下辽河平原区农田土壤有机碳含量时空变异研究

以1980年第二次土壤普查数据和2010年下辽河平原区耕地地力评价数据为基础,采用GIS空间分析的方法,对该地区耕地土壤有机碳的含量随时间和空间的变化特征进行分析和研究。分析结果表明,上世纪80年代,下辽河平原耕地土壤有机碳分布的差异越来越小,该地区耕地土壤中有机碳的整体呈减少的趋势。农田土壤有机碳含量空间分布总体而言呈现东高西低、南高北低的趋势。从土壤有机碳含量空间分布的变化看,下辽河平原区农田土壤有机碳含量呈南部增加、北部降低的趋势。30年来,在人类活动的干预下,土壤有机碳含量分布相同的趋势在慢慢减小,小范围内的变化非常明显并且变化幅度较大,整个地区的含量分布变得错综复杂。     

深松和秸秆深还对黑土有机碳及其活性组分的影响

深松和秸秆还田是增加土壤耕层厚度、提高有机质含量和培肥地力的重要途径。试验以吉林省农业科学院长期定位试验站黑土为研究对象,采用田间原位培养方法,探究深松和秸秆深还后土壤有机碳及其活性碳组分变化。结果表明:(1)在0～20 cm表层中,深松(DL)处理的土壤有机碳含量在0～360 d内无明显变化,而活性有机碳含量和微生物熵在30 d和150 d显著提高;秸秆深还(DS)处理的土壤有机碳、可溶性有机碳、微生物量碳含量以及微生物熵在整个培养期较CK处理平均提高2.96%、17.36%、18.16%和14.80%。(2)在20～35 cm亚表层中,与CK相比,DL处理的土壤有机碳、活性有机碳含量和微生物熵在30 d时显著增加,60 d时各指标明显降低;DS处理的土壤有机碳、可溶性有机碳、微生物量碳含量和微生物熵比CK显著提高10.69%、24.86%、21.93%和10.14%。(3)相关分析表明土壤有机碳、可溶性有机碳、微生物量碳、微生物熵两两之间存在极显著正相关。综上可见,秸秆深还能显著提高表层和亚表层土壤活性有机碳含量和微生物熵以及亚表层土壤有机碳含量。     

双城市土壤重金属空间分异及影响因子分析

采用地理信息系统（GIS）和地统计学相结合的方法,研究了黑龙江省双城市的土壤全量铜、锌、铅、镍、镉5种重金属元素的空间分异规律及其影响因子。结果表明：研究区土壤锌、镍、镉具有强烈的空间相关性,表明这3种元素受土壤内在属性影响较大;而铜、铅具有中等强度的空间相关性,表明这2种元素由土壤内在属性和人为因素共同起作用。镉、铅、铜较锌、镍的变程小,说明前3种重金属元素含量可能主要受到较小尺度因子的影响。研究区土壤各重金属元素空间分异规律如下：铜和镍呈东高西低的趋势,铅呈南高北低的趋势,而锌和镉分别表现为块状分布和岛状分布的特点。影响重金属元素空间分布的影响因子主要有自然因素（土壤类型、高程、土壤理化性质等）和人为因素（乡镇、道路、各种工厂等）。     

施肥对棕壤团聚体组成及团聚体中有机碳分布的影响

施用有机肥可以改进土壤的团聚体结构,增加土壤有机碳含量.采用湿筛法分离团聚体,通过测定各级团聚体中有机碳含量,分析施肥对棕壤团聚体分布和团聚体中有机碳含量的影响.结果表明：（1）耕作引起了富碳的大团聚体减少,贫碳的微团聚体增多,自然土壤＞250μm的团聚体显著高于施肥（OM和CK）处理,单位土壤团聚体的含量增加了约20%,而施肥处理微团聚体含量与自然土壤相比增加了约18%,微团聚体占绝对优势.（2）团聚体碳含量随着团聚体粒径的增加而增加,大团聚体有机碳含量比微团聚体碳含量增加9～28g·kg^-1.与不施肥处理（CK）相比,施有机肥（OM）增加了土壤中大团聚体的数量,促进了大团聚体的形成,并且显著增加了团聚体中有机碳的含量.（3）长期施用有机肥有利于表层土壤有机碳的固定,且新固定的碳主要集中在＞2000μm和2000～250 μm的团聚体中.     

长期地膜覆盖与施肥条件下土壤中磷素的变化

采用对比法对沈阳农业大学长期(1987～2005)地膜覆盖定位试验地棕壤中磷素的变化情况进行了研究。结果表明,经过19年的长期耕作,施有机肥或磷肥均能显著增加土壤中全磷、有机磷和速效磷的含量,但都不如有机无机肥配施;覆膜后除N4P2处理外,其余处理土壤全磷含量均大于裸地,覆膜后有机磷含量与裸地相比变化不大。地膜覆盖明显减少了速效磷的含量,增加了磷的移出量。同时表明增施有机肥是恢复和提高覆膜后土壤磷素肥力的较好措施。     

地膜覆盖与施肥对秸秆碳氮在土壤中固存的影响

【目的】作物秸秆不仅含有较高的有机碳,而且含有丰富的矿质营养元素。秸秆还田是东北黑土地区培肥土壤和农业可持续发展的重要技术措施。然而不同地膜覆盖（简称“覆膜”）及施肥方式下秸秆碳（C）和氮（N）在土壤中的固持特征还不是很明确。本研究通过定量分析秸秆碳对土壤有机碳（SOC）和秸秆氮对土壤全氮（TN）的贡献,探讨不同覆膜和施肥条件下秸秆碳和氮在土壤中固定的差异,以期为土壤肥力提升和东北黑土地保护提供依据。【方法】基于覆膜与施肥的长期定位试验,选择覆膜和不覆膜（裸地）栽培条件下不施肥（CK）、单施氮肥（N₄）和有机肥配施氮肥（M₂N₂）处理,在表层（0—20 cm）土壤添加¹³C¹⁵N双标记秸秆后在田间原位培养150 d,测定SOC含量及其δ¹³C值、TN含量及其δ¹⁵N值,分析SOC中秸秆来源C（¹³C-SOC）、TN中秸秆来源N（¹⁵N-TN）和土壤碳氮比随时间的动态变化特征。【结果】施肥、覆膜及其它们的交互作用显著影响（P<0.05）¹³C-SOC和¹⁵N-TN含量。整个培养期间,M₂N₂处理秸秆碳对SOC的贡献率（¹³C-SOC/SOC）和秸秆氮对TN贡献率（¹⁵N-TN/TN）平均分别为10.48%和3.18%;施肥（N₄和M₂N₂）处理¹³C-SOC/SOC和秸秆碳残留率在覆膜方式下平均分别为12.65%和37.14%,不覆膜方式下分别为12.08%和34.50%。同一栽培方式培养第150天,N₄处理¹³C-SOC/SOC和秸秆碳残留率平均分别为14.33%和39.40%,其他施肥处理平均分别为11.77%和33.21%;CK处理¹⁵N-TN/TN平均为4.56%,分别比N₄和M₂N₂处理高26.00%和44.53%。培养第150天,秸秆氮残留率在覆膜和不覆膜条件下CK处理最高,平均为10.03%;不覆膜N₄处理最低,为7.87%。无论覆膜与否,N₄处理¹³C-SOC与¹⁵N-TN比值为32—39,其他施肥处理均<30。【结论】秸秆碳氮在土壤中的固存对覆膜与施肥的响应敏感。单施氮肥有利于秸秆碳在土壤中的积累和有机碳的更新,不施肥处理秸秆氮对土壤氮库的固定起正反馈效应,而有机肥配施氮肥土壤碳氮的更新相对滞后。     

秸秆还田对长期不同施肥黑土微生物残体碳的影响

  【目的】  研究长期施肥以及秸秆还田对黑土中微生物标识物氨基糖含量的影响,以期为调节黑土碳循环提供理论支撑。  【方法】  吉林省农业科学院黑土长期定位试验始于1990年,2018年选取其中不施肥对照(CK)、单施化肥(NPK)和有机肥配施化肥(MNPK) 三个处理进行秸秆微区田间试验。这三个处理的土壤中分别再设加入1 cm 长玉米秸秆6000 kg/hm2的处理(CKS、NPKS、MNPKS)和不加入玉米秸秆的处理(CK、NPK、MNPK),共6个处理。秸秆与土壤混匀后置于PVC框(长0.9 m、宽0.6 m、高0.6 m)内,PVC框上端高于地面20 cm。在PVC框埋入土壤60天(夏季)、150天(秋季)后,取土样测定理化性状及氨基葡萄糖(GluN)、氨基半乳糖(GalN)和胞壁酸(MurN)含量。微生物真菌残体碳和细菌残体碳含量依据各氨基糖含量计算。  【结果】  与CK相比,NPK和MNPK处理能够促进氨基糖在土壤中的积累,其中第60天氨基葡萄糖分别显著增加18.81%和105.36%;胞壁酸分别显著增加19.62%和129.30%。两种施肥措施均能提升土壤中微生物残体碳的含量,而且MNPK处理微生物残体碳积累量较CK处理高出近1倍。各处理中真菌残体碳含量要远高于细菌残体碳含量,两种施肥措施均会降低真菌残体碳占微生物残体碳的比重,说明施肥会增加细菌在这一过程中对黑土有机碳积累的贡献。NPKS处理氨基葡萄糖占总氨基糖含量百分比明显增加,MNPKS处理真菌来源的氨基葡萄糖所占百分比也在第60天、第150天这两个时期内逐渐上升,表明真菌细胞死亡残体积累量在增加。  【结论】  添加秸秆后的MNPK处理促进了黑土中微生物残体碳的积累,NPK处理与秸秆添加相结合可以提高真菌残体碳在微生物残体碳中所占比重。因此,施肥和秸秆添加会使黑土中微生物群落组成发生变化,从而影响微生物残体的积累特征。     

东北黑土地不同类型区主要特征及保护利用对策

东北黑土地是世界主要黑土带之一,是我国粮食作物主产区,在保障国家粮食安全方面贡献极大。近几十年,东北黑土地出现的“变薄、变瘦、变硬”等耕地质量退化问题严重制约了粮食产能的稳步提升。对东北黑土地资源进行合理、科学的认知,并采取有效措施对黑土地进行保护与利用成为该地区农业可持续发展的关键。然而,东北黑土地在地理位置、自然环境、农业生产和土壤资源组成的复杂性,阻碍了黑土地保护利用政策的科学制定和顺利实施。以此为背景,本文根据东北黑土地自然资源条件和农业生产特征,按照区别差异性、归纳共同性的原则,将东北黑土地划分成松嫩平原区、三江平原区、辽河平原区、长白山辽东区、西部风沙区和大小兴安岭区6个类型区,分别概述了不同类型区在气候、地理和土壤组成方面的特征;从气候、农业生产和土壤限制因素等层面探讨了不同类型区面临的主要问题;分析和归纳了当前不同类型区适用的黑土地保护利用模式,以期为协调黑土地保护与产能提升矛盾和合理利用黑土地提供参考。     

黑龙江省南部黑土区土壤微量元素空间变异及影响因子——以双城市为例

土壤微量元素的有效态含量水平直接决定植物吸收这些营养元素的状况和动植物的健康[1]。已有的对中、大尺度有效态微量元素的研究多应用经典统计学方法对其含量及其影响因素进行分析[2~6],近10年来,研究者常采用更加科学、直观和方便的地理信息系统(GIS)和地统计学方法研究区域有效态微量元素的空间结构和分布规律[7],并应用GIS空间分析功能对其丰缺进行评价[8,9],但应用GIS的方法对有效态微量元素的影响因素进行分析的尚不多见。农业生产中施用的氮、磷肥等将导致土壤—植物系统中微量营养元素的失衡,从而引起微量元素的缺乏[2]。作为我国重要商品粮基地的黑龙江省黑土区,近几十年来由于农业生产的发展,不     

东北低山丘陵区高标准农田区域划定及建设模式研究——以黑龙江省依兰县为例

基于东北地区高标准基本农田建设的理念,以依兰县为例,从耕地的自然禀赋和社会经济条件两方面选取10个指标,运用层次分析法和灰色关联分析法,对东北低山丘陵区高标准农田区域划定及建设模式进行研究。结果表明:依兰县存在耕地分布不平衡、耕地质量差、机械化水平低、农田防护林面积比例小、抵御自然灾害能力差等问题。依兰县高标准农田建设区域可分为最佳、适宜、有条件、无条件4种类型,其中最佳、适宜、有条件3种类型区的面积为196 200 hm2,占耕地总面积的70%。依兰县高标准农田建设模式可分为平原地力保育型、平原地力提升型、丘陵地力保育型、丘陵地力提升型4种类型,以实现耕地的相对集中连片,提高农业生产机械化水平,提高农田防护林覆盖率,提高耕作层厚度,提高土壤有机质含量,进而提升农业综合生产力。