生物质炭对旱地红壤理化性状和水力学特性的影响

[目的]研究生物质炭对旱地红壤基本理化性质及水分特征曲线的影响,为红壤地区土壤改良提供依据。[方法]分层测定不同生物质炭施用量水平下的土样容重、孔隙度和有机碳含量,采用原状土压力膜法分层测定土壤的水分特征曲线。[结果]施用生物质炭能显著降低土壤的容重,提高土壤的孔隙度及有机碳含量,且随着施用量的增加,土壤容重逐渐降低,孔隙度及有机碳含量逐渐提高;随着生物质炭施用量的增加,土壤饱和含水量、田间持水量和有效水含量逐渐增加,凋萎系数逐渐减小,施用生物质炭30t/hm2的土壤处理饱和含水量、田间持水量和有效水含量最高;生物质炭施用量与土壤饱和含水量、田间持水量和有效水含量呈极显著正相关关系,与凋萎系数呈极显著负相关关系。[结论]施用生物质炭能显著提高红壤田间持水量和有效水含量。     

被孢霉对土壤养分有效性和秸秆降解的影响

腐生真菌被孢霉在富含有机质的土壤中丰度很高,为土壤碳及养分转化的关键微生物成员。然而目前关于土著被孢霉在秸秆分解过程中对土壤养分有效性影响的研究较少。采用常规平板稀释法从长期施用有机肥的红壤和砂姜黑土中分离真菌菌株,将分离得到的菌株序列与基因库（GenBank）中的序列进行比较,鉴定出了两株被孢霉菌株,即高山被孢霉（Mortierella alpina）和长孢被孢霉（Mortierella elongata）。通过设置盆栽试验,每盆土接种10 g菌剂,研究两株被孢霉对秸秆降解过程中土壤养分有效性和细菌群落的影响。结果表明,在红壤中,与未接种对照相比,接种高山被孢霉处理的土壤有效磷含量提高了29.0%,长孢被孢霉处理下土壤有效氮含量和β-葡萄糖苷酶活性分别提高了15.5%和81.3%。在砂姜黑土中,与对照相比,被孢霉菌株显著提高了土壤可溶性有机碳,速效氮和有效磷的含量以及β-葡萄糖苷酶和磷酸酶的活性。两株被孢霉在红壤中抑制了秸秆的降解,并显著改变细菌群落组成。而在砂姜黑土中,被孢霉菌株促进了秸秆降解,且对细菌群落结构影响不大。在红壤中,苍白杆菌属（Ochrobactrum）、无色杆菌属（...     

低频探地雷达地波法测定土壤含水量的可行性研究

利用地波法来探讨低频探地雷达(GPR)在土壤含水量测定方面的可行性。分别采用50 MHz和100 MHz天线的探地雷达地波法对黄淮海平原潮土地区砂壤土和砂土中的含水量进行了探测研究。结果表明,50 MHz天线GPR分辨率过低,在砂土和砂壤土中均无地波信号。100 MHz天线在砂壤土中无地波信号,但在砂土中可清晰读取出空气波和地波。TDR测得含水量为6.3%的砂土,用100 MHz天线地波法3次测定结果分别为5.9%,6.2%和6.5%,绝对误差均在0.4%以内。采用共中点法(CMP)和固定间距法(FO)相结合探测土壤含水量,在FO最佳天线间距1 m时测得灌水前后的砂土含水量分别为6.5%和20.2%,与TDR测定结果6.3%和19.7%相比,绝对误差在0.5%以内。100 MHz天线CMP和FO相结合的方法兼顾了CMP法读取地波的精确和FO法的快速便捷,在砂土的含水量测定应用中是可信、可行的。     

不同水氮耦合管理下耕层土壤的氮动态

以中国科学院封丘农业生态试验站水氮耦合长期试验地为研究平台,采集了不同水氮耦合管理下耕层0～10 cm、10 ～ 20 cm和0～20 cm土壤,测定了六种形态的氮(无机氮、有机氮、酸解有机氮、酸解铵态氮、溶解性有机氮和微生物生物量氮)和三种与氮周转密切相关的生物性指标(脲酶活性、蛋白酶活性和硝化势).三因素方差分析结果表明,施氮和耕层深度对六种形态氮均有显著作用,而灌水对这六种形态氮无显著作用.单因素方差分析结果显示施氮明显提高了耕层0 ～ 20 cm土壤无机氮、有机氮、脲酶活性及硝化势,而对土壤酸解有机氮和酸解铵态氮无显著影响;六种形态的氮、蛋白酶活性及硝化势均不受灌水量的影响.不同水氮耦合管理下耕层0 ～ 10 cm土壤六种形态氮、脲酶活性、蛋白酶活性及硝化势几乎均明显地高于10～20 cm土壤.通过对不同水氮耦合管理下耕层土壤氮动态的研究,本研究得出最佳的水氮耦合管理模式是灌水至20 cm土层的田间持水量和每季施氮190 kg hm-2.     

东北-黄淮海平原旱作区作物秸秆养分资源量 及还田替代化肥潜力

东北-黄淮海平原旱作农业区（旱作区）是中国重要的粮食产区,估算旱作区主要作物秸秆养分和化肥替代潜力,可为该区域秸秆养分资源的合理利用和秸秆还田条件下化肥减施提供科学依据。基于2015—2018年统计年鉴数据,对旱作区各市小麦、玉米和大豆3种作物秸秆养分资源量和利用潜力进行分析。结果表明：小麦、玉米和大豆累积播种面积占旱作区作物播种面积的81.49%;作物秸秆资源年均产量分别为9 432.24万t（小麦）、13 485.91万t（玉米）和732.94万t（大豆）,占全国相应作物秸秆资源总量的70.96%、51.63%和42.34%。秸秆养分总量为678.60万t,包含167.75万t（N）、67.12万t（P₂O₅）和443.73万t（K₂O）,累计占该区域三大作物推荐施肥总量的53.75%。秸秆还田模式下,小麦、玉米和大豆秸秆当季替代化肥（N+P₂O₅+K₂O）潜力分别为188.88、138.71和38.51 kg·hm^-2。小麦主要种植区（黄淮海平原）小麦秸秆可实现N 16.15 ~ 30.11 kg·hm^-2,P₂O₅ 7.89 ~ 14.71 kg·hm^-2,K₂O 112.18 ~ 209.16 kg·hm^-2的化肥替代;玉米主要种植区（东北平原）玉米秸秆可实现N 20.39 ~ 39.85 kg·hm^-2,P₂O₅ 10.39 ~ 20.31 kg·hm^-2,K₂O 66.60 ~ 130.18 kg·hm^-2。可见旱作区秸秆还田替代化肥潜力较大。     

夏玉米光谱特征对其不同色素含量的响应差异

在不同施氮水平夏玉米的6个典型生育期,采用化学方法测定冠层叶绿素含量,利用叶绿素计测定的叶绿素读数以及光谱反射率,系统分析了单波段反射率、可见光和近红外波段组合而成的归一化植被指数(NDVI)、比值植被指数(RVI)等8种常见植被指数与相应时期2种方法测定的叶绿素含量的相关性。结果表明,随着施氮量的增加,叶绿素含量和冠层近红外波段反射率都随之增加;整个生育期中孕穗期在近红外区域反射率最高,与可见光波段反射率相差最大;6个生育期单波段510~1 100 nm反射率、NDVI、RVI等植被指数与叶绿素含量的2种测定结果显著相关或极显著相关,植被指数的表现较单波段更好,且从苗期到乳熟期,各波段反射率与叶绿素的相关性逐渐增强。整体来讲,可见光中560、660 nm和近红外760、810、590和1 300 nm组合的NDVI在各生育期与2个农学指标的相关性较好,选择NDVI(560,760)可以准确拟合夏玉米叶片叶绿素含量,其对化学方法测定的叶绿素含量拟合效果较佳。     

玉米品种对根际微生物特性的影响

旨在研究不同玉米品种对根际微生物的活性及其群落组成的影响;选取品种‘郑单958’、‘陕单8806’、‘中单909’、‘农华101’做温室盆栽试验,开花期收获并测定作物生物量和根际微生物特性;作物生物量、根际β-葡糖苷酶活性、易提态球囊霉素蛋白、总球囊霉素蛋白含量、革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、真菌生物量均按品种‘郑单958’、‘陕单8806’、‘中单909’、‘农华101’的顺序增加,不同品种的根际微生物磷脂脂肪酸的含量和成分不同,不同品种的根际丛枝菌根真菌群落结构存在差异,作物生物量（尤其是冠部生物量）与大多数微生物性质之间存在明显正相关关系;本研究表明不同玉米品种之间形态学上的差异可能会导致根际土壤微生物活性和群落组成上的分异。     

不同水分条件下粗砂土剖面中目标物的GPR 图像特征及其解译

通过粗砂土人工土槽试验,研究了不同水分处理下土壤剖面中目标物探地雷达波形态特征的变化及其解译.结果表明,采用500 MHz中心频率天线采集GPR数据,可以获取不同水分条件下粗砂土1 m土体内介电性质异常的目标物较高分辨率的形态特征和位置信息数据:土壤含水量的增加会导致土壤中目标物界面反射信号强度减弱、双程走时增加以及目标物GPR图像形态特征的变化;在土壤性质、水分条件较均一的情况下,利用GPR数据通过时间一深度转换可以准确地确定目标物的埋藏深度.     

集约化种植下潮土养分肥力与团聚体特征相互关系研究

通过测定封丘潮土7个肥力指标有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷、全钾和速效钾,并利用主成分分析方法划分为3种肥力等级(一等、二等和三等肥力),研究了集约化种植条件下潮土养分肥力与团聚体特征的相互关系。结果表明:3种肥力等级下,大团聚体的质量比例最高,微团聚体居中,而粉黏粒最低。在0~5、5~10和10~20 cm土层,一等肥力下大团聚体的质量比例分别较三等肥力提高了25.5%、20.0%和18.5%,而微团聚体的质量比例分别降低了54.3%、43.5%和33.6%;一等肥力和二等肥力土壤团聚体的质量比例之间差异不显著。水稳性大团聚体的数量及其稳定性分别与由7个土壤肥力指标组成的养分肥力系统综合主成分得分F值呈线性正相关关系。7个肥力指标中,有机质、全氮和碱解氮与潮土大团聚体的质量比例及其稳定性显著正相关,并且这种相关性随着土壤深度增加而逐渐减弱。     

秸秆施用和作物种植对土壤团聚体和微生物群落组成的影响

利用温室盆栽试验研究秸秆施用、作物种植以及两者的交互作用对土壤团聚体稳定性以及微生物群落组成的影响。结果显示,秸秆施用对小麦生物量无显著影响;与对照相比,秸秆施用或作物种植均显著增加了0.25 mm粒径团聚体数量以及团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD);秸秆施用处理较对照处理显著增加多糖含量;秸秆施用配合作物种植处理较秸秆施用和作物种植处理进一步增加了2 mm和1~0.5 mm粒径团聚体数量、团聚体MWD和GMD以及多糖含量;秸秆施用处理与对照处理具有相似的磷脂脂肪酸(PLFA)含量和微生物群落组成,作物种植处理较对照处理显著增加丛枝真菌含量,对照和秸秆施用处理的微生物群落组成不同于作物种植和秸秆施用配合作物种植处理。增加土壤水分显著增加了小麦生物量、土壤团聚体MWD和GMD以及PLFA含量。相关分析表明多糖和丛枝真菌含量均与0.25 mm粒径团聚体数量以及团聚体MWD和GMD存在显著正相关关系。