生物炭施用对冬麦田土壤水热环境及土壤呼吸的影响

探究施用生物炭对冬麦田土壤水热因子及土壤呼吸的影响,对生物炭在麦田应用及农田固碳减排有重要的实践意义。2018年10月至2021年6月在关中灌区连续3 a进行了麦田生物炭施用试验,试验设置生物炭施用量水平分别为：0 t·hm^-2·a^-1（C0）、10 t·hm^-2·a^-1（C10）、20 t·hm^-2·a^-1（C20）,通过测定小麦生长季的土壤温度、土壤水分、土壤呼吸速率及产量,明确不同施炭量对冬小麦田土壤水热因子及土壤呼吸的影响。各处理生育期内土壤呼吸速率及全生育期CO₂排放量存在显著性差异（P<0.05）,均表现为C0>C20>C10。生物炭施入增加了生育期内的平均土壤温度,同时显著提高了0～20 cm土壤含水量（P<0.05）,并减弱了土壤水分在生育期内的变化幅度。C10、C20处理3 a平均土壤含水量较C0分别增加了17.0%、29.0%。5 cm及10 cm土壤温度能分别解释土壤呼吸变化的54.7%～...     

秸秆还田及施肥对小麦复种油菜农田土壤呼吸的影响

在甘肃省石羊河绿洲灌区连续3 a的小麦复种油菜田间定位试验的基础上,采用EGM-4密闭式土壤呼吸测量系统,测定了不同施肥水平和不同秸秆还田方式下小麦复种油菜农田的土壤呼吸速率。结果表明：在整个观测期内, 土壤呼吸速率最高值出现在8月下旬（152.06~199.58 mg•m^-2•h^-1）,最低值出现在10月中旬（12.67~19.01 mg•m^-2•h^-1）。土壤呼吸速率日变化呈单峰曲线,最高值出现在12:00-14:00, 4:00左右达最低值;不同秸秆还田方式下, 高茬收割免耕播种油菜的处理明显降低了土壤呼吸速率,且在秸秆处理后的油菜生育期内降低效果更加明显;不同施肥水平下,在N、P减量15%的情况下,土壤呼吸速率显著下降;各试验处理措施下, 土壤呼吸速率与5 cm和10 cm土壤温度、30 cm各层土壤含水量均呈极显著正相关,并且土壤呼吸速率与0~30 cm土壤水分的相关性较土壤温度高;不同处理下土壤呼吸速率与土壤孔隙度基本上呈负相关,但是两者之间相关性并不显著。     

水位对巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地土壤呼吸的影响

以新疆维吾尔自治区天山中部巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地为研究区域,结合室内水位控制试验,初探土壤水位对土壤呼吸的影响,结果表明:1)土壤呼吸与土壤水位呈现显著的负相关性(r=-0.997;p=0.003),5cm、0cm、-10cm、-20cm水位梯度下土壤呼吸速率平均值分别为1.27、2.49、4.60、6.21μmol·m~(-2)·s~(-1)。2)不同水位处理下土壤碳排放量差异性达到极显著水平(p<0.01),5cm、0cm、-10cm、-20cm水位条件下土壤碳排放量分别为0.11、0.22、0.40、0.54mol·m~(-2)·d~(-1)。3)不同水位条件下土壤呼吸速率与5cm土壤温度均表现为显著正相关关系,淹水条件下水温与土壤呼吸速率表现为显著正相关性,且随着土壤水位的下降水温与土壤呼吸的相关性系数减弱。各水位梯度土壤呼吸速率与5cm土壤温度均呈显著的指数函数关系,水位降低显著提高了土壤呼吸温度敏感性系数(Q10)(p<0.05)。     

土壤温度和水分对不同类型沙丘土壤呼吸的影响

通过实验室土壤培养试验,测定了不同土壤温度(8,18,28,38℃)和含水量对科尔沁退化沙质草地不同生境(流动沙丘,半固定沙丘和固定沙丘)土壤呼吸的影响。结果表明,在8~38℃范围内,土壤呼吸速率与温度呈正相关。在含水量为田间持水量(WFC)的5%~65%范围内,3种类型的土壤呼吸速率随含水量的增加而升高,当超过该范围时,流动沙丘的土壤呼吸速率仍呈上升趋势,而38℃培养条件下的半固定沙丘和18~38℃下的固定沙丘的土壤呼吸速率呈下降趋势。土壤温度和水分对土壤呼吸作用存在明显的交互效应,不同类型沙化土壤呼吸作用强弱存在显著差异。温度系数Q10值随含水量的变化为:流动沙丘1.90~2.15,半固定沙丘1.80~2.13,固定沙丘1.82~2.16。     

半干旱区不同施肥量对旱作冬小麦田土壤呼吸的影响

为了探究不同施肥量对半干旱区旱作冬小麦田土壤呼吸的影响,在宁夏回族自治区彭阳县旱地农业试验站设置了不施肥（F_N）、低肥（F_L）、中肥（F_M）和高肥（F_H）大田试验。通过监测不同施肥量下冬小麦田的土壤温度、土壤水分和土壤呼吸速率,分析不同施肥量下冬小麦田土壤呼吸速率的变化特征及其与土壤水热因子的相关性。结果表明：（1）施肥能提升0~5 cm和5~10 cm土层土壤温度,随着施肥量的增加,0~5 cm和5~10 cm土层温度平均增幅分别为1.7%~15.0%和2.0%~21.4%。（2）施肥降低了0~100 cm土层土壤含水量,随着施肥量的增加,F_H、F_M和F_L处理降幅分别为6.5%~7.0%、5.0%~5.8%和3.5%~4.0%。（3）施肥显著提升了冬小麦在拔节期、抽穗期、开花期、灌浆期和成熟期的土壤呼吸速率;2018—2019年和2019—2020年低肥、中肥和高肥处理平均土壤呼吸速率分别提升了40.0%、25.5%和14.5%。（4）施肥提升了冬小麦全生育期CO₂排放量,随着施肥量的增加,全生育期CO₂排放量呈下降趋势,表现为低肥＞中肥＞高肥＞无肥,且各生育阶段土壤CO₂累计排放量存在显著差异。（5）土壤呼吸速率与土壤水热因子相关性分析表明,土壤呼吸与0~5 cm和5~10 cm土层土壤温度相关系数均达到显著水平,且与5~10 cm土层土壤温度相关性显著高于0~5 cm土层;土壤呼吸速率与0~10 cm土层土壤含水率呈现显著相关关系。（6）土壤水热双因素与土壤呼吸分析表明,土壤水热双因素可以解释土壤呼吸变化的81%~89%,高于土壤温度（63%~74%）和土壤水分（46%~75%）单因素。综上可知,土壤呼吸受土壤温度和水分的调控。从改善农田生态,降低土壤呼吸的角度来看,适当提升施肥量可有效减少土壤呼吸的排放。     

玉米农田土壤呼吸与环境因子的关系研究

采用LICOR-6400便携式光合作用仪连接6400-09土壤叶室,于2005年1月至12月对太原盆地夏玉米农田的土壤呼吸进行了测定,同时测定了土壤温度和水分,目的是了解玉米农田土壤呼吸的日变化及季节变化规律及其与环境因子的关系。结果表明:夏玉米农田土壤呼吸速率具有比较明显的日变化,晚间维持在较低水平,最低值在凌晨5:00左右,随后开始上升,最大值一般在11:00-15:00之间;同时土壤呼吸速率也具有较明显的季节变化,冬春季较低,盛夏秋初较高,最大值出现在8月,最低值出现在2月。土壤呼吸速率与0-10cm的土壤温度关系显著,剔除土壤水分胁迫时的测定数据后,土壤温度可以解释土壤呼吸变化的29%(直线函数)、41%(指数函数)、44%(Lloyd&Taylor函数);标准化前、后土壤呼吸与土壤水分均呈极显著相关(p<0.01);剔除水分胁迫后的Q10为2.32,R10为2.23(指数方程)、2.67molm-2s-1(Lloyd&Taylor方程)。土壤温度和土壤水分结合在一起进行土壤呼吸预测,可以解释土壤呼吸季节变化的48-52%。玉米农田的年土壤呼吸总量为1.476kgCm-2。     

准噶尔盆地南缘梭梭群落春季融雪期的土壤呼吸动态

积雪对温带中高纬度地区早春土壤温度和水分具有调控作用,并对土壤呼吸具有重要影响。利用箱式法观测2012年早春积雪融化阶段古尔班通古特沙漠南缘典型温带荒漠梭梭群落内土壤呼吸的动态变化。结果表明：春季融雪期梭梭群落土壤呼吸变异极大,变化范围为0.2~1.2 μmol•m-²•s^-1,日平均土壤呼吸速率变化呈先增后减趋势,但土壤最大呼吸速率随土壤含水量的减少而减少。融雪期灌丛内外土壤呼吸变化规律相同,梭梭灌丛内土壤呼吸速率显著高于灌丛外。融雪期土壤含水量与最大土壤呼吸具有显著的相关关系,但在日尺度上土壤温度与土壤呼吸具有显著的相关关系。研究表明：积雪融化对土壤呼吸具有显著的激发效应,早春积雪变化对土壤呼吸速率将产生重要影响。     

保护性耕作对黄土高原春玉米田土壤理化特性的影响

为了探索黄土高原春玉米区保护性耕作农田土壤理化特性变化,测定分析了保护性耕作处理第二年春玉米生长不同时期农田土壤容重、水分和养分变化.结果表明,保护性耕作处理在玉米生长前期0～10 cm土壤容重呈下降趋势且小于传统耕作,但后期增加幅度较大;与传统耕作相比保护性耕作能显著增加玉米生长前期表层0～60 cm和后期100～200 cm土壤含水量 ,有较好保水、蓄水作用;保护性耕作下表层0～20 cm土壤养分指标除全磷外,均表现为稳定升高趋势,且能有效提高土壤全钾和速效钾含量;土壤有机质、全氮、速效氮、速效磷含量低于传统耕作,但变异系数较小.     

科尔沁沙地典型玉米农田土壤呼吸特征及其影响因素

以科尔沁沙地典型玉米农田为研究对象,采用动态密闭气室法(Li-6400,USA)测定分析了土壤呼吸速率日动态和季节动态变化及其影响因素。结果表明:(1)土壤呼吸速率日动态在晴朗天气条件下表现为平缓的单峰曲线,最大值和最小值分别出现在14:00~18:00和2:00~6:00;季节动态最高值出现在雨热同期的夏季,日平均值达到7.490μmolCO2·m-2·s-1。(2)指数模型能较好的描述温度对于土壤呼吸日动态和季节动态的影响。(3)土壤呼吸速率与近地表气温的相关性最强,对15cm土壤温度的变化最敏感。(4)生物因子对土壤呼吸的季节变化起着重要作用,根系生物量与土壤呼吸速率呈三次关系(R2=0.880,P0.05)。     

不同生长年限敖汉苜蓿草地土壤呼吸研究

使用便携式土壤呼吸测定仪测定农牧交错带1年、2年和4年生敖汉苜蓿人工草地的土壤呼吸,并同步测定0～5 cm土层的温度和含水量.结果表明:敖汉苜蓿草地土壤呼吸的日最高值出现在14:00-18:oo,夜间最高值出现在4:00-6:00,全天最低值出现在10:00左右;不同生长年限敖汉苜蓿草地的土壤呼吸速率,总体变化趋势是4年生>2年生>1年生;土壤呼吸与土层温度呈显著的指数增长关系,且相关性高于土壤呼吸速率与土壤含水量的相关性;5 cm土层的地温和土壤含水量较土壤温度或空气湿度能更好地解释土壤呼吸的变化.     

关中农田土壤物理状态与分析

针对关中农田土壤通气、透水能力下降,抗不良环境能力减弱,生产成本逐年递增的实际问题,以关中11个县区农田土壤为研究对象,以土壤耕作层厚度、容重及团聚体特征为指标,开展了现代利用强度及土壤管理模式下农田土壤物理状态及其退化特征研究。结果表明:关中地区土壤发生学层次厚度尽管很厚,但受下层土体紧实化的影响,农田土壤耕作层普遍浅薄,疏松良好的土壤耕作层厚度变化在5~21 cm。调查范围内耕作层厚度在20 cm左右的仅占18%,10~15 cm之间的占64%,10 cm占18%左右。关中地区农田0~20 cm耕层土壤容重变化在1.04~1.34 g·cm~(-3),平均容重为1.21 g·cm~(-3),属于良好物理状态;而20~40 cm土壤容重变化在1.46~1.70 g·cm~(-3)之间,平均容重为1.58 g·cm~(-3),属于很紧实土壤状态。约36%的农田在20~40 cm处容重达到或超过了1.60 g·cm~(-3)的极限容重值。用干、湿筛技术测定的土壤团聚体的组成,关中农田1~5 mm的"(质量)优势团聚体"、团聚体的几何均重直径(GMD)、标准化平均当量直径(NMWD)以及土壤结构系数(Kctp)均显示,耕作层土壤团聚状态处于良好级别,其下层64%的土壤团聚状态较差,关中农田土壤团聚体水稳定性差,各地土壤团聚体状态以及稳定性差别明显。结论:关中地区农田土壤耕层变浅薄,是因为20~40 cm土层紧实化程度增大和犁底层上移与变厚所致;20~40土壤容重已经增大到极限值;0~20 cm土壤团聚体状态良好,但稳定性不强是引起其下层土壤紧实化的重要原因。关中农田土壤亚表层紧实化问题普遍,有愈加严重的发展态势。从空间上紧实化土层具有很强的隐蔽性,难以被人们所觉察,属于隐型土壤物理退化特征,不可小觑。     

粉垄耕作深度对旱区土壤关键物理性质的影响

针对旱区土壤板结严重和耕层深度变浅等问题，于2021年在宁夏暖泉农场开展大田试验，以传统旋耕为对照(CK),设置不同粉垄耕作深度30 cm(FL30)、40 cm(FL40)、50 cm(FL50)和60 cm(FL60),探究粉垄耕作对玉米田土壤关键物理性质的影响。结果表明：与传统旋耕相比，粉垄耕作能够有效降低土壤容重且提高土壤孔隙度，FL50处理表层土壤(0～20 cm)容重降低11.55%、孔隙度提升12.17%,FL40处理中层土壤(20～40 cm)容重降低8.57%、孔隙度提升9.14%,FL60处理深层土壤(40～60 cm)容重降低11.61%、孔隙度提升12.75%;粉垄耕作对玉米各生育期土壤蓄水量具有显著影响，FL40处理土壤蓄水量提升24.86%,土壤机械稳定性团聚体数量(0.25～5 mm)提高9.63%;较传统旋耕，粉垄耕作可达到疏松土壤与提高土壤蓄水保墒能力的效果，粉垄耕作通过改善玉米的生长条件和土壤环境提高了籽粒产量，其中FL60、FL50、FL30处理分别较CK处理增产57.14%、15.48%、8.79%。研究成果可为改善旱区土壤多年板结及水土资源可持...     

保护地土壤盐分积累及其离子组成对土壤pH值的影响

在沈阳市于洪地区采集保护地土壤样品,测定土壤盐分含量、离子组成和土壤pH值,研究保护地土壤盐分积累及其与土壤pH值变化的关系.结果表明:(1) 保护地土壤的盐分含量和电导率均明显高于露地土壤,露地土壤平均盐分含量为0.29 g/kg,改为保护地10年左右土壤的平均含盐量上升至1.56 g/kg,相应的电导率(EC)值达到0.53 mS/cm,已超过作物的生育障碍临界点(EC>0.50 mS/cm);(2) 保护地土壤酸化趋势明显,建成保护地栽培蔬菜6年,土壤pH值从6.5降低至5.5以下,超过了蔬菜出现生理障碍的临界土壤pH值(5.52),保护地土壤酸化与土壤的次生盐渍化已成为限制当地保护地生产可持续发展的重要因素;(3) 保护地土壤NO3-、SO42-、Cl-和Ca2+、Mg2+、K+、Na+等盐基离子含量均较露地土壤大大增加,但HCO3-低于露地土壤或与露地土壤持平,NO3-、SO42-数量与土壤pH值下降关系密切,Ca2+、Na+在全盐中的相对比例下降也是导致土壤pH值下降的重要原因.     

晋西北黄土丘陵区不同植被类型土壤水分分析

选择晋西北半干旱黄土丘陵区典型植被人工油松林、天然灌丛、荒坡草地和农地 ,对其土壤剖面 0 - 9.9m的土壤水分进行了测定与分析。结果显示 ,农地 0 - 9.9m土壤剖面上的土壤水分皆在易效水范围之上。人工油松林、天然灌丛和荒坡草地的土壤湿度低于农地 ,三者对土壤水分的利用深度都超过了 9.9m,并且大部分土层的水分含量在中效水范围内 ,部分在难效 -无效水范围。由此可见 ,天然植被对土壤水的利用与农地相比有显著差异。     

荒漠草原土壤健康评价

文中以西鄂尔多斯自然保护区东部的荒漠草原棕钙土为研究对象,通过野外调查与室内分析,从与土壤健康有关的物理、化学、生物学指标中筛选出具有代表性和敏感性的评价指标,建立了土壤健康评价体系,并采用模糊综合评价法对不同退化程度荒漠草原土壤的健康状况进行了分析,主要研究结果如下:1)根据植被数据的分析结果把研究区划分为未退化、轻度、中度、重度四个退化等级;2)通过主成分分析法筛选出对放牧较敏感的8个荒漠草原土壤健康评价的指标;3)用模糊数学方法对荒漠草原土壤健康状况进行综合评价,未退化区土壤差异性健康综合系数为1,轻度退化区为0.9079,中度退化区为0.6789,重度退化区为0.5949。健康土壤评价系数为(l-0.90),亚健康土壤评价系数为(0.89-0.65)和不健康土壤评价系数为(0.64-0)。未退化区、轻度退化区土壤为健康土壤,中度退化区土壤为亚健康土壤,而重度退化区土壤为不健康土壤。     

银川平原不同类型盐渍化土壤酶活性及其与土壤养分间相关分析研究

为了研究银川平原不同类型及程度盐碱地土壤酶活性及其分布特征,文中采用高锰酸钾滴定法、硫代硫酸钠滴定法及比色测定法和相关分析法研究了银川平原不同类型及盐渍化不同程度土壤酶活性及其与土壤养分间的相关关系。结果表明:随着碱化土壤pH值和盐化土壤全盐含量的增加,土壤过氧化氢酶、转化酶、碱性磷酸酶和脲酶活性均呈现逐渐降低的趋势(p<0.01)。土壤碱性磷酸酶活性表现为碱化土壤显著高于盐化土壤,过氧化氢酶、转化酶和脲酶活性在不同类型土壤间差异不显著。0-20cm深度土壤酶活性表现出明显的季节变化,碱化土壤碱性磷酸酶活性、盐化土壤过氧化氢酶活性表现8月>6月>9月;碱化盐化土壤转化酶活性、碱化土壤脲酶活性、盐化土壤碱性磷酸酶活性季节变化表现为随着取样时间的推移而逐渐增加,即9月>8月>6月。碱化、盐化土壤过氧化氢酶、转化酶、碱性磷酸酶和脲酶活性之间及其与土壤有机质、全氮、全磷、有效磷、全钾、碱解氮、速效钾含量之间有很好的正相关关系。     

大青山不同植被土壤物理特征及有效水的研究

在2007年,本文采用环刀法和烘干恒重法对大青山不同植被类型土壤物理特性和旱、雨季土壤含水量进行了研究。结果表明:林地土壤物理特性明显好于荒草坡,白桦天然次生林要好于人工林;土壤旱雨季的含水量的变化与各时期内土壤有效水的排序有很大的不同,旱季土壤含水量大小排序为落叶松人工林、白桦天然次生林、灌木林、油松人工林、荒草坡,而土壤水分的有效性排序为落叶松人工林、荒草坡、白桦天然次生林、油松人工林、灌木林。在雨季的时候有林地的贮水能力要好于荒草坡和灌木林,雨季土壤含水量于其土壤理化性质排序一致,并且有显著的相关性,在土壤有效水和含水量方面降雨对油松和荒草坡的水分变化影响最大。     

农田沙漠化演变中土壤质量的生物学特性变化

通过研究处于沙漠化过程中的科尔沁沙地旱作农田土壤酶活性与基础土壤呼吸活性，分析了土壤质量生物学特性的沙漠化演变。结果表明，土壤酶活性与基础土壤呼吸对沙漠过程中环境的变化反应敏感，随着沙漠化程度增加，与土壤物理化学肥力因素有关的过氧化氢酶、脲酶和碱性磷酸酶的活性和土壤呼吸活性随之下降。土壤酶活性和呼吸活性与土壤有机质和养分有极显著的相关，在一定程度上可以用酶活性和呼吸强度表征有机质和养分的状况及其数量的变异，因此，可以作为农田沙漠化演变中土壤质量特征变化的重要辅助指标。     

生物炭对塿土持水能力的影响

通过连续6年定位试验,探究较长时间施用生物炭对土壤保水作用的影响,以期为塿土区水土保持和土壤改良提供理论参考。田间试验于2011年开始,设4个生物炭施用梯度：对照,不施生物炭（B0）;5 t·hm^-2（B5）;10 t·hm^-2（B10）;20 t·hm^-2（B20）。在2017年测定了土壤含水量、土壤基础理化性质和水分累积蒸发量等。结果表明：生物炭能够显著减小土壤容重、增加土壤孔隙度、饱和含水量和田间持水量,且随着生物炭施入量的增加,各指标变化幅度也增大,B20与B0处理相比,土壤容重减少了8.28%,毛管孔隙度增加了20.17%,饱和含水量与田间持水量分别增加了22.17%和14.86%;生物炭显著增加了土壤团聚体稳定性,B20与B0处理相比,土壤水稳性团聚体含量增加了19.00%,团聚体破坏率和不稳定团粒指数分别降低了11.34%和9.61%;生物炭还可有效抑制土壤水分的蒸发,B10和B20处理的土壤累积蒸发量分别比B0处理减少了7.45%和10.18%。结合逐步回归分析与通径分析发现,生物炭对土壤结构的改良是其促进土壤持水能力的主要原因。土壤孔隙度和有机碳含量是影响土壤饱和含水量的主要因子,影响土壤毛管持水量的主要因子为有机碳含量和土壤毛管孔隙度,而毛管孔隙度与水稳性团聚体含量则解释了绝大部分土壤田间持水量的变化。研究表明生物炭施用可以显著改良土壤结构,提升塿土持水性能,增加干旱半干旱地区土壤的蓄水保墒能力。     

新疆干旱土纲基层分类探讨

中国土壤系统分类-基层分类研究已经在全国全面展开，这里以新疆干旱土纲基层分类为例，按照土地资源开发利用限制因素指标，根据笔者在新疆多年土壤调查工作的经验，得出以野外观察定性的诊断特性进行新疆干旱土纲的土族，土系试划分，从分类方法到分类指标和检索进行试分类探索研究，因为直观的定性指标是微观的定量指标的综合体现，从而可以从定性到定量进行基层分类，达到土壤分类与生产相结合的目的。