免耕对东北黑土水稳性团聚体中有机碳分配的短期效应

 【目的】探讨免耕措施下黑土总有机碳和水稳性团聚体中有机碳分配的动态变化,以及免耕对团聚体结合碳和总有机碳之间相关关系的影响,为筛选出免耕对黑土结构和质量影响的评价指标提供科学依据。【方法】以在吉林省德惠市中层黑土上进行了5年田间定位试验的小区土壤为研究对象,对免耕（NT）、秋翻（MP）和垄作（RT）3种耕作处理下耕层（0～30 cm）黑土有机碳和团聚体结合碳的动态变化及其相互关系进行分析。【结果】5年的NT处理并没有增加耕层有机碳（SOC）平均含量,但显著增加了表层（0～5 cm）的SOC含量,增加量为2001年的9.9%。NT试验前后,黑土总有机碳和＞1 000 μm级团聚体结合碳变化趋势一致,总有机碳除在表层（0～5 cm）变化显著外,其它土层变化均不明显,但＞1 000 μm级团聚体结合碳各层均有显著变化,说明＞1 000 μm级团聚体结合碳对耕作方式的响应较总有机碳更为敏感。相关分析表明,NT处理下黑土总有机碳与＞1 000 μm级团聚体结合碳之间存在显著的正相关关系。【结论】黑土＞1 000 μm级团聚体可以用于评价免耕对黑土结构和肥力的短期影响。     

耕作与轮作方式对黑土有机碳和全氮储量的影响

土壤有机碳(SOC)及全氮(TN)对土壤肥力、作物产量、农业可持续发展以及全球碳、氮循环等都具有重要影响。为探索不同耕作和轮作方式对耕层黑土SOC和TN储量的影响,本文以吉林省德惠市进行了8 a的田间定位试验中层黑土为研究对象,对免耕、垄作和秋翻三种耕作方式及玉米-大豆轮作和玉米连作两种轮作方式下SOC和TN在各土层的含量变化进行了分析,并采用等质量土壤有机质储量计算方法,对比分析了不同处理对0～30 cm SOC和TN储量的影响。结果表明,与试验开始前相比,玉米-大豆轮作系统中,秋翻下SOC和TN储量均有所降低;免耕显著增加了0～5 cm SOC及TN含量,但SOC在亚表层亏损,导致其储量并未增加;而垄作处理下SOC及TN含量在0～5、5～10 cm的均显著增加,0～30 cm储量亦分别增加了4.9%和10.7%。玉米连作系统的两种耕作处理(免耕和秋翻)下SOC和TN储量均有所增加,且TN储量增幅均高于玉米-大豆轮作系统,其中免耕下TN储量增幅是玉米-大豆轮作的3.2倍。所有处理下C/N均呈降低趋势,其中垄作0～5 cm C/N由12.05降至11.04,降低幅度分别是免耕和秋翻的3.2和2.8倍。综上可知,对质地黏重排水不良的中层黑土,玉米-大豆轮作系统下免耕并不是促进SOC固定的有效形式,而垄作则促进了黑土SOC和TN的积累,这不仅有利于土壤肥力的改善,而且是使农田黑土由CO2"源"变为"汇"的有效形式之一。与玉米-大豆轮作相比,玉米连作下三种耕作方式都有利于SOC和TN积累。     

生物炭和高吸水树脂可改善养殖垫料基质理化性状

【目的】 秸秆常用于养殖业发酵床垫料，用出圈后垫料为主要原料制备的无土栽培基质往往存在保水、透气性差、电导率高等缺陷，限制了其推广应用。本文探讨添加不同比例的生物炭及高吸水树脂 (SAP) 改善该基质的性能，为促进秸秆资源化利用、提高作物产量提供依据。 【方法】 以空心菜 (Ipomoea aquatica Forsk) 为试材进行了盆栽试验。供试基质组成为发酵床垫料堆肥 + 蛭石 + 珍珠岩 + 泥炭 (体积比3∶2∶3∶2)，其总氮、磷、钾及速效氮、磷、钾养分含量分别为24.2、8.62、10.1、1.94、0.83和3.72 g/kg。在该基质中添加小麦秸秆制成的生物炭 (600℃) 2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%和16%，以不加生物炭基质为对照，上述基质再裂分为加0.8 g/L SAP和不加SAP两种处理，共18个处理。测定了基质的理化性状，并原位测定了生长过程中基质水分空间分布情况，调查了空心菜的出苗率、生长、养分吸收及产量。 【结果】 随生物炭添加比例的增加，基质总孔隙度、持水量、pH和电导率显著提高。添加SAP后，基质pH和电导率随生物炭添加比例升高的趋势减缓，导致高比例生物炭 (10%～16%) 与SAP联合添加的基质pH和电导率显著低于生物炭单独添加处理 (P < 0.05)。添加SAP后，不同生物炭添加比例下基质的持水量、总孔隙度和通气孔隙度分别增加了13.4%～35.7%、5.8%～10.7%和8.9%～17.9%，且盆钵内水分分布更为均匀，改善了因基质保水性差而造成的水分沉积于盆地的状况。随生物炭添加比例的增加，空心菜出苗率、各项生长指标、根部各项指标和空心菜对氮、磷、钾养分的吸收均表现出先升高后降低的趋势，在10%添加比例下达到最高值，且SAP与生物炭联合添加处理明显高于生物炭单独添加处理。 【结论】 基质中添加10%的秸秆生物炭可有效改善基质的理化性能并提高空心菜产量，与0.8 g/L的SAP配施不仅增强了生物炭的正面效应，同时抑制了高生物炭添加带来的基质pH和电导率的过度升高，二者配施可有效改善基质性能及空心菜的生长状况。      

铅污染对不同生境芦苇体内抗氧化酶系统的影响

为评估不同生境芦苇对铅污染的耐受或抵抗能力,采用盆栽试验模拟淹水和干旱生境,探究铅污染对不同生境芦苇体内蛋白质、丙二醛含量以及抗氧化酶活性的影响。结果表明,随着铅处理浓度增加和胁迫时间增加,芦苇体内丙二醛含量显著增加,但过氧化氢酶、超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性也均显著增强。相同浓度铅处理的干旱生境芦苇体内超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性均小于淹水生境芦苇。胁迫60 d,铅处理的两种生境芦苇体内过氧化氢酶、超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性均显著增强;胁迫90 d,铅处理的两种生境芦苇体内的超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性均显著大于对照。说明水生芦苇具有较强的抗氧化能力,超氧化物歧化酶和过氧化物酶在抵抗铅诱导的氧化胁迫中发挥重要作用。     

养猪发酵床垫料有机肥对辣椒产量及土壤微生物多样性的影响

随着环保压力的日益增加和农户环保意识的逐渐增强,发酵床养猪技术逐渐被农户接受,但是发酵床熟化垫料再利用难,而限制了发酵床养猪技术的推广。本研究将两种发酵床熟化垫料分别进行高温堆肥形成有机肥,总养分(氮、磷、钾)含量均超过50g/kg,重金属和粪大肠杆菌含量均未超标,蛔虫卵死亡率95%以上,完全可以作为成熟的有机肥产品。试验表明,在等氮量施用条件下,发酵床熟化垫料有机肥施用后青椒产量也能达到化肥和常规有机肥的产量,并能提高青椒品质,改善土壤肥力,提高土壤中矿质态氮的效果。PCR-DGGE结果表明,细菌群落结构分为三大类,对照(CK)和化肥(CF)处理群落结构相似,常规猪粪有机肥(POF)单独一类,两种发酵床熟化垫料有机肥(FOF和ROF)群落结构相似,结果表明施肥能够改变土壤中微生物多样性,施用有机肥(POF、FOF、ROF)对土壤微生物多样性改变的效果比化肥(CF)大;不同来源的有机肥(POF和FOF、ROF)对土壤中微生物区系改变方向不一样,来源接近的有机肥(FOF和ROF)对土壤微生物区系改变方向接近。     

耕作方式对黑土团聚体含量及特征的影响

【目的】研究保护性耕作对东北黑土团聚体粒级分布和稳定性的影响,为探索有利于东北黑土结构改善的耕作方式提供科学依据。【方法】以2001年(耕作试验开始前)和2008年(耕作试验实施7年后)吉林省中层黑土为对象,分析探讨了免耕(NT)、秋翻(MP)和垄作(RT)处理0—30cm深度的土壤水稳性团聚体、干团聚体特征和土壤结构稳定性。【结果】与2001年相比,2008年各处理(RT、MP、NT)1mm水稳性大团聚体含量在0—5cm表层中均有所增加,且除MP外均达到显著水平(P0.05),其中RT和NT增加幅度分别为2001年的4.78和3.38倍,且显著高于MP。0.25—0.053mm水稳性微团聚体变化趋势则与大团聚体相反。8mm干团聚体在0—10cm土层的相对数量表现为RTNTMP,且均高于2001年背景值,其中0—5cm土层RT显著高于MP及2001年背景值(P0.05)。0.25—1mm干团聚体RTNTMP2001年背景值,呈现与4mm干团聚体相反的变化趋势。2008年各处理团聚体平均重量直径(MWD)和0.25mm团聚体含量(R0.25)均比2001年有所提高,且湿筛法得到的结果远远低于干筛法,说明供试土壤的团聚体中水稳性团聚体比例很小。2008年3种耕作处理的土壤结构体破碎率和不稳定团粒指数(ELT)在各个土层均为MPNTRT,且除了MP处理5—20cm略高外,其它均低于2001年背景值。【结论】传统耕作不利于土壤大团聚体的增加和土壤结构的稳定,使土壤更易遭受风水侵蚀。保护性耕作,尤其垄作,促进了黑土稳定土壤结构体的形成,有利于土壤结构的改善。     

水葫芦有机肥与化肥配施对青椒生长、产量和氮素利用率的影响

将水葫芦渣与猪粪混合发酵后制成水葫芦有机肥,研究其与化肥的不同配比对青椒生长和产量及氮素利用率的影响。结果表明,在等氮施肥条件下,水葫芦有机肥在低替代率或全量化肥条件下青椒的生物量明显高于水葫芦有机肥高替代化肥条件下青椒的生物量;有机肥的添加能显著促进青椒地下部的生长发育,其中75%有机肥替代化肥处理的植株根系体积及根尖数分别比化肥处理增加了77.87%和56.12%;水葫芦有机肥50%替代化肥时青椒单株产量最高,是单独施用化肥处理的1.6倍;施用化肥或者水葫芦有机肥少量替代化肥处理的青椒植株地上部分氮素含量显著高于其他处理;水葫芦有机肥50%和75%替代化肥的处理其青椒产量及氮肥农学利用率和生理学利用率明显高于单独施用化肥或者有机肥。因此,以水葫芦与猪粪混合制成的有机肥替代化肥的替代率在50%效果最好,最高替代率不宜超过75%。     

光谱预处理及不同光谱区对黑土有机碳近红外光谱模型的影响

在目前土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)的测量方法中,定量燃烧法虽具有很高的精度,但是价格比较昂贵;烧失法和湿氧化法比较费时,且测定中使用的化学药剂容易产生环境问题。化学试剂的使用和测定条件的专一也使得化学方法容易产生偏差,因此,需要一种快速、准确、低耗和环保的方法来测量土壤样品SOC含量。近红外光谱(Near infrared spectroscopy,NIRS)技术作为一种无损、快速的分析手段,在农业很多领域都有广泛的应用[1-2],但是利用NIRS对土壤成分进行定量分析最近才刚刚开始[3][5]。近红外光谱由被测样品的近红外特征光谱主导,包含了噪声、各种外界干扰     

耕作方式对黑土耕层孔隙分布和水分特征的影响

为探索耕作方式对黑土孔隙度分布和土壤水分特征的影响,以2010年吉林省德惠市中层黑土上进行了9年的田间定位试验小区土壤为研究对象,对免耕和秋翻两种耕作处理下耕层土壤孔隙度和土壤水分特征曲线进行分析。结果表明不同耕作处理对黑土孔隙度影响较大。与秋翻相比,免耕减小了土壤总孔隙度,增大了0～5cm和20～30cm10%～16%的>100μm大孔隙,减小了耕层5～20cm的100～30μm次大孔隙,两种处理不同深度的中孔隙和微孔隙数量相近。不同耕作方式对土壤水分特征的影响存在较大差异,免耕0～5cm和20～30cm的持水能力高于秋翻,而5～20cm表现出相反的变化趋势。实施免耕后,改变了土壤孔隙分布和持水性能,对土壤通气透水和作物根系发育具有重要作用。     

保水剂垫料栽培基质对番茄生理指标及产量的影响

【目的】探讨添加不同种类保水剂(SAP)发酵床秸秆垫料栽培基质(以下简称垫料基质)对番茄生理指标及产量的影响,为蔬菜基质节水栽培提供参考依据。【方法】在垫料基质中添加3种类型(SAP1、SAP2和SAP3)及2个浓度(0.4%和0.8%)的SAP,测定各处理垫料基质的基本理化性状和种植番茄的生长参数、光合参数和保护酶活性等生理指标。【结果】与不添加SAP的对照(CK)相比,在等量浇水的情况下,垫料基质添加0.8%SAP1、SAP2和SAP3的番茄总产量分别提高10.0%、14.5%和26.5%,以添加0.8%SAP3的番茄增产效果最佳;添加3种SAP均有利于提高番茄叶片光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr),且SAP浓度越高,效果越佳;在开花期,添加0.8%SAP1、SAP2和SAP3的番茄叶片超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性均显著高于CK(P0.05);在结果期,添加SAP处理的番茄叶片SOD活性降低,而POD活性升高,其中添加高浓度(0.8%)SAP的番茄叶片POD活性比添加低浓度(0.4%)SAP的升幅更明显。【结论】在垫料基质中添加SAP特别是添加淀粉基保水剂(SAP3)可改善番茄的部分生理指标,有利于番茄生长并提高产量,在蔬菜基质栽培中具有较高的推广价值。