间作对玉米根系分泌物及团聚体稳定性的影响

通过田间小区试验种植玉米(玉米单作、玉米∥大豆、玉米∥马铃薯),测定3个生育期(拔节期、大喇叭口期、抽雄期)玉米根系分泌总糖含量、总有机酸含量和土壤团聚体状况,分析间作对玉米根系分泌物及团聚体稳定性的影响。结果表明:玉米根系分泌总糖含量和总有机酸含量随生育期的推移而增加,间作显著提高玉米根系分泌总糖含量和总有机酸含量,玉米∥马铃薯玉米∥大豆。在抽雄期,玉米∥大豆、玉米∥马铃薯相比玉米单作0.25mm水稳性团聚体含量(R_(0.25))分别显著提高6.19%,8.17%;平均质量直径(MWD)分别提高5.04%,10.08%;几何平均直径(GMD)分别提高6.12%,12.24%;分形维数(D)分别显著降低0.72%,1.09%;团聚体破坏率(PAD)分别显著降低16.77%,26.08%。在根系分泌物最大的抽雄期,玉米根系分泌总糖含量、总有机酸含量与R_(0.25),GMD,D,PAD呈极显著相关关系(P0.01)。因此,间作可通过增加玉米根系分泌总糖含量和总有机酸含量,进而提高土壤团聚体的稳定性。     

巨桉人工林下土壤团聚体稳定性及分形特征

选择3年生巨桉纯林、巨桉+粮食作物、巨桉+果树土壤作为研究对象,农耕地作为对照,运用标准化平均质量直径及分形理论,分析不同巨桉人工林下的土壤团聚体稳定性及分形维数特征。结果表明,不同林地模式下,水稳性团聚体平均质量直径的变化顺序为农耕地>林粮>巨桉纯林>林果,农耕地与不同林地模式下水稳性团聚体平均质量直径差异显著,农耕地在退耕成巨桉人工林后不利于土壤大团聚体的形成;3种林地模式与农耕地比较有效磷、容重差异显著,土壤有机质、碱解氮、有效钾含量差异不显著,说明林地覆盖增强了土壤的紧实度;相关分析表明,影响土壤稳定性的最重要因素为大团聚体的含量,而其他因素影响不显著;分形维数与<0.25mm团聚体含量、容重呈显著、极显著正相关,与1～2mm团聚体含量、平均质量直径呈极显著负相关,说明土壤团聚体的分形维数越小,土壤大团聚体含量越高,土壤团聚体稳定性越强;团聚体的分形维数值能反映土壤性质的变化,通过对土壤分形维数特征的研究可以定量揭示不同巨桉模式下土壤质量的特点。     

丹江口库区不同土地利用方式土壤团聚体稳定性及分形特征

为分析南水北调(中线)丹江口库区不同土地利用方式土壤团聚体稳定性及其分形特征,揭示人类活动对土壤结构的影响,以库区内不同土地利用方式(水田、旱地、果园、人工林地、自然林地)土壤为研究对象,经干筛和湿筛法测定团聚体组成,以土壤团聚体稳定性指标(大团聚体含量(R0.25)和团聚体破坏率(PAD))、土壤团聚体直径指标(平均质量直径(MWD)和几何均重直径(GMD))以及分形维数(D)作为评价指标,对比分析丹江口库区不同土地利用方式下土壤团聚体组成及其稳定性。结果表明,对土壤团聚体组成的测定,湿筛法相对干筛法重现性更好,能更真实反映土壤团聚体组成及其稳定性。各土地利用方式总体上表现为林地(人工林和自然林)土壤稳定性和抗蚀性更好,其MWD和GMD值相对较高,D值相对较低;相反,旱作农地(果园和旱地)土壤团聚结构及其稳定性较弱,其MWD和GMD值相对较低,D值相对较高。说明各团聚体稳定性指标均能从不同角度反映不同土地利用方式对土壤团聚体稳定性的影响。相关性分析表明,土壤团聚体MWD、GMD值和D值与各粒径团聚体含量呈明显线性关系,在土壤团聚化过程中,土壤团聚体从微团聚体(0.25 mm)—中等团聚体(0.25~5 mm)—大团聚体(5 mm)的转化中,0.25,1,5mm粒级是较为关键的临界点。     

聚乙烯微塑料浓度对黑土团聚体特征及其稳定性的影响

  目的  微塑料会与土壤颗粒及团聚体相互作用而影响土壤的稳定性,探究微塑料浓度对黑土团聚体特征及其稳定性的影响,以期为农田土壤（微）塑料污染及土壤健康评价提供数据基础。  方法  通过大豆盆栽实验,研究自然条件下不同微塑料浓度（0%、0.1%、0.5%、1%、2%、5%）对黑土团聚体组成、团聚体稳定性（大团聚体含量R _{> 0.25}）、土壤团聚体特征指标（平均质量直径MWD、几何均重直径GMD、分形维数FD）的影响。  结果  不同微塑料浓度处理中,< 0.25 mm的机械稳定性团聚体含量比例最小,且 > 2 mm和 < 0.25 mm的团聚体含量比例随着微塑料浓度的增加而增加;> 2 mm的水稳性团聚体含量比例最小,< 0.25 mm的水稳性团聚体含量比例随着微塑料浓度的增加而增加;但在1%浓度时,机械稳定性和水稳性团聚体含量比例均与其他浓度的趋势相反;无植物种植的团聚体变化与种植物的相似。土壤大团聚体（R _{> 0.25}）的含量比例随着微塑料浓度的增加而显著减小,当微塑料浓度为1%时,其含量比例略低于对照试验（CK）。不同采样期,大豆成熟期的土壤机械稳定性团聚体和水稳性团聚体的MWD、GMD均比花期的小,而花期的团聚体分形维数比成熟期高,表明随着大豆生长及微塑料的作用,土壤团聚体稳定性降低。通过相关性分析表明,MWD与GMD呈极显著正相关关系,且二者均与FD值呈极显著负相关,即土壤团聚体MWD和GMD总体显著增大,FD值则显著减小,从而表征土壤颗粒团聚性下降。此外,当土壤中微塑料浓度为1%时,土壤团聚体分形维数最小,即土壤团聚作用增强。  结论  土壤中微塑料累积浓度越高,对土壤团聚体产生的破坏作用越强,导致土壤颗粒间聚合能力减弱,土壤中微塑料浓度为1%是否可作为影响黑土团聚体稳定性变化的阈值还有待后续研究,以期为全面评估微塑料对土壤质量的影响提供依据。     

重庆四面山不同林地土壤团聚体特征

通过对重庆四面山毛竹林、柳杉林、槲栎林和川柯林4种不同林地土壤团聚体的测定,运用分形理论对研究林地土壤的团聚体分形维数进行分析,结果表明4种林地土壤水稳性团聚体的分形维数(湿筛)均在2.6702.882之间,其中川柯林地0-20 cm土壤层的分形维数最小,毛竹林土壤40-60 cm层分形维数最大;土壤团聚体的分形维数(干筛)均在2.514～2.683之间.且槲栎林土壤40-60 cm层的分形维数最小,毛竹林土壤40-60cm层分形维数最大.通过建立团聚体和水稳性团聚体之间的转移矩阵,用不同径级的保存机率计算出团聚体的稳定性指数,结果表明3～1 mm,1～0.5 mm粒径级土壤团聚体的保存机率较大,不易遭到破坏;>10 mm,0.5～0.25 mm粒径级团聚体的保存机率较小,容易遭到破坏.通过计算4种林地土壤不同深度团聚体稳定性指数平均值发现,川柯林土壤的稳定性指数最高(3.26),其次为槲栎林土壤(3.03)、柳杉林土壤(2.71)和毛竹林土壤(2.69),说明川柯和槲栎两种阔叶林有利于土壤团聚体的稳定.     

玉米不同育苗方式下土壤团聚体及颗粒分形特征

稳定的土壤团聚结构对种子发芽、根系发育、作物生长以及有机碳保护有着重要的影响。农业管理措施对团聚体胶结剂质量和保存时间影响较大,必然影响土壤团聚体的形成和稳定,不同耕作和育苗方式作为重要的农业管理措施也必将对土壤团聚作用产生影响。选择玉米平作和垄作条件下6种育苗方式的土壤为供试材料,采用标准化平均质量直径和分形理论,探讨了土壤团聚体的稳定性、分形特征及二者之间的关系。结果表明,平作和垄作条件下6种育苗方式对土壤团聚体的稳定性影响不同,平作方式下,秸秆钵直播、包衣直播和垄作方式下,肥团育苗、秸秆钵育苗更有利于大于0.25 mm粒径较大团聚体的形成,对土壤形成稳定的结构具有积极意义;土壤团粒的分形维数与小于0.25 mm粒径含量呈极显著正相关,与0.5～1 mm、1～2 mm粒径含量呈极显著负相关,说明土壤团粒的分形维数越小,土壤团聚体稳定性越强。研究结果说明土壤团聚体的分形维数可以客观地表征土壤结构的稳定性,可以作为表征土壤结构和性质的重要参数,对于深入探讨分形学在土壤综合评价中具有重要意义。     

内江市微地形条件影响下土壤团聚体稳定性及分形特征

以季节性干旱区-川中丘陵区-内江市农耕地作为研究对象,选择坡向、坡位、土层厚度作为影响土壤团聚稳定性的作用因子,采用标准化平均质量直径和分形理论,探讨了土壤团聚体的稳定性、分形特征及二者之间的关系.结果表明:研究区土壤团聚体稳定性标准化平均质量直径(NMMD)表现出阳坡>阴坡、下坡>中坡>上坡、15-30cm>30-45cm>0-15cm的特点,说明在坡向上,阳坡的土壤团聚体与阴坡相比较稳定;在坡位变化上,下坡团聚体稳定性最高、中坡次之、上坡最低,在土层深度变化上,15-30cm团聚体稳定性最高,30-45cm次之,0-15cm最低.微地形条件下分形维数的变化特征为:阴坡>阳坡,下坡>中坡>上坡,15-30cm>30-45cm>0-15cm;3个地形因子作用下,分形维数与<0.1mm的粒级质量分布达到极显著正相关,与其他粒级的质量分布相关性呈显著或不显著.研究结果可以为研究区土地利用及农业耕作提供一定的理论依据.     

玉米—马铃薯间作根系特征及其与坡耕地红壤径流中养分流失的关系

农作物在生长过程中其根系对土壤的固持作用可以减轻坡耕地土壤的养分流失,测定农作物根系对径流中养分流失的影响可以从侧面评价不同作物的水土保持作用。选取云南主要农作物玉米、马铃薯为研究对象,测定了不同种植模式下作物生育期内坡耕地的产流次数、径流量、土壤流失量、径流中养分流失量以及通过采用剪切箱,在农作物生育期对玉米、马铃薯单作与间作等3种种植模式下的作物根系特征进行了测定。结果表明,在常规管理条件下,与单作模式相比,间作模式具有明显减轻水土流失的作用。玉米马铃薯间作产流次数较马铃薯单作、玉米单作分别减少4次和2次;在开花期,玉米马铃薯间作处理较马铃薯单作、玉米单作处理径流量分别减少了20.49%,27.15%;成熟期玉米马铃薯间作处理较马铃薯单作、玉米单作处理土壤流失量分别减少了49.67%,40.31%;在成熟期,玉米马铃薯间作处理径流携带总磷养分流失最少,较马铃薯单作、玉米单作处理分别减少了78.06%,73.98%。成熟期玉米马铃薯间作处理的根长、根表面积、根体积与马铃薯单作、玉米单作处理的根长、根表面积、根体积达到显著水平(P0.05),间作处理较马铃薯单作、玉米单作处理根长分别增加了80.06%,73.54%。在全生育期,玉米马铃薯间作处理的根长、根表面积、根体积与径流中总氮养分流失量分别达到显著负相关和极显著负相关,说明间作种植模式下农作物根系较单作更发达,更有利于控制径流中养分流失。     

间作对马铃薯根系及坡耕地红壤结构稳定性的影响

为了揭示间作对马铃薯根系和坡耕地红壤结构稳定性的影响,田间试验采用随机区组设计,设置马铃薯单作、玉米马铃薯间作2个处理,测定马铃薯各生育阶段的土壤团聚体稳定性指标、根系形态特征及其分泌物含量,分析了不同种植模式下马铃薯的根系形态及其分泌物对土壤团聚体稳定性的影响。结果表明：(1)在同一种植模式下,除根平均直径外的马铃薯根系形态特征指标均随生育期的推移呈先增加后降低的趋势。在马铃薯的开花期和块茎膨大期,间作马铃薯根系总根长、总根表面积和总根体积与单作相比均较高,且在块茎膨大期间作马铃薯根系总根长、总根表面积和总根体积相对于单作分别显著增加了24.41%,24.75%,35.03%(p<0.05)。(2)马铃薯根系分泌物总糖和总有机酸含量随生育期推移的变化趋势与形态指标变化相同,呈先增加后降低趋势。马铃薯块茎膨大期的根系分泌物总糖、总有机酸含量与单作相比分别显著增加了37.85%,34.64%(p<0.05)。(3)在单间作种植模式下,土壤团聚体稳定性指标R_0.25,MWD和GMD均随生育期的推移呈增加趋势(p>0.05),D呈显著下降趋势(p<...     

耕作对东北黑土团聚体粒级分布及其稳定性的短期影响

土壤团聚体粒级分布是作物发芽和出苗以及根系发展的重要影响因子,其团聚作用在土壤固碳过程中具有不可或缺的贡献,团聚体的结构性破坏将导致土壤有机质的流失,而团聚体稳定性直接影响着土壤侵蚀程度[1]。常规耕作表层土壤易受外界因素(如温度和水分条件)的影响。这不仅使土壤团聚体经常受到干扰,而且释放了受团聚体保护的免遭矿化的土壤有机质,同时也使团聚体稳定胶结剂(如碳水化合物)减少,严重降低了农田土壤结构的稳定性[2]。广义上看,土壤团聚体被划分为大团聚体(>0.25mm)和微团聚体(<0.25mm)[3],湿筛法往往被用于对土壤团聚体进行分级,从而得到土壤团聚体的质量分数以及评价团聚体稳定性的参数(平均     

间作模式下作物根系与坡耕地红壤抗蚀性的关系

通过径流小区试验,结合土壤理化性质分析和根系指标测定,研究了玉米单作、大豆单作以及玉米/大豆间作模式下,不同作物根系特性与坡耕地红壤抗蚀性的关系。结果表明,玉米/大豆间作模式在改善土壤理化性质、提高红壤质地和结构方面优于玉米或大豆单作,玉米/大豆间作模式在0—10,10—20,20—30cm土层的含根量、根系表面积、根系体积、根尖数和根长较玉米单作或大豆单作均有提高,其中0—10cm土层范围内差异显著;玉米/大豆间作模式较玉米单作模式在根量、根系表面积、根系体积和根长分别提高了80.95%,50.93%,90.30%和77.99%,较大豆单作模式分别提高了58.70%,73.36%,123.05%和149.27%;在20—30cm土层范围内,间作模式根长较玉米单作模式提高了150.48%,较大豆单作模式提高了206.94%;不同种植模式下,土壤抗蚀性指数在10—20cm土层差异不显著,在0—10cm和20—30cm土层之间差异显著;不同深度土层范围内,间作模式土粒抵抗分散能力均最强;在间作模式下,同期土壤流失量较单作减少,土壤流失量与作物根系量、根系表面积、总根长、根系体积和根尖数呈显著负相关。玉米大豆间作可以通过改善根系特征,提高土壤有机质含量,进而提高土抗蚀性。     

不同演替阶段群落根系分布与土壤团聚体特征的协同变化

采用空间代替时间的方法,选取黄土高原丘陵区退耕地演替前期(茵陈蒿)、中期(铁杆蒿)和后期(白羊草)典型群落,研究了不同植物群落在不同演替阶段的根系特征、分布格局及其与土壤团聚体之间的关系。结果表明:群落根系主要为2mm的细根,且多向土壤表层集中,根长密度、表面积,根系生物量以及比根长表现出随着直径的增大而减小规律。同时随着演替的进行,土壤团聚体稳定性有所增强,根长密度和根表面积也表现出增长趋势。对比群落根系分布与土壤团聚体的相关关系可知,表层0.5~2mm的细根根长、表面积与根系生物量和土壤团聚体稳定性极显著相关,说明了植物细根在群落演替以及土壤结构变化中具有重要作用。     

不同间作模式对鲁西北地区玉米-大豆群体光合物质生产特征的影响

为了明确与鲁西北地区生产水平和生态条件相适应的间作模式,选用登海605和德豆17为试验材料进行大田试验,以单作玉米(SM)和单作大豆(SS)作对照,设置玉米和大豆2∶4间作(IC1)、2∶6间作(IC2)、4∶4间作(IC3)和4∶6间作(IC4)共4个处理,分析了不同间作模式对玉米-大豆间作群体光合物质生产特征的影响。结果表明,IC3优势明显,群体籽粒产量略低于SM,但差异不显著;间作处理的土地当量比(LER)和相对拥挤系数(K)均高于单作,表明玉米、大豆在间作模式下较单作具有显著的间作优势;侵占力(A)和竞争指数(CR)的变化规律均表明在间作栽培条件下,玉米相对于大豆为竞争优势物种;间作群体经济产值显著高于SM和SS,增值范围为13.93%~22.95%,其中IC3的经济产值最高,分别比SM、SS增加4 144.46元·hm~(-2)和3 546.88元·hm~(-2)。间作群体具有较高的叶面积指数、群体光合势、作物生长率和净同化率,保证了较高的群体干物质积累量,但群体收获指数较低,限制了群体籽粒产量的提高。由于边际优势,间作玉米处理的单株各器官和地上部总重以及收获指数均显著高于单作处理,间作处理之间差异不显著;间作大豆与间作玉米表现规律相反,存在一定的负间作效应。因此,在本试验条件下,玉米-大豆4∶4间作模式下复合群体配置相对合理,生产优势明显。本研究为玉米-大豆间作大面积推广提供了理论依据。     

保水剂对粘质潮土团聚体分布、稳定性及玉米养分积累的影响

通过玉米盆栽试验,研究了4种不同类型保水剂对粘质潮土团聚体分布、稳定性和玉米养分积累及吸收利用的影响。结果表明:保水剂保水效果在玉米生长中后期显现,收获期各处理土壤含水量比对照提高21.45%~65.09%;通过计算5种土壤团聚体特征参数并分析其与土壤粒径组成的相关性发现,聚丙烯酸钠(WT_1)与自制有机肥型保水剂(OSC)的土壤水稳性大团聚体数量(R_(0.25))比施肥处理(T_1)显著提高72.40%和58.00%,平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)较T_1分别显著提高45.91%,67.89%和57.34%,64.11%,土壤不稳定团粒指数(E_(LT))显著降低18.51%和14.83%;各保水剂处理使分形维数(D)降低0.10%~2.64%;GMD与土壤各级颗粒含量均呈极显著相关(p0.01),较其他参数可更准确的反应土壤团聚体分布及稳定性;聚丙酰胺型保水剂(AS)和OSC对于土壤氮素的保持和促进氮素转化效果更好,籽粒含氮量比T_1分别显著上升10.37%和15.67%。OSC对提高土壤团聚体和促进养分吸收利用均具有显著效果,这对进一步研制复合功能保水剂提供了参考。     

不同根构型玉米品种间作对根系分布、养分积累和产量的影响

为探讨不同根构型玉米间作模式下的根系形态分布、养分积累和产量变化,本研究设置大田和盆栽试验,以2个不同根构型的玉米（Zea mays L.）品种金赛501(JS501,根紧凑型）和漯玉16（LY16,根平展型）为材料,研究了玉米间作和单作下根系形态、空间分布、养分积累和产量的变化特征。结果表明,间作下玉米群体根总长度、根总表面积和根总体积分别比单作增加10.28%、19.55%、15.95%,但根平均直径无明显变化。在0～20 cm土层中,间作的玉米根总长度、总表面积和总体积平均比单作高15.27%、21.82%和9.44%;在20～40 cm土层则比单作高12.95%、9.18%和20.31%。间作使根紧凑型品种（JS501）根系横向分布扩大了15 cm,群体根系纵向分布较单作平均加深10 cm,并使40～60 cm土层根长密度平均增加26.03%。间作显著提高了群体根系活力和养分积累量,根系活力比单作平均提高27.83%,植株氮、磷和钾积累量平均比单作提高18.27%、14.79%和15.75%。同时,间作提高了干物质和籽粒产量,比单作提高11.03%和15.36%,且土地当量比大...     

Aggregate stability in organically and conventionally farmed soils

A range of factors that influence aggregate stability and soil erodibility were analysed for soils sampled from land managed under contrasting agricultural methods. These included: an organic farm; a conventional farm that incorporated organic fertilizers; a conventional farm that only used inorganic fertilizers; and a non-cultivated control site. The stability of aggregates that compose the bulk soil structure (macroaggregates), and aggregates that were mobilized from the soil by simulated rainfall and surface runoff (microaggregates), were evaluated in terms of the soil fragmentation fractal dimension, organic carbon content and ATP (adenosine 5'-triphosphate; a signature of live biomass) concentration. The results were used to interpret the existing physical condition of the soils, the (microbial) processes that contribute to that physical structure, and how both pedogenic processes and existing soil quality are influenced by agricultural methods. The soils sampled for this study were demonstrated to be multi-fractal in nature: soils with greater bulk density were composed of more stable macro-aggregates, which, in turn, fragmented into larger, more stable micro-aggregates, rendering the entire soil structure less erodible. Soil erodibility and sustainable soil management should therefore be approached at multiple scales. The primary control on both macro- and micro-aggregate stability was determined to be the organic matter input to the soil, as represented by measurements of organic carbon and ATP. Organic content was greatest for the non-cultivated soil, which reflects the degradation of organic reserves in cultivated soils. For cultivated soils, it was not possible to differentiate aggregate stability for soils managed under organic or conventional (i.e. using biological and inorganic fertilizers) farming practices, but aggregates of soils that only received artificial fertilizers consistently exhibited less stability.