氮素形态对大豆根系形态性状及释放H+的影响

采用水培培养方法,研究了不同形态氮素对大豆根系形态性状及释放H 的影响.结果表明,不同形态氮素对根系形态特性的影响不同,表现为,NO3-N和NH4NO3-N促进根表面积增加;NH4 -N对根系的生长表现出抑制作用;而生物固氮处理,除根尖数随生育期的延长而增加外,其他根系形状几乎没有变化.NH4 -N处理根系释放出大量H ,且大豆根系受到NH4 -N的毒害,阻碍了根系对其它元素的吸收;而NO3-N处理,根系释放出大量OH-,对根系吸收其他元素的抑制作用较小,因此,生物量增加较明显;NH4NO3-N处理根际pH变化较小,促进大豆植株生长;而生物固氮处理,在生育前期,根瘤固氮能力较弱,不能及时为大豆生长提供充足的氮素,进而抑制大豆的生长,使生物量偏低.     

红外光谱与核磁共振在土壤有机质结构研究中的应用

土壤有机质结构与其稳定性密切相关,可调控土壤有机质的含量和性质,对于农业生产管理和环境保护具有重要意义.由于其复杂性,至今对土壤有机质结构、变化规律的认识还不是很清楚.现已证明光谱技术是阐明物质结构的较好方法.近年来,红外光谱和核磁共振技术被广泛应用于土壤有机质结构的研究.本文通过收集阅读相关文献报道,总结了红外光谱分析和核磁共振技术应用于研究土壤有机质结构研究的现状,以期相关领域的研究者能通过综述快速了解这两种方法在研究土壤有机质结构方面的情况,进一步促进土壤有机质结构的研究.     

增温对冬小麦产量的影响因土壤类型而不同

本研究旨在揭示不同土壤类型条件下,小麦产量对增温的响应规律及特征。试验采用开放式增温系统对冬小麦全生育期进行全天增温,供试土壤为黑土、棕壤、风沙土、潮土、红壤和砖红壤。与常温处理相比,增温处理冬小麦株高、地上干重、穗粒数和产量分别增加了11.5%、17.7%、12.3%和12.8%;增温对生长在不同类型土壤上的小麦株高的影响不同,生长在潮土上的小麦株高增幅最大,而生长在风沙土上的小麦株高增幅最小;增温使生长在黑土上的小麦产量降低了33.3%,而风沙土和红壤上的小麦产量分别增加了44.7%和43.2%。研究表明生长在各地域的冬小麦适应气候变化的潜力存在差异,该结果可为不同气候区小麦生产适应未来气候变化提供理论指导。     

不同耕作模式对东北风沙土区玉米产量及氮素利用率的影响

研究优化集成耕作模式对东北风沙土区玉米产量、肥料氮素利用率及去向的影响,探讨不同耕作模式下玉米产量及氮肥利用率之间的关系,为东北风沙土区玉米生产合理耕作模式的选择提供科学依据。在东北风沙土区传统耕作模式(CT)、优化集成耕作模式1(ITP1)和优化集成耕作模式2(ITP2)小区内设置~(15)N标记微区框栽,以CT处理为对照,研究ITP1和ITP2耕作模式下玉米产量、氮肥利用率及肥料氮去向。结果表明:2种优化耕作模式玉米籽粒产量显著高于传统耕作模式,分别增产30.10%和15.53%。3种耕作模式氮肥利用率介于27.10%～35.46%,ITP1处理和ITP2处理氮肥利用率分别为35.46%和31.40%,比CT处理分别提高了30.85%和15.87%。与CT处理相比,IPT1处理氮肥残留量增加18.67%,损失量降低45.65%;IPT2处理肥料氮残留量介于IPT1和CT处理之间,差异不显著,IPT2氮肥损失率比CT处理降低24.36%,比IPT1增加39.17%。2种优化集成耕作模式增加玉米产量,提高氮肥利用率,减少氮肥污染,IPT1和IPT2两种优化耕作模式适合东北风沙土地区玉米种植。     

基于耕作指数评价耕作措施对东北风沙土耕层土壤质量的影响

为准确评价构建风沙土合理耕层的土壤质量特征,采用聚类分析方法建立了东北风沙土耕层质量诊断最小数据集(MDS),利用最小数据集的耕作指数(TI-MDS)定量评价了耕作措施对东北风沙土农田耕层土壤质量的影响,旨在为科学选择风沙土区耕作措施提供依据。试验始于2017年,在黑龙江省杜尔伯特蒙古族自治县第一粮种场,设化肥、秸秆还田和有机肥3种施肥模式,常规、旋耕、翻耕、深翻和超深翻5种耕作方式,共15个处理。测定了玉米收获期0～20 cm耕层土壤pH值、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、全氮、全磷、全钾、阳离子交换量(CEC)、团聚体平均重量直径(MWD)、容重、硬度、含水量、田间持水量、孔隙度和渗透速率16项评价指标。结果表明,全量耕作指数(TI-TDS)与TI-MDS的相关系数r为0.928,Nash有效系数Ef为0.761,偏差系数Er为0.079,TI-MDS取值范围为0.26～0.85,与玉米产量呈显著正相关(r=0.767),故TI-MDS可作为定量评价土壤质量的指标。施有机肥处理土壤耕作指数达到Ⅱ级水平;秸秆还田耕作指数达到Ⅲ级水平;施化肥耕作指数达到Ⅲ级水平,这表明风沙土区施用有机肥是构建合理耕层有效培肥方式,秸秆还田对合理耕层构建效果不明显。翻耕施用有机肥耕作指数最大,为0.85,达到I级;深翻+秸秆还田和超深翻+化肥措施土壤质量严重下降,降为Ⅳ级。在风沙土区应用翻耕+有机肥措施是构建合理耕层的有效措施。     

黑土农田有机碳平衡与消长动态

以中国科学院海伦农业生态实验站长期肥料试验区为研究平台,采用静态箱-气相色谱法原位测定CO2排放通量,进而估算出土壤有机碳矿化速率。秋季收获时测定玉米根系、凋落物、根际沉积碳和施用有机肥对土壤碳的输入量。从土壤有机碳输入和输出角度来研究黑土农田有机碳平衡与消长动态。结果表明,施用有机肥增加了土壤有机碳的输入量,但同时增加了土壤有机碳矿化输出量,从碳收支平衡的角度来分析,土壤有机碳呈现出增加趋势,年际间增加138kg／hm^2,0～20cm耕层土壤有机碳含量增加了0．08g／kg,占土壤有机碳含量的0．28％,在测量误差范围内。长期不施肥的CK处理,土壤有机碳输入量较小,每年仅为754kg／hm^2,而土壤有机碳通过矿化输出量却较大,仅次于NPKOM处理,达到1202kg／hm^2,致使土壤有机碳下降速率加快,以每年0．22g／kg下降,经过17年试验,有机碳下降1．7g／kg。平衡施肥NPK和NP处理,每年输入和输出碳量相近,每年碳收支在12-44kg／hm^2之间,土壤有机碳含量基本保持不变,维持在27～28g／kg之间波动。NK处理土壤有机碳呈下降趋势,理论上以每年0．07g／kg速度下降,但实际上是在测定误差范围内,很难测定出有机碳的消长量。     

大豆在利用不同氮源时对土壤磷形态和有效性的影响

通过盆栽培养方法,在土壤中可利用磷基本耗竭条件下,研究供给两种不同氮源的大豆对土壤中有机和无机磷的利用和形态转化的影响。结果表明,生物固氮处理大豆吸收的总磷量比尿素处理多58.0%,而对磷素的利用效率仅下降了3.3%。无论供给哪种形态氮源,种植大豆后土壤中各形态无机磷含量总体表现为O-P>Al-P>Fe-P>Ca10-P>Ca8-P>Ca2-P,有机磷的含量表现为:中等活性有机磷(MLOP)>高稳性有机磷(HROP)>中稳性有机磷(MROP)>活性有机磷(LOP)。生物固氮处理,Al-P和O-P成为维持大豆生长的主要磷源,而尿素处理只有O-P。生物固氮处理主要是促进土壤中的MLOP和MROP矿化分解,分别减少了29.48 mg/kg和14.16 mg/kg;尿素处理土壤中的MROP和HROP转化的程度较大,分别减少了12.47 mg/kg和3.68 mg/kg。比较而言,尿素处理的大豆从土壤中获得有机磷的能力不及生物固氮处理。     

黑土农田有机碳平衡与消长动态

以中国科学院海伦农业生态实验站长期肥料试验区为研究平台,采用静态箱—气相色谱法原位测定CO2排放通量,进而估算出土壤有机碳矿化速率。秋季收获时测定玉米根系、凋落物、根际沉积碳和施用有机肥对土壤碳的输入量。从土壤有机碳输入和输出角度来研究黑土农田有机碳平衡与消长动态。结果表明,施用有机肥增加了土壤有机碳的输入量,但同时增加了土壤有机碳矿化输出量,从碳收支平衡的角度来分析,土壤有机碳呈现出增加趋势,年际间增加138 kg/hm2,0~20 cm耕层土壤有机碳含量增加了0.08 g/kg,占土壤有机碳含量的0.28%,在测量误差范围内。长期不施肥的CK处理,土壤有机碳输入量较小,每年仅为754 kg/hm2,而土壤有机碳通过矿化输出量却较大,仅次于NPKOM处理,达到1 202 kg/hm2,致使土壤有机碳下降速率加快,以每年0.22 g/kg下降,经过17年试验,有机碳下降1.7 g/kg。平衡施肥NPK和NP处理,每年输入和输出碳量相近,每年碳收支在12~44 kg/hm2之间,土壤有机碳含量基本保持不变,维持在27~28 g/kg之间波动。NK处理土壤有机碳呈下降趋势,理论上以每年0.07 g/kg速度下降,但实际上是在测定误差范围内,很难测定出有机碳的消长量。     

长期施肥对黑土有机碳矿化和团聚体碳分布的影响

采用我国东北地区的连续施肥28 a的典型黑土,通过颗粒分组的方法,研究了长期不同施肥处理对土壤团聚体形成和有机碳在各级团聚体中的分布规律,以及各粒级团聚体对养分的贡献能力的影响。结果表明,施用有机肥促进了土壤中大颗粒团聚体(>0.25 mm)的形成,尤其以2~1 mm粒级增加的比例最大;而当化肥和有机肥配合施用后,主要促进土壤中<1 mm团聚体形成,尤其对0.5~0.25 mm粒级团聚体形成的促进作用最大。施肥(无论是有机肥还是化肥)能增加土壤有机碳含量,而且,化肥有机肥配合施用较单施化肥和单施有机肥的效果更好。随着团聚体粒级的降低,团聚体中有机碳的分配出现两个峰值,分别在2~1 mm和0.25~0.053 mm两个粒级中出现。单施化肥处理及化肥有机肥配施处理与无肥处理相比均增加了0.5~0.25 mm粒级团聚体对有机碳的贡献率;单施有机肥的处理与无肥处理相比增加了1~0.5 mm粒级团聚体对有机碳的贡献率。然而,对于东北的典型黑土,2~1 mm和0.25~0.053 mm两个粒级对土壤有机碳的保护作用最大,表明团聚体对有机碳的保护作用是碳分配和矿化分解作用的综合结果,通过调控施肥种类可以达到有效保护土壤质量和肥力的效果。     

降水年型对黑土区土壤水分动态变化的影响

利用长期定位试验,研究了黑土区不同降水年型下荒地、裸地和农田土壤水分的变化特征.结果表明,降水年型能够影响不同植被类型下土壤水分的季节性动态变化和垂直变化.丰水年不同植被类型土壤含水量均呈"v"型曲线变化,最低值出现在7月份,观测期内裸地较高;平水年呈"W"型曲线变化,分别在6月份和8月份出现两个低值,不同植被类型表现为裸地>荒地>农田;枯水年除裸地在观测后期土壤含水量略有增加外,荒地和农田均持续下降.降水年型对土壤水分变异系数的影响表现为枯水年>平水年>丰水年.其中荒地土壤水分变化最为剧烈,表现在枯水年出现了速变层,而在丰水分内次活跃层也较农田向土壤深层延伸,其次为农田和裸地.