机械压实对农田土壤性质及土壤侵蚀的影响研究进展

土壤是耕地的重要组成部分,也是农田生态系统的基础,健康的农田土壤对抵抗自然营力如风力、水力、风力等导致的土壤侵蚀至关重要。但随着近些年来农业机械的普及发展,农田土壤也遭受更严重的机械压实。机械作业过程中农田土壤遭受的压实对农田土壤理化性质及土壤生物产生不良影响,机械压实也使农田土壤抵抗侵蚀的能力受到影响,这种影响主要通过机械压实对土壤物理性质的影响间接实现。为明确农田机械压实的研究现状及压实对土壤侵蚀的影响机理,该研究概述了农田土壤机械压实的起因,阐述了机械压实对土壤性质的影响及其作用机理,讨论了机械压实间接影响土壤侵蚀的因素。总结发现,目前研究主要集中在机械压实对土壤性质的影响、土壤性质对土壤侵蚀的影响方面,鲜有研究机械压实对土壤侵蚀的影响机制。最后针对目前机械压实研究的不足提出了未来研究的方向,并探讨了农田土壤机械压实与土壤侵蚀之间的联系,以期将现有机械压实研究理论更好应用到实践,趋利避害,为国内农田土壤侵蚀防治提供参考。     

乌兰布和沙区绿洲农田土壤微生物及酶活性研究

以撂荒地为对照,通过测定0-20cm和20-40cm层次土样,利用统计分析方法系统研究乌兰布和沙区籽瓜、玉米、油葵和苜蓿地4种绿洲农田土壤微生物（细菌、放线菌和真菌）和土壤酶活性（蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶、蛋白酶和多酚氧化酶）特征。结果表明：（1）各农田微生物数量均为细菌（107）〉放线菌（105）〉真菌（103）,三者中,细菌数量占三大类微生物总数的99%以上;各农田表层微生物数量整体高于对照的,且表层均高于下层,但差异不显著;农田间,籽瓜地微生物数量最多;种植苜蓿可显著提升真菌数量。（2）6种酶活性中,仅蔗糖酶和脲酶在层次间和农田间存在显著差异;各农地表层蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶和蛋白酶活性均高于对照的;除多酚氧化酶外,苜蓿地酶活性整体较高。（3）各生物学性质相互关联,互相影响。6种酶间呈显著或极显著相关,酶活性既显专性又显共性;蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶、蛋白酶、多酚氧化酶、真菌和放线菌直接影响有机质含量的程度达85%;总体而言,乌兰布和沙区绿洲体系形成后,长期农作活动使得绿洲农田生物学性质得以改善,土壤质量整体有所提高;设法提高研究区土壤有机质含量是提高绿洲农田土壤质量和改善其生态环境的关键所在,应广种苜蓿。     

不同开垦年限对新疆绿洲农田土壤理化性质的影响

研究了不同开垦年限对新疆绿洲农田土壤养分的变化规律,利用主成分得分的方法评价了开垦对新疆绿洲农田土壤质量的影响。结果表明:(1)开垦有利于新疆绿洲农田土壤有机碳组分和POC/MOC值,开垦初期(0~3a)增加迅速,9a后缓慢下降并趋于一个相对稳定的水平。(2)不同开垦年限土壤含水量、pH、电导率和全盐含量均显著高于未开垦土壤(p0.05),土壤含水量和电导率在开垦初期(0~3a)急剧增加,在开垦6a前后达到最大值,此后的几年缓慢下降并趋于一个相对稳定的水平,土壤pH和全盐含量随开垦年限的增加而增加,开垦9a以后缓慢增加。(3)开垦9a以上土壤养分和有效养分含量均显著高于未开垦土壤(p0.05),并且基本呈一致的变化趋势,即随着开垦年限的增加呈先增加后趋于平稳或者降低趋势。(4)相关性分析表明,不同开垦条件下土壤养分与有效养分均呈现出一定的相关性。(5)土壤质量的各项指标主成分分析结果表明,基本确定新疆绿洲农田开垦9a后土壤质量开始退化。综合上述结果可知:短期的开垦(开垦0~9a)则有利于提高新疆绿洲农田土壤肥力及土壤养分的有效性,而长期的开垦(开垦年限13a)则造成土壤板结和盐渍化,降低了土壤养分及有效养分含量。     

农田土壤机械压实研究进展与展望

土壤机械压实是威胁全球农业可持续发展的重要因素之一。从农田土壤压实的检测、危害、缓解和预防四个方面系统介绍当前国内外土壤压实的最新研究进展与不足。指出检测方法的创新和突破是实现田间尺度下压实土壤空间分布检测的关键;压实土壤危害的研究多集中在耕层土壤,但忽视了深层土壤压实危害及其在应对气候变化中可发挥的生态服务功能;提倡采用轮作轮耕等合理田间管理措施缓解压实土壤;深层土壤压实具有存在时间久和恢复难度大的特征,因此重点应以预防为主,但当前对土壤压实预防重视不足且预防技术体系尚不成熟。鉴于我国农业机械化正处在快速发展期,采取有效预防措施是避免重蹈发达国家土壤压实退化的有效手段。     

微塑料对农田土壤碳转化影响研究进展

近年来,微塑料的生态环境风险受到国内外广泛关注。地膜覆盖、有机肥施用、灌溉和包膜控释肥料使 用等农田管理措施导致微塑料在农田土壤中持续累积。微塑料在土壤中经过物理破碎、化学分解和生物降解等作 用发生迁移和转化,可能影响土壤碳周转,进而影响土壤碳储存和含碳气体排放。因此,通过对国内外有关文献 进行总结和整理,系统地梳理了农田土壤中微塑料的种类和来源,分析了微塑料通过提供碳源影响土壤植物呼吸, 改变酶活性和微生物群落结构,进而直接或间接影响土壤碳排放和碳转化过程,包括以下几个方面:(1)微塑料 是长碳链分子结构,进入农田对土壤有机碳含量和转化及土壤团聚体、孔隙度和含水量等理化属性造成影响; (2)土壤中真菌和细菌对不同类型微塑料的分解和碳周转作用不同;(3)微塑料通过影响植物生长、改变相关功 能基因丰度、酶活性和微生物群落组成进而影响土壤碳转换过程。基于分析微塑料在土壤中的碳转化过程,为评 估微塑料对土壤碳库的影响提供参考。     

长期平衡施肥对潮土微生物活性和玉米养分吸收的影响

利用中国科学院封丘农业生态实验站农田生态系统养分平衡长期定位试验地,研究氮磷钾平衡施肥(NPK)与缺素施肥(NK、PK、NP)对土壤微生物生物量、酶活性、呼吸强度以及玉米养分吸收的影响。结果发现,与不施肥对照(CK)相比,NPK处理玉米根系与茎叶生物量、籽粒产量以及植株氮磷钾吸收量均大幅提高,NP处理次之,PK与NK处理则无显著影响;同一处理玉米茎叶与根系养分含量接近,而籽粒的全氮和全磷含量较高、全钾含量偏低;与NPK处理相比,缺施氮、磷或钾肥均直接导致玉米植株相应养分的明显亏缺或其他养分的过量富集,但在根系、茎叶和籽粒部位的累积情况存在一定差异。与CK相比,所有施加磷肥的处理(NPK、NP、PK)土壤微生物生物量(碳、氮、磷)、脱氢酶、转化酶、脲酶与碱性磷酸酶活性以及土壤微生物代谢活性和土壤基础呼吸强度均显著升高(p<0.05),土壤微生物代谢熵则显著下降(p<0.05),而缺施磷肥的NK处理除显著提高脲酶活性外(p<0.05),对其他指标均无显著影响。结果表明,氮磷钾平衡施肥在促进土壤微生物繁育和保育微生物代谢活性以及促进作物生长和保证养分吸收等方面显得非常重要,而缺素施肥中以缺施磷肥的不利影响最为突出。     

苹果与小麦间作对土壤养分状况及生物活性的影响

通过测定苹果与小麦间作条件下土壤养分及土壤生物活性的变化,探讨了种植方式对农田土壤肥力的影响。结果表明,土壤有机质、全磷及速效磷含量和几种主要土壤酶活性、微生物数量存在离树距内的空间变异。距树越近,有机质含量越高,全磷及速效磷含量越低;树冠区及近冠区几种主要水解酶和氧化酶活性显著受抑,且细菌、放线菌总数和解磷菌、纤维分解菌数量减少。     

苹果与小麦间作对土壤养分状况及生物活性的影响

通过测定苹果与小麦间作条件下土壤养分及土壤生物活性的变化，探讨了种植方式对农田土壤肥力的影响。结果表明，土壤有机质、全磷及速效磷含量和几种主要土壤酶活性、微生物数量存在离树距内的空间变异。距树越近，有机质含量越高，全磷及速效磷含量越低；树冠区及近冠区几种主要水解酶和氧化酶活性显著受抑，且细菌、放线菌总数和解磷菌、纤维分解菌数量减少。     

免耕对农田土壤生物学特性的影响

农业管理对土壤群落水平下各种生物之间复杂的相互作用的影响是土壤生态学研究的一个热点。土壤生物和酶活性在改善土壤结构、养分循环、有机质分解和保持中起重要作用。与常规耕作系统比,免耕系统中作物残体和土壤矿物质的机械混合要少得多,因此免耕系统更接近于未受扰动的自然生态系统,可能更加依赖于土壤生物体的固有作用。综合有关文献讨论了耕作实践对一些土壤生物学特性的影响。总体看来,土壤线虫总量及功能类群对免耕既可能是正响应也可能是负响应,与常规耕作相比免耕系统中土壤微生物的丰富度或生物量增加,土壤酶活性增强,土壤呼吸作用减弱。最后还对免耕系统中有关土壤生物学特性研究的重要性和需要解决的问题进行了小结。     

添加木醋液对沙地土壤微生物生物量和酶活性的影响

[目的]探讨沙地添加木醋液后土壤微生物生物量和酶活性的变化,为沙地土壤生物学质量的改良提供理论依据。[方法]采用盆栽植草培养法,以添加自来水为对照,对沙地添加不同稀释倍数(200,150,100,50,20)木醋液后的土壤可溶性有机碳、氮和酚,土壤微生物生物量碳氮以及土壤酶活性进行研究。[结果]向沙土添加木醋液可以显著降低土壤pH值,显著提高土壤易氧化碳、土壤水溶性碳氮、土壤可溶性酚以及无机氮的含量。在添加木醋液稀释高于50倍范围内,随木醋液稀释倍数降低,土壤微生物生物量碳氮增加以及β-糖苷酶、碱性磷酸酶和脱氢酶活性提高。添加稀释20倍的木醋液,导致土壤微生物生物量碳氮以及β-糖苷酶、碱性磷酸酶和脱氢酶活性有所降低。在高于20的稀释倍数范围内,随着施用木醋液稀释倍数的降低,α-糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶、酸性磷酸酶和酚氧化酶的活性有显著增加的趋势。[结论]添加不同稀释倍数的木醋液会影响沙地土壤微生物生物量和酶活性。     

干旱绿洲长期微咸地下水灌溉对棉田土壤微生物量影响

由于淡水资源的缺乏,利用微咸地下水灌溉是干旱绿洲普遍采用的一种灌溉措施。该文对北疆棉区长期利用微咸地下水灌溉的土壤微生物和酶活性进行了研究。结果表明,长期微咸地下水灌溉土壤的含盐量比渠水灌溉上升61.5%,显著增加了棉田耕层土壤盐分（P＜0.05）,土壤可交换性钠百分率（ESP）升高3.2倍,并造成土壤碱化。微咸地下水灌溉纤维素酶、脲酶等、转化酶及过氧化氢酶4种酶活性分别降低了21.3%、50.9%、50.0%和10.5%,但在微咸地下水灌溉条件下多酚氧化酶和碱性磷酸酶的活性显著升高。微咸地下水灌溉对土壤微生物有明显抑制作用,长期微咸水灌溉使土壤微生物量碳、氮分别降低24.4%和42.4%,但对微生物量磷影响不显著。微生物量和酶活性与棉田土壤肥力密切相关,长期微咸地下水灌溉导致有机质、全氮分别降低26.8%和28.0%。长期微咸地下水灌溉影响了土壤生物质量,不利于绿洲农田土壤的持续利用。     

PH对红壤微生物生物量碳和生物量磷的影响

The impact of pH changes on microbial biomass carbon (Cmic) and microbial biomass phosphorus (Pmic) were examined for 3 red soils under citrus production with different lengths of cultivation. Soil pH significantly affected Cmic and Pmic. The Cmie and Pmic changes, as a function of soil pH, appeared to follow a normal distribution with the original soil pH value at the apex and as pH increased or decreased compared to the original soil pH, Cmic and Pmic declined. Moreover, there were critical pH values at both extremes (3.0 on the acidic side and 8.0 to 8.5 on the alkaline side), beyond which most of microorganisms could never survive. The effect of pH on Cmic and Pmic was also related to the original soil pH. The higher the original soil pH was, the less Cmic or Pmic were affected by pH change. It is suggested that soil microorganisms that grow in a soil environment with a more neutral soil pH range (i.e. pH 5.5-7.5) may have a greater tolerance to pH changes than those growing in more acidic or more alkaline soil pH conditions.     

不同耕作方式对土壤有机碳、微生物量及酶活性的影响

【目的】依托8年长期(2005~2012)固定道定位试验,研究不同耕作方式对土壤有机碳、土壤微生物量、土壤酶活性在0—90 cm土层的分布特征,为优化中国西北干旱区的耕作方式提供理论依据。【方法】试验包括固定道垄作(PRB)、固定道平作(PFT)与传统耕作(CT)三种耕作模式下的土壤有机碳土壤总有机碳(TOC)、颗粒有机碳(POC)、土壤微生物量碳(MBC)、土壤微生物量氮(MBN)、土壤微生物量磷(MBP)、蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶及小麦产量进行了测定和分析。【结果】在0—90 cm土层,不同耕作方式下的TOC、POC、MBC、MBN、MBP、蔗糖酶活性、脲酶活性均随着土层的增加呈下降趋势,过氧化氢酶活性呈先下降后增大的分布特征;在0—60 cm,固定道保护性耕作能够显著增加心土层作物生长带土壤有机碳储量,有机碳储量大小为PRBPFTCT;PRB、PFT较CT可以显著增加0—10 cm作物生长带TOC、POC、MBC、MBN、MBP含量、蔗糖酶、脲酶活性,其大小为PRBPFTCT;耕作方式对过氧化氢酶活性影响不显著;TOC、POC、MBC、MBN、MBP、蔗糖酶活性、脲酶活性、过氧化氢酶活性之间均达到了显著或极显著相关。【结论】PRB较PFT、CT能够提高耕作层(0—10 cm)土壤有机碳含量、土壤微生物量、土壤酶活性, 增加作物产量, 增大0—60 cm土层有机碳储量,耕作方式(PRB、PFT及CT)对10 cm以下土层土壤环境改善作用不明显。     

适宜的水氮处理提高稻基农田土壤酶活性和土壤微生物量碳氮

为探讨节水灌溉与氮肥施用对稻田土壤微生物特性的影响,该试验采用防雨棚池栽试验,研究2个灌溉模式（常规灌溉与控制灌溉）与3个水平施氮量（90、180和270 kg/hm2））对稻基农田土壤脲酶活性、土壤过氧化氢酶活性、土壤磷酸酶活性、土壤转化酶活性、土壤微生物量碳及土壤微生物量氮的影响。研究结果表明,随着施氮水平增加,土壤脲酶活性和土壤微生物量氮增加,土壤过氧化氢酶活性、土壤磷酸酶活性、土壤转化酶活性、土壤微生物量碳、土壤微生物量碳与土壤微生物量氮的比值、土壤微生物熵均呈先增加后降低趋势;与常规灌溉相比,控制灌溉显著提高稻基农田土壤脲酶活性、土壤过氧化氢酶活性、土壤磷酸酶活性、土壤转化酶活性、土壤中微生物量碳、土壤微生物量氮、土壤微生物熵,降低土壤微生物量碳与土壤微生物量氮的比值。在该试验条件下,以控制灌溉模式下施氮量180 kg/hm2可获得最优的生物环境,土壤脲酶活性、土壤过氧化氢酶活性、土壤磷酸酶活性、土壤转化酶活性、土壤中微生物量碳、土壤微生物量氮分别达到3.02×10-2 mg/g、0.93 mL/g、5.70 mg/g、10.08 mL/g、237.58 mg/kg、52.60 m/kg。该研究对认识稻基农田水氮耦合关系、指导江淮丘陵季节性干旱区水稻优质节水高产高效栽培实践提供理论依据。     

不同农业废弃物还田对土壤碳排放及碳固定的影响

在玉米生长季,采用静态箱法,在氮磷钾等养分量(N 240kg/hm~2,P2O5100kg/hm~2,K2O 120kg/hm~2)的条件下,研究秸秆、牛粪、鸡粪与化肥配施还田,对土壤CO_2排放及碳固定的影响。研究结果表明:施肥促进土壤CO_2排放,其中100%秸秆粉碎还田配施化肥(S1)对土壤CO_2排放的促进作用最为明显,平均排放通量达389.0mg/(m~2·h);其次为单施化肥(S4)。S1、S2、S3和S4处理在6,7,8三个月份CO_2平均排放通量表现为S4S1S3S2,分别占整个生长季排放总量的80.1%,78.9%,78.8%和83.7%,表明单施化肥处理(S4)在玉米生长旺季CO_2排放通量最高达624.9mg/(m~2·h)。各施肥处理在玉米生长季出现2个CO_2排放高峰阶段,与2次氮肥(尿素)追施密切相关,2次追施氮肥后CO_2排放通量平均值均表现为S4S1S3S2,表明用农业废弃物中的氮部分代替化肥氮,可减少CO_2排放量。50%牛粪有机氮还田配施50%化肥氮(S2),能明显提高土壤有机碳含量。50%鸡粪有机氮还田配施50%化肥氮(S3)可明显提高玉米各器官及植株含碳量,其中S3处理植株含碳量最高为9.59t/hm~2,促进玉米碳固定;而100%秸秆粉碎还田配施化肥氮(S1),并不能提高玉米各器官及植株含碳量,甚至低于单施化肥(S4)。     

连年翻压绿肥对植烟土壤微生物量及酶活性的影响

通过3年田间定位试验,研究连年翻压绿肥对植烟土壤微生物量碳、氮及酶活性的影响。结果表明,连年翻压绿肥能提高土壤微生物量碳、氮及土壤脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶的活性,且随翻压年限的增加而增加。整个生育期,翻压3年绿肥的处理与对照相比微生物量碳、氮分别提高31.0%~67.1%、23.0%~145.1%;土壤脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性分别提高34.4%~51.9%、11.0%~18.6%、58.0%~172.7%、24.0%~50.0%,表明翻压绿肥后土壤生物过程活跃,利于有机物质的转化和烤烟正常生长所需的营养供应。动态变化特征表明,翻压绿肥1、2、3年的各处理微生物量碳、氮均在团棵期出现峰值,土壤脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶均在旺长期出现峰值。在出现峰值时翻压3年的处理与对照相比微生物量碳、氮分别提高67.1%、60.7%;土壤脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性分别提高51.9%、14.2%、30.6%。此时正值生育旺期,利于烟株生长发育,说明连年翻压绿肥后培肥土壤效果显著。土壤微生物量C、N和酶活性能灵敏反映土壤肥力的变化,可作为评价土壤质量的生物学指标。     

添加生物质炭对红壤水稻土有机碳矿化和微生物生物量的影响

通过室内培育试验,研究了添加生物质炭对江西红壤水稻土有机碳矿化和微生物生物量碳、氮含量的影响。结果表明:红壤有机碳矿化速率在培育第2天达最大值后迅速降低,培养7天后下降缓慢并趋于平稳;添加生物质炭降低了土壤有机碳的矿化速率和累积矿化量,培养结束时,不加生物质炭的对照处理中有机碳的累积矿化量分别比添加0.5%和1.0%生物质炭的处理高10.0%和10.8%。此外,生物质炭的加入显著提高了土壤微生物生物量,添加0.5%生物质炭处理的土壤微生物生物量碳、氮含量分别比对照高111.5%～250.6%和11.6%～97.6%,添加1.0%生物质炭处理的土壤微生物生物量碳、氮含量分别比对照高58.9%～243.6%和55.9%～110.4%。相同处理中,干旱的水分条件下(40%田间持水量)微生物生物量要高于湿润的水分条件(70%田间持水量)。同时,添加0.5%和1.0%的生物质炭使土壤代谢熵分别降低2.4%和26.8%,微生物商减少了43.7%和31.7%。     

不同管理措施对西藏河谷农田土壤微生物量碳的影响

土壤微生物量碳(MBC)是反映农田土壤质量的重要指标。本研究以西藏河谷农田生态系统为对象,在中国科学院拉萨农业生态试验站长期施肥样地和农田撂荒地通过随机混合采样获取土壤样品,实验室内以氯仿熏蒸法测定土壤微生物量碳,探讨了不同施肥方式、不同除草方式对西藏河谷农田土壤质量的影响。从3个不同生育期的平均结果来看,施加羊粪样地的土壤微生物量碳比空白样地提高了56.1%,单纯施用化肥样地的微生物量碳比空白样地降低了14.0%,表明有机肥的施用对于提高西藏农田土壤质量具有显著的促进作用,而单纯施用化肥则会导致土壤质量的下降。在农田撂荒地试验中,自然撂荒样地(不除草)的土壤微生物量碳大约为85.2 mg/kg,而经常除草样地的土壤微生物量碳比不除草样地降低约1/4,从而进一步说明有机质输入对于提高高原农田土壤质量具有重要的作用。     

新疆绿洲农田不同开垦年限土壤有机碳及不同粒径土壤颗粒有机碳变化

研究不同开垦年限新疆绿洲农田土壤有机碳及不同粒径土壤颗粒有机碳的变化规律,评价长期垦殖对新疆绿洲农田土壤有机碳的影响。以相应未开垦地为对照,选取南北疆兰州湾、31团和普惠农场三个典型绿洲不同开垦年限土壤为研究对象,应用物理分组方法研究不同粒径土壤颗粒中有机碳含量及分布。结果表明:(1)开垦有利于新疆绿洲农田土壤总有机碳的积累,开垦初期(0～5a)增加迅速,年均增加0·5gkg-1,10a后增加趋于平缓。(2)垦殖增加了不同粒径土壤颗粒有机碳的含量,砂粒有机碳在垦殖10a间达到最大值后趋于相对稳定的水平;粉砂粒和黏粒有机碳随垦殖年限延长增加。(3)开垦提高了POC/MOC值,表现为开垦初期(0～5a)增加迅速,10a左右达到最大值后开始下降。研究说明,新疆绿洲区域未开垦地开垦增加了土壤总有机碳和不同粒径土壤颗粒有机碳含量,随垦殖年限延长,粉砂粒和黏粒有机碳成为绿洲农田土壤主要碳库,土壤自身生产力存在下降可能,土壤质量存在潜在退化风险。     

Influence of lanthanum on microbial biomass C,P and C- and P-cycling enzyme activities in tea garden soil

At present, reports of the effect of lanthanum on nitrogen cycling in the soil are very detailed, but information on carbon (C) and phosphorus (P) cycling is less reported. We present an investigation into the effects of lanthanum on the pH, microbial biomass C and P and enzyme activities (such as that of β-glucosidase, peroxidase, polyphenol oxidase, acid phosphomonoesterase, phosphodiesterase and phosphotriesterase) in soil in an indoor culture experiment. The results show that the application of lanthanum decreased the pH and had an inhibitory effect on microbial biomass C and P throughout the experiment. The application of lanthanum significantly inhibited most of enzyme activities at the 14th day of the experiment. However, soil samples treated with 100 mg kg^?1 of lanthanum significantly stimulated the activity of polyphenol oxidase at the 14th day, and the range 100–300 mg kg^?1 stimulated the activities during the 28th day to the 56th day. From the 42nd to the 56th day, the pH and all enzyme activities gradually increased. We inferred that the lanthanum had different effects on microbial biomass C and P and enzymes. We recommended that the amount of the rare earth element applied in a tea garden should be lower than 100 mg kg^?1.