秸秆还田对麦粱两熟农田土壤团聚体特征的短期效应

冬小麦—夏高粱种植系统作为一种新型农业两熟制系统,是山西省杂粮可持续发展的一项有效措施。为阐明该种植系统农田土壤团聚体粒级分布及稳定性对秸秆还田量的短期响应,试验基于麦粱种植系统,分析了不还田（CK）、半量还田（HR）和全量还田（WR）对土壤团聚体粒级分布特征和稳定指数的影响。结果表明:秸秆还田后,能够显著降低0—30 cm土层 > 10 mm和 < 0.25 mm粒级机械稳定性团聚体含量,增加0.25～2 mm各亚粒级水稳性大团聚体含量,同时显著降低了土壤团聚体破坏率和不稳定团粒指数（p < 0.05）;全量秸秆还田后较半量秸秆还田对农田土壤团聚体特征改善效果更为明显,但对10—20,20—30 cm土层改善效果逐渐减弱;全量还田相比半量还田,土壤机械稳定性团聚体平均重量直径、几何平均直径和大团聚体（> 0.25 mm）含量分别显著降低了12.2%,23.0%和5.3%,并显著提升了水稳性团聚体几何平均直径和大团聚体（> 0.25 mm）含量,降低了水稳性团聚体分形维数（p < 0.05）。此外,土壤团聚体稳定性与有机碳含量、孔隙度、含水量和作物产量呈显著正相关（p < 0.05）。综合表明,全量还田在短期年限内能够显著提高土壤团聚体稳定性,是改善晋中区麦粱两熟农田土壤团粒结构和增加作物产量的有效措施。     

Specific Responses of Soil Microbial Residue Carbon to Long-Term Mineral Fertilizer Applications to Reddish Paddy Soils

Mineral nutrient inputs to soil may alter microbial activity and consequently influence the accumulation of microbial residues. In this study, we investigated the effects of application rates and ratios of mineral fertilizers on the microbial residue carbon(MRC) of reddish paddy soils after long-term(15-year) fertilizer applications in southern China. Contents of three soil amino sugars as microbial residue contents were determined and MRC were calculated based on amino sugars. Results showed that three individual amino sugar contents increased as fertilizer application rates increased until maximum values were reached at a rate of 450-59-187 kg ha~(-1) year~(-1)(N-P-K). The three amino sugar contents then declined significantly under the highest mineral fertilizer application rate of 675-88-280 kg ha~(-1) year~(-1)(N-P-K). In addition, to enhance the microbial residue contents, it was more beneficial to double P(N:P:K= 1:0.26:0.41) in fertilizers applied to the P-deficient reddish paddy soils than to double either N(N:P:K = 2:0.13:0.41) or K(N:P:K= 1:0.13:0.82). The contents of the three individual amino sugars and microbial residues under different fertilizer application rates and ratios were significantly and positively correlated with soil organic carbon(SOC), total N, total P, and p H. Increases in values of the fungal C to bacterial C ratios showed that soil organic matter(SOM) stability increased because of the fertilizer applications over the past 15 years. The contents and ratios of amino sugars can be used as indicators to evaluate the impact of mineral fertilizer applications on SOM dynamics in subtropical paddy soils. The results indicated that fertilizer applications at a rate of 450-59-187 kg ha~(-1) year~(-1)(N-P-K) may improve crop yields, SOC contents, and SOC stability in subtropical paddy soils.     

长期施肥对黄壤性水稻土有机碳矿化的影响

以贵州省农业科学院内黄壤性水稻土长期(22年)定位施肥试验为对象,采用室内模拟培养试验研究了不施肥(对照,CK)、施化肥(NPK)、低量有机无机肥配施(0.5MNPK)、施牛粪(M)和常量有机无机肥配施(MNPK)对土壤有机碳矿化的影响。结果表明:NPK处理土壤有机碳含量(21.6 g kg~(-1))与CK处理(22.8 g kg~(-1))基本相同,而0.5MNPK、M和MNPK处理的土壤有机碳含量较CK处理分别提高了30.6%、72.9%和62.2%,其中,M和MNPK处理差异达显著水平(p0.05)。模拟培养条件下,CO2产生速率在培养的第2天达到最大值,然后迅速下降,而后缓慢下降(第4~24天),后期(第24~30天)趋于稳定;各处理土壤有机碳矿化速率大小依次为:MMNPK0.5MNPKCKNPK,各处理土壤有机碳矿化速率随时间的动态变化均符合对数函数关系(p0.01)。培养结束(30 d)时,各处理土壤有机碳累积矿化量为1.23~2.37 g kg~(-1),以M处理和MNPK处理较高,较CK处理(1.46 g kg~(-1))分别增加了62.6%和44.2%(p0.05);各施肥处理土壤有机碳的累积矿化率(土壤有机碳累积矿化量/土壤有机碳含量)较CK处理(6.4%)均有所下降,以M处理和MNPK处理下降较多,降幅分别为1.2%和0.9%。土壤有机碳累积矿化量随培养天数的动态变化可以用一级动力学方程拟合(p0.01),模拟结果表明,CK处理土壤潜在可矿化有机碳量为1.55 g kg~(-1),与CK处理相比,NPK处理下降了11.6%,但差异不显著(p0.05),而有机肥处理(0.5MNPK、M和MNPK)有不同程度的提高(21.3%~73.6%),其中,M和MNPK处理提高幅度较大(p0.05);同时,MNPK处理能够提高土壤有机碳的周转速率,减少周转时间。上述结果指示黄壤性水稻土长期施用有机肥(0.5MNPK、M和MNPK)能够提高土壤有机碳的矿化速率,在促进土壤有机碳积累的同时降低其累积矿化率(单位有机碳矿化水平),增强土壤固碳能力。     

干旱胁迫与正常供水钾肥影响甘薯光合特性及块根产量的差异

【目的】干旱胁迫影响甘薯叶片光合特性及块根产量,研究通过施肥缓解干旱胁迫机理可为甘薯抗旱高产栽培提供理论依据。【方法】选用食用型甘薯品种“泰中6号”为材料,以硫酸钾(K2SO4)为供试肥料,水分处理设为土壤最大持水量的60%~70%(正常供水W1)和30%~40%(干旱处理W0); 钾肥设K0、 K1、 K2、 K3四个水平,K2O用量分别为0、 12.0、 24.0和36.0 g/m2。分析不同钾肥用量对不同生长时期甘薯叶片相对含水量、 叶绿素荧光参数、 光合特性及收获期块根产量的影响。【结果】在干旱胁迫和正常灌水条件下,施钾处理均显著增加了甘薯叶面积和叶片叶绿素含量,提高净光合速率(Pn),增加光合产物的生产和积累,提高块根产量和收获指数。两种水分条件下,块根产量均以K2处理最高, 干旱胁迫下K2与K3处理差异显著,正常灌水处理不显著。两种水分条件下,甘薯叶片光合参数对钾肥的响应存在显著差异,干旱胁迫下施钾使叶片水分利用效率(WUE)增大,气孔导度(Gs)降低,气孔阻力增大,蒸腾速率(Tr)和胞间CO2浓度(Ci)降低,水分蒸腾量减少; 而正常灌水条件下上述指标对钾肥的响应趋势相反。两种水分条件下施钾均可以增大叶片相对含水量(RWC),提高实际光化学效率(ΦPSII)和最大光化学效率(Fv/Fm),但是干旱胁迫下施钾增幅较大。【结论】干旱胁迫下适量施钾可以提高甘薯的抗旱性,增加甘薯产量,过量施钾使甘薯产量显著降低,而正常水分供应时,稍多钾肥对产量影响不显著。干旱胁迫与正常灌水条件下施钾对叶片光合参数的调控效应存在显著差异。施用钾肥可增大叶面积,提高叶绿素含量和光合性能,调节叶片气孔关闭,增大叶片气孔阻力,减少水分蒸腾损失,增加叶片相对含水量,提高水分利用效率和净光合速率; 施钾还能提高叶片PSⅡ原初光能转换效率和实际光化学效率,减少过剩激发能对光合机构的破坏,提高甘薯叶片的光合能力。干旱条件下钾肥的调节功能优于正常水肥供应。     

稳定13C同位素示踪技术在农田土壤碳循环和团聚体 固碳研究中的应用进展

农田土壤有机碳库是全球碳循环的重要组成部分,其积累和分解直接影响陆地生态系统碳贮藏与全球碳平衡。土壤团聚体是土壤结构的物质基础和土壤肥力的重要载体,也是土壤有机碳的固定场所。稳定~(13)C同位素示踪技术是研究土壤碳动态变化的有效手段,能够揭示新输入碳在土壤及团聚体中赋存状态、周转过程以及微生物的调节机制。本文主要归纳与阐述了稳定~(13)C同位素示踪技术在农田土壤有机碳循环及土壤团聚体固碳机理方面的研究进展,提出~(13)C同位素示踪技术在未来土壤碳循环和固碳机制方面的主要研究方向。     

不同气候和土壤条件下秸秆腐解过程中养分的释放特征及其影响因素

农田土壤中秸秆腐解伴随氮磷钾养分的释放是重要的生物地球化学过程,也是秸秆还田替代化肥养分的基础。了解不同农区秸秆分解过程中的养分释放动态,揭示秸秆、气候和土壤条件的交互作用机制,是制定秸秆还田合理措施的理论基础。基于寒温带-暖温带-中亚热带的黑土、潮土、红壤互置试验平台,研究了小麦、玉米秸秆在3年腐解过程中养分释放过程和影响因素。结果表明,秸秆中养分释放速率的大小顺序为KPN;秸秆中氮素和磷素在寒温带以及在红壤和潮土中表现为先富集再释放特征,在暖温带、中亚热带以及黑土中表现为直接释放特征;秸秆中钾素均表现为直接快速释放特征,在腐解0.5 a平均释放率达89.5%。气候和土壤条件主导了氮磷的释放,其相对平均贡献率分别为19.5%和15.2%。在腐解后期(2~3 a)气候、土壤和秸秆因素对养分释放的贡献率30%,说明土壤生物因素可能起了主导作用。     

农业景观生物多样性功能和保护对策

研究表明,农业集约化生产和农业景观均质化导致农业景观生物多样性降低,致使生物多样性相关野生资源保护、自然授粉、害虫调节、水土涵养等生态系统服务功能受损,进而影响了农业可持续发展。本文对国内外农业景观生物多样性及其生态系统服务功能研究和实践进行了综述。分别探讨了农业景观在生物多样性保护、授粉服务、调节服务、水土涵养等多方面生态服务功能中发挥的作用及其生物多样性保护的意义,总结了欧美在农业景观生物多样性保护所采取的实践措施,指出中国虽然在生物多样性保护方面做出很多努力,但却忽略了对农业景观的保护,近些年的城市化和集约化发展都进一步加剧了农业景观生物多样性的丧失,亟需借鉴欧美国家经验提出我国的农业景观生物多样性保护策略。我们认为保护和提高农业景观生物多样性的生态集约化对维护农作物产量,改善品种具有重要的作用。农业景观生物多样性保护需要从农田生态系统和农业景观两个尺度上开展农业景观综合管理,提高农田作物和景观植物多样性和异质性,恢复和提高生物多样性及其生态服务功能。最后,针对我国农业可持续发展面临的问题和需求,建议从政策和法规、监测和评估、工程技术研发、技术集成示范、生态补贴制度、培训和推广等方面,开展农业景观生物多样性保护。     

减氮和机械侧深施肥对机插杂交稻产量及氮素吸收利用的影响

为探究侧深减量施缓释肥对水稻生长、氮素利用及土壤肥力等的影响,本研究以两系杂交稻品种晶两优534和三系杂交稻品种宜香优2115为供试材料,通过设置R₁₅₀(一次性机械侧深施缓释肥150 kg·hm^-2)、R₁₂₀(一次性机械侧深减氮20%施缓释肥120 kg·hm^-2)、R₉₆N₂₄ (基肥侧深施缓释肥96 kg·hm^-2, 穗肥撒施尿素24 kg·hm^-2)、N₁₅₀(基肥人工撒施尿素90 kg·hm^-2,穗肥撒施尿素60 kg·hm^-2)、N₀(不施氮肥)5种不同的氮肥施用处理,分析机械侧深减氮施肥对机插稻产量形成和氮素吸收利用效率的影响。结果表明,与常规施肥相比,侧深施用缓释肥显著提高了机插稻分蘖数、氮素积累量、氮肥利用率和土壤肥力,对机插稻产量和氮素利用存在显著影响。侧深施缓释肥显著提高了机插稻的有效穗数和每穗粒数,两品种均以一次性机械侧深施用常规施氮量缓释肥处理(R₁₅₀)的产量最高,比2次人工撒施常规尿素处理(N₁₅₀)平均增产13.05%。采用机械侧深施肥,减氮20%的“基缓追速”处理(R₉₆N₂₄)产量均高于与人工撒施常规施氮量处理(N₁₅₀)。R₉₆N₂₄的氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率和产量均高于N₁₅₀。综上所述,与人工撒施常规尿素相比,采用机械侧深施基肥能保证水稻整个生育期对氮素的需求,显著提高机插稻氮素利用率;缓释肥减量20%侧深施可保持土壤肥力和产量不减,达到减氮稳产的目的。本研究结果为机插稻优质绿色高效生产提供了理论依据和实践指导。     

Trade-off evaluation using carbon dioxide equivalent and hazard index of a paddy soil with application of organic liquid fertilizer

<正>Dear Editor,Rice is an important staple food crop in Asia, but the anaerobic soil conditions in rice fields cause emission of the potent greenhouse gas, methane(CH₄)(Le Mer and Roger,2001), and promote the accumulation of arsenic(As) in the grain(Le Mer and Roger, 2001; Khanam et al., 2020).To facilitate sustainable agriculture, using wastewater as an organic fertilizer is essential for reducing wastewater treatment-associated energy consumption and the recycling of wastewate...     

典型黑土区坡耕地退化程度诊断与评价

为了对黑土区坡耕地退化程度进行全面、综合、客观的诊断与评价,通过文献计量法和频度分析法对国内外耕地退化评价文献内的高频指标进行了统计分析,建立了适用于东北典型黑土区坡耕地退化程度诊断与评价的指标体系(TIS)。同时以拜泉县为研究区域,通过聚类分析建立了土壤退化程度诊断与评价最小指标集(MIS)。结果表明:(1)TIS共包括物理、化学、生物和侵蚀特征因子4类共11项指标:腐殖质层厚度、黏粒含量、有机质含量、pH值、坡度、垄坡角、沟壑密度、容重、水稳性大团聚体含量、土壤阳离子交换量和作物产量,其中前6项指标组成了MIS。(2)研究区未退化土壤占12%,轻度退化土壤占12%,中度及以上退化土壤占76%。坡度可能是影响研究区土壤退化的主要因素之一,坡度与垄坡角之间存在协同关系。此外,施用农药、化肥以及连作导致土壤酸化问题突出。