不同供N方式对大豆生长和结瘤固氮的影响

采用框栽试验方法对比研究了不同供N方式对大豆生长和结瘤同氮的影响.结果表明:持续供N和非持续供N对大豆生长有不同的影响,在苗期,非持续供N与持续供N相比,对大豆生长有较大的促进作用,而在仡期以后则是持续供N对大豆生长的促进作用较大;持续供N和非持续供N对大豆结瘤同氮的影响不同,大豆根瘤数量表现为非持续供N＞持续供N＞无N,表明氮肥的持续施用对大豆根瘤的形成和生长有抑制作用,不利于大豆根瘤的生长发育;不论何种方式供N对大豆同氮酶活性和豆血红蛋白含量均有抑制作用,使固氮酶活性和豆血红蛋白含量显著降低,而且氮肥的持续施用对固氮酶活性和豆血红蛋白含量的抑制要显著高于非持续供N,表现为持续供N＜非持续供N＜无N,因此,氮肥的持续施用使大豆的同氮效率降低.     

化肥配施不同剂量有机肥对黑土团聚体中有机碳与腐殖酸分布的影响

【目的】 团聚体的形成为土壤有机碳的稳定提供了重要的物理保护,施用有机肥影响着土壤团聚体的形成,量化有机肥施用剂量与团聚体有机碳稳定性之间的关系对于阐明农田土壤有机碳的固碳机制具有重要意义。 【方法】 以黑龙江省海伦市国家野外科学观测研究站为平台,选择连续10年进行化肥配施不同剂量有机肥处理[0、7.5、15、22.5 t/(hm2·a)]的黑土为研究对象,将团聚体分组与腐殖酸提取相结合,分析了不同粒径团聚体中有机碳和腐殖酸的含量与光学特性。 【结果】 1)与单施化肥相比,化肥配施有机肥增加了大团聚体( > 0.25 mm)的分配比例与团聚体的平均重量直径,二者均随着有机肥剂量的增加而逐渐升高,回归拟合分析表明,团聚体的平均重量直径与有机肥剂量之间呈现显著的正相关关系(P=0.03)。2) 2~0.25 mm团聚体是黑土有机碳的主要贮存场所,约占有机碳总量的64.8%~68.8%,大团聚体中有机碳的含量与储量均随着有机肥剂量的增加而逐渐升高, < 0.053 mm团聚体中有机碳含量与储量则维持在较稳定的水平。3)各粒级团聚体中腐殖酸碳含量以0.25~0.053 mm团聚体最高,各粒级团聚体中腐殖酸碳占有机碳百分比之间的差异不显著。化肥配施有机肥提高了各粒级团聚体中腐殖酸碳的含量,使团聚体对有机碳的固持能力增加,且各粒级团聚体中腐殖酸碳的含量随着有机肥剂量的增加逐渐升高。4)化肥配施有机肥增加了各粒级团聚体中腐殖酸的E4/E6比值,表明其分子结构简单化,且以 > 2 mm和0.25~0.053 mm团聚体中腐殖酸E4/E6比值的增加最显著。 【结论】 在黑土中,长期连续进行化肥配施有机肥,促进了团聚体的形成,改善了耕层土壤结构,增加了团聚体中有机碳的积累与固持能力,并使各粒级团聚体中腐殖酸的结构“年轻化”,这种促进作用在高剂量有机肥施用下更为显著。实际生产中,在短期内可通过适当提高有机肥的施用量以提高黑土肥力及其固碳能力。     

不同连作方式对大豆生物固氮的影响

[目的]研究不同连作方式对大豆生物固氮的影响。[方法]在长期定位试验中设置正茬(大豆-小麦-玉米-大豆)、重茬(小麦-小麦-大豆-大豆)和迎茬(小麦-大豆-小麦-大豆)3种连作方式,研究不同连作方式对大豆根瘤形成和固氮量的影响。[结果]结荚期和鼓粒期正茬大豆体内含氮量较重茬、迎茬多。3种连作方式的大豆根系形成根瘤的数量表现为正茬>迎茬>重茬,迎茬、重茬的大豆根瘤数分别较正茬减少1.3~1.4、13.4~20.5个/株。大豆通过共生固氮作用固定的氮素表现为正茬>迎茬>重茬,重茬、迎茬大豆固氮量分别比正茬降低18.4%、6.5%。大豆产量表现为正茬>迎茬>重茬。[结论]大豆体内含氮量、根瘤数、固氮量和产量都表现为正茬>迎茬>重茬。     

长期施用有机肥对黑土肥力及作物产量的影响

在东北黑土区中部进行长期定位试验,研究了长期施用有机肥对黑土肥力以及作物产量的影响。结果表明:施用有机肥能够提高土壤肥力,与供试前土壤相比,施用有机肥处理的土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷和速效钾含量都表现为增加,长期施用氮磷钾化肥处理的有机质、全氮、碱解氮、全磷和速效磷表现为增加,而全钾、速效钾则减少,长期无肥处理的土壤除全氮和全磷表现为增加以外,均呈减小的趋势;各处理土壤C/N均表现为减小,在11.32~12.01之间波动;长期施用有机肥能使土壤的pH稳定在一个适合作物生长的范围内;施用有机肥可以增加土壤0.25 mm水稳性团聚体的数量,不同处理0.25 mm水稳性团聚体的含量表现为:化肥+高量有机肥(NPKM2)化肥+低量有机肥(NPKM1)化肥(NPK)无肥(CK);不同处理玉米和大豆产量由高到低的顺序均为:NPKM2NPKM1NPKCK,各处理的玉米产量年际间均表现出增加的趋势,而大豆产量年际间变化不显著。生物耗竭试验表明,长期施用有机肥可提高黑土的生产能力。     

长期定量施肥对大豆根系形态和根瘤性状的影响

为阐明施肥对大豆根系生长和结瘤性状的影响,以中国科学院海伦农业生态实验站长期定位施肥试验为平台,研究了施用不同种类肥料(NPK、NPKM、NK、NP和PK)对大豆根系特征和根瘤性状的影响.结果表明:各施肥处理大豆根长、根表面积和根体积变化趋势相似,均在结荚期出现峰值.NPK和NP处理的根长和根表面积比其它施肥处理大,而...     

降水年型对黑土区土壤水分动态变化的影响

利用长期定位试验,研究了黑土区不同降水年型下荒地、裸地和农田土壤水分的变化特征.结果表明,降水年型能够影响不同植被类型下土壤水分的季节性动态变化和垂直变化.丰水年不同植被类型土壤含水量均呈"v"型曲线变化,最低值出现在7月份,观测期内裸地较高;平水年呈"W"型曲线变化,分别在6月份和8月份出现两个低值,不同植被类型表现为裸地>荒地>农田;枯水年除裸地在观测后期土壤含水量略有增加外,荒地和农田均持续下降.降水年型对土壤水分变异系数的影响表现为枯水年>平水年>丰水年.其中荒地土壤水分变化最为剧烈,表现在枯水年出现了速变层,而在丰水分内次活跃层也较农田向土壤深层延伸,其次为农田和裸地.     

黑土区不同土地利用方式土壤水分动态变化特征研究

在中国科学院海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站.应用田间定位试验研究了玉米地、休闲地、苜蓿地和裸地4种不同土地利用方式下农田黑土水分动态变化特征.结果表明:土壤剖面0-190 cm水分含量随深度的增加呈先增加后减小的趋势,不同土地利用方式下农田黑土表层0-30 cm的土壤含水量差异较明显,总体表现为裸地相对较高,其次为休闲地、苜蓿地和玉米地;研究时段内土壤水分的动态变化具有明显的季节性,一般可以划分为水分相对稳定期、水分消耗期和水分补给期3个时期;根据变异系数将土壤水分的垂直变化划分为活跃层、次活跃层和相对稳定层,变异系数随土层深度的增加而减小.     

黑土农田大豆产量形成过程的模拟验证

以中国科学院海伦农业生态站长期定位水肥耦合试验数据为依据,模拟大豆产量形成过程。首先建立大豆品种遗传属性数据库和相应的模型参数,利用DSSAT模型系列中的CropGro-Soybean模型,对大豆品种遗传属性、作物产量和生长过程中土壤水分进行了模拟验证。模拟结果表明,CropGro-Soybean模型能够准确地模拟大豆生育期,相对误差在-2％～3％之间,均方根误差RMSE为2．3。对不同年际不同田间处理的大豆产量模拟结果分析的相对误差在-7％～9％之间,均方根误差RMSE为75．9,模型性能指数EF为0．8。模型对不同层次土壤水分变化的模拟效果也较好。     

不同土地利用和管理方式对黑土肥力的影响

基于中国科学院海伦农业生态试验站22 a长期定位实验,研究了不同土地利用和管理方式对黑土肥力的影响。结果表明,不同土地利用方式促使土壤肥力发生不同的变化,裸地生态系统由于无有机质输入和无植被保护,土壤肥力逐年下降;草地植被覆盖使黑土全碳、全氮、碱解氮含量逐年提高;农田生态系统施肥管理能减缓土壤肥力降低,化肥配施有机肥增加土壤养分库,提高土壤肥力。不同覆盖特定的因子影响特殊的土壤酶活性。自然植被恢复对土壤转化酶和磷酸酶活性的影响大于增加土壤养分含量(碳、氮、磷含量)的影响。黑土自然植被恢复和农田土壤有机-无机肥配施是保持和增加黑土有机C,N库稳定性以及提高土壤肥力的重要途径。     

黑土农田有机碳平衡与消长动态

以中国科学院海伦农业生态实验站长期肥料试验区为研究平台,采用静态箱—气相色谱法原位测定CO2排放通量,进而估算出土壤有机碳矿化速率。秋季收获时测定玉米根系、凋落物、根际沉积碳和施用有机肥对土壤碳的输入量。从土壤有机碳输入和输出角度来研究黑土农田有机碳平衡与消长动态。结果表明,施用有机肥增加了土壤有机碳的输入量,但同时增加了土壤有机碳矿化输出量,从碳收支平衡的角度来分析,土壤有机碳呈现出增加趋势,年际间增加138 kg/hm2,0~20 cm耕层土壤有机碳含量增加了0.08 g/kg,占土壤有机碳含量的0.28%,在测量误差范围内。长期不施肥的CK处理,土壤有机碳输入量较小,每年仅为754 kg/hm2,而土壤有机碳通过矿化输出量却较大,仅次于NPKOM处理,达到1 202 kg/hm2,致使土壤有机碳下降速率加快,以每年0.22 g/kg下降,经过17年试验,有机碳下降1.7 g/kg。平衡施肥NPK和NP处理,每年输入和输出碳量相近,每年碳收支在12~44 kg/hm2之间,土壤有机碳含量基本保持不变,维持在27~28 g/kg之间波动。NK处理土壤有机碳呈下降趋势,理论上以每年0.07 g/kg速度下降,但实际上是在测定误差范围内,很难测定出有机碳的消长量。