小麦-玉米-大豆轮作下黑土农田土壤呼吸与碳平衡

农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,探讨农田生态系统的土壤呼吸与碳平衡对于科学评价陆地生态系统在全球变化下的源汇效应具有重要意义。基于中国科学院海伦农业生态实验站的长期定位试验,对不同施肥处理下黑土小麦-玉米-大豆轮作体系2005—2007年的作物固碳量与土壤CO2排放通量进行了观测,并对该轮作体系下黑土农田生态系统的碳平衡状况进行了估算。结果表明:在小麦-玉米-大豆轮作体系中,作物固碳量的高低表现为:玉米>大豆>小麦,平均值分别为6 513 kg(C).hm-2、4 025 kg(C).hm-2和3 655kg(C).hm-2。从作物生长季土壤CO2排放总量来看,3种作物以大豆农田生态系统的土壤CO2排放总量最高,平均值达4 062 kg(C).hm-2;其次为玉米,为3 813 kg(C).hm-2;而小麦最低,为2 326 kg(C).hm-2。3种作物轮作下NEP(净生态系统生产力)均为正值,表明黑土农田土壤-作物系统为大气CO2的"汇",不同作物系统的碳汇强度表现为玉米>小麦>大豆,三者的平均值分别为3 215 kg(C).hm-2、1 643 kg(C).hm-2和512 kg(C).hm-2。长期均衡施用氮、磷、钾化肥或氮、磷、钾化肥配施有机肥后,小麦、玉米和大豆农田生态系统的固碳量和土壤CO2排放总量均明显增加,并在氮、磷、钾配施有机肥处理下达到最高。不同的施肥管理措施将改变土壤-植物系统作为大气CO2"汇"的程度,总体表现为化肥均衡施用下NEP值较高,而化肥与有机肥配施下农田生态系统的NEP值较低。     

长期施肥后简育湿润均腐土中磷素形态特征的研究

对黑土（简育湿润均腐土）长期定位施肥15年后土壤磷素形态进行分析研究。结果表明：土壤中积累的Al-P、Ca2-P量与施磷量成正相关；只施NK能促进植物对Ca8-P的吸收；闭蓄态磷（Oc-P）含量均较低。施磷肥能增加黑土Fe-P含量，却未能增加Ca10-P含量。黑土各形态无机磷的含量大小顺序为：Fe-P〉Ca10-P〉Al-P〉Cas-P〉Ca2-P〉Oc-P。施磷能增加土壤中有机磷（O-P）的含量，但不能增加土壤有机质含量。土壤有机质含量均有不同程度的下降。本试验黑土中施入N112．5kg hm^-2a^-1和P20kg hm^-2a^-1能保持土壤中无机磷（I-P）平衡。     

长期不同植被覆盖和施肥管理对黑土活性有机碳的影响

【目的】阐明长期不同植被覆盖与施肥管理后,同一地块的黑土的总有机碳(TOC)、活性有机碳的变化。探讨黑土可持续利用的土地管理模式。【方法】第一个田间试验开始于1985年,研究不同植被覆盖(裸地、草地、耕地)下的黑土活性有机碳的含量和分布变化。第二个田间试验开始于1993年,研究了不同施肥处理(无肥对照(CK)、氮磷(NP)、氮磷配施有机肥(NPOM))对活性有机碳变化的影响。【结果】不同植被凋落物和根系分泌物及长期不同施肥管理均对黑土活性有机碳的形成产生明显的影响。与1985年相比,裸地TOC和全氮(TN)分别下降11.2%和15.3%,草地TOC和TN分别增长13.2%和5.8%,耕地TOC增长1.1%,而TN下降15.5%。与裸地相比,耕地和草地轻组有机氮分别增长13.9%和46.2%,轻组有机碳增长36.48%和62.0%。不同植被下热水浸提有机碳和高锰酸钾氧化碳总量的顺序为草地耕地裸地。在第二个试验中,施加有机肥能使TOC和TN分别增加了25.5%和18.6%。与对照相比,有机肥和氮磷肥的配施,使轻组有机氮分别增加了126.7%和12.17%,轻组有机碳增加了125.14%和17.14%。与对照和施氮磷肥相比,施加有机肥使颗粒有机氮分别增加了49.8%和23.2%,颗粒有机碳增加了6.5%和29.9%。高锰酸钾氧化有机碳和热水浸提有机碳含量的顺序为CKNPNPOM。【结论】草地与氮磷配施有机肥处理均有利于土壤TOC及活性有机碳的积累。     

长期定量施肥对玉米光合碳分配的影响

基于中国科学院海伦生态实验站的长期定位试验,采用13CO2脉冲式标记方法,研究了长期施肥对玉米光合碳分配机制的影响.结果表明,光合碳分配到玉米不同组织的δ13C值差异较大,地上部>根部>土壤>土体.施肥对玉米地上部δ13C影响较大,缺索处理CK、NK、PK的δ13C值较大,可以达到333.5‰～339.5‰,而养分均衡的NP、NPK和NPKM处理地上部占δ13C值较小,为168.8‰～196.0‰.NK处理在标记当天(0 d)地上部13C分配比例最大,为76.12%,标记第7天(7 d)后变为53.26%.NPKM处理土壤13C分配比例增幅较大,可由标记0 d的0.98%到增加到标记7 d后的3.50%,增加了2.52个百分点.标记0 d,根际呼吸将消耗转移到地下的光合13C的52.89%～94.38%,NPKM和NPK处理消耗最大,达94.38%和93.59%,在标记7 d后,13C光合产物分配达到平衡状态.     

不同形态氮素对种植大豆土壤中微生物数量及酶活性的影响

采用框栽试验方法,研究6种不同形态氮素[生物固氮(N0)、硝态氮(N1)、铵态氮(N2)、氨基酸态氮(N3)、蛋白态氮(N4)和酰胺态氮(N5)]对种植大豆土壤中微生物数量及土壤酶活性动态变化的影响。结果表明:各大豆生育期内真菌、细菌、放线菌数量和土壤脲酶、蔗糖酶活性对不同形态氮素的反应不同;三大菌群在组成上以细菌数量占绝对优势,数量上均在花期时达到峰值,即均随着大豆生育期的推进呈单峰曲线变化;花期不同形态氮处理下的土壤微生物总数量有差异,具体表现为N5N3N2N1N4N0。土壤多样性指数的变化趋势随着生育期的推进呈缓慢下降趋势,与土壤微生物数量的变化趋势不一致,因此,评价土壤生物多样性指数应将两者结合起来。土壤脲酶和蔗糖酶活性随着生育期的推进亦为单峰曲线变化趋势,但脲酶与蔗糖酶活性的变化趋势不同,其高峰期出现在鼓粒期。     

硝态氮对大豆根瘤性状的影响

选取黑龙江省第三积温带主栽大豆品种黑农35为材料,采用水培方法,在大豆移栽后28、35、42、49 d取样,对根瘤的物理性状(根瘤干重、根瘤数和单个根瘤干重)进行动态分析,研究了硝态氮对大豆根瘤性状的影响.结果表明:从移栽后第28天开始生物固氮处理根瘤数明显增加,而施用硝态氮根瘤数基本不变,硝态氮抑制了大豆根瘤形成,而单个根瘤干重增加较大.从根瘤密度来看,硝态氮降低大豆根瘤在根系上分配密度,在第28天生物固氮处理每个根上结瘤124.84个,而施用硝态氮每个根上结瘤22.84个.     

两种形态氮源条件下磷对大豆结瘤固氮的影响

用营养液培养大豆7周,研究两种氮源条件下,磷对大豆结瘤固氮的影响.在本试验的各取样时期,随营养液中磷水平的增加,生物固氮植株的根瘤数增加较多,尤其是处理后第6周,磷对根瘤形成的影响最大.磷对硝态氮处理根瘤数的影响不大,但本试验条件下,在16μmol/L磷水平,根瘤数较多.硝态氮处理根瘤数远没有生物固氮处理多,表现出氮素对大豆结瘤的抑制作用,导致根瘤固定的氮量减少.因此,硝态氮植株体内含氮量随磷水平的增加而降低,而生物固氮植株增加.生物固氮处理根中N/P与根瘤数之间存在显著的负相关关系,r=-0.5816*,硝态氮处理根中N/P与根瘤数之间不相关.     

大豆重迎茬障碍研究进展I重迎茬对大豆的危害

大豆是我国北方主要经济作物 ,也是黑龙江省优势作物 ,全国大豆年种植面积在 1 2亿亩左右 ,黑龙江省年播种面积在 3 0 0 0～ 40 0 0万亩左右 ,约占全国的 1/3～ 1/4。 80年代后期以来 ,大豆种植面积不断增加 ,1993年大豆播种面积创历史最高记录 ,达到近 5 0 0 0万亩 ,占粮豆薯面积的 40 % ,大豆重茬和迎茬占 43 %。随着大豆种植面积的扩大 ,重茬和迎茬现象在黑龙江省越来越普遍 ,一般重茬和迎茬大豆减产幅度在 5 %～ 3 5 %之间 ,但这种现象又无法克服 ,造成这种局面的原因主要是随着市场经济的发展 ,大豆价格不断上涨。此外 ,在黑龙江省北部…     

缺磷对已结瘤大豆生长和固氮功能的影响

磷对大豆生长起着非常重要的作用,然而区别磷在大豆生长和根瘤功能中的影响非常困难。为阐明根瘤形成后缺磷对大豆植株生长和固氮功能的影响,采用水培方法,营养液中供给正常磷酸盐浓度(30 µmol L^-1)条件下,待根瘤形成后,将营养液中的磷水平分别转换为0 µmol L^-1 (无磷)和4 µmol L^-1 (缺磷),研究缺磷对大豆生长和结瘤固氮的影响。结果表明,大豆根瘤具有固氮功能后,进行营养液中不同浓度的磷酸盐处理,从处理第9天开始,缺磷对大豆生物量的影响才表现出来,而缺磷对根瘤形成和生长的影响从处理开始就比较明显。处理第9天,无磷、缺磷和正常磷处理根瘤数比处理第3天分别增加11.8%、15.4%和20.0%,单位植株豆血红蛋白含量和单位根瘤豆血红蛋白含量都随磷浓度增加而增加。该结果表明,在保证大豆形成一定数目的根瘤后,缺磷会明显影响根瘤生长和固氮能力。