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水田改旱地和菜地后红壤酸度和养分变化特征

中国农业科学 2024年第3期57卷 525-538页

作者：邱海华蒯磊鑫张璐刘立生文石林蔡泽江中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室中国农业科学院衡阳红壤实验站/湖南祁阳农田生态系统国家野外科学观测研究站

【目的】以红壤区典型县域祁阳为例，分析不同母质发育的水田改为旱地和菜地后土壤酸度和养分含量变化特征，为该区合理利用土地防治酸化提供科学依据。【方法】选取18个点位，采集水田及相邻的旱地和菜地，分析土壤pH、交换性酸、交换... 详细信息

【目的】以红壤区典型县域祁阳为例，分析不同母质发育的水田改为旱地和菜地后土壤酸度和养分含量变化特征，为该区合理利用土地防治酸化提供科学依据。【方法】选取18个点位，采集水田及相邻的旱地和菜地，分析土壤pH、交换性酸、交换性盐基离子、有机质、阳离子交换量和养分含量的变化及其相互关系。【结果】碱性母质发育的土壤pH均显著高于酸性母质发育的土壤。酸性母质发育的水田改为菜地后土壤pH降低了0.48个单位；碱性母质发育的水田改为旱地和菜地后土壤pH分别降低了0.74和0.53个单位。双直线模型拟合分析表明，当水田、旱地和菜地的土壤pH分别低于5.88、5.78和5.63时，土壤交换性铝含量快速升高，且降低一个pH单位土壤交换性铝含量分别增加1.09、2.33和2.93 cmol(+)·kg-1。酸性母质发育的水田改为旱地土壤有机质和全氮含量分别降低了11.06和0.42 g·kg-1，而菜地无显著变化；碱性母质发育的水田改为旱地和菜地后土壤有机质和全氮含量均显著下降，降幅分别为13.88—17.28和0.57—0.71 g·kg-1。碱性母质发育的水田改为旱地和菜地后土壤有效氮含量分别降低了47.66和42.34 mg·kg-1。两种母质发育的水田改为菜地后土壤全磷、有效磷含量均显著增加，增幅分别为0.41—0.48 g·kg-1和26.79—28.69 mg·kg-1。两种母质发育的水田改为旱地和菜地土壤全钾含量无显著变化；碱性母质发育的水田改为旱地和菜地后土壤有效钾含量显著升高，分别升高了36.69和65.76 mg·kg-1。相关分析表明，土壤pH与土壤交换性钙和镁、阳离子交换量、有机质含量和全氮含量呈显著正相关(P<0.01)；土壤交换性酸和铝与有效磷含量显著正相关(P<0.05)，与土壤交换性钙和镁、阳离子交换量、有机质含量和全氮含量呈显著负相关(P<0.01)。【结论】酸性母质和碱性母质发育的水田改为旱地后土壤有机质、全氮含量均显著降低，而土壤全磷、有效磷含量呈增加趋势；酸性母质发育的水田只有改为菜地后土壤才酸化，而碱性母质发育的水田改为旱地和菜地后土壤均酸化；水田改为旱地和菜地后土壤硝化作用增强和盐基离子淋失增加可能是其酸化的主要原因之一。

关键词：母质红壤水田改旱地和菜地土壤酸度养分特征

长期施用化肥对红壤磷形态、磷酸酶活性及phoD基因丰度和多样性的影响

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生态学杂志 2024年第2期43卷 487-493页

作者：黄文晶姜楠陈晓冬孙楠徐明岗陈振华张玉兰陈利军中国科学院沈阳应用生态研究所沈阳110016 辽宁沈阳农田生态系统国家野外科学观测研究站沈阳110107 辽宁省现代保护性耕作与生态农业重点实验室沈阳110016 浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所杭州310021 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081

以湖南省祁阳县的国家红壤肥力与肥料效益长期试验地为平台,采用单施氮肥(N)、氮钾配施(NK)、氮磷配施(NP)和氮磷钾配施(NPK)4种不同组合的无机肥料添加方式,结合实时定量PCR和高通量测序技术,探究长期施用化肥对土壤磷形态、磷酸酶活性... 详细信息

以湖南省祁阳县的国家红壤肥力与肥料效益长期试验地为平台,采用单施氮肥(N)、氮钾配施(NK)、氮磷配施(NP)和氮磷钾配施(NPK)4种不同组合的无机肥料添加方式,结合实时定量PCR和高通量测序技术,探究长期施用化肥对土壤磷形态、磷酸酶活性及phoD基因丰度和多样性的影响。结果表明:与单施氮肥处理相比,氮与磷、钾配施可以缓解土壤酸化趋势,氮磷配施能够显著增加土壤中各形态磷含量。与单施氮肥处理相比,氮磷、氮钾处理显著提高了土壤碱性磷酸酶活性、土壤总细菌丰度及phoD基因丰度;氮磷钾配施显著提高了土壤碱性磷酸酶活性和土壤总细菌丰度,但显著降低土壤phoD基因丰度。磷酸酶编码基因phoD基因群落的α-与β-多样性在处理间不存在显著差异,且所有处理中来源于假单胞菌属与紫色杆菌属的phoD基因分别超过总序列的45%。此外,链霉菌属、马赛菌属以及短波单胞菌属与土壤磷素存在显著的正相关关系。以上结果表明:在不同养分输入条件下,调节功能菌群丰度及磷酸酶活性的关键因素不同。氮磷钾的合理配施能够增加土壤磷含量和磷酸酶活性,改变phoD基因丰度和群落结构,提高土壤的供磷能力,但长期施用化肥会使土壤微生物物种趋于单一化。

关键词：化肥高通量测序磷磷酸酶 phoD基因丰度和多样性

湘南丘陵区水田改旱地后土壤磷的有效性及淋失风险

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植物营养与肥料学报 2024年第1期30卷 199-208页

作者：杨昌富张璐陈波浪文石林蔡泽江中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室北京100081 中国农业科学院衡阳红壤实验站/湖南祁阳农田生态系统国家野外科学观测研究站湖南祁阳426182 新疆农业大学资源与环境学院新疆乌鲁木齐830000

【目的】研究不同母质发育的水稻土改旱地后土壤有效磷变化特征及主要影响因素,为红壤区磷素高效利用提供依据。【方法】采集3种母质(石灰岩、第四纪红色黏土和砂页岩)发育的水稻土及相邻的水田改旱地土壤样品,分析了土壤全磷、有效磷... 详细信息

【目的】研究不同母质发育的水稻土改旱地后土壤有效磷变化特征及主要影响因素,为红壤区磷素高效利用提供依据。【方法】采集3种母质(石灰岩、第四纪红色黏土和砂页岩)发育的水稻土及相邻的水田改旱地土壤样品,分析了土壤全磷、有效磷、水溶性磷和无机磷组分(Al-P、Fe-P、Ca-P和O-P)的变化特征,通过主成分分析(PCA)和随机森林分析,探究水田改旱地后土壤磷素有效性变化的主要驱动因子。【结果】水田改为旱地后,石灰岩、砂页岩发育的土壤有效磷含量分别增加了20.48和17.60 mg/kg (P<0.05),但水溶性磷含量均低于磷素环境阈值;土壤磷活化系数分别提高了2.67和2.22个百分点;Al-P含量分别增加了46.07和51.28mg/kg;石灰岩发育的土壤Fe-P含量增加了62.11 mg/kg。相关分析表明,水田改旱地后,Fe-P、Al-P与磷活化系数呈显著或极显著正相关,PCA和随机森林分析结果表明Fe-P、Al-P是土壤磷素有效性变化的主要驱动因子。【结论】湘南红壤丘陵区水田改为旱地后,第四纪红色黏土发育的红壤磷素有效性未发生显著变化,石灰岩和砂页岩发育的土壤磷素有效性由于铁磷和铝磷在全磷中比例的增加而显著提升。3种母质发育的水田改旱地后,其水溶性磷含量均低于环境磷阈值,引发磷淋失的风险较低。

关键词：红壤成土母质水田改旱地磷活化系数无机磷组分磷淋失风险

两种调理剂对水稻土pH值和重金属吸收的影响

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中国土壤与肥料 2024年第1期 79-85页

作者：张璐文石林上官方钦秦松张会民中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室北京100081 中国农业科学院衡阳红壤实验站/湖南祁阳农田生态系统国家野外科学观测研究站湖南祁阳426182 钢铁研究总院北京100081

探明两种调理剂对近中性水稻土pH值、重金属有效性和水稻吸收的影响,及其与土壤性质的关系,为调理剂的科学开发及合理施用提供科学依据。选取水淬高炉渣源调理剂(T1)及其腐殖质改性调理剂(T2),分别设置2个施用量梯度(T1L、T1H和T2L、T2... 详细信息

探明两种调理剂对近中性水稻土pH值、重金属有效性和水稻吸收的影响,及其与土壤性质的关系,为调理剂的科学开发及合理施用提供科学依据。选取水淬高炉渣源调理剂(T1)及其腐殖质改性调理剂(T2),分别设置2个施用量梯度(T1L、T1H和T2L、T2H),通过盆栽试验分析了两种调理剂及不同用量对土壤pH值、有效硅、镉、锌、铜含量,以及水稻籽粒和秸秆镉、锌、铜含量的影响。与对照(CK)相比,2个施用T1调理剂处理土壤pH值分别升高0.64和1.02,2个施用T2调理剂处理pH值分别升高0.27和0.56(P研究表明,在近中性水稻土上施用富含硅的强碱性调理剂,既有利于提高土壤p H值和有效硅含量,又可有效降低土壤重金属有效性及其水稻吸收量。

关键词：调理剂水稻土 pH值有效硅重金属

广西喀斯特峰丛洼地造林对土壤有机碳、氮及其组分的影响

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农业现代化研究 2024年第2期45卷 316-325页

作者：周业恒肖孔操夏世斌何寻阳李德军武汉理工大学资源与环境工程学院湖北武汉430070 中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室湖南长沙410125 中国科学院环江喀斯特生态系统观测研究站广西环江547100

植树造林是促进退化喀斯特生态系统植被恢复同时提升生态碳汇的重要措施。目前,关于喀斯特峰丛洼地区造林对土壤碳氮组分及其生物化学稳定性的影响认识还很不足。本研究在广西喀斯特峰丛洼地区配对采集了玉米地及其邻近人工林表层(0~15 ... 详细信息

植树造林是促进退化喀斯特生态系统植被恢复同时提升生态碳汇的重要措施。目前,关于喀斯特峰丛洼地区造林对土壤碳氮组分及其生物化学稳定性的影响认识还很不足。本研究在广西喀斯特峰丛洼地区配对采集了玉米地及其邻近人工林表层(0~15 cm)和亚表层(30~45 cm)土壤样品各14组,采用酸水解法对土壤碳、氮组分(活性碳、氮组分I,活性碳、氮组分II和惰性碳、氮组分)进行了测定。研究表明,农田退耕造林20年后,表层和亚表层土壤总有机碳、全氮、活性碳组分、惰性碳组分、活性氮组分与惰性氮组分含量均有不同程度的增加。与农田相比,人工林土壤碳库活度(活性碳库/惰性碳库)整体降低,碳库稳定性(惰性碳占土壤总有机碳的比例)显著提高。逐步回归分析表明,根系生物量、碳酸钙和交换性钙离子是造林后土壤有机碳、氮及其组分含量增加的主控因子。

关键词：造林土壤有机碳组分稳定性喀斯特峰丛洼地

牛粪化肥配施对双季稻田CH_(4)和N_(2)O排放的影响

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生态环境学报 2024年第4期33卷 573-584页

作者：何杰李宗明杨正宇沈健林刘国平吴金水长江大学动物科学技术学院湖北荆州434200 中国科学院亚热带农业生态研究所/亚热带农业生态过程重点实验室湖南长沙410125 中国科学院亚热带农业生态研究所/长沙农业环境观测研究站湖南长沙410125

畜禽粪便有机肥替代化肥是实现农田化肥减施和养分循环利用的重要措施。以湖南典型红壤双季稻田系统为研究对象,采用静态箱-气相色谱法结合土壤理化和生物学性质测定,研究了水稻生长季基肥配施牛粪条件下CH_(4)和N_(2)O的排放特征及其... 详细信息

畜禽粪便有机肥替代化肥是实现农田化肥减施和养分循环利用的重要措施。以湖南典型红壤双季稻田系统为研究对象,采用静态箱-气相色谱法结合土壤理化和生物学性质测定,研究了水稻生长季基肥配施牛粪条件下CH_(4)和N_(2)O的排放特征及其主要影响因素。结果表明,与常规施用化肥处理相比,牛粪化肥配施显著影响CH_(4)和N_(2)O累积排放量。具体而言,两个稻季生长期内牛粪替代50%化学氮肥处理(CM)的CH_(4)累积排放量较常规氮肥处理(CON)显著提高43.2%;而CM处理N_(2)O累积排放量较CON处理显著降低45.2%。同时CM处理显著增加了土壤有机碳、土壤总氮、土壤可溶性有机碳、土壤铵态氮和硝态氮质量分数和土壤pH,但显著降低了土壤Eh。受土壤性质改变的影响,早晚稻季土壤中甲烷产生功能基因、甲烷氧化功能基因的基因拷贝数平均分别显著增加79.1%、13.0%;同时完全氨氧化细菌amoA功能基因、反硝化nirS功能基因、反硝化nosZ功能基因的基因拷贝数平均分别显著增加35.8%、50.8%、7.1%,但反硝化nirK功能基因和反硝化nosZⅡ功能基因的基因拷贝数平均分别显著降低了46.5%和17.5%。通过冗余分析发现,土壤有机碳和土壤总氮质量分数对CH_(4)平均排放通量、甲烷产生功能基因拷贝数、甲烷氧化功能基因拷贝数的影响作用最大。另外土壤有机碳、土壤铵态氮和土壤总氮质量分数对N_(2)O平均排放通量、完全氨氧化细菌amoA功能基因拷贝数、反硝化nirS功能基因拷贝数、反硝化nosZ功能基因拷贝数、反硝化nirK功能基因和反硝化nosZⅡ功能基因的基因拷贝数的影响作用最大。考虑CH_(4)和N_(2)O的总的温室效应,与CON处理相比CM处理的温室气体排放(以CO_(2)计)显著增加了41.0%。综上所述,稻田有机无机肥配施改变土壤理化和生物学性质而增加了温室气体排放,需要在稻田温室效应评估中加以考虑。

关键词：稻田牛粪甲烷氧化亚氮土壤微生物

亚热带典型农业流域碳平衡估算研究——以金井河流域为例

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农业现代化研究 2024年第2期45卷 306-315页

作者：姜文倩李思琪王美慧李勇沈健林刘新亮盛良学宫殿林朱奇宏吴金水中国科学院亚热带农业生态研究所中国科学院长沙农业环境观测研究站湖南长沙410125 中国科学院大气物理研究所北京100029 中国科学院大学北京100049 国家环境保护城市大气复合污染成因与防治重点实验室上海市环境科学研究院上海200233 南宁师范大学北部湾环境演变与资源利用教育部重点实验室地理与海洋研究院广西南宁530001

度量流域碳中和程度的年度温室气体净排放量,是二氧化碳(CO_(2))、甲烷、氧化亚氮等温室气体净排放量的CO_(2)当量总和,其中的CO_(2)净排放量大小由流域碳平衡计量。因此,为实现在2030年之前碳排放量达到峰值和2060年前“碳中和”的宏... 详细信息

度量流域碳中和程度的年度温室气体净排放量,是二氧化碳(CO_(2))、甲烷、氧化亚氮等温室气体净排放量的CO_(2)当量总和,其中的CO_(2)净排放量大小由流域碳平衡计量。因此,为实现在2030年之前碳排放量达到峰值和2060年前“碳中和”的宏伟目标(即“双碳”目标),以流域为尺度单元全面了解其碳平衡情况至关重要。本研究基于走访调查数据、MODIS数据集以及前人研究结果,利用政府间气候变化专门委员会(IPCC)温室气体清单指南提供的参考方法,对湖南省长沙县农业小流域——金井河流域的碳平衡进行估算研究。结果显示,2011—2020年该流域的碳吸收量(以纯碳计)范围为1.289万~1.982万t/a,其中森林、茶园和农田生态系统碳吸收量分别占总吸收量的83.4%、2.6%和14.0%。流域的碳排放量范围为0.373万~1.342万t/a,主要排放贡献源是交通运输和工业生产,分别占总碳排放量的57.1%和28.8%。金井河流域碳平衡指数小于1,表明该流域为碳汇。本研究为以流域尺度的碳源汇清查提供了典型案例,并为研究区域制定“双碳”目标的实施路径提供了有益参考。

关键词：碳平衡碳源碳汇碳排放碳吸收金井河流域

稻草覆盖对亚热带红壤旱坡地玉米旱期生长的生理调节作用及其产量效应

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生态与农村环境学报 2007年第4期23卷 18-23,56页

作者：刘迎新王凯荣谢小立苏衍涛中国科学院亚热带农业生态研究所桃源农田生态系统国家科学观测研究站

对不同稻草覆盖量处理下亚热带旱坡地红壤水分、温度变化和玉米不同生育期生理指标值的测定结果表明,在有旱无灾年份,稻草覆盖可以明显地缓解表层(0—10 cm)土壤含水量减少和调节土壤温度。稻草覆盖可减轻玉米旱害,其效果随着覆盖量的... 详细信息

对不同稻草覆盖量处理下亚热带旱坡地红壤水分、温度变化和玉米不同生育期生理指标值的测定结果表明,在有旱无灾年份,稻草覆盖可以明显地缓解表层(0—10 cm)土壤含水量减少和调节土壤温度。稻草覆盖可减轻玉米旱害,其效果随着覆盖量的加大而越明显,但受干旱程度和生育期影响。拔节期遇旱,稻草覆盖可以维持玉米的生理活性,覆盖稻草15 ***-2处理与其他处理之间存在显著性差异;但随生育期的推移和后期降雨频度的增加,各处理间玉米生理指标值差异减小,灌浆期和成熟期差异不明显。稻草覆盖可以增加玉米生物量和籽粒产量,覆盖稻草15 ***-2处理(T3)生物量最大,覆盖稻草5 ***-2处理(T1)产量最高,其原因主要是受旱时期为拔节期,造成处理T3贪青生长,但对处理T1后期生理机制影响不大。

关键词：稻草覆盖红壤旱坡地土壤水分生理指标夏玉米

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湘南红壤稻田经济绿肥培肥增产效果研究

湖南农业科学 2024年第7期 35-38页

作者：刘泽弦高菊生黄晶邓岚李冬初高学成杨雷中国农业科学院农业资源与农业区划研究所农业农村部植物营养与肥料重点实验室北京100081 中国农业科学院衡阳红壤试验站祁阳农田生态系统国家野外科学观测研究站湖南祁阳426182 永州市农业农村局湖南永州425000 永州市零陵区农业农村局湖南永州425100

为改良湘南红壤稻作区土壤和提高农民收入,研究通过6 a定位试验,以稻—冬闲为对照,分析比较了稻—萝卜、稻—蚕豆、稻—豌豆3种模式下的水稻产量、土壤理化性质和综合经济效益。结果表明:3种经济绿肥模式下的水稻产量均有显著提升,连续... 详细信息

为改良湘南红壤稻作区土壤和提高农民收入,研究通过6 a定位试验,以稻—冬闲为对照,分析比较了稻—萝卜、稻—蚕豆、稻—豌豆3种模式下的水稻产量、土壤理化性质和综合经济效益。结果表明:3种经济绿肥模式下的水稻产量均有显著提升,连续种植经济绿肥可以显著提高水稻的稻谷产量和地上部生物量;3种经济绿肥模式下土壤的pH值、有机质、全氮、碱解氮和速效钾含量没有显著变化,但全钾含量均显著高于对照模式;3种经济绿肥模式均能提高种植的经济效益,其中稻—蚕豆模式的综合经济效益最高。出于土壤培肥和经济效益综合考量,建议在南方红壤稻田区推广稻—蚕豆种植模式。

关键词：经济绿肥水稻产量土壤性质经济效益

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