关于集约农作制下的土壤结构问題——Ⅲ.不同培育条件下土壤结构的微形态特征

本文应用了原状土薄片及扫描电镜技术,观察了集约农作制下几种措施(模拟培育4年后)下的土壤结构的微形态特征。观察表明,施用有机物料明显增加粘质土壤的孔隙,不仅团聚体间有大孔隙,团聚体内也有中或细孔隙,彼此形成“交通网络”,有利通气排水。稻草直接施入土中同样能促进土壤团聚化和多级孔隙的发展,且孔隙壁上有极明显的铁质积聚,从而增强了“交通网络”的稳定性。粘闭使土壤颗粒紧密排列呈整块状结构,土体中孔隙极少,孔隙壁没有明显的铁质胶膜,但见到土体中有条状铁质浸染,它可能促进僵土块的形成。淹水时间长短对土壤结构微形态也有明显影响。在同样土壤质地和有机质水平下,同“一熟”淹水相比,“两熟”淹水促进土壤颗粒紧密排列,土壤孔隙,尤其是大孔隙明显减少。这种情况在有机质水平较低的土壤中更突出。     

有机物料长期施用对稻田土壤养分的影响

通过2010—2021年连续12年的长期定位试验，研究了紫云英、水稻秸秆、商品有机肥等有机物料还田施用对稻田土壤养分的影响。结果表明：施用有机物料可以有效提高稻田土壤氮磷钾和有机质等含量。与单施化肥处理相比，紫云英还田土壤碱解氮含量增加6.97%，商品有机肥配施土壤有效磷含量增加49.30%，水稻秸秆还田土壤速效钾含量增加49.32%。3种有机物料处理土壤有机质增加相近(6.0%～7.5%)，可以改善土壤酸性但差异不显著。不同有机物料对土壤基础养分的增加差异显著，紫云英还田土壤固氮能力最强，商品有机肥配施土壤磷素增加最明显，秸秆还田土壤钾素提高最显著。可见，有机物料长期还田施用是一种培肥土壤的有效措施，有助于稻田土壤的可持续利用。     

配施有机肥对潜育化水稻土的培肥效果

为探索潜育化水稻土的培肥措施,通过田间试验研究了有机无机肥配施对潜育化低产水稻土产量和土壤养分有效性的影响。结果显示:连续2季施用有机肥后,潜育化水稻土产量显著提高,以早稻配施紫云英-晚稻配施猪粪处理的产量最高。添加有机肥降低了潜育化水稻土耕层土壤p H值。早稻配施紫云英,晚稻配施猪粪处理的有机质提高明显,比NPK处理提高了15.22%;早稻配施紫云英,晚稻配施猪粪处理的潜育化水稻土全氮含量比单施化肥处理提高4.19%;早稻配施紫云英,晚稻单施化肥处理的潜育化水稻土有效磷含量提高最多,比NPK处理提高了4.92%;相比于NPK处理,早稻配施紫云英,晚稻单施化肥处理的土壤速效钾含量比两季均单施化肥处理提高了13.2%。因此,潜育化水稻土适当配施有机肥可以提高土壤养分有效性,增加水稻产量,可以作为培肥改良潜育化水稻土的参考方法。     

长期施用有机物料对红壤性水稻土的物理性质的影响

本文研究了施用有机物料（连续１１年）对水稻土物理性质的影响，研究表明：有机－无机肥料配合施用，使土壤粗微团聚体（１－０．０５ｍｍ）含量增加，土壤分散系数下降，随着有机物料施用年限的增加，高水势段特片曲线上各级持水量。土壤总孔隙度和通气孔隙度都有明显的提高，而土壤的破裂系数有明显的降低，这些对改善水稻后的旱作土壤物理环境十分有利。     

长期施肥稻田土壤团聚体内氧化铁分布特征及其与有机碳的关系

通过对长期施化肥及化肥与紫云英、稻草、猪粪配施处理下红壤稻田各粒级团聚体内氧化铁分布特征的研究,探讨不同施肥方式下各粒级团聚体内氧化铁形态与有机碳含量的关系.结果表明,长期施化肥及化肥与紫云英、稻草、猪粪配施增加了土壤中无定形铁Fe.含量(增幅达10.5％ ～ 58.5％),降低了土壤中游离铁Fed的含量(降幅为0.4％～ 13.8％),土壤中氧化铁的活度Feo/Fed提高了19％ ～ 76％.各粒级团聚体内Feo含量表现为:250～53μm＞(53 μm)＞2 000～250 μm,Fed含量表现为:250～53 μm ＞2 000～ 250 μm＞ (53 μm),Feo/Fed表现为:(＜53 μm)＞250～ 53 μm＞2 000～ 250μm.全土和各粒级团聚体内Fe.含量及其Feo/Fed与其相应的有机碳含量均呈显著正相关(P＜0.05,相关系数分别为:r=0.953 ～ 0.779和r=0.991～ 0.823),而Fed含量与其相应的有机碳含量呈显著负相关(P＜0.05,r=-0.964～-0.651).有机物料的投入能活化氧化铁,有机质投入量最大的化肥配施猪粪处理Fe.含量及Fe./Fed显著提高.     

有机物料对土壤中外源镉形态与生物有效性的影响研究

盆栽试验研究稻草与紫云英对土壤中外源Cd形态及其生物有效性的影响结果表明 ,添加稻草与紫云英可降低水稻分蘖期潮土和红壤交换态镉含量 ,且二者在不同土壤的影响不同。 2种有机物料在水稻分蘖期固定作用并不稳定 ,随时间的推移 ,氧化锰结合态和紧有机质结合态吸附的镉将随紧有机质的分解和活性锰的还原被释放出来 ,并向交换态镉转化 ,提高Cd的生物有效性。水稻对外源Cd吸收与Cd在土壤中形态密切相关 ,水稻分蘖期稻草与紫云英均可抑制水稻根和茎叶对外源Cd的吸收 ,至成熟期水稻根、茎叶和糙米中Cd含量迅速增加 ,其根本原因是由于土壤中交换态镉含量提高和紧有机质结合态镉含量降低所致     

有机物料与化肥配施提高黄泥田水稻产量和土壤肥力

农业有机物料具有资源化再利用的特点,与化肥配施既可以保证作物产量,也可以提升地力。为了建立最适宜的南方低产黄泥田培肥模式,该文在浙江金衢盆地开展3年田间试验研究化肥与不同有机物料(菇渣、紫云英、牛粪和秸秆)配施对水稻产量和土壤肥力的影响。结果表明:1)有机物料与化肥配施可以显著提高水稻产量,化肥+菇渣、化肥+紫云英、化肥+牛粪和化肥+秸秆处理下,水稻三年的平均产量分别比单施化肥提高了9.7%、9.5%、12.3%和9.5%;2)有机物料与化肥配合施用,土壤有机质、土壤养分(全氮、有效磷、速效钾和CEC)及土壤容重较单施化肥处理有一定程度的改善,其中,化肥+牛粪效果最明显,有机质质量分数提高了12.5%,土壤有效磷质量分数提高了37.7%,CEC提高了16.1%;3)与单施化肥相比,化肥+菇渣、化肥+牛粪处理下5 mm机械稳定性大团聚体分别提高了10.4%和6.7%,各配施处理均显著降低了团聚体破坏率。总得来讲,连续三年有机物料与化肥配施较单施化肥处理提高了水稻产量、改善了土壤肥力状况、增加了土壤团聚体稳定性,其中又以牛粪与化肥配合施用效果最佳。     

红壤性水稻土无机肥连施与土壤结构特性的研究

良好的土壤物理环境,是农业高产稳产的基础。通过9年定位研究阐明,红壤性水稻土无机肥连施特别是偏施,随着有机和无机胶结物质的数量减少,土壤结构性遭受破坏,容重增值,孔隙度降低,水稳性结构破坏率提高,微团聚体分数系数上升,致使土壤紧实,耕性变坏,土壤肥力衰退。无机肥与有机肥配合施用能有效地提高作物产量,改善土壤物理环境,为建立优化施肥结构展示了良好前景。     

不同耕种年限红壤性水稻土理化性质的变化特征

以江西省余江县不同种植年限的红壤性水稻土为对象,研究了土壤有机质、pH、阳离子交换量(CEC)、游离氧化铁含量和氧化铁活化度随时间变化趋势;选择耕种7、22和80年的土壤剖面,研究了游离氧化铁和无定形氧化铁在剖面不同层次的分布。结果表明,耕层(0～20cm)土壤有机质含量随着水稻种植年限的增加而增加,淹水种稻导致土壤pH升高,但主要发生在种稻的前7年,7～80年间土壤pH变化不大。土壤CEC随着种植年限的增加而增加,在17年达到最大,然后随种稻时间的进一步增加而减小。土壤游离氧化铁含量随种稻时间呈下降趋势,但种稻后土壤氧化铁的活化度高于母土旱地红壤。对7年和80年水稻土,表层土壤游离氧化铁的含量低于底层土壤,说明铁在剖面中存在淋溶迁移。7年和22年水稻土表层土壤无定形氧化铁含量高于底层土壤,但对80年水稻土,土壤无定形氧化铁随采样深度的增加而增加。     

氧化还原条件下有机物料对酸性土壤pH、铁形态和铜吸附解吸的影响

研究了添加有机物料对水稻土、红壤和砖红壤在干湿交替一次以后土壤pH、铁的形态和对铜吸附解吸行为的影响。结果表明,添加有机物料使得土壤pH升高,且随着有机物料加入量的增加而升高。与对照相比,添加有机物料可使水稻土、红壤和砖红壤的pH分别上升1.55、0.8和1.33个pH单位。红壤和砖红壤中无定形氧化铁含量增加,而水稻土中变化不大。在铜的平衡浓度为0.2 mmol/L时,添加有机物料培养可使水稻土、红壤和砖红壤铜的吸附量分别增加6.7、10.3和3.6 mmol/kg。     

种植花生、施用尿素对红壤酸化作用及有机物料的改良效果

通过连续2年盆栽试验,比较研究了种植花生和施用尿素对红壤pH和交换性Al含量的影响,以及施用几种有机物料(稻草、紫云英、猪粪)对土壤酸化的改良效果,为花生种植地区合理施用有机物料缓解土壤酸化、提高产量提供参考依据。结果表明,与同一季中相同施肥处理不种花生的土壤相比,种植花生1季和2季后土壤pH分别降低了0.06～0.28和0.08～0.27,土壤交换性Al则分别增加了7.69%～72.94%和8.49%～46.20%;施用尿素增加了花生产量,但同时也加剧了土壤酸化,同一季中有机物料施用相同情况下,与低尿素水平处理的土壤相比,高尿素水平处理1季和2季后土壤pH分别下降了0.02～0.10和0.01～0.16;不同有机物料对土壤酸化的改良效果:猪粪稻草紫云英,且有机物料施用量越大,土壤pH升幅越大,土壤交换性Al含量则越低;几种有机物料中,猪粪处理显著增加了花生产量,2季中花生秸秆干重平均增加了11.12%～59.28%,花生籽粒干重平均增加了12.42%～68.20%;紫云英效果次之,稻草增产效果不明显。     

有机物料对土壤的外源铜和镉形态变化的不同影响

采用盆栽和连续提取法研究稻草和紫云英对土壤外源铜和镉形态分布的不同影响。研究结果表明，添加稻草和紫云英可促进潮土中外源铜逐步向生物有效性较低的紫有机质结合态铜和无定形铁结合态铜转化，降低铜的生物有效性，但添加有机物料对潮土中外源镉形态的影响完全不同，添加稻草和紫云英，在分蘖期可减少潮土交换态镉、提高紧有机质结合态和氧化锰结合态镉，但这种作用并不稳定。随着时间的推移，氧化锰和紧有机质吸附的镉将随着活性锰的还原和紧有机质的分解被释放出来，并向交换态镉转化，提高镉的生物有效性。铜和镉离子与土壤的固相不同的结合能力导致稳草和紫去英对潮土中外源铜、镉形态的再分配过程的影响不同。     

紫云英与化肥配施对稻田土壤养分和微生物学特性的影响

在安徽沿江双季稻区,通过4年田间定位试验研究了不同用量紫云英绿肥与化肥配施对水稻产量、土壤肥力和土壤微生物数量及活度的影响。结果表明,施用紫云英绿肥比不施肥增产40.75%~92.10%,比单施化肥处理增产26.30%~36.49%;与纯施化肥相比较,施用紫云英处理的微生物总量增加了48.26%~115.78%,微生物活度增加了5.88%~29.41%,且施用紫云英土壤全N、碱解N、有效P、速效K和有机质含量均较高。简单相关分析表明,土壤微生物特性与土壤全N、碱解N之间具有极显著的相关性。施肥土壤有机质含量与细菌总数之间无直接相关性,而与真菌、放线菌数量及微生物活度正相关。土壤微生物及土壤养分分析发现,化肥量70%与紫云英22 500 kg·hm-2配施比较适宜于安徽沿江双季稻区早稻生产。     

南方稻田紫云英作冬绿肥的增产节肥效应与机制

本文对我国南方稻田紫云英作冬绿肥以及紫云英与稻草共同利用的增产和节肥效应及其植物营养学、土壤微生物学等相关作用机制进行综述。2008—2019年间开展的11个联合定位试验结果 (n = 930) 表明，冬种紫云英在不减肥或者减肥20%条件下增产效果显著，水稻产量增加幅度分别为6.53%和4.15%；在减施40%化肥时可保障水稻与常规施肥相比不减产。紫云英的增产和节肥效应随种植年限的增加而增强，5个联合定位试验连续7年的监测结果表明，冬种紫云英减施40%化肥条件下，紫云英种植第一年相对常规施肥增产0.87%，至种植第7年增幅为3.98%。紫云英与稻草联合利用是近些年稻区推行的重要技术模式，2016—2019年间开展的7个联合定位试验结果 (n = 342) 表明，紫云英–稻草联合还田相对于单独稻草还田，水稻产量增加了11.71%。本文分别从优化水稻产量构成、促进水稻养分吸收、提升土壤肥力3方面阐释了紫云英作冬绿肥的增产、节肥机制。稻田冬种紫云英可增加水稻有效穗数和每穗实粒数，优化了产量构成。与常规施肥相比，紫云英配施减量化肥的水稻吸氮量增加了6.4%～6.9%，氮肥利用率提高了6.6%～31.1%。稻田种植紫云英使土壤碳、氮库得到培育，土壤活性有机碳含量和碳转化酶活性提高，土壤速效养分、土壤物理性状明显改善。以有机质和全氮为例，相比常规施肥处理，种植翻压紫云英后减施20%和40%化肥处理的土壤有机质含量分别增加3.95%和4.15%，土壤全氮含量分别增加1.22%和1.74%。在紫云英调控土壤微生物及氮转化机制方面，冬种绿肥有利于土壤微生物的生长繁殖，增强与微生物活性密切相关的土壤酶活性，并通过改变土壤微生物的群落结构及功能微生物影响土壤养分循环。紫云英配施减量化肥可提高土壤固氮菌丰度，通过合理的调控措施可优化紫云英的生物固氮作用。硝化作用对冬绿肥的响应在不同类型土壤中有较大差异，碱性水稻土中冬种绿肥可通过抑制硝化作用降低氮素淋失风险，氨氧化微生物群落结构的变化是冬绿肥影响硝化作用的重要机制。通过近十多年来的研究，逐渐明晰了我国南方稻田冬种紫云英的增产、节肥效应及其机制，为今后稻田绿肥的效应与机制研究提供了重要借鉴和参考。     

长期施肥对棕壤铁形态及其有效性的影响

【目的】利用沈阳农业大学棕壤肥料长期定位试验,研究不同施肥处理对耕层土壤酸碱度（pH）、氧化还原电位（Eh）和有机质的影响,探讨不同施肥条件下土壤游离态氧化铁、无定形氧化铁、亚铁总量和有效铁含量的变化以及与pH、Eh和有机质的关系。 【方法】本文选取试验处理为CK（不施肥）、N（氮肥）、NP（氮磷肥配施）、NPK（氮磷钾肥配施）、M（有机肥）、MN（有机肥与氮肥配施）、MNP（有机肥与氮磷肥配施）、MNPK（有机肥与氮磷钾肥配施）。在2014年大豆收获期,采集了不同施肥处理0-20 cm耕层土壤样品,分析了土壤pH、Eh、有机质含量以及游离态氧化铁、无定形氧化铁、亚铁和有效铁含量。 【结果】与1979年原始土壤相比,所有处理土壤pH显著降低了0.6~1.4个单位。不施肥处理土壤有机质下降了11.5%,化肥处理有机质略有下降,而有机肥处理有机质含量显著增加。所有处理有效铁含量显著增加,化肥有机肥配施增加幅度更大;与2014年不施肥处理相比,施用氮肥处理土壤pH最低,而氮肥配施磷、钾和有机肥中的一种或几种pH又有所上升,其中配施有机肥效果最明显;施用化肥处理土壤Eh增加,而施用有机肥处理Eh则下降。施用化肥土壤游离态氧化铁和有效铁含量增加,亚铁含量下降,而施用有机肥土壤游离态氧化铁降低,亚铁总量及有效铁含量增加。 【结论】经过长期耕作和施肥,土壤pH显著下降,有效铁含量显著增加。长期不施肥土壤有机质显著下降。施用氮肥土壤酸化趋势明显,磷、钾和有机肥配施能够缓解氮肥引起的酸化现象。施用有机肥显著降低土壤氧化还原电位,有利于氧化态铁向还原态铁转化,更有利于增加土壤有效性铁的含量。     

江西低丘红壤性水稻土的主要化学特性研究

三个红壤性水稻土的有机质和腐殖质的含量由淹育型水稻土→潴育型水稻土→潜育型水稻土依次逐渐增加,其C/N和H/P比值也顺次增大。它们的粘土矿物组成无明显差异。铁、锰物质在潴育型水稻土剖面中分异最明显,其次为淹育型水稻土;而无定形氧化铁在剖面中变幅最大却是潜育型水稻土;结晶态铁在土壤剖面中分异亦有一定规律,其中潴育型水稻土的指示性土层(W层)的晶胶率(结晶铁/无定形铁)远较其它土层为高,这种变化特性的差异,对区分不同水分作用的水稻土发育类型有一定的特殊意义;土壤络合态铁与土壤有机质含量有关。土壤氧化锰与土壤氧化铁相比虽然含量低,但对土壤氧化还原条件反应更加敏感,所以在土壤剖面中淋移趋势更加明显。     

草炭风化炭改良盐碱土的生态效应研究

采用草炭和风化炭进行改良盐碱土的盆栽试验.结果表明,施用草炭、风化炭使土壤盐分略有上升,主要使Ca2+和Na+增加;土壤有机质含量因草炭、风化炭的施用而增加,且与有机物料的用量呈正相关关系;土壤速效氮、速效磷、速效钾含量也均随有机物料的施用而增加.水稻株高、穗长和每穗粒数均有所增加,水稻籽实产量显著提高.     

添加稻草生物质炭对滨海水稻土有机质活性的影响

为明确腐熟稻草、直还稻草与稻草生物质炭3种不同的稻草还田方式对滨海盐渍型水稻土中碳组分的影响,采用为期270d的室内恒温培养试验,研究了施用等碳量的腐熟稻草、直还稻草(指稻草直接还田)与稻草生物质炭对水稻土有机碳累积及其氧化稳定性、土壤水溶性有机碳和微生物生物量碳含量的影响。稻草生物质炭处理显著提高了土壤有机碳累积量及其氧化稳定性,并增加了土壤微生物生物量碳含量,但对水稻土水溶性有机碳含量并无影响。腐熟稻草与直还稻草处理皆可在短时间内提高土壤水溶性有机碳及微生物生物量碳含量,但对土壤碳累积影响较小,腐熟稻草处理甚至会降低土壤抗氧化能力。稻草生物质炭的施用会增加土壤碳的积累,但若长期施用会降低土壤碳库活性,其可与腐熟稻草或直还稻草配施来减少这一问题。     

土壤中氧化铁的转化及其对土壤结构的影响

氧化铁虽是土壤粘粒中的次要矿质成分,但它具有较高的活性,对土壤性质有重要的影响。作为胶结物质之一,氧化铁的形态及其含量,对土壤团聚体的形成,亦起重要作用^[4,8]。某些水稻土中细孔隙增多,土块趋向紧实等问题^[1,2],似乎与土壤中氧化铁存在形态有关。     

稻草和紫云英联合还田下施氮水平对水稻产量及土壤氮素形态的影响

  【目的】  紫云英和稻草联合还田时其有机成分的分解和释放具有互补性。研究紫云英和稻草联合还田条件下水稻的适宜施氮水平,为稻田绿肥和稻草联合还田后优化养分管理提供依据。  【方法】  两年定位试验位于江汉平原稻区,在稻草全量还田基础上,设置冬季种植并翻压紫云英和冬闲两种模式。水稻季氮肥处理设不施氮 (N0) 和常规施氮量 (N 165 kg/hm2) 的50% (N50)、100% (N100) 和150% (N150) 共4个水平,以不施氮、冬闲和稻草不还田作为空白对照,共9个处理。测定水稻籽粒产量、氮含量及累积量,分析耕层土壤无机氮及有机氮组分。  【结果】  在稻草和紫云英联合还田条件下,减少常规氮肥量的50% (SMN50) 获得的稻谷产量较稻草单独还田的SN50处理高21%～23%,与联合还田或稻草单独还田下的SMN100、SMN150、SN100、SN150处理之间没有显著差异。稻草和紫云英联合还田的SMN0、SMN50、SMN100处理的稻谷氮累积量均显著高于对应的稻草单独还田处理 (SN0、SN50、SN100),增幅分别为65%、27%和22%。水稻收获后各处理间土壤全氮、非酸解性氮含量差异不显著,酸解性氮含量有差异,在N150处理下,稻草单独还田处理 (SN150) 的土壤酸解性氮含量显著高于稻草和紫云英联合还田处理 (SMN150);在酸解性氮组分中,SN150处理的未知酸解态氮成分的含量显著高于稻草单独还田的其他处理及所有稻草和紫云英联合还田处理。  【结论】  减少常规施氮量的50%情况下,与稻草单独还田处理相比,稻草和紫云英联合还田可显著增加稻谷氮素累积量、提高水稻产量,而保持常规施氮量和提高施氮量不能增加水稻的氮素吸收和产量;紫云英与稻草联合还田可以改善土壤氮素的有效性,显著降低高施氮量下稻草单独还田带来的酸解性氮组分中未知态氮的残留量。