不同土地利用和管理方式对黑土肥力的影响

基于中国科学院海伦农业生态试验站22 a长期定位实验,研究了不同土地利用和管理方式对黑土肥力的影响。结果表明,不同土地利用方式促使土壤肥力发生不同的变化,裸地生态系统由于无有机质输入和无植被保护,土壤肥力逐年下降;草地植被覆盖使黑土全碳、全氮、碱解氮含量逐年提高;农田生态系统施肥管理能减缓土壤肥力降低,化肥配施有机肥增加土壤养分库,提高土壤肥力。不同覆盖特定的因子影响特殊的土壤酶活性。自然植被恢复对土壤转化酶和磷酸酶活性的影响大于增加土壤养分含量(碳、氮、磷含量)的影响。黑土自然植被恢复和农田土壤有机-无机肥配施是保持和增加黑土有机C,N库稳定性以及提高土壤肥力的重要途径。     

施肥管理对农田黑土土壤水分动态变化的影响

东北黑土区属"雨养农业",水分是该地区农业生产中的主要限制因子。施肥管理通过影响土壤理化性质和作物生长调控土壤水分。以中国科学院海伦农田生态系统野外科学观测研究站内的水分平衡观测场为研究对象,基于10年的观测数据,分析研究区域内长期的施肥管理对土壤水分垂直变化和季节性变化的影响。研究结果表明不同的施肥管理方式显著影响了0~90 cm土层的土壤水分含量,表现为与无肥(CK)相比,化肥(NP)和有机肥+化肥(NPM)处理的0~90 cm土层土壤含水量分别减少了1.53%和3.45%。不同施肥管理方式下剖面土壤含水量的季节性变化为土壤含水量差异的最大时期出现在8月5日,表现为CK>NP>NP。根据土壤储水量的季节性变化,将作物生长季内土壤水分划分为三个时期,分别为相对稳定期(4月30日~5月30日),水分消耗期(5月30日~6月30日)和水分恢复期(6月30日~10月5日),其中NP和NPM处理土壤储水量一直处于较低水平。土壤水分被消耗的最大时期出现在6月末。     

长期不同施肥对黑土无机磷组分的影响

以27年定位试验的黑土为对象,研究了长期不同施肥处理的黑土中无机磷组分的变化。结果表明,与不施肥相比,长期施用NP或NPK化肥显著增加黑土中Ca8-P、Ca10-P、O-P的含量,增加比率分别为435.9%和402.2%,38.3%和32.8%,28.6%和23.9%,而Ca2-P、Al-P、Fe-P无明显变化;秸秆或猪厩肥长期配施NPK化肥均可显著增加Ca2-P、Al-P和Fe-P的含量,增加比率分别为221.6%和221.8%,89.6%和40.9%,31.0%和15.6%,而猪厩肥配施NPK化肥使O-P降低不显著,仅为0.55%和0.88%,Ca8-P、Ca10-P无明显变化。秸秆或猪厩肥长期配施NPK化肥与单施NPK化肥相比,显著增加Ca2-P、Al-P、Fe-P的含量,增加比率分别为216.4%和216.6%,93.1%和43.5%,22.9%和8.44%;且Ca2-P的含量尤为突出。长期秸秆配施NPK化肥与长期猪粪配施NPK化肥相比,Al-P、Fe-P的增加含量更加突出。     

半干旱退化山区不同生态恢复与重建措施的土壤水分研究

通过示范区3年采集的水分数据,结合当地的降雨资料和气象资料,对比分析了半干旱退化山区在不同生态恢复与重建措施下土壤水分的运行恢复机制。研究结果可为集蓄利用有限的降水资源,培植和发展荒坡灌草植被,充分发挥区域灌草资源优势和植被的恢复建造提供科学依据。     

长期施肥对黑土磷素的影响

A twelve-year field trial was carried out to determine the impact of long-term fertilization on phosphorus (P) distribution in the soil profile, P balance, and the transformation and availability of soil P in a black soil (Phaeozem, FAO). Under a wheat-soybean-corn rotation, during twelve years where no fertilizer was applied, crops removed 60 and 81 mg P kg^-1 soil in the control and NK treatment, respectively. About one third of the P absorbed by crops was originated from organic P. Ca2-P, Ca8-P, Al-P and Fe-P were the main forms of inorganic P absorbed by crops. The surplus P from fertilization remained in the 0-20 cm soil layer and increased with the application rate of P. The combined application of NP or NPK increased available P to a lesser extent than the combined application of PK. Fertilizer P had mainly transformed to the Al-P, Fe-P, Ca2-P, and Ca8-P forms. By using the P budget (X), changes in total P (Y1) and available P (Y2) in soils under the current cropping system could be predicted by the equations: Y1 = 0.02 1.01X and Y2 = 2.08 0.15X.     

长期施肥对黑土活性有机质的影响

通过测定长期定位施肥处理条件下,不同土层土壤各活性有机质的含量,探讨不同施肥处理对活性有机质的影响.主要有4个处理:不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、单施有机肥(M)、有机肥-化肥配施(MNPK).土壤活性有机质用KMnO4氧化法测定,采用3种浓度KMnO4(33,167,333 mmol/L)将土壤活性有机质分为高活性有机质(HAOM)、中活性有机质(MAOM)和活性有机质(AOM).试验结果表明,长期施用有机肥或化肥均能提高土壤活性有机质的含量,尤其有机肥-化肥配施和单施有机肥对土壤活性有机质积累的作用大于单施化肥和无肥处理.施肥所增加的土壤活性有机质,主要是在0-20 cm土层,尤其在单施有机肥和有机肥-化肥配施处理上表现明显.施肥与否、施肥种类和不同土层对土壤中的总有机质和活性有机质均有明显影响.3种活性有机质含量之间都显著或极显著相关,高活性有机质与中活性有机质、高活性有机质与活性有机质、中活性有机质与活性有机质的相关系数分别为0.819*,0.812*和1.000**.可见,三种活性有机质之间,以活性有机质和中活性有机质的关系最为密切.     

黑土长期施肥对土壤磷的影响

经过１５年长期施肥试验,结果表明,黑土在产量３．７－４．２ｔ／ｈｍ＾２条件下,平均每年施Ｐ２Ｏ５１００ｋｇ／ｈｍ＾２,就可以满足作物生长发育对磷的需要,并且磷在土壤中有积累。土壤全磷含量平均增加０．３１１％－４．６７％,有效磷平均增加３．９２－１４．２５ｍｇ／ｋｇ。     

长期不同施肥制度对农田黑土有机质和氮素的影响

以黑龙江省海伦黑土地区的农田长期（1985～2003年）定位试验土样为材料，对不同施肥处理土壤有机质含量、土壤全氮进行了系统研究。结果表明，长期无肥处理土壤有机质含量、全氮含量最低；长期施用氮肥、氮磷肥、有机肥处理土壤有机质含量、全氮含量居中；有机肥与化肥配合施用比无肥处理可显著提高有机质水平，增加土壤全氮含量。各处理C／N比值在9．91～13．10之间变动。     

长期定量施肥对黑土呼吸的影响

通过盆栽模拟试验,用静态箱法采样,气相色谱测定样品CO2浓度,研究大豆出苗到开花期长期定量施肥土壤CO2排放速率的变化规律。结果表明,长期定量施肥大豆生长对土壤呼吸影响有明显的规律性,NPK+OM>NPK>NP>NK>CK;长期定量施肥对裸土呼吸速率影响较小,NPK+OM呼吸速率较大为53.8mgCm-2h-1,NP次之为50.7mgCm-2h-1,其它施肥影响不大,气温对裸土呼吸影响较大,而对种植大豆的土壤呼吸前期(出苗后9天)影响较大,生长后期(出苗9天以后)影响较小。裸土呼吸速率变化与气温变化趋势相似,种植大豆促进土壤呼吸增大。如果忽略大豆生长对土壤有机质分解的激发效应,大豆根际呼吸占总土壤呼吸的23%～56%。     

长期施肥对黑土有机质及其组成的影响

以农业部哈尔滨黑土生态环境重点野外科学观测试验站长期定位试验为平台,研究了长期施肥对黑土有机质的影响.结果表明,长期施用不同肥料对土壤有机质含量的影响有较大差异,有机无机肥配合处理＞有机肥处理＞无机肥处理＞无肥处理.长期施肥对深层土壤有机质含量也有影响,施用有机肥作用尤其明显,并随着土层的加深施肥对土壤有机质含量的影响呈下降趋势.施用有机肥对有机质不同密度组分影响很大,对有机质含量增加最有效,而施用无机肥则有机质含量有所降低.     

退化生态系统植被恢复过程中土壤微生物群落活性响应

通过分析退化生态系统中主要植被恢复类型对土壤微生物群落活性的影响,探讨敏感和可靠的微生物群落活性响应指标,揭示适合当地生态条件的植被恢复类型。结果表明,沙米荒地、白沙蒿、柠条、沙冬青和人工乔木林地土壤微生物量C,N,P和微生物商、蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶均表现出显著差异(P<0.05)。在土壤各层内,除上层人工乔木林地土壤微生物量N相对较高外,柠条恢复草地土壤微生物量C,N,P都相对较高,沙米荒地均较低;土壤微生物商没有明显的趋势;人工乔木林地蔗糖酶和柠条恢复草地脲酶活性相对较高,过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性没有明显的变化趋势,沙米荒地的蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶活性以及白沙蒿草地碱性磷酸酶活性较低。方差分析(ANOVA)显示,蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶与土壤有机质、全氮以及微生物量C,N,P之间呈显著相关关系;主成分分析(PCA)表明,土壤微生物量N,C,P和蔗糖酶、土壤微生物商基本反映了研究区植被恢复中土壤微生物群落活性的响应信息。不同植被恢复类型草地中土壤微生物群落活性的变化表明,柠条和人工乔木林是研究区域内适合当地生态条件的植被恢复类型。     

植被恢复对侵蚀退化红壤碳吸存的影响

侵蚀退化土壤具有较大的碳吸存潜力,恢复我国大面积退化土壤对增加碳汇具有重要意义。在长汀县河田镇研究了侵蚀退化裸地恢复为马尾松、板栗园和百喜草地后土壤有机碳库的变化,试图揭示植被恢复对土壤有机碳垂直分布的影响,以及侵蚀退化红壤在植被恢复过程中碳吸存潜力和速率。裸地的土壤有机碳含量和储量极低,垂直分布变化不明显;而植被恢复显著增加了土壤的有机碳含量和储量,0~5 cm土层受植被恢复影响最大,40 cm以下土层深度受植被恢复的影响很小,0~20 cm土层是储存有机碳的主要层次。以次生林为参照,裸地土壤的碳吸存潜力为56 t/hm2,而植被恢复后土壤仍约有30~44 t/hm2的吸存潜力。马尾松林、板栗园和百喜草地0~100 cm土层土壤碳吸存量分别为25.234 t/hm2,11.418 t/hm2和15.394 t/hm2,年平均碳吸存速率分别为1.06t/(hm2.a),1.90 t/(hm2.a)和3.08 t/(hm2.a),短期碳吸存速率高于长期碳吸存速率。     

退化第四纪红粘土重建森林模式及其土壤恢复研究

以江西严重退化第四纪红粘土为研究对象,选择其中9种模式重建的林龄10年的森林,调查土壤理化性状,结果表明:(1)土壤有机质、全N、速效N、全P、速效P明显增加,而且增加幅度最大的是有机质;土壤全钾、有效钾都较大程度提高。(2)土壤有机质、全氮浓度随土层深度明显下降,有效磷、有效钾、有效氮浓度则随土层深度平缓下降,全磷、全钾浓度随土层变化不明显。(3)各重建森林模式的土壤容重、非毛管孔隙度也呈较大幅度降低;毛管持水量、毛管孔隙度呈不同幅度增加;不同重建模式总孔隙度变化的差异较大。     

不同施肥和调理剂对侵蚀红壤肥力和抗侵蚀性的修复效应

为弄清不同施肥结构对侵蚀红壤的修复效应,研究施化肥(NPK)、施化肥+有机肥(NPKM)、施化肥+土壤调理剂2(NPKR2)与不施肥处理(CK)对不同母质发育的侵蚀红壤肥力和抗侵蚀性的修复效应。结果表明:施肥可以在一定程度上提高土壤碱解氮、有效磷、速效钾、有机质含量和生物产量,但产量并不稳定;其中,有机无机肥配施处理(NPKM)较其他施肥处理可以明显提高土壤碱解氮和有机质含量,显著降低土壤的可侵蚀性K值,提高土壤的抗侵蚀能力,因而明显提高作物产量;化肥加调理剂处理(NPKR2)较其他施肥处理可以明显提高土壤有效磷和速效钾含量,还可以明显提高土壤粉粒和砂粒百分比含量,显著降低黏粒百分比含量,土壤的可侵蚀性K值最大;在花岗岩红壤和板岩红壤中黏粒百分比含量为培肥前最高,在均质红壤和网纹红壤中黏粒百分比含量为NPKM处理最高。     

干热河谷生态恢复区土壤水分变化研究

选择干热河谷生态修复区为研究对象,利用东川国家泥石流观测研究站修建的径流小区土壤含水量观测资料,通过分析不同土地利用类型下的土壤含水量、不同深度下的土壤含水量和土壤含水量滞后效应对降雨的响应特征,结果显示:(1)在碎石土中实施生态修复后,合欢林对土壤含水量的影响较为显著,对于抑制浅层滑坡具有一定的作用;坡积层土壤中实施生态修复后,石榴+横坡耕作与林草地减小了坡面径流,从而有效地减缓了坡面侵蚀;(2)不同土地利用类犁的10 cm深度处的土壤含水量对降雨的响应明显,变化幅度大,且含水量受当日降水的影响明显,相关系数在0.35以上.生态修复首先是通过对土壤结构进行改良,然后影响到土壤其他性状,从而使得土壤具有自我调节和孕育其他生物物种条件,环境逐渐得到改善.     

不同植被恢复模式对退化花岗岩红壤渗透性和持水量的影响

[目的] 研究不同植被恢复模式对退化花岗岩红壤渗透性和持水量的影响,为该区水土保持和红壤退化地的精准恢复提供理论依据。 [方法] 采用野外调查、室内分析和环刀法,以严重退化花岗岩红壤和自然林为对照,对不同植被恢复模式下退化花岗岩红壤的土壤渗透性和持水量进行研究。 [结果] 不同植被恢复模式和对照样地的土壤渗透性均随土层深度的增加而降低,土壤入渗特征值均表现为：初始入渗率＞平均渗透率＞稳定入渗率;不同植被恢复模式与对照样地比校,土壤渗透性指标和前30 min土壤渗透总量数值顺序为：自然林＞乔灌草＞条沟草灌＞封禁＞低效林改造＞全坡面播草＞严重退化地;0—40 cm土壤持水量的顺序为：自然林＞乔灌草模式＞条沟草灌＞封禁＞低效林改造＞全坡面播草＞严重退化地。0—5 cm土壤渗透性指标和土壤理化指标的冗余分析表明,土壤有机碳、全氮、全磷、速效磷、全钾、速效钾、pH值、粉粒含量是改善土壤渗透性的因子,而土壤硬度、土壤容重、黏粒和砂砾含量是制约土壤渗透性的因子。 [结论] 5种植被恢复模式中乔灌草植被恢复模式是改善土壤渗透性和持水量的最佳模式。