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2021年  第52卷  第2期

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研究报告
新嵊盆地玄武岩发育土壤的母质均一性判定
王孝, 叶青, 李建武, 王旭东, 李欣, 阮丽, 陶安
2021, 52(2): 253-260. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020060201
[摘要](114) [HTML] (42) [PDF](27)
摘要:
成土母质的均一性判定是土壤发生研究的必要起点,也是构建土壤时间序列和评价土壤质量变化的先决条件。选取浙江省新嵊盆地典型玄武岩发育土壤剖面为研究对象,采用土壤地理学和元素地球化学方法,通过对土壤剖面的形态特征、颗粒组成、母质不连续性系数、稳定元素Ti与Zr比值以及稀土元素分布模式等指标的分析,进行不同土壤剖面母质均一性的判定。研究结果表明,土壤颜色、结构、根系等土壤剖面形态自下而上呈现均一、渐变特性特征,且所有剖面没有发现异源堆积特征,可以初步直观判定研究剖面的母质均一性;土壤颗粒组成及扣除黏粒后的粗粉粒/中粉粒含量等指标都比较均一,并沿剖面垂直方向呈现较好的渐变趋势;Ti/Zr比值和稀土元素配分模式在不同层次间的分布也没有明显的差异;母质均一性系数均介于−0.6 ~ 0.6之间。因此,研究剖面内与剖面间母质来源相同。
土壤侵蚀作用对黄土高原黏化层鉴定和淋溶土分类的影响
张蕾, 张凤荣, 李超, 靳东升
2021, 52(2): 261-268. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020090702
摘要:
黏化层是淋溶土的首要诊断标准。一般情况下,黏化层是在长期相对稳定的湿润淋溶条件下形成的。但黏化过程很可能因为气候变化和土壤侵蚀作用而被打断。本文以山西土系调查16个淋溶土剖面为研究对象,通过对各剖面黏化层与上覆下伏层、各剖面间的基本特征及其理化性状分析,探索土壤侵蚀作用对黄土高原黏化层鉴定和淋溶土分类的影响。结果表明:(1)黄土高原16个淋溶土剖面中大多数黏化层与上覆层之间的形态特征过渡明显,胶膜、黏化率、粉黏比以及石灰性强弱等理化性质均表明黏化层主要是淋溶淀积的结果;(2)根据诊断层与诊断特性,将这16个淋溶土剖面进一步分为表蚀铁质干润淋溶土、石化钙积干润淋溶土、简育钙积干润淋溶土和普通简育干润淋溶土等不同亚类;(3)表蚀亚类的黏化率明显低于其他几个亚类,而粉黏比与之相反;(4)依据胶膜存在而被鉴别为黏化层的诊断层是古土壤黏化层受地质剥蚀作用剥蚀后而出露地表的。这一结果与土壤系统分类诊断剖面只限于近地表1.5 m、最多不超过2.0 m深度有关,而如果按土壤地理发生分类,则这些古土壤黏化层会被认定为“红黏土母质”并在土属一级得到反映。
基于人工神经网络和随机森林学习模型从土壤属性推测关键成土环境要素的研究
徐佳, 刘峰, 吴华勇, 宋效东, 赵玉国, 张甘霖
2021, 52(2): 269-278. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020090601
摘要:
土壤与其发生环境密切相关。如何利用土壤属性准确地推测环境要素的信息,是法庭土壤学的重要研究问题。本文以我国东部4省2市(北京、天津、河北、山东、安徽和江苏)为研究区,基于746个土壤表层样本的理化性质和光谱数据构建特征,使用人工神经网络和随机森林两种机器学习模型对海拔高度、年均温、年均降雨量和地表温度四个关键环境要素进行预测,并对两种模型的预测准确度进行了对比分析。结果显示:两个模型对四个目标环境变量的预测准确度R2在0.39 ~ 0.61之间;与神经网络模型相比,随机森林模型能够解释的环境变量的空间变异分别提高了9.9%、16.5%、10.3%、10.9%;同时发现,对海拔高度和降雨的预测效果要优于其他环境要素。这表明,利用机器学习的方法可以有效地从土壤属性反推其成土环境条件的信息,这为法庭土壤物证研究学中未知土壤样本的来源地范围识别提供了技术参考。
典型干旱区绿洲春季土壤盐分空间分布特征分析
刘洪波, 丁邦新, 白云岗, 张江辉, 王硕, 黄战
2021, 52(2): 279-285. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020040201
摘要:
干旱区绿洲春季土壤盐渍化问题十分严重。以新疆第二师31团灌区为例,在GIS技术的支持下,运用经典统计学和地统计学方法,对春季灌区内不同深度土层的盐渍化特征与空间分布格局进行分析,探讨了这一地区土壤盐渍化规律,为当地农业生产和土壤改良提供了理论依据。结果显示:春季灌区内土壤pH值范围在8.01 ~ 8.32,总体呈碱性;土壤盐分呈表聚型,盐分阳离子以K+和Na+为主,阴离子在耕地土壤以SO42−、在非耕地土壤以Cl为主;盐分类型耕地以氯化物-硫酸盐型为主,非耕地以硫酸盐-氯化物型为主。不同深度土层土壤盐分含量在水平方向均具有较强的变异性且大多具良好的空间相关性;其中,40 ~ 60 cm土层土壤盐分含量空间相关性强烈,0 ~ 20 cm、20 ~ 40 cm、80 ~ 100 cm土层空间相关性中等。在垂直方向上,0 ~ 20 cm、40 ~ 60 cm土层土壤盐分含量较高,在1.59 ~ 8.91 g kg −1之间;20 ~ 40 cm、80 ~ 100 cm土层盐分含量相对较低,在2.44 ~ 3.95 g kg −1之间。在水平方向上,不同深度土层的土壤盐分含量空间分布状况基本一致,研究区中部及东北部盐分含量相对较高,且由中部向两侧逐渐递减。中部荒漠化程度高,地势低洼之处盐分含量达3.00 ~ 8.91 g kg−1;西北和东南部盐分含量相对较低,在1.59 ~ 3.00 g kg −1之间。
城乡结合带农田土壤多环芳烃空间分布特征及来源解析—以南京市周岗镇为例
卢晓丽, 康翔, 魏宇宸, 王飞, 白浩然, 潘剑君
2021, 52(2): 286-296. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020072801
摘要:
为了解城乡结合带农田土壤PAHs的污染特征及分布规律,本文以南京市江宁区周岗镇为例,就该地区表层农田土壤中15种优控PAHs组分的含量、空间分布特征及来源进行了研究。结果表明:有14种PAHs普遍被检出(苊未检出),以高环(4 ~ 6环)PAHs为主;PAHs总量范围在24.49 ~ 750.04 μg kg−1之间,平均为230.89 μg kg−1,有48.28%的土样受到了污染;与国内其他地区农田土壤相比,研究区PAHs含量处于中低水平;空间趋势面分析表明,14种PAHs在东西和南北方向上呈现出明显的规律增减性;从空间分布格局来看,研究区土壤中14种PAHs含量差异较大,整体呈现由东北向西南递减的趋势,且个别点位存在PAHs的富集现象,存在局部点源污染;采用主成分及多元线性回归分析污染来源,结果显示,研究区PAHs来源主要为煤、生物质燃烧,其次为汽油、柴油燃烧,贡献率分别为71%和29%,这与当地的工业发展水平关系密切。
茶陵县烟稻复种区土壤养分时空变异特征
张阳, 屠乃美, 谢会雅, 陈舜尧, 邓浏平, 傅雪平, 王旋, 何伟
2021, 52(2): 297-305. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020081201
摘要:
采用传统统计学、地统计学的分析方法,使用2009年、2014年和2018年茶陵县烟稻复种区土壤养分含量数据,对该区土壤养分的时空变异特征及其与地形因子的相关性进行了研究。结果表明:2009年土壤有机质、速效钾含量偏低,pH适中,全氮含量适宜,全磷含量极低;2009年至2014年间土壤pH降低,氮、磷、钾养分含量升高;2014年至2018年间,土壤pH值升高,有机质、全氮含量降低,全磷、速效钾、可溶性氯含量继续升高。地统计学分析表明,随烟稻复种年限的增加,土壤pH、有机质变化受随机因素影响增大,速效钾、水溶性氯离子含量始终表现为强空间相关性。坡度对土壤pH、有机质含量影响显著,坡向对土壤速效养分含量影响较强,而时间和地形双因素间的交互作用对土壤养分含量的影响不显著。综上所述,湘东茶陵烟稻复种区的耕作制度有利于土壤肥力提高;整体而言,在现有施肥水平基础上,应适当增加氮肥用量、稳定磷肥投入,减少钾肥施用,以确保作物高产、地力可持续提升。
苏北县域农村居民点空间分布格局与可达性研究—以徐州市丰县为例
李保杰, 陈莉, 顾和和
2021, 52(2): 306-313. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020032801
摘要:
以徐州市丰县2018年Landsat 8 OLI_TIRS影像为数据源,借助GIS空间分析技术,采用核密度、邻近度指数、分形模型和可达性模型,对研究区农村居民点的空间集聚特征、分形特征和生产、生活可达性进行分析。结果表明:(1)研究区居民点分布的总体密度约1.52个/km2,呈现出“北高南低,内高外低”的空间分布格局,居民点空间分布总体上呈聚集-随机分布状态;(2)研究区农村居民点呈现明显的分形特征,聚集维数为0.7541,表明丰县农村居民点由测算中心向外围呈逐渐衰减的变化趋势;(3)研究区各村生产生活可达性整体较好,生产生活可达性最好的区域面积占比为13.71%,主要集中在研究区中部常店镇、孙楼镇和凤城镇等交通便利、靠近集贸市场、医院和学校的区域;生产生活可达性较差和最差的区域面积占比为27.43%,主要分布在受“边际效应”影响的省际边缘区,其次分布在受到河流的阻隔作用的区域,使得上述区域的生产生活可达性较差。
压砂条件下灰钙土地区农田土壤水分垂直入渗特征研究
郑飞龙, 王西娜, 葛敏, 李存云, 谭军利
2021, 52(2): 314-321. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020021701
摘要:
为探讨压砂条件下灰钙土水分垂直入渗特征,采用土柱模拟法,分别研究了压砂厚度、砂石粒径、土壤初始含水率及灌水量,对压砂条件下水分累计入渗量和土壤湿润锋的影响。结果表明:压砂条件下,土壤水分累计入渗量与入渗时间可以用正相关幂函数拟合。累计入渗量随着压砂厚度的增加呈增加趋势,入渗速率增加值的临界点是压砂厚度为15 cm;当砂石粒径为4.75 ~ 20 mm,明显促进水分垂直入渗过程,而砂石粒径20 ~ 40 mm及2 ~ 4.75 mm的处理,水分入渗速率变慢;土壤初始含水率增加,明显促进土壤水分垂直入渗;而灌水量从59 mm增加至177 mm时,有效促进水分入渗和湿润锋运移过程,但继续增加灌水量入渗过程则无显著性变化。
土壤渗流中渗透系数与液桥力关系研究
南轩, 刘艳慧, 孙语晨, 赵崤隆, 李云川, 饶增
2021, 52(2): 322-327. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020032501
摘要:
为了研究土壤渗流速度的动态变化过程,借助渗透率动态测试装置,监测渗透系数在不同水头作用下的变化趋势。采用计算流体力学与离散单元(CFD-DEM)数值分析方法,结合应用程序接口(API)二次开发功能,实现颗粒之间随着水分增加而产生液桥力的过程,分析颗粒之间的液桥力对渗流速度的影响。结果表明:不同水头下,测试的土壤渗透系数随着时间的延长而降低,相比于颗粒堆积方法分析渗流过程中渗透系数的变化情况,通过API加入液桥力,颗粒的粘结作用增强,渗透系数呈现与实验一致的变化过程,证明液桥力是导致渗流过程中渗透系数突然降低的一个影响因素。
冷温荒漠环境下柴达木黑果枸杞原生地土壤元素特征
张志春, 盛海彦, 欧建芳, 王军, 卢九斤, 郑明, 段中华, 王春雨, 黄志凤, 张继红, 谢得娟
2021, 52(2): 328-337. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020041701
摘要:
柴达木盆地中西部极度干旱,气候冷温,盐生植物黑果枸杞占有一定生态位。采集0 ~ 40 cm土样,用超细粉末压片-X射线荧光光谱法,测定部分元素含量,研究了柴达木黑果枸杞原生地土壤元素分布特征。结果表明:原生地土壤中人体必需微量元素Se、Sr含量较高,Co、Ni、V、Zn等含量相对低;Cl、S含量、富集程度(Kc > 3.0)俱高,稀土类元素富集程度普遍偏低,Ag、Pb、Br、W有局部聚集现象(C.V > 50%),但未有含量超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》土壤污染风险筛选值控制限值的元素。柴达木黑果枸杞原生地土壤能够较高程度富集Cl(Kc > 40.0)、S(Kc > 7.5)、Se(Kc > 4.0)及Sr(Kc > 1.0)等元素是母质与气候双重因素造就的结果。
冻融对东北黑土硒酸盐吸附解吸的影响
行文静, 牛浩, 李娇, 吴福勇
2021, 52(2): 338-345. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020072101
摘要:
为探究冻融过程对东北黑土硒酸盐(Se(VI))吸附、解吸的影响机理,通过室内不同初始含水率及冻融次数模拟冻融循环,随后利用冻融后土壤进行Se(VI)的吸附和解吸试验,分别采用Langumuir和Freundlich方程对Se(VI)吸附过程进行拟合。结果表明:冻融显著(P < 0.05)改变了东北黑土pH值、有机质、球囊霉素相关土壤蛋白及各粒级团聚体含量,冻融后土壤Se(VI)吸附量显著高于未冻融土壤。通过拟合发现东北黑土对Se(VI)的吸附更符合Langmuir模型(R2 > 0.967),高初始含水率及冻融循环次数均增加了冻融后黑土对Se(VI)的最大吸附量及缓冲容量,同时提高了Se(VI)的解吸率。70%含水率及多次冻融循环提高了黑土对Se(VI)的吸附潜能,促进Se(VI)的解吸,使得冻融后土壤硒的生物有效性增加,有利于作物根系对硒的吸收。
栀子不同生育期根际土壤细菌群落结构的动态变化
李巧玲, 肖忠, 任明波, 韩凤, 胡开治
2021, 52(2): 346-354. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020050801
摘要:
以三年生栀子(Gardenia jasminoides Ellis)的根际土壤为研究对象,分析了栀子不同生育期根际细菌群落结构的动态变化,以期为栀子的高产栽培提供科学依据。高通量测序结果显示,栀子各生育期土壤细菌多样性呈先升高后降低的趋势,在果实膨大期多样性最丰富;且每个生育期根际细菌群落的优势菌属不同,花蕾期的优势菌属为芽单孢菌属(Gemmatimonas),盛花期为c_Subgroup_6,果实膨大期为藓杆菌属(Bryobacter),盛果期为Burkholderia-Caballeronia-Paraburkholderia。此外,通过UPGMA聚类分析可将四组样品聚为两类,花蕾期和盛花期聚为一类,果实膨大期与盛果期聚为另一类。同时,冗余分析(RDA)结果表明:不同土壤环境因子对栀子根际细菌群落组成的影响不同,芽单孢菌属、Candidatus_Solibacter、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)及藓杆菌属的相对丰度与土壤pH、碱解氮、速效钾含量及酸性磷酸酶、酸性蛋白酶活性呈显著正相关。综合分析表明,栀子根际土壤养分、酶活性及根际细菌组成均随生育期而发生波动,生产中可根据各指标变化规律进行有效调控,为栀子高产栽培提供参考。
接种单细胞微生物对土壤团聚体形成及其稳定性的影响
王小姣, 李梦雅, 王文丽, 王世梅, 陈莎莎
2021, 52(2): 355-360. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2019081301
摘要:
将根瘤菌(Rhizobium sp.)G-01、肠杆菌(Enterobacter sp.)San8及粘红酵母(Rhodotorula mucilaginosa)R1等3株产胞外多聚物(Extracellular polymeric substances,EPS)的单细胞微生物接种于供试土壤,进行土培试验和盆栽黄瓜试验,研究接种微生物及作物根系对土壤团聚体形成、团聚体组成变化的影响。结果表明,3株单细胞微生物分泌EPS的量分别为2.12 mg(1010 cells)−1、0.56 mg(1010 cells)−1、172.71 mg(1010 cells)−1,其主要组分是多糖、其次是蛋白质,且含有羟基、羧基、羰基等官能团;土培试验后,接种产EPS单细胞微生物处理土壤的大团聚体(> 0.25 mm)含量比接种丝状微生物处理提高了71.31%,而盆栽试验后各处理土壤的大团聚体含量(> 0.25 mm)比土培试验后土壤显著增加,这可能是由于植株根系挤压及其分泌物作用促进了土壤大团聚体形成并提高了团聚体稳定性所致。
蚯蚓肥对温室番茄植株抗氧化能力的影响
姚澜, 关之昊, 王业迪, 杨真, 张新宇, 杨丽娟
2021, 52(2): 361-368. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020073001
摘要:
研究蚯蚓肥对温室番茄植株体内抗氧化能力的调节作用,为提高设施栽培条件下蔬菜抗病、抗逆能力提供理论依据和技术支撑。温室内盆栽试验,设置对照(CK)、化肥(CF)、牛粪(CM)和蚯蚓肥(EM)4个处理。观测植株表型性状(株高、茎粗、SPAD值和叶面积),并分别于番茄定植后25 d、50 d和75 d采集植株功能叶片和根系,测定防御酶活性(过氧化氢酶,CAT;过氧化物酶,POD;多酚氧化酶,PPO和超氧化物歧化酶,SOD)、根系活力及丙二醛含量(MDA)。结果表明:(1)蚯蚓肥可显著增加番茄叶面积和根系活力,对株高、茎粗、根系鲜重和叶片SPAD值以及根系丙二醛含量无显著影响;随生育期的延长,蚯蚓肥处理的根冠比呈上升趋势。(2)根系和叶片防御酶活性变化趋势相似,随生育期的延长,CAT活性呈下降趋势,POD活性呈上升趋势,PPO和SOD活性呈先升高后下降趋势。蚯蚓肥可提高番茄的CAT和POD活性,EM处理较其它处理增加21.63% ~ 511.2%;EM处理的PPO活性较CM处理增加54.6% ~ 163.9%,CF处理较CM和EM处理的SOD活性降低23.32% ~ 91.67%。(3)相关性分析表明,番茄叶面积与根系POD活性呈极显著正相关,根系活力与叶片POD呈极显著正相关,根系POD与叶片POD、PPO和SOD呈极显著正相关。设施蔬菜生产中适量施用蚯蚓肥,在促进作物生长发育的同时,可提高番茄植株的抗氧化能力,增强作物的抗逆性和抗病性,为作物高产和病虫害绿色防治奠定基础。
土壤腐殖物质组分结合态磷素有效性的研究
孙元宏, 李翠兰, 曹志远, 张晋京
2021, 52(2): 369-378. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2019121001
摘要:
以棕色针叶林土、暗棕壤和黄棕壤为供试土壤,采用常规的碱(0.1 mol L−1 NaOH + 0.1 mol L−1 Na4P2O7)提取液酸化法分离出胡敏酸(HA),碱不溶性的粗胡敏素(CHU)再经10%HF-HCl处理得到去除矿质灰分后纯化的胡敏素(PHU);利用酶水解和紫外照射方法,分析了上述各腐殖物质组分结合态磷素的有效性。结果表明:供试腐殖物质组分中磷含量以HA最高,其次为PHU,而CHU最低;HA、CHU和PHU中分别有32.1% ~ 51.7%、17.2% ~ 28.5%和22.3% ~ 35.7%的磷是以活性无机磷的形式存在,而29.5% ~ 37.6%、20.6% ~ 31.1%和26.2% ~ 41.5%的磷是以活性有机磷的形式存在;活性有机磷中,类植酸态磷的比例(9.51% ~ 27.6%)最高,其次为简单单酯磷(5.89% ~ 13.7%),而多核苷酸磷的比例(1.03% ~ 9.28%)最低;与未经紫外照射的样品相比,紫外照射合并酶水解使HA、CHU和PHU中活性磷的比例分别增加了0.90% ~ 3.77%、0.73% ~ 7.57%和0.69% ~ 3.91%;几种腐殖物质组分中,总活性磷的顺序为HA > PHU > CHU,而惰性磷的顺序则与之相反;总活性磷与Al含量呈显著负相关,而惰性磷则与Al含量呈显著正相关。上述结果说明,不同腐殖物质组分结合态磷素的有效性不同,其中HA结合态磷素的有效性最高,其次为PHU,而CHU结合态磷素的有效性最低,Al的存在能够抑制腐殖物质组分结合态磷素的有效性。
长期定位施肥对潮土磷素形态和有效性的影响
吴璐璐, 张水清, 黄绍敏, 杜伟, 柳小琪, 王晓红, 吕家珑
2021, 52(2): 379-386. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020061102
摘要:
研究长期定位施肥对潮土各形态磷含量变化及磷有效性的影响,为潮土合理施用磷肥提供理论依据。长期定位施肥试验开始于1990年,设CK(不施肥)、N2(单施尿素)、N2P(不施钾肥)、N2K(不施磷肥)、N1PK(低量氮肥和磷钾肥)、N2PK(平衡施肥)、N3PK(中高量施肥)、N4PK(高量氮肥和磷钾肥)、N2PKM(化肥和有机肥)、N2PKS(化肥和玉米秸秆还田)10个处理;采用Tiessen-Moir磷素分级法测定各施肥处理土壤不同形态磷含量,用常规方法测定有效磷、全磷含量,分析不同形态磷含量间的相关性。结果表明:经过28年定位施肥处理,N2PKM处理土壤各形态磷含量为盐酸态磷(HCl-P)> 残留态磷(Residual-P)> 氢氧化钠无机磷(NaOH-Pi)> 氢氧化钠有机磷(NaOH-Po)> 碳酸氢钠无机磷(NaHCO3-Pi)> 水溶性磷(Resin-Pi)> 碳酸氢钠有机磷(NaHCO3-Po)。在各施肥处理间,N2P、N1PK、N2PK、N3PK、N4PK、N2PKM、N2PKS处理土壤Resin-Pi、NaHCO3-Pi和NaOH-Pi含量显著高于CK、N2、N2K处理,而处理间NaHCO3-Po、NaOH-Po、HCl-P和Residual-P含量差异不显著。除NaOH-Po外,其它形态磷含量与供试土壤有效磷、全磷含量呈极显著相关,其中Resin-Pi对有效磷贡献最大,说明Resin-Pi是最有效的磷源。供试土壤条件下,合理配施化肥有机肥,可以激发磷素后效,使积累磷素向有效态转化,施用有机肥料能显著提高土壤中各磷组分含量,其中有机无机配施处理(N2PKM)提高程度高于单施化肥(N2PK),施用秸秆处理的各磷组分含量同样显著高于不施肥和化肥处理,且施用有机肥和秸秆处理(N2PKS)的中活性和中等活性磷均与土壤速效磷、全磷呈显著正相关,可在潮土上施用有机肥或秸秆处理,从而保持高比例的土壤有效磷库。
生物炭基肥对酸化茶园土壤养分及茶叶产质量的影响
李昌娟, 杨文浩, 周碧青, 张毅, 林祎, 邢世和
2021, 52(2): 387-397. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020090301
摘要:
针对多年生茶园土壤酸化严重、养分失衡、茶叶产质量下降等问题,以七年生酸化茶园为研究对象,设置不施肥(CK)、常规化肥(F)、生物炭(B)、低量生物炭基肥(BF1)、中量生物炭基肥(BF2)和高量生物炭基肥(BF3)6个处理,通过大田试验探究生物炭基肥对酸化茶园土壤肥力性状、茶树养分吸收以及茶叶产质量的影响,揭示生物炭基肥对茶叶的增产提质机理。结果表明:与CK相比,BF1 ~ BF3处理显著提高酸化茶园土壤pH以及铵态氮、硝态氮、速效磷、速效钾、交换性钙和交换性镁含量,且随炭基肥施用量的增加而增大,改土效果明显优于B和F处理;BF1 ~ BF3处理的茶叶养分积累量、SPAD值、产质量以及水浸出物、咖啡碱、氨基酸含量均显著高于CK处理,茶叶酚氨比显著低于CK处理,但与B和F处理的差异不显著;灰色关联分析表明茶叶产质量与土壤pH、铵态氮、速效钾、交换性镁和速效磷以及茶叶SPAD值、氮和镁积累量等因子关联密切,是影响茶叶产质量的主要因子。表明施用生物炭基肥可显著减缓酸化茶园土壤酸性,提高土壤养分有效性,促进茶树对氮、钾和镁的吸收,增强茶树光合作用从而显著提高茶叶的产质量,且以施用2590 kg hm−2生物炭基肥处理的效果较优。
提升集约化香蕉园土壤健康水平的根层调控策略与途径
张江周, 李宝深
2021, 52(2): 398-407. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020052001
摘要:
香蕉是热带亚热带地区一种重要的经济作物,在国际水果贸易中占有重要地位。与世界高产国家相比,我国香蕉生产单产存在较大的产量差,因此,如何消减土壤障碍因子,培育健康土壤,成为香蕉集约化生产中面临的重大挑战。本文提出了蕉园集约化生产根层土壤健康调控的策略:(1)明确香蕉生产中土壤障碍因子,(2)通过根层调控消减土壤障碍因子,(3)提高蕉园土壤生物活性和生态系统服务功能。集约化生产蕉园土壤物理、化学和生物学障碍因子,主要有土壤耕性差、pH低和有机质含量不高、养分有效性低、微生物多样性下降及枯萎病菌等土传病害和香蕉根结线虫为害加剧等。应采用相应的调控策略有增施石灰提高根层土壤pH、改善养分有效性;施用有机改良剂和其他调控措施相结合,在调酸的基础上改善土壤物理性质,提高有机质含量和养分的有效性;施用生物有机肥增加根际土壤有益微生物数量,减轻土传病害。总之,对根层进行综合调控可以提升集约化生产蕉园土壤健康水平和生态系统服务功能,实现香蕉产业提质增效和绿色可持续发展。
风沙区不同种植制度下的土壤风蚀效果研究
陈家欢, 袁立敏, 高永, 党晓宏, 杨制国, 卢立强, 梁钰镁
2021, 52(2): 408-415. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020021900
摘要:
为探究不同种植制度对风沙区喷灌圈耕地土壤风蚀效果的影响,以马铃薯-冬闲-玉米轮作(PT)、玉米-冬闲-玉米连作(SF)、马铃薯-燕麦-玉米轮作(WF)三种种植制度的喷灌圈耕地为研究对象,并以周边固定沙地(CK)为对照,春耕前采集表层0 ~ 5 cm土壤,用筛分法测定土壤的机械组成,分析土壤粒度参数及颗粒分形维数。结果表明:与CK相比,三种种植制度的耕地0 ~ 5 cm土层土壤细砂以下(< 0.1 mm)颗粒的含量下降12.83% ~ 42.45%,粗砂颗粒含量上升了284.12% ~ 502.86%,土壤颗粒表现出明显粗化现象,分选性变好,峰态向尖窄化发展,土壤退化严重,说明无论采用何种种植制度均会导致耕地土壤沙化。不同种植制度中,SF、WF相比PT均明显提高了耕地0 ~ 5 cm土层土壤细砂以下(< 0.1 mm)颗粒的含量,土壤颗粒出现细化趋势,分选性变好,峰态向尖窄化发展,分形维数值增大,表明玉米留茬和马铃薯收获后种植燕麦在风季可以减弱地表风蚀作用,降低耕地表层土壤细颗粒的流失。三种种植制度的偏差在各土层间没有显著差异,说明不同种植制度不足以使喷灌耕地的土壤粒度分配出现较大差异。
添加螯合剂诱导-栽培红叶菾菜(Beta vulgaris var. cicla L.)修复铅和镉污染土壤效果的研究
马叶, 赵国梁, 王晓凤, 成杰民
2021, 52(2): 416-424. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020062801
摘要:
以雄安新区安新县重金属污染农田土壤为供试土壤,以Cd超积累植物红叶菾菜(Beta vulgaris var. cicla L.)为供试植物,设置不同浓度EDTA和柠檬酸(0,2.5,5,7.5,10 mmol kg−1)处理进行盆栽试验,探究螯合诱导-红叶菾菜修复Cd、Pb污染土壤的可行性。结果表明:(1)与对照相比,添加EDTA螯合剂使红叶菾菜生长及生物量均受到抑制,一定浓度柠檬酸处理能显著促进植物生长,5 mmol kg−1柠檬酸处理对植物株高、茎粗及生物量与对照相比的上升比例分别为4.52%、44.07%和50%;(2)添加EDTA螯合剂后土壤中Cd、Pb有效态含量相比对照分别提高了108.61% ~ 235.39%、67.98% ~ 224.16%,柠檬酸处理后土壤Cd、Pb有效态含量最大提高了180.07%、186.01%,EDTA对土壤重金属的活化效率显著高于柠檬酸;(3)通过对红叶菾菜地上部Cd、Pb含量及富集系数比较发现,EDTA更能促进红叶菾菜对Pb的吸收,柠檬酸更能促进红叶菾菜对Cd的吸收;(4)螯合剂处理后土壤中铵态氮、有效磷、速效钾含量显著增加。就本文试验条件、供试材料而言,螯合诱导-红叶菾菜修复铅镉复合污染土壤是可行的。
基于熵权物元模型的沂蒙山区土地生态安全动态变化及其影响因素研究
李子君, 王硕, 马良, 姜爱霞
2021, 52(2): 425-433. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020052201
摘要:
采用“经济-环境-社会(EES)”模式建立指标体系,运用熵权物元方法构建土地生态安全评判模型,对沂蒙山区土地生态安全的时空变化及其影响因素进行实证研究。结果表明:(1)从时间变化上来看,1995、2000和2005年沂蒙山区土地生态安全为Ⅳ级,2010和2015年该地区土地生态安全为Ⅲ级,呈现逐步提高的态势,高土地生态安全水平的县域数量增加,低土地生态安全水平的县域数量减少;(2)从空间变化上来看,除个别县域出现了小幅波动现象外,沂蒙山区县域土地生态安全水平呈现逐渐改善的趋势,但各县域的提升速度并不一致,绝对差异波动上升,相对差异波动下降,县域土地生态安全的空间分布不均衡,西部强于东部,南部高于北部,但东部地区的提升速度快于西部地区;(3)森林覆盖率等10项指标对沂蒙山区土地生态安全水平的提升有重要贡献,人口自然增长率等5项指标对土地生态安全水平变化的影响较小,而GDP增长率等5项指标是制约土地生态安全水平提高的主要因素。熵权物元模型对土地生态安全评价具有实际应用价值和可操作性。
金乡县大蒜产区土壤重金属特征及潜在生态风险评价
薄录吉, 李冰, 张荣全, 李亚平, 李彦, 段刚, 高新昊
2021, 52(2): 434-442. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020061601
摘要:
应用地积累指数、潜在生态风险指数、健康风险指数法和因子分析法对金乡县典型大蒜产区土壤重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn)特征、污染源头及其潜在生态风险进行了评价分析。结果表明:该县大蒜产区土壤重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的平均含量分别为16.27、0.18、63.05、32.79、0.15、32.05、20.71和80.47 mg kg−1,未超过《食用农产品产地环境质量评价标准》(HJ 332—2006)规定的上限值,即多数点位土壤重金属含量处于清洁水平。土壤重金属潜在生态风险低,且没有显著的人体健康风险。土壤中的Cd、Cr、Cu、Pb和Zn可能主要来自施肥、施药和灌溉等农业生产活动,As和Hg可能来自当地煤炭生产等工业活动产生的大气沉降。总体而言,从重金属含量角度评价,该地区土壤质量处于清洁水平,建议今后继续加强大蒜产地投入品的监管和当地煤炭生产及相关工业活动的脱尘处理,以保障大蒜产区土壤具有绿色可持续的生产能力。
专题综述
基于Web of Science数据库的土壤呼吸知识图谱分析
刘波, 李学斌, 何高吉, 陈林, 庞丹波, 祝忠有, 刘丽贞, 吴梦瑶, 胡永强
2021, 52(2): 443-453. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2019121102
摘要:
以Web of ScienceTM核心合集数据库中1999 ~ 2019年有关土壤呼吸的6363篇文献作为数据源,借助CiteSpace知识图谱分析工具,对合著国家、作者、机构、学科分布、文献共被引网络及主题词共现网络等进行可视化分析。研究结果表明:①土壤呼吸研究的发文量经历了平稳增长、迅速增长和起伏增长三个阶段;②美国、法国、澳大利亚、瑞士等国家在土壤呼吸研究领域发文量较多,具有较大的影响力,中国土壤呼吸研究起步虽然较晚但发展迅速;③土壤呼吸研究主要集中在环境生态学(Environmental Sciences & Ecology)、农学(Agriculture)、环境科学(Environmental Sciences)、土壤学(Soil Science)等学科领域,具有显著的学科交叉性;④当前关于土壤呼吸研究热点主要集中在根际沉积和土壤异养呼吸方面;氮添加、气候变暖、冬小麦、温室气体排放是近年来土壤呼吸领域的研究前沿。
原位酶谱技术在土壤酶学中应用的研究进展与展望
蒋萍萍, 刘杰, 游少鸿, 林华, 俞果
2021, 52(2): 454-461. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020060801
摘要:
土壤酶在土壤生态系统的物质循环和能量流动方面具有重要的作用,对其活性的检测是土壤酶学发展的基础。传统的土壤酶活检测手段可以反映土壤酶的活性,但是不能原位反映土壤酶在土壤中的真实情况以及区分酶活在时间、空间上的连续变化情况。原位酶谱技术以荧光底物为基础,能原位获取土壤酶活性分布的二维图像,从微观尺度反映其在空间上的连续变化,区分土壤酶活性的热区和非热区,具有准确度高、空间分辨率高和时间分辨率高等优点。本文综述了原位酶谱技术的工作原理、技术优势以及国内外学者应用该技术开展的相关研究,并展望了原位酶谱与其他技术结合的发展方向,以期推动该技术在国内的发展和应用、为土壤酶学的进一步研究提供支持。
我国农药生产场地污染土壤修复技术研究进展
朱国繁, 应蓉蓉, 叶茂, 张胜田, 夏冰, 钱家忠, 蒋新
2021, 52(2): 462-473. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020073102
摘要:
我国是农药生产和使用大国,随着“退二进三”、“退城进园”等政策的深入实施,在许多城郊等地出现了大量由于企业关闭、搬迁遗留下的农药污染场地,这些场地土壤中残留有高浓度高毒性复合农药污染物,给生态环境安全和人体健康带来了较严重的风险隐患。随着《中华人民共和国土壤污染防治法》的颁布和实施,加速开展针对这类农药污染场地土壤修复技术的研究十分必要和迫切。在介绍农药污染场地现状的基础上,综述了近年来我国农药污染场地土壤物理、化学及生物修复技术的研究进展,指出现有研究的不足,在预测未来修复技术的发展趋势的同时提出了相关建议,以期为我国农药污染场地土壤绿色修复技术的发展提供科学依据。
蚯蚓粪肥在农业生产中的应用效果及研究进展
刘一凡, 杨丽娟, 王红, 王鑫鑫
2021, 52(2): 474-484. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020080101
摘要:
蚯蚓粪肥是将经蚯蚓消化有机废物产生的排泄物进行堆肥而制成的有机肥料,故含有丰富的营养物质和有益微生物。近年来,作物生产的应用效果表明,蚯蚓粪肥能改善土壤结构和微生物种群,促进作物生长、提高作物产量和农产品品质,还能增强植物抵抗病虫害能力,降低土壤中有毒重金属对植物危害。本文对蚯蚓粪肥的作用及相关研究进展进行综述,得出了蚯蚓粪肥制备简单、原料来源广,施入土壤后改善土壤生态环境,能促进作物种子萌发、提高作物产量和改善农产品品质,抑制多种病虫害发生的效果的结论。蚯蚓粪肥可直接用作作物栽培的基质,也可与其他物料(如化肥、生物炭、蛭石等)联合应用;与其它物料联合使用可产生叠加效应。因此,蚯蚓粪肥在作物生产上有着良好的应用前景。
聚氯乙烯行业汞污染场地土壤修复技术研究进展
晏闻博, 张雪峰, 熊杰, 韩春媚, 王军
2021, 52(2): 485-492. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020081801
摘要:
聚氯乙烯行业将成为我国汞公约履约的最重要领域,相关产业生产、升级、腾退转型导致的汞污染地块潜在数量与风险巨大,需要提前开展相关修复技术储备和工程应用实践研究;通过调研总结我国聚氯乙烯行业产业特点、生产工艺导致的汞污染途径与风险特征,对国内外汞污染地块土壤修复常用的修复技术有固化稳定化、热脱附和土壤淋洗等;从污染源控制、污染扩散阻隔、污染土壤及地下水修复等多方面和技术特性、工程实施两个维度,选取修复技术指标,提出多层次构建修复技术筛选矩阵标准;以期为聚氯乙烯行业汞污染地块环境评估与修复提供技术参考。
城乡土地利用转型研究进展及展望
杜文星, 赵志忠, 吕晓, 卢俊宇, 王聪, 钱定怡
2021, 52(2): 493-504. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020090701
摘要:
研究区域城乡范围内农用地、建设用地、未利用地的“来龙去脉”及其与社会经济制度政策技术之间“前因后果”驱动和响应的机制机理,是土地利用转型研究的热点,也是我国实施乡村振兴战略,实现区域城乡融合发展的重要抓手。本文从城乡土地利用转型的分析尺度、研究内容、研究对象、研究方法、机理分析等方面系统总结了近年来城乡土地利用转型研究进展,认为已有的研究呈现出3个基本特征:基础性研究向应用性研究转变、研究的社会需求引致性、研究分支更加清晰化和系统化。最后提出结合国家宏观经济发展战略定位、城乡融合发展的战略目标和土地制度改革的方向对区域城乡土地进行“全域全覆盖 + 全地类要素 + 土地利用显隐性转型”的动态综合研究,是今后城乡土地利用转型研究的重点。