吉林省农田土壤肥力现状及变化特征

【目的】距离中国第二次土壤普查已有近30年的时间,受种植活动、作物品种、耕作方式等变化的影响,农田土壤肥力已发生了巨大的变化。为实现土地资源的有效利用和种植业的可持续发展,必须明确农田土壤养分的现状与变化特征。【方法】通过对2005-2010年吉林省测土配方施肥项目中大量的土壤养分数据进行分析,研究吉林省农田土壤肥力现状,并与第二次普查数据对比以了解农田土壤养分的变化特征。【结果】目前,吉林省农田土壤的pH平均为6.6,有机质含量平均为26.1 g·kg^-1,碱解氮含量平均为146.8 mg·kg^-1, 有效磷含量平均为26.7 mg·kg^-1,速效钾含量平均为121.9 mg·kg^-1。吉林省不同区域土壤养分存在显著差异,pH自东向西逐渐升高,而有机质、碱解氮和有效磷含量从东到西逐渐降低,速效钾含量东部地区显著低于其他地区。与第二次土壤普查结果相比,目前吉林省农田土壤有机质含量明显下降,碱解氮和有效磷含量大幅提高,速效钾含量略有降低。【结论】在长期耕作和较高施肥量条件下,吉林省农田土壤养分变化明显。建议今后在作物种植过程中大力推广科学施肥技术,重视有机肥与化肥配施,适当控制氮、磷肥施用,推进秸秆还田,以实现吉林省农田土壤肥力的提高和养分的平衡供应。     

温度及水分对黑钙土锌有效性及赋存形态的影响

采用室内模拟方式,探究温度、水分及冻融交替对锌施入黑钙土后有效锌含量及锌形态转化的影响。结果表明:210 d时,30℃时土壤有效锌含量比-10℃时有效锌含量分别高16. 4%(20%含水量)和8. 3%(10%含水量)。冻融作用会加剧土壤有效锌含量的降低,经20个冻融周期处理后的土壤有效锌含量比未经冻融土壤降低1. 6%。温度及水分会对土壤锌形态转化产生影响,210 d时,30℃时交换态锌含量比-10℃时高出25. 2%(20%含水量)和6. 6%(10%含水量);碳酸盐结合态锌含量随温度的升高逐渐降低,10%含水量时降幅更为明显;温度和含水量的升高会在一定程度上增加有机结合态锌及残渣态锌的含量。冻融作用会促进土壤锌趋于稳定化。这说明,黑钙土缺锌易发生于低温、湿度大的土壤环境中;冻融交替作用会降低土壤有效锌含量,促使锌的稳定化。     

不同施肥管理对东北黑土区氮损失的影响

为了明确不同施肥管理的肥料利用率及其氮损失对环境的影响,采用自然降雨条件下土槽模拟试验方法,系统研究了在东北黑土玉米单作体系下不同施肥管理(尿素、秸秆还田和缓控释肥)在一次性施用条件下的农田氨挥发、氮径流淋溶损失及土壤硝态氮累积特性。结果表明:农民习惯施肥、秸秆还田施肥及控释肥氨挥发总量分别为26.1、24.2、23.9 kg N·hm-2,占化肥施用量的10.9%、10.1%、10.0%;氮径流淋溶损失分别占化肥施用量的1.4%、1.5%、0.9%,且以氮径流损失为主;土壤0~50 cm土层氮残留分别为42.2、42.3、54.6 kg N·hm-2。秸秆还田处理可以在保证产量的前提下,减少土壤氮残留、提高肥料利用率;控释肥在降雨量少的条件下氮残留相对较高,应适当降低施氮量。     

等碳量玉米秸秆及其腐解、炭化材料还田对黑土腐殖质的影响

本文通过在高型塑料桶施加等碳量的玉米秸秆、腐熟秸秆和生物质炭的盆栽试验,以不施加有机物料作对照,研究不同还田材料对土壤腐殖质组成和胡敏酸结构性质的影响,为施用不同秸秆产品提供科学支持。试验共设4个处理,分别是不施加有机物料的对照(CK)、施加玉米秸秆(CS)、施加腐熟玉米秸秆(HCS)和施加玉米秸秆生物质炭(Bc),每个处理3次重复。结果表明:3种有机物料处理有利于增加土壤有机碳含量,改善腐殖质组成。Bc、HCS和CS处理SOC分别增加了18.20%、17.36%和1.45%,Bc和HCS处理差异显著;水溶性物质(WSS)含碳量分别增加36.36%、36.36%和18.18%,差异显著;胡敏素(HM)含碳量分别增加28.91%、24.69%和1.25%,Bc和HCS处理差异显著;胡敏酸(HA)含碳量分别增加21.64%、19.65%、8.46%,差异显著;富里酸(FA)含碳量显著减少;PQ值显著增加,从CK的62.86%分别增加到74.16%、69.86%和67.47%。不同材料对HA分子结构的影响不同,CS和HCS 2种秸秆处理的HA分子H/C和2920/1620比值增大(分别从1.056增加到1.075和1.107;从0.262增加到0.333和0.380),高温/中温放热比和失重比显著降低(分别从1.95降低到1.75和1.57;从1.56降低到1.50和1.41),说明施加玉米秸秆和腐熟秸秆使得HA分子缩合度和芳香性下降,脂族性增强,有利于HA分子向简单化方向发展;而Bc与秸秆处理相反,HA分子H/C和2920/1620比值减小(分别从1.056减少到1.025;从0.262减少到0.223),高温/中温放热比和失重比增加(分别从1.95增加到2.19;从1.56增加到1.65),说明施加生物质炭使得HA分子脂族与芳香碳比例下降,缩合度和芳香性增强,更有利于HA分子的稳定。秸秆和腐熟秸秆还田有利于增强HA的活性,而生物质炭还田更有利于土壤有机碳的固定。     

NDMI与TCW在西藏低植被区土壤湿度监测中的比较

土壤湿度的遥感监测在农牧业生产中发挥着重要作用。基于Landsat TM影像,利用研究区不同深度的土壤湿度实测数据,对两种可以反映地表湿度的指标归一化差异湿度指数(Normalized Difference Moisture Index,NDMI)和缨帽变换的湿度分量(Tasseled Cap Wetness,TCW)在西藏低植被覆盖区土壤湿度的监测结果进行精度验证与对比分析。结果表明:在0~5 cm、10 cm和20 cm深度处,NDMI与土壤湿度实测值回归方程的回归系数分别为0.6181、0.6853、0.5764,TCW与土壤湿度实测值回归方程的回归系数分别为0.4586、0.5101、0.5628。此外,NDMI、TCW与实测值的变化趋势一致,但NDMI对土壤湿度变化更加敏感。通过对比NDMI与TCW反演结果的空间分布情况也表明,NDMI对土壤湿度的变化具有更好的区分能力,尤其是在高海拔的低植被覆盖区。该研究可为高原低植被覆盖区土壤湿度监测方法的选择与误差分析提供参考依据。     

土壤腐殖物质组分结合态磷素有效性的研究

以棕色针叶林土、暗棕壤和黄棕壤为供试土壤,采用常规的碱(0.1 mol L-1 NaOH+ 0.1 mol L-1Na4P2O7)提取液酸化法分离出胡敏酸(HA),碱不溶性的粗胡敏素(CHU)再经10％HF-HC1处理得到去除矿质灰分后纯化的胡敏素(PHU);利用酶水解和紫外照射方法,分析了上述各腐殖物质组分结合态磷素...     

长施马粪对暗棕壤团聚体腐殖质数量和质量的影响

运用元素和红外光谱分析研究了暗棕壤长期施用马粪(每3年施肥1次)、施低量化肥和马粪配施高量化肥对水稳性大团聚体(2 mm和2~0.25 mm)、微团聚体(0.25~0.053 mm)和粉/黏粒粒级(0.053 mm)中腐殖物质-胡敏酸(HA)的分布及其结构特征的影响,探讨施肥对农田土壤肥力的贡献及其团聚体的固碳机制。施用马粪和马粪配施高量化肥分别提高(49.06%)和降低(31.04%)了2~0.25 mm大团聚体比例,3种施肥措施均提高了土壤有机碳(SOC)数量,但对土壤HA数量影响不显著。不同施肥措施对不同粒级团聚体中HA的分子结构特征影响不同,3种施肥措施均降低了2~0.25 mm大团聚体HA的缩合度,芳香性增加;微团聚体HA缩合度降低,脂族性增强;施用马粪提高了粉/黏粒HA的缩合度和脂族性,马粪配施高量化肥提高了粉/黏粒HA的缩合度和芳香性,施用低量化肥,粉/黏粒HA缩合度下降,芳香性提高。因此,长施马粪提高了土壤SOC数量,促进2~0.25 mm大团聚体的形成,大团聚体中HA的稳定性提高,利于土壤固碳,而0.25~0.053 mm微团聚体和0.053 mm粉/黏粒HA的活性增强,利于土壤肥力供给,这些团聚体是评估长施马粪对腐殖质质量产生影响的重要粒级。     

秸秆和硫酸铝对淡黑钙土有机矿质复合体及有机碳分布的影响

以吉林省典型土壤淡黑钙土为研究对象,采用室内恒温培养法研究在不同秸秆和硫酸铝添加量下,淡黑钙土中有机矿质复合体的含量及有机碳在其中的分布,探讨有机矿质复合体对淡黑钙土固碳的贡献。结果表明:对于秸秆和硫酸铝添加的所有处理,复合体含量均表现为G_1(钠分散组)G_0(水分散组)G_2(钠质研磨分散组);与对照相比,秸秆和硫酸铝添加使得淡黑钙土中G_0组复合体的含量降低,G_2组复合体的含量明显上升,而对G_1组复合体的含量影响不大。单位质量复合体中有机碳的含量大小表现为G_2G_0G_1,G_2组复合体中的有机碳含量最高(平均含量为95.92 g·kg~(-1)),约为单位质量G_0组和G_1组复合体中有机碳含量的3倍,G_0组(平均含量为33.89 g·kg~(-1))略高于G_1组(平均含量为32.25 g·kg~(-1))。秸秆和硫酸铝添加均有助于提高G_0组复合体中有机碳的含量;而G_1组复合体有机碳含量的变化主要受秸秆添加量的影响,随着秸秆添加量的增加,G_1组复合体有机碳含量增加;秸秆对G_2组复合体中有机碳含量的提高具有促进作用,而硫酸铝的影响则相反。各组复合体对淡黑钙土固碳的贡献率取决于土壤中复合体的含量及单位质量复合体中有机碳的含量,其对固碳贡献的大小顺序为G_1G_0G_2;有机矿质复合体(G_0+G_1+G_2)质量仅占淡黑钙土质量的约四分之一,但其对于淡黑钙土固碳的贡献却为61.96%~73.56%。     

不同利用方式黑钙土有机碳组分剖面分布特征

为研究土地利用方式对土壤碳库的影响,以东北黑钙土区的天然草地、人工林地和耕地为研究对象,采集0—100 cm土体中不同土层样品(A、AB、B_k、BC和C层),测定不同利用方式土壤有机碳(SOC)、水溶性有机碳(WSOC)、轻组有机碳(LFOC)和重组有机碳(HFOC)含量。结果表明:3种利用方式SOC、LFOC和HFOC主要分布在A层,但草地WSOC含量在B_k层最多(0.27 g/kg)。由A~C层,3种土地利用方式土壤有机碳及组分有机碳含量总体均呈减少趋势,但减少程度明显不同,天然草地缓慢减少,人工林地急剧减少,耕地逐渐减少。草地转换为林地和开垦为耕地后,均造成土壤有机碳及组分有机碳含量减少,WSOC减少34%和48%,LFOC减少20%和37%,HFOC减少7%和5%,SOC减少10%和16%。草地转换为林地和开垦为耕地后,WSOC/SOC、LFOC/SOC显著降低,但HFOC/SOC却提高,说明草地被开垦后活性有机碳含量快速下降。土地利用方式和土层对SOC、WSOC和LFOC具有显著影响,且对SOC和HFOC叠加效应较强。同时,土壤理化性质也在一定程度上影响着SOC、WSOC、LFOC和HFOC。应制定合理土地利用管理政策,保护自然草地免遭破坏,减少土壤有机碳流失,发挥草地生态系统碳固存的重要作用。     

吉林省西部氟病区苏打盐碱土氟的赋存形态及分布特征

为了研究吉林省西部氟病流行区农田土壤的氟形态及其分布特征,采用连续浸提法,对该区域内45个表层土壤和6个剖面土壤的氟含量进行了测定,并与土壤理化性质进行相关分析。结果表明,表层土壤全氟含量变化范围为200~450 mg/kg,平均值为266.17 mg/kg,低于全国土壤氟背景值和对照黑土,但是其生物有效性强,水溶态氟和交换态氟平均含量分别为13.73、8.49 mg/kg,均高于对照黑土。土壤剖面中,残余态氟和全氟含量呈40~60 cm0~20 cm20~40 cm;铁锰结合态氟分布较均匀;其他形态氟则随着土层加深呈降低趋势。交换态氟与其他形态氟间呈显著或极显著的正相关关系,为各形态氟相互转换的过渡形式。pH与水溶态氟、有机束缚态氟、铁锰结合态氟呈极显著或显著正相关,与交换态氟呈极显著负相关;碳酸钙、CEC分别与水溶态氟和交换态氟呈极显著正相关;另外,有效磷与交换态氟呈显著正相关;有机质与水溶态氟、铁锰结合态氟和有机束缚态氟呈显著或极显著正相关;游离氧化铁和游离氧化铝分别与交换态氟和铁锰结合态氟呈显著或极显著正相关。降低苏打盐碱土pH是降低氟生物有效性的首选方法。通过对以上土壤参数进行分析,为今后降低该区域土壤中氟的生物有效性提供技术支持。