从作物轮作角度评价华南典型赤红壤农区耕地质量空间差异

为从作物轮作角度分析华南典型赤红壤农区耕地质量空间差异,针对华南典型赤红壤农区构建作物轮作系统遥感分类体系,基于空间分析、文献支持、野外实地调查、农户访谈与专家知识,建立不同作物轮作系统与耕地质量等级之间的关联关系;基于Sentinel-1与Sentinel-2时间序列遥感数据、利用决策树制图方法,开展作物轮作系统遥感制图,并在不同空间尺度分析耕地质量空间差异与规律。结果表明,作物轮作系统与耕地质量之间存在关联关系,总体而言,水田轮作系统由于化肥投入较低、对土壤干扰较小、长时间被水面覆盖,不易引起土壤酸化等耕地质量问题,耕地质量等级较高;蔬菜、果园系统由于化肥投入较高,耕地质量一般较低,具体表现为土壤酸化、土壤重金属污染等问题。研究区蔬菜轮作系统比例最高,其次为果园系统。研究区耕地质量总体一般,主要为三等地,呈现出明显的空间分异。本研究初步探明作物轮作与耕地质量的关联关系,并将作物轮作遥感制图结果应用于耕地质量空间差异研究,由于耕地质量特征较难直接通过遥感反演获取,通过监测地表作物种植情况进而反演耕地质量具有理论可行性,未来有必要深入解析作物轮作、地形地貌、气象水文等要素与耕地质量的关联关系,构建大数据驱动的耕地质量时空差异评估技术体系,支撑跨尺度耕地质量监测与评价研究。     

广东省增城区不同耕地利用类型下赤红壤酸度变化

为研究典型区域不同耕地利用类型下土壤酸度变化特征及主要影响因素,通过调查采样分析增城区三种耕地利用类型（水田、水浇地和旱地）下土壤的pH、交换性酸、有机质、阳离子交换量、全量养分、速效养分含量及其相互关系。结果表明：83.7%的土壤样品pH低于6.5,其中pH区间为（5.5,6.5]和（4.5,5.5]的样品均占37.8%,低于4.5和高于6.5的样品比例分别为8.1%和16.3%;水田土壤pH最高,其次为水浇地,再次为旱地,平均pH分别为6.02、5.51和4.87。水浇地和旱地土壤交换性氢含量显著高于水田;旱地土壤交换性铝含量最高,其次为水浇地,再次为水田,分别为1.38、0.72、0.31 cmol·kg^-1。土壤pH与土壤碳酸钙和全钾含量均呈显著正相关,而与土壤交换性酸、Olsen-P含量呈显著负相关。土壤交换性氢与Olsen-P和有效钾呈显著正相关,而与土壤碳酸钙含量呈显著负相关;土壤交换性铝与土壤阳离子交换量、Olsen-P含量呈显著正相关,与土壤碳酸钙和全钾含量呈显著负相关。研究表明,增城区耕地土壤以弱酸性和酸性为主,且耕地利用类型是影响土壤酸度的主要因素之一,旱地土壤酸度最强,其次为水浇地,再次为水田,但其作用机理还有待进一步研究。     

湘南红壤丘陵区不同生态模式水土流失特征

基于2011年对湖南省祁阳县标准径流场进行的定位观测,研究8种不同生态模式自然降雨条件下地表径流及土壤侵蚀状况。结果表明:(1)研究区全年发生地表径流17次,发生月份为3-11月,其中有13次分布在5,6月和8-10月,地表径流与降雨分布特征总体一致。(2)不同生态模式年径流量平均为865.99m3/hm2,变幅为238.12～1 422.08m3/hm2,年土壤侵蚀量平均为25.163t/hm2,变幅为0.072～67.570t/hm2。不同生态模式间年地表径流量和土壤侵蚀量差异均达到极显著(p<0.01)。(3)各模式地表径流量表现出随着降雨量增加而增加的特点;大雨量降雨是导致土壤侵蚀产沙的主要因素。>50mm的大雨量降雨和高强度降雨对红壤坡地水土流失具有明显影响。降雨量对不同生态模式土壤含水量的影响随着时间的推移表现为"强,中,弱"的特点,各模式土壤含水量的动态变化趋势大致相同,与降雨量的动态变化具有良好的一致性。(4)在湘南坡地开发利用中,梯田油茶模式在油茶幼龄期间水土流失十分严重,在8种处理模式中仅次于撂荒地(对照)与顺坡作物模式;梯田油茶+稻草覆盖模式、梯田油茶+花生+植物篱模式及梯田油茶+豆科牧草模式水土保持效果明显。     

长期不同管理措施下红壤剖面碳、氮储量变化特征

基于中国农业科学院国家红壤肥力长期试验平台,研究长期不同施肥、休闲和轮作措施下旱地红壤剖面(0~100 cm)土体及不同层次(20 cm/层)有机碳(SOC)和全氮(TN)储量的变化特征。结果表明,与试验初始相比,24年不施肥(CK处理)0~100 cm各层有机碳储量均有不同程度降低,但全氮储量在40~100 cm各土层表现出累积趋势。24年施化肥(N、NP、PK、NPK)和化肥配施秸秆处理(NPKS)明显增加40~100 cm有机碳和全氮储量,0~40 cm各层碳储量有所耗竭而氮储量无明显影响。24年有机无机配施(NPKM)明显增加表层0~20和40~100 cm的有机碳和全氮储量。休闲(Fallow)和轮作(NPKMR)措施大幅度提高0~100 cm各层有机碳和全氮储量,但两处理间无显著差异。对于0~100 cm整个土体而言,休闲和轮作处理大幅度增加了土壤剖面的有机碳和全氮储量,其中有机碳储量比初始分别提高64%和93%,全氮储量比初始分别提高71%和82%。不同措施下0~100 cm各层有机碳与全氮储量及其变化量间均存在显著线性相关关系(P0.01),但不同管理措施显著改变了碳氮储量间的相关关系,但储量变化量间的相互关系无统计学上的显著差异。休闲或豆科轮作措施能显著提升红壤剖面碳、氮库容,是红壤肥力恢复和培肥较优管理措施。     

枸溶性钾肥的水稻肥效

通过盆栽试验研究了5种钾肥[粉碎性钾矿粉(K1)、全部枸溶性钾肥(K2)、含25%水溶性钾的枸溶性钾肥(K3)、含50%水溶性钾的枸溶性钾肥(K4)和硫酸钾(K5),施钾量均为K2O 150 mg/kg]及其施用量(0.5K2、K2、1.5K2和2K2,施钾量分别为K2O 75、150、225和300 mg/kg)和配施(0.5K2+0.5K5)对水稻产量、钾素吸收量以及土壤速效钾含量的影响。研究结果表明,与不施钾相比,施钾肥处理(除K1外)均显著提高水稻产量、钾素吸收量以及土壤速效钾含量。在相同施钾量下,随着肥料水溶性钾比例的增加,水稻产量、钾素吸收量以及土壤速效钾含量表现为先上升后下降的趋势,其中水稻产量、钾素吸收量以及土壤速效钾含量以K4(分别为240.90 g/盆、2.60 g/盆、75.4 mg/kg)和K3(分别为234.86 g/盆、2.24 g/盆、73.9 mg/kg)处理最高。与水溶性钾肥(K5)处理相比,K4和K3处理均显著提高了水稻产量、钾素吸收量和土壤速效钾含量,分别提高了9.35%和6.61%、40.43%和21.26%、22.01%和19.58%(P0.05)。水稻产量、钾素吸收量及土壤速效钾含量随同一种枸溶性钾肥(K2)施用量的增加而增加,以2K2最高。综合结果表明,在相同施钾量下,含25%~50%水溶性钾的枸溶性钾肥(K4和K3)对水稻的增产效果最佳,而全部枸溶性钾肥在2倍施钾量下可获得相同增产效果。     

湘南3种典型红壤生土长期施肥对块根作物产量影响

为了全面系统地研究土壤熟化这一复杂的过程,寻求适宜的熟化方式,为开发利用红壤丘陵区的各种荒地资源、生产示范、科学规划提供依据,以长期定位试验为基本材料,采用田间试验方法,从1982年开始,研究了湘南3种典型红壤生土长期施肥对块根作物--红薯产量的影响。结果表明,3种母质红薯以紫色土上产量最高;紫色土红薯以处理4、处理3产量最高;3种母质红薯块根产量都以处理1最差。紫色土红薯块根产量依次为：处理4＞处理3＞处理6＞处理5＞处理2＞处理1;花岗岩红薯产量依次为：处理6＞处理5＞处理4＞处理3＞处理2＞处理1;四纪红土红薯产量依次为：处理6＞处理4＞处理3＞处理5＞处理2＞处理1;花岗岩、四纪红土处理3和处理4的小区中间80%部分没有产量,只有靠小区水泥梗边缘有红薯;3种母质的红薯块根产量都以地上部作物秸秆还田的处理好于不还田处理。     

长期施肥红壤及其有机无机复合体非交换性钾释放动力学

【目的】研究长期不同施肥土壤及复合体中非交换性钾释放动力学特征,深入探索长期不同施肥引起的土壤供钾能力差异,明确不同施肥土壤及其有机无机复合体中非交换性钾的供应能力。【方法】以持续20年以上的进贤和祁阳旱地长期试验为研究基础,采用超声波打散,虹吸管法分离土壤＜2、2-10、10-50、50-100、＞100 µm粒级有机无机复合体,制备钙饱和样品,通过草酸连续浸提,得到原土及不同粒级有机无机复合体非交换性钾释放量并建立动力学方程,探索非交换性钾释放规律。【结果】浸提300 h,土壤非交换性钾累积释放量变化表现为进贤试验点化学氮、磷、钾肥与有机肥配施（NPKM）处理和化学氮、磷、钾肥配施（NPK）处理较化学氮、磷肥配施（NP）处理分别增加98.0和81.0 mg·kg^-1,增加率分别为30.7%和25.4%;祁阳试验点NPKM和NPK较NP处理分别增加130.0和40.0 mg·kg^-1,增加率分别为52.1%和16.0%。施用钾肥较不施钾肥显著增加＜2 µm粒级复合体非交换性钾累积释放量。采用一级动力学方程和Elovich方程对土壤及复合体非交换性钾释放特性进行拟合均达到极显著水平(P＜0.001),同时一级动力学方程a值、Elovich方程b值均与非交换性钾释放量呈极显著正相关（P＜0.001）。【结论】红壤长期施用钾肥及其配施有机肥提高土壤非交换性钾供应能力,这种能力的变化主要集中在＜2 µm粒级复合体;一级动力学方程a值和Elovich方程b值可以很好地模拟土壤及复合体非交换性钾的释放能力。     

不同母质和植被类型下红壤pH和交换性酸的剖面特征

【目的】成土母质和植被类型是影响土壤酸化的2个主要因素,研究不同母质和植被类型下红壤pH和交换性酸的剖面变化及其酸化特征,为防治土壤酸化提供依据。【方法】选取3种植被类型（马尾松林、湿地松林、阔叶林）下4种母质（第四纪红土、红砂岩、板页岩和花岗岩）发育的红壤,通过测定不同层次（0—20、20—40、40—60、60—80和80—100 cm）土壤的pH及交换性酸,以及通过比较表层土壤（0—40 cm）与深层土壤（60—100 cm）pH的差异来表征红壤是否酸化及酸化程度大小。【结果】4种母质发育的剖面红壤均呈酸性或强酸性。在0—40 cm土层,4种母质红壤pH大小顺序为：花岗岩>红砂岩>第四纪红土>板页岩,3种植被类型下红壤pH大小顺序为：马尾松林>湿地松林>阔叶林,交换性酸含量则呈现相反的变化趋势;随着土层深度的增加,红砂岩、板页岩和花岗岩红壤pH呈减小趋势,交换性酸含量呈增加趋势,而第四纪红土红壤pH和交换性酸含量则呈现相反的变化趋势;在40—100 cm土层,4种母质红壤pH大小顺序为：花岗岩>第四纪红土>红砂岩>板页岩,3种植被类型下红壤pH的大小顺序为：湿地松林>马尾松林>阔叶林,交换性酸含量则呈现相反的变化趋势;随着土层深度的增加,第四纪红土、红砂岩和花岗岩红壤pH呈增加趋势,交换性酸含量呈减小趋势,而板页岩红壤pH和交换性酸含量变化不明显;通过比较表层土壤与深层土壤pH可得出：4种母质红壤的酸化程度大小顺序为：第四纪红土>红砂岩>花岗岩>板页岩;3种植被类型酸化效果的大小顺序为：湿地松林>阔叶林>马尾松林。【结论】3种植被类型下4种母质发育的红壤,剖面土壤pH和交换性酸的变异主要发生在0—40 cm土层,而40—100 cm土层pH和交换性酸的变化较小。在3种植被类型下,0—40 cm土层以第四纪红土红壤酸化最为严重,其次为红砂岩红壤和花岗岩红壤,再次为板页岩红壤;湿地松林的酸化效果最强,其次为阔叶林,以马尾松林的酸化效果最弱。     

红壤幼龄桔园套种豆科牧草后土壤酸度变化特征

基于2010—2011年开展的幼龄桔园套种豆科牧草对土壤酸度影响试验,以当地常规管理模式为对照,分析了种植圆叶决明和罗顿豆对土壤pH、交换性酸、铝的影响,及其与土壤养分含量的关系,并结合室内培养试验分析豆科牧草影响红壤酸度的主要因素。结果表明,与试验之初相比,套种圆叶决明处理0~20 cm土壤pH升高了0.19个单位,而罗顿豆处理土壤pH无显著变化。与常规模式相比,套种圆叶决明处理0~20 cm和20~40 cm土壤pH分别升高了0.26个和0.39个单位,而0~20 cm土壤交换性酸、铝含量分别降低了1.25 cmol(+)·kg~(-1)和1.35 cmol(+)·kg~(-1),20~40 cm土壤交换性酸、铝均降低了1.07 cmol(+)·kg~(-1)。土壤交换性铝含量与土壤全氮呈显著负相关(P0.05),而土壤全氮与土壤有机质和有效磷均呈极显著正相关(P0.01)。室内培养试验表明,豆科牧草的灰化碱含量和还田量是影响其改良红壤酸度的两个主要因素。可见,在酸性红壤上套种圆叶决明和罗顿豆未加剧表层(0~40cm)土壤酸化,相反套种圆叶决明对红壤酸度具有一定的缓解效果。     

磷肥和石灰对红壤墨西哥玉米生长的影响

为推广墨西哥玉米(Zea mexicana)栽培,于2009年采用盆栽试验,研究了南方丘陵区酸性红壤上石灰和磷肥配合施用对墨西哥玉米生长发育的影响。结果表明:施磷(25~200 mg·kg^-1)能显著提高墨西哥玉米的株高、分蘖数和生物产量(P<0.05),且其效应基本是随磷肥用量增加而增加;低量石灰下(0.7~1.4 g·kg^-1),石灰能提高墨西哥玉米的株高和分蘖数,石灰与磷肥有显著的正交互作用(P<0.05);高量石灰下(2.1~2.8 g·kg^-1),墨西哥玉米的株高和分蘖数有所降低;墨西哥玉米的经济产量对低量石灰(0.7~1.4 g·kg^-1)呈现为正效应,对高量石灰(2.1~2.8 g·kg^-1)呈现为负效应,以1.4 g·kg^-1的石灰和高量磷为最高产组合。因此,施用1.4 g·kg^-1石灰和高量磷有利于红壤环境中墨西哥玉米生产。