宁夏灌淤土对磷吸附的初步研究

本文报道了宁夏灌淤土12个代表性土样对磷的等温吸附与解吸特性。实测吸附曲线与Preundlich、Langmuir和Temkin三种等温吸附方程都很吻合。全部供试样品的相关系数变化在0.931-0.999之间,均达极显著水平(p<0.01)。其中Langmuir等温式与本实验资料最为吻合。供试土壤对磷的最大吸附量(X_m)变化在172-460μgP/g之间,平均为347±28μgP/g。影响其大小的因子主要是物理性粘粒和CaCO₃,含量,均达极显著正相关。灌淤土不同土层的吸磷量大小依次为:剖面24>23>21>22,而解吸磷能力大小依次为:剖面23>22>21>24。磷的解吸量与吸附量之间呈极显著正相关。根据本试验数据,土壤对磷的等温吸附曲线可以用来预测土壤需磷量。     

施肥措施对水旱轮作条件下灌淤土磷素形态的影响

  目的  研究水旱轮作条件下灌淤土磷素形态的变化特征,为宁夏引黄灌区作物施肥调控土壤磷素有效性提供科学依据。  方法  在水稻-玉米轮作体系下,设不施氮肥（T0）、常规施肥（T1）、优化施氮（T2）、70%优化施氮 + 30%有机肥氮（T3）、80%优化施氮 + 20%有机肥氮（T4）、秸秆还田 + 70%优化施氮 + 30%有机肥氮（T5）、秸秆还田 + 80%优化施氮 + 20%有机肥氮（T6）7个试验处理,通过田间小区定位试验研究了不同施肥措施对灌淤土全磷、速效磷和无机态磷含量的影响。  结果  在水旱轮作过程中,不同施肥措施对各季作物土壤全磷含量和旱地玉米速效磷含量影响不明显,但秸秆还田配施化肥和有机肥（T5、T6）能提高耕层土壤速效磷含量,水稻季和玉米季最高含量分别达56.4 mg kg?1和40.4 mg kg?1。由水田改为旱作后,不同施肥措施下土壤速效磷含量平均降低了7.6 ~ 18.1 mg kg?1。水田条件下不同施肥措施对无机磷含量均有显著影响（铝结合态磷除外）;旱作条件下不同施肥措施对铝结合态磷、铁结合态磷、闭蓄态磷含量均有显著影响,但对交换态磷、钙结合态磷含量影响不大。水田或旱作条件下,闭蓄态磷和钙结合态磷都是灌淤土无机磷的主要赋存形态。  结论  在宁夏引黄灌区水旱轮作体系下,有机无机肥配施秸秆还田是灌淤土磷素有效化调控的最有效手段,且在水稻季的调控效应最明显。     

长期施肥对灌淤土小麦产量变化的影响

探明长期常规施肥下灌淤土小麦产量变化及其与施肥的关系,为灌淤土小麦施肥管理及提高作物产量提供理论依据.采取统计分析的方法,研究国家级土壤肥力长期监测点中灌淤土的4个代表性监测点常规施肥条件下小麦产量变化及其与施肥量的关系.结果表明,灌淤土长期耕作施肥近20年,小麦产量呈现出极显著的增长趋势,年均增加117 kg/hm~2,多年平均产量5 354 kg/hm~2;无肥区小麦产量则表现为下降趋势,年减产50 kg/hm~2,多年平均产量1 420 kg/hm~2.小麦产量与化肥NP、总施肥量(有机加无机)NPK均呈极显著正相关,其中前者呈对数关系,后者更接近直线相关,相关系数分别为0.699 5、0.395 5.小麦肥料农学利用效率平均年下降速率0.250 1 kg/kg,施肥区相对于无肥区的多年平均增产率371%,其中,在单施化肥情况下,前者平均年下降速率为1.766 4 kg/kg,后者表现出下降趋势,但不显著;而有机无机配施条件下,则前者有上升趋势,但不显著,后者年均增加30.9个百分点.施肥是增加灌淤土小麦产量的重要措施.采取有机无机肥料相结合的方式,在施足有机肥的基础上,适当控制磷肥施用量,增施氮钾肥可实现小麦高产、稳产.     

长期施肥对宁夏灌淤土土壤微生物多样性的影响

灌淤土是含有大量泥沙的黄河水流经长期灌溉而形成,其在宁夏土类中占有一定的比例。为了阐明长期施肥对灌淤土土壤微生物的影响,以宁夏灌淤土土壤肥力监测基地为试验平台,采用平板稀释法和Biolog微生物鉴定系统研究了长期施肥条件下土壤微生物特征的变化。结果表明:长期NP、NK、PK、NPK施肥处理显著降低了土壤细菌数量和土壤微生物总数,细菌数量降低达50%以上。M和1.5NPKM处理增加了土壤放线菌数量,增加的幅度达95%左右,单施氮肥处理显著降低了土壤放线菌数量。NPK和NPKM处理提高了土壤微生物群落对羧酸类、碳水化合物类和酚类碳源的代谢活性,1.5NPKM处理提高了微生物群落对胺类碳源的代谢活性,说明长期的NPK及NPK配合施用有利于土壤微生物活性的提高。施肥处理均不同程度地提高了土壤微生物群落的SHANNON多样性指数但降低了均匀度指数。     

我国灌淤土的粘土矿物特点

灌淤土是指在灌溉、施肥和耕作等农事活动影响下已形成50厘米以上厚度的灌淤土层(称灌淤层)的土壤。在我国,主要分布于宁夏银川平原、内蒙古河套平原、甘肃河西走廊、新疆塔里木盆地和准葛尔盆地的四周以及青海的湟水河谷地等，是我国西北干旱区最重要的农田和产粮基地。     

现代人类活动对新疆灌淤土养分特性影响

采集新疆4个典型灌淤土和其源土样品,分析养分含量,进行时间和空间尺度变化的比较分析,结果表明,现代人类活动使灌淤土有机质、全氮、有效氮和有效磷含量增加,有效钾降低,微量元素铜、铁、锌、锰等的有效含量增加,进一步分析表明合理的管理和利用土壤是灌淤土养分含量维持和增加的关键。     

我国灌淤土的形成和分类

本文从全国范围内全国地研究了灌淤土的形成特点，主要表现在：（１）地面的抬升和耕层的加厚；（２）有机质及Ｎ、Ｐ、Ｋ等养分的增加；（３）土体含水量的提高；（４）可溶盐和石膏的淋洗；（５）碳酸盐和石膏的淋溶与补充；（６）灌淤层理的消失和土壤物理性状的改善等。总结了灌淤土的诊断层－灌淤表层的特点，阐明了灌淤土在土壤系统分类中的位置：灌淤土作为人为土壤，它与干旱土、潮湿土、始成土和新成土等其它土壤具有很大的     

利用方式对灌淤土团聚体稳定性及有机碳官能团特征的影响

为深入分析利用方式对农田土壤结构稳定性及有机碳化学性质的影响,采用干筛法、湿筛法等测定旱作和水田2种利用方式下灌淤土团聚体粒级分布,并计算土壤团聚体破坏率,同时应用同步辐射软X射线(XANES)测定其有机碳(SOC)官能团组成及变化特征。结果表明:旱作土壤以5mm大粒径团聚体为主(48.19%),且大于水田土壤(38.16%),而水田土壤则是微团聚体含量(32.94%)大于旱作(13.51%);旱作方式土壤大粒径(1mm)团聚体破坏率小于水田方式,而小粒径(1~0.25mm)团聚体破坏率大于水田。随着团聚体粒径减小,土壤稳定性SOC官能团(芳香-C和O-烷基-C)相对百分含量减少,活性SOC官能团(羧基-C)相对百分含量增加,且SOC官能团的变化主要体现在粒径1mm的团聚体中;旱作方式下土壤活性SOC官能团(羧基-C)相对百分含量高于水田,稳定性SOC官能团(芳香-C、O-烷基-C)小于水田方式。与旱作方式相比,水田方式有利于土壤稳定性SOC官能团的积累,且可提高土壤有机碳化学稳定性和总有机碳含量。     

甘肃灌淤土土壤障碍因素浅析

灌淤土是甘肃省黄河沿岸及其支流地区主要的农业土壤,通过调查分析,灌淤土土壤障碍因素主要包括:不良的理化性状、不良的土体构型及过高的地下水位。存在这 3 种不良因素的耕种土壤类型在不同程度上影响着农作物的生长发育,降低了农作物的产量。本文浅析了甘肃灌淤土土壤障碍因素,并提出了改良措施。     

外源磷输入对农区湿地土壤碳库有效性及周转特性的影响

通过添加土壤原总磷(TP)0~60%的过磷酸钙和室内培养的技术手段,研究了外源磷素输入对农区湿地土壤碳库有效性及其周转特性的动态影响。结果表明,随外源磷素输入水平的增加,土壤可溶性有机碳(DOC)含量和微生物量碳(MBC)含量增加;土壤总有机碳(TOC)含量下降,下降率最高达23%。活性有机碳成分中,外源磷输入对高活性有机碳(HLOC)影响最显著,60%磷素输入处理HLOC含量比未施加外源磷素高54%;易氧化有机碳(ROC)含量随外源磷输入水平的增加而下降,最大下降率为22%;中活性有机碳(MLOC)含量、活性有机碳(LOC)含量无明显改变。涉碳循环生物酶中,β-葡聚糖苷酶(βG)和纤维二糖水解酶(CBH)活性均随外源磷素输入水平的增加而显著提升,但脱氢酶(DH)活性并无显著变化。此外,土壤碳矿化强度和潜在矿化势也与外源磷素输入后的土壤TP呈正相关。总体来看,外源磷素输入显著增加了湿地土壤碳库的有效性及周转速率。     

矿区复垦土壤碳组分对外源碳输入的响应特征

研究外源碳输入对复垦土壤有机碳及组分的影响,对于深入探究矿区复垦土壤有机碳提升及培肥管理具有重要意义。本文依托山西省襄垣县采煤沉陷复垦区的长期定位试验,研究了矿区复垦土壤碳组分对不同外源碳(生物炭、堆肥、沼渣、牛粪与秸秆)输入的响应特征。分别在2011年与2016年对矿区复垦土壤样品进行采集,测定0～20 cm土层土壤有机碳、易氧化有机碳、活性碳库Ⅰ、Ⅱ的含量。结果表明,生物炭处理的土壤有机碳增长率和年变化量较对照(CK,无外源碳添加)分别增加101.80%和0.56g·kg–1·a–1,且均显著高于其他有机物料处理;生物炭、牛粪处理土壤0～20 cm土层固碳量较CK分别提高100.52%和91.52%,二者间差异不显著,均显著高于其他有机物料处理,堆肥、沼渣和秸秆处理间对土壤固碳量的提升作用不显著。添加有机物料均能显著增加复垦土壤易氧化有机碳的增长率和年变化量,均表现为堆肥处理最高,较CK分别增加12.37%和0.16 g·kg–1·a–1。复垦土壤活性碳库Ⅰ、Ⅱ的增长率和年变化量均为牛粪处理显著高于其他有机物料处理。有机物料添加均能提高土壤稳定性有机碳含量,与CK相比,生物炭和牛粪处理的提高幅度最大,显著高于其他有机物料,而牛粪与生物碳之间差异不显著。生物炭处理碳库管理指数最高,分别较堆肥、沼渣、牛粪、秸秆处理提高36.30%、52.23%、41.50%、52.02%。施用生物炭、堆肥、沼渣、牛粪与秸秆都能显著提升复垦土壤各碳组分含量和碳库管理指数,施用生物炭的效果最优,因此施用生物炭可作为矿区复垦土壤有机碳提升的有效管理措施。     

有机物料碳和土壤有机碳对水稻土甲烷排放的影响

基于30年水稻土长期施肥定位试验,在保证原有定位试验正常开展的前提下,将部分化肥处理变更为有机肥处理(或反之),通过观测一年水稻轮作周期内不同处理甲烷(CH_4)排放通量季节性变化,探讨不同肥力水稻土中外源有机碳及土壤有机碳含量对田间CH_4排放的影响。结果表明:施化肥处理和有机肥处理,水稻土全年CH_4累积排放量范围分别为1.73~4.72和35.09~86.60 g·m~(-2)。有机肥处理改施化肥后,田间土壤CH_4的排放量显著降低;化肥处理改施有机肥或有机肥处理增施有机肥后,田间土壤CH_4的排放量显著提高。外源有机碳的输入量是田间土壤CH_4年排放量的决定性因素,外源有机碳输入量(x)与水稻土CH_4年累积排放量(y)之间满足直线方程:y=0.087 7 x+3.265 7(R~2=0.965 9,n=21)。土壤有机碳同样也是影响稻田CH_4排放的因素,在不同有机碳水平的水稻土上施用等量相同化肥或有机肥,土壤有机碳含量高的水稻土都更有利于CH_4的产生。单施化肥稻田土壤CH_4排放的最主要碳源是土壤有机碳,有机碳含量(x)和水稻土CH_4年累积排放量(y)之间的指数方程:y=0.162 4 e~(0.162 2 x)(R~2=0.940 6,n=9)。有机肥可促进土壤有机碳分解释放CH_4,土壤有机碳含量相同的条件下,高量有机肥比常量有机肥的土壤有机碳分解比率高0.65%,等量相同有机肥但土壤有机碳含量不同的条件下,土壤有机碳分解比率无显著差异;同样,土壤有机碳也可促进有机物料碳分解释放CH_4,在常量有机肥或高量有机肥处理中,土壤有机碳含量高者比低者的有机物料碳分解比率分别多出3.57%和2.34%。     

外源碳输入对华北平原农田和湿地土壤有机碳矿化及其温度敏感性的影响

研究外源碳输入和气候变暖对土壤有机碳矿化的影响,对于深入理解土壤有机碳的稳定和积累机制以及其对全球变化的响应具有重要意义。通过为期35 d的室内培养试验,利用~(13)C稳定同位素标记技术,研究了华北平原典型农田和湿地土壤在15℃和25℃下的土壤有机碳矿化及激发效应。结果表明,土地利用类型(农田/湿地)、温度(15℃/25℃)和葡萄糖添加[0.4mg(C)·g~(-1)]对土壤有机碳矿化均具有显著影响。在相同培养温度下,未添加葡萄糖的农田和湿地土壤有机碳矿化无显著差异,而添加葡萄糖处理下农田土壤有机碳矿化显著高于湿地土壤。除湿地土壤在15℃下培养外,添加葡萄糖显著促进了农田和湿地土壤有机碳矿化,农田土壤有机碳矿化的激发效应显著高于湿地土壤。温度升高显著促进了农田和湿地土壤有机碳矿化,培养过程中土壤有机碳矿化温度敏感性Q10为1.2～1.6,土地利用类型和葡萄糖添加对土壤有机碳矿化温度敏感性的影响都不显著。在温度升高和外源碳输入的共同作用下,农田土壤有机碳矿化显著高于湿地土壤。     

土壤有机碳储量与外源碳输入量关系的建立与验证

  【目的】  土壤有机碳是土壤肥力的核心，外源碳的输入量是影响土壤有机碳的主要因素之一。建立外源碳输入量与土壤有机碳储量的内在联系，对深入了解土壤有机碳的形成和土壤肥力的定量提升具有重要意义。  【方法】  利用我国南方红壤典型农田长期 (25年) 和短期 (8年) 定位试验平台，选择25年长期施肥试验中CK (不施肥)、NP (氮磷化肥配施)、NPK (氮磷钾化肥配施)、NPKM₁ (NPK与有机肥配施)；1.5NPKM₁ (1.5倍NPKM₁) 和M₂ (单施有机肥) 6个处理的数据，建立外源碳输入量与土壤有机碳储量的变化量及土壤有机碳储量的关系；选择8年短期施肥试验中T₀ (氮磷钾配施)、T₁ (NPK与15 t/hm2有机肥配施)、T₂ (NPK与30 t/hm2有机肥配施) 和T₃ (NPK与45 t/hm2有机肥配施) 4个处理的数据，对长期试验建立的关系进行验证。  【结果】  与CK相比，长期施用化肥 (NP和NPK) 处理下年均根茬碳输入量显著增加了0.45～0.75 t/hm2；长期单施有机肥 (M₂) 及有机肥配施化肥 (NPKM₁和1.5NPKM₁) 处理下年均根茬碳输入量为1.59～9.36 t/hm2，显著高于CK、NP和NPK处理 (P < 0.05)；而短期化肥 (T₀) 和有机肥配施化肥 (T₁、T₂和T₃) 处理间年均根茬碳输入量没有显著差异。长期NP、NPK、NPKM₁、1.5NPKM₁和M₂处理下，土壤有机碳储量均能达到稳定值 (即有机碳储量不再随试验年限的增加而变化)，分别为24.01、25.16、48.44、48.46和49.83 t/hm2。长期不同施肥处理下土壤有机碳储量的矿化量平均为4.69 t/hm2，维持初始土壤有机碳储量需要累积外源碳输入的量为8.52 t/hm2；通过长期土壤有机碳储量的变化量与外源碳输入量的关系来预测土壤有机碳储量时存在17%的误差，并低估了土壤有机碳储量的增加量；在考虑初始土壤有机碳储量存在差异的情况下，通过土壤有机碳储量与外源碳输入量的关系来预测土壤有机碳储量时仅存在3%的误差；根据土壤有机碳储量与外源碳输入量的关系，维持初始有机碳储量 (SOC_a) 所需外源碳的量为54.35 × [34.62/(48.71 ? SOC_a) ? 1]，提升土壤有机碳储量到SOC_b时所需外源碳的量为1881.60 × (SOC_b ? SOC_a) / [(48.71 ? SOC_b) × (48.71 ? SOC_a)]。  【结论】  根据初始土壤肥力状况，通过土壤有机碳储量与外源碳输入量的关系，可以准确量化土壤有机碳提升所需外源碳输入量。     

土壤性质对砂土亚表层磷迁移的影响

The soil factors influencing the potential migration of dissolved and particulate phosphorus （P） from structurallyweak sandy subsoils were evaluated by means of soil column leaching experiments. Soil colloids were extracted from two types of soils to make the colloid-bound forms of P solution. Eight sandy soils with diverse properties were collected for packing soil columns. The effects of influent solutions varying in concentrations of colloids, P, and electrolyte, on the transport of P and quality of leachates were characterized. P migration in the soils was soil property-dependent. High soil electrical conductivity values retarded the mobility of colloids and transportability of colloid-associated P （particulate P）. Soil electrical conductivity was negatively correlated with colloids and reactive particulate P （RPP） concentrations in the leachates, whereas, the total reactive P （TRP） and dissolved reactive P （DRP） concentrations in the leachates were mainly controlled by the P adsorption capacity and the P levels in the subsoil. The reactive particulate P in the leachates was positively correlated with the colloidal concentration. Increased colloidal concentration in the influent could significantly increase the colloidal concentration in the leachates. Elevated P concentration in the influent had little effect on P recovery in the leachates, but it resulted in significant increases in the absolute P concentration in the leachates.     

Effects of long-term phosphatic fertilizer applications on amounts and forms of phosphorus in soils under irrigated pasture in New Zealand

In this study a detailed sequential fractionation scheme was used to examine the effects of long-term annual applications of phosphatic fertilizer on the amounts and forms of phosphorus (P) in soils under intensively grazed irrigated pasture over a 25 year period (1952–1977). Results showed that increases in soil inorganic and organic P occurred in response to continued P fertilizer addition, although inorganic P decreased with time following the cessation of P fertilizer inputs in the residual fertilizer and control treatments. The rate of organic P accumulation in soils decreased with time, while a marked decline in soil organic P in all treatments between 1971 and 1974 was attributed to increased mineralization as a result of lime addition in 1972. Furthermore, changes in the forms of inorganic P which accumulated in the continually fertilized soils after 1971 were attributed to the combined effects of liming and changes in the chemical nature of applied fertilizer P.     

长期施肥对土黑碳积累的影响

通过长期定位试验,探讨了20年不施肥（CK）、 单施化肥（NPK）、 秸秆和化肥配施（SNPK）、 常量有机肥和化肥配施（M1NPK）以及高量有机肥和化肥配施（M2NPK）5个施肥处理对土中黑碳含量及积累的影响。结果表明: 与CK处理相比,NKP处理对黑碳含量和积累没有明显影响; 有机肥和化肥配施（M1NPK、 M2NPK）对耕层（020 cm）土壤黑碳含量的影响较大,与CK处理相比,在土壤表层（05 cm）,M1NPK、 M2NPK分别提高了黑碳含量的108%和134%, 510 cm土层中黑碳含量增幅最高,分别提高164%和176%,在整个土层,M1NPK、 M2NPK处理分别增加了1.51和1.55倍; 秸秆和化肥配施（SNPK）下表层黑碳含量也有所增加,但增加幅度相对施用有机肥来说明明显较小。施肥对黑碳含量的影响主要发生在土壤表层,深层土壤黑碳受施肥影响较小。     

有机物料投入对中国农田土壤有机碳含量影响的整合分析

土壤有机碳含量是土壤肥力的重要标志,有机物料添加对于提升土壤有机碳含量具有重要作用。但是不同自然条件和农艺措施下有机物料添加对土壤有机碳含量的系统性影响尚不明确。研究搜集了国内外公开发表的相关文献数据,并建立了有机物料投入下农田土壤有机碳变化的数据库。运用整合(Meta)分析方法定量分析有机物料投入对表层土壤有机碳含量影响的综合效应,进而量化分析自然因素和人为因素对表层土壤有机碳含量的影响。研究结果表明,与不施肥相比,施用有机物料可以显著增加表层土壤有机碳41.9%。不同区域、土壤质地、土壤pH、初始有机碳含量、碳投入量、有机物料类型、施用有机物料时间和种植制度条件下,施用有机物料对表层土壤有机碳含量的影响均存在显著差异。在华北地区有机碳的增加率最大(58.3%),且显著高于东北地区(31.5%)和西北地区(32.1%);黏土(48.2%)和壤土(41.7%)有机碳增加率均显著高于砂土(25.0%);碱性土壤(50.9%)有机碳增加率显著高于酸性土壤(29.4%);土壤初始有机碳含量<6 g/kg的土壤有机碳增加率(90.3%)显著高于土壤初始有机碳含量6～12和>12 g/kg的土壤有机碳增加率(37.5%和38.2%);累计碳投入量>100 Mg/hm²时土壤有机碳增加率(87.8%)显著大于累计碳投入量<50和50～100 Mg/hm²(15.6%和36.7%);施用粪肥土壤有机碳增加率(46.5%)显著高于施用秸秆(33.6%);施用有机物料时间<10年的土壤有机碳增加率(16.6%)显著低于施用有机物料10～20和>20年(47.0%和52.2%);种植制度为一年两熟时施用有机物料土壤有机碳增加率(47.8%)显著高于种植制度为一年一熟(32.4%)。综上,施用有机物料对提升土壤有机碳含量具有重要意义。提升土壤有机碳含量需要考虑不同区域特点,加大单季有机物料用量,坚持长期施用有机物料以及秸秆还田和施用粪肥相结合是提升土壤有机碳的最重要措施。