大机械作业对黑土区耕地土壤三相比与速效养分的影响

通过对收获和深松整地机械作业前后典型黑土区耕地土壤的三相比、速效N、P、K含量的测定和分析,揭示了机械作业对三相比与速效养分的影响,对科学指导机械作业、解决黑土资源的保护与开发利用之间的矛盾具有重要意义.研究结果表明:(1)将土壤三相作为一个有机整体置于二维三系图中分析土壤结构性状是探讨土壤三相比的一种新的、有效的方法手段,可以直观看出机械作业下土壤三相比的变化情况以及向理想结构逼近的趋势特征.(2)大机械作业后上层耕作区土壤三相比大幅逼近理想状态,对耕作区土壤结构的改良作用明显优于中机械作业,但大、中机械作业后下层非耕作区均表现出不同程度的积累压实作用.(3)大机械作业可以显著增加土壤速效磷的含量,提高幅度范围为20.07%～380.91%,并以深松作业对表层耕作区的影响最大.大、中机械作业均增加了土壤速效钾的含量,提高幅度分别为10.04%～20.61%和17.05%～27.52%.与速效磷和速效钾相比,土壤速效氮对机械作业的反应不敏感,除中机械作业对下层非耕作区的影响外,其余差异均未达到显著水平.     

模拟冻融循环对黑土黏化层孔隙结构的影响

以东北典型黑土区耕地土壤为研究对象,采用室内模拟冻融以及CT(Computerized tomography)扫描相结合的方法,通过孔隙数目、平均面积、成圆率3个指标的量化与分析,研究了冻融循环对黏化层土壤孔隙特征的影响规律,以期为探明该区土壤侵蚀机理提供科学依据。研究结果表明,冻融循环不同程度地降低了原状土和填充土的孔隙数目和面积,均在循环3次时达到最低值,冻融循环对≥5 mm孔隙影响较为明显。相对原状土而言,前期含水量对黏化层填充土柱孔隙特征的影响较小。黏化层结构对模拟冻融循环的响应特征印证了季节性冻融循环对黑土区黏化层可蚀性的影响,进而诱发土壤侵蚀、促进沟蚀发展的可能。      

植被恢复模式对黑土贮水性能及水分入渗特征的影响

采用双环法对黑龙江省克山农场5种主要的人工林植被类型（水曲柳林、樟子松林、落叶松林、美青杨林和水曲柳落叶松混交林）土壤的贮水性能和渗透特征进行了对比研究。研究结果表明：所研究的5种林地土壤1m土层范围内饱和贮水量在5347．01～5762．91t／hm^2之间,水曲柳和落叶松林地最大,其它3种林地间则差异较小;滞留贮水量在543．43～916．13t／hm^2之间,从大到小的顺序依次为落叶松林〉水落混交林〉美青杨林〉水曲柳林〉樟子松林;初渗速率的变化范围为14～33mm／min,水落混交林最高,依次分别为落叶松林、美青杨林、水曲柳林、樟子松林;稳渗速率在1～8mm／min之间;30min累计人渗量水落混交林和美青杨树林地要远高于其它林地,水曲柳和落叶松林地次之,樟子松林地最小。采用的4种人渗模型都能较好地反映各种林分土壤的人渗过程,平均相关系数r在0．9272～0．9536之间,而考斯加可夫模型和Philip模型的拟合值更接近于实测值,更适用于描述本研究区森林植被下的土壤人渗特征。     

黑土区水土保持林对表层土壤微生物群落碳代谢多样性的影响

采用Biolog-ECO 微平板检测法,以典型黑土区美青杨林、水曲柳林、落叶松林和樟子松林土壤为对象,研究了 不同类型水土保持林表层土壤(0 ~10 cm)微生物群落碳代谢多样性的变化特征。结果表明:1)培养144 h 时,4 种 林地土壤碳源平均颜色变化率(AWCD)的变化范围为0.11 ~ 0.62,且表现为美青杨林最高,依次分别为水曲柳林 和落叶松林,樟子松林最低;2)土壤微生物群落碳代谢多样性丰富度指数、Shannon-Winner 指数、Simpson 指数和 McIntosh 指数的变化范围分别为4 ~22、1.37 ~3.00、0.62 ~0.94 和1.46 ~5.21,同样表现为美青杨林最高、其他依 次分别为水曲柳林、落叶松林和樟子松林的规律;3)4 种林地土壤微生物均以多聚物类为主要利用碳源,除此之外, 阔叶林土壤微生物主要利用的碳源类型还包括氨基酸类和羧酸类;4)土壤微生物群落碳代谢多样性指标与土壤理 化性质相关性极为密切。可以认为,阔叶林提高土壤微生物群落碳代谢多样性的作用优于针叶林,研究结果可为 典型黑土区水土保持林的构建提供参考。      

黑土区不同林龄落叶松人工林土壤微生物群落功能多样性的对比研究

采用Biolog-ECO微平板检测法,以21、30、40和52年生落叶松人工林土壤为对象,研究了典型黑土区0～20 cm土层范围内土壤微生物群落碳源代谢的多样性变化特征。结果表明:1）在培养168 h时,落叶松人工林地上层（0～10 cm）和下层（10～20 cm）土壤的微生物碳源平均颜色变化率（AWCD）的变化范围分别为0.41～1.40和0.20～0.69,且均随林龄的增加而逐渐增大。2）落叶松人工林微生物群落功能多样性指数随林龄的增加呈逐渐升高的趋势,即52 a40 a30 a21 a,且上层土壤的微生物功能多样性高于下层。上层和下层土壤的丰富度指数、Shannon Weiner多样性指数、Simpson指数和McIntosh指数的变化范围分别为12～25和6～14、2.55～3.12和1.83～2.62、0.89～0.95和0.76～0.91、4.22～9.49和2.52～6.18。3）落叶松人工林土壤微生物群落对6类碳源的利用率均随林龄的增加而增大,且碳水类、多聚物类和胺类是导致上层土壤微生物代谢差异的敏感碳源,碳水类、羧酸类和胺类是导致下层土壤微生物代谢差异的敏感碳源。4）落叶松人工林土壤微生物多样性指标与土壤理化性质相关性极为密切。可以认为,随着林龄的增加,落叶松人工林微生物功能多样性逐渐提高,这为进一步揭示其林地土壤质量的演变提供了参考。      

坡地黑土侵蚀区和沉积区不同有机碳库分配特征

试验采用Stewart物理-化学联合分组方法,以东北黑土区长期耕作坡耕地为研究对象,探讨坡上侵蚀-坡下沉积区不同稳定机制碳库(游离未保护、物理保护、生物化学保护、化学保护)分配特征。结果表明:坡上侵蚀区减少活跃碳库(游离未保护),但同时促进中等稳定机制碳库(物理保护)的更新,并富集惰性碳库(生物化学和化学保护);被侵蚀土壤有机碳(SOC)在坡下沉积区埋藏、固存,显著增加沉积区各碳库质量分数。坡上侵蚀区碳积累速率,从大到小依次为生物化学保护SOC(61.5%)、化学保护SOC(27.8%)、物理保护SOC(5.9%);坡下沉积区碳积累速率,从大到小依次为化学保护SOC(20.4%)、物理保护SOC(10.7%)、游离未受保护SOC(5%)。侵蚀区游离未保护SOC和沉积区生物化学保护SOC,对总有机碳的变化无明显响应。     

植被恢复模式对黑土贮水性能及水分入渗特征的影响

采用双环法对黑龙江省克山农场5种主要的人工林植被类型(水曲柳林、樟子松林、落叶松林、美青杨林和水曲柳落叶松混交林)土壤的贮水性能和渗透特征进行了对比研究。研究结果表明:所研究的5种林地土壤1 m土层范围内饱和贮水量在5 347.01~5 762.91 t/hm2之间,水曲柳和落叶松林地最大,其它3种林地间则差异较小;滞留贮水量在543.43~916.13 t/hm2之间,从大到小的顺序依次为落叶松林>水落混交林>美青杨林>水曲柳林>樟子松林;初渗速率的变化范围为14~33 mm/min,水落混交林最高,依次分别为落叶松林、美青杨林、水曲柳林、樟子松林;稳渗速率在1~8 mm/min之间;30 min累计入渗量水落混交林和美青杨树林地要远高于其它林地,水曲柳和落叶松林地次之,樟子松林地最小。采用的4种入渗模型都能较好地反映各种林分土壤的入渗过程,平均相关系数r在0.927 2~0.953 6之间,而考斯加可夫模型和Philip模型的拟合值更接近于实测值,更适用于描述本研究区森林植被下的土壤入渗特征。     

模拟机械压实对黑土微团聚体组成及稳定性的影响

采用田间模拟机械压实的方法,通过对不同深度压实土壤水稳性微团聚体组成、平均质量比表面积、分形维数和分散系数等特征指标的测定、计算与分析,研究了机械压实对黑土区耕作土壤微团聚体组成及稳定性的影响。结果表明:0~20 cm表层土壤仅12次压实时平均质量比表面积、分形维数和分散系数显著高于对照(P0.05);20~40 cm亚表层土壤3次压实时平均质量比表面积、分形维数值显著降低,而12次压实时平均质量比表面积、分形维数和分散系数显著增加(P0.05);40~80 cm下层土壤,平均质量比表面积、分形维数和分散系数随压实次数的增加而增大,除3次和6次压实之间外,其他处理间差异均达显著水平(P0.05)。可以认为,压实对黑土区耕作土壤团聚体组成及稳定性的影响表现为下层土壤的积累压实为主。     

Ca2+和K+对紫椴叶片渗透调节指标的影响

采用不同质量分数的Ca2 和K 溶液处理2年生紫椴幼苗,在-10℃低温条件下分别处理4、6、8、10h,测定和分析其质膜相对透性、丙二醛(MDA)浓度、可溶性糖质量分数及游离脯氨酸质量分数的变化。结果表明:不同质量分数Ca2 和K 的处理能够降低质膜透性、减轻低温胁迫对细胞膜的破坏、减少丙二醛的浓度、增加可溶性糖和游离脯氨酸质量分数。其中,经过K 处理的植株抵御低温效果显著,并以质量分数为250%的处理效果最佳。     

外源有机物料提升农田黑土抗机械扰动能力研究

  目的  为探明外源有机物料是否可以增强农田黑土抗机械扰动能力。  方法  以典型黑土区长期机械作业的农田土壤为研究对象,设置添加3种常见外源有机物料(秸秆、生物炭、猪粪肥)、3个含量梯度(少量、实际还田量、大量) 10个处理的室内恒温恒湿培养试验,随后进行4个机械扰动强度(0、500、1500和4500 J)的模拟机械扰动试验,探讨在添加外源有机物料条件下机械扰动对土壤团聚体稳定性的影响。  结果  有机物料种类、添加量以及机械扰动强度显著影响平均重量直径、几何平均直径和团聚体破坏率,添加秸秆后的土壤团聚体平均重量直径分别是生物炭、猪粪肥的1.40、1.23倍;几何平均直径分别是生物炭、猪粪肥的1.22、1.12倍。  结论  添加秸秆可显著增强农田黑土团聚体抗机械扰动能力,添加猪粪肥效果次之,生物炭效果不显著;机械扰动以及有机物料修复均对 > 1 mm团聚体破坏率作用最为显著,> 1 mm团聚体可作为农田黑土抗机械扰动能力以及有机物料添加效果的评价指标。