和迈阿密模型的全球灌溉需水量计算

通过计算光温生产潜力、气候生产潜力、光温潜力需水量、灌溉需水量以及衍生的可持续垦殖率指标，以解决农业生产潜力、农田熟制、灌溉定额、宜农荒地垦殖适宜性评价等农业发展问题。以迈阿密模型为理论基础，利用GIS空间分析的研究方法，计算出了上述指标的高精度全球分布场，得出全球光温生产潜力为2 260×10⁸ t干物质，气候生产潜力为1 253×10⁸ t干物质，灌溉需水量总计为12 441 km³。主要结论有：热带雨林区除外，全球气候生产潜力高值区同当前农业区高度吻合，表明农田气候潜力已经被人类充分利用；在温带地区，可持续覆膜雨养垦殖率＞2/3的地区适宜开垦宜农荒地，发展雨养农业。根据迈阿密模型计算得出的灌溉需水量可作为制定农田喷灌定额的重要依据；覆膜滴灌节水效果最佳，可持续覆膜滴灌垦殖率为各种垦殖率中最大值，可作为指导宜农荒地资源开发和多熟制农业发展的主要指标。     

围垦对滨海稻田土壤N2O还原潜力的影响

稻田湿地生态系统的N₂O还原消耗潜力对缓解大气温室气体效应具有重要意义，而滨海自然湿地围垦改造成稻田后耕层土壤的N₂O还原速率及其微生物机制却鲜有报道。选取崇明岛光滩湿地为对照（WK0），比较研究不同围垦年限（19、27、51、86 a）的围垦区稻田耕作层土壤N₂O还原速率演替规律及其微生物数量变异特征。结果表明，土壤总有机碳含量（TOC）随围垦年限增长而显著增加，而土壤pH值、SO₄^2-浓度和EC值则均随围垦年限增长而呈逐渐下降趋势。土壤N₂O还原速率随围垦年限增长而显著增加，其中围垦86 a稻田土壤达到25.5 μg N₂O·g^-1·d^-1，与光滩湿地相比增加了58.4%。定量PCR结果发现，功能基因nosZ Ⅰ和nosZ Ⅱ拷贝数也随着围垦年限增长而显著增加，其中围垦86 a的稻田土壤功能基因分别为1.72×10⁸ copies·g^-1和4.36×10⁸ copies· g^-1，比光滩湿地稻田高出一个数量级。相关性分析发现土壤N₂O还原速率与功能基因nosZ Ⅰ拷贝数呈显著正相关，而功能基因nosZ Ⅱ拷贝数随围垦年限的增加率远高于功能基因nosZ Ⅰ；N₂O还原速率、功能基因nosZ Ⅰ、nosZ Ⅱ拷贝数与3个土壤理化指标（pH、EC、SO₄^2-）均呈负相关。因此，围垦造田促进了滨海湿地土壤N₂O还原过程，而功能基因nosZ Ⅰ数量的大幅增加是N₂O还原速率增加的重要原因。     

施肥对复垦土壤微生物代谢功能与苗期玉米生长的影响

利用Biolog-ECO技术、WinRHIZO扫描仪及其图像分析技术，研究了对照CK（施肥量为0）、施复合肥F（施肥量为600 kg·hm^-2）、施有机肥O（施肥量为7 500 kg·hm^-2）、有机无机肥配施OF（施肥量为复合肥300 kg·hm^-2+有机肥3 750 kg·hm^-2）处理下煤矸石复垦区土壤微生物群落代谢功能及苗期玉米根系形态等特征，结果表明：不同施肥处理下煤矸石复垦区土壤微生物群落功能多样性差异显著，OF处理下土壤微生物多样性Shannon-wiener指数与Simpson指数最高，分别为3.22和0.96， Eveness指数最低，为0.21，而CK处理与之相反，Shannon-wiener指数与Simpson指数最低，分别为3.07和0.95，Eveness指数最高，为0.23；影响该区域土壤微生物群落代谢功能多样性的关键碳源包括6种氨基酸（L-精氨酸、L-天冬酰胺酸、L-苯基丙氨酸、L-丝氨酸、L-苏氨酸、甘氨酰-L-谷氨酸)、4种酯（D-半乳糖酸γ内酯、丙酮酸甲酯、吐温40、吐温80）、1种胺（腐胺）、5种酸（D-半乳糖醛酸、2-羟苯甲酸、4-羟基苯甲酸、r-羟基丁酸、D-苹果酸）、3种糖（-甲基D-葡萄糖苷、葡萄糖-1-磷酸盐、a-环状糊精）、3种醇（I-赤藻糖醇、D,L-a-甘油、D-甘露醇）；OF处理下玉米根系形态参数如根长、根体积、根系分形维数及玉米生物性状如生物量、茎粗、株高等与CK处理差异最为显著，说明OF处理有利于煤矸石复垦土壤质量的恢复与提高，利于煤矸石复垦区玉米生长。     

Cross‐linked polyacrylates in post‐mining substrates: persistence and effects on plant growth

Application of hydrophilic polymers composed of cross‐linked polyacrylate can improve soil water‐holding capacity and accelerate the restoration of post‐mining substrates. In this work, we studied the persistence of a polyacrylate polymer incorporated into a soil and its impact on plant nutrients at a reclamation site of former lignite mining in Lusatia (Germany). In contrast to autumn application, the incorporation of the polymer enhanced the sequestration of plant‐derived carbon in the soil, which was reflected by a significant increase in the concentration of a lignin marker. Attenuated total reflexion–Fourier transform infrared spectra (ATR‐FTIR) and total elemental contents in the applied polymer suggested an intensive cation exchange between the polymer framework and the soil‐forming substrate. In addition, there was an enrichment of carbonaceous material, which seems to reduce the swelling and thus the water‐holding capacity of the cross‐linked polyacrylate. Conversely, this process protected the polymer structure from rapid decomposition.