红壤旱地多熟种植系统的综合效益评价

采用加权灰色关联聚类分析的方法,按生态效益、经济效益和社会效益的各项指标,对1984～2004年在江西农业大学农学试验站红壤旱地上进行的多元多熟种植系统定位对比试验中筛选出的23种多熟种植系统的综合效益进行了定量分析和聚类评价。结果表明：“白菜／马铃薯／玉米-芝麻”关联度值最大,灰色聚类为优;生态、经济、社会效益最高,明显优于其他种植系统。适合于大面积推广,是红壤旱地增产、增收、增效和维持农业可持续发展的优化模式;“油菜｜｜紫云英／玉米／玉米｜｜绿豆”次之。适合在劳动力相对充足的城郊红壤旱作区推广,以上两种种植模式对今后红壤旱作区种植业结构布局的调整和种植模式的优化具有积极意义。     

生物黑炭与无机肥料配施对旱作红壤有效磷含量的影响

针对我国南方旱地红壤有效磷含量普遍较低的问题,研究了生物黑炭与无机肥料配施对旱地红壤有效磷、有机碳含量和pH的影响.结果表明:生物黑炭与无机肥料配施后,红壤理化性质得到不同程度的改善;土壤pH值、有机碳和有效磷含量在油菜各生育期均得到不同程度的提高,在抽薹期、开花期、成熟期分别较种植前平均提高了16%、24%、26%,23%、34%、38%及100%、191%、317%.pH、有机碳和有效磷含量随着生物黑炭用量的增多而增加.施用生物黑炭处理的土壤有效磷与pH和有机碳呈显著相关性.研究结果可为改善旱地红壤缺磷状况及其理化性质提供科学依据.     

红壤旱地不同复种方式养地效果

为了提出适宜南方红壤区旱地质量提升的持续高效种植模式,在江西农业大学科技园开展田间试验,以传统复种方式为对照,从土壤理化性状、微生物及酶活性等多方面分析比较不同复种方式对土壤的养地效果,为提出可持续发展的农田耕作模式提供理论基础。结果表明:不同复种方式中,绿肥种植和绿肥翻压还田对土壤具有明显养地效果,其中处理C"黑麦草-花生‖玉米-粟‖荞麦"具有较高的土壤阳离子交换量、有机质、碱解氮、全磷含量以及土壤酶活性和较多的土壤微生物种类、数量,从而显著提高土壤肥力和土壤持续生产力,养地效果最佳;处理B"混播绿肥(油菜、紫云英、肥田萝卜)-大豆‖玉米-绿豆‖芝麻"降低土壤容重,增加土壤孔隙度,改善土壤的通气性、透水性,明显提高土壤pH值、全氮、有效磷、全钾和速效钾含量,养地效果次之。因此,大力推广应用冬季绿肥是促进红壤旱地生态系统可持续发展的有效耕作措施。     

红壤丘陵区典型农田土壤秸秆还田后纤维素降解特征及其影响因素

以亚热带红壤丘陵区典型旱地和水旱轮作长期定位试验地为研究对象,以单施化肥(NPK)为对照,研究长期秸秆还田配施化肥(NPKS)后农田土壤中纤维素的积累效应及其周年降解特征,并从纤维素降解的关键酶活性、土壤基本性质和气候环境阐明影响农田土壤中纤维素降解的主要因子。结果表明:两种土地利用方式下,长期(13年)NPKS处理后土壤中纤维素积累并不显著;周年变化来看,添加NPKS后旱地和水旱轮作地土壤中纤维素含量分别在施肥后6和3个月内迅速降至施肥前水平,表现为水旱轮作地土壤中纤维素降解速率显著高于旱地;水旱轮作地中纤维二糖水解酶(CBH)及β-葡萄糖苷酶(βG)活性的增量在添加NPKS后均显著高于旱地,说明水旱轮作地中纤维素酶活性对秸秆还田的响应更强;两种土地利用方式下,长期施肥后纤维素占土壤有机质的比例下降,说明纤维素并不是亚热带红壤丘陵区农田土壤有机碳库积累重要的直接组分。相关分析和回归分析结果表明,β-葡萄糖苷酶、土壤微生物生物量碳、碱解氮是影响纤维素降解的主要因子。未来可通过调整施肥、土地利用方式来调控亚热带红壤丘陵区农田土壤有机碳库及其组分的转化过程。     

湘南红壤丘陵区不同生态种植模式下土壤磷素流失特征

以湖南省祁阳县红壤坡地大型标准径流场为例,研究了湘南红壤丘陵区8种不同生态种植模式下土壤磷素的地表流失特征.结果表明: 总磷流失量以撂荒处理(T₁)最严重,顺坡种植模式处理(T₂、T₃)其次,5种梯田模式处理(T₄～T₈)均能有效减少土壤磷的流失,磷流失量分别是T₁处理的9.9%、37%、0.7%、2.3%和1.9%.生态种植模式直接影响红壤坡地土壤磷素的地表流失形态,研究区流失的磷素以颗粒磷为主.暴雨(日降雨量＞50 mm)情况下,降雨量对不同生态种植模式下磷流失量影响差异不大,但磷流失量随降雨强度增大而增加.红壤坡地土壤磷素地表流失主要集中在6-9月,降雨量和降雨强度是影响湘南红壤丘陵区土壤磷素地表流失时间分布的直接因素.
     

中国南方红壤生态系统面临的问题及对策

南方红壤对于我国农业乃至整个国民经济的持续发展和人民生活水平的迅速提高发挥了重要作用,但由于红壤性质上的酸、瘦、粘等弱点,分布区域降水时空不均匀,以及不合理开发利用造成的水土流失、土壤退化、土壤污染等,导致红壤地区的生态环境恶化,红壤资源潜在的生产能力得不到应有的发挥,使整个地区农业及经济持续发展受到严重影响。目前,中国南方红壤生态系统面临水土流失、土壤酸化、肥力退化、季节性干旱、土壤污染、生物退化、石漠化及土地沙化、耕地面积缩减和系统功能衰减等问题。针对上述问题,在综合治理措施上必须提高认识,调整农业结构,优化耕作制度,大力发展立体农业,防治水土流失和土壤污染,改良土壤,培肥地力,重建红壤区植被生态系统,建立和完善红壤预警,从而保证南方红壤生态系统的持续稳定健康发展。     

中亚热带几种针、阔叶树种凋落物混合分解对土壤微生物群落碳代谢多样性的影响

土壤微生物群落功能如何响应凋落物物种组成的改变,对于指导我国的人工林种植具有重要意义。通过小盆模拟试验,用BIOLOG微平板培养的方法研究了南方红壤丘陵区典型物种马尾松和湿地松的凋落物分别与白栎和青冈的凋落物混合,与单一针叶凋落物分解时相比,针阔混合凋落物分解过程中土壤微生物群落功能多样性的差异。结果表明：(1)针叶和阔叶混合分解提高了土壤微生物群落碳代谢的强度、丰富度以及多样性,针阔混合凋落物分解时土壤微生物群落的碳源代谢方式与单一针叶分解时差异显著;(2)凋落物分解前期土壤微生物群落碳代谢强度、丰富度和多样性与凋落物初始C/N呈显著负相关,分解后期土壤微生物群落碳代谢强度与凋落物初始木质素/N比呈显著负相关,碳代谢多样性与初始P含量呈显著正相关;(3)通过改变凋落物物种组成,进而改变凋落物元素组成(C/N、木质素/N和P),能显著影响土壤微生物群落的碳代谢强度和代谢多样性。在南方红壤丘陵区,针-阔叶混合的凋落物比单一针叶凋落物更有利于提高土壤微生物群落的功能。     

红壤区土壤有机质和全氮含量的空间预测方法

如何利用有限的土壤采样点准确预测土壤属性一直是研究的热点。近些年来,结合辅助信息的克里格空间插值应用广泛,但将土地利用类型信息作为辅助变量提高预测精度的研究鲜有报道。以中国南方红壤丘陵区的余江县为案例区,用网格法采集254个土壤样品,通过普通克里格(OK)和以土地利用方式为辅助变量的克里格(KLU)方法对土壤有机质(SOM)和土壤全氮(STN)进行空间预测,并通过102个验证点比较了两种方法的预测精度。分析表明KLU对SOM和STN的预测值与实测值的相关系数(rSOM=0.786,rSTN=0.803)明显高于OK(rSOM′=0.224,rSTN′=0.307);OK对SOM和STN的预测RMSE分别为12.48g.kg-1和0.64g.kg-1,而KLU的预测RMSE分别为6.86g.kg-1和0.37g.kg-1,仅为前者的55%和58%。可见,KLU对研究区SOM和STN的预测精度均大幅提高。同时分析也表明,KLU对不同土地利用方式SOM和STN预测精度的提高幅度存在差异,其中对旱地预测精度的提高幅度最大,对林地预测精度的提高幅度最小,水田则介于两者之间。研究表明,KLU是南方红壤丘陵区进行SOM和STN空间预测的现实和高效方法。     

红壤丘陵景观单元土壤有机碳和微生物生物量碳含量特征

为了探讨我国亚热带红壤丘陵区不同利用方式下土壤有机碳(SOC)和土壤微生物生物量碳(SMB-C)含量的特征,在湖南省桃源县选取典型样区,通过密集取样,分析了红壤丘陵景观单元内水田、旱地、林地、果园4种典型利用方式下表层土壤(0～20 cm)SOC和SMB-C含量.结果表明,典型红壤丘陵景观单元中SOC含量高低的顺序为水田(16.0 g·kg^-1)＞旱地(11.2 g·kg^-1) ＞果园(9.5 g·kg^-1)＞林地(8.4 g·kg^-1),SMB-C含量则为水田(830 mg·kg^-1)＞旱地(361 mg·kg^-1)＞林地(200 mg·kg^-1)＞果园(186 mg·kg^-1),且在不同利用方式下SOC与SMB-C均呈极显著正相关(P＜0.01),说明本研究区内各土地利用类型的土壤SMB-C含量变化可以敏感地指示SOC的动态.研究结果还表明,将我国亚热带红壤丘陵林地开垦为果园或耕地后,表层土壤 SOC含量不可能降低.     

南方东部丘陵区季节性干旱成因及其对策研究

本文着重从气候和土壤两方面探讨红壤丘陵区土壤季节性干旱的成因。研究结果表明,红壤特殊的水分物理性质和该区特定的大气－土壤－植物系统水分运动模式的综合作用是红壤季节性干旱的主要成因。认为丘陵红壤的土壤水分管理应从土壤结构改良和协调气候－土壤关系两方面入手,通过合理的耕作技术和建立合理的利用方式体系,改良土壤结构,利用深层土壤水分,从而达到提高土壤水分利用率和抗旱、避旱的目的。复合农林业和免耕覆盖技术对红壤水分具有显著的调节作用。     

南方红壤地区种植龙须草对土壤质量的影响

通过对10年生龙须草地与自然野生草地和柑橘地3种不同土地利用方式的比较,对土壤的化学性状、物理性状、生物学性状以及植株生长的小气候环境进行了全面的调查分析。结果表明,10年生龙须草地土壤物理性状、化学性状、生物学性状和草地小气候环境都有不同程度的改善。结果还表明,土壤微生物数量在不同的季节呈现出有规律的动态变化,夏季最高,冬季最低,春、秋两季处于中间,而且龙须草地土壤微生物数量的季节性波动不如自然野生草地的波动大;龙须草地四种土壤酶的活性均比自然野生草地的高。从土地持续利用的角度考虑,再加上龙须草自身有着良好的经济效益和水土保持效益,在中国南方红壤地区种植龙须草是一种较好的土地利用模式。     

红壤丘陵区粮食生产的生态成本

人类的生产活动必然对资源与环境造成影响,以红壤丘陵区的湖南省祁阳县为研究对象,应用经济学和生态学方法,对粮食生产中的生态成本进行了研究。结果表明:2008年该区粮食生产生态损失总价值相当于当年农业总产值的4.85%;早、中、晚稻生态成本已分别达到3.18、2.44、3.02元/kg,而出售单价分别为1.76、1.90、1.84元/kg,高成本低收益的情况对该区域的可持续发展产生着不利影响;在当前生产力水平条件下,适度提高化肥、农药、农业机械、农膜、劳动力的投入,提高水稻产量,扩大家庭种植规模,可降低生产单位水稻的生态成本。     

红壤表土团聚体粒径对坡面侵蚀过程的影响

以湖北省咸宁市的3种典型红壤为研究对象,利用试验土槽,采用室内人工模拟降雨方法,研究土壤团聚体粒经对坡面径流和侵蚀的影响以及泥沙特性。结果表明,在前期含水量、坡度一致的条件下,随着团聚体粒径的增大其稳定性减小,坡面初始产流时间缩短;侵蚀量也随着团聚体粒径的增大而减小,供试3种土壤中〈2mm团聚体侵蚀量最大,依次为3.40、2.55、3.33gm^-2min^-1。侵蚀泥沙平均重量直径随着坡面表土团聚体初始粒径的增大而减小。研究结果有助于深入了解坡面侵蚀机理,为泥沙输移模型开发提供必要的土壤参数。     

Multivariate Analysis, Description, and Ecological Interpretation of Weed Vegetation in the Summer Crop Fields of Anhui Province, China

Two surveys were conducted to investigate weed vegetation in a 153-hm^2 sampling area of summer crop fields from Anhui Province, China, through visual scoring of the level of weed infestation compared with summer crops on a seven-class scale. In total, 155 sampling sites were selected in the field based on crops, tillage, rotation systems, geographical regions, and soil types across the province. Data on weed communities and environmental factors were collected and analyzed through principal component analysis （PCA） and canonical correspondence analysis （CCA）, and the output was interpreted ecologically. Results showed that the main factors influencing the structure and distribution of weed communities in summer crop fields were the soil submersion period, latitude, and soil type and pH. The CCA indicated a significant relationship between weed dominance and soil submersion duration, latitude, and soil pH. From the result of the PCA and CCA ordination, the 155 sampling sites could be divided into three groups based on geographic and floristic composition, as well as weed abundance. The southern dry land group, which was characterized by a double-cropping system in the hilly regions of southern and central Anhui Province with a continuous summer crop and an autumn dry land crop, was dominated by Galium aparine Linn. var. tenerum （Gren. et Godr） Robb., Avenafatua L., and Veronica persica Poir. The northern dry land group, which had the same cropping system as the southern dry land group, was dominated by G. aparine var. tenerum, Galium tricorne Stokes, Descurainia sophia （L.） Schur., and Lithospermum arvense L. in the North Anhui Province, China. These two dry land groups could be combined into one large dry land group, in which the Galium weed vegetation type dominated. The third group was the paddy soil group, which was characterized by a continu- ous summer crop and double- or triple-cropping systems of rice, and prevailed in the south and central areas of Anhui Province; Alopecurus aequalis Sobol. was the dominant weed in this group. Other main weeds in this group included Malachium aquaticum （L.） Fries, Stellaria alsine Grimm, Alopecurusjaponicus Steud., and Lapsana apogonoides Maxim. Thus, the weed community distributions in this group were described as the Alopecurus weed vegetation type. The paddy soil group could be divided into two subgroups, one southern and one central paddy soil subgroup. A strategy for integrated weed management is suggested according to the weed distribution pattern. The present study serves as a good example of how a quantitative research method was used to associate a visual estimate of weed infestation with multivariate analyses, such as PCA and CCA, and how this method can be applied to the study of weed vegetation on arable land.     

黄土丘陵区坡耕地与撂荒地土壤水分对降雨的响应特征

为了揭示黄土丘陵区不同土地覆被方式下土壤含水量对不同强度降雨的响应过程,选取山西省冯家沟小流域农耕地和撂荒地为研究对象,基于2019年4—10月降雨和土壤含水量以小时为单位的观测数据,分析了土壤含水量对不同强度降雨的响应规律。结果表明:(1)小雨、中雨、大雨和暴雨对土层的影响深度分别为20、20、60 cm和60 cm,研究区降雨最主要的形式—小雨对土壤水分的补给作用较小。(2)各强度降雨过程中,除0—10 cm土层外,农耕地土壤含水量均大于撂荒地,且大雨条件下农耕地各土层土壤含水量变化较显著,而撂荒地仅0—10 cm和10—20 cm土层土壤含水量有所增加。(3)不同土层土壤含水量对降雨的响应不同,表层响应相对明显而深层相对减弱;农耕地土壤平均含水量最大值出现在50—60 cm土层,而撂荒地出现在30—40 cm土层。(4)本地区农耕地土壤含水量高于撂荒地,表明在该地区适当的作物种植有较好的储存土壤水分的作用。本研究的结果对地区水资源的高效利用和水土流失防控提供了一定的科学依据。     

红壤小流域不同利用方式氮磷流失特征研究

从红壤小流域坡地资源合理利用和保护的角度研究了不同利用方式土壤氮、磷流失的特征,结果表明：恢复保护性植被的试验区3,由于其水土流失量最低,氮、磷流失量最小。侵蚀严重的试验区5,由于水土失量最大,磷的流失量最大,但其有效磷、水溶性磷及氮素流失量低于不注重水土资源保持经营利用的试验区1、注重水土保持措施的试验区2和试验区4。由于采用了水土保持综合农林措施,有效地减轻了水土流失,试验区2和试验区4的土壤氮、磷流失量明显小于试验区1土壤氮、磷流失量,红壤小流域不同利用方式中水土保持综合措施能有效地控制土壤养分流失。2000年不同试验区土壤氮、磷的流失主要集中于5、6及8月份,其流失量占全年氮、磷流失量的90％以上,这与当地的降雨季节性分配特征有关。土壤氮、磷的坡面流失方式为推移质流失和径流流失,磷的流失形态主要为泥砂结合态,约占总磷流失量的70％以上。除试验区3以外,其它试验区泥沙结合态氮素的流失量大于水溶态氮素流失量。     

丘岗稻田地下水位动态及对土壤氮磷有效性的影响

对红壤丘岗区渍潜田地下水位动态变化规律及对土壤氮磷有效性的影响进行了研究。结果表明,渍潜田地下水位的月变化具有十分明显的规律性,一般以秋冬季节（1－3月份和9－12月份）地下水位最低,而以春夏季节（4－8月份）地下水位最高,故以早稻受渍害最为严重,其原因主要是受降雨和灌溉的共同影响。根据渍潜田地下水位的变化特点不同,可将其分为地下水位和相对稳定型和非稳定型两种类型,并提出了相应的水分管理模式,地下水位的变化能明显影响土壤养分的有效性,随着地下水位的升高,土壤有效氮和磷含量下降。渍潜田土Fe-P和O－P含量也有随地下水位的升高而呈下降的趋势,其含量亦显著低于非渍潜田土壤,因而导致了土壤磷素有效性的下降。     

基于GIS的中国土地生产潜力研究

在地理信息系统（ＧＩＳ）及全国农业空间数据库和属性数据库的支持下,在前人关于农业生产潜力研究的基础上,进行了全国土地生产潜力的研究。首先探讨了基于ＧＩＳ的土地生产潜力研究方法;然后,就土地生产潜力的“土壤有效系数”进行重点研究,探讨了其计算方法与模型;并应用机制法,通过光、温、水、土逐级衰减,具体计算了全国分县土地生产潜力;最后,通过分析统计和分析制图,分析了中国土地生产潜力的数值分布和空间分布特