黄土丘陵区土壤磷有效性与植物适应性研究

【目的】研究黄土丘陵区不同植被类型下土壤磷素有效性、植物叶片磷含量及土壤植物磷素营养关系,以期揭示植被恢复对土壤磷素的影响,明确植物群落对土壤磷素环境的适应性。【方法】以农地为对照,采集了黄土丘陵区125块样地中不同植物（包括草本植物茵陈蒿、长芒草、铁杆蒿及人工林柠条、沙棘、刺槐）的叶片及其生长的土地表层(0～20 cm)的土壤样品,测定了土壤全磷、有效磷、pH和叶片磷含量,分析了土壤与植物磷素营养特征以及土壤有效磷与叶片磷含量、土壤pH之间的相关性。【结果】研究区土壤有效磷含量极低(1.54 mg/kg),全磷含量较高。不同植被类型下土壤全磷含量差异不显著,但土壤有效磷含量差异显著,土壤有效磷含量由大到小依次为农地>茵陈蒿>沙棘、刺槐、柠条>长芒草、铁杆蒿,土壤pH在不同植被类型样地间差异不明显;不同植被类型叶片磷平均含量为1.43 mg/g,其中茵陈蒿和沙棘叶片磷含量较高,与其他植物差异显著 (P<0.05);不同植被类型(除沙棘外)样地土壤有效磷与叶片磷含量间相关性不显著。【结论】黄土丘陵区土壤有效磷含量和植物叶片磷含量均低于全球平均水平,且叶片磷含量与土壤有效磷含量之间无显著相关性;随着植被的恢复,土壤有效磷占全磷含量的比例升高,土壤磷素营养状况逐步得到改善,且人工林植被对土壤有效磷的改善作用优于退耕自然恢复草本植被;不同种类植物叶片磷含量不会随着土壤有效磷含量的变化发生较大的变动,人工林植被对土壤有效磷的需求高于退耕自然恢复的草本植被,在黄土丘陵区人工加速植被恢复过程中,可对人工林地适当增施磷肥。     

长期施用化肥对黄土丘陵区坡地土壤物理性质的影响

研究了17年长期定位施用化肥对黄土丘陵区坡耕地土壤物理性质的影响。结果表明: 长期施用化肥,表层（015 cm）土壤物理性状没有明显退化,中层（1530 cm）和下层（3045 cm）土壤物理性质有不同程度的改善; 长期施用化肥对水稳性团聚体影响大于土壤容重和孔隙度; 团聚体含量和稳定性在表层、中层和下层土壤中均得到不同程度地提高; 容重和孔隙度在表层和下层土壤中略有恶化,在中层土壤上得到改善。长期不同水平化肥单施对土壤物理性状无显著影响,而氮磷配施交互作用明显高于单施处理,且施肥效果为氮磷配施氮肥处理磷肥处理。处理N2P1最有利于改善研究区土壤物理性状,提高土壤的稳定性。     

基于几何方法评价长期施用化肥坡耕地作物轮作系统可持续性

为了评价长期施用化肥条件下黄土丘陵区坡耕地作物轮作系统的可持续性,本文基于三角形面积法,采样测定了长期施肥试验小区（17年）的土壤理化属性及作物产量,将所测定的18项指标划分并转化为土壤物理指数、养分指数和作物指数,并计算出可持续性指数（三角形面积）。结果表明: 1）与对照（N0P0）相比,长期施用化肥可以提高系统的可持续性,物理指数、养分指数、作物指数及可持续性指数平均增加19.3 %、19.6 %、200.6 % 和 139.6 %; 2）单施氮磷处理,可持续性指数随着施肥量的增加（N0P0N1P0\N0P1N2P0\N0P2）而增加,分别较对照（0.53）增加了17.7 %、84.7 %和76.8 %、88.9 %,但低于临界值（1.3）52.0 %、26.6 %和27.8 %、22.8 %,单施化肥处理的坡耕地作物轮作系统不可持续; 3）氮磷配施可持续性指数平均比临界值（1.3）高27.4 %,坡耕地作物轮作系统具有较好的可持续性。系统可持续顺序依次为N1P2 （1.98） N2P1（1.74） N2P2 （1.47） N1P1（1.44）。处理N1P2（施N55.2 kg/hm2,P2O5 90 kg/hm2）是该研究区坡耕地可持续作物轮作系统的最优化肥施用模式。