稳定13C同位素示踪技术在农田土壤碳循环和团聚体 固碳研究中的应用进展

农田土壤有机碳库是全球碳循环的重要组成部分,其积累和分解直接影响陆地生态系统碳贮藏与全球碳平衡。土壤团聚体是土壤结构的物质基础和土壤肥力的重要载体,也是土壤有机碳的固定场所。稳定~(13)C同位素示踪技术是研究土壤碳动态变化的有效手段,能够揭示新输入碳在土壤及团聚体中赋存状态、周转过程以及微生物的调节机制。本文主要归纳与阐述了稳定~(13)C同位素示踪技术在农田土壤有机碳循环及土壤团聚体固碳机理方面的研究进展,提出~(13)C同位素示踪技术在未来土壤碳循环和固碳机制方面的主要研究方向。     

东北黑土地不同类型区主要特征及保护利用对策

东北黑土地是世界主要黑土带之一,是我国粮食作物主产区,在保障国家粮食安全方面贡献极大。近几十年,东北黑土地出现的“变薄、变瘦、变硬”等耕地质量退化问题严重制约了粮食产能的稳步提升。对东北黑土地资源进行合理、科学的认知,并采取有效措施对黑土地进行保护与利用成为该地区农业可持续发展的关键。然而,东北黑土地在地理位置、自然环境、农业生产和土壤资源组成的复杂性,阻碍了黑土地保护利用政策的科学制定和顺利实施。以此为背景,本文根据东北黑土地自然资源条件和农业生产特征,按照区别差异性、归纳共同性的原则,将东北黑土地划分成松嫩平原区、三江平原区、辽河平原区、长白山辽东区、西部风沙区和大小兴安岭区6个类型区,分别概述了不同类型区在气候、地理和土壤组成方面的特征;从气候、农业生产和土壤限制因素等层面探讨了不同类型区面临的主要问题;分析和归纳了当前不同类型区适用的黑土地保护利用模式,以期为协调黑土地保护与产能提升矛盾和合理利用黑土地提供参考。     

13C富集玉米根、茎、叶添加对长期不施肥和施肥处理棕壤土壤呼吸的影响及其激发效应

玉米根、茎、叶残体因含碳化学组分差异,还田后对不同肥力土壤呼吸及激发效应的影响存在差异性,为探究这种影响的田间差异性,采用13C标记玉米秸秆示踪方法,在沈阳农业大学棕壤长期定位试验站进行540天田间培养试验,共设置8个处理：低肥土壤（LF+CK）、低肥土壤＋根（LF+R）、低肥土壤＋茎（LF+S）、低肥土壤＋叶（LF+L）、高肥土壤（HF+CK）、高肥土壤+根（HF+R）、高肥土壤+茎（HF+S）、高肥土壤+叶（HF+L）。结果显示：（1）培养期内,土壤呼吸通量、秸秆碳对土壤CO2-C排放的贡献率均呈下降趋势;（2）与不添加秸秆土壤相比,低肥土壤添加根、茎、叶处理的土壤CO2-C排放累积量分别增加134%、126%和95%,高肥土壤分别增加157%、189%和96%;（3）根、茎在高肥土壤中对土壤CO2-C排放的贡献显著大于叶,在低肥土壤中并无差异;（4）秸秆不同部位还田均会引起高低肥土壤的正激发效应,其中添加根、茎的激发效应显著强于叶,而秸秆不同部位对两种肥力水平土壤的激发效应均无显著影响。综上,秸秆不同部位还田对土壤呼吸的CO2累积排放量影响显著;玉米叶较玉米根、茎容易分解,但由于土壤自身养分差异,玉米叶还田初期在低肥土壤分解速率高于根、茎,而在高肥土壤小于根、茎。因此细化秸秆还田对农田土壤呼吸有重要意义,未来在秸秆还田研究中应考虑秸秆不同部位和土壤肥力间的交互影响。     

秸秆添加量对棕壤有机碳固定与周转的影响

秸秆还田数量对不同肥力土壤有机碳库的影响存在一定差异,但由于测定技术的限制目前尚未有可靠的结果支撑。以沈阳农业大学棕壤长期(27年)施肥定位试验形成的高、低两种肥力土壤为研究对象,利用13C标记的玉米秸秆为试验添加材料,采用砂滤管法将不同量秸秆分别添加到高、低肥力土壤中培养1年,通过定量分析两个肥力水平棕壤碳库中新、老碳含量随时间的动态变化,探讨玉米秸秆还田量对不同肥力土壤新、老有机碳固定与周转的影响。结果表明:秸秆添加量的提高使棕壤碳库的周转加快,显著增加棕壤有机碳含量及秸秆碳的贡献,降低老有机碳含量和碳库的稳定性,低肥棕壤固碳效率更高,受秸秆添加量影响明显,高肥棕壤固碳能力更强,有利于碳库的稳定。低肥有利于秸秆碳的固定,集中在添加秸秆后的180d内。高肥老有机碳的抗分解能力更强,且添加秸秆量越多,老有机碳的分解持续时间越长。高肥各处理中,5%处理固碳效果较高;低肥各处理中,5%处理的新碳固定能力较强,10%处理的老碳固定能力较强。建议高肥土壤秸秆投入水平不超过5%固碳效果更佳,低肥土壤可在10%添加水平上加大有机碳的投入。研究结果为秸秆还田量对土壤碳库稳定的影响研究提供理论依据。     

东北黑土地区耕地质量现状与面临的机遇和挑战

东北黑土地区是世界四大黑土区之一,耕地总面积3584万hm2,粮食产量占全国粮食总产量的1/4、商品粮的1/3,为保障国家粮食安全做出了重要贡献。由于土壤侵蚀和长期高强度重用轻养等原因,黑土地区土壤耕层变薄、有机质含量降低、土壤酸化、结构变差、功能退化,导致黑土“变薄、变瘦、变硬”。通过分析明确了该地区耕地后备资源较少、中低产田比例偏高、农田基础设施不足等问题,指出保证国家粮食安全是黑土地区面临的最大机遇,提升黑土地区耕地质量是面临的最大挑战。进一步明确了提升黑土地区耕地质量主要对策,包括加强水土流失治理,确保黑土地耕层不变薄;加强有机物料投入,确保黑土地有机质不下降;重视平衡施肥和酸化土壤改良,遏制土壤酸化;加强高标准农田建设,确保黑土地质量不降低;完善耕地质量建设管理制度,确保黑土地保护有法可依。     

辽东山区桓仁县坡耕地基础地力评价研究

为了反映第二次土壤普查以来辽东山区坡耕地基础地力状况,分析在不同坡度级下各地力等级坡耕地利用特点,选择了辽东典型山区县桓仁县作为研究区域,在Arcgis10和Excel软件的支持下,运用DELPHI法、AHP法和FE法,选取耕层养分性状、耕层理化性状、土壤管理和立地条件等4大类13个评价指标,对桓仁县坡耕地基础地力进行了定量化评价。结果显示:桓仁县坡耕地基础地力共分5个等级,主要分布在三等(21.49%)、四等(50.73%)和五等地(20.39%),一等(0.81%)和二等地(6.58%)分布较少;且坡耕地主要分布在坡度5°以上,其中一等级主要分布在2°~8°(0.81%),二等和三等地主要分布在5°~8°(13.17%),四等和五等地主要分布在15°以上(58.78%)。该研究不仅扩展了耕地地力评价成果的应用,同时为坡耕地相关研究提供有益参考。     

长期施肥对棕壤团聚体组成及其主要养分赋存的影响

采用干筛法对长期不同施肥处理棕壤进行团聚体分级,并对不同级别团聚体中有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)和全钾(TK)含量与分配进行分析,探讨了土壤团聚体与土壤肥力状况的关系。结果表明,棕壤团聚体以0.25~1mm为优势粒级。有机肥(猪粪)施用与有机无机(猪粪+氮肥)配施不仅增加了大团聚体含量,提高了团聚体稳定性,而且还增加了各粒级团聚体的SOC、TN、TP和TK含量,其中大团聚体中增加较多(0.25mm)。无机肥(氮肥)施用减少了大团聚体含量,降低了土壤团聚化程度,同时降低了各粒级团聚体的SOC、TP和TK含量。各施肥处理下大团聚体较微团聚体中含有更高的碳、氮、磷和钾储量。有机碳、全氮和全磷储量均与2mm团聚体含量呈显著正相关(P0.05)。2,1~2mm团聚体含量和平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)呈显著正相关(P0.05),其中2mm团聚体含量与MWD、GMD达到极显著正相关(P0.01)。因此,在农业生产过程中可以施用有机肥来改善土壤结构,提高土壤肥力。     

甘肃省土壤资源数据库建立

阐述了甘肃省土壤资源数据库的建设过程,从资料的采集,内业加工处理,到数据库的设计、建立以及功能模块的实现。以采样点和地块因子为数据基础,采用MapInfo和VB编程语言进行数据库建设,实现了对土壤资源信息的动态管理。     

国际化视野下资源环境类研究生创新能力提升模式及实施成效

以人才培养国际化为目标,以沈阳农业大学为例,分析资源环境类专业研究生培养存在的问题,提出研究生创新能力提升模式。