长期施用化肥和秸秆对水稻土碳氮矿化的影响

以长期定位试验的土壤为供试材料,通过室内培养试验,研究了长期施用化肥和秸秆对水稻土?C、N矿化和微生物生物量的影响。结果表明长期施用化肥和秸秆增加了土壤?C?矿化量,但降低了可矿化?C?在土壤有机?C?中的比例。长期施用化肥能够增加土壤?N?矿化量,而且增加了可矿化?N?在土壤全?N?中的比例,但配施秸秆不能继续增加?N?矿化量。长期施用化肥和秸秆能够显著增加土壤微生物生物量?C、N?含量,但微生物量在土壤中的比例变化不大。     

Pedogenic carbonate recrystallization assessed by isotopic labeling: a comparison of 13C and 14C tracers

The C isotopic composition (δ¹³C) of pedogenic carbonates reflects the photosynthetic pathway of the predominant local vegetation because pedogenic (secondary) CaCO₃ is formed in isotopic equilibrium with soil CO₂ released by root and rhizomicrobial respiration. Numerous studies show the importance of pedogenic carbonates as a tool for reconstructing paleoecological conditions in arid and semiarid regions. The methodological resolution of these studies strongly depends on the time scale of pedogenic carbonate formation, which remains unknown. The initial formation rate can be assessed by ¹⁴C labeling of plants grown on loess and subsequent incorporation of ¹⁴C from rhizosphere CO₂ into newly formed carbonate by recrystallization of loess CaCO₃. We tested the feasibility of ¹⁴C and ¹³C tracers for estimating CaCO₃ recrystallization rates by simultaneous ¹⁴C and ¹³C labeling and comparison with literature data. ¹⁴C labeling was more efficient and precise in assessing recrystallization rates than ¹³C labeling. This is connected with higher sensitivity of ¹⁴C liquid scintillation counting when compared with δ¹³C measurement by IRMS. Further, assessment of very low amounts of incorporated tracer is more precise with low background signal (natural abundance), which is true for ¹⁴C, but is rather high for ¹³C. Together, we obtained better reproducibility, higher methodological precision, and better plausibility of recrystallization rates calculated based on ¹⁴C labeling. Periods for complete CaCO₃ recrystallization, extrapolated from rates based on ¹⁴C labeling, ranged from 130 (125–140) to 240 (225–255) y, while it was ≈ 600 (365–1600) y based on the ¹³C approach. In terms of magnitude, data from late‐Holocene soil profiles of known age provide better fit with modeled recrystallization periods based on the ¹⁴C approach.     

丘陵区土地整理对土壤理化性状的影响

该文以莱芜市里辛土地整理项目为例,采用野外采样和室内分析相结合的方法,研究了丘陵区土地整理对土壤理化性状的影响。研究结果表明,土地整理对土壤物理性状影响极显著或显著;对土壤化学性状影响不显著;各土壤理化性状的变异系数,除土壤体积质量增加、土壤黏粒稍有增加外,其他均下降,整理后土壤理化性状更均匀。土壤理化性状变化原因主要是整理中注重物理措施、忽视土壤培肥,施工不规范及国家有关标准不具体等造成。今后应重视土壤培肥,规范施工,完善有关土地整理标准、明确各项土壤理化性状指标等,以确保土壤质量提高。     

耕作措施对温带半干旱地区土壤温室气体(CO2、CH4、N2O)通量的影响

通过设置在甘肃省定西市李家堡镇的不同耕作措施试验, 利用CO₂分析仪、静态箱-气相色谱法对双序列轮作次序下春小麦地、豌豆地生育期内CO₂、CH₄和N₂O通量进行了测定。试验结果表明: 4种耕作措施下春小麦地和豌豆地在生育期内均表现为CO₂源、N₂O源和CH₄汇的功能。传统耕作不覆盖、免耕不覆盖、免耕秸秆覆盖和传统耕作结合秸秆还田下, 春小麦生育期内平均土壤CO₂通量(μmol·m^-2·s^-1)分别为0.203 6、0.221 2、0.241 8、0.224 9, CH₄通量(mg·m^-2·h^-1)分别为-0.041 6、-0.078 0、-0.081 8、-0.053 7, N₂O通量(mg·m^-2·h^-1)分别为0.089 1、0.069 2、0.046 1、0.065 6; 豌豆生育期内平均土壤CO₂通量(μmol·m^-2·s^-1)分别为0.273 6、0.261 6、0.218 1、0.236 0, CH₄通量(mg·m^-2·h^-1)分别为-0.055 0、-0.073 7、-0.066 2、-0.054 5, N₂O通量(mg·m^-2·h^-1)分别为0.123 4、0.084 7、0.080 6、0.035 0。少免耕及小麦秸秆覆盖有利于减少土壤CO₂排放通量, 免耕不覆盖、免耕秸秆覆盖及传统耕作结合秸秆还田均能不同程度地增加CH₄吸收通量、减少N₂O排放通量。综合来看, 免耕不覆盖、免耕秸秆覆盖和传统耕作结合秸秆还田3种保护性耕作措施有助于减少土壤温室气体的排放量。春小麦地CO₂通量随着土壤温度、土壤含水量的逐渐升高而增大; CH₄吸收通量随着土壤含水量的逐渐升高而增大, 而随着土壤温度的逐渐升高而减小。豌豆地CO₂通量的变化与土壤含水量存在极显著正相关关系; 而春小麦地N₂O通量则与平均土壤温度呈显著正相关, 豌豆地则为极显著正相关。     

桂西北喀斯特地区不同土地利用类型土壤抗蚀性研究

土壤抗蚀性是反映土壤抵抗侵蚀能力的重要参数之一,是土壤侵蚀研究的重要内容。本文选取土壤有机质、水稳性团聚体、团聚体结构破坏率、团聚状况、团聚度、分散率和<0.05 mm粉黏粒含量等7个指标,通过单因素方差分析及主成分分析,探讨了桂西北喀斯特地区5种不同土地利用类型土壤抗蚀性的差异。结果表明:原生林和次生林土壤有机质含量显著(P<0.05)高于撂荒地、坡耕地和人工林,撂荒地土壤有机质含量较坡耕地和人工林高,但差异不显著。原生林、次生林及撂荒地土壤>0.25 mm水稳性团聚体总量及团聚状况显著高于坡耕地及人工林,但其土壤团聚体结构破坏率及分散率显著低于坡耕地;人工林土壤团聚体结构破坏率显著高于次生林,但与原生林、撂荒地和坡耕地差异不显著;人工林土壤分散率则与坡耕地类似,显著低于原生林、次生林及撂荒地;原生林、次生林土壤团聚度与撂荒地、坡耕地差异不显著,但显著高于人工林;次生林、撂荒地及人工林<0.05 mm粉黏粒含量与原生林、坡耕地差异不显著,但坡耕地土壤<0.05 mm粉黏粒含量显著高于原生林。由主成分分析综合评分得到土壤抗蚀性强弱顺序为:原生林>次生林>撂荒地>坡耕地>人工林。因此,喀斯特地区人为干扰严重降低了土壤的抗蚀性,耕地通过撂荒方式能够提高土壤抗蚀性。     

不同草田轮作模式对土壤养分动态的影响

在宁南旱区10年生苜蓿草地上进行了为期3a的27种不同草田轮作模式试验,研究了土壤有机质、氮、磷的动态变化特征。结果表明,与保持生长的对照苜蓿草地相比,苜蓿草地实行草田轮作后,有机质持续下降,轮作第1,3a的马铃薯,第2a的春小麦对土壤有机质有明显影响,马铃薯连作模式使土壤有机质降幅最大;不同轮作模式的土壤全氮变化有较大差异,谷子和春小麦等禾本科作物单一连作模式对土壤氮素造成偏耗;不同轮作模式碱解氮总体上呈下降趋势,轮作作物产量水平直接影响土壤碱解氮含量的高低。全磷呈先降后升又降趋势。作物轮作能够提高苜蓿草地土壤氮、磷有效性。为了高效、协调和可持续地利用水肥,应选择合理的草田轮作模式。     

黄土坡面细沟形态变化及其与流速之间的关系

研究细沟的形态变化特征是认识细沟侵蚀的重要基础,细沟发育过程中细沟形态变化与水流动力学特性之间存在相互影响和相互作用的关系,研究细沟发育过程中细沟形态与水动力学之间的关系,有利于更好地了解细沟侵蚀过程和侵蚀机理。该研究通过室内人工模拟降雨试验,对黄土坡面细沟发育过程中的细沟形态变化及其与流速的关系进行了研究。结果表明:坡面侵蚀过程呈明显的阶段性,坡面细沟形态变化过程与坡面径流含沙量的变化情况基本一致;坡面跌坎发生的临界流速为0.19~0.21 m/s,当坡面径流流速大于这个临界值的时候,坡面会出现跌坎;细沟发育初期,细沟间的距离一定程度上影响细沟的分布,最早出现的细沟之间不会再出现新的跌坎,这一间距范围在12.5~17.5 cm之间;细沟侵蚀过程主要以下切侵蚀和溯源侵蚀为主,沟壁坍塌的侵蚀作用相对较小;细沟流速随时间的变化大致呈先增后减的趋势,细沟流速随细沟宽度的增加而显著减小,这一趋势在4 m坡段尤为明显,二者之间存在显著负相关关系(r=-0.348,P=0.04)。受试验条件所限没有研究细沟深度和流速等其他水动力学参数,以后需要不断改进试验方法来准确测量流速、水深等指标,进一步研究细沟发育过程。     

黑土区土壤侵蚀厚度对土地生产力的影响及其评价

为了研究黑土区土壤侵蚀厚度对土地生产力的影响,采用盆栽试验,人为剥离黑土表层0、5、10、15、20、25和30 cm土壤以模拟侵蚀厚度不同的耕层土壤,分析土壤侵蚀厚度对土壤理化性质、大豆生物性状和水分利用效率等指标的影响。并对TOPSIS(technique for order preference by similarity to ideal solution)模型进行改进,用于评价侵蚀厚度不同的土壤的土地生产力。结果表明:土壤全N、碱解N、全P、速效P、有机质含量和土壤田间持水率均随侵蚀厚度的增加而递减,土壤容重随侵蚀厚度的增加而递增。土壤侵蚀厚度对大豆生长有显著影响,随着侵蚀厚度的增加,大豆减产率呈"S型"曲线递增,产量、耗水量呈"Z型"曲线递减,水分利用效率呈指数曲线关系递减。改进的TOPSIS模型对不同侵蚀厚度下土地生产力的评价结果较为理想,计算的土地生产力指数随土壤侵蚀厚度的变化呈"Z型"曲线,与大豆产量的变化趋势相同,且二者呈指数函数关系,决定系数达0.996,均方根误差为0.65。研究结果可为黑土区土壤侵蚀防治提供理论依据。     

晋西苹果与大豆间作系统土壤养分分布特征

为了研究晋西黄土区果农间作系统中土壤养分分布特征,选取研究区具有典型代表性的4,6和8年生苹果(Malus pumila)+大豆(Glycine max)间作系统为研究对象,对间作系统土壤养分(速效钾、速效磷、有机质、全氮)含量进行了定位、定量监测。结果表明:(1)在垂直方向上,不同树龄苹果+大豆间作系统速效钾、速效磷和有机质含量均随着土层深度增加而减少,而全氮含量表现为先增加再减少;(2)在水平方向上,随着距树行距离的增加,4年生间作系统与6年生间作系统土壤养分总体上呈现"W"型分布,而在8年生间作系统中呈现"M"型分布(全氮除外),极值分别出现在距树行1.5,2.5,3.5m处,且极大值点养分含量与极小值点含量有显著差异(p0.05);(3)随着树龄增长,果树与农作物的养分竞争关系逐渐发生变化,且在8年生间作系统中养分竞争最激烈。基于间作系统土壤养分特征,建议在田间施肥管理时,应以施氮肥为主,且随着树龄的增长应该适时增大复合界面的距离或停止复合经营。     

1961-2010年黄河源区蓝绿水资源时空变化

利用SWAT(soil and water assessment tool,SWAT)模型和非参数检验方法(Mann-Kendall),从时空尺度上分析了黄河源区1961-2010年蓝绿水资源量多年平均变化和各生长季节的变化规律。研究结果表明,在时间上,近50 a来,黄河源区绿水资源量多年平均是蓝水的2倍以上。黄河源区蓝水资源春、秋两季减少,秋季显著减少,减少幅度0.355 mm/a,夏季略微增加;绿水资源春季减少,夏、秋两季增加,秋季显著增加,增加幅度0.286 mm/a。在空间上,黄河源区蓝绿水资源量在各季节呈现出由东南向西北递减的趋势,东南部地区蓝水资源秋季减少明显,减小幅度最大为1.98 mm/a,绿水资源量夏、秋两季增加明显,最大为1.62 mm/a。随全球气候的变化,蓝绿水资源量在时空上差异将会进一步加大。因此,应加强黄河源区水资源的管理,减少源区绿水尤其是其中无效用水(蒸发)的消耗,减少生长季高耗水作物的种植,以保证中下游地区水量的有序供给。