外源有机物料对次生盐渍化大棚土壤的改良效果

大棚土壤次生盐渍化已成为制约大棚设施农业生产的突出问题。在云南采集典型次生盐渍化大棚土壤,选择土壤调理剂、生物炭、商品有机肥、猪粪4种有机物料进行盆栽试验,研究其对盐渍化土壤的改良效果,结果表明:(1)施用生物炭和商品有机肥能有效改善次生盐渍化大棚土壤结构,降低容重,提高总孔隙度。(2)外源有机物料对改良大棚次生盐渍化土壤有显著作用,不仅降低了土壤全盐和电导率,还提高了作物产量。(3)大棚次生盐渍化土壤的主导阳离子为Ca2+、阴离子为NO-3、SO2-4,商品有机肥、生物炭和猪粪3类外源有机物料对降低Ca2+、NO-3、SO2-4的效果较好。(4)生物炭改良次生盐渍化大棚土壤的效果优于其它3种有机物料。     

生物质炭与有机物料配施的土壤培肥效果及对玉米生长的影响

生物质炭作为一种多功能的土壤培肥材料被广泛应用,但其与传统有机物料的对比及配施研究还比较少。通过盆栽试验,研究了生物质炭与秸秆、发酵鸡粪单施及配施对壤质潮土和砂土养分含量、酶活性及玉米生长的影响,并采用主成分分析方法对3种有机物料的培肥效果进行综合评价。试验设6个处理,分别为不添加有机物料(CK)、添加生物质炭(BC)、小麦秸秆(WS)、发酵鸡粪(CM)、秸秆和生物质炭(WS+BC)、鸡粪和生物质炭(CM+BC)。研究结果表明,各处理均增加了砂土玉米生物量和株高,3种有机物料的提升幅度排序为:鸡粪生物质炭秸秆,鸡粪还可增加壤质潮土玉米生物量和株高。添加生物质炭和有机物料还可提高土壤有机质含量,其中生物质炭的提升幅度最大。此外,3种有机物料对土壤养分和酶活性的影响各异,单施鸡粪分别增加壤质潮土和砂土的碱解氮22.08%和26.67%,速效磷91.92%和53.65%,脲酶活性40.54%和36.94%;单施生物质炭分别增加壤质潮土和砂土速效磷83.52%和89.91%,速效钾79.38%和127.02%,过氧化氢酶活性3.41%和11.22%,却降低了土壤碱解氮含量,且与鸡粪配施后会抑制鸡粪中氮的有效性;单施秸秆分别增加壤质潮土和砂土速效钾49.48%和63.02%,β-葡糖苷酶活性51.86%和59.09%;生物质炭与鸡粪或秸秆配施可以更均衡地提升土壤肥力。通过主成分分析和相关分析发现,玉米生物量和株高与土壤氮、磷供应正变化的第2主成分(PC2)得分呈极显著正相关关系。因此,3种有机物料中,鸡粪对土壤氮、磷含量及相关酶活性影响最大;秸秆对土壤钾以及纤维素分解相关酶影响较大,而生物质炭对土壤肥力的提升作用更均衡,且土壤肥力综合得分最高。秸秆或鸡粪配施生物质炭可以更全面地提高土壤肥力。     

有机物料对盆栽苹果土壤酶活性的影响

有机物料的施用普遍提高了土壤酶活性,秸秆类对转化酶活性影响大,粪类对脲酶活性作用大,羊粪降低土壤中的磷酸酶活性,鸡粪对各种酶活性都有良好的作用。有机物料施用后第二年秸秆的效果下降,粪类则有良好的持续作用。     

长期外源有机物料添加对川中丘陵区农田土壤养分和有机碳组分的影响

有机肥和秸秆等有机物料添加是调控土壤肥力的重要手段，可促进农田土壤有机碳的数量和质量发生变化。研究选取盐亭紫色土农业生态试验站长期（16a）6种不同施肥处理试验小区，探究两种形式的外源有机物料（猪粪堆肥和秸秆还田）添加对土壤有机碳及总氮、总磷、硝态氮和速效磷养分含量的影响，并基于固态13C核磁共振波谱技术(13C-NMR)分析其对土壤有机碳化学组分的影响。研究发现，添加有机物料可显著增加0~30 cm土壤有机碳和各养分含量；猪粪堆肥施用对土壤总磷、速效磷和硝态氮含量的影响大于秸秆还田。结果还表明两种有机物料添加改变了耕层土壤有机碳化学组成及其稳定性，有机物料添加增加了0~10 cm表层土壤有机碳中烷氧基碳和羧基碳的比例，降低了烷基碳的比例，同时降低了10~20 cm土层羧基碳比例，增加了烷基碳比例。本研究可为区域旱耕地有机碳库稳定性及其碳汇功能评估提供科学依据。     

通过调节土壤氮素转化提高有机物料对红壤酸度的改良效果

通过培养试验,比较研究了油菜秸秆、稻草、香樟叶和豌豆秸秆单独施用以及油菜秸秆、稻草和香樟叶与豌豆秸秆混合施用对红壤酸度的改良效果。结果表明,在60天培养期内,添加4种物料均提高了土壤pH。培养试验结束时香樟叶、油菜秸秆、豌豆秸秆和稻草分别使土壤pH相对对照增加0.53、0.42、0.30和0.26。对于灰化碱含量很高的非豆科物料如香樟,其对土壤酸度的改良效果主要来源于物料所含碱性物质和物料对土壤硝化反应的抑制,但对灰化碱含量较低的非豆科物料如油菜秸秆和稻草,其改良效果主要来源于后者。豆科类豌豆秸秆主要通过所含碱性物质和有机氮矿化提高土壤pH,但培养试验后期铵态氮硝化反应释放的质子抵消了其部分改良效果。将油菜秸秆、稻草和香樟叶与豌豆秸秆配合施用,使硝化反应受到一定程度的抑制,提高了物料对土壤酸度的改良效果。培养试验结束时,香樟叶、稻草和油菜秸秆与豌豆秸秆配合施用比豌豆秸秆单独施用土壤pH分别高0.25、0.18和0.12。研究发现,香樟叶灰化碱含量很高,无论单独施用,还是与豌豆秸秆配合施用均有很好的改良效果,因此在南方地区推广种植香樟可以通过其凋落物修复酸化的森林土壤。     

不同有机物料对连作大豆土壤养分及团聚体组成的影响

为探究不同有机物料对连作大豆土壤养分和团聚体组成的影响,采用大田试验方法,研究了在连作7年条件下,腐熟鸡粪(JF)、玉米秸秆(JG)和木耳菌渣(JZ)三种不同类型有机物料对连作大豆土壤养分、产量、团聚体组成和稳定性的影响。结果表明:与CK相比有机物料能有效提高连作大豆土壤养分含量,显著影响土壤团聚体组成,0.25~2 mm粒级团聚体含量明显增加。畜禽粪便类的鸡粪(JF)对碱解氮的提高作用最明显,较CK提高13.85%;天然类的秸秆(JG)对速效磷含量提高作用显著,较CK提高4.13%;JF对提高速效钾含量效果最好,较CK提高8.97%;JG对提高有机质含量效果最好,较CK提高7.28%。半腐解类的菌渣(JZ)较CK相比土壤养分含量也有明显的提高,但不如JF和JG效果明显。有机物料能提高连作大豆产量,JF效果显著。所有有机物料对改善土壤团聚体组成,增加0.25 mm水稳性团聚体含量效果均比较显著,对土壤水稳性团聚体平均重量直径以及土壤团聚体的稳定性指数有显著提高作用。     

不同有机物料与部分化肥长期定位配合施用对土壤养分的调控效应

为了明确有机物料替代部分化肥长期定位施用对冬小麦连作农田土壤养分的调控效应。在陇东黄土旱塬进行连续11年的定位试验,比较不施肥(CK)、施用等量氮磷养分的3种有机物料(生物有机肥、秸秆还田、农家肥)与氮磷化肥配施的农田土壤养分含量变化。结果显示:2016年冬小麦收获后,相比于CK,施用有机肥明显增加了0~60 cm土层硝态氮积累量,而有机质、全量氮磷钾及其速效养分含量在0~60 cm土层范围内随土层深度增加逐渐降低,且0~20 cm土层为硝态氮、有机质、全量氮磷钾及速效氮、磷富集区。从0~20 cm土层平均养分含量来看,施用有机肥显著提高了土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾含量。其中生物有机肥处理11年土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾含量分别较CK提高了18.39%、11.49%、15.62%、2.76%、14.94%、143.25%、36.33%,农家肥处理分别提高了14.42%、14.94%、14.06%、2.84%、10.87%、100.7%、41.58%,秸秆还田分别提高了7.20%、10.34%、9.38%、1.46%、9.24%、54.66%、8.82%。因此,在陇东半湿润偏旱雨养农业区,采用化肥与有机肥配施,兼顾钾肥的施肥措施是最合理的施肥方式,有利于保持黑垆土养分平衡,促进农田生产力稳定可持续。     

有机物料长期施用对稻田土壤养分的影响

通过2010—2021年连续12年的长期定位试验，研究了紫云英、水稻秸秆、商品有机肥等有机物料还田施用对稻田土壤养分的影响。结果表明：施用有机物料可以有效提高稻田土壤氮磷钾和有机质等含量。与单施化肥处理相比，紫云英还田土壤碱解氮含量增加6.97%，商品有机肥配施土壤有效磷含量增加49.30%，水稻秸秆还田土壤速效钾含量增加49.32%。3种有机物料处理土壤有机质增加相近(6.0%～7.5%)，可以改善土壤酸性但差异不显著。不同有机物料对土壤基础养分的增加差异显著，紫云英还田土壤固氮能力最强，商品有机肥配施土壤磷素增加最明显，秸秆还田土壤钾素提高最显著。可见，有机物料长期还田施用是一种培肥土壤的有效措施，有助于稻田土壤的可持续利用。     

有机物料对污染土壤微生物碳和磷的影响

施用不同的有机物料对污染土壤微生物量及其磷素的固定作用的研究发现 ,有机物料施入污染土壤之后 ,土壤微生物碳 (C)在第 3d即达到高峰 ,土壤微生物磷 (P)在第 10d达到高峰 ,腐熟的牛粪对该土壤磷的活化作用很大 ,而葡萄糖的处理显著地降低了污染土壤磷的有效性 ,并不同程度地增加了对土壤磷的生物固定。     

水分和有机物料对镉污染土壤的改良效应

通过室内培养和盆栽试验相结合的方式,系统研究了3种土壤水分含量条件下,添加不同有机物料对镉(Cd)污染土壤的改良效应。研究结果表明:淹水、田间持水量和65%相对含水量条件下添加有机物料均有利于污染土壤中可交换态Cd含量的降低,铁锰氧化物及有机结合态Cd含量的增加。随土壤中水分含量的增加,影响程度增加,即淹水>田间持水量>65%相对含水量。3种水分条件下,添加蚯蚓粪处理Cd活性降低明显,其次为猪粪处理,草炭处理相对较差。淹水条件下,油菜体内Cd的含量最低,田间持水量和65%相对含水量条件下油菜部分发育指标差异不显著。添加不同有机物料各处理促进油菜生长的顺序大致为:蚯蚓粪>草炭>CK>猪粪。     

山核桃品质对产地土壤养分的空间响应

【目的】研究山核桃品质与对应产地土壤养分含量的相关性,了解土壤中养分元素含量对山核桃品质的影响,为山核桃合理布局和科学管理提供依据。【方法】以典型产区临安为研究区域,采集了153个山核桃样品及其对应土壤样品,采用地统计学方法和GIS空间分析技术,分析山核桃品质与产地土壤养分含量状况,探究山核桃及其产地土壤中大量及微量元素的空间分布特征和变异规律以及空间对应关系。【结果】相关系数结合交叉相关函数分析,发现土壤中各养分元素与果实品质元素之间均存在不同程度相关关系,其中果实氮与土壤碱解氮、有效磷、速效钾、有效锌、有效锰的相关关系较强;磷与土壤有效磷、有效硼、有效锰、有效锌的相关关系较强;钾与土壤速效钾、有效硼、有效铁、有效锌的相关关系较强;粗脂肪与土壤有效磷、有效硼、有效锌的相关关系较强。空间分析结果显示,临安各乡镇土壤大量及微量元素含量空间异质性明显,而山核桃果实中钾和粗脂肪空间异质性不明显,氮、磷的空间变异性明显,大致呈现西北地区低东南地区高的分布趋势。【结论】山核桃品质受土壤中磷、硼、锌三种元素影响较大。山核桃与土壤相应养分元素的空间分布格局具有一定相似性,尤其是高低值区域。岛石镇西部和南部、湍口镇、河桥镇、太阳镇及昌化镇南部的土壤养分元素和山核桃品质元素含量相对较高,昌化镇北部、清凉峰镇西部、龙岗镇北部的土壤养分元素和山核桃品质元素含量相对较低。     

影响山核桃林地土壤生产性能的主要肥力因子及其临界区间

【目的】土壤养分是植物生存的必要条件,探讨山核桃(Carya cathayensis Sarg.)主产区林地土壤肥力因子及其对土壤生产性能的影响,为山核桃的栽植和可持续发展、土壤培肥提供科学依据。【方法】在浙江省山核桃主产区,随机选择58个典型乡镇的山核桃林采集土样,测定了pH、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、有效钙、有效镁、有效铁、有效锰、有效铜、有效锌、有效硼12个肥力因子水平,运用主成分分析和回归分析方法,分析了它们对山核桃生长、感病等级、产量等级的影响以及丰缺临界区间。【结果】主成分分析前5个因素(PC1、PC2、PC3、PC4、PC5)的累计贡献率达78.49%。PC1的主要荷载为土壤pH、有效钙和有效镁含量,PC2的主要荷载是微量元素和有效磷含量,PC3是有机质和碱解氮含量,PC4和PC5分别是有效硼和速效钾含量。林分生长性状中,生长势等级与pH、速效钾、有效钙、有效镁、有效铜、有效锌显著负相关(P <0.01),干腐病感病等级与pH、有效钙、有效镁显著负相关(P <0.01),产量等级与pH、有效钙、有效镁、有效磷、有效锌显著正相关(P <0.01)。回归模型分析得出,土壤pH、速效钾和有效钙、有效镁、有效铜、有效锌是当前栽培措施水平下影响山核桃生长的关键土壤肥力因子。综合评价后发现,研究区现有约57%的山核桃林地土壤综合肥力低于平均水平。【结论】对山核桃林地土壤生产性能影响最大的因素是土壤pH、有效钙和有效镁含量,其次是微量元素和有效磷含量,有机质、速效钾含量也有一定的影响。山核桃主产区的林地土壤关键指标丰缺范围:pH 5.19~5.70、速效钾87~129 mg/kg、有效钙817~1374 mg/kg、有效镁93~145 mg/kg、有效铜1.36~4.39 mg/kg、有效锌0.78~2.33 mg/kg。     

城市森林土壤肥力质量指标筛选——以南京市为例

土壤质量指标的筛选是科学地进行土壤质量评价的前提.本文以城市森林土壤为研究对象,探讨了土壤肥力指标的筛选方法.采集南京市不同功能区森林土壤样品(0 ～ 20 cm),分析了24个土壤质量指标.根据指标间的相关性和聚类分析结果,筛选出体积质量(容重)、黏粒含量、分散系数、可蚀性因子K值、水稳性指数、pH值、有机质、速效钾和纤维素酶活性,共9个指标作为城市森林土壤肥力质量评价的因子.     

皆伐对不同坡度及结构的林分土壤理化性状的影响

选择人工林伐区3种不同坡度和4种不同结构林分的林地作为试验地,研究分析各种林地皆伐作业前后土壤理化性状的变化情况.结果表明:皆伐后除土壤容重和结构体破坏率2项指标增大外,其余土壤理化性质指标均下降.土壤持水性能变差,孔隙度减小,养分含量降低,且土壤理化性质的变化幅度与林地坡度大小及林分结构有关.主成分分析结果表明:皆伐对不同坡度林地土壤理化性质的干扰程度,由大到小依次为30°的林地、23°的林地和16°的林地;皆伐对不同结构林分林地土壤理化性状的干扰影响,由大到小依次为短轮伐期阔叶林(尾叶桉纯林)林地、杉阔混交林林地、马杉混交林林地和杉木纯林林地.从有利于环境保护,减少采伐作业对不同坡度和不同结构林分林地土壤理化性状影响的角度,提出了相应的技术措施.     

九龙坡花椒种植区地形、土壤肥力与花椒产量的关系

为了解九龙坡花椒种植区土壤养分状况及该区地形因子、土壤肥力因子与花椒产量的关系,为科学合理制定花椒高效施肥措施提供理论依据,本研究采用田间调查研究和室内分析的方法,研究了九龙坡花椒种植区低、中、高产区的海拔、坡度及土壤pH、有机质、大量微量元素含量和交换性能的变化特征,及其与花椒产量的关系。研究结果表明：九龙坡花椒普遍种植于200~500 m海拔范围,高产区集中在300 m左右的海拔;从低产区到高产区坡度略有增加,但未达显著水平。土壤均属酸性土,pH<6.5。土壤肥力总体属高水平范围,但各养分因子差异很大,其中土壤阳离子交换量（CEC）、有效磷、有效钙、有效镁、有效铁、有效锰、有效铜、有效锌含量丰富,分别为27.2 cmol（+）·kg^-1、35.2 mg·kg^-1、3 289.8 mg·kg^-1、271.8 mg·kg^-1、48.6 mg·kg^-1、62.1 mg·kg^-1、1.5 mg·kg^-1、4.5 mg·kg^-1;有机质、碱解氮、速效钾、交换性酸属适中水平,分别为19.1 mg·kg^-1、114.9 mg·kg^-1、107.0 mg·kg^-1、8.1 cmol（+）·kg^-1;水溶性硼缺乏,为0.28 mg·kg^-1。相关分析表明花椒产量与有效钙、CEC、pH、有效锰、水溶性硼呈显著正相关;通径分析结果表明有效钙、CEC、交换性酸、有效铜、有效铁、有效锌是影响花椒产量的主要因子,逐步回归分析构建了有效钙（X₆）与花椒产量（Y）的最优回归线性方程：Y=11.693+0.003X₆。综上所述,九龙坡花椒种植区土壤养分失衡较为严重,施肥应注重养分的平衡,增施有机肥,改善土壤理化性状,治理土壤酸化。     

Organic nitrogen stimulates the heterotrophic nitrification rate in an acidic forest soil

Many previous studies have demonstrated that heterotrophic nitrification processes play an important role in the production of NO₃⁻ in acidic soils. However, it is not clear whether a low concentration of nitrogenous organic compounds support heterotrophic nitrification processes in natural soils. In this study, we performed an ¹⁵N tracer experiment with a glycine concentration gradient (20, 40, 80, and 160 mg N kg⁻¹) to investigate the effect of the organic nitrogen concentration on the heterotrophic nitrification rate and its relative contribution to the total nitrification of the studied acidic forest soil. This experiment demonstrated that ¹⁵N–NO₃⁻ accumulated over time with all nitrogen treatments in the presence of acetylene, confirming that heterotrophic nitrification occurred even at a low organic nitrogen concentration (20 mg kg⁻¹) in the studied acidic forest soil. In the presence of acetylene, the ¹⁵N–NO₃⁻ concentration in the 20 and 40 mg kg⁻¹ glycine-N treatments was significantly lower than in the 80 and 160 mg kg⁻¹ glycine-N treatments (p < 0.05), indicating that a high organic nitrogen concentration stimulated the heterotrophic nitrification rate. There was no significant difference in the average contribution of heterotrophic nitrification to total nitrification among the different nitrogen treatments, suggesting that the organic nitrogen concentration did not affect the relative contribution of heterotrophic nitrification to total nitrification in the studied acidic soil. Our results confirmed that a low concentration of organic N (20 mg kg⁻¹) supported heterotrophic nitrification in the studied soil. The organic nitrogen concentration stimulates the heterotrophic nitrification rate, but does not affect the relative contribution of heterotrophic nitrification to total nitrification in the studied acidic soil.     

Evaluation of soil fertility under different Cupressus chengiana forests using multivariate approach

The distribution and growing conditions of Cupressus chengiana forests along with the physical and chemical properties of soils in Northwest Sichuan were studied in 2002 to investigate the conditions and characteristics of soil fertility of C. chengiana and to compare and investigate differences of soil fertility for six C. chengiana populations and their relationships with vegetation, climate and disturbance. The results of the study at 0-20 cm soil depth showed that 1） significant differences （P〈0.05） existed among populations for soil bulk density, soil total porosity, capillary porosity, maximum water-holding capacity, capillary water-holding capacity and topsoil natural water content; 2） chemical characteristics of soil organic matter, total N, total P, alkali-hydrolyzable N, available P, available K and cation exchange capacity were significantly different among the populations; and 3） based on the significant effect of soil fertility factors on forest growth, soil physical and chemical characteristics could be selected as an integrated fertility index （IFI） for evaluation of different C. chengiana populations. Principal component and cluster analyses showed significant differences probably due to the difference of vegetation conditions, management measurements, human-induced disturbances and environmental factors. In order to protect the soil ecological functions in fragile ecological regions, C. chengiana could be used in programs enclosing the hill for natural afforestation, natural forest protection programs, and programs replacing agriculture with afforestation measures.     

流动沙漠腹地防护林土壤肥力质量垂直演化与评价

采用土壤肥力综合指数(IFI)评价法对塔里木沙漠公路防护林地土壤肥力质量垂直演化作了定量评价。结果表明:塔里木沙漠公路防护林建设后不同土层土壤的物理结构逐渐变好,透水、透气、持水能力有所增强;随防护林年限的增长,不同土层土壤生物活性提高,土壤微生物生物量碳、氮、磷的增加以及六种酶活性的增强促进了土壤养分的转化,多数养分因子在不同土层间差异明显;定植年限较长的防护林地土壤盐分含量增加,有表聚现象;同一林地不同土层之间土壤综合肥力指数差异很小,但与林木生长指标有较大相关性。在现有咸水滴灌条件下,塔里木沙漠公路防护林地土壤肥力质量良性发展。     

Decline of soil fertility during forest conversion of secondary forest to Chinese fir plantations in subtropical China

The effects of forest conversion on soil fertility are still not well understood in subtropical zones. This issue was addressed by comparing chemical properties of soil in a secondary forest and a Chinese fir (Cunninghamia lanceolata Hooker) plantation at the Huitong Experimental Station of Forest Ecology. Total N, available P, ‐N, cation exchange capacity (CEC) and exchangeable Al³⁺ and H⁺ of soil were significantly lower in the pure Chinese fir plantation (PCP) than in the secondary forest while soil organic carbon (SOC), total K and exchangeable Na⁺ had a tendency to decrease in the PCP. In contrast, soil pH and percentage base saturation (PBS) significantly increased due to forest conversion, and available K, ‐N and exchangeable Ca²⁺, Mg²⁺ and K⁺ tended to increase in the PCP. Some underlying processes responsible for the differences in soil fertility between the secondary forest and the Chinese fir plantation were low litterfall and root input to soil and site preparation in coniferous plantations. There was no significant difference in the effect of slope position on chemical properties of soil in the PCP and the secondary forest. Results indicated that the conversion of secondary forests to coniferous plantations leads to a decline in soil fertility. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

亚热带毛竹林土壤热通量变异特征

选取2010年12月1日—2011年11月30日的土壤热通量实测数据,通过研究,分析了亚热带（浙江省）毛竹林土壤热通量与三层土壤温度、三层土壤含水量以及净辐射的关系。结果表明：土壤热通量有明显的季节变化特征,而日变化均为“S”形,有一个峰值和一个谷值,月均值差异较明显。年尺度上土壤是热源,土壤热通量为-7.52 MJ m-2,占全年净辐射的-0.289%,正向最大值出现在7月（18.71MJ m-2）,负向最大值出现在1月（-19.33MJ m-2）。不同时间尺度和不同土壤深度进行回归关系分析,在月尺度上,土壤热通量与土壤5 cm温度的相关性最好,达极显著水平;在日尺度上,土壤热通量与土壤5 cm含水量相关性达极显著水平,但相关系数不高;在月尺度上月均值土壤热通量与净辐射极显著相关,在半小时尺度上相关性也为极显著水平,且时间上无延滞现象。