水田土壤溶液磷氮的动态变化及潜在的环境影响

通过模拟试验装置定位研究了稻-麦轮作条件下稻季土壤溶液的磷、氮含量变化,结果表明：(1)在施肥后的60d内田面水溶解性总磷(DTP)含量受施肥量的影响．尤其是施肥后10d内是磷素流失的高风险期;(2)磷的垂直渗漏(70cm深处)高峰发生在施肥后3～10d时期．渗漏量和施肥晕的关系不明显．磷在两个稻季的平均渗漏损失量分别为0．11、0．071kg／hm^2;地下排水会增加磷的垂卣渗漏;磷在表层、20、40、60、70cm土层土壤水中的含量基本呈下降趋势;(3)田面水溶解性总氮(DTN)含量在施肥后10d内受施肥量的影响;(4)氮的渗漏以NO3^-为主,两个稻季氮的平均渗漏损失量分别为3．2～4．5、4．6～28．0kg／hm^2．高量磷肥会减少氮的渗漏,土壤中原有的和施入的氮素在整个稻季均存在随地表径流和渗漏流失从而污染地表水和地下水的风险。总之无论氮素或磷素．施肥后10d内的田间管理是防止流失最关键的时期。     

玉米连作、迎茬和轮作对田间杂草群落的影响

采用定位试验方法研究了北方旱作玉米长期 (1 0～ 1 2年 )连作、米豆米迎茬和豆麦米轮作条件下玉米田杂草群落变化。结果表明 ,3种茬口杂草密度以米豆米迎茬最小 ,杂草密度在不同年际间存在着差异 ,随着连作年限的增加 ,使连作区一些杂草种类增加 ,同时也有些杂草种类减少 ,但这种差别主要是在双子叶杂草之间 ,单子叶杂草种类没有变化 ,如连作 1 2年较连作 1 0年杂草增加了牛繁缕 ,减少了鸡眼草。 2年调查结果可知 ,连作、迎茬和轮作 3个茬口相比 ,米豆米迎茬较连作和轮作杂草种类发生的少     

土壤管理措施及环境因素对土壤微生物多样性影响研究进展

本文综述了土壤管理措施及环境因素对土壤微生物多样性影响的研究进展,并介绍了土壤微生物多样性的研究方法,土壤微生物多样性包括微生物物种多样性、遗传多样性和生态多样性。传统上,土壤微生物群落的分析依赖于培养技术,但使用该技术只能培养和分离出一部分土壤微生物群落。现在国际上普遍使用Biolog分析、磷脂脂肪酸(PLFA)分析和核酸分析等多种现代技术研究和表征土壤微生物多样性。土壤微生物多样性受土壤管理措施和多种环境因素的影响。农药可能使土壤微生物多样性减少或改变其结构和功能;施有机肥有利于维持土壤微生物的多样性及活性;但在施用无机肥的影响上目前的报道有矛盾之处。农业土壤减少耕作可能增加微生物多样性和生物量;轮作可能比单一栽培耕作更有利于维持土壤微生物的多样性及活性。土壤微生物多样性也受土壤有机质、植被、季节变化等因素的影响,且通常遭受干旱、过度放牧、营养缺乏等的胁迫作用。     

稻麦秸秆集中沟埋还田对麦田土壤物理性状的影响

通过5.5a的大田定位试验,将上季秸秆全量沟埋还田,设置秸秆沟埋还田深度为20、40 cm以及免耕秸秆不还田(对照)3个处理。研究秸秆沟埋还田对麦田土壤水势、温度的影响以及长期秸秆沟埋还田方式下,沟埋还田20 cm处理各埋草沟土壤容重、总孔隙度的变化。结果表明:秸秆沟埋还田具有降低土壤容重,增加土壤总孔隙度的作用,随着还田时间的增加,这种作用逐渐降低。当降雨量较大(26.6 mm)时,沟埋还田各处理水势值在短时间内上升的较快,而对照则相对较慢;当降雨量较小(10 mm)时,沟埋还田40 cm处理水势值上升速度大于沟埋还田20 cm,对照处理最慢;降雨过后的12d内,沟埋还田各处理水势值下降速度较对照更快;连续40d各处理土壤水势日均值大小为对照沟埋还田40 cm沟埋还田20 cm。土壤0—15 cm温度日较差大小为沟埋还田20 cm对照沟埋还田40 cm,土壤20 cm处日较差对照最大;沟埋还田20 cm处理0—15 cm以及沟埋还田40 cm处理0—20 cm土壤日均温高于对照,沟埋还田20 cm处理20 cm处土壤日均温与对照较为接近。在沿江稻麦轮作地区,秸秆集中沟埋还田具有较好的改善土壤物理性质的作用。     

生物炭施用3年后对稻麦轮作系统CH4和N2O综合温室效应的影响

本试验对比观测研究了在稻田土壤中经3年陈化后的生物炭(B₃)和新施入生物炭(B₀)对稻麦轮作系统CH₄和N₂O综合温室效应和温室气体强度的影响,旨在明确生物炭对土壤温室气体排放的长期效应.田间试验设置4个处理,分别为对照(CK)、施用氮肥不施用生物炭(N)、施用氮肥和新生物炭(NB₀)以及施用氮肥和陈化生物炭(NB₃)处理.结果表明: NB₀和NB₃处理均显著提高了稻田土壤pH值、有机碳和全氮含量,并且显著影响与温室气体排放相关的微生物潜在活性.与N处理相比,NB₃处理显著增加了作物产量,增幅14.1%,并且显著降低了CH₄和N₂O排放,降幅分别为9.0%和34.0%;而NB₀处理显著增加作物产量,增幅9.3%,显著降低N₂O排放,降幅38.6%,但增加了CH₄排放,增幅4.7%;同时NB₀和NB₃处理均能降低稻麦轮作系统的综合温室效应和温室气体强度,且NB₃处理能更有效地减少温室气体的排放并提高作物产量.在土壤中经3年陈化后的生物炭仍然具有固碳减排能力,因此,施用生物炭对稻麦轮作系统固碳减排和改善作物生产具有长期效应.     

不同水旱复种轮作方式对稻田土壤有机碳及其组分的影响

通过连续2年的田间试验,研究不同水旱复种轮作方式对土壤有机碳及其组分的影响.结果表明: 稻田2年水旱复种轮作后的土壤总有机碳(TOC)呈现先升高后下降的趋势,易氧化有机碳(ROC)分蘖期最高、成熟期最低,土壤微生物生物量碳(SMBC)在分蘖期最高,可溶性有机碳(DOC)则在成熟期达到最高.土壤TOC的差异变化最大值和最小值分别出现在孕穗期和成熟期,ROC出现在返青期和孕穗期,DOC出现在成熟期和返青期,SMBC出现在分蘖期和返青期.“冬闲-早稻-晚稻→冬闲-早稻-晚稻”的土壤TOC、DOC变化幅度最大,“紫云英-早稻-晚稻→油菜-花生-晚稻”的土壤ROC变化幅度最大,“蔬菜-花生/玉米-晚稻→紫云英-早稻-晚稻”模式的SMBC变化幅度最大.“马铃薯-玉米/大豆-晚稻→蔬菜-花生/玉米-晚稻”在孕穗期的TOC含量较高;“紫云英-早稻-晚稻→油菜-花生-晚稻”能在晚稻生长的前期和中期积累较多的土壤ROC;“油菜-花生-晚稻→马铃薯-玉米/大豆-晚稻”在返青期和成熟期的土壤DOC含量较高,在孕穗期和抽穗期的SMBC较高.土壤各有机碳及其组分的大小关系为:TOC>ROC>SMBC>DOC.可见在当地土壤肥力条件下,水旱复种轮作方式能提高土壤有机碳及其组分的含量,有利于改善土壤质量,提高土壤肥力.     

小麦-玉米轮作农田土壤螨多样性空间分布格局

以农田土壤动物长期监测样地为平台, 阐明土壤动物物种和功能多样性空间分布格局, 是揭示农田土壤动物多样性维持机制、提高农田土壤质量的重要基础。本试验于2020年10月, 对河南商丘农田土壤动物大型固定样地(9 ha)的210个采样点进行土壤样品野外采集和室内分离, 将土壤螨样品鉴定到种并测量其体长体宽数据, 以说明小麦-玉米轮作农田土壤螨多样性及其体长体宽的空间分布格局。结果表明: (1)共捕获成螨个体17,256头, 其中甲螨亚目为优势类群, 其个体数占总捕获量的94.67%; MGP分析表明样地甲螨群落属于P型, 说明受人为因素影响强烈; 生态位宽度和重叠度分析表明, 进化程度越高甲螨的生态位宽度越宽, 进化程度越相近甲螨之间的竞争越激烈。(2) Moran’s I分析显示, 在20-100 m的空间尺度上, 土壤螨群落、优势种的个体数和体长体宽多为显著正相关; 在220-300 m的空间尺度上, 部分为显著负的空间自相关。半方差函数结果表明, 甲螨群落物种数、个体数和体长体宽的空间变异主要受确定性过程影响, 中气门螨群落的空间变异由确定性和随机性过程共同影响。(3)土壤螨个体数与体长体宽存在显著弱的负相关关系, 这种关系普遍存在于土壤螨各群落与优势种中。本研究建议同时开展物种多样性和以体长体宽为代表的功能多样性空间格局研究, 对揭示土壤螨群落维持机制、保护土壤螨多样性具有重要意义。     

干旱、半干旱区土壤蚯蚓稳定性碳同位素组成与轮作模式的关系

对10个不同耕地生境中蚯蚓(Lumbricus terrestris)的稳定性碳同位素进行了分析,研究了豫西洛阳干旱、半干旱地区土地轮作模式和耕作历史。结果表明,耕地表层土壤(0～30cm)中蚯蚓的δ13C介于-18.3‰和-25.6‰之间,变化幅度较大。经稳定性同位素质量平衡模式计算,10个生境中蚯蚓取食C3作物的比例在40.1%和99.4%之间波动,蚯蚓的取食生态受到土地上C3/C4作物轮作模式的影响。C4作物轮作频率与蚯蚓稳定性碳同位素比值之间呈正相关。土壤动物的稳定性碳同位素比值可较客观地反映出耕作制度和轮作模式。     

轮作及绿肥不同利用方式对作物产量和土壤肥力的影响

通过4年田间定位试验比较了3种轮作及相应绿肥不同利用方式对作物产量和土壤性质的影响.轮作方式包括夏休闲-冬小麦（对照）、豆类绿肥-冬小麦和豆类绿肥-春玉米-冬小麦.豆类绿肥-冬小麦包括3种绿肥利用方式：提前覆盖、提前翻压和播前翻压;豆类绿肥-春玉米-冬小麦也包括3种绿肥利用方式：豆类茎秆覆盖、茎秆翻压和茎秆移出田间.结果表明：对于豆类绿肥-冬小麦轮作,绿肥消耗了更多小麦播前土壤水,使小麦产量不稳定;麦收后0～200 cm土层硝态氮储量显著高于另外两种轮作,有更高的淋失风险;该轮作方式下提前覆盖处理0～20 cm土层土壤有机碳(SOC)含量和有机碳储量(SSOC)最高.对于豆类绿肥-春玉米-冬小麦轮作,小麦播前土壤储水量显著高于豆类绿肥-冬小麦,小麦产量更稳定;麦收后0～200 cm土层硝态氮储量显著低于豆类绿肥-冬小麦轮作,淋失风险较低;该轮作方式下茎杆覆盖处理0～20 cm土层土壤SOC含量显著高于茎杆移出处理,且SSOC相对于试验初始也有所增加.可见,豆类绿肥-春玉米-冬小麦轮作体系中豆类收获籽粒后茎杆地表覆盖方式,在提高小麦播前土壤储水量、稳定产量、培肥土壤和降低0～200 cm土层土壤硝态氮残留量上表现较好,是具有类似气候地区的合理种植制度.
     

烟蒜轮作与套作对烤烟产量及根际土壤磷组分的影响

通过大田小区试验,研究烟蒜轮作、套作对烤烟产量和土壤不同形态磷的影响.结果表明： 烟蒜轮作、套作下烤烟产量和上中等烟比例较烤烟单作显著提高,下部叶成熟期根际土壤有效磷含量分别是烤烟单作的1.3和1.7倍.不同种植方式根际和非根际土壤无机磷组分含量均以O-P和Fe-P含量最高,Ca₂-P和Al-P次之,Ca₈-P和Ca₁₀ -P含量最低.与烤烟单作和烟蒜套作处理相比,烟蒜轮作在上部叶成熟期根际土壤Ca₂-P含量最低,Ca₈-P在下部叶成熟期含量最低,Ca₁₀-P含量在中部叶成熟期最低.烟蒜轮作和套作在下部叶成熟期和中部叶成熟期根际土壤Al-P含量分别是烤烟单作的1.6和1.9倍、1.2和1.9倍.烟蒜轮作和套作根际土壤O-P含量均显著低于烤烟单作.烟蒜轮作较烟蒜套作更能活化土壤中难溶的O-P、Ca₁₀-P和高稳性有机磷,提高烤烟产量和中上等烟比例.