广东省不同区域农田土壤酸化时空变化及其影响因素

基于广东省1980s、2010年以及2015年3期土壤数据,对全省不同区域农田耕作层土壤pH值的时空变异特征进行分析,并初步探讨了可能导致土壤pH变化的因素.结果表明: 不同时期广东全省土壤pH值空间分布格局变化显著. 全省农田土壤在1980s—2010年间,pH整体下降了0.3,呈酸化趋势,2010—2015年,土壤pH上升了0.09,但不均匀势态有所增强,酸碱分化趋势较明显. 从各区域看,1980s—2010年,各区域土壤均呈现酸化趋势;2010—2015年,珠三角地区农田土壤pH均值上升了0.27,而东、西两翼土壤pH均值分别下降了0.05、0.15,山区土壤pH变化不明显. 分析表明:广东省各地区土壤酸化除受土壤自身及降水等自然因素影响外,酸雨、不合理施肥以及高产作物高复种的种植结构等人为因素也是导致土壤酸化的主要原因;工业化、城市化、矿山开发和测土配方施肥的推广导致局部地区土壤pH值有所上升. 研究结果可为不同区域控制缓解土壤酸化、提高耕地质量提供理论指导.     

不同植被类型下红壤pH和交换性酸的剖面特征

研究湘南红壤丘陵区11种植被类型下施肥区域和未施肥区域红壤剖面(0～100 cm)pH及交换性酸的变化特征.结果表明: 施肥区域0～60 cm土层土壤的pH大小顺序为茶园<花生地<柑橘园,交换性酸含量大小为花生地≤柑橘园<茶园;种植茶树和花生后,表层(0～40 cm)相对底层(60～100 cm)均产生酸化,pH分别降低0.55和0.17,而种植柑橘后,土层间无显著差异.未施肥区域中,植被恢复区0～40 cm土层pH大小为白檵木林≤湿地松林<板栗园<白茅草地,交换性酸含量大小为白茅草地<板栗园<白檵木林≤湿地松林;天然林区0～20 cm土层中次生林和油茶林的pH均显著低于马尾松林0.34和0.20个单位,马尾松林和次生林交换性酸含量显著低于油茶林.与裸地相比,未施肥区域除白茅草地外,其他植被类型均加速了表层土壤酸化,其中天然次生林酸化最严重,pH降低0.52;未施肥区域除天然次生林外,其他植被类型均提高了深层土壤pH,其中白茅草地提升效果最显著,pH升高0.43.无论施肥区域还是未施肥区域,整体上随着土层深度的增加,植被类型或施肥对土壤酸度的影响越来越小.     

山东寿光不同种植年限设施土壤的酸化与盐渍化

以山东寿光不同种植年限设施菜地为对象,研究并分析了土壤的酸化与盐渍化状况,结果表明:设施菜地土壤pH值平均为6.86,全盐含量为2.47g.kg-1,与露天菜地、自然土相比有较明显的酸化与盐渍化现象;设施菜地在连续种植0-12.7a间,土壤pH值随种植年限增加而降低,12.7a后则出现随种植年限增加而升高的现象,土壤全盐含量则表现出与pH值相反的变化趋势,其发生变化的转折年限约为8.4a;设施土壤中的Na+,Mg2+,Cl-,SO24-含量随种植年限的变化均表现出与土壤全盐量相同的趋势,且与种植年限的相关性均达到显著水平,这4种离子含量的变化可能是导致土壤全盐量随种植年限变化的重要原因;从土壤盐分离子组成来看,设施菜地土壤主要以SO42-、Cl-、Ca2+为主,分别占全盐量的62.4%、10.6%、9.3%,设施菜地中SO24-、Cl-、Mg2+、Na+含量与全盐量均呈极显著相关,其中相关性程度最大的为SO24-(r=0.9291)和Mg2+(r=0.7224)。设施菜地中SO24-含量与pH值变化存在极显著相关(r=-0.5508),其大量累积可能是造成调查区域设施土壤酸化的重要原因。     

福建红壤区不同侵蚀强度马尾松林地土壤营养元素变化特征

采用野外调查和室内分析的方法对福建红壤区不同侵蚀强度马尾松林地土壤营养元素动态进行研究,以揭示红壤侵蚀区不同侵蚀强度对马尾松林地土壤营养元素的影响.结果表明:除速效磷以外,侵蚀强度显著改变了土壤有机质、碱解氮、全钾、速效钾的含量以及土壤pH.土壤有机质和碱解氮在中度侵蚀马尾松林地含量最高,随着侵蚀强度的增加植被覆盖减少,土壤有机质和碱解氮显著降低.土壤全钾和速效钾含量随着侵蚀强度的增加而显著增加,土壤速效磷随着侵蚀强度的增加没有显著的变化.土壤pH值随着土壤侵蚀强度和土壤深度的增加而显著增加.皮尔逊相关关系分析表明:有机质与碱解氮、全钾和pH显著相关.灰色关联度分析表明:除侵蚀强度对营养元素和pH有显著影响外,坡度对土壤营养元素和pH影响较大;覆盖度对有机质、碱解氮和速效磷影响较大.因此,植被恢复和植被生境的综合治理是红壤侵蚀区生态恢复与重建的有效途径.     

水口山水稻土与菜地土中砷的有效性

对湖南省水口山矿冶周边土壤进行采样分析,以土壤砷总量与有效态砷含量以及土壤基本理化性质(pH、有机质含量、土壤粘粒含量)为参数,研究各参数在两种土地利用类型(菜地土和水稻土)间的差异以及有效态砷与土壤理化性质之间的关系。结果表明,水口山水稻土与菜地土平均砷含量分别达72.01和30.71mg.kg-1,接近或已超过国家土壤环境质量二级标准;两种土地利用类型的土壤基本理化性质差异显著,水稻土粘粒含量、有机质含量显著高于菜地土,pH则显著低于菜地土,水稻土存在明显的酸化现象;不同土地利用类型显著影响土壤有效砷含量,尽管菜地土土壤砷总量大大低于水稻土,两者的有效态砷含量水平却基本相当;除总砷外,水稻土有效砷含量还与土壤有机质含量显著正相关,菜地土有效砷含量与土壤pH值显著正相关。水口山菜地土砷污染的危害程度高于水稻土,应采取必要的修复措施或调整土地利用方式以降低砷的健康风险。     

济南地区日光温室土壤养分的分布状况和累积规律

对济南地区不同种植年限日光温室内外及不同蔬菜作物的土壤养分差异和频数分布进行比较,分析了日光温室土壤养分随种植年限的累积特征,并对不同蔬菜温室土壤养分与种植年限进行曲线拟合,研究了引起土壤盐渍化和酸化的原因.结果表明:济南地区日光温室土壤碱解氮、速效磷、速效钾、有机质、电导率显著高于棚外土壤,增幅分别为135.3％、475.2％、290.1％、97.7％、188.7％,pH值较棚外土壤降低0.31;各土壤养分的频数分布曲线均呈正态分布.不同蔬菜温室土壤养分含量各有差别,其中,碱解氮和电导率为番茄＞甜椒＞黄瓜,有机质和pH为黄瓜＞甜椒＞番茄,速效磷为黄瓜＞番茄＞甜椒,速效钾为番茄＞黄瓜＞甜椒.日光温室土壤有酸化的趋势,但不明显.温室土壤盐渍化程度加重主要由碱解氮和速效钾的累积所致.pH的降低与碱解氮的累积关系密切.日光温室各土壤养分随种植年限的累积规律基本一致,1～2年为养分的快速累积期,3～4年的累积速率变缓,以后处于一个稳定水平,整体上表现为土壤系统的动态平衡.除pH的累积为负向外,其他均为正向累积.不同蔬菜温室土壤养分与种植年限呈极显著相关,且可用2次或3次曲线进行拟合.     

近20年来江苏省土壤pH值时空变化及其驱动力

通过比较1980年和2003年江苏省土壤pH空间分布图,发现虽然两个时期土壤pH空间分布的基本格局仍然相似,表现为南酸北碱,但局部地区也存在较大的变化,主要表现为酸化.沂沭岗地浅洼平原土区、里下河浅洼地土区、宁镇扬低山丘陵土区和太湖平原土区均有较严重的酸化出现.分析发现前两者主要受不合理施肥、田间管理和土地利用及种植类型变化的影响,后两者除以上的影响因素外还包括工业化和城市化.另外在后两者和宜溧洞庭山地土区由于土地利用和种植方式的变化、建筑和道路的兴建,还导致了局部地区土壤pH有所上升.土类中潮土酸缓冲性能强、pH变化不大,水稻土pH下降严重,特别是里下河浅洼地土区水稻土,在现有的管理利用方式下,继续下降的可能性很大.     

模拟酸雨对杉木幼苗-土壤复合体系土壤呼吸的短期效应

为了解酸雨对土壤碳释放的作用,选取对酸沉降敏感的杉木(Cunninghamia lanceolata)幼苗-土壤复合系统,分成重度酸雨(pH值2.5)、中度酸雨(pH值4.0)和对照(pH值5.6)3个处理区组,进行了2a模拟酸雨胁迫盆栽实验。通过分析酸雨短期作用下土壤酸化的状况以及土壤呼吸的变动,发现:(1)对照组土壤pH值虽有下降,但土壤缓冲体系无显著变化。重度酸雨组土壤pH值持续下降至3.71,土壤残留交换性Ca2+和Mg2+含量明显降低,土壤缓冲体系转成铝缓冲体系,土壤明显酸化。中度酸雨组土壤pH值略低于对照,土壤残留交换性Ca2+含量维持在40.15-42.76μg·g-1(烘干土),而交换性Mg2+含量下降,土壤缓冲体系无显著变化。(2)非模拟酸雨胁迫状况下(对照组),2007年和2008年年均土壤呼吸速率分别为1.41μmol·m-2·s-1和1.42μmol·m-2·s-1,土壤呼吸作用稳定。模拟酸雨短期内以抑制土壤呼吸为主。重度酸雨使土壤呼吸作用持续减弱,2007年和2008年年均土壤呼吸速率分别下降了14%和28%;中度酸雨虽未造成土壤的显著酸化,但该处理组年均土壤呼吸速率2007年增加了8%,2008年则降低了15%。模拟酸雨对土壤呼吸的影响随着酸雨的持续而加强。     

广东新会地区耕地土壤肥力指标的时空变异性

运用地统计学,结合GIS技术研究了近20年广东新会地区土壤pH值、有机质、全氮和全磷等4种土壤肥力指标的时空变异规律.样本的t检验以及Kriging插值结果表明,2003年调查的土壤pH值和有机质含量比1982年显著减小,而全氮和全磷含量显著增加.4种土壤肥力指标的空间分布特征也不同程度地发生了变化.研究区域大部分地区pH值呈减小趋势;研究区域中部银洲湖两岸、南部和西北部的部分地区有机质含量呈升高趋势,其余地区呈降低趋势;研究区域的大部分地区全氮含量呈增加趋势;整个研究区域全磷含量基本上呈增加趋势.     

模拟酸雨对污染土壤中Cd、Cu和Zn释放及其形态转化的影响

研究了模拟酸雨连续浸泡下污染红壤和黄红壤中重金属释放及形态转化．结果表明。随着模拟酸雨pH值下降,污染土壤中重金属释放强度明显增大;Cd、Zn释放量与酸雨pH值呈线性极显著负相关．Cu与酸雨pH值呈线性显著负相关．模拟酸雨作用下,污染红壤和黄红壤中Cd均以交换态为主;Cu则以有机结合态和氧化锰结合态为主;Zn在污染红壤中以残留态和交换态为主．在污染黄红壤中以残留态和有机结合态为主．土壤有机质含量和阳离子交换量对Cd、Cu、Zn的释放产生一定的影响并影响Cd、Zn的形态转化,但对Cu形态转化影响不明显,随着模拟酸雨酸度增大,污染红壤和黄红壤中重金属Cd、Cu的生物可利用态明显增多,但难解吸态Zn向生物有效态转化效应不明显．     

江苏省土壤有机质变异及其主要影响因素

土壤有机质在陆地生态系统中具有重要作用,是估算土壤碳储量、评价土壤肥力和质量的重要指标。从省域尺度上分析土壤有机质的分布和变异,及其影响因素,对节能减排和土壤的可持续利用具有重要的指导意义。以江苏省第二次土壤普查的1519个土壤剖面数据为基础,分析了江苏省表层(0-20 cm)土壤有机质分布、变异及其影响因素。结果表明,全省土壤有机质平均含量为(16.55±8.49) g/kg,变异系数为51.36%,属中等变异水平。不同土壤类型有机质含量差异较大,沼泽土最高,为31.60 g/kg,棕壤最低,为8.69 g/kg;自然土壤的有机质含量变异程度大于耕作土壤。年均温、年均降雨量、成土母质、土地利用、土壤质地和土壤pH对全省土壤有机质含量变异的综合能解释能力为52.6%。土壤质地和年均温是有机质含量变异的主要影响因素,土壤质地对其变异的影响大于年均温,二者能够独立解释其变异的32.0%和23.4%。     

辽宁省农田土壤碳库分布及变化的模拟分析

中国作为世界上一个重要的农业大国,农业土壤对全球大气中CO2浓度的影响正在引起人们的普遗关注。研究以辽宁省为对象,采用针对农业土壤碳库和痕量气体排放估算建立的反硝化分解(DNDC)模型,在建立有关辽宁省气候、农业土壤和农业生产的分县数据库基础上,估算了辽宁省农田土壤碳库储量,为118．55TgC,并发现辽宁省农田土壤碳量有较明显的地区差异,东北地区较高,西南地区较低。经过一年的耕种后,农田土壤碳的变化量也有较明显的地区差异,东北地区减少幅度较大,西南地区相对变化不大或有所增加。还发现无论何种施肥方式,辽宁省农田土壤碳的变化都存在地区差异。且施用有机肥有利于农田土壤碳的积累。在输入的土壤性质数据中,有机质数据的详细程度对DNDC模型模拟结果的精确度影响较大。     

河南省新安县郁山林区土壤速效养分分析

以河南省新安县郁山林区为研究对象, 利用野外采样结合室内分析, 系统的测定了土壤pH值、铵态氮、速效磷、速效钾四项指标。按照全国第二次土壤普查分级标准, 依次对土壤养分指标进行分项评价和综合评价, 并采用改进的内梅罗综合指数法分析土壤肥力水平。结果表明: 郁山林区土壤pH值变幅范围是5.70-8.77, 符合北方土壤特性, 基本适合林业的发展。土壤铵态氮含量变幅范围是43.43-105.70 mg·kg-1, 变异系数21.03%, 属于低水平(4级)。土壤速效磷含量变幅范围是13.45-54.35 mg·kg-1, 变异系数30.22%, 属于较高水平(2级)。土壤速效钾含量变幅范围是58.67-93.36 mg·kg-1, 变异系数13.18%, 属于低水平(4级)。土壤综合养分指数为1.63,变异系数51.10%, 属于土壤养分综合评价等级分类标准的3级, 土壤养分肥力程度一般。因而建议今后在林区的管理中施加氮肥和钾肥, 平衡土壤养分, 实现林业可持续发展。     

邓恩桉林地土壤pH空间变异分析

以福建省建阳市7年生邓恩桉(Eucalyptus dunnii Maiden)林地土壤为研究对象,应用地统计学方法分析了不同土层土壤pH的空间变异规律.结果表明:该邓恩桉林地土壤pH随土壤深度的增加而增大,0～20、20～40和40 ～60 cm土层的土壤pH均值分别为pH 3.57、pH 3.62和pH 3.67;土壤pH的变异系数较小,分别为3.90％、3.93％和4.05％.0～20、20～40和40～60 cm土层土壤pH的块金效应值分别为0.389 6、0.430 3和0.604 3,说明该林地土壤pH具有中等空间自相关性;经K-S非参数检验,该林地各层土壤pH服从正态分布.通过不同趋势效应下不同半方差函数模型预测误差的比较,确定该林地0～20、20～40和40～60 cm土层土壤pH空间变异最优模型分别适用0阶高斯模型、1阶指数模型和1阶球状模型.克里格最优插值分析结果表明:该邓恩桉林地各层土壤pH整体空间分布趋势均为由西向东递减,最高值出现在西南部;各层土壤pH插值标准差较小,且标准差分布均呈现以南部和中部为中心、向东北方向逐渐增大的趋势.根据研究结果推测:该邓恩桉林地土壤酸化程度较严重,其土壤pH的空间分布受结构因素和随机因素的共同影响,而土壤pH插值标准差的分布特征可能与采样点的数量和设置有关.     

基于GIS和地统计学的稻田土壤养分与重金属空间变异

以湖南省长沙县北山镇3.56 hm²的水稻田为研究区域,基于网格法(25 m×25 m)等距离取样,采用GIS和地统计学相结合的方法,对研究区土壤耕作层(0～20 cm)的pH值、有机质、全氮、速效磷、阳离子交换量(CEC)与3种典型重金属元素Cd、As、Pb的空间变异特征进行了定量分析.结果表明: 研究区内土壤pH值和Pb含量表现为弱变异,其他各项指标均表现出中等强度变异,变异顺序的大小为:速效磷＞Cd＞全氮＞有机质＞CEC＞As＞Pb＞pH.半方差检验结果表明,有机质、速效磷、As的半方差函数的最佳拟合模型为指数模型;pH、全氮、CEC、Cd和Pb的最佳拟合模型为球状模型;除CEC呈中等空间相关外,其余指标均表现出强烈的空间相关.克里格插值分析表明: pH、全氮、CEC、Pb呈斑块状分布;有机质、速效磷、Cd、As呈块状和带状分布.植被、地形和人类活动是造成研究区土壤养分与重金属格局差异的主要因素.相关性分析表明,部分土壤养分与重金属含量的相关性达到显著水平,其中pH与有机质、Cd与Pb的相关性达到了极显著相关水平.     

福建省耕地土壤潜性酸动态变化及其驱动因素

土壤潜性酸是植物生长的潜在限制因子,是土壤酸性调控的重要依据.按比例抽取并测定福建省耕地表层土壤代表性样点的潜性酸量和pH值,拟合潜性酸(PA)与活性酸(pH)的最优关系模型,利用全省1982年36777个、2008年236445个和2016年21269个耕地表层土壤调查样点pH等属性数据,建立3期1∶5万耕地土壤潜性酸量数据库,借助GIS技术和灰色关联分析模型探讨福建省耕地土壤潜性酸动态变化规律及其驱动因素.结果表明: 1982—2016年,全省耕地土壤潜性酸量整体呈上升趋势,2008和2016年潜性酸量分别比1982年上升1.30和1.49 cmol·kg^-1,1982—2008年的潜性酸上升速率比2008—2016年高0.03 cmol·kg^-1·a^-1.1982—2016年,全省耕地土壤潜性酸变化量空间差异明显,龙岩市耕地土壤潜性酸变化量最大,比最小的三明市高4倍以上;不同利用类型耕地土壤潜性酸变化量大小依次为水田>水浇地>旱地;咸酸水稻土、潜育水稻土和淹育水稻土亚类的潜性酸变化量最大,是全省潜性酸变化量均值的1倍以上;赤红壤和盐渍水稻土亚类变化量最小,分别为全省均值的25.7%和28.4%.福建省耕地土壤潜性酸动态变化的主要驱动因素包括氮、磷肥施用量、阳离子交换量(CEC)、黏粒含量、pH和粉粒含量,灰色关联系数绝对值＞0.92.科学优化施肥结构、合理施用碱性调理剂改酸是减缓福建省耕地土壤潜性酸增加的重要途径.     

江西省茶园土壤肥力特征及其影响因子

为探明江西省典型茶园土壤养分状况和肥力特征,选取江西省21个地区372个典型茶园,分析茶园土壤养分的差异性、空间性、相关性及与地形、土壤类型、海拔和建园时间的关联性。结果表明: 江西省茶园土壤pH、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、全氮、全磷和全钾分别达到优质高效高产茶园土壤营养指标的53.9%、60.1%、56.1%、22.9%、38.5%、43.7%、11.1%和95.5%,其中速效磷为强变异;有效铜、锌、铁、锰和硼达到土壤微量元素含量分级一级标准的占比分别为76.3%、74.2%、96.8%、73.1%和0.0%。江西茶园土壤养分以赣中地区最高,其次是赣东北和赣西北地区,赣南地区最低。除全钾外,土壤pH与有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、全氮和全磷均呈显著正相关。不同地形土壤养分以平地最高,高山次之,山地和丘陵最低;不同土壤类型土壤养分以水稻土、砂壤和山地黄棕壤较高,其次是黄壤、红黄壤和紫色土,红壤最低;土壤pH、有机质和全钾随海拔上升而递增,而速效磷随海拔上升而递减;土壤有机质、碱解氮、全氮、速效磷和全磷随建园时间的增加而递增,而土壤pH随建园时间的增加而递减。综上,江西省茶园土壤肥力总体水平良好,有机质、全钾、有效铜、锌、铁和锰均较丰富,但土壤偏酸,速效磷和全磷偏低,有效硼严重缺乏。赣中应提高土壤pH和钾肥,赣东北增加钾和氮肥,赣西北增加有机质和磷肥,赣南应增加氮磷钾肥并配施有机肥;高山茶园补充速效磷和钾肥,山地茶园提高氮和磷肥;红黄壤茶园提高土壤pH和全钾,红壤茶园应提高氮磷钾肥并配施有机肥,黄壤和山地黄棕壤茶园需要增施磷肥,紫色土茶园需提高土壤有机质;茶园需要逐年增加白云石粉、生理碱性肥料和有机肥等,防治茶园土壤酸化。     

Bacterial diversity in the mountains of South-West China: Climate dominates over soil parameters

Certain patterns in soil bacterial diversity and community composition have become evident from metagenomics studies on a range of scales, from various parts of the world. For example, soil pH has generally been seen as dominating variation in bacterial diversity, above all other soil and climate parameters. It is important however to test the generality of these relationships by studying previously un-sampled areas. We compared soil bacterial diversity and community composition under a wide range of climatic and edaphic conditions in mountainous Yunnan Province, SW China. Soil samples were taken from a range of primary forest types and altitudes, reflecting the great variation of forest environments in this region. From each soil sample, DNA was extracted and pyrosequenced for bacterial 16S rRNA gene identification. In contrast to other recent studies from other parts of the world, pH was a weaker predictor of bacterial community composition and diversity than exchangeable Ca²⁺ concentration, and also the more poorly defined environmental parameter of elevation. Samples from within each forest type clustered strongly, showing the distinctive pattern of their microbial communities on a regional scale. It is clear that on a regional scale in a very heterogeneous environment, additional factors beyond pH can emerge as more important in determining bacterial diversity.     

鄂西南亚热带常绿落叶阔叶混交林土壤空间异质性

大样地是监测森林生物多样性及生态因子动态变化的重要平台,以湖北木林子国家级自然保护区常绿落叶阔叶混交林为对象,依托15 hm2动态监测样地,对每个400 m2样方进行取样并测定7个化学性质指标,运用地统计与多元统计方法,分析了该大样地内不同土壤因子的富集程度、空间格局、变异性、相关性。结果如下:1)研究区土壤酸性较强,有机质、有效氮、全氮、有效钾丰富,有效磷、全磷亏缺;2)有效氮、全氮、有效磷呈东高西低,p H呈西高东低,有效钾呈斑块状分布,有机质呈中间高,西北与东南低的"凸"型分布,其中以有效钾空间结构最复杂(A=50 m,D=1.96),p H空间结构最简单(A=180 m,D=1.83);3)土壤因子的块基比范围为0.14—0.69,14对因子显著相关(P0.05),其中以全磷的空间自相关最强,并与其余因子显著相关;4)土壤因子的变异系数范围为0.05—0.34,其中全磷、有效磷变异系数最高,分别为0.29和0.34,p H变异系数最低(0.05),土壤全磷在主成分中具有最大载荷(2.27)。结果表明:1)木林子常绿落叶阔叶混交林土壤酸性较强,除了磷素亏缺,其余土壤养分富集;2)土壤的变异性不强,空间分布具有明显的自相关特征,并具有一定的尺度效应;3)除了土壤有效磷以外的土壤因子之间存在较为普遍的相互联系;4)土壤全磷对于土壤的综合变异最具代表性。