机械压实对新疆绿洲农田土壤微生物活性及碳排放的影响

为探究机械压实对绿洲农田土壤微生物活性和碳排放的影响,在参考新疆农田耕作层土壤容重分布特征的基础上,选取1.15（T1.15）、1.30（T1.30）、1.45（T1.45）和1.60 g/cm3（T1.60）4个容重梯度模拟机械压实土壤程度,测定不同处理0～120 d内土壤有机碳、微生物生物量碳、氮、酶活性以及碳排放速率变化特征。结果表明：1）试验周期内（0～120 d）,土壤微生物生物量碳、氮、脲酶和过氧化氢酶活性随试验周期的延长而降低,随土壤容重增加呈先升高后降低趋势,容重为1.45 g/cm3时最高。2）T1.15、T1.30、T1.45和T1.60处理土壤碳累积排放量分别为557.26、653.48、665.00和522.01 g/m2,也表现出随容重增加先升高后降低的趋势,T1.45处理最高。3）土壤碳排放与土壤有机碳、可溶性有机碳、微生物生物量碳、氮、脲酶和过氧化氢酶活性显著正相关（P<0.05）。综上,土壤压实通过改变土壤微生物生物量和酶活性影响土壤碳排放速率;当绿洲农田土壤容重大于1.45 g/cm3时,应进行适当的翻松,使土壤微生物活性达到最佳水平。     

DNDC模型模拟干旱区农田有机碳的变化趋势

[目的]利用生物地球化学模型,探讨长期不同施肥对干旱区绿洲农田土壤碳变化趋势以及农田的固碳效率.[方法]选择国家灰漠土长期肥力监测试验中的5种处理(hNPKM,NPKM,NPKS、NPK、CK),采用DNDC模型对土壤表层(0～20 cm)土壤有机碳150年(2010～2160年)的长期变化趋势进行预测.[结果]长期不同施肥处理下土壤有机碳固碳效果有明显的差异性,模拟结果表明:土壤有机碳含量与施肥时间之间符合抛物线方程,其中施用连续高量有机肥处理130 a后,土壤有机碳将达到极大值108.35 g/kg,固碳速率为52.95;;施用常量有机肥128 a,有机碳达到极大值63.86 g/kg,固碳速率为28.41;;秸秆还田处理121年后有机碳达到极大值19.14 g/kg,固碳速率为7.70;;施用化肥145 a,土壤有机碳达极大值17.54 g/kg,固碳效率为6.18;;而CK处理土壤有机碳逐年减少,仅为5.74 k/kg,比试验初始有机碳值降低3.08 g/kg.[结论]化肥与有机肥配施土壤有机碳的固碳速率最高,化肥平衡施肥、化肥与秸秆配施也具有固碳效果,但固碳速率小于化肥有机肥配施,而不施肥土壤有机碳逐渐减少,因此合理施用有机肥和化肥能够实现作物增产和土壤培肥的双赢.     

不同原料生物炭理化性质的对比分析

为研究不同原料生物炭理化性质的差异,以苜蓿秸秆生物炭、小麦秸秆生物炭、棉花秸秆生物炭、葡萄藤生物炭、污泥生物炭和褐煤生物炭6种生物炭为测试材料,利用傅里叶红外光谱仪和Boehm滴定法对生物炭表面官能团进行定性和定量分析,用电子扫描显微镜观察生物炭表面形貌,并测定生物炭的pH值、有机碳含量和阳离子交换量等基本理化性质。结果表明,除污泥生物炭呈弱酸性外(pH=6.76),其他生物炭均呈碱性(pH=8.49~9.96)。苜蓿秸秆生物炭有机碳含量最高(588.43 g·kg~(-1)),污泥生物炭最低(168.17 g·kg~(-1))。阳离子交换量大小排序为,苜蓿秸秆生物炭、棉花秸秆生物炭葡萄藤生物炭小麦秸秆生物炭污泥生物炭褐煤生物炭。FTIR图谱表征显示,生物炭表面存在芳香烃类和含氧基团,生物炭的结构以芳环骨架为主。苜蓿生物炭表面官能团总数最多,污泥生物炭最少。扫描电镜(SEM)结果表明,苜蓿秸秆生物炭、小麦秸秆生物炭、棉花秸秆生物炭、葡萄藤生物炭表面有明显孔隙结构,褐煤生物炭和污泥生物炭表面并无明显的孔隙结构。综上,苜蓿秸秆生物炭、小麦秸秆生物炭、棉花秸秆生物炭、葡萄藤生物炭适用农田土壤改良与培肥,褐煤生物炭和污泥生物炭可尝试用于污染土壤的修复,同时污泥生物炭可用于盐碱土的改良。     

新疆砂质新成土的野外调查初步研究

以土壤形态学特征为诊断依据划分土壤类型,能够使本科生更容易掌握中国土壤系统分类。以砂质新成土(中国土壤发生分类划分的风沙土)为例,对比了中国土壤系统分类、美国土壤系统分类和世界土壤资源参比基础三种土壤分类体系对砂质新成土划分的形态学诊断标准。同时,结合野外土壤剖面调查和室内数字土壤类型图分析,探讨了新疆砂质新成土调查的方法问题。结果表明:三种土壤分类体系对砂质新成土诊断依据并不完全一致,但都强调土壤质地为壤质细砂或更粗。新疆至少有干旱砂质新成土和干润砂质新成土两个土类。利用数字化土壤类型图分析了新疆砂质新成土的空间分布,单纯依靠小比例尺的数字化土壤图来判定单个土体系统分类土纲的归属,结果可能会有偏差。对于某一剖面土纲的归属,必须要结合野外调查来确定。本研究能够为新疆和其他地区砂质新成土的调查提供参考。     

干旱区退耕还林高固碳效率树种筛选

以新疆常见的抗旱树种梭梭、柽柳、沙拐枣和经济树种枸杞、李树、杨树为研究材料．用英国PP system公司产CIRAS-1光合作用仪,以不同的光强测定以上6种树种的光合作用速率,以观测数据为基础,对6种树种的固碳能力分抗旱树种和经济树种两组进行了分析比较。结果表明,两组树种的固碳能力由高到低分别为柽柳〉梭梭〉沙拐枣和杨树〉枸杞〉李树。同时结合水分和土壤条件,对树种的筛选提出建议。     

新疆气候变化影响的观测事实及其对农牧业生产的影响

在近几年新疆气候变化事实的基础上,重点讨论了气候变化对新疆农牧业生产的影响,并有针对性地提出了相应的应对策略。结果表明:虽然目前的一致结论是认为新疆气候是向暖湿转化,即气温升高而降水量增加。但降水量的分布不均,加之春季倒春寒、夏季高温极端天气增加,导致新疆近几年大旱、冰雪的灾害天气频繁出现,对农牧业生产造成不良影响。应对策略主要是要加强水利设施建设,确保旱涝保收。另外要积极采取多种措施防止气候变化给农业带来的负面影响。     

连作对棉田土壤物理性质的影响

以新疆南疆地区50团棉花连作5年、10年、15年20年的土壤为研究对象,分别测定不同连作年限土壤比重、容重、孔隙度以及团聚体结构和机械组成等物理性状。结果表明：棉花连作对其土壤各种物理性状产生了较大的影响。比重、容重随着连作年限的增长呈上升趋势,而孔隙度则反之;土壤团聚体中粒径小于0.25mm的微团聚体占了较大比重,良好团聚体的含量随着连作年限的增长呈下降趋势,而微团聚体则相反;土壤机械组成中砂粒的含量占了较大比重,而砾石没有,砂粒的含量随着连作年限的增长呈上升趋势,粉粒呈下降趋势,而粘粒呈无规律的波动状。     

棉秆炭对灰漠土活性有机碳氮的影响

【目的】研究棉秆炭炭化条件对灰漠土土壤基本理化性质和活性有机碳氮的影响,为西北干旱区棉花秸秆生物炭在灰漠土土壤上改良和应用提供理论依据。【方法】采用室内恒温培养法,研究棉秆炭定量施入对灰漠土土壤基本理化性质和活性有机碳氮的影响。【结果】添加棉秆炭提高了土壤pH值、电导率和有机碳含量,相比CK处理分别提高了1.48%~2.65%、25.62%~39.61%和54.99%~213.09%;T₄H₀、T₄H₄、T₆H₀、T₆H₂和T₆H₄ 处理土壤微生物量氮较CK处理含量增加了67.73%、9.38%、95.49%、5.21%和6.90%,添加棉秆炭降低了土壤微生物量碳和CEC(T₄H₀除外)27.89%~49.50%和0.08%~5.12%,T₄H₁、T₆H₁、T₆H₄处理提高土壤可溶性有机碳总含量,其他处理降低了土壤可溶性有机碳总含量;随着炭化温度和炭化时间的增长,土壤pH值增加。炭化时间一致,炭化温度升高,降低土壤CEC、有机碳含量,提高土壤微生物量氮、可溶性有机碳含量,炭化处理间炭化时间过短或长(0.5、4 h)提高土壤微生物量碳。炭化温度高时(600℃),炭化时间影响土壤pH值和有机碳含量。【结论】低温短时间(450℃,1 h)制备的棉秆炭对灰漠土理化性质和活性有机碳氮变化影响较好,是较适宜的炭化处理。     

施用生物质炭6年后对玉米生长前期养分吸收和光合生理特征的影响

2014年在新疆石河子121团炮台土壤改良试验站设置田间原位试验，设置5个处理，分别为不施生物质炭处理(CK)、一次施用生物质炭15.75 t/hm²(C1)、31.50 t/hm²(C2)、63.00 t/hm²(C3)和126.00 t/hm²(C4)，研究施用不同量生物质炭6年后(2020)对玉米前期生长、养分吸收及光合生理特征的影响。结果表明，玉米在苗期和拔节期的株高、茎粗、各器官生物量、叶面积指数、总根长和总根表面积均随着生物质炭施用量的增加而增加，其中C4处理的增幅最高。在苗期和拔节期各器官养分含量和吸收量也随着生物质炭施用量的增加而显著增加，C4处理增幅最高，根系、茎秆、叶片的养分积累量较CK增加了98.21%～279.08%，且养分主要在叶片中积累。施用生物质炭对苗期玉米的光合生理特征无显著影响，但显著促进了拔节期的净光合速率，气孔导度、蒸腾速率和胞间CO2浓度，C4处理增幅最高，净光合速率较CK显著增加了111.01%，气孔导度显著增加了123.23%，蒸腾速率显著增加了108.6...     

揭膜时间对滴灌玉米生长及产量形成的影响

以郑单958为供试品种，设不覆膜(T0)、出苗后揭膜(T1)、第二水前揭膜(T2)、第三水前揭膜(T3)、第四水前揭膜(T4)和不揭膜(T5)处理，测定玉米生长指标，研究揭膜时期对滴灌玉米生长及产量的影响。研究表明，不同时期揭膜对玉米的生长影响不一致，在拔节期和大喇叭口期揭膜对玉米株高、茎粗和叶面积指数影响较小；对在抽雄期至成熟期株高、茎粗和叶面积影响较大，其中T3处理株高、茎粗和叶面积指数均显著高于T0处理。适时揭膜有利于提高玉米产量，其中，T3处理实收产量最高，较T0、T5处理分别增产25.46%和7.63%。将玉米实收产量(y)与揭膜时间(x)进行拟合，得出拟合方程为y=-0.352 9x²+58.677x+12 074,R²=0.819 8；最高理论产量为14 513.07 kg/hm²，最佳揭膜时间介于第三水和第四水之间。因此，在本试验条件下，北疆地区滴灌玉米最佳揭膜时间应在第三水至第四水之间，即六月底至七月初。