两种基于芦苇秸秆还田的改良措施对崇明东滩围垦土壤理化性质和微生物呼吸的影响

在崇明东滩湿地公园设置了3块实验田,研究基于芦苇直接还田（处理Ⅰ）和堆肥后还田（处理Ⅱ）的处理措施对盐碱土壤的改良效应以及对土壤微生物呼吸和植物生长的影响,并通过主成分分析法评价仅考虑传统土壤肥力指标及加和了土壤微生物呼吸和植物生物量等碳收支指标的土壤综合改良效应。结果表明,两种模式都能显著提高土壤的养分。总氮、总磷和总钾均显著高于对照（P〈0.05）,有机质较对照分别提高10.8%（P=0.053）和10.9%（P=0.052）;地上生物量为对照的344%（P=0.000）和167%（P=0.000）,但土壤微生物呼吸仅分别较对照提高14%（P=0.085）和43%（P=0.001）。主成分分析结果显示仅考虑传统的土壤肥力指标,对照、处理Ⅰ、处理Ⅱ的综合得分分别为-0.641、0.260、0.381,加和土壤微生物呼吸与植物生物量后综合主成分得分为-1.011、0.644、0.367。这表明按传统评价指标,处理Ⅱ是较好的改良模式,但加和了土壤微生物呼吸与植物固碳量等碳收支指标后,处理Ⅰ得分高于处理Ⅱ,因此这是一种相对低碳化的改良模式。     

基于因子和聚类分析的保护性耕作土壤质量评价研究

基于长期定位试验,选择12项反映土壤质量特性的定量因子作为评价指标,采用因子分析对不同耕作模式的土壤质量进行综合评价,并运用欧氏距离最短法对其进行聚类分析。12项理化及生物属性指标归纳为5个公因子:保肥供肥因子、有机质因子、容重因子、磷素因子、酶活性因子。因子得分的结果表明:不同耕作模式的5个公因子优势差异明显。相比较而言传统耕作的土壤质量综合得分最低,说明在研究区保护性耕作模式条件下土壤在物理、化学、生物学性质方面都有所改善,土壤质量有所提高。土壤质量综合得分最高的前3种处理为隔年深松(NS2)、秸秆覆盖联合浅松、旋耕(SR2)、连年深松(NS3),说明深松、旋耕及秸秆还田与旋耕技术联合作业在改善土壤结构和培肥土壤方面优势更突出。聚类分析结果表明,同一耕作措施的不同模式土壤质量差异较小,说明在本研究试验条件下,耕作措施是影响土壤质量的关键因素。     

滇中东部典型岩溶区农田土壤肥力评价

云南省岩溶面积分布广,评价云南不同县域土壤肥力,可为岩溶区土壤资源的利用、改良和农业生产布局提供基础。通过对滇中、滇东岩溶区宣威、石林和砚山农耕地土壤及其剖面调查,采集土壤样品248份,测定土壤全氮、有效磷、速效钾、有机质和pH,采用主成分分析(PCA)法对研究区土壤肥力进行综合评价。结果表明:宣威、石林、砚山土壤5项指标属中等变异程度,土壤剖面AB层与A层(A1和A2)土壤全氮、有效磷、速效钾、有机质含量差异显著,AB层和B层土壤全氮、有效磷、速效钾、有机质含量差异不显著。通过主成分分析法提取出3个主成分,反映了原信息量的82.954%,第一主成分以有机质和全氮贡献最大,第二主成分以有效磷贡献最大,第三主成分以速效钾贡献最大,土壤肥力综合得分为宣威(0.231)石林(–0.289)砚山(–0.335)。这一结果可为岩溶区土壤养分调控和发展高原特色农业提供参考依据。     

豫东黄河故道湿地土壤生物学性状及土壤质量评价

以豫东黄河故道湿地为研究对象,采用野外采样和室内分析相结合的方法,测定土壤有机质、土壤微生物量碳氮、土壤基础呼吸、土壤酶活性和土壤动物群落指标等14个生物学指标,运用数学统计方法,对不同类型湿地土壤的生物质量进行综合评价。结果表明,故道湿地不同利用类型土壤生物学性质和土壤动物群落多样性差异显著(p0.05),其排列顺序为:林地湿地湿草地沼泽湿地盐碱滩地。主成分分析得到2个主成分,累计方差贡献率高达98.651%;其中,土壤肥力和土壤酶活性、土壤动物群落指标在主成分上的载荷较高,可作为黄河故道湿地土壤的特征生物学指标,在一定程度上可反映土壤质量的变化情况。主成分综合得分表明林地湿地土壤质量最高,盐碱滩地最低。土壤有机质、土壤微生物量、土壤酶活性和土壤动物群落多样性四类指标可作为黄河故道湿地土壤质量评价的特征生物指标。     

草海上游石漠化过程中土壤抗蚀性变化

以草海流域上游的石漠化区为研究对象,研究不同等级石漠化条件下土壤抗蚀能力的差异,利用空间代替时间的方法,探讨草海上游区石漠化过程中土壤抗蚀性变化规律,为当地石漠化治理和湿地保护提供参考。通过实地调研,采集不同石漠化程度区的土样并进行室内指标测定,利用主成分分析方法选取了10个土壤理化指标对样地土壤抗蚀能力进行评价。结果表明:(1)所选10项理化指标可以较为全面地综合评价不同石漠化程度土壤抗蚀能力,土壤团聚状况、分散率、分散系数、0.25mm水稳性团聚体含量、0.5mm水稳性团聚体含量、结构破坏率、0.05mm粉黏粒含量这7项可以作为评价的优选指标,有机质含量、0.001mm黏粒含量、土壤团聚度这3项指标次之。(2)无石漠化CK样地(2.19)轻度石漠化L样地(1.19)重度石漠化S1样地(0.85)中度石漠化M样地(-1.35)重度石漠化S2样地(-2.88),其中中度石漠化样地(M)和重度石漠化样地(S_2)为负值,其余均为正值,差异明显。在石漠化过程中土壤抗蚀能力总体呈下降趋势,但是在石漠化发展后期,土壤抗蚀能力反而会有上升的可能。     

基于GIS的土壤肥力质量综合评价——以天然云冷杉针阔混交林为例

以吉林汪清林业局金沟岭林场中41块天然云冷杉针阔混交林样地为对象,采用主成分-聚类分析,结合GIS技术,对该区域土壤肥力质量进行综合评价。结果表明,按主成分-聚类分析结果将41块样地分为4类:第1类土壤肥力质量综合得分为11.17~18.86(优),包括5块样地;第2类土壤肥力质量综合得分为3.01~7.44(良),包括8块样地;第3类土壤肥力质量综合得分为-6.97~1.27(一般),包括24块样地;第4类土壤肥力质量综合得分为-12.40~-9.63(差),包括4块样地。然后采用Arc GIS软件对综合得分进行普通Kriging插值,其标准均方根预测为0.9544,在1的附近,这基本达到插值精度的要求。从生成的研究区土壤肥力质量综合得分空间分布图来看,森林土壤肥力质量由西向东呈现先降低后升高的趋势;由北向南,森林土壤肥力质量变化幅度逐步减小,表明研究区南部土壤肥力质量变化较北部均匀。就研究区的整体土壤肥力质量而言,土壤肥力质量中等以上(优,良,一般)样地数占所研究区样地总数比例为90.24%,表明所研究区森林土壤肥力质量整体处于良好水平。     

主成分分析方法在长期施肥土壤质量评价中的应用

以长期定位试验玉米季成熟期6种土壤微生物活性和9种土壤化学性质指标组成的土壤生物肥力性质为评价指标对不同施肥条件下的土壤质量水平进行主成分分析。结果表明,经18年连续不同施肥处理后,各土壤性质在处理间均产生显著差异,但各土壤性质在处理间的变化趋势并不完全一致。上述15个土壤性质指标最终可以用两个主成分来综合表征土壤质量,其中有机C、全N、碱解N、pH值、微生物生物量C、微生物生物量N、脲酶、转化酶、FDA酶和脱氢酶活性等10个土壤性质在第一主成分（PC1）上有较高因子负荷;全P、全K、速效N和速效P在第二主成分（PC2）上有较高的因子负荷。同时各施肥土壤质量水平在主成分1上的分异程度大于主成分2。根据两个主成分的综合得分结果显示,长期不同施肥土壤质量水平高低依次表现为OM＞1/2OM＞NPK＞NP＞PK＞NK＞CK。     

基于主成分-聚类分析评价不同轮作模式对土壤肥力的影响

为探明我国西北半干旱区"粮经饲"不同轮作模式的土壤肥力效应,于2017年在宁夏自治区固原市原州区设置玉米-豌豆(C-Pe)、玉米-玉米(C-C)、2龄苜蓿(2A)、高粱-马铃薯(B-Po)、燕麦-玉米(O-C)、马铃薯-燕麦(Po-O)、豌豆-高粱(Pe-B)7种轮作处理模式,研究了不同粮草轮作模式土壤养分、酶活性及可培养微生物群落特征,并进行土壤肥力综合评价。结果表明:(1)不同轮作处理模式对土壤养分影响显著,与其他轮作模式相比,2A模式更有利于土壤养分的累积,而C-C模式增加了对养分的消耗,C-Pe和Po-O模式的有机质、全氮、速效氮、速效磷和速效钾含量高于B-Po和O-C模式,轮作处理对全钾含量影响较小。(2)不同轮作处理模式对土壤酶活性影响显著,2A模式较其他轮作模式显著增加了土壤脲酶和蔗糖酶活性(P<0.05),C-C模式土壤酶活性最低。O-C和Pe-B模式的蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性高于B-Po模式。(3)不同轮作处理模式对土壤可培养微生物数量影响显著,且各轮作模式下土壤微生物数量以细菌占绝对优势,放线菌次之,真菌数量最少,并有明显的土层垂直分布规律,与其他轮作模式相比,2A、C-C和B-Po模式的细菌数量和微生物总数量显著下降(P<0.05),真菌数量显著增加(P<0.05),O-C模式的细菌数量和微生物总数量明显增加,真菌数量降低。(4)运用主成分分析-数值聚类方法对不同轮作模式下土壤养分、土壤酶活性、土壤微生物数量的15个指标进行土壤肥力综合评价,主成分分析提取的2个主成分累计贡献率达89.38%,第1主成分以土壤有机质、全氮、速效氮、全磷、速效磷、速效钾、蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶贡献最大,达63.56%,第2主成分以细菌数量、真菌数量和微生物总数贡献最大,达25.82%,且各轮作模式在2个主成分上的综合得分排名为2A>Pe-B>C-Pe>O-C>Po-O>B-Po>C-C。再以2个主成分得分进行聚类,将7个模式共分为3类,第1类(2A)土壤综合肥力最好;第2类(Pe-B、O-C、C-Pe、Po-O、B-Po)土壤综合肥力较好;第3类(C-C)土壤综合肥力较差。研究结果为当地耕作方式改良提供理论依据和实践指导。     

河南南阳烟区土壤生态指标的主成分分析

采用主成分分析法对南阳烟区13个不同生态类型土壤的物理、化学及生物学性状指标进行分析,结果表明,南阳烟区土壤化学生态指标中第一主成分为有机质的综合指标;第二主成分为pH。南阳烟区土壤物理生态指标中第一主成分为容重、孔隙度;第二主成分为土粒密度。南阳烟区土壤生物学生态指标中第一主成分为脲酶活性、过氧化氢酶活性的综合指标;第二主成分为纤维菌数、放线菌数、氨化菌数的综合指标。南阳烟区土壤物理和化学生态指标中第一主成分为容重、孔隙度;第二主成分为土粒密度。南阳烟区土壤物理、化学和生物生态指标中第一主成分为有机质的综合指标;第二主成分为脲酶活性、过氧化氢酶活性、真菌数等生物学的综合指标;第三主成分为pH、土粒密度、容重等理化综合指标;第四主成分蛋白酶活性和放线菌数的生物学综合指标。为抓住主要矛盾从不同层次研究和改良南阳烟区土壤生态条件提供理论依据。     

基于主成分分析和聚类分析的山东省粮食可持续发展评价

为建立合理的粮食可持续发展评价方法,依据山东省各地级市的相关数据从资源禀赋、农业投入水平、农业资源转化水平3个层面出发,选取了10个评价指标,借助SPSS,利用主成分分析法提取3个主成分用以说明各市的粮食可持续发展水平。确定各主成分权重得到最终的评价函数,并计算出各地区的综合评价得分。设定4个等级对综合得分进行聚类分析,结合ArcGIS绘图输出,直观描述山东省粮食可持续发展状况。     

果草套种对南方丘陵山地表层土壤微生物量碳氮及酶活性的影响

[目的]探究不同果草套种模式下0—10cm土层土壤微生物量碳、氮及酶活性的差异,为改善土壤肥力条件、促进桂林旅游城市生态循环农业经济的发展提供理论依据。[方法]在桂林潮田河流域大山口农业综合示范区内设置样地,采集表层(0—10cm)土壤样品,测定与分析不同果草套种模式下表层土壤微生物量碳、氮及酶活性的差异。[结果]0—10cm土层土壤氮磷钾、土壤微生物量碳氮和土壤酶活性大小基本表现为:阳朔金桔+牧草桂橙1号+牧草翠冠梨+牧草对照样地。其中,阳朔金桔+牧草模式对0—10cm土层土壤微生物量碳、氮含量和土壤酶活性的影响最为明显(p0.05)。相关性分析表明,土壤微生物量碳氮和3种土壤酶活性存在极显著正相关关系。[结论]果草套种模式特别是阳朔金桔+牧草模式对南方丘陵山地表层土壤肥力条件的改善作用较为明显。     

长期施肥对红壤性水稻土微生物生物量与活性的影响

土壤微生物及其活性是指示土壤增肥过程和土壤环境变化的灵敏指标.本文研究了红壤荒地开垦为水田后不同施肥制度定位施肥 16 年后水稻土的微生物生物量与活性特征,结果表明:经 16 年水稻耕植,不同施肥措施下土壤的微生物生物量和活性还处于较低水平.施肥制度显著影响了水稻土的微生物生物量 C 和基质诱导呼吸,但对基础呼吸的影响还不明显.只施用 N、K 肥对提高土壤微生物生物量和活性没有显著效果,在不施肥或施用化肥的基础上配合有机循环可以显著提高土壤微生物的生物量、代谢活性和微生物呼吸的温度敏感性,N、P、K 肥配合有机循环的施肥制度对提高土壤微生物生物量和代谢活性的作用最好.     

生物质改良剂对川西北地区高寒草地沙化土壤有机碳特征的影响

川西北高寒草原特殊的地理环境、气候条件以及过度人为放牧导致草地沙化问题突出。为了探讨不同生物质改良剂对高寒草地沙化土壤有机碳特征的影响,采用随机区组试验设计方法,设置3种生物质改良剂[秸秆类(JG)、菌渣类(JZ)、生物炭类(SWT)], 2个施用水平(6 t·hm?2和18 t·hm?2),以空白处理(CK)为对照,研究高寒草地沙化土壤总有机碳、活性有机碳和呼吸特征的变化。结果表明:1)施用生物质改良剂显著提高了土壤有机碳(TOC)、微生物量碳(MBC)和易氧化有机碳(EOC)含量,且提高效果随改良剂施用量的增加而增强。与CK相比,JG、JZ、SWT处理0～10 cm TOC含量分别平均提高60.66%、39.22%、34.99%,且JG处理显著高于JZ和SWT处理; MBC含量在0～10 cm则表现为JZJGSWTCK,且处理间差异达显著水平; EOC含量表现为JG处理最高,在0～10 cm、10～20 cm土层处分别比对照提高108.82%、79.26%。2)不同生物质改良剂处理中, EOC/TOC表现为JGJZSWTCK,MBC/TOC表现为JZJGSWTCK,且不同处理间差异显著。3)施用不同改良剂均显著提高了土壤呼吸速率,且随改良剂施用量的增加,土壤呼吸速率显著增加。与CK相比,施用6 t·hm?2的JG、JZ、SWT的土壤呼吸速率平均提高103.42%、86.31%、18.83%, JZ和JG处理的土壤呼吸速率显著高于SWT和CK处理。相关性分析表明,土壤水分与土壤呼吸速率呈显著正相关关系, TOC、MBC以及EOC与土壤呼吸速率呈极显著正相关关系。4)施入不同改良剂均显著提高了土壤呼吸总量、土壤微生物呼吸总量和净生态系统生产力(NEP值),均表现出较强的碳汇潜力, JG处理的NEP值较JZ和SWT处理分别显著提高56.45%和122.12%,且各处理间差异显著,说明秸秆改良剂具有较高的碳汇强度。该研究可为川西北藏区补充完善高寒草地沙化土壤制定科学有效的土壤碳调控管理措施提供依据。     

秸秆覆盖对冬小麦农田土壤有机碳及其组分的影响

通过对黄土高原旱塬区冬小麦地4种覆盖方式下(无覆盖对照处理(CK)、全生育期9 000kg/hm~2秸秆覆盖(M1)、全生育期4 500kg/hm~2秸秆覆盖(M2)和夏闲期9 000kg/hm~2秸秆覆盖(SM))土壤的田间定位试验和室内分析,探讨不同秸秆覆方式对冬小麦地土壤有机碳及其组分含量以及各组分之间相关性的影响。结果表明:(1)较CK(无覆盖对照)处理,M1(全生育期9 000kg/hm~2)、M2(全生育期4 500kg/hm~2)和SM(夏闲期9 000kg/hm~2)处理,均显著增加0—10cm和10—20cm土层的土壤有机碳、微生物量碳、潜在矿化碳和颗粒有机碳含量(p0.05),而20—40cm土层差异不明显,其中M1(全生育期9 000kg/hm~2)处理效果最佳,SM(夏闲期9 000kg/hm~2)处理作用相对较弱。(2)不同覆盖方式影响土壤微生物量碳、潜在矿化碳和颗粒有机碳在总有机碳中的分配比例,土壤微生物量碳、潜在矿化碳和颗粒有机碳的相对含量变化范围分别为1.96%~3.31%,2.83%~3.78%,18.13%~37.25%。(3)各覆盖方式下土壤有机碳及其组分含量都随着土层的逐渐深入而下降,且土层越深,变化越趋于缓慢。(4)不同覆盖方式下的土壤有机碳及其组分含量两两之间均达到了极显著正相关关系(p0.01),颗粒有机碳、微生物量碳和潜在矿化碳与土壤有机碳的相关系数依次为:0.847,0.700,0.614,可见微生物量碳、潜在矿化碳、颗粒有机碳含量在一定程度上决定于土壤有机碳的贮存量。综上所述,秸秆覆盖对土壤有机碳及其组分含量具有增加效应,全生育期9 000kg/hm~2秸秆覆盖方式实际运用价值较高。颗粒有机碳和微生物量碳的动态变化更能反映土壤有机碳的早期变化,是土壤肥力变化更加敏感的指标。     

退耕还林还草过程中不同土地利用方式土壤呼吸作用及其碳收支评估

采用动态密闭气室法对黄土高原水蚀风蚀交错区9种土地利用方式植物生长季节内（2010年6—10月）土壤呼吸速率及其主要影响因子进行测定,分析不同土地利用方式间土壤呼吸的差异性和土壤呼吸对温度、土壤水分、叶面积指数等因子的响应,对7种土地利用方式土壤碳收支进行了估算。结果表明,植物生长季节内,不同土地利用方式下土壤呼吸速率呈多峰型变化趋势。裸地、农地、梯田农地、苜蓿地、撂荒地、长芒草地、荒草地、沙柳地、沙蒿地的土壤呼吸速率季节变化范围分别为0.18～1.05、0.30～2.08、0.50～1.71、0.53～2.78、0.26～1.08、0.39～1.93、0.30～2.27、0.43～1.43、0.39～1.26μmol·m-2·s-1。9种土地利用方式下土壤呼吸速率均与气温和5、10、15cm地温呈显著相关（P〈0.05）或极显著相关（P〈0.01）,而与0～6cm土壤水分相关性不显著。9种土地利用方式下地温对应的Q10值均表现为15cm地温〉10cm地温〉5cm地温。研究区域内土壤呼吸速率与其地上植被叶面积指数呈极显著线性相关关系（r=0.679,P〈0.01）。     

铅污染对青紫泥微生物活性的影响

土壤微生物量碳、基础呼吸作用、土壤代谢商是表征土壤质量的重要指标,并且与土壤本身的理化性质有关。脱氢酶活性是土壤微生物种群及其活性的重要敏感性指标之一。通过室内培养,研究了不同铅添加水平(200~1 200 mg/kg)对青紫泥田微生物生物量碳及土壤基础呼吸作用、土壤代谢商、土壤脱氢酶的影响。研究表明:随培养时间延长,青紫泥田生物量碳呈下降趋势,基础呼吸作用随铅浓度升高而加强。土壤代谢商随培养时间延长变化趋势不同。外源铅胁迫下土壤脱氢酶活性随铅处理浓度升高明显受抑制。相关分析表明,土壤铅含量与土壤微生物生物量碳、脱氢酶在不同培养时期相关性不同。     

养分与田间管理对杂交稻种植体系中土壤微生物群落底物利用模式的联合效应

A field experiment was conducted to study the combined effect of nutrient and pest managements on soil biomass phospholipid contents,functional biodiversity and substrate utilization patterns of soil microbial populations in hybrid rice cropping system. The mineral N,P and K fertilizers (as urea,calcium superphosphate and KCl respectively) were incorporated at 100,25,and 100 kg ha^-1,respectively, and the various pesticides were applied at the recommented rates. The results of the experiment demonstrated a decline in the microbial abundance and soil microbial biomass phospholipid contents with the advancement of crop growth, and significant changes in substrate utilization pattern of soil microbial population studied were observed with different management practices and at different growth stages. The principal component analysis (PCA) using all 95-carbon sources (BIOLOG plates) gave good differentiation among the treatments, indicating that they have different patterns of carbon utilization under different habitats. The data showed that diversity in microbial community continuously changed with the progression in crop stage,particularly at physiological maturity (PM) stage that was evident from the utilization of different carbon sources at various crop stages.     

生物质炭对酸性土壤改良作用的研究进展

由于生物质炭在农业和环境中的巨大应用前景和对土壤碳的增汇减排作用,近期成为土壤学家和环境学家研究的热点。本文综述了生物质炭对热带和亚热带地区酸性土壤的改良作用及其机制,总结了生物质炭对土壤肥力和养分有效性及作物生长和产量的影响的研究进展,分析了该领域未来的发展趋势,可为酸性土壤改良和管理提供参考。