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作者：魏彬萌西北农林科技大学

学位级别：硕士

渭北地区以光照充足、昼夜温差大、土层深厚、土体疏松、质地适中、通透性强、酸碱度适宜、保水保肥力强、有机质含量丰富等成为苹果的优生基地,以苹果品质优良享誉国内外,苹果产业已成为该区乃至陕西省发展经济的支柱产业之一,为促进... 详细信息

渭北地区以光照充足、昼夜温差大、土层深厚、土体疏松、质地适中、通透性强、酸碱度适宜、保水保肥力强、有机质含量丰富等成为苹果的优生基地,以苹果品质优良享誉国内外,苹果产业已成为该区乃至陕西省发展经济的支柱产业之一,为促进该区域的经济发展,解决“三农”问题,改善生态环境做出了巨大的贡献。然而,随着植果年限增加,果园出现了树势衰弱,树体衰老,抗性降低,病害频繁发生,盛果期缩短,果品产量与品质明显下降及耐储藏性降低等问题,已严重制约着该区果业的健康发展。针对渭北果业发展中遇到的实际问题,将果园土壤质量退化趋势研究作为切入点,通过对渭北不同园龄苹果园土壤物理质量演化趋势分析,探求果园土壤物理退化及土壤钙素退化等问题,以期分析果树衰老的基础,探求制约该区果业可持续发展的因素,为果园土壤科学管理提供依据。通过对不同园龄果园土壤剖面性状的研究,获得如下结论:1.渭北果园土壤的隐形物理退化特征明显。尽管果园表层土壤物理状态良好,但在20 cm以下亚表层处土壤容重和紧实度均增大、孔隙密实、土壤饱和导水率递减等,具有不易觉察的隐形特征。土壤容重和紧实度随园龄和土层深度的增加而增大,在20 cm以下的土层,部分果园土壤容重高达1.61 g/cm3,紧实度达到2433 KPa,严重超出果树根系健康生长的阈值。土壤孔隙度仅在00 cm土层能够保持在50%以上,属于良好状态,而200 cm土层维持在40%6%,已处于紧实和严重紧实状态。土壤饱和导水率在果园表层和紧实层均表现出随植果园龄的增大而减小的趋势,尤其是100 a和>20 a的果园亚表层土壤饱和导水率低至46.88 cm/d和20.89 cm/d,递减幅度明显,制约着降水入渗和土壤蓄墒。果园土壤的“隐蔽性物理退化”过程严重影响着果树的健康生长。2.渭北果园随植果园龄的增加,土壤有机质含量递减,淀积粘化过程明显,引发了亚表层土壤紧实化的发生。果园土壤有机碳密度与农田土壤相比都有所增加,但在00 cm土层不同园龄段果园土壤有机质碳密度则随土层深度及植果园龄的增加而显著减少。果园在00 cm土层处土壤粘粒含量随植果园龄的增加明显减少,30 cm以下则随植果园龄的增加呈增加趋势,说明植果期间土壤团聚体稳定性差,在降雨期间团聚体分散后的“活性粘粒”向深层移动与淀积,发生着明显的淀积粘化作用。证实果园土壤属于“自然压实”(natural compaction),土壤硬化属于“凝结硬化”。进一步分析发现,土壤有机质、粘粒含量与容重、紧实度以及孔隙度之间呈极显著相关关系。说明壤质的、有机质含量欠缺的渭北果园土壤的团聚作用差、“稳定性”不强、土壤抗干扰能力差是根本原因;果园土壤耕作翻动少,对物理退化结果干预少,粘粒逐渐向深层移动与逐渐累积,是果园土壤亚表层及其以下土层紧实化重要因素。3.果园土壤脱钙退化过程明显,影响果树健康与抗性及果品品质。随植果园龄的增加,果园000 cm土层内土壤碳酸钙的总贮量在降低,且在00cm土壤碳酸钙含量及贮量随园龄增加显著减少,5000 cm则随园龄增大呈逐渐增加趋势。10 a以上果园00 cm土层的碳酸钙贮量显著低于农田,说明植果加速了土壤脱钙过程。在000 cm土层,土壤交换性钙的总贮量随植果园龄的增加呈减少趋势,且00和6000 cm土层土壤交换性钙含量及贮量表现出随园龄的增加均减少,400 cm土层则随园龄的增加稍有增加。但与农田相比,果园土壤交换性钙均有所增加。各果园00cm土层水溶性钙含量及其贮量都高于5000 cm土层,10 a以上果园100 cm土层的水溶性钙含量最高。与农田土壤相比,3个园龄段果园土壤剖面水溶性钙含量都有所增加。即在富含石灰质的渭北黄土旱地,长期植果明显加速了土壤钙素的活化,促进了钙素的淋失与退化。随植果园龄增大,果园土壤钙素库容及有效钙供给将会减小,已成为该地区土壤化学性质“隐性退化”的主要特征。4.针对渭北果园存在的明显的内部紧实化问题,通过给果园土壤“开亮窗”的技术进行改良。经对不同材料填埋亮窗处以及周边10 cm处土壤水分和CO2气体的监测得出,亮窗技术增强了土壤通气性,减小了果园亚表层土壤空气中CO2的积聚,又增加水分入渗,改善了土壤00 cm墒情不足的问题。并且能够辐射改善水平10 cm左右距离处土壤的空气质量和水分状况。不同填埋材料的亮窗处理对土壤深层CO2释放通量的影响也有所不同,添加料姜石和石灰处理与添加其它物料处理相比,可以吸收土壤内部CO2,改善果园土壤空气质量,且可以补充土壤钙素库容,可以作为给果园开亮窗改善空气的填充最佳物料。而使用蛭石和炉渣处理,在改善果园水分方面效果则较好。

关键词：苹果园土壤土壤物理退化土壤钙素退化果园土壤改良

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添加砒砂岩对风沙土性质的改良及时间效应

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水土保持研究 2017年第6期24卷 16-21页

作者：魏彬萌赵宣陕西省土地工程建设集团有限责任公司陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司陕西省土地整治工程技术研究中心国土资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室西安710075

试验利用砒砂岩和风沙土性质上的互补性,采用田间试验,将两者按不同的比例(1∶1,1∶2,1∶5)复配,并以黄土与风沙土1∶2复配作为对照,以期为将砒砂岩与沙复配成土技术大规模推广应用于毛乌素沙地进行农业种植提供科学依据。结果表明,随... 详细信息

试验利用砒砂岩和风沙土性质上的互补性,采用田间试验,将两者按不同的比例(1∶1,1∶2,1∶5)复配,并以黄土与风沙土1∶2复配作为对照,以期为将砒砂岩与沙复配成土技术大规模推广应用于毛乌素沙地进行农业种植提供科学依据。结果表明,随着砒砂岩加入比例的增加,复配土壤砂粒含量减少,粉粒含量明显增加,砒砂岩的加入促使风沙土土壤质地由砂土向粉壤土逐渐转变。而且随着作物种植年限的增加,复配土壤砂粒含量也在明显减少,粉粒和黏粒含量增加且有逐渐下移的趋势,这种变化在0—40cm土层尤为突出。各处理>0.25 mm水稳性团聚体含量(WR0.25),平均重量直径(MWD),几何平均直径(GMD)均随砒砂岩加入比例和作物种植年限的增加而显著增加,>0.25mm各级别土壤团聚体含量也基本随砒砂岩加入比例和作物种植年限的增加而增加,且增加最明显的是0.25~0.5mm级别土壤团聚体含量。各处理0—30cm土层土壤有机质含量随作物种植年限的增加而显著增加。综上,砒砂岩与沙复配比例为1∶1~1∶5均可不同程度的改善土壤质地和结构,增加土壤有机质,且复配比例在1∶1~1∶2时效果最佳。

关键词：风沙土砒砂岩质地团聚体有机质

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渭北果园土壤物理退化特征及其机理研究

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植物营养与肥料学报 2015年第3期21卷 694-701页

作者：魏彬萌王益权西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100

【目的】针对我国渭北苹果主产区出现的随植果年限增加,果园土壤质量严重退化,树势衰弱、树体过早衰老、抗性降低、腐烂病及早期落叶病频繁发生,果品产量与品质下降等问题,开展了渭北苹果园土壤物理质量退化特征、退化机理及危害程度等... 详细信息

【目的】针对我国渭北苹果主产区出现的随植果年限增加,果园土壤质量严重退化,树势衰弱、树体过早衰老、抗性降低、腐烂病及早期落叶病频繁发生,果品产量与品质下降等问题,开展了渭北苹果园土壤物理质量退化特征、退化机理及危害程度等问题的研究,以期查明制约果业可持续发展的因素,为果园土壤科学管理提供依据。【方法】在渭北黄土塬区选取了20 a 3个园龄段果园各4个,并以土壤条件相同的农田作对照,在果树冠层投影范围内距树干2/3处采取土样,测定土壤剖面不同层次容重、紧实度、孔隙度、饱和导水率、粘粒含量等物理性指标。【结果】渭北果园土壤容重和紧实度随园龄和土层深度的增加而增大,尤其在表层(20 cm)以下,土壤容重已经达到了1.45 1.61 g/cm3,紧实度达到933 2433 k Pa,严重超出果树健康生长的阈值。土壤孔隙度仅在0—20 cm土层能够保持在50%以上,属于良好状态,而20—60 cm土层维持在40%46%,已处于紧实和严重紧实状态。土壤饱和导水率在果园表层和紧实层均表现出随植果园龄的增大而减小的趋势,尤其是10 20 a和>20 a的果园亚表层土壤饱和导水率低至46.88 cm/d和20.89 cm/d,制约着降水入渗和土壤蓄墒。3个园龄段果园土壤剖面上粘粒含量随土层深度呈递增趋势,且在0—30 cm土层随园龄的增加而明显减少,而在30 cm以下则随园龄的增加而呈递增趋势。进一步分析发现,粘粒含量与土壤容重、紧实度以及孔隙度之间呈极显著的相关关系。以压实密度(PD)为指标,对渭北果园土壤压实程度进行评估,发现渭北果园20 cm土层以下的土壤压实密度都在1.40 g/cm3以上,均达到了中度压实的程度,严重影响果树根系的健康生长及对养分的吸收。【结论】渭北果园20 cm以下的亚表层土壤孔隙密实、容重和紧实度增大,土壤饱和导水率递减是其土壤物理性质退化的主要特征,表层土壤粘粒的深层移动与淀积是土壤物理退化的主要过程和机理,果园土壤翻耕扰动少、对物理退化干预少是其土壤物理退化程度逐渐加剧的外在原因,土壤团聚体稳定性差是土壤物理状态退化的根本原因。

关键词：苹果园土壤物理退化容重紧实度饱和导水率

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种植苹果树对渭北果园土壤胶结物质分布的影响

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中国生态农业学报 2018年第11期26卷 1692-1700页

作者：魏彬萌王益权李忠徽陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司/陕西省土地工程建设集团有限责任公司/国土资源部退化及未利用土地整治重点实验室西安710075 西北农林科技大学资源环境学院杨凌712100

本研究通过系统研究种植果树对土壤胶结性物质的演化规律及其与土壤团聚体稳定性之间关系的影响,探索影响果园土壤团聚体状态的因素,以期为果园科学管理提供理论依据。在渭北旱塬苹果主产区分别选取10 a、20 a的苹果园和农田(冬小麦-夏... 详细信息

本研究通过系统研究种植果树对土壤胶结性物质的演化规律及其与土壤团聚体稳定性之间关系的影响,探索影响果园土壤团聚体状态的因素,以期为果园科学管理提供理论依据。在渭北旱塬苹果主产区分别选取10 a、20 a的苹果园和农田(冬小麦-夏玉米轮作,对照)各4个,在果树冠层投影范围内距树干2/3处逐层采集0~100 cm土层土壤样品和0~50 cm土层原状土壤样品,研究不同植果年限果园及农田土壤剖面黏粒、有机质、CaCO_3等团聚体胶结物质的分布及其与团聚体稳定性之间的关系。结果发现:在0~100 cm土层范围内,各果园土壤黏粒含量基本随土层深度的增加而递增,且在0~40 cm土层表现为农田>10 a果园>20 a果园,40 cm以下土层则呈现相反的态势;种植果树相比农田可显著增加0~100 cm土层土壤有机质总储量,但随着种植果树年限的增加,土壤有机质总储量呈递减趋势;在0~100 cm土层土壤CaCO_3总储量表现为10 a果园>农田>20a果园,但在0~40 cm土层CaCO_3含量及储量表现为10 a果园>农田>20 a果园,而40~100 cm土层则为20 a果园>10 a>农田。皮尔森相关分析发现(29)0.25 mm土壤团聚体的数量和平均重量直径(MWD)与土壤黏粒、有机质和CaCO_3含量密切相关,其中机械稳定性团聚体的数量和稳定性主要受土壤中CaCO_3、有机质含量的影响,水稳性团聚体的数量和稳定性主要受土壤中黏粒和CaCO_3的影响。总之,植果显著改变了土壤中黏粒、有机质、CaCO_3的演化过程和趋势,随植果年限增加,果园土壤黏粒和CaCO_3在土壤较深土层淋溶淀积明显;各果园土壤有机质总储量虽然高于农田,但随植果年限增加,有逐渐减少的趋势。可见植果明显加速了渭北黄土塬地土壤的残积黏化和钙化过程,影响着表层土壤团聚作用和底层土壤的紧实化和坚硬化程度。

关键词：苹果园种植年限土壤胶结物质黏粒有机质 CaCO3 团聚体

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渭北旱塬苹果园土壤紧实化现状及成因

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应用生态学报 2021年第3期32卷 976-982页

作者：魏彬萌李忠徽王益权陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司西安710075 陕西省土地工程建设集团有限责任公司西安710075 陕西省水工环地质调查中心西安710068

本研究通过分析渭北旱塬苹果园土壤的紧实化现状及其诱导因素,找出影响当地苹果园健康发展的土壤退化隐性因素,为果园科学管理提供理论依据。分别选取种植年限20年(24~26年)的苹果园各4个,分析0~60 cm土层土壤容重和紧实度随土层深度的... 详细信息

本研究通过分析渭北旱塬苹果园土壤的紧实化现状及其诱导因素,找出影响当地苹果园健康发展的土壤退化隐性因素,为果园科学管理提供理论依据。分别选取种植年限20年(24~26年)的苹果园各4个,分析0~60 cm土层土壤容重和紧实度随土层深度的变化规律,探明果园土壤内部紧实化发生的部位和退化程度,同时,通过分析土壤团聚体数量及其稳定性、土壤黏粒和有机质含量,揭示引起渭北果园土壤内部紧实化的原因。结果表明:渭北果园0~60 cm土层土壤容重和紧实度均随植果年限和土层深度的增加而显著增大。以20 cm土层为界,渭北各园龄段苹果园土壤具有明显的"上松下实"变异特征,20 cm以上土层上述各指标基本满足苹果树的正常生长需求,20 cm以下土层土壤则已超出了苹果树健康生长的阈值。造成渭北苹果园亚表层以下土壤紧实化的原因主要是土壤团聚作用差、有机质含量低,加之植果期间人为扰动少,土壤中分散的黏粒会向下层移动。此外,随着植果年限的增加,土壤紧实化过程更加明显。

关键词：土壤紧实度土壤团聚体土壤黏粒土壤有机质种植年限土层深度

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渭北果园土壤紧实化改良效果初探

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干旱地区农业研究 2019年第5期37卷 165-170页

作者：魏彬萌李忠徽王益权陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司陕西西安710075 陕西省土地工程建设集团有限责任公司陕西西安710075 国土资源部退化及未利用土地整治重点实验室陕西西安710075 陕西省水工环地质调查中心陕西西安710054

针对长期植果造成的渭北果园土壤内部存在的紧实化问题,本试验通过给果园土壤开“天窗”的方式,拟打破果园土壤内部存在的紧实化层,以期提高果园土壤水分利用效率和土壤内部气体交换。于果树萌芽期,选择土壤质量退化严重的>20 a苹果园3... 详细信息

针对长期植果造成的渭北果园土壤内部存在的紧实化问题,本试验通过给果园土壤开“天窗”的方式,拟打破果园土壤内部存在的紧实化层,以期提高果园土壤水分利用效率和土壤内部气体交换。于果树萌芽期,选择土壤质量退化严重的>20 a苹果园3个作为研究对象,在长势相同的果树周围用直径10 cm的土钻打30 cm的深洞,并向深洞内分别填埋:蛭石(Z)、炉渣(L)、石灰+土(S)、蛭石+炉渣(ZL)、蛭石+石灰(ZS)。在果树生长的6—9月,分3次测定土壤含水率及土壤CO 2释放通量。结果发现:(1)6月初至7月中旬,开设“天窗”的处理周围土壤含水率变化在10.84%~20.42%,而没有开“天窗”的对照只有7.46%~15.96%。9月份,由于连续降雨的原因,各处理果园土壤含水率差异不显著。综合对比各处理发现,添加蛭石+炉渣在调节果园水分方面效果最好。(2)添加不同物料的处理6—9月份“天窗”内表层土壤CO 2释放通量相比对照增加了7.1%~48.3%,而15 cm处相比对照显著降低了6.3%~40.4%;各处理“天窗”周围10 cm处6—9月份表层土壤CO 2释放通量相比对照增加了0.2%~37.1%,15 cm处相比对照降低了6.2%~41.6%,30 cm处相比对照降低了0.6%~26.9%,可见开设“天窗”可以加快郁闭土壤内CO 2气体的释放。另外,添加的物料不同,改良效果也不同,其中添加石灰和蛭石+石灰的处理在改善果园土壤气体交换方面效果较好。

关键词：土壤紧实化土壤改良填充物料土壤含水率 CO 2释放通量渭北苹果园

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不同种类有机肥对土壤培肥效果的研究

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陕西农业科学 2017年第10期63卷 73-77,79页

作者：魏彬萌陕西省土地工程建设集团有限责任公司陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司国土资源部退化及未利用土地整治重点实验室陕西省土地整治工程技术研究中心陕西西安710075

施肥是农业生产中补充养分的重要措施之一,在化肥用量不断提高而报酬递减,土壤肥力下降,农田生态环境严重破坏的状况下,化肥减量和增施有机肥逐渐成为被人们普遍接受和提倡的施肥方式,但仍然存在对有机肥的认识不全面,利用不合理的现象... 详细信息

施肥是农业生产中补充养分的重要措施之一,在化肥用量不断提高而报酬递减,土壤肥力下降,农田生态环境严重破坏的状况下,化肥减量和增施有机肥逐渐成为被人们普遍接受和提倡的施肥方式,但仍然存在对有机肥的认识不全面,利用不合理的现象。本文综述了国内外有关有机肥对土壤肥力水平影响的研究进展,重点阐述了有机肥种类(农家肥、秸秆、绿肥、生物有机肥、生物炭、粉煤灰等)对土壤基本理化性质及作物生长的响应,旨在为通过合理施用有机肥提升农田土壤肥力及维护农田良好生态环境方面的深入研究提供理论依据和借鉴。

关键词：有机肥农家肥秸秆绿肥生物有机肥

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烟杆生物炭对砒砂岩与沙复配土壤理化性状及玉米生长的影响

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水土保持学报 2018年第2期32卷 217-222页

作者：魏彬萌王益权李忠徽陕西省土地工程建设集团有限责任公司西安710075 陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司西安710075 国土资源部退化及未利用土地整治重点实验室西安710075 西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌710021

为明确施用生物炭对砒砂岩与沙复配土壤水分保持及肥力提升的影响,采用盆栽试验,研究了不同生物炭施用量(0,10,20,30,50g/kg(以风干土计))对砒砂岩与沙复配土壤理化性状及玉米生长的影响。结果表明:在种植玉米一季后,施用生物炭可显著... 详细信息

为明确施用生物炭对砒砂岩与沙复配土壤水分保持及肥力提升的影响,采用盆栽试验,研究了不同生物炭施用量(0,10,20,30,50g/kg(以风干土计))对砒砂岩与沙复配土壤理化性状及玉米生长的影响。结果表明:在种植玉米一季后,施用生物炭可显著降低复配土壤容重,尤其当生物炭施用量达到30g/kg时,土壤容重可降低至1.37g/cm3,但当生物炭施用量增加到50g/kg时,土壤容重又出现增加的趋势;土壤田间持水量随生物炭施用量的增加呈显著增加趋势,但当施用量增加到50g/kg时又会出现下降趋势;土壤pH、全盐量随生物炭添加量的增加显著增加,尤其当生物炭添加量为50g/kg时,土壤pH可达8.80,全盐量可达2.51g/kg;土壤有机质、有效磷、速效钾含量也随生物炭施用量的增加而显著增加,但有效磷在生物炭施用量增加至50g/kg时出现下降趋势。进一步分析不同生物炭处理对玉米生物量的影响,发现玉米根干重、地上部分干重、百粒重、单株产量均随生物炭施用量的增加呈显著增加趋势,但当生物炭施用量增加到50g/kg时,上述各指标反而显著降低。生物炭对于砒砂岩与沙复配土壤理化性状、水分保持、肥力提升、作物生长及产量等诸多方面都有明显改善效果,在施用过程中需要注意使用量,在本试验条件下,生物炭推荐施用量为30g/kg干土。

关键词：生物炭复配土壤土壤理化性状生物量

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黄绵土中碳酸钙含量和有机肥施用对土壤有机碳组分及CO_2排放的影响

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环境科学学报 2018年第6期38卷 2498-2505页

作者：李忠徽魏彬萌刘丹张霞王旭东西北农林科技大学资源环境学院杨凌712100 陕西省土地工程建设集团有限责任公司西安710075 农业部西北植物营养与农业环境重点实验室杨凌712100

为探讨碳酸钙(CaCO_3)和有机肥对土壤有机碳矿化和CO_2排放的影响,本研究通过向一种黄绵土中分别添加0、30、50 g·kg^(-1)CaCO_3模拟陕西省境内具有不同CaCO_3含量(9%~15%)的黄绵土,随后再添加0、20 g·kg^(-1)有机肥(M),交互组合设L0... 详细信息

为探讨碳酸钙(CaCO_3)和有机肥对土壤有机碳矿化和CO_2排放的影响,本研究通过向一种黄绵土中分别添加0、30、50 g·kg^(-1)CaCO_3模拟陕西省境内具有不同CaCO_3含量(9%~15%)的黄绵土,随后再添加0、20 g·kg^(-1)有机肥(M),交互组合设L0、L0-M、L30、L30-M、L50和L50-M等6个处理进行室内培养试验(105 d),测定了土壤pH、微生物量碳(MBC)、水溶性有机碳(DOC)、颗粒碳(POC)、易氧化有机碳(ROC)和CO_2释放量.结果表明:未施用有机肥时,土壤pH和MBC含量随CaCO_3含量的增加而增加,但CaCO_3含量对DOC、POC、ROC和有机碳氧化稳定性(Kos)无显著影响,其差异亦不会对土壤CO_2排放产生显著影响.当施用有机肥后,随着土壤CaCO_3含量增加,土壤pH上升、活性有机碳(MBC、DOC、POC和ROC)含量增加、Kos降低,土壤CO_2排放也随之增加.CaCO_3不仅能促进有机肥的矿化分解,而且它和有机肥会对土壤CO_2排放产生显著的交互效应,其效果与CaCO_3含量密切相关.低量CaCO_3和有机肥对土壤CO_2的释放具有负的表观交互效应,但高量CaCO_3和有机肥对其产生正的表观交互效应.因此,CaCO_3对土壤有机碳转化的影响不能一概而论,它与土壤中CaCO_3含量密切相关.在农业管理中,根据土壤CaCO_3含量合理施用有机肥对土壤碳素循环和温室气体(CO_2)排放都具有重要意义.

关键词：矿化 CO2排放有机碳组分交互效应黄绵土

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土壤改良剂在土壤修复过程中的应用研究

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水土保持 2019年第3期7卷 52-57页

作者：魏彬萌陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司陕西西安陕西省土地工程建设集团有限责任公司陕西西安国土资源部退化及未利用土地整治重点实验室陕西西安陕西省土地整治工程技术研究中心陕西西安

本文综述了土壤改良剂的种类、作用机理及其对土壤物理、化学、生物学特性和作物生长、产量与品质方面的影响,并对其在应用过程中存在的问题与今后的使用前景进行了展望,以期为土壤治理与改良提供参考。

关键词：土壤改良剂土壤性质改良效果

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