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土壤有机碳作用及转化机制研究进展 被引量：98
1
作者 张维理 kolbe h 张认连 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期317-331,共15页
对土壤有机碳作用的综述研究显示:直至20世纪末,对于土壤有机碳的研究主要集中于阐明具不同化学结构有机物质在土壤中的功能,如胡敏酸、富里酸、黄腐酸的化学结构特征及在土壤肥力中的作用。中欧近年的研究则更关注按照有机碳在土壤中... 对土壤有机碳作用的综述研究显示:直至20世纪末,对于土壤有机碳的研究主要集中于阐明具不同化学结构有机物质在土壤中的功能,如胡敏酸、富里酸、黄腐酸的化学结构特征及在土壤肥力中的作用。中欧近年的研究则更关注按照有机碳在土壤中的转化特征进行分组,尝试建立这一分组与土壤有机碳功能的关联。按照转化特征,土壤有机碳可分为稳定性有机碳和营养性有机碳两大类型。前者主要指封存于土壤黏粒中的有机碳,很难被土壤微生物分解和矿化。后者主要指通过作物收获后地表及根系残留物、还田秸秆、有机肥施肥进入土壤的有机碳,是土壤有机碳中易于转化的、活跃的组分,也是形成土壤腐殖质和团聚体的主要前体物质。对土壤肥力具有重要意义。多点长期定位试验研究结果显示:土壤有机碳含量实际上表达了土壤中有机碳输入与分解两个过程的动态平衡。当输入量小于矿化量,将导致土壤有机碳含量和土壤肥力下降。当每年输入的有机碳量大于矿化量,土壤有机碳含量会持续上升;直至每年输入量与矿化量相等,土壤有机碳含量不再增加,此时,土壤有机碳含量达到平衡点。在一般农业生产条件下,达到平衡点的时间周期为20-30年。在营养性有机碳投入量过高情况下,这一动态平衡系统也会导致入多出多,达到新的平衡点后,每年会有高量土壤有机物质的矿化,从而引起农田土壤中矿质养分,特别是矿质氮的流失,进入水体及大气环境中。为实现土壤培肥和环境保护双重目标,农田土壤营养性有机碳的投入量应以有机碳的矿化流失不致产生环境风险为宜。新的研究还证实:营养性有机碳进入农田后,在土壤生物作用下分解为一系列短链化合物,再通过生物构建作用与土壤矿物颗粒形成土壤团聚体,并以此对多项土壤肥力性状发挥积极作用。受土壤� 展开更多
关键词 土壤有机碳 营养性有机碳 土壤肥力 土壤有机碳转化机制 轮作
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农田土壤有机碳管理与有机质平衡算法 被引量：15
2
作者 张维理 kolbe h +1 位作者 张认连 冀宏杰 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期332-345,共14页
现代土壤肥料研究推动全球不同国家和地区建立了主要作物对氮、磷、钾等矿质养分需求量的推荐指标,这些量化指标成为科学施肥的基础,促进了农业实现增产、增收、增效和环境安全。土壤培肥是发展农业的基础。有机肥、绿肥、秸秆还田是培... 现代土壤肥料研究推动全球不同国家和地区建立了主要作物对氮、磷、钾等矿质养分需求量的推荐指标,这些量化指标成为科学施肥的基础,促进了农业实现增产、增收、增效和环境安全。土壤培肥是发展农业的基础。有机肥、绿肥、秸秆还田是培肥土壤的主要措施,尽管已有研究证实,过量施用有机肥料不仅造成人力、物力浪费,还会产生农田养分流失和环境污染。迄今为止,在国际范围,对农田培肥尚无量化推荐指标。近年由德国科学家建立并尝试采用的农田有机质平衡算法及推荐指标将可能打破这一僵局。本文择要介绍这一方法原理、应用范围和示例,以期为我国提供可资借鉴的经验。有机质平衡算法的科学基础是通过多点长期定位试验,获得作物和有机肥料的土壤有机质碳当量值,前者用以度量不同作物在其典型种植方式下,引起土壤有机质碳量变化的趋势,后者用于表征不同有机肥料施入土壤后产生的有机质量。通过有机质碳当量值,可以对作物在典型种植方式下引起土壤有机质的亏缺量或盈余量、秸秆还田或施用有机肥引起土壤有机质的增加量统一在一个量纲基准上进行分析和计算。该方法作为官方推荐方法,自2004年始在德国多个州和奥地利推广采用,既适用于综合农业,也适用于有机农业。在不允许使用矿质氮肥的有机农业上,该法兼作农田氮素养分管理方法。多点大田校验试验显示,采用此方法,农田土壤有机质供应水平从"低"提高至"平衡"等级时,产量增加幅度可达到50%-150%。有机质平衡算法作为专为农民研制的分区、分类、量化技术指标,延续德国为农民定制的其他技术指标风格,采用了五等级评价指标体系架构。五等级的各分级名、分级释义充分汇总各地长期试验和大量农户调查与验证结果,形成了全国统一的等级释义,保证了指标体� 展开更多
关键词 土壤有机碳管理 有机质平衡算法 面源污染防治 有机农业 农民用技术指标
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中德农业源污染管控制度比较研究 被引量：14
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作者 张维理 张认连 +2 位作者 冀宏杰 kolbe h 陈印军 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期965-976,共12页
已有许多研究证实防治农业生产过程中氮磷进入水域以及氮素进入大气环境已成为现代农业面临的最大挑战之一。为分析中国在农业源污染防控中存在问题,本文对中国和德国近年来颁布的相关法律、法规、技术标准和实施效果进行了综述和比较... 已有许多研究证实防治农业生产过程中氮磷进入水域以及氮素进入大气环境已成为现代农业面临的最大挑战之一。为分析中国在农业源污染防控中存在问题,本文对中国和德国近年来颁布的相关法律、法规、技术标准和实施效果进行了综述和比较分析。研究显示,与中国相似,德国人均耕地资源比较少,以家庭农场为单元的经营方式是德国农业的主要生产方式。农业存在经营规模相对小而分散,受气象条件和市场影响风险大、利润薄、需要财政补贴才能生存等问题。对于农业源污染治理,既要实现环境目标,也要顾及农民利益、农业发展和粮食安全,难以简单采用关、停、并、转等行政指令和惩罚性措施,主要是建立和实施农业源污染管控制度。为提高农民施肥技术水平,减少农田化肥养分投入量,德国最有效的做法是在长期试验研究基础上,为农民专门设计和制作了一套比较完整的分区、分类、量化施肥技术指标和规程,这些指标简单、易记、易懂,对不同地区土壤和气候条件有良好适用性,易于推广和普及,对于提高农民施肥技术水平,实现减肥增产、减肥高产发挥了重要作用。在防治农业源氮磷进入水环境,化合态氮进入大气环境方面,德国主要做法是研究、建立和实施一系列与经济奖惩措施关联的限定性技术标准,对农田氮素养分投入量、农田氮磷盈余量、施肥期、施肥方法、种植作物类型等给出了明确的规定和技术指标。同时不断探索新的、更有效的监管和监测方法,充分发挥经济杠杆作用,鼓励、帮助和疏导农民广泛采用更先进、更精准和环境友好的替代技术。农业源污染管控制度的实施使得自20世纪80年代以来,德国农田化肥养分投入量减少了一半,以农田面积(耕地面积与长期作物面积之和)计化肥养分量从404 kg·hm^-2减少到目前的192 kg·hm^-2,仅� 展开更多
关键词 农业源污染 施肥技术 农业环境标准 农民用技术指标 污染管控制度 中国 德国
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世界主要国家土壤调查工作回顾 被引量：4
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作者 张维理 kolbe h +4 位作者 张认连 张定祥 白占国 张晶 师华定 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第18期3565-3583,共19页
自19世纪末100多年以来各国实施的土壤调查可分为四类,分别为土壤分类调查、农田土壤基础地力调查与评价、科学施肥与耕地保育所需农田化学性状采样调查和以土壤环境质量为主题的调查。土壤分类调查是近代各国最早开展,也是在全球最广... 自19世纪末100多年以来各国实施的土壤调查可分为四类,分别为土壤分类调查、农田土壤基础地力调查与评价、科学施肥与耕地保育所需农田化学性状采样调查和以土壤环境质量为主题的调查。土壤分类调查是近代各国最早开展,也是在全球最广泛实施的土壤调查,主要目的是弄清成土过程导致的土壤资源类别差异及其分布特征。由于自然条件下成土过程可达数万年,分类调查的主要产出--土壤图和各类土壤典型剖面理化性状表,具有很长的时效性,广泛用于各研究领域。各发达国家在20世纪完成全国性分类调查之后,未再进行新的、全国性的土壤分类调查。中国在全国第二次土壤普查中通过较高密度地面采样完成的大比例尺土壤图和与之匹配的10余万个典型剖面数据表,精度和指标丰富度超过许多发达国家分类调查成果,可供科学界和各行业长久使用。在人均耕地资源紧缺的中欧国家,为满足土地管理部门和农民对更方便、好懂的农田土壤质量指标的需求,20世纪中叶以来,通过高密度地面采样,进行了农田土壤基础地力调查与评价,为每个田块建立了具有官方认证性质的农田土壤百分价指标和基础地力底档。这一调查结果广泛用于土地与农田管理、税收、农业补贴、农田租赁、交易、借贷、保险等行业,成为各行业不可缺少的农田土壤质量百年基础数据。中国人均耕地面积较中欧国家更少,但至今农地管理中土壤质量信息短缺,难以实现耕地数量与质量的合并管理,需要探索与中国经济、社会制度和社会发展相适应的农田基础地力调查、评价方法与运行机制,为每个田块建立精准、可靠、科学、可长期使用的基础地力底档。对施肥推荐及耕地保育所需农田化学性状采样调查的总结显示,发达国家已将该类调查纳入科学施肥和耕地保育技术支撑体系。对� 展开更多
关键词 土壤调查 农田土壤基础地力调查与评价 土壤化学性状测试 土壤环境质量 耕地保护 土壤采样设计
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