秸秆还田方式对砂姜黑土有机碳组分和孔隙结构的影响

砂姜黑土容重高、土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)含量低是限制作物产量的关键因子,秸秆还田能有效改善土壤结构,提高土壤有机碳含量。为探明砂姜黑土区适宜的秸秆还田方式,进一步培肥改良耕地地力,该研究利用砂姜黑土连续6 a耕作与秸秆还田定位试验,探究不同秸秆还田方式(免耕还田、旋耕还田、深翻还田)对砂姜黑土不同土层(0～10、>10～20、>20～40 cm)有机碳及其组分颗粒有机碳(particulate organic carbon,POC)、矿物结合态有机碳(mineral-associated organic carbon,MAOC)和孔隙结构的影响。研究结果表明:在0～10 cm土层内,3种还田方式下SOC及其组分、土壤总孔隙度和大孔隙度(>50 μm)均无显著性差异(P>0.05)。与旋耕还田相比,免耕还田使>10～20和>20～40 cm土层SOC含量分别降低了14.1%、23.7%(P<0.05),对>10～40 cm土层内孔隙结构特征参数无显著影响(P>0.05);与旋耕还田相比,深翻还田使&...     

淮北平原砂姜黑土区砂姜的空间分布及其驱动因素

砂姜黑土的典型特征就是土体内含有“砂姜”。基于经典统计学及地统计学方法,研究了淮北平原砂姜黑土区东西（河南上蔡到安徽泗县）及南北（河南鹿邑到安徽怀远）两条典型样带0～100 cm土层内砂姜含量分布及0～20 cm土壤性质、地形因子和气候特征。结果表明：（1）东西样带内从西向东、南北样带内从北向南,砂姜含量逐渐增多,埋深也逐渐变浅;（2）两条样带砂姜含量随土层的加深呈增加的趋势,而极大值出现在20～60cm土层,砂姜以2～5mm粒级的占比最大（40%～44%）;(3)相关分析表明砂姜含量与蒙脱石组成比例（r=0.321,P <0.01）、年均降水量（r=0.416,P <0.01）、年均温度（r=0.369,P <0.01）呈正相关,而与土壤全钙（r=–0.279,P <0.05）、高程（r=–0.387,P <0.01）、年均蒸发量（r=–0.392,P<0.01）呈负相关。可见,淮北平原砂姜含量受地形、气候条件和土壤性质等因素的共同作用,形成了“西低东高,北低南高”空间分布格局。     

不同地理种群疏叶骆驼刺光合和水分代谢特性的差异

选取极端干旱区的策勒种群和干旱区的阜康种群,利用LI-6400测定了净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、光合有效辐射(PAR)、空气温度(Ta)、水汽压亏缺(Vpd)、相对湿度(RH)等相关参数,对2个不同分布区骆驼刺(Alhagi sparsifolia Shap.)的光合特性和水分代谢特性进行了比较研究。结果表明:不同地理种群骆驼刺适应环境的方式不同,策勒种群的光饱和点(1 300μmol·m~(-2)·s~(-1))、光合最适宜温度(35℃)均高于阜康种群(光饱和点为1 000μmol·m~(-2)·s~(-1),光合最适宜温度为31℃);与阜康种群相比,策勒种群采用低光合、低蒸腾、高水分利用效率的节水对策来维持植物在极端干旱环境下的正常生长。策勒种群的净光合速率(5.68μmol·m~(-2)·s~(-1))、蒸腾速率(2.71 mmol·m~(-2)·s~(-1))和光能利用效率(10.35 mol·mol~(-1))远低于阜康种群(净光合速率为8.57μmol·m~(-2)·s~(-1),蒸腾速率为6.11 mmol·m~(-2)·s~(-1),光能利用效率为12.56 mol·mol~(-1)),而水分利用效率(1.79μmol·mmol~(-1))和水汽压亏缺(3.96 k Pa)明显高于阜康种群(水分利用效率为1.33μmol·mmol~(-1),水分亏缺为3.28 k Pa),说明策勒种群对环境的适应能力更强。     

“旋松一体”耕作对潮土和砂姜黑土物理性质及作物生长的影响

为改善潮土和砂姜黑土容重大,穿透阻力强,犁底层紧实等结构障碍。研究提出一种“旋松一体”耕作方式,并在山东德州的典型潮土和安徽怀远的典型砂姜黑土进行试验。其中,潮土设置旋耕15 cm、旋松一体30 cm两个处理;砂姜黑土设置旋耕15 cm、深翻30 cm和旋松一体30 cm三个处理,研究旋松一体耕作对两种土壤0 ~ 40 cm土层土壤容重、紧实度、水分动态和小麦玉米根系及产量生长的影响。结果表明:与旋耕相比,旋松一体耕作显著降低了潮土和砂姜黑土容重和穿透阻力,与深翻相比,旋松一体耕作也显著降低了砂姜黑土容重和穿透阻力。旋松一体耕作显著提高了降水后土壤水分下渗速度、下渗量及下渗深度,进而提高潮土深层,砂姜黑土小麦季表层及玉米季深层土壤体积含水量。与旋耕相比,旋松一体耕作分别增加潮土和砂姜黑土小麦产量11.4%和7.1%,玉米产量6.7%和37%（受涝害胁迫）,提高直接经济收益1748和3277元hm?2。旋松一体耕作有效改善了潮土和砂姜黑土物理性质,提高作物产量和经济效益显著,可作为华北平原土壤耕层结构改良的新型耕作模式。     

2种荒漠植物根系生物量分布与土壤水分、养分的关系

通过野外挖根试验和室内样品分析测试的研究,测定了2种荒漠植物多枝柽柳和梭梭群落内土壤水分、养分的含量及其分层根系生物量,分析了2种荒漠植物根系生物量的垂直分布与土壤水分、养分之间的关系。结果表明:1 2种荒漠植物的根系生物量随土壤深度的增加逐渐减少,符合指数递减模型,多枝柽柳的根系生物量是同林龄梭梭的2.36倍。2 2种荒漠植物群落内土壤水分含量差异显著,养分差异不显著。3 2种荒漠植物的根系生物量与土壤水分之间的相关关系显著,其中多枝柽柳与土壤水分呈显著正相关关系,梭梭与土壤水分呈显著负相关关系。表明在干旱区,土壤水分状况对植物根系生长、发育的影响极大。4 2种荒漠植物根系生物量与土壤养分的相关关系不显著,表明在本地区极端干旱的恶劣环境中,土壤养分不是植物根系生长的限制性因子。     

春季与秋季刈割对疏叶骆驼刺叶片功能性状的影响

本研究以塔克拉玛干沙漠南缘策勒县荒漠-绿洲过渡带为研究区,探讨了春季刈割与秋季刈割对自然植被疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifolia)叶片功能性状的影响。结果表明,骆驼刺经刈割处理后,比叶面积均极显著升高(P0.01),且春季刈割比秋季刈割升高幅度更大;叶干物质含量极显著降低(P0.01),而春季刈割与秋季刈割之间差异不显著(P0.05);各处理对全碳含量和叶绿素a/b无显著影响(P0.05);而春季刈割与自然生长和秋季刈割相比,全氮含量、氮磷比、叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均极显著升高(P0.01)。从叶片功能性状对植物适应环境的指示作用分析,刈割可能会造成骆驼刺植被的养分保有能力和资源利用效率下降。但在经济效益方面,秋季刈割会增加骆驼刺的生物量。因此,综合考虑对骆驼刺植被最小程度的破坏以及满足牲畜饲草供应量的要求,推荐秋季刈割作为一种适时利用骆驼刺资源的管理措施。     

疏叶骆驼刺根系的田间离体繁殖

以塔克拉玛干沙漠南缘疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifolia)离体根系为研究对象,在策勒沙漠-绿洲过渡带人工控制试验田设置3种根长处理、3种种植深度处理、5种灌溉处理,进行三因素完全交互试验。结果显示,在其它两种影响因素相同情况下,疏叶骆驼刺出苗率随根长的增加而减小,根长为10cm时出苗率最高;随着种植深度的加深出苗率逐渐增大,种植深度为30cm时出苗率最高;出苗率在灌水10m~3·m~(-2)、7月30日灌溉一次处理下最高。除灌水处理与种植深度的交互作用外,其它影响因素及其交互作用对出苗率影响差异显著(P0.05)。研究得出,10cm根长、30cm种植深度、10m~3·m~(-2)灌溉一次为最优处理组合。     

基于Meta分析评价东北黑土地保护性耕作与深耕的区域适宜性：以作物产量为例

为防治黑土退化、保护好利用好黑土地,本研究基于东北黑土区已发表61篇文献543组研究数据,利用Meta分析和随机森林模型等方法,分析黑土地保护性耕作与深耕对作物产量的影响及其驱动因素,耦合东北黑土地区气候、地形和土壤等信息,评价保护性耕作与深耕的适宜性。结果表明：与传统耕作相比,东北黑土地区整体而言保护性耕作增产不明显（1.21%）,而深耕增产显著（12.3%）,区域分析表明前者仅在辽河平原显著增产14.6%,而后者在三江、松嫩和辽河平原均增产10%以上。因素分析表明黑土区保护性耕作产量效应主要受多年平均气温（20%）、积温（19%）和干燥指数（16%）的影响,深耕产量效果则受坡度影响最大（14%）,平坦区域适宜深耕,陡坡耕地适宜保护性耕作。综合上述因子评价区域适宜性程度,东北地区的西南部,包括辽宁省西部、吉林省西部以及内蒙古自治区东部（赤峰市、通辽）等严重风蚀区域实行保护性耕作效果更佳;典型黑土带以及三江平原等湿润、冷凉、低洼区域深耕的效果较好。本研究成果可为保护性耕作与深耕技术在东北黑土区的推广应用提供参考。     

淮北平原砂姜黑土玉米产量与土壤性质的区域分析

以淮北平原作为调查区域,对砂姜黑土区48个样点的玉米产量及0～20 cm耕层土壤性质进行了分析。结果表明:在涡阳县东、西部,蒙城县南部和怀远县北部,玉米产量多在8.7t/hm~2以上,土壤容重较小;而在蒙城县北部,玉米产量多在7t/hm~2以下,土壤容重最大,平均达到1.6g/cm~3以上。涡阳县土壤有机碳含量最高,平均值达到15.4g/kg,较怀远县和蒙城县分别增加了28.3%和55.9%。土壤全量养分和速效养分随玉米产量等级变化不明显。相关性分析表明:玉米产量与耕层土壤穿透阻力(r=–0.348,P0.05)、土壤容重(r=–0.484, P0.01)呈负相关,而与土壤有机碳(r=0.421, P0.01)呈正相关。因此,土壤物理性质与土壤有机碳是影响该区玉米产量的关键因子。     

覆盖作物种植对砂姜黑土团聚体稳定性及其有机碳组分的影响

为探究覆盖作物种植对淮北平原砂姜黑土团聚体稳定性和有机碳组分的影响，本研究以淮北平原砂姜黑土为研究对象，研究不压实及压实处理下不同覆盖作物类型（休闲、苜蓿、油菜、萝卜+毛苕子混播）对表层土壤（0~10 cm和10~20 cm）团聚体稳定性及其有机碳组分的影响。结果表明：与休闲相比，种植不同覆盖作物（苜蓿、油菜、萝卜+毛苕子）均能显著提高两种压实处理0~10 cm土层有机碳（SOC）含量，其中苜蓿处理增幅最大（14.3%）；在10~20 cm土层，仅苜蓿处理显著增加了SOC含量（9.17%~10.8%）。在0~10 cm和10~20 cm土层，各覆盖作物处理土壤水稳性团聚体平均质量直径（MWD）的变化规律与土壤有机碳完全一致，均表现为苜蓿处理显著提高了两个土层的MWD。与休闲相比，3个种植覆盖作物处理均能显著提高0~10 cm土层水稳性大团聚体（≥2 000 μm）的含量；10~20 cm土层中仅苜蓿处理在两种压实处理下水稳性大团聚体（≥2 000 μm）含量较休闲处理有显著提升。种植覆盖作物使不同粒级团聚体SOC含量均呈现出增加的趋势，其中苜蓿处理显著增加了0~10 cm和10~20 cm土层≥2 000、250~<2 000 μm和53~<250 μm团聚体SOC含量。与休闲处理相比，苜蓿、油菜和萝卜+毛苕子处理均显著增加了0~10 cm和10~20cm土层土壤颗粒有机碳（POC）含量，其中苜蓿处理的增幅均为最大（25.2%~34.5%）。覆盖作物对土壤矿物结合态有机碳（MOC）含量无显著影响。与不压实处理相比，压实处理对SOC、POC和MOC含量以及水稳性团聚体MWD均无显著影响。研究表明，种植覆盖作物尤其是苜蓿可以显著提高砂姜黑土总有机碳和颗粒有机碳含量以及水稳性团聚体的稳定性，从而改善砂姜黑土质量并提升其生产力。