农田生态系统土壤CO2释放研究

采用静态箱和气相色谱法,对不同施肥条件(CK,NP,秸秆+NP)下的土壤呼吸进行了连续1年的观测研究。结果表明,土娄土农田土壤的呼吸速率呈明显的季节性变化,以7月上旬最大,冬季最小;土壤温度是影响土壤呼吸速率的主要因素,二者间存在极显著的幂函数相关关系(P<0.01);长时期夏季干旱造成的土壤水分胁迫也明显影响土壤呼吸速率;CK,NP和秸秆+NP3种培肥措施下,土壤CO2年排放量估计值分别为1353,1604和1769g/m2;不同培肥措施长期实施对土壤呼吸速率和CO2释放量有明显影响,其大小顺序为秸秆+NP>NP>CK。     

土壤有机质类型及永胜县土壤有机质含量分析

土壤有机质是作物N素营养的主要来源,与土壤的很多属性都相关,能改善土壤的理化性状,调节土壤中的水、肥、气、热状况,有机质对土壤形成、土壤肥力、环境保护及农业可持续发展具有重要意义。     

不同有机质含量土壤CO_2排放季节变化规律及差异研究

为探究不同耕层土壤有机质含量条件下土壤CO2排放通量变化特征与有机质含量关系,设计耕层土壤6个不同有机质含量处理。通过对土壤CO2排放定位连续观测,研究耕层土壤不同有机质含量条件下土壤CO2排放季节变化规律,分析土壤CO2排放与耕层土壤有机质含量关系。结果表明,土壤CO2通量呈单峰曲线季节变化,与地温和气温变化一致;一次方程、二次方程和指数方程均可模拟土壤CO2通量与地温和气温关系,指数方程拟合效果优于一次方程和二次方程。土壤CO2排放最大通量、平均通量、排放总量与耕层土壤有机质呈单峰曲线变化关系,二次方程拟合效果良好;当耕层土壤有机质含量分别为64.50、54.32、59.80 g·kg-1时,土壤CO2排放最大通量、土壤CO2排放平均通量、土壤CO2排放总量达到最大值。     

施用硫酸铵对黄土高原地区不同类型土壤CO2释放的影响

采用密闭培养法研究了未灭菌及灭菌条件下施用硫酸铵对陕西黄土高原地区的四种石灰性土壤(塿土、黑垆土、黄绵土和风沙土)pH值、矿质态氮含量及CO₂ 释放量的影响。结果表明:经过46 d的培养,未灭菌条件下施用硫酸铵后不同土壤CO₂ 释放量相比各不施氮土壤均有所提高,培养结束时塿土、黑垆土、黄绵土和风沙土分别比不施氮各土壤CO₂释放量增加了26.9%、19.5%、68.8% 及 46.1%;采用哌嗪-1,4-二乙磺酸(PIPES)缓冲的HgCl₂溶液灭菌后,培养期间土壤pH值降低幅度小于未灭菌土壤,矿质态氮含量稳定,CO₂ 释放量明显降低,表明灭菌效果良好,有效抑制了土壤有机质矿化及铵态氮的硝化作用。灭菌条件下相比不施氮土壤,施氮后四种土壤CO₂ 累积释放量仍平均增加了25.5%。一方面与硫酸根的存在能导致土壤酸化促进碳酸盐分解有关,另一方面也与土壤溶液的分压作用导致CO₂产生有关,表明石灰性土壤培养过程中释放的CO₂不仅来自有机质,也可来自无机碳。我国西北无机碳储量巨大,应在今后的农业生产中重视生理酸性氮肥对土壤无机碳释放的影响。     

大气CO2浓度和温度升高对麦田土壤呼吸和酶活性的影响

以同步模拟大气CO_2浓度和温度升高的田间开放式气候变化平台为依托,研究大气CO_2浓度和温度的对照处理(CK)、CO_2浓度升高(CE)、试验增温(WA)以及两者同时升高(CW)对小麦土壤呼吸、脲酶和转化酶的影响。结果表明:与对照相比,CE处理的小麦季土壤呼吸速率没有显著变化,而升温处理(WA和CW)的土壤呼吸速率显著提高;在分蘖期土壤脲酶和转化酶活性没有明显变化,在抽穗和成熟期,升温处理显著提高了转化酶活性,而CE处理显著提高了抽穗期转化酶活性;与对照相比,CE处理土壤脲酶活性没有变化,而WA处理显著提高了抽穗期的土壤脲酶活性。可见,大气CO_2浓度和温度升高对不同生育期的土壤呼吸和酶活性影响存在差异,而且土壤呼吸、脲酶和转化酶活性对温度升高的响应比较敏感。     

干湿交替频率对不同土壤CO2和N2O释放的影响

干旱、半干旱和地中海气候区,乃至一些湿润地区,由干湿交替引起的土壤碳、氮的短暂脉冲式释放很大程度上决定着长时间尺度温室气体释放的总量,是土壤碳、氮温室气体释放的关键过程.选择我国降雨梯度下的森林、农田、草地和荒漠生态系统,采集土样进行实验室统一控制条件下的多重干湿交替循环,对比探讨不同生态系统土壤干湿交替频率对CO2和N2O释放的影响模式.结果表明:(1)干湿交替能够显著的激发土壤中CO2和N2O的释放,森林、农田、草地和荒漠土壤CO2和N2O释放速率对干湿交替的响应模式基本一致,其响应强度与土壤本底中碳和氮的含量有关;(2)在一定培养时间内,随着干湿交替频率的增加,土壤再湿润阶段CO2释放速率降低,但是,气体释放的总量较之于恒湿对照组有所增加.(3)不同土壤N2O的释放总量对于湿交替频率的响应模式表现出很大的差异,其中农田和荒漠土壤响应模式类似.     

大气CO2和O3升高对菜地土壤酶活性和微生物量的影响

利用OTC平台和青菜盆栽实验,探索[CO_2]、[O_3]或[CO_2+O_3]升高条件下,土壤理化性质、微生物量和土壤酶活性的变化,以期获得未来大气CO_2或/和O_3升高对土壤微生态系统的风险性。结果表明,[CO_2]升高不同程度地提高了土壤的可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮(DON)、总磷(TP)、总碳(TC)、铵态氮(AN)、硝态氮(NN)含量和含水量(SWC),进而不同程度地提高了土壤微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)含量以及土壤蛋白酶(PRA)、蔗糖酶(SA)、脲酶(UA)、多酚氧化酶(POA)、酸性磷酸酶(APA)和中性磷酸酶(NPA)活性。相反,[O_3]升高不同程度降低了土壤DOC、TP、TK、TC、TN、AN、NN、SWC、MBC和MBN含量,提高了MBC/MBN比值,在不同程度上降低了土壤PRA、SA、UA、POA、APA和NPA酶活性。而[CO_2+O_3]在一定程度上消减了[O_3]对土壤微生物量和酶活性的抑制作用,也降低了[CO_2]升高对土壤微生物量和酶活性的刺激效应。因此,土壤微生物量和土壤酶活性的变化可用于评价未来大气CO_2或/和O_3升高对菜地土壤微生态环境的影响。     

模拟增温对大兴安岭兴安落叶松林土壤CO2通量的影响

采用开顶增温室(OTC)对大兴安岭兴安落叶松林进行模拟增温,研究气温升高对土壤呼吸季节变化、月变化、昼夜变化规律的影响,同时通过同步测定环境因子的变化,分析增温导致土壤呼吸变化的机理。结果表明：增温处理的大气温度年均增温1.2℃,大气湿度降低2.5%,土壤5 cm增温0.5℃,土壤10 cm增温1.1℃,土壤20 cm温度下降0.08℃,土壤各层湿度分别下降2.9%、4.9%、8.8%。增温及各土层土壤温度月均值呈单峰值趋势,7、8月达到温度峰值,生长季土壤湿度也呈现逐渐升高趋势,增温使土壤湿度减少。土壤温度与土壤呼吸呈显著相关关系,土壤湿度和土壤呼吸呈负相关关系,相关性不显著;生长季增温样地CO₂通量变化的范围在(45.9±12.8～476.8±158.2)mg·m^-2·h^-1,对照样地CO₂通量变化的范围在(27.3±12.2～356.3±131.1)mg·m^-2·h^-1。增温处理使生长季期间土壤呼吸速率平均提高5.76 mg·m^-2     

西南喀斯特地区轮作旱地土壤CO2通量

中国已承诺大幅降低单位GDP碳排放,农业正面临固碳减排的重任。西南喀斯特地区环境独特,旱地面积占据优势比例,土壤碳循环认识亟待加强。以贵州省开阳县玉米-油菜轮作旱地为研究对象,采用密闭箱-气相色谱法对整个轮作期土壤CO₂释放通量进行了观测研究,结果表明:(1)整个轮作期旱地均表现为CO₂的释放源。其中油菜生长季土壤CO₂通量为(178.8±104.8) mg CO₂·m^-2·h^-1,玉米生长季为(403.0±178.8) mg CO₂·m^-2·h^-1,全年平均通量为(271.1±176.4) mg CO₂·m^-2·h^-1, 高于纬度较高地区的农田以及同纬度的次生林和松林;(2)CO₂通量日变化同温度呈现显著正相关关系,季节变化与温度呈现显著指数正相关关系,并受土壤湿度的影响,基于大气温度计算得出的Q₁₀为2.02,高于同纬度松林以及低纬度的常绿阔叶林;(3)CO₂通量与土壤pH存在显著线性正相关关系,显示出土壤pH是研究区旱地土壤呼吸影响因子之一。     

温度与不同有机肥对土壤溶解性有机质含量的影响

采用室内培养法研究温度与不同有机肥对土壤溶解性有机质(DOM)含量的影响。结果表明:培养温度升高,DOM含量升高。15℃时DOM几乎无变化,25、30℃时可升高120.0%～870.8%,DOM变幅随着增加。有机肥类型也影响DOM含量。其中,沼渣处理含量最高,其次是牛粪处理,秸秆处理含量较低,有机肥类型对DOM变幅无显著性影响。     

不同施肥处理对马铃薯土壤有机质含量及微生物区系的影响

【目的】初步探明不同施肥处理对土壤有机质含量和微生物区系的影响.【方法】在甘肃省定西市安定区布置了生物有机肥定位试验,采用平板计数法对可培养微生物进行了数量统计.【结果】施用生物有机肥的处理其0~20cm土壤有机质含量高出对照22.2%~46.9%,且以100%生物有机肥的T3处理变化幅度最大;20~40cm土壤有机质高出对照14.5%~48.8%,施用生物有机肥的T3、T4处理变化幅度大致相同;不同施肥处理间土壤微生物区系也发生了明显的变化,凡是施用生物有机肥的处理(T3和T4)在大多数生育期内可培养细菌数量显著高于对照(T1)和化肥处理(T2)(P0.05),增加幅度分别达到了66.1%~118.8%和13.0%~50.3%,以有机无机配施的T4效果最大;土壤中施入生物有机肥减少了可培养真菌的数量,减少幅度分别达到了31.7%~66.7%和30.2%~89.6%;施用生物有机肥增加了可培养放线菌的数量,增加幅度分别达到24.1%~79.1%和15.6%~50.6%;不同施肥处理土壤中芽孢杆菌数量的效果与细菌结果非常一致,施用生物有机肥的处理芽孢杆菌数量高于对照(T1)和化肥处理(T2),增加幅度分别达到了56.4%~91.5%和25.4%~64.6%,且生物有机肥配合化肥处理的效果最为显著.在整个生育期内,对照(T1)和单施化肥的处理(T2),芽孢杆菌优势度成降低趋势,而施用生物有机肥的处理(T3、T4)芽孢杆菌优势度成升高趋势.【结论】只要向土壤施入生物有机肥,就可提高表层和深层土壤的有机质含量;施用生物有机肥提高了土壤细菌,放线菌和芽孢杆菌的数量,减少了真菌的数量;施用生物有机肥的土壤更有利于芽孢杆菌增殖,从而提高土壤的生物活性.     

盐渍化改造区土壤有机质变化与培肥系统研究

本文以曲周试验区为例,研究了盐渍土改造区土壤有机质演化的阶段性特征及系统培肥措施.盐生植被归还条件下,土壤有机质含量小于5 g*kg-1,近乎贫瘠.随着化肥用量的增加,作物生物产量增加,以根茬归还土壤,从而使土壤有机质含量提高到8～9 g*kg-1;加大秸秆还田量,土壤有机质含量可提高并维持在10～12 g*kg-1.20世纪90年代以后,随着高产作物品种的出现、生产条件的改善、物质投入的增加,作物产量明显提高,无论是以根茬还是秸秆还田都会增加还田量,使土壤有机质含量超过10 g*kg-1,有的达到了12.50 g*kg-1;农牧结合,以优质的有机物质归还土壤,使土壤有机质含量持续提高到15 g*kg-1以上.土壤培肥措施要适应土壤有机质在盐渍化改造区条件下的积累和演化的阶段性和农业-农村发展的阶段性.     

土壤有机质高光谱特征及其反演研究

具有精细的光谱分辨率,可获取地物纳米级连续光谱信息的高光谱技术以其简便、快速、精度高和无损等优势成为获取土壤有机质(soil organic matter,SOM)含量的重要手段,在精确农业发展中发挥着重要作用。本文阐述了高光谱反演土壤有机质的机理,概述了土壤有机质含量的光谱反射特征,包括不同土壤类型、不同土壤有机质含量的光谱响应波段,以及土壤有机质含量的光谱反演方法和模型的研究进展。进一步分析了土壤有机质光谱特征研究中存在的问题并对发展趋势进行了展望和分析,以期为以后的研究提供一定的参考。     

土壤有机碳储量及影响其分解因素

土壤有机碳库的平衡状况与大气CO2含量密切相关。综述了土壤有机碳储量及影响土壤有机碳分解变化的因素,着重介绍土地利用方式、环境因子及添加有机物料等对土壤有机碳的影响,并提出今后农田土壤有机碳的研究方向。     

黄土丘陵区生物结皮条件下土壤有机质及氮素的累积特征

【目的】研究生物结皮条件下土壤有机质及不同形态氮素含量的变化,明确生物结皮养分积累及培肥土壤的作用,为其潜在的环境风险评价提供依据。【方法】采用野外调查结合室内分析的方法,调查黄土丘陵区不同发育年限生物结皮的样地,分层采集样地的土壤样品,同时以同一区域退耕1年以内的撂荒地为对照(CK),测定生物结皮层以及0~2,2~5,5~10cm土层有机质、全氮及碱解氮、硝态氮、铵态氮含量。【结果】1)生物结皮条件下,结皮层土壤全氮和有机质的积累过程可分为快速增长和趋于稳定2个阶段,这2个阶段以生物结皮发育13年为界限。结皮发育13年时,结皮层土壤全氮含量达到1.34g/kg,是对照的3.72倍;有机质含量为25.41g/kg,是对照的5.05倍。2)生物结皮明显增加了结皮层土壤碳氮比,结皮发育15年时,结皮层土壤的碳氮比最高,为11.8,但碳氮比与发育年限无关。3)结皮层土壤碱解氮含量及其占全氮的比例明显高于0~10cm土壤和对照,碱解氮含量在生物结皮发育15年时达到最大值(94.89mg/kg),是对照的6.51倍,之后趋于稳定。4)生物结皮增加了结皮层土壤硝态氮和铵态氮的含量以及硝铵比。【结论】生物结皮可以明显提高结皮层土壤氮素含量,增加土壤肥力,对土壤表层氮素积累有重要作用,与此同时,生物结皮也有可能增加氮素的流失风险。     

植被更替及植果年限对土壤有机质和酶活性的影响

土壤有机质及酶活性是反映植被更替对土壤质量作用与影响较为敏感的指标,对分析制约地区苹果产业可持续发展因素具有重要意义。在彬县果区土壤及地形条件与管理水平基本一致的条件下,以农田土壤(对照)与8年(幼龄)、21年(老龄)果园为研究对象,研究其0～40 cm土层深度内的有机质、过氧化氢酶活性、脲酶活性、碱性磷酸酶活性的变化趋势。结果表明,土壤有机质、脲酶和碱性磷酸酶活性随土层深度的增加而减少。在0～40 cm土层范围内,农田演替为果园,降低了土壤有机质含量、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性,增加了土壤脲酶活性。随着种植年限的增加,有机质含量在0～20 cm土层出现累积趋势,过氧化氢酶活性减少,而碱性磷酸酶和脲酶在剖面上呈现不同程度的递减趋势。因此,在0～40 cm土层植被更替及植果年限对土壤生物质量影响明显,可能会对果树生长产生影响。     

上思县耕地土壤有机质现状及生产建议

在上思县对测土配方施肥项目的3460个样品统计,全县耕地土壤有机质平均含量为19．93g/kg,高等级仅占总面积10．1％,总体水平较低。分析结果认为：耕地有机肥的投入意识不强和用量极少,耕地质地偏砂、不合理的施用化学氮肥和干湿效应的自然条件等,是造成耕地有机质含量低的主要原因。建议采用发展冬季绿肥和夏季绿肥,推广秸秆还田,发展间套种粮肥作物和推广测土配方施肥技术。促进耕地土壤有机质提升。