【目的】为进一步了解秸秆还田对土壤有机碳（ＳＯＣ）的提升效果，探究作物残体（根系与秸秆）对潮土区ＳＯＣ的贡献，为华北冬小麦－夏玉米区ＳＯＣ提升提供理论依据。【方法】基于腐解试验的有机物料碳残留率数据，获得４种有机物料在ＲＯｔｈＣ－２６．３模型最优时对应的ＤＰＭ／ＲＰＭ参数值（易分解植物残体和难分解植物残体的比值）。利用修订的ＤＰＭ／ＲＰＭ参数，获得了改进的ＲＯｔｈＣ－２６．３模型，并用郑州潮土区短期腐解试验（２０１２年１１月至２０１３年１１月）和长期定位试验数据（１９９０—２００８年）进行验证，模拟出郑州潮土区冬小麦－夏玉米轮作系统中小麦、玉米残体在３种不同施肥处理下（不施肥ＣＫ，平衡施肥ＮＰ．．．

为揭示有机碳变化的关键影响因素并为北京地区实现固碳减排目标提供科学依据，利用北京怀柔区前桥梓村玉米田2016-2019年土壤有机碳（soil organic carbon,SOC）实测数据对反硝化-分解模型（denitrification-decomposition model,DNDC）进行验证，选取气候、土壤及秸秆还田等主要影响因子对验证后的DNDC模型进行敏感性分析，模拟了2种典型浓度路径（RCP8.5、RCP4.5）下该农田未来（至2100年）土壤有机碳变化情况。结果显示：经过校验后的DNDC模型可较好地模拟该玉米田SOC变化；初始有机碳含量及秸秆还田率是SOC变化的主要影响因素；RCP8.5及RCP4.5下SOC含量增加明显，土壤碳库在2100年达到平衡，2100年有机碳含量分别达到27.70、29.03 g/kg，分别较初始有机碳含量上升197.85%和212.15%。结果表明，DNDC模型可用于该研究区玉米田有机碳变化预测，该农田持续采用当前施肥和秸秆还田管理方式可实现土壤持续固碳。

采用大田试验和室内分析的方法，研究了豫北潮土区小麦玉米轮作周期内土壤钾素的动态及垂直变化。结果表明：在不施钾肥条件下，轮作期内土壤钾素消耗量较大，速效钾的大量消耗促进了缓效钾的释放；缓效钾在土壤供钾水平降低时也是作物吸钾的重要来源。土壤钾素的动态变化及其在剖面中的垂直移动，主要受作物吸收、温度、降水及土壤水分运动的影响。作物生育前期以表层钾素供应为主，在需钾高峰期心土和底土供钾也很重要。小麦生育期钾素以向上运移为主，而玉米生育期内钾素以向下淋移较为显著。轮作期土壤钾素的消耗主要是由于作物吸收，也有少量的淋失。在该地区生产中，补施钾肥、增加农家肥和秸秆用量十分必要。

研究了豫北潮土区在小麦 玉米轮作周期内不同施钾水平上作物的产量效应与土壤钾素的动态变化。结果表明：供试土壤施钾后不仅提高耕层土壤速效钾含量，而且也很快向缓效钾方向转化，转化量随钾肥用量的提高而增大。整个轮作周期内土壤速效钾及缓效钾含量与施钾量之间呈显著正相关关系。转化为缓效钾的肥料钾比土壤原有缓效钾更易释放，有效性较高。施钾对小麦、玉米都有显著增产效果，以小麦、玉米２ 季各施钾素２００ ｋｇ／ｈｍ２ 左右为宜，不仅可获理想的作物产量，而且可有效地提高土壤钾素含量和供钾水平。

为了探讨生物炭施用对华北潮土农田土壤改良及小麦增产的效果,自2011年开始,在华北小麦-玉米轮作典型潮土农田通过设置0(BC0),2.25(BC2.25),6.75(BC6.75),11.25 t/hm2(BC11.25)4个秸秆生物炭处理的田间定位试验,系统研究了施用生物炭对小麦籽粒产量、土壤含水量及土壤理化性状的影响。结果表明,短期施用生物炭对小麦籽粒产量、生物量、土壤硝态氮、有机碳和全氮含量均无显著性影响,连续施用生物炭9季后,与BCO相比,BC2.25、BC6.75、BC11.25处理小麦籽粒产量分别显著增加24.5%,8.8%,9.1%(P<0.05),小麦生物量分别显著增加18.8%,8.1%和6.1%。而且,随生物炭用量增加,土壤含水量和总孔隙度逐渐增加,容重逐渐降低,与对照相比,BC6.75和BC11.25处理土壤总孔隙度分别显著增加14.1%和26.0%(P<0.05),含水量增加34.4%和42.2%,容重降低10.7%和19.6%。此外,生物炭长期施用BC6.75和BC11.25处理土壤硝态氮、有机碳和全氮含量均显著高于其他处理,与对照相比,第9季BC6.75处理土壤耕层硝态氮含量显著增加128.7%,BC6.75和BC11.25处理有机碳含量分别显著增加127.9%和179.6%(P

在辛集马兰农场进行钾肥定位试验,研究小麦-玉米轮作制度长期施钾对钾养分吸收的影响。试验开始于1992年秋天,共设4个处理,分别为只施氮磷肥的对照(NP);在对照基础上加施秸秆(NPSt);在对照基础上加施钾肥(NPK);在对照基础上加施秸秆和钾肥(NPKSt)。4次重复,顺序排列,小区面积50 m2。结果表明:作物的籽粒年吸钾量与肥料中钾的施入量以及作物籽粒和秸秆产量呈显著或极显著正相关。作物籽粒钾吸收量随K2O施入量的增多而增多,与施入的速效钾形态无关。作物籽粒钾含量与钾肥的施入量相关关系不显著。在北方壤质潮土小麦玉米轮作制土壤中,小麦籽粒年均含钾量在4.99~5.13 g/kg,玉米籽粒的...

对青海高原农田特有春小麦(Triticum aestivum)+豆科绿肥栽培模式,为揭示绿肥还田对于春小麦产量和土壤有机碳(SOC)的长期效应,本研究采用小区试验与模型相结合的方法探索适宜青海高原的绿肥还田方式。本研究采用裂区试验设计,主区为秋闲期复种绿肥翻压还田(G)和不种绿肥不还田(CK),副区为后茬春小麦化肥用量,设置100%常规施肥(F_(100),225 kg·hm~(-2)N、112.5 kg·hm~(-2)P_2O_5)、70%常规施肥(F_(70),157.5 kg·hm~(-2)N、78.75 kg·hm~(-2)P_2O_5)和不施化肥(F_0),共6个处理,基于2019-2022年的田间试验数据对反硝化-分解(DNDC)模型进行率定与验证,用验证过的模型对不同处理下土壤有机碳和小麦产量的长期变化规律进行模拟研究。结果表明:DNDC模型可以较好地模拟土壤有机碳和小麦产量,率定和验证过程中土壤有机碳模拟值和实测值的NRMSE值介于0.017-0.295,R~2介于0.763-0.924,小麦产量模拟值和实测值的NRSME值范围为0.160-0.280,R~2均大于0.75,表明模拟值和实测值具有一致性,可以用校准验证过的模型模拟0-50 cm土层土壤SOC和小麦产量;未来30年的模拟结果显示,绿肥翻压还田可以增加土壤SOC,具体表现为F_(70)+G>F_(100)+G>F_0+G>F_(100)> F_(70)> F_0;0-50 cm土层土壤SOC储量30年变化依次为172.82、136.91、65.21、-35.61、-46.70和-143.95kg·hm~(-2),产量趋势为F_(70)+G>F_(100)+>G>F_(100)>F_(70)>F_0+G>F_0,绿肥翻压还田配施化肥增产效果较好,F_0+G、F_(70)+G和F_(100)+G比无绿肥处理(F_0、F_(70)、F_(100))下小麦产量分别提高了85.7%、87.5%和20.0%;模拟的土壤有机碳含量和小麦产量具有一定的相关性。综合来看,长期复种绿肥翻压还田配施70%的化肥的固碳增产效果最佳。

为研究长期不同施肥处理对华北潮土土壤线虫群落结构的影响,试验在农业部环境保护科研监测所武清试验站开展,对对照(A0)、单施有机肥(A1)、化肥减量50%配施有机肥(A2)、常规化肥配施有机肥(A3)、化肥增量50%配施有机肥(A4)、单施化肥(A5)等6个长期定位试验地的土壤线虫进行调查,分析其群落组成和生态结构。结果表明,所有处理共鉴定出18个线虫属,其中A0、A1、A2、A3、A4、A5分别有16,17,18,16,15,14个属;螺旋线虫属是华北潮土区玉米田主要线虫属;单施化肥(A5)降低了线虫种类、线虫总量及各营养类群数量,不利于食物网稳定;有机肥和化肥配施处理中(A2～A4),随化肥施用量的增加,线虫总量、食细菌性线虫、食真菌性线虫数量呈下降趋势,植食性线虫、杂食-捕食性线虫数量呈先增加后降低的趋势,同时施用过量化肥对线虫种类有明显抑制作用,使物种多样性下降,不利于线虫群落结构稳定。综合来看,化肥减量50%配施有机肥(A2)在改善土壤养分状况的同时可降低土壤环境干扰程度,稳定食物网,更有利于线虫群落稳定,而且也减少环境污染,符合国家控制化肥施用的政策。

依据潮土中各种养分的供应特征和小麦需肥规律，选择了氮、磷、锰三种元素为试验因素，采用二次正交旋转组合设计试验方法，建立了潮土中小麦最佳施肥模型。结果表明，当氮肥（纯氮）用量为１２．８５～１６．３５ｋｇ／亩，磷肥（Ｐ２Ｏ５）用量为１１．３６～１４．００ｋｇ／亩，硫酸锰用量为１．１６～１．４９ｋｇ／亩时，小麦边际产量可达３７５ｋｇ／亩。其最佳施肥量与最经济施肥量十分接近，此时的投入与产出比为１∶５，对小麦产量影响程度的次序为锰肥＞氮肥＞磷肥。

为探索豫北潮土地区适宜的耕作模式，在2016—2019年小麦季设置3 a一周期的5种耕作模式组合，即连续旋耕(RT-RT-RT)、深耕-旋耕-旋耕(DT-RT-RT)、深耕-旋耕-条旋耕(DT-RT-SRT)、深耕-条旋耕-条旋耕(DT-SRT-SRT)和深耕-条旋耕-旋耕(DT-SRT-RT),测定并分析不同耕作模式下小麦生育期光合特性、土壤速效养分含量及籽粒产量。结果表明，与RT-RT-RT相比，轮耕处理的小麦光合特性有所改善，净光合速率、气孔导度以DT-SRT-RT处理较佳，平均增幅分别为10.85%,7.83%;DT-SRT-RT叶绿素含量的增加随生育期的推进逐渐明显，在灌浆期较RT-RT-RT显著提高16.52%;与RT-RT-RT相比，轮耕处理提高了0～50 cm土层土壤速效氮、磷、钾含量。此外，DT-SRT-RT小麦穗数、穗粒数、千粒质量和产量均高于RT-RT-RT,较RT-RT-RT增产14.64%。相关分析表明，小麦净光合速率与小麦产量呈正相关，在开花期达极显著水平；表层土壤硝态氮、铵态氮、有效磷和速效钾含量总体上均与小麦产量呈显著正相关。总的来说，在豫北潮土地区，实施轮耕可提高小麦生育期光合速率、土壤速效养分含量和产量及其构成因素，其中以DT-SRT-RT效果最佳。

以河北沧州地区为例，在龙王河中心试区内对黄淮海平原小麦-玉米一年两熟制农田分别从集约高产的需求和土壤有机质循环本身两个方面，就作物集约高产条件下土壤有机质培肥目标进行了探讨。研究结果表明，沧州地区以至黄淮海平原在集约高产条件下，1．0％～1．2％为适宜的土壤有机质培肥目标，土壤有机质高的田块可为1．5％。

通过测定4种长三角地区常见的滨岸草本植物(百慕大、白花三叶草、高羊茅与白茅)所在样地中不同形态的土壤碳库含量及土壤有机碳稳定同位素丰度来探索该区域土壤碳库及碳稳定同位素分布特征,并利用稳定同位素混合模型,研究滨岸草地生态系统对土壤碳库的贡献。结果表明:(1)土壤中总碳、有机碳、溶解性有机碳含量随着深度的增加而逐渐降低。总碳、有机碳、溶解性有机碳在4种植物样带的表层土壤中,平均含量分别为22.11、11.44、53.95 mg·kg~(-1);而深层土壤中则仅为15.57、7.07、19.47 mg·kg~(-1),远低于表层土壤中的含量。且土壤总碳、有机碳及溶解性有机碳两两之间存在极显著的正线性相关;(2)土壤有机碳稳定同位素在垂直方向上表现出C_3植物δ~(13)C值随深度增大而增大、C_4植物δ~(13)C值随深度增大而减小两种特征。两类植物的平均土壤有机稳定碳同位素δ~(13)C值分别由表层土壤中的-25.24‰、-22.33‰变化为深层土壤中的-24.35‰、-23.27‰;(3)借助稳定同位素混合模型计算后发现:不同植物对土壤有机碳的贡献率及有机碳累积速率完全不同。其中百慕大贡献率为12.19%、累积速率为62.79 g·m~(-2)·a~(-1);白花三叶草贡献率14.34%、累积速率为75.34 g·m~(-2)·a~(-1);高羊茅贡献率为35.95%、累积速率为181.84 g·m~(-2)·a~(-1);白茅贡献率为18.51%、累积速率为97.70 g·m-2·a-1。

【目的】以我国黄淮平原粮食主产区潮土为研究对象,通过探讨小麦-玉米轮作体系下,不同小麦播量与减量氮肥下,土壤微生物量碳、氮和酶活性的差异和变化,以了解小麦播量和氮肥对土壤微生物量的影响。【方法】试验设4个处理,分别为:(1)常规播量+常规施氮肥(CK);(2)增播30%+常规施氮(T1);(3)增播30%+减氮20%(T2);(4)常规播量+减氮20%(T3)。2016—2018年3季作物收获后,采取不同土层土壤,测定有机碳(SOC)、全氮(TN)、微生物量碳氮(SMBC、SMBN)及其相关酶活性。【结果】总体上,3季中各处理土壤微生物量碳氮、有机碳、全氮以及3种酶活性均随土壤深度增加而下降。常规施肥处理(CK和T1)的SMBC的含量在2017年的小麦和玉米季0—20 cm土层以及2018年小麦季则0—30 cm基本表现为显著高于减氮处理(T2和T3),其中T1处理最高为170.89 mg?kg-1。SMBN与SMBC表现出类似的趋势,在3季中均以常规施肥处理显著高于减氮处理,其中CK处理的SMBN在3季中0—30 cm土层均表现较高,最高为57.24 mg?kg-1。各处理SOC含量的差异在前两季主要集中在0—20 cm土层,而第3季则集中在10—30 cm土层;其中2017年玉米季0—20 cm土层减氮处理的SOC含量显著高于常规施肥处理,以T3处理SOC含量最高,为12.85 g?kg-1。2017年小麦季各处理TN含量在0—30 cm土层基本差异不显著;而在2017年玉米季和2018年小麦季的0—20 cm土层均以CK处理TN含量显著高于其他处理,最高为1.57 g?kg-1。各处理土壤碳氮比(C/N)在2017年小麦季没有明显规律,而在2017年玉米季和2018年小麦季的0—20 cm土层基本表现为减氮处理的C/N显著高于常规施肥处理。各处理的微生物熵(Cmic/Corg)、微生物量氮/全氮(Nmic/Ntotal)分别在0.5%—2.5%、2%—6%之间,微生物量碳氮比(Cmic/Nmic)在5﹕1以下。各处理Cmic/Corg除2017年小麦季10—20 cm土层,其他作物季节和土层均表现为常规施肥处理显著高于减氮处理。各处理Nmic/Ntotal与Cmic/Corg类似,除2017年玉米季的10—20 cm和2018年小麦季处理间Nmic/Ntotal基本差异不显著,其他季节和土层则表现为常规施肥处理显著高于减氮处理。2017年T1处理的Cmic/Nmic在0—20 cm土层均显著高于其他处理;而在后两季的0—10 cm处理间Cmic/Nmic均差异不显著。土壤脲酶活性在2018年小麦季显示增播处理显著高于常播处理。各处理蔗糖酶活性在玉米季明显高于小麦季,其中在2017年玉米季10—30 cm土层的减氮处理高于常规施肥处理。减氮处理的土壤中性磷酸酶活性在2017年小麦季0—30 cm土层均显著高于常规施肥处理。减氮处理2018年小麦季产量显著高于常规施肥处理,同时提高了地上部氮素积累量,最高达到了322.30 kg?hm-2。【结论】在黄淮平原小麦-玉米轮作区,在供试条件下,减氮处理降低了土壤微生物量和全氮含量,但提高了土壤酶活性和地上部氮素积累量,能增加或维持小麦产量,其中小麦常规播量下减氮20%处理综合效果较好。

为探究不同玉米秸秆碳形态的增碳培肥效果，在烟田上建立原位土柱培养试验，分析不添加秸秆碳(CK)、添加常规秸秆(RS)、腐熟秸秆(DS)以及秸秆生物炭(BC)4个处理下耕层(0～20 cm)土壤有机碳组分和结构、理化性质及酶活性等指标。结果表明，与不添加秸秆碳相比，3种秸秆碳形态显著提高土壤总有机碳(TOC)和微生物量碳(MBC)含量。与不添加秸秆碳相比，常规秸秆和腐熟秸秆处理显著提高了土壤可溶性有机碳(DOC)含量，而秸秆生物炭处理显著增加了颗粒有机碳(POC)含量(42.40%)。3种秸秆碳形态均提升微生物量碳/有机碳，这表明了秸秆碳投入可促进土壤有机碳周转。采用~(13)C核磁共振波谱技术(NMR)分析土壤有机碳官能团结构，结果表明，常规秸秆、腐熟秸秆处理增加了土壤烷氧碳(O-Alkyl-C)和羰基碳(Carbonyl-C)(易降解碳组分),而秸秆生物炭则增加了烷基碳(Alkyl-C)(难降解碳组分)、烷基碳/烷氧碳(A/O-A)和疏水碳/亲水碳(Hydrophobic-C/Hydrophilic-C)。不同形态的秸秆碳对土壤养分及酶活性具有差异性，秸秆生物炭处理显著提升速效钾(AK)、铵态氮(AN)和硝态氮(NN)含量，分别为65.72%,19.93%,5.77%,常规秸秆和秸秆生物炭处理可显著提高蔗糖酶(Su)和脲酶(Ur)的活性，而磷酸酶(Ps)活性均随3种形态秸秆碳添加而提升。冗余分析表明，碳氮比(C/N)、纤维素酶(Ce)和全氮(TN)是影响土壤有机碳含量差异的主要因子；纤维素酶、pH值和速效钾是影响有机碳结构差异的主要因子。综上，施用秸秆生物炭在短期内具有提升有机碳含量及稳定性、养分含量和酶活性的显著优势，且土壤综合肥力评价中也以秸秆生物炭处理的得分最高(0.57),表明添加玉米秸秆生物炭是能够快速提升植烟土壤有机碳水平并改善土壤肥力的有效措施。

【目的】研究残留肥料氮在不同肥力土壤中的去向。【方法】采用15N标记田间微区试验法研究小麦-玉米轮作下,施用的肥料氮在3种长期(19年)不同施肥处理土壤(不施肥土壤,No-F;施用氮、磷、钾化肥土壤,NPK;有机无机配施土壤,MNPK)连续3季作物收获后的去向。【结果】NPK和MNPK处理土壤3季作物对标记氮肥总利用率分别为57%和65%,均显著高于No-F处理土壤(28%)(P<0.05)。No-F、NPK和MNPK处理土壤随后两季(第二季和第三季)作物对第一季收获后残留氮肥的利用率分别为17%、15%和8%,其中No-F处理土壤第三季作物对残留肥料氮的利用率为7%,显著高于NPK(2%)和...