激发式秸秆深还对土壤养分和冬小麦产量的影响

针对目前黄淮海平原潮土区普遍实施的覆盖式秸秆还田所存在的主要问题,本研究提出了基于氮肥激发的秸秆深埋还田技术,并通过连续4年(2011—2014)的大田定位试验进行检验。系统比较了秸秆移除、秸秆覆盖还田、激发式秸秆深还(秸秆与无机氮肥或有机氮肥配施进行深埋,并于行间种植作物)的3种秸秆还田方式对土壤养分和冬小麦产量的影响。结果表明:激发式秸秆深还在各项土壤养分指标和冬小麦产量方面均有显著优势,该处理能够显著增加土壤有机质、微生物生物量碳、微生物生物量氮、土壤全氮和土壤硝态氮含量,并显著提升冬小麦产量。其中无机氮肥激发秸秆深还处理能显著增加土壤硝态氮含量和冬小麦有效穗数,从而显著提升冬小麦产量。而有机氮肥激发的秸秆深还处理主要通过提升土壤有机质,增加冬小麦千粒重来增加产量。所有处理中16%无机氮肥激发的秸秆深还冬小麦产量最高。     

土壤质地对秸秆分解的影响及其微生物机制

本研究以河南省封丘县的砂质、壤质、黏质潮土为对象,基于网袋秸秆埋设法,比较分析了经半年埋设后小麦和玉米秸秆分解速率变化,及基于磷脂脂肪酸(PLFA)的微生物组成差异。结果表明:秸秆分解率在不同质地潮土间无显著性差异;残留秸秆中碳含量与原始秸秆相当,表明秸秆分解过程中碳按比例减少;但氮和磷含量显著增加,尤其在质地黏重的土壤处理中更为明显。经半年埋设,小麦和玉米秸秆中钾的释放比例分别高达99%和97%。PLFA结果显示,两种秸秆中的细菌、真菌、放线菌在砂、壤、黏土处理间无显著差异,表明影响秸秆分解的微生物生物量在不同土壤质地处理间相当,这可能是导致秸秆在不同质地潮土中分解率无显著差异的原因之一;但PCA分析表明,参与小麦和玉米秸秆分解的微生物种类有所不同,其差别主要与革兰氏阳性菌14:0、i14:0、3OH-16:0、i17:0,革兰氏阴性菌cy17:0以及放线菌10Me18:0有关。     

华北太行山前平原农田土壤水分动态与氮素的淋溶损失

通过采集土壤溶液并分析其硝态氮（NO3^--N）含量，结合水量平衡方法，研究了华北太行山前平原小麦-玉米轮作农田在当前农民普遍采用的农业管理措施下土壤NO3^--N迁移、累积特征，计算了深层土壤水分渗漏与NO3^--N淋溶损失量。结果表明，土壤水分渗漏、NO3^--N的分布及其淋溶损失存在着明显的时空变异性，土壤水分的深层渗漏和NO3^--N的淋溶损失发生在玉米生长期间施肥灌水或降雨之后。在1998／1999和1999／2000两个作物轮作年中，土壤水分的深层渗漏损失分别为33～48mm（平均39mm）和90～92mm（平均90.7mm），分别占降水＋灌溉总量的10％和19％；淋溶到根区之下的NO3^--N量（包括来自土壤和肥料的N）分别为N12kg hm^-2（范围N6～17kg hm^-2）和N61 kg hm^-2（范围N30～84kg hm^-2），分别占施入肥料量的1．4％～4．1％和7．3％～20．3％。在玉米生长期间有较大潜力可调控灌溉与肥料用量，以提高水肥利用效率。     

华北冲积平原壤质潮土的土壤粒径分形空间尺度分析

土壤在一定空间尺度范围内具备分形特征已经为大多数研究所认同,然而这种空间自相似性的存在区间却容易被忽视。该文利用激光衍射法测定了华北冲积平原黄河沿岸43组壤质潮土的土壤粒径分布数据(共93个粒级),并以此为基础分析了该类土壤颗粒分形特征的存在区间及其影响因素。结果表明,该类土壤大多只是在中小粒径级别均呈现严格的分形特征,在较粗砂粒尺度上不存在空间自相似性。分形特征存在区间会随黏粒含量增加呈现变小的趋势,而级配良好的土壤的自相似性空间范围也相对较宽。土壤颗粒的分形维数会受到土壤级配的不均匀系数、部分粒径较小颗粒的含量(50μm但不包含5～20μm的颗粒)和有效粒径等的明显影响;但该分形维数与土壤容重和饱和导水率的关系却并不明显,这可能与该土壤在与结构和水力学性质关系密切的大颗粒尺度上并不具备分形特征有关。因此,研究土壤颗粒分形与土壤结构和水力学性质的关系时,应特别注意分形特征存在的空间尺度。     

长期施肥对汞在典型壤质潮土及作物中累积影响的研究

研究了长期(1989~2009年)不同施肥条件下,汞在典型壤质潮土中的累积趋势、形态变化,及其在冬小麦/夏玉米体系作物体内的富集与转移。田间试验设置7个不同施肥处理,有机肥(OM)、OM+化肥氮磷钾(NPK)、NPK、NP、PK、NK、和不施肥(CK),其中OM+NPK处理有机肥和化肥氮磷钾各占50%。每个处理4个重复。结果显示,经过20年的不同施肥处理,汞在表层土壤(0～20 cm)中的含量呈现先增加后减少的趋势。磷肥的长期施用是土壤中汞的重要来源,但对其在土壤中的累积趋势影响较小。弱酸溶解态和有机结合态汞的生物毒性较强,但在供试土壤中的含量较低,均约占其全量的6%;而铁锰结合态(18%)和残渣态(70%)是该土壤中汞的主要形态。汞在小麦茎叶和籽粒中的含量差异较小,显著的低于其在根系中的含量;汞在玉米根系和茎叶中的含量相似,明显高于其在籽粒中的含量。经过长期不同的施肥处理,汞在土壤中的含量表现为NPK≈OM+NPK≈NP≈PK>OM>NK≈CK,与其在作物根系及茎叶中含量的趋势总体一致;汞在两种作物籽粒中的含量表现为NPK≈CK>OM≈OM+NPK>NK>PK>NP,在作物产量较高及较低的情况下均容易导致汞在籽粒中的富集。在OM、OM+NPK、NK和CK几种施肥处理下,汞在土壤及作物根系中的含量与其余处理相比均较低,但作物通过加强对汞的转移能力,提高了其在作物茎叶及籽粒中的含量,尤其CK处理汞在两种作物籽粒中的含量。     

典型潮土剖面主要性质和微量金属垂直分布特征

对不同利用方式下石灰性潮土剖面主要性质和微量金属元素含量垂直分异规律进行了初步研究。结果表明,长期耕种的菜地和旱地0～15cm表层土壤有机碳含量高于其他土层,pH和CaCO3含量低于下层土壤;表层土壤Cd已明显积累;但Cd、Pb、Cu、Zn含量均未超过国家土壤环境质量二级标准。几种微量金属全量在菜地和旱地表层土壤之间没有显著差异,但菜地表层土壤DTPA可提取态Cd含量显著高于旱地。从微量金属的剖面分布看,石灰性潮土全量Cd和DTPA可提取态Cd、Pb、Cu、Zn均有明显的表聚现象,这种分布与土壤有机碳含量、pH和CaCO3含量显著相关。聚类分析表明,该区域耕作土壤环境分析样品的采集以表层土壤0～15cm多点混合样品为宜。     

作物模型研究进展

作物模型的研究和应用有利于科研成果的综合集成、作物种植管理决策的现代化和辅助国家决策,是农业研究中的重要工具。一个完整的作物模型一般包括作物生长模块、水分运动模块与氮素迁移转化模块。这三者相互联系,相互影响。本文对上述3个模块的发展历程以及应用比较广泛、综合性比较强的几个模型进行综述,对比各自的优缺点,指出了作物模型今后的发展方向。     

坡度和坡向对低山茶园土壤有机质空间变异的影响

通过空间叠置分析,探讨了坡度、坡向对低山茶园土壤有机质空间变异的影响.结果表明:①蒙顶山茶园土壤有机质空间分布与坡度变化基本一致,在15°～35°的坡度区域,土壤有机质含量较高;②坡向对土壤有机质空间变异的影响不如坡度明显,但在110°～180°范围影响较大;③坡度、坡向对土壤有机质空间变异的影响几乎相对独立,但沟谷附近交互影响较显著.     

土壤速效氮磷钾测定进展

本文就过去大约二十年来土壤速效氮磷钾的测定方法的进展做一综述。主要进展表现在硝态氮测定中水杨酸法、试纸法、氮测定中梅森瓶法、磷测定中孔雀绿法的应用及依据不同原理的流动分析方法等方面。     

不同可溶性有机碳对铜在土壤中迁移的影响

土壤中可溶性有机碳（DOC）的存在被认为是能促进重金属在土壤中迁移的重要因素之一,但不同DOC的作用效果可能不同。本研究以Cu为研究对象,利用饱和土壤恒定流条件下的混合置换实验,试图阐明：不同DOC（胡敏酸（HA）和柠檬酸（CA））在土壤中的迁移过程,及其对Cu在土壤中迁移的促进作用。结果表明CA在砂土和红壤性水稻土中的移动能力高于HA;而HA和CA均有促进Cu在土壤中迁移的趋势,但CA的促进效果更为明显,这可能与CA比HA更能提高环境pH值及HA的分子比较大有关;尽管Cu在供试的两种土壤中的迁移能力均很弱,但其在质地粘重的红壤性水稻土中的迁移潜力似乎大于其在砂土中的迁移潜力。上述结果表明,当土壤中加入DOC含量较高的溶液时,Cu在土壤中迁移能力的增强可能主要与土壤溶液中存在可移动的Cu-有机质络合物有关,为验证这一研究结果,进一步的田间和长期试验十分必要。