不同土地利用方式下表层土壤大团聚体特征

土壤大团聚体含量能表征土壤结构稳定性,反映土壤结构变化趋势。本研究在辽河干流中下游流域主要沙化区分析湿地、林地、农田和草地4种土地利用方式对0-20cm土层土壤大团聚体(0.25 mm)含量和稳定性的影响,及各粒径大团聚体的空间异质性,并进行空间插值模拟其分布。结果显示,农田土壤团聚体破坏率最大,达到46.98%,林地最小,为26.36%;依据土壤水稳性大团聚体含量、团聚体颗粒平均重量直径和几何平均直径,评价土壤结构稳定性强弱为湿地林地农田草地;4种土地利用导致土壤大团聚体稳定性差异显著(P0.05),湿地和草地之间的差异性最显著;湿地土壤结构相对最好,其次是林地和农田,草地相对最差。本研究结果可为辽河干流流域土地沙化程度评价及分区治理提供参考依据。     

西北旱作农田不同耕作模式对土壤性状及小麦产量的影响

【目的】在雨养农业区,旱作区因连年翻耕而引起严重的土壤质量退化,使作物生产力下降,需定期改变其耕作方式。免耕深松隔年轮耕可以降低土壤容重,增加耕层土壤团聚体和有机碳氮的含量,增强土壤蓄水保墒能力,对改善土壤性状和提高作物产量具有重要意义。【方法】本研究于2007～2010年在宁夏南部半旱区进行了两年免耕一年深松 (NT/ST/NT)、两年深松一年免耕 (ST/NT/ST)、连年翻耕 (CT) 3种耕作模式试验,研究了其对耕层土壤容重、团聚体、土壤有机碳氮含量、土壤水分及作物产量的影响。【结果】3年耕作处理后,与连年翻耕相比,NT/ST/NT、ST/NT/ST处理0—20 cm层土壤容重分别降低了4.4%和7.3%,20—40 cm土层分别降低2.1%和5.7%,40—60 cm土层分别降低4.1%和5.5%;土壤孔隙度0—20 cm土层分别提高了4.1%和6.8%,20—40 cm土层提高了2.1%和4.3%,40—60 cm土层提高了5.5%和5.7%。0—20 cm土层,NT/ST/NT处理0.25～2 mm机械稳定性团聚体含量平均较CT处理提高了12.4%,ST/NT/ST处理 > 2 mm机械稳定性团聚体含量较CT处理平均提高了42.0%;20—40 cm土层,NT/ST/NT、ST/NT/ST处理 > 2 mm团聚体含量较CT处理平均分别提高了44.3%和50.4%。两种轮耕模式使0—40 cm土层土壤团聚体平均重量直径分别显著高于CT处理21.8%和22.5%,几何平均直径分别高于CT处理9.6%和9.5%。三个处理耕层土壤有机碳氮含量均比试验前有不同程度的增加,轮耕处理0—30 cm土层0.25～2 mm粒级有机碳含量和 < 0.25 mm粒级全氮含量显著高于CT,以ST/NT/ST处理效果最佳。NT/ST/NT和ST/NT/ST处理0—10 cm土层0.25～2 mm团聚体有机碳含量较CT处理分别显著提高7.9%和10.2%,10—20 cm土层分别提高19.0%和15.7%,20—30 cm土层分别提高10.6%和13.3%;0—10 cm土层 < 0.25 mm粒级全氮含量显著提高9.4%和10.9%,10—20 cm土层分别提高6.8%和10.2%,20—30 cm土层分别提高7.4%和9.3%。研究期间,NT/ST/NT和ST/NT/ST处理较CT处理可显著提高0—200 cm土壤贮水量,其中以ST/NT/ST处理保蓄土壤水分效果最佳。在小麦生长前期,轮耕处理土壤贮水量均高于连年翻耕,生长后期ST/NT/ST处理土壤水分含量最高,NT/ST/NT处理次之。轮耕处理的小麦生物量和籽粒产量显著高于连年翻耕,其中小麦籽粒产量分别增加9.6%和10.7%。【结论】免耕/深松轮耕可显著改善土壤的物理性状和水分环境,显著增加耕层土壤有机碳氮含量,提高作物的生产力,在宁南旱区有重要的应用前景。     

长期施有机肥对耕地棕壤团聚体及钙素分布的影响

为了探明施有机肥对耕地棕壤团聚体及钙素分布的影响,以长期定位施肥近30年的耕地棕壤为研究对象,采用干筛法进行土壤团聚体分级,系统研究了单施有机肥及有机肥配施氮磷肥对耕地棕壤团聚体及不同形态钙素分布的影响。结果表明:与不施肥对照相比,施有机肥可增加1~2mm粒级团聚体含量,且随有机肥施入量的增加而增加,最高增加了66.68%;与单施有机肥相比,配施氮磷肥则降低了1~2mm粒级团聚体含量;与对照相比,单施及配施有机肥均降低了0.25~1 mm粒级团聚体含量,降幅最高达15.20%。单施及配施有机肥均提高了全土的全钙含量,其中单施高于配施,最高为施高量有机肥处理,增幅达11.67%;单施有机肥处理以1~2 mm粒级团聚体的全钙含量最高,配施氮磷肥后以0.053~0.25mm的最高;与对照相比,单施及配施有机肥均增加了各粒级团聚体水溶性钙含量;单施有机肥提高了土壤交换性钙含量,配施氮磷肥却相反;单施及配施有机肥处理均增加了全土酸溶性钙含量。相关性分析显示,耕地棕壤各级团聚体的全钙含量是影响各形态钙素分布的重要因素。因此,长期施有机肥不仅增加了耕地棕壤较大粒级团聚体含量,且可增加较大粒级团聚体的钙素含量。     

高分子化合物对盐渍化棉田土壤团聚体组成及棉花产量的影响

[目的]比较施用不同高分子化合物后盐渍化棉田土壤团聚体及棉花产量的差异,选取适合的高分子化合物用于改良盐渍化棉田及提高棉花产量.[方法]试验在新疆维吾尔自治区石河子146团棉花大田进行,设4个处理,分别为M1(聚丙烯酸盐类处理,K-PAM)、M2(聚丙烯酰胺类处理,PAM)、M3(纤维素类处理,HEC)和对照(不施化合物,CK),于不同生育期采集棉田土壤的团聚体及待测土样,测定土样pH和电导率,并在棉花采收期进行测产.[结果]M1和M2较CK在棉花盛花期和盛铃期均可显著降低不同土层土壤的电导率(P<0.05,下同),有效减小盐分毒害,M3在0~20 cm土层较CK的电导率显著升高,在20~40 cm土层表现为显著降低;在棉花盛铃期,M2和M3较CK 20~40 cm土层土壤pH显著降低,其余生育期M2较CK对土壤pH无显著影响(P>0.05).高分子化合物施入土壤后改善了盐渍化土壤结构,主要是增加2.000~0.053 mm土壤团聚体含量;3种高分子化合物均可显著提高棉花产量,其中以M1增产效果最好,增产107.4%.[结论]高分子化合物施用后改善了盐渍化土壤结构,提高了棉花产量,其中以聚丙烯酸盐类施用效果最佳,可作为新疆盐渍土棉田土壤改良的优先选择.     

不同程度重金属污染对水稻土团聚体组成的影响

以太湖地区长期受重金属污染的稻麦轮作条件下的水稻土为研究对象,分别采取水稻收获期和小麦收获期不同重金属污染水平的土壤和临近非污染土壤(对照土壤),利用低能量超声分散分离技术将原状土进行团聚体分级,并结合土壤碳库分析,研究不同程度重金属污染对水稻土团聚体组成的影响。结果表明:随着重金属污染程度的增加,小麦收获期土壤2~0.2 mm与0.2~0.02 mm粒级的团聚体含量呈显著降低趋势,0.02~0.002 mm与0.002 mm粒级团聚体含量显著增加,但这种趋势在水稻收获期表现不显著;重金属污染降低了水稻季团聚体平均重量直径(MWD),从而降低了土壤的团聚程度,但这在小麦季并未表现出显著的降低作用;而小麦季重金属污染对原土及团聚体中有机碳含量没有显著影响,水稻季重金属污染则显著增加了土壤有机碳的含量。这些结果表明不同重金属污染程度对土壤团聚体组成的影响在不同的作物收获期表现不同,这可能与土壤团聚体周转过程受农田水分管理等措施影响有关,尚需深入研究。     

美国北阿巴拉契亚地区耕作措施和土地利用管理对土壤团聚体和有机碳的影响

Promoting soil carbon sequestration in agricultural land is one of the viable strategies to decelerate the observed climate changes.However,soil physical disturbances have aggravated the soil degradation process by accelerating erosion.Thus,reducing the magnitude and intensity of soil physical disturbance through appropriate farming/agricultural systems is essential to management of soil carbon sink capacity of agricultural lands.Four sites of different land use types/tillage practices,i) no-till (NT) corn (Zea mays L.) (NTC),ii) conventional till (CT) corn (CTC),iii) pastureland (PL),and iv) native forest (NF),were selected at the North Appalachian Experimental Watershed Station,Ohio,USA to assess the impact of NT farming on soil aggregate indices including water-stable aggregation,mean weight diameter (MWD) and geometric mean diameter (GMD),and soil organic carbon and total nitrogen contents.The NTC plots received cow manure additions (about 15 t ha-1) every other year.The CTC plots involved disking and chisel ploughing and liquid fertilizer application (110 L ha-1).The results showed that both water-stable aggregation and MWD were greater in soil for NTC than for CTC.In the 0-10 cm soil layer,the ＞ 4.75-mm size fraction dominated NTC and was 46％ more than that for CTC,whereas the ＜ 0.25-mm size fraction was 380％ more for CTC than for NTC.The values of both MWD and GMD in soil for NTC (2.17 mm and 1.19 mm,respectively) were higher than those for CTC (1.47 and 0.72 mm,respectively) in the 0-10 cm soil layer.Macroaggregates contained 6％42％ and 13％ 43％ higher organic carbon and total nitrogen contents,respectively,than microaggregates in soil for all sites.Macroaggregates in soil for NTC contained 40％ more organic carbon and total nitrogen over microaggregates in soil for CTC.Therefore,a higher proportion of microaggregates with lower organic carbon contents created a carbon-depleted environment for CTC.In contrast,soil for NTC had more aggregation and contained higher organic carbon content within water-stable aggregates.The soil organic carbon and total nitrogen stocks (Mg ha-1) among the different sites followed the trend of NF ＞ PL ＞ NTC ＞ CTC,being 35％-46％ more for NTC over CTC.The NT practice enhanced soil organic carbon content over the CT practice and thus was an important strategy of carbon sequestration in cropland soils.     

生物炭引起的土体回弹变化：土壤质地和生物炭用量的影响

Biochars are,amongst other available amendment materials,considered as an attractive tool in agriculture for carbon sequestration and improvement of soil functions.The latter is widely discussed as a consequence of improved physical quality of the amended soil.However,the mechanisms for this improvement are still poorly understood.This study investigated the effect of woodchip biochar amendment on micro-structural development,micro-and macro-structural stability,and resilience of two differently textured soils,fine sand (FS) and sandy loam (SL).Test substrates were prepared by adding 50 or 100 g kg-1 biochar to FS or SL.Total porosity and plant available water were significantly increased in both soils.Moreover,compressive strength of the aggregates was significantly decreased when biochar amount was doubled.Mechanical resilience of the aggregates at both micro-and macro-scale was improved in the biochar-amended soils,impacting the cohesion and compressive behavior.A combination of these effects will result in an improved pore structure and aeration.Consequently,the physicochemical environment for plants and microbes is improved.Furthermore,the improved stability properties will result in better capacity of the biochar-amended soil to recover from the myriad of mechanical stresses imposed under arable systems,including vehicle traffic,to the weight of overburden soil.However,it was noted that doubling the amendment rate did not in any case offer any remarkable additional improvement in these properties,suggesting a further need to investigate the optimal amendment rate.     

保水剂施用量对杨树苗土壤物理性状与微生物活性的影响

[目的]探讨保水剂不同施用量对杨树土壤物理性状与微生物活性的作用效果,为中国杨树人工林节水高产实践模式提供理论依据与技术参考。[方法]研究CK(常规灌量)、CL(60%常规灌量配施10g保水剂)、CM(60%常规灌量配施30g保水剂)和CH(60%常规灌量配施50g保水剂)4个处理对杨树苗土壤物理性状、水稳性团粒结构、微生物数量、微生物呼吸和代谢熵的影响。[结果]同CK相比,CM处理显著降低了土壤容重,并明显提高了非毛管孔隙度,其中土壤容重分别较CK,CL和CH处理显著下降13.71%,5.31%和7.76%;还明显促进了土壤大团聚体(0.25mm团粒)的形成。同时,CM处理明显增加了土壤微生物总量和微生物量碳、氮含量,并显著增强了土壤微生物呼吸作用,其微生物呼吸速率分别比CK,CL和CH处理提高30.77%,11.84%和7.59%。此外,CM处理还降低了代谢熵,分别较CK,CL和CH处理下降4.81%,8.29%和9.74%。[结论]适宜的节水灌溉措施(60%常规灌量与30g保水剂组合)有助于改善杨树苗土壤的物理环境,并增强微生物活性。     

基于LB法不同植被类型下土壤团聚体水稳性研究

土壤团聚体与土壤侵蚀和径流密切相关,本试验用Le Bissonnais法中的快速处理测定黄土丘陵区纸坊沟流域土壤水稳性团聚体含量,计算团聚体平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和质量分形维数(D),比较几种水稳性团聚体指标之间的相关性,确定植被类型对土壤水稳性团聚体含量的影响。结果表明,大于0.2 mm的土壤团聚体含量在1978年油松林地的0~5 cm层最大,为54.95%,在1990年刺槐林地和荒地的20~40 cm层最小,为3.20%;MWD(mm)和GMD(mm)在1978年油松林地的0~5 cm层最大,分别为1.66和0.46,在荒地的20~40cm层最小,分别为0.09和0.05;表层(0~5 cm)土壤D在2.71~2.84之间,表下层在2.74~2.91之间。土壤有机质与D,MWD,GMD和0.2 mm显著相关,表明增加土壤有机质含量有利于土壤团聚体形成和水稳定性提高。D,MWD,GMD和0.2 mm都可用于表征土壤团聚体水稳定性,作为土壤抗侵蚀性指标。     

黄土高原旱地保护性耕作农田土壤团聚体特性变化研究

以春玉米品种沈玉17为材料,设置保护性耕作（NT）、传统耕作＋秸秆还田（TS）和传统耕作（CT）3种耕作方式,通过多年定位试验,研究黄土高原旱塬地保护性耕作农田土壤有机质及团聚体特性的变化。结果表明,NT与TS和CT相比能显著提高土壤有机质含量。干筛法分析结果表明,0-30 cm深度,NT处理粒径〉0.25mm的大团聚体含量、平均重量直径（mean weight diameter,MWD）均显著高于TS和CT处理。湿筛法分析结果表明,水稳性团聚体MWD在0-10 cm深度为NT〉TS〉CT,处理间差异显著（P〈0.05）;0-20 cm深度,NT处理土壤团聚体破坏率均低于CT处理。保护性耕作能促进土壤团聚体的形成,提高团聚体的稳定性,而传统耕作则由于人为扰乱土层结构,降低了土壤团聚体数量和稳定性。