东北3 个典型黑土区土壤无机硫的形态分布

采用田间取样、室内分步浸提的方法, 系统研究了我国东北3 个典型黑土地区土壤无机硫的含量分布和形态特征。结果表明: 耕层(0~20 cm)黑土中无机硫含量占全硫的百分比为22%, 其中水溶性硫占6%, 吸附性硫占3%, 盐酸可溶性硫占13%。水溶性硫和吸附性硫含量表现为海伦>北安>公主岭, 盐酸可溶性硫含量为公主岭>海伦>北安。水溶性硫、吸附性硫含量随剖面的加深变化不大, 盐酸可溶性硫在115 cm 深度以下有一个积累的过程。土壤水溶性硫、吸附性硫与土壤有机质含量、阳离子交换量和<0.002 mm 黏粒含量呈显著或极显著正相关, 与pH 呈显著和极显著负相关; 盐酸可溶性硫含量和土壤电导率之间呈显著正相关。海伦地区黑土无机硫总量和盐酸可溶性硫含量随开垦年限增加明显下降, 呈显著负相关。     

东北黑土有机硫矿化动力学特征及其影响因素

利用开放培养系统分别在20℃和30℃条件下,研究了不同地区(北安、海伦、公主岭)黑土和黑土在不同施肥条件下有机硫的矿化特征。结果表明:在好气培养条件下,黑土有机硫累积矿化量随培养时间的增加不断增加,两者之间的数量关系遵从一级动力学模式,前4周的矿化量占14周矿化总量的50%~62%。公主岭黑土有机硫的供硫潜力最大,且矿化速率快,供硫强度较北安、海伦高。温度越高土壤有机硫矿化势值越大,矿化化学反应速率常数也越大,半衰期越短。长期肥料定位试验地土壤有机硫的矿化势依次为施用有机肥(M)>有机肥+NPK(MNPK)>NPK(NPK)>未施肥(CK),表明施用有机肥可提高土壤供硫潜力。可见,施用有机肥对维持黑土有机硫肥力具有重要作用。     

东北黑土有机碳、全氮空间分布特征

应用经典统计学方法,分析了东北黑土表层1100个样点的土壤有机碳(SOC)和全氮空间分布规律。结果表明土壤有机碳和全氮平均含量分别为19.25 g kg-1和1.89 g kg-1,从南到北随纬度增加而增加,土壤有机碳和全氮与纬度的相关系数分别为0.70和0.76;土壤有机碳、全氮与黏粒、砂粒在P<0.01水平上显著相关,其中与砂粒为显著负相关,而SOC与粉粒则在P<0.05水平下显著正相关;土壤全氮与粉粒没有相关性。     

黑土坡耕地土壤有机质与生产力的空间关系

[目的]从田块尺度上揭示黑土坡耕地生产力与土壤有机质和全氮的空间关系,为坡耕地水土流失的治理和农业生产提供参考。[方法]利用经典统计学和地统计学的方法对典型黑土区坡耕地大豆产量与土壤有机质、全氮、海拔高度的空间关系进行分析。[结果]坡耕地大豆产量、土壤有机质和全氮含量存在较大变异,分别为0.05~0.26g/kg,19.27~52.64g/kg和0.95~2.38g/kg,但大豆产量与土壤有机质和全氮之间不存在显著的空间相关关系,与海拔高度之间存在负相关,但不显著。土壤有机质和土壤全氮之间存在极显著相关关系。[结论]坡耕地生产力受地形、地下水位、成土过程等结构性因子的影响约占2/3,受人类耕作、施肥、种植作物的影响只占1/3。水土流失是造成黑土农田生产力降低的主要因素。     

黑龙江省黑土大豆施硫效果的研究

田间试验结果表明，硫肥在黑龙江省黑土上对大豆有较好的增产效果。在薄层黑土和草甸黑土上施硫肥大豆增产３．４％￣１８．２％，同时也改善了大豆品质。     

方正县土壤硒的分布特征及其与土壤性质的关系

方正县是黑龙江省水稻主产区,为研究方正县土壤全硒(Se)的含量、分布特征及其与土壤性质的关系,在哈尔滨市所属方正县境内采集127个0~20 cm耕层土壤样品,分析了方正县土壤全硒含量及其影响因素。结果表明,方正县土壤全硒含量变幅为0.030~0.496 mg kg-1,算术平均值为0.228 mg kg-1略低于全国土壤平均硒含量,总体上处于中等、边缘及缺乏水平。在不同类型土壤中,泥炭土硒含量相对较高(0.267 mg kg-1)而沼泽土硒含量相对较低(0.153 mg kg-1)。不同成土母质中,以坡积物为母质发育的土壤硒含量较高(0.276 mg kg-1)而以冲洪积物为母质发育的土壤硒含量较低(0.207 mg kg-1)。在土地利用方面,稻田土壤全硒含量略高于旱地土壤。相关分析表明:土壤有机碳(SOC)与土壤粒径分布(PSD)是影响研究区表土层土壤硒含量的主要因素。     

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。     

闽江河口不同淹水频率下湿地土壤全硫和有效硫分布特征

为揭示湿地土壤全硫和有效硫的分布特征对淹水频率差异的响应,对闽江河口湿地近潮沟区域不同淹水频率的藨草(Scirpus triqueter)湿地、短叶茳芏(Cyperus malaccensis)湿地和芦苇(Phragmites australis)湿地以及远潮沟区域的短叶茳芏湿地和芦苇湿地土壤的全硫和有效硫进行测定与分析。研究结果表明:(1)闽江河口湿地土壤全硫和有效硫分别为399.00～3 510.33 mg/kg和4.51～230.55 mg/kg,平均值分别为1 613.20 mg/kg和52.20 mg/kg;(2)近潮沟区域湿地土壤全硫和有效硫均表现出随淹水频率的增加先增大后减小,但远近潮沟区域的同种植物类型湿地间则表现为随淹水频率的增加而增大;(3)盐度是影响闽江河口不同淹水频率下湿地土壤全硫和有效硫变化的最重要的因子;(4)湿地土壤硫储量随淹水频率的增加而增大。     

东北黑土有机无机复合体组成及有机碳空间分布特征

以东北典型黑土区为研究对象,测定土壤不同粒级有机无机复合体、矿物颗粒和有机碳含量,探讨土壤有机无机复合体组成及其空间分布特征,分析土壤对有机碳的复合机制。结果表明:东北黑土有机无机复合体组成主要以细砂粒复合体为主,黏、粉粒复合体次之,其含量均随剖面发生层向下呈减少趋势,南北区域上,也呈降低趋势。有机碳在各级复合体中及土壤中的含量均随着复合体的粒径增大而减少。各级复合体有机碳在土壤中均呈随剖面发生层向下由A层呈指数函数下降,在区域上,因东北黑土剖面有机碳含量及南北温度差异有机无机复合体含量曲线随区域差异有所不同。同时也说明东北黑土黏粒仍有较大的碳库容量。从其组成和组分间的相关分析,黏粒是形成和增加粉粒复合体的基础,从而利于增加土壤有机碳储量和改善土壤团聚结构。     

东北农田黑土土壤酶活性与理化性质的关系研究

黑土是保证我国粮食安全的最重要的土壤资源之一,主要分布在我国的东北地区。为了调查我国黑土区土壤理化性状、土壤酶活性及两者间相互关系,我们从黑土区不同纬度农田采集了26个土壤样品,分析其土壤酶活性与微生物量碳（SMBC）及其它土壤理化性状的关系。结果发现,黑龙江北安黑土土壤全碳、全氮、全磷、碱解氮、SMBC、过氧化氢酶、脲酶及转化酶活性最大;简单相关分析发现,过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶及转化酶均与土壤全氮、全碳及SMBC呈极显著正相关;通径分析表明,全氮是影响该土壤区土壤酶活性的主导因子,pH值是通过直接作用或间接作用影响过氧化氢酶活性的另一主导理化因子,全氮是脲酶活性的主导因子,碱解氮、全碳、全氮是磷酸酶活性的主导因子,全氮和pH值是影响转化酶的两大主导理化因子。     

东北黑土区TDR测定农田土壤含水量的室内标定

土壤水分标定是利用TDR监测农田土壤水分过程中的必要环节.以东北黑土区农田土壤剖面深度上的4种典型介质（黑土层、母质层、过渡层、砂砾层）为试验对象,利用“由湿到干”的土柱试验方法,用烘干法对TDR进行室内标定研究.结果表明：1）TDR内置土壤标定曲线测定的含水量明显低于烘干法测量的含水量.在TDR法土壤含水量标定时,指数关系比线性关系具有更高的标定精度.2）单一介质的TDR法土壤含水量标定曲线对自身介质的标定精度高（最大绝对误差3.2％）.3）混合介质的TDR法土壤含水量标定曲线的标定精度较高（最大绝对误差6.6％）,可用于不同介质TDR法土壤含水量标定.本研究结果可用于研究区及类似区域修订TDR法含水量测定结果.     

我国东北黑土区侵蚀沟道的普查方法与成果

东北黑土区侵蚀沟道普查是第一次全国水利普查中水土保持情况普查的重要组成部分,也是我国对该区侵蚀沟道开展的首次全面调查。本文全面介绍了本次普查的对象、范围、内容、技术方法、质量控制和成果,对进一步规范和完善侵蚀沟道调查方法、分级分类标准以及开展东北黑土区侵蚀沟道治理意义重大。东北黑土区侵蚀沟道普查以2．5m分辨率遥感影像和1：5万数字线划图为主要信息源,采取人机交互的方式辨识50km。小流域内长度在100m和5000m之间的侵蚀沟道,提取沟道面积、长度、纵比和起讫经纬度等指标。在沟道提取、数据填报和成果审核汇总等阶段,县级、省级和流域等各级普查机构通过野外核查、室内检查和数据比对等严格的质量控制方法,对侵蚀沟道的遥感解译与识别、沟道勾绘精度、图形数据接边进行审核,保证普查结果的全面性和准确性。经调查东北黑土区共有侵蚀沟道29万5663条。     

中国东北黑土养分空间异质性

Patterns of soil organic carbon (SOC) storage and density in various soil types or locations are the foundation for examining the role of soil in the global carbon cycle. An assessment of SOC storage and density patterns in China based on soil types as defined by Chinese Soil Taxonomy (CST) and the recently compiled digital 11000 000 Soil Database of China was conducted to generate a rigorous database for the future study of SOC storage. First, SOC densities of 7292soil profiles were calculated and linked by soil type to polygons of a digital soil map using geographic information system resulting in a 11000 000 SOC density distribution map of China. Further results showed that soils in China covered 9 281 ×103 km2 with a total SOC storage of 89.14 Gt and a mean SOC density 96.0 t ha-1. Among the 14 CST orders, Cambosols and Argosols constituted high percentage of China's total SOC storage, while Andosols, Vertosols, and Spodsols had a low percentage. As for SOC density, Histosols were the highest, while Primosols were the lowest. Specific patterns of SOC storage of various soil types at the CST suborder, group, and subgroup levels were also described. Results obtained from the study of SOC storage and density of all CST soil types would be not only useful for international comparative research, but also for more accurately estimating and monitoring of changes of SOC storage in China.     

典型黑土区小流域秸秆直接还田技术在土壤改良中的应用

 黑土在人类的影响下,土壤结构恶化,土层不断变薄,其根本问题在于,不合理的人类活动使黑土区土壤侵蚀加剧,黑土赖以发育的有机质得不到补充。而该区的作物秸秆却又出现大量剩余,并且这些秸秆的不合理利用导致环境污染。因此,在东北典型黑土区小流域土壤改良中应推广秸秆直接还田技术,同时考虑到技术中存在的问题,提出相应的解决方案。     

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。     

Deep incorporation of corn straw benefits soil organic carbon and microbial community composition in a black soil of Northeast China

‘Deep incorporation of corn straw’ (CSDI) is to concentrate the burial of corn straw into the subsurface soil layer (20–40 cm) and to break the plough pan, thereby creating a loosened plough layer (0–20 cm) and a fertile subsurface soil layer. However, its impacts on soil organic carbon (SOC) and the microbial community remain poorly understood. A field experiment was conducted to investigate the effects of 1-year CSDI (CD1), 3-year CSDI (CD3) and 5-year CSDI (CD5) on soil aggregates and aggregate-associated SOC, as well as bacterial and fungal community characteristics (examined by the high-throughput gene sequencing method). The results demonstrated that SOC and soil fungal diversity were decreased by CD1, but increased by CD3 and CD5. Compared with the control, CD5 promoted 2–0.25 mm soil macroaggregation, significantly increased SOC by 8.94% and aggregate-associated SOC by 5.96%–8.84%, consequently improving the physical protection of SOC by soil aggregates. CD3 and CD5 enhanced the richness and diversity of soil bacteria and fungi, and altered community composition. For soil bacteria, the relative abundance of Acidobacteria and Chloroflexi was increased, while that of Firmicutes, Gemmatimonadetes, Sphingomonas and Bacillus was decreased. For soil fungi, the relative abundance of Ascomycota, Zygomycota, Mortierella and Fusarium was greatly improved, but that of Basidiomycota was reduced. These obvious variations in microbial community structure were beneficial to straw degradation and SOC accumulation. Overall, the optimization of microbial community with CSDI plays a positive role in promoting soil organic matter, nutrient cycling and carbon sequestration, and thus improving soil fertility.     

长期不同施肥下黑土与灰漠土有机碳储量的变化

采用长期试验,研究了20年不同施肥下1 m深黑土与灰漠土有机碳含量与碳储量的剖面变化。结果表明,单施化肥和不施肥对黑土1 m土层有机碳储量没有显著影响,但灰漠土略有降低。有机肥配施化肥能显著提高土壤有机碳含量和储量。高量有机肥配施化肥（NPKM2）能提高020 cm和2040 cm土层土壤有机碳含量,黑土分别提高56.6%和49.6%、灰漠土提高143.1%和46.9%;常量有机无机配施（NPKM）效果较差,增幅分别为黑土35.1%和35.3%,灰漠土80.2%和4.1%。两种土壤1 m土体的有机碳储量,NPKM2处理分别提高了C 30.7 t/hm2与C 40.6 t/hm2。显然,有机无机肥配施可以显著提高1 m深土体中有机碳储量,主要是由于提高了040 cm土层土壤有机碳含量。     

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。     

Effects of soil erosion on long-term soil productivity in the black soil region of northeastern China

China's northeastern Black Soil Region, one of the country's most important crop production areas, has been seriously affected by soil erosion. This study evaluated the effects of soil erosion on the long-term productivity of this region. We used a modified productivity index (MPI) model (MPI is a number between 0 and 1, with 1 indicating highest productivity) to assess the current effects of soil erosion on soil productivity, as well as to predict long-term change in productivity. Samples from 21 black soil profiles yielded varying MPI values, although most MPI values were indicative of moderate productivity. Organic matter content and available water capacity impact MPI values in the region, whereas soil clay content and pH were less important. Overall, organic matter content and available water capacity of soil profiles decreased consistently as depth of erosion increased. Modeling indicated that MPI in the region will decrease by 0.0052 for each centimeter of topsoil eroded; this rate represents 1% of the current average MPI for the study area. The model predicts a 9.6% productivity reduction over 100 years and a 48.3% reduction over 500 years.     

低分子量有机酸类物质对红壤和黑土磷有效性的影响

在20℃恒温培养条件下,研究低分子量有机酸类的钠钙盐(LA)和低分子量有机酸类与混合氨基酸的钠钙盐(LAA)不同用量水平对红壤和黑土磷有效性的影响。研究表明,两种低分子量有机酸类混合物在各不同水平下均能显著提高红壤和黑土磷有效性;随着培养的进行,添加有LA、LAA的各处理对红壤和黑土中磷有效性均有明显提高。无论是LA或LAA,红壤中以半量处理对提高磷有效性作用效果更为明显,而黑土中则以LAA作用效果更好,且以常量LAA处理的效果最好,常量LA和LAA处理间差异显著。在添加磷肥的基础上,与不加有机酸物质处理(CKp)相比,添加常量LA、LAA和半量LA(0.5 LA)、LAA(0.5 LAA)处理,在红壤中磷固定率平均值分别降低10.5%、22.3%和11.3%、19.4%;在黑土中分别降低8.6%、10.6%和14.1%、11.8%。LA和LAA对降低红壤和黑土磷固定率效果显著,红壤以半量处理的效果较好,黑土则以常量LAA处理效果最好。