耕地地力评价方法及模型分析

耕地地力的定量评价和分等定级是测土配方施肥的重要内容,也是实现农田地力定向培育和精准农作的基础。该文从地力评价指标筛选、评价单元划分与赋值、评价指标的权重确定等方面介绍了国内外耕地地力评价的主要流程和重要研究进展,对中国农业部推荐方法(特尔斐法-层次分析法)、神经网络法、支持向量机和决策树法等评价方法的原理及其优劣进行了较系统的述评。进一步地,还对该领域目前存在的指标体系通用性、评价结果可比性、数据缺失等问题及可能的解决方案作了探讨。在未来的耕地地力评价工作中,应将传统的层次分析法与近年兴起的分类与回归树等数据挖掘新技术相结合,建立起更为客观、全面的地力定量评价模型,为中国精准农业生产提供方法学参考。     

黄淮海平原小麦保护性耕作对土壤动物总量和多样性的影响

强度的耕作管理使土壤生物多样性下降,也使农业可持续发展面临困难,而实行保护性耕作可以缓解这一问题.通过调查小麦季保护性耕作下土壤动物群落结构,分析了耕作方式和秸秆覆盖对土壤动物群落的影响,采用冗余分析(RDA)并设置协变量的方法对土壤动物数量变异进行了研究.结果表明,弹尾目和蜱螨目是土壤动物优势类群,两者数量之和占总数比例约为80%,土壤动物在表层(0～10 cm)分布较大,约占总数的75%.土壤动物类群数免耕高于翻耕,覆盖量越大,个体数量越多.免耕在小麦拔节期有更高的多样性指数,但在成熟期土壤动物优势类群明显,多样性指数下降.相似性指数表现为土壤动物类群对环境具有选择性,翻耕和免耕之间类群差异较大.耕作方式、覆盖数量、土壤层次和时间共解释了土壤动物数量变异量的28.7%,其中时间占最大的变异量,为12.2%,其次是秸秆覆盖处理(8.7%)和土壤层次(6.4%).耕作方式直接解释的变异量较小,但耕作方式显著影响了秸秆覆盖的作用形式,进一步影响了土壤动物的垂直分布状况.     

砂姜黑土有机碳与微生物群落特性之间的关系

砂姜黑土是我国典型的中低产土壤,提升土壤有机质是砂姜黑土改良的重要环节,然而砂姜黑土有机质与微生物之间的关联关系尚不明确。本文采集40个代表性苏北平原砂姜黑土样品,测定土壤有机碳、全氮、可溶性有机碳、微生物生物量碳氮,利用稳定性同位素13C标记的谷氨酸测定微生物碳利用率、16SrRNA基因高通量测序分析微生物群落结构,研究苏北平原砂姜黑土有机质及关键微生物的关联关系。结果显示:苏北平原砂姜黑土有机碳含量为15.82 g/kg,可溶性有机碳占土壤有机碳含量的2‰,表明有机质的碳有效性较低;砂姜黑土优势菌门为变形菌门,优势菌科以黄单胞菌科、Gaiellaceae、酸杆菌科细菌为主,但高效的碳转化菌群(如酸杆菌纲和放线菌)较少;微生物碳利用率普遍较低,在0.07～0.20之间,与有机碳、可溶性有机碳和微生物生物量碳含量显著相关。因此,较低的微生物碳利用率、较低的碳转化菌群组成比例制约了砂姜黑土有机质的形成与提升。     

天然腐殖质材料对低品位磷矿粉水溶性磷的促释效果

低品位磷矿开发应用困难的关键问题在于其活化释放困难以及磷素在土壤中易被固定。将不同添加量的天然腐殖质材料及其衍生物作为促释材料,采用连续水浸提法、X-射线衍射以及红外光谱分析了促释材料对低品位磷矿粉的水溶性磷释放特性以及磷矿粉的结构与成键变化的影响,并通过盆栽试验进一步验证磷矿粉与促释材料在最优配比下的生物肥效。结果表明：随着促释材料添加量的提高,水溶性磷的释放也呈现增加趋势,当天然腐殖质材料和HNO3处理天然腐殖质材料分别与低品位磷矿粉混合的质量比为20:80时,5次水溶性磷释放总量分别为对照处理的1.54倍和1.72倍。X-射线衍射分析结果表明,天然腐殖质材料或HNO3处理天然腐殖质材料混合低品位磷矿粉经过5次浸提后,P2O5和Ca(PO3)2对应的特征衍射峰出现显著下降。红外光谱分析结果表明,天然腐殖质材料或HNO3处理天然腐殖质材料混合低品位磷矿粉经过5次浸提后,可明显看到位于966 cm-1处PO43-对称伸缩振动v1吸收峰消失,同时位于1 127、673和612 cm-1处PO43-非对称伸缩振动v3吸收峰、H2PO4-相关吸收峰和HPO42-相关吸收峰强度均显著下降。盆栽试验进一步表明,天然腐殖质材料或HNO3处理天然腐殖质材料作为一种优质有机物料按照6 g?kg-1或9 g?kg-1的施用量同时与低品位磷矿粉按照20:80的质量比混合后可显著提升土壤的有效磷含量,同时可快速提升土壤有机质含量。天然腐殖质材料按9 g?kg-1的施用量同时与低品位磷矿粉按20:80的质量比混合,在播种后第14、30、60天土壤有效磷分别较对照处理增加了29.86%、29.47%、36.48%,土壤有机质分别较CK增加34.16%、8.05%、47.40%。HNO3处理天然腐殖质材料按9 g?kg-1的施用量同时与低品位磷矿粉按20:80的质量比混合,在播种后第14、30、60天土壤有效磷分别较CK增加了36.97%、94.44%、34.51%,土壤有机质分别较CK增加27.29%、14.57%、45.41%。天然腐殖质材料或HNO3处理天然腐殖质材料呈酸性、高比表面积、腐殖质含量高、活性官能团数量多等特性是提升低品位磷矿粉的水溶性磷和土壤有效磷含量的主要原因。     

生物质炭和秸秆施用对黄褐土生化性质及小麦产量的影响

以位于河南省方城县的黄褐土田间定位试验为平台,监测生物质炭和秸秆连续施用4 a后小麦拔节期和成熟期土壤性质变化及其与成熟期籽粒产量的关系,明确影响小麦产量的主要土壤生化因子。试验包含6个处理,即分别在不施用生物质炭(–B)和施用生物质炭(+B)条件下各设置3个处理:(1)对照(CK),(2)单施化肥(NPK),(3)秸秆还田配施化肥(NPK+S)。结果表明:生物质炭和秸秆施用对土壤生化性质和籽粒产量的影响基本上不存在交互作用。连续4a施用生物质炭后,小麦产量平均降低了17.4%。尽管NPK+S与NPK处理间平均产量没有显著差异,但它们比CK处理产量分别增加了33.8%和37.4%。采用偏最小二乘法路径模型(PLS–PM)分别分析了拔节期和成熟期的土壤速效养分、活性有机质和酶活性对产量的影响,发现小麦拔节期的土壤速效养分含量,特别是氮素的供应是直接影响产量的最为重要因子;而成熟期土壤生化性质对作物产量的影响比较小。因此,为防止黄褐土上施用生物质炭和秸秆后小麦产量降低,需要特别注意小麦拔节期土壤氮素的补充。