东北黑土资源质量变化特征研究概述

东北黑土区是我国重要的商品粮生产基地,但随着黑土资源的不断开垦,土壤退化问题日益加剧。详述了近几十年来黑土资源质量的变化特征,分析了黑土质量退化的各种自然与人为因素。通过分析得知,东北农田黑土总的变化趋势是黑土层变薄,有机质含量下降,土壤养分平衡失调,物理性状恶化,土地生产力降低,大部分高产农田变成中、低产田,严重制约了东北及我国粮食生产和经济的可持续发展。图1,表3,参19。     

论农田黑土肥力评价体系

阐述了黑土区土壤肥力的重要性,分析了黑土肥力的评价指标体系的构成以及评价方法的选取,建立科学的肥力评价方法和体系,对改变和恢复黑土的肥力状况,实现黑土地区的可持续发展,保证黑土地区生态系统的良性循环,具有重要的理论意义和现实意义。表1,参15。     

东北黑土区污染现状及研究进展

分析了东北黑土区典型污染物的污染现状及其危害,介绍了在黑土区的污染物生物有效性、化学污染物的迁移转化、有毒污染物生态毒理效应及其分子机制等方面的研究进展,并提出中国黑土区土壤污染防治必须重视管理措施的发展和应用,对今后研究的方向进行了探讨.参22.     

农田黑土微生物量碳的研究

根据试验测得的黑土微生物量碳结果,分析了黑土微生物量碳与土壤结构、土壤肥力以及环境条件之间的关系,为改良农田黑土,提高农田黑土土壤肥力提供依据,为黑土区农业的综合治理提供了技术支撑。表2,参5。     

黑龙江省黑土区水土流失现状分析

东北黑土区是全世界仅有三大块黑土区之一,黑土土质疏松,有机质含量丰富,是最为肥沃的耕作土壤,有＂土中王＂之称,是大自然赋予人类的得天独厚的宝藏。近二三百年来,随着人类不合理的开发利用,珍贵的黑土层正以每年剥蚀0.3 cm~1.0 cm的速度流失。目前黑土区坡耕地黑土层厚度已由开垦初期平均80 cm~100 cm降到20 cm~30 cm。按照现有的侵蚀速率和防治进度推算,40 a~50 a后大部分黑土层将流失殆尽,对区域生态环境及社会经济的可持续发展造成严重危害。     

黑土剖面水热异质性调查

通过野外调查的方法测定了典型黑土剖面土壤含水量和温度,并利用统计学分析了水热性状在2．2m×2．1m空间上的异质性。结果表明：尽管土壤容积含水量、密度、温度沿剖面垂直方向有规律的变化,但在水平方向存在较大的变异,容积含水量最大差异可达6．5个百分点,温度可达3．0℃;由于黑土剖面土壤密度变化较大,土壤质量含水量无论是垂直方向还是水平方向均存在较大的空间变异,容积含水量能够更好地反映土壤水分的空间变化。图7,表2,参9。     

持续农业与黑土区农业持续发展

扼要回顾了国内外持续农业发展的历程，针对黑土区农业发展中存在的问题，对黑土区农业持续发展研究提出了几点看法。     

客土改良对碱土饱和导水率与盐分淋洗的影响

为了探究客土改良方法对碱土理化性质的改善作用,采用室内模拟实验分析了沙土和黑土添加量对碱土饱和导水率和盐分淋洗的影响。结果表明：碱土饱和导水率与沙土或黑土添加量间存在极显著的线性关系,饱和导水率随沙土或黑土添加量逐渐增加而不断升高;碱土盐分淋洗效果随沙土或黑土用量的增加而增强,淋洗液电导率和pH随客土添加量的增加而降低;碱土淋洗液的电导率和pH随饱和导水率的升高而降低,淋洗液电导率和pH与饱和导水率间分别呈线性和幂函数关系。     

农田黑土玉米生长过程模拟研究

利用DSSAT模型中的CEHES—Maize模型,对东北黑土区5种基础肥力的农田黑土,通过空间移位置于相同气候条件下的玉米生产力进行模拟研究。结果表明,DSSAT模型能够准确地模拟东北5种基础肥力的黑土农田玉米全生育期的生长过程,在不施肥和施化肥两种条件下决定系数R^2均接近1;对不同年份不同处理玉米产量模拟分析得出,在不施肥条件下均方根误差RMSE为159．03,施化肥条件下均方根误差RMSE为160．1;对不同处理最大叶面积指数模拟分析得到模拟值与实测值差异不超过4％的结论。表明该模型在进行遗传属性参数校正后能够指导实际玉米生产。图2,表3,参15。     

东北农田黑土碱解氮现状评价

利用黑土区农田耕层土壤取样调查的方法,对黑土农田碱解氮现状进行评估。结果表明:由南向北碱解氮逐渐增高,同时具有南北和东西两个方向的异质性,依据含量大小分为高、中、低3个区域,为黑土农田合理施肥提供了依据。图3,表1,参7。     

关中东部不同土地利用方式下土壤理化性质对比研究

通过对关中东部3种典型土地利用方式（花椒地、农耕地、苹果林地）下土壤理化性质的分析,结果表明：不同土地利用方式下土壤的理化性质有所不同,①黏粒含量是：苹果林地〉农耕地〉花椒地,粉砂是：花椒地〉苹果林地〉农耕地,砂粒是：农耕地〉花椒地〉苹果林地,有机质的含量是：花椒地〉农耕地〉苹果林地。3个剖面总体趋势均表现为随着土层的加深有机质含量减少。②土壤有机质与土壤黏粒、粉粒含量、元素（Cu、Fe、Mn、zn）、水分含量呈极显著或显著正相关关系,与pH值和CaCO3呈极显著负相关关系。元素（Cu、Fe、Mn、zn）与黏粒、有机质含量呈显著正相关,与pH值呈显著负相关。图2,表3,参19。     

黑土区农业系统投料中有机碳、磷和氮在饲养—堆腐过程中的循环率

根据中国科学院和国家科技部分布于四大类型地区的生态站进行长期施肥养分循环再利用的作物产量、土壤肥力质量变化研究数据，提出了黑土区农业系统投料中有机碳、磷和氮在饲养－堆腐过程中的循环率。     

农肥和化肥对黑土氮素转化功能菌和土壤酶的影响

实验以玉米田黑土为研究对象,主要研究土壤氮素转化功能菌及其活性在不同施入量农肥和化肥处理下的变化。结果表明：农肥高量处理使土壤氨化细菌和硝化细菌数量升高,分别是对照的2.22倍和4.09倍,而化肥高量处理使反硝化细菌数量明显增加,是对照的8.49倍;农肥处理对土壤微生物量碳、微生物量氮、土壤脲酶和土壤过氧化氢酶有促进作用,其活性明显高于对照。相关分析表明,土壤微生物量碳与土壤脲酶,土壤微生物量氮与过氧化氢酶和土壤氨化细菌之间均存在着极显著的正相关关系,而土壤微生物量碳与土壤氨化细菌之间存在着极显著的负相关关系。     

黑土长期施肥对农作物产量的影响

经24年8个轮作周期,在黑土上长期不施肥(CK)情况下,作物产量下降了8 2%,单施有机肥(D1)产量增加了9 6%,;单施化肥(N1P1K1)产量增加了31 6%;而有机肥与化肥配合(D1N1P1K1)条件下,产量增加了43 0%。施肥对小麦的产量贡献率最大,其次是玉米,对大豆产量的贡献率最低。氮肥对作物产量的贡献率最大,其次为磷肥,钾肥对产量的贡献率最低。表2,参3。     

施肥对模拟侵蚀黑土土壤微生物群落代谢活性的影响

单施化肥和化肥配施有机肥两种施肥方式对模拟不同侵蚀强度（采用人工剥离表层土壤0cm、10cm和30cm）黑土的土壤微生．物量和土壤细菌群落代谢活性均有影响。平板稀释培养法和氯仿熏蒸浸提法研究结果表明,随着表层土壤剥离深度的增加,土壤可培养微生物和土壤微生物量碳呈显著降低趋势;化肥配施有机肥与单施化肥相比有助于提高土壤微生物数量。应用BiologECO板对土壤细菌群落代谢活性研究表明,代谢活性随剥离深度增加而降低,增施有机肥有利于提高细菌群落的代谢活性。主成分分析显示,施肥方式的不同是导致土壤细菌群落代谢产生分异的主导因素,土壤剥离为次要因素。在一定剥离范围内（10cm内）,土壤细菌群落代谢功能变化不大,增施有机肥可以更好地恢复土壤微生物原有的代谢活性。图3,表3,参18。     

化肥施用对黑龙江省黑土区近50年粮食产量的贡献率

以黑龙江省及其典型市县为代表,分析了黑龙江省典型黑土区近50年农田粮食产量的动态变化及化肥施用对粮食生产的贡献率。研究结果表明：近50年,无论是粮食总产还是单位面积粮食产量,其总的变化趋势是不断增加的,单位面积粮食产量从南到北(即由双城—海伦—克东)逐渐递减,据粗略统计,自20世纪七八十年代施用化肥和有机肥后,其单位面积粮食产量比以前平均增加为：黑龙江省104％,双城市242％,海伦市126％,克东县105％。近30年,黑龙江省和海伦市化肥施用量的变化趋势也是递增的,化肥的施用能促进粮食产量的增加,但化肥对粮食生产的贡献率是逐渐下降的,黑龙江省每千克化肥生产的粮食数量平均由20世纪70年代的15．7 kg下降到目前的9．3 kg,海伦市由70年代的34．7kg下降到目前的8．4k。图3,参5。     

基于GIS的河南省南阳市植烟田土壤肥力适宜性评价

在分析河南省南阳市烤烟种植区各项土壤肥力指标的基础上,建立了烤烟土壤肥力适宜性评价指标体系。运用模糊数学和层次分析法对土壤肥力水平进行了综合评价、分级。采用地理信息系统软件mapGIS绘制河南省南阳市烤烟种植区土壤肥力评价图。结果表明,唐河、方城和内乡的东南部由于植烟田土壤有机质含量和K含量高,为土壤适宜性较高地区;西峡、淅川、邓州和内乡的西部植烟田虽然土壤中有机质和含N量较高,但Cl-含量也比较高,为次适宜区。今后应注意改良土壤,加强N、P、K搭配比例的协调。图2,表3,参15。     

长期施肥对农田黑土酶活性及土壤肥力的影响

利用29a的长期定位试验,对不同的施肥方式下农田黑土酶活性及肥力进行了研究,探讨长期施肥对土壤酶活性及与土壤肥力的影响。结果表明,化肥与有机肥配合施用能明显提高土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷含量,增强土壤脲酶、磷酸酶、转化酶、过氧化氢酶、脱氢酶活性。相关分析结果显示,土壤脲酶、磷酸酶、转化酶、过氧化氢酶活性与有机质、全氮、全磷、有效磷、碱解氮呈显著正相关。土壤脲酶、磷酸酶、转化酶、过氧化氢酶综合活性可以反应长期施肥后农田黑土质量的变化趋势。     

垦殖与自然恢复黑土土壤微生物量碳和土壤酶活性的季节性变化

对比研究中国科学院海伦农业生态实验站长期定位试验区中黑土自然恢复（NR）及垦殖中不施肥（NoF）、施化肥（CF）和化肥配施有机肥（CF＋M）处理下的土壤微生物量碳和土壤酶活性季节性变化情况。结果表明：黑土土壤微生物量碳季节性变化明显,所有处理土壤微生物量碳的峰值均出现在早春,自然恢复较垦殖处理提高了黑土土壤微生物量碳含量。对土壤酶活性研究发现,除垦殖处理的转化酶活性季节性变化较小外,其他处理酶活性季节性变化显著。NR处理促进了土壤过氧化氢酶、转化酶和磷酸酶活性的提高,而对土壤脲酶活性影响不大。垦殖处理下施肥较不施肥处理土壤酶活性高,但单施化肥对土壤过氧化氢酶活性有一定的抑制作用。