陕西渭北柿子园种植白三叶草对土壤养分和生物学性质的影响

种植豆科绿肥可以有效增加氮肥来源,提高水土保持能力,改善生态环境与土壤质量,是促进农业生产可持续发展的重要措施之一.本试验研究了柿子园种植白三叶草对土壤养分和生物学性质的影响,以探明果园种植豆科绿肥在土壤肥力改良与经济效益提升方面的潜力.设柿子园清耕、种植白三叶草2个处理,于2017年9月14日分别采集0～10、10～20、20～30和30～40 cm土层样品,以分析两个处理对土壤有机质、速效氮、微生物生物量碳、氮和酶活性的影响.结果表明: 与清耕相比,生草后的整个被测土层的有机质、速效氮、微生物生物量碳、氮及脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶活性均增加,其中,0～10 cm土层生草处理的有机质、微生物生物量碳增加效果显著,10～20 cm土层速效氮含量增加效果显著,0～20 cm土层中脲酶活性显著增加,而过氧化氢酶活性、蔗糖酶及土壤酶活性的几何平均值(GME)则在整个被测土层都显著增加.表明果园生草能改善土壤肥力状况,在一定程度上可减少化肥氮投入量,提高果园经济效益,是一种优良的果园栽培模式.     

农田向农林复合系统转变过程中土壤物理性质的变化

以渭北黄土区农林实践中被广泛采用的核桃-小麦间作复合模式为研究对象,以两物种的单作系统为对照,研究单作农田向农林复合系统转变对土壤物理性质的影响,为农林复合系统经营管理和模型的建立提供理论依据.结果表明: 核桃-小麦间作对土壤物理性质的改善作用主要发生在0～40 cm土层.核桃-小麦间作可以避免表层(0～20 cm)土壤容重升高,同时在20～40 cm土层对单作农田形成的犁底层也有显著的改善作用.核桃-小麦间作对各土层田间持水量均表现出持续的改善作用,除在20～40 cm土层略低于核桃单作外,其他从第5年开始均高于两单作系统.核桃-小麦间作对各土层土壤孔隙度均存在持续的改善作用,在0～20 和20～40 cm土层与两单作系统相比存在显著差异,同时也能提高毛管空隙度的比例.农田向农林复合系统转变过程中对土壤容重、田间持水量、土壤孔隙度均有持续的改善作用,且对浅层土壤的改善作用强于深层土壤.     

果园间作模式下杏树与苜蓿的根系分布特征及其土壤理化性质研究

该研究采用田间小区试验,设计杏树(Prunus armeniaca)下清耕(CK)和杏树间作紫花苜蓿(T)2个处理,实地采集测定各样地不同土层紫花苜蓿的根系生物量以及杏树的侧根系生物量,并测定土壤pH、电导率及其土壤有机质和速效氮含量,分析果园间作模式下紫花苜蓿对果树侧根系垂直分布特征及其土壤理化性质的影响,为果园间作苜蓿模式的推广提供理论依据。结果表明:(1)CK与T处理下的杏树侧根生物量在土壤中的垂直分布都主要集中在20~60cm土层,其生物量分别为750.8g和737.6g,分别占总侧根生物量的64.4%和64.5%;紫花苜蓿根系生物量分布呈倒金字塔型,且主要分布在0~40cm土层(166.3g),其中0~20cm土层的根系生物量最高(97.4g),占根系总生物量的35.8%。(2)与CK处理相比,T处理可有效增加果园表层土壤的有机质含量、速效态氮含量、硝态氮含量和铵态氮含量,其中,在0~20cm土层分别显著增加17.1%、40.8%、28.5%和40.8%,在20~40cm土层分别显著增加36.1%、23.1%、60.2%和23.8%,并显著降低了表层土壤电导率,但对土壤pH无显著影响。研究认为,杏园间作牧草紫花苜蓿虽然杏树与苜蓿根系会发生较小资源的竞争,但有利于改善林下土壤的理化性质和养分状况,能够有效促进果树的生长发育。     

施肥对设施菜地土壤磷累积及淋失潜能的影响

以不同肥力设施菜地土壤为研究对象,通过填装土柱模拟试验,研究不同施肥措施对磷素累积及淋溶的影响.结果表明： 随着淋溶时间的延长,磷素淋溶量增加,但累积淋溶量较少,说明本试验中磷素淋溶损失的风险较小,主要累积在土体内的不同土层中.试验结束时,土壤肥力和施肥处理均显著影响不同土层中全磷和速效磷含量.与低肥力土壤相比,中肥力土壤全磷和速效磷增幅为14.3%和12.2%,高肥力土壤增幅为33.3%和37.7%.有机肥化肥混施处理(M+NPK)土壤全磷含量显著高于单施化肥(NPK)和有机肥(M)处理,增幅分别为5.7%和4.3%;M及M+NPK处理中速效磷含量显著高于NPK处理,增幅分别为13.0%和3.1%.10～20 cm土层全磷和速效磷含量最高,0～10和10～20 cm土层全磷和速效磷含量显著高于20~40 cm土层.
     

不同肥力下黑土土壤真菌数量年变化的研究

研究了东北地区不同肥力下黑土土壤在玉米一个生育期内真菌数量的动态变化以及与6种环境因子的关系。结果表明,不同肥力土壤真菌数量全年只有一个高峰值,但高峰出现月份不同;在0～2 0cm和2 0～4 0cm土层内,土壤真菌数量均为正常施肥区高于休闲区。0～2 0cm土层休闲区和正常施肥区的土壤真菌数量与土壤含水量呈正相关,2 0～4 0cm土层中休闲区土壤真菌数量与碱解氮呈正相关;正常施肥区土壤真菌数量与pH值呈正相关。土壤pH值和土壤含水量分别是休闲区0～2 0cm和2 0～4 0cm土层生态系统的主导因素;速效磷和碱解氮分别是正常施肥区0～2 0cm和2 0～4 0cm土层生态系统的主导因素。     

黄土半干旱区坡地土壤水分、养分及生产力空间变异

通过田问取样,分析黄土半干旱丘陵区陡坡面土壤水分、养分及其生产力空间变异性及其相关关系．结果表明,坡面0～20cm土层土壤各养分含量均不同程度地高于20～40cm土层,但变异程度却明显低于20～40cm土层,且除全磷外,土壤养分变异程度均明显高于水分．20～40cm土层土壤养分沿坡面向下逐渐增大,而0～20cm沿坡面纵向差异较小．坡面浅沟沟槽处的土壤水分、养分条件最优,但其地上生物量却低于坡顶．虽然纵向坡度(35°～45°)明显大于横向(5°～10°),但横向坡位对土壤养分的影响却明显大于纵向(除20～40cm土层速效磷含量除外),而对水分的影响纵向大于横向．相关分析表明,0～120cm土壤水分与20～40cm土壤养分以及土壤养分之间(0～20cm速效磷除外)均呈极显著相关．坡位对土壤水分、养分及地上生物量有很大影响,但土壤水分、养分对生物量影响不显著．     

川西北高寒沙地不同生态治理模式下土壤碳氮磷储量及生态化学计量特征

选取单植牧草、单植灌木、灌草间作、灌药间作4种生态模式治理5年后的川西北高寒沙地为研究对象,以未治理裸沙地为对照,分析了土壤碳氮磷含量及生态化学计量比特征。结果表明: 生态治理能显著提升土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)、总磷(TP)含量和储量以及C/N、C/P、N/P,其中灌草间作提升效果最显著,其0～10和10～20 cm土层的SOC、TN含量均显著高于其他模式,且0～40 cm土层SOC储量分别比单植牧草、单植灌木、灌草间作、对照高13.4%、15.6%、17.1%、43.2%。0～10和10～20 cm土层土壤碱解氮、速效磷、速效钾、含水量与SOC、TN和TP含量呈显著正相关,土壤容重则与SOC、TN和TP含量呈显著负相关;土壤碱解氮、速效磷、速效钾和含水量与C/N、C/P在10～20 cm土层呈显著正相关。川西北高寒沙地土壤碳氮磷及其化学计量比受生态治理措施和土层深度的影响,本研究条件下灌草间作模式最有利于改善沙地土壤环境质量。     

晋南旱地麦田夏闲期土壤水分和养分变化特征

2009-2011年在晋南旱地冬小麦种植区,研究了传统施肥(CF)、推荐施肥(RF)及垄膜沟播(RFFP)处理结合秸秆覆盖措施对夏闲期(6-9月)2 m土层土壤水分、NO₃^--N,以及0～40 cm土层速效磷、速效钾含量的影响.结果表明: 夏闲期降水可补充旱地麦田2 m土层土壤在冬小麦生长季所消耗的水分,其中94%以上蓄水量集中在0～140 cm土层,休闲效率为6%～27%.夏闲期降水易引起NO₃^--N下移;357～400 mm的降水量可使NO₃^--N淋移到100 cm土层,积累峰值在20～40 cm土层.夏闲期秸秆覆盖或地膜与秸秆配合覆盖可有效提高0～40 cm土层速效磷和速效钾含量,3个夏闲期累计增加量分别为17%～45%和36%～49%.不同处理间以垄膜沟播+沟内覆盖秸秆的二元覆盖模式蓄水培肥效果最佳,3个夏闲期2 m土层土壤累计蓄水215 mm,累计矿化氮90 kg·hm^-2,耕层土壤速效磷和速效钾含量分别累计增加2.7和83 mg·kg^-1,显著高于推荐施肥和传统施肥处理.推荐施肥和传统施肥处理对土壤水分、养分变化的影响无显著差异.     

长期施肥对农田黑土微生物群落功能多样性的影响

为了研究长期不同施肥对农田黑土微生物群落功能多样性的影响,采用Biolog ECO微平板培养法,对已经连续施肥35年的农业部哈尔滨黑土生态环境重点野外科学观测试验站4种处理(CK、NPK、M、MNPK)的两个土层(0～20、20～40 cm)微生物群落功能多样性进行研究.结果表明: 在0～20 cm土层,有机无机肥(MNPK)配施能够显著提高土壤微生物对碳源的利用能力以及群落代谢功能的丰富度、多样性和优势度,而在20～40 cm土层则低于单施化肥(NPK)处理,两个土层单施化肥均降低土壤微生物群落代谢均匀度.不同施肥处理土壤微生物对6种碳源的利用率在0～20和20～40 cm两个土层间存在差异,而在每个土层的处理间差异显著(P<0.05),但各处理间的变化规律在两个土层中不一致.典范对应分析(CCA)结果表明,各处理土壤微生物群落代谢功能在0～20和20～40 cm土层间存在差异,且在两个土层的处理间也存在差异,而土壤养分含量对各处理土壤微生物群落代谢功能的影响规律在两个土层中较为相似.长期不同施肥会对耕层及以下土壤微生物群落功能多样性产生影响,在20～40 cm土层中单施化肥对微生物群落功能多样性的影响较大.     

长期施肥对石灰性土壤磷素肥力的影响 Ⅰ.有机质、全磷和速效磷

在陕西关中黄土区连续23年进行了不同施肥、小麦玉米轮作定位试验,研究了0～100cm土层土壤有机质、全磷、速效磷含量变化.结果表明,长期单施化肥或有机肥与化肥且配施均可增加耕层(0～20cm)土壤有机质含量.长期施用厩肥并配施化肥处理对土壤总磷库及无机磷库、速效磷的贡献大于玉米秸秆处理.长期单施化肥可增加土壤全磷、无机磷和速效磷含量,增加幅度低于厩肥和休闲处理,与秸秆处理对全磷、速效磷含量的影响效应相近.23年的不同施肥处理,与无肥处理相比,其理土壤磷素增量在0～100cm土壤剖面中的分布特点是:全磷增量剖面分布可为3层———耕层(0～20cm)为显著累积层,20～60cm土层为微增-亏损层,60～100cm土层为轻度累积层.速效磷增量剖面分布趋势与全磷增量分布趋势基本相同,仅在60～100cm土层累积较弱.     

华北平原山药主产区土壤肥力和养分平衡现状及环境风险评价

以华北平原山药主产区为研究区域,通过实地调研、跟踪监测的方法,对山药田肥力现状和施肥现状进行分析,并利用农田养分输入输出模型解析山药田土壤养分平衡状况,同时对山药种植体系的环境风险进行综合评价。结果表明: 1)山药田土壤有机质、全氮含量等级为极低水平,有效磷和有效锌含量为偏低水平,硝态氮、有效铜含量为中等水平,缓效钾、交换性钙、交换性镁、有效硫含量均达极高水平,速效钾、有效铁、有效锰含量则为高水平;2)山药全生育期氮(N)、磷(P₂O₅)、钾(K₂O)养分投入量分别为575～943、341～981、655～1219 kg·hm^-2,其中化肥氮(N)、磷(P₂O₅)、钾(K₂O)投入占比分别高达83.0%、88.6%、91.3%,重无机轻有机以及养分投入过量和失衡问题突出;3)山药种植体系土壤氮、磷、钾盈余量分别达271.14、466.34、739.97 kg·hm^-2,盈余率分别达48.7%、258.1%、324.5%,氮、磷、钾盈余量均超出环境安全阈值,分别属于中度风险、严重风险和严重风险等级。山药生产中化肥的投入对环境造成的风险总体上达到了重度风险等级。     

中国马尾松林土壤肥力特征

土壤肥力是各因素的综合作用和反映，也是林地生产力的基础。为了解马尾松分布区林下土壤肥力状况，利用499条文献数据、134条历史调查数据和131条当前调查数据中0-20 cm和20-40 cm土层的pH值、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷和速效钾，根据全国第二次土壤普查养分分级标准和内梅罗指数法分别对土壤养分单一指标丰瘠水平和综合肥力状况进行评估，并分析马尾松天然林与人工林和纯林与混交林间土壤肥力特征的差异，为马尾松林可持续经营和生产力提高提供科学依据。结果表明：（1）0-20 cm和20-40 cm土层土壤pH值、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾的平均值分别为4.79和4.91、33.78 g/kg和19.92 g/kg、1.82 g/kg和1.32 g/kg、0.46 g/kg和0.40 g/kg、14.49 g/kg和15.71 g/kg、88.00 mg/kg和59.41 mg/kg、4.94 mg/kg和2.38 mg/kg、71.72 mg/kg和52.99 mg/kg；（2）除土壤有机质、全氮和全钾含量外，两个土层其他土壤养分指标的丰瘠水平在"较缺"水平及其以下；（3）0-20 cm土层土壤肥力指数（0.97）大于20-40 cm土层（0.77），土壤有效磷含量的肥力指数均最小（0.60和0.33）；（4）除20-40 cm土层pH值、碱解氮和速效钾含量外，其他土壤养分指标和肥力指数均表现为混交林>纯林；这些指标在天然林与人工林间的差异因指标而异。总体来看，马尾松林土壤磷和钾养分的供给潜力和能力较弱，土壤综合肥力状况也偏"贫瘠"，其中土壤有效磷含量最低，肥力指数也最小；0-20 cm土层的土壤肥力状况优于20-40 cm土层，均受林分起源（天然林与人工林）和林分结构（纯林与混交林）的影响；但由于指标缺乏（如物理指标）和数据分布不均衡（天然林和混交林少），土壤肥力的估算以及林分特征对土壤养分和肥力的影响还有待于进一步研究。     

豆科绿肥及施氮量对旱地麦田土壤主要肥力性状的影响

通过2a田间定位试验,研究渭北旱塬地区夏闲期插播并翻压不同豆科绿肥(长武怀豆、大豆和绿豆)以及小麦生长季不同施氮量(0,108,135,162 kg/hm2)对麦田土壤肥力性状的影响,以期为提高旱地土壤质量提供理论依据.试验结果表明:(1)种植豆科绿肥能显著提高土壤有机质、活性有机质和全氮含量,增加土壤碳库管理指数(CPMI),对土壤速效钾含量没有显著影响;(2)绿豆还田量高于长武怀豆和大豆,然而土壤培肥效果逊于长武怀豆和大豆;(3)夏闲期种植绿肥明显消耗了土壤水分,导致绿肥翻压前、小麦播前直至收获后,0-200 cm土壤贮水量显著低于休闲处理,但耗水量与休闲没有明显差异,由于小麦产量显著增加,因此豆科绿肥显著提高了水分生产效率;(4)与不施氮相比,小麦生长季施用氮肥能显著增加土壤水分生产效率,却对土壤各肥力性状的影响均不显著.夏闲期种植并翻压豆科绿肥是旱地培肥土壤、提高水分生产效率的有效途径.     

辽西北沙地苹果-大豆间作对土壤养分和微生物量分布的影响

为了解辽西北沙地果农间作系统中土壤养分及微生物量分布特征,选取研究区具有代表性的苹果(Malus pumila)-大豆(Glycine max)间作系统为研究对象,对间作系统0~60 cm土层、0~300 cm水平距离范围内的土壤养分和微生物量进行了测定,并与大豆单作、苹果单作进行对比。结果表明:辽西北沙地苹果与大豆间作系统中土壤养分十分匮乏,全氮、碱解氮、有效磷极缺乏;在水平方向上,随距苹果树距离的增加,间作系统中土壤有机质、碱解氮、全磷、有效磷总体上呈现先降低再升高后趋于平稳的变化规律;各养分竞争激烈区位于果树带区[0,100 cm);在垂直方向上,苹果与大豆间作系统各土壤养分均表现出表聚性,表土层(0~20 cm)土壤养分含量显著高于深土层(20~60 cm);土壤微生物量碳、氮在果树带区及表土层含量高,且在该区域细菌数量高;间作与单作各土壤养分、微生物量在表土层差异较大,差异性随土层加深而缩小,间作系统除碱解氮外对土壤养分表现为负效应,不能满足间作系统对土壤养分的需求,尤其对土壤氮素、磷素竞争需求量较大。综上所述,辽西北沙地苹果-大豆间作系统中存在明显的竞争关系,竞争激烈区域位于果树带区,应在此处加强氮肥和磷肥施加。     

林地覆盖经营对雷竹生物量及土壤肥力的影响

以不同覆盖栽培年限(0、3、6、9和12年)雷竹林为研究对象,分析雷竹林退化过程中林分生长与土壤养分的变化趋势.结果表明:随着覆盖年限的增加,竹林地上及地下生物量均在覆盖3年时达到最大值,与对照相比增幅分别为14.6%和146.6%,差异显著;土壤养分含量受覆盖年限和土层深度的影响而出现差异性,并逐渐表现出上层富集的现象,土壤有机碳和全氮含量随覆盖年限的增加呈上升趋势,全磷含量在不同土层中均呈先降低后升高的变化趋势,在表层(0~20 cm)和底层(40~60 cm)土壤中覆盖6年时达到最低,亚表层(20~40 cm)土壤中覆盖3年时达到最低,全钾含量在表层土壤中持续增大,在亚表层和底层土壤中则表现为在覆盖0~3年下降、3~12年上升的变化趋势,试验雷竹林间差异显著.覆盖9年后,土壤肥力综合指数总体得到较大幅度的提高,亚表层土壤肥力优于表层和底层土,但不同覆盖年限间土壤肥力综合指数与雷竹各器官生物量均没有显著的相关性,而在亚表层中,土壤氮含量与竹叶生物量,以及钾含量与竹叶和鞭根生物量呈显著负相关.这表明长期覆盖及大量施用化肥导致的土壤养分过量积累已经对雷竹林的扩繁和生物量积累产生严重的抑制作用,加剧了竹林衰退趋势.     

人工林和农田对东北地区土壤碳、氮含量及相关指标垂直分布的影响

以兴安落叶松(Larix gmelinii)人工林及其附近农田为研究对象,选取8组配对样地不同土层进行相关指标测定。结果发现:多数样地(8组中的7组)0～20 cm土层有机碳含量林地高于农田37%,但深层(20～80 cm)农田高于林地8%～58%;土壤无机碳中所有样地平均显示林地高于农田(林地:1.33 mg·kg-1;农田:1.17 mg·kg-1);表层(0～20 cm)林地土壤全氮和碱解氮多高于农田,平均高出20%和34%,而深层土壤中(20～80 cm)多表现为相反趋势,这使得0～80 cm土层平均林地(6%)<农田(4%)。0～20 cm土层多为林地pH值>农田,林地电导率、容重<农田,而深层多(4～5组样地)多表现为相反趋势,0～80 cm土壤平均显示pH值差异不大,农田电导率>林地约2.22μs·cm-1,而容重差异仅0.02 g·cm-3(1%)。上述结果说明,土地利用对表层和深层影响差异明显,甚至趋势相反,农田和林地土壤碳及相关理化指标发生了明显垂直分布特征变化。过分强调土壤表层而得出的农田使SOC大量减少、土壤肥力下降的结论,在考虑深层土壤后能够明显降低上述数据的大小。这一发现说明需要同时考虑表层和深层土壤碳和氮等指标变化,以得出更科学的结论。