干旱条件下黑土农田水分特征研究

在中国科学院海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站, 应用长期定位试验研究了干旱年份不同施肥处理下的黑土农田水分状况。结果表明：在干旱年份, 大气降水不能满足玉米对水分的需求, 土壤利用“土壤水库”中的水分进行补给, 在玉米全生育期土壤供水量占玉米耗水量的比例为22.23%-25.99%;肥料的施用能够调节土壤的供水能力, 表现为化肥＋有机肥处理〉化肥处理〉无肥处理;玉米的耗水量和耗水强度也表现出相同趋势;肥料的施用, 特别是化肥和有机肥配合施用能够提高玉米的水分利用效率。     

黑龙江海伦农田黑土水分特征

根据多年观测资料研究 ,提出黑龙江海伦区域农田黑土水分的基本特征 ,黑土水分季节动态变化规律和垂直动态变化规律 ,同时分析了影响土壤水分变化规律的主要因素。     

砂姜黑土的水分特性及其与土壤易旱的关系

本文通过实验对砂姜黑土的水分特性及其与土壤易旱的关系进行了分析研究。结果表明:砂姜黑土持水性能较差,有效水分不仅含量较低,而且低吸力段所占比重较小;比水容量随吸力增大而急剧减少,在10—30kPa时即已减小到10^-7数量级(ml/g·Pa)。土壤导水性能弱,土壤吸力>30kPa后水分移动极其缓慢。说明土壤的供水容量和供水强度均较小,不利于对作物的及时供水。土壤毛管水上升速度缓慢,上升高度小,不利于作物对地下水的利用。土壤上部土层蒸发强度大,不利于保水;下部土层毛管性能微弱,水分运行缓慢,虽有利于保水,但不能及时补充根层所需的作物供水。这些特性综合反映了砂姜黑土的抗旱性较弱,是土壤易旱的主要原因。     

黑土农田水肥条件对作物产量及水分利用效率的影响

长期定位试验研究黑土农田不同水肥作物产量和水分利用效率的变化结果表明,大豆对水分条件变化反映较敏感,而玉米对养分条件变化反映较敏感,适宜水分条件下3种作物随施肥水平的提高,其产量与水分利用效率相应增加;有机 无机肥配施处理3种作物随水分含量的增加,其产量与水分利用效率相应提高     

德惠市农田黑土肥力评价及施肥措施研究

对吉林省德惠市黑土农田土壤5项指标综合评价的结果表明,土壤速效钾含量、阳离子交换量处于良好级,速效磷含量、土壤有机质含量处于中等级,全N含量处于差级,pH在不同地块差异明显。土壤保肥、耐肥性能好,但土壤肥力严重退化。因此,在施肥上应遵循增施有机肥,增N、控P、保K,配合施用中微量元素的原则,保持黑土的持续生产能力。     

不同施肥措施对农田黑土剖面土壤酶活性特征的影响

在大豆-玉米轮作条件下,研究了连续4年不同施肥处理(无肥、化肥、化肥配施有机肥和化肥配施加倍有机肥)对农田黑土剖面土壤酶活性分布的影响。结果表明,过氧化氢酶活性和蔗糖酶活性随土层深度增加而降低,施化肥会降低各土层过氧化氢酶活性。在0~20 cm土层,有机肥施入(牛粪15 t·hm^-2)能够缓解化肥对过氧化氢酶的抑制作用,但加倍施加有机肥(牛粪30 t·hm^-2)对提高酶活性作用不明显。在0~30 cm土层,化肥和有机肥的施入会提高土壤蔗糖酶活性,但加倍施加有机肥引起蔗糖酶活性略有下降,这表明合理的化肥和有机肥配施有利于提高农田黑土0~30 cm土壤蔗糖酶活性。脲酶活性随土层深度增加呈单峰曲线分布,在30~40 cm土层脲酶活性达到最高值,在80 cm处酶活性降到最低。在0~20 cm土层,化肥和有机肥的施入会提高脲酶活性,加倍施用有机肥可以显著提高脲酶活性,而在20~80 cm土层,施肥对土壤脲酶活性的影响逐渐降低。     

长期不同施肥条件下黑土的有机质含量变化特征

以吉林公主岭黑土有机肥化肥配施30年长期定位试验结果为材料,分析了长期不同施肥下黑土有机质的变化特征。结果表明,长期不施肥或单施化肥(M0区)土壤有机质含量呈下降趋势,30年下降幅度为2.1%～7.9%;施用常量有机肥(M2区)和高量有机肥(M4区)的土壤有机质含量呈增加趋势,30年M2区和M4区有机质累积增加幅度分别为42.2%～50.0%和81.5%～94.7%。M2区和M4区有机质增加幅度因施用有机肥中有机质含量的变化可分为两个阶段,1980～1992年增加幅度分别平均为2.4%和9.3%,12年后随着有机肥中有机质含量增加,后18年M2区和M4区有机质累积增加幅度分别平均为41.4%和71.5%。施用相同化肥条件下配施不同水平有机肥,各处理间土壤有机质含量差异达到显著水平;而在施用相同有机肥条件下配施不同化肥时,各处理间有机质含量差异不显著。由此可以得出,有机肥的数量和有机质含量是影响土壤有机质含量变化的主要因素,因此,选择合适的有机肥数量和有机质含量是提升土壤有机质的主要措施,在东北黑土上施用优质高量有机肥可迅速提高土壤有机质含量。     

淮北平原砂姜黑土水分动态研究

通过对土壤水分的长期定位观测,研究了淮北平原砂姜黑土的常年水分状况及其变化。     

干旱条件下施肥效应及其作用机理

干旱问题是制约作物生长和产量的主要逆境因素之一。合理施用N、P、K肥可补偿干旱条件下作物生长受抑和产量降低的不良效应,改善植株的生理功能,提高水分利用效率,在生产实际中实行水肥耦合运筹,可充分发挥肥效,达到节水高产的目的。     

长期不同施肥措施下黑土作物产量与养分平衡特征

为了明确长期不同施肥措施下黑土作物产量及养分平衡特征,利用开始于1979年的哈尔滨黑土肥力长期定位试验,以小麦-大豆-玉米轮作（3a）为一个周期,选取对照（不施肥,记作CK）、常量氮磷钾化肥配施（小麦施N、P2O5量分别为150、75 kg/hm2,大豆施N、P2O5量分别为75、150 kg/hm2,玉米施N、P2O5量分别为150、75 kg/hm2,K2O共施75 kg/hm2,记作NPK）、常量有机肥（施肥18 600 kg/hm2,记作M）、常量化肥有机肥配施（化肥施量同NPK,有机肥施量同M,记作MNPK）和二倍量氮磷化肥有机肥配施（小麦施N、P2O5量分别为300、150 kg/hm2,大豆施N、P2O5量分别为150、300 kg/hm2,、玉米施N、P2O5量分别为300、150 kg/hm2,有机肥共37 200 kg/hm2,记作M2N2P2）5个处理,研究了不同作物的平均产量、产量年际变化和土壤养分表观平衡。结果表明：1）较CK,长期平衡施用化肥或化肥配施有机肥提高了作物产量,多年平均增产率分别在82.5%～91.6%（小麦）和35.6%～40.9%（玉米）之间。长期不同施肥措施增产效果表现为M2N2P2 >MNPK>NPK>M,有机无机肥配施与单施化肥处理间作物产量差异不显著。2）长期不施肥处理小麦和玉米产量随试验年限推移呈下降趋势,降幅分别为13.93和42.61 kg/(hm2·a),大豆则以7.409 kg/(hm2·a)的速率增加。施肥处理小麦、大豆和玉米产量随试验年限的增加呈总体上升的趋势。3）在该试验条件下,长期施用常量化肥处理（NPK）和常量化肥有机肥配施处理（MNPK）土壤氮亏缺量分别为29.7和17.5 kg/hm2,磷盈余量分别为33.4和61.2 kg/hm2。各处理土壤中钾素均表现为亏缺,亏缺量在30.4～73.0 kg/hm2之间。MNPK处理氮、钾供应状况有所改善,较NPK处理分别增加12.2和27.6 kg /hm2。4）作物产量与土壤有机质、碱解氮、有效磷、降雨量、生育期日平均气温呈显著正相关关系(P<0.05)。5）在黑土小麦-大豆-玉米典型轮作制度下,基于土壤养分平衡特征提出     

东北黑土区农田土壤水分剖面分布与大气降水关系的研究

东北黑土区属于雨养农业,大气降水是土壤水分的主要来源,大气降水的强度和频率是影响水分在剖面分布的重要因素。以中国科学院海伦农田生态系统野外科学观测研究站内水分平衡观测场的自然降水条件下的0~170 cm土体为研究对象(三次重复),2011~2016年的每年5月25日~9月10日利用中子仪测定0~170 cm土层土壤含水量,其中0~10 cm、10~20 cm和160~170 cm土层深度间隔10 cm,40~160 cm间隔为20 cm。研究结果表明:观测期内64.35%以上的降水发生在7月5日~8月20日,0~170 cm不同土层的平均含水量在24.71%~37.23%之间(体积含水量),随着剖面深度的增加不同深度土层间土壤含水量差异逐渐减弱;受降水、地面蒸发和作物耗水的影响,土壤含水量变化最大的层次为0~10 cm土层。当单次降水量达到178.20 mm时,0~170 cm各层土壤含水量均增加,但49.30%的降水储存在0~40 cm土层;而在作物生长季节持续15 d无降水时,0~170 cm各层次土壤水分均呈亏缺状态,其中消耗水量的47.38%~58.80%来自0~40 cm土层。因此,东北黑土区农田0~40 cm土层对于容纳大气降水、满足作物需水具有重要作用,应通过耕作和有机物料还田等措施进一步改善这一土层土壤物理性质以增强其蓄水、保水和供水的能力。     

东北黑土团聚体水稳定性研究进展

阐述了东北黑土团聚体水稳定性与有机质养分状况以及经营利用方式的关系研究进展,并指出今后研究的发展趋向。     

模拟侵蚀与施肥对东北黑土土壤质量和玉米产量的影响

土壤侵蚀是导致东北黑土区土壤退化和作物生产力降低的主要因素,但关于土壤侵蚀对黑土土壤质量和作物生产力影响的定量评价相对较少。基于2005年在黑龙江省嫩江市鹤山农场建立的土壤侵蚀—生产力关系田间小区试验,在试验布设后的第18年（2022年）,系统研究了模拟侵蚀和施肥对土壤理化生性质、土壤质量和玉米产量的影响。试验为不同侵蚀程度（设0、10、20、30、40、50、60和70 cm 8个侵蚀深度）和施肥（不施肥和施肥2个水平）的二因素完全随机区组设计。测定项目包括土壤耕层（0～20 cm）的主要理化性质（包括容重、黏粒含量、含水量、pH、有机碳、碱解氮、速效磷、速效钾）、生物学性质（包括微生物生物量碳、微生物生物量氮及过氧化氢酶、脲酶、β-葡萄糖苷酶和纤维素酶活性）和玉米产量。结果表明：1）随模拟侵蚀深度增加,土壤黏粒、有机碳、碱解氮、速效磷、微生物生物量碳含量和纤维素酶活性显著下降,土壤容重和速效钾含量显著增加;施肥导致土壤容重、pH、速效钾含量和过氧化氢酶活性显著下降,黏粒、有机碳、碱解氮、速效磷含量及脲酶、β-葡萄糖苷酶、纤维素酶活性显著增加。施肥削弱了土壤脲酶活性、容重与其他理化性质间的相关关系。2）模拟侵蚀导致土壤质量和玉米产量显著降低,且主要发生在侵蚀深度为40 cm前。侵蚀深度40 cm时土壤质量指数分别下降28.1%（不施肥处理）和26.7%（施肥处理）,玉米产量分别下降了45.8%（不施肥处理）和11.7%（施肥处理）。施肥使土壤质量指数和产量分别增加7.0%和3倍。3）影响侵蚀条件下土壤质量的主要因素在不施肥处理下为纤维素酶活性、微生物生物量碳和碱解氮含量,施肥处理则为纤维素酶活性、微生物生物量碳和速效磷含量。影响侵蚀条件下玉米产量的主要因素不施肥处理为碱解氮含量,施肥处理则为速效磷含量。上述结果初步阐明了土壤侵蚀影响黑土土壤质量和生产力的程度及主要因素,对于退化黑土土壤修复有一定指导价值。     

黄土高原典型切沟土壤水分时空分布特征及其影响因素

研究切沟土壤水分及干层时空分布特征,有利于提高地区水资源利用效率及植被恢复效益.以神木市六道沟小流域典型切沟为研究对象,对土壤水分状况进行定位监测,分析沟底、沟缘和沟岸土壤水分时空分布、干层分布特征及其影响因素.结果表明:沟底土壤含水率由沟头至沟口呈明显增加趋势.沟底、沟缘和沟岸0～480 cm剖面土层平均含水率分别为...     

人工草地土壤水分周年变化规律的研究

本文利用人工牧草地土壤水分试验测定资料,分析研究了草地土壤水分的周年变化规律,得出草地土壤水分周年变化可划分为春季失墒期、夏季增失墒交替期、伏秋增墒期;土壤水分动态曲线波动主要受降水补给量和牧草耗水量的影响而变化,雨季降水对旱作草地土壤水分的补给起着重要作用。     

深松施肥对黑土活性有机碳氮组分及酶活性的影响

探究不同深松施肥措施对黑土活性有机碳氮组分及酶活性的影响对黑土有机质保育有重要意义。于东北黑土典型地区—黑龙江省绥化市试验点开展为期2年春玉米种植试验,共设5个处理:免耕+单施化肥(T1)、深松25 cm+单施化肥(T2)、深松25 cm+化肥有机肥配施(T3)、深松35 cm+单施化肥(T4)和深松35 cm+化肥有机肥配施(T5)处理,分析黑土活性有机碳氮组分和相关土壤酶活性的变化。结果表明:深松、施肥及其交互作用均显著影响土壤活性有机碳氮组分,对颗粒有机碳和颗粒有机氮影响最显著(P<0.001)。相对T1处理,单纯改变深松深度(T2和T4处理)会显著降低土壤活性有机碳氮组分,尤其颗粒有机碳和颗粒有机氮下降幅度最大;深松+化肥有机肥配施则可以显著增加土壤活性有机碳氮组分含量,与施化肥的T2处理相比,T3处理土壤有机碳、易氧化有机碳、颗粒有机碳和颗粒有机氮含量分别增加8.37%、35.10%、46.64%和42.39%(P<0.05);深松能够提高土壤碳氮稳定性,相比T1免耕处理,深松25cm和深松35cm土壤微生物生物量碳/有机碳、颗粒有机碳/有机碳比例均显著降低(P&...     

玉米植株残体培肥土壤的研究

采用土培试验对玉米植株残体施人后土壤理化性质及有机质组成的变化进行了分析。结果表明,土壤加入玉米植株残体后,土壤微生物生物量碳和氮含量提高,土壤的阳离子交换量增强,松结合态、联结合态和紧结合态腐殖质的含量增加,稳结合态腐殖质的相对含量下降,土壤中五碳糖和六碳糖的含量升高,土壤胶体活性变强。玉米秸秆和根茬对土壤的培肥作用存在差异。     

黑土区浅沟阻控植物筛选及土壤抗侵蚀能力评价

目的对比不同草本植物样地的土壤抗侵蚀能力,进而明确防蚀植物阻控黑土浅沟发育的潜力。方法以种植无芒雀麦、高羊茅、黑麦草及其组合的表层土壤为研究对象（裸地为对照）,基于土壤理化性质、团聚体特征、土壤渗透性能、土壤抗蚀抗冲能力的测定与分析,运用均方差决策法探究了4种草本植物（含组合）对土壤抗侵蚀能力的综合作用效果。结果种植草本植物均能显著提升土壤抗侵蚀能力,不同植物间增强效果存在差异。高羊茅处理的土壤总孔隙度、有机质显著高于其他处理,分别是裸地的1.08和1.22倍。无芒雀麦－高羊茅－黑麦草处理的土壤大团聚体含量及平均质量直径增加效果最为显著,无芒雀麦、高羊茅、黑麦草及组合处理的团聚体水稳性指数分别是裸地的1.1、1.2、1.7和2.6倍。与裸地相比,冻融后虽然植物处理的土壤入渗速率没有显著提升,土壤分离能力也没有显著下降,但其土壤抗侵蚀综合能力显著增强,无芒雀麦－高羊茅－黑麦草处理的增强幅度最大（达37.45%）。结论种植草本植物可以提高土壤团聚体稳定性、维持土壤渗透性能、增强黑土抗侵蚀能力,并且植物组合的效果优于单种植物（组合 > 高羊茅 > 黑麦草 > 无芒雀麦 > 裸地）。研究结果可为黑土浅沟防治及退化黑土修复植物品种选择提供参考。     

冻融作用对东北黑土区土壤入渗特性的影响

目的东北黑土区作为我国典型的季节性冻土区,在春季解冻期会经历反复的冻融循环过程,导致土壤的结构特征、水分运移特征等发生变化,影响水分入渗。研究旨在明确冻融作用对东北黑土区土壤入渗特性的影响。方法以东北黑土为研究对象,通过室内模拟冻融试验,研究不同解冻深度、不同冻融交替次数和不同初始含水量下土壤初始入渗率和稳定入渗率的变化规律。结果不同解冻深度条件下,各土壤初始入渗率之间以及各土壤稳定入渗率之间差异均不显著;在冻融交替次数为7 ~ 15次时,土壤入渗率相对较高且达到峰值。初始含水量对土壤初始入渗率和稳定入渗率有显著影响,初始入渗率和稳定入渗率均随初始含水量的增加而减小。结论冻融循环次数和土壤初始含水量是影响东北黑土区冻融土壤入渗的主要因素,而解冻深度（< 5 cm）对冻融土壤入渗影响不显著。