黑土肥力变化特点及其与土壤复合胶体性质的关系

黑土占黑龙江省耕地面积一半以上,是肥沃的土壤.但是,开垦后用养结合不好,土壤肥力呈现明显下降的趋势.本文拟从研究黑土肥力下降及其与土壤复合胶体的关系,以及有机质培肥黑土的效果及其对土壤复合胶体的影响,探索黑土肥力下降原因及培育高产黑土的技术途径,以便为快速培育高产黑土提供科学依据.为此,我们采集不同开垦年限的黑土和施用有机质不同程度培肥的黑土,进行了比较研究.     

利用黑土层厚度评价东北黑土区土壤生产力——以鹤北小流域为例

东北黑土区是中国重要的粮食生产基地,自开垦以来,土壤生产力退化严重。探索简易可行的黑土生产力评价方法,可为合理利用和保护黑土资源提供科学依据。以位于典型黑土区北端的鹤北小流域为例,基于黑土厚度和土壤理化性质的野外调查,构建了用黑土层厚度评价土壤生产力的方法。结果表明,黑土层厚度与土壤生产力水平间呈对数关系,当黑土厚度小于40-50 cm时,随着厚度增加,土壤生产力增加明显;当黑土厚度大于40-50 cm时,随厚度增加土壤生产力增加速度减缓。多年大豆单产及当地土地分等定级的双重验证表明用黑土层厚度评价土壤生产力简易可行,能够揭示土壤生产力的空间分异。研究区耕作方式对土壤生产力影响显著:同一地块内从坡顶到坡脚生产力呈增加趋势,但在等高种植情况下,地块土壤生产力差异较小,顺坡或与等高线交叉情况下,地块土壤生产力差异较大。     

甸地黑土的耕作和改良

内蒙古自治区呼伦贝尔盟农业区分布着广阔而肥沃的甸地黑土,根据1959年土壤普查资料,川谷地区的黑土即农民所说的甸子地有黑油砂土、黑土、黑砂土、黑粘土、黑灰土、灰粘土等,很适宜作农业耕地,其面积占农业区土地面积的30.66%。从目前农业利用来看,所有耕地绝大部分集中在坡地、岗地,而对甸地黑土却很少开垦。     

黑土坡耕地土壤侵蚀对土壤性状的影响

黑土作为东北地区主要的耕作土壤,其结构性状对土地生产力影响极大。土壤侵蚀使肥沃的黑土层减薄,土壤理化性状不同程度地受到破坏和影响。根据黑土侵蚀现状,对不同侵蚀程度黑土坡耕地的养分状况、土壤田间持水量和渗透速度、抗蚀抗冲性能指标的测定分析发现,黑土侵蚀程度由轻度到重度,土壤有机质等养分含量越来越低;土壤蓄渗水能力逐渐减小;土壤抗蚀抗冲性能亦逐渐降低。黑土坡耕地土壤侵蚀程度的加剧,使得土壤有机质含量减少,保肥供肥能力降低,土壤黏度加重,结构变劣,保水能力减弱,影响农作物的生长发育,势必对我国东北黑土区商品粮基地的重要地位构成严重威胁。     

嫩江地区耕地黑土

嫰江耕地黑土分布在气候比较湿润、冷凉、丘陵漫岗起伏地带,即过去所说的淋溶黑土地区。面积很广,土壤肥沃;旱涝保收,产量高,是东北的粮仓。这类土壤一般开垦种植年限均在20年左右。     

心土培肥犁改良瘠薄土壤的效果

研究根据心土培肥的改土技术要求研制出心土培肥犁,并分别在瘠薄黑土和碳酸盐草甸黑钙土上开展大面积机械改土试验,明确自主研发的心土培肥犁改土后对土壤理化性质影响及对作物产量的效果,为其广泛应用到低产土壤改良提供机械及技术支持。试验设深松、心土培肥和常规对照耕作,采用大田对比方法。研究结果表明:心土培肥和深松在不同类型土壤上对土壤理、化性质,对作物产量及产量性状影响后效不完全一致;心土培肥降低土壤抗剪强度后效明显,碳酸盐草甸黑钙土10~30 cm土层土壤抗剪强度比对照降低6.65~12.16 k Pa,黑土比对照降低8.20~11.31 k Pa,碳酸盐草甸黑钙土改土后效果明显,黑土改土后效长,心土培肥改土效果优于深松;土壤容质量和硬度趋势同上;心土培肥提高土壤透气系数为2.78~14.28倍,饱和导水率为2.38~11.62倍;深松和心土培肥可提高下层土水分消耗比例,30~60 cm土层耗水量为心土培肥区深松区对照区,心土培肥耗水量比照高10%;心土培肥处理可提高土壤磷含量和供磷强度,20~30 cm和30~40 cm土层土壤供磷强度比对照分别提高4.19~5.17倍和4.96~17倍,碳酸盐草甸黑钙土高于黑土;心土培肥可提高玉米产量,碳酸盐草甸黑钙土上心土培肥增产幅度为6.82%~18.01%,黑土增产幅度为6.45%~11.18%,平均增产效果碳酸盐草甸黑钙土薄层黑土,但黑土持续增产效果好。     

心土培肥改良白浆土的研究Ⅱ心土对作物产量的贡献及磷、钙培肥心土的效果

为明确心土对作物产量的贡献和P、Ca培肥心土的效果,采用盆栽试验与室内模拟试验相结合的方法,研究心土层对作物产量贡献和白浆土心土培肥的机理。结果表明:良好的心土层对作物产量影响十分明显。黑土厚度从20 cm增加到60cm,大豆增产40.4%;不同土层位置对大豆产量的贡献率分别为:20～40 cm土层10%以上,40～50 cm土层为4.57%;50 cm以下土层为1%。磷培肥后心土层吸附磷的能力降低、解吸率增加,土壤中有效磷含量提高;钙培肥后心土层土壤电导率和pH提高,但使土壤中磷的有效性降低;磷培肥后磷在土壤中主要转化为Ca2-P、Ca8-P、Al-P和Ca10-P。     

黑土区耕地资源面临的形势及发展对策

东北黑土区是目前世界上仅有的三大黑土区之一,总面积11.78万km~2,是我国的主要商品粮基地。长期的开垦与种植,使黑土资源面临着水土流失严重、土地退化、肥力下降、、生态环境脆弱、环境污染日益严重等严峻的形势。为保护这些黑土资源,应改变以前旧的观念,对其进行科学有效防治,通过人工调控,恢复生态,使这片宝贵的黑土地实现可持续发展。     

黑土区长期连作玉米农田土壤肥力变化及其评价——以德惠市为例

通过对德惠市12个乡镇3类长期连作玉米的黑土进行采样分析化验,并与1982年第二次土壤普查资料对比,发现除全K和速效K含量外.其他土壤养分都有不同程度的增加.长期连作玉米厚层黑土阳离子交换量(CEC)、全N含量增加最多,速效K含量减少最多:中层黑土土壤有机质、全P含量增加最多,全K含量下降最快:薄层黑土碱解N含量、速效P含量增加最多.通过对德惠市黑土农田肥力现状进行评价,结果表明,由于根茬还田,长期连作玉米黑土地力没有下降,黑土农田肥力较高,保肥、耐肥能力强:但土壤N素供应不足,需要依赖施用N肥保证产量.     

黑土的酶活性

近年来,土壤的熟化实质问题引起了人们越来越大的注意.这主要是因为,揭示土壤的熟化实质,有助于定向地培肥土壤和有效地调控土壤肥力的演变进程.1978年,我们在先前工作的基础上,进一步对不同开垦年限、不同熟化度黑土的熟化实质问题进行了研究.本文着重讨论黑土的酶活性及其与土壤腐殖物质和其他肥力因素的相关性.     

东北黑土有机质组分与结构的研究进展

在全球气候变化背景下研究土壤有机质的转化过程对于评价陆地生态系统碳截获潜力具有重要意义,而土壤有机质的循环特征及其稳定性与土壤有机质的组成和结构密切相关.东北黑土区是我国重要的商品粮基地,近年来,黑土有机质含量呈显著下降趋势,造成黑土肥力和质量的严重退化.本文通过文献资料的整理,总结了不同农田管理措施下黑土土壤有机质的消长动态、组分变化以及结构特征的研究现状,并探讨了研究中存在的问题.开垦和耕作导致土壤有机质总量、活性组分以及腐殖物质含量的显著降低,而平衡施用化肥和有机肥是维持和提升土壤有机质数量和质量的有效途径,长期有机无机配施使土壤有机质结构趋于简单化,有利于土壤肥力的保持.黑土有机质组分化学结构变化的驱动机制是值得人们长期探索的问题.     

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。     

煤矸石填充对沟道导排水性能和土壤肥力及重金属污染的影响

为探寻适合东北黑土区侵蚀沟复垦的技术方法,该文研究了一种基于复垦后导排水能力最大的侵蚀沟煤矸石填充复垦技术方法,通过模拟一定深度的沟道、应用响应曲面法探究覆土和煤矸石填充厚度的变化对于复垦沟道导排水性能的影响及最优厚度搭配组合预测。同时引入土工布并考察土工布对煤矸石淋溶过程中重金属的隔绝作用。选择一条用煤矸石填充复垦4 a后的侵蚀沟,在耕层(0～20 cm)进行土壤肥力以及重金属污染情况的调查研究。结果表明:1)土层厚度增加减弱沟道导排水能力,混合粒径、大粒径煤矸石层厚度增加增大沟道导排水能力,土层与大粒径煤矸石层组合存在交互作用。覆土、混合粒径及大粒径煤矸石层厚度分别为53.42、38.51、90 cm时,模拟2 m深沟道导排水能力最强。2)沟道复垦4 a后,容重增加、酸度改善、全磷含量持平于对照土壤,全氮、全钾及有机质含量显著低于对照土壤。综合肥力小于对照土壤,略高于黑龙江省第二积温带的土壤综合肥力。3)复垦土壤Pb含量持平于当地对照土壤及背景值,Cr、Cu含量高于当地对照土壤及背景值,但均未超过环境质量二级标准值,3种重金属存在轻度污染及富集现象。研究结果可为土地整理规划提供一定借鉴。     

吉林省农田黑土肥力变化趋势及评价

通过吉林省3个典型黑土实验点(15年玉米和水稻连作)的长期测定,对土壤养分变化进行了分析,并采用数值化的方法对其综合肥力进行了评价。研究结果表明,土壤有机质含量3个实验点均呈增加趋势;土壤全氮、碱解氮和速效钾含量平原玉米地呈下降趋势,而坡地玉米地和平原水稻田呈上升趋势;近年来,速效磷含量3个实验点均下降明显。肥力综合评价表明,平原玉米地的综合肥力略呈下降趋势,而坡地玉米地和平原水稻田的综合肥力呈现上升趋势,总体反映出在常规管理条件下,典型地块肥力15年来没有严重的退化现象。     

黑土立体休闲技术改土增产效果

为了打破犁底层障碍,消减连作障碍,分别在轮作和连作的黑土上采用分层深耕犁将0~20 cm耕层土与20~40 cm下层土进行转换,以达到休闲表层土壤的目的。采用大区对比法连续2年调查改土后效果。结果表明:第1年、第2年立体休闲处理较对照组未改土,0~40 cm土层土壤平均容重分别降低0.05、0.11 g/cm~3;通气系数分别提高14.97×10~(-2)、16.69×10~(-2) cm/s;而饱和导水率较对照组第1年降低了3.14×10~(-3) cm/s,第2年提高了10.95×10~(-3) cm/s;抗剪强度较对照组第1年降低了0.72 kPa,第2年提高了0.82 kPa;土壤平均含水率提高分别提高4.07%、4.95%;温度分别提高0.78、0.13℃。立体休闲后表层土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾降低、下层土土壤肥力增加。在轮作条件下,立体休闲后第1年马铃薯和甜菜分别减产5.63%和3.06%;第2年玉米和马铃薯分别增产5.20%和27.00%。在大豆连作条件下,立体休闲区植株干质量平均比对照提高7.63~7.82%;根干质量提高7.61%~13.41%;根长增加4.42%~6.26%;单株荚数增加18.83%~20.71%;株粒数增加幅度为32.43%~37.21%;根瘤数每株增加1.46~5.15个;产量比对照增加3.09%~22.38%。     

黑土地保护中不容忽视的一个问题:地膜残留及其污染

"黑土地保护"作为一项国家战略,已经写进我国"十四五"规划和"2035年远景目标纲要",中国科学院与东北三省政府签署了"黑土粮仓"科技会战框架协议,全力开展"黑土地保护"科技会战.当前"黑土地保护"科技攻关主要关注提升土壤有机质、降低土壤侵蚀、减少化肥和农药面源污染、推广保护性耕作等热点问题,而黑土地地膜残留与污染已经...     

耕作及水蚀影响下坡耕地土壤有机碳动态模拟

土壤侵蚀和沉积明显影响土壤有机碳(SOC)的积累与损耗,在以往土壤碳平衡模拟中却未得到应有的重视。本文以典型黑土漫岗坡耕地表层土壤为研究对象,利用CENTURY模型模拟特定质地下自然黑土有机碳的积累过程,估算研究区黑土有机碳及各组分的背景值;对比研究侵蚀泥沙对SOC富集的影响,将模型模拟值与实测值进行统计比较来验证模型;进而模拟侵蚀区开垦后SOC以及各组分随时间的变化,定量研究土壤侵蚀对SOC各组分损失的贡献。研究结果表明:黑土有机碳的累积大致可分为初期的快速积累和后期缓慢积累两个阶段,前期慢性有机碳库的累积对SOC库的增加贡献最大,后期SOC累积主要由惰性有机碳缓慢累积来完成。达到平衡状态时,研究区黑土有机碳含量为7 240 g m-2,以慢性和惰性有机碳为主,约占总SOC的97.4%。考虑泥沙对SOC的富集作用,模型模拟值与实测值更加吻合。自然黑土开垦后,微生物分解矿化作用是活性和慢性有机碳损失的主要途径,土壤侵蚀明显降低惰性有机碳含量,其贡献率随侵蚀速率的增加而增大。因研究区侵蚀不严重,土壤侵蚀对开垦以来的SOC库损耗贡献较小。     

旱作区典型土类穿透阻力分布特征及耕层厚度确定

为探明不同土类的穿透阻力变化特征与影响因素,针对中国黄淮海旱作区与东北旱作区的潮土、褐土、黑土、黑钙土、砂姜黑土与棕壤共6种典型土壤,测定了0—40 cm穿透阻力,分析其垂直分布特征,建模分析了0-20 cm内穿透阻力与土壤理化性质(含水量、容重、质地、有机质含量)的量化关系,基于趋势分析,确定了不同土类的耕层厚度.结...     

Preferential erosion of black carbon on steep slopes with slash and burn agriculture

In this study we investigated the quantitative and qualitative aspects of soil organic matter (SOM) losses caused by water erosion within a small catchment in Northern Laos, under steep slopes and slash and burn agriculture. The soils in the region have a high contribution of black carbon to soil organic matter and high erosion rates. The aim of the study was to quantify the erosion of black carbon and to identify the processes involved. The conceptual approach included the measurement of contents of SOM, black carbon and mineral bound SOM in bulk soils, sediments eroded from 1 m² plots and in sediments at the outlet of the 0.6 ha catchment. Additionally, the enrichment factors of bulk SOM, BC and mineral bound SOM were calculated for eroded sediments.     

东北黑土有机碳的分布及其损失量研究

为了分析东北黑土土壤有机碳(SOC)的分布特征及其开垦以来黑土SOC的损失程度,我们于2004～2005年在黑龙江和吉林两省采集了32个自然黑土剖面样品,在每个自然黑土样品附近对应采集32个景观条件相似的耕作黑土样品。结果表明,自然黑土样品0～30cm土层SOC含量平均为32.20 g kg-1,最高可达63.46 g kg-1,黑龙江省自然黑土SOC含量(34.55 g kg-1)高于吉林省(23.80 g kg-1)。耕作土壤SOC平均含量为22.71 g kg-1,远低于自然土壤。受温度的影响,随着纬度的增加,自然黑土与耕作黑土SOC含量逐渐递增。由于土壤侵蚀以及耕垦和去除作物残留物等农业管理措施的综合作用,使得耕作黑土表层SOC含量小于自然黑土。与自然黑土相比,耕作黑土0～10cm土层SOC损失量在26.84%～46.57%之间,亚表层损失相对较少。黑土SOC含量下降也是土壤水土流失致使黑土层变薄的一个直接表现。耕作黑土表层流失厚度可以通过自然与耕作黑土剖面SOC含量的分异差值来估算。通过对土壤剖面上SOC的分布进行校正剔除土壤侵蚀的影响后得到的同等深度SOC含量的差值才可视为由耕作以及有机质输入量差异等因素造成的SOC损失量。未经校正而进行的自然黑土和耕作黑土同一深度SOC含量的比较可能过高估计了农业管理措施对土壤SOC损失量的影响。