绿肥对土壤有机质的影响

本试验系与中国农科院土肥所合作进行的。     

耕作、残茬及施肥管理对土壤有机质动态变化影响的情景分析

Based on data from 10-year field experiments on residue/fertilizer management in the dryland farming region of northern China, Century model was used to simulate the site-specific ecosystem dynamics through adjustment of the model＇s parameters, and the applicability of the model to propose soil organic carbon （SOC） management temporally and spatially, in cases such as of tillage/residue/fertilization management options, was identified v/a scenario analysis.Results between simulations and actual measurements were in close agreement when appropriate applications of stover,manure and inorganic fertilizer were combined. Simulations of extreme C/N ratios with added organic materials tended to underestimate the measured effects. Scenarios of changed tillage methods, residue practices and fertilization options showed potential to maintain and enhance SOC in the long run, while increasing inorganic N slowed down the SOC turnover rate but did not create a net C sink without any organic C input. The Century model simulation showed a good relationship between annual C inputs to the soil and the rate of C sequestration in the top 20 cm layer and provided quantitative estimations of changes in parameters crucial for sustainable land use and management. Conservation tillage practices for sustainable land use should be integrated with residue management and appreciable organic and inorganic fertilizer application, adapted according to the local residue resource, soil fertility and production conditions. At least 50% residue return into the soil was needed annually for maintenance of SOC balance, and manure amendment was important for enhancement of SOC in small crop-livestock systems in which crop residue land application was limited.     

植被恢复对退化红壤轻组有机质的影响

我国亚热带山地丘陵红壤区植被受人为严重破坏后,表土易遭侵蚀,是我国仅次于黄土高原的严重侵蚀区,并形成了大面积的侵蚀退化生态系统。该区先后对此类退化系统生态进行了许多恢复与重建工作,植被覆盖发生了巨大变化,并在植物多样性、土壤肥力、水源涵养、营养元素循环、能量流动等方面做了许多有益的研究与探索[1~6],但目前有关植被恢复对土壤有机质尤其是轻组有机质影响的研究比较缺乏。土壤有机质是土壤质量和健康的重要指标,对维持土壤生产力具有重要作用[7]。利用密度分组技术可将土壤有机质分成轻组(Light fraction,LF)和重组(Heavy fraction,HF),轻组有机质主要由部分分解的植物残体     

鼎湖山土壤有机质深度分布的剖面演化机制

根据鼎湖山森林植被带(SL)、灌丛—草甸过渡带土壤剖面(GC)有机质含量,有机质Δ14C、δ13C值,土壤粘粒含量及孢粉分析结果,研究华南亚热带山地土壤有机质深度分布特征的成因机制。结果表明土壤有机质的深度分布特征与土壤剖面的发育过程密切相关,随深度增大,有机质的来源数量不断减少,而成土时间增加,分解作用导致的有机质含量降低幅度增大,有机质含量不断减少。土壤有机质14C表观年龄随深度增加,土壤有机质δ13C值与有机质含量的深度变化具有明显对应关系,这些都是土壤剖面发育过程中有机质不同更新周期组分呈规律性分解的结果。粘粒的深度分布反映土壤剖面淋滤淀积的特点,表明土壤剖面经受了长期成土风化。土壤剖面的上述特征均为剖面发育过程中不断沉积、不断成土的结果,表明土壤剖面成土演化对于有机质深度分布具有显著制约。     

不同有机肥料对土壤生物活性有机质组分的动态影响

研究了红砂土中加入稻草秸秆和猪粪后土壤中微生物生物量碳、水溶性有机碳、溶解性酚等活性有机质组分的动态变化。有机肥处理一周后 ,微生物生物量碳、水溶性有机碳、溶解性酚等都达到最高值。随着培养时间的推移 ,不同处理的土壤中微生物生物量碳和水溶性有机碳含量都逐渐下降 ,而溶解性酚含量在整个培养过程中基本保持不变。相关分析表明 ,土壤中微生物生物量碳与水溶性有机碳和溶解性酚的含量都呈极显著正相关 ,而水溶性有机碳和溶解性酚的含量不相关。     

保护性耕作对水-旱轮作土壤有机碳组分的影响——基于密度分组法

以武穴市10年水-旱轮作长期定位试验的传统耕作(CT)、传统耕作+秸秆还田(CTS)、免耕(NT)、免耕+秸秆还田(NTS)4个处理的水稻土为对象,通过密度分组方法研究各组分有机碳(游离态轻组、闭蓄态轻组、重组)含量的变化特征,探讨秸秆还田与免耕对土壤有机碳及其组分的影响。结果表明,游离态轻组、闭蓄态轻组和重组有机碳含量分别为1.25～3.02 g kg~(-1),0.85～3.05 g kg~(-1)和18.46～23.23 g kg~(-1),占总有机碳的4.44%～12.36%、3.53%～10.86%和77.85%～82.73%。NTS处理显著增加土壤闭蓄态轻组和重组有机碳含量;免耕对各组分土壤有机碳的影响不明显。闭蓄态轻组和重组有机碳与总有机碳含量呈极显著正相关,闭蓄态轻组对耕作方式改变的敏感性最强(敏感性指标为4.00),能够敏感地反映不同耕作措施对土壤有机碳库的影响。与常规还田相比,NTS处理促进游离态轻组有机碳向闭蓄态轻组有机碳转化,有利于土壤有机碳的积累,是本研究中提升土壤有机质的最佳保护性耕作措施。     

巴西对亚热带免耕土壤有机质组分变化的研究

土壤保护管理制度可以使土壤C和N贮量增加。然而 ,在亚热带气候条件下 ,土壤保护管理制度对颗粒状有机质 (>5 3μm)和矿物结合状有机质 (<5 3μm)的影响 ,人们了解的并不多。巴西科学家研究评价了 3种免耕种植体系———裸露土壤 (BS)、燕麦 +苕子 玉米 +豇豆 (O +V M +C)、玉米 +Cajanus(M +C)对颗粒状有机质和矿物结合状有机质中C和N的长期影响 (12a)。研究在巴西南部砂黏壤强淋溶土上进行。与BS相比 ,有作物覆盖的种植体系中颗粒状有机质和矿物结合状有机质的C和N贮量有所增加 ;与颗粒状有机质相比 ,矿物结合状有机质中C高 5～ 9倍 ,N高 13～ 2 6倍 ;在O +V M +C和M +C中土壤固定了 6 9%～ 80 %的大气CO2 。C和N含量的高低与土壤有机质 (SOM)矿质复合体抵抗生物分解的能力有密切关系。SOM的腐殖化速率和氧化铁 (Fe2 O3)及高岭石含量呈负相关 ,说明SOM与可变电荷矿物之间的相互作用可增强土壤物理稳定性 ,2 0～ 5 3μm、2～ 2 0 μm和 <2 μm的颗粒物部分的电子自旋共振谱法饱和曲线也证实了这一点。SOM与可变电荷矿物之间的相互作用在维持SOM库方面非常重要 ,可增加热带和亚热带土壤作为大气CO2 库的潜力     

耕作侵蚀对紫色土坡耕地土壤容重和有机质二维分布的影响

为了研究耕作侵蚀对坡耕地土壤容重、有机质以及两者相互关系的影响,选择四川盆地中部的简阳县的坡耕地作为研究对象,采用模拟耕作的方法,通过对比模拟耕作前与5次、20次模拟耕作之后的土壤容重、有机质的水平以及垂直变化与分布规律,并探讨耕作侵蚀对两者关系变化的影响规律。研究结果表明:由于耕作侵蚀的搬运作用,5次和20次耕作之后坡顶位置的表层土壤被不断搬运至下坡位置,从而导致坡顶表层土壤容重增加;并且耕作过程中锄头的翻转作用改变了土壤容重在垂直方向的分布。耕作前土壤有机质在各坡面位置的垂直分布可用对数方程描述,然而5次和20次耕作之后其两者之间没有显示任何关系。耕作前土壤有机质含量与土壤容重呈现显著的负相关关系,5次和20次耕作之后,土壤有机质和土壤容重之间无相关关系。因此,耕作侵蚀改变土壤有机质和容重在水平和垂直方向的分布并且改变有机质和容重之间的关系。     

不同类型土壤引黄灌溉固碳效应的对比研究

通过在宁夏引黄灌区实地调查、采样与分析,研究5种类型土壤在不同灌溉耕作时间序列下土壤有机碳含量及碳密度的变化特征,对比分析不同类型土壤对引黄灌溉耕作固碳效应的差异。结果表明:灌溉耕作引起的土壤有机碳含量的变化因土壤类型的不同而存在差异;在相同的灌溉耕作时间下,5种类型土壤的有机碳密度大小顺序为:灌淤土>潮土>新积土>风沙土>淡灰钙土;与同类型未灌溉耕作的土壤比较,灌溉耕作使各类型土壤有机碳密度均有不同程度的增加,相同的灌溉耕作时间下土壤有机碳密度增幅排列次序为:风沙土>潮土>灌淤土>淡灰钙土>新积土。宁夏引黄灌区的土壤固碳效应因土壤类型的不同存在明显差异。     

水土保持对黄河输沙量的影响

采用回归分析方法,研究水土保持对1954—2005年黄河年输沙量的影响。结果表明：1）从24个备选自变量因子中筛选出的由＂河口镇到吴堡区间7—8月降雨量＂＂水土流失治理度＂和＂ln‘河口镇到龙门区间年降雨量’＂3个自变量组成的多元非线性回归方程,相关系数达到0.883,在α=0.001的水平上高度显著,该回归方程＂解释＂了1954—2005年黄河年输沙量76.5%的变化;2）水土流失治理度能够很好地＂解释＂20世纪80年代以来黄河年输沙量减少的趋势;3）当河口镇到吴堡区间7—8月降雨量处于最大观测值时,水土流失治理度由0增加到50%,计算年输沙量减少幅度超过20亿t/a;4）治理程度相同时,水土保持对黄河年输沙量的影响是降雨量大的大于降雨量较小的。     

水土保持对偏关河径流和泥沙的影响分析

 偏关河流域水土保持面积从1959年的1万1593hm2增加到1996年的5万5338hm2,占流域面积的28.90%。年径流量、常水径流量与年份和各类水土保持措施之间,均呈极显著负相关,年径流量与年降水量、汛期降水量和有效降水量,均呈显著正相关,而常水流量与年降水量、汛期降水量和有效降水量关系很弱;偏关河流域小型蒸发器测定的蒸发量与年份呈显著负相关,但径流和泥沙变化并没有增加,说明水土保持是引起径流量和泥沙量变化的主要原因。洪水径流量、年输沙量和洪水输沙量变化一致,与年降水量、汛期降水量和有效降水量均呈显著正相关,而与水土保持措施面积呈不显著的负相关。     

宁夏引黄灌区井渠双灌节水效果研究

定量研究了宁夏引黄灌区地表水与地下水联合利用的节水效果。引黄灌区的大引大排是造成渠系输水损失、农田地下水位高和潜水蒸发严重的主要原因，在整个黄河流域用水十分紧张的现状下，以引黄灌区地下水可开采量为基础，根据现有的机井条件并有计划的布设发展一批机井，考虑开采一定数量的地下水用于农业灌溉，在灌区逐步实现基于井渠双灌的水资源高效利用。研究结果表明，随地下水利用量的增大，可有效的降低灌区地下水位0.5～1.0 m、使引黄灌区的总耗水量从39.64×10⁸ m³降低到29.95×10⁸ m³、渠首引用水量从81.71×10⁸ m³降低到64.79×10⁸ m³。     

宁夏红寺堡扬黄灌区次生盐渍化土壤改良成效研究

系统分析了利用脱硫废弃物和次生盐渍化土壤专用改良剂对宁夏红寺堡扬黄灌区次生盐渍化土壤的改良效应,结果表明:施用脱硫废弃物可以改善土壤理化性状,但改良效果不理想,同时施用脱硫废弃物和专用改良剂后土壤砂粒含量减少,粉粒、黏粒含量普遍增加;土壤体积质量平均增加5.34%、孔隙度降低5.61%,土壤pH和全盐均有不同程度的下降;施用脱硫废弃物和专用改良剂后土壤有机质和养分含量、枸杞产量都有较大幅度的增加,其中施用改良剂Ⅱ的增幅最大,但考虑改良剂原料成本后施用改良剂II当年最终经济效益最大。相同改良剂秋施改良效果明显优于春施;施用量越大对土壤理化性状的改良效果越好,枸杞干果产量和直接经济效益也越高,但最终经济效益以施用量为11.25 t/hm2的处理最佳。     

Molecular composition and structure of organic matter in density fractions of soils amended with corn straw for five years

Corn straw is an important source of carbon (C),and when applied to soil,it alters the accumulation and distribution of organic C.However,the mechanistic pathways by which newly added C is stored and stabilized in soil remain a subject of interest and debate among scholars.In this study,we investigated the chemistry of organic matter in different density fractions of Haplic Cambisol (sandy clay loam) in a field experiment with corn straw at8 900 kg ha^-1year^-1under no tillag...     

不同矿化度咸水造墒灌溉对棉花生长发育和产量的影响

采用裂区设计, 灌溉量作为主处理, 灌溉水的矿化度作为副处理, 研究了播前不同灌溉量下不同矿化度咸水对棉花生长发育及产量的影响。研究结果表明, 不同矿化度咸水灌溉对棉花出苗时间和出苗率的影响差异较大, 随灌溉水矿化度的增大, 棉花出苗速度变缓, 出苗率降低, 其中4 g·L^-1 以下的咸水灌溉处理棉花出苗率在90%以上, 6 g·L^-1 矿化度处理平均出苗率仍可达85%左右, 但出苗时间推迟。播种前咸水灌溉量以22.5~34.0 mm 为宜。灌溉水矿化度对棉花生长发育的影响程度前期大于后期, 前期大于4 g·L^-1 矿化度处理表现出明显的抑制生长作用, 后期大于6 g·L^-1 矿化度处理才表现出明显的抑制生长作用。从产量上看, 棉花的咸水矿化度计算阈值为3.38 g·L^-1, 即在矿化度小于3.38 g·L^-1 时, 咸水灌溉的棉花产量与淡水灌溉产量差异不明显, 高于此矿化度阈值时, 棉花产量呈直线下降趋势; 但低于8 g·L^-1 咸水灌溉的棉花产量均显著高于纯旱地的棉花产量。     

黄河三角洲不同盐渍化土壤中氨基糖的积累特征

以黄河三角洲垦殖区的轻度和中度盐渍土为研究对象,研究垦殖过程中两种盐渍土氨基糖(氨基葡萄糖、氨基半乳糖、胞壁酸及氨基糖总量)的积累特征,并利用氨基葡萄糖和胞壁酸的比值探讨了真菌和细菌残留物在不同盐渍土有机质积累过程中的相对贡献。结果表明:盐渍化程度对氨基糖总量和单个氨基糖的积累均有显著影响。轻度盐渍土氨基糖含量显著高于中度盐渍土,而不同种类氨基糖含量对盐渍土的响应因微生物来源不同而有所差异。氨基葡萄糖主要来源于真菌,轻度盐渍土中的含量显著高于中度盐渍土。氨基半乳糖的来源并不明确,但与氨基葡萄糖的累积特征相似。胞壁酸唯一来源于细菌,轻度盐渍土中的含量则显著低于中度盐渍土。氨基葡萄糖和胞壁酸的比值在轻度盐渍土中显著高于中度盐渍土,表明与轻度盐渍土相比,细菌残留物对中度盐渍土有机质积累的相对贡献显著增大,也暗示随着盐渍程度加大,细菌逐渐转为优势群体。     

黄河中游水利水土保持措施减沙作用研究的回顾与展望

 黄河中游水利水土保持措施减沙关系黄河治理战略全局,对其进行回顾和展望,可为目前开展的黄河综合规划修编提供重要参考。结果表明:1960—1984年,平均每年拦蓄泥沙约5亿t,其中干流水库1.0亿t(19.6%)、支流水库1.2亿t(23.5%)、灌溉引沙0.6亿t(11.8%)、淤地坝拦沙2.0亿t(39.16%)、梯田拦沙0.3亿t(5.9%);到20世纪80和90年代,这种减沙构成略有变化,总体来看,水利措施减沙比例变化不大,而水土保持措施拦沙比例有所减小;70—90年代,黄河中游年均减沙3亿t左右,目前,水利水土保持措施现状减沙约3.5亿～4.5亿t。展望水利水土保持措施减沙作用后认为:近年来,黄土高原水土流失地区暴雨强度较小,实测来沙量资料不能作为黄河综合规划修编中水土保持现状减沙效果计算的主要依据;由于未来黄河中游来沙量变化取决于多种因素的组合,因此,对未来水利水土保持措施减沙作用应持慎重和偏于安全的态度,并作为今后长期认真研究的问题。     

耕作对土壤有机物和土壤团聚体稳定性的影响

Agricultural sustainability relates directly to maintaining or enhancing soil quality. Soil quality studies in Canada during the 1980‘s showed that loss of soil organic matter (SOM) and soil aggregate stability was standard features of non-sustainable land management in agroecosystems. In this study total soil organic carbon (SOC), particulate organic matter (POM), POM-C as a percentage of total SOC, and aggregate stability were determined for three cultivated fields and three adjacent grassland fields to assess the impact of conventional agricultural management on soil quality. POM was investigated using solid-state ^13C nuclear magnetic resonance (NMR) to determine any qualitative differences that may be attributed to cultivation. Results show a highly significant loss in total SOC, POM and aggregate stability in the cultivated fields as compared to the grassland fields and a significant loss of POM-C as a percentage of total SOC.Integrated results of the NMR spectra of the POM show a loss in carbohydrate-C and an increase in aromatic-C in the cultivated fields, which translates to a loss of biological lability in the organic matter. Conventional cultivation decreased the quantity and quality of SOM and caused a loss in aggregate stability resulting in an overall decline in soil quality.