东北典型黑土区耕地质量时空变化研究

为揭示东北典型黑土区耕地质量时空变化特征,本研究遵循《耕地质量等级》(GB/T 33469—2016)国家标准,在利用特尔菲法选取16个评价指标、层次分析法确定评价指标权重的基础上,建立了东北典型黑土区耕地质量评价指标体系,借助ArcGIS软件对研究区2008年和2018年耕地质量进行同一指标体系和同一分级标准的耕地质量评价,旨在掌握研究区10年间的耕地质量时空变化特征,探究耕地质量变化原因。结果表明:东北典型黑土区耕地质量2008年以中低等地为主,平均耕地质量等级为5.14, 2018年以中高等地为主,平均耕地质量等级为3.92, 10年间东北典型黑土区耕地质量等级提升了1.22个等级;其中, 1～4等地面积均有增加,5～10等地面积均减少,10年间研究区评价单元耕地质量等级提升最多为8个等级,下降最多为7个等级,耕地质量等级提升的评价单元总面积是等级下降评价单元总面积的3.5倍。10年间东北典型黑土区的中西部和西北部耕地质量上升较为明显,而其南部和东北部质量下降的耕地分布较多。本研究规范了研究区耕地质量时空对比分析的依据,合理揭示了其时空变化特征,为该区域今后耕地质量提升工作指明了方向,对今后进一步可持续利用和管理黑土地具有积极意义。     

土壤特征微团聚体的组成比例与肥力评价

以棕壤为例研究了15对不同肥力水平的典型棕壤、棕壤型水稻土的特征微团聚体（＜10m和＞10m）的组成比例，结果表明该比例即微团聚体（＜10m）／微团聚体（＞10m）可成为土壤肥力水平的一个综合指标。以该指标为标准的典型棕壤和棕壤型水稻土肥、瘦地区分界数分别为0.25和0.35，小于此二值分别为各自肥地，反之亦反。土壤培肥措施可使肥、瘦地特征微团聚体的比例降低并提高土壤肥力水平或根本改变瘦地肥力实质。     

不同生育期光合碳在水稻-土壤系统中的分配

通过盆栽试验方法,采用13C脉冲标记技术和稳定同位素质谱分析技术,研究了三个生育期(返青期、分蘖期和抽穗期)光合碳在"水稻-土壤"系统中的同化率、分配比率及其在土壤中增加率的动态变化,探讨三个生育期光合碳在"水稻-土壤"系统中的运转、分配规律,为明确稻田生态系统中碳素循环过程提供理论依据。结果表明,分别在返青期、分蘖期和抽穗期进行一次13C脉冲标记(持续5 h)后,光合碳在"水稻-土壤"系统中的总同化率均随标记后天数的延长呈逐渐下降趋势,从标记后2 d至收获时,总同化率分别为75.92%~39.53%、70.01%~52.02%、86.38%~69.60%,且收获时与2 d时的同化率差异均达显著水平(p0.05),其被同化光合碳的损失率分别为47.93%、25.70%和19.43%;抽穗期光合碳同化率明显高于返青期和分蘖期,被同化光合碳的损失也明显低于返青期和分蘖期。三个生育期被同化的光合碳向水稻地上部分和地下部分(包括根和土壤)的运转呈互相消长关系,但向水稻地上部分的分配比率(平均为85.04%~73.10%)远大于向根的分配比率(平均为12.50%~22.04%)和土壤的分配比率(平均为1.70%~5.04%),且抽穗期光合碳向水稻地上部分中的分配比率大于分蘖期和返青期,向地下部分的分配比率则正好相反;此外,三个生育期被同化的光合碳在土壤中的增加率分别为0.08%~0.21%、0.09%~0.17%和0.19%~0.27%,抽穗期土壤中光合碳的增加率要大于返青期和分蘖期,且光合碳在土壤中也相对稳定。     

植物残体向土壤有机质转化过程及其稳定机制的研究进展

土壤有机质的数量和质量不仅是衡量土壤肥力状况的核心要素,其形成、转化及稳定过程还与全球气候变化密切相关。植物残体是土壤有机质的初始来源,但由于其腐解过程的复杂、多变性以及土壤有机质、微生物的高度异质性,植物残体向土壤有机质的转化和稳定机理尚不十分明确。本文介绍并讨论了近年来关于植物残体向土壤有机质转化相关研究的新发现,探讨了微生物源和植物源有机质对土壤有机质的贡献,概述了土壤有机质形成的微生物驱动机制,并综述了植物残体输入后土壤有机质稳定性的相关研究,最后对该研究领域未来的发展进行展望,以期能够为科学地提高土壤的固碳能力提供参考。     

用13C脉冲标记方法研究施肥与地膜覆盖对玉米光合碳分配的影响

基于沈阳农业大学棕壤长期定位试验站不同施肥与地膜覆盖处理,采用原位¹³CO₂脉冲标记的方法示踪了¹³C在玉米-土壤系统中的转移与分配,探讨了施肥与地膜覆盖对玉米光合碳动态变化的影响。结果表明：玉米-土壤系统光合固定碳转移较快,且分配差异较大,其δ¹³C值在标记1 d表现为茎叶>根>根际土壤>土体,且同一施肥处理下传统栽培高于覆膜栽培。标记15 d玉米植株和根际土壤δ¹³C值降低,而土体δ¹³C值却略有升高。传统栽培不施肥处理对¹³C富集程度最大,其中茎叶和根δ¹³C值在标记1 d分别为1 568‰和598‰;标记15 d为178‰和147‰。玉米-土壤系统¹³C固定比例在标记1 d和15 d分别为64.01%和38.65%,且¹³C分配按茎叶、根、根际土壤、土体顺序依次降低。覆膜施有机肥处理显著提高了光合固定¹³C数量及¹³C在玉米和土壤中的分配比例,是促进¹³C同化与分配的主要方式。     

长期定位监测黑土结构质量指标的分异研究

长期定位监测研究不同施肥处理黑土结构指标的分异结果表明 ,长期施用有机肥有利于 0 .0 5～ 0 .0 2mm和 0 .0 2～ 0 .0 0 2mm土壤粒级微团聚体形成及 >0 .2 5mm团聚体水稳性 ,并一定程度促进小粒级微团聚体的团聚 ;单施N肥处理土壤容重最大 ,对照处理土壤结构已明显退化且团聚体水稳性较低 ,而休闲地团聚体水稳性明显较高 ,表明有机质在土壤结构的形成和保持过程中起决定性作用     

水热梯度变化及不同施肥措施对东北地区土壤有机碳、氮影响

基于样区的野外观察、土壤实测数据和20年气象资料的统计,分析了东北样区内土壤有机碳含量、储量和土壤全氮含量的空间分布格局及其与年均温(t)、降雨量(p)、有效积温(s)和降雨量/年均温p/t之间的关系.分析了相同水热条件下长期施肥措施对土壤有机碳含量和土壤全氮含量的影响,以及不同水热条件下相同施肥措施间的差异.结果表明:样区内土壤有机碳含量、储量和土壤全氮沿纬度呈现出南低北高的分布趋势;有机碳含量、有机碳储量与气候因素之间存在良好的相关性,土壤全氮含量与p/t间存在良好的相关性.长期施肥处理表明,在相同水热条件下外源有机肥的加入,以及合理施肥都能提高土壤碳含量;相同施肥处理土壤有机碳、氮在不同水热梯度条件下差异显著.     

黑土土壤质量演变初探Ⅱ——不同地区黑土中有机质、氮、硫和磷现状及变化规律

在兼顾土壤类型与样点空间分布相对均匀性的前提下，采集了中国东北地区具有代表性的3个县（吉林省公主岭、黑龙江省的海伦县和北安县）的黑土样点190个。采用元素分析仪法对不同地区的黑土中有机质、全氮和全硫进行分析，同时采用常规法对其全磷含量进行测定。结果表明：不同地区黑土中的有机质、全氮、全硫和 全磷含量存在明显差异，公主岭地区各项指标均低于北安地区，海伦地区居中，表现出随纬度的增加而不断提高的趋势。不同地区黑土中有机质和全氮含量随开垦年限增长而降低，全硫和全磷的含量变化则不明显。由于黑土中有机质、全氮、全硫和全磷含量之间存在明显相关关系，因此可用黑土中有机质含量作为评价其土壤肥力质量的综合指标。     

林下护育健参与红皮参根区土壤无机元素研究

林下护育山参发展过程中,山参红皮现象是影响护育山参生产的主要障碍因素。本研究利用ICP法对15年生护育健康山参、红皮山参的根区土壤及对照土壤的表层和根层中的25种无机元素进行了测试分析。分析结果表明：不同土壤中均含有所测试的25种无机元素,但量上差异较大,以Al、Fe、Mg含量较高,Mn、Ti、Ba的含量次之;健康山参土壤与对照相比,根层土壤的多数无机元素含量比对照含量有减少,红皮人参表层土壤中的Al、Ba、Be、Cu、Li、Mg、Mn、Sb、Sr等元素与对照和健康人参表层相比差异达到显著水平,红皮人参根层土壤中的Ba、Be、Fe、Ni、Mn、Sr、Ti、V等元素与对照和健康人参根层土壤相比差异达屁著水平,其中病根土壤中Fe的含量显著低于健参土壤,Mn的含量显著高于健参土壤。     

长期定位施肥对棕壤重金属全量及其有效性影响

以沈阳农业大学长期定位试验为基础,选取(0～20 cm)不同年限土壤样品,分析了无肥对照(CK)、单施化肥(N4P2)、中量有机肥(Mz)、高量有机肥(M4)和高量有机肥+化肥(M4+N2P1)5个处理下土壤重金属元素Cu、Zn、Pb和Cd全量及其有效态含量的变化.结果表明,20多年的定位施肥增加了土壤中重金属元素Cu、Zn、Pb和Cd全量,虽然有所波动但总的趋势明显,其中以M4+N2P1处理对Cu和Zn增加最为明显,而Pb和Cd在M4处理增长量最大,单施N4P2处理对4种重金属元索全量影响不明显.施有机肥能显著提高Cu、Zn和Cd有效态含量,与对照相比分别平均提高61.28%、169.3%和123.7%,不同施肥处理土壤中Cd含量已超标,属污染水平.有效态Pb在N4P2处理要显著高于其他各处理,而各年份M4处理有效态Pb的含量要低于CK处理.20年来有效态Pb含量相对于CK平均降低了4%.土壤中4种重金属全量与其有效态含量相关性表明:Cu、Zn和Cd全量与其有效态含量呈极显著正相关关系,全量Pb与有效态Pb呈显著负相关而与有效态Cu和Zn不显著相关.