Effect of conservation agriculture on soil organic and inorganic carbon sequestration and lability: A study from a rice–wheat cropping system on a calcareous soil of the eastern Indo-Gangetic Plains

Increasing soil carbon (C) in arable soils is an important strategy to achieve sustainable yields and mitigate climate change. We investigated changes in soil organic and inorganic carbon (SOC and SIC) under conservation agriculture (CA) in a calcareous soil of the eastern Indo-Gangetic Plains of India. The treatments were as follows: conventional-till rice and wheat (CT-CT), CT rice and zero-till wheat (CT-ZT), ZT direct seeded rice (DSR) and CT wheat (ZT-CT), ZTDSR and ZT wheat without crop residue retention (ZT-ZT), ZT-ZT with residue (ZT-ZT+R), and DSR and wheat both on permanent beds with residue (PB-PB+R). The ZT-ZT+R had the highest total SOC in both 0–15 and 15–30 cm soil layers (20% and 40% higher (p < .05) than CT-CT, respectively), whereas total SIC decreased by 11% and 15% in the respective layers under ZT-ZT+R compared with CT-CT. Non-labile SOC was the largest pool, followed by very labile, labile and less labile SOC. The benefits of ZT and residue retention were greatest for very labile SOC, which showed a significant (p < .05) increase (~50%) under ZT-ZT+R compared with CT-CT. The ZT-ZT+R sequestered ~2 Mg ha⁻¹ total SOC in the 0–15 cm soil layer in 6 years, where CT registered significant losses. Thus, the adoption of CA should be recommended in calcareous soils, for C sequestration, and also as a reclamation technique.     

AM真菌对桑树根围土壤团聚体的影响机制

为揭示丛枝菌根 (Arbuscular mycorrhizal，AM)真菌对植桑土壤的影响及机制，采用盆栽试验研究接种摩西管柄囊霉 (Funneliformis mosseae，Fm)和根内根生囊霉 (Rhizophagus intraradices，Ri)对土壤有机碳(Soil organic carbon, SOC)、球囊霉素相关土壤蛋白 (Glomalin related soil protein, GRSP)及团聚体组成与稳定性的影响。结果表明：⑴ 接种Ri显著增加土壤大团聚体百分比，并提高平均质量直径 (Mean weight diameter, MWD)和几何平均直径 (Geometric mean diameter, GMD)、显著降低团聚体破坏率 (Percentage of aggregate destruction, PAD)。⑵ 接种Fm和Ri均显著增加微团聚体SOC含量，接种Fm显著降低大团聚体总GRSP含量，而接种Ri却显著增加大团聚体和微团聚体总GRSP含量及易提取GRSP含量。⑶ 接种AM真菌对整体SOC的效应为负，土壤总GRSP对SOC占比在25.5%~76.5%之间，土壤易提取GRSP对SOC占比在4.87%~5.93%之间，且Ri的接种效应高于Fm。⑷ 总GRSP、易提取GRSP和SOC对团聚体组成表现均为正向显著影响，其中易提取GRSP是主要驱动因子，而总GRSP是土壤团聚体稳定性的主要影响因子。综上，AM真菌作用下桑树根围土壤团聚体得以改善并趋于稳定，Ri的接种效应明显大于Fm；土壤团聚体的形成主要依赖易提取GRSP，而其稳定性主要受总GRSP影响。     

Y型网式过滤器堵塞过程对有机肥浓度的响应研究

为研究水肥一体化设备中用于过滤有机肥的Y型网式过滤器的堵塞规律,对Y型网式过滤器在初始流量500 L/h、水源压力117.6 k Pa下,设置25、30、40、50 g/L共4种黄腐酸钾有机肥肥液质量浓度,进行了过滤器堵塞试验,分析了Y型网式过滤器的局部水头损失与单个滤孔滤网清洁度(单个滤孔有效过水断面面积与孔隙总面积比值) S/S0的关系,并利用XRD分析了过滤器内堵塞物质的成分。结果表明:肥液质量浓度对过滤器滤网清洁度影响显著,建议肥液质量浓度不超过40 g/L;过滤器局部水头损失在S/S0减小到10%后才逐渐开始增大,过滤器局部水头损失与滤网清洁度、肥液质量浓度有关,利用多项式拟合给出了过滤器滤网清洁度与肥液质量浓度、施肥持续时间的关系式及局部水头损失与肥液质量浓度、滤网清洁度的关系式;滤网堵塞物质主要成分为硫酸钙、草酸钙。本研究结果可为水肥一体化设备中过滤器的选择提供理论参考。     

车载智能土壤采样系统设计与试验

针对传统土壤样本采集操作复杂、劳动强度大、采集精度低和缺乏信息化管理的问题，设计了一种车载智能土壤采样系统。该系统安装于无人驾驶采样车上，系统包括土壤样本自动采集装置和电气控制系统。对系统整个工作过程进行分析，确定了各关键机构及控制硬件的主要工作参数。电气控制系统以运动控制器为控制核心，土壤样本自动采集装置对不同深度范围的土样进行采集，并按地理位置信息分类收集，通过RFID读写器将GPS系统定位所解算的目标采样点的经纬度地理信息和采样深度等信息写入收集土样采样筒底部的电子标签中。性能试验表明，安装于无人驾驶采样车的车载智能土壤采样系统工作运行稳定、可靠，能够对农耕层0~200mm任意深度范围的土壤进行自动分层采样，效率高、精度高、全程自动化，能够按照位置信息进行分类管理，较好地满足了智能化高质量采集土样的需求。     

土壤游离氧化铁高光谱特征与定量反演

【目的】建立基于可见-近红外光谱的土壤游离铁精确预测模型,简单、快速、经济地预测土壤游离铁,有助于研究土壤发生和分类。【方法】采集广西壮族自治区的铁铝土、富铁土、淋溶土和雏形土等82个旱地土壤剖面的B层土壤,进行室内土壤化学分析、光谱测定,分析不同光谱变换后的光谱反射率与土壤游离铁含量的相关性。基于特征波段利用偏最小二乘回归(PLSR)和逐步多元线性回归(SMLR)法建立土壤游离铁含量光谱预测模型,通过决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)和相对预测偏差(PRD)确定最优模型。【结果】土壤光谱曲线分别在457、800和900 nm波段附近有明显的游离铁吸收和反射峰特征;土壤游离铁含量与原始光谱反射率呈负相关;原始光谱经过微分变换后,游离铁含量与光谱反射率相关性显著提高;基于400～580和760～1 300 nm特征波段和一阶微分光谱变换的SMLR模型预测精度最高,其验证集的R2和RPD分别为0.85和2.62,RMSE为8.41 g·kg~(-1)。【结论】将可见近红外光谱技术应用于土壤游离铁含量高效快速地预测具有良好的可行性。广西旱地土壤光谱反射率与土壤游离铁含量具有高度的相关性,应用逐步多元线性回归方法可以很好地建立土壤游离铁含量反演模型。     

不同产量水平下枣园土壤微生物量碳、氮与土壤和植株养分的关系

【目的】 研究不同产量水平下枣园土壤微生物量碳、氮与不同时期枣园土壤和植株养分的关系,为南疆红枣高产提供土壤管理的理论依据。【方法】 选取南疆高中低3种不同产量水平的枣园为研究对象,采用田间试验,研究不同时期不同产量水平下枣园土壤微生物量碳、氮与不同土层和植株氮、磷、钾养分含量之间的关系。【结果】 土壤碱解氮、速效磷含量随着土壤深度的增加逐渐降低,而速效钾含量逐渐升高。土壤微生物量碳(MBC)和土壤微生物量氮(MBD)含量之间呈极显著正相关,相关系数为0.836 7;土壤微生物量碳与骏枣展叶期0~20 cm土层速效钾含量呈显著正相关,与果实膨大期20~40 cm土层速效钾含量呈显著正相关关系。【结论】 枣园土壤微生物量碳、氮及各养分含量均保持在良好水平,土壤养分及植株养分能对微生物量碳、氮产生显著影响。     

塔里木河上游棉区不同类型盐土阳离子交换量分布特征及影响因素

【目的】研究塔里木河上游棉区不同类型盐土CEC的分布状况及影响因素。 了解不同类型盐土土壤特性及肥力状况,为新疆南疆干旱区盐土改良利用提供理论依据。【方法】以阿拉尔绿洲草甸盐土(MeS)、沼泽盐土(MaS)、残余盐土(ReS)、洪积盐土(PrS)、棕漠林盐土(DeS)5种典型盐土为对象,研究该流域不同类型盐土阳离子交换量(CEC)的剖面分布规律,分析盐土CEC的影响因素,并利用灰色关联法对盐土CEC与土壤理化性质之间的关系进行了量化。【结果】该区盐土CEC在2.02～25.54 cmol/kg,平均值为12.39 cmol/kg,CEC随剖面深度的变化规律各类型盐土有所不同,不同类型盐土CEC大小依次为MeS> ReS > DeS > PrS > MaS。粘粒是干旱区盐土CEC的主要来源;pH、CaCO₃、盐基总量(TEB)和碱化度(BSP)与盐土CEC呈极显著正相关,是盐土CEC的主要影响因素,其中CaCO₃对盐土CEC的贡献不容忽视;盐土有机质(SOM)含量极低,对盐土CEC未表现出显著性影响;交换性钙饱和度(CaSP)、交换性镁饱和度(MgSP)及交换性钾饱和度(KSP)对盐土CEC有显著的抑制作用。【结论】塔里木河上游棉区不同类型盐土CEC有显著差异,不同类型盐土保肥、供肥及缓冲性能不同。pH、CaCO₃、TEB和ESP是CEC主要贡献因子,SOM对盐土CEC无显著的影响。     

不同耕作方式对黑土区农田土壤物理特性的影响

为探讨耕作方式对黑土区农田土壤物理特性的影响,2016年6—9月在内蒙古自治区呼伦贝尔市阿荣旗试验区设置3种耕作方式深松(SS)、免耕(MG)及常规耕作(CK),分别采集0-10 cm、10-20 cm和20-30 cm土层的土样,对土壤容重、含水量、土壤渗透速率及土壤孔隙度进行调查。结果表明：3种耕作方式土壤容重及含水量均表现为SS>CK>MG；土壤入渗特征表现为初始入渗率>平均渗透率>稳定入渗率；土壤入渗速率及累计入渗量表现为SS>CK>MG；土壤孔隙度以SS处理下最高且随着月份的增加土壤孔隙度降低。主成分分析表明,初始入渗速率和渗透总量对不同耕作方式最为敏感,可以作为考察东北黑土区农田耕作效应与缓解黑土地退化的评价指标。由综合得分可知,不同耕作方式下土壤性能优劣表现为SS>MG>CK。综上,深松耕作可以有效的降低土壤容重,提高土壤含水量,促进土壤渗透能力；免耕更有利于水分的保持,降低土壤的无效蒸发。     

氮肥利用率的研究进展

为了提高作物的氮肥利用率，减少资源浪费、降低环境污染和提高作物产量提供科学依据。文章回顾了国内外近年来氮肥利用率的研究成果，从氮肥利用率的研究方法及影响因素等方面分析了氮肥利用率的研究历史、现状和存在问题。归纳得出中国氮肥利用率较低，施肥缺乏科学性，具体表现为氮肥施用量过大、氮肥挥发及硝化反硝化损失严重、施肥时期及施用量与作物氮素吸收规律不协调、肥料品种较单一等。建议结合测土配方施肥、实时监控管理等技术，合理地确定氮肥种类、用量、施用方式及时期，加强新型肥料及肥料增效剂等新技术的研发和推广，并注重作物氮高效品种资源的挖掘和应用，进而从土壤、肥料、品种、管理方式等多方面提高氮肥利用率。     

放牧对土壤理化性状及植被多样性的影响

放牧是家畜饲养方式之一,是草地最简单而又有效的利用方式,但放牧中的家畜家禽通过采食牧草、践踏土壤和牧草以及粪便排泄影响着草地植被和土壤,不同的强度的放牧对地下土壤与地上植被的影响不同,本文综述了近几年来放牧对地下部土壤有机质、氮、磷、钾,土壤容重、有机碳以及微生物多样性的影响,对植被多样性及草群成分的影响等,旨在为今后家畜放牧行为研究以及放牧科学研究提供理论依据。