起垄和施肥对冷浸田土壤氧化还原状况的影响

通过起垄和施肥试验, 研究不同措施对冷浸田土壤氧化还原状况的影响, 以期为冷浸田改良提供数据参考。结果表明, 冷浸田土壤氧化还原电位介于 48.5~ 198.0 mV之间, 远低于正常稻田(450~700 mV)。起垄使0~5 cm土层氧化还原电位有升高趋势, 但使>5 cm土层土壤氧化还原电位降低。冷浸田还原性物质总量变化范围为5.7~15.6 cmol·kg^-1(起垄试验)和7.7~16.0 cmol·kg^-1(施肥试验), 起垄在短期内会提高土壤还原性物质总量, 增施钾肥、锌肥和硅肥会降低土壤还原性物质总量, 而磷肥用量对土壤还原性物质基本无影响。0~25 cm和25~50 cm土层土壤Fe2+含量平均为3 388.92 mg·kg^-1和3 356.39 mg·kg^-1; 起垄60 d后, 土壤Fe²⁺含量随着起垄高度增加而逐渐降低; 与不施肥(CK)、氮磷钾(NPK)处理相比, 施钾量增加20%(NPK₂)、增加硅肥(NPK+Si)和增加锌肥(NPK+Zn)可以大幅度降低土壤Fe²⁺含量; 0~25 cm土层土壤Fe²⁺含量高于25~50 cm土层。 起垄和施肥使冷浸田土壤Mn²⁺含量先降低后升高。     

垄作免耕对稻田垄埂土壤有机碳累积和作物产量的影响

依托稻田免耕长期定位试验,研究了垄作免耕对稻田垄埂土壤有机碳累积和作物产量的影响。研究主要涉及常规平作(中稻-冬水田,简称中稻)、常规平作(中稻-油菜,简称稻油)、垄作免耕(中稻)和垄作免耕(稻油)等4个耕作处理。针对垄作对田面微地形的影响,将垄作小区中所有垄埂当成一个整体,统计其土壤有机碳的累积指标,再与平作处理中同体积或同质量的表土层(对比土层)作比较。结果表明,在对比土层和小区垄埂体积相同时,垄作免耕(稻油)的垄埂土壤有机碳密度要显著高于2个常规平作处理中对比土层和垄作免耕(中稻)的垄埂(p0.05);在对比土层与小区垄埂质量相同时,各耕作处理的垄埂或对比土层中单位质量土壤的固碳量依次为:垄作免耕(稻油)常规平作(中稻)垄作免耕(中稻)常规平作(稻油),且处理间差异显著(p0.05)。这表明,针对垄埂和对比土层而言,垄作免耕(稻油)的土壤有机碳累积效应要优于垄作免耕(中稻)和常规平作处理。与传统的常规平作相比,垄作免耕的水稻增产效应明显,虽然其会导致油菜减产,但不影响水旱两季作物的经济总产出。总体而言,垄作免耕(稻油)是一种能兼顾环境和经济效益的稻田保护性耕作措施。     

不同有机无机肥配比对冷浸田土壤肥力及水稻生长的影响

为了消减冷浸型中低产田长期浸渍、泥温低、土壤有效养分低等障碍因子,通过田间小区试验和动态取样与室内测定,研究了不同有机无机肥配比对冷浸田土壤肥力及水稻生长的影响。结果表明:与复合肥处理比较,复合肥与40%(N)生鸡粪配施处理的土壤磷酸铁盐和磷酸钙盐含量分别提高11%和17%,复合肥与60%(N)生鸡粪配施处理的土壤磷酸铝盐含量提高44%,且磷酸铝盐、磷酸铁盐和磷酸钙盐占无机磷总量的比例提高,闭蓄态磷占无机磷总量的比例降低,促使土壤中难溶性磷向易溶性磷转化,提高土壤有效磷含量;复合肥配施60%(N)生鸡粪处理的土壤松结态腐殖质占重组腐殖质的比例提高1.9个百分点,紧结态腐殖质占重组腐殖质的比例降低4.6个百分点,土壤活性有机质含量提高14%,土壤阳离子交换量提高11%;复合肥与40%(N)生鸡粪配施处理的土壤真菌和放线菌数量分别提高33%和28%,复合肥配施60%(N)生鸡粪处理的土壤细菌数和微生物活性分别提高160%和19%,水稻磷、钾吸收量分别提高5%和111%;复合肥与40%(N)生鸡粪配施处理的早、晚稻产量分别增加8%和42%,复合肥与60%(N)生鸡粪配施处理的早、晚稻产量分别增加6%和31%。有机无机平衡施肥是适合于冷浸田水稻增产的施肥方式。     

水旱轮作条件下免耕土壤有机碳变化特征研究

采用野外调查与室内分析相结合的方法,研究了水旱轮作条件下免耕土壤有机碳的变化特点。结果表明,水作及旱作后,随免耕年限延长土壤有机碳在免耕5～6a达到最大值,与常规耕作差异显著;免耕0—5cm土层有机碳显著高于其他土层,具有一定的表聚现象;水旱轮作条件下土壤富里酸含量略高于胡敏酸,土壤碳氮比在10～16,有利于有机质矿化过程中养分的释放;有机碳密度与土壤有机碳变化趋势一致。研究水旱轮作免耕措施对土壤有机碳含量的影响,可为建立合理轮耕模式提供一定的理论基础,同时,也为该耕作方法的推广应用提供科学指导。     

垄作免耕影响冷浸田水稻产量及土壤温度和团聚体分布

研究垄作免耕对冷浸田水稻产量及其构成因子的影响,同时,观察其耕层土壤温度和土壤团聚体结构的变化,旨在为冷浸田的综合治理技术提供科学依据。该研究以湖北省冷泉烂泥型冷浸田为对象,采用垄作免耕栽培田间定位试验方法,设计垄高10(LG10)、15(LG15)、20 cm(LG20)和平作(CK)4个处理种植中稻。研究结果表明,起垄(垄高10和15 cm)能显著(P0.05)提高冷浸田水稻产量,2011年和2012年垄高15 cm较CK分别增产10.95%和18.51%;与CK处理相比,垄作土壤平均增温范围为0.4~1.2℃,在0~5 cm土层内,垄作处理的土壤大团聚体(1 mm)含量明显提高;在5~25 cm土层内,土壤大团聚体含量LG15最高、CK最低、而LG20和LG10处于两者之间。垄高15 cm对大团聚体形成的影响大于垄高10和20 cm。垄作对冷浸田表层(0~5 cm)和下层(5~25 cm)土壤团聚体形成的影响存在差异,起垄后表层土壤大团聚体数量高于下层。但是,不同起垄高度与土壤温度和土壤大团聚体的变化不存在对应的数学正相关。综上所述,冷浸田合适的免耕起垄高度为15 cm。     

施肥结构对冷浸田土壤肥力及水稻生长的影响

冷浸田因长期受冷泉水浸渍,土体封闭,难以通气与氧化,土壤溶液Eh下降,有效养分低,水稻产量低。本研究通过田间小区试验和动态取样与室内测定,探求了单质化肥、稳定性肥、复合肥配施生鸡粪和熟鸡粪等施肥方式对冷浸田土壤肥力及水稻生长的影响。结果表明:与单质化肥处理比较,复合肥与熟鸡粪配施处理土壤松结态腐殖质占重组腐殖质的比例提高10.8%,紧结态腐殖质占重组腐殖质的比例降低15.5%,土壤有机质和活性有机质含量分别提高8.9%和4.0%,土壤阳离子交换量提高10.2%,早稻土壤细菌数和微生物活性分别提高390.0%和13.0%;同时土壤磷酸铝盐和磷酸钙盐含量分别提高40.0%和28.0%,且磷酸铝盐和磷酸钙盐占无机磷总量的比例提高,闭蓄态磷占无机磷总量的比例降低,促使土壤中难溶性磷向易溶性磷转化,提高土壤有效磷含量;最终早稻磷、钾吸收量分别提高14.0%和127.0%,早、晚稻产量分别增加11.0%和8.0%。由此得出,有机无机平衡施肥是适合于冷浸田土壤培肥、水稻增产的施肥方式。     

长期垄作免耕对稻田土壤有机碳剖面分布的影响

以稻田免耕长期定位试验为平台,研究长期垄作免耕对稻田土壤有机碳剖面分布的影响。结果表明,垄作免耕(中稻)、垄作免耕(稻油)、常规平作(中稻)和水旱轮作(稻油)4种耕作处理实施20年后,稻田0-60cm土体中各土层有机碳含量最高值和最低值分别出现在垄作免耕(稻油)和水旱轮作(稻油)中,且水旱轮作(稻油)中各土层有机碳含量均显著低于其他耕作处理;垄作免耕(稻油)中0-10cm和40-60cm土层有机碳含量与垄作免耕(中稻)、常规平作(中稻)之间差异不显著,但20-40cm土层有机碳含量则显著高于其他耕作处理(P<0.05),可见同传统耕作相比,长期垄作免耕(稻油)稻田的增碳优势主要体现在20-40cm土层。不同耕作处理连续实施20年后,稻田0-60cm土体有机碳密度的高低顺序为垄作免耕(稻油)>垄作免耕(中稻)>常规平作(中稻)>水旱轮作(稻油),且处理间差异显著(P<0.05)。垄作免耕15～20年期间,稻田0-10cm表层土壤有机碳储量基本稳定,但20-40cm土层有机碳储量仍有增加,其中垄作免耕(稻油)增加最为明显,表明20-40cm土层碳累积是长期垄作免耕下稻田发挥增碳功能的重要机制。     

土壤改良剂对冷浸田土壤特性和水稻群体质量的影响

以南方典型冷浸田为研究对象, 在明沟排水的基础上, 通过田间定位试验, 以不施土壤改良剂为对照, 研究了施用不同土壤改良剂(自研的脱硫灰改良剂、生物活性炭, 市售的土壤改良剂石灰、硅钙肥、腐植酸)对冷浸田氧化还原电位、土壤呼吸强度、土壤微生物数量、水稻群体构建及产量构成因素的影响。结果表明, 施用改良剂能够改善土壤理化性状, 提升土壤速效养分和pH,但除脱硫灰处理外, 其他改良剂处理对土壤Eh未产生显著影响。施用不同土壤改良剂在水稻各生育期均能有效增强土壤微生物呼吸强度和放线菌数量, 并且放线菌数量达到差异性显著水平(P<0.05), 生物活性炭处理下土壤呼吸强度和放线菌数量分别较对照增加67.6%和127.6%。各土壤改良剂处理与CK相比较均有助于提高叶片SPAD、茎蘖数、水稻干物质积累量、成穗数、穗粒数、产量结实率和根系伤流速率。其中以脱硫灰和生物活性炭处理改良效果最佳, 抽穗后29 d时,根系伤流速率较CK分别提高45.4%和39.1%, 叶片SPAD分别增加27.4%和22.5%; 成熟期水稻成穗数较对照提高12.1%和10.7%,干物质积累量增加68.8%和50.5%,产量分别增加12.8%和10.3%。综上所述, 土壤改良剂可有效改善冷浸田土壤特性及水稻群体质量, 脱硫灰和生物活性炭处理的改良效果最明显, 增产幅度最大。     

稻田长期垄作免耕对土壤肥力性状的影响研究

以长期田间定位试验为基本材料,研究了长期垄作免耕对稻田土壤肥力性状的影响.结果表明稻田长期垄作免耕有利于土壤结构的形成,土壤中＜0.01mm土粒团聚度增大,＞0.01mm有机微团聚体和＞0.01mm铁、铝-有机微团聚体所占比例表现为不同程度的提高,＞0.01mm元机微团聚体和钙、镁-有机微团聚体显著下降.免耕10年后,稻田长期垄作免耕土壤表层有机质含量提高,0～10cm土层的有机质含量达47.5g/kg,比常规平作高41.1%,比水旱轮作高51.3%,比试验前增加了89.0%;随着土壤层次的下移,各处理的土壤有机质含量降低.垄作免耕与常规平作和水旱轮作相比,土壤中的氮、磷、钾含量增加,稻田垄作免耕有利于土壤的定向培肥.     

土壤调理剂对冷浸田土壤特性及水稻生长的影响

冷浸田因长期受冷泉水浸渍,土体封闭,通气不良,土壤Eh值和有效养分低下,水稻产量偏低。本研究以单施化肥为对照,设置增施生物稻糠、脱硫灰、石膏、过氧化钙和硅钙肥处理,通过田间小区试验和定期观测,探究了不同土壤调理剂对冷浸田土壤特性及水稻生长的影响。结果表明:与CK处理比较,施用生物稻糠和石膏土壤活性还原物质含量分别降低了52%和30%,从而提高了土壤的氧化性能;土壤细菌数分别提高200%和96%,真菌数分别下降16%和10%,进而提高土壤供氮能力。而施用脱硫灰和石膏调节了土壤养分,土壤有效磷含量均增加83%,速效钾含量分别增加50%和13%,水稻叶绿素含量分别提高3%和5%。施用石膏、生物稻糠和脱硫灰水稻分别增产13.0%、10.1%和5.1%。研究认为,施用土壤调理剂能消减冷浸田还原物质毒害,提升土壤微生物活性,提高土壤养分供应,促进水稻增产,并以生物稻糠、石膏和脱硫灰效果最佳。     

南方地区冷浸田土壤线虫的分布特征

为了解南方地区冷浸田土壤线虫分布状况,2011—2012年期间,对湖北、安徽、江西、湖南、福建、浙江、广东和贵州8个省份的冷浸田进行土壤线虫调查。结果表明:在所有省份中,共鉴定出2纲8目24科55属,其中潜根属(Hirschmanniella)和丝尾垫刃属(Filenchus)为优势属,两者占线虫总数的46.36%,丝尾垫刃属、潜根属、头叶属(Cephalobus)、滑刃属(Aphelenchoides)在我国南方8省份的冷浸田均有分布。冷浸田线虫密度为非冷浸田的48.04%,冷浸田线虫密度范围为72~735条/100 g干土。冷浸田土壤线虫数量分布主要受土壤含水量和电导率因素影响,潜根属与含水量显著正相关,与电导率显著负相关。     

大气CO2浓度升高对水稻土团聚体的分布与有机碳含量的影响

采取中国FACE(Free-air CO2 enrichment)平台9年试验区的土壤,采用干湿筛法获得水稳定性团聚体,研究高CO2浓度处理对水稻土团聚体组成、有机碳含量的影响。FACE试验设对照和高CO2浓度两个主处理,低氮和常氮两个施氮水平裂区。结果表明,经高CO2浓度连续9年处理后,小区土壤有机碳总量显著增加(年均1%)。高CO2浓度改变0~5 cm土层土壤团聚体的分布,大团聚体(250μm)含量有减少趋势,而微团聚体(250~53μm)含量平均增加27.49%(P=0.05);常氮仅改变5~15 cm土层土壤粗大团聚体(2 000μm)含量,平均减少20.60%(P0.05)。分析表明,高CO2浓度使得0~5 cm土层土壤细大团聚体(2 000~250μm)有机碳含量平均降低9.67%(P0.01),微团聚体有机碳含量平均增加31.30%(P0.05),CO2和N交互有促进上述变化趋势。高CO2浓度增加5~15 cm土层土壤粗大团聚体有机碳含量(26.44%,P=0.05),降低细大团聚体有机碳含量(6.83%,P0.01);常氮减少5~15 cm土层土壤粗大团聚体有机碳含量(30.19%,P0.001);CO2和N交互显著降低5~15 cm土层两级大团聚体有机碳含量。高CO2浓度降低耕层土壤(0~15 cm)细大团聚体有机碳储量(6.41%,P0.01),增加微团聚体有机碳储量(15.09%,P0.05);常氮显著降低两级大团聚体有机碳储量,且CO2和N交互降低细大团聚体有机碳储量(P0.05)。     

长期免耕水稻田土壤的生物特征研究

对经过 10年半旱式免耕定位试验的水稻土主要微生物类群数量和微生物生物量的变化进行对比研究 ,结果表明 :实行半旱式厢作及垄作免耕法能够迅速地提高土壤有机质、全氮、全磷和速效氮、磷的水平 ;微生物数量和微生物生物量变化一般存在季节性规律 :春季高 ,夏季至夏末降低 ;各处理土体上层和下层 (0～ 7.5 cm,7.5～15 cm)的基本肥力特征及微生物特征无明显区别 ;免耕处理土壤 ,其微生物的季节性变幅较小 ,垄上或厢上土壤微生物生物量甚至表现反季节性 ,整个生长季节内稳中有升 ,有利于土壤有机物质的转化和土壤肥力的发挥     

耕作措施对双季稻田土壤碳及有机碳储量的影响

针对不同耕作措施对双季稻田的固碳效应和固碳潜力问题,选择湖南省宁乡县的双季稻区试验点进行了有机碳、活性有机碳以及耕层有机碳储量的研究,以期为制定适合于稻田条件下的合理耕作方式提供理论依据。结果表明,耕作措施和秸秆还田对有机碳（SOC）和活性有机碳（AOC）含量均产生不同程度的影响。免耕处理下,有机碳和活性有机碳含量皆随土壤深度的增加而减少,土壤0～5cm的SOC和AOC的含量最高,且与其他层次达到显著性差异水平（P＆lt;0.05）,具有明显的表层富集现象。与免耕相比,旋耕和翻耕则更利于5～10cm和10～20cm土层的有机碳和活性有机碳的积累。比较秸秆还田对SOC和AOC的影响表明,秸秆还田有效地提高了0～10cm有机碳含量,但对10～20cm并未产生显著影响,秸秆的输入并未增加土壤活性有机碳的含量。采用等质量方法计算了耕层土壤有机碳储量,结果显示旋耕秸秆还田使有机碳储量明显增加,而免耕只增加了土壤0～5cm和5～10cm土层有机碳储量,10～20cm有机碳储量有所降低,但耕作措施对有机碳储量的长效作用还有待于进一步研究。     

稻–虾共作模式对涝渍稻田土壤微生物群落多样性及 土壤肥力的影响

研究了稻-虾共作模式对涝渍稻田土壤微生物群落功能多样性及土壤肥力的影响。结果表明,稻-虾共作模式的土壤平均颜色变化率(AWCD值)在0-50cm土层均高于中稻单作模式,其中在25-50cm土层中土壤AWCD值达到显著差异。在0-25cm土层中,相对于中稻单作模式,稻-虾共作模式的土壤微生物群落McIntosh指数显著增加,且其微生物对胺类和酸类的利用率显著提高;而在25-50cm土层中,稻-虾共作模式的土壤微生物群落Shannon指数和McIntosh指数均显著高于中稻单作模式,其土壤微生物对糖类、醇类和酸类的利用率较中稻单作模式显著提高;主成分分析表明对碳源利用主成分起异作用的碳源为糖类和酸类。稻-虾共作模式的土壤有机碳和全氮含量在25-50cm土层中显著低于中稻单作模式,其土壤有机碳和全氮含量较中稻单作模式分别下降了41.8%和34.8%,在0-25cm土层中不同模式的土壤养分无显著差异。由上可知稻-虾共作模式提高了土壤微生物的活性以及群落功能多样性,尤其对底层土壤的影响尤为显著,但降低了底层土壤的有机碳和全氮含量。     

稻–虾共作模式对涝渍稻田土壤微生物群落多样性及 土壤肥力的影响

研究了稻–虾共作模式对涝渍稻田土壤微生物群落功能多样性及土壤肥力的影响。结果表明,稻–虾共作模式的土壤平均颜色变化率(AWCD值)在0~50 cm土层均高于中稻单作模式,其中在25~50 cm土层中土壤AWCD值达到显著差异。0~25 cm土层,相对于中稻单作模式,稻–虾共作模式的土壤微生物群落Mc Intosh指数显著增加,且其微生物对胺类和酸类的利用率显著提高;而25~50 cm土层,稻–虾共作模式的土壤微生物群落Shannon指数和Mc Intosh指数均显著高于中稻单作模式,其土壤微生物对糖类、醇类和酸类的利用率较中稻单作模式显著提高;主成分分析表明对碳源利用主成分起分异作用的碳源为糖类和酸类。稻–虾共作模式的土壤有机碳和全氮含量在25~50 cm土层显著低于中稻单作模式,其土壤有机碳和全氮含量较中稻单作模式分别下降了41.8%和34.8%,0~25 cm土层不同模式的土壤养分无显著差异。由上可知稻–虾共作模式提高了土壤微生物的活性以及群落功能多样性,尤其对底层土壤的影响尤为显著,但降低了底层土壤的有机碳和全氮含量。     

绿肥还田对粉垄稻田土壤活性有机碳的影响

绿肥还田是影响农田土壤有机质的重要手段,为探索绿肥还田对粉垄稻田土壤活性有机碳的影响,采用常耕和粉垄栽培水稻,以不施肥、单一施用化肥、同等肥力条件下单倍绿肥配施化肥和双倍绿肥配施化肥共4种施肥处理,系统开展粉垄耕作稻田土壤活性有机碳研究.结果表明:①粉垄耕作减少了稻田土壤总有机碳含量,提高绿肥还田量有助于粉垄稻田土壤总...     

连续秸秆还田和免耕对土壤团聚体及有机碳的影响

选取湖北省武穴市8年田间定位试验中的传统耕作(CT)、秸秆还田配合传统耕作(CTS)、免耕(NT)和秸秆还田配合免耕(NTS)4种处理,研究连续秸秆还田和免耕措施对表层(0—20cm)和亚表层(20—40cm)土壤团聚体稳定性及有机碳(SOC)的影响。结果表明:CTS、NT和NTS均显著增加了表层5mm水稳性团聚体的含量和团聚体平均重量直径(MWD),秸秆还田显著增加了亚表层土壤水稳性团聚体的MWD。与CT比较,CTS、NT、NTS处理的SOC含量分别增加20.83%,21.98%,32.76%。CTS和NTS处理显著提高了表层5,5~2,0.25mm团聚体中SOC含量,NT则显著提高了5,5~2mm团聚体中SOC含量;CTS显著增加了亚表层0.25 mm团聚体中SOC的含量。秸秆还田增加了表层土壤的碳(C)、氢(H)、氮(N)和氧(O)的含量,免耕降低了H的含量,增加了其他3种元素的含量,但是免耕处理增加了亚表层土壤中H的含量。NT和NTS处理较CT和CTS处理降低了土壤的H/C值,表明土壤的脂肪族成分在不断增加。秸秆还田主要增加了土壤中醇、酚类,芳香类,脂肪族化合物和碳水化合物的含量,而免耕主要增加脂肪族化合物的含量。这些有机组分的增加有助于团聚体稳定性的增强。