秸秆还田和施氮对农田土壤呼吸的影响

2003年10月至2004年9月期间在华北平原冬小麦-玉米轮作的高产粮区开展了土壤温度、秸秆还田和施氮对农田土壤呼吸影响的研究。土壤类型是砂姜黑土。试验共设6个处理,分别是N 1、N 1 W、N 2 W、N 3 W N 1 W O和N 2 W M,其中N 1、N 2和N 3表示3个施氮水平(纯N计,下同),分别是200 kg hm-2、400 kg hm-2和600 kg hm-2,W表示小麦秸秆还田,M表示玉米秸秆的1/3还田,O表示施用有机肥(每年施用鸡粪30 m3hm-2)。土壤呼吸采用碱液吸收法测定,每个处理6次重复,结果表明:(1)土壤呼吸季节动态明显,夏季高冬季低,土壤呼吸排放速率与5cm深度地温线性拟合最好(R2=0.63~0.74,p<0.001),而与地表温度线性拟合最差。各处理土壤呼吸的年通量在5650~7061 kg.hm-2(纯C计,下同),随着秸秆还田量的增加,土壤呼吸通量显著增加(p=0.05),随着施氮量的增加土壤呼吸通量也增加,但只有施氮量相差400 kg hm-2时,土壤呼吸通量差异显著(p=0.05),施用有机肥的处理土壤呼吸通量最高,有机肥施用后1~2个月,有机肥快速分解,表现为高的土壤呼吸通量。由土壤呼吸与5cm深度地温指数拟合方程求得的Q10值在1.86~2.26之间。     

黑龙江不同玉米秸秆还田方式下土壤动物群落结构及其对秸秆降解的影响

以黑龙江省海伦市典型黑土耕地为试验样区,研究黑土区不同秸秆还田方式下土壤动物群落结构特征及其在秸秆降解中的作用。实验选取6目、30目、260目降解袋,设置5个处理:17kg玉米秸秆+2kg水还田+含微生物100%浓度催腐剂(样方A)、8.5kg玉米秸秆+1kg水还田+含微生物50%浓度催腐剂(样方B)、原始样方(样方C)、8.5kg玉米秸秆+1kg水还田(样方D)、17kg玉米秸秆+2kg水还田(样方E),并于2009—2011每年9月份测定不同样方的玉米秸秆降解率和微生物数量。结果表明:所有样方累积秸秆降解率都达55%以上,秸秆降解率从高到低排序依次为:样方A>样方B>样方C>样方D>样方E;对秸秆降解起主要作用的动物类群为中小型土壤动物中的甲螨亚目、中气门亚目和节跳虫科,约占土壤动物个体数的86.70%;不同处理样方中,土壤动物群落结构相似;相同处理样方中,不同规格的降解袋中土壤动物个数与类群差异显著(P<0.001);不同孔径降解袋中土壤动物的个数、类群数、多样性基本都与秸秆降解率呈正相关,进一步表明土壤动物对秸秆降解具有促进作用。     

秸秆降解菌剂对秸秆还田土壤中细菌种群数量的影响

要研究秸秆降解菌剂施用后1个生长季秸秆中细菌的数量和纤维素酶活力,了解其动态变化,为进一步研究分析土壤中微生物结构变化规律提供可靠的理论依据.利用分子生物学方法,对秸秆降解菌剂施用后不同生长阶段耕层中细菌基因组DNA纯化后PCR扩增其16S rDNA V3可变区,对扩增产物进行DGGE电泳,并对结果进行分析.初步分析表明,菌落数量呈现前期上升、中期最高、后期逐渐降低的趋势.     

秸秆还田对黑土区农田中小型土壤节肢动物群落的影响

2011年9月与2012年9月,采用改良干漏斗方法,对吉林黑土区5种秸秆还田方式,即0倍、0.5倍、1.0倍、1.5倍、2.0倍,对农田小型土壤节肢动物群落影响进行研究。研究时段,共获得中小型土壤节肢动物7 238只,隶属3纲4目3亚目11科,其中2011年2 795只,隶属3纲4目3亚目6科,2012年4 443只,隶属3纲4目3亚目8科。分析结果表明,土壤中小型节肢动物群落受秸秆还田量的影响显著(P0.01);土壤小型节肢动物个体总数、类群总数、多样性和生物量随秸秆还田量增加呈递增趋势,不同年份之间土壤小型节肢动物群落组成存在显著性差异(P0.001)。冗余分析(RDA)显示,土壤湿度对土壤中小型节肢动物的影响最大;土壤温度、土壤湿度、土壤p H对中气门亚目、短角虫兆科、球角虫兆科种群均具有抑制性作用。     

秸秆还田对黑土区西部农田中小型土壤动物群落的影响

为了解秸秆还田对黑土区农田中小型土壤动物群落的影响,于2016年6—9月在内蒙古兴安盟扎赉特旗调查了玉米秸秆按产量还田0(CK)、4500(JG1)、9000(JG2)、13500(JG3)和18000 kg·hm~(-2)(JG4)5个水平对农田中小型土壤动物群落影响。结果表明:从试验样地共捕获中小型土壤动物3350657只,隶属于53个类群;秸秆还田显著提高中小型土壤动物密度(F=12.040,P0.05),秸秆还田提高了中小型土壤动物的类群数,但未达到显著水平(P0.05);JG4处理下中小型土壤动物密度最高(933030只·m~(-2)),类群数最多(34);月份对中小型土壤动物群落影响明显,密度和类群数均在7月最多;JG4处理下中小型土壤动物丰富度指数和优势度指数最高,分别为0.98和0.34;CK处理下中小型土壤动物多样性指数和均匀度指数最高,分别为1.72和1.73。相关分析表明:中小型土壤动物密度和优势度指数与土壤含水量呈显著正相关(P0.05),而与土壤容重呈显著负相关(P0.05);中小型土壤动物密度与土壤温度呈显著正相关(P0.05);中小型土壤动物类群数和丰富度指数与土壤有机质呈极显著正相关(P0.01);中小型土壤动物群落多样性指数与土壤pH之间的相关性不显著(P0.05)。     

滨海盐渍农田土壤硝化势特征及其影响因素

明确滨海盐渍农田土壤的硝化能力,探究土壤环境中影响硝化过程的主要因子,对调控农田土壤硝化作用和提高氮肥利用率具有重要意义。通过野外调查和室内分析相结合的方法,研究了滨海淤泥质滩涂盐渍区域(东营市和东台市)农田土壤硝化势和土壤物理、化学、生物学性质,运用多元逐步回归分析和结构方程模型(SEM)建立了土壤性质与土壤硝化势的相关关系。结果表明:滨海盐渍农田土壤除pH值较稳定外,其他土壤性质和土壤硝化势变化差异较大。土壤硝化势范围为0.04～10.42 mg·kg^-1·d^-1,随土壤盐渍化程度增加而降低。相关分析表明,土壤硝化势与土壤有机质、阳离子交换量和Cl^-的相关性最强,相关系数分别为0.409、0.397和-0.337;而多元逐步回归分析表明,Na⁺、粉粒、阳离子交换量、CO₃^2-+HCO₃^-为土壤硝化势的主要影响因子。SEM分析结果表明,Na⁺、粉粒、阳离子交换量、CO₃^2-+HCO₃^-为影响土壤硝化势的直接因子,有机质、黏粒、Cl^-、SO₄^2-为影响土壤硝化势的间接因子。总之,土壤Na⁺和阳离子交换量是影响硝化作用的两个主要因素,在该区域调控土壤NaCl含量和阳离子交换量为调节土壤硝化过程的有效手段。     

县域农田土壤氮素空间分布特征及其影响因素

采用地统计学与GIS相结合的方法,研究了四川省双流县土壤氮素空间分布特征及其影响因素.结果表明：土壤全氮和碱解氮含量具有中等空间相关性,其空间相关距离分别为15480 m和26980 m.土壤全氮含量高值区主要位于北边的九江、新兴两镇,低值区主要位于东南方向的合江、三星两镇;土壤碱解氮含量从北向南递减趋势比较明显.灰色冲积物上发育的土壤全氮和碱解氮含量均显著或极显著高于紫色岩风化物和老冲积物;水稻土全氮和碱解氮含量均极显著高于黄壤和紫色土;地形条件对土壤全氮和碱解氮含量的影响程度不同,但均以丘陵最低;不同土地利用方式下,水田全氮和碱解氮含量均显著或极显著高于旱地和果园;土壤氮素高值区施肥量明显高于低值区.     

西藏中部地区退化土壤秸秆还田的微生物变化特征及其影响

于西藏中部地区秸秆还田条件下,研究了土壤微生物区系及其主要生理类群的变化特征和土壤微生物对土壤肥力的影响及其相互关系。结果表明,不同秸秆还田方式,特别是秸秆覆盖和高茬方式较高的土壤水分、土壤温度及其耦合效应,为土壤微生物繁殖与活动提供了重要的土壤环境保障,有助于以细菌为主导的各类土壤微生物的相对均衡生长,对加速土壤有机残体分解,大幅度提高土壤有机质含量,促进土壤团粒结构形成和土壤养分转化均具重要作用,表明在西藏中部生态条件下,退化土壤具有在相对较短时间内实现结构重建与肥力恢复的可能性及其潜力。     

Bt抗虫棉秸秆还田对土壤养分特征的影响

【目的】研究转基因作物秸秆或残茬还田可能对土壤养分特性造成的影响。【方法】以不同抗虫水平Bt棉花和常规棉花(泗棉3号)为研究材料,分别在经过一、二个生长周期后将秸秆机械粉碎后原位还田,40 d后测定分析土壤中Bt蛋白含量及肥力相关的养分含量变化。【结果】Bt棉秸秆还田后,所有品种棉花土壤中Bt蛋白含量与还田前无显著增加,且转Bt基因棉与非转基因棉还田对土壤Bt蛋白含量的影响并无显著差异。同时,棉秸秆还田可显著提高土壤有机质、速效磷、碱解氮、速效钾、全氮、全磷和全钾含量,提升土壤pH值;增加幅度在不同抗虫水平Bt棉花间及与非转基因常规棉花品种间皆无显著性差异。【结论】秸秆还田对土壤肥力的提升与Bt棉的抗虫水平无关。“转Bt基因”不成为Bt棉秸秆还田提高土壤肥力的限制性因素,其秸秆还田不会对土壤肥力质量产生负面影响,可使土壤养分含量增加,有效提升土壤肥力。秸秆原位还田简单、无害又提升肥力,有条件作为转Bt基因植物秸秆无害化处理的理想方式。     

施肥和秸秆还田对黑土农田土壤剖面养分分布的影响

以东北黑土区玉米田为对象,利用田间原位小区试验,结合亮蓝染色示踪技术,研究不施肥(CK)、常量化肥(T1)、化肥减施秸秆还田(T2)、化肥减施秸秆还田配施有机肥(T3)条件下,土壤剖面的养分分布特征及其对施肥措施和秸秆还田的响应机理.结果 表明:与CK相比,各施肥处理均显著增加了玉米产量,但不同处理之间耕层土壤全量养分...     

不同典型地带性土壤氮素分布特征及其影响因素

在野外取样的基础上,研究中国不同典型地带性土壤各形态氮素分布特征及其影响因素.结果表明: 垂直地带性土壤中0.5 mol·L^-1 K₂SO₄提取的提取态总氮、提取态有机氮、吸附氨基酸随取样点海拔的增加而显著增加,且提取态总氮、提取态有机氮和吸附氨基酸平均值都大于水平地带性土壤;水平地带性土壤各形态氮含量随土壤类型的不同而差异显著.土壤吸附氨基酸含量是游离氨基酸的5倍,占提取态有机氮百分比为21.1%,表明吸附氨基酸可能作为土壤有机氮库的一种重要存在形态.相关分析结果表明,垂直地带性土壤中提取态总氮、提取态有机氮、铵态氮、氨基酸态氮均与有机质、全氮呈显著正相关(r=0.57～0.93,P<0.05),但与pH、硝态氮呈显著负相关(r=-0.37～-0.91,P<0.05);水平地带性土壤pH与提取态总氮、硝态氮、有机质、全氮、碱解氮及盐基离子(K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺)呈显著正相关(r=0.36～0.85,P<0.05),与铵态氮、氨基酸态氮呈显著负相关(r=-0.39～-0.81,P<0.05).     

秸秆还田对中国农田土壤节肢动物数量及多样性影响的整合分析

秸秆还田是提高土壤生物数量和多样性的有效手段,但土壤节肢动物对秸秆还田的响应尚未明确。搜集2005到2020年国内有关秸秆还田对农田土壤节肢动物数量及多样性影响的25篇田间试验文献,分别获得230对土壤节肢动物数量数据和112对土壤节肢动物多样性数据,并采用整合分析方法探究不同气候类型、土层深度、种植制度、秸秆还田量、还田方式及还田时间下秸秆还田对农田土壤节肢动物数量及多样性的影响。结果表明,与不还田相比,秸秆还田总体上显著增加了农田土壤节肢动物的数量,但在亚热带季风气候区或还田时间大于5 a时,秸秆还田对节肢动物数量的增加效应则不显著;此外,秸秆还田对土壤节肢动物数量的促进作用还受到节肢动物体型的影响,秸秆还田显著增加土壤中小型节肢动物的数量,特别是蜱螨目类土壤节肢动物,但是对大型土壤节肢动物的促进作用并不显著。秸秆还田总体上也提高了农田土壤节肢动物的多样性,特别是在温带季风气候、年均温小于5℃、年均降水量小于600 mm、秸秆还田量大于10000 kg/hm²、轮作以及还田时间大于5 a这些条件下,秸秆还田能显著提高土壤节肢动物的多样性。回归分析结果显示随着秸...     

秸秆降解菌的筛选及其纤维素降解性能的研究

通过秸秆粉平板、刚果红染色法以及小麦秸秆降解率来筛选高效秸秆降解菌,并测定菌株的胞外纤维素酶活来研究其秸秆纤维素的降解能力。结果表明,在所筛选的4株真菌中,菌株z-5的秸秆降解率最高,为47%;其次是菌株4-1、3-1和2-2,分别为45%、32%和31%,滤纸腐解实验结果与秸秆降解试验结果相似。4株秸秆降解菌均具有外切葡聚糖酶、内切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶等3种纤维素酶,但变化趋势不同。菌株z-5和菌株4-1的三种酶活呈现出较好的协同性,菌株2-2和菌株3-1协同性较弱。通过秸秆粉平板,秸秆降解率测定以及滤纸孔洞法可以更准确快速地得到目的菌株;纤维素酶在秸秆降解中起着主导作用。     

三株高效秸秆纤维素降解真菌的筛选及其降解效果

【目的】利用多种筛选方法,获得高效秸秆纤维素降解真菌,并研究其秸秆纤维素的降解能力。【方法】采用滤纸片孔洞法、滤纸条降解法、羧甲基纤维素钠(CMC-Na)水解圈测定法、秸秆失重法、纤维素分解率测定法、胞外酶活测定法等常规秸秆纤维素降解菌的筛选方法。【结果】筛选到3株具有较强纤维素降解能力的真菌菌株,经初步鉴定菌株98MJ为草酸青霉(Penicillium oxalicum)、菌株W3为木霉(Trichoderma sp.)、菌株W4为扩张青霉(Penicillium expansum)。菌株W4具有非常强的秸秆纤维素降解能力,10d内对秸秆的降解率可达56.3%,对纤维素、半纤维素和木质素的分解率分别为59.06%、78.75%和33.79%。菌株W4的胞外纤维素酶活力在14.25-49.75U/mL之间。【结论】筛选获得3株高效秸秆纤维素降解真菌菌株,其中菌株W4的纤维素酶活高于已报道的菌株,是一株十分具有研究开发潜力的纤维素酶生产菌株。     

川中丘陵区水稻田土壤呼吸及其影响因素

基于川中丘陵区2003年4~9月水稻田土壤呼吸、土壤温度和水稻(Oryza sativa)生物量的测定,研究了水稻田土壤呼吸日变化和季节变化特征以及影响稻田土壤呼吸的主要因素。结果表明,水稻田土壤CO₂排放通量的日变化为单峰型,其最小值和最大值分别出现在当地时间7∶00和15∶00;在水稻生长期内,稻田土壤CO₂排放通量在18.00~269.69 mg·m^-2·h^-1之间波动,平均排放通量为121.76 mg·m^-2·h^-1。在日的时间尺度上,水稻田土壤CO₂排放通量与5 cm土壤温度存在显著的指数函数关系;而从整个生长期时间尺度上看,水稻田土壤CO₂的排放通量主要受到5 cm土壤温度和水稻地下生物量的影响。在水稻生长初期,水稻地下生物量与稻田土壤CO₂排放通量之间存在着显著的相关关系;水稻拔节中后期到成熟期,土壤温度则是制约稻田土壤CO₂排放的关键因素。CO₂排放通量与稻田地表水层深度的相关关系不显著。     

渭河平原农田冬小麦土壤呼吸及其影响因素

基于对半湿润易旱区的渭河平原农田2013—2014年冬小麦生长期土壤呼吸(SR)及环境因子和生物因子的观测,研究了冬小麦土壤呼吸日变化、季节变化特征,综合分析了温度(T)、土壤含水量(W)、总初级生产力(GPP)和叶面积指数(LAI)对土壤呼吸的影响.结果表明: 冬小麦土壤呼吸日变化呈单峰型,呼吸速率变化范围为1.5～6.94 μmol CO₂·m^-2·s^-1,最大值出现在12:00—14:00;温度是影响土壤呼吸日变化的驱动因子,其中地表温度(T_s)能解释土壤呼吸时间变异的80.9%;土壤呼吸速率与温度的昼夜变化对应关系呈顺时针近椭圆曲线.冬小麦土壤呼吸速率从出苗后到冬季呈下降趋势,在冬季时保持较低水平,进入返青期后迅速增加,在抽穗期和灌浆期达到最大,成熟期后有所下降,变化范围为0.65～4.85 μmol CO₂·m^-2·s^-1;土壤呼吸季节变化与温度、土壤含水量、GPP、LAI均呈显著(P<0.01)正相关关系;土壤温度和水分是影响土壤呼吸季节变化的关键因素,使用复合模型SR=e^{(a+bT_{5 cm}}+cW10 cm+dW_{10 cm²}),可以解释土壤呼吸时间变异的82.6%,比单因子模型(不超过65.7%)的解释能力显著提高.经模型计算,该区域2013—2014年冬小麦生长期平均土壤呼吸速率为1.67 μmol CO₂·m^-2·s^-1.     

黄土高寒区典型植被类型土壤入渗特征及其影响因素

为了研究黄土高寒区典型植被在不同坡位下土壤入渗性能差异及其影响因素,采用恒定水头法测定了不同植被类型的土壤入渗过程,并分析了土壤孔隙状况、机械组成、水稳性团聚体等与渗透速率的相关性。结果表明:(1)初渗速率和稳渗速率均表现为青海云杉>祁连圆柏>华北落叶松>荒草地,且差异性显著;同一植被类型的土壤入渗速率沿坡面向下逐渐增大,但差异性不显著;(2)对不同植被类型的土壤入渗过程模拟发现Horton模型拟合效果最好,决定系数均在0.8以上,通用经验模型拟合精度较差,决定系数在0.614—0.982之间;(3)土壤入渗性能与孔隙状况、水稳性团聚体质量分数、有机质含量均有极显著相关性;>0.25 mm团聚体质量分数是影响稳渗速率的主要决策因素;总孔隙度是影响初渗速率的最主要的决策因素,而毛管孔隙度是主要的限制因子。为高寒地区土壤入渗模拟以及植被配置等提供了科学依据。     

黄山典型植被类型土壤真菌群落特征及其影响因素

黄山地势高差明显,植被类型多样,生态系统保存完整,是研究森林生态系统土壤真菌群落的天然实验室。本研究采集黄山典型植被下土壤样本,利用Illumina NovaSeq高通量测序技术分析土壤真菌群落结构,结合土壤理化性质探讨不同植被类型影响真菌群落组成的潜在因素。结果共检测到13个真菌门,优势真菌门依次为：担子菌门Basidiomycota,获得38目,202属,相对丰度介于7.30%-90.71%,在常绿落叶阔叶混交林、山地矮林及落叶阔叶林中出现高值,局部呈现先增后减的单峰变化格局;子囊菌门Ascomycota有56目,393属,相对丰度介于4.69%-53.07%,随着典型植被类型变化无明显变化规律;被孢霉门Mortierellomycota获得1目和2属,相对丰度介于2.88%-29.92%,随着典型植被类型变化呈现U型变化模式;5种植被类型土壤中共检测到34个不同分类单元的真菌指示类群,落叶阔叶林土壤真菌指示类群最为丰富,占67%;pH显著影响土壤真菌α多样性（Pearson,P<0.001）,是黄山土壤真菌群落变异的主控因子（Monte Corlo 检验,P<0.01）。     

秸秆还田对甘蔗地土壤优先流运动特征的影响

秸秆还田措施可改变田间土壤环境,在一定程度上影响作物生长.为探究不同秸秆还田措施对田间土壤优先流的影响,以秸秆覆盖(CM)、秸秆焚烧覆盖(BM)和无秸秆覆盖(CK)3种处理方式下的甘蔗地为研究对象,通过野外染色示踪试验,结合图像解析技术和生态学景观格局分析方法对广西不同秸秆还田措施下的甘蔗地土壤优先流运动特征进行研究....     

农田杂草还田对土壤磷素形态的影响

提高农田土壤磷素的可利用性,减少磷肥施用,对促进农业的可持续发展及缓解全球磷素危机具有重要意义。通过盆栽试验模拟夏季田间植物还田,比较红薯(Ipomoea batatas)、绿豆(Vigna radiata)以及杂草(千金子(Leptochloa chinensis)+水苋菜(Ammannia baccifera)混合) 3种夏季经营模式在还田期间土壤磷形态的变化,探索农田杂草还田提高土壤磷素可利用性的潜力。结果表明:绿豆还田主要通过增加碱性磷酸酶和土壤微生物活性促进有机磷矿化;红薯还田在腐解前期增加土壤速效磷,而后期磷素易流失或被固定成有效性较低的磷形态;杂草还田可以显著提升土壤速效磷,使有效性较低的闭蓄态磷(OP)、磷灰石(Ca₁₀-P)及磷酸铁盐(Fe-P)持续性地向有效性较高的磷酸二钙(Ca₂-P)、磷酸八钙(Ca₈-P)及磷酸铝盐(Al-P)转化,并整体保持在有效性较高的水平。杂草还田使以Ca₈-P形式保留在土壤中的磷素显著增加,提升土壤磷素可利用性的同时减小磷素流失的风险;杂草还田也显著...