典型黑土区不同生态系统下土壤团聚体中胡敏酸的结构特征

为了揭示生态系统类型对土壤团聚体中腐殖质分子结构的影响,本研究以黑土区24 a长期定位试验处理下的自然草地(GL)、耕地(CL)和裸地(BL)土壤为研究对象,采用湿筛法将土壤团聚体分为2 mm、2～0.25 mm、0.25～0.053 mm和0.053 mm 4个粒级,运用元素分析、红外光谱和差热分析技术,对团聚体中胡敏酸(HA)的结构性质进行了研究。结果表明,生态系统类型对团聚体中HA的分子结构产生了影响。耕地各级团聚体中HA的O+S含量以及(O+S)/C比值(摩尔比)普遍高于草地相应粒级团聚体,反映了耕地土壤团聚体中HA的氧化程度高于草地;差热分析中,耕地和裸地土壤团聚体中HA的中温放热量低于草地相应粒级团聚体,且二者的热量高/中比值均高于草地,说明耕地和裸地土壤团聚体中HA的芳香性/脂族性高于草地;草地和耕地土壤团聚体中HA在2 920和2 850 cm-1处代表脂族聚亚甲基和末端甲基中C-H伸缩振动的吸收峰明显强于裸地,脂族碳/羧基碳(2 920/1 720)以及脂族碳/芳香碳(2 920/1 620)比值高于后者。与自然草地相比,耕地和裸地生态系统会增强土壤团聚体中HA的缩合度、氧化度和芳香性,提高其分子结构的稳定性。     

长期施肥对黑土供磷能力及磷素有效性的影响

[目的]研究长期施肥后黑土供磷能力、磷素形态的变化。[方法]利用采自海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站长期定位试验地的无肥(CK)、化肥(NP)、化肥配施有机肥(NPM)3个施肥处理黑土进行生物耗竭盆栽试验,并用Hedley方法对土壤磷素形态进行研究。[结果]与长期不施肥处理相比,施化肥与化肥配施有机肥均能明显增加土壤各形态磷素;与无肥处理土壤相比,化肥有机肥配施处理土壤与化肥处理土壤植株的生物量增幅分别为31.72%和54.65%;植株吸磷量分别是CK和NP处理土壤的2.1和1.7倍;长期施用有机肥的黑土经过2批油菜耗竭后,Resin-P只减少了0.85%,远小于Resin-P在无肥处理土壤和单施化肥处理土壤中的减少量。[结论]长期化肥配施有机肥的黑土可以在短期内维持一个活性磷含量较高的水平,进而提高土壤的供磷能力及其生产力。     

黑土区不同水分处理对大豆产量和水分利用效率的影响

以中国科学院海伦农田生态系统野外科学观测研究站内的2011年水分控制试验为基础,分析了四个水分处理对大豆产量和水分利用效率的影响.研究结果表明,不同水分处理对大豆生物量与株高的影响表现为过量水处理(I1)＞适宜水处理(I2)＞自然降水(R)＞干旱水处理(I3);I2能够明显改善大豆的农艺性状,增加大豆的百粒重和每株粒数,降低瘪荚数的发生;与I1,R和I3相比,产量分别增加了13.7％,12.4％和24.1％,R与I2之间的差异表明除了土壤进水量以外,灌溉时间也是影响大豆产量的主要因素之一.受到土壤进水量的限制,I3的水分利用效率最高,为18.36 kg/(hm2· mm),其次为I2为14.38 kg/(hm2· mm).因此,从大豆产量和水分利用效率的角度考虑,在大豆的生长期间内I2的347mm的土壤进水量是能够满足其生长发育需要的,合理的灌溉时间是节约灌溉用水,提高产量和水分利用效率的关键.     

不同黑土生态系统的土壤水分物理性质研究

研究了黑土农田生态系统（无肥、化肥、化肥＋有机肥3种方式）、草地生态系统、裸地生态系统的土壤水分物理性质。结果表明：草地生态系统向无肥农田系统转变过程中，容重、有机质、孔隙度，特征持水量、水稳性团聚体都有恶化的趋势，化肥的投入使其恶化趋势减缓，化肥＋有机肥效果更佳，表明施肥对水分物理性质的作用主要是通过促进植物生长尤其是根系的生物量，继而增加有机质，改善土壤结构，调节孔隙和持水状况。裸地系统下的各性状比农田变得更劣，说明生物措施在改善土壤物理性质方面的重要作用。     

长期施用化肥对农田黑土有机碳和氮消长规律的影响

利用中国科学院海伦农业生态实验站黑土区的农田长期定位试验土壤(1990~2004年)为研究对象,研究了长期施用化肥对土壤有机碳和氮的消长规律的影响。结果表明,长期施用化肥,氮用量的增加对土壤有机碳含量的影响较大,使土壤有机碳含量降低,而对土壤氮素的含量影响较小;磷用量的增加对土壤有机碳含量的影响不大,但使土壤全氮含量下降较多,因而C/N比呈上升趋势;而钾用量的增加对土壤中的有机碳含量基本上没有影响,但使土壤全氮量下降明显,有效氮含量略有降低,C/N比呈现增加趋势。因此,通过调控化肥的用量可以维持土壤中的有机碳、全氮及有效氮含量,保持土壤的持续生产力,提高作物产量。     

土壤冻融过程中固液态水含量测定技术研究

分析应用中子仪-TDR联合测定法区分冻融过程中固液态水含量的理论依据,实测资料证实其在区分冻融过程中固液态水含量及动态消长特征和冻后聚墒方面有广阔的应用价值。     

重迎茬大豆植株氮磷钾含量与积累特征的研究

通过系统定位轮作试验，建立大豆正茬、迎茬、重茬的种植方式，在不同生育期，测定了大豆植株氮磷钾含量和积累。结果表明：在各个生育期大豆植株氮磷钾含量和积累总量均为正茬〉迎茬〉重茬。影响大豆植株氮磷钾的含量和积累的主要原因是：病虫危害大豆根部导致吸收和运输受阻以及受茬口影响，土壤中的氮磷钾活性变低。大豆固氮能力下降，氮磷钾的积累与产量相关。重茬大豆植株氮磷积累总量较正茬分别减少４１．８１％，４８．７８％     

深翻和秸秆还田对土壤微生物群落功能多样性的影响

为探究深翻及秸秆还田对土壤微生物群落功能多样性的影响,本研究主要采用Biolog-Eco微平板法,分析了常规耕作(CT)、秸秆浅混(SCT,耕作深度15 cm)、深翻(ST,耕作深度35 cm)、秸秆深混(SST,耕作深度35 cm)4个处理0～15 cm和15～35 cm土层的土壤微生物群落功能多样性变化。结果表明：在0～15 cm和15～35 cm土层,与CT相比,SCT和SST处理可以显著提高土壤微生物对碳源的利用,不同处理下微生物对碳源利用程度随时间的延长而增加,并且糖类、氨基酸类、多聚物类和羧酸类碳源依次为微生物代谢最主要的碳源。不同处理对Shannon指数与Simpson指数没有显著影响,但与CT相比,ST显著增加了0～15 cm的Mclntosh指数。主成分分析表明,各处理的微生物群落代谢功能在有秸秆还田和无秸秆还田之间存在差异。与CT相比,15～35 cm土层DOC、MBC和MBN含量在SST处理下分别显著增加了17.25%、50.00%和168.10%。另外SEM模型显示,深翻处理可以通过土壤DOC含量的变化影响土壤Mclntosh指数。     

草地和农田生态系统中黑土活性有机碳的特征

为阐明植被覆盖与施肥管理综合作用下黑土活性有机碳的数量特征,探讨合理调控农田土壤质量的施肥模式。本试验以中国科学院海伦农业生态实验站长期定位试验为平台,对比和研究了草地与农田生态系统中不同施肥处理下土壤总有机碳、颗粒有机碳、微生物生物量碳、冷水提取有机碳以及热水提取有机碳数量上的差异及相互关系。结果表明:经过25年的自然恢复,草地生态系统中土壤有机碳及各活性有机碳的数量显著高于农田生态系统中的无肥处理(P<0.05)。农田生态系统中,化肥处理对农田土壤有机碳和活性有机碳的提高作用并不明显;经过长期化肥+有机肥处理后,农田土壤总有机碳与各活性组分的数量较无肥和化肥处理显著提高(P<0.05),除微生物生物量碳外,总有机碳与其他活性有机碳组分的数量均达到草地植被下的碳水平,土壤总有机碳及冷水和热水提取有机碳的含量与草地生态系统的差异不显著,颗粒有机碳含量比草地生态系统坛加43.7%。相关性分析表明,土壤有机碳总量、微生物生物量碳、冷水提取有机碳以及热水提取有机碳两两之间的相关性均达到显著或极显著水平。长期化肥与有机肥配施是提高黑土有机碳及其活性有机碳数量的有效措施。