冻融对东北黑土风干团聚体与水稳性团聚体组成及稳定性的影响

为保护我国黑土资源,实现可持续利用,研究冻融作用对黑土团聚体稳定性的影响及冻-融作用机制具有重要的理论价值和实际意义。本文以黑龙江省克山、嫩江农田表层(0～20 cm)黑土为材料,通过室内冻融交替模拟试验,分别测定初始含水率和循环次数对黑土风干团聚体与水稳性团聚体组成及稳定性的影响。研究结果表明:风干团聚体与水稳性团聚体中较大粒径组( 2 mm)团聚体随着冻融循环次数的增加呈逐渐减小的趋势,而较小颗粒粒径组(0.5 mm)团聚体则呈增加趋势。冻融过程中土壤初始含水量显著影响风干团聚体和水稳性团聚体的稳定性。随着初始含水量的增加,冻融显著降低黑土风干团聚体的平均重量直径(MWD)。土壤含水率为50%田间持水量时,冻融明显增加黑土水稳性团聚体的MWD。随着冻融循环次数的增加,风干团聚体小团聚体含量(WSA 0.25)、团聚体破坏率(PAD0.25、PAD1.0)和MWD均明显降低。本研究结果显示:冻融过程中适宜的土壤含水量有助于增加黑土水稳性团聚体的稳定性。这些发现有助于深入了解冻融过程对黑土侵蚀过程的影响与作用机制。     

不同经营方式对黑土水稳性团聚体组成及微粒有机质积累分布的影响

长期定位试验研究松嫩平原典型中厚黑土区水稳性团聚体组成和微粒有机质积累分布规律结果表明,不同培肥模式和耕作制度对水稳性团聚体组成有很大影响,耕地团聚体组成以<1mm水稳性团聚体占绝对优势;微粒有机碳(POM C)主要存在于水稳性大团聚体中,且其含量随粒级减小而下降,这对维持耕地黑土大团聚体(>0 .2 5mm)水稳定性起重要作用     

氮肥处理下高寒草甸土壤水稳性团聚体的季节性变化特征

以青藏高原东缘高寒草甸为研究样地,探究了氮肥添加下不同月份间土壤水稳性团聚体的组成差异。结果表明:各处理下土壤水稳性团聚体含量在80.78%~95.67%之间,平均重量直径(MWD)在1.41 mm~2.08 mm之间。氮肥添加仅对土壤水稳性团聚体总量有影响,对MWD与各级粒径团聚体含量影响均不显著。较氮肥添加而言,采样月份对土壤水稳性团聚体总量及其粒径分布有着更为显著的影响。6月份土壤水稳性团聚体以2~4 mm粒径团聚体为主,7、8月份则以0.25~1 mm粒径团聚体为主。土壤水稳性团聚体含量,MWD及1 mm粒径的团聚体含量均随季节变化呈先降后升的趋势,而0.038~0.25 mm粒径水稳性团聚体含量则呈现相反的趋势。土壤有机碳和球囊霉素含量是影响土壤水稳性团聚体形成与稳定的关键土壤因子。本实验结果说明中度氮素的添加可降低土壤水稳性团聚体含量,土壤水稳性团聚体在不同采样月份间处于破解与形成的动态变化中,对青藏高原的施肥措施应充分考虑不同季节间土壤物理结构的差异。     

SA-01型高分子土壤抗蚀剂改良土壤团聚体水稳性的试验研究

[目的]探讨自研抗蚀剂产品对土壤团聚体水稳性的影响,并分析其影响机理,为坡耕地水土流失治理工作提供支持。[方法]以自主研发的多糖类高分子抗蚀材料SA-01为对象,研究其对红壤团聚体水稳性的影响。[结果]施用0.25%浓度SA-01后,3组粒径团聚体水稳性平均提高2.6倍,施用1%浓度SA-01后3组粒径土壤团聚体水稳性都达到100%。且施用SA-01后,在相同粒径条件下,团聚体水稳性随SA-01浓度增加而增加;在相同施用浓度条件下,团聚体水稳性随其粒径增大而减小。[结论]团聚体水稳性试验表明,SA-01能大幅提升团聚体水稳性;抗蚀机理分析与讨论表明SA-01通过在土壤团聚体表面形成一层透水的保护层是团聚体水稳性提升的关键。     

生物炭输入对砾石土水肥保蓄及酿酒葡萄产量、品质的影响

为了探讨有机无机配施条件下,生物炭输入对砾石土水分养分保蓄及酿酒葡萄产量品质的调节作用,在贺兰山东麓开展了2年定位试验,分析了不同用量生物炭输入条件下土壤理化性质及作物生物学响应.结果表明:有机无机配施条件下,随着生物炭施用量的增加,＞0.25 mm粒径水稳性团聚体含量显著升高,＜0.25 mm粒径水稳性团聚体含量显著...     

添加水稻秸秆对不同类型土壤团聚体分布和稳定性的影响

以不同类型土壤(红壤、潮土、砂姜黑土)为研究对象,通过室内模拟试验,研究水稻秸秆添加对3种类型土壤水稳性团聚体分布及稳定性的影响。培养温度为28℃,培养时间为120d。研究结果表明:未添加水稻秸秆的3种类型土壤(对照组),微团聚体(250μm)占主体,2 000μm粒级水稳性团聚体含量最少。与对照相比,添加水稻秸秆后促使2 000μm粒级水稳性团聚体显著增加(p0.05),大团聚体(250μm)占主体。红壤、潮土、砂姜黑土试验组250μm水稳性团聚体比对照组增加的比例分别为35.6%,41.1%,22.0%,潮土的增加比例最为明显。3种类型土壤水稳性团聚体的平均重量直径(MWD),几何平均直径(GMD)显著增加(p0.05),分形维数(D)值、土壤不稳定团粒指数(ELT)显著减少,土壤结构和抗侵蚀能力明显得到改善,潮土的稳定性指标变化最为明显,团聚体结构改善效果最好。3种类型土壤0.25mm(R0.25)水稳性团聚体含量与GMD,MWD间呈极显著正相关关系(p0.001)。     

长期定位监测黑土结构质量指标的分异研究

长期定位监测研究不同施肥处理黑土结构指标的分异结果表明 ,长期施用有机肥有利于 0 .0 5～ 0 .0 2mm和 0 .0 2～ 0 .0 0 2mm土壤粒级微团聚体形成及 >0 .2 5mm团聚体水稳性 ,并一定程度促进小粒级微团聚体的团聚 ;单施N肥处理土壤容重最大 ,对照处理土壤结构已明显退化且团聚体水稳性较低 ,而休闲地团聚体水稳性明显较高 ,表明有机质在土壤结构的形成和保持过程中起决定性作用     

δ13C法研究砂姜黑土添加秸秆后团聚体有机碳变化规律

为研究水稻秸秆添加对砂姜黑土水稳性团聚体分布及稳定性的影响,探索水稻秸秆腐解过程中外源新碳及原有机碳在不同粒级团聚体中的分配规律,该文通过室内模拟试验,运用δ~(13)C示踪方法,将稳定同位素碳(δ~(13)C)标记的水稻秸秆添加入砂姜黑土,利用湿筛法得到不同培养时期不同粒级的土壤水稳性团聚体,测定不同时期各粒级土壤外源新碳及原有机碳含量。结果表明:未添加水稻秸秆的砂姜黑土(对照组),水稳性微团聚体(250μm)占主体,团聚体有机碳含量低。与对照相比,添加水稻秸秆(试验组)显著促进了2000、2000~250μm粒级水稳性大团聚体的团聚(P0.05);培养到120 d时,2000、2000~250μm水稳性团聚体比对照组分别增加了265.5%、16.0%,促使水稳性大团聚体(250μm)占主体,显著提高了砂姜黑土水稳性团聚体的平均重量直径(mean weight diameter,MWD)、几何平均直径(geometric mean diameter,GMD)、水稳性大团聚体含量(R0.25),降低了分形维数(D)值(P0.05),土壤结构稳定性明显得到改善。试验组各粒级团聚体有机碳含量显著增加,培养到15 d时,2000、2000~250、250~53、53μm粒级团聚体有机碳分别比对照组增加了21.4%、25.4%、34.7%、50.0%,其中微团聚体有机碳增加幅度大于大团聚体的增加幅度。MWD、GMD、R0.25与2000~250、250~53μm粒级团聚体有机碳呈极显著正相关关系(P0.01),与2000μm粒级团聚体有机碳呈显著正相关关系(P0.05)、与53μm粒级团聚体有机碳关系不显著。不同粒级团聚体的δ~(13)C值明显增加,动态变化较大,表明外源新碳周转速率较快。外源新碳主要分配在250~53、53μm粒级微团聚体中,分配比例分别为38%、28%,外源新碳的分解速率明显快于原有机碳。研究得出添加水稻秸秆有利于增加砂姜黑土的团聚体稳定性,提高土壤及不同粒级团聚体的有机碳含量,提升土壤碳水平,改善了土壤结构,这为淮北地区土壤质量提升及有机碳循环提供了理论依据。     

化肥与有机物料配施对黄褐土团聚体分布及有机碳含量的影响

通过对黄褐土小麦/玉米轮作定位试验,研究了不同施肥模式对土壤团聚体分布、稳定性及团聚体中有机碳含量、各级团聚体对有机碳的贡献率的影响。结果表明:黄褐土的水稳性团聚体组成主要以0.25 mm粒径为主,施有机物料增加了0.25 mm水稳性团聚体,同时提高团聚体的稳定性。团聚体有机碳主要存在于0.25 mm水稳性团聚体中,并随着水稳性团聚体粒径的增大而明显增加。化肥配施秸秆对黄褐土水稳性团聚体影响较大,显著增加0.053 mm各粒径水稳性团聚体含量,降低0.053 mm水稳性团聚体含量,同时显著提高团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和稳定率(R0.25),并且化肥配施秸秆对土壤中0.25 mm各粒径团聚体对有机碳的贡献率增加更为明显。而化肥配施鸡粪对土壤中0.25 mm各粒径团聚体中有机碳增加效果最好。     

长期不同施肥条件下黑土水稳性团聚体中磷的分布及其有效性

利用中国科学院海伦农业生态实验站的长期定位试验,研究了长期不同施肥条件下[对照(CK)、施用化学氮磷肥(NP)、化学氮磷肥配施有机肥(NP+OM)]农田黑土不同粒径水稳性团聚体中磷的分布及其有效性。结果表明,施肥增加了黑土各粒级水稳性团聚体中全磷含量,其中,NP处理比对照(CK)全磷含量增加28.9%~37.8%,NP+OM处理比NP处理增加44.0%~63.9%。施肥增加了黑土各粒级水稳性团聚体中有效磷含量,NP处理比CK处理有效磷含量增加146%~183%,NP+OM处理有效磷含量是NP处理的3.4~5.3倍。各处理水稳性团聚体全磷和有效磷均表现为较均匀地分布在0.053mm的各粒级水稳性团聚体中,而0.053mm粒级水稳性团聚体内全磷和有效磷均显著降低。施磷可显著增加土壤磷的有效率,且以化肥配施有机肥处理表现更为明显。NP处理不同粒径水稳性团聚体中磷的有效率是CK处理的1.94~2.32倍,NP+OM处理是NP处理的2.13~2.83倍。     

聚乙烯微塑料浓度对黑土团聚体特征及其稳定性的影响

  目的  微塑料会与土壤颗粒及团聚体相互作用而影响土壤的稳定性,探究微塑料浓度对黑土团聚体特征及其稳定性的影响,以期为农田土壤（微）塑料污染及土壤健康评价提供数据基础。  方法  通过大豆盆栽实验,研究自然条件下不同微塑料浓度（0%、0.1%、0.5%、1%、2%、5%）对黑土团聚体组成、团聚体稳定性（大团聚体含量R _{> 0.25}）、土壤团聚体特征指标（平均质量直径MWD、几何均重直径GMD、分形维数FD）的影响。  结果  不同微塑料浓度处理中,< 0.25 mm的机械稳定性团聚体含量比例最小,且 > 2 mm和 < 0.25 mm的团聚体含量比例随着微塑料浓度的增加而增加;> 2 mm的水稳性团聚体含量比例最小,< 0.25 mm的水稳性团聚体含量比例随着微塑料浓度的增加而增加;但在1%浓度时,机械稳定性和水稳性团聚体含量比例均与其他浓度的趋势相反;无植物种植的团聚体变化与种植物的相似。土壤大团聚体（R _{> 0.25}）的含量比例随着微塑料浓度的增加而显著减小,当微塑料浓度为1%时,其含量比例略低于对照试验（CK）。不同采样期,大豆成熟期的土壤机械稳定性团聚体和水稳性团聚体的MWD、GMD均比花期的小,而花期的团聚体分形维数比成熟期高,表明随着大豆生长及微塑料的作用,土壤团聚体稳定性降低。通过相关性分析表明,MWD与GMD呈极显著正相关关系,且二者均与FD值呈极显著负相关,即土壤团聚体MWD和GMD总体显著增大,FD值则显著减小,从而表征土壤颗粒团聚性下降。此外,当土壤中微塑料浓度为1%时,土壤团聚体分形维数最小,即土壤团聚作用增强。  结论  土壤中微塑料累积浓度越高,对土壤团聚体产生的破坏作用越强,导致土壤颗粒间聚合能力减弱,土壤中微塑料浓度为1%是否可作为影响黑土团聚体稳定性变化的阈值还有待后续研究,以期为全面评估微塑料对土壤质量的影响提供依据。     

东北黑土区冻融作用对黑土水稳性团聚体的影响

Soil aggregate stability,an important index of the physical characteristics of a soil,can provide a good indication of a soil’s erodibility,and deserves special consideration in regions with cold climate.The objective of this study was to study the effect of freeze-thaw on soil water-stable aggregates in the black soil region of Northeast China.Samples of a typical black soil in the region were collected to measure water-stable aggregates after freeze-thaw under different conditions(i.e.,initial moisture contents,freezethaw cycles and freezing temperatures)by wet-sieving into eight particle size groups(10,10–6,6–5,5–3,3–2,2–1,1–0.5,and0.5–0.25 mm).Freeze-thaw had the most effect on aggregate stability when the samples had an initial moisture content of 400 g kg-1.The water-stable aggregates of the four larger particle size groups(5,5–3,3–2,and 2–1 mm)reached a peak stability value,but those of the two smaller particle size groups(1–0.5 and 0.5–0.25 mm)reached a minimum value when the soil moisture content was 400 g kg-1.Water-stable aggregates of the four larger particle size groups decreased while those of the two smaller particle size groups increased with the increase of freeze-thaw cycles.As temperatures fell,the water-stable aggregates of the four larger particle size groups decreased while those of the two smaller particle size groups increased.     

连续施用土壤改良剂对砂质潮土团聚体及作物产量的影响

  【目的】   研究施用无机和有机土壤改良剂对团聚体形成和作物产量的影响,为新型土壤改良剂的应用提供理论依据。   【方法】   以河北廊坊砂质潮土为研究对象,以虾头蟹壳废弃物为核心材料的有机土壤改良剂 (SC) 和以凹凸棒土为核心材料的无机土壤改良剂 (SA) 为试材,进行4年 (2015—2019) 定位试验。试验设4个处理:单施化肥 (CK)、化肥+无机改良剂 (SA)、化肥+有机改良剂 (SC)、化肥+无机改良剂+有机改良剂 (SCA)。种植方式为小麦–玉米轮作。2019年小麦和玉米收获后,测定作物产量并采集耕层土壤,测定土壤理化指标、微生物量碳氮含量、团聚体组成及其碳氮含量。   【结果】   在小麦季和玉米季,SCA处理均可显著提高作物产量,较CK处理分别提高了54.16%和24.26%;在小麦季,SC处理较CK处理显著提高土壤全氮 (TN)、有机碳 (SOC)、速效钾 (AK) 和有效磷 (AP) 含量,微生物量碳 (MBC) 显著提高8.82%,pH显著降低3.19%;在玉米季,SCA处理较CK显著提高了土壤TN、SOC、AK、AP含量,MBC显著提高了33.65%,土壤pH显著降低了5.92%;在小麦季和玉米季,土壤团聚体均以粒径0.053～0.25 mm为主;与CK处理相比,小麦季SC处理土壤粒径 > 0.25 mm的大团聚体含量、平均重量直径 (MWD) 和几何平均直径 (GMD) 分别显著提高42.51%、22.41%和20.35%,玉米季SCA处理3个指标分别显著提高68.71%、35.47%和29.65%;各粒级团聚体中SOC和TN含量都以粒径 > 0.25 mm大团聚体最高,且SCA处理显著增加土壤各级别团聚体SOC和TN含量;施用土壤改良剂增加粒径 > 0.25 mm大团聚体SOC和TN贡献率,小麦季SC处理较CK处理分别增加了29.06%和69.24%,玉米季SCA处理较CK处理分别增加了61.62%和114.20%;通过冗余分析和结构方程模型分析发现,粒径> 0.25 mm大团聚体与pH呈负相关关系,与AP、MBC、SOC以及各粒级团聚体中碳含量呈正相关关系;稳定的团聚体结构会影响SOC含量和pH,改善土壤C/N,进而影响作物产量。   【结论】   在砂质土壤上,单独施用以虾头蟹壳废弃物为核心材料的有机土壤改良剂或与无机土壤改良剂配施均可改善土壤理化性质,促进大团聚体形成,提高团聚体稳定性,稳定的土壤团聚体可通过改善土壤碳氮比以提高作物产量。     

咸水灌溉对麦—玉两熟制农田土壤水稳性团聚体的影响

为探明咸水灌溉对麦—玉两熟轮作农田土壤团聚体的影响效应,在长期定位咸水灌溉试验(始于2006年)的基础上,研究了不同矿化度咸水连续灌溉第13~14年农田土壤盐分(EC e)及水稳性团聚体分布和稳定性指标的变化规律。试验设置5个灌溉水矿化度处理,分别为1,2,4,6,8 g/L。结果表明,0—40 cm土层土壤EC e随灌溉水矿化度增加而增大,4,6,8 g/L灌水处理与1 g/L处理间差异达显著水平。咸水灌溉改变土壤水稳性团聚体的粒级分布,灌溉水矿化度≤4 g/L时,0—40 cm土壤水稳性团聚体以大团聚体(>0.25 mm)为优势粒级,随灌溉水矿化度增加,大团聚体质量分数降低,微团聚体(0.053~0.25 mm)和粉+黏团聚体(<0.053 mm)质量分数增大,当灌溉水矿化度达到6 g/L时,粉+黏团聚体占比最大。咸水灌溉降低土壤水稳性团聚体的稳定性,随灌溉水矿化度的增加,土壤团聚体平均重量直径和几何平均直径减小,分形维数增大,但2 g/L与1 g/L灌水处理间无显著差异。在该研究灌溉制度下,≥4 g/L咸水灌溉显著增加土壤盐分,破坏土壤团粒结构,应谨慎使用。     

冻融循环作用对黑土团聚体破碎机制的影响

为探究冻融循环作用对黑土团聚体抵抗不同破坏作用能力的影响,以黑龙江省典型黑土耕作层土壤为研究对象,通过LB法的3种不同破碎处理,分析冻融循环次数、初始含水量对不同初始粒级土壤团聚体稳定性的作用机制.结果表明:冻融循环作用对1～2,2～3,3～5 mm不同粒级团聚体稳定性有显著影响(P<0.05),其稳定性均呈现为湿润振...     

耕作方式对东北黑土坡耕地土壤物理性状及根系垂直分布的影响

为了明确耕作方式对东北薄层黑土坡耕地土壤物理性状以及玉米根系垂直分布的影响,该研究以东北薄层黑土坡耕地土壤为研究对象,设置免耕和翻耕2种耕作方式,研究耕作方式对不同坡位土壤水稳性团聚体粒径分布与稳定性、土壤容重、土壤孔隙度、土壤贯入阻力以及玉米根系在垂直方向主要分布深度的影响,并进一步探究各指标间的相互关系.结果表明,...     

不同利用方式旱地红壤水稳性团聚体及其碳、氮、磷分布特征

针对江西红壤地区不同利用方式引起的土壤质量和肥力的相应变化,研究了不同肥力水平、不同利用方式下红壤旱地水稳性团聚体含量及其养分分布规律。研究表明,荒地土壤中>5 mm水稳性团聚体含量显著高于其他利用方式,花生地和果园土壤则以0.25～0.053 mm的水稳性团聚体为主。各肥力水平下,菜地土壤中除>5 mm水稳性团聚体外,各粒级团聚体中有机碳、全氮和全磷含量均显著高于花生地、果园和荒地土壤。说明菜地土壤长期大量施肥,导致土壤碳、氮、磷养分含量均相对丰富。不同利用方式旱地红壤中,有机碳、全氮主要分布在>5 mm、5～2 mm和2～1 mm的较大粒径水稳性团聚体中。说明随着团聚体粒径增大,其有机碳含量增加,土壤全氮的消长趋势和有机碳一致。土壤全磷较均匀地分布在水稳性团聚体中,如高肥力菜地和荒地土壤各粒级团聚体中全磷含量间均无显著性差异。各利用方式旱地红壤中2～1 mm和1～0.5 mm的水稳性团聚体含量与土壤有机碳、全氮和全磷含量间均达到了极显著正相关。     

再生水灌溉模式对潮土结构性质及导水性能的影响

为揭示再生水不同灌溉模式下土壤结构性质及导水性能的差异。通过室内模拟土柱入渗试验,以清水灌溉为对照(CK),研究了再生水持续灌溉(RW)、再生水—清水混合灌溉(RW-2)及再生水—清水交替灌溉(ARW)3种灌溉模式对土壤容重、总孔隙度、团聚体稳定性、入渗率及饱和导水率的影响。结果表明:相比CK,各处理容重呈降低趋势,总孔隙度增加,但差异均不显著;再生水灌溉促进潮土>1mm粒级团聚体向<1mm粒级团聚体转化,相比CK,各处理<1mm粒级团聚体含量分别增长11.51%~31.22%;潮土团聚体水稳定性降低;各处理>0.25mm粒级团聚体含量分别降低2.92%~9.75%,平均质量直径分别降低11.30%~38.38%,几何平均直径分别降低3.93%~12.78%,其中RW最为显著;相关性分析表明,>1mm粒级水稳性团聚体含量对潮土结构稳定性贡献最大;再生水3种灌溉模式下潮土入渗率分别显著增长80.00%~260.00%;ARW处理潮土有效导水率上升22.68%,而RW和RW-2处理土壤有效导水率分别下降14.47%和42.36%。保持潮土结构性质方面以RW-2处理最好,改善潮土导水能力方面则以ARW处理最为显著。     

Aggregate Stability and Its Relationship with Some ChemicalProperties of Red Soils in Subtropical China

The stability of aggregates in the surface soil is crucial to soil erosion and runoff generation. Thus, to understand the stability and the breakdown mechanisms of soil aggregates as well as the relationship between aggregate stability and selected soil chemical properties, such as different forms of Fe and A1 oxides, organic matter, CEC and clay content, the aggregates of slightly and severely eroded red soils derived from Quaternary red clay in subtropical China were analyzed using the routine wet sieving and the Le Bissonnais methods. The results indicated that the aggregates of the severely eroded soils were more stable than those of the slightly eroded soils. Different aggregate breakdown mechanisms resulted in different particle size distribution. The slaking from entrapped air in aggregates severely destroyed the soil aggregates,especially in the slightly eroded soils. Meanwhile, mechanical breakdown and microcracking had little effect on the aggregates compared to slaking. The fragments resulting from slaking were mainly microaggregates that increased in size with increasing clay content. The main fragment size of the slightly eroded soils was 1.0-0.2 mm, while for the severely eroded soils it was 5.0-2.0 mm and 1.0-0.5 mm. Overall, more than 20% of the fragments were smaller than 0.2 mm.In addition, aggregate stability was positively and often significantly correlated with Fed, Ald, Feo and clay content, but significantly and negatively correlated to SOC.