保护性耕作对麦-豆轮作土壤有机碳全氮及微生物量碳氮的影响

通过设置在甘肃省定西市李家堡镇的保护性耕作措施长期定位试验,共设4个处理（T：传统耕作;NT：免耕无覆盖;TS：传统耕作＋秸秆还田;NTS：免耕＋秸秆覆盖）,采用春小麦豌豆双序列轮作（即小麦→豌豆→小麦和豌豆→小麦→豌豆,本文中所指春小麦地、豌豆地分别指2008年种植春小麦、豌豆的轮作次序）,于2008年3月中旬对春小麦、豌豆双序列轮作下的土壤有机碳、全氮、土壤微生物量碳及土壤微生物量氮含量进行了采样测定。结果表明,经过7a的轮作后,两种轮作次序下,0-30cm土层中土壤有机碳、全氮、土壤微生物量碳、土壤微生物量氮含量均有在免耕＋秸秆覆盖、传统耕作＋秸秆还田处理较免耕不覆盖、传统耕作处理高的趋势,且其含量均随着土壤深度的增加而降低。其中,土壤微生物量碳含量在两种轮作次序下的排序均为：免耕＋秸秆覆盖（NTS）〉传统耕作＋秸秆还田（TS）〉免耕不覆盖（NT）〉传统耕作（T）;而土壤微生物量氮含量在春小麦地和豌豆地的排序则分别表现为：免耕＋秸秆覆盖（NTS）〉传统耕作＋秸秆还田（TS）〉传统耕作（T）〉免耕不覆盖（NT）和免耕＋秸秆覆盖（NTS）〉传统耕作＋秸秆还田（TS）〉免耕不覆盖（NT）〉传统耕作（T）。同时,微生物量碳、微生物量氮与有机碳和全氮均呈显著正相关,说明提高土壤有机质、全氮含量的保护性耕作模式有利于土壤微生物量碳与氮的积累。     

化肥减量技术的可行性分析

探讨了因化肥施用结构不合理、氮磷钾比例失调、施肥方法不科学、肥料利用率水平低下、化肥区域分配不当等造成的化肥资源严重浪费问题,并分析了化肥减量技术的可行性及化肥减量技术的主要措施,以期引导农户科学合理施肥、保持土壤地力常新及促进农业的可持续发展.     

土壤团聚体稳定性及有机碳组分对苜蓿种植年限的响应

通过设置在陇中黄土高原半干旱区的长期定位试验,应用干筛法与湿筛法比较不同种植年限苜蓿地和农田土壤团聚体粒径分布、平均重量直径(mean weight diameter,MWD)以及团聚体破坏率(percentage of aggregate destruction,PAD)的差异,分析探讨了土壤团聚体稳定性与土壤有机碳组分之间的关系。结果表明,土壤机械稳定性团聚体粒径分布呈中间低两边高的“V”型,其中>5 mm和<0.25 mm的团聚体为优势粒径;土壤水稳性团聚体以<0.25 mm的团聚体为主,平均含量达90%以上。湿筛MWD仅在0~10 cm表层土中表现为不同种植年限苜蓿显著高于农田;PAD在0~30 cm土层表现为农田显著高于不同种植年限苜蓿,且随苜蓿种植年限的延长呈降低趋势。0~50 cm剖面不同深度土壤有机碳组分在处理间存在差异,其中总有机碳(total organic carbon,TOC)、重组有机碳(heavy fraction organic carbon,HFOC)和易氧化有机碳(readily oxidized organic carbon,ROOC)在0~10 cm土层均表现为12 a>10 a>农田>3 a,说明苜蓿对土壤表层有机碳组分的提高只有达到一定种植年限之后才产生效应。相关性分析表明,与土壤TOC相比,土壤轻组有机碳(light fraction organic carbon,LFOC)和ROOC与土壤水稳性团聚体粒级分布及稳定性指标之间的相关性更为显著,说明土壤活性有机碳组分对陇中黄土高原地区土壤团聚体稳定性的贡献率比土壤总有机碳更大。     

保护性耕作对土壤有机碳组分的影响

为了探讨土壤有机碳及活性有机碳组分对不同耕作措施的响应,在黄土高原半干旱区的定西市李家堡镇进行了长期田间定位试验,采用免耕、秸秆覆盖及小麦和豌豆轮作等保护性耕作措施,对0-5 cm,5-10 cm,10-30cm 3层土壤的有机碳(SOC)、易氧化有机碳(ROC)、微生物生物量碳(MBC)的动态进行了系统的研究,结果表明,与传统耕作相比,保护性耕作的3个处理均能不同程度地提高两种轮作次序下SOC,ROC,MBC的含量,这说明保护性耕作有利于碳的固定和生态农业的健康发展,其中免耕和秸秆覆盖两部分结合效果最佳.同时,各处理土层的含碳量均随土壤深度的增加而降低.相关分析表明,ROC,MBC,ROC/SOC,MBC/SOC对不同耕作措施产生的响应与SOC基本一致,它们可以作为对土壤SOC影响的评价指标,与SOC的相关系数大小排序依次为MBCROCMBC/SOCROC/SOC,在表征土壤有机碳变化上它们比SOC更敏感,其灵敏度排序为MBCROC/SOCMBC/SOCROC,因此,在ROC,MBC,ROC/SOC,MBC/SOC等指标中,MBC更要值得重视和采用.     

不同耕作措施对春小麦生育期内土壤酶活性的影响

通过设置在陇中黄土高原半干旱雨养农业区连续15年的保护性耕作长期定位试验,研究了传统耕作(T)、免耕(NT)、免耕结合秸秆覆盖(NTS)、传统耕作结合秸秆还田(TS)4种不同耕作措施下土壤蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶、过氧化物酶和脱氢酶在春小麦不同生育期的动态变化.结果表明:1)整个生育期0-30cm土层中,与T处理相比,NTS处理可以显著提高土壤蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶、过氧化物酶、脱氢酶活性,在整个生育期分别增加了45.28％、60.05％、42.86％、23.75％、31.79％;NT与TS对其表现出不同的阶段性效应.2)相关分析表明五种酶活性除蔗糖酶与过氧化物酶外,均达到极显著正相关.3)生育期与耕作措施对土壤酶活性的影响不同,其中生育期对上述研究的5种酶活性影响极显著,耕作措施对土壤蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶和脱氢酶影响极显著,二者交互作用对土壤淀粉酶、过氧化物酶及脱氢酶影响极显著.     

不同耕作措施对麦—豆轮作条件下土壤有机碳库与微生物商的影响

以长期定位试验为基础,对麦-豆轮作次序下不同耕作措施间的土壤有机碳、易氧化碳以及微生物生物量碳进行了测定,计算了土壤微生物商在各个序列中变化并对土壤各级有机碳库进行了相关分析.结果表明:两种轮作次序下传统耕作结合秸秆还田、免耕不覆盖、免耕秸秆覆盖与传统耕作不覆盖相比更有利于土壤有机碳库含量的提高,同时各处理表层有机碳含量明显高于其它层次并且随着土层的增加而递减.相关分析结果显示,土壤活性有机碳较大程度上依赖土壤有机碳的含量,同时也说明易氧化碳与微生物都在一定程度上表征了土壤中活性较高部分的有机碳含量.不同耕作处理的土壤微生物商均表现为NTS、NT、TS处理大于T处理,和不同耕作处理下土壤总有机碳含量的变化趋势一致.相较于其它处理免耕秸秆覆盖的土壤微生物商在各个序列中变化最明显,说明免耕秸秆覆盖对土壤有机碳含量的增加和土壤有机质的累积的贡献最大.     

耕作措施对旱作农田土壤颗粒态有机碳的影响

为了探明耕作措施对陇中黄土高原旱作农田土壤有机碳的影响,以连续进行17年的不同耕作措施长期定位试验为研究对象,利用碘化钠重液分组法,探索了传统耕作(T)、传统耕作+秸秆还田(TS)、免耕(NT)、免耕+秸秆覆盖(NTS)4种耕作措施对陇中黄土高原旱作农田土壤游离态颗粒有机碳、闭蓄态颗粒有机碳、颗粒态有机碳和矿质结合态有机碳的影响。结果表明:土壤总有机碳含量随土层加深而降低,游离态颗粒有机碳、闭蓄态颗粒有机碳、颗粒态有机碳的含量和占土壤总有机碳的比例均随土层加深而降低,而矿质结合态有机碳含量和占土壤总有机碳比例则随土层加深而增加。在0~40 cm各土层,各处理土壤颗粒态有机碳占总有机碳的比例(54.02%~76.78%)均高于矿质结合态有机碳占总有机碳的比例(31.78%~46.11%)。较之T处理,TS和NTS处理均不同程度提升土壤游离态颗粒有机碳、闭蓄态颗粒有机碳、颗粒态有机碳的含量和占土壤总有机碳的比例,其中NTS处理的提升效果最显著,TS处理次之。虽然NT、TS、NTS处理可提升土壤矿质结合态有机碳含量,但T处理下的矿质结合态有机碳占总有机碳的比例高于NT、TS和NTS处理。耕作模式和秸秆添加模式均对土壤总有机碳、游离态颗粒有机碳、闭蓄态颗粒有机碳、颗粒态有机碳和矿质结合态有机碳的提升具有显著效应,但秸秆添加模式的效应高于耕作模式。同时,免耕模式仅对0~10 cm各土层土壤总有机碳的提升效应达到显著水平,对0~20 cm各土层土壤碳组分的提升效应均达显著水平,而添加秸秆对0~40 cm各土层土壤总有机碳和各组分均发挥着显著提升效应。综合来看,免耕配合秸秆还田可以提升土壤活力,促进土壤固碳,有利于该区构建环境友好型和可持续发展型农业生产模式。     

黄土高原雨养农业区不同种植模式土壤温室气体排放特征

研究陇中黄土高原旱作农田,设置了苜蓿-苜蓿(L-L)、苜蓿-休闲(L-F)、苜蓿-小麦(L-W)、苜蓿-玉米(L-C)、苜蓿-马铃薯(L-P)和苜蓿-谷子(L-M)6个处理,采用静态箱-气相色谱法和碳通量测量系统LI-8100对苜蓿后茬轮作不同作物土壤温室气体排放动态及其影响因素进行了测定与分析。研究结果表明,农田土壤表现为CO2源、N2O源和CH4吸收汇,且呈现夏秋高,春冬低的季节性变化特征。L-L处理的CO2累积排放量最高,L-W处理较之降低了42.43%;L-C处理的N2O累积排放量最高,L-P处理最低;CH4吸收量以L-M处理最高,较L-F和L-L分别增加了62.71%和31.87%,综合增温潜势表现为L-LL-ML-CL-PL-FL-W。相关分析结果表明,CO2、CH4、N2O排放量与脲酶、过氧化氢酶活性及土壤温度呈极显著相关(P0.01),与土壤水分在不同土层有显著相关性;逐步回归分析发现,土壤温度、过氧化氢酶是CO2和CH4排放的主导因素,土壤温度极显著影响气体排放,N2O排放主要受到环境因子的影响。综合来看,与长期苜蓿连作相比,黄土高原地区苜蓿种植一定年限之后轮作粮食作物能减少土壤温室气体排放量,减弱农田温室气体的增温效应,其中以小麦效果最佳。     

水分胁迫条件下春小麦根系对施肥的响应

通过3个水分水平下施肥对春小麦根系生长发育影响的研究,说明在水分胁迫情况下施肥对于春小麦根系的影响作用。结果表明,随着水分胁迫的加剧,小麦根系的体积、干重、根总长、根系活跃吸收面积、根系活力以及地上部干重和株高明显或显著降低,小麦根系的各项指标之间存在着显著的正相关关系。施磷可以提高和增大根体积、根干重、根总长、根系活跃吸收面积和根系活力以及地上部干重和株高。在轻度水分胁迫下,施氯对小麦根系的生长发育有明显的促进作用。表明施肥能加强作物对干旱缺水环境的适应能力,提高作物的抗旱性,但这种作用受到土壤含水量的强烈影响。     

安家沟小流域综合治理效益评价

采用层次分析法,对安家沟小流域5年的综合治理效益进行了分析和评价。结果表明,2005年较2001年,流域综合效益指标值提高了168.57％,生态效益值增加了56％;流域内植被覆盖率由2001年的10.1％增加到2005年的21.3％,水土流失治理度由72.6％增加到84.0％,土壤侵蚀模数由4 627 t/(km²·a)下降到1 300 t/(km²·a);农业投入产出比由2001年的0.95降低到2005年的0.82,劳动生产率由8 074元/(人·a)提高到9 167元/(人·a),土地生产率由267元/667 m²增加到343元/667 m²,平均增幅为28.46％;流域内人均纯收入从2001年的1 620元增加到2005年的1 748元,提高了7.9％。据此认为,通过实施一系列治理措施,流域内生态、经济和社会效益均有不同程度的提高,流域生态环境和农业生产环境发生了很大变化,人民生活水平有了显著改善,农林牧各业得到了协调发展,小流域的生态经济和社会复合系统正在向持续、稳定和协调的方向发展。