中国东南部红壤旱地种植系统的生物学及其应用研究——Ⅱ.红壤荒坡种草的微生物区系与作物生产潜力的初步研究

本研究对长江中下游红壤荒坡种植牧草后的微生物区系与土壤养分含量,以及种草初年的产量进行了比较分析.试验表明,荒坡种草2年后,微生物总数明显增加,好气性氨化细菌与硝化细菌开始发展,土壤养分含量有了增加;多年生禾本科牧草在秋播苗齐苗足与良好管理下,草量逐年增加;并讨论了进一步发展荒坡种草,提高生物产量的途径,对发展南方红壤旱地种草养畜提供了初步的实践依据.     

中国东南部红壤旱地种植系统的生物学及其应用研究——Ⅳ红壤荒坡种草的土壤微生物区系与土壤酶活性的动态分析

本研究对红壤荒坡种草后的土壤微生物区系和土壤酶活性进行了年间、季节间与坡面分布的动态分析.研究表明,荒坡种草后所进行的土壤生物学过程逐年增强,为红壤荒坡种草提供了初步的实践依据。     

红壤荒坡种草的土壤微生物区系与土壤酶活性的动态分析

本研究对红壤荒坡种草后的土壤微生物区系和土壤酶活性进行了年间、季节间与坡面分布的动态分析.研究表明,荒坡种草后所进行的土壤微生物学过程逐年增强,为红壤荒坡种草提供了初步的实践依据.     

草地土壤养分与微生物类群分布消长规律的分析研究(1988～1989)

本文报道了丘陵红壤开垦种植牧草1～2年后的土壤微生物类群的分布状况及消长规律。种草初期,微生物数量逐年增加,土壤有机质及氮含量开垦第一年减少,以后呈回升趋势。     

人工草地植被重建对退化红壤化学性质和酶活性的影响

选用常用的栽培牧草截叶胡枝子和宽叶雀稗在退化红壤进行草地植被重建,研究人工草地植被重建对退化红壤化学性质和酶活性的影响。结果表明,通过种草及管理措施,人工草地植被重建显著影响红壤质量。重建后的人工草地土壤pH值升高,土壤有机质、全N、全P和速效养分含量增加,土壤中过氧化氢酶、酸性磷酸酶、脲酶活性提高,而对全钾和多酚氧化酶没有规律性影响。草地植被重建对土壤养分和土壤酶活性的增加表现为对上层土壤的影响大于下层土壤,这种影响增加了红壤丘陵草地土壤肥力的垂直分异。     

长期施氮对饲草玉米产量、土壤养分和微生物数量的影响

【目的】为探讨长期施氮对饲草玉米产量和土壤养分变化及土壤微生物数量变化的影响,对试验地第7年耕层土壤养分、细菌、真菌和放线菌数量进行了测定与分析。【方法】采用大田定位试验,设置氮水平为0、22.5、45、67.5、90 kg/hm~2,饲草玉米密度为6.0×104plant/hm~2,分析土壤养分、微生物数量和玉米产量的关系。【结果】随氮肥用量增加,饲草玉米产量先升高后降低,在施氮量为67.5 kg/hm~2时产量最高;土壤有机质、氮素含量呈显著增加,速效磷和速效钾含量先降低后升高;细菌、放线菌和真菌数量均呈现出先增加后减少的趋势;通过相关性分析得知,有机质、氮素含量及3大微生物数量与产量存在正相关关系,速效磷和速效钾含量与产量、氮素含量及微生物数量有负相关关系,土壤有机质含量对产量直接影响最大,碱解氮含量对产量间接影响较大。【结论】土壤有机质、氮素含量和微生物数量促进了饲草玉米产量的增加;其中,有机质含量对产量直接影响最大,碱解氮对产量间接影响较大,因此适当施氮保持土壤养分及改善土壤环境,有利于提高饲草玉米产量。在N3处理饲草玉米产量最高,通过方程模拟氮肥用量为70.7 kg/hm~2,可达到最高产量。     

不同施肥制度对南方旱地红壤微生物组结构和功能影响研究进展

土壤微生物组在促进土壤养分循环、提高土壤固碳能力和维持土壤肥力等方面具有重要的作用。红壤是我国南方重要的耕地资源,但其有机质含量低、水土流失严重,且面临着土壤酸化导致的活性铁铝增加、作物生长受限和微生物活性下降等严峻问题。我国近年来基于红壤旱地长期定位试验和短期培育试验开展了很多工作,在通过调控红壤微生物组以缓解土壤酸化、增加有机质含量和提高氮磷养分有效性方面取得了突破性进展。本文综述了红壤区农田土壤微生物组结构的主要驱动因素,回顾和比较了长期施用化肥、有机肥和有机无机配施等不同施肥制度对我国南方旱地红壤微生物组结构和功能影响的研究工作,阐述了有机培肥制度对红壤微生物群落多样性的积极效应;总结了配施有机肥在提高红壤有机碳周转功能类群和氮磷代谢功能类群丰度,促进红壤有机碳分解、维持有机质稳定和提高土壤氮磷养分有效性等方面的重要作用;探讨了高多样性微生物群落中关键特殊性代谢功能对驱动微生物群落装配和维持土壤生态功能稳定的作用。最后,对我国旱地红壤微生物组未来的研究方向进行了展望,强调了可以通过改进微生物培养策略、明确微生物组不同类群的功能特征和驱动因素、充分挖掘农业微生物组资源、开发调控红壤微生物组的微生物肥料产品和高效农业管理措施来提高红壤养分循环效率、促进有机质稳定和降低铁铝活性,充分发挥微生物组在红壤耕地资源可持续利用与农业绿色发展中的作用。     

种草改良苏打硫酸盐草甸盐土对土壤微生物区系的影响

种植草木樨、碱茅、首蓿等牧草改良新疆苏打硫酸盐草甸盐上可以降低土壤含盐量，增加土壤养分，改善土壤生态环境，促进土壤微生物的活动．种草后，土壤中微生物总菌量（细菌、放线菌、真菌）均有显著增加，尤其对细菌数量的增加作用最为明显．芽孢细菌数也有增长，固氮菌数量变化不大。种植不同牧草和牧草的不同生长期引起的土壤微生物区系变化情况不同。根据种草改良过程中土壤微生物数量的多少，土壤理化性状，植物生长状况等综合因素，评价所选牧草的改土效果，结果表明：草木樨、碱茅对试验的苏打硫酸盐草甸盐土有良好的适应性，改土效果较为显著，尤其是草木樨和碱茅的混播草地更能增强培肥改士作用，而苜蓿效果较差。     

双季稻田改制对作物生长及土壤养分的影响

 【目的】探讨红壤地区双季稻田改制对作物生长及土壤养分变化的影响，为灌溉条件较差稻田种植制度改革提供有效模式。【方法】利用田间定位试验方法，研究了双季稻田改种牧草、水旱轮作及旱作等模式对作物生长、产量和经济效益的影响，并分析了土壤有机质和养分含量的变化。【结果】按各处理生产产品的市场价格进行折算，稻田改制可增加产值、提高产投比。各处理比较，以水旱轮作产值最高，分别比对照、牧草和旱作处理增加34.7%、21.4%和2.2%，且牧草和旱作处理也分别较对照增加了11.0%和31.8%；牧草、水旱轮作和旱作处理产投比值分别比对照高0.9、0.6和0.3。种植牧草对提高土壤有机质和全氮、全磷及速效磷含量有较好效果，但各处理土壤碱解氮、全钾、速效钾的含量均有一定幅度下降，说明在本研究的施肥水平下，有必要增加氮素、特别是钾素养分的投入。【结论】在当前红壤地区双季稻田肥力状况、气候及作物栽培管理条件下，对灌溉条件较差的稻田进行改制是可行的，其中，种植牧草或实行水旱轮作对提高经济效益、提升土壤肥力有较好效果。     

红枣与牧草间作对果园土壤养分及小环境的影响

在红枣果园间作不同牧草,测定产草量以及对果园小环境的影响,与清耕区进行比较分析,为红枣果林行间种草利用提供科学依据。结果表明,红枣林行间套种草木犀、大叶苜蓿、苏丹草、一年生黑麦草的干草产量为9 198.3、8 775.3、14 331.75、7 576.8 kg/hm2;与清耕区相比,生草区的地温与空气温度降低,空气相对湿度得到提高;土壤全量养分发生变化,有机质含量得到有效提高,间作豆科牧草对全氮含量的改善较明显,表现为豆科禾本科清耕,各处理区中土壤全磷含量随土层加深略有上升的趋势,全钾含量则差异均不显著。红枣间作牧草不仅可以保证一定的牧草产量和品质,而且对果园生态具有改善作用。     

条带式改良陡坡草地生产性能的研究

本试验对条带式补播改良陡坡草地的生产性能进行了研究。试验根据坡度分为小于25°、25～35°和大于35°的坡地三个处理组。其结果表明,条带式改良草地可以提高产草量,较天然草地三个坡度级分别提高200.39、253.12和203.27%(P<0.01),又可以改善草群品种,豆科牧草分别占总产草量的48.97、72.33和84.14%,且有毒有害植物明显减少。植被盖度由原来的42.5%增加到83.5%,将蒿属植物为建群种的群落变为沙打旺—野艾蒿—万年蓬组成的群落。     

Mapping management zones in a sandy pasture soil using an objective model and multivariate techniques

Soils occupied by dryland pastures usually have low fertility but can exhibit a high spatial variability. Consequently, logical application of fertilisers should be based on an appropriate knowledge of spatial variability of the main soil properties that can affect pasture yield and quality. Delineation of zones with similar soil fertility is necessary to implement site-specific management, reinforcing the interest of methods to identify these homogeneous zones. Thus, the formulation of the objective Rasch model constitutes a new approach in pasture fields. A case study was performed in a pasture field located in a montado (agrosilvopastoral) ecosystem. Measurements of some soil properties (texture, organic matter, nitrogen, phosphorus, potassium, cation exchange capacity and soil apparent electrical conductivity) at 24 sampling locations were integrated in the Rasch model. A classification of all sampling locations according to pasture soil fertility was established. Moreover, the influence of each soil property on the soil fertility was highlighted, with the clay content the most influential property in this sandy soil. Then, a clustering process was undertaken to delimit the homogeneous zones, considering soil pasture fertility, elevation and slope as the input layers. Three zones were delineated and vegetation indices (normalized difference vegetation index, NDVI, and normalized difference water index, NDWI) and pasture yield data at sampling locations were employed to check their differences. Results showed that vegetation indices were not suitable to detect the spatial variability between zones. However, differences in pasture yield and quality were evident, besides some key soil properties, such as clay content and organic matter.

     

黄土区土壤结皮和垄高对坡面产流产沙的影响

通过室内人工模拟降雨方法,研究不同坡面处理(有结皮、无结皮)和垄高(7、10和13 cm)产流产沙情况,为黄土区等高耕作水土流失治理提供理论依据。结果表明,同一垄高下,土壤结皮使坡面初始产流时间提前,径流强度增大,径流总量增加;同一坡面处理下,随垄高增加,坡面径流总量和泥沙总量减少。垄高通过蓄积雨水能力影响土壤结皮对坡面泥沙总量作用。垄高7 cm时,蓄积雨水能力较小,坡面径流量较大,土壤结皮增大坡面产沙量,相比无结皮坡面增加38.70%;垄高为10 cm和13 cm时,蓄积雨水能力较强,坡面径流量较小,土壤结皮减少坡面产沙量,相比无结皮坡面分别减少21.10%和65.70%。坡面土壤侵蚀过程中,土壤结皮首先抑制坡面产沙,但随着降雨历时增加,土壤结皮促进坡面产沙。因此,在黄土区等高耕作中,应合理设置垄高,抑制结皮,以降低土壤侵蚀程度。     

土壤结皮对西南横断山区土壤坡面产流产沙及养分流失的影响

采用人工降雨方法,模拟在无结皮和有结皮不同发育程度下,研究结皮对横断山区土壤坡面产流形成、侵蚀过程及养分流失过程的影响.结果表明,结皮促使坡面产流提前发生,但对坡面产流量的影响不甚明显;对坡面产沙量却有明显的作用;5°坡面有结皮处理的坡面产沙量较无结皮减少54％,而10°坡面有结皮处理的坡面产沙量则增加16％,表明土壤结皮对坡面侵蚀的影响与地面坡度有密切关系.坡面土壤磷钾流失过程均呈幂函数衰减趋势,无结皮坡面衰减速率较快,随着结皮不断发育,钾素流失形式以浸提态为主,逐步被溶解态所取代,磷素始终以泥沙浸提态流失占优势;与无结皮相比较,结皮坡面K+流失总量降低62.39％,径流样溶解态磷(DP)、泥沙浸提态磷(SEP)和泥沙浸提态钾(SEK)的流失总量分别降低33.33％ 、37.10％和78.36％.土壤结皮具有减少土壤养分流失和延缓坡面土壤质量退化的作用.     

天祝夏季草原放牧条件下牦牛产奶性能的研究

在天祝藏族自治县下南泥沟、岱乾上南台和乌鞘岭3个暖季牧场,对不同胎次牦牛的产奶量、乳脂肪、乳蛋白质含量及牧场草产量进行了研究.结果表明:3个牧场,1~5胎次母牦牛产奶量随胎次的增加而增高,5胎以后,母牦牛产奶量开始下降;下南泥沟牧场3~5胎母牦牛日均产奶量显著高于岱乾上南台和乌鞘岭牧场(P<0.05);下南泥沟7~8月份牦牛月产奶量(33.96 kg)比岱乾上南台(28.07 kg)和乌鞘岭(27.30 kg)牧场分别高出21.8%和14.7%.3个牧场牦牛乳脂肪及蛋白质含量差异不显著.3牧场中,下南泥沟牧场可食牧草产量高于岱乾上南台牧场和乌鞘岭牧场,而其放牧强度却低于该两牧场.     

辽西地区坡耕地垄膜沟种对土壤侵蚀和作物产量的影响

【目的】为了充分有效地利用辽西地区有限的自然降雨,减少坡耕地水土流失,提高水土资源利用率,促进作物稳产高产,在辽西地区坡耕地进行了不同耕种模式研究。【方法】2012—2015年在辽宁省农业科学院阜新旱农试验区进行,试验采用径流小区定位观测的方法,研究天然降雨条件下坡耕地不同耕种模式对土壤侵蚀、土壤水分和作物产量的影响。径流小区长15 m,宽4 m。试验为双因素裂区设计,主区为坡度,设5°和10°两个坡度,副区为种植模式,分设传统种植(CK,等高土沟土垄)、等高垄膜沟秸秆种植(T1)、等高垄膜沟种(T2)3种处理,3次重复。垄膜沟种沟宽60 cm,垄宽40 cm,垄高10—12 cm。供试作物为谷子和玉米,轮作种植。【结果】垄膜沟秸秆和垄膜沟种可有效减少和防止水土流失。4年间,5°坡对照总径流量为512.7m3·hm~(-2),总侵蚀量为4 561.3 kg·hm-2,T1处理和T2处理未发生土壤侵蚀;10°坡T1处理总径流量和总侵蚀量较10°坡对照分别减少81.71%和96.17%,T2处理较对照分别减少56.92%和95.15%,10°坡T1处理总径流量和总侵蚀量较T2处理分别减少57.54%和21.05%。垄膜沟秸秆和垄膜沟种较对照减少侵蚀量的同时可明显减少侵蚀泥沙中的养分流失量。随着坡度的增大,径流量和侵蚀量都随之增加,同时垄膜沟秸秆和垄膜沟种防蚀效果相对减弱。4年平均土壤水分,坡度间由5°坡到10°坡呈降低的趋势,但差异不显著;种植方式间垄膜沟秸秆和垄膜沟种与对照差异极显著,较对照分别高出1.68和1.45个百分点。对谷子而言,无论丰水年(2012年)或干旱年(2014年),垄膜沟秸秆和垄膜沟种较对照都表现出极显著的增墒效果;对玉米而言,平水年(2013年)垄膜沟秸秆和垄膜沟种较对照未表现出显著的增墒效果,干旱年(2015年)增墒效果极显著。4年平均产量,坡度间由5°坡到10°坡呈降低的趋势,但差异不显著。种植方式间垄膜沟秸秆与对照及垄膜沟种差异极显著,分别增产25.59%和10.68%,同时垄膜沟种与对照产量差异极显著,比对照增产13.47%。其中2012年和2014年,谷子垄膜沟种较对照增产不显著,垄膜沟秸秆较对照增产显著,分别增产24.75%和74.58%;2013年和2015年,玉米垄膜沟秸秆和垄膜沟种较对照增产极显著,垄膜沟秸秆较对照分别增产11.29%和54.39%,垄膜沟种较对照分别增产5.05%和51.81%。干旱年份,垄膜沟秸秆(谷子,玉米)和垄膜沟种(玉米)增产效果尤为显著。【结论】通过连续4年的旱坡耕地垄膜沟种试验,明晰了该技术模式在辽西半干旱地区的防蚀、集雨、增墒、增产效果,有效减轻干旱缺水和水土流失对坡耕地作物生长所造成的不利影响,丰富了辽西半干旱地区旱作集水农业的理论基础。通过该项技术的推广应用,可有效提高该区水土资源利用率,保护坡耕地质量,提升坡耕地粮食综合生产能力,使作物高产,促进该区旱作农业健康、可持续发展。从防蚀、集水、增墒、增产等角度考虑,垄膜沟秸秆耕种模式比较适宜于辽西半干旱区坡耕地。     

餐厨垃圾堆肥对水稻生长、产量及土壤养分含量的影响

为探讨餐厨垃圾堆肥对水稻生长、产量及土壤养分含量的影响及其在水稻田的合理施用提供理论依据,以不施肥为对照,在等氮的条件下,设置了化肥、餐厨垃圾生化一体机处理尾料堆肥化产品(餐厨堆肥)、猪粪有机肥及鸡粪有机肥4个处理,测定水稻不同发育时期生长指标、产量及土壤养分含量的变化。结果表明:餐厨堆肥、化肥处理都能显著增加水稻株高、地上部生物量和产量,其中,餐厨堆肥处理水稻产量最高达9 379.63 kg/hm²,较对照、猪粪有机肥处理显著提高,分别增产19.40%和12.95%;此外,水稻考种结果显示,餐厨堆肥处理水稻有效穗数和每穗粒数高于其余各处理组,千粒重和结实率略低于猪粪、鸡粪有机肥处理,但均无显著差异;土壤数据测定结果显示,餐厨堆肥处理在土壤有机质和土壤速效氮的提升上优于猪粪、鸡粪有机肥,土壤有机质含量较猪粪、鸡粪有机肥处理分别提升19.87%和11.64%,土壤速效氮含量从分蘖期至黄熟期均高于其余各施肥处理,且在分蘖期、抽穗期、黄熟期显著高于猪粪有机肥处理。综上,餐厨堆肥可以确保水稻的生长和产量,且在土壤有机质和速效氮的提升上优于猪粪有机肥,具备推广和应用的潜力。     

退耕还林（草）和降雨变化对延河流域土壤侵蚀的影响

 【目的】通过定量评估退耕还林（草）和降雨变化对延河流域土壤侵蚀的影响,为延河流域水土保持效益评价、流失治理和环境建设提供决策参考。【方法】利用延河流域日降雨、数字高程模型、土壤类型图、土地利用图和植被覆盖图,运用RUSLE模型,在ArcGIS平台的支持下计算流域1997年和2000年土壤侵蚀量,并分别模拟了退耕还林（草）和气候变化对土壤侵蚀的影响。【结果】由于降雨的变化,研究区年降雨侵蚀力均值由1997年的775.32 MJ?mm?hm-2?h-1?a-1增加到了2000年的1292.07 MJ?mm?hm-2?h-1?a-1,降雨大大加剧了流域土壤侵蚀;由于退耕还林（草）政策的实施,坡耕地面积大大减少,林草面积增加,植被覆盖和管理因子值显著减少,由退耕还林（草）前的0.1714下降到了退耕还林（草）后0.1592,减小了流域土壤侵蚀;由于退耕还林（草）的实施、气候变化以及水土保持工程措施和耕作措施变化共同影响,单位面积平均土壤侵蚀量由退耕还林（草）前的3 012 t?km-2?a-1增加到了退耕还林（草）后4 671 t?km-2?a-1,年土壤侵蚀总量2314×104 t增加到了3589×104 t。【结论】降雨变化使得研究区土壤侵蚀量增加了71.28%,退耕还林（草）约减少研究区土壤侵蚀量7.84%,二者共同作用使得研究区土壤侵蚀量增加了59.26%,退耕还林（草）政策的实施对减少区域土壤侵蚀的作用是显著的。