中国农田表土有机碳含量变化特征——基于国家耕地土壤监测数据

通过对299个国家级耕地土壤监测点20余年数据的统计分析,评价了我国农田表土有机碳含量变化情况和固碳潜力。结果表明,全国约80％试验点有机碳年平均相对增长率（Average relative annual increment,ARAI）在-1．5％～7．5％。中国农田表土有机碳含量整体呈上升趋势。东北、华北等6个地理区域分析得出,华北、华东、西南农田表土有机碳含量显著增加;华东地区有机碳增加的农田面积占全国农田比例最大,东北最小。旱地和水田有机碳含量增加显著;水田有机碳增加的试验点所占比例大于旱地;对ARAI与初始有机碳含量进行相关分析得出,我国旱地和水田有机碳潜在储存能力估计值分别为17．2和27．7g·kg^-1。农田土壤类型中水稻土和褐土有机碳含量增加显著;黑土有机碳含量下降样本所占比例最高。对我国各典型种植制度分析得出,双季稻、麦-稻、麦-玉、单季小麦种植制度下农田有机碳有了显著增加;麦玉轮作较其他种植制度的农田有机碳年平均相对增长率高。     

紫色土丘陵区非耕作季节不同种植模式下N P流失模型

为了解长江上游紫色土丘陵区非耕作季节N、P的流失特征,以长江上游紫色土丘陵区4种典型种植模式为研究对象,采用野外调查、室内分析和模型模拟相结合的方法,于2008年11月1日至12月31日研究了耕作季节后不同种植模式在每次降雨后的N、P流失特征及不完全混合模型的综合应用效果。结果表明,非耕作季节,紫色农耕地均表现出较大的N、P流失量,最大分别达到（0.491±0.079）kg·hm-2和（12.604±13.173）×10-3kg·hm-2。N的流失量均大于P的流失量,并且N、P主要通过地表径流流失。不同种植模式间N、P流失量有较大的差异,其中生姜种植模式的N、P流失量最大,大豆种植模式最小。不完全混合模型可很好应用于研究区域农耕地N、P流失。模型的有效系数均达到0.6以上,其中模拟N流失的有效系数高达0.958。这表明,非耕作季节农耕地N、P流失是区域农业面源污染的重要来源,不完全混合模型可成为该区域N、P流失预报和面源污染控制的重要手段。     

植烟土壤提取物质对烟株生长及根际土壤细菌多样性的影响

对盆栽烟草外源添加不同浓度植烟土壤提取物质(T1:40μg·mL-1;T2:120μg·mL-1;CK:蒸馏水对照),探讨植烟土壤提取物质对烟草生长及土壤细菌多样性的影响。结果表明,植烟土壤提取物处理使烟株生长受抑制,且随处理浓度的增加受抑制程度显著提高,具体表现为烟株变矮,叶面积变小,光合作用能力降低,且烟草的保护酶系统受到破坏,丙二醛含量随处理浓度加大而增加,T2处理的丙二醛含量是对照的3.44倍。对外源添加物质处理后烟草根际土壤微生物T-RFs分析发现,在对照检测到17个门24个纲,T1处理有14个门21个纲,T2有10个门17个纲;丰富度指数的变化也和门纲的变化一致,随着处理浓度的增加而显著降低。可见外源添加物质处理后,根际土壤细菌群落减少,多样性水平下降。对各处理的根际土壤微生物T-RFs变化与烟株生长变化进行相关性分析表明,在外源添加物质处理的土壤中存在较多的负相关T-RFs片段,且这些片段中较多为病原菌;而正相关的T-RFs片段主要存在于对照土壤中,其中有较多与土壤营养元素循环相关的微生物。本研究结果显示,在外源添加植烟土壤提取物质处理下,烟草的生长受抑制,烟草根际土壤的微生态受到破坏,且随浓度的提升而加重。因此,连作土壤中自毒物质的富集是造成烟草连作障碍的主要原因。关键词烟草连作障碍根际细菌自毒作用T-RFLP     

双季稻田马铃薯不同覆盖栽培对土壤酶活性的影响

为探讨双季稻区春马铃薯不同覆盖模式下稻田土壤酶活性的变化情况, 在大田条件下, 以露地处理为对照, 设置稻草、无纺布、稻草+无纺布、黑膜、稻草+黑膜5 种覆盖处理。结果表明: 地表覆盖显著影响土壤酶活性。其中, 稻草覆盖显著(P<0.05)提高碱性磷酸酶、芳基硫酸酯酶和脱氢酶酶活性, 分别较对照提高17.55%、24.77%和87.2%; 稻草+无纺布覆盖显著(P<0.05)提高芳基酰胺酶和脱氢酶活性, 分别较对照提高8.03%和71.05%; 黑膜覆盖显著(P<0.05)提高β-葡萄糖苷酶、碱性磷酸酶、芳基硫酸酯酶和脱氢酶活性, 分别较对照提高23.44%、22.70%、37.43%和146.30%; 稻草+黑膜覆盖显著(P<0.05)提高β-葡萄糖苷酶、芳基酰胺酶、碱性磷酸酶、芳基硫酸酯酶和脱氢酶活性, 分别较对照提高34.76%、19.31%、19.03%、51.98%和125.62%。由此得出, 覆盖稻草并加盖黑膜可显著提高与土壤养分循环有关的主要土壤酶活性, 利于提高土壤质量。     

重茬烤烟的烟碱积累和分配规律研究

烟叶生产中普遍存在重茬现象, 连续重茬对烟株发育和烟叶品质带来不良影响。为了给烟叶生产中合理选择种植方式提供理论依据, 并为今后深入研究烤烟重茬的障碍机理和合理解决烤烟重茬问题奠定基础,本试验在黑龙江省烤烟重茬较普遍的肇州县永胜乡, 采用田间小区试验, 研究了自然肥力和常规施肥条件下不同重茬年限烤烟的烟碱含量、积累与分配的关系。结果表明, 重茬烤烟移栽后3~11 周为烟碱缓慢积累期,11~17 周为快速积累期, 比新茬两个积累期晚2 周。收获时新茬烟碱积累量达到87.56 kg·hm^-2(自然肥力)和128.31 kg·hm^-2(常规施肥), 相同肥力下重茬烤烟积累量随重茬年限增加而显著降低。重茬烤烟根茎内烟碱分配比例随重茬年限增加而降低, 叶片中分配比例增加, 中下部烘烤烟叶烟碱含量升高, 上部叶烟碱含量降低;重茬烤烟烟碱的变化规律不因土壤肥力改变而发生变化。烤烟重茬栽培5 年后, 所有部位烟叶均未达到卷烟厂规定的优质烟叶烟碱含量标准。综合分析认为, 烤烟重茬栽培后, 烟碱积累、分配及烘烤烟叶中烟碱含量均会发生显著变化, 使烤烟烟叶质量降低, 重茬栽培不宜超过5 年。     

不同耕作方式下覆草旱作稻田土壤肥力的特征

通过始建于2003年中国南方季节性干旱区(江西省余江县)的双季稻田定位试验,于2005～2007年研究了水稻覆草旱作和免耕覆草旱作对稻田土壤理化性质和生物学性质的影响。结果表明,覆草旱作、免耕覆草旱作的耕层土壤容重和总孔隙度与常规水作的差异不显著。与常规水作相比,免耕覆草旱作显著提高土壤有机质、全氮、碱解氮和土壤基础呼吸;与常规水作相比,覆草旱作和免耕覆草旱作均显著提高土壤微生物生物量碳含量、脲酶和蔗糖酶活性。由此可知,覆草旱作和免耕覆草旱作可以作为该区积极推行的具有培肥地力作用的节水型稻作栽培模式。     

有机无机肥配施对双季稻田土壤养分利用与渗漏淋失的影响

采用田间小区试验,研究稻草、猪粪、猪粪堆肥或沼渣沼液与化肥配施对双季稻田土壤养分利用与渗漏淋失的影响。结果表明,有机肥与化肥配施有利于提高稻田土壤中N、P、K养分和有机质含量,降低稻田渗漏液中TN、TP、NH4+-N、NO3--N浓度,促进水稻养分吸收与利用。其中,以20%的猪粪堆肥氮与化肥配施效果较好,与施纯化肥相比,1年后土壤中全氮、全磷、全钾和有机质含量分别提高了2.59%,0.87%,0.15%和21.45%,碱解氮、速效磷、速效钾含量分别提高3.31%,3.22%和12.24%;氮、磷、钾肥料利用率分别提高5.22%,0.55%,3.50%;水稻地上部氮、磷、钾养分累积量分别提高7.83,0.33,3.14g/kg;水稻生长期稻田渗漏液中TN、TP、NH4+-N、NO3--N浓度明显降低;早稻增产19.65%,晚稻无明显减产。     

耕作方式对华北冬小麦.夏玉米周年产量和水分利用的影响

在冬小麦季设置秸秆不还田翻耕(CT)、秸秆还田翻耕(CTS)、秸秆还田旋耕(RTS)和免耕秸秆覆盖(NTS)4种处理,研究耕作方式对华北小麦-玉米两熟区作物周年产量和水分利用的影响。结果表明:耕作方式对当季冬小麦产量和水分利用影响显著,对夏玉米产量和水分利用影响不大,但秸秆还田提高了夏玉米产量。RTS、CTS、CT 3个处理小麦季产量差异不显著,而NTS由于有效穗数不足,产量显著低于其他处理;与CT相比,NTS周年产量平均减产5.13%,RTS增产2.69%,CTS增产2.33%。耕作方式对当季小麦土壤水分含量影响大,而对后茬夏玉米土壤水分含量的影响较小。NTS提高了小麦季土壤水分含量,增加了土壤储水量,与CT相比,0~60 cm土壤储水量2010年和2011年分别增加39.07 mm和26.65 mm。从耗水构成来看,土壤水在冬小麦耗水中所占比例最大,其次为灌水和降水;而夏玉米耗水以降水为主,且降水中有一部分转化为土壤水储存起来。NTS提高了冬小麦季土壤储水量,降低了土壤水分的消耗,冬小麦季耗水最少。与CT相比,NTS小麦季平均节水22.40 mm,周年耗水量也以NTS最少;但NTS冬小麦产量降低导致其小麦季和周年水分利用效率均最低。从作物周年产量和水分利用的角度来看,如何提高免耕秸秆覆盖小麦季产量,进而提高周年产量,发挥其节水优势,是该耕作模式在华北地区冬小麦?夏玉米两熟区推广应用亟需解决的关键问题。     

生物有机肥对连作马铃薯及土壤生化性状的影响

生物有机肥是一种集有益微生物和有机肥优点为一体的新型肥料,能更好地让有益微生物在土壤中定植和生长。本研究针对马铃薯连作障碍问题,探索几种生物有机肥对马铃薯连作土壤生物性状、产量及品质的影响。试验以威芋5号原种为材料,在同等化肥用量的基础上,增施等量不同品种的生物有机肥,测定其出苗率、农艺性状、产量及品质、土壤生物性状等。结果表明:施用生物有机肥对马铃薯的农艺性状、出苗率、土壤养分及微生物群落结构、产量以及薯块品质均有改善作用。其中GZ-I处理增产效果最明显,增产率为52.26%,并且GZ-I处理可以明显地提高细菌与真菌的比值(B/F),其B/F较对照提高5.67倍。GZ-III处理提质效果最明显,马铃薯薯块中淀粉、还原性糖以及Vc含量最高,分别较对照提高0.68倍、1.64倍、0.41倍。施用不同生物有机肥均可提高马铃薯土壤的养分含量,改善土壤肥力水平,其中GZ-III处理的改土效果最明显,可以明显增加土壤中的有效养分含量。因此,生物有机肥可以提高连作区马铃薯的产量和品质,并对土壤有明显的改良作用,其中GZ-I处理的增产效果最好,GZ-III处理的提质和改土效果最好。     

豫北冬小麦、夏玉米多年需灌水次数及典型 生育期需灌水分析

研究气候变化情景下豫北地区农业需灌水次数的变化情况,可为当地灌溉以及保证农业可持续发展提供参考。本文分析处理近63 a(1951—2013年)气象数据和新乡七里营站点土壤数据,结合作物生长参数,利用降水、灌溉、作物蒸散发与土壤水分之间变化关系,建立干旱灌水指数模型。此模型中干旱灌水指数(DII)分布在[-1,1]之间,小于0时即干旱需灌水。在现有冬小麦-夏玉米种植制度下,利用干旱灌水指数模型计算多年需干旱灌水指数,并进一步得到灌水次数。选择冬小麦生长季分别为湿润(1985—1986年)、正常(2004—2005年)、干旱(1983—1984年)的3个典型实际代表年度,夏玉米生长季分别为湿润(2003年)、正常(1993年)、干旱(2009年)的3个典型实际代表年,计算了不同代表年冬小麦、夏玉米作物需水情况。进一步计算得到了冬小麦、夏玉米在典型湿润、正常、干旱3个不同代表年的干旱灌水指数,并进行了有无灌水的干旱情况分析。结果表明:近63 a冬小麦-夏玉米系统每年需灌水2~7次不等,平均需灌水5.1次。冬小麦和夏玉米湿润、正常、干旱3个代表年蒸散发量(ETC)分别为489.4 mm、551.4 mm、481.7 mm和466.1 mm、477.8 mm、529.3 mm。在无灌水条件下典型代表年内,冬小麦、夏玉米都会遭遇不同程度干旱,典型湿润、正常、干旱代表年冬小麦分别灌水2次、3次、4次,夏玉米分别需灌水1次、2次、3次后,基本可以消除干旱对其正常生长影响。综上,通过干旱灌水指数来量化需灌溉次数是可行的。气候变化情景下,近10年(2003—2013年)需灌水频次变化大,年际间干旱事件频发,更好的科学灌溉管理可减少干旱对作物的影响。