轮作和施肥对半干旱区作物地上部生物量与土壤有机碳的影响

 【目的】了解轮作与施肥对土壤有机碳的影响是建立持续发展措施的关键。【方法】以长期定位试验（1984～2002）中的10个典型处理为基础,分析了地上部生物量和耕层（0～20 cm）土壤有机碳变化,探讨半干旱区轮作和施肥对0～20 cm土层有机碳的影响,10个典型处理分别为休闲（F）;冬小麦连作体系中的3个施肥处理：不施肥（W/W+CK）、化肥（W/W+NP）、化肥有机肥（W/W+NP-FYM）;冬小麦-冬小麦+糜子-豌豆轮作体系中的3个施肥处理：不施肥（W/WM/P +CK）、化肥（W/WM/P +NP）、化肥有机肥（W/WM/P+NP-FYM）处理;1个冬小麦—冬小麦-红豆草轮作处理（W/W/S+NP）;人工苜蓿中2个施肥处理：不施肥（A/A+CK）和化肥有机肥处理（A/A+NP-FYM）。【结果】冬小麦连作体系（W/W）中,不施肥处理（W/W+CK）的地上部生物量平均为3.3 t•ha-1,化肥处理（W/W+NP）和化肥有机肥处理（W/W+NP-FYM）依次为7.5和11.2 t•ha-1;冬小麦-冬小麦+糜子-豌豆轮作（W/WM/P）体系中,不施肥处理（W/WM/P+CK）地上部生物量平均3.1 t•ha-1,W/WM/P+NP和W/WM/P＋NP-FYM地上部生物量依次为7.1和8.3 t•ha-1;冬小麦-冬小麦-红豆草轮作（W/W/S+NP）为8.5 t•ha-1;苜蓿连作不施肥（A/A +CK）和化肥有机肥处理（A/A+NP-FYM）体系地上部生物量依次为4.1和5.0 t•ha-1。18年期间, W/W+CK处理土壤有机碳含量（6.7 g•kg-1）无显著变化,W/W+NP和W/W+NP-FYM处理提高13%和51%; W/WM/P+CK土壤有机碳含量（7.0 g•kg-1）无显著变化,W/WM/P+NP和W/WM/P＋NP-FYM土壤有机碳提高7%和47%;W/W/S+NP处理土壤有机碳提高了29%;A/A+CK和A/A+NP-FYM处理有机碳提高了43%和71%。【结论】轮作与施肥显著影响土壤碳输入量,18年期间土壤蓄存的碳与累计输入土壤的有机碳存在显著的线性相关关系（SOC=1.65CReturned+5.95,R2＝0.95＊＊）。秸秆还田、草粮轮作或退耕还草是改善该地区土壤质量,实现土壤蓄存碳潜力的重要途径。     

黄土高原南部不同减氮模式对春玉米产量及土壤硝态氮残留的影响

【目的】研究了不同减量施氮模式对黄土高原南部春玉米产量、土壤硝态氮残留的影响,提出科学施肥模式,旨在指导当地玉米施肥、保护环境安全。【方法】在黄土高原南部沟壑区农田连续进行了3年的田间试验,供试作物为春玉米,一年一熟,采用半覆膜种植方式。试验设不施氮（CK）;传统施肥模式（Con,施尿素N 200 kg/hm2）;减氮模式Ⅰ（Mod Ⅰ,施尿素N 160 kg/hm2）;减氮模式Ⅱ（Mod Ⅱ,施尿素N 160 kg/hm2和加一定量的硝化抑制剂双氰胺）;减氮模式Ⅲ（Mod Ⅲ,施脲甲醛N 160 kg/hm2）5种处理。调查了玉米产量、收获后土壤硝态氮残留和氮素利用率。【结果】三种减量施氮模式较传统施氮模式施氮量减少20%的情况下,玉米产量连续三年无显著变化（P 0.05）,相差0.1~0.5 t/hm2。与Con相比,Mod Ⅰ、Mod Ⅱ、Mod Ⅲ处理的氮肥农学效率及偏生产力分别增加了20.2%~23.2%和21.9%~23.7%,0-200 cm土层NO3--N的残留量分别减少了90.7、97.3、100.7 kg/hm2,其降幅依次为44.7%、47.9%、49.6%。【结论】连续三年减少20%的施氮量不影响春玉米产量及吸氮量,可提高氮肥的农学效率和偏生产力,显著减少土壤剖面NO3--N残留量。在同一施氮量下,添加硝化抑制剂或施用缓控释肥对硝态氮残留量减少作用不甚明显。     

黄土区退果还耕对黑垆土硝态氮积累和迁移的影响

在黄土高原沟壑区王东沟小流域,针对塬面、梁地和坡地三种地形,分别选取了盛果期果园、老果园和退果还耕地等,研究了退果还耕条件下,三种地貌类型土壤剖面中水分含量变化及NO3--N、NH4+-N积累和迁移规律。结果表明,无论塬面、梁地或者坡地上,果园土壤水分含量显著降低（10%～14%）;果园退耕后,土壤水分开始缓慢恢复。盛果期,塬面NO3--N峰值主要处于100—200 cm之间,退果还耕后,100 cm以上土层中NO3--N含量降低,100 cm以下NO3--N积累量在增加,并且峰值不断向下移动。盛果期果园NO3--N积累量为631～3032 kg/hm2;退果还耕地、老果园NO3--N积累量都显著高于盛果期果园。盛果期40%以上的NO3--N积累在100—200 cm土层,但退果还耕地上50%左右集中分布在200—300 cm土层。土地利用与管理方式的变化对NH4+-N分布特征的影响并不明显。     

施肥措施对黄土旱塬区小麦产量和土壤有机碳积累的影响

利用中国科学院长武农田生态试验站的长期田间试验（1984～2007年）,研究了小麦产量,耕层有机碳变化,评价了土壤管理和气候因素对土壤有机碳（Soil organic C,SOC）变化的影响。研究涉及6个处理:休闲地（F）、不施肥（CK）、有机肥（M）、氮肥（N）、磷肥（NP）和氮、磷、有机肥（NPM）处理。结果表明,施肥可以显著提高作物产量和SOC积累,CK、M、N、NP、NPM处理平均产量依次为1.5、2.6、2.0、3.3、4.0 t/hm2,2007年F、CK、M、N、NP、NPM处理0—20 cm土层SOC积累量依次为-1.09、0.76、8.59、1.02、3.42和9.5 t/hm2。作物产量与SOC含量呈显著的正相关关系（r=0.80）,有机碳输入量与SOC含量相关性更好（r=0.97）,外源有机碳的输入也是提高SOC的重要措施。施肥措施对作物固碳和SOC影响存在显著（P0.05）差异。土壤固碳速率（Y）与SOC输入量（X）符合线性方程Y=0.231X﹣0.0813（r=0.98）。施肥可以提高黄土高原半干旱地区土壤生产力和SOC的积累,且无机肥和有机肥配施效果最佳。     

黄土旱塬长期施肥下硝态氮深层累积的定量研究

在黄土旱塬长期定位测定结果表明，长期过量或不平衡使用氮肥将导致硝态氮在土壤深层的严重积累，不同施肥处理对比，14年后0－200cm硝态氮的累积量NPM＞N＞NP＞M，对应的硝态氮累积率分别为20．3％、30．98％、15．49％和8．51％。化肥配比试验表明，土壤剖面NO3－N的累积与累积率一般随氮肥用量的增加而增加，而且，NO3－N累积深度随氮肥用量的递增而加深，氮磷严重失调时，硝态氮累积率剧增，15年后最大累积率达到42．3％（单施氮180kg/hm^2处理），在施氮引起NO3－N严重累积的情况下，配施磷肥可以明显的减少硝态氮的累积数量和累积率，而且随磷肥用量的增加减少幅度愈大，从土壤氮素平衡来看，加大施氮量降低氮素利用率，配施磷肥则增加氮肥利用率。     

陕北沙区引水拉沙新造农田的改良利用

实地考察与室内分析结果表明，新造农田养人的基本特征是有机质含量低，全氮，碱解氮少，有效磷普遍缺乏，有效微量养分严重匮乏，因地制宜，采用客土改良，种植水稻等不同改良措施可显著改善土壤理化性状，提高养分积累，尤其对土壤粘粒，有机质和氮素积累影响显著，并据此提出了新造农田的施肥对策。     

黄土高原沟壑区沟坡地土壤剖面中矿质氮的分布特征

以黄土高原沟壑区典型小流域为基础,选择不同利用年限的坡地果园分析了矿质氮在土壤剖面中的分布特征及其影响因素。研究发现,化肥投入显著提高了硝态氮在100～200cm土层分布与积累。随着果园利用年限的延长,土体剖面硝态氮的积累量呈显著增加的趋势,但施肥不影响铵态氮在土层的分布特征。坡地果园中化肥的挖沟深施,长期的氮肥投入和果园土壤水分的逐渐耗竭降低是产生硝态氮深层积累的重要因素。     

区域土地利用变化环境效应研究综述

以黄土高原为重点 ,对植被变化及其引起的土地利用变化的环境影响的有关研究进行了比较系统的阐述。对植被研究态势 ,土地利用变化对水文生态过程、土壤环境及生物多样性影响做了简要的述评 ,对该领域的目前存在的问题进行了分析 ,并提出了有关进一步研究的建议     

植被重建下露天煤矿排土场边坡土壤碳储量变化

植被重建是治理排土场边坡水土流失最直接也是最有效的生物措施,研究不同植被重建模式下土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)含量的空间分布规律是筛选适宜排土场边坡生长的植被模式的重要条件。选取内蒙古黑岱沟露天煤矿治理15年的排土场边坡中4种植被重建模式(自然恢复地、草地、灌木林、乔木林),采集270个土壤剖面(0~100 cm)样品,研究不同重建模式下SOC储量的变化。结果表明:(1)植被重建模式显著影响剖面SOC、TN含量及分布(p0.05),0~10 cm和10~20 cm SOC、TN均呈草地灌木乔木自然恢复地,20 cm以下各土层SOC、TN虽然也表现相似的特征,但差异随土层深度增加越来越小。(2)剖面SOC密度和储量表现为原地貌区治理排土场新建排土场。经15年植被重建后,排土场边坡表现出巨大的固碳能力,1 m深度的林地和草地碳储量分别增加了5.38、11.85 t hm-2,但仅原地貌水平的1/2和3/5。(3)林地和草地的固碳速率分别为35.87、79.01 g m-2a-1,草地的固碳速率是林地的2.2倍,从土壤固碳及水土流失防治的角度考虑,建议矿区排土场边坡植被重建优先选择草地,其次灌木。     

泥沙磨蚀作用对微塑料老化破碎的影响

泥沙磨蚀作为侵蚀迁移过程中典型作用力之一，可加速微塑料老化破碎，进而影响其在土壤环境中的富集和迁移特征，但泥沙磨蚀影响微塑料老化破碎的作用机理尚不明确。以侵蚀事件频繁且微塑料污染严重的黄土高原王东沟小流域为研究区域，采集多年覆膜的玉米地土壤，对比分析风干原土、泥沙浸润静置，和含沙量为560 kg·m-3，800 kg·m-3和930 kg·m-3三种含沙量震荡磨蚀等多种处理下对微塑料的老化破碎影响，并采用激光红外成像系统分析不同处理下微塑料的丰度、类型和形态特征。研究结果表明：(1) 研究区土壤微塑料以聚氨酯 (Polyurethane，PU)、聚四氟乙烯 (Polytetrafluoroethylene，PTFE)、橡胶 (Rubber，RB) 为主，多为直径10~50 μm 的碎片状。(2) 风干原土处理中微塑料的平均面积最大 (5 234 μm2)，泥沙浸润静置处理下微塑料的平均丰度最小 (2 067 n·kg-1)，而泥沙磨蚀处理下微塑料的平均丰度最大 (14 400 n·kg-1)，且平均面积最小 (2 868 μm2)。(3) 三种含沙量磨蚀作用下微塑料的平均丰度和面积存在显著差异，其中，平均丰度表现为：中含沙量 (18 300 n·kg-1) > 低含沙量(13 730 n·kg-1) > 高含沙量 (8 667 n·kg-1)，而平均面积表现为：低含沙量 (3 932 μm2) > 中含沙量 (2 472 μm2) > 高含沙量 (2 099 μm2)。总之，本研究表明泥沙磨蚀作用可显著增加微塑料丰度，减小其面积，而微塑料的平均丰度在中含沙量磨蚀强度下达到最大值，且不同微塑料类型对泥沙磨蚀作用的敏感程度不同，为侵蚀环境下土壤微塑料的破碎迁移风险评估提供理论参考。