基于长期定位试验的青藏高原农田土壤质量研究

Soil quality is synthetical measurement of soil fertility quality to sustain soil productivity,of envirnmental quality to keep the enviroment clean and of healthy quality to keep human and animal fit. It closely relates to a nation's food security, mass health and eco-environmental protection. Qinghai-Tibetan plateau is a special ecological area in climate and envrionment of the nation,where soil quality plays an very important role in environment protection and locol food security and safty. To investigate soil quality of farmland in eastern Qinghai-Tibetan plateau, a long-term field experiment and a series of laboratory experiments are to be conducted. Aim of the candidate program is to comprehensively assess soil quality, discover key factor of soil qualty, forecast saveing or shortage of soil C, N，P，K pools, as well as asertain evolution processes of these pools through study effect of long-term fertilization and straw return on the selected properties of soil, crop yield and product quality feedbacks, and soil fertility change in this area. The promising results should provide scientific basis for buliding sustaninable agricultral farmland system in eastern Qinghia-Tibetan plateau and controling current globle climate and environment change resulted from soil carben.

土壤质量是土壤肥力质量、环境质量和健康质量的综合量度，是土壤维持生产力、环境净化能力以及保障动植物健康能力的集中体现，与国家的粮食安全、人体健康和生态环境保护息息相关。青藏高原作为独特生态区，其土壤质量对生态环境保护和区域粮食安全意义尤为重大。为对青藏高原农田土壤质量进行研究，以长期肥料定位试验为平台，采用田间和室内试验、分析相结合的方法，通过对多年连续施肥和秸秆还田方式下青藏高原东部河湟灌区农田土壤物理、化学、微生物学性质的变化，作物产量和品质反馈作用的研究，土壤碳库和土壤肥力演化的研究，进行土壤质量评价，查明影响高原农田土壤质量的关键因子；预测青藏高原东部农田土壤C、N、P、K库储量及其盈亏趋势，探索库的发生、演变及循环过程和机制。研究成果可为高原农田土壤生产力可持续发展制度的建立提供科学依据，也为当前全球气候和环境变化调控提供重要的基础数据。

土壤质量是土壤肥力质量、环境质量和健康质量的综合量度，是土壤维持生产力、环境净化能力以及保障动植物健康能力的集中体现。与国家的粮食安全息息相关，也深刻影响全球气候和环境变化。青藏高原农田土壤质量的变化因其独特的气候及地理环境而更具特殊性，复杂性。开展此项研究，对于遏制当前该区土壤环境退化，稳定和提升土壤质量意义凸显，可为区域可持续发展提供理论依据。本研究主要结论如下：. 1. 对土壤物理、化学、生物学性质的影响，长期施用化肥有使其变劣的倾向，而在化肥基础上秸秆还田，具有明显的改善和提升作用。影响该区土壤质量的关键因子，即土壤质量最小数据集为：碱解氮、Cu、 Zn、全P、碱性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶、粘粒含量、pH、CEC。. 2. 长期定位试验耕层土壤有机碳（SOC）随着定位年限的延长而增加。单施化肥引起的SOC增加幅度为10.4%～17.4%，施化肥并秸秆还田引起的SOC增加幅度为21.2%～34.1%。长期施肥并秸秆还田条件下，土壤单位面积碳储量年平均增长0.0428～0.0481 kg/m2，而单施化肥年增长仅为0.0283～0.0297 kg/m2。经过20多年的耕作，青藏高原农田土壤有机碳浓度是增加的，平均SOC浓度上升了16.0%。至1980年代，青藏高原东部农田表土累积的有机碳库估算为23.2 Tg。农田表土有机碳浓度和密度增加，但总碳库量减少。土壤有机碳库减少的原因为农田面积大幅下降。. 3. 长期定位试验连续15年累计钾肥利用率各处理NPK+50%ST＞NP+50%ST＞NP+100%ST＞NPK＞NPK+100%ST＞NP，分别为14.6%、11.8%、10.8%、8.7%、7.6%、0。土壤钾素表观平衡NP处理亏缺最大，亏缺量为2256kg/hm2，NP+50%ST、NP+100%ST、NPK处理依次次之，NPK+50%ST、NPK+100%ST处理土壤钾素表观平衡均为盈余，盈余量分别为640kg/hm2、1840kg/hm2。说明连续种植下，单施氮、磷化肥而不增施钾肥会打破土壤钾素收支平衡，造成土壤钾素亏缺，而增施钾肥和秸秆还田能够维持和增加土壤钾素，增加土壤钾库储量。土壤钾素含量及钾库、作物产量和品质等研究结果证明了青藏高原农田施化肥基础上半量秸秆还田可替代无机钾肥的建议的正确性。.