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。     

长期施肥下黑土活性有机质和碳库管理指数研究

基于东北黑土长期定位试验,研究不同施肥措施对黑土活性有机质及其碳库管理指数的影响。结果表明:在不同施肥措施的影响下土壤有机质得到了不同程度的提高。撂荒处理(CK0)土壤有机质较初始值提高了35.62%;单施化肥处理有机质提高最小,为10%~15%;其次为秸秆还田处理提高了20%;有机肥和化肥配施处理土壤有机质提高效果最显著,为66.38%~92.13%。黑土活性有机质分布规律为高活性有机质、中活性有机质、低活性有机质分别占有机质含量的3.80%~10.28%、1.59%~12.32%、8.71%~27.45%。以撂荒处理为参考土壤,有机肥和化肥配施处理高活性有机质、中活性有机质碳库管理指数高于参考土壤;氮磷钾肥配施处理(NPK)高活性有机质及其高活性有机质碳库管理指数与参考土壤较为接近;单施氮肥处理(N)、施用氮肥和磷肥处理(NP)、施用氮肥和钾肥处理(NK)、施用磷肥和钾肥处理(PK)高活性有机质、中活性有机质及总活性有机质碳库管理指数均低于参考土壤。采用有机肥无机肥配施对提高黑土活性有机质含量,提高土壤碳库管理指数具有比较好的效果。     

长期有机培肥模式下黑土碳与氮变化及氮素矿化特征

土壤氮的矿化是土壤氮素肥力的重要指标,是影响作物产量至关重要的因素。本研究依托黑土长期定位试验,通过取样分析研究了32 a不同培肥模式下黑土碳、 氮及主要活性组分的变化,采用淹水培养法研究了不同施肥模式下黑土氮素的矿化特征。结果表明,施肥显著提高黑土可溶性碳（DOC）、 氮（DON）的含量及其比例。在氮、 磷、 钾化肥的基础上配施有机肥,显著降低了土壤微生物量氮（SMBN）占土壤总氮的比例,提高了土壤微生物量的C/N比值（SMBC/SMBN）,促进了土壤氮的生物固持。施肥32 a后,单施常量和高量有机肥处理的土壤氮的矿化量（Nt）显著提高,分别相当于不施肥的8.2倍和10.2倍,而单施氮或氮磷钾化肥对黑土氮素矿化量无明显影响。施用有机肥显著提高了土壤氮素的矿化率（Nt/TN）,但有机肥配施化肥（氮或氮磷钾）的处理与单施有机肥相比,黑土氮的矿化率显著降低,降低幅度分别为23.5%~32.1% 和14.1%~17.8%。土壤氮素矿化量与土壤有机质、 全氮储量、 活性碳、 氮组分均呈极显著线性相关,但氮素的矿化率随着有机质和全氮含量的提高而提高至0.4% 后基本稳定。表明尽管土壤氮的矿化与有机质的含量直接相关,但土壤有机质的品质同样决定着土壤氮素的矿化能力。施有机氮是提高土壤供氮能力的重要途径。     

两种施肥处理下不同有机质含量农田黑土微生物群落结构PLFA分析

土壤有机质含量和施肥是影响黑土微生物群落结构的重要因素,但是受气候影响,很难单独明确有机质含量或施肥对土壤微生物群落的影响.本研究利用黑土生产力长期定位试验,将有机质含量不同的5个黑土(SOM1.7、SOM3、SOM5、SOM6、SOM11)置于相同气候条件下,通过分析磷脂脂肪酸,系统地研究了施肥与有机质含量对农田黑土...     

两种气候条件下梯度有机质含量农田黑土纤维素酶和β-葡糖苷酶活性研究

利用空间移位的方法将5种有机质含量的农田黑土置于中温带大陆性季风气候(MAT4.5)和寒温带大陆性季风气候(MAT1.5)条件下,探究了气候-有机质-施肥对土壤纤维素酶活性和β-葡糖苷酶活性的影响。结果表明:在MAT4.5条件下农田黑土中纤维素酶活性要高于MAT1.5;随有机质含量升高,纤维素酶活性在MAT4.5条件下呈逐渐降低的趋势;施肥能明显提高纤维素酶活性,且在MAT4.5条件下增加幅度较大,而在MAT1.5条件下却呈现出“U”型变化趋势。MAT4.5条件下β-葡糖苷酶活性略高于MAT1.5条件下的活性,其活性均随着土壤有机质含量升高而增强;施肥能提高各有机质含量农田黑土中β-葡糖苷酶活性,在MAT1.5条件下提升幅度较大。方差分析表明气候-有机质-施肥的主效应对土壤纤维素酶与β-葡糖苷酶活性均有显著影响,但是交互作用只对纤维素酶整体活性有显著影响。     

沙地整治下榆林土地利用及土壤有机质时空分异特征

毛乌素沙地是典型的生态脆弱区,近年来针对其在榆林境内的沙地整治利用取得显著成效,也对土壤环境产生了深刻影响。为了探究沙地不同整治利用方式对土壤有机质的影响,该研究选取榆林市显性沙地,利用多光谱遥感影像及相关光谱指数,结合沙地土地利用变化特征,通过XGBoost机器学习方法,反演1990-2020年土壤有机质含量;分析不同土地类型下土壤有机质含量变化,通过半变异函数揭示了其空间变异性,厘清人为因素和自然环境的影响程度。结果表明,30 a间榆林5 460 km2沙地中超过半数得到整治和利用,沙地-草地是最主要的地类转变方式,建设用地面积增长最迅速;沙区土壤有机质含量上升,但整体呈现先增加后降低的趋势,有机质均值由0.34%增长至0.79%,近10年降低至0.51%;榆林沙区土壤有机质具有较强的空间自相关性。起初,人为利用对其有积极作用,但随着沙地的利用强度增大,对土壤有机质产生负向作用,进而致使其含量下降,面临土地退化危机。建议加强退化林草的修复改良,放缓建设用地开发力度,研究以期为沙地整治提供理论和实践借鉴意义,保护榆林沙地土壤环境安全。     

东北黑土区长期不同种植模式下土壤碳氮特征评价

土壤碳氮是衡量土壤肥力的重要指标,阐明农田管理措施对土壤碳氮特征的综合影响,可为农田地力培育和土地可持续利用提供理论与技术支撑。该研究借助在吉林公主岭建立的长期定位试验,选择休闲处理与增施有机肥条件下的玉米连作、玉米-大豆轮作、大豆连作等处理,系统评价了种植模式对土壤不同形态碳氮的影响及其相互关系。经过21 a的增施有机肥,玉米连作、玉米-大豆轮作、大豆连作3个处理的耕层(0~20 cm)土壤有机碳、全氮和有效氮比休闲处理分别提高23.5%~46.8%、4.9%~64.3%和35.4%~121.9%,其中以玉米连作处理最高(P0.05);有机碳与全氮、有效氮呈极显著的相关关系(P0.01),表明较高的有机碳会促进氮素有效性。玉米连作处理的耕层土壤微生物量碳分别比玉米-大豆轮作和大豆连作处理高23.1%和41.4%,而土壤微生物量氮则分别高37.8%和135.3%,差异显著(P0.05)。玉米连作处理下耕层2 000μm、≥250~2 000μm、≥53~250μm以及53μm的土壤团聚体结合有机碳均为最高(P0.05)。此外,玉米连作处理的高活性有机碳组分显著(P0.05)高于其他处理,其化学活性指数也显著(P0.05)高于玉米-大豆轮作处理,表明玉米连作处理下的土壤有机碳对外界环境变化较为敏感。上述研究表明,在施用有机肥的条件下,长期玉米连作可提高土壤有机碳质量分数,促进土壤氮素有效性,但应配合采用合理的耕种措施,以降低有机碳分解风险。     

不同耕作制度对紫色水稻土活性有机质及碳库管理指数的影响

以长期定位试验点的紫色水稻土为研究对象，研究了耕作制度对紫色水稻土活性有机质和碳库管理指数的影响。结果表明：稻田长期垄作免耕0～10cm土层有机质含量比常规平作高，10～60cm土层有机质含量则比常规平作低；表明稻田长期垄作免耕土壤有机质具有表层富集现象；水旱轮作各土层有机质含量均比常规平作低。垄作免耕各土层活性有机质含量普遍增加，水旱轮作表层（0～10cm）活性有机质含量减少，其余土层变化不大。对活性有机质组分含量的研究表明：与常规平作相比，垄作免耕增加了土壤表层活性有机质各个组分的含量，在其余土层增加了低活性有机质含量，而减少了高活性有机质含量；水旱轮作增加了各土层低活性有机质含量而减少了中活性和高活性有机质含量。垄作免耕所有土层的碳库管理指数都在100以上，水旱轮作除表层（0～10cm）小于100以外，其余土层都在100以上。由此可见，农业管理措施对土壤有机质、活性有机质及碳库管理指数有较大影响。     

曲靖市耕地土壤有机质状况

2006—2011年,采集曲靖市耕地12个土类13 171个土壤样品,进行有机质测定,了解曲靖市耕地土壤有机质状况。结果表明,与第二次土壤普查结果相比,曲靖市耕地不同土类土壤有机质有升有降。其中,赤红壤、水稻土、紫色土、冲积土和燥红土有机质平均含量分别升高13.0%、16.8%、19.5%、52.5%和222.4%;而草甸土、黄壤、红壤、石灰(岩)土、黄棕壤、棕壤和沼泽土平均含量则分别降低了6.2%、17.7%、19.6%、32.3%、36.0%、42.9%和74.1%。从面积上来看,80.8%的旱作耕地土壤有机质平均含量低于第二次土壤普查结果,这意味着曲靖市旱作耕地土壤质量有所退化。耕地土壤管理中需加强绿肥生产利用、秸秆还田,提升土壤有机质。     

土壤有机质含量与玉米生产力的关系

土壤有机质是土壤肥力的重要指标。本文通过空间移位的方法,将东北黑土带由南向北5个点有机质含量为18.1g kg-1、31.1g kg-1、54.6g kg-1、103.9g kg-1、53.6g kg-1的农田黑土,分别移至黑龙江省的海伦市和吉林省的德惠市的两种气候下,通过田间试验的方法,研究了黑土有机质含量与玉米生产力的关系。结果表明,在相同的施肥条件下,土壤有机质含量与玉米产量间不存在显著相关关系,产量差异不显著;施肥对各种有机质含量的黑土均有显著增产作用,增产幅度在12.3%～64.1%,黑土带的南部区域德惠市的施肥增产作用要明显高于北部区域海伦市的增产作用。     

不同修复措施下红壤水稳性团聚体中有机质分布特征

试验设置作物对照(CK)、作物+PAM(聚丙烯乙酰)(C1)、作物+稻草覆盖(C2)、作物+带状牧草(C3)、作物+PAM+带状牧草(C4)和作物+稻草覆盖+带状牧草(C5)6个处理,分别于种植花生前(A)、花生收获后(B)和小麦收获后(C)采集表层土样,研究不同修复措施下鄂东南侵蚀红壤团聚体的稳定性及水稳性团聚体中有机质的分布特征。结果表明,C时期各处理>0.25mm水稳性团聚体含量的平均值比A时期提高了24.78%,以C2处理的水稳性团聚体含量最高。不同时期土壤和各级水稳性团聚体中有机质含量表现为B>C>A。随着团聚体粒径(>4mm,4～2mm,2～1mm,1～0.5mm,0.5～0.25mm)减小,水稳性团聚体中有机质含量逐渐降低。土壤有机质含量与各粒径水稳性团聚体有机质含量呈线性正相关,小粒径(2～0.25mm)水稳性团聚体的有机质含量与土壤有机质含量呈极显著正相关(相关系数为0.779 2～0.828 6)。综合考虑土壤有机质含量和团聚体稳定性2个因素,稻草覆盖措施对侵蚀红壤的修复效果较好。     

长期施肥下黑土活性有机碳变化特征

观测分析了黑土长期不同施肥30年后不同形态的活性有机碳含量(易氧化有机碳>轻组有机碳>微生物量碳>水溶性有机碳)的变化特征。结果表明,长期施用氮、氮磷和氮磷钾化肥对土壤活性有机碳无显著影响;长期施用有机肥以及有机肥配施化肥均显著提高了土壤活性有机碳含量,与不施有机肥相比,有机肥区组中土壤轻组有机碳和水溶性有机碳含量增幅较大,分别在122%～258%和237%～351%之间,而土壤易氧化有机碳和微生物量碳含量增幅分别在72%～98%和83%～112%。黑土不同形态活性有机碳对施肥的响应灵敏度为,轻组有机碳>水溶性有机碳>微生物量碳≈易氧化有机碳。因此,轻组有机碳是指示土壤有机碳变化的较好指标。     

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。     

土壤活性有机质组分的光谱分析方法及应用

光谱分析方法是利用光谱学的原理和实验方法,来确定所测物质的结构及其化学组成和相对含量的方法。土壤活性有机质(labile organic matter,LOM)是生态系统管理措施早期且快速的敏感指标,对土壤质量的变化研究有重要意义。近年来,土壤LOM的含量变化逐渐成为土壤科学工作者研究的焦点。土壤LOM的组分有物理、化学、生物学和联合分组所分离出来的各种不同组分。土壤LOM组分的数量测定方法具有不确定性和难比较性,而应用光谱特性的质量变化的分析方法可以补充和验证数量变化的规律,由此获得准确、详实的结果。本文对利用现代分子技术进行有机质结构表征的紫外-可见光谱(UV-vis)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、三维荧光光谱(3DEEM)和固态核磁共振碳谱(¹³C-NMR)的光谱分析方法进行了详述,并对这些方法在LOM研究的应用进展进行了概述。提出应针对不同的研究目的,选择适合的光谱分析技术,推荐了每种土壤LOM组分所适用的光谱分析方法,为研究解析土壤LOM的数量和质量变化规律提供了技术参考。     

退耕还湖后不同植被群落下湿地土壤有机质及磷素含量差异分析

以菜子湖地区退耕还湖后苔草、芦苇和酸模植被群落下的湿地土壤为研究对象,分析了3种植被群落类型对湿地土壤有机质、全磷、速效磷含量及其在土壤剖面分布特征的影响。结果表明:(1)0-6cm土层土壤有机质含量表现为:酸模>苔草>芦苇,而6-13cm,13-25cm,25-40cm,40-55cm土层均表现为:芦苇>苔草>酸模,总体表现为随着土壤剖面深度增加而下降(2)土壤全磷含量均为0-6cm土层全磷含量较高,6-13cm土层含量最低,全磷含量总体表现为随着剖面深度的增加而递增,递增趋势的强弱表现为:酸模>苔草>芦苇(3)土壤速效磷含量除酸模在0-6cm土层显著大于苔草和芦苇外,其它各个层次间土壤有效磷含量无显著性差异,总体上均表现为随土层加深而下降的趋势(4)除酸模在0-6cm和6-13cm土层的土壤磷素有效率显著高于苔草和芦苇外,其它不同土壤层次间无显著差异。(5)不同植被群落凋落物和根系分布特征差异是引起退耕后湿地土壤剖面有机质和磷素分布差异的主要原因,而水产养殖农家肥投放也促进了湿地表层土壤养分积累。     

若尔盖高寒湿地土壤活性有机碳垂直分布特征

对若尔盖高寒湿地沼泽土和泥炭土的有机碳（TOC）和活性有机碳（LC）沿土壤剖面的分布特征研究表明，沼泽土的有机碳和全氮（TN）古量整体上从表层向下呈现下降趋势．中间在16～18cm处出现一个升高点，与当时的有机质来源和沉积环境有关。泥炭土有机碳沿土壤剖面并没有呈现同样的下降趋势．而是从表层向下至22cm呈现升高趋势，22cm向下才呈现下降趋势。全氮含量与有机碳含量的分布特征不同。在表层o～10cm古量较高，向下含量减小。沼泽土活性有机碳沿土壤剖面整体呈现下降趋势，变化于2．4～13．6mg／g．变异系数较大。达到53．25％。泥炭土活性有机碳沿土壤剖面规律性不明显，变化于30-45mg／g，变异系数只有11．62％。沼泽土的活性有机碳占到总有机碳的3％～17％。变化较大；而泥炭土的活性有机碳占到总有机碳的7％～12％，变化较小。沼泽土和泥炭土的有机碳活度（L）最大值并不是出现在表层，而是在表层稍微向下的部分（8～10cm）。再向下有机碳活度呈现下降的趋势。     

容重对不同有机质含量土壤水分入渗特性的影响

通过不同有机质含量的土壤入渗试验,分析有机质含量及容重对土壤水分入渗特性的影响.结果表明:容重对质地相同而有机质含量不同的土壤表现出不同的影响程度,对高有机质含量的土壤影响显著,有机质含量高的土壤在容重递增的过程中,土壤累积入渗量、湿润深度显著下降,稳定入渗率以乘幂形式迅速下降;有机质含量较低的土壤,容重增加对土壤入渗过程影响相对较小,容重增加时,其累积入渗量、入渗率、湿润深度也有不同程度的减小,但其减小的幅度范围较小,稳定入渗率呈平缓线性降低.采用Green-Ampt模型与Philip模型模拟不同容重及有机质含量的土壤饱和导水率结果与实测值吻合较好.