添加玉米秸秆对黄棕壤有机质的激发效应

玉米秸秆还田是培肥地力的一项重要措施,但是玉米秸秆添加后会改变土壤原有有机质的矿化过程,即引起激发效应,从而影响土壤碳平衡和周转。因此,适量秸秆还田将是高效且环境友好的提升土壤生产潜力的关键。本试验以黄棕壤为研究对象,设不添加玉米秸秆对照(CK)和添加占干土重的1%、5%和9%的粉碎玉米秸秆处理进行室内培养,分析土壤CO_2释放动态及激发效应。试验结果表明,添加不同量玉米秸秆后,土壤CO_2释放速率和累积量呈现出抛物线型变化趋势。在培养前期,各处理土壤CO_2释放速率表现为9%5%1%CK,到培养的第8天左右,添加5%玉米秸秆的土壤CO_2释放速率超过了添加9%玉米秸秆的土壤,在培养后期,所有处理的土壤CO_2释放速率慢慢地趋于一致。从累积CO_2释放量来看,添加5%玉米秸秆的处理比9%玉米秸秆的处理土壤总CO_2释放量高,表明添加5%秸秆的处理对微生物群落和微生物活性的作用最大。在整个培养阶段,玉米秸秆添加对土壤有机质的激发效应均为负值,而加入的玉米秸秆并没有完全矿化,从而使土壤有机碳含量因添加玉米秸秆而升高。这些结果表明,添加玉米秸秆有利于提高黄棕壤土壤有机碳含量,在本试验的短期培养过程中以土壤干重9%的添加量增加最多。     

测定时间对黑土区CO2和N2O排放通量的影响（英文）

[目的]探讨测定时间对黑土区CO2和N2O排放通量的影响,确定排放通量的最佳测定时间,以期为黑土区农田温室气体减排提供科学依据。[方法]以黑土区长期肥料定位试验为平台,采用静态箱式法研究了小麦3个关键生育期(抽穗期、灌浆期和成熟期)CO2和N2O排放的日变化动态,揭示不同测定时段黑土区CO2和N2O排放通量的差异。[结果]土壤CO2和N2O排放通量日变化较大,变化范围分别为CO2206~552mg(/m·2h)和N2O51~295μg(/m2·h)。在不同生育期CO2呈单峰曲线变化,峰值出现在中午12:00,峰谷出现在凌晨3:00;N2O排放通量在抽穗期白天较小,而夜间排放量大。如果不考虑小麦生育期对CO2和N2O排放通量的影响,测定CO2排放代表性时间段在6:00~8:00或16:00~21:00;测定N2O时间段在8:00~10:00或16:00~21:00;若同时测定CO2和N2O排放通量,最佳测定时间在16:00~18:00。若在通常的观测时间9:00~12:00进行观测,CO2和N2O的较正系数分别为0.81和0.90。[结论]该研究结果为黑土区农田温室气体减排提供了科学依据。     

生物炭对侵蚀黑土团聚体的影响

[目的] 探讨生物炭对侵蚀黑土团聚体的修复效果,揭示生物炭对侵蚀黑土团聚体的影响机制,为修复侵蚀黑土提供科学依据。[方法] 以侵蚀黑土为研究对象,研究未剥离农田（CK）、未剥离农田施生物炭（CK+BC）、模拟侵蚀土壤（RS）、侵蚀土壤施生物炭（RS+BC）4个处理生物炭对黑土团聚体的影响。[结果] 与CK处理相比,CK+BC处理中0.25～2 mm粒级团聚体含量增加了14.01%,RS+BC处理中0.25～2 mm粒级团聚体含量比RS处理增加了12.11%,生物炭提高了团聚体的几何平均直径（GMD）和大于0.25 mm团聚体含量,增加了CK+BC和RS+BC两个处理的原土和>0.25 mm粒级团聚体中的土壤有机碳含量（SOC）,GMD分别与SOC和交换性钠呈正相关和负相关,且SOC对团聚体的胶结作用大于交换性钠的分散作用,提高了侵蚀黑土团聚体稳定性。[结论] 生物炭改善黑土侵蚀后的结构,促进了土壤团聚化,对侵蚀土壤具有良好的修复作用,是修复侵蚀黑土的有效措施。     

不同类型土壤下增温对小麦养分吸收和分配的影响

为了解不同类型土壤下小麦生物量及养分吸收和分配对增温的响应，于2020年11月在南京信息工程大学农业气象试验站以冬小麦品种扬麦13为研究对象，采用开放式增温系统对小麦进行全天增温，通过裂区试验，分析了增温（日平均增温1.5 ℃）后棕壤、灰钙土、黄土、潮土、砖红壤和黄棕壤等6个不同类型土壤下小麦成熟期根、秸秆及籽粒生物量和氮磷钾含量的变化。结果表明，与常温对照相比，增温处理的小麦生物量增加了9.9%，而植株氮、磷和钾含量分别降低了10.6%、17.7%和12.1%，三种养分的总积累量分别减少了3.4%、12.0%和3.5%。增温使小麦秸秆和籽粒氮、磷和钾含量较常温对照分别降低了33.6%、18.8%、9.4%和8.0%、18.9%、18.7%。在棕壤和灰钙土下增温有利于小麦干物质积累,但不利于黄土和潮土下小麦干物质及养分积累。由此可见，增温改变了小麦干物质积累及养分吸收和分配，且与土壤类型密切相关。     

大气温度和CO2增加对黑土有机碳稳定性的影响

[目的]从有机碳分子结构角度来揭示气候变化对黑土有机碳(SOC)稳定性的影响,阐明未来气候变化对黑土有机碳稳定性以及土壤肥力的影响。[方法]以中国科学院海伦农业生态试验站长期定位模拟气候变化开顶箱(OTC)试验为平台,对当前大气温度和CO₂浓度(aTaCO₂),增温2℃和当前大气CO₂浓度(eTaCO₂),增温2℃和CO₂浓度增为(700±25)μmol/mol(eTeCO₂)3个处理条件下0—20 cm黑土耕层土壤的团聚体和密度组分的有机碳含量和红外光谱特征进行分析。[结果]与aTaCO₂相比,eTaCO₂和eTeCO₂均未对全土有机碳含量产生显著影响(p>0.05),但是eTaCO₂使<0.053 mm团聚体和闭蓄态轻组(occluded light fractionation, OF)中SOC含量分别增加了13.45%和52.89%(p<0.05...     

根系分泌物的化感作用及其对土壤微生物的影响

总结了根分泌化感物质的种类及其化感效应,分析了生物和非生物因素与根系分泌化感物质之间的关系。此外,根系分泌化感物质的研究手段对于所取得的研究结果至关重要,其中根分泌物收集系统是收集根分泌化感物质的常用而可行的方法之一。对于根分泌化感物质的分离鉴定技术有多种,可根据需要选择适宜的分离方法。还列举了一些作物根分泌的化感物质对根际微生物产生的影响,阐明了根分泌的化感物质所起的重要化感作用。根分泌物化感作用的研究已成为土壤生态学领域的热点与前沿课题,自然条件下原位收集鉴定植物根系分泌物中的化感物质等诸多问题是该领域今后的研究重点。     

不同土地利用下黑土密度分组中碳、氮的分配变化

陆地生态系统植被覆盖会影响有机质在土壤及其各组分中的分布,是控制土壤有机质储量的重要因子。通过对黑土有机碳、氮含量的估算,阐明土地利用变化对土壤有机碳库及轻组、重组有机碳、氮含量和结合态腐殖质有机碳含量的影响以及有机碳、氮的消长变化。结果表明:(1)不同土地利用方式下土壤0～20cm土层总有机碳(TOC)、全氮(TN)含量存在显著差异(p<0.05),自然土壤被破坏或转为农田,土壤总有机碳和全氮含量会持续下降,但农田化肥和有机肥配施后,土壤总有机碳和全氮含量显著增加;草地经过20年的植被恢复,土壤总有机碳含量显著高于农田化肥和无肥处理,有机碳库储量显著提高;(2)游离态轻组(Free-LF)和重组(HF)有机碳和氮含量与土壤总有机碳和全氮呈显著或极显著正相关,闭蓄态轻组(Occluded-LF)有机碳和氮在土壤中呈随机分布;(3)游离态轻组的C/N比高于全土和其他组分,易受微生物作用而降解,是土壤不稳定碳库的主要成分;(4)松结态胡敏酸碳含量与土壤总有机碳显著相关(p<0.05),土壤肥力随着胡敏酸的增加而提高。农田有机培肥不但能够提高有机质含量和土壤质量,也能显著提高农田生态系统抵押大气CO2的能力。     

不同生态恢复方式及施肥管理对退化黑土物理性状的影响

研究了不同生态恢复方式（苜蓿休闲、自然恢复、种植作物）和不同施肥管理（化肥＋有机肥、化肥＋秸秆还田、化肥、无肥）对退化黑土物理性状的影响。结果表明,与自然恢复相比,不同施肥管理对退化黑土物理性状改良效果皆较好,表现为容重减小,孔隙度、毛管持水量、最大持水量、田间持水量和水稳性团聚体含量增加,其中化肥与有机肥配施效果最好;而苜蓿休闲方式由于恢复年限较短,仅容重和孔隙度变化较明显。苜蓿和自然恢复对0-10cm土层的容重、总孔隙度、毛管持水量、最大持水量、田间持水量影响较大,而10-20cm土层由于恢复年限较短,变化不明显。0-20cm土层水稳性团聚体（〉0．25mm）含量和平均重量直径表现为不同施肥管理〉苜蓿休闲〉自然恢复。     

耕作模式对东北风沙土酶活性的影响

[目的]探讨不同集成耕作模式对东北风沙土土壤酶活性的影响。[方法]在东北风沙土区开展耕作模式的田间对比试验,以传统耕作模式(CT)为对照,研究3种集成耕作模式(ITP1、ITP2和ITP3)对风沙土土壤酶(脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶)活性、速效养分、有机质的影响及其相互之间的关系。[结果]与传统种植CT模式相比,ITP1模式显著增加脲酶、磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性,分别增加了68.57%、74.04%、31.44%和20.44%;ITP2模式增加脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性,但是降低过氧化氢酶活性;ITP3模式脲酶和蔗糖酶活性增加,过氧化氢酶活性降低。与传统种植CT模式相比,ITP1模式增加土壤速效养分(N、P、K)和有机质含量,ITP2模式显著增加土壤速效K和有机质含量,ITP3模式差异不显著。脲酶活性与土壤碱解氮、速效钾、有机质含量呈显著正相关;磷酸酶活性与土壤速效磷、有机质、碱解氮含量呈显著正相关。[结论]从耕作模式对土壤有机质含量、速效养分含量及酶活性影响的角度分析,ITP1模式最适合风沙土区玉米种植,ITP2模式次之,而ITP3模式不适合。     

开垦对黑土有机质化学结构的影响

基于傅里叶红外光谱研究东北黑土开垦对土壤有机质化学结构特征的影响,探明各粒级团聚体及密度组分中有机质化学结构变化特征,为开垦黑土农田土壤有机质结构变化提供理论参考。依托中国科学院海伦农业生态试验站长期定位试验研究平台,以试验开垦前自然草地土壤为对照,选取开垦8年、没有有机物料投入的耕层(0～20 cm)土壤为研究对象,采用湿筛法、密度分组将土壤有机质分成不同组分,用傅里叶红外光谱仪测定原土及各组分有机质红外光谱,分析开垦对土壤有机质化学结构的影响。结果表明:开垦前后,有机质红外结构特征峰相似,均以多糖C—O和醇酚—OH为主。全土芳香族CC含量较开垦前显著减少4.77%,有机质稳定性下降6.32%。在>0.25 mm团聚体中芳香族CC和羰基CO相对强度较开垦前分别显著降低29.91%和27.16%,醇酚—OH相对强度显著增加15.60%;0.25～0.053 mm团聚体中,多糖C—O相对强度增加4.57%,脂肪族—CH相对强度显著减少23.85%。<0.053 mm团聚体中,脂肪族—CH相对强度显著减少16.33%。有机质游离态轻组(LF)、闭蓄态组分(OF)中多糖C—O特征峰相对强度分别显著增加15.82%和18.15%,在矿质态组分(MF)中变化不显著。主成分分析表明,开垦对>0.053 mm粒级团聚体和LF、OF组分有机质结构影响最大,各官能团中多糖C—O相对强度增加最明显。综上,开垦使黑土大团聚体和LF的有机质芳香族组分减少,有机质结构趋于简单化,有机质结构稳定性下降。