连续秸秆还田对东北黑土区耕层土壤肥力的影响

为了研究长期秸秆覆盖还田对黑土区玉米—大豆轮作下土壤肥力的影响,本试验于2007~2013年在中国科学院东北地理研究所海伦生态实验站开展田间定点试验,选择该地区典型性的土壤类型—黑土为研究对象,以大豆和玉米轮作为主要种植模式,研究了无肥(CK)、单施化肥(NPK)和秸秆还田配施化肥(NPK+S)3种处理对土壤耕层(0~20cm)有机质含量及土壤养分的影响,并与2007年初期土壤进行比较。结果表明,与CK处理、NPK处理和初始土壤相比,NPK+S处理增加了土壤有机质和总磷含量,同时,秸秆还田配施化肥与单施化肥处理相比,碱解氮、速效磷和速效钾含量分别提高了8.44%、119.91%和10.03%,提升作用显著。通过试验可以得出,秸秆还田配施化肥不仅能提高黑土有机质含量,还能明显改善土壤的养分状况,对黑土肥力提升具有积极意义。     

微生物土壤改良剂对复配土养分及作物产量的影响

以砒砂岩与沙复配土壤(简称"复配土")为研究对象,以微生物土壤改良剂为添加材料,通过盆栽试验,研究了不同施用量对玉米不同生育期内土壤养分含量以及作物产量的影响。结果表明:施用微生物改良剂对复配土具有解钾、释磷、固氮作用,能够显著提高复配土的土壤养分,尤其对铵态氮和速效磷的提升效果显著;从整个玉米生育期来看,施用微生物改良剂对土壤速效钾、速效磷、铵态氮和硝态氮的影响主要表现在生长前期(拔节期和大喇叭期),而对有机质的影响主要体现在成熟期;就不同施用量处理而言,M2处理(1.0 g·kg~(-1))的增产效果最佳,与对照相比,穗长、行粒数、单穗重、百粒重分别增加了13.8%、7.9%、26.4%、14.1%。本研究可为复配土培肥增产提供技术参考。     

无机有机还田材料对空心村整治后土壤养分的影响

了解空心村整治后的土壤养分特性,为废弃、空置宅基地高效利用及复垦为新增耕地提供科学参考。利用陕西澄城县空心村整治项目区复垦后的土样进行小区试验,分别在改良剂FeSO4(TS)、有机肥鸡粪(TF)和改良剂+有机肥(TSF)三种不同还田材料处理下,以不添加还田材料(T0)为对照,按照0～10、10～20、20～40、40～60、60～80、80～100cm分层采样,分别测定其全氮、有效磷、速效钾和有机质。结果表明,空心村复垦经一季作物夏玉米种植后的土壤0～100cm剖面平均养分指标(全氮、有效磷、速效钾和有机质)含量均以处理TSF最大,相对处理T0含量分别高出32.21%、154.03%、14.76%和85.76%(P0.05)。土壤有效磷和有机质含量在处理TSF和TF下存在显著性差异(P0.05)。土壤全氮和有效钾在TF处理下也存在显著差异性(P0.05)。因此,在对空心村进行整治后增加复垦地养分方面,与仅施用FeSO4或鸡粪相比,将鸡粪与FeSO4进行结合施用是最优方案。     

宜君县核桃经济林地土壤氮素含量及分布特征

为了解核桃经济林地土壤氮素利用状况及分布特征,选取陕西省核桃主产区宜君县作为研究对象,分别采集4个不同树龄,5个不同种植模式下的土壤样品,分析其土壤全氮(TN)、硝态氮(NO_3~--N)、铵态氮(NH_4~+-N)以及无机态氮(IN)含量及分布特征。结果表明:随着核桃生长年限增加,核桃经济林地土壤氮素养分含量逐渐增加,变异程度逐渐减小,但其氮素养分含量整体偏低,大部分处于较低水平以下;核桃与其他作物间作也影响了土壤氮素养分含量,但间作可以调节和改善土壤氮素养分的平衡。建议在核桃生长初期制定相应的施肥方案,做到科学合理施肥;在间作模式下,将作物收获后的秸秆直接还田,并配施一定量的有机肥,用以补充土壤养分的损失,协调土壤养分的平衡。     

不同林龄华北落叶松土壤养分及酶活性变化规律研究

研究选择5年、10年、20年林龄的华北落叶松林地为调查对象,确定其各个生育期林地土壤中养分含量及酶活性的变化趋势。结果表明:各生育期林地土壤中有机质和有效磷含量均随着土壤深度的增加而呈现显著下降趋势。而对于相同土层不同林龄间,土壤有效磷含量随着林龄的增加而下降。在40～60cm处,以20年林龄有机质含量在7月时最低,为4.17g·kg~(-1),显著低于其他土层。同时,5年的土壤有效磷含量在7月时达到最大,平均为4.44mg·kg~(-1),高于5月和9月时土壤中有效磷含量,但三者间差异不显著。不同林龄林地土壤铵态氮、硝态氮含量随土层深度而产生的变化趋势基本一致,表现为下降趋势。在落叶松林的新叶生长期内,5年落叶松林地在20～40cm和40～60cm处的铵态氮为13.47 mg·kg~(-1)和9.09 mg·kg~(-1),分别较0～20cm(25.36mg·kg~(-1))下降了46.9%和64.2%。而20年林龄的林地土壤硝态氮为19.24mg·kg~(-1),较10年的25.93mg·kg~(-1)下降了25.8%,且达到显著差异(P0.05)。土壤过氧化氢酶(CAT)、磷酸酶(ALP)和脲酶活性(Ure)随林龄的增加而下降,其中ALP下降趋势较缓,而CAT和Ure均显著下降。综合分析调查林龄范围内养分和酶活性的变化趋势,发现林地的地力随林龄的增加而衰退。     

土地整治新增耕地生土快速熟化技术试验研究——以延安市治沟造地项目为例

针对陕西省土地整治后存在的土壤板结、土壤贫瘠、耕性差、产能低等问题,采用果渣发酵黄腐酸为载体的黄腐酸土壤改良剂,依托延安治沟造地土壤整治项目,开展了新增耕地生土快速熟化技术研究。结果表明,应用该技术与改良前相比,速效氮由未检出到检测值25.20~40.24mg·kg~(-1),速效磷含量增幅为30.24%~54.15%,速效钾含量增幅为84.71%~151.76%,有机质均增幅为82.86%~117.14%,玉米产量较对照增加296.0~432.6kg·亩~(-1),增幅为70.5%~103.1%,改良效果显著。     

不同施肥处理对土壤性质及作物产量的影响

为对比探讨不同施肥方式对生土熟化过程中土壤性质及作物产量的影响,采用室内盆栽玉米试验,以多年未耕种的土壤为试验材料,通过设置生物有机肥处理(BF)、单施有机肥处理(OF)、无公害施肥处理(NP)、常规施肥处理(CF)4种施肥处理方式,分别测定了土壤pH值、电导率、有机质、有效磷、速效钾和玉米生物量等相关指标。研究结果表明:与常规施肥处理相比,生物有机肥和单施有机肥处理可以有效缓解当地土壤pH值的下降幅度,减缓表层土壤盐分累积的程度,不同程度提高了土壤有机质、速效钾和有效磷含量,其中,在0～10 cm土层, BF和OF处理下有机质含量分别提高了52.5%和27.7%,速效钾含量分别提高了54.6%和35.0%,有效磷含量分别提高了71.6%和40.5%;进一步研究不同施肥处理对玉米生物量的影响,得出生物有机肥和单施有机肥处理明显促进了玉米根系的生长发育和玉米产量的增加,表明生物有机肥和单施有机肥处理有助于改善土壤性质,提高土壤养分含量,促进玉米根系的生长和玉米产量的增加,这为生土熟化和减施化学肥料提供了理论借鉴。     

不同耕作覆盖措施对春玉米光合特性的影响

本文研究了传统耕作和免耕不同覆盖措施下春玉米的光合生理变化,结果表明:随着生育期的推移,各处理的叶片净光合速率(Pn)呈现先升后降的趋势,在抽雄期达到最大。传统耕作条件下,地膜+秸秆覆盖净光合速率最高,秸秆覆盖最低;免耕条件下,地膜覆盖净光合速率最高,平均为33.81μmol·m~(-2)·s~(-1),比不覆盖平均增加3.7%。不同耕作覆盖措施下叶片蒸腾速率(Tr)表现为:抽雄期拔节期大喇叭口期乳熟期苗期成熟期。春玉米气孔导度(Gs)在苗期较低,抽雄期达到最大,传统耕作条件下,地膜+秸秆覆盖保持着较高的气孔导度,平均为260.63mol·m~(-2)·s~(-1),比不覆盖平均高46.0%;免耕条件下,地膜覆盖的气孔导度最高,秸秆覆盖最低。     

砒砂岩与沙复配土壤速效氮垂直运移规律的初步探讨

以毛乌素沙地区域的"两害"砒砂岩与沙为研究对象,将其按照1∶1、1∶2和1∶5三种比例进行复配成土,并种植适宜该地气候环境的作物——马铃薯。在马铃薯收获期于各小区垄上、垄下采集不同剖面深度土壤,并测定其铵态氮与硝态氮含量。结果表明,三种复配土垄上下土壤剖面0~140cm铵态氮的分布均较为均匀,均处于0.50mg·kg~(-1)左右,且规律基本一致;混合比例对垄上下硝态氮剖面分布均产生明显影响,垄上0~60cm土层内、垄下0~20cm土层内,表现为1∶11∶21∶5,其余土层内1∶5复配土始终具有较高的硝态氮含量;1∶1和1∶2复配土壤垄上、垄下硝态氮积累峰值均出现在0~20cm土壤剖面处,140cm深度仍有一定的积累,1∶5复配土壤出现在120~140cm土壤剖面处,且各复配土壤垄下硝态氮淋洗均深于垄上;同一土层深度,三种复配土壤垄下硝态氮含量明显高于垄上,且1∶5复配土壤垄上、下差异尤为显著。     

不同改良材料作用下空心村复垦土壤氮素淋失研究

为探索空心村复垦后新增耕地土壤肥力提升,发展种植农业,并提供科学的田间管理措施,本文以熟化剂、粉煤灰、熟化剂+粉煤灰等为改良材料,采用了小区试验,开展了不同改良材料下空心村复垦土壤氮素淋失特性研究。结果表明:空心村复垦土壤中铵态氮在各处理及小麦各生育期均较低,为1.14～6.03 mg·kg~(-1),未出现累积情况。氮素淋失主要体现为硝态氮淋失,且在各处理下硝态氮淋失特性各异。空心村复垦土壤施入粉煤灰(TC处理)后,0～60 cm土层中氮素累积最多,利于小麦生长。建议在复垦空心村土地耕作层中施入适量粉煤灰。     

长期保护性耕作对春玉米养分吸收和土壤肥力的影响

基于渭北旱塬长期定位田间试验,研究了保护性耕作下春玉米不同器官的生物量、养分吸收量及土壤肥力变化。结果表明:与传统耕作不覆盖(CT)相比,保护性耕作能显著提高春玉米籽粒和茎秆生物量,籽粒和茎秆生物量分别提高9.7~98.8%和40.3~123.3%;除地膜覆盖以外,秸秆覆盖和地膜秸秆双元覆盖处理对叶片生物量的影响均达到差异显著水平。春玉米N的吸收主要集中在籽粒和叶片,分别占总吸N量的45.6~61.6%和30.2~43.8%;P在籽粒中的吸收量占总吸P量的72.8~89.0%;K富集在茎秆中,占总吸K量的60.7~68.5%。秸秆覆盖和地膜秸秆双元覆盖处理较对照0~20cm土层土壤有机质、全氮和速效钾含量分别增加13.0~17.1%、6.1~11.0%和6.5~22.6%,而地膜覆盖处理土壤养分含量均不同程度减少。在双元覆盖模式下,免耕改善土壤肥力质量的效果优于传统耕作。     

添加材料对黄绵土团聚特性的影响

探究不同添加材料对黄绵土团聚体数量、水稳性团聚体稳定率、团聚体大小和分形维数等的影响,以期为增加黄绵土土壤团聚体和提高其稳定性提供科学依据。在陕西富平中试基地设置野外培养试验,以黄绵土为研究对象,通过添加材料(玉米秸秆和生物质炭),设置4个试验,分别为对照(零添加,CK)、玉米秸秆(5%,S1)、生物质炭(5%,S2)、玉米秸秆与生物质炭混施(各5%,S3),培养30 d后,采集黄绵土土壤样品,利用团聚体测定常用干法和湿法进行测定稳定性指标。结果表明:在整个培养过程中,添加玉米秸秆的处理较其它处理需水量高。通过干法和湿法测定黄绵土不同粒径的团聚体百分含量,各处理下黄绵土不同粒径团聚体含量呈现相同趋势,0.25 mm的团聚体含量的大小次序分别为S3S2S1CK。水稳性团聚体稳定率以S3处理最高,在干法和湿法处理下,土壤团聚体平均重量直径和几何平均直径大小顺序趋势一致,均为S3S2S1CK。湿法下,黄绵土土壤团聚体分形维数与0.25 mm土壤团聚体含量存在良好的负相关线性关系,即R~2=0.960 4。综合分析表明,添加材料可有效改善土壤结构,增加其稳定性,并且混合使用材料对土壤团聚体改善效果优于单一添加材料。     

生物炭和秸秆施用对复配土壤物理性状及团粒结构的影响

为了探明生物炭和秸秆施用对砒砂岩与沙复配土壤物理性状和团粒结构的影响,进而为复配土壤的结构改良提供理论依据。通过盆栽试验,选取砒砂岩与沙(1∶2)复配土壤作为研究材料,设置4个处理(CK:复配土;T1:复配土添加5%的生物炭;T2:复配土添加5%的秸秆;T3:复配土添加2.5%生物炭+2.5%秸秆),3个重复进行试验,对复配土壤的容重、田间持水量和团粒结构进行研究。结果表明:(1)各处理和空白对照CK相比,均显著降低了复配土壤容重,提高了复配土壤的田间持水量,其中T3对复配土壤容重和田间持水量的影响程度明显强于T1和T2;(2)各处理表层土壤R_(0.25)含量均优于空白对照CK,其中T3对复配土壤DR_(0.25)和WR_(0.25)含量影响显著,T1和T2仅对复配土壤WR_(0.25)含量影响显著;(3)干筛和湿筛下,各处理复配土壤平均重量直径(MWD)和平均几何直径(GMD)的大小顺序为:T3T2T1,T3处理对两者的影响程度均达到了显著水平。生物炭和秸秆还田混合施用更加有利于促进复配土壤结构的改善和团粒结构的增加。     

施用厨余有机肥对皖北小麦产量及土壤理化性质的影响

为探究厨余废弃物资源化利用对皖北小麦产量和土壤理化性质的影响，本文开展为期两年的有机肥替代化肥试验，设置4个处理，即厨余有机肥替代20%化肥（COF20）、商品有机肥替代20%化肥（SOF20）、纯施化肥（UF）和不施肥（CK），在成熟期对小麦产量及土壤养分进行测定分析。结果表明，COF20和SOF20处理的小麦产量和土壤养分含量均显著高于对照组CK，但产量相较于UF处理有所下降；COF20和SOF20处理下的土壤容重均显著低于UF和CK，同时两种有机肥替代处理下的1～2 mm、0.5～1.0 mm非水稳性团聚体所占比例显著高于UF和CK;COF20和SOF20处理显著提高土壤pH，缓解土壤酸化问题；此外，COF20处理下的土壤有机质、全氮和碱解氮显著高于其他处理。总体来看，厨余有机肥替代化肥能够提高土壤肥力，有助于皖北地区小麦稳产。     

陕西省土地整理中新增耕地土壤养分研究

本文旨在分析土地整理中新增耕地土壤养分含量特征,明确影响新增耕地生产力的主要因素。通过采集陕西省2015年陕北、关中、陕南地区整理后的101个新增耕地土壤样品,测定其pH值、有机质、全氮、有效磷和速效钾含量,分析土壤养分状况。通过与全国第二次土壤普查养分分级标准比较,表明新增耕地土壤养分含量较低。陕西省新增耕地土壤养分含量陕北、关中地区受原土地利用类型影响较大,陕南地区土壤养分差异主要由同区域内地块间随机变化引起;经检验,新增耕地土壤中各养分间相关性较低。土壤有机质含量低是导致肥力较低的主要原因,后期利用应通过有机-无机肥的合理配施和测土配方施肥技术的应用、推广秸秆还田技术,最终实现新增耕地的稳产、高产。     

坡改梯及施肥对农田土壤养分和作物产量的长期监测研究

本研究以黄土高原沟壑区农田为背景,对当地的肥料投入和土壤养分进行长期定位监测,利用10余年的监测资料,分析地形与施肥对土壤养分和作物产量的不同影响,掌握坡改梯和塬面在经过长期施肥后其土壤养分的变化趋势,为当地农田的有效管理提供理论依据。本研究设置三大试验监测区,分别是梯田监测区(TL)、塬面监测区(YL)和农民地监测区(NM),各个监测区之间构成地形与施肥之间的不同因素对比。研究结果表明,长期施肥有效地提升了各个监测区的土壤养分水平。与试验前相比,塬面、农民地和梯田监测区的土壤有机质分别提升了5%、5%、24%;全氮提升了1.8%、6.5%、14%;速效氮提升了2%、12%、30.8%;长期施肥后塬面土壤有效磷降低,而梯田和农民地提升20%~30%左右;塬面和农民地土壤速效钾提升幅度在20%~31%之间,梯田出现降低。梯田监测区初始养分含量较低,但长期施肥能够显著改善其养分状况,这说明该地区坡改梯工程能够实现对当地土壤的有效利用及改良。在黄土高原沟壑区,作物产量受生育期降水量及其分配、积温条件和肥力水平的影响,气候因素的影响较为显著。     

渭河平原新建稻田不同土层土壤理化性质分布规律

耕地利用方式是影响土壤特性最直接的因素之一,严重影响土壤养分的分配和转化,任何耕作方式都会不同程度地影响土壤理化性质。为研究渭河平原新建稻田不同土层土壤理化性质分布规律,以西安市长安区王莽街道新建稻田为研究对象,采用野外采样调查和统计分析相结合的方法,系统分析新建稻田不同土层土壤理化性质差异。研究结果表明,渭河平原新建稻田9个土壤理化性质中8个指标(总碳、有机碳、全氮、铵态氮、硝态氮、速效磷、速效钾、电导率)在不同土层之间差异显著,且均随土层的加深而降低。主成分分析进一步表明,单一土壤理化因子的载荷均小于环境因子的平均贡献率,表明它们是决定渭河平原新建稻田不同土层土壤理化性质分布规律的关键环境因子。     

渭河平原新建稻田不同土层土壤理化性质分布规律

耕地利用方式是影响土壤特性最直接的因素之一,严重影响土壤养分的分配和转化,任何耕作方式都会不同程度地影响土壤理化性质。为研究渭河平原新建稻田不同土层土壤理化性质分布规律,以西安市长安区王莽街道新建稻田为研究对象,采用野外采样调查和统计分析相结合的方法,系统分析新建稻田不同土层土壤理化性质差异。研究结果表明,渭河平原新建稻田9个土壤理化性质中8个指标(总碳、有机碳、全氮、铵态氮、硝态氮、速效磷、速效钾、电导率)在不同土层之间差异显著,且均随土层的加深而降低。主成分分析进一步表明,单一土壤理化因子的载荷均小于环境因子的平均贡献率,表明它们是决定渭河平原新建稻田不同土层土壤理化性质分布规律的关键环境因子。     

黄土旱塬施氮模式对春玉米产量和水肥利用效率的影响

通过3a田间试验,研究了不同施肥模式对春玉米产量、耗水量、水分利用效率及氮肥利用效率的影响。试验于2013年4月至2015年9月,在中国科学院长武黄土高原农业生态试验站进行,供试作物为春玉米,半覆膜种植。试验共设不施氮对照(CK)、传统施氮(TR)、减量施氮(DR)、缓控释肥(SR)4个处理,定期测定玉米产量、土壤剖面含水量等指标。结果表明:3a试验期间,与TR相比,DR、SR在施氮量减少25%的条件下,春玉米产量无显著差异。TR、DR、SR处理下的春玉米产量分别为13 416.2、13 270.1、13 063.0kg hm-2。施氮显著影响作物水分利用效率,CK、TR、DR、SR处理的水分利用效率值分别为12.6%、24.7%、28.3%、28.8%,DR、SR处理较TR处理,显著增加了土壤水分利用效率,其增幅分别为14.0%、16.0%。CK、TR、DR、SR处理的耗水量依次为376.3、547.4、469.6、452.1mm,与TR相比,DR、SR处理显著降低了土壤耗水量,其降幅分别为14.2%、17.4%。DR、SR处理在连续3a施氮量减少25%的同时,不仅保证了春玉米产量、氮肥利用效率、地上部生物量不降低,而且减少了土壤耗水量,增加了土壤水分利用效率。因此,在土壤干旱贫瘠的黄土高原地区,减少肥料施用量和施用缓控释肥是一种科学合理的施肥管理方式。     

秸秆和生物炭对黄绵土稳定性能影响的研究

为研究不同有机物料对黄绵土土壤团聚体和稳定性的影响,以陕西富平黄绵土为研究对象,通过添加两种有机物料(生物炭和秸秆),分析团聚体组成、水稳性团聚体稳定性、平均质量直径、几何平均直径和分形维数等指标,旨在为改良黄绵土障碍因子及合理提升肥力提供科学依据。利用光照恒温培养箱,设置4个试验处理,分别为对照(无添加,CK);玉米秸秆(5%秸秆,S1);生物炭(5%生物炭,S2);生物炭和秸秆混施(5%生物炭+5%秸秆,S3),培养90 d后采集土壤样品,选择干筛法和湿筛法测定团聚体,分析不同处理下黄绵土的稳定性能。结果表明:(1)添加有机物料的处理需水量均高于对照处理,增加量分别为0.42、1.10和1.76g。(2)不同处理下的0.25 mm的团聚体数量大小依次为CK S1S2S3。(3)不同有机物料添加下的黄绵土土壤水稳性团聚体稳定率、平均质量直径、几何平均直径和分形维数均优于对照,水稳性团聚体稳定率较对照CK处理提高幅度为3.35%～17.21%,平均质量直径提高幅度为9.81%～83.01%,几何平均直径提高幅度为3.11%～21.25%;且生物炭对土壤团聚体作用改善效果优于玉米秸秆,两者混合施用效果较单一施用效果提升显著,黄绵土分形维数与0.25 mm的团聚体数量存在显著的负相关关系,且R~2=0.957。综合分析,添加有机物料可有效增加黄绵土大团聚体含量,从而提升土壤稳定性和抗蚀性,并且以生物炭和秸秆混合施用效果最优。