长期施肥对黑土团聚体中腐殖物质组成的影响

腐殖物质(HS)是土壤有机质的主体,在土壤固碳方面具有重要作用[1],近些年来,在土壤有机质化学研究中越来越受到重视。团聚体是土壤有机质(SOM)分解转化和HS形成的最主要“场所”,土壤中的一切生物化学活动均在这一骨架内进行(包括土壤腐殖化作用)。在正常的或特定的条件下,不仅微生物主导的腐殖化作用需要合适的“场所”,而且所形成的HS也只有在合适的“场所”或者说与土壤矿质部分相结合才能长时间保存[2-3]。这种“场所”或者说有机无机结合状况,是制约整个土壤固碳反应的关键。但至今为止关于这种“场所”(团聚体)的固碳机制尚不清楚,特别是很少注重HS化学方面。团聚体和HS二者关系密切,不可分割。可以假     

长期施肥对黑土磷和锌形态转化的影响

【目的】东北黑土地为我国重要粮食生产基地高肥力的黑土仍需施用磷肥以保障粮食高产。探讨长期施肥对土壤磷和锌形态转化机制,为确保黑土区粮食和环境安全提供理论依据。【方法】本研究以设在典型黑土区13年的长期施肥定位试验为研究对象,设不施肥(CK)、施氮磷钾肥(NPK)、施氮磷钾加不同量有机肥(NPK+OM_1、NPK+OM_2、NPK+OM_3)共5个处理分析土壤不同形态磷和锌含量。【结果】长期施化肥对土壤有机磷含量影响不显著但土壤无机磷含量显著增加;长期不施肥黑土有效磷含量为32.6 mg/kg,长期施化肥加有机肥可显著增加土壤有效磷含量;连续13年施用磷肥,土壤中的磷每年平均累积16 kg/hm~2,其主要以铝磷(A1-P)和铁磷(Fe-P)的形态在土壤中储存,其中约20%仍为有效磷;而磷肥加有机肥的3个处理,连续施用13年后有机磷含量增加了47.2~67.9 mg/kg无机磷含量增加253.4~410.6 mg/kg,土壤全磷平均分别以每年49.4(NPK+OM_1)、64.2(NPK+OM_2)、70.4(NPK+OM_3)kg/hm~2的量累积在土壤中,其中15%~21%仍为有效磷主要以有效性较高的二钙磷(Ca_2-P)、八钙磷(Ca_8-P)、Al-P、Fe-P存在于土壤中,只有10%~21%的磷以有机磷的形态累积在土壤中,并且这个比例随有机肥施用量的增加而降低。黑土长期不施肥土壤有效锌(DTPA-Zn)含量可达1.96mg/kg,长期施化肥、化肥加有机肥均可显著增加土壤DTPA-Zn含量;长期施化肥使黑土酸化,改变了土壤锌形态增加了土壤交换态锌和无定型铁氧化物结合态锌的含量,化肥加有机肥显著增加了除矿物态锌以外的其他各形态锌的含量其中55%~88%以无定型铁氧化物结合态锌储存在土壤中。通径分析结果显示,Ca_2-P对DTPA--Zn影响最大,Ca_8-P、Al-P、Fe-P通过Ca2-P间接影响DTPA-Zn含量。【结论】长期施入黑土的磷主要以有效性较高的无机态磷储存在土壤中,锌主要以无定型铁氧化物结合态储存在土壤中。黑土中磷与锌未表现出拮抗作用且有效性高的Ca_2-P对DTPA-Zn含量的影响最大且二者呈正相关关系。     

CERN分布式土壤样品长期保存系统的构建

长期保存的土壤样品是国家科技基础支撑条件的重要组成部分,对于土壤及环境长期变化研究和科学数据开放共享等具有重要价值。近年来,随着我国对农业和生态环境科技投入的不断增长,土壤调查强度逐步增大,土壤样品积累速度明显加快,因此,亟需相关的标准规范来指导土壤样品的长期保存。在国家标准《土壤质量 土壤样品长期和短期保存指南》（GB/T32722-2016）的基础上,结合“十三五”期间CERN分布式土壤样品长期保存系统建设经验,本文对土壤样品保存管理策略、土壤样品保存条件要求和土壤样品信息管理系统进行了介绍,以期为我国土壤样品长期标准化保存,以及第三次全国土壤普查样品库建设提供参考。     

长期不施肥土壤团聚体中胡敏素的分布特征

本文研究了长期不施肥土壤团聚体中胡敏素的含量以及光学性质,结果表明,长期不施肥土壤团聚体中HMr含量随粒级的减小而降低。不同粒级相比0.25～0.053 mm粒级HMi的含量最低。HMi/HMc比值表现为<0.053 mm粒级的最高。随粒级的减小HMi的E4/E6比值降低,<0.053 mm粒级团聚体中HMi的分子质量大,缩合度高,结构复杂。     

不同土地利用与施肥管理下黑土团聚体颗粒有机碳分配变化

土地利用和土壤管理方式的变化强烈影响土壤结构及土壤有机碳的稳定机制。基于长期定位试验,通过分析土壤团聚体粒级及碳分布,以揭示和探讨不同土地利用和施肥管理下东北黑土团聚体颗粒有机碳分配特征及其稳定性机制。通过分析>0.25mm团聚体的变化,草地植被恢复和农田有机培肥团聚体稳定性显著提高。所有处理团聚体碳的分布趋势均表现为:>0.25mm团聚体>微团聚体>粉粘粒。草地粗颗粒有机碳总量和细颗粒有机碳总量均显著高于裸地和无肥处理(p<0.05),表明自然植被恢复可有效提高物理保护颗粒有机碳含量。农田有机培肥明显增加粗颗粒有机质(p<0.05),但并没有提高细颗粒有机质的量。物理保护颗粒有机碳占土壤总碳的比例为10.1%～18.6%,平均约15%。平均重量直径与粗、细颗粒有机碳的相关性达极显著水平(p<0.001),特别是与>2mm团聚体内各颗粒有机质组分碳的相关性更强(r≥0.9,p<0.001)。长期植被恢复和增施有机肥不仅可提高土壤碳库储量,并增强了土壤结构稳定性及土壤组分有机碳的物理性保护。     

不同土地利用和施肥方式下黑土碳平衡的研究

本研究进行了东北黑土不同土地利用(草地GL、裸地BL)与农田施肥管理方式(无肥NF、化肥NPK及化肥+有机肥处理NPKOM)下草本植物与作物净初级生产力(NPP)和净生态系统生产力(NEP)以及土壤碳排放的估算,目的是揭示自然与农田生态系统及经过土壤大气界面的碳收支平衡。土壤生长季碳排放总量(Rgs)、全年碳排放总量(Rann)以及全年微生物异养呼吸总量(Rm)以如下顺序递减:NPKOMGLNPKNFBL,5个处理之间存在显著差异(P0.05),但是草地与农田化肥+有机肥处理之间差异不显著(P0.05)。净初级生产力表现:GLNPKOMNPKNFBL,5个处理之间存在显著差异(P0.05)。草地总生物量及固碳量显著高于农田各处理(P0.05),草地NPP总量与农田各处理相比增加32%~96%。化肥+有机肥处理和化肥处理NPP总量比无肥处理高46%和49%。草地与农田的NEP均为正值,表明草地与农田在生态系统尺度上均是大气CO2的"汇"。对大气土壤界面碳平衡的分析表明,当前管理方式下,草地土壤是大气碳库的净汇,而裸地和农田土壤是净源。农田不同施肥处理土壤有机碳含量呈下降趋势,但增加有机肥的投入可增强土壤的固碳容量,达到新的碳平衡。     

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。     

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。     

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。     

不同土地利用方式对农田黑土 剖面磷形态分布的影响

不同土地利用方式影响土壤磷形态分布，从而决定土壤潜在供磷能力。本文对4种土地利用方式下（裸地、自然草地、苜蓿地、农田）的黑土土壤剖面磷素分布进行测定分析，结果表明，不同利用方式持续12 a对黑土剖面磷形态分布影响较大，黑土中有机磷含量随土层深度增加而降低，而无机磷、有效磷含量及磷素活化系数随土层深度增加而呈增加趋势，在同一土层磷素活化系数表现为自然草地＞裸地＞苜蓿地＞农田。农田不施肥处理经过12 a玉米种植后，土壤中全磷、有效磷含量均低于其他利用方式，玉米植株主要吸收土壤中无机磷，与裸地相比，农田土壤Ca₂-P、Ca₈-P、Al-P、Fe-P、O-P、Ca₁₀-P含量依次降低了29.4%~75.3%、45.7%~59.5%、72.1%~83.3%、13.3%~36.1%、7.0%~33.2%、19.3%~41.6%。自然草地和苜蓿地比裸地无机磷含量分别降低11.5%~28.5%、2.2%~31.0%；与裸地相比，农田、自然草地和苜蓿地有机磷所占比例分别增加7.0~16.4、1.5~9.0、0.8~13.9个百分点。总之，不施肥农田作物吸收消耗了土壤中无机磷，使有机磷所占比例有所增加；自然草地和苜蓿地可使土壤中无机磷向有机磷转化，使有机磷比例有所增加。