长期秸秆还田对农田土壤钾素形态及空间分布的影响

【目的】研究连续多年秸秆还田对土壤钾素形态及空间分布(层化现象)的影响。【方法】以关中平原冬小麦-夏玉米轮作体系中连续13年秸秆还田粮田土壤为对象,并以临近葡萄园土壤为对照。比较2种土壤不同土层(0~5,5~15,15~30cm)速效钾及其3种组分(水溶性钾、非特殊吸附钾、特殊吸附钾)、非交换性钾、矿物钾、全钾含量的变化,并分析了土壤中各形态钾的层化比率和相关性。【结果】经过13年秸秆还田,粮田土壤0~5cm土层速效钾及其各组分平均含量均有提高;在5~15和15~30cm土层中,与葡萄园土壤相比,粮田土壤速效钾及其各组分平均含量均降低。粮田土壤速效钾及其各组分的层化比率总体高于葡萄园土壤。与葡萄园土壤相比,粮田土壤非交换性钾含量明显降低。粮田土壤与葡萄园土壤矿物钾和全钾含量差异不大。粮田土壤速效钾与其各组分、非交换性钾、全钾相关性达显著或极显著水平,但与矿物钾相关性不显著;葡萄园土壤速效钾与其各组分和非交换性钾相关性达极显著水平,但与矿物钾、全钾相关性不显著。【结论】整体看,秸秆还田在维持土壤钾有效成分与全钾之间的显著相关关系和协调土壤各形态钾的含量及空间分布方面,均有一定的积极作用。但无论是秸秆还田还是施用化学钾肥,对粮田和葡萄园土壤矿物钾及全钾含量和空间分布的影响均不显著。     

江河源区生态环境质量综合评价

在青海省土地资源详查数据以及土地利用现状图、土地利用分区图的基础上,借助G IS技术从生物丰度、植被覆盖度、水网密度、土地退化和污染负荷5个方面对江河源区生态环境质量进行了综合分析与评价。结果表明,江河源区生态环境质量状况总体偏差,综合评价指数处于差和较差的区域面积占江河源区总面积的83.3%;在空间分布上,江河源区生态环境质量从东南部到中西部呈现出明显的地带性,生态环境质量较差的行政区县(乡)主要集中于江河源区的中西部,而江河源区东南部部分行政区县生态环境质量相对较好。     

黄土高原不同立地条件下的植被营建技术模式及天然草本植物资源利用探讨

通过实地踏查、调研和大量资料分析,综合运用生态学、景观生态学、区域发展与规划以及水土保持学等多学科理论,结合退耕还林还草与经济发展的客观实际,构建了黄土高原不同立地条件下的植被营建技术模式。同时,提出开发利用相应立地条件下天然草地的优势种和主要伴生种,以丰富扩大植被建设所需的植物材料。     

基施氮肥及灌浆前期喷施锌肥对小麦籽粒富锌及蛋白组分含量的影响

【目的】叶面喷锌（Zn）是提高小麦籽粒锌含量进而解决人体缺锌问题的有效农艺措施。探明不同施氮（N）量下叶面喷锌后小麦全粒及面粉中的富锌效果及对蛋白组分含量的影响。【方法】基于长期定位试验,于2018—2020年连续进行了两年裂区田间试验。以基施不同用量氮肥（N₀、N₁₂₀、N₂₄₀,施N量分别为0、120、240 kg∙hm^-2）为主区,副区为灌浆前期喷施锌肥处理（Zn₀、Zn₁,分别为喷H₂O、喷0.4% ZnSO₄·7H₂O）,测定了灌浆前期和成熟期各部位锌含量、叶片等营养器官中锌向籽粒的转移量及分配、籽粒和面粉中蛋白质及其组分含量。【结果】与N₀相比,N₁₂₀和N₂₄₀处理籽粒产量显著提高,增幅达88%—114%,但N₁₂₀和N₂₄₀处理之间并无显著差异。叶面喷锌均能显著提高小麦籽粒和面粉锌含量且籽粒达富锌标准,而不受施氮量的影响,其中,N₁₂₀、N₂₄₀处理小麦籽粒锌含量分别比N₀处理提高0.95和1.12倍。与N₀相比,施用氮肥均提高了小麦灌浆前期叶片等营养器官中氮、锌向籽粒的转移量,但降低了二者的转移比例,其中氮转移比例由60.2%下降至48.6%,锌由55.4%下降至42.3%。无论喷锌与否,氮、锌向籽粒的转移量及成熟期籽粒中氮、锌含量均呈显著线性正相关,且喷锌时氮、锌协同效应更为显著。与灌浆前期相比,成熟期小麦籽粒和面粉中储藏蛋白（醇溶蛋白和谷蛋白）含量显著增加,约占蛋白含量的80%—84%。施氮对籽粒和面粉中醇溶蛋白和谷蛋白含量提升幅度高于清蛋白和球蛋白,且以谷蛋白最大,而喷锌不影响籽粒和面粉中蛋白质及其组分含量,但在Zn₁条件下,施氮对籽粒和面粉中谷蛋白含量的提高幅度高于Zn₀条件下,分别提升37.5%和38.1%。【结论】叶面喷锌能够实现籽粒富锌,但不影响籽粒和面粉中蛋白质及其组分含量,表明籽粒和面粉中存在足够的用于锌储存的蛋白质库。因此在潜在缺锌石灰性土壤上,通过合理施用氮肥结合小麦灌浆前期叶面喷锌,能在保证小麦高产稳产的同时提高籽粒氮、锌营养品质。     

添加石灰和秸秆对塿土有机碳固持的影响

【目的】研究作物秸秆与石灰配施对土壤CO₂排放、土壤有机碳（SOC）固持、土壤无机碳（SIC）转化的影响机制,以及SOC固持对初始SOC含量的响应。【方法】--采用室内恒温培养试验及稳定同位素技术（¹³C）,选用经16年不同碳氮水平管理,且长期进行冬小麦-夏休闲种植的2个供试土壤样品:S₀N₀土壤（不进行秸秆还田+不施用氮肥）和S₁N₁土壤（高量秸秆还田+高量施用氮肥:240 kg·hm^-2）,将S₀N₀土壤和S₁N₁土壤分别在添加秸秆（12 g·kg^-1）或不添加秸秆以及添加石灰（3 g·kg^-1）或不添加石灰的情况下于25℃黑暗条件中培养120 d。【结果】未添加秸秆和石灰时,S₁N₁土壤的CO₂累积释放量比S₀N₀土壤高出42.9%;添加等量秸秆不仅提高了S₀N₀土壤和S₁N₁土壤的CO₂累积释放量（81.6%,70.4%）,而且S₀N₀土壤CO₂累积释放量的增加幅度高于S₁N₁土壤,这说明秸秆的添加对初始SOC含量低的土壤即S₀N₀土壤的原SOC矿化影响更大。但是无论添加秸秆与否,石灰的加入使S₀N₀土壤和S₁N₁土壤的CO₂累积释放量分别降低了428.11和528.52 mg·kg^-1。与空白土壤相比,添加秸秆使S₀N₀土壤和S₁N₁土壤的SOC含量分别提高了2.95和3.19 g·kg^-1;但是与单独添加秸秆相比,同时添加秸秆和石灰使S₁N₁土壤的SOC显著降低了1.36 g·kg^-1,而对S₀N₀土壤的SOC含量没有影响。利用¹³C稳定同位素技术发现,添加秸秆能促使新形成SOC;其中,S₀N₀土壤中新形成的SOC含量比S₁N₁土壤高出0.77 g·kg^-1;然而与单独添加秸秆相比,同时添加石灰和秸秆后新形成的SOC与其相差无几,说明石灰的加入对秸秆的腐解不会造成影响。在S₀N₀土壤和S₁N₁土壤中,添加秸秆使SOC净固持量分别提高了3 066.3和2 480.53 mg·kg^-1;同时添加石灰和秸秆对S₀N₀土壤的SOC净固持量无显著影响,但是S₁N₁土壤的SOC净固持量则呈现下降的趋势。石灰的加入使S₀N₀土壤和S₁N₁土壤的CO₂释放量分别降低了469和529 mg·kg^-1,同时使SIC含量分别提高了443和566 mg·kg^-1。【结论】初始SOC含量低的土壤具有更高的固碳潜力;添加钙源能够与土壤CO₂通过化学反应生成无机碳—碳酸钙的方式从另一个角度达到土壤固碳减排的目标。     

黄土高原植被恢复中的主要问题与对策探讨

通过对黄土高原生态植被建设中存在的问题及其原因分析,提出了应遵循自然规律,发掘生态功能强的植物种类,创建良好的混交植被结构,强化投入、管理和生态教育等相应对策。提出应变“以经济效益为主”为“突出生态效益,进行经济效益时空补偿”的观点。     

澜沧江源头杂多县1985～2000年土地利用变化分析

利用三期(1985、1995和2000年)Landsat TM图像解译结果,应用GIS技术,分析了杂多县土地利用的数量变化和时空变化特征。结果表明:15年期间杂多县土地利用变化具有稳定微动性,但在1985~1995年和1995~2000年两个研究时段的变化特征存在明显差异。1985~1995年,土地利用转移面积为5 954.00 km2,占该县总面积的16.47%,转移主要发生在草地内部及草地与未利用地之间,占总转移的93.87%,以高、中覆盖草地输出、低覆盖草地输入为特征,表现为草地数量增加,质量下降;1995~2000年,土地利用变化面积为6027.75 km2,占全县总面积的16.67%,主要转移类型为中低覆盖草地—未利用土地、中覆盖—低覆盖草地、低覆盖草地-中覆盖草地、沼泽地-草地,占总转移面积的90.87%,低覆盖草地向高、中覆盖草地正转移,草地数量减少,质量好转。两个研究时段的土地利用变化集中分布在杂多县东部、西南和西部。     

保护性耕作研究进展与评述

概括总结了近六十多年来保护性耕作在关键技术、配套机具、技术效益以及推广应用等方面所取得进展,评述了当前存在的一些问题,提出今后我国应把保护性耕作区划、不同生态经济区的农机与农艺技术体系、发展模式及其技术规程作为研究的重点与核心。     

黄河源区玛多县土地利用时空格局分析

为了给黄河源区生态环境保护和建设提供科学依据,基于GIS技术,利用3期(1985、1995和2000年)Landsat TM图像解译结果,分阶段分析了玛多县土地利用变化格局特征。结果表明,玛多县土地覆被系统变化具有稳定微动的特征,但其在1985~1995年和1995~2000年两个研究时段的变化特征差异明显,尤其是中、低覆盖草地的变化具有数量巨大且反复多变的特点。1985~1995年,土地利用转移主要发生在疏林地与低覆盖草地、低覆盖草地与未利用地之间以及草地内部的转化,其转移面积占总转移面积的93.03%,其中中覆盖草地-低覆盖草地、草地-未利用土地面积分别占总转移面积的26.14%和18.99%,100%的疏林地向低覆盖草地转移,表明生态环境严重退化;1995~2000年,草地和未利用土地间的转移以及草地内部的转移面积占总转移面积的97.26%,其中未利用土地向低覆盖草地净转移面积及低覆盖草地-中覆盖草地面积分别占总转移面积的18.15%和27.46%,表明生态保护初显成效;从空间格局看,玛多县东部和中部,土地覆被系统变化较明显。     

秸秆还田模式对小麦-玉米轮作体系土壤有机碳固存的影响

为解决麦玉轮作体系小麦秸秆直接粉碎还田存在的弊端,基于多年麦玉秸秆还田定位试验,筛选高产-节本-地力提升为一体的还田模式。选择4种还田模式,即小麦玉米秸秆均不还田(WN-MN,CK1)、小麦玉米秸秆均粉碎还田(WC-MC,CK2)、小麦高留茬还田(WH-MN)和小麦高留茬-玉米粉碎还田(WH-MC)为研究对象,比较其产量表现、土壤有机碳贮量盈亏、碳库管理指数等指标,评价将小麦秸秆粉碎还田改成高留茬还田后形成的还田模式与两季秸秆均粉碎还田的优劣。结果表明,与WN-MN相比,WC-MC和WH-MC的土壤碳储量分别增加24.23%和16.05%;与试验开始前土壤有机碳储量相比,4种还田模式的土壤碳固持为–0.83~6.14 Mg·hm^–2;维持土壤初始碳储量水平的最小碳投入量为4.06 Mg·hm^–2·a^–1。各处理不稳定有机碳组分的含量随着土层加深呈下降趋势。与WN-MN相比,WC-MC、WH-MC和WH-MN显著增加了0~20 cm表层不稳定碳组分的含量;WC-MC和WH-MC也显著增加了各土层的碳库管理指数。2015—2016周年产量,WC-MC、WH-MC平均较其他两个处理分别增加了34.5%、20.1%;2016—2017周年产量,以WH-MC最高,较其他处理平均高出11.1%。小麦高留茬-玉米粉碎还田模式下土壤有机碳储量、不稳定有机碳组分、碳库管理指数和作物产量均较高,且节本增效,表明该模式有利于关中平原麦玉轮作体系粮食生产可持续发展。