中国陆地土壤有机碳蓄积量估算误差分析

简要介绍了土壤碳蓄积量的计算方法,包括土壤类型法、植被类型法、生命地带法、相关关系法和模型方法,以及土壤有机碳蓄积量的误差分析方法．根据中国策二次土壤普查2473个典型土种剖面数据,采用土壤类型法和两种碳密度方法计算,估算的中国陆地土壤有机碳蓄积量处于615.19×10^14-1211.37×10^14g之间,平均碳密度为10．49-10．53kg·m^-2(土壤厚度为100cm)或11．52-12．04kg·m^-3(土壤平均厚度为88cm),土壤平均碳蓄积量为913．28±298．09×10^14g,估算的不确定性在20％～50％之间．其中,土壤碳计算和采样数量的差异是导致土壤碳蓄积量估算不确定性的重要因素。     

半干旱区旱地不同覆盖种植方式玉米田的土壤水分和产量效应

为探讨半干旱区旱地不同种植方式玉米(Zea mays)田的土壤水分动态特征, 测定了全膜双垄沟播(PMF)、全沙覆盖(SM)和裸地(CK) 3种不同处理0-200 cm土壤水分季节变化、垂直变化及年际变化。结果表明: PMF明显改善玉米拔节前0-200 cm土壤的水分条件, 有利于玉米前期生长; 随着玉米生育进程的推进, 3种处理的耗水量依次为: PMF﹥SM﹥CK, 而土壤贮水量表现为CK﹥SM﹥PMF; 在相同降雨条件下, PMF处理0-200 cm土壤水分降雨入渗补给深度最大, SM次之, CK最小。随着种植年限增加, PMF的耗水量和耗水深度增加, 两年种植期间耗水深度从20-120 cm向120-200 cm推移; 连续种植两年后, 3种处理40-120 cm土壤含水量下降至9.0%以下, 其中PMF下降最快(7.9%), 土壤含水量接近萎蔫系数7.2%, 玉米只能靠当年降水生长, 如种植年限继续增加, 土壤极有可能形成干层。3种处理之间耗水量、产量、水分利用效率都存在显著差异, PMF最高, SM次之, CK最低。因此, 在半干旱区采用全膜双垄沟播种植玉米可显著提高产量, 但连续种植可导致土壤贮水量显著降低, 对农田可持续生产能力造成不利影响。     

种植方式对华北春玉米密植群体冠层结构的调控效应

在大田同等密度条件下,设计了单、双株与对、错位组合的4种种植方式,研究其对华北春播"郑单958"密植群体的冠层结构、功能及产量的影响。结果表明:相比常规单株对位种植方式,双株错位、双株对位和单株错位种植方式下玉米群体的冠层垂直分布呈现叶和茎的干重权重比例下移、群体叶片垂直分布趋于"纺锤形";植株个体穗下层茎叶夹角显著增加2.4°~3.4°,尤其双株错位和双株对位有效扩展了个体生态位,显示了耐密调控能力;灌浆期前,各处理群体LAI及叶片功能活性略显劣势,但在此之后LAI、穗位叶及穗下叶片中SPAD值衰减速度延缓,功能期延长;3个处理比常规种植方式增产11.2%~12.7%,但差异未达显著水平;抗倒性强、空杆率低、千粒重显著增多是产量较高的主要因素;密植条件下改变传统的单株对位种植,能够改善密植群体冠层结构,优化个体形态,提高生育后期冠层中下部叶片功能活性,从而实现耐密、增产、稳产。     

垄作与覆膜对川中丘陵春玉米根系分布及产量的影响

通过设置田间试验,研究种植方式(垄作垄播、平作、垄作沟播)与覆膜措施对川中丘陵春玉米根系分布和玉米产量的影响.结果表明: 垄作与覆膜对玉米根系形态影响显著,覆膜显著提高了玉米根长、根表面积和根体积,拔节期覆膜较不覆膜处理分别提高了42.3%、50.0%和57.4%.覆膜提高了各土层和各水平各层次根质量,扩大了根系在土壤垂直和水平方向上的分布,提高了拔节期20～40 cm土层和水平方向上宽行0～20 cm根系比例.种植方式对根系生长和分布的影响因覆膜而异,覆膜下垄作垄播显著提高了各土层根质量和20～40 cm土层根量分配比例,同时提高了水平方向上各层次根量和宽行根系分配比例,总根质量表现为:垄作垄播>平作>垄作沟播;不覆膜下垄作沟播显著提高了窄行0～40 cm根量,吐丝期总根质量表现为:垄作沟播>垄作垄播>平作.从玉米穗部性状和产量看,覆膜降低了玉米秃尖长,提高了穗长、穗粒数、千粒重和产量,覆膜下产量表现为:垄作垄播＞平作＞垄作沟播;不覆膜下则表现为:垄作沟播＞平作＞垄作垄播.覆膜下垄作垄播促进了根系特别是深层根质量的增加,同时增加了深层根系和水平20～40 cm根系比例,这是其增产的重要原因;而不覆膜下垄作沟播有利于根系生长,从而提高产量.     

玉米覆膜栽培地积温效应对根系及植株生长发育的影响

本文对玉米覆膜栽培地积温效应对根系及植株生长发育的影响进行了研究。覆膜后,土壤耕层水热状况可迅速改善。在适宜的温湿度条件下,覆膜玉米各发育阶段根系生长状况明显地优于对照。在地积温的作用下,覆膜玉米的各生育期和各阶段的地上部生物量均显著地提前和增加。由此,本文提出播种至开花阶段的发育速度是由茎生长点处温度所决定;开花至成熟期灌浆饱满程度主要受气温的影响,即由≥20℃日数的多少而定。因此,玉米采用覆膜栽培对于克服生育前后期低温冷害,获取高产稳产,以致将各种熟性的玉米种植北界和海拔高度进一步向北和向上推移,均具有重要的现实意义。     

施肥和覆膜垄沟种植对旱地小麦产量及水氮利用的影响

通过大田试验研究了施肥和覆膜垄沟种植对旱地冬小麦群体动态、产量构成及水氮利用的影响。结果表明,覆膜垄沟种植和追肥处理可显著提高旱地冬小麦穗数,追肥处理可减少后期无效分蘖;覆膜垄沟种植和追肥处理产量分别比农户模式提高了11.73%和13.91%,穗数和穗粒数是其产量提高的关键因素;覆膜垄沟种植方式可减少土壤水分损耗,水分利用率为11.60 kg · hm^-2 · mm^-1,显著高于其他处理;追肥处理能有效促进小麦生育中后期对氮素的吸收利用,在基施氮量165 kg/hm²上再追肥30 kg/hm²,地上部分吸氮总量增加15.45 kg/hm²,追肥氮的利用率显著高于底肥氮利用率,为51.5%。     

不同耕作方式下长期秸秆还田对旱作春玉米田土壤碳、氮、水含量及产量的影响

为了探索渭北旱塬春玉米田保护性轮耕模式的土壤培肥效果和增产增收效应,于2007—2014年在陕西合阳实施了秸秆覆盖或还田条件下免耕/深松(NT/ST)、深松/翻耕(ST/CT)、翻耕/免耕(CT/NT)、连续免耕(NT)、连续深松(ST)和连续翻耕(CT)等6种耕作处理田间定位试验,测定并分析了2010—2014年玉米收获期各耕作处理下0～60 cm土壤有机碳、氮储量,0～200 cm土层土壤含水量变化及春玉米产量差异.结果表明: 6种耕作处理中以NT/ST处理增加土壤有机碳和全氮储量最为明显.与2007年试验前相比,6种耕作处理均增加了0～60 cm土层土壤有机碳储量,5年平均值增幅为12.3%～28.3%,5种保护性耕作处理土壤有机碳储量5年平均值较CT对照处理显著增加7.1%～13.2%.NT/ST、ST/CT、CT/NT等3种轮耕处理和NT处理0～60 cm土层土壤氮储量5年平均值较试验前增加2.5%～7.3%.NT/ST、ST/CT、CT/NT、NT和ST处理土壤氮储量5年平均值比连续翻耕增加3.6%～11.1%.5种保护性耕作处理土壤含水量较CT处理依次增加5.7%、2.3%、2.0%、5.5%和4.4%,以NT/ST处理土壤含水量最高.6种耕作处理春玉米平均产量表现为NT/ST>ST/CT>ST >NT>CT/NT>CT,以NT/ST处理最高,分别较其他5种处理显著增产4.2%、13.0%、11.3%、4.7%和13.8%;经济效益平均表现为NT/ST>ST/CT>ST>NT>CT/NT>CT.在6种耕作处理中,免耕/深松轮耕处理在改善土壤环境质量、提升土壤肥力和增产增收方面都表现出优越性,为旱作春玉米田较适宜的土壤轮耕模式.     

黄土高原不同降水类型区旱作玉米田土壤干燥化效应与土壤水分承载力模拟研究

在模拟精度验证基础上,应用WinEPIC模型模拟研究了黄土高原不同降水类型区1960～2000年期间不同肥力水平下连作春玉米的产量变化和土壤水分效应.模拟结果表明:(1)洛川、延安、寿阳、榆林连作春玉米产量地区间差异显著,其年平均值分别为4.40、3.75、 2.50、 1.75 t/hm2.施肥增产率和水分利用效率地区间差异均显著,均表现为洛川>延安>寿阳>榆林;同一地区水分利用效率随施肥量的增加而提高,不同地区施肥增产率最大值范围不同.(2)0～7m土层逐月土壤有效含水量地区间差异显著,洛川>延安>寿阳>榆林;同一地区内肥力水平越高,春玉米耗水量越大,逐月土壤有效含水量平均值越低.在春玉米生育期内0～7m土层年度土壤有效水分增减量地区间差异显著,洛川<延安<寿阳<榆林;不同肥力处理间的差异在模拟前期为显著,在模拟后期为不显著.(3)所有地区的春玉米在连作期间0～7m土层土壤湿度剖面分布,在经历了土壤湿度逐年降低、土壤干层逐年加厚的干燥化过程后,均出现了稳定的土壤干层.土壤干燥化速度地区间差异显著,洛川<延安<寿阳<榆林;不同肥力处理间随着施肥水平的提高土壤干燥化速度加快.(4)洛川、延安、寿阳、榆林连作春玉米的适宜产量水平分别为5.25～5.54、4.26～4.58、2.34～2.74、1.37～1.62 t/hm2,相应的施肥水平分别为N240(N 240 kg/hm2,P 120 kg/hm2)～N300(N 300 kg/hm2,P 150kg/hm2)、N180(N 180 kg/hm2,P 90kg/hm2)～N240(N 240 kg/hm2,P 120 kg/hm2)、N120(N 120 kg/hm2,P 60kg/hm2)～N180(N 180 kg/hm2,P 90kg/hm2)、N60(N 60 kg/hm2,P 30kg/hm2)～N120(N 120 kg/hm2,P 60kg/hm2).     

春玉米与生姜间作不同种植方式农田生态效应研究

春玉米与生姜间作不同种植方式农田生态效应研究姚向高王爱玲（河南农业大学农学院,郑州４５０００２）ＳｔｕｄｙｏｆｔｈｅＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＥｆｃｃｔｓｏｆＤｉｆｅｒｅｎｔＴｒｅａｔｍｅｎｔｏｆＩｎｔｅｒｃｒｏｐｐｉｎｇｏｆＳｐｒｉｎｇＭａｉｚｅａｎｄ...     

旱地施有机肥对土壤有机质和水稳性团聚体的影响

通过渭北旱塬2007-2010年田间定位试验,研究了有机肥不同施用量(低量7500 kg·hm^-2、中量15000 kg·hm^-2、高量22500 kg·hm^-2)对连作玉米地土壤有机质、团聚体各层粒径分布和稳定性的影响.结果表明：0～20 cm土层,高量有机肥处理土壤有机质含量较低量有机肥处理提高4.1%～4.6%,高、中量有机肥处理较对照提高4.6%～11.2%,低量有机肥处理在施肥第4年（2010年）较CK提高4.7%～6.3%.0～30 cm土层,所有有机肥处理>5 mm水稳性团聚体的增幅最大,其含量随有机肥用量的增加而显著升高;有机肥处理显著提高了土壤>0.25 mm水稳性团聚体含量、团聚体平均质量直径和团聚体稳定率,且随有机肥用量的增加而显著增加;中、高量有机肥处理比单施化肥处理增加效果显著.     

不同覆膜集雨种植方式对旱地玉米叶绿素荧光特性、产量和水分利用效率的影响

于2007-2012年在黄土旱塬采用田间试验,比较了双垄面全膜覆盖沟播、双垄面半膜覆盖沟播、垄盖膜际播种和露地平播下,玉米叶绿素荧光动力学参数、产量和水分利用效率的差异.结果表明： 全膜双垄沟播玉米叶片荧光产量(F_o)、最大荧光(F_m)、PSII最大光化学量子产量(F_v/F_m)、光适应状态下PSⅡ反应中心完全开放时的荧光强度(F)、光适应状态下
PSⅡ反应中心完全关闭时的荧光强度(F_m′)、实际光化学效率(Φ_PSⅡ)、光合电子传递速率(ETR)、叶绿素荧光光化学猝灭(q_P)、非光化学猝灭(q_N)等玉米叶片叶绿素荧光参数日变化值均高于对照(露地平播),1-q_P值低于对照,在13:00时,全膜双垄沟播处理叶绿素荧光参数值与对照差异显著,依次较对照增加5.3%、56.8%、10.7%、36.3%、23.6%、56.7%、64.4%、45.5%、23.6%,1-q_P值较对照低55.6%.无论是在干旱、平水、丰水年份,还是冰雹灾害年份,全膜双垄沟播产量和水分利用效率均最高.2007-2012年6年间全膜双垄沟播平均产量和水分利用效率分别为12650 kg·hm^-2和40.4 kg·mm^-1·hm^-2,分别比对照提高57.8%和61.6%,显著高于双垄面半膜覆盖沟播和垄盖膜际播种.表明全膜双垄沟播显著提高了玉米叶片光能转化效率,提升了旱作区玉米的生产能力,是进一步挖掘降水利用潜力和高产田创建的有效途径.     

地表覆草和覆膜对西北旱地土壤有机碳氮和生物活性的影响

研究地表覆盖对土壤有机碳氮和生物活性的影响,对改进旱地作物栽培,提升土壤肥力和提高作物产量具有重要意义。采取5a田间定位试验的土壤进行室内培养试验,研究不同地表覆盖土壤轻质有机碳、轻质有机氮及微生物活性的变化。结果发现,经过61d培养之后,覆草、覆膜和常规土壤矿质态氮含量分别减少4.0,2.5,3.9 mg/kg,有机碳矿化累积量分别为125,100,101 mg/kg。覆草土壤微生物量碳含量及土壤代谢熵在培养过程中均高于覆膜。培养前后,覆草土壤的轻质有机碳氮均明显高于覆膜,覆膜和常规没有差异。培养结束后,覆草土壤轻质有机碳氮含量分别减少36%和47%,覆膜土壤分别减少26%和45%,常规土壤分别减少31%和44%。覆草土壤轻质有机碳氮含量的减少值明显高于覆膜和常规。覆草能增加土壤有机碳氮的易矿化组分,提高土壤有机质的生物有效性,覆膜则会降低土壤有机质的生物有效性。     

覆膜对旱地麦田土壤水分及氮素平衡的影响

通过大田试验研究了平膜穴播和垄膜沟播等覆膜方式对晋南旱地麦田土壤水分、氮素平衡及产量的影响,以期在当地确立一套适宜的科学覆膜方式,为晋南旱塬地区乃至我国旱作小麦的高产优质提供理论依据。结果表明,垄膜沟播和平膜穴播处理的冬小麦增产效果显著,且以平膜穴播处理的效果最优,较测控施肥处理的籽粒产量和生物产量分别提高22.71%和25.45%。经过冬小麦一个生育期对土壤水分的吸收利用,两种覆膜处理的耗水量较不覆膜处理有较大的提高,而其水分利用率略低于不覆膜处理,但差异不显著。两种覆膜处理也能提高麦田的降水生产效率和休闲效率,较不覆膜处理分别提高9.46%—30.16%和9.95%—39.22%。覆膜有利于氮的矿化,并能促进小麦对氮素的吸收利用,同时也可以在一定程度上降低氮素在土壤中的残留,最终有利于小麦增产。     

不同覆盖方式对黄土高原旱地土壤水分及糜子生长、光合特性和产量的影响

为探索黄土高原旱地覆盖栽培模式下糜子田土壤蓄水保墒和节水增产效果,于2011—2013年连续3个糜子生长季在陕西横山县小杂粮试验示范基地,研究了不同覆盖栽培方式对农田土壤水分、糜子生长发育、光合特性、产量及水分利用效率的影响.试验设置4种覆盖栽培处理,分别是“W”垄覆地膜+垄间覆秸秆(SG)、垄覆地膜+垄间覆秸秆(LM)、双垄面覆地膜+垄间覆秸秆(QM)、秸秆覆盖(JG)处理,以传统平作无覆盖(CK)为对照.结果表明：各覆盖处理均较CK显著提高了糜子各生育期0～100 cm土层土壤含水量,其中以SG处理蓄水保墒效果最好,其次依次为LM、QM和JG处理,且各覆盖处理间差异达到显著水平.在各覆盖处理中,SG处理对糜子生长发育和光合能力的影响最大,增产效果最显著,3年平均产量和水分利用效率分别较CK提高55.9％和64.9％,其中各覆盖处理之间差异达到显著水平.因此,“W”垄覆地膜垄间覆秸秆的二元沟垄集雨覆盖种植模式提高糜子产量和水分利用效率的效果最为明显,适宜在黄土高原旱地糜子生产中应用和推广.     

华北二月兰-春玉米轮作体系中土壤硝态氮的时空变化特征

二月兰-春玉米轮作生产体系是近年来为解决华北地区出现的大面积冬闲田而提出的冬绿肥-春玉米生产新模式.本文依托定位试验,研究了该体系从二月兰翻压到玉米收获期间的土壤硝态氮时空变化特征.结果表明：土壤硝态氮含量呈玉米生育前期高后期低的时间变化特征和硝态氮含量峰值随着生育期的推移逐渐下移的空间变化特征,且土壤硝态氮含量随施肥量的增加而显著增加.翻压二月兰对土壤硝态氮含量的时空变化有一定影响,冬春季种植二月兰可降低0～180 cm土壤硝态氮累积量;二月兰翻压后,春玉米苗期与喇叭口期土壤硝态氮规律基本一致,主要集中在0～20 cm土层,0～100 cm土壤剖面为有二月兰处理高于无二月兰处理,100～180 cm土壤剖面则为有二月兰处理低于无二月兰处理;抽雄期以后,土壤硝态氮含量普遍较低,100～180 cm土层土壤硝态氮含量为有二月兰处理略高于无二月兰处理.总体上,翻压二月兰可以增加0～180 cm土层土壤硝态氮保蓄量.     

夏闲期深翻覆盖对旱地麦田土壤水分及产量的影响

于2009-2011年在山西省闻喜县邱家岭村连续两年进行田间试验,在夏闲期前茬小麦收获后15、45 d深翻,并立即采用地膜将地表全覆盖（以不覆盖为对照）,研究全年0～300 cm土层土壤水分运行规律、小麦产量形成及水分利用效率的变化规律.结果表明：夏闲期深翻后覆盖可显著提高播种前100～180 cm土壤蓄水量、夏闲期土壤蓄水效率及越冬至孕穗期土壤蓄水量,前茬小麦收获后45 d深翻较15 d更有利于提高土壤蓄水量和水分利用效率,提高穗数和产量,且丰水年效果更好.总之,夏闲期等雨后深翻、覆盖有利于纳雨蓄墒,达到增产、高效的目的.     

休闲期深翻覆盖对旱地小麦土壤水分及籽粒蛋白质积累的影响

采用大田试验研究旱地小麦休闲期不同时间深翻不同材料覆盖对土壤水分、籽粒蛋白质形成的影响及其生理机制。结果表明:前茬小麦收获后45 d深翻覆盖较15 d可提高播前120～300 cm土壤蓄水量,而降低开花期0～300 cm(除80 cm土层外)土壤蓄水量;显著提高籽粒蛋白质及其组分含量、蛋白质产量、谷/醇比,提高旗叶GS活性及花后10～15 d、25 d旗叶GOGAT活性,均以渗水地膜覆盖效果较好。结果还表明,播前80～200 cm、开花期260～280 cm土壤蓄水量与旗叶GS、旗叶GOGAT活性显著相关,且与旗叶GS活性关系更密切。籽粒蛋白质组分含量、谷/醇比、蛋白质产量与旗叶GS、旗叶GOGAT活性显著相关,且与旗叶GS活性相关性较密切,尤其是谷/醇比。播前和开花期120～300 cm土壤蓄水量与籽粒蛋白质及其组分含量显著相关,播前60～220 cm、开花期240～300 cm土壤蓄水量与谷/醇比显著相关。总之,休闲期等雨后深翻覆盖有利于蓄积休闲期降雨,有利于提高播前深层土壤水分,最终提高籽粒蛋白质品质及质量,且采用渗水地膜覆盖效果最好。     

旱地小麦深施磷肥对土壤水分及植株氮素吸收、利用的影响

为探明磷肥在旱地小麦生产上的作用,寻求旱地小麦最佳施磷方式,在山西省闻喜县进行了低磷(75kg·hm~(-2))、中磷(112.5 kg·hm~(-2))、高磷(150 kg·hm~(-2))3个施磷量条件下20 cm、40 cm 2个深度施磷的田间试验,研究其对旱地麦田土壤水分及植株氮素吸收、利用的影响。结果表明:增加施磷量,越冬期-孕穗期0~100 cm土层土壤蓄水量提高,且深层施磷效果较好,尤其有利于返青期土壤蓄水量提高。增加施磷量,各生育时期植株含氮率提高,各生育时期植株氮素积累量显著提高,且深层施磷效果较好,尤其开花期含氮率。增加施磷量,花前各器官氮素运转量显著提高,深层施磷叶片氮素运转量对籽粒的贡献率提高,成熟期叶片氮素积累量及其所占比例显著降低。40 cm深度施磷150 kg·hm~(-2)花后氮素积累量最高。此外,越冬-孕穗期0~100 cm土层土壤蓄水量与花前氮素运转量关系密切,尤其与叶片氮素运转量关系密切,开花期土壤水分与花后氮素积累量关系系数最大。总之,增加施磷量,有利于提高花前1 m内土壤水分,有利于促进植株氮素积累、运转,且深层施磷效果显著,尤其可促进叶片氮素转移到籽粒,有利于开花期含氮率提高,有利于花后氮素积累。最终,40 cm深度施磷150 kg·hm~(-2)可显著提高旱地小麦氮肥吸收效率、氮肥生产效率、氮素收获指数。     

长期施肥下黄壤旱地玉米产量及肥料利用率的变化特征

选取贵州黄壤长期定位监测点中对照（CK, 不施肥）、单施全量有机肥（M, 30555 kg·hm^-2）、有机肥与化肥配施（NPKM,年施N 165 kg·hm^-2、P₂O₅ 82.5 kg·hm^-2、K₂O 82.5 kg·hm^-2、有机肥30555 kg·hm^-2）和氮磷钾化肥配施（NPK,年施N 165 kg·hm^-2、P₂O₅ 82.5 kg·hm^-2、K₂O 82.5 kg·hm^-2）4个处理的16年试验数据进行分析,研究了黄壤区长期不同施肥下作物产量及肥料效益的变化趋势,为评价和建立长期施肥模式、促进粮食持续生产提供依据.结果表明：长期施肥条件下玉米产量年际间变化较大,总体呈上升趋势.其中NPKM处理增产效果最好,可增产4075.71 kg·hm^-2,增产率高达139.3%.长期施肥可提高玉米肥料利用率,其中M处理对玉米氮肥和磷肥利用率的提升作用最显著,分别达35.4%和18.8%;而NPK处理在提高玉米钾肥利用率方面作用明显,提高了20%,远高于M处理的87%和NPKM处理的9.2%.可见,长期均衡施肥,尤其是有机肥与化肥配施对提高作物产量和肥料效益具有积极作用.