中国低产田状况及改良策略

从新阶段我国农业、特别是土壤学发展的需求出发,总结了国内外有关低产田方面的研究成果。从"低产田"的界定入手,对我国低产田的状况及其负面影响、低产田形成的自然要素和人类活动的影响以及主要障碍因子等进行了系统分析,并初步测算了低产田改良的粮食增产潜力等。我们认为"低产田"可以定义为"在现有的正常耕作栽培管理技术水平条件下,因为耕地本身存在的障碍或者限制因子,导致作物生长发育差,产量较当地高产田低30%以上,且年际间变异大的农田"。我国低产田具有面积大、类型多,而且分布相对集中、障碍因子较明显等特征,低产田主要的障碍因子包括:有机质贫乏、养分匮乏或失衡、土壤酸化、土壤盐渍(碱)化、沙化、土壤板结、潜育化、表土大量流失、严重干旱、多因子组合。在此基础上,最后从我国现代农业发展的迫切需求出发,提出了今后一段时间内低产田改良研究的重点及有关政策和对策建议。     

保护性耕作对潮土不同组分有机碳、氮的影响

为深入了解保护性耕作对土壤不同组分有机碳、氮的影响,本试验以北方潮土为研究对象,研究不同耕作方式下土壤轻组组分(LF)、重组组分(HF)以及各组分有机碳、氮(LFC、LFN、HFC、HFN)的变化。采用密度为1.7 g cm-3的碘化钾重液将土壤分离为轻组和重组。结果表明,0~20 cm土层,不同耕作方式下,土壤轻组有机碳(LFC)含量介于38.91~94.89 g kg-1之间,为土壤总有机碳(TOC)的6.89%~33.17%;轻组氮(LFN)含量介于1.03~3.47 g kg-1之间。耕作扰动导致土壤轻组有机碳、氮的损失,随着翻耕频率的增加,LF、LFC、LFN的含量显著降低;秸秆还田为土壤提供外源有机物,显著提高了土壤LFC和LFN的含量。轻组主要集中在土壤表层,随着土层深度的增加,LF、LFC、LFN的含量呈递减的趋势。由于轻组的C/N比值显著高于重组和原土,因此轻组对耕作制度和土层深度的变化更敏感。不同耕作制度下HF、HFC、HFN的含量变化不明显。少免耕能减少土壤有机碳、氮的损失,秸秆能补充土壤碳库,提高土壤氮含量,因此保护性耕作对提高土壤有机碳库,尤其对土壤轻组有机碳、氮的累积具有积极的作用。     

基于激光衍射的土壤粒径测定法的评价与校正

为比较与评价激光法与吸管法测定土壤粒径分布的准确性,该文采用激光法与吸管法测定了23组来自中国13个不同省份或自治区土壤样本的粒径分布,将激光法与传统吸管法的测定结果进行比较,并在此基础上对激光法测定参数进行了修正。结果表明:1)与吸管法相比,激光衍射法低估土壤样品中的黏粒含量,其相对误差为36.33%;高估粉粒含量,其相对误差为36.51%;2)对吸管法与激光衍射法的实测结果进行线性关系分析表明,其中黏粒与粉粒的线性关系较好,决定系数分别为0.91,0.90;3)经过模型转换后,基于激光衍射法的土壤粒径分布结果的相对误差明显降低:黏、粉的相对误差分别降低至16.25%、12.83%,说明激光衍射法可以用于大规模不同类型的土壤粒径分析。该研究可为土壤系统化和规范化的对比研究以及建立基于激光衍射技术的土壤质地划分标准提供依据。     

区域土壤水分监测点布设方式探讨

试验在面积为32 km2的封丘潘店乡进行,共布设39个测点,采用烘干法测定土壤含水率来确定合理监测点,通过19次土壤水吸力的监测数据分析得到时间稳定点,并与传统均匀布点进行比较。结果表明,采用时间稳定点作为土壤水吸力的监测点,无论对于研究区平均土壤水吸力值的表征,还是对于其它未布设监测点区域土壤水吸力状况的预测,误差均小于传统的均匀布点方式。为今后墒情监测网的布设提供了一定的参考依据。     

空气温湿度对小麦光合作用的影响

对田间环境不同水分处理光合速率、蒸腾速率、叶片水分利用率和气孔导度的分析表明,增加土壤含水量有助于缓解空气高温低湿对小麦光合作用的胁迫。气温对蒸腾的促进作用随土壤含水量提高而得到加强,湿度降低对蒸腾的促进作用随土壤含水量提高而得到抑制。随着土壤含水量的增加,叶片水分利用率向高温低湿方向移动,低温低湿对气孔导度的抑制效应愈加明显。综合比较这几个指标,使叶片既能保持最高光合速率又能维持较高叶片水分利用率的土壤含水量为0.22 g/g。     

长期秸秆掩埋配施氮肥对土壤细菌群落特征的影响

为揭示典型潮土微生物群落及其生态网络对秸秆还田的响应机制,选择长期小麦-玉米轮作下不同秸秆还田处理的试验地为对象,应用高通量测序和生态网络等方法,阐明秸秆掩埋配施不同氮肥后土壤细菌群落组成、细菌网络共存关系以及与土壤养分的关联。结果表明：（1）与秸秆移除且不施氮肥处理相比,秸秆还田配合常规施肥处理显著降低土壤pH,提高了土壤全氮、有机碳、有效磷、速效钾和硝态氮含量（P < 0.05）。秸秆掩埋配施氮肥有利于增加土壤养分含量。（2）不同秸秆还田方式和氮肥施用量处理的细菌Alpha多样性无显著差异,而细菌群落结构差异显著。pH、SOC和TN等因子驱动了细菌群落结构变异。酸杆菌门、变形菌门、拟杆菌门和绿弯菌门是潮土细菌群落的主要优势菌门。（3）共现网络分析得到4个主要的生态集群,均与土壤养分有显著相关性。模块1中物种丰度与SOC、TN、TP、NO3- -N、AP和AK呈极显著负相关（P < 0.001）,与pH呈极显著正相关（P < 0.001）;模块2和模块3中物种丰度与大部分养分含量呈正相关,与pH呈负相关。因此秸秆还田配施氮肥可以通过调节细菌互作关系,从而调控土壤肥力。研究结果可为秸秆的资源化利用和土壤施肥管理提供科学依据。     

秸秆或粉煤灰添加对砂姜黑土持水性及小麦抗干旱胁迫的影响

针对黄淮海平原典型中低产土壤砂姜黑土黏粒含量较高,土壤有效水分库容较低,严重限制作物生产的现状,该文采用盆栽试验,研究了不同外源改性物料的添加对土壤持水性能及小麦生理的影响,以期获得农田水分管理过程中的关键参数。盆栽试验设置常规氮磷钾(control,CK),常规氮磷钾配施下的添加秸秆(straw returning,SR)、秸秆碳(straw carbon,SC)和粉煤灰(fly ash,FA)处理,维持土壤相对含水率在80%,培育小麦至抽穗期,开展为期10 d的干旱胁迫试验。结果显示SR和SC处理提高了土壤持水能力,且处理间的差异较小;FA处理因其表面富含大量疏水性结晶矿物,土壤相对含水率下降较快,迟效水含量显著低于其余处理,但土壤速效水含量显著提高。不同改性措施均有提高小麦叶片相对含水率,减轻干旱胁迫的趋势,但在极端干旱胁迫下,FA处理叶片相对含水率不仅明显低于其余处理,且作物体内积累大量丙二醛、过氧化氢等有害物质。田间管理中砂姜黑土相对含水率应维持在38%(SR)、36.5%(SC)和24.5%(FA)以上,当土壤相对含水率低于30.78%(SC)、28.43%(SR)和22.5%(FA)时将会对作物生理产生不可逆的伤害。鉴于秸秆优良的保水性能,粉煤灰“富水,不保水”的特性,秸秆与粉煤灰的配合施用将利于砂姜黑土的改良。相关机制值得进一步研究。     

利用随机网络模型和CT数字图像预测近饱和土壤水分特征曲线

通过对连续土壤切片CT图像的分析,定量获取了土壤孔隙的大小分布情况。在此基础上建立了基于土壤孔隙形态学特征的随机网络模型,在孔隙尺度模拟了土壤中的水分运动过程,并预测了近饱和土壤水分特征曲线。结果表明,通过选取合适的模型参数,基于土壤孔隙形态学特征建立的随机网络模型可以模拟出与土壤样本实测值非常接近的水分特征曲线,可以作为一种快速测量的方法。     

土壤干旱对两品种小麦根际土壤微生物群落组成和酶活性的影响

采用双因素随机试验,在小麦孕穗期、灌浆期和成熟期研究了土壤干旱对两品种小麦根际土壤微生物丰度、多样性及4种酶活性(蔗糖酶、碱性磷酸酶、脲酶和脱氢酶)的影响。试验设4个处理,即分别在土壤干旱和正常水分下种植小麦"矮抗58"(P1)和"泛麦8号"(P2)。结果表明:与正常水分处理(种植P1和P2)相比,孕穗期,土壤干旱处理下小麦P1和P2根际土中普通细菌、革兰氏阴性细菌的丰度显著降低了11.3%和6.9%、8.4%和8.2%;灌浆期,干旱处理下小麦P1和P2根际土中丛枝菌根真菌的丰度明显下降了34.3%和21.8%;成熟期,干旱处理下小麦P1和P2根际土中革兰氏阳性细菌、真菌的丰度显著降低30.9%和8.6%、34.1%和17.3%。土壤干旱对微生物多样性无显著影响,却显著降低了孕穗期和灌浆期的碱性磷酸酶、脱氢酶活性和灌浆期的蔗糖酶活性,提高了成熟期的蔗糖酶活性。"矮抗58"比"泛麦8号"根际微生物多样性更高,但孕穗期其蔗糖酶活性更低。干旱与品种的交互作用对微生物各类群的丰度、多样性和4种酶活性的影响均不显著。综上,土壤干旱主要抑制微生物丰度,而品种间根际微生物多样性差异明显,干旱和品种均...     

土壤湿度测量两种常用方法的对比及中子探测过程的标定

介绍土壤湿度测量中常用的两种方法，即土壤水吸力传感测量法和中子探测法的对比，以及中子探测过程的标定。