玉米秸秆混合还田深度对土壤有机质及养分含量的影响

秸秆还田是提升土壤肥力的重要措施之一,还田深度是影响还田效果的重要因素。本文以黑土为研究对象,分析了连续3年等量秸秆混入不同深度土层对土壤有机质及养分含量的影响。试验包括4个秸秆混合还田深度,0~15 cm(D15S),0~20 cm(D20S),0~35 cm(D35S)和0~50 cm(D50S),秸秆还田量均为10 000 kg·hm^(-2)。研究结果表明等量秸秆混入不同深度土层,导致不同处理秸秆在土壤中的含量(SC)在1.68~6.06 g·kg^(-1)之间,随着秸秆混入土层深度的增加SC值逐渐减小;秸秆混合还田增加了相应土层土壤有机质含量,与D15S处理相比,D20S、D35S和D50S处理土壤有机质增加量分别降低了27.3%,48.4%和67.8%,但是秸秆的有机质转化率在D35S处理达到了最大值,与D15S、D20S和D50S相比分别增加了28.6%,32.6%和17.5%,不同处理土壤有机质增加的总量表现为D35S>D50S>D15S>D20S,土壤轻组有机碳总量表现出相似的趋势;等量秸秆混入不同深度土层没有显著增加相应土层全量养分的含量,但是显著增加了速效养分含量(P<0.05),与初始值相比,D15S、D20S、D35S和D50S处理土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量分别提高了7.17%~20.6%、9.16%~38.2%和12.6%~43.7%,其中土壤速效养分增加率在D35S处理达到了最大值,说明秸秆深混还田能够促进养分在土壤深层的积累,增加全层土壤养分的供给能力。因此,建议研究区域秸秆混合还田的深度为0~35 cm,提高秸秆混合还田对土壤肥力的贡献,实现黑土地保护。     

长期不同植被覆盖和施肥管理对黑土活性有机碳的影响

【目的】阐明长期不同植被覆盖与施肥管理后,同一地块的黑土的总有机碳(TOC)、活性有机碳的变化。探讨黑土可持续利用的土地管理模式。【方法】第一个田间试验开始于1985年,研究不同植被覆盖(裸地、草地、耕地)下的黑土活性有机碳的含量和分布变化。第二个田间试验开始于1993年,研究了不同施肥处理(无肥对照(CK)、氮磷(NP)、氮磷配施有机肥(NPOM))对活性有机碳变化的影响。【结果】不同植被凋落物和根系分泌物及长期不同施肥管理均对黑土活性有机碳的形成产生明显的影响。与1985年相比,裸地TOC和全氮(TN)分别下降11.2%和15.3%,草地TOC和TN分别增长13.2%和5.8%,耕地TOC增长1.1%,而TN下降15.5%。与裸地相比,耕地和草地轻组有机氮分别增长13.9%和46.2%,轻组有机碳增长36.48%和62.0%。不同植被下热水浸提有机碳和高锰酸钾氧化碳总量的顺序为草地耕地裸地。在第二个试验中,施加有机肥能使TOC和TN分别增加了25.5%和18.6%。与对照相比,有机肥和氮磷肥的配施,使轻组有机氮分别增加了126.7%和12.17%,轻组有机碳增加了125.14%和17.14%。与对照和施氮磷肥相比,施加有机肥使颗粒有机氮分别增加了49.8%和23.2%,颗粒有机碳增加了6.5%和29.9%。高锰酸钾氧化有机碳和热水浸提有机碳含量的顺序为CKNPNPOM。【结论】草地与氮磷配施有机肥处理均有利于土壤TOC及活性有机碳的积累。     

小麦-玉米-大豆轮作下黑土农田土壤呼吸与碳平衡

农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,探讨农田生态系统的土壤呼吸与碳平衡对于科学评价陆地生态系统在全球变化下的源汇效应具有重要意义。基于中国科学院海伦农业生态实验站的长期定位试验,对不同施肥处理下黑土小麦-玉米-大豆轮作体系2005—2007年的作物固碳量与土壤CO2排放通量进行了观测,并对该轮作体系下黑土农田生态系统的碳平衡状况进行了估算。结果表明:在小麦-玉米-大豆轮作体系中,作物固碳量的高低表现为:玉米>大豆>小麦,平均值分别为6 513 kg(C).hm-2、4 025 kg(C).hm-2和3 655kg(C).hm-2。从作物生长季土壤CO2排放总量来看,3种作物以大豆农田生态系统的土壤CO2排放总量最高,平均值达4 062 kg(C).hm-2;其次为玉米,为3 813 kg(C).hm-2;而小麦最低,为2 326 kg(C).hm-2。3种作物轮作下NEP(净生态系统生产力)均为正值,表明黑土农田土壤-作物系统为大气CO2的"汇",不同作物系统的碳汇强度表现为玉米>小麦>大豆,三者的平均值分别为3 215 kg(C).hm-2、1 643 kg(C).hm-2和512 kg(C).hm-2。长期均衡施用氮、磷、钾化肥或氮、磷、钾化肥配施有机肥后,小麦、玉米和大豆农田生态系统的固碳量和土壤CO2排放总量均明显增加,并在氮、磷、钾配施有机肥处理下达到最高。不同的施肥管理措施将改变土壤-植物系统作为大气CO2"汇"的程度,总体表现为化肥均衡施用下NEP值较高,而化肥与有机肥配施下农田生态系统的NEP值较低。     

东北黑土区降水特征及其对土壤水分的影响

水分是东北黑土区农业生产的主要限制因子,为了探讨东北黑土区可持续的土壤水分管理方式,该研究以中国科学院海伦农田生态系统野外科学观测研究站内为基础,利用SPI（standard precipitation index）值（标准降水指数）研究了该地区1952－2008年的大气降水情况,同时分析了土壤水分对大气降水（1999－2008年）的响应。1952－2008年平均年降水量为540 mm,标准差为121 mm,生长季内平均降水量为473 mm,占年平均降水量的87.60%。利用标准降水指数（SPI）将1952－2008年大气降水划分为7个不同的干/湿状态,分别是极端干旱,严重干旱、中等干旱、平常年份、中等湿润、非常湿润和极端湿润。分析近10 a（1999－2008）大气降水的SPI值发现极端干旱的年份有增加的趋势,同时对生长季末期土壤含水量的影响表现为湿润的年份（2003年,SPI值=1.5）能够显著增加土壤含水量（639.70 mm）,而在极端干旱的年份（2004年,SPI=-2.6）土壤含水量达到了最低值（512.21 mm）。年际间降水量的差异也影响了土壤的供水特征特,同时肥料的施用增加了作物对土壤中水分的消耗。根据降水合理地管理东北黑土区的土壤水分对农业的可持续发展具有重要意义。     

低分子量根系分泌物对土壤微生物活性及团聚体稳定性的影响

以黑土为供试土壤,采用化学试剂模拟根系分泌物进行室内培养试验,研究低分子量根系分泌物及主要组分对土壤微生物活性及团聚体稳定性的影响.结果显示,与对照相比,低分子量根系分泌物及主要组分短期内均显著提高了土壤微生物的活性,促进了>250μm大团聚体,尤其是>2 000μm团聚体的形成,显著增强了土壤团聚体的稳定性.低分子量根系分泌物中葡萄糖组分有利于土壤中细菌的生长,从而在细菌活动的驱动下,促进了微团聚体的形成;苹果酸和谷氨酸组分则有利于真菌的生长和繁殖,在真菌菌丝网络的缠绕和牯结作用下,促使微团聚体进一步胶结形成大团聚体.因此,低分子量根系分泌物中各主要组分共同参与并影响土壤的团聚化过程,改善根际微区土壤的结构,以利于植物根系的生长.     

不同土地利用方式下土壤温度与土壤水分对黑土N2O排放的影响

采用静态箱一气象色谱法,对黑土区3种不同土地利用方式（草地、裸地和农田）下土壤氧化亚氮（N：O）的排放特征及其与土壤温度和土壤水分的关系进行研究。结果显示：试验监测期间（2011年5月27日-9月30日）,不同土地利用方式下,土壤N：0累积排放量分别为草地52．08mgN·m^-2裸地64．43mgN·m^-2农田70．16mgN·m^-2,农田土壤N：O累积排放量比草地和裸地分别高出35％和9％,草地、裸地和农田的N2O平均排放通量分别为16．56、20．36、21．44μgN·m^-2·h^-1。草地和裸地中,土壤N2O排放通量与土壤温度和土壤水分（充水孔隙度,WFPS）相关性均不显著,但在农田中,土壤N20排放通量与土壤温度（5cm和10cm）和土壤水分（5cm）均呈显著正相关（P〈0．05）。另外,土壤N2O累积排放量与土壤硝态氮和矿质氮含量均呈正相关关系。研究表明,黑土草地开垦可促进土壤N2O的排放,且不同土地利用方式下土壤N2O排放的主要影响因子不同。     

耕作方式对土壤螨类群落结构的影响

土壤螨类是土壤生态系统中重要的指示生物之一。为探讨耕作方式对土壤螨类数量、类群数、群落结构以及垂直分布的影响, 试验选取位于东北黑土区中国科学院海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站中5种耕作方式(免耕耕作、少耕耕作、平翻耕作、组合耕作和旋耕耕作)试验区内土壤螨类为研究对象, 采用改良干漏斗(Modified Tullgren)法, 于2009年5月、6月和7月3个时期分离0~15 cm土层中的土壤螨类。结果表明: 耕作方式对土壤螨类数量和类群数存在显著影响, 3个时期共捕获土壤螨类2 441只, 免耕耕作、少耕耕作、组合耕作、旋耕耕作和平翻耕作分别捕获土壤螨类366只、436只、553只、819只和267只, 分别隶属于13科、18科、13科、14科和11科。传统的旋耕耕作具有最高的土壤螨类个体数量, 而保护性耕作中的少耕耕作具有最高的土壤螨类类群数。不同时期耕作方式对土壤螨类垂直分布的影响不同, 5月除免耕耕作外其他4种耕作方式均较好地保持了土壤螨类垂直分布的表聚特征, 即0~5 cm土层中土壤螨类的数量显著(P<0.05)高于其他两层(5~10 cm, 10~15 cm), 其中组合耕作和少耕耕作在3个时期中均较好地保持了土壤螨类的表聚特征, 且少耕耕作较好地保持了土壤螨类的多样性。MGP分析结果表明: 土壤甲螨群落随季节的变化在组成上发生变化, 从最初的高等甲螨为优势类群转化为低等甲螨为优势类群, 免耕和少耕的这种趋势较其他耕作方式更为明显, 少耕耕作3个时期土壤甲螨的组成类型分别为P型、G型和O型, 而免耕耕作3个时期土壤甲螨的组成类型分别为P型、O型和G型。少耕和免耕两种保护耕作方式较其他耕作方式更有利于土壤螨类群落结构的稳定性及多样性的保持, 有利于农田土壤生态环境的保护。     

玉米秸秆及其生物炭对东北黑土溶解有机质特性的影响

以典型东北黑土为研究对象,连续3年(2016—2018年)在吉林省长春市中国科学院东北地理与农业生态研究所长春综合农业实验站开展田间定位试验,研究生物炭(BR)、秸秆(SR)以及生物炭和秸秆联合施用(BS)对土壤理化性质和溶解有机质(DOM)特性的影响。结果表明:与对照(CK)相比,BR、SR和BS处理显著增加玉米产量和生物量、土壤团聚体平均重量直径以及亮氨酸氨基肽酶活性。此外,与CK相比,BR显著降低腐殖化指数(HIX)10.0%,显著增加活性有机碳和速效磷含量,增幅分别达35.6%和51.3%;SR显著增加激发波长为355 nm时发射波长为440~470 nm范围内最大荧光强度(Fn(355))、HIX、DOM在254 nm处的吸光度值与溶解有机碳浓度的比值(SUVA 254)和全氮/全磷,增幅分别达43.6%,4.1%,45.5%和18.8%;BS显著提高土壤pH、有机碳/全磷、速效钾含量和DOM在250 nm处与365 nm处吸光度值的比值(E2/E3)。总体上,施用生物炭可降低DOM腐殖化程度和复杂性,但会提高土壤活性有机碳含量,而秸秆还田可增加DOM腐殖化程度和复杂性。     

黄土高原水蚀风蚀交错带不同立地条件下土壤呼吸特征

水蚀风蚀交错带是黄土高原土壤侵蚀最严重地区,该地区立地条件复杂,土壤质地有较大的空间变异性,对生态系统碳循环过程产生重要影响。该文选取土壤质地为立地条件的主要参考因子,利用便携式CO2分析仪对黄土高原水蚀风蚀交错带不同立地条件下2种典型灌木(柠条和沙柳)土壤呼吸特征进行了连续2a的野外对比研究,分析不同立地条件下灌木林地土壤呼吸之间的差异,阐明土壤呼吸的动态变化及其对土壤温度的敏感性。结果表明:在不同立地条件下,柠条林地黄绵土土壤呼吸高于风沙土,相反,沙柳林地风沙土土壤呼吸高于黄绵土。每种灌木林地在不同立地条件下土壤呼吸呈现明显的季节性变化,土壤呼吸速率的高峰值出现在7、8月份。不同立地条件下土壤呼吸与土壤温度呈现显著指数函数关系,每种灌木林地黄绵土土壤呼吸的温度敏感性系数Q10高于风沙土,从而对土壤温度的响应更为敏感。     

集约化饲养条件下饲养密度对猪生长性能和健康影响的研究进展

饲养密度是集约化生产过程中众多环境条件之一。在制约猪生长性能发挥的因素中,品种因素约占1/5,饲粮及日常管理约占1/2,生长环境则约占1/3。由此可见,饲养密度作为环境条件之一,会对猪的生长性能产生一定影响。研究表明,饲养密度与猪的生长性能、免疫应激、肉品质以及经济效益密切相关。本文将从饲养密度对猪行为方式、生长性能和繁殖性能、肉品质以及健康4个方面的影响,对饲养密度影响猪生长性能和健康进行详细论述。