长期施用不同有机物料对土壤团聚体特征的影响

农业有机物料是重要的资源,为研究施用不同有机物料对土壤水稳性团聚体分布、稳定性及有机碳的影响,采用对照(CK)、玉米秸秆(Str)、堆肥(C)、牛粪(PM)、沼渣(BgR)、生物炭(BC)6种处理,通过田间7年定位试验,利用湿筛法得到不同粒级的土壤水稳性团聚体,测定土壤有机碳含量,计算了水稳性团聚体平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)值、分形维数(D)和土壤不稳定团粒指数(E_(LT))。结果表明:与对照相比,5种不同有机物料处理下0~15 cm土层水稳性大团聚体(0.25 mm)含量、平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、土壤有机碳含量显著增加(P0.05),分形维数(D)、土壤不稳定团粒指数(E_(LT))显著减小(P0.05),土壤团聚体结构稳定性明显得到增强。土壤有机碳与水稳性大团聚体(0.25mm)含量间呈现出极显著正相关关系(P0.001)。生物炭和秸秆处理的团聚体稳定性变化最为明显,土壤结构改善效果最好,生物炭、沼渣处理最有利于促进土壤有机碳的累积。各处理15~30 cm土层,土壤团聚体及有机碳含量差异不显著(P0.05)。采取施用不同有机物料的方式对耕地进行保育,显著提高了耕作层水稳性大团聚体含量和有机碳含量,增强了团聚体结构稳定性,改善了土壤结构和肥力状况。     

δ13C法研究砂姜黑土添加秸秆后团聚体有机碳变化规律

为研究水稻秸秆添加对砂姜黑土水稳性团聚体分布及稳定性的影响,探索水稻秸秆腐解过程中外源新碳及原有机碳在不同粒级团聚体中的分配规律,该文通过室内模拟试验,运用δ~(13)C示踪方法,将稳定同位素碳(δ~(13)C)标记的水稻秸秆添加入砂姜黑土,利用湿筛法得到不同培养时期不同粒级的土壤水稳性团聚体,测定不同时期各粒级土壤外源新碳及原有机碳含量。结果表明:未添加水稻秸秆的砂姜黑土(对照组),水稳性微团聚体(250μm)占主体,团聚体有机碳含量低。与对照相比,添加水稻秸秆(试验组)显著促进了2000、2000~250μm粒级水稳性大团聚体的团聚(P0.05);培养到120 d时,2000、2000~250μm水稳性团聚体比对照组分别增加了265.5%、16.0%,促使水稳性大团聚体(250μm)占主体,显著提高了砂姜黑土水稳性团聚体的平均重量直径(mean weight diameter,MWD)、几何平均直径(geometric mean diameter,GMD)、水稳性大团聚体含量(R0.25),降低了分形维数(D)值(P0.05),土壤结构稳定性明显得到改善。试验组各粒级团聚体有机碳含量显著增加,培养到15 d时,2000、2000~250、250~53、53μm粒级团聚体有机碳分别比对照组增加了21.4%、25.4%、34.7%、50.0%,其中微团聚体有机碳增加幅度大于大团聚体的增加幅度。MWD、GMD、R0.25与2000~250、250~53μm粒级团聚体有机碳呈极显著正相关关系(P0.01),与2000μm粒级团聚体有机碳呈显著正相关关系(P0.05)、与53μm粒级团聚体有机碳关系不显著。不同粒级团聚体的δ~(13)C值明显增加,动态变化较大,表明外源新碳周转速率较快。外源新碳主要分配在250~53、53μm粒级微团聚体中,分配比例分别为38%、28%,外源新碳的分解速率明显快于原有机碳。研究得出添加水稻秸秆有利于增加砂姜黑土的团聚体稳定性,提高土壤及不同粒级团聚体的有机碳含量,提升土壤碳水平,改善了土壤结构,这为淮北地区土壤质量提升及有机碳循环提供了理论依据。     

秸秆添加对潮土团聚体及有机碳分布和稳定性的影响

【目的】探明添加水稻秸秆对潮土团聚体及有机碳分布和稳定性的影响,为外源秸秆降解过程中在不同粒级团聚体中的分配规律提供参考。【方法】在恒温培养箱内用潮土进行对比培养试验,试验设置2个处理:不添加秸秆处理(对照组,CK)和土壤添加1%13C秸秆处理(试验组,Str),培养周期为120 d,通过室内对比培养试验,运用湿筛法得出不同粒级水稳性团聚体含量,然后测定各粒级水稳性团聚体有机碳含量。【结果】对照组中2000μm粒级水稳性团聚体含量最少,水稳性团聚体稳定性差,不同粒级团聚体有机碳含量比较低。与对照组相比,试验组显著促进了2000μm粒级水稳性大团聚体的团聚(P0.05);培养到120 d时,试验组中2000μm水稳性团聚体比对照组增加了595.8%,水稳性大团聚体(250μm)含量达到70.4%,成为优势粒级。添加水稻秸秆显著提高了潮土水稳性团聚体的平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)值,降低了土壤不稳定团粒指数(ELT)和分形维数(D)值,土壤团聚体结构稳定性明显增强,MWD、GMD与R0.25之间均呈极显著的正相关关系(P0.001)。不同培养时期试验组各粒级团聚体有机碳含量均显著增加,其中水稳性微团聚体有机碳增加幅度明显大于大团聚体有机碳的增加幅度。【结论】采取秸秆添加的方式对耕地进行保育,显著提高了水稳性大团聚体有机碳的贡献率,增强了潮土的有机碳稳定性和固持能力,改善了潮土肥力和土壤性状。     

北方农牧交错带草木犀属外来植物沿公路分布和扩展的影响因素探讨

公路的建设给原有的生态系统带来人为于扰和影响,公路建筑材料的运输给外来植物的引入带来风险,公路修建以及环境因子则影响外来物种的建植和扩繁。选择北方农牧交错带典型的柏油公路,对草木犀属(Melilotus)外来植物沿公路的入侵状况进行样带调查,以探讨外来植物沿公路分布和扩散的影响因素。结果表明:公路两侧的土地利用方式是影响草木犀属植物分布的主要因素,路旁有农田的地段中,草木犀属植物的分布密度要显著大于有草地的地段(P0.05)。距离则是影响草木犀属植物分布密度的重要因素,随着从路基到路旁生境距离的增加,草木犀属的分布密度呈显著下降趋势(P0.05)。此外,公路的走向也影响草木犀属植物的分布,草木犀属在下风向的分布密度显著大于上风向的分布密度(P0.05);公路两旁高大树木的遮阴同样影响草木犀属植物沿公路的分布,遮阴环境影响草木犀属一年生植物的密度(P0.05),但对于二年生植株没有显著影响。     

基于马尔科夫链的紫花苜蓿分枝过程模拟研究

植物的分枝过程对研究植物的生长规律有重要的意义。借助于马尔科夫链模型,定量化研究了紫花苜蓿枝条的分枝过程。依据苜蓿枝条的分枝特点,以组成枝条的节间作为马尔科夫链的状态;状态的划分以节(或者节间)上发生的下级枝条加以区别,并进一步计算得到马尔科夫链模型的初始化矩阵、一阶转移概率矩阵与二阶转移概率矩阵。在此基础上,采用马尔科夫模型模拟预测了苜蓿枝条的分枝变化过程。通过田间两个品种苜蓿栽培观测试验,获取马尔科夫链模型的参数,并进行了苜蓿枝条分枝过程的模拟。模拟结果显示,马尔科夫链模型模拟的枝条分枝结果与实际的统计结果比较吻合。表明马尔科夫链模型能够用来描述苜蓿枝条的分枝过程。     

砒砂岩改良风沙土对作物产量影响的RZWQM2模型模拟

基于2012—2013年陕西省榆林市榆阳区小纪汗乡玉米大田试验结果,利用不同复配比例的砒砂岩改良风沙土(砒砂岩与风沙土按体积比1∶1(T1)、1∶2(T2)、1∶5(T3)混合)处理下土壤水分、地上部生物量、叶面积指数和产量数据对RZWQM2(Root zone water quality model 2)模型进行校正和验证,然后利用验证后的模型模拟不同复配比的土壤水分动态和玉米产量变化。模型校正和验证结果表明,土壤分层含水量模拟值和实测值之间的均方根误差(RMSE)分别在0.011~0.042 cm~3/cm~3和0.008~0.029 cm~3/cm~3范围内变化;地上生物量模拟值和实测值之间的RMSE分别在512~1 245 kg/hm~2和598~1 461 kg/hm~2之间变化;作物产量的模拟值与观测值之间的RMSE变化范围分别为84~249 kg/hm~2和71~485 kg/hm~2。模型模拟结果表明,RZWQM2模型能够较好地模拟砒砂岩改良风沙土对作物产量的影响,3种砒砂岩改良风沙土配比中,砒砂岩与风沙土的体积比为1∶2处理(T2)下玉米产量最高,1990—2013年的平均产量为3 527 kg/hm~2,变化范围为880~7 206 kg/hm~2。因此,砒砂岩与风沙土的体积比为1∶2复配模式下对玉米增产的效果较优,该复配模式可作为该地区砒砂岩改良风沙土复配比例的推荐选择。     

施用不同改良材料对黄土区空心村复垦土壤结构和有机质含量的影响

[目的] 解决黄土区空心村废弃宅基地复垦土壤结构不良,肥力低下的严重问题,为空心村复垦土壤的质量提升提供理论依据。[方法] 选取6种不同改良材料处理进行了5 a的田间定位试验,分析了对照(CK)、熟化剂(TM)、粉煤灰(TF)、有机肥(TO)、熟化剂+粉煤灰(TMF)、熟化剂+有机肥(TMO)、粉煤灰+有机肥(TFO)处理对复垦土壤结构稳定性和有机质含量的改善效应。[结果] 与对照处理相比,长期施用不同改良材料后空心村复垦土壤有机质含量明显增加,促使水稳性微团聚体(＜0.25 mm)胶结形成水稳性大团聚体(＞0.25 mm),水稳性大团聚体含量均呈增加趋势。在0—15 cm土层,TM,TF,TO,TMF,TMO,TFO处理下水稳性大团聚体含量分别比CK处理增加了328.2%,130.0%,87.8%,81.1%,36.7%,12.2%。TF,TO,TMF,TMO,TFO处理显著增加了土壤团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)值,降低了不稳定团粒指数(E_LT)、分形维数(D)(p＜0.05)。土壤有机质含量与MWD,GMD,＞2 mm粒级水稳性团聚体含量呈极显著正相关关系,与E_LT,D,＜0.25粒级水稳性微团聚含量呈极显著负相关。其中,粉煤灰+有机肥处理下空心村复垦土壤的水稳性大团聚体和有机质含量最高,土壤结构稳定性提升效果最好。[结论] 在黄土区空心村废弃宅基地复垦土壤整治中,粉煤灰+有机肥的有机无机结合处理是黄土区空心村复垦土壤结构改善和肥力提升适宜的改良措施。     

长期不同施肥方式对华北地区温室和农田土壤团聚体形成特征的影响

土壤的团聚状况是土壤重要的物理性质之一,团聚体数量是衡量和评价土壤肥力的重要指标。施用有机肥是提高土壤有机碳(SOC)含量、促进土壤团聚体形成和改善土壤结构的重要措施。本文以华北地区曲周长期定位试验站的温室土壤和农田土壤为研究对象,运用湿筛法,对比研究施用化肥(NP)、有机肥加少量化肥(NPM)、单施有机肥(OM)3种施肥方式对温室和农田两种利用方式土壤水稳性团聚体含量、分布和稳定性的影响,以提示施肥措施对不同土地利用方式土壤水稳性团聚体特征的影响。结果表明:在温室土壤和农田土壤中,OM处理较NP和NPM处理显著降低了土壤容重,增加了土壤有机质含量(P0.05),且在0~10 cm土层中效果最为明显。其中在温室土壤0~10 cm土层,单施有机肥处理(OM1)的土壤容重为1.17 g·cm~(-3),分别较施用化肥(NP1)和有机肥加少量化肥(NPM1)处理降低12.0%和8.6%,OM1的土壤有机质含量为54.81 g·kg~(-1),较NP1和NPM1增加104.8%和35.7%;在农田土壤0~10 cm土层,单施有机肥处理(OM2)的土壤容重为1.19 g·cm~(-3),较施用化肥(NP2)、有机肥加少量化肥(NPM2)分别降低8.5%和7.0%,OM2的土壤有机质为22.67 g·kg~(-1),较NP2、NPM2分别增加23.1%和15.0%。温室土壤和农田土壤中,0~10 cm、10~20 cm和20~40 cm层土壤团聚体的平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均为OMNPMNP;OM处理下水稳性团聚体的分形维数(D)值最低,NP处理下最大。OM处理显著降低0~20 cm土层内水稳性团聚体的D值,表层0~10 cm土层效果最为明显,土壤结构明显得到改善;相比农田土壤,温室土壤稳定性指标变化最为明显,团聚体结构改善效果最好。土壤有机质含量与0.25 mm水稳性团聚体含量间呈极显著正相关关系(P0.001),说明土壤有机质含量越高,0.25 mm水稳性团聚体的含量就越高,土壤团聚体水稳性越强,土壤结构越稳定。因此有机施肥方式能在补充土壤有机碳库和有效养分含量的同时,显著增加土壤中大团聚体的含量及其水稳性,是提高华北平原农田土壤、尤其是温室土壤结构稳定性和实现土壤可持续发展的有效措施。     

不同耕作实践对新增耕地土壤结构及养分含量的影响

【目的】探明耕作实践对新增耕地土壤团聚体数量、结构稳定性及养分含量的影响，为改善新增耕地土壤结构和土壤肥力提供参考。【方法】通过在陕西省眉县上王村开展长期田间定位试验评估传统连续翻耕(MT)、深松—翻耕—深松(ST)及免耕—深松—免耕(NT)的耕作处理对新增耕地土壤含水量、土壤有机质、团聚体大小分布及结构稳定性的影响。【结果】传统连续翻耕处理降低了新增耕地土壤大团聚体数量和土壤持水特性，导致土壤有机质含量降低(3.68 g/kg),团聚体结构稳定性差。与传统长期翻耕处理相比，保护性耕作方式下的NT处理显著增加了新增耕地大团聚体的数量(P<0.05),提高了土壤含水量，增加了土壤有机质含量和团聚体结构稳定性。NT处理下土壤含水量最大为20.42%,有机质含量最大值达到6.48 g/kg,土壤团聚体的平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、水稳性大团聚体(R_0.25)、分形维数(D)值明显得到改善。ST处理对新增耕地土壤持水特性、水稳性团聚体结构稳定性及有机质含量也起到一定的改善作用。【结论】NT和ST处理对新增耕地土壤团聚体数量、结构稳定性及养分含量产...     

种植方式对华北平原典型农田土壤微形态特征的影响

以华北平原曲周18年长期定位试验的农田土壤为研究对象,利用偏光显微镜观察常规种植、无公害种植和有机种植3种种植方式下的土壤薄片,研究种植方式对土壤微形态特征的影响。结果表明:3种种植方式下的土壤和土壤粗颗粒的矿物组合基本一致,主要由石英和长石组成,但颗粒的形态和粒径有一定差别;有机种植下,土壤表层结构由中度分离的块状和板状结构为主变为团粒结构为主,发育良好的团聚体含量明显增加,土壤容重显著下降,有机质显著增加;表层土壤容重为1.19 g/cm~3,有机质含量为22.67 g/kg,总孔隙度高达32%。常规种植条件下,土壤表层结构以中度分离的块状结构为主,土壤结构较为紧实,发育程度较低;表层土壤容重为1.30 g/cm~3,有机质含量为18.42 g/kg,表层的总孔隙度为30%。无公害种植条件下,土壤表层结构以中度分离的团块状结构和少量的高度分离的粒状结构为主,土壤结构发育程度居于有机种植和常规种植二者之间。因此,有机种植条件下土壤结构疏松,土壤透气性良好,有利于作物生长。