江淮丘陵地区油—稻轮作条件下土壤硫库变化研究

江淮丘陵地区下蜀系黄土母质发育的水稻土油稻轮作试验表明,油菜种植期间,耕层土壤硫主要来源于耕层以下土层的补给,其次是大气干湿沉降;该时期耕层土壤硫输出主要是油菜吸收,其次是淋失．油菜种植期间耕层土壤硫输入量小于输出,导致耕层土壤硫库下降８．７６ｋｇ·ｈｍ－２,２２％来自无机硫库的下降．水稻种植期间,耕层土壤硫输入主要来自灌溉水,其次是底土层的补给和大气干湿沉降;而硫输出主要是淋失,其次是水稻吸收．耕层土壤硫输入量大于输出,导致耕层土壤硫库增加１８．６９ｋｇ·ｈｍ－２,１８％来自无机硫库的增加．全年油稻轮作期间耕层土壤硫输入量大于输出,导致耕层土壤硫库增加９．９３ｋｇ·ｈｍ－２,１３％来自无机硫库的增加．     

小麦—玉米轮作长期肥料定位试验中土壤磷库的变化：Ⅰ.磷肥产？…

The effects of long-term applying fertilizer P and manure on the pools of soil total P and inorganic P and the crop yield in rotation of winter wheat-summer maize-->spring maize were studied. The results showed that the pool of soil total P and inorganic P were increased by applying fertilizer P and manure, and the phosphorus mostly accumulated in soil was inorganic P. The critical amounts of fertilizer P (P2O5) for balancing soil P were 94.7 kg.hm-2 to winter wheat-summer maize and 51.5 kg.hm-2 to spring maize. Based on regression equations, the application rates of fertilizer P (P2O5) for economic optimum and highest yields were 135.8 and 149.8 kg.hm-2 to winter wheat-summer maize, and 88.6 and 95.9 kg.hm-2 to spring maize, respectively.     

中亚热带红壤地区稻-稻-草轮作系统稻田土壤质量评价

在中亚热带红壤地区,利用定位研究方法,比较了5种不同的轮作模式,即早稻-晚稻-黑麦草、早稻-晚稻-黑麦草→早稻-晚稻-冬闲、早稻-晚稻-3/4黑麦草‖1/4紫云英、早稻-晚稻-紫云英、早稻-晚稻-冬闲,对稻田土壤质量的影响。研究结果表明,与常规稻作系统相比较,在稻-草轮作模式下,稻田土壤养分含量增加,物理性状改善,土壤生物活性提高,土壤动物数量增加。在对土壤功能评价的基础上利用土壤质量评价体系定量地评价了5种轮作模式的土壤质量状况。“水分贮存功能”(AW E)、“土壤结构退化抑制功能”(RSSD)、“稻田作物品质和产量维持功能”(SCOP)其评价值以及最终的土壤质量指数(SQ I)都是稻-稻-3/4黑麦草‖1/4紫云英、稻-稻-黑麦草、稻-稻-紫云英3种轮作模式大于常规稻作模式,其中以稻-稻-3/4黑麦草‖1/4紫云英表现最优;“促使水分运移、提高水分有效性功能”(FWM A)功能在5种轮作模式中其评价值相等。结果还表明,土壤质量指数(SQ I)、土壤退化指数(SD I)和生物肥力指数(B IF)之间具有良好的线性关系,说明此3种评价方法都能有效地评价研究试区稻田土壤质量。土壤退化指数(SD I)表明,稻-草轮作模式稻田土壤质量都有不同程度的提高,而常规稻作系统稻田土壤质量有轻微下降。稻田土壤蚯蚓丰富度与土壤质量指数(SQ I)、土壤退化指数(SD I)和生物肥力指数(B IF)都成显著的正相关,蚯蚓的丰富度可指示本研究试区稻田土壤质量。     

小麦-玉米轮作长期肥料定位试验中土壤磷库的变化Ⅰ.磷肥产量效应及土壤总磷库、无机磷库的变化

研究了冬小麦-夏玉米→春玉米轮作中,长期施用磷肥、有机肥对土壤总磷库、无机磷库的影响及磷肥的产量效应.结果表明,长期施用磷肥、有机肥土壤全磷、总无机磷均有不同程度的积累,土壤磷素的积累以无机磷为主.根据土壤磷素的收支平衡状况,计算出维持土壤磷素收支平衡磷肥的临界用量:冬小麦-夏玉米种植年份为P₂O₅94.7kg·hm^-2,春玉米种植年份为P₂O₅51.5kg·hm^-2.根据肥料效应函数计算出磷肥(P₂O₅)的经济最佳、最高产量用量分别为:冬小麦-夏玉米种植年份为135.8、149.8kg·hm^-2,春玉米种植年份为88.6、95.9kg·hm^-2.     

基于秸秆还田条件下的黄灌区稻旱轮作土壤硝态氮淋失特征研究

宁夏引黄灌区农田面源污染较为严重,区内大部分排水沟水质为劣Ⅴ类,其主要污染物硝态氮与铵态氮。设置常规施肥(CK)、常规施肥条件下施用4500kg/hm~2(T1,半量还田)和9000 kg/hm~2(T2,全量还田)秸秆3个处理。利用树脂芯法吸附10、20、30、60、90cm土层的硝态氮流失量。2009—2013年的试验结果表明:秸秆还田能够减少土壤30cm土层的硝态氮淋失。与对照硝态氮淋失量(15.76 kg/hm~2)相比,T1(13.76 kg/hm~2)与T2(13.74 kg/hm~2)均达到显著差异(P0.05),淋失量分别减少12.71%和12.84%,T1与T2没有达到显著差异。秸秆还田对土壤硝态氮淋失的影响效应主要体现在30cm土层处,10、20、60与90cm土层处的处理与对照都没有达到显著差异。秸秆还田提高了30cm土层的土壤有机质与土壤总氮,与对照(13.78 g/kg)相比,T1与T2土壤有机质分别提高0.89 g/kg和1.24 g/kg;试验结束后,对照、T1和T2的总氮是达到0.64、0.66和0.69 g/kg,与对照相比,处理分别提高了2.76%和6.83%。秸秆还田有助于作物增产,T1与T2的水稻平均增产9.24%和10.37%,小麦增产10.11%和11.51%。     

小麦—玉米轮作长期肥料定位试验中土壤磷库的变化：Ⅱ.土壤Ols …

研究了冬小麦－夏玉米→春玉米轮作的长期肥料定位试验中,不同磷肥、有机肥用量下土壤Ｏｌｓｅｎ－Ｐ及各形态无机磷的动态变化。结果表明,土壤Ｏｌｅｓｎ－Ｐ及各形态无机磷含量增减决定于土壤磷素的积累与消耗量,长期不施磷肥,土壤Ｏｌｅｓｎ－Ｐ含量逐渐下降并趋向临界水平,磷肥用量与作物吸磷量基本持平时,可以维持土壤Ｏｌｓｅｎ－Ｐ动态平衡。以用量高于作物的吸磷量时,土壤Ｏｌｓｅｎ－Ｐ及各形态无机磷均有不同程度的     

半干旱黄土区苜蓿草地轮作农田土壤氮、磷和有机质变化

大田试验研究了多年生苜蓿草地轮作农田2年内的耕层土壤氮、磷养分和有机质变化.结果表明,与苜蓿连作相比,苜蓿草地轮作成农田后,土壤N和有机质消耗增加,2年中耕层土壤全氮含量平均分别下降了5.4%和19.5%、有机质下降了46.8%和28.2%,土壤全磷无显著变化;轮作提高了土壤氮、磷养分有效性及其活化率,土壤硝态氮含量2年分别提高了15.5%和159.1%、速效磷含量提高了44.5%和48.0%,差异显著.不同轮作方式对土壤养分变化有显著影响.苜蓿草地轮作后第2年,种植春小麦与种植玉米相比差异显著,种植马铃薯和休闲处理土壤养分变化幅度处于二者之间.种植春小麦能够维持农田土壤肥力生长季平衡,种植玉米增加了对土壤全氮、有机质和速效磷的消耗,土壤养分含量出现季节性下降,C/N和C/P降低.在半干旱地区多年生苜蓿草地向农田转变过程中,以轮作春小麦为宜,应避免种植玉米作物,以维持农田肥力平衡.     

小麦-玉米轮作长期肥料定位试验中土壤磷库的变化Ⅱ.土壤Olsen-P及各形态无机磷的动态变化

研究了冬小麦-夏玉米→春玉米轮作的长期肥料定位试验中,不同磷肥、有机肥用量下土壤Olsen-P及各形态无机磷的动态变化.结果表明,土壤Olsen-P及各形态无机磷含量增减决定于土壤磷素的积累与消耗量.长期不施磷肥,土壤Olsen-P含量逐渐下降并趋向于临界水平,磷肥用量与作物吸磷量基本持平时,可以维持土壤Olsen-P动态平衡.磷肥用量高于作物的吸磷量时,土壤Olsen-P及各形态无机磷均有不同程度的积累.土壤无机磷的积累以Ca₂-P,Ca₈-P为主,平均占无机磷积累总量的52.3%,其中Ca₈-P占二者积累磷总量的78.3%.其次为Al-P,Fe-P的积累,平均占无机磷积累磷总量的26.1%,O-P、Ca₁₀-P平均占20.4%.长期有机肥、化学磷肥配合施用明显地增加了磷肥的有效性.     

不同类型土壤小麦-水稻轮作体系施用含重金属污泥的环境效应

采用贵州黄壤、石灰土和浙江水稻土,通过盆栽试验探讨了在3种土壤上施用含不同浓度重金属的污泥对小麦、水稻生长及锌(Zn)镉(Cd)吸收性的影响.结果表明： 不同土壤施用同种污泥所产生的重金属污染风险不同,在黄壤和水稻土上施用高浓度重金属污泥对作物的污染风险较高.一次施用Zn、Cd浓度分别为1789、8.47 mg·kg-1的污泥1.6%,使黄壤小麦籽粒中Zn、Cd浓度分别达109、0.08 mg·kg-1;第二次施用后种植水稻,糙米中Zn、Cd浓度达52.0、0.54 mg·kg-1.而施用污泥后石灰性土壤的两种作物其可食部分均无重金属污染风险.土壤醋酸铵提取态Zn是影响麦粒和糙米中Zn浓度的主要因素,而土壤醋酸铵提取态Cd对麦粒和糙米中Cd浓度无明显影响.施用高浓度重金属污泥使3种土壤Zn、Cd全量显著提高,且两次施用后土壤全量Zn均超过国家土壤环境质量二级标准.     

浙江天童森林砍伐对土壤养分库和氮矿化-硝化特征的影响

揭示不同砍伐频率对森林土壤养分库和氮周转的影响,对于理解森林养分循环的干扰响应具有重要意义。本研究以浙江天童常绿阔叶林为对象,选择了3个具有不同砍伐频率的群落比对组,分析各组内土壤有机碳和氮磷养分库,以及氮素矿化、硝化速率的变化。结果表明:3组群落中,重复砍伐群落的土壤总氮和总有机碳储量显著减小(P0.05),而土壤总磷、铵态氮和硝态氮储量、土壤容重显著增加(P0.05)。土壤氨化速率和氮矿化速率在比对组间无显著差异(P0.05),但硝化速率在重复砍伐后显著增加(P0.05)。本研究表明,土壤养分库和氮转化对森林重复砍伐的响应方式不同。森林重复砍伐后,土壤有机碳库和氮库含量降低,磷库和无机氮库含量增加,氮素矿化和氨化速率变化不显著,硝化速率显著提高。     

Effects of organic matter on sulphur oxidation in soil and influence of sulphur oxidation on soil nitrification

Summary The effects of wheat straw and pressed sugar beet pulp on sulphur oxidation were determined in a loam soil amended with 1% (w/w) elemental sulphur. Wheat straw stimulated the oxidation of elemental sulphur over the first 2 to 3 weeks of the incubation period, resulting in an increase in LiCl-extractable sulphate. After 4 to 7 weeks incubation however, the only significant increase in soil sulphate followed the 1% straw addition, while at week 7 sulphate concentrations in the 0.25% and 5.0% straw amended soils were lower than the control. Pressed sugar beet pulp (1% w/w) initially stimulated the oxidation of elemental sulphur in the soil, but by weeks 3 to 7 of the incubation period rates of oxidation in pulp-amended soils were lower than the control. Towards the end of the incubation period however, sulphate concentrations in the amended soils exceeded the control values, significantly so by week 11. The concentration of thiosulphate and tetrathionate also increased in soils receiving sugar beet pulp. Nitrification was inhibited in soils in which sulphur oxidation was actively occurring. Although possible alternatives are mentioned, such inhibition appears to result from a decrease in soil pH brought about by the oxidation of elemental sulphur to sulphuric acid.     

南方红壤丘陵区杜仲人工林土壤水分动态

利用时域反射仪(TDR)定位监测方法,研究了南方红壤丘陵区杜仲人工林土壤水分分配规律.结果表明:不同月份间土壤蓄水量差异极显著(P<0.01),研究时段内土壤水分呈低-高-低的单峰变化.杜仲人工林土壤水分垂直变化显著,且不同季节变化规律各异:根据土壤水分的季节消长和物候变化趋势可将土壤水分变化分为土壤水分积累期和消耗期;按降雨量的季节分配可将土壤水分变化分为干季和湿季两个时段.土壤蓄水量与大气相对湿度(RH)、大气温度(t)、饱和水汽压差(VPD)、降雨量(R)显著相关(P<0.05),降雨量是最直接的影响因子,其次是大气温度.次降雨后土壤水分损失率与干旱天数呈显著的双曲函数关系(P<0.05),土壤蓄水量与雨后干旱天数呈显著线性负相关(P<0.05),在次降雨后的持续干旱条件下,土壤水分损失随着土层深度的增加逐渐趋于缓和.     

南方红壤丘陵区油桐人工林土壤水分动态

利用时域反射仪(TDR)定位监测方法,研究了南方红壤丘陵区油桐人工林土壤水分动态规律.结果表明:不同月份间土壤蓄水量差异达极显著水平,研究时段内土壤水分动态变化可划分为土壤水分积累期、土壤水分消耗期和土壤水分稳定期3个时期;油桐人工林土壤水分垂直变化显著,且不同季节的变化规律各异;土壤蓄水量与大气相对湿度(RH)、大气温度(t)、饱和水汽压差(VPD)、降雨量(R)等气象因子显著相关(P<0.05); 次降雨后,土壤水分损失率与干旱天数呈显著的双曲函数关系,土壤蓄水量与雨后干旱天数呈显著的线性负相关(P<0.05);在次降雨后的持续干旱条件下,土壤水分损失随着土层深度的增加逐渐趋于平缓.     

长期施磷对黄壤旱地磷库变化及地表径流中磷浓度的影响

对贵州黄壤旱地进行采样以及盆栽试验,探索黄壤旱地磷库的变化及其对地表径流磷量的影响。结果表明,长期施磷后黄壤旱地无机磷占全磷的比例逐渐增高,Al-P、Fc-P和Ca-P积累的顺序为Fe-P>Al-P>Ca-P。长期施磷后黄壤旱地的有效磷和藻类可利用的总磷也不断积累,高磷（Olsen-P>25mg·kg^-1)旱地藻类可利用的总磷与Al-P、Fe-P和Ca-P的相关系数分别为0.859、0.903和0.650,Fc-P对藻类可利用磷量的影响起着最重要的作用。在模拟雨强为63.2mm·h^-1下,降雨30min后,低磷黄壤旱地（Olsen-P为4.62-15.9mg·kg^-1)径流中磷酸根磷含量仅为2.81-4.17μg·L^-1,生物有效性磷含量为0.723-0.876mg·L^-1;高磷黄壤旱地（Olsen-P)为29.4-59.2mg·kg^-1)径流中磷酸根磷含量达到0.026-0.714mg·L^-1,生物有效性磷含量增加到0.996-1.281mg·L^-1;高磷黄壤旱地地表径流磷量能加速水体富营养化的产生。     

西南丘陵区不同耕作模式下玉米田土壤呼吸及影响因素

为了探讨不同耕作模式对旱作农田土壤呼吸的影响,采用LI6400-09在重庆北碚西南大学实验农场对平作(T)、垄作(R)、平作+覆盖(TS)、垄作+覆盖(RS)、平作+覆盖+秸秆速腐剂(TSD)、垄作+覆盖+秸秆速腐剂(RSD)6种处理下的西南紫色土丘陵区小麦/玉米/大豆套作体系中玉米生长季节的土壤呼吸及其水热生物因子进行了测定和分析。结果表明,玉米整个生育期阶段农田土壤呼吸先增强后减弱,变化范围为1.011—5.575μmol m-2s-1,不同处理土壤呼吸速率差异显著,表现为RSDTSDTSRSTR。垄作降低了玉米农田土壤呼吸速率,秸秆覆盖提高土壤呼吸速率。10 cm土层的土壤温度表现为RTRSDTSDRSTS,土壤呼吸的土温敏感指标Q10值排序为TSTSDRS=RTRSD。5 cm土层的土壤含水量高低排序为TSDTSRSRSDRT。土壤呼吸的土壤水分响应阈值大小排序依次为RTRSRSDTSTSD,介于11.98%—13.11%。其中垄作下的响应阈值较低,秸秆覆盖的作用提高了土壤水分的响应阈值。干漏斗法捕获的土壤动物在玉米农田生态系统中优势类群有弹尾目、螨目和双翅目。单纯的垄作减少了土壤动物数量,秸秆覆盖下土壤动物数量明显增多,土壤动物多样性指数较高;陷阱法捕获的土壤动物与土壤呼吸存在正相关关系,地表活动的土壤动物越多,土壤呼吸作用就越强,其中R的相关系数最高,r=1.000,P=0.017,TS的相关系数r=0.915,P=0.029,而传统耕作下土壤动物数量与土壤呼吸没有明显的关系。玉米田整个生长季均表现为碳汇,净碳汇为679.244—723.764 g(C)/m2。与对照相比,垄作和秸秆覆盖有利于农田生态系统的碳汇,增汇达2.91%—6.55%。     

湘南红壤丘陵区不同生态种植模式下土壤磷素流失特征

以湖南省祁阳县红壤坡地大型标准径流场为例,研究了湘南红壤丘陵区8种不同生态种植模式下土壤磷素的地表流失特征.结果表明: 总磷流失量以撂荒处理(T₁)最严重,顺坡种植模式处理(T₂、T₃)其次,5种梯田模式处理(T₄～T₈)均能有效减少土壤磷的流失,磷流失量分别是T₁处理的9.9%、37%、0.7%、2.3%和1.9%.生态种植模式直接影响红壤坡地土壤磷素的地表流失形态,研究区流失的磷素以颗粒磷为主.暴雨(日降雨量＞50 mm)情况下,降雨量对不同生态种植模式下磷流失量影响差异不大,但磷流失量随降雨强度增大而增加.红壤坡地土壤磷素地表流失主要集中在6-9月,降雨量和降雨强度是影响湘南红壤丘陵区土壤磷素地表流失时间分布的直接因素.
     

基于景观及微地形特征的丘陵区土壤属性预测

为探讨小流域尺度丘陵区的高分辨率数字土壤制图方法,通过对景观相分类的探索,配合应用不同尺度的Geomorphons(GM)微地形特征数据构成分类变量组参与高分辨率土壤pH、黏粒含量和阳离子交换量的预测制图,并与传统数字高程模型衍生变量和遥感变量进行组合与比较分析。此外,采用支持向量机、偏最小二乘回归和随机森林3种机器学习模型择优与残差回归克里金复合参与预测模型的构建与评价。结果表明: 景观及多尺度微地形分类变量组的应用分别提高小流域尺度丘陵地貌区pH、黏粒含量和阳离子交换量预测精度的18.8%、8.2%和8.7%。包含植被信息的景观相分类图相比土地利用数据有更高的模型贡献度;5 m分辨率的GM微地形分类图相比低分辨率的分类图更适宜高精度的预测制图。黏粒含量使用随机森林复合模型有最高的预测精度,而pH和阳离子交换量则不适宜在随机森林模型的基础上加入残差回归克里金模型。景观-多尺度微地形分类变量、数字高程模型衍生变量和遥感变量三者结合的模型预测表现最佳,表明多元变量在起伏地形区域相比单一数据源能够包含更多的土壤有效信息。由GM数据和地表景观数据组成的景观分类变量组作为主要变量能够解释小流域丘陵区部分土壤属性约40%的空间变异。在同类型土壤预测制图研究中,多分辨率GM及景观分类数据有潜力作为环境变量参与预测模型的构建。     

黄土丘陵区生物土壤结皮层水稳性

采用改进的土壤水稳性团聚体数量测定方法,研究了黄土丘陵区不同组成和生物量的生物结皮层水稳定性.结果表明：生物结皮层的水稳定性与其生物组成有关,苔藓结皮的水稳定性显著高于藻结皮,震荡390次后,苔藓结皮的厚度和质量损失率仅分别是藻结皮损失率的47.3%和40.1%;生物结皮层水稳定性与生物结皮的生物组成有关,60%以上苔藓覆盖度的生物结皮的稳定性最高,质量和厚度损失率分别是藻结皮（无苔藓覆盖）损失率的28.6%和22.7%;生物结皮层水平方向结构水稳定性显著大于垂直方向,震荡390次后,苔藓结皮的面积损失率仅为厚度损失率的6.4%.试验分析证实,生物结皮层是一种水平方向稳定性极强的层状结构体,这一结构特性增强了其抗风蚀和水蚀的能力.