土壤活性有机碳测定方法的改良

土壤碳库是陆地生态系统中最大的碳库,活性有机碳作为土壤碳库中最活跃的组分,对土壤碳含量的变化和碳排放具有较好的指示作用。目前活性有机碳的测定主要采用333 mmol L^-1KMnO_4氧化方法,然而该方法存在诸多不足,需要进行改良。采用改良方法(1:0.2 K_2Cr_2O_7-H_2SO_4)和KMnO_4法测定我国农田生态系统5个长期施肥站点土壤活性有机碳的含量。两种方法测定的土壤活性有机碳含量存在极显著的线性回归关系,且在各地点和施肥处理下均呈极显著的线性关系;改良方法测定的标准误和变异系数都比KMnO_4方法低;并且改良方法所需设备简单、操作简便快速等优点。因此本研究的改良方法与KMnO_4法相比具有一定的优势,可以考虑作为土壤活性有机碳测定的改良方法。     

施用等养分量有机肥和化肥对干旱胁迫下玉米生物量影响的比较

  目的  研究干旱胁迫条件下施用有机肥和与之等氮磷钾养分量化肥对玉米生物量的影响及其机制,为玉米抗旱技术措施的提出提供理论依据。  方法  通过温室盆栽模拟试验研究施肥（不施肥、施用牛粪和施用化肥）、微生物（不灭菌和灭菌）和水分（不干旱即田间持水量的70%和干旱即田间持水量的40%）三因素对苗期（45天后）玉米生长及土壤性质的影响。  结果  （1）与不施肥相比,施肥处理显著提高玉米生物量,其中地上部生物量提高了155% ~ 278%,根系提高了71% ~ 122%,总生物量提高了125% ~ 221%;在灭菌条件下,干旱后玉米生物量显著降低（30% ~ 34%）。（2）施肥后,未显著改变土壤无机氮的含量,显著提高了土壤速效磷和速效钾的含量;与正常水分处理相比,干旱仅在有机肥处理下显著降低了土壤速效钾含量,达43.8%;施肥对土壤微生物总生物量和细菌生物量均无显著影响,显著提高了真菌生物量以及真菌和细菌的比值;干旱后,土壤微生物总生物量、细菌和真菌生物量均未发生显著改变。（3）随土壤速效磷含量的增加,玉米总生物量显著增加。  结论  干旱显著降低了苗期玉米生物量,且这种干旱效应仅在灭菌土壤上出现,说明了土壤微生物能够增强植物对干旱胁迫的抗性;在干旱情况下,有机肥施用后玉米生物量显著高于化肥处理,土壤速效磷是主要的驱动因子。     

种植年限对设施菜田土壤pH及养分积累的影响

本试验以山东省寿光地区设施菜田为研究对象,分析了不同种植年限设施菜田土壤pH值以及有机质、无机氮、有效磷和有效钾含量状况。结果表明,寿光地区设施菜田各土层土壤pH值随着种植年限的增加而下降,与露地小麦土壤相比降幅达0.05～0.69个单位,其中尤以0～20 cm土层降幅最大,并且随着种植年限的增加,下层土壤pH值下降明显,种植10 a后20～40 cm土层土壤pH由8.67下降至7.99。0～20 cm土层土壤有机质随着种植年限的增加明显增加,1～3、4～6、7～9、≥10 a种植年限设施菜田土壤有机质与露地小麦土壤相比分别增加了6.1%、46.4%、66.5%、125.3%。土壤无机氮含量明显高于露地小麦土壤,但种植年限影响不大。各土层土壤有效磷和有效钾含量随着种植年限的增加显著增加,1～3、4～6、7～9、≥10 a种植年限设施菜田0～20 cm土层有效磷含量分别是露地小麦土壤的8.9、14.8、18.1、18.3倍,有效钾含量分别是露地小麦土壤的2.8、3.2、3.5、3.5倍。设施菜田各土层土壤pH值随种植年限的增加而下降,但与已有研究结果相比土壤pH值有上升趋势。     

短期化肥减施后玉米产量的响应及其驱动因素分析

新时期绿色农业发展的一个重要方面是实现化肥零增长,减少过量和不合理施用化肥带来的环境问题。我国有机肥和秸秆资源巨大且未被充分利用,化肥减施后配施有机肥和秸秆还田成为实现化肥零增长的主要管理措施之一,近年来受到越来越多的关注。然而,作物产量对短期化肥减施后的响应及其驱动因素尚不清楚,有待进一步研究。以冬小麦 -夏玉米典型种植区华北平原开展的田间定位试验(2010～ 2016年)为平台,研究化肥减施后配施有机肥和秸秆对玉米产量、土壤有机质、养分、pH及酶活性的影响。试验地点位于河北曲周县,共设置 4个处理,包括不施肥(CK)、100%化肥(NPK)、70%化肥 +30%有机肥(NPKM)、70%化肥 +30%有机肥 +秸秆(NPKMS)。结果表明:经过 6年短期施肥后,施肥处理较 CK显著提高了玉米产量,且 NPKMS较 NPK显著提高了玉米产量 8.3%。与 NPK相比,NPKM未显著改变土壤有机质含量,NPKMS则显著提高了土壤有机质含量20.6%。与 NPK相比,NPKM和 NPKMS未显著改变土壤全氮、有效磷和pH。与 CK相比,NPK未显著改变土壤酶活性,NPKM和 NPKMS则显著提高了土壤酶活性。通过结构等式方程模型分析发现,对玉米产量变异贡献最大的两个因子是土壤有效磷和土壤蔗糖酶活性。有机肥替代 30%化肥后进行秸秆还田可提高玉米产量和土壤     

丛枝菌根真菌介导的土壤有机碳稳定机制研究进展

土壤有机碳(SOC)的稳定是陆地生态系统碳循环的关键过程之一,对维持土壤肥力和减少温室气体排放具有重要意义。以往认为植物残体中难降解性物质的物理保护和腐殖质影响土壤中有机碳库的稳定性。最近的研究结果表明,微生物介导的碳循环过程在土壤有机碳稳定中发挥着重要作用。丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)作为土壤中一类重要的共生微生物,参与植物光合碳向土壤的转运和分配,是陆地生态系统碳循环的重要一环,但其在土壤有机碳稳定中的作用潜力还未得到充分挖掘。基于此,本文估算了植物光合碳在AMF根外菌丝的分配量;总结了AMF介导的土壤有机碳稳定机制,主要包括AMF活体菌丝对碳的截留,分泌物及残体的分子结构抗性和土壤矿物吸附,提高植物源碳的质量和数量,菌丝分泌物及残体的激发效应和稳定土壤团聚体;探讨了影响AMF介导的稳定性有机碳形成的非生物(气候因子、土壤养分和土壤矿物)和生物因子(植物和AMF种类);提出了AMF与土壤有机碳周转互作机理进一步的研究方向,包括探究菌根植物光合碳转化为稳定性SOC的机制,解析不同生态系统中AMF对稳定性SOC的贡献及影响因素,并厘清...     

麦地土壤线虫群落结构对有机肥和秸秆还田的响应

通过猪粪有机肥的施用和秸秆还田,研究其对农田土壤线虫数量、属的种类及群落结构的影响。田间试验处理为CK(不施肥对照)、HF(施化肥)、ZH(猪粪堆肥 化肥)、JHB(秸秆 化肥 秸秆伴侣)、ZHJ(猪粪堆肥 化肥 秸秆)、ZDH(猪粪堆肥有机无机复合肥 化肥)6个处理。结果表明：在6个施肥处理中共鉴定出4目11科22属线虫,其中食细菌线虫9属,食真菌线虫5属,植食线虫4属,杂食-捕食线虫4属。JHB、ZHJ和ZDH处理的土壤线虫数量显著高于CK和HF处理,而HF与CK处理之间没有显著差异;化肥、有机肥和秸秆配施可以增加食细菌线虫的丰度,抑制植食线虫垫刃属和螺旋属的繁殖;除了ZDH外,其他4个处理的植食线虫丰度明显低于CK。 JHB、ZHJ和ZDH的线虫通路比值(NCR)显著高于CK,表明有机管理的农田土壤腐屑食物网的分解途径主要依靠细菌分解途径。CK、JHB、ZHJ和ZDH的的成熟指数(MI)显著高于HF,表明单施化肥对土壤环境干扰较大。多样性指数(H′)、优势度指数(λ)、均匀度指数(J) 和瓦斯乐斯卡指数(WI)在6个处理中均没有显著差异。在6个施肥处理中,均以c-p 2类群的土壤线虫比例最高,其次是c-p 3-5,c-p 1类群比例最低。通过线虫营养类群、群落结构及生态指数综合分析得出,JHB和ZHJ为最佳施肥方式。     

长期撂荒对黑土土壤有机碳组分的影响

为明确长期撂荒对黑土不同土层土壤有机碳及其组分的影响,以吉林公主岭黑土长期定位试验为对象,选取不施肥和撂荒2个处理,采用改良的Walkley-Black土壤有机碳分组方法,研究不同层次(0～0.2、0.2～0.4和0.4～0.6 m)土壤有机碳及其组分的变化。结果表明:(1)0～0.6 m土壤剖面中,撂荒处理下土壤有机碳储量和固存量分别提高了17.1%和10倍;其中0～0.2和0.2～0.4 m土壤有机碳储量分别提高了27.3%和33.4%,固存量分别提高了8和7倍;而在0.4～0.6 m土层,有机碳储量和固存量则分别降低了26.2%和118%。(2)整体来看,2个处理的组分储量均表现为高活性有机碳(VLC)惰性有机碳(NLC)中活性有机碳(LC)低活性有机碳(LLC);在0～0.2和0.2～0.4 m土层,撂荒能显著提高VLC、LLC、NLC的储量,而对LC没有显著影响;在0.4～0.6 m土层,撂荒显著提高VLC和NLC的储量,而对LC和LLC没有显著影响。(3)在0～0.2和0.2～0.4 m土层,撂荒处理下活性有机碳库(AC)和惰性有机碳库(PC)的碳储量分别显著提高了14.3%、26.5%和39.3%、42.7%,而在0.4～0.6 m土层,AC和PC的碳储量则分别显著降低26.5%和24.7%。同时,相较于AC,撂荒提高了PC所占比例,并且在0～0.2和0.2～0.4 m土层,PC提高的比例相对较大。(4)土壤有机碳与VLC、NLC、LC和LLC的储量呈极显著的正相关关系(P?0.01),VLC与土壤有机碳相关性更为紧密(r=0.998)。上述结果表明:长期撂荒利于表层碳积累和稳定,而较深土层的碳固持能力会变弱;VLC对撂荒的响应较为敏感,可作为撂荒农田土壤有机碳动态的一个敏感性指标。     

我国籽实和饲草大麦土壤钾素丰缺指标和推荐施钾量初步研究

为了给我国大麦测土施钾提供科学依据，采用“零散实验数据整合法”和“养分平衡-地力差减法新应用公式”，开展了我国大麦土壤钾素丰缺指标和推荐施钾量研究。结果表明，我国大麦土壤速效钾第1～3级丰缺指标依次为≥341、165～341和<165 mg/kg；土壤全钾第1～5级丰缺指标依次为≥85、19～85、4.1～19、0.9～4.1和<0.9 g/kg。当钾肥当季利用率40%～60%时，目标产量3～7.5 t/hm²籽实大麦第1～5级土壤推荐施钾量分别为0、13～47、25～94、38～141和50～188 kg/hm²；目标产量6～15 t/hm²干草大麦第1～5级土壤推荐施钾量分别为0、16～60、32～120、48～180和64～240 kg/hm²；目标产量15～45 t/hm²青贮大麦第1～5级土壤推荐施钾量分别为0、14～63、28～126、42～189和56～252 kg/hm²。本研究初步建立了我国籽实和饲草大麦土壤钾素丰缺指标推荐施...     

施肥方式和土壤水分变化对秸秆降解特征及微生物秸秆碳利用效率的影响

为探究华北平原施肥方式和土壤水分对玉米秸秆降解特征及微生物秸秆碳利用效率的影响，从长期定位实验站采集施用9 t/hm²牛粪的有机肥和等养分含量的化肥处理(N、P、K肥)的表层土壤，将¹³C标记的玉米秸秆分别添加到2种施肥方式的土壤中，在恒湿(田间持水量(WHC)60%)和干旱胁迫(WHC 30%)条件下培养56 d，测定来源于秸秆和土壤本底的CO₂排放和微生物量碳(MBC)的动态变化，并分析微生物秸秆碳利用效率和代谢熵。结果表明:添加秸秆后，随着培养时间的延长，土壤总CO₂-C排放通量先降低后趋于稳定，土壤总MBC先增加后降低。相比恒湿条件，干旱胁迫显著降低了来源于秸秆和土壤本底(培养第1、3天除外)的CO₂-C累积排放量，却显著提高了微生物秸秆碳利用效率；培养前期(第1—7天)，干旱胁迫显著降低了土壤总MBC，但后期(第14—56天)对土壤总MBC影响不显著。恒湿条件下，施用有机肥的土壤中秸秆(培养第1天除外)和土壤本底(培养第1、3天除外)来源的CO₂-C累积排放量、微生物代谢熵均显著高于化肥处理，但在培养第3天微生物秸秆碳利用效率显著低于化肥处理；而干旱胁迫条件下2种施肥方式间秸秆(培养第56天除外)和土壤本底来源的CO₂-C累积排放量、微生物代谢熵和秸秆碳利用效率差异均不显著。综上，恒湿条件下，施用化肥可显著降低秸秆和土壤原有有机碳的累积矿化量，在培养第3天微生物秸秆碳利用效率显著升高，有利于秸秆碳在土壤中的固存；而在干旱胁迫下，化肥和有机肥施用均有利于秸秆碳的固存。