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紫云英与化肥减施对土壤颗粒中黏粒矿物组成与转化的影响

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土壤 2024年

作者：黄雷成莉娟陈雨露耿明建聂军鲁艳红廖育林黄丽华中农业大学农业农村部长江中下游耕地保育重点实验室湖南省土壤肥料研究所农业农村部湖南耕地保育科学观测实验站

为了探讨紫云英与不同比例化肥减施下，土壤纳米颗粒中黏粒矿物的组成与转化，以湖南省南县长期紫云英还田(MV)与100%、80%、60%和40%(F100、F80、F60和F40)4个比例化肥配施的长期定位试验为对象，将土壤分为4个粒级(>2 000、2 000～450... 详细信息

为了探讨紫云英与不同比例化肥减施下，土壤纳米颗粒中黏粒矿物的组成与转化，以湖南省南县长期紫云英还田(MV)与100%、80%、60%和40%(F100、F80、F60和F40)4个比例化肥配施的长期定位试验为对象，将土壤分为4个粒级(>2 000、2 000～450、450～100、100～25 nm)的颗粒，研究黏粒矿物在不同粒级颗粒中的分布特征和转化规律。结果表明，(1)土壤颗粒由>2 000 nm减小至100～25 nm,2 000～450和450～100 nm颗粒中伊利石的相对含量降低8%～11%,100～25 nm颗粒中1.4 nm过渡矿物和蛭石极少甚至消失，游离铁和非晶质氧化铁的含量增加，在100～25 nm颗粒中最高。(2)紫云英与化肥减施下，化肥配施量80%前后矿物的转化出现明显差异。化肥从100%降至80%，高岭石的相对含量增加，增幅为14.1%～51.2%，而伊利石的相对含量降低，降幅为3.6%～11.7%；继续降低化肥配施量，高岭石的相对含量却降低，降幅为13.7%～28.8%，而伊利石的相对含量增加，增幅为2.6%～18.5%。(3)紫云英还田下随着化肥配施量的降低，游离铁的含量无明显变化规律，而非晶质铁的含量在所有粒径中均先显著提高后降低，在MV+F80处理100～25 nm颗粒中达到最高为9.45 g/kg。综上，紫云英配施减量化肥与土壤颗粒中高岭石、伊利石和非晶质铁转化有明显关系，以化肥减施20%处理影响效果最显著。

关键词：紫云英化肥减施纳米颗粒黏粒矿物

长期紫云英还田与化肥配施对土壤团聚体中黏粒矿物组成的影响

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矿物学报 2024年第1期44卷 143-154页

作者：谢坤陈雨露耿明建聂军鲁艳红廖育林黄丽华中农业大学农业农村部长江中下游耕地保育重点实验室湖北武汉430070 湖南省土壤肥料研究所农业农村部湖南耕地保育科学观测实验站湖南长沙410125

在湖南南县长期紫云英-双季稻轮作试验的基础上,选择单施紫云英(MV)、单施化肥(F100)和紫云英配施全量化肥(MV+F100)处理,研究不同施肥处理下土壤大团聚体(>250μm)、小团聚体(53~250μm)、粉黏粒(2~53μm)及<2μm团聚体的黏粒组分(100~... 详细信息

在湖南南县长期紫云英-双季稻轮作试验的基础上,选择单施紫云英(MV)、单施化肥(F100)和紫云英配施全量化肥(MV+F100)处理,研究不同施肥处理下土壤大团聚体(>250μm)、小团聚体(53~250μm)、粉黏粒(2~53μm)及<2μm团聚体的黏粒组分(100~2000、25~100 nm)中矿物的类型、含量和分布特征。结果表明,不同处理各粒级团聚体黏粒组分中的矿物组成相似,主要以伊利石和高岭石为主,包含少量蛭石和1.4nm过渡矿物。MV和MV+F100处理中,相比于<2μm团聚体,大团聚体、小团聚体及粉黏粒中100~2000 nm组分高岭石含量有所降低,蛭石含量增加。与MV相比,MV+F100处理明显增加了<2μm团聚体颗粒中伊利石的相对含量,以及各粒级团聚体颗粒中蛭石的相对含量。随着各团聚体黏粒组分由100~2000nm减小至25~100nm,黏粒矿物的类型减少,伊利石的相对含量显著提高,高岭石含量降低且结晶度变差。与F100相比,MV+F100处理中各粒级团聚体100~2000 nm颗粒的硅铝率明显降低,出现脱硅富铝化现象。

关键词：紫云英还田化肥土壤团聚体黏粒矿物颗粒

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玉米马铃薯秸秆混合腐解的非加性效应

植物生态学报 2024年

作者：陈林康赵平王顶向蕊龙光强云南农业大学农业农村部云南耕地保育科学观测实验站云南农业大学资源与环境学院

有机残体混合分解对陆地生态系统物质循环至关重要,但关于农田生态系统中混合秸秆分解过程的研究仍较缺乏。该研究在玉米(Zea mays)单作、马铃薯(Solanum tuberosum)单作和玉米马铃薯间作小区实验中,设置了为期6个月的玉米秸秆、马铃薯... 详细信息

有机残体混合分解对陆地生态系统物质循环至关重要,但关于农田生态系统中混合秸秆分解过程的研究仍较缺乏。该研究在玉米(Zea mays)单作、马铃薯(Solanum tuberosum)单作和玉米马铃薯间作小区实验中,设置了为期6个月的玉米秸秆、马铃薯秸秆和玉米马铃薯混合秸秆分解袋填埋实验,通过Biolog-Eco微平板法分析秸秆类型和分解环境对秸秆微生物碳代谢活性的影响。结果表明,马铃薯秸秆和玉米秸秆混合对分解过程产生了协同效应,混合秸秆的分解速率和微生物代谢活性高于单一秸秆,增加了微生物对碳水化合物和羧酸类底物的利用。这种协同效应随时间延长而削弱。随机森林模型和结构方程模型分析表明,土壤中溶解性有机碳、硝态氮、铵态氮含量以及秸秆碳氮比是驱动秸秆分解的重要因素。总之,秸秆混合促进秸秆分解。

关键词：混合秸秆间作微生物代谢活性有机物腐解非加性效应

不同比例化肥减量配施有机肥对植烟土壤有机碳固存的影响

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第2期32卷 262-272页

作者：熊于斌余顺平杨娅黄琳俞海冰汤利云南农业大学资源与环境学院昆明650201 云南农业大学烟草学院昆明650201 农业农村部云南耕地保育科学观测实验站昆明650201

为探究不同比例化肥减量配施有机肥影响植烟土壤有机碳固存的长期效应,基于连续9年的田间定位试验,设置不施肥(CK)、100%化肥(CF-1,当地常规推荐施肥)、80%化肥(CF-2)、80%化肥配施有机肥(OF-1)、60%化肥配施有机肥(OF-2)、70%化肥配施... 详细信息

为探究不同比例化肥减量配施有机肥影响植烟土壤有机碳固存的长期效应,基于连续9年的田间定位试验,设置不施肥(CK)、100%化肥(CF-1,当地常规推荐施肥)、80%化肥(CF-2)、80%化肥配施有机肥(OF-1)、60%化肥配施有机肥(OF-2)、70%化肥配施有机肥+生物有机肥(BOF)处理,对植烟土壤有机碳储量盈亏、固碳速率、有机碳组分含量、有机碳敏感指数、土壤碳库活度和土壤碳库管理指数进行对比,探讨不同比例化肥减量配施有机肥对植烟土壤有机碳固存的长期效应。与CF-1处理相比,连续不施肥(CK)处理植烟土壤有机碳组分、储量和土壤碳固存速率显著下降。不同比例化肥减量配施有机肥的OF-1、OF-2和BOF处理,植烟土壤有机碳含量分别增加9.6%、20.9%和13.9%,土壤活性有机碳含量分别增加43.4%、68.0%和41.7%,土壤可溶性有机碳含量分别增加14.8%、19.1%和25.4%,土壤微生物量碳含量分别增加22.8%、37.2%和36.4%,土壤有机碳储量分别增加15.3%、30.2%和31.2%,年平均固碳速率分别提高191.3%、382.6%和391.3%,碳库管理指数分别提高100.8%、159.8%和79.6%。不同比例化肥减量配施有机肥显著提升土壤活性有机碳敏感指数。与CF-1相比,OF-1、OF-2和BOF处理的烟叶产量分别提高10.3%、33.5%和35.3%,中上等烟叶比例分别提高14.6%、22.0%和18.0%。连续9年化肥减量配施有机肥显著提高植烟土壤有机碳组分含量和土壤有机碳固存速率,促进烟叶产质量提升,是烟叶绿色优质生产、农田土壤固碳增效的有效途径,以OF-2和BOF效应更好。

关键词：土壤有机碳组分有机碳固存速率土壤有机碳储量碳库管理指数碳组分敏感指数化肥减量配施有机肥烤烟

连续化肥减量配施有机肥提升植烟土壤肥力质量的综合评价

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中国土壤与肥料 2024年第1期 70-78页

作者：余顺平熊于斌廖涛张诗卿汤利李少明云南农业大学资源与环境学院云南昆明650201 农业农村部云南耕地保育科学观测实验站云南昆明650201

为准确评价连续多年化肥减量配施有机肥料对烤烟产量及植烟土壤综合肥力质量的影响,探究植烟土壤质量提升与烤烟绿色优质协同的化肥减量有机替代技术。以长期定位试验的第7年数据为基础,运用因子分析法、相关系数法、内梅罗指数法,对不... 详细信息

为准确评价连续多年化肥减量配施有机肥料对烤烟产量及植烟土壤综合肥力质量的影响,探究植烟土壤质量提升与烤烟绿色优质协同的化肥减量有机替代技术。以长期定位试验的第7年数据为基础,运用因子分析法、相关系数法、内梅罗指数法,对不施肥(CK)、当地推荐常规施肥(100%化肥,CF)、化肥减量20%配施有机肥(OF)和配施生物有机肥(BIO)4个处理的土壤肥力质量进行综合评价,并采用随机森林回归分析,探讨各土壤单项肥力指标对烤烟产量的解释度。结果表明,在连续7年化肥减量20%条件下,配施有机肥和生物有机肥均能降低烤烟青枯病和黑胫病的发病率和病情指数,提高烤烟经济性状、产量可持续性与稳定性,提高植烟土壤养分含量和土壤肥力综合质量。随机森林分析表明,植烟土壤有效磷、碱解氮、全氮是影响烤烟产量的决定因素,其解释率分别为19.66%、15.38%、12.07%。在3种评价方法下,植烟土壤综合肥力指数IFI值均表现为BIO>OF>CF>CK,BIO和OF处理较CF处理分别提高23.03%~31.75%和4.92%~7.94%。3种评价方法的IFI值与烤烟相对产量均呈显著或极显著正相关关系,相关系数大小依次为内梅罗指数法(0.884)>因子分析法(0.867)>相关系数法(0.747)。因此,连续多年化肥减量配施不同有机肥具有提高植烟土壤综合肥力质量和烤烟产量及质量的持续效应,且以化肥减量20%配施生物有机肥的效果最优。

关键词：化肥减量植烟土壤综合肥力质量评价内梅罗指数法因子分析法相关系数法

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直注式秸秆捡拾粉碎深埋机设计与试验

农业机械学报 2024年

作者：仝振伟李洪文卢彩云王超仲广远林涵农业农村部河北北部耕地保育农业科学观测试验站中国农业大学工学院

为提升秸秆深埋质量，针对秸秆深埋过程中，秸秆捡拾效果差、输送方式单一、输送效率低、深埋率低等问题，提出一种直注式秸秆深埋还田方法，设计了直注式秸秆捡拾粉碎深埋机，阐述了整机结构和工作原理。对关键部件进行了设计分析，设... 详细信息

为提升秸秆深埋质量，针对秸秆深埋过程中，秸秆捡拾效果差、输送方式单一、输送效率低、深埋率低等问题，提出一种直注式秸秆深埋还田方法，设计了直注式秸秆捡拾粉碎深埋机，阐述了整机结构和工作原理。对关键部件进行了设计分析，设计了无护圈式捡拾装置，分析了捡拾装置各个运动阶段与弹齿的运动轨迹，确定了4个运动阶段所对应的相位角；设计了以运秸螺旋输送器和运秸叶片为主的机械输送装置、以抛秸风叶和运秸导管为主的气力输送装置。对秸秆输送量进行分析，明确了运秸螺旋输送器结构参数，得出了运秸螺旋输送器最低转速；对运秸叶片和抛秸风叶进行了动力学分析，确定了运秸叶片和抛秸风叶结构，明晰了影响秸秆输送效果的关键因素为机具前进速度、运秸螺旋输送器转速、抛秸风叶转速、运秸叶片倾角和抛秸风叶倾角，并确定了影响因素范围。仿真试验结果表明，机具前进速度和运秸螺旋输送器转速存在交互作用，最佳作业参数：机具前进速度为3 km/h、运秸螺旋输送器转速为1200 r/min和抛秸风叶转速为1600 r/min。田间试验结果表明，平均秸秆捡拾率和平均深埋率分别为91.02%，90.03%；运秸导管出口处风速和作业扭矩分别为1.78～26.83 m/s、61.55～214.78 N·m，各工作部件运行稳定，满足秸秆深埋还田作业要求，为秸秆深埋还田机研发和改进提供依据。

关键词：秸秆直注式捡拾装置机械-气力输送装置深埋还田田间试验

化肥减量配施不同有机肥的植烟土壤-微生物碳氮磷生态化学计量特征

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生态学杂志 2024年

作者：余顺平熊于斌杨娅俞海冰胡良松黄琳汤利云南农业大学烟草学院玉溪市农业科学院农业农村部云南耕地保育科学观测实验站云南农业大学资源与环境学院

探明化肥减量合理配施不同有机肥的土壤微生物生物量碳氮磷及其生态化学计量特征，明确农田生态系统的生产力与养分供应之间的平衡效应，对进云南高原特色农业产业的高效绿色发展具有重要意义。本研究以连续9年的植烟土壤为对象，进行... 详细信息

探明化肥减量合理配施不同有机肥的土壤微生物生物量碳氮磷及其生态化学计量特征，明确农田生态系统的生产力与养分供应之间的平衡效应，对进云南高原特色农业产业的高效绿色发展具有重要意义。本研究以连续9年的植烟土壤为对象，进行长期定位施肥试验。试验设不施肥（CK）、当地常规推荐施肥（100%化肥，CF-1）、化肥减量20%（CF-2）、化肥减量20%配施有机肥（OF）和化肥减量20%配施生物有机肥（BF）处理。分析比较植烟土壤微生物生物量碳氮磷及生态化学计量比，探讨其化学计量内稳性指数。结果表明，与常规推荐施肥处理相比（100%化肥，CF1），化肥减量20%配施有机肥处理（OF）和配施生物有机肥处理（BF）均显著提高土壤碳氮磷含量及微生物生物量碳氮磷，且土壤C:N、C:P、N:P和微生物生物量C:N、C:P、N:P呈降低趋势。回归分析表明，微生物生物量C、N、P、C:N和N:P的内稳性指数1/H均≥0.75，具有敏感型特征。冗余分析表明，植烟土壤微生物生物量C、N、P与土壤C、N、P含量呈显著或极显著正相关，微生物生物量C:N、C:P与土壤C、N、P含量呈极显著或显著负相关，表明化肥减量配施不同有机肥对植烟土壤C、N、P元素的改变直接导致微生物生物量C、N、P化学计量比的改变。综上所述，连续化肥减量20%配施不同有机肥能不同程度提高植烟土壤养分含量，对于维持土壤碳氮磷及微生物生物量碳氮磷化学计量平衡、提高土壤肥力具有重要作用。

关键词：植烟土壤化肥减量微生物生物量生态化学计量比内稳性

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低磷红壤无机磷组分特征及间作调控作用

中国土壤与肥料 2024年第2期 18-26页

作者：赵红敏苏丽珍陈源侯贤锋周龙郑毅汤利云南农业大学资源与环境学院云南昆明650201 农业农村部云南耕地保育科学观测实验站云南昆明650201 云南开放大学云南昆明650233

为明确间作和施用磷肥对低磷红壤无机磷组分的影响,促进酸性土壤磷肥高效利用,通过田间小区定位试验,采用玉米单作(MM)、玉米//大豆间作(MI)2种种植模式,在4个施磷水平(P2O50、60、90、120 kg·hm^(-2),分别记作P0、P60、P90、P120)下,... 详细信息

为明确间作和施用磷肥对低磷红壤无机磷组分的影响,促进酸性土壤磷肥高效利用,通过田间小区定位试验,采用玉米单作(MM)、玉米//大豆间作(MI)2种种植模式,在4个施磷水平(P2O50、60、90、120 kg·hm^(-2),分别记作P0、P60、P90、P120)下,研究玉米//大豆间作根际土壤无机磷组分变化特征,探讨间作对红壤玉米产量及其可持续性、磷吸收和磷素收支平衡、土壤无机磷组分的调控作用。结果表明,玉米籽粒产量及其可持续性指数(SYI)、磷吸收量随着施磷水平的增加而增加,在P90水平达到最大值。低磷红壤无机磷组分以O-P和Fe-P为主,二者占无机磷库的71.44%~80.18%,施用磷肥显著提高了红壤Fe-P和Al-P的含量与占比。玉米//大豆间作显著提高玉米产量,促进磷的吸收利用,减少土壤磷素盈余量,显著降低红壤O-P、Fe-P、Al-P含量。与单作相比,在P60、P90、P120水平下,间作玉米产量分别显著提高66.70%、52.44%、74.14%,SYI分别显著提高55.31%、42.18%、78.00%,磷吸收量分别显著提高61.97%、48.67%、74.33%,土壤磷盈余量分别显著降低33.39%、27.27%、17.06%。相较于单作,间作红壤中有效磷含量无显著差异,而O-P和Al-P含量在P0、P60、P90、P120水平下分别显著降低20.62%、16.79%、16.62%、18.48%和21.98%、21.08%、20.19%、20.18%,Fe-P含量在P60、P90、P120水平下分别显著降低19.37%、15.78%、17.72%。低磷供应(P0和P60)间作与单作红壤Ca-P含量无显著差异,在P90和P120水平下,间作红壤Ca-P含量降低23.50%和26.70%。随机森林模型分析表明,间作体系下,红壤Fe-P和Al-P是磷吸收的关键无机磷组分,间作总方差解释度较单作提高了7.95%。综上,在低磷红壤上,合理间作通过促进红壤中难溶性无机磷组分的活化增加玉米的磷吸收,具有减少土壤磷素固定、提高玉米产量及其可持续性的潜力。

关键词：玉米//大豆间作施磷水平无机磷组分红壤磷吸收

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基于土地利用和地形的生态系统服务空间分布及权衡-协同-独立关系——以安塞区为例

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水土保持研究 2024年第2期31卷 240-251,263页

作者：薛曾辉高驭洋卢枰达周静王可琳张斌马玉刘梦云西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 农业农村部西北旱地农业绿色低碳重点实验室陕西杨凌712100 农业农村部合阳农业环境与耕地保育科学观测实验站陕西合阳715300

[目的]生态系统退化问题日益突出,开展生态系统服务空间分布及其相关关系研究对区域生态文明建设具有重要意义。[方法]基于InVEST和CASA模型,在10 m空间分辨率下定量评估安塞区2020年土壤保持、固碳释氧、水源涵养和生境质量及其随地形... 详细信息

[目的]生态系统退化问题日益突出,开展生态系统服务空间分布及其相关关系研究对区域生态文明建设具有重要意义。[方法]基于InVEST和CASA模型,在10 m空间分辨率下定量评估安塞区2020年土壤保持、固碳释氧、水源涵养和生境质量及其随地形和土地利用变化趋势,分析生态系统服务间权衡—协同—独立关系。[结果](1)林地和草地生态系统服务较强,未利用地和建设用地较弱;耕地、林地和草地生态系统服务间协同作用明显,而未利用地表现为权衡作用,水域表现为独立作用。(2)土壤保持量最高值在中低海拔、急悬坡和半阴坡,固碳释氧量最高值在中低海拔、陡峭坡和阴坡,涵养水源量最高值在低海拔和阳坡,生境质量最高值在高海拔、急悬坡和阳坡。(3)地形和土地利用视角下,生态系统服务整体表现为协同度>独立度>权衡度,协同作用常发生在土壤保持、固碳释氧和水源涵养之间,生境质量与其他生态系统服务权衡作用明显。(4)协同作用随着海拔升高和坡向向阳程度加强而提升,随着坡度增加呈先升高后降低变化趋势,权衡则与之相反。[结论]土地利用和地形对生态系统服务影响较大,应因地制宜开展土地规划和生态管理,基本证明了退耕还林还草生态恢复措施与其地形气候的适应性和决策的正确性。

关键词：安塞区生态系统服务权衡-协同-独立 InVEST模型 CASA模型地形因子土地利用