【目的】研究不同有机物料在我国典型农田土壤中的腐解残留率变化。结合气候、土壤等环境因素,阐明秸秆和粪肥在我国农田土壤中的腐解特征及其主控因素,为因地制宜的合理利用有机资源和培肥土壤提供科学依据。【方法】在"国家土壤肥力肥效监测基地"中的黑土、潮土和红壤实验站,开展大田填埋试验。有机物料烘干后过2 mm筛,置于48μm孔径尼龙网袋后填埋在土壤中。共4种供试有机物料:小麦秸秆(WS)、玉米秸秆(MS)、猪粪(PM)和牛粪(CM)。根据各地温度差异,分别在填埋后49—360 d内采样6次。通过分析腐解过程中有机碳含量的变化,整合土壤积温与腐解残留率的相关关系,采用VPA(方差分解分析)定量化气候因子,有机物料性质及土壤养分对不同有机物料腐解的相对贡献率。【结果】秸秆的腐殖化系数为11%—39%,粪肥的为50%—57%,秸秆腐解速率显著高于粪肥,且南方红壤上腐解速率高于北方黑土。地积温方程可拟合有机物料腐解残留率变化,由该方程可知,秸秆和粪肥易分解碳库占比分别为76%和43%,稳定碳库分别为17%和53%。但秸秆和粪肥易分解碳库的分解速率常数(k)无显著差异,其周转积温(1/k)约为1 400—2 000℃。物料性质是有机物料腐解的最主要影响因子,贡献率为28%;其次是气候,贡献率为20%。秸秆腐解过程中主要影响因子为气候因子、有机物料性质和土壤因子三者的交互作用,贡献率达42.3%。粪肥腐解过程中主要影响因子为气候因子,贡献率为38.3%。【结论】秸秆腐解速率和其有机碳库中易分解碳库比例明显高于粪肥,秸秆腐解受到气候、土壤和物料性质协同作用影响,而粪肥则受气候因子影响最大。在田间秸秆还田时需结合当地水热条件确定还田时间和还田量,粪肥则建议在还田前进行堆腐,且注意施用时间。

土壤有机碳在陆地生态系统碳循环中起着举足轻重的作用。针对农田区域内典型县域尺度有机碳储量及其空间格局特征的研究,可以为区域农田土壤固碳提供参考,为研究我国土壤有机碳储量提供基础数据支持。基于2012年农田土壤有机碳分析调查数据,结合GIS和GPS技术对川中丘陵区盐亭县土壤有机碳密度和储量及空间格局进行了估算和分析。结果表明:其主要土壤类型的0~20cm耕层土壤有机碳密度为1.11~4.26kg/m2,平均值为2.66kg/m2,水田和旱地耕层土壤有机碳密度分别为3.45和2.34kg/m2,均低于全国平均值;全县20cm深度土壤有机碳总储量2.50×109 kg C,紫色土类土壤有机碳储量最大...

【目的】比较长期施肥定位站点的土壤有机质红外光谱,旨在探究不同碳饱和程度下土壤有机质光谱特征。【方法】基于进贤红壤和原阳潮土长期定位试验站典型施肥处理,利用碳饱和公式计算两个站点不同处理的碳饱和水平,通过傅里叶红外光谱测定不同处理的土壤有机质官能团特征,分析不同站点不同处理间有机碳饱和特征及光谱特征。【结果】原阳潮土的土壤有机碳年变化率与碳投入之间呈线性关系,但进贤红壤则呈"曲线"关系。进贤红壤的碳饱和亏缺度(saturation deficit,SD)为0.118—0.413,显著小于原阳潮土的0.462—0.616。进贤红壤和原阳潮土的处理中含有相同的官能团:芳香类碳(1 636 cm~(-1),695 cm~(-1)),脂肪族碳(3 000—2 850 cm~(-1),1 455 cm~(-1)),碳水化合物或多糖类(1 080 cm~(-1),1 033 cm~(-1)或1 034 cm~(-1)),有机态硅类(1 100—1 008 cm~(-1),526cm~(-1),795 cm~(-1),778 cm~(-1),470 cm~(-1))。进贤红壤的芳香族、脂肪族和硅类特征峰的吸收强度明显高于原阳潮土的偏施肥处理;而原阳潮土偏施肥和有机肥处理的羧基类、烷烃类和碳水化合物类特征峰的吸收强度明显高于进贤红壤有机肥处理。综合分析两个站点各处理,土壤有机碳含量与透光率之间呈显著负相关关系。相对于原阳潮土,进贤红壤各处理碳投入、土壤黏粒含量和铁铝氧化物含量均较高,且进贤为水田双季稻轮作制度,水分管理措施更有利于土壤有机碳的累积。【结论】综合两站点的土壤有机碳年变化率与碳投入关系以及碳亏缺度显示进贤红壤有机碳已经趋于饱和,而原阳潮土则还距碳饱和较远。两站点的红外光谱特征表明进贤红壤以芳香族、脂肪族和硅类等难分解惰性官能团为主,而原阳潮土则以羧基类、烷烃类和碳水化合物类易分解官能团为主。红外光谱透光率水平可以半定量土壤有机质官能团。

【目的】探讨中国典型土壤长期单施氮肥对土壤全磷和Olsen-P磷的影响。【方法】以土壤肥力与肥料长期定位试验为基础,应用常规化学分析法和数学统计方法,分析不同气候、不同耕作制度下15年单施氮肥(每季作物的施氮量为150kg·hm-2)处理对6种典型土壤全磷和Olsen-P含量变化的影响。【结果】在长期单施氮肥条件下,耕作土壤全磷含量和土壤Olsen-P均呈下降趋势,全磷含量下降幅度为2.7%～25.0%。单施氮肥全磷含量下降幅度大于不施肥。Olsen-P含量下降有一定阈值,阈值大约为4mg·kg-1。土壤Olsen-P含量下降率比全磷高几倍。耕层Olsen-P含量(y)与土壤磷素表观平衡(x)...

【目的】明确黄淮海平原地区典型作物种植类型下,农田土壤N2O排放特征,并探明不同环境因子对其排放通量的影响。【方法】采用静态箱法测定了黄淮海平原典型农田(冬小麦/夏玉米、棉花、休闲地)土壤N2O的排放通量及其季节变化特征,并分析了土壤温度、土壤水分、不同氮肥量对土壤N2O通量的影响。【结果】3种种植方式N2O排放在秋季均呈现总体下降趋势,至12月中旬左右降到最低,随着春季气温的升高则呈总体上升趋势。冬小麦/夏玉米地土壤N2O排放高峰值为433.5μgN2O·m-2·h-1,出现在7月下旬;棉花地为146.5μgN2O·m-2·h-1,出现在6月中旬;休闲地为175.16μgN2O·m-2·h-...

为促进农业有机废弃物料的循环利用,选用来自5个涉农系统的有机物料(酒渣、沼渣、菌渣、猪粪和农田秸秆)进行还田,以单施化肥为对照研究其对土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)、微生物量碳(Microbial carbon,MBC)以及微生物商(Microbial quotient,Qmb)的影响。2011—2013年的数据结果表明:1)与无机肥对照相比,有机物料还田显著促进土壤SOC的积累,3年平均提高43%;其中沼渣和菌渣的效果好于猪粪、酒渣与秸秆,农田系统外的有机物料优于秸秆,更有利于SOC的积累。2)有机物料促进MBC的增加,较对照平均增加34%,其中酒渣、秸秆和猪粪...

采用砂滤管田间模拟方法 ,对不同有机物料在冀西北高寒半干旱区栗钙土中的转化特点 ,进行了研究。结果表明 :( 1)有机物 (肥 )料在栗钙土中初期前 3个月分解较大 ,矿化碳累积量快 ,此后逐渐变慢 ,至腐解 2年时所有有机物 (肥 )料渐趋稳定状态。不同有机物 (肥 )料的分解速率表现为 :猪粪 >羊粪 >牛粪 >马粪 >农家肥。秸秆类有机物料中小麦秸分解最慢 ,其他则无明显差异。至腐解 2年时所有物 (肥 )料渐趋稳定状态 ;( 2 )栗钙土中有机物 (肥 )料的腐殖化系数变动在0 2 5～ 0 72之间 ,并表现为农家肥 >马粪 >牛粪 >羊粪 >猪粪 ;小麦秸 >莜麦秸 >披碱草 ...

通过对淤灌农田土壤生物活性的研究看到：各种植物残体、厩肥和垃圾肥对土壤的生物活性都有明显的刺激作用，对土壤呼吸强度的变化快捷短暂，１５ｄ左右出现峰值；土壤酶活性可以较长时间保留下来，一季作物后施厩肥土壤转化酶、脲酶、碱性磷酸酶活性分别比原土增加３６．６％、１１．３％和６５．８％。连续３年施用有机肥，土壤酶活性与无肥区差距不断加大，其中脲酶的累积效果明显。还田植物残体由于成分的差异对各种酶活性的影响也不一致。秸秆的酶促作用大于根茬，含热水溶物较多的高粱秸、玉米秸强烈促进了转化酶活性提高；豆秸对磷酸酶活性有利

【目的】利用高光谱数据定量反演喀斯特地区土壤有机质含量,为喀斯特地区快速、大范围、实时地监测土壤有机质含量提供更多的技术手段。【方法】利用机载高光谱成像系统和便携式地物光谱仪分别获取土壤光谱数据,基于原始光谱反射率和不同光谱变换数据,分析其与土壤有机质含量的相关性,以偏最小二乘法建立模型预测土壤有机质含量。【结果】2种数据源都可以用于土壤有机质含量预测,其中,基于ASD光谱一阶微分变换建立的模型预测精度较高,验证集决定系数(Rv~2)为0.910,相对分析误差(RPD)为2.68;基于GS光谱二阶微分变换建立的模型预测效果较好,验证集Rv~2为0.772,RPD为1.49。【结论】ASD光谱与GS光谱建模预测精度相差较大,ASD光谱客观条件影响较小、光谱波段更宽、光谱分辨率更高,具有更好的预测能力;低空无人机获取的GS光谱也具有一定的预测能力。

【目的】观测分析了中国3种典型农田土壤——黑土、灰漠土和红壤有机碳在时间与空间上对长期不同施肥措施的响应特征,为农田土壤培肥提供理论依据。【方法】通过有机碳分组对比分析了长期施肥后土壤总有机碳与活性有机碳的含量与比例变化。【结果】16年后,不施肥(CK)灰漠土总有机碳、活性有机碳含量均呈显著下降趋势,下降幅度分别为11.7%和34.9%,且活性有机碳占总有机碳的比例也显著下降了5.4个百分点;长期施用氮肥(N)3种土壤总有机碳含量基本保持不变,但活性有机碳所占比例显著下降,其中黑土下降幅度高达9.5个百分点;化肥配施(NP,NPK)后,黑土和灰漠土活性有机碳占总有机碳的比例仍显著下降,红壤则略...

采取田间原位尼龙网袋埋土法,研究油籽饼及苕子、油菜、小麦、玉米等有机物料埋土还田后,在植烟土壤中的腐解速率、各期残留物料中的活性有机C、N含量的变化及其与腐解速率的关系。结果表明,油籽饼及苕子等不同有机物料埋土还田后的腐解速率表现为早期快后期慢。不同有机物料腐解速率的大小表现为油籽饼>苕子>小麦秸秆和油菜秸秆>玉米秸秆,腐解速率与全N含量呈极其显著直线正相关,与活性有机C/N比值呈极其显著负相关,而与活性有机C含量之间的没有相关性。随着腐解时间推移,油菜、苕子、小麦、玉米等秸秆中活性有机C含量、全N含量呈增加趋势,活性有机C/N比值呈下降趋势,而油籽饼则相反。

土壤溶解性有机碳(DOC)是土壤有机碳库的活性组分,DOC降解影响土壤有机碳的迁移转化过程、生态系统的养分平衡和微生物的能源供给。当前大气氮沉降的增加是影响我国南方森林生态系统碳固定过程的重要因素,已引起各方广泛关注。论文基于中亚热带红壤丘陵区三种人工针叶林过去5 a的施肥试验,重点分析了不同树种土壤DOC季节及0~30 cm土壤垂直剖面上的动态变化特征,对比分析了施肥对于不同人工林土壤DOC的影响。研究发现:1 DOC浓度季节变化:湿地松林为秋季>春季>夏季>冬季;马尾松林为秋季>春季>冬季>夏季;杉木林为秋季>夏季>冬季>春季。DOC浓度剖面变化特征如下:湿地松林为10 cm>20 cm>...

【目的】综合分析不同有机物料还田对土壤透水通气能力的影响,对改善作物根区土壤水分和空气环境,提高土壤生产力具有重要意义。【方法】本研究在陕西关中平原?土上开展了2年(2014年6月至2016年6月)田间小区定位试验,以单施化肥为对照,分析不同有机物料(麦秆、麦壳、土粪和生物肥)配施化肥对0—30 cm土层土壤孔隙性、导水性和导气性的影响,并运用主成分分析综合评价土壤导水导气性。【结果】有机物料还田可改善土壤孔隙性,促进土壤已有孔隙向较大孔隙发育,尤其在0—10 cm和20—30 cm土层,土壤大孔隙较对照显著(P<0.05)增加。有机物料还田显著(P

城郊生态系统中土壤重金属分布及其在土壤—植物系统的迁移和富集特征是城乡共生体土壤安全研究的热点问题。以典型经济作物浙贝母(Fritillaria thunbergii)为例,基于野外采样和实验分析,对长三角代表性城郊农田中土壤—植物系统重金属的分布、富集和迁移特征开展研究。结果表明:受人类活动的影响,城郊农田土壤中重金属除Cr外,Cu、Zn、As、Cd和Pb的平均含量超过土壤背景值,并且不同重金属在空间分布上表现较高的空间异质性。除Cd和Cr外,浙贝母植株不同部位重金属含量表现为叶、茎显著高于鳞茎,叶中重金属含量可达到鳞茎的5～10倍,表明叶比鳞茎更易富集重金属。重金属迁移系数分析表明,Cr、Cu、Zn、As、Cd和Pb主要富集在浙贝母植株的地上部分,且不同重金属在植株中的迁移和富集能力具有较大的差异。浙贝母地上部分对Cr、As和Pb的富集能力较低,对Cu、Zn和Cd的富集能力相对较强。相比而言,鳞茎对不同重金属的富集能力均较弱,综合污染评价也表明,浙贝母鳞茎中重金属含量并未超过污染标准。

【目的】秸秆和有机肥是我国农田主要有机物料来源，翻压旋耕是其主要的还田方式，明确其在我国典型农田土壤中的腐解过程特征和驱动因素，可为更好利用秸秆资源与合理施用有机肥提供科学依据。【方法】在我国典型黑土、潮土和红壤上开展大田有机物料混土填埋试验。设置4种处理：小麦秸秆混土（WS+soil）、玉米秸秆混土（MS+soil）、猪粪混土（PM+soil）和牛粪混土（CM+soil），按土重﹕物料碳=100﹕4.5，称取物料土壤混合物200 g装于尼龙袋填埋于土壤中，填埋后1年内采样6次，之后2—2.5年采样一次，满3年采样一次，共8次采样。分析各混土有机物料的腐解差异，采用双指数方程明确易分解有机碳库和难分解有机碳库比例和腐解速率，阐明各土壤中有机物料的快速腐解速率、慢速腐解速率及积温转折点，并用随机森林模型来量化物料组成和环境因素分别对腐解速率的相对贡献。【结果】秸秆混土的腐殖化系数为22%—43%，有机肥混土的为45%—58%。有机肥混土腐解较秸秆慢，区域间差异不大，从北往南有机物料腐解加快，且秸秆腐解较有机肥快。秸秆的易分解有机碳库比例（70%—87%）高于有机肥的易分解有机碳库比例（57%—83%），且秸秆易分解碳库的腐解速率k1为（1.0%·a~(-1)—4.9%·a~(-1)），高于有机肥的k1(0.7%·a~(-1)—1.1%·a~(-1))。秸秆在3种土壤上的积温转折点差别不大，积温转折点约为3 700℃，在此积温之前为快速腐解，之后为慢速腐解阶段。而有机肥的快速腐解和慢速腐解积温转折点差异从北往南逐渐增大，且有机肥的积温转折点为秸秆的2—5倍。土壤积温和土壤有机碳含量均是混土秸秆和有机肥腐解的主要驱动因素，对其腐解率贡献了约17%和13%。另外，对混土秸秆腐解的最主要驱动因素为土壤碳氮比，而对混土有机肥来说是时间因素。【结论】秸秆较有机肥腐解快，秸秆的易分解有机碳库比例高和腐解速率快是造成其腐解快的主要原因之一。对于秸秆来说碳氮比是影响其腐解的主要因素，对于有机肥来说则是时间，因此秸秆还田应多考虑土壤和物料自身碳氮比，对于有机肥则应充分考虑其长期效应。