钾钠离子添加对土土壤团聚体和有机碳矿化的影响

  【目的】  评价单价阳离子对团聚体稳定性和土壤有机碳矿化的影响,为有机肥尤其是粪肥的科学施用提供理论依据。  【方法】  采用恒温培养法,研究了不同钾、钠离子浓度下土壤团聚体的稳定性。供试土壤为土。试验中设置K+梯度分别为120、200、280、370、540 mg/kg;Na+梯度分别为90、180、270 mg/kg;并设置在K+ 370 mg/kg浓度下,添加Na+ 0、90、180、270 mg/kg的各处理;并以不添加钾钠离子的处理为对照。土壤在70%田间持水量下培养,定期取样,直到培养105天结束。监测土壤有机碳的矿化动态,以双库指数模型模拟有机碳的矿化特征,湿筛法测定团聚体稳定性。  【结果】  所有处理中2～0.25 mm和 >2 mm团聚体的比例均显著高于0.25～0.053 mm团聚体和<0.053 mm粉粘粒,分别占总量的42.0%～52.7%和26.0%~38.9%。添加K+、Na+以及同时添加K+和Na+总体上降低了>2 mm团聚体比例,增加了2～0.25 mm团聚体和< 0.053 mm粉黏粒组分比例,从而降低了团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD),钾钠共同作用效果更明显。K+ 120 mg/kg和Na+ 180 mg/kg两个处理显著降低了有机碳累积矿化量,其余单独添加K+或Na+的处理均无显著影响。钾钠共同处理的土壤有机碳累积矿化量随Na+浓度的增大而减小,降幅为1.2%～22.3%。双库指数模型能较好的模拟有机碳的矿化动态。拟合结果表明,所有处理均增加了来源于活性碳库有机碳的矿化量(Ca),降低了除K+540 mg/kg处理外其他处理源于惰性碳库有机碳的矿化量(Cs),且均降低了活性碳库的矿化速率常数(Ka)。同时,所有处理均增加了Ca占总有机碳矿化量的比例(Ra),而降低了Cs的占比(Rs)。冗余分析(RDA)表明,有机碳累积矿化量与GMD显著正相关,与土壤结构稳定性阳离子比值(CROSS)、钠吸附比(SAR)和可交换性钠百分比(ESP)显著负相关。  【结论】  钾、钠离子的累积显著影响了土壤团聚体组成,降低了团聚体MWD和GMD,抑制了惰性有机碳的矿化,提高了活性有机碳的矿化量,这可能是施用钾肥很难提高土壤有机质含量的一个原因。     

关中平原农田土壤水力参数空间分异与模拟

土壤水力参数是土壤水分和污染物迁移等陆面过程数值模拟的重要基础参数。为探明关中平原农田土壤水力参数空间分异特征,建立空间分布预测模型,在关中平原网格布设124个样点,采集根层0-20 cm原状和扰动土壤样品,利用van Genuchten模型拟合获取土壤水分特征曲线,获得残余含水量(θr)、饱和含水量(θs)以及系数α和n等土壤水力参数。采用经典统计学、地统计学和结构方程方法分析了θr、θs、α和n的空间变异特征及影响因子,建立了水力参数传递函数预测模型。结果表明:θr和α为强变异,θs为中等变异,n为弱变异。θr、θs、α和n半方差函数最佳拟合模型分别为球状模型、指数模型、指数模型和球状模型。θs和n具有强烈的空间依赖性,变程分别为32.7,54.3 km;θr和α具有中等程度空间依赖性,变程均为52.8 km。土壤质地、容重、pH、有机质和海拔是影响土壤水力参数空间分布的主要因子。基于土壤理化性质和海拔建立的水力参数传递函数模型具有较好的模拟效果,可用于关中地区大尺度农田生态系统土壤水力参数的模拟预测。     

南阳烤烟矿质元素及化学成分次适宜因子与土壤生态因子的典型相关分析

为了解南阳烤烟矿质元素及主要化学成分次适宜因子及其与土壤生态因子的关系,选取代表南阳不同生态类型的13个样点的土壤样品和烟叶样品,以及2个津巴布韦、14个巴西的优质烟样,测定烟样矿质元素及化学成分与土壤生态因子.对优质烟与南阳烤烟间矿质元素及主要化学成分指标的比较表明,南阳烤烟矿质元素及主要化学成分次适宜因子为磷、钾、钙、钠、烟碱、总糖、还原糖、淀粉.对次适宜因子与土壤生态因子进行典型相关分析的结果表明,在一定范围内,随着土壤锌含量提高,烟叶还原糖呈显著增加趋势而烟碱呈显著减少趋势:土壤氨化菌数减少、硝化菌数增加,烟叶烟碱显著增加而总糖、淀粉、磷含量显著减少;随土壤放线菌数减少、解钾菌数增加,烟叶还原糖含量增加;随土壤铜含量提高,烟叶钙、钠含量减少;随土壤硝化菌数减少、真菌数增加,烟叶钙含量呈增加趋势而钠含量呈减少趋势.改良土壤特别是改良土壤微生物性状可望改善烟叶质量.     

瞬时拉力下两个生长期4种植物单根抗拉力与抗拉强度的研究

研究3～4年生柠条、沙柳、沙地柏和白沙蒿的单根(根径为0.3～3 mm)在两个生长时期内瞬时大风作用下的抗拉力和平均抗拉强度.结果表明,在生长季初期(5月初)和旺盛生长期(8月中旬),4种植物根系的单根抗拉力与直径均呈幂函数正相关关系;抗拉力和平均抗拉强度均表现为柠条＞沙柳＞沙地柏＞白沙蒿;沙柳、沙地柏、白沙蒿在生长季初期的抗拉力和平均抗拉强度大于旺盛生长期,柠条反之.     

水肥耦合对冬小麦籽粒蛋白质及氨基酸含量的影响

为了解不同水、肥条件下小麦籽粒氨基酸及蛋白质含量的变化, 2009~2010 年度在河南省洛阳市农业科学院以“洛旱2 号”小麦为材料, 采用防雨棚池栽种植方式, 研究了不同灌水量、施氮和施磷量及其互作对小麦籽粒蛋白质及氨基酸含量的影响。结果表明: 不同灌水量和施氮量对小麦籽粒蛋白质和氨基酸均有极显著影响(P≤0.01), 且灌水×施氮互作效应显著(P≤0.05 或P≤0.01); 而施磷对其影响不显著。小麦籽粒蛋白质和氨基酸含量均随施氮量增加而增加, 随灌水量增加而降低, 但当灌水量超过282.0 mm、施氮量超过179.2 kg·hm^-2 时, 各指标的变化不再明显,蛋白质含量在高施氮量下略有下降。而必需氨基酸占总氨基酸含量的比例呈随灌水量增加而增加,随施氮量增加而降低的趋势。从不同水肥处理组合看, 蛋白质和氨基酸含量以处理组合N₁₀₅P₄₂W₁₂₇[施氮量105 kg(N)·hm^-2、施磷量42 kg(P₂O₅)·hm^-2 和全生育期灌水量127 mm, 下同]最高, 必需氨基酸/总氨基酸以处理组合N_30.8P₁₂₆W₂₈₂ 最高。籽粒产量随灌水量的增加而增加, 且产量高的处理其水分利用效率也较高。综合从蛋白质及氨基酸产量看, 以处理组合N_179.2P₁₂₆W₂₈₂ 表现最好, 即施氮量为179.2 kg·hm^-2、施磷量为126 kg·hm^-2、灌水量为282 mm。     

长期施用含硫化肥对稻田土壤养分含量及剖面分布的影响*

在红壤水稻田每年施用等量氮、磷、钾养分条件下,设每年施硫量分别为0、112、604 kg/hm2 3个处理,进行了长期（33年）施硫与不施硫土壤碳、氮、磷、钾、硫等养分含量变化及其在土壤剖面的分布特征和含硫化肥长期施用的生态环境效应的定位试验。结果表明,长期施硫土壤有效硫含量显著升高,并在土壤剖面（0100 cm）上累积; 高硫（HS）、低硫(LS)处理有效硫含量比无硫(NS)处理平均增加85.6%和12.8%; 施硫处理土壤耕层有机质、全氮、全磷含量升高,其中高硫处理土壤有机质、全氮和全磷含量分别比试验开始时增加17.7%、25.6%和250.0%。长期施硫的土壤有机质增加速率显著高于不施硫处理,高硫处理其含量比无硫处理增加了11.5%,说明施用硫肥有利于提高耕层土壤有机质,促进土壤养分累积。在南方红壤硫素养分缺乏的地区,施用硫肥有显著的培肥效应,生产中应重视硫肥的施用。     

吉林省畜禽粪便自然堆放条件下粪便/土壤体系中Cu、Zn的分布规律

本文通过对不同养殖场鸡、猪、牛粪便自然堆放条件下粪便和土壤样品的采集和实验室分析,研究了吉林省部分养殖场不同类型畜禽粪便Cu、Zn含量,以及粪便自然堆放对土壤Cu、Zn含量的影响。结果表明,鸡粪、猪粪和牛粪中Cu的含量范围和均值分别为7.12～26.04mg·kg-（1风干样,下同）（均值18.24mg·kg-1）、87.99～463.7mg·kg-（1均值243.6mg·kg-1）、3.95～27.63mg·kg-（1均值12.28mg·kg-1）;Zn的含量范围和均值分别为179.2～340.8mg·kg-（1均值276.9mg·kg-1）、140.5～455.8mg·kg-（1均值381.8mg·kg-1）、150.5～292.3mg·kg-（1均值188.1mg·kg-1）。不同类型粪便中Cu、Zn含量均是猪粪〉鸡粪〉牛粪,但不论是哪种类型的畜禽粪便重金属含量均是Zn〉Cu。在自然堆放条件下,鸡粪和猪粪中的Cu可从粪便向底土迁移,迁移量随粪便中Cu含量的增加而增加,并主要积累在土壤表层,而牛粪在自然堆放过程中对底土的Cu含量影响不显著,粪底土Cu含量分布规律为猪粪底土〉鸡粪底土〉牛粪底土;鸡粪、猪粪和牛粪中的Zn也可向底土迁移,使粪底土Zn含量有不同程度的增加,但主要积累在粪底土的表层,且不同类型粪便底土Zn含量差异不明显。     

粮食主产区耕地集约利用及障碍因素诊断

耕地是土地的精华,其集约利用关系着国家粮食安全及经济社会的可持续发展。以河南省为研究对象,从投入强度、利用程度、产出效果和持续状态等方面构建耕地集约利用评价指标体系。采用突变级数模型和熵权系数法定量分析1996—2008年河南省耕地集约利用状况,并诊断耕地集约利用的障碍因素。研究表明:(1)1996—2008年河南省耕地集约利用度总体呈上升趋势,但受自然灾害影响,2002—2004年出现小幅波动;(2)1996—2008年河南省耕地的投入强度、利用强度、产出效果、持续状态等均总体呈增加态势;(3)河南省耕地集约利用的主要障碍因素是地均农电投入、地均农机动力、地均利润、城镇化水平等,因而政府应继续加大农业基础设施投入力度,提高农民积极性,增强农业抗灾能力。     

华北平原典型农区农地细碎化对村级农田林网的影响--以河北省曲周县为例

本研究以河北省曲周县农地细碎化的杏园村、西魏村和农地规模经营的东刘庄村为例,采用实地测量和问卷调查的方法,探明农地细碎化对村级农田防护林的影响及其根源。结果表明,农地细碎化对村级农田林网结构和配置造成破坏。农地细碎化的林网网格增大,主带距是华北平原区推荐值的2.70倍。农地细碎化林网树种单一,配置不合理。杏园村和西魏村约53.8%的干道北侧无林木,干道北侧林带林木数量平均比南侧显著减少60.8%;其紧邻农田行树木密度为0~26株·50m-1,比次邻行的数量显著减少25.8%(P0.05),比东刘庄减少47.3%。据林带面积与林木数量关系的拟合曲线,东刘庄村林木最高密度为23.2株·100m-2,比其余两村高56.5%。多数农户反对田边地头栽树,经营林网技术匮乏。人多地少矛盾是林网毁坏的深层原因,林木胁地是其直接原因,农地细碎化激化了这些矛盾。土地整理规划是解决现状的根本途径,同时不可忽视社会教育和管理。     

温度对麦秸混合物料厌氧干发酵中糖类水解酶活性的影响

水解酶活性直接影响到秸秆厌氧干发酵的沼气产量。本文以麦秸为主要原料, 配制干物质含量(TS)35%的混合发酵物料, 设置20 ℃、25 ℃、30 ℃、35 ℃、40 ℃ 5种不同温度条件, 发酵周期为35 d, 测定发酵过程中料液的纤维素酶、木聚糖酶、淀粉酶和蔗糖酶的活性变化。结果表明, 沼气产气高峰在35 ℃左右, 20~40 ℃时, 随着温度的升高, 发酵后料液的料液干物质含量(TS)、可挥发固体含量(VS)、C/N均明显下降, 发酵产沼气后, 各处理发酵液 pH都降到7.0以下, 其中40 ℃的pH降低幅度最大。纤维素酶活性在发酵初期较低, 峰值出现也较晚, 温度升高明显有利于提高纤维素酶活性。木聚糖酶的起始活性较高, 整个发酵过程中呈先升高后降低并渐趋于平缓的变化趋势, 20~25 ℃处理的木聚糖酶活性在整个发酵过程中没有明显峰值。淀粉酶的起始活性较低, 但随后迅速升高, 30~40 ℃处理在10 d左右达到峰值后开始下降, 此后酶活力的变化幅度较前期平稳。蔗糖酶的起始酶活力较低, 随后升高迅速, 温度在30 ℃以上时酶活性增加更快, 35 ℃时15 d达到峰值后迅速下降, 下降速度明显大于30 ℃和40 ℃处理。由此可见, 温度对秸秆厌氧干发酵过程中不同水解酶活性的影响还是有所差异的。