
Research Progress on Soil Improvement and Fertilization for Recultivation
GUOMengfan, WANGChong, QUMingshan, LIULei, NIEQing, ZHUANGMinghao, LITing
Chin Agric Sci Bull ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (19) : 103-109.
Abbreviation (ISO4): Chin Agric Sci Bull
Editor in chief: Yulong YIN
Research Progress on Soil Improvement and Fertilization for Recultivation
Land recultivation can increase the area of cultivated land, provide a production basis for food security, reduce the occupation of cultivated land resources by non-agricultural land, and help protect agricultural ecology. Compared with the soil cultivated all year round, the recultivated soil has low soil fertility, poor physical structure and poor micro-ecological environment. It is necessary to improve the quality of recultivated soil through subsequent soil improvement technology and fertilization technology. Through the summary of the current soil improvement and fertilization technology in China, the current situation of sustainable utilization of recultivated soil was discussed, and the problems existing in the sustainable utilization of recultivated soil in China were pointed out and targeted suggestions were put forward, so as to provide guidance for better sustainable utilization of recultivated soil and ensure food security. The research showed that the improvement of recultivated soil should be analyzed according to different soil conditions. Suitable soil improvement methods should be selected for construction land, forest land and economic crop land to improve soil quality and improve soil nutrients. Re-tillage soil improvement mainly includes physical, chemical and biological improvement techniques. At present, combined improvement techniques are mostly used. The compound cultivated land could regulate soil nutrient status, improve soil conditions and create a good soil ecological environment for plant growth through fertilization. The main ways include adding organic fertilizer, trace element fertilizer, formula fertilization and agronomic measures to fertilize. In order to further promote the rational utilization of recultivated soil and clarify the improvement and fertilization mechanism of recultivated soil, it is necessary to improve the following aspects: constructing the conservation technology system of re-cultivated soil, and carrying out multi-angle and multi-level comprehensive management of recultivated soil; establishing the quality evaluation index system of recultivated soil; playing the ecological service function of recultivated land.
soil improvement / plant productivity / soil fertilization / organic fertilizer / trace element fertilizer / formula fertilization
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近年来,工商资本下乡、土地流转、种植结构调整导致我国耕地“非粮化”现象普遍,直接威胁“18亿亩耕地保护红线”和国家粮食安全。“非粮化”耕地大致分为耕层剥离型和耕层未剥离型两类,前者原有耕层破坏、犁底层缺失,后者可能存在酸化、盐渍化等障碍问题,二者均不同程度地降低土壤肥力,不利于粮食可持续生产。国内外学者针对退化土壤改良做了大量研究,包括客土换土、障碍因子消减、生物培肥等措施,然而针对“非粮化”土壤的整治尚无系统研究成果。本文利用国家统计年鉴数据,结合文献分析,对我国耕地“非粮化”现状及改良、复耕、培肥关键技术进行系统总结,并指出未来的发展方向。
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【目的】本文旨在探明非粮化行为对土壤健康的潜在损害,为科学评估非粮化对耕地生产力和生态功能影响提供科学依据。【方法】利用实地踏勘、采样分析、模型评价和数据统计与分析等方法,从徐州市城乡结合部现状为设施大棚、果园、杨树林、草地、公路景观林和撂荒地等6类典型非粮化田块和对照耕地共采集80个表层土样,测定土壤物理、化学、生物及重金属污染等23项指标,并构建耕地健康评价模型探索非粮化对耕地健康的影响。【结果】研究表明:①非粮化显著改变了土壤理化和生物指标,非粮化土壤纤维二糖水解酶、碱性磷酸酶和细菌多样性指数显著低于对照样(P < 0.05)。设施大棚土壤有机质、总磷、有效磷、有效钾、总氮和硝态氮含量最高,且与其他5种非粮化类型存在显著性差异(P < 0.05);②与对照样相比,6类非粮化导致耕地土壤生产力、持水净水、碳固存、养分循环和生物多样性等不同的功能或多或少产生失衡,甚至处于亚健康状态;③结构方程模型拟合显示土壤养分、酶活性、生物多样性指数和重金属污染指数主导了非粮化土壤的健康分异。【结论】非粮化对耕地健康有影响,且不同行为的健康损害差异大,这一结果为非粮化分类整治、稳固粮食安全指明了方向。
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在陆地生态系统中, 土壤、植被与大气之间有着可观的碳交换通量, 陆地生态系统碳循环也和全球气候变化密切关联。菌根真菌可与绝大多数陆地植物建立菌根共生关系, 通过矿质养分-碳交换连接起生态系统地上与地下部分, 深度参与和影响陆地生态系统的碳循环过程。该文从碳的输入, 土壤有机质的形成、稳定和分解等4个关键环节分别论述了菌根真菌在陆地生态系统碳循环中的作用。研究表明, 菌根真菌在陆地生态系统碳的输入过程中扮演关键角色, 其通过改善植物矿质营养, 参与植物逆境响应, 影响植物的光合作用强度, 以及调控植物多样性与生产力之间的关系等多种途径, 维持或提高植被初级生产力; 大气中的CO2被植物固定后, 一部分碳经由菌丝网络输送到土壤中, 随后经微生物的分解和转化, 与矿物结合或被团聚体包裹而被稳定在土壤中; 同时, 菌根真菌通过影响根际激发效应和菌丝际生物化学过程, 如分泌特定胞外酶, 与菌丝际微生物互作, 驱动芬顿反应, 以及与腐生微生物竞争等, 调控土壤有机质的分解和转化过程。考虑到菌根真菌对环境和气候变化的敏感性, 该文还探讨了全球变化因子对菌根真菌介导的碳循环过程的影响。最后, 该文对未来研究方向进行了展望, 并提出以下建议: 依托联网研究, 全面解析菌根真菌参与陆地生态系统碳循环的机理过程及其环境依赖性; 加强定量研究, 将菌根真菌的作用纳入生态系统碳循环模型; 构建菌根应用技术体系, 推进菌根真菌的生态和农业应用, 提升陆地生态系统“碳汇”功能, 为实现国家碳中和目标和应对气候变化提供可选择的技术方案。
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为探究黄土高原半干旱区不同灌溉方式对侧柏人工林土壤理化性质的影响,在兰州市小青山水土保持科技示范园区侧柏人工林地选取喷灌、穴灌和漫灌3个灌溉处理开展试验,通过田间试验与室内分析相结合的方法,分析不同灌溉方式下土壤理化指标的变化特征。结果表明,不同处理侧柏人工林土壤含水量、孔隙度及持水量均随土层深度的增加而减小,土壤容重表现出相反的趋势。不同灌溉方式下,喷灌地土壤容重和含水量均小于漫灌地,孔隙度和持水量均大于穴灌地和漫灌地。不同灌溉方式的土壤养分指标也有所不同,土壤有机碳、全氮、水解性氮、速效钾基本均随土层深度的增加而减小,且表现为喷灌地>漫灌地>穴灌地,土壤pH、有效磷变化无明显规律。3种灌溉方式中喷灌改善土壤理化性质的效果最好,是一种更适合于侧柏人工林的灌溉措施。
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为探究微量元素钼、锌不同施肥方式对小麦灌浆速率以及产量的影响,为生产中科学配施微量元素提供理论依据,以‘郑麦113’为试验材料,设置不同的锌肥施肥方式和钼肥的施用,分别是:CK:N15-P2O510-K2O10,底追比4:6;Z1:在N15-P2O510-K2O10(底追比4:6)基础上,底施7.5 kg/hm2的钼酸铵;Z2:在N15-P2O510-K2O10(底追比4:6)基础上,底施7.5 kg/hm2的钼酸铵和15 kg/hm2的硫酸锌;Z3:在N15-P2O510-K2O10(底追比4:6)和底施7.5 kg/hm2的钼酸铵的基础上,返青期、拔节期叶面喷施7.5 kg/hm2的硫酸锌;Z4:在N15-P2O510-K2O10(底追比4:6)和底施7.5 kg/hm2的钼酸铵的基础上,灌浆期叶面喷施 7.5 kg/hm2的硫酸锌肥两次(小麦扬花结束后4天喷第一次,隔一周后喷第二次)。分析微量元素钼、锌对小麦产量和品质的影响。结果表明:与CK相比,钼肥的施用,提高了小麦产量、蛋白质含量以及湿面筋含量。其中锌肥作为底肥撒施,提升最明显,提高小麦灌浆速率和产量。施用微量元素可以促进小麦生长发育,达到提质丰产效果。
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探讨在冬春裸地上种植绿肥对后茬作物春花生养分含量、土壤含水量和土壤肥力的影响,为山东地区春花生等冬闲田建立一种合理的轮作方式提供理论依据。在田间试验条件下,设置了春花生—冬闲田、夏花生—冬小麦、春花生—二月兰和春花生—毛叶苕子4种轮作处理。结果表明:种植二月兰和毛叶苕子绿肥作物,可促进后茬作物花生氮磷钾养分增加,二月兰增加程度高于毛叶苕子。种植二月兰和毛叶苕子绿肥作物,可提高后茬作物花生土壤含水量和土壤肥力,在0~20 cm土层中,2021年,与春花生—冬闲田相比,春花生—二月兰、春花生—毛叶苕子土壤相对含水量分别升高了4.70%、6.14%,在20~40、40~60 cm土层中也表现出相似趋势,2022年与2021年相比,表现出相似规律;与春花生—冬闲田相比,春花生—二月兰处理有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量平均增加了5.71%、8.98%、7.22%和7.72%,春花生—毛叶苕子处理有机质、碱解氮含量平均增加了4.54%、14.91%。可以利用春花生种植期间的冬春裸地种植一季冬绿肥,促进后茬作物养分积累量增加,改善土壤肥力。
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