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秸秆覆盖还田保护性耕作对黄土旱塬土壤磷素组分的影响

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农业环境科学学报 2024年第2期43卷 368-377页

作者：李千雪李春越张文婷窦祥祥薛英龙寇钊阳王益党廷辉陕西师范大学地理科学与旅游学院西安710119 中国科学院地球环境研究所西安710061 西北农林科技大学水土保持研究所陕西杨凌712100

为探究秸秆覆盖保护性耕作对黄土旱塬土壤磷素组分及碱性磷酸酶pho D基因的影响,本研究以陕西省咸阳市长武县境内的中国科学院长武黄土高原农业生态试验站为研究平台,设置无秸秆覆盖(CK)、每年7、8、9月高量秸秆覆盖(St_(90))、全生育... 详细信息

为探究秸秆覆盖保护性耕作对黄土旱塬土壤磷素组分及碱性磷酸酶pho D基因的影响,本研究以陕西省咸阳市长武县境内的中国科学院长武黄土高原农业生态试验站为研究平台,设置无秸秆覆盖(CK)、每年7、8、9月高量秸秆覆盖(St_(90))、全生育期低量秸秆覆盖(S_(45))、全生育期高量秸秆覆盖(S_(90))4个处理,探讨不同秸秆覆盖模式下0~20 cm表层土壤基本理化性质、土壤磷素、有机磷组分、无机磷组分、碱性磷酸酶pho D基因拷贝数量特征及其影响机理。结果表明:相同覆盖时间下,全磷(TP)、速效磷(AP)、无机磷、Ca_(2)-P、中等活性有机磷(MLOP)含量均随着秸秆覆盖量的增加而显著增加;Ca_(10)-P是主要的无机磷组分,占比66.03%~72.34%,MLOP是主要的有机磷组分,占比70.70%~78.23%;秸秆覆盖使无机磷中的有效磷源Ca_(2)-P在无机磷中所占的比例显著增加,其他组分占比以及有机磷各组分占比并无显著变化。播种前后的短期覆盖相比于全年长期覆盖更有利于微生物的代谢,从而加快土壤有机磷的合成。不同秸秆覆盖处理土壤无机磷含量为985.33~1043.33 mg·kg^(-1),显著大于有机磷。冗余分析表明,土壤pH、全碳(TC)、有机碳(SOC)、含水率(SWC)与MLOP含量呈负相关关系,与高稳性有机磷(HSOP)呈正相关关系,Ca_(2)-P与SWC、SOC、pH、TP呈正相关关系,Ca_(10)-P与pH、NH_(4)^(+)-N呈正相关关系。秸秆覆盖可以提高碱性磷酸酶pho D基因拷贝数,但全生育期覆盖与高量秸秆覆盖的叠加作用,对碱性磷酸酶pho D基因有抑制作用。研究表明,秸秆覆盖可显著改变有机磷各组分含量,全生育期高量秸秆覆盖显著增加无机磷有效组分Ca_(2)-P含量,土壤有机磷与无机磷组分含量变化受土壤TC和pH的影响最大。

关键词：黄土旱塬农田生态系统秸秆覆盖磷素组分磷酸酶基因

长期施肥对黄土旱塬麦田土壤团聚体及有机碳组分的影响

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应用与环境生物学报 2024年

作者：宋红梅吴昕阳石馨晔王灏滢员明鑫徐占军李廷亮马红梅山西师范大学地理科学学院山西农业大学资源环境学院黄土高原特色作物优质高效生产省部共建协同创新中心

加强农田土壤有机碳固存和团聚体稳定性对土壤肥力提升及农业低碳绿色发展具有重要意义。基于晋南旱塬冬小麦8年定位试验，研究不施肥（CK）、常规施肥（FP）、测控施肥（OF）、测控+有机肥（OFM）和测控+生物有机肥（OFB）5种施肥措施... 详细信息

加强农田土壤有机碳固存和团聚体稳定性对土壤肥力提升及农业低碳绿色发展具有重要意义。基于晋南旱塬冬小麦8年定位试验，研究不施肥（CK）、常规施肥（FP）、测控施肥（OF）、测控+有机肥（OFM）和测控+生物有机肥（OFB）5种施肥措施下土壤团聚体分布和有机碳组分变化特征。结果表明：不同施肥处理土壤团聚体均以2-0.25 mm和0.25-0.053 mm粒径含量最高，以＞ 2 mm粒径含量最低；不同施肥处理均提高了土壤团聚体的水稳定性及其有机碳含量，且以OFM和OFB处理效果最为显著；不同施肥处理土壤有机碳（Soil Organic Carbon， SOC）亦主要集中在2-0.25 mm和0.25-0.053 mm团聚体中，对土壤有机碳贡献率达72.97%-76.65%。OFB和OFM处理更有利于有机碳向粒径大的团聚体迁移，提高了2-0.25 mm大团聚体结合有机碳含量，且主要提高了轻组有机碳（Light Fraction Organic Carbon， LFOC）的含量。长期单施化肥（OF和FP），加速了胡敏素碳（Humin Carbon， HUC）的分解，降低了土壤有机碳的腐殖化程度，不利于有机碳固存，而测控配施（生物）有机肥（OFM、OFB）均提高了土壤富里酸碳（Fulvic Acid Carbon， FAC）、胡敏酸碳（Humic Acid Carbon， HAC）和胡敏素碳（Humin Carbon， HUC）的含量，且HAC含量高于FAC含量，这有利于增强土粒的团聚作用。冗余分析结果表明SOC与LFOC、FAC和HAC等碳组分含量均呈明显正相关性，与土壤大团聚体（＞ 2 mm和2-0.25 mm团聚体）含量和土壤几何平均直径（Geometric Mean Diameter， GMD）水稳定性指标呈正相关性，SOC和HAC是影响土壤团聚体粒级分布及稳定性的重要因素。总体表明，不同施肥处理均提高了土壤团聚体的稳定性和各粒径团聚体SOC含量，而有机无机肥配施更大程度上提高了大团聚体（2-0.25 mm）含量及其总有机碳和有机碳组分含量，进而提升了土壤团聚体的水稳定性。

关键词：黄土旱塬麦田土壤团聚体有机碳组分

黄土旱塬区苹果园生草覆盖对深层土壤水分和根系分布特征的影响

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草业学报 2023年第1期32卷 63-74页

作者：李惟婕王立马景永王自奎兰州大学草地农业科技学院草地农业生态系统国家重点实验室甘肃兰州730020

研究苹果园长期生草覆盖后深层土壤水分及果树根系的分布规律,以期阐明旱作条件下果园根水互作关系,为黄土旱塬区果园生草覆盖实践的优化提供依据。试验于甘肃庆阳草地农业生态系统国家野外科学观测研究站苹果园中进行,设置果园生草覆盖... 详细信息

研究苹果园长期生草覆盖后深层土壤水分及果树根系的分布规律,以期阐明旱作条件下果园根水互作关系,为黄土旱塬区果园生草覆盖实践的优化提供依据。试验于甘肃庆阳草地农业生态系统国家野外科学观测研究站苹果园中进行,设置果园生草覆盖(生草为鸭茅草,2014年建植)和清耕处理,以一年生作物田为对照;连续两年夏季测定果树行上和行间距离树干100和200 cm共4个位置0~500 cm土层的土壤水分和果树细根长密度,分析生草覆盖对果园深层水分亏缺及细根长密度的影响。清耕果园0~300 cm土壤水分较对照农田下降了6.7%~8.3%(P0.05);生草覆盖果园0~500 cm整个剖面的土壤水分均低于清耕果园,平均下降了11.5%~12.3%。果园生草覆盖6~7年后0~500 cm土层土壤较对照农田水分亏缺量为163.9~172.1 mm,是清耕果园水分亏缺量的3.2~4.2倍。果树根系在0~100 cm土层的细根长密度最高,平均密度为0.187 cm·cm^(-3),生草覆盖促进了0~100 cm土层果树根系的分布,对深层根系影响不显著。清耕果园和生草覆盖果园0~500 cm土层土壤水分的含量随果树细根长密度的增加而降低,二者呈线性负相关关系,生草覆盖后二者相关性提高,干旱年份二者相关性更高。黄土旱塬区苹果园长期生草可促进果树根系生长,降低深层土壤水分,加剧土壤干燥化,对苹果树的利用年限和农田水分循环具有负面效应。旱作条件下应加强果园生草覆盖管理以保障水分的可持续性。

关键词：黄土旱塬果草复合系统土壤水分亏缺量细根长密度深层干燥化

秸秆还田对黄土旱塬麦田土壤团聚体有机碳组分的影响

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农业工程学报 2022年第13期38卷 123-132页

作者：黄璐赵国慧李廷亮姜丽伟王嘉豪宋红梅员明鑫杨立帆王灏滢山西农业大学资源环境学院太谷030801 临汾市生态环境保护技术服务中心临汾041000 山西农业大学农业资源与环境国家级实验教学示范中心太谷030801 黄土高原特色作物优质高效生产省部共建协同创新中心太谷030801

探究不同秸秆还田量对黄土旱塬麦田土壤团聚体稳定性及碳库变化特征的影响,可为旱作农田土壤培肥提供理论依据。在晋南旱地冬小麦种植区,设置S0(不还田)、S1/2(1/2倍还田)、S1(1倍还田)、S2(2倍还田)4个处理,通过连续3a试验研究了不同... 详细信息

探究不同秸秆还田量对黄土旱塬麦田土壤团聚体稳定性及碳库变化特征的影响,可为旱作农田土壤培肥提供理论依据。在晋南旱地冬小麦种植区,设置S0(不还田)、S1/2(1/2倍还田)、S1(1倍还田)、S2(2倍还田)4个处理,通过连续3a试验研究了不同秸秆还田量下土壤团聚体组成及稳定性变化情况,土壤及各粒级团聚体中总有机碳(Total Organic Carbon,TOC)、轻组有机碳(Light Fraction Organic Carbon,LFOC)、重组有机碳(Heavy Fraction Organic Carbon,HFOC)与胡敏素碳(Humin Carbon,HM-C)、胡敏酸碳(Humic Acid Carbon,HA-C)和富里酸碳(Fulvic Acid Carbon,FA-C)含量的变化特征,以及各粒级团聚体中有机碳组分与团聚体稳定性之间的关系。结果表明:黄土旱塬麦田土壤,随着秸秆还田量的增加,>0.25 mm大团聚体含量逐渐增加,0.25mm团聚体质量百分数较S0处理分别增加了14.7%(P0.25~2 mm团聚体中HM-C、HA-C和FA-C含量,其中S2处理较S0处理分别提高了19.0%(P黄土旱塬麦区土壤水稳性微团聚体向水稳性大团聚体的转化,提高了团聚体稳定性。秸秆还田增加了土壤及各团聚体中有机碳及其组分含量,并进一步提高土壤腐殖化程度,且秸秆还田量越高,提升幅度越大。2倍秸秆还田量对当地土壤有机碳含量提升、土壤结构改善的效果最好。研究结果对旱地土壤肥力和碳汇能力提升具有重要意义。

关键词：土壤秸秆还田黄土旱塬水稳性团聚体有机碳组分麦田

长期施肥对旱塬麦田土壤大团聚体有机碳组分及冬小麦产量的影响

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环境科学 2024年第7期45卷 4187-4195页

作者：宋红梅高玉员明鑫栗丽石馨晔李廷亮山西农业大学资源环境学院山西师范大学地理科学学院黄土高原特色作物优质高效生产省部共建协同创新中心

大团聚体是土壤有机碳固存的主要场所，对土壤肥力提升具有重要意义.为揭示长期不同施肥措施下大团聚体有机碳的固持机制及产量效应，依托8 a定位试验，设不施肥（CK）、农户施肥（NP）、测控施肥（NPK）、测控+有机肥配施（NPKM）以及... 详细信息

大团聚体是土壤有机碳固存的主要场所，对土壤肥力提升具有重要意义.为揭示长期不同施肥措施下大团聚体有机碳的固持机制及产量效应，依托8 a定位试验，设不施肥（CK）、农户施肥（NP）、测控施肥（NPK）、测控+有机肥配施（NPKM）以及测控+生物有机肥配施（NPKB）这5个处理，采用“团聚体-密度”联合分组法，分析了黄土旱塬麦田土壤大团聚体中粗颗粒有机碳（cPOC）、细颗粒有机碳（fPOC）、微团聚体颗粒有机碳（iPOC）、游离态粉+黏颗粒有机碳（s+c＿f）和微团聚体粉+黏颗粒有机碳（s+c＿m）的变化特征及其与土壤碳投入和产量形成之间的关系.结果表明，长期有机无机配施（NPKM和NPKB）较单施化肥（NP和NPK）显著提高了大团聚体中有机碳（SOC）含量，提升幅度高于对应处理土壤SOC提升幅度.长期施肥有提高大团聚中cPOC、fPOC和iPOC含量，降低s+c＿f和s+c＿m含量趋势，且长期有机无机配施显著提高了大团聚中cPOC、fPOC和iPOC储量占比，显著降低了s+c＿f储量占比，而长期单施化肥仅显著提升了大团聚中cPOC储量占比.相关分析表明，小麦籽粒产量与有机碳组分（cPOC和iPOC）含量、土壤总有机碳含量、>0.25 mm大团聚体有机碳含量以及土壤有机碳投入量存在极显著正相关性，相关系数为0.645～0.883.综合来看，黄土旱塬麦区长期施肥尤其是有机无机配施，通过增加土壤碳投入量促进了游离态粉+黏颗粒有机碳（s+c＿f）向其它形态有机碳的转化，进而整体提升大团聚体有机碳含量，为作物增产创造了良好土壤环境.

关键词：黄土旱塬麦田土壤长期施肥有机碳组分作物产量

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苹果树种植对黄土旱塬土壤蒸发的影响

干旱地区农业研究 2023年第5期41卷 51-58页

作者：华溢陆彦玮李敏韦昊延王建龙庞薛清秋司炳成西北农林科技大学水利与建筑工程学院旱区农业水土工程教育部重点实验室陕西杨凌712100 长安大学水利与环境学院旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室陕西西安710054 鲁东大学资源与环境工程学院山东烟台264025

以陕西长武旱塬为例,分别对研究区农地和5个不同林龄(9、12、16、19 a和23 a)苹果园的土壤剖面氢氧稳定同位素进行测定,利用Craig-Gordon模型定量估算其土壤平均蒸发量,并基于“空间换时间”方法分析果园种植及生长对土壤蒸发的影响。... 详细信息

以陕西长武旱塬为例,分别对研究区农地和5个不同林龄(9、12、16、19 a和23 a)苹果园的土壤剖面氢氧稳定同位素进行测定,利用Craig-Gordon模型定量估算其土壤平均蒸发量,并基于“空间换时间”方法分析果园种植及生长对土壤蒸发的影响。结果表明:农地及9、12、16、19、23 a林龄苹果园的土壤蒸发量均随苹果树的种植及生长呈现先减少再增大的趋势,年均蒸发量分别为129、104、89、119、128、136 mm;苹果园的土壤蒸发量变化与叶面积指数呈显著负相关(R=-0.713);苹果园种植的前中期(9~12 a)土壤蒸发量随叶面积指数增加逐渐减小,而在中后期(12~23 a)深层土壤水被大量消耗造成的干旱胁迫使得果树叶面积减少,从而导致林下土壤蒸发量又逐渐增大。

关键词：苹果园树龄土壤蒸发氢氧稳定同位素黄土旱塬

长期不同覆膜对黄土旱塬小麦产量及硝态氮残留特征的影响

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应用与环境生物学报 2022年第5期28卷 1247-1254页

作者：姜丽伟谢英荷李廷亮刘凯张奇茹曹静邵靖琳山西农业大学资源与环境学院太谷030801 山西农业大学农业资源与环境国家级实验教学示范中心太谷030801 山西农业大学山西省土壤肥料研究生教育创新中心太谷030801

为解决黄土旱塬冬小麦种植存在水分制约产量构成,造成养分浪费与硝态氮残留对环境污染的现状,明确黄土旱塬冬小麦生产的合理种植模式,在典型的黄土旱塬冬小麦种植区山西洪洞连续进行6年(2012年9月-2018年6月)的测控施肥与覆膜相结合的... 详细信息

为解决黄土旱塬冬小麦种植存在水分制约产量构成,造成养分浪费与硝态氮残留对环境污染的现状,明确黄土旱塬冬小麦生产的合理种植模式,在典型的黄土旱塬冬小麦种植区山西洪洞连续进行6年(2012年9月-2018年6月)的测控施肥与覆膜相结合的定位试验.设测控施肥不覆膜(CK)、测控施肥+垄膜沟播(LM)与测控施肥+平膜穴播(PM)3个处理.结果显示,在CK基础上进行地膜覆盖后,PM与LM公顷穗数较CK分别显著提高27.6%和18.2%;PM与LM的籽粒产量较CK分别显著提高39.1%和23.2%.各处理硝态氮残留主要集中于0-100 cm土层,占0-200 cm土层总残留量的60%-70%. 0-200 cm土层硝态氮平均残留量较CK分别显著下降13.9%与7.8%,并且随着地膜覆盖年度的延长,硝态氮的降低作用更趋于显著,且影响的土层深度也越来越深.同时,硝态氮当季残留量覆膜处理在各年收获后均低于CK,PM与LM分别较CK年均显著降低40.7%、11.0%.各处理0-40 cm、40-100 cm土层中硝态氮残留量与生育期降水量均呈显著性负相关,而与100-200 cm土层中残留量却呈正相关,其中与PM相关性不显著.本研究表明在黄土旱塬小麦种植区通过地膜覆盖可实现小麦产量的提高,降低土壤硝态氮残留以及随生育期降水向土壤深层的淋溶,从而减小对环境的潜在污染风险,并且测控施肥+平膜穴播效果更好.

关键词：黄土旱塬垄膜沟播平膜穴播冬小麦产量硝态氮残留

长期施肥黄土旱塬农田土壤⁃微生物⁃植物系统碳氮磷生态化学计量特征

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生态学报 2022年第1期42卷 370-378页

作者：李春越苗雨薛英龙张蓓蓓王益党廷辉张文婷常顺陕西师范大学地理科学与旅游学院西安710119 中国科学院地球环境研究所西安710061 西北农林科技大学水土保持研究所杨凌712100

探讨长期不同施肥制度对农田土壤、植物生态系统的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量比的影响,可为揭示该系统能量平衡和养分循环,实现农业生态系统元素平衡及可持续发展提供参考意义。以位于黄土高原半干旱地区的长武国家黄土... 详细信息

探讨长期不同施肥制度对农田土壤、植物生态系统的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量比的影响,可为揭示该系统能量平衡和养分循环,实现农业生态系统元素平衡及可持续发展提供参考意义。以位于黄土高原半干旱地区的长武国家黄土高原农业生态实验站长期施肥试验为研究对象,选取不施肥(CK)、单施氮肥(N)、单施磷肥(P)、施氮磷肥(NP)、单施有机肥(M)、氮肥配施有机肥(NM)、磷肥配施有机肥(PM)、氮磷肥配施有机肥(NPM)8个处理,分析了黄土旱塬典型农田土壤⁃微生物⁃植物生态系统中C、N、P含量及其生态化学计量变化规律。研究结果表明:1)长期单施有机肥和化肥配施有机肥处理可显著提高土壤和有机质C、N、P含量。2)氮、磷肥的输入显著降低了土壤和小麦C∶N、N∶P,施P显著降低了有机态C∶P和小麦C∶P;有机肥配施对微生物生物量和小麦C∶N∶P的影响更为明显。3)长期有机肥配施条件下土壤养分和小麦化学计量比存在较强的相关关系。微生物生物量碳与有机C、N、P呈显著正相关,土壤微生物生物量氮与土壤N、P总量呈显著正相关,微生物生物量磷与土壤C、N、P总量含量呈显著负相关;植株碳含量与微生物生物量氮呈显著正相关,植物磷含量与土壤有机磷呈显著正相关。黄土区农田生态系统土壤TC∶TP与TC∶TN,TN∶TP呈正相关,土壤TN∶TP与有机碳和有机磷比呈正相关,植物植株C∶N与BC∶BP、BN∶BP呈正相关。长期施肥明显改变了土壤和植物C、N、P含量及化学计量比。氮肥配施有机肥可明显提高微生物对土壤碳素的转化分解,导致有机质和微生物量的化学计量比发生变化,进而提高作物对土壤碳素的固定能力,增强植株对外源养分的输入。

关键词：长期施肥黄土旱塬土壤⁃微生物⁃植物系统生态化学计量

秸秆覆盖还田保护性耕作对黄土旱塬土壤磷素组分的影响

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农业环境科学学报 2023年

作者：李千雪李春越张文婷窦祥祥薛英龙寇钊阳王益党廷辉中国科学院地球环境研究所陕西师范大学地理科学与旅游学院西北农林科技大学水土保持研究所

为探究秸秆覆盖保护性耕作对黄土旱塬土壤磷素组分及碱性磷酸酶phoD基因的影响，本研究依托陕西省咸阳市长武县境内的中国科学院长武黄土高原农业生态试验站为研究平台，设置未覆盖(CK)、每年7、8、9月高量秸秆覆盖(St90)、全生育期低... 详细信息

为探究秸秆覆盖保护性耕作对黄土旱塬土壤磷素组分及碱性磷酸酶phoD基因的影响，本研究依托陕西省咸阳市长武县境内的中国科学院长武黄土高原农业生态试验站为研究平台，设置未覆盖(CK)、每年7、8、9月高量秸秆覆盖(St90)、全生育期低量秸秆覆盖(S45)、全生育期高量秸秆覆盖(S90)四个处理，探讨不同秸秆覆盖模式下0～20 cm表层土壤基本理化性质、土壤磷素、有机磷(TOP)组分、无机磷(TIP)组分、碱性磷酸酶phoD基因拷贝数量特征及其影响机理。结果表明，相同覆盖时间下，全磷(TP)、速效磷(AP)、TIP、Ca2-P、中等活性有机磷(MLOP)含量均随着覆盖量的增加而显著增加；Ca10-P是主要的无机磷组分，占比66.03%～72.34%，MLOP是主要的有机磷组分，占比70.70%～78.23%；秸秆覆盖使无机磷中的有效磷源Ca2-P在无机磷中所占比例显著增加，无机磷中其他组分占比以及有机磷各组分占比并无显著变化。播种前后的短期覆盖相比于全年长期覆盖，更有利于微生物的代谢，从而加快对土壤有机磷的合成。不同秸秆覆盖处理土壤无机磷含量在985.33～1 043.33 mg·kg-1，显著大于有机磷。冗余分析表明，土壤pH、全碳(TC)、有机碳(SOC)、含水率(SWC)与MLOP含量呈负相关关系，与高稳性有机磷(HSOP)呈正相关关系。Ca2-P与SWC、SOC、pH、TP呈正相关。Ca10-P与pH、NH4+-N呈正相关关系。秸秆覆盖可以提高碱性磷酸酶phoD基因拷贝数，但全生育期覆盖与高量秸秆覆盖的叠加作用，对碱性磷酸酶phoD基因有抑制作用。研究表明，秸秆覆盖可显著改变有机磷各组分含量，全生育期高量秸秆覆盖显著增加无机磷有效组分Ca2-P含量，土壤有机磷与无机磷组分含量变化受土壤TC和pH影响最大。

关键词：黄土旱塬农田生态系统秸秆覆盖磷素组分磷酸酶基因