长三角典型水稻土有机碳组分构成及其主控因子

准确把握水稻土有机碳组分构成特征及其主控因子,对定量化评价土壤有机碳质量和未来演变趋势具有重要意义。通过室内土壤呼吸培养实验结合有机碳三库一级动力学方程,模拟得到长三角地区典型水稻土剖面(0—100 cm)各土层有机碳组分含量及其分布特征;并利用主成分分析获取主控因子,建立有机碳组分回归预测模型。结果表明:水稻土活性碳、慢性碳和惰性碳含量随剖面深度增加而降低,上层土壤(0—40 cm)有机碳组分含量下降速度明显快于下层土壤(40—100 cm);水稻土活性碳构成比例不超过5.3%,惰性碳构成比例大于活性碳与慢性碳比例之和,达到60%以上,水稻土有机碳总量变异主要取决于慢性碳和惰性碳组分变异。因此,水稻土固碳重点在于慢性和惰性组分。同时,研究还发现水稻土类型和剖面深度主要在表层对有机碳组分含量和比例构成产生显著影响,土壤有机碳量、全氮和pH是影响水稻土有机碳组分含量分异的主控因子,利用主控因子可较好预测水稻土有机碳组分含量。     

土壤砷植物暴露途径的土壤因子模拟

确定土壤中重金属生物有效性是评价土壤重金属污染生态风险的关键,然而在生态风险评价实际应用中,测定土壤重金属生物有效性耗时且高成本,限制了生物有效性评价法的应用。通过对模式植物的文献搜集,总结了影响植物富集土壤砷的7个土壤因子,揭示了土壤砷植物暴露的影响机制。运用SPSS 18.0对文献数据集各个土壤因子进行了回归分析、相关性分析和共线性分析。单因子回归分析表明营养盐类对植物富集砷影响很小,可以忽略不计;相关性分析和共线性分析结果表明土壤因子之间存在多元共线性;主成分分析结果表明,植物富集砷浓度主要受土壤质地的物理综合指标以及土壤总砷含量和土壤酸碱度等化学综合指标影响。其中植物富集浓度受土壤中总砷浓度影响最大,受土壤质地中砂粒含量影响其次;土壤粉粒、粘粒、有机质含量和阳离子交换量对富集也有一定影响;而土壤酸碱度对植物富集浓度的影响相对较小。最终通过数学模型解释植物富集砷浓度随土壤性质变化的规律,建立了土壤性质与土壤砷植物暴露的相关关系,为土壤重金属生物有效性风险评价法提供理论依据。     

镉污染对水稻土微生物量、酶活性及水稻生理指标的影响

水稻盆栽条件下,研究了外源Cd不同处理对土壤微生物学指标、土壤酶活性及部分水稻生理指标的影响.结果表明,土壤微生物量C和N开始随Cd浓度增加而上升,到一定浓度时则随Cd浓度增加而下降,其转折点因土壤性质有所差异.同时土壤酶活性变化规律与土壤微生物量C、N变化规律相似,但其转折点浓度因土壤类型及土壤酶种类不同而有差异.Cd污染后的变异系数依次为:脱氢酶＞酸性磷酸酶＞脲酶.土壤呼吸作用强度和代谢熵都随Cd浓度增大而缓慢增加.水稻叶绿素含量随Cd处理浓度增加表现出先上升后下降,其转折点受供试土壤性质不同而不同;脯氨酸含量与过氧化物酶活性随着Cd处理浓度增大而增加.Cd污染后水稻生理指标的变异系数在黄松田水稻土中依次为过氧化物酶活性＞叶绿素含量＞脯氨酸含量;黄红壤性水稻土中依次为过氧化物酶活性＞脯氨酸含量＞叶绿素含量.相关分析表明,种植水稻条件下Cd污染对土壤微生物量、酶活性及水稻生理指标的影响是相辅相成的.     

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。     

不同施肥制度对石灰性紫色水稻土中氨氧化古菌群落结构的影响

研究不同施肥制度对水稻土氨氧化古菌(AOA)群落结构和垂直分布特征的影响,可以深入认识不同施肥制度下的石灰性紫色水稻土氮素循环特征及微生物驱动机制,为该地区科学施肥、培肥地力提供理论依据。利用化学分析和变性梯度凝胶电泳(DGGE)对不同施肥制度下石灰性紫色水稻土理化性质和AOA群落结构进行了分析。结果显示:相对于无肥处理,施肥会降低石灰性紫色水稻土pH和硝氮含量,而增加土壤有机质、全氮和氨氮含量。伴随土壤深度增加,土壤pH增加,全氮和硝氮含量降低,氨氮含量变化趋势不明显。不同施肥制度在不同土壤深度对石灰性紫色水稻土AOA群落结构产生不同的胁迫效应,不同施肥制度下的AOA群落结构在0—20 cm处差异不明显;土壤深度增加,不同施肥制度下的AOA群落结构表现出明显差异,CK和N肥处理下的AOA群落结构较简单。AOA群落结构多样性指数和丰富度随土壤深度增加而减小。石灰性紫色水稻土AOA与来自不同土壤和水体环境的AOA具有明显相似性。冗余梯度分析(RDA)显示pH(P=0.012)是造成石灰性紫色水稻土AOA群落结构差异的主要原因。研究揭示石灰性紫色水稻土中的AOA群落结构受施肥制度明显影响并表现出明显的垂直分布特征。     

鄱阳湖流域长期施肥下双季稻田的土壤基础地力

为探讨鄱阳湖流域不同施肥措施的土壤基础地力变化规律,基于长期施肥定位试验(始于1981年),采集定位30年时的不施肥(CK)、施用氮磷钾肥(NPK)和氮磷钾肥与有机肥配施(NPKM)土壤,于2012—2014年进行连续3年的施肥和不施肥试验,分析水稻产量和土壤基础地力贡献率的差异及关键影响因子.结果表明:不论施肥与否,3年的水稻产量均表现出NPKM处理显著高于NPK和CK处理,尤其是在不施肥条件下,NPKM处理的年产量分别比CK和NPK处理增加37.7%～143.9%和20.8%～66.7%.3年间,CK、NPK和NPKM处理的土壤基础地力贡献率分别为41.8%～53.1%、45.2%～62.6%和59.1%～88.1%,且NPKM处理的土壤基础地力贡献率均显著高于NPK和CK处理.进一步分析发现,土壤有机质和有机碳平衡量与土壤基础地力贡献率呈显著正相关.总之,在鄱阳湖流域的双季稻田,长期有机无机肥配施有利于该地区土壤基础地力的提升,且土壤有机质和有机碳平衡是土壤基础地力变化的关键因子.     

基于地形因子的长白山高山苔原土理化性质空间差异

为说明长白山高山苔原土壤理化性质的空间差异,并为反演长白山高山苔原变化过程提供基础数据,在长白山苔原带选取132个土壤采样点,提取海拔、坡度、坡向、坡位4个地形维度;测定13项土壤理化指标,对其进行变异分析、相关分析及因子分析;对土壤理化指标与地形维度进行回归分析和冗余分析。结果表明:(1)长白山高山苔原土的有机质和速效养分含量均较高,有机质含量为22.96%;土壤偏酸性,p H平均值为4.86;去除砾石后土壤颗粒组成中,粉粒含量最高,沙粒次之,黏粒再次。各理化性质指标之间存在较高的相关性,经过因子分析,将13个理化性质转化为无机养分供应因子、颗粒组成因子、有机养分供应因子。(2)海拔主要影响土壤的养分供应因子,包括无机养分和有机养分,在研究区海拔范围内(2049~2239 m),与养分含量呈正相关;坡度主要影响土壤的有机养分供应因子,与养分含量呈负相关;坡位主要影响颗粒组成因子。(3)冗余分析结果表明,海拔、坡度、坡向、坡位4个地形因子能解释42.8%的土壤理化性质变化,第一轴解释了28.2%的变化信息,第二轴解释了14.6%的变化信息。在长白山苔原带,影响土壤理化性质空间分异的主要地形因子是海拔和坡度。     

不同养分和水分管理模式对水稻土质量的影响及其综合评价

田间小区试验下 ,通过对土壤理化和生物学特性指标的测定和分析 ,系统比较和研究了不同养分和水分管理模式对水稻土质量的影响及其综合评价。研究结果表明 :在干湿交替和控水模式下 ,有机无机肥配施可明显改善水稻土壤物理特性 ,提高土壤的有效养分含量 ,增加土壤酶的活性和土壤微生物生物量。在连续淹水下 ,土壤中加入有机物料 ,特别是厩肥 ,加剧了土壤的还原过程 ,削弱了有机肥料对水稻土理化特性和生物学特性的改善效果。模糊综合评判显示 ,有机无机肥配施的水稻土在干湿交替的水分模式下 ,其质量指标综合表现较好 ,特别是厩肥与化肥配施和干湿交替的水肥模式组合的隶属度为 0 .74 78,其土壤质量指标综合表现为最好。单施化肥和连续淹水的肥水模式组合的隶属度最低 ,为 0 .4 112     

溶解性有机碳在红壤水稻土中的吸附及其影响因素

吸附作用是影响土壤中溶解性有机碳(DOC)迁移转化及生物有效性的重要反应过程,研究DOC在土壤中的吸附行为,对正确阐明土壤有机碳的循环和转化特征以及进行污染风险评估有重要意义.采用平衡法研究了红壤水稻土对DOC的吸附特征,并分析土壤有机质、粘粒含量及pH值与DOC吸附量之间的关系.结果表明,供试土壤对DOC的吸附等温线符合Freundlich和Linear方程.不同土壤对DOC的吸附能力有明显差异.在相同浓度下,DOC吸附量以第四纪红色粘土发育的低肥力水稻土最大,第三纪红砂岩风化物发育的低肥力水稻土次之,两种高肥力水稻土最小.土壤对DOC的吸附过程分为快、慢两个阶段,0-0.25 h内DOC的吸附速率最大,随着时间的推移,吸附速率渐小,2-4 h后基本达到吸附平衡.描述供试土壤对DOC吸附动力学过程的最优模型为一级扩散方程,其次为Elovich方程和抛物扩散方程.粘粒含量和有机质是影响土壤DOC吸附量的重要因素,随着粘粒含量的增加,有机质含量的降低,DOC的吸附量增大.     

淮北不同地力水平麦茬田上施氮量对超级稻产量形成的影响

以江苏淮北稻区稻麦两熟的单季稻为对象,研究了不同地力上的施氮量对超级稻产量及物质生产的影响,为不同地力土壤合理施氮肥提供依据.以该区有代表性的超级稻中熟中粳徐稻3号为供试材料,研究了麦茬田高、中、低3种地力水平上不同施氮量对水稻产量及其构成因素、以及对水稻群体质量的影响.结果表明:施氮量与水稻产量之间呈极显著的二次曲线关系(r高=0.959**,r中=0.971**,r低=0.981**),且高地力土壤水稻产量显著高于中地力土壤,中地力土壤的水稻产量显著高于低地力土壤;不同地力水平上的最高产处理在各个生育期都有相对应较好的群体质量,包括适宜的叶面积指数、合理的茎蘖动态、较高的群体颖花量及花后干物质的积累;在不同地力水平上出现的最高产量,其对应的适宜施氮量分别为260.3、290.7、345.8 kg·hm-2.可为该区不同地力下超级稻制定高产适宜施氮量提供依据,3种施氮量在该稻区不同地力示范后分别获得高产,达到了节氮的效果.