土壤呼吸组分测定技术与农田管理措施影响的研究进展

土壤碳库是陆地生态系统中最大的碳库,土壤呼吸是温室气体排放的重要组成部分,因此研究土壤呼吸对农业固碳减排具有重要意义.土壤呼吸准确测定和其分量来源分析是土壤呼吸研究的基础和重要手段,本文对其进行总结归纳,并对耕作施肥,特别是全球变化对土壤呼吸影响研究成果进行了回顾.土壤呼吸速率测定主要有箱法和微气象法,CO2浓度测定主要有红外气体分析法、气相色谱法、碱液吸收法.土壤呼吸分组主要有组分集成分析法、同位素标记技术、挖沟隔离法等方法.良好的耕作施肥管理可以减缓土壤呼吸作用,土壤呼吸对全球变化具有一定的适应性.下一步的研究需要利用先进观测技术和方法对土壤呼吸过程机理和控制因子进行更深入研究.     

不同灌溉方式对冬小麦生长发育及水分利用效率的影响

为了确定山西省晋南地区冬小麦高产高效的节水灌溉模式,采用田间小区试验,研究了微喷灌(MSI)、滴灌(SDI)和传统漫灌(CK)3种灌溉方式对冬小麦不同生育期的土壤水分变化、生长性状、产量和水分利用效率的影响。其中SDI处理和MSI处理生育期灌水3次,分别为越冬期(12月9日)、拔节期(4月1日)、灌浆期(5月20日),每次灌水量为600 m~3/hm~2;CK按当地灌水习惯,于越冬期和拔节期灌水,每次灌水量为2 250 m~3/hm~2。结果表明,各处理越冬期0~100 cm土层土壤含水率没有明显差异,灌浆期0~80 cm土层土壤含水率表现为SDI处理MSI处理CK,MSI处理、SDI处理灌浆期灌水,可满足灌浆期对水分需求,促进籽粒灌浆;与CK相比,SDI处理与MSI处理可以明显增加单株分蘖数和总茎数、促进群体生长,显著增加冬小麦成穗数、穗粒数和千粒质量,因而显著提高了籽粒产量。与CK相比,MSI处理穗粒数、千粒质量分别提高16.54%、5.21%,SDI处理穗粒数、千粒质量分别提高9.10%、11.78%,MSI、SDI处理籽粒产量分别增加了2.79%、3.35%;同时,SDI处理与MSI处理冬小麦生育期的耗水总量分别减少43.88%和41.64%,水分利用效率分别提高了83.15%和77.09%。因此,在山西临汾盆地采用微喷与滴灌可以取得明显的节水高产效果。     

液膜覆盖对旱地小麦种植体系土壤微生物区系的影响

我国随着水危机、水土流失、干旱及土壤障碍等问题逐年增加,各种先进的节水增产增效技术陆续引进我国,应用液态地膜就是其中被看好的具有较好的增温保墒护土促苗和增产前景的技术之一。特别是1979年以来随着我国地膜栽培技术大面积推广,同时引发出严重的“白色污染”问题,人们对应用液态地膜的兴趣也在不断增加。自1986年中比科技合作开始,由中国农业科学院土壤肥料研究所率先从比利时Labofina公司引进BIT产品,     

保护地土壤N2O排放通量特征研究

为研究保护地土壤N2O排放通量特征,于2009年8～12月,在河北辛集不施氮（N0）、当地习惯施氮（N900）及减量施氮（N675）处理下的秋冬季番茄保护地土壤上使用静态箱采集、气相色谱仪检测的方法测定了土壤N2O排放通量。得到以下研究结果:灌溉施肥后,各处理N2O平均排放通量与表层土壤硝态氮含量呈极显著正相关关系。灌溉施肥后7 d内是施氮处理土壤N2O主要排放期,其排放量占当季总排放量的55.9%~59.8%;高峰值一般出现在第3～5 d,此时的土壤含水量对硝化、反硝化作用都较适宜。8～10月份由于温度较高,N2O排放通量明显高于较冷的11～12月。8～10月份施氮是影响保护地土壤N2O排放的主导因素,减少施氮量显著降低了N2O排放量;之后温度是主导因素,此时N2O排放量受追施氮量的影响较小。经估算,保护地秋冬季番茄不同施氮处理N2O总排放量的大小顺序为:N900（N 5.304 kg/hm2）N675（N 3.616 kg/hm2） N0（N 0.563 kg/hm2）,差异显著,减量施氮比习惯施氮处理降低了31.8%的N2O排放量;N675和N900处理的N2O排放系数分别为0.45和0.53。     

外源菌群及与植物联合修复华北中度石油污染土壤效果研究

为探讨不同微生物菌群对华北地区中度石油污染土壤的修复效果,在实验室模拟条件下分别进行优势外源石油降解菌群的筛选和优势菌群与植物联合修复试验。结果显示:4种外源石油降解菌群中,PDC-3菌群对中度石油污染土壤总石油烃(TPH,total petroleum hydrocarbons)去除率为84.07%,在各菌群中效果最优;该优势菌群与植物联合修复中度石油污染土壤比单独使用优势菌群修复可获得更好的效果,优势菌群与黑麦草联用及优势菌群与紫花苜蓿联用120 d TPH的去除率分别为91.58%和89.30%,修复后土壤中TPH含量均小于500 mg/kg;同时优势菌群与黑麦草联合修复在90 d即可去除89.32%的土壤TPH,相比选用紫花苜蓿可有效缩短修复周期;优势菌群对土壤TPH的去除起主要作用,其贡献率远高于土著微生物菌群或植物的贡献率;植物对土壤TPH去除的贡献率为4.09%～6.48%,且其作用主要发生在修复过程的中后期;优势菌群单独使用或与植物联合修复中度石油污染土壤120 d均可有效去除C10～C12及C22～C40石油烃组分,去除率为85.14%～100.00%;然而,C13～C21石油烃组分含量表现出阶段性的积累效应;除对土壤石油烃的去除作用外,使用优势菌群进行生物修复存在一定的调节土壤pH、增加土壤肥力,且有利于恢复修复后的土壤功能。     

26年来东北黑土区土壤养分演变特征

【目的】东北黑土区土壤肥沃,是中国重要的粮食主产区之一。对东北黑土区20世纪80年代以来国家级耕地质量长期监测数据进行整理和分析,以明确中国东北黑土区农业生产实践中土壤养分状况和肥力水平,为农田土壤培肥提供科学指导依据。【方法】利用时间趋势分析法探讨17个国家级黑土耕地质量长期监测点26年来土壤养分随时间的变化趋势,分别总结土壤有机质（SOM）、全氮（TN）、碱解氮（AN）、有效磷（AP）和速效钾（AK）含量在监测初期（1988-1997年）、监测中期（1998-2003年）和监测后期（2004-2013年）的变化规律及其总体变化趋势;在分析土壤全氮和有机碳含量变化特征以及碳氮比（C/N）演变规律的基础上,进一步分析碳和氮之间的养分平衡关系;运用主成分分析方法分析不同监测时期上述5大肥力指标对黑土区土壤综合肥力的影响,得出该区综合肥力主要贡献因子,并分别计算3个不同监测时期黑土区土壤综合肥力属性得分。【结果】黑土区农田土壤经过10-26年的演变,土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量整体呈上升趋势。与监测初期相比,监测后期土壤养分含量均显著提高（P＜0.05）,土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾分别提高了33.9%、43.9%、27.6%、90.3%和11.8%,有效磷提升效果最为显著。进一步分析土壤有效磷含量发现,监测后期71.4%的监测点土壤有效磷含量维持在15.0-50.0 mg·kg^-1,既能满足作物生长需求,又不至于引发地下水环境污染,而28.6%的监测点土壤有效磷含量已超过50.0 mg·kg^-1的环境阈值,应及时控制磷素的输入。分析主要肥力因素有机碳和全氮之间的关系表明,黑土区土壤C/N略有下降趋势,从1988年的10.3降至2013年的9.6,下降了6.8%。黑土区5个肥力指标得分系数由大到小的顺序为：SOM＞TN＞AN＞AP＞AK,说明黑土区土壤有机质和全氮是影响土壤综合肥力的关键因素;监测初期和监测中期土壤综合肥力属性得分平均值分别为-1.099和-0.541,而监测后期土壤综合肥力属性的得分增加到了0.5888,监测后期土壤综合肥力得到显著提升。【结论】在农民常规施肥条件下,经过10-26年的长期耕作,黑土区土壤肥力在监测后期得到显著改善,但28.6%的监测点应注意控制磷肥用量,以免引起水体污染;而监测区黑土C/N呈逐年下降趋势,应该加大有机物料的投入,以维持土壤碳氮的养分平衡。     

半湿润偏旱区长期定位小麦水肥耦合效应研究——平水年小麦产量及土壤水分变化研究

自2004年开始利用干旱棚,长期定位模拟不同降雨年型对小麦产量及土壤水分的影响。本文以平水年为研究对象,结果表明：在11年间小麦生育期降雨量高于常年降雨量(231.8 mm)有2年占18%,与常年持平的有3年占27%,其他年份均低于常年,且生育期降雨极不均匀,干旱时期也不尽相同,大气候对小麦的生长影响较大。十一年间小麦产量呈下降趋势,2004—2008每年平均以673.5 kg/hm²降低;2009—2014年每年平均以628 kg/hm²降低。小麦成产因素穗数均呈下降趋势,而千粒重呈上升趋势,穗粒数变化比较平稳。小麦播种期土壤水分呈下降趋势,收获期土壤水分比较平稳。产量与穗数和播种期土壤含水量呈极显著相关,与穗粒数显著相关。     

旱坡地麦田夏闲期耕作措施对土壤水分有效性的影响

 麦田夏闲期末 ,免耕覆盖和深松留高茬处理的土壤蓄水量各增加 12～ 33和 9～ 2 4mm。土壤水分蒸发量(E)在 1999和 2 0 0 1年夏休闲期间分别减少 7～ 8和 34～ 36mm ,然而 ,小麦生育期的水分蒸散量 (ET) ,尤其是在2 0 0 0～ 2 0 0 1年期间较传统耕翻处理提高约 4 7mm。连续采用保持耕作措施的第 2年冬小麦产量增加 ,少耕、免耕和深松处理的产量分别较对照增加 3%、5 %和 8%。深松处理的小麦产量最高 ;免耕处理的经济效益最高。采用保持耕作措施 ,尤其免耕和深松 ,对于增加土壤蓄水、减少蒸发损失、提高水分有效性、节省能耗以及改善作物产量显示出最佳的效果。     

农田土壤紧实度研究进展

从土壤紧实度的形成与消除、土壤紧实度对土壤理化性状、土壤碳氮截留及排放、农作物生长与产量的影响、土壤紧实度监测与环境成本核算等主要方面综述了国际前沿研究进展;提出土壤紧实度与秸秆残差还田、化肥利用、土壤养分循环、土壤微生物、作物生长及产量、土壤耕作、水土流失、土壤碳氮管理及农业面源污染等密切相关,旨在为国内开展该方面的研究提供参考依据。     

耕作对坡耕地水土流失和冬小麦产量的影响

在模拟降雨和自然降雨条件下研究长期（6年）定位耕作措施对豫西早区坡耕地水分保持、土壤流失以及冬小麦产量的影响。耕作措施包括少耕、免耕覆盖、深松覆盖和常规耕作。田间模拟降雨试验用来测定不同耕作措施对径流和土壤流失的影响，自然降雨小区主要用来验证模拟试验结果，同时测定不同耕作措施对冬小麦产量的影响。模拟试验结果表明：不同耕作措施下的土壤饱和导水率没有明显差异，雨前土壤含水量和降雨强度均显著影响地表径流。在试验条件下，免耕覆盖处理未产生径流和土壤流失，水土保持效果最好。与常规耕作比较，深松覆盖处理分别减少径流和土壤流失50％和90％。尽管少耕可以有效降低土壤流失，但其产生的径流量和常规耕作相近。在自然降雨条件下，免耕覆盖和深松覆盖的水土保持效果从第3年开始显著。深松覆盖在任何年型均能够显著提高冬小麦的产量。相比较常规耕作，深松覆盖平均增产9．4％。免耕覆盖除丰水年也能显著提高冬小麦产量．但增产效果不如深松覆盖显著。少耕无明显增产效果。由于产量对农民来说是评判一个耕作措施效果的重要依据，同时考虑到深松覆盖显著的水土保持效果，我们认为深松覆盖是适合当地早作农业的一个有效耕作措施。