山地丘陵区不同土地利用方式对空心村整治还田土壤团聚体特征的影响

以探明不同土地利用方式对土壤团聚体的影响为目的,为提高山地丘陵区空心村整治还田土壤稳定性及生产性能提供科学依据。在陕西澄县山地丘陵区空心村整治还田后,设置5种不同的土地利用方式,开展为期1年的种植试验,分别为玉米(C处理)、小麦(W处理)、蔬菜(V处理)、药材(M处理)及对照(未种:CK处理)。测定分析干筛法和湿筛法0—40cm土层土壤团聚体分布、平均质量直径(WMD)、几何平均直径(GMD)、团聚体破坏率(PAD)、不稳定团粒数(ELT)和分形维数(D)。结果表明:(1)各处理在0—40cm各土层土壤团聚体数量及大小均显著优于CK处理,各处理干筛下0—40cm土层0.25mm团聚体含量(DR0.25)和湿筛下该含量(WR0.25)随着土壤土层深度的增加呈现相反的趋势;(2)干筛法和湿筛法0—40cm土层各处理土壤平均重量直径(MWD)平均值和几何平均直径(GMD)平均值大小顺序均呈现W处理C处理M处理V处理CK处理,C处理有助于增加表层土壤大团聚体含量,W处理则有助于增加下层土壤大团聚体含量;(3)湿筛法分析表明,各处理土壤团聚体破坏率(PAD)和不稳定团粒指数(ELT)在0—40cm土层内均表现出近似"Z"字形趋势,各处理显著低于CK;(4)各处理的分形维数(D)在0—40cm土层平均值大小顺序为C处理W处理M处理V处理CK处理。土壤分形维数(D)与干筛法和湿筛法下0—40cm土层0.25mm团聚体含量之间存在良好的线性关系,分别为R2=0.74和R2=0.67。空心村整治还田后种植玉米和小麦有利于提高0—40cm土层大团聚体含量,增加土层稳定性,改善土壤结构。     

轮耕对冬春休闲旱地土壤结构及团聚体稳定性的影响

为了探索半干旱区合理的耕作制度,改善旱地土壤结构,提高农田生产力,于2007—2010年在宁南旱区进行了冬闲期免耕/深松/深松(N/S/S)、深松/免耕/免耕(S/N/N)、连年免耕(NT)及连年翻耕(CT)4种不同耕作模式试验,研究了轮耕对土壤孔隙度、团聚体结构组成及其稳定性的影响。结果表明,N/S/S轮耕处理较CT和NT显著降低了冬春休闲旱作农田0~20 cm土层的土壤容重和土壤孔隙度,降低幅度2.5%~3.1%,较S/N/N轮耕处理20~40 cm土层土壤孔隙度提高了2.8%(P0.05);NT处理与S/N/N轮耕处理0~40 cm土层0.25 mm机械稳定性与水稳性团聚体含量、平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均高于翻耕处理。连续两年以上免耕处理(NT和S/N/N)能够促进旱作农田土壤团聚体的形成,增加了土壤团聚体平均重量直径和几何平均直径,降低了土壤团聚体的破坏率,提高了土壤的结构稳定性。     

Influence of Conservation Tillage on Soil Aggregates Features in North China Plain

Tillage greatly influences the aggregation and stability of soil aggregates. This study investigated the effects of conservation tillage on soil aggregate characteristics. During a four-year study period （2001-2005）, soils were sampled from no-tillage （NT）, rotary tillage （RT）, and conventional tillage （moldboard tillage, CT） plots at the Luancheng Agriculture and Ecology Experimental Station in Hebei Province, China, and the amount, size distribution, and fractal dimension of the aggregates were examined by dry and wet sieving methods. The results indicated that NT significantly increased the topsoil （0-5 cm） bulk density （BD）, while RT maintained a lower BD as CT. Dry sieving results showed that NT had higher macro-aggregate content （R0.25）, and a larger mean weight diameter （MWD） and geometric mean diameter （GMD） than other treatments in the 0-10 cm layer, while RT showed no difference from CT. In wet sieving, results showed that most of the aggregates were unstable, and the MWD and GMD of water-table aggregates showed the trend of NT 〉 RT 〉 CT. At 0-5 cm layer, the fractal dimension （D） of water-stable aggregates under NT was lower than it was under RT and CT. At 5-10 cm, RT yielded the highest D, and showed stability. After four years, NT increased the aggregation and the stability of soil aggregates; while due to intense disturbance, the aggregation and stability of the upper layer （0-10 cm） under RT and CT decreased.     

无机肥配施粪肥对华北褐土团聚体分布及有机碳含量的影响

为研究无机肥配施粪肥对华北褐土团聚体分布、稳定性及对土壤有机碳（Soilorganiccarbon,SOC）保护性机制的影响,于2012年采自河北省徐水县试验站冬小麦一夏玉米定位试验田进行了试验。设置1个空白对照CK,1个单施化肥处理N10,4个粪肥与化肥配施处理M1N9、M2N8、M3N7、M5N5,采集0～20cm耕层土样,测定土样团聚体稳定性和SOC含量。结果表明：单施化肥不能明显提升土壤中SOC含量;配施粪肥能显著地提高R0.25和大团聚体中OC（Organiccarbon）的含量。M3N7处理能显著提高团聚体平均重量直径（Meanweightdiameter,MWD）、几何平均直径（Geometricmeandiameter,GMD）和各级团聚体中OC的含量。M2N8、M3N7、M5N5处理中SOC主要分布在2-0．25mm的大团聚体上,CK处理中SOC主要分布在微团聚体上,大团聚体含量较低,说明微团聚体比大团聚体形成的早,稳定性高于大团聚体,验证了微团聚体通过胶结作用形成大团聚体的层次性机制。该褐土的团聚体一SOC相互作用说明大团聚体的层次性形成和稳定性对SOC的保护具有关键作用。     

不同栽培模式及施氮量对土壤团聚体的影响

通过长期定位试验研究了不同栽培模式(休闲,常规,覆草,垄沟覆盖)和施氮量(N0,N120,N240)条件下西北旱地土壤团聚体组成、稳定性及其与土壤有机碳、土壤水分、产量等的相关关系,结果表明:干筛法0.25~10mm团聚体含量垄沟覆盖显著低于常规和覆草栽培模式,而>10mm的大团聚体显著高于常规和覆草模式,垄沟覆盖栽培促进0.5~5 mm团聚体向更大级别进一步团聚;干筛法0.25~10mm团聚体总量N240处理显著高于N0。湿筛法>0.25 mm水稳性团聚体含量覆草和垄沟覆盖栽培显著高于常规,不同施氮量间无显著差异。干筛法团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)垄沟覆盖显著大于覆草和常规模式;水稳性团聚体MWD覆草模式显著大于常规,覆草模式GMD显著大于垄沟覆盖模式;不同施氮量下水稳性团聚体MWD差异不显著,N0处理的GMD显著大于N120、N240。覆盖栽培可以提高土壤团聚体的稳定性,不同施氮量间团聚体稳定性差异不显著。历年2m土层土壤贮水量平均值与水稳性团聚体GMD呈显著正相关,不同栽培模式主要通过影响土壤水分来影响土壤团聚体状况;历年平均产量与水稳性团聚体GMD呈显著负相关,说明干旱半干旱地区土壤水稳性团聚体直径应较小,利于提高土壤保水和水分有效性,进而促进作物产量的提高。     

Ecological intensification of cropping systems enhances soil functions,mitigates soil erosion,and promotes crop resilience to dry spells in the Brazilian Cerrado

Water scarcity threatens global food security and agricultural systems are challenged to achieve high yields while optimizing water usage. Water deficit can be accentuated by soil physical degradation, which also triggers water losses through runoff and consequently soil erosion. Although soil health in cropping systems within the Brazilian Cerrado biome have been surveyed throughout the years, information about soil erosion impacts and its mitigation are still not well understood; especially concerning the role of cropping system diversification and its effects on crop yield. Thus, the aim of this study was to assess whether ecological intensification of cropping systems –inclusion of a consorted perennial grass and crop rotation– could promote soil coverage and consequently decrease water erosion and soil, water, and nutrient losses. This work studied the effects of crop rotation and consorted Brachiaria, along with different levels of investment in fertilization on soil physical quality and on soil, water, and nutrient losses, and crop yields. Results proved that soybean monoculture (SS) is a system of low sustainability even under no-till in the Brazilian Cerrado conditions. It exhibited high susceptibility to soil, water, and nutrient losses, causing low crop yields. Our results showed that water losses in SS cropping system were approximately 10% of the total annual rainfall, and total K losses would require an additional 35% of K application. Conversely, ecological intensification of cropping systems resulted in enhanced soil environmental and agronomic functions, increased grain yield, and promoted soil and water conservation: high soil cover rate, and low soil, water and nutrient losses. Ecological intensification proved to be an adequate practice to boost crop resilience to water deficit in the Brazilian Cerrado.     

渭北旱塬区秸秆覆盖还田对土壤团聚体特征的影响

为了研究不同秸秆覆盖还田量对半湿润易旱区土壤团聚体分布状况和稳定性特征的影响,在渭北旱塬设置三种覆盖还田量(SM1:13 500 kg/hm2、SM2:9 000 kg/hm2、SM3:4 500 kg/hm2),以不覆盖为对照进行定位试验,研究了秸秆覆盖还田对土壤容重、土壤有机碳、土壤团聚体数量、大小及分形维数的影响。结果表明,秸秆覆盖还田后,土壤容重随秸秆覆盖还田量的增加而减小,0~20 cm土层土壤容重较对照降低了2.00%~5.28%(P>0.05);土壤总有机碳含量随着土层深度的增加而递减,在0~20 cm土层,土壤总有机碳含量较对照显著提高10.82%~23.93%。10~30 cm土层,SM2处理下>0.25mm机械稳定性团聚体含量、平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均高于SM1、SM3,各处理间差异不显著;在0~40 cm土层,各处理>0.25 mm土壤水稳性团聚体、MWD和GMD较CK均有不同程度提高,但差异不显著。各处理均可提高0~30 cm土层土壤团聚体稳定性,其中SM2团聚体分形维数D最小,其次为SM1、SM3。可见,秸秆覆盖还田可促进土壤团聚体的形成,提高团聚体的稳定性,以SM2覆盖还田的效果最佳。     

黑土区杨树农田防护林土壤团聚体的稳定性

[目的]探究黑土区不同密度下杨树农田防护林带对林下土壤结构的影响,为合理配置当地农田防护林的栽植密度提供参考。[方法]以黑龙江省拜泉县株行距分别为1.5m×1m,2m×1.5m,3m×1.5m的不同密度杨树农田防护林带为研究对象,弃耕地作为对照,分析不同密度下不同径级团聚体的百分含量、团聚体破坏率(PAD)、平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)以及分形维数(D)。[结果](1)各样地均表现为表层团聚体破坏率(PAD)最低,林带的存在降低了深层土壤的团聚体破坏率(PAD)。随着林带密度的降低,团聚体破坏率(PAD)整体呈现下降趋势。(2)平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)均随密度的降低而降低,随土层深度的增加而降低,各林带与对照之间差异显著(p0.01)。(3)非水稳性团聚体分形维数和水稳性团聚体分形维数在0—20cm土层随密度的减小而减小,在20—60cm土层随密度的减小而增大。[结论]林带下土壤结构总体优于弃耕地,林带增加了土壤黏粒含量,增强了深层土壤稳定性。林带密度越大,对土壤的改良作用越明显,但会增大表层土壤的团聚体破坏度。     

关中地区土壤团聚体组成特征及稳定性研究

以关中地区不同种植年限的菜园、果园和农田土壤为研究对象,经干筛法后分别测定各级团聚体组成、土壤结构稳定性及机械稳定性,结果表明,〉10 mm,10～〉7 mm和5～〉3 mm团聚体占的比例较大,其他级别的团聚体占的比例较小,果园土壤的结构性随着种植年限的增加逐渐变好,而菜园和农田土壤的结构性有先变好再变差的趋势,土壤出现了明显的＂疲劳＂症状,土地的利用方式对土壤团聚体组成有着较为明显的作用与影响。当振荡10 min时,团聚体的GMD值与e的系数的相关性最好,关中地区土壤干筛的最佳振荡时间为10 min。     

不同土地利用方式土壤团聚体组成及几种团聚体稳定性指标的比较

为分析比较不同土地利用方式以及种植年限土壤团聚体质量,获得较灵敏的团聚体状况指标与研究方法,揭示人为活动对土壤质量的作用与影响,以关中地区不同种植年限的菜园土壤和果园土壤为研究对象,经干筛法测定团聚体的组成状况后分别用平均质量直径（MWD）、几何均重直径（GMD）、分形维数D以及矩法参数为指标,分析菜园土壤和果园土壤在系列时间的振动筛分过程中团聚体组成变异特征,结果表明：用MWD和GMD作为团聚状况指标,只有在适宜的振动筛分时间范围内才能基本反映各种性状土壤的团聚水平差异;用分形维数作为指标,表征各类土壤的团聚水平的可信性值得商榷;用矩法的理论和其中的偏倚系数Cs能够较为灵敏地表征各类土壤的团聚水平。同时,研究发现菜园土壤和果园土壤的团聚化水平均有随着种植年限的增加有先提高后降低的趋势。研究得出了矩法的偏倚系数能够更清楚地区分各土壤之间的团聚水平,为评价土壤团聚水平提供更为灵敏的指标。