长期种植绿肥稻田土壤颗粒有机碳演变特征

【目的】基于长期定位试验探讨长期冬种绿肥稻田颗粒有机碳演变特征与土壤肥力的关系。【方法】以中国农业科学院祁阳红壤实验站水田轮作制度长期定位试验为基础,测定了1982年至2012年每6年一次的历史土壤-样品的颗粒含量、颗粒有机碳含量和稻田土壤养分含量。试验设4个处理:1)稻-稻-冬闲(R-R-WF):2)稻-稻--油菜(R-R-RP):3)稻-稻-紫云英(R-R-MV);4)稻-稻-黑麦草(R-R-RG)。晚稻收获后,采集0-20 cm耕层土壤。土壤颗粒分级采用改进的Anderson离心法得到砂粒(53~2000μm)、粗粉粒(5~53μm)、细粉粒(2~5μm)、粗粘粒(0.2~2μm)和细粘粒(0.2μm)。采用重铬酸钾法测定土壤颗粒有机碳含量。【结果】1)30年试验后三种绿肥处理稻田土壤有机碳在不同土壤颗粒中的分布表现为细粘粒(28.05~28.27 g/kg)粗粘粒(25.76~26.91 g/kg)细粉粒(12.80~14.52 g/kg)、砂粒(13.83~14.92 g/kg)粗粉粒(1.67~2.62g/kg),与冬闲处理(R-R-WF)相比,土壤总有机碳、细粘粒有机碳和粗粘粒有机碳含量分别显著增加34.6%~42.4%、12.3%~13.2%、6.1%~10.9%砂粒有机碳含量显著降低26.2%~31.6%(P0.05)。2)30年试验后,三种绿肥处理稻田土壤总有机碳在不同颗粒中平均分布比例为粗粘粒有机碳(45.0%)细粉粒有机碳(25.8%)细粘粒有机碳(15.1%)砂粒有机碳(11.5%)粗粉粒有机碳(2.7%),与R-R-WF处理相比,总有机碳在粗粘粒中的比例提高8.0%~12.8%在砂粒中的比例降低36.8%~42.9%在细粘粒、细粉粒、粗粉粒中的比例提高5.3%~6.1%、5.5%~6.4%、6.5%~8.1%。3)长期种植绿肥土壤总有机碳、粗粘粒有机碳、细粘粒有机碳含量与时间(年)呈现极显著线性正相关(P0.01),累积速率分别为0.16 g/(kg·a)、0.31 g/(kg·a)、0.22 g/(kg·a);砂粒有机碳、粗粉粒有机碳、细粉粒有机碳含量与时间(年)呈现显著线性负相关(P0.05),消减速率分别为0.59 g/(kg·a)、0.35 g/(kg·a)、0.19 g/(kg·a)。粗粘粒有机碳年均增幅1.5%,是细粘粒有机碳增幅的1.5倍;粗粉粒有机碳年均减幅2.7%,是细粉粒、砂粒有机碳减幅的2.8倍和1.5倍。4)细粘粒、粗粘粒有机碳含量与总有机碳含量呈极显著正相关(P0.01),且与粗粘粒有机碳相关性更为紧密;细粘粒、粗粘粒有机碳含量与土壤全氮、全磷、有效磷、碱解氮、速效钾含量呈(极)显著相关关系(P0.01)且粗粘粒有机碳含量与土壤养分含量相关性更为紧密。【结论】粗粘粒有机碳含量高、分布比例大,是稻田土壤有机碳最重要的组成部分;粗粘粒对有机碳的固持能力强,对土壤总有机碳含量变化的响应最敏感,是土壤有机碳最稳定的组分;粗粘粒有机碳与土壤养分相关性显著与土壤肥力关系最紧密,因此粗粘粒有机碳可以作为指示稻田土壤肥力水平的一个重要指标。     

播向对小麦田间小气候及产量的影响

1986-1987和1987-1988年度,在印度希萨尔进行田间试验,研究不同播向小麦(WH291)的田间小气候.结果表明,南—北播向的籽粒产量(4710kg/ha)显著高于东—西、西北—东南和西南—东北播向的,这是因为南—北播向小麦具有有效的光合辐射、温度、相对湿度以及能量利用趋向于蒸散潜热等较适宜的小气候环境.这些适宜的小气候环境有助于形成较好的叶面积指数和提高单应面积干物质产量和分蘖数.     

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 在对国内外农田生态保育现状与研究进展分析的基础上，提出中国农田生态保育的新观念，其基本内涵包括基本农田保护、农田基础设施与条件建设、农田防污治污体系构建和生物多样性保育等；讨论了该领域的若干重大问题，揭示出相关重要科学问题；提出了“藏粮于田”战略及其基本对策。     

长期施肥对褐土有机碳矿化的影响

以26 a长期定位施肥试验为依托,选取其中6个具有代表性的施肥处理:N_3P_3(单施化肥)、N_3P_4M_1(施用化肥及低量有机肥)、N_3P_1M_2(施用化肥及低量有机肥)、N_3P_2M_3(施用化肥及低量有机肥)、M_6(单施有机肥),以不施肥为对照(CK),采用室内模拟培养试验法研究了长期施肥对褐土有机碳矿化的影响,为科学管理褐土土壤肥力提供依据。结果表明,不同施肥处理使土壤有机碳含量提升了6.28%～156.75%,以M_6处理土壤有机碳含量最高。不同处理土壤有机碳矿化速率均在培养第2天达到峰值,随后急剧下降,第4天后各处理的土壤有机碳矿化速率变化趋于一致,且培养期间各处理土壤有机碳矿化速率随培养时间的变化符合对数函数关系。培养32 d后,各处理土壤有机碳累积矿化量介于1 021.12～2 066.86 mg/kg,以M_6处理最高,较CK提高了102.41%。长期施肥处理均降低了土壤有机碳累积矿化率,以M_6处理下降最明显,与CK相比,降低了2.35%。一级动力学方程的拟合结果表明,长期施肥处理均提高了土壤潜在可矿化有机碳量,以M_6提高最为显著。此外,长期施肥处理均提升了土壤有机碳库的周转速率,缩短了土壤有机碳库半周转期。综上,M_6、N_3P_4M_1、N_3P_1M_2、N_3P_2M_3处理在提高土壤有机碳累积矿化量的同时降低了其土壤有机碳累积矿化率,加强了土壤的固碳能力。单施有机肥可作为褐土培肥管理的最佳选择。     

土壤活性有机碳测定方法的改良

土壤碳库是陆地生态系统中最大的碳库,活性有机碳作为土壤碳库中最活跃的组分,对土壤碳含量的变化和碳排放具有较好的指示作用。目前活性有机碳的测定主要采用333 mmol L^-1KMnO_4氧化方法,然而该方法存在诸多不足,需要进行改良。采用改良方法(1:0.2 K_2Cr_2O_7-H_2SO_4)和KMnO_4法测定我国农田生态系统5个长期施肥站点土壤活性有机碳的含量。两种方法测定的土壤活性有机碳含量存在极显著的线性回归关系,且在各地点和施肥处理下均呈极显著的线性关系;改良方法测定的标准误和变异系数都比KMnO_4方法低;并且改良方法所需设备简单、操作简便快速等优点。因此本研究的改良方法与KMnO_4法相比具有一定的优势,可以考虑作为土壤活性有机碳测定的改良方法。     

RothC模型模拟华北潮土区的土壤有机碳动态

运用RothC(Version 26.3)模型,模拟研究华北地区典型潮土长期定位施肥试验小麦-玉米轮作下土壤有机碳(SOC)含量的变化.本研究选取潮土区较为常见的6个典型施肥处理:不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮磷配施(NP)、氮磷钾配施(NPK)、氮磷钾配施有机肥(NPKM)和氮磷钾配施秸秆(NPKS),对耕层土壤SOC的模拟值与实际测定值进行了比较.除NPKS处理外,其余各处理模型模拟值与实测值之间吻合较好.将NPKS处理植物碳DPM/RPM由1.44调至3.35后,模拟效果明显改善.RothC模型可用来模拟和预测不同施肥措施下潮土SOC变化趋势,但在大量秸秆还田时需调整部分模型参数.     

海南省芒果主产区果园施肥状况与评价

海南省是我国芒果适栽和分布最为集中的区域之一。为了探明芒果园养分管理中存在的问题,采用施肥状况调研的方式进行研究,进而为指导果农合理施肥提供科学依据,通过设计问卷、实地访谈,在主产区内采取随机抽样的方法,于2017年8～9月调查70余个果园的养分管理状况,并结合文献资料中的肥料推荐施用量,制定了芒果低产区、高产区施肥量等级标准,昌江县和东方市,适用于5 000～10 000 kg/hm~2芒果低产区施肥量等级划分标准,合理施肥量水平为有机肥、总氮、总磷、总钾投入量分别为15 000～20 000、130～260、50～100、150～300 kg/hm~2。乐东县、三亚市和陵水县,适用于10 000～15 000 kg/hm~2芒果高产施肥量等级划分标准,合理施肥量水平为有机肥、总氮、总磷、总钾投入量分别为20 000～25 000、260～390、100～150、300～450 kg/hm~2,氮磷钾比例约为1∶0.4∶1.15。果园养分投入评价结果,有机肥投入量严重不足,有机肥氮素投入约为总氮投入的十分之一,昌江县和乐东县100%农户有机肥施肥量低于合理水平;芒果园存在氮肥过量情况,昌江县和乐东县约有23.08%农户高于合理水平,乐东县、三亚市、陵水县约54.72%农户低于合理水平,约37.73%农户高于合理水平;芒果园磷肥过量严重,昌江县、东方市仅有7.69%农户处于合理水平,90%以上农户高于合理水平;芒果园钾肥不足,昌江县、东方市50%以上农户低于合理水平,乐东县、三亚市、陵水县约84.02%低于合理水平。综上所述,海南岛芒果园氮磷钾肥料投入不科学,氮、磷投入过量,钾投入不足,有机肥投入严重不足,建议降低氮磷肥的投入,提高钾肥投入,同时提高有机肥施用量及农户施用比例。     

湖南祁阳县土壤酸化主要驱动因素贡献解析

【目的】以湖南省祁阳县为例,定量化分析整个县域不同土地利用方式下土壤的致酸因素,为我国的红壤酸化防治提供理论依据。【方法】通过搜集大量公开发表的文献、统计年鉴等,获取施肥量、主要农作物产量和林木生物量,以及地上部不同部位的养分含量等数据,基于经典的H ⁺产生量的计算方法,解析氮循环过程、盐基离子吸收和酸沉降等三个关键过程的相对贡献大小。 【结果】对于整个祁阳县域,氮循环（N）过程致酸贡献率为66.5%（65.3%—68.8%）,盐基（BC）吸收为33.0%（30.1%—34.4%）,酸沉降则仅为0.5%（0.3%—1.7%）。无论是农田还是林地,氮循环过程都是产生H ⁺的主要来源,是土壤酸化的主要驱动因素。3种土地利用方式中,单位面积旱地农田的H ⁺净产量（产酸量）最高,达到19.0 kmol·hm ^-2·a ^-1,其次为水田（16.5 kmol·hm ^-2·a ^-1）,林地的产酸量（3.2 kmol·hm ^-2·a ^-1）最低,旱地农田产酸量约为林地产酸量的6倍。6种主要农作物体系产酸量存在很大差异,从10.1 kmol·hm ^-2·a ^-1 到 30.0 kmol·hm ^-2·a ^-1不等,产酸量从大到小依次为：大豆>油菜>花生>水稻>玉米>甘薯,油料作物（油菜、花生、大豆）产酸量普遍大于粮食作物（水稻、玉米、甘薯）的产酸量;6种不同农作物的氮循环过程和盐基吸收的致酸贡献差异较大,氮循环过程致酸贡献率范围为45.3%— 78.3%,盐基吸过程为21.4%—54.2%。7种主要林地体系产酸量也存在很大差异,从2.0 kmol·hm ^-2·a ^-1到27.8 kmol·hm ^-2·a ^-1不等,柑橘>板栗>油茶林>马尾松>杉木>竹>湿地松,经济林（柑橘、板栗、油茶林）产酸量普遍大于用材林（马尾松、杉木、竹、湿地松）的产酸量;7种林木体系的氮循环过程和盐基吸收的致酸贡献率差异较大,氮循环过程致酸贡献率范围为46.1%—80.8%,盐基吸过程为19.0%—53.3%。采用“长期定位试验+土壤缓冲曲线”相结合的方法验证了本研究采用的H ⁺产生量的计算方法,土壤pH的模拟值和实测值呈极显著正相关,均方根误差（RMSE）为0.15,两者之间吻合度较高。 【结论】氮循环过程是祁阳县域土壤酸化的主控因素。土壤酸化过程总产酸量差异和致酸因素贡献的大小主要取决于土地利用方式、农作物种类和林地类型。     

X射线吸收精细结构光谱在土壤中的应用

由于X射线吸收精细结构(X-ray absorption fine structure,XAFS)可以原位探测吸收原子的2~3个邻近配位壳层,获得目标元素的电子结构信息和化学结构信息,所以XAFS已成为微观领域最重要的结构分析工具,丰富了我们对元素的重要化学性质和反应过程的认识。本文简述了XAFS的基本原理,探讨了样品制备、测试及数据分析等过程需关注的问题,重点综述了应用XAFS研究土壤重金属和营养元素的形态、土壤固-液界面的反应过程和机理,并指出其应用的局限性和未来发展的前景,旨在推动我国XAFS在土壤科学中的应用。由于土壤中界面反应的复杂性,XAFS应结合其他结构分析技术,结构分析技术应结合宏观数据和计算机模拟,土壤学应与其他学科交叉、融合,只有这样,才有可能在时间和空间尺度上阐明土壤组分在环境界面上的复杂反应过程和机理。     

南方丘陵区水土流失控制的技术模式

南方丘陵山地由于从山脚到山顶的土壤肥力状况不同而利用方式不同,由于南方降雨量大,在坡度较大的坡地上水土流失较严重,因此在利用这些坡地时需采取适当的措施来控制水土流失。根据多年的研究结果,在山脚种植作物时,采用梯田加梯边种草的模式可明显减少水土流失,同样在山腰幼龄果园和茶园、山顶幼龄林园套种牧草特别是豆科牧草,不仅可防止水土流失、提高土壤水分、降低土壤温度波动,还可改良培肥土壤,具有显著的经济和生态效益。