基于耕作指数评价耕作措施对东北风沙土耕层土壤质量的影响

为准确评价构建风沙土合理耕层的土壤质量特征,采用聚类分析方法建立了东北风沙土耕层质量诊断最小数据集(MDS),利用最小数据集的耕作指数(TI-MDS)定量评价了耕作措施对东北风沙土农田耕层土壤质量的影响,旨在为科学选择风沙土区耕作措施提供依据。试验始于2017年,在黑龙江省杜尔伯特蒙古族自治县第一粮种场,设化肥、秸秆还田和有机肥3种施肥模式,常规、旋耕、翻耕、深翻和超深翻5种耕作方式,共15个处理。测定了玉米收获期0～20 cm耕层土壤pH值、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、全氮、全磷、全钾、阳离子交换量(CEC)、团聚体平均重量直径(MWD)、容重、硬度、含水量、田间持水量、孔隙度和渗透速率16项评价指标。结果表明,全量耕作指数(TI-TDS)与TI-MDS的相关系数r为0.928,Nash有效系数Ef为0.761,偏差系数Er为0.079,TI-MDS取值范围为0.26～0.85,与玉米产量呈显著正相关(r=0.767),故TI-MDS可作为定量评价土壤质量的指标。施有机肥处理土壤耕作指数达到Ⅱ级水平;秸秆还田耕作指数达到Ⅲ级水平;施化肥耕作指数达到Ⅲ级水平,这表明风沙土区施用有机肥是构建合理耕层有效培肥方式,秸秆还田对合理耕层构建效果不明显。翻耕施用有机肥耕作指数最大,为0.85,达到I级;深翻+秸秆还田和超深翻+化肥措施土壤质量严重下降,降为Ⅳ级。在风沙土区应用翻耕+有机肥措施是构建合理耕层的有效措施。     

不同土壤水分条件对大豆产量的影响

通过盆栽条件下对土壤水分设置 5个水平 ,分别对大豆营养生长期、花期、荚期和鼓粒期 4个关键生育期进行水分控制 ,研究对大豆子粒产量的影响。试验结果为 :营养生长期干旱可减产19.4 2 % - 2 1.11% ,涝灾可减产 6 .97% ;花期干旱可减产 17.70 % - 2 5 .92 % ,涝灾可减产 14 .91% ;荚期干旱可减产 2 3.77% - 33.89% ,涝灾可减产 13.70 % ;鼓粒期干旱可减产 12 .2 5 % - 40 .6 1% ,涝灾可减产 10 .10 %。同一水分条件对不同生育期进行处理结果是 :各个生育期进行“特涝”处理 ,其子粒减产程度没有差异 ;在干旱条件 ,不同生育期处理产量损失大小结果为 :荚期 >花期 >营养生长期 >鼓粒期。     

降水年型对黑土区土壤水分动态变化的影响

利用长期定位试验,研究了黑土区不同降水年型下荒地、裸地和农田土壤水分的变化特征.结果表明,降水年型能够影响不同植被类型下土壤水分的季节性动态变化和垂直变化.丰水年不同植被类型土壤含水量均呈"v"型曲线变化,最低值出现在7月份,观测期内裸地较高;平水年呈"W"型曲线变化,分别在6月份和8月份出现两个低值,不同植被类型表现为裸地>荒地>农田;枯水年除裸地在观测后期土壤含水量略有增加外,荒地和农田均持续下降.降水年型对土壤水分变异系数的影响表现为枯水年>平水年>丰水年.其中荒地土壤水分变化最为剧烈,表现在枯水年出现了速变层,而在丰水分内次活跃层也较农田向土壤深层延伸,其次为农田和裸地.     

不同耕作模式对东北风沙土区玉米产量及氮素利用率的影响

研究优化集成耕作模式对东北风沙土区玉米产量、肥料氮素利用率及去向的影响,探讨不同耕作模式下玉米产量及氮肥利用率之间的关系,为东北风沙土区玉米生产合理耕作模式的选择提供科学依据。在东北风沙土区传统耕作模式(CT)、优化集成耕作模式1(ITP1)和优化集成耕作模式2(ITP2)小区内设置~(15)N标记微区框栽,以CT处理为对照,研究ITP1和ITP2耕作模式下玉米产量、氮肥利用率及肥料氮去向。结果表明:2种优化耕作模式玉米籽粒产量显著高于传统耕作模式,分别增产30.10%和15.53%。3种耕作模式氮肥利用率介于27.10%～35.46%,ITP1处理和ITP2处理氮肥利用率分别为35.46%和31.40%,比CT处理分别提高了30.85%和15.87%。与CT处理相比,IPT1处理氮肥残留量增加18.67%,损失量降低45.65%;IPT2处理肥料氮残留量介于IPT1和CT处理之间,差异不显著,IPT2氮肥损失率比CT处理降低24.36%,比IPT1增加39.17%。2种优化集成耕作模式增加玉米产量,提高氮肥利用率,减少氮肥污染,IPT1和IPT2两种优化耕作模式适合东北风沙土地区玉米种植。     

基于多元线性回归的东北风沙土耕层土壤质量评价

[目的]采用耕作指数(TI)定量评价东北风沙土区农田耕层土壤质量,为准确评价东北风沙土区耕层土壤质量提供科学依据。[方法]以黑龙江省大庆市杜尔伯特蒙古族自治县域内风沙土区玉米田块为调查对象,依据土壤肥力差异,选取18个调查点进行28项常规土壤理化性状指标和玉米产量的测量。采用多元线性回归方法建立耕层质量评价最小数据集(MDS),计算土壤耕作指数(TI)。[结果]多元回归结果表明,土壤有机质、全磷、碱解氮、孔隙度和pH构成评价风沙土壤质量的最小数据集(MDS)。最小集耕作指数(MDS-TI)分别与全量数据集耕作指数(TDS-TI)和玉米产量呈极显著正相关,相关系数分别为r=0.95和r=0.96,表明可以用最小数据集替代全量数据集来评价土壤质量。依据耕作指数0～1取值范围,将耕作指数分为0～0.33,0.33～0.66,0.66～1.00,对应耕层土壤地力高中低3个等级。该研究的18个调查点高产田占11.1%,中产田最多,占55.6%,低产田占33.3%,说明风沙土区农田以中低产田为主。[结论]利用最小数据集耕作指数可以有效评价东北风沙土壤质量,为东北风沙土质量评价和中低产田改良提供理论...     

黑土农田供肥能力及化肥利用率的试验研究

在氮磷钾配合施用条件下,黑土农田土壤养分的供给能力大幅度增加,土壤可以供氮145.5kghm-2、供磷84 2kghm-2、供钾160.7kghm-2;施用氮肥的增产效果显著、肥效高、对吸收磷钾元素的协助作用大,但土壤供氮潜力较磷钾小。黑土农田要特别重视氮肥的施用。     

测定时间对黑土区CO_2和N2_O排放通量的影响

[目的]探讨测定时间对黑土区CO2和N2O排放通量的影响,确定排放通量的最佳测定时间,以期为黑土区农田温室气体减排提供科学依据。[方法]以黑土区长期肥料定位试验为平台,采用静态箱式法研究了小麦3个关键生育期(抽穗期、灌浆期和成熟期)CO2和N2O排放的日变化动态,揭示不同测定时段黑土区CO2和N2O排放通量的差异。[结果]土壤CO2和N2O排放通量日变化较大,变化范围分别为CO2 206～552 mg/(m2.h)和N2O 51～295μg/(m2.h)。在不同生育期CO2呈单峰曲线变化,峰值出现在中午12:00,峰谷出现在凌晨3:00;N2O排放通量在抽穗期白天较小,而夜间排放量大。如果不考虑小麦生育期对CO2和N2O排放通量的影响,测定CO2排放代表性时间段在6:00～8:00或16:00～21:00;测定N2O时间段在8:00～10:00或16:00～21:00;若同时测定CO2和N2O排放通量,最佳测定时间在16:00～18:00。若在通常的观测时间9:00～12:00进行观测,CO2和N2O的较正系数分别为0.81和0.90。[结论]该研究结果为黑土区农田温室气体减排提供了科学依据。     

低分子量有机酸对黑土无机磷动态变化的影响

采用盆栽试验方法研究了低分子量有机酸对黑土无机磷在大豆整个生育时期内动态变化的影响,结果表明:低分子量有机酸促进了土壤无机磷的释放,增加了大豆对磷的吸收,作用大小为混合酸＞草酸＞柠檬酸＞苹果酸,表明该土壤无机磷的释放决定着大豆的磷素供应.土壤无机磷组分随着大豆生育时期的推进而发生不同的变化,Ca2-P的含量先增加后降低而后又增加,Ca8-P先增加而后逐渐降低,而Ca10-P则是先降低而后逐渐增加,Fe-P含量表现为先降低后增加而后又降低,Al-P和O-P含量均呈现逐渐降低的趋势.不同低分子量有机酸处理相比,Ca2-P和Ca8-P表现为柠檬酸>草酸>混合酸、苹果酸>对照>空白;而Ca10-P、Fe-P、Al-P和O-P则表现为空白>对照>苹果酸>混合酸>草酸>柠檬酸,表明柠檬酸和草酸对黑土中的难溶态磷组分有较强的活化能力,而苹果酸和混合酸相对较弱.同时种大豆与不种大豆相比,Ca2-P和Ca8-P含量增加;而Ca10-P、Fe-P、Al-P和O-P含量则降低,表明大豆根系分泌的有机酸活化了土壤中的无机磷,促进了磷由难溶态向可溶态转化,增加了土壤无机磷的有效性.随着大豆生育时期的推进,黑土中速效磷含量基本呈现逐渐降低的趋势,下降顺序为:苹果酸>柠檬酸>混合酸>草酸>对照.     

长期施用化肥对农田黑土有机碳和氮消长规律的影响

利用中国科学院海伦农业生态实验站黑土区的农田长期定位试验土壤(1990~2004年)为研究对象,研究了长期施用化肥对土壤有机碳和氮的消长规律的影响。结果表明,长期施用化肥,氮用量的增加对土壤有机碳含量的影响较大,使土壤有机碳含量降低,而对土壤氮素的含量影响较小;磷用量的增加对土壤有机碳含量的影响不大,但使土壤全氮含量下降较多,因而C/N比呈上升趋势;而钾用量的增加对土壤中的有机碳含量基本上没有影响,但使土壤全氮量下降明显,有效氮含量略有降低,C/N比呈现增加趋势。因此,通过调控化肥的用量可以维持土壤中的有机碳、全氮及有效氮含量,保持土壤的持续生产力,提高作物产量。     

土地利用方式影响黄棕壤有机质周转和分配

土地利用方式影响土壤有机质平衡和周转。选取南京信息工程大学农业气象实验站长期定位试验的3种利用方式即水稻小麦(稻麦)轮作、大豆小麦(豆麦)轮作和自然植被(休闲)土壤作为研究对象。将土壤筛分团聚体和进行密度分组,测定全土有机质含量和13C丰度、各组分有机质含量,计算全土有机质周转率和半衰期,以揭示土地利用方式对土壤有机质含量及稳定性的影响。结果表明:与休闲处理相比,稻麦轮作对全土有机质含量无明显影响,而豆麦轮作降低了全土有机质含量。稻麦轮作促进了微团聚体黏结形成大团聚体,增加了土壤团聚体的平均重量直径。密度组分的结果表明,稻麦轮作中土壤游离态轻组和闭蓄态轻组有机质含量均未见明显变化,这是保持全土有机质含量无明显增加的主控因素。稻麦轮作处理土壤有机质的高周转率和较短半衰期有利于土壤有机质的更新和养分的释放。豆麦轮作破坏了大团聚体,且有机质源输入较少,土壤有机质的周转率相对较低,不利于有机质的周转和保持其含量稳定。相关分析的结果证实,粒径大于1 mm团聚体、游离态轻组和闭蓄态轻组中有机质含量都与全土有机质含量显著正相关。上述结果表明,在黄棕壤区,稻麦轮作不仅可以保持土壤有机质的含量,还会促进土壤有机质的更新周转,从而提高土壤肥力水平,是未来农业可持续发展需要的科学有效耕作方式。