留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

2021年  第52卷  第4期

显示方式:
研究报告
关中塿土堆垫层厚度空间分布特征及其影响因素
白丽敏, 李媛媛, 王铭铢, 齐雁冰, 刘梦云, 常庆瑞
2021, 52(4): 757-766. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021011501
[摘要](181) [HTML] (181) [PDF](30)
摘要:
塿土堆垫层是关中农民长期农业生产过程中施用土粪并经耕作熟化形成的,其厚度可以表征塿土肥力水平,也能够反映人为活动对成土过程作用的强弱。开展塿土堆垫层厚度调查及其自然与人为影响因素分析,可为塿土养分保蓄及分类提供科学依据。本文在关中塿土分布区布设5 km × 5 km网格样点,调查了273个塿土剖面堆垫层厚度并分析其空间分布特征;同时选取13个影响因子分析堆垫层厚度与自然及人为因素的相关性,并运用随机森林算法对各影响因素进行重要性排序。结果表明:关中地区塿土堆垫层厚度总体范围在14 ~ 130 cm,平均厚度为55 cm;其变异系数为34.28%,属中等变异程度;堆垫层厚度在东部的韩城、合阳和澄城(60 ~ 80 cm占优)一带及西部的陈仓、岐山和武功(60 ~ 70 cm占优)一带相对较高;堆垫层厚度与经纬度呈显著正相关,与坡度、温度和湿度呈显著负相关;堆垫层厚度与人口数量的增加呈正比,与人均耕地面积的减少呈反比;堆垫层厚度的最大值多出现在距离河流9 ~ 13 km范围中。本研究所筛选的13个影响因子对塿土堆垫层厚度的综合解释能力为64.36%,其重要性排序结果显示人均耕地面积变化对塿土堆垫层厚度的影响最为显著,其次为人口数量变化。关中地区塿土堆垫层厚度呈现东西较高中部稍低且高值点零星分布特点,堆垫层的形成与分布受“五大成土因素”以外的人为因素影响更为深刻,尤其是在近百年来随生产力的发展其影响力逐渐增强。
贵州岩溶峡谷地表覆盖变化的地形分异特征
龙映豪, 李旭东, 程东亚
2021, 52(4): 767-776. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2019120301
[摘要](133) [HTML] (124) [PDF](19)
摘要:
岩溶峡谷是典型的喀斯特生态脆弱区,研究其地表覆盖变化对山区生态保护和国土资源空间优化具有重要意义。以贵州境内岩溶峡谷为研究区,选取2000—2020年地表覆盖数据,提取海拔、坡度、坡向三种地形因子,探究其地表覆盖变化及地形分异特征。得出以下结论:(1)2000—2020年研究区各类地表覆盖面积变化差异明显,林地、草地、水域、建设用地面积增加,耕地面积减少;(2)研究时段内随着海拔上升,研究区耕地面积呈现上升-下降-上升-下降的变化趋势;林地面积总体呈现先上升后下降趋势,峰值大致在1800 ~ 2200 m;草地和建设用地面积均存在两个相对高值区,分别出现在1200 ~ 1400 m和2200 ~ 2400 m、1200 ~ 1400 m和1800 ~ 2000 m;水域面积在小于800 m、2000 ~ 2200 m相对较高;(3)随着坡度上升,研究区耕地、林地和草地面积呈现先上升后下降趋势,分别在10° ~ 15°、15° ~ 20°、10° ~ 15°出现最高值;建设用地面积随坡度增加总体呈现下降趋势;(4)在随着坡向变化中,研究区耕地、林地、草地、建设用地面积在无坡向地区分布较少;2020年建设用地面积在西南坡分布相对较多。
基于高光谱的土壤不同颗粒含量预测分析
张雅梅, 施梦月, 王德彩, 郭芳
2021, 52(4): 777-784. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020022702
[摘要](200) [HTML] (96) [PDF](25)
摘要:
以典型黄河下游冲积平原区的土壤为研究对象,分析土壤高光谱特征,探讨土壤质地不同粒级颗粒含量的统一估测途径,为土壤质地快速监测评价提供技术支持。选择原始光谱,及其倒数、对数、标准正交变换、多元散射变化、一阶微分、二阶微分共7种光谱变换形式,首先主成分降维,然后分别建立土壤黏粒、粉粒和砂粒含量的支持向量机预测模型,采用决定系数、均值绝对误差、均方根误差3种精度指标来衡量模型的预测能力。结果表明:原始光谱的对数为最佳光谱变换形式,具有最佳的土壤不同颗粒含量估测能力,决定系数R2 ≥ 0.6853,均值绝对误差MAE ≤ 0.1193,均方根误差RMSE ≤ 0.1683;黏粒含量的变化范围相对集中,预测能力整体表现的相对较强,R2 = 0.8127,MAE = 0.0820,RMSE = 0.1248。通过筛选最佳光谱变换处理,主成分降维,支持向量机预测,建立了土壤中黏粒、粉粒和砂粒含量的统一估测途径,实现了简单快捷的高光谱估测。
基于质量指数和空间自相关分析的耕地保护分区研究
李志芳, 王锐, 沈新磊
2021, 52(4): 785-792. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020090201
[摘要](186) [HTML] (87) [PDF](22)
摘要:
以河南省漯河市为例,从耕地质量综合评价视角出发,分别计算各图斑的土壤条件、立地条件、管理水平质量指数,借助空间转换方法将耕地图斑转换为村级行政区作为质量指数空间评价单元,用空间自相关方法分析耕地质量的空间相关性和集聚特征,并据此划分耕地保护区。研究结果表明:(1)就全局而言,漯河市耕地质量指数具有一定的聚类特征,表现为较强的空间正相关性,且相关程度为管理水平指数 > 立地条件指数 > 土壤条件指数;(2)就局部而言,研究区内临近村庄间耕地质量空间属性以正相关为主,多为块状、条状集中分布;负相关仅占极小比重,呈零星分散分布;(3)基于耕地质量指数集聚性特征和耕地质量限制因子,将漯河市耕地划分为优质农田保护区、单一限制因子改良区、复合限制因子提升区和综合整治提升区,针对各保护区特点提出具体管护措施。
基于改进BP神经网络与支持向量机的土壤墒情预测方法研究
薛明, 韦波, 李娟, 陈慈豪, 黄敏慧, 邹林芯
2021, 52(4): 793-800. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020052501
[摘要](3002) [HTML] (127) [PDF](54)
摘要:
为提高土壤墒情预测精度,提出了一种基于遗传算法(GA)、改进粒子群算法(IPSO)、误差反向传播(BP)神经网络和支持向量机(SVM)的土壤墒情组合预测模型(GA_IPSO_BP-SVM)。该模型首先在BP神经网络的权阈值选择中同时引入GA和IPSO构成GA_IPSO_BP模型,然后对GA_IPSO_BP和SVM模型分别进行训练和数据仿真,最后利用建立的加权模型对GA_IPSO_BP和SVM模型的土壤墒情预测结果进行组合。以安庆市8个监测站某时段内农田土壤墒情数据为例,分别按隔日、两日后和三日后三种时间跨度进行土壤墒情预测,并对照BP、GA-BP、PSO-BP、IPSO-BP、GA_IPSO_BP和SVM模型,验证和比较提出的GA_IPSO_BP-SVM模型的土壤墒情预测精度。结果表明,GA_IPSO_BP-SVM模型的土壤含水量预测相对误差平均值最小。GA_IPSO_BP与SVM模型组合的GA_IPSO_BP-SVM模型提高了土壤墒情的预测精度,更适合于土壤墒情的短期预测,该方法可为农业节水灌溉方案的制定提供技术支撑。
“旋松一体”耕作对潮土和砂姜黑土物理性质及作物生长的影响
蒋发辉, 王玥凯, 郭自春, 张中彬, 彭新华
2021, 52(4): 801-810. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021010901
[摘要](158) [HTML] (154) [PDF](14)
摘要:
为改善潮土和砂姜黑土容重大,穿透阻力强,犁底层紧实等结构障碍。研究提出一种“旋松一体”耕作方式,并在山东德州的典型潮土和安徽怀远的典型砂姜黑土进行试验。其中,潮土设置旋耕15 cm、旋松一体30 cm两个处理;砂姜黑土设置旋耕15 cm、深翻30 cm和旋松一体30 cm三个处理,研究旋松一体耕作对两种土壤0 ~ 40 cm土层土壤容重、紧实度、水分动态和小麦玉米根系及产量生长的影响。结果表明:与旋耕相比,旋松一体耕作显著降低了潮土和砂姜黑土容重和穿透阻力,与深翻相比,旋松一体耕作也显著降低了砂姜黑土容重和穿透阻力。旋松一体耕作显著提高了降水后土壤水分下渗速度、下渗量及下渗深度,进而提高潮土深层,砂姜黑土小麦季表层及玉米季深层土壤体积含水量。与旋耕相比,旋松一体耕作分别增加潮土和砂姜黑土小麦产量11.4%和7.1%,玉米产量6.7%和37%(受涝害胁迫),提高直接经济收益1748和3277元hm−2。旋松一体耕作有效改善了潮土和砂姜黑土物理性质,提高作物产量和经济效益显著,可作为华北平原土壤耕层结构改良的新型耕作模式。
河西走廊沙漠-绿洲过渡带固沙植物根区土壤物理性质及持水特性
付鹏程, 胡广录, 巩炜, 李浩然, 周川
2021, 52(4): 811-820. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020071101
[摘要](148) [HTML] (115) [PDF](17)
摘要:
河西走廊中部的临泽绿洲位于巴丹吉林沙漠西南缘,在沙漠-绿洲过渡带上生长发育了大量的防风固沙植物。以梭梭、沙拐枣、泡泡刺三种固沙植物根区的土壤为研究对象,探究不同固沙植物根区土壤物理性质指标和持水特性的变化规律及其相互间的关系,旨在为防沙治沙工程实践中固沙植物的选择和空间配置提供科学依据。结果表明:(1)三种固沙植物根区的土壤容重均随土层深度增加而降低,均值表现为:沙拐枣 > 泡泡刺 > 梭梭;土壤孔隙度均随土层深度增加而增大,均值表现为:梭梭 > 泡泡刺 > 沙拐枣;三种固沙植物根区的土壤物理性质指标随土层加深差异性增大。(2)0 ~ 120 cm土层深度范围内,梭梭根区的土壤持水特性最好,泡泡刺次之,沙拐枣最低;0 ~ 40 cm土层深度范围内三种固沙植物根区的土壤持水特性均不存在显著差异;40 ~ 60 cm土层深度范围内梭梭与沙拐枣根区的土壤持水特性存在显著差异;60 ~ 80 cm土层深度范围内三种固沙植物根区的土壤持水特性均存在显著差异。(3)三种固沙植物根区的土壤持水特性均与土壤容重、总孔隙度和毛管孔隙度呈显著相关关系(P < 0.01),但与非毛管孔隙度的相关性却不同,其中梭梭根区的土壤持水特性非与毛管孔隙度呈显著正相关(P < 0.01),而沙拐枣、泡泡刺根区的则呈不显著相关关系。
不同类型土壤-柠条根系复合抗剪力学特性的比较
杨锐婷, 格日乐, 郝需婷, 王争贤, 崔天民
2021, 52(4): 821-827. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020103101
[摘要](157) [HTML] (153) [PDF](10)
摘要:
为揭示柠条根系固土抗蚀机理,以柠条锦鸡儿与低液限粘土、砒砂岩风化土、含细粒土砂3种土壤类型的根土复合体做为对象进行室内直剪试验,研究3种土壤类型的柠条根土复合体抗剪强度及强度指标,分析其差异性。结果表明:3种不同土壤类型下柠条根土复合体剪切规律均服从摩尔-库仑强度破坏准则。0.05显著水平下,12.5 kpa下根系提高土体抗剪强度优于25 kpa。抗剪强度、残余抗剪强度及二者的强度指标均为柠条根与3种土壤类型根土复合体优于相应素土。抗剪强度、残余抗剪强度、粘聚力及残余粘聚力大小排序为:低液限粘土根土复合体 > 砒砂岩风化土根土复合体 > 含细粒土砂根土复合体,内摩擦角和残余内摩擦角大小排序为:含细粒土砂根土复合体 > 砒砂岩风化土根土复合体 > 低液限粘土根土复合体。粘聚力、残余粘聚力的增长率区间为9.97% ~ 45.78%,内摩擦角和残余内摩擦角的增长率区间为−4.09% ~ 2.40%。根会增强土壤抗剪强度及残余抗剪强度。柠条根系对提高低液限粘土的抗剪特性作用效果最明显,提升效果最好。粘聚力在根土复合体抗剪强度、残余抗剪强度的增加中起主要作用。
不同植被类型人工绿地土壤饱和导水能力、持水特征的比较
李青林, 杨静, 王琨, 王彪, 严令斌
2021, 52(4): 828-835. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020070503
[摘要](153) [HTML] (76) [PDF](15)
摘要:
营造人工绿地是建设海绵城市的重要措施之一。人工绿地的蓄水消洪功能主要受土壤的入渗和保水能力影响且往往因植被类型不同而不同。以贵阳市花溪区城镇绿化带的乔木林、灌木林、草地3类典型人工绿地为研究对象,测定雨季和旱季0 ~ 10 cm、10 ~ 20 cm、20 ~ 30 cm土层的饱和导水率及其体积含水量,通过比较和分析不同植被绿地土壤入渗和保水特征,评价三种人工绿地蓄水消洪能力。结果表明:土壤饱和导水率以乔木绿地最大、灌木绿地居中、草地绿地最小,不过灌木和草本绿地差异较小;影响饱和导水率的主要因素是土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度以及砂砾含量。土壤体积含水量在雨季以乔木绿地最高、草地次之、灌木绿地最小,旱季以灌木绿地最高、草地次之、乔木绿地最小;雨季植被耗水以乔木最多,但受其冠层遮阴影响,地面水分蒸发相对较少;旱季各类型绿地土壤水分消耗速率差异不大,相比较而言草本植物水分消耗更少。综上所述,灌木绿地土壤保水能力强、旱季水分蒸发速率较小,乔木绿地土壤持水能力强、雨后保蓄水分多,因此,从保水、蓄水和耗水角度考虑,营造城市人工绿地应优先选择乔木和灌木植被并且采取针对性的保护措施,使之尽快发挥作用。
利用探地雷达低频天线监测滴灌棉田盐渍化土壤盐分迁移研究
邹杰, 张金珠, 王振华, 陈林, 李文昊, 宗睿
2021, 52(4): 836-844. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020050501
[摘要](185) [HTML] (156) [PDF](22)
摘要:
盐渍化问题严重制约着新疆地区农业经济的发展,而掌握土壤盐分迁移情况是防治土壤盐渍化的前提。为更好地了解滴灌棉田盐渍化土壤盐分的迁移情况,本文选用一典型滴灌棉田为研究对象,采用探地雷达低频天线(250 MHz)进行土壤剖面的探测,由探地雷达图像中的信息,推测土壤盐分在垂直方向上的迁移情况,再用土壤剖面水盐动态、盐分通量变化等实际观测数据进行验证。结果表明:(1)当土壤盐分浓度具有一定梯度时,采用探地雷达低频天线收集的雷达图像中可以划分出盐分积累带、包气带和蒸发面。(2)在整个研究阶段盐分实际运移情况为先整体向上再整体向下。通过水盐动态和盐分通量等方式的验证,发现探地雷达图像中的蒸发面变化情况与实际盐分运移情况一致。因此,使用探地雷达低频天线监测滴灌棉田土壤盐分在垂直方向上的迁移情况是可行的,并且可以使用探地雷达中蒸发面的变化情况表征盐分的整体运移情况。探地雷达低频天线对蒸发面快速无损的识别,为防治盐分迁移导致的土壤盐渍化问题提供了新思路。
犁底层深度对膜下滴灌土壤水盐运移影响的模拟研究
魏建涛, 张建新, 范文波, 许忠宇, 董倩倩, 李长晓, 王雅琴
2021, 52(4): 845-853. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020092202
摘要:
为了探寻膜下滴灌条件下犁底层深度对土壤水盐运移的影响规律,采用室内土柱模拟试验与数值模拟相结合的方法,对不同犁底层深度(无犁底层,CK;25 cm深度,PB25;30 cm深度,PB30;35 cm深度,PB35;40 cm深度,PB40;45 cm深度,PB45)下土壤水盐运移规律进行了研究,结果表明:犁底层可以阻碍水分运移,降低水分入渗速率且有一定的阻水性,蒸发结束后PB处理表层10 ~ 20 cm土壤含水率比CK处理大;犁底层有一定的抑盐作用,CK处理上部10 ~ 20 cm土层的“洗盐”效果比PB处理好,蒸发结束后上部10 ~ 20 cm土层盐分最大的是PB30处理,最小的是PB45处理;利用HYDRUS-1D模型对膜下滴灌条件下犁底层对土壤水盐运移的变化规律进行模拟,经过实测数据验证,模拟效果较好。在现行以旋耕为主的传统耕作模式下,可根据不同作物根系吸水和耐盐的特点适度深耕打破犁底层,为作物生长创造适宜的水盐环境。研究结果可为新疆地区盐碱地改良、农业生产可持续发展提供参考。
大兴安岭南段不同生长衰退程度山杨林生态化学计量特征
王亚东, 魏江生, 周梅, 刘艳琦, 孙逸晨, 赵晓娟, 郭娇宇
2021, 52(4): 854-864. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020052701
[摘要](129) [HTML] (165) [PDF](11)
摘要:
分析大兴安岭南段(半干旱区)赛罕乌拉地区天然山杨次生林的乔木-凋落物-土壤的C、N、P化学计量特,探讨当地出现山杨林的生长衰退现象与养分限制的相关性,以期为天然森林资源恢复重建提供理论依据。按照不同生长衰退程度山杨将其划分为健康生长和轻度、重度衰退生长的山杨林,测定乔木-凋落物-土壤的C、N、P含量,并分析山杨不同组分化学计量特征差异及生长衰退对化学计量特征的影响。结果表明:(1)研究区内土壤有机C、全N平均值含量均高于我国森林土壤平均水平,土壤全P平均值含量低于我国森林土壤平均水平;山杨重度生长衰退山杨根区土壤全N、全P含量显著低于正常生长山杨根区土壤。(2)山杨根C含量高于山杨其他器官,重度生长衰退山杨叶片C/N、C/P高于正常生长山杨,这可能与山杨生长受到N、P元素限制有关。(3)正常生长山杨的P重吸收率显高于重度生长衰退山杨,说明山杨通过对叶片P重吸收以适应其根区土壤P缺乏胁迫,提高山杨的抗旱能力。(4)山杨凋落叶C、N、P含量处于全球及我国多数陆地植物凋落叶C、N、P含量平均水平;山杨凋落叶的C/N比值明显高于养分N释放临界点,重度生长衰退山杨凋落叶的C/P明显高于P养分释放临界点,说明凋落叶N、P元素不易分解释放;这使得重度生长衰退山杨林地的凋落叶中N、P元素大量滞留而土壤中某些养分元素被消耗但得不到及时补充。研究区重度生长衰退山杨生长受到养分限制,与林中凋落叶分解缓慢、土壤中N、P元素主要以有机物形式存在有关。
基于有限样点和大尺度模型的区域土壤呼吸模型研究
闫世琦, 赵正勇, 杨旗, 丁晓纲
2021, 52(4): 865-872. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021010601
[摘要](185) [HTML] (73) [PDF](11)
摘要:
预测森林土壤呼吸对研究陆地生态系统的碳循环和气候变化有重要意义,而不同尺度(全球、国家和区域)的预测模型作用不同。由于样点数量有限,区域尺度的土壤呼吸模型研究较少。本文提出一种区域建模的新思路:基于有限样点建立线性模型实现对大尺度森林土壤呼吸模型的预测值进行修正。结果表明,直接应用全球、全国尺度模型于广西和广东省,其精度相比原模型精度分别下降40%和53%。而基于两广内32个实测样点值,通过选取不同分区参数(森林类型、温度和降水)分别建立线性模型实现对两个大尺度模型的预测值进行修正,其中,降水分区参数得到的线性模型效果最好,使修正后的精度分别提高11% ~ 38%。因此,本文的建模方法可以解决区域内样点数量不足以建模的问题,较好的实现大尺度模型的区域化应用和优化,同时线性模型参数简单易于移植到其他的地区。
低温堆腐与秸秆深翻还田对玉米产量及土壤微生物群落的影响
刘慧屿, 何志刚, 刘艳, 王秀娟, 董环, 娄春荣
2021, 52(4): 873-884. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021031903
[摘要](198) [HTML] (110) [PDF](28)
摘要:
为探明我国东北地区玉米不同的秸秆还田方式对玉米产量和土壤微生物群落结构的影响,在典型棕壤区开展连年田间对比试验。采用常规方法测定玉米产量、土壤养分、土壤团聚体分布,采用微生物高通量测序方法测定土壤细菌多样性和丰度,并分析土壤环境因子的变化对土壤微生物群落的影响。本研究设无肥对照(CK)、秸秆不还田(FP)、秸秆深翻还田(SFP)及低温堆腐秸秆还田(SFPM)4个处理,主要结果表明:与常规施肥(FP)相比,SFP处理玉米籽粒产量在两年后有提升,SFPM处理还田当年产量有提升,土壤有机质(SOM)提升规律跟籽粒产量变化一致;SFP和SFPM处理均显著增加α-变形菌纲(Deltaproteobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、球形杆菌纲(Thermoleophilaceae)、ß-变形菌纲(Betaproteobacteria)、酸杆菌纲(Acidobacteria)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)的丰度,主成分分析得出环境因子土壤养分(SOM、TN、TP、TK)解释了细菌群落41.24%的变化,环境因子土壤团聚体(0 ~ 20 cm)解释了细菌群落34.15%的变化。综合比较,秸秆低温堆腐还田可以更加高效增加棕壤区玉米产量,提高土壤肥力,改善土壤微生物群落结构。
施肥对植烟土壤有机碳组分及土壤呼吸的影响
秦燚鹤, 李雪利, 王静, 卢剑, 刘晓涵, 张建鹿, 叶协锋, 姚鹏伟
2021, 52(4): 885-894. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021032301
[摘要](269) [HTML] (134) [PDF](31)
摘要:
采用盆栽试验的方法,设不施肥、单施氮肥、氮磷钾肥配施、氮磷钾肥,分别增施腐熟秸秆、芝麻饼肥和生物炭6个施肥处理,通过测定烟株生长发育过程中土壤有机碳组分和土壤呼吸速率的动态变化,探讨了不同施肥措施对植烟土壤有机碳组分和呼吸速率的影响。2次盆栽试验分别于2017年和2018年进行。结果表明,与未施肥和单施化肥相比,添加有机物料处理土壤各有机碳组分含量以及土壤呼吸速率均有提高趋势;添加有机物料的3个处理中,2017年和2018年两次盆栽烟草移栽60 d后,增施生物炭处理土壤总有机碳(TOC)含量最高,但CO2累计排放量最低;増施秸秆处理CO2累计排放量最高。因此,可以认为与其他有机物料相比,增施生物炭有利于土壤TOC的固存,减少CO2的排放。
添加秸秆及其生物质炭对淹水条件下砖红壤N2O和CH4排放的影响
曹明, 朱启林, 汤水荣, 孟磊, 柯用春
2021, 52(4): 895-902. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020062901
[摘要](156) [HTML] (101) [PDF](10)
摘要:
为探讨添加秸秆及其生物质炭对淹水条件下砖红壤N2O和CH4排放的影响,以海南砖红壤为供试土壤,设置了玉米秸秆(Straw)、生物质炭(Biochar)、秸秆 + 生物质炭(Mix)和对照(CK)4个处理,探讨了等秸秆用量条件下添加不同秸秆形态对土壤氧化亚氮(N2O)和甲烷(CH4)排放的影响及形成强还原环境的可行性。结果表明:与CK处理相比,三个处理均可显著降低土壤N2O累计排放量,但仅Straw处理可显著促进土壤CH4排放、其它两个处理对土壤CH4排放影响不显著,致使straw处理综合温室效应增加明显。与CK处理相比,与Mix处理5天内土壤氧化还原电位(Eh)显著下降,而Biochar处理土壤Eh变化不显著;三个处理均使土壤pH上升、但Straw与Biochar处理之间差异不显著,Mix处理土壤有机碳、全氮及速效钾含量显著增加。因此,玉米秸秆及其生物质炭的配合施用,既可有效降低淹水条件下海南砖红壤排放CH4和N2O的综合温室效应,还能改善土壤养分状况但易于形成强还原条件。
不同施氮水平下配施硅肥对水稻根部周围土壤微生物群落结构的影响
寿南松, 黄迪, 吴漪, 陈若夫, 张立钦, 吴小映
2021, 52(4): 903-911. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020101001
[摘要](169) [HTML] (89) [PDF](25)
摘要:
为研究不同水平氮肥、硅肥配施对水稻根部周围土壤微生物群落结构影响,为水稻的硅肥、氮肥合理配施提供参考。以Na2SiO3作为硅肥硅源,设置了6组硅肥、氮肥处理组,采用变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术探究不同施氮水平下配施硅肥处理对水稻根部周围土壤细菌、真菌和古细菌群落结构的影响。结果显示在施加低氮和中氮处理组中水稻根部周围土壤细菌群落多样性没有显著变化,施高氮处理组的细菌群落多样性呈上升趋势,但在不同施氮水平下加硅处理对细菌的群落结构影响不明显。施低氮水平和中氮水平下硅对水稻根部周围土壤真菌群落结构的影响亦不明显;与施中低氮水平相比,在施高氮水平下,水稻根部周围土壤中真菌的多样性显著下降,但施硅能显著提高水稻根部周围土壤真菌的多样性,能促进真菌类群(Coniochaeta prunicola)、粉质拟青霉(Paecilomyces farinosus)、子囊菌(Ascomycota sp.)与浅黄褐色嗜热菌(Thermothelomyces hinnuleus)等类群的生长,同时抑制水稻病原真菌木贼镰刀菌(Fusarium equiseti)类群的生长。随着施加的氮水平升高,古细菌群落多样性呈升高趋势,各氮水平下加硅处理对水稻根部周围土壤的古细菌群落结构没有显著影响。研究表明,在不同施氮水平下,施加以Na2SiO3为硅源的硅肥对水稻根部周围土壤的细菌、古细菌群落结构没有显著影响;但在施加高氮水平后,加硅肥能显著提高水稻根部周围土壤真菌群落的多样性。
不同施肥方式对马铃薯农田土壤有机碳组分和碳库管理指数的影响
郭亚军, 邱慧珍, 张玉娇, 张建斌, 王友玲, 张春红, AnningDominic Kwadwo
2021, 52(4): 912-919. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021020603
[摘要](234) [HTML] (107) [PDF](53)
摘要:
针对马铃薯生产实践中长期单施化肥或化肥过量施用等不合理施肥措施导致土壤碳库活性变差和土壤生物活性降低等问题。通过田间定位试验,分析不同施肥方式:不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、单施有机肥(M)、有机无机肥配施(NPKM)对旱作马铃薯农田土壤有机碳组分和碳库管理指数的影响。结果显示,连续施肥5年后添加有机肥的M、NPKM处理较CK和NPK处理显著提高了土壤闭蓄态颗粒有机碳(OPOC)和土壤颗粒态有机碳(POC)含量,降低了土壤矿质结合态有机碳(MOC)含量。与CK和NPK处理相比,M、NPKM处理闭蓄态颗粒有机碳(OPOC)含量分别提高了32.52%、30.39%和27.09%、24.78%;土壤颗粒态有机碳(POC)含量分别提高了31.52%、29.65%和25.18%、23.15%。添加有机肥的M和NPKM处理显著提高了颗粒态有机碳(POC)的比例,降低了MOC的比例,与CK和NPK相比,M、MNPK处理中POC的比例分别增加了27.72%、25.23%和10.61%、7.54%,MOC的比例分别降低39.42%、33.16%和14.97%、9.81%。添加有机肥显著提高了土壤总有机碳(TOC)、微生物量碳(MBC)、易氧化有机碳(ROC)的含量,与CK处理相比,M和NPKM处理的TOC分别增加了15.28%和13.64%,MBC增加了21.82%和19.17%,ROC的含量分别增加了32.45%和31.35%;施用有机肥和有机无机配施均显著提高碳库管理指数(CPMI)较单施化肥分别提高28.8%和35.65%。综上所述,施用有机肥处理(M处理和MNPK处理)显著地提高了马铃薯农田土壤闭蓄态颗粒有机碳(OPOC)、颗粒态有机碳(POC)和总有机碳(TOC)及微生物量碳(MBC)、易氧化有机碳(ROC)含量,提高了土壤碳库管理指数;即马铃薯栽培施用有机肥有利于土壤活性有机碳的积累、能够改变土壤有机碳组分分布特征。
不同污染条件下毒死蜱在蚯蚓体内的蓄积特征及其生长影响
杨广斌, 周世萍, 熊张平, 陈修才, 朱鑫泽
2021, 52(4): 920-926. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020071401
[摘要](155) [HTML] (126) [PDF](6)
摘要:
以皮质远盲蚓(Amynthas corticis)为试验生物,采用一次、叠加的污染方式,研究了毒死蜱在土壤中的残留、蚯蚓体内的累积特征及对蚯蚓生长的影响。结果显示:相同实验浓度条件下,以叠加污染方式进入土壤的毒死蜱残留量低于一次污染方式的残留量。当土壤毒死蜱浓度为12 ~ 20 mg kg−1,暴露55 d时,一次污染条件下,蚯蚓体内毒死蜱蓄积量为3.73 ~ 8.84 mg kg−1,生物-土壤蓄积因子(FBSA)为1.55 ~ 1.70;叠加污染条件下,蚯蚓毒死蜱蓄积量为5.21 ~ 11.04 mg kg−1,FBSA为2.22 ~ 2.46。相同实验浓度条件下,叠加污染方式进入土壤的毒死蜱对蚯蚓的生长抑制显著高于一次污染处理组。该研究结果可为土壤毒死蜱生物毒性和生态风险评价提供基础数据。
上海城市中心区不同类型绿地土壤重金属污染特征
滕吉艳
2021, 52(4): 927-933. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020071301
[摘要](210) [HTML] (130) [PDF](21)
摘要:
对上海城市中心城区公园绿地土壤和道路绿地土壤中Pb、Cu、Zn、Cr、Cd和Ni的污染特征进行了研究,发现除Cr和Ni外,土壤中重金属均出现富集现象,且公园绿地土壤中重金属含量普遍低于道路绿地土壤;土壤重金属污染潜在生态风险评价结果表明6种重金属中,Cd污染最严重,其潜在生态危害系数最高,总体上公园绿地土壤重金属污染潜在生态风险处于中等水平,而道路绿地土壤重金属污染则处于较高水平,且均受Cd污染控制;多元统计分析结果表明,中心城区绿地土壤中重金属主要源于交通排放和工业活动释放,道路绿地土壤重金属更易受交通排放污染的影响。
巯基膨润土钝化修复镉污染水稻土的研究
安艳, 朱霞萍, 孟兴锐, 邢智, 赖波
2021, 52(4): 934-939. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020091401
[摘要](135) [HTML] (90) [PDF](19)
摘要:
通过田间种植水稻试验,探究了巯基膨润土(Bent-SH)对镉污染土壤的修复效果及钝化机理。结果表明:添加Bent-SH对土壤理化性质的影响很小,土壤有效态镉含量随Bent-SH添加量的增加逐渐降低,与对照相比,其最大下降率为48.57%。添加Bent-SH降低了土壤镉的迁移能力,降低了大米、秸秆对土壤镉的吸收,其最大下降率分别为72.73%、70.97%。土壤离子交换态镉(EX-Cd)含量最大下降率为54.17%,而铁锰氧化物结合态镉(FMO-Cd)和强有机质结合态镉(SO-Cd)含量最大增长率分别为117.40%和75.00%。Bent-SH添加量与土壤有效态镉、大米镉、秸秆镉含量呈极显著负相关,与土壤FMO-Cd、SO-Cd含量呈显著正相关,与土壤EX-Cd含量呈显著负相关。结果表明Bent-SH可以使土壤中的镉由EX向FMO和SO转化,有效降低镉的活性和生物可利用性,从而实现了镉污染土壤的钝化修复。
氧化钙改性坡缕石对水稻土中Cd污染的钝化效果研究
陶玲, 秦彤, 刘瑞珍, 任珺
2021, 52(4): 940-946. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020100801
[摘要](166) [HTML] (97) [PDF](10)
摘要:
在钝化实验和盆栽实验中利用土壤理化性质、Cd形态分布、有效态Cd、以及玉米幼苗生长等因素来分析5种比例氧化钙改性坡缕石(1∶1、2∶1、3∶1、4∶1和5∶1,质量比)的施加对水稻土中Cd污染的钝化效果。结果表明:氧化钙改性坡缕石可以显著提高土壤pH、阳离子交换量和电导率。与对照相比,5种氧化钙改性坡缕石使DTPA提取态、TCLP提取态、酸溶态Cd含量分别降低了3.44% ~ 23.3%、4.12% ~ 30.7%、2.30% ~ 21.8%。添加氧化钙改性坡缕石对玉米的生长起到了明显的促进作用,玉米的茎长、根长、鲜重和干重分别升高了2.04% ~ 17.7%、4.66% ~ 25.1%、7.62% ~ 39.4%和0.70% ~ 26.1%;玉米地上部分和地下部分Cd的含量分别降低了5.17% ~ 27.3%和4.62% ~ 22.7%。可见,氧化钙改性坡缕石钝化材料对Cd的钝化效果优于未改性坡缕石材料,其中以坡缕石与氧化钙的添加量为3∶1时效果最佳。
基于累积logistic回归模型的重金属污染耕地轮作休耕治理满意度影响因素实证研究
黄毅, 邓志英, 熊曦, 黎博
2021, 52(4): 947-953. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020101401
[摘要](142) [HTML] (109) [PDF](14)
摘要:
研究农村重金属污染耕地轮作休耕治理满意度状况及其影响因素,为当前我国耕地重金属污染治理实施提供参考依据。基于湖南省4区县10个村镇400户调查数据,构建累积logistic回归模型,探究农村重金属污染耕地轮作休耕治理的满意度情况及其影响因素。研究发现受教育程度越高对当前环境治理的效果和收入满意度评价越积极,受教育程度每提高一个层次,满意度提高一个层次的可能性分别增加18%和24%;家庭收入与环境治理满意度及收入满意度呈负向影响,家庭收入每提高一个层次,满意度提高一个层次的可能性分别减少16%和10%;调查对象年龄越大对当前环境治理的效果评价越积极,年龄每增加一个时间段,满意度提高一个层次的可能性增加80%。相反,年龄对收入的满意度评价却呈负向影响,年龄每增加一个时间段,满意度降低一个层次的可能性增加10%;农户拥有耕地受污染程度与环境治理及收入满意度呈正向影响,农户自有耕地受污染程度越高,满意度提高的可能性分别增加23%和16%。加强农村重金属污染耕地治理政策与治理效果的及时宣传,切实提高农户家庭收入的质量和效率,稳步提升农业从业人员的平均受教育水平和环境认知水平、促进农户积极参与耕地保护和环境治理过程中。
浙西石灰岩地区土壤和稻米镉含量研究
徐秋桐, 郑顺安, 刘代丽, 倪润祥, 章明奎
2021, 52(4): 954-959. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020111001
[摘要](128) [HTML] (117) [PDF](15)
摘要:
为理解石灰岩地区农田土壤重金属积累特点及污染风险,以浙西石灰岩地区为例,随机选择了153块重金属污染农田,点对点采集了土壤和水稻样品,分析了土壤和糙米中镉的含量及土壤性状,探讨了石灰岩地区污染农田土壤与稻米镉积累特点及其与土壤性状的关系。结果表明,土壤全镉随粘粒含量的增加而增加,随土壤pH的下降而下降;土壤有效镉占全镉的比例与土壤pH呈负相关,糙米中镉含量与土壤有效镉、水溶性镉呈显著正相关;糙米中镉含量与土壤pH、有机质含量及粘粒含量均呈现显著负相关,土壤pH是影响石灰岩地区农田糙米镉积累最为重要的因素。《土壤环境质量-农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)的污染风险筛选值并不适用于石灰岩地区高pH的土壤。当6.5 < pH ≤ 7.5时,土壤重金属镉含量与农产品中重金属镉超标结果并不一致,其风险筛选值(0.60 mg kg−1)偏低,实际的风险筛选值可能在0.80 mg kg−1以上。土壤水溶性镉较土壤全镉和有效镉能更好地评估石灰岩地区农作物重金属镉的污染风险。
基于高光谱的北京铁矿区土壤重金属镍元素含量反演研究
郭学飞, 曹颖, 焦润成, 南赟, 赵云峰, 丁霞
2021, 52(4): 960-967. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020050902
[摘要](158) [HTML] (89) [PDF](16)
摘要:
运用高光谱数据对北京典型铁矿区土壤重金属镍含量进行建模反演,探索高光谱遥感技术在土壤重金属污染快速监测上应用的可行性。使用便携式地物光谱仪采集研究区土壤样本光谱反射率数据,光谱反射率数据经多种数学变换后,经逐步回归方法筛选最佳特征波段,利用多元线性回归(SLR)和偏最小二乘回归(PLSR)方法建立模型以光谱反射数据对土壤重金属镍元素含量进行反演。基于光谱二阶微分的多元线性回归模型(SD-MLR)的稳定性和精度最高(R2 = 0.842,RMSE = 4.474),能够良好地预测研究区土壤镍元素含量。光谱数据数学变换能够有效提高其与土壤镍元素含量间的相关性。不同的光谱变换形式建立模型的预测能力和精度有如下关系,光谱二阶微分 > 光谱倒数对数一阶微分 > 光谱一阶微分 > 光谱倒数对数 > 光谱连续统去除 > 原始光谱。采用光谱二阶微分建立多元线性回归模型为研究区土壤镍元素含量反演的最佳模型,可为土壤重金属污染快速监测提供技术参考。
基于GA-SVM的耕地土壤重金属含量高光谱反演方法的研究
郭云开, 张思爱, 谢晓峰, 谢琼
2021, 52(4): 968-974. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020062201
[摘要](193) [HTML] (132) [PDF](12)
摘要:
为提高耕地土壤重金属含量高光谱反演模型精度,以岳阳县某地区耕地土壤重金属铁(Fe)、砷(As)、铬(Cr)为例,提出了一种遗传算法(GA)优化支持向量机(SVM)的重金属含量反演模型。在对光谱进行SG平滑和10 nm重采样后,利用一阶/二阶微分、倒数对数和连续统去除光谱变换方法增强光谱特征,通过相关性分析筛选最优变换光谱,使用皮尔森相关系数与主成分分析提取各重金属光谱特征变量,分别建立SVM和GA-SVM土壤重金属高光谱反演模型并进行精度验证。结果表明,二阶微分变换光谱与各重金属含量相关性整体最突出;三种重金属在可见光波段490 nm、500 nm、510 nm和530 nm具有共同敏感特征;经GA算法优化SVM参数后,对比SVM回归模型,预测精度有明显提高,其重金属Fe、As和Cr的验证集R2分别为0.968、0.821和0.976;研究结果可为应用遥感技术反演耕地土壤重金属含量提供新的参考。
专题综述
基于文献计量学分析土壤氮素矿化研究进展
蒋竹青, 彭辉
2021, 52(4): 975-987. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020102101
[摘要](206) [HTML] (185) [PDF](40)
摘要:
为了深入了解土壤氮素矿化的研究现状和发展趋势,应用CiteSpace信息可视化分析软件,对Web of Science(WOS)数据库中1990—2020年土壤氮素矿化领域的1804篇文献进行了基础知识框架、研究热点、发展趋势的可视化分析,对土壤氮素矿化研究进展和演变趋势进行了图谱解读和追踪分析。结果表明:土壤氮素矿化研究正处于不断发展阶段;该领域研究具有很强的学科交叉特点,主要涉及环境科学与生态学、生态学、环境科学和农业等学科;其重要研究主题是土壤氮素转化机理及其动力学过程;近期研究前沿主要集中在探究不同土地利用类型或农业管理措施对微生物特性的影响、微生物又影响土壤中氮素迁移转化过程方面;我国该领域研究发展迅速,但还面临在国际上影响力较低等问题。
近20年农田精准管理分区施肥方法研究进展
鲍依临, 孟祥添, 刘焕军, 殷悦, 马雨阳, 邱政超, 赵明明
2021, 52(4): 988-999. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020110201
[摘要](188) [HTML] (129) [PDF](27)
摘要:
精准管理分区(Site Specific Management Zones,SSMZ)是精准农业中实现定时、定点、定量、定配方投入水肥药等农业生产资料的关键环节。SSMZ已经在精准农业中得到了迅速的发展与应用,该技术对于减少农业投入、提高经济效益及减轻农业面源污染具有重要意义。全面地认识SSMZ的研究现状及存在问题,有利于更好地把握SSMZ的发展动态并开展更进一步的研究。本文对国内外以SSMZ为主题的论文进行了梳理,概述了SSMZ研究中不同输入量的应用原理、数据类型、优势及局限性;其次,对现有的分区方法进行了总结归纳,最后,整理了常用的SSMZ评价方法,对不同评价方法进行分析,进行总结与展望。得到如下结论:(1)SSMZ输入量由基于空间插值映射土壤空间属性,过渡为利用遥感技术获取土壤、植被等相关信息;(2)随着大数据时代的到来,综合考虑历史土壤理化性质、成土要素、农作物时空动态、水土气生地形地貌的作用有助于提升SSMZ的精度;(3)基于近端传感器及无人机获取的密集数据的研究不断增加,田块尺度的空间信息精度高,连续性增强;(4)传统的非监督分类算法逐步被面向对象分割方法取代,分区结果更有助于指导田间管理措施;(5)用于SSMZ的评价信息以与作物生长关系密切的土壤属性或表征作物长势的参数为主。国内外对于SSMZ的关注度逐渐增加,各类SSMZ研究成果对于实现绿色农业、维护生态安全具有重要实践意义。
近十年来我国土壤重金属污染源解析方法比较
于旦洋, 王颜红, 丁茯, 陈欣, 王镜然
2021, 52(4): 1000-1008. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020101202
[摘要](250) [HTML] (117) [PDF](71)
摘要:
根据土壤实际情况选择适当的源解析方法,对于判明土壤重金属污染物来源、有针对性地进行治理具有重要意义。重点归纳近十年国内场地土壤重金属污染源解析的研究进展,按不同土地利用类型、不同重金属对常用的污染源解析方法进行汇总,在阐述各种源解析方法优势和局限的基础上,重点就主成分分析法(PCA)、正定矩阵因子分解法(PMF)、绝对因子得分-多元线性回归法(APCS-MLR)、单一与多参数同位素示踪法的应用特点进行了比较。在明确场地土壤重金属污染源解析研究面临的挑战的同时,指出联合应用多种源解析方法、多参数同位素示踪法是未来土壤重金属污染源解析研究的发展趋势。