关键词： 梯田   作物种植   土壤肥力  

摘要： 作物梯田种植是减少丘陵坡地水土流失、提高土壤生产力的有效措施。为探究不同作物种植对梯田土壤肥力变化的影响,以梯田撂荒、花生、黄花菜、油茶、苎麻土壤为研究对象,于2010年末开始小区试验,通过对梯田种植5、10年的土壤样品进行养分指标测定、分析。结果表明:(1)丘陵梯田种植5年土壤pH略有降低,10年后均有了显著提高,其中以油茶种植提升效果最为显著。(2)5、10年数据结果显示,梯田种植土壤pH与土壤全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾多个指标呈现出显著/极显著负相关关系。(3)不同作物种植显著提升了土壤肥力,前5年土壤肥力处于迅速提升阶段,5~10年处于稳定阶段,土壤有机质提升效果从高到低分别为苎麻、黄花菜、撂荒、花生、油茶,最高为14.80 g/kg,最低为10.25 g/kg,均比初始土壤有机质含量7.59 g/kg显著提高。(4)土壤肥力状况主成分分析主要以梯田种植年限为因子进行聚集,其次以不同作物种植进行聚集,梯田措施影响程度大于不同作物种植措施。梯田和作物种植措施共同决定土壤肥力的提升,其中苎麻处理土壤肥力提升效果最好。本研究为南方丘陵区土壤肥力提升与梯田可持续发展提供科学依据与支撑。

关键词： 草原生态系统   植被群落   土壤肥力   草地开垦   退耕造林  

摘要： 土地利用变化对草原生态系统有深刻影响，了解草原开垦和退耕造林过程中植被特征、土壤理化特征和微生物量的变化对草原管理至关重要。为此本论文选择内蒙古自治区锡林郭勒典型草原为研究区，设置5个研究样地，在每个样地分别对3种土地利用类型进行调查，包括天然草地、耕地（天然草地开垦耕种60年）和灌木林地（退耕造林17-18年）。调查测量每个用地类型的植物群落特征（包括高度、盖度、生物量、群落组成和多样性指数等）、植物碳氮磷化学计量特征（植物地上部分和根系的碳氮磷含量、储量、计量比）、土壤物理性质（容重、含水量、粒径）、土壤化学性质（有机碳、全氮、全磷、铵态氮、硝态氮、速效磷）以及土壤微生物量（微生物量碳、微生物量氮、微生物量磷）。主要研究结果如下：　　（1）开垦完全破坏了天然草地植被，而退耕造林17-18年，林间草地群落得到显著恢复，但恢复程度受到灌木种植行距的影响，灌木林地中宽行距林间草地（行距为5m）的植物物种数、多样性、丰富度与天然草地没有显著区别，都显著高于窄行距林间草地（行距为2m）。在各土地利用类型中，草地的根系生物量（0-50cm）最高，灌木林地的地上生物量最高。植物碳氮磷储量的根系与地上部分的比值在草地中最高，达到5-9，在耕地与灌木林地中均小于1。　　（2）草地开垦使0-10cm土层土壤容重增加，土壤黏粒、粉粒减少，砂粒增加，0-10cm土层土壤有机碳、全氮、全磷、铵态氮含量显著降低，全部土层的硝态氮和速效磷含量显著增加。与长期种植作物的耕地相比，17-18年的退耕造林对土壤容重、有机碳、全氮和铵态氮含量的影响不显著，但显著降低了土壤全磷、硝态氮和速效磷的含量。土壤铵态氮与全氮的比例除了退耕后在40-50cm土层中有显著增长外，其余土层各用地类型间无显著差异。土壤硝态氮与全氮的比例，以及速效磷与全磷的比例，在开垦都显著增加，在退耕后显著减少。在0-50cm土壤剖面内，不同土地利用类型土壤C:N和N:P相对稳定，而土壤C:P在灌木林地中最高，在耕地中最低。　　（3）草地开垦后，0-10cm土层微生物量碳、氮显著减少，微生物量磷显著增加，10-50cm土层土壤微生物量碳、氮、磷无显著变化。土壤微生物量碳氮磷在退耕造林后显著减少。土壤微生物量碳与全碳比例在土地利用变化后没有显著变化，0-10cm土层的微生物量氮与全氮比例及微生物量磷与全磷比例在草地开垦后显著下降，在退耕造林后没有显著变化。　　上述结果表明，天然草地的开垦和农业种植会造成植物物种数、根系生物量和凋落物量的显著减少，造成土壤有机碳、全氮、全磷含量的显著降低，但肥料的施用显著增加了硝态氮和速效磷的含量。而17-18年的退耕造林虽然使地上植被生物量和凋落物量显著增加，但没有完全恢复植被根系生物量和物种多样性至天然草地水平，并且没有使土壤有机碳和全氮得到显著增加，反而使土壤全磷、速效磷、硝态氮和微生物量碳、氮、磷显著减少。这表明在管理退耕造林地时需要进一步改善其利用模式，如减少草本植物刈割利用或在退耕地中播种根系发达的牧草等，以加速生态恢复。

关键词： 水稻土   成像光谱   土壤时间序列   土壤肥力质量   土壤发生   动态变化  

摘要： 深入了解长期人为因素影响下土壤肥力质量的演变规律,对未来的粮食安全和土壤的可持续发展至关重要。光谱技术可以弥补土壤属性传统室内测定方法成本和复杂性高、时间长、有污染等不足。本研究的主要目标是以浙江省慈溪市近千年来人为耕作形成的水稻土壤作为研究对象,调查基于实验室成像光谱技术预测不同植稻年龄土壤剖面肥力属性（有机质、全氮、全磷、全钾、p H）的可行性,比较多种全光谱变量模型（FS-SVMR、FS-PLSR、FS-BPNN）和变量选择的优化模型（BOSS-SVMR、BOSS-PLSR、BOSS-BPNN）的预测性能,使用最优模型和综合指数法量化土壤肥力质量,对比成像光谱技术和传统采样方式土壤属性随深度及时间变化差异,探讨研究区域水稻土成土过程中土壤肥力属性及质量演变规律,并评价该技术应用于揭示土壤演化过程研究的潜力。结果表明:（1）在6种不同组合的模型中,使用BOSS特征提取算法结合支持向量机建立的土壤肥力属性估算模型精度均最高,根据独立验证结果,它对SOM、TN的预测是优秀的（RP2≥0.90,RPIQP≥4.05）,对p H的预测是好的（0.82≤RP2<0.90,3.37≤RPIQP<4.05）,对TP、TK的预测是可接受的（0.50≤RP2<0.66,2.02≤RPIQP<2.70）。（2）表层0～40 cm土壤有机质、全氮、全磷含量较高,随着深度的增加而迅速降低,深层（40 cm以下）含量较低但趋于稳定。全钾含量垂向变化范围较小,规律性并不明显,部分剖面表现为随深度增加而增加。土壤p H随深度的增加而逐渐增加。对比估算结果与实测值之间随深度变化特征的差异,发现有机质、全氮、全钾和p H剖面提取连续深度变化趋势与实测值基本一致,各深度内部变化更为细致。全磷连续深度变化曲线规律性较差,与实测结果无明显关系。（3）土壤肥力属性估算结果和实测值时间序列拟合趋势差异较小。有机质、全氮储量在千年尺度下呈线性增长。全磷储量在最初的几百年内迅速增加,其后随着水稻种植年龄的增加而逐渐减少。表层（0～20 cm）全钾储量与水稻种植年限无相关性,深层（20 cm以下）随种植年龄的增加而逐渐增加。土壤p H随水稻种植年龄增加呈线性下降趋势,表明水稻耕作会使土壤向酸性方向发展。（4）剖面土壤肥力质量连续深度变化特征与实测值总体相似,均表现为表层（0～30 cm）肥力质量最高,随着土层深度的增加逐渐降低,更深层（30～70 cm）剖面肥力质量低于表层但趋于稳定。时间序列拟合函数结果表明剖面表层和深层土壤肥力质量的增加趋势更接近于线性函数,而不是幂函数和对数函数,意味着该地区土壤肥力质量可能还有较高的提升空间。我们的研究表明,成像光谱技术可以应用于土壤剖面中肥力属性的高分辨率制图（在没有高精度条件下的限制）,实现对土壤肥力质量的快速监测。对于未来成像光谱技术的应用,需要进一步提高磷、钾的预测精度。这些结果同时为长期人为影响下土壤肥力演化和未来土壤可持续性利用等研究提供了新的视野。

关键词： 大理州   烟田   土壤肥力   时空演变   施肥  

摘要： 土壤肥力水平和施肥管理对烤烟生产具有很大的影响。明确烟田土壤养分的变化特征和肥力水平,为指导烟田合理施肥和烟田可持续发展具有重要意义。本研究对大理烟田不同时期（1982、2012、2018和2022年）的土壤养分数据——土壤p H、有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾等进行系统收集和整理,利用地统计学及GIS技术分析40年来土壤养分时间演变特征及空间分布格局,并对烟田土壤肥力进行综合评价。进一步利用田间施肥试验,探究大理不同地力烟田施肥水平对烤烟生长、土壤氮素及土壤综合肥力的影响,为科学指导当地烟田施肥管理提供理论依据。主要结论如下:（1）1982～2022年大理土壤p H变化不显著,空间上呈现两极分化的趋势。四个时期土壤有机质含量均值分别为37.63、35.12、34.34和33.33 g/kg,有下降趋势,空间上呈北部及中部高,其他区域低的分布格局。全氮含量均值在1.73～1.83 g/kg,属于“高”等级,空间上呈中高西低的分布格局。碱解氮含量均处于“适宜”等级,呈北高南低的空间分布格局。1982～2012年、2012～2018年和2018～2022年三个阶段有效磷的年均增长量分别为0.63、1.03和0.45 mg/kg,呈先快后慢的趋势,北部、中部及南部区域含量较高。1982～2022年土壤速效钾由175.88 mg/kg上升至294.06 mg/kg,空间上存在明显的变异性,北部和东部高于其他区域。（2）大理烟田土壤综合肥力不断上升,由1982年的0.496,上升为2022年的0.621,由Ⅲ级为主,转为Ⅱ级为主。2022年大理烟田土壤综合肥力呈现出东南及北部高,其他区域低的分布格局,其中60%的烟田处于中等以上水平。由主成分分析知,碱解氮、有效磷、全氮、有效磷分别为四个时期影响大理州烟田土壤综合肥力的主要因子。（3）土壤养分调控田间试验表明,整体上烟株株高、株宽、土壤碱解氮、硝态氮及铵态氮随着施肥水平的增加而增加。同时烟田土壤碱解氮含量增加,烟株株高随之上升（S02试验地除外）。氮肥偏生产力则随肥料施用量的增加而显著降低。氮肥利用率在一定范围内随施肥水平增加而下降。不同试验地最优施肥水平与初始土壤综合肥力指数IFI呈反相关,S01～S06试验地最优施肥水平分别为农户常规施肥用量的107%、79%、104%、119%、86%和107%。综上所述,1982～2022年大理烟田土壤肥力不断上升,空间分布呈东南及北部高,其他区域低的格局。通过设置不同施肥水平的田间试验,初步确定了不同地力烟田最优施肥水平,建议高肥力土壤减施化肥,低肥力土壤增施化肥,保证烤烟高产。本研究结果明晰了土壤肥力演变特征及时空分布格局,同时在一定程度上揭示了大理植烟土壤肥料施用量与土壤综合肥力的关系,可为进一步优化大理烤烟生产施肥技术提供理论依据。

关键词： 土壤有机质   综合肥力   长期定位试验   农田   种植制度  

摘要： 明确不同种植制度农田肥力长期演变特征可为选择合适种植制度以提升耕地质量提供参考依据。以湖南省12个国家和省级农田长期定位试验点的种植制度试验为研究对象,选择当地习惯施肥条件下的水稻—水稻—黑麦草(RRR)、水稻—水稻—紫云英(RRC)、水稻—水稻—大麦(RRB)、水稻—水稻—冬闲(RRW)和水稻—水稻—油菜(RRO)5种双季稻模式,烤烟—水稻(RT)、水稻—冬闲(RW)、水稻—油菜(RO)和水稻—绿肥(RG)4种一季稻模式,棉花—油菜(CR)、大豆—红薯(SS)和玉米—萝卜(MR)3种旱作模式,研究其土壤基础肥力指标和综合肥力的演变趋势。结果表明,双季稻模式有机质含量高于旱作模式,长期习惯性施肥条件下,除RRO、RT和RW有机质含量下降外,其余均有上升。RRW、RRO、RT和RW全氮含量相对较高但均有下降,其余则均有增加。RRO和RG碱解氮含量下降明显,而旱作模式均呈增加趋势。RRO和RRW速效磷含量下降明显,而旱作模式年均增加约1.23~4.76 mg/kg。双季稻模式速效钾含量均有下降,而一季稻和旱作模式除RT和MR增加外呈下降趋势或无明显变化。双季稻模式综合肥力下降,而一季稻和旱作模式均有上升。研究表明,湖南省不同种植制度农田肥力变化差异较大,双季稻模式应控氮重钾,一季稻模式应减施氮磷,旱作模式应培肥地力和控施磷肥。

关键词： 南阳   植烟土壤   土壤养分   时空变异   肥力评价  

摘要： 采用定点取样方法,分别于2000年和2020年采集南阳市代表性植烟土壤样品,进行土壤养分时空变化特征分析和肥力评价。结果显示,与2000年相比,2020年全市植烟土壤pH均值下降了1.26,速效磷和水溶性氯平均含量分别下降了11.39%和36.47%,有机质和碱解氮平均含量分别增加了19.69%和90.92%,速效钾平均含量无显著变化。经过20年持续利用,南阳植烟土壤肥力显著提升,肥力指数由0.46提高至0.57,适宜性指数等级由以Ⅴ级为主提升至以Ⅲ级为主,中等及以上区域达到植烟总面积的70.70%。2020年全市分别有55.87%、42.21%和63.09%的植烟土壤有机质、有效磷和速效钾含量低于适宜范围,52.13%的土壤水溶性氯含量高于阈值。根据土壤肥力时空演变特征和当前肥力水平,建议分区采用“补磷钾、增施有机肥、降氯”措施,改善土壤质量状况。

关键词： 氮素   磷素   淋失   临界值   风险评价   设施农业   土壤肥力  

摘要： 设施农业的高水肥投入必然引起土壤环境变化,了解该种植方式下土壤肥力的变化及带来的环境风险对该区的生态环境保护具有重要意义.在青藏高原东部农业区百亩以上规模的设施基地按种植年限(≤3年,3-5年,5-10年,10-20年)采集土壤样品,研究土壤肥力随种植年限的变化规律,评估潜在氮磷淋失风险.结果显示:(1)该区土壤有机质和全氮含量平均为17.1和1.3 g/kg,含量中等;碱解氮、速效磷和速效钾含量平均为160.9、72.0和191.2 mg/kg,含量丰富.(2)随种植年限增加,土壤有机质、全氮、碱解氮和速效磷含量均呈增加的趋势,设施种植10年后显著提高,种植10-20年比种植≤3年提高了41.6%、44.2%、26.5%和67.4%,土壤速效磷增加最明显.(3)土壤速效钾含量和pH值均随种植年限呈降低的趋势,速效钾在种植5年以后显著降低,5-10年比≤3年降低了32%;土壤pH值在种植3年以后显著降低,3-5年比≤3年显著降低2.3%.(4)设施种植10-20年,土壤潜在氮磷淋失强度最大,氮磷淋失概率分别达0.74和0.84.综上,青藏高原东部设施农业区种植3-5年后,土壤速效钾含量和pH值明显降低,应及时补充钾素和有机肥投入;种植10-20年,土壤有机质和氮磷含量有明显提升但氮磷淋失风险加剧,需严格控制氮磷肥投入.(图4表2参30)

关键词： 耕地   肥力   演变   施肥   三明市  

摘要： 明确土壤肥力是科学施肥的基础,该文对2013~2019年31000多个测土配方施肥、土壤长期定位监测点、化肥减肥增效、绿肥种植、商品有机肥推广、土壤酸化治理等项目取土的化验数据进行汇总、统计,整理出三明市土壤pH值、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾等主要养分的肥力现状,并与第二次土壤普查数据进行对比,并分析了土壤肥力的演变原因。以此为依据,提出了控氮、限磷、增钾以及大力推广测土配方施肥技术、增施有机肥、进一步开展土壤酸化治理等建议,以达到科学施肥、节本增效、保护生态环境的目标。

关键词： 土壤肥力   棉田   有机质   中微量元素   养分   演变趋势  

摘要： 随着北疆棉区棉花连作面积的逐年增大和连作时间的不断延长,棉田土壤质量问题日益突出,严重制约了棉花产量和品质的持续提高。以芳草湖农场为例,利用1985年、1996年、2006年和2020年对芳草湖农场土壤养分的调查数据,分析了农场35年耕地土壤肥力变化的趋势。结果表明:从1985年到2020年,滴灌棉田耕地土壤肥力整体呈上升趋势,有机质、全氮、有效磷、速效钾的质量分数分别增加了51%、82%、262%、182%;耕地土壤有机质和全氮含量仍处于低肥力状态,有效磷含量在2020年达到高肥力状态,速效钾含量1996—2020年均处于极高肥力状态。建议北疆棉区结合土壤肥力状况和水肥一体化技术,继续实施秸秆还田、控制磷钾肥用量、改变施肥位点和合理补充中微量元素的科学施肥措施。