江苏氮磷钾化肥使用地域分异及环境风险评价

深入认识江苏省氮磷钾化肥投入的空间格局及其环境风险,有利于调控江苏农田施肥合理分布、加强化肥使用风险管理和分区指导,防治农业面源污染.考虑氮磷钾3种化肥不同的环境污染效应,建立带有权重系数的化肥使用环境风险指数模型,对江苏省氮磷钾化肥使用强度的地域分异特征和环境风险进行研究.应用层次分析法,确定氮磷钾3因子的权重.根据国家生态县建设化肥使用强度小于250 kg·hm-2的标准,参照目前发达国家氮磷钾1∶0.5∶0.5的养分结构,确定氮磷钾3元素的环境安全阈值.结果表明:目前江苏氮磷钾化肥使用强度呈现出从南到北逐步增加的规律性地域分异,极值比为3.3.其中,氮肥、磷肥和钾肥的极值比分别是3.3、4.5、4.4.全省13个地市氮磷钾投入平均比例是1∶0.39∶0.26,不尽合理.苏南地区氮磷钾肥比例相对平衡,苏北地区养分结构失调严重.全省氮磷钾化肥施用环境风险指数为0.69,属于中度环境风险;苏南地区处于低度风险,苏中地区处于中度风险,苏北地区各地市处于中度、重度或严重风险.江苏省化肥施用的地域分异及环境风险受到自然、经济、体制、政策、管理等多种因素影响.     

黄土高原不同生态治理小流域土壤有机质、容重及黏粒含量的对比

为探讨不同生态治理小流域土壤性质的差异,本研究分别从坡向、坡位、区段和土层4个方面分析了人工刺槐林流域杨家沟(YJG)与封禁荒草地流域董庄沟(DZG)土壤有机质(SOM)、土壤容重(BD)和黏粒含量(CC)的空间分异.结果表明: YJG与DZG的SOM、BD、CC分别为12.78 g·kg^-1、1.24 g·cm^-3、19.2%与11.13 g·kg^-1、1.21 g·cm^-3、18.2%,前者均略高,但差异不显著.各指标均为东坡大于西坡;SOM和CC顺坡向下有增加趋势,BD变异最小;SOM由上游至下游呈增大趋势,BD和CC不断减小;由土表向下至60 cm土深,BD和CC不断增大,SOM不断减小.各指标的空间敏感性依次为CC＞SOM＞BD,空间因素的影响效用依次为土层＞区段＞坡向＞坡位.上游CC、中游BD和CC在两流域间的差异显著,各指标对坡位、区段、土层的敏感性均为YJG＜DZG.     

滴灌与沟灌栽培杨树人工林土壤水分动态与生产力

在北京大兴区永定河故道沙地上对9年生杨树人工林进行滴灌和沟灌栽培,于根系主要分布土层(20、40、60、80 cm)布设土壤水分传感器并利用智能采集器实时监测土壤含水率,分析不同灌溉措施下的土壤水分动态变化及杨树人工林生产力。结果表明: 单次有效的滴灌和沟灌后,沿树行形成的湿润体垂直深度分别为72和143 cm,湿润体横切面的面积分别为0.41和2.71 m²;灌溉量分别为79.20和776.47 m³·hm^-2,后者为前者的9.8倍,灌溉后杨树吸收根主要分布土层(0～40 cm)的土壤含水率下降到水分轻度亏缺临界值(土壤含水率为田间持水量的70%)的历时均为11 d左右。2019年4—10月,沟灌5、7、9月3次总灌溉量为2329.41 m³·hm^-2;滴灌18次,总灌溉量为1425.60 m³·hm^-2。沟灌下杨树人工林土壤水分中度亏缺(土壤含水率低于田间持水量的60%)累计天数达109 d,而滴灌下的杨树人工林土壤水分始终未发生中度亏缺。滴灌下杨树人工林蓄积年生长量为38.92 m³·hm^-2,是沟灌(25.43 m³·hm^-2)的1.5倍,表明不同灌溉措施下杨树人工林生产力差异显著。     

不同土壤水分条件下土壤容重对玉米根系生长的影响

用玉米作为实验材料进行分根实验。种子根平分在装有土娄土的分隔的白铁皮桶中。土壤容重分 4种处理 :低容重 (两边容重都为 1 .2 0 g· cm-3 )、中容重 (两边容重都为1 .33g· cm-3 )、高容重 (两边容重都为 1 .45g· cm-3 )和混合容重 (一边为 1 .2 0 g· cm-3 ,另一边为 1 .45g· cm-3 )。土壤水分控制在高基质势 (- 0 .1 7MPa)和低基质势 (- 0 .86MPa) 2个水平。结果表明 :当植株生长在高紧实土壤或土壤基质势从 - 0 .1 7MPa降到 - 0 .86 MPa时 ,根长和根干重都显著降低 ;紧实土壤使根长降低的同时还使根的直径增大。然而 ,当植株生长在混合容重土壤中时 ,处在低容重土壤中的根系生长得到加强 ,补偿甚至超补偿高容重土壤中根系生长的不足     

不同初始含水率下粘质土壤的入渗过程

土壤入渗是降雨渗入土体形成土壤水的基本水文过程,土壤渗透能力影响着地表径流和土壤侵蚀强度。土壤初始含水量决定了入渗初期的土水势,是影响土壤入渗过程的重要因素。利用环刀法,观测了三峡库区林地和草地的土壤入渗过程,对比分析了不同初始含水率下土壤入渗率和常用入渗模型的适宜性。结果表明,随土壤初始含水率的增大,林地和草地下土壤初始入渗率减小,入渗趋于稳定所需时间缩短,累积入渗量和稳定入渗率增大。土壤含水率为12%的林地初始入渗率为8.95 mm/min,是含水率40%林地初始入渗率的4倍,但1h累积入渗量仅是含水率40%林地的2/3。有机质含量丰富的草地土壤入渗过程对初始含水率的敏感性较弱,干湿草地相比较入渗参数的差异不如林地明显。随时间的延长,土壤入渗率逐渐降低,入渗曲线渐趋平缓,最小二乘法拟合结果显示Horton模型对林地和草地下土壤入渗过程的拟合效果较好,且模型参数具有物理意义,是分析和预测三峡库区林草覆盖下土壤入渗过程的适宜模型。     

凋落物添加条件下咸水灌溉对风沙土CO2排放及化学性质的影响

沙拐枣作为塔克拉玛干沙漠公路防护林主要优势物种之一,其凋落物在该区域的碳循环过程中具有重要作用。采用室内培养试验测定了沙拐枣凋落物添加后,在25%、50%、75%、100%田间持水量的咸水(SW)和淡水(FW)灌溉条件下,风沙土CO₂排放、土壤有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)、pH和电导率(EC)的动态变化。结果表明: 咸水灌溉对土壤CO₂排放具有抑制作用,在4种土壤含水量处理下,淡水灌溉比咸水灌溉的CO₂累积排放量增加1.9%～29.1%;土壤CO₂累积排放量随土壤含水量的增加而升高;在沙拐枣凋落物添加条件下,SOC在前期迅速下降,但后期所有处理SOC均逐渐升高后趋于稳定;培养结束时,各处理DOC含量比培养前提高了41.3%～92.4%;在培养结束时各处理与培养前相比pH升高了0.20～0.35;EC随土壤含水量的增加而升高,培养结束时在4种含水量条件下,咸水灌溉下EC比培养前增加了0.11～0.79 mS·cm^-1,而淡水灌溉下EC比培养前有增有减。土壤CO₂累积排放量与SOC、DOC、pH呈显著正相关,但与土壤含水量相关性不显著。凋落物添加条件下咸水灌溉以及较低的含水量条件均能抑制风沙土CO₂的排放,EC受灌溉水质和土壤含水量的影响较大。     

地下滴灌条件下三倍体毛白杨根区土壤水分动态模拟

在根系分布试验观测的基础上,提出了三倍体毛白杨一维根系吸水模型,在考虑根系吸水情况下利用HYDRUS模型模拟了地下滴灌条件下三倍体毛白杨根区的土壤水分动态,通过田间试验对模型进行验证,并利用HYDRUS研究了不同灌水技术参数对土壤湿润模式的影响.结果表明：在灌溉结束和水分再分布24 h后,土壤含水量模拟结果的相对平均绝对误差(RMAE)分别为7.8%和6.0%,均方根误差(RMSE)分别为0.036和0.026 cm³·cm^-3,说明HYDRUS模型能很好地模拟地下滴灌条件下三倍体毛白杨根区的短期土壤水分动态,且所建根系吸水模型合理;与2、4 L·h^-1的滴头流速和连续性灌溉相比,流速1 L·h^-1和脉冲式灌溉(每隔30 min灌水30 min)能增大土壤湿润体体积,且可以减少水分深层渗漏量,因此,对试验地三倍体毛白杨根区进行地下滴灌应首选流速1 L·h^-1的脉冲式灌溉.     

不同土壤水分下山杏光合作用光响应过程及其模拟

摘 要 利用CIRAS－2型便携式光合作用测定系统,在黄土高原丘陵沟壑区,测定了山杏（Prunus armeniaca L.）在8个土壤水分梯度下光合作用的光响应过程,并采用直角双曲线模型、非直角双曲线模型和直角双曲线修正模型对其进行拟合分析。结果表明：土壤相对含水量（RWC）在56.3%—80.9%范围内,山杏在强光下能维持较高的光合作用水平,受到的光抑制不明显。在此土壤水分范围内,3个模型均能较好地拟合光合作用的光响应过程及其表观量子效率（Φ）、光补偿点（LCP）和暗呼吸速率（Rd）,对Φ、LCP和Rd的拟合精度以非直角双曲线模型＞直角双曲线修正模型＞直角双曲线模型。但超出此范围（即RWC＜56.3%或RWC＞80.9%）时,山杏的光合作用在强光下会发生明显的光抑制,表现为光合速率随光强增加而明显降低,量子效率和光饱和点明显减小,此时只有直角双曲线修正模型能较好地拟合山杏光响应过程及其特征参数。结论：山杏光合作用正常的土壤水分范围在RWC为56.3%—80.9%之间;直角双曲线修正模型能较好地拟合各种土壤水分下山杏的光响应过程及其特征参数;直角和非直角双曲线模型适用于正常水分下山杏光响应过程及其特征参数的模拟,但不能用于拟合胁迫水分（或光抑制）下的光响应过程。     

芦芽山典型植被土壤有机碳剖面分布特征及碳储量

摘要: 基于芦芽山沿海拔梯度分布的灌丛草地、针阔混交林、寒温性针叶林和亚高山草甸四类典型植被下土壤剖面实测数据,分析了土壤有机碳的垂直分布特征及其与土壤理化因子的关系。结果表明,各植被类型下土壤剖面上层SOC含量最高,最大值往往出现在10—20 cm层,然后向下逐渐减小。土壤有机质含量由剖面上层最大值向下降低过程中,某深度土壤剖面层段有机质含量急剧减小。亚高山草甸剖面这一深度为20 cm,寒温性针叶林剖面为50 cm,针阔混交林剖面为20 cm,灌丛草地剖面为40 cm。0—10 cm层各植被类型间SOC含量差异不显著;10—20 cm层,亚高山草甸和寒温性针叶林SOC含量显著高于其他类型;20—50 cm层,亚高山草甸SOC含量与灌丛草地接近,显著高于针阔混交林,低于寒温性针叶林。植被类型对有机碳剖面分布影响较大。土壤剖面各层有机碳含量与容重呈显著负相关,与土壤含水量和全氮含量呈显著正相关,与土壤pH值呈弱的负相关,与深层黏粒和粉粒含量正相关,在30—50 cm正相关性显著。逐步回归分析结果表明,亚高山草甸SOC含量与土壤总氮含量、含水量和容重的显著相关,寒温性针叶林SOC含量与全氮含量显著相关,针阔混交林SOC含量则与总氮含量和土壤容重显著相关,而灌丛草地SOC含量与容重显著相关。在20 cm深度,四种植被土壤有机碳密度差异不显著;50 cm深度亚高山草甸、寒温性针叶林土壤有机碳储量显著高于针阔叶混交林和灌丛草地,50 cm深度土壤有机碳储量与海拔高度呈显著线性正相关（R2=0.299,P=0.01）。     

连续施用保水材料对旱作条件下土壤特性及燕麦生长的影响

以坝莜一号为材料,研究连续4a施用保水材料聚丙烯酰胺(PAM)与聚丙烯酸钾(PAM-K),对旱作农田不同土层土壤微生物量变化与相应土层土壤含水量、容重、电导率、养分及燕麦生长的影响。结果表明,旱区农田施用PAM-K和PAM的微生态效应存在时空差异,以连续施用4a效果最佳,其大小顺序表现为连续施用4a施用3a2a1a对照。连续施用4a PAM-K和PAM,0—60 cm土层土壤含水量平均增加了27.18%和34.40%;土壤容重、土壤电导率分别平均降低了2.33%和6.64%、29.50%和22.70%;相对显著增加了耕层土壤养分(有机质、碱解氮、有效磷、速效钾)含量;土壤微生物生物量碳、氮、磷增幅平均达24.11%、31.89%、46.52%和69.96%、35.21%、52.70%,尤其是连续施用4a PAM,10—20cm土层土壤微生物量氮增幅达98.95%及0—10cm、20—40cm土层土壤微生物生物量碳和土壤微生物量磷的增加最明显,增幅分别达31.13%和74.49%、62.27%和49.91%。连续施用4a PAM-K和PAM,植株鲜重、干重、株高、籽粒产量,分别增加了90.53%和146.91%、101.56%和128.13%、33.67%和76.39%、19.27%和22.40%。可见,连续多年施用PAM-K和PAM对施入层(0—20 cm)和近施入层(20—40 cm)改善效果显著;PAM对旱区土壤的适宜性优于PAM-K,可改善土壤质量,提高作物产量。