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2022年  第53卷  第4期

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研究报告
基于遥感数据融合的黄河三角洲土壤盐分时空变化研究
余泽鸿, 翁永玲, 范兴旺
2022, 53(4): 757-767. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021102702
[摘要](125) [HTML] (19) [PDF](84)
摘要:
  目的  研究2005 ~ 2018年黄河三角洲地区土壤盐分在年内和年际尺度上的时空变化特征。  方法  基于2005 ~ 2018年春季覆盖黄河三角洲地区的MODIS和Landsat系列数据,采用增强型自适应反射率时空融合模型(ESTARFM)获得30米分辨率高频地表反射率数据。基于2005年实测土壤盐分数据和Landsat地表反射率数据,采用随机森林方法建立土壤盐分反演模型,反演2005 ~ 2018年黄河三角洲地区春季土壤盐分数据,分析土壤盐分含量的时空演变特征。  结果  ESTARFM融合数据具有较为理想的精度,地表反射率总体误差在4%以内。年内尺度上,2 ~ 4月份黄河三角洲地区土壤盐分含量呈总体下降趋势,3 ~ 4月份存在盐分含量短期回升现象,进入4月份后,土壤盐分含量明显下降,非盐渍土和轻度盐渍土占比增加。年际尺度上,2005 ~ 2018年研究区土壤盐分含量呈先升后降趋势,最大值出现在2009年(4.262 g kg−1),最小值出现在2005年(3.604 g kg−1)。2009年以来,研究区内非盐渍土和轻度盐渍土面积显著增加,盐土面积显著减少,盐渍化程度明显改善。  结论  增强型自适应反射率时空融合模型可用于高频次土壤盐分数据反演,反演结果可加深对土壤盐分年内和年际变化规律的认识。
基于人口密度与布局适宜性的农村居民点整理策略—以甘肃省华亭市为例
冯景华, 马国强, 李婧, 朱宸
2022, 53(4): 768-776. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021111001
摘要:
  目的  新时期国土空间规划背景下,探索农村居民点实现人本化、集约化的整理策略。  方法  以甘肃省华亭市为例,运用GIS空间分析与景观格局指数,定量识别2009年与2018年居民点空间演化特征,在此基础上构建居民点布局适宜性评价指标体系,并结合人口密度划分居民点整理类型,提出差异化的整理对策。  结果  近10年来,华亭市农村居民点呈现出“低海拔、靠斜坡、向阳性”的空间分布特征,但随着时间的推移,这种分布特征在坡度坡向上表现出一定程度的弱化;居民点集聚特征由“乡镇次高密度、高密度集聚团簇”向“城区附近高密度聚集中心”转变;居民点景观格局愈加破碎,整体存在较大的整治空间。  结论  基于人口密度与居民点布局适宜性,将华亭市农村居民点划分为整村搬迁型、保留发展型、规模管控型、集聚提升型和重点发展型,并针对不同类型居民点提出具体的整理策略。
滨海废弃盐田复垦区土壤空间变异及其分区管理研究
刘文全, 卢芳, 徐兴永, 曹建荣, 于洪军
2022, 53(4): 777-786. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021072203
摘要:
  目的  针对山东省莱州湾南岸废弃盐田复垦区盐分高、土壤养分空间差异性大、管理粗放和效益低等问题,研究田间管理分区的精准划分方法,便于农户差异化施肥管理,提高盐渍土改良水平。  方法  以废弃盐田复垦区典型地块为研究对象,运用传统统计学、主成分分析和模糊c-均值分类等方法对研究区进行管理分区的划分,并评价管理分区划分的适宜性和有效性。  结果  研究区土壤含盐量均值达到1.73 g kg−1,处于轻度盐渍化水平;土壤有机质、全氮、速效氮、速效钾和速效磷等含量均处于较低的水平;全磷和阳离子交换量处于中等水平;全钾和pH值达到了较高的水平。全钾和pH值的变异系数 < 0.1,属于弱变异,其他土壤属性属于中等变异强度。土壤各属性在空间分布上差异性大。主成分分析结果表明,将10个土壤属性分组为统计因子可划分成3个主成分。模糊c-均值分类结果表明,研究区可划分为2个管理分区,不同管理分区中土壤含盐量、有机质、土壤养分等属性存在显著差异。  结论  可以利用不同土壤属性借助模糊c-均值分类方法来确定废弃盐田复垦区农田的管理分区。
沈阳市耕地质量等别提升潜力评价研究
董秀茹, 潘翀, 刘强, 刘伟
2022, 53(4): 787-794. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021121603
摘要:
  目的  以沈阳市为研究区域,评价其耕地提质改造潜力,以期提升耕地质量等别和生产能力,落实耕地占补平衡制度,更有效地保障国家粮食安全。  方法  基于农用地分等成果,运用主成分分析法和专家打分法构建了涵盖分等因素改良可行性和分等指数临界状态两个评价维度,包含限制因子数量及限制程度、分等指数与上一等耕地分等指数差值两个评价指标的耕地提等潜力评价模型;采用综合因子得分法与限制性因子判定结合法测算了耕地提等潜力,划分耕地提等潜力区域,并识别耕地提等主导限制因子,确定耕地整治类型。  结果  沈阳市耕地提等高潜力区面积为10849.72 hm2,仅占总面积的1.37%,主要分布在新民市;中潜力区面积为106990.79 hm2,占总面积的13.49%;低潜力区和无潜力区面积分别为384595.93 hm2和290536.32 hm2,两者占总面积的85.14%,耕地提等主导限制因子有排水条件、有效土层厚度等。  结论  沈阳市耕地质量提等潜力不大,在中、高潜力区可通过工程措施改良有效土层厚度、排水条件等限制因子推动耕地提等工作。
基于气候变化的黄河三角洲非主粮作物需水规律研究
曹丹, 易秀, 陈小兵, 咸敬甜, 胡秋丽
2022, 53(4): 795-804. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021120301
摘要:
  目的  为保障黄河三角洲地区的生态安全和高质量发展,需“适水种植”调整作物结构,缩减农业用水占比,留足生态用水。  方法  基于气象站2006 ~ 2019年的实测气象资料,分析研究区降水和气温的变化趋势,利用Hargreaves-Samani法和FAO作物系数法估算当地7种非主粮作物各生育阶段及全生育期内的作物蒸散量,并结合有效降水量和淋洗需水量的计算得到典型干旱年和湿润年以及多年平均的灌溉需水量。  结果  黄河三角洲年降水量变化趋势不显著,春、秋和冬季的降水量呈现下降趋势,而夏季降水量呈上升趋势;年均气温呈现逐年上升趋势,夏季平均气温上升趋势最为显著。研究区非主粮作物灌溉需水由高到低分别为甜高粱、枸杞、黑麦草、苜蓿、菊芋、田菁和谷子,典型干旱年中7种作物均需补充灌溉,典型湿润年中谷子、田菁、菊芋和苜蓿降水量有盈余,平均年份中谷子和田菁降水量有盈余。  结论  作物各生育阶段的有效降水量分配不均,生育期内总降水量有盈余的情况下某些生育阶段依然会处于水分亏缺状态。研究结果可为该地区作物种植结构调整和灌溉制度优化提供参考依据。
温度对崩壁红土层土壤干缩裂隙形态影响的定量研究
黄奕铭, 张越, 杨茂进, 郑勤敏, 林金石, 蒋芳市, 葛宏力, 黄炎和
2022, 53(4): 805-814. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021121901
摘要:
  目的  探究干燥温度对土壤水分的蒸发速率及其崩壁土壤干缩裂隙的发育过程的影响,为准确认识崩壁土壤裂隙的形态及其对揭示崩岗的发展过程提供理论依据。  方法  研究选取典型崩岗区崩壁的红土层土壤,模拟干缩裂隙发育过程,通过图像处理技术,定量分析裂隙表面参数,探讨温度对崩壁红土层土壤裂隙发育的影响。  结果  温度降低,土壤水分蒸发速率下降,裂隙面积和裂隙总长度增大,裂隙率提高,同时块区面积降低,块区个数以及裂隙条数、节点数显著增加,整个土体呈现出越发破碎的状态。由于裂隙条数的显著增加,低温状态下(40 ℃)裂隙的平均长度小于高温条件(80 ℃)的试样,即低温条件较高温条件土壤裂隙发育数量更多,平均长度更小;土壤裂隙的平均宽度随温度升高呈现增大的趋势;分形维数随着温度的降低呈现增大的趋势。黏粒含量显著影响土壤干缩裂隙发育的温度效应。  结论  在较低温度条件下,崩壁红土层表层土壤水分蒸发时间长,裂隙发育过程更缓慢,但发育程度高,裂隙结构更复杂。
基于质量法的土壤水溶性盐总量测定方法改进
芦远闯, 许华森, 王晨宇, 金玉文, 孙志梅
2022, 53(4): 815-820. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021110904
摘要:
  目的  利用现有常规测定方法批量测定土壤水溶性盐总量时存在浸提液用水质量不统一、浸提液获取慢、浸提液吸液量大、蒸干时间长导致测试效率低等突出问题。因此,探究基于质量法对土壤水溶性盐总量的测定方法进行改进。  方法  试验利用不同盐分水平的土壤对现有常规土壤盐分含量测定方法中的浸提方式、浸提液用量及试验用水质量进行改进研究。  结果  在中度及以下盐化土壤条件下,将浸提方式由抽滤改为离心,并将离心参数设置为转速4000 r min−1,离心8 min即可保证测试结果准确度,提高测试效率;无论浸提液盐分含量高低,当浸提液的吸液量由50 ml或100 ml降为20 ml时均可保证盐分测定结果的精密度和准确度,有效缩短蒸干时间;蒸馏水可以替代去CO2的蒸馏水或超纯水作为土壤水溶性盐测定用水,既避免了进一步制水的时间消耗,又可以进一步降低测试成本。  结论  试验所得中度盐化及以下土壤含盐量测定方法可在保证改良方法合理性及应用效果条件下,从试验准确度、效率和成本等方面对现有方法进行了有效改进。
不同产地油菜秸秆制备的生物质炭对红壤酸度和土壤pH缓冲容量的影响
黄清扬, 徐仁扣, 俞元春
2022, 53(4): 821-827. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021111101
摘要:
  目的  明确不同产地油菜秸秆制备的生物质炭对红壤酸度的改良和土壤pH缓冲容量的提升效果。  方法  将不同添加量的油菜秸秆炭分别与两种酸性红壤混合,然后进行室内培养试验,测定培养实验前后土壤pH、pH缓冲容量、土壤交换性盐基离子和土壤交换性酸。  结果  添加油菜秸秆炭显著提高了土壤的pH、pH缓冲容量、交换性盐基离子含量,显著降低了土壤交换性酸含量。说明添加油菜秸秆炭不仅可以改良红壤酸度,还能提高红壤的抗酸化能力,因而可以减缓土壤的复酸化。生长在碱性土壤上的油菜秸秆制备的生物质炭对红壤酸度的改良效果和对土壤pH缓冲容量的提升效果均优于生长在酸性土壤上的油菜秸秆制备的生物质炭,在5%添加水平下,前者使湖南红壤pH相比对照提高37.4%,后者使该土壤的pH提高22.4%;相应地,2种生物质炭分别使该土壤的pH缓冲容量分别提高41.4%和37.3%。2种油菜秸秆炭对红壤pH和pH缓冲容量的提升效果与其碱含量和表面官能团多少相一致。  结论  碱性土壤上生长的油菜秸秆制备的生物质炭对红壤具有更好的改良效果。
生物炭与沼液混施对杨树人工林土壤温室气体排放的长期影响
陈亚娟, 廖晓琳, Saadat UllahMalghani, 阮宏华
2022, 53(4): 828-838. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2022012603
摘要:
  目的  明确不同生物炭和沼液添加量对杨树人工林土壤温室气体排放的影响。  方法  依托长期生物炭和沼液混施野外观测样地,于2019年7月到2020年1月测定不同生物炭(B0, B1, B2)和沼液(C, L, M, H)添加处理的土壤温室气体排放通量,于2019年9月和2020年1月测定土壤理化性质。通过统计分析,揭示生物炭和沼液对土壤温室气体排放的影响。  结果  添加生物炭的土壤总碳(B1: 2.42 ± 0.14%, B2: 2.75 ± 0.14%)显著高于未添加生物炭的土壤(B0: 1.83 ± 0.04%)。同样,添加生物炭的土壤总氮(B1: 0.22 ± 0.01%, B2: 0.24 ± 0.01%)显著高于未添加生物炭的土壤(B0: 0.18 ± 0.01%)。沼液添加显著提高土壤总氮含量,但生物炭与沼液对土壤总碳和总氮不存在显著交互作用。在冬季,沼液和生物炭均显著影响土壤NH4+-N含量,且两者存在显著性的交互作用;沼液显著增加土壤NO3-N含量。在野外监测时间内,沼液显著提高了土壤N2O和CH4的累积排放量,增强了总增温潜势。与未添加沼液(C)处理相比,低(L)、中(M)和高剂量(H)沼液添加处理的总增温潜势分别增加了30%、40%和44%;而生物炭对土壤温室气体累积排放量和总增温潜势的影响不显著。  结论  生物炭单次添加7年后对温室气体排放的抑制效应不明显,甚至可能增加土壤温室气体的排放。沼液每年3次添加显著促进土壤温室气体的排放。因此,建议进一步研究老化效应对生物炭抑制土壤温室气体排放能力的潜在机制以及生物炭与沼液(氮肥)配施的最佳比例,以改善土壤环境并减少温室气体排放。
覆膜栽培与施肥对秸秆碳氮在土壤团聚体中固持特征的影响
贾瑞琴, 李小红, 王淑颖, 徐香茹, 梅秀文, 安婷婷, 汪景宽
2022, 53(4): 839-846. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021102802
摘要:
  目的  土壤中秸秆碳氮的分解与固定受栽培方式(包括覆膜)和施肥的影响。关于不同覆膜与施肥下秸秆碳氮在团聚体中固持特征仍不很明确。  方法  将表层土壤(0 ~ 20 cm)与13C15N双标记秸秆混合后在田间进行原位培养150 d,分析土壤团聚体有机碳中秸秆来源碳(13C-SOC)和氮中秸秆来源氮(15N-TN)的含量。  结果  施肥、栽培方式及二者交互作用显著影响(P < 0.05)> 0.25 mm团聚体中有机碳含量和 < 0.053 mm团聚体中有机碳和氮含量。不覆膜栽培下,与有机肥配施氮肥(M2N2)处理和不施肥(CK)处理相比,单施氮肥(N4)处理使 > 0.25 mm团聚体中13C-SOC含量分别增加了36.36%和20.69%。覆膜栽培下,N4与其他处理(M2N2和CK)相比,各级团聚体中13C-SOC含量增加了22.87% ~ 53.37%。不覆膜CK与覆膜CK处理相比,0.25 ~ 0.053 mm和 < 0.053 mm团聚体中13C-SOC含量增加了16.00%和46.15%(P < 0.05)。不覆膜栽培下,CK和M2N2处理与N4处理相比,< 0.053 mm团聚体15N-TN含量分别增加了44.85%和28.60%。同一施肥处理,不覆膜栽培下秸秆来源碳氮对 < 0.053 mm团聚体中有机碳和氮的贡献率平均分别比覆膜栽培增加了55.06%和21.35%。秸秆碳氮在团聚体中的分配比例随团聚体粒径的增加而增加,其中秸秆碳和氮分配到 > 0.25 mm团聚体比例平均分别为22.22%和42.14%。  结论  土壤添加秸秆后秸秆碳氮主要固定于 > 0.25 mm团聚体,且单施氮肥促进了秸秆碳在各级团聚体中固存,不覆膜有利于 < 0.053 mm团聚体中碳氮的更新。
秸秆全量还田下沼液替代化肥对潮土团聚体及结合有机碳的影响
王威, 吴大付, 唐蛟, 殷金忠, 潘飞飞, 张喜焕, 李俊娜
2022, 53(4): 847-857. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021113006
摘要:
  目的  通过探究黄淮海平原秸秆全量还田条件下长期沼液替代化肥对潮土水稳性团聚体及结合有机碳影响,以期为改善土壤结构,增加土壤有机碳积累及推动种养结合循环农业发展提供科技支撑。  方法  采集长期持续进行不同沼液替代化肥处理(不施肥对照,CK;单一施用沼液,BS;单一施用化肥,CF;以及沼液半量替代化肥,BSCF)的表层(0 ~ 20 cm)土壤,利用湿筛法分离水稳性团聚体并测定不同粒径团聚结合有机碳分布变化情况。  结果  相较于对照,各施肥处理均能显著增加了外源有机碳投入,增加水稳性大团聚体质量组成比例,提高团聚体稳定性,其中沼液半量替代化肥处理 > 0.25 mm粒径水稳性团聚体质量组成比例提升效果最为明显,平均重量直径和几何平均直径最高,而团聚体破碎率和分形维数最低。不同处理团聚体结合有机碳含量随粒径增加表现出先升高后降低的趋势,其中以0.25 ~ 2 mm粒径最高。同时各施肥处理均增加各粒径团聚体结合有机碳含量,显著提高 > 0.25 mm粒径大团聚体结合有机碳贡献率,降低 < 0.053 mm粒径粘粉粒结合有机碳的贡献率。  结论  在黄淮海平原秸秆全量还田条件下通过沼液半量替代化肥不仅有利于水稳性大团聚体的形成和团聚体稳定性的提高,达到改善土壤结构的目的,而且能够调控各粒径团聚体结合有机碳贡献率,达到平衡土壤有机碳的维持和养分的释放目的。
黄土高原新造耕地施用羧甲基纤维素钾的土壤效应
杨世琦, 王永杰, 颜鑫, 邢磊, 王惟帅, 郭萍
2022, 53(4): 858-865. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021032302
[摘要](240) [HTML] (68) [PDF](104)
摘要:
  目的  基于黄土高原新造耕地土壤质量改良需求,开展以羧甲基纤维素钾(CMC-K)为土壤改良剂的田间定位试验研究,为新造耕地土壤水分保持与养分改良提供依据。  方法  设置CK(0 kg hm−2)、T1(100 kg hm−2)、T2(500 kg hm−2)、T3(1000 kg hm−2)和T4(2000 kg hm−2)5个处理,对不同处理的新造耕地土壤水分、电导率与养分进行了测定与分析。  结果  新造耕地施用CMC-K土壤含水量提高14.6%~121.7%,在谷子生长季前期(6月和7月)和后期(10月)土壤保水功效较大。在CMC-K较高施用量(1000 ~ 2000 kg hm−2)情况下,谷子生长季前期(6月)土壤电导率提高了37.3% ~ 73.4%;全部处理在谷子生长季后期(10月)的土壤电导率显著降低,降低幅度达19.2% ~ 21.8%;谷子生长季的土壤电导率呈现降低趋势。施用CMC-K能够提高土壤硝态氮9.6% ~ 46.5%、速效磷21.9% ~ 207.9%和速效钾13.2% ~ 95.9%,对土壤pH基本没有影响。施用CMC-K谷子产量提高了6.2% ~ 19.2%。  结论  施用CMC-K能够保持土壤水分,促进养分吸收利用,提高谷子产量,可以作为黄土高原新造耕地土壤改良剂使用,推荐施用量约100 kg hm−2
化肥配施木醋液对玉米产量及品质的影响
高妍, 马鑫宇, 董旋, 狄雅莉, 郭赋涵, 金兰淑, 邹洪涛, 林国林, 韩晓日
2022, 53(4): 866-873. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021062403
摘要:
  目的  为探索常规化肥用量下,配施不同用量木醋液对玉米SPAD值、养分吸收积累量、产量及品质的影响。  方法  以‘迪化159’玉米品种为试验材料,通过盆栽试验进行了化肥配施木醋液对玉米SPAD值、养分吸收积累量、产量及品质影响的研究。  结果  与未配施木醋液的对照处理相比,化肥配施不同用量木醋液均能提高玉米的SPAD值,促进玉米植株对大量养分的吸收,提高产量和品质。化肥配施0.3 mL kg−1土木醋液时,玉米植株对氮素、磷素、钾素和总养分的吸收积累量最多,均显著大于对照处理,蛋白质含量亦显著大于对照处理(P < 0.05)。化肥配施0.4 mL kg−1木醋液时,虽玉米植株生物量以及籽粒产量显著大于配施0.4 mL kg−1木醋液(P < 0.05),但与化肥配施0.3 mL kg−1木醋液相比降低了粗蛋白含量(P < 0.05)。  结论  本试验条件下,木醋液用量为0.4 mL kg−1土时,玉米的生物量和产量均最大,且木醋液的用量与玉米籽粒中淀粉含量呈显著(P < 0.01)正相关;通过隶属函数对玉米的产量和品质进行综合分析,木醋液用量为0.4 mL kg−1土时玉米生长效应最佳。
不同施肥模式对设施土壤CO2排放特征及碳平衡的影响
任立军, 赵文琪, 李金, 陈佳豪, 李颖, 邹洪涛, 张玉龙
2022, 53(4): 874-881. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021081301
摘要:
  目的  探讨不同施肥模式对土壤CO2排放特征及碳平衡的影响,为设施土壤固碳减排和合理施肥提供数据支持。  方法  以“粉太郎”番茄为试材,基于设施微区试验,利用LI-8100A土壤碳通量自动测定仪观测了不同施肥模式[50%化肥N + 50%有机肥N + 改良剂组(HYG)、50%化肥N + 50%有机肥N组(HY)、100%有机肥N组(Y)、100%化肥N组(H)和不施肥处理组(CK)]土壤CO2的排放特征,探讨了土壤含水量、温度、pH、全氮、微生物生物量碳、土壤孔隙度、土壤有机质等因子对CO2排放量的影响。  结果  在番茄生长初期和施肥后,设施土壤CO2排放速率均表现为先升高后下降的趋势,土壤含水量和土壤温度的双因素复合模型可以解释76.0%(P < 0.01)土壤CO2排放速率的变化,不同施肥模式下造成土壤水热环境的变化会显著影响土壤CO2排放速率。整个生育期,不同施肥模式之间土壤CO2排放累积量差异显著(P < 0.05),相比CK处理,施入肥料的H、Y、HY和HYG处理的土壤CO2排放累积量分别提高了26.7%、83.2%、47.3%和44.2%。相关分析表明,土壤CO2排放累积量与土壤pH、全氮、微生物量碳、土壤孔隙度和有机质均呈极显著正相关关系(P < 0.01)。HYG处理相较其余各施肥处理可以显著提高番茄产量和总生物量,提高幅度分别为9.4% ~ 38.2%和9.0% ~ 32.9%。HYG处理相较当前设施土壤施肥方式(HY处理)显著降低土壤碳释放总量和作物碳排放效率,降幅分别为2.2%和10.9%,同时HYG处理可以使生态系统固碳潜力增加(11.5%)。  结论  从固碳减排的角度,50%化肥N + 50%有机肥N + 改良剂处理是辽宁地区设施番茄栽培适宜的施肥模式。
不同商品有机肥大量及中微量养分释放规律研究
陈爽, 李先平, 章志航, 王悦, 郑灵韵, 曹锐, 陆际羽, 李辉信
2022, 53(4): 882-889. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021120702
摘要:
  目的  探讨不同有机肥中多种养分的释放规律,有利于合理利用有机肥资源和培肥土壤。  方法  本研究采用恒温静水培养法,研究了以牛粪(COM)、猪粪(PM)、鸡粪(CHM)、秸秆(SC)和中药渣(CMR)为主要原料制作的5种商品有机肥以及生物质炭(BC)共6种有机物料的大量和中微量养分释放规律。并通过Langmuir方程拟合养分释放曲线。  结果  各处理在静水中养分的释放速率具有阶段性,整体表现为前期快、后期慢。培养至28 d时,CHM和BC中的氮累积释放率较高,分别为75%和58%;各处理的速效磷累积释放率较低,只有20% ~ 30%;速效钾的累积释放率普遍较高(54% ~ 91%),其中CHM最高。各处理的中微量元素释放差异明显。BC处理同时具有最高的Mg和Mn累积释放量,CHM处理下的Cu、Zn和B累积释放量显著高于其他处理,而COM处理下的Ca累积释放量是所有处理中最高的。Langmuir方程能较好地拟合养分释放曲线(预测值与观测值显著正相关性;P < 0.05),拟合结果进一步证实了上述养分释放规律。  结论  有机肥种类影响不同养分的释放,CHM是较好的培肥选择,针对特定的养分需求,需要选择合适的有机物料,研究结果可为土壤培肥选择合适的有机肥料提供参考。
绿肥翻压接种丛枝菌根真菌和深色有隔内生真菌对玉米生长及氮素利用的影响
毕银丽, 张家毓, 王坤, 杜善周
2022, 53(4): 890-896. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021042401
摘要:
  目的  绿肥作为生物肥料,加入土壤后如何提高植物对绿肥利用效率及氮转化效率一直是热点研究课题。本文使用新鲜苜蓿(Medicago sativa)作为绿肥,接种丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)和深色有隔内生真菌(Dark Septate Endophytes,DSE),探究利用微生物接种提高植物对绿肥利用效率和促进氮素转化的方法。  方法  本研究在温室条件下,采用玉米(Zea mays L.)作为供试植物,使用新鲜苜蓿(Medicago sativa)作为绿肥,并接种AMF和DSE。试验设置4个处理:绿肥(L);绿肥 + AMF(L + A);绿肥 + DSE(L + D);绿肥 + DSE + AMF(L + D + A)。  结果  AMF和DSE可以同时定殖玉米植株;接种真菌处理均显著提高玉米株高与生物量,其中L + D处理效果最好,株高与干重的值分别为86.25 cm、41.893 g每盆。L + D处理较其它接菌处理对植物全氮、绿肥的利用效率促进作用最为显著,最大值分别为585.27 mg、76.50%,且L + D处理下土壤硝氮、铵氮含量、脲酶活性最高,分别为0.201 g kg−1、0.339 g kg−1以及81.51 μg kg 24 h−1。接种AMF处理土壤全氮含量均显著高于其不接种AMF处理,同时接种AMF和DSE对玉米生长产生一定程度抑制作用。  结论  绿肥接种深色有隔内生真菌在植物生物量及营养利用等方面略好于接种丛枝菌根真菌,而双接菌处理需进一步研究证明协同或竞争关系。该结果为利用微生物技术提高绿肥在土壤中的利用效率及促进氮素的转化提供理论依据。
有机无机肥配施对日光温室番茄连作土壤微生物的影响
徐赛, 杨延杰, 圣亚男, 王浩恺
2022, 53(4): 897-906. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021092602
摘要:
  目的  为解决日光温室番茄连作障碍,必须弄清有机无机肥配施对番茄连作土壤微生物的影响。  方法  试验共设置6个处理,分别为不施肥(CK)、20%有机肥 + 80%化肥(M20C80)、40%有机肥 + 60%化肥(M40C60)、60%有机肥 + 40%化肥(M60C40)、80%有机肥 + 20%化肥(M80C20)、100%有机肥 + 0%化肥(M100)。测定了连作土壤理化性质、细菌和真菌的微生物群落结构、物种组成和丰度等相关指标。  结果  M40C60处理使连作土壤孔隙度在54.38% ~ 55.61%,pH维持在7.19 ~ 7.22,有机质和速效钾含量分别维持在49.70 ~ 59.21 g kg−1和536.1 ~ 605.5 mg kg−1的中等水平,速效磷含量则维持在680.4 ~ 783.0 mg kg−1的高水平。增施有机肥,可以改善土壤微生物群落组成,分别提高芽孢杆菌(Bacillus)、土胞杆菌(Terrisporbacter)、链霉菌(Streptomyces)以及头束霉菌(Cephalotrichum)等有益菌群落相对丰度0.86%、0.60%、0.12%和47.82%,降低变形菌(Proteobacteria)酸杆菌(Acidobacteriota)等有害菌群落相对丰度3.47%和1.74%。  结论  增施有机肥改善番茄连作土壤的基础理化性质,保持土壤中的养分含量。同时有益于微生物群落演替,维持或提高有益菌群的丰度,抑制或降低有害菌群的丰度,使连作土壤维持在一个较稳定的微生物群落结构。减少番茄连作土壤病害的发生,维持良好的土壤状态。
榆林沙区典型林地不同植被类型对土壤微生物群落结构的影响
王岳, 丁国栋, 刘梦婕, 高广磊, 于明含, 李旭
2022, 53(4): 907-918. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021120502
摘要:
  目的  掌握榆林沙区典型林地土壤微生物特征,明确地上植被对土壤微生物群落结构的影响。  方法  采集榆林沙区四种林分类型土壤,分析其土壤微生物群落结构。  结果  测序共产生有效操作分类单元(OTU)15,509个,各林分间OTU及各类多样性指数没有显著性差异。优势菌种及其丰度土层间变化较大,但林分间优势细菌种一致,丰度排名前五的分别是变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和绿弯菌门(Chloroflexi);樟子松、油松林下土壤中,酸杆菌门所占比例最大、分别达到22.32%和29.02%,而在沙柳和小叶锦鸡儿林下土壤中,变形菌门又成为优势菌,比例占到27.64%和28.51%。变形菌门和放线菌门在灌木林土壤中所占比例要高于乔木。  结论  虽然各优势种丰度在林分间略有差别,但差异不显著(P < 0.05)。说明在一定区域内微生物群落结构复杂程度是受土壤本底的影响,不同季节或者土壤温度、湿度的变化对微生物群落结构的影响在一段时间后消除,群落结构归于稳定。
施用生物炭对燥红土基本理化性质及酶活性的影响
陈明婉, 金鑫, 李晨, 袁赫奕, 兰超杰, 李长江, 李昌珍
2022, 53(4): 919-930. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021110301
摘要:
  目的  为探究燥红土对不同类型生物炭及施入量的反应,对其基础理化特性及酶活性进行测定,以期为热带地区燥红土的改良提供理论支撑和依据。  方法  以燥红土为研究对象,设置水稻壳(A)、花生壳(B)两种生物炭类型,生物炭施用量设置为10、20、40和60 t hm−2,以不施生物炭为对照(CK),共计9个处理,27个小区。在生物炭施用一年后对0 ~ 30 cm土壤进行取样,用于土壤有机碳、全氮、有效磷、速效钾和含水量以及酶活性的测定。  结果  水稻壳生物炭和花生壳生物炭施用后燥红土养分含量和酶活性有显著改变,其中土壤养分含量和含水量在所有土层均随施用量的增加呈明显升高趋势, 60 t hm−2生物炭处理对燥红土有机碳、全氮、有效磷、速效钾和土壤含水量显著高于其他处理,分别比对照处理高56.84% ~ 140.22%、19.06% ~ 62.92%、26.57% ~ 54.57%、46.31% ~ 135.12%和27.95% ~ 55.28%;土壤蔗糖酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性随施用量增加都有不同程度升高,特别是60 t hm−2花生壳生物炭处理对土壤蔗糖酶活性提升尤为显著。土壤脲酶活性在10 ~ 20 cm和20 ~ 30 cm土层随生物炭施用量增加呈显著降低趋势。  结论  施用生物炭对燥红土养分含量、土壤含水量和酶活性有明显改善,可施入40 t hm−2以上的生物炭到0 ~ 30 cm土层作为燥红土改良的重要添加剂。
生物炭对盐胁迫下黄瓜叶片抗氧化酶活性和矿质元素累积的影响
张功臣, 秦玉红, 王波, 展恩军, 李磊, 张守才
2022, 53(4): 931-938. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021102204
摘要:
  目的  研究生物炭对盐胁迫下设施黄瓜生长和生理特性的影响。  方法  以设施黄瓜(Cucumis sativus L.)专用品种‘翠龙’为试验材料,开展温室盆栽试验,设非盐胁迫和盐胁迫下栽培基质(草炭∶蛭石 = 2∶1)中添加0%(B0,w/w)、3%(B3)和5%(B5)的花生壳炭共6个处理,调查黄瓜的生长、产量、品质、叶片抗氧化酶活性以及矿质元素含量等指标。  结果  生物炭施用可明显提高黄瓜的耐盐性,在NaCl胁迫下,B5处理黄瓜的株高、最大单叶叶面积、产量和抗坏血酸含量均显著高于不施生物炭处理,且B3和B5处理的黄瓜果实硝酸盐含量在非盐胁迫和盐胁迫下均显著低于对照。盐胁迫下,春、秋两季栽培试验中B5处理黄瓜产量分别为对照处理的2.97倍和2.57倍。生物炭处理使黄瓜叶片抗氧化酶活性在盐胁迫下维持较高水平,特别是B5处理黄瓜植株叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性与对照相比显著增加而丙二醛(MDA)含量与对照相比显著降低。盐胁迫下,生物炭处理黄瓜顶部叶片中氮和钾的含量与对照相比显著升高,磷、钠、钙和镁的含量与对照相比显著降低;而在底部叶片中除钠含量显著高于对照外,其他元素的含量在不同生物炭施用量间存在差异。  结论  基质中添加适量的生物炭促进盐胁迫下黄瓜生长,增强抗氧化酶活性,促进氮和钾在顶部叶片的累积,减少钠的累积,缓解盐胁迫对黄瓜的伤害,且以添加5%生物炭处理效果较好。
不同产地米槁果实营养成分及其与土壤养分和酶活性的相关性研究
张兰, 刘济明, 陈敬忠, 彭靓, 吴婷婷, 田秀, 廖小锋
2022, 53(4): 939-947. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021090304
摘要:
  目的  探究影响米槁果实品质指标的土壤因子,为人工栽培选择合适条件培育品质优良的药材提供参考依据。  方法  自不同产地采集22份米槁果实和土壤样品,测定其果实营养成分和土壤养分含量、酶活性。应用简单相关性分析和多元回归分析,筛选影响米槁果实品质的主要土壤因子。  结果  产地不同,米槁果实营养成分及土壤养分含量、酶活性不同;不同土壤养分、酶活性对米槁果实营养成分的影响程度也不同。总糖主要受全钾、速效钾、和有机质影响;还原糖主要受土壤全磷、全钾、速效钾、pH和过氧化氢酶影响;可溶性多糖主要受土壤全磷、全钾、速效钾、pH和酸性磷酸酶影响;粗多糖主要受土壤全磷、全钾、碱解氮和pH影响;多糖主要受土壤全磷、全钾、速效钾、有机质、pH和酸性磷酸酶的影响。总黄酮主要受土壤全磷、速效钾、有机质、pH 、酸性磷酸酶脲酶和过氧化氢酶影响;粗脂肪主要受土壤全磷、有效磷、速效钾、pH、脲酶、过氧化氢酶的影响。土壤 pH和全钾是影响果实综合品质的重要因子,其次是全磷、速效钾、有机质、过氧化氢酶活性和酸性磷酸酶活性。  结论  土壤养分含量是制约米槁果实产量和品质的重要因素。
长期施肥对黄壤稻田和旱地土壤磷酸酶活性的影响
刘彦伶, 李渝, 张雅蓉, 黄兴成, 朱华清, 杨叶华, 张萌, 蒋太明, 张文安
2022, 53(4): 948-955. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021092601
摘要:
  目的  明确施肥对黄壤稻田和旱地磷酸酶活性的影响及其主要影响因子。  方法  依托进行了22年的黄壤长期定位试验,研究长期施用化肥和有机肥对稻田和旱地土壤养分及酸性、中性和碱性磷酸酶活性的影响。  结果  长期不同施肥处理显著改变了稻田和旱地土壤养分含量,且土壤pH、有机质和有效磷含量变化因稻田、旱地不同所受影响差异较大。稻田和旱地土壤酸性磷酸酶(ACP)活性和中性磷酸酶(NEP)活性均高于碱性磷酸酶(ALP)活性。与不施肥处理相比,稻田上除个别处理外,施用化肥对磷酸酶活性无显著影响,施用有机肥处理NEP活性显著提高,增幅达15.8% ~ 27.1%;旱地上,长期施用氮肥的处理(NK、NP、NPK)ACP活性显著提高了14.2% ~ 29.0%,ALP活性显著降低了20.1% ~ 50.7%,施用有机肥处理ACP和ALP活性分别提高了11.7% ~ 17.7%和9.4% ~ 56.9%,NEP活性降低了10.5% ~ 32.3%。与平衡施肥处理相比,稻田上缺素施肥对磷酸酶活性影响不显著,施用有机肥处理ACP、NEP、ALP活性分别提高了9.1% ~ 18.5%、6.9% ~ 17.3% 和8.3% ~ 15.0%;旱地上, NK处理ACP和NEP分别显著提高了12.9%和12.9%,PK处理则分别显著降低了16.7%和18.9%,施用有机肥处理NEP活性降低了5.9% ~ 28.9%,ALP活性显著提高了50.1% ~ 115.3%。相关分析表明,NEP活性与各土壤养分含量显著相关,但在稻田和旱地上相关性相反;ALP活性在旱地和稻田上与有机质和微生物量磷均呈显著正相关。通径分析表明,除旱地上ALP活性受pH直接影响作用较大外,其他磷酸酶活性受土壤磷素的直接影响作用均较大。  结论  黄壤稻田和旱地土壤磷酸酶活性与土壤磷素有效性密切相关,稻田上施用有机肥是提高土壤磷酸酶活性的有效途径,旱地上长期施用化学氮肥尤其是氮钾处理可提高ACP活性,增加土壤磷素供应,施用有机肥可通过提高土壤pH增加ALP活性。
生物炭与叶面硒肥联合施用对生菜吸收镉及土壤镉形态的影响
罗盼军, 马倩倩, 武均, 许旺旺, 马文军, 蔡立群
2022, 53(4): 956-964. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021101601
摘要:
  目的  为探明生菜吸收富集镉的能力对生物炭与叶面硒肥的响应程度,抑制有毒有害元素镉的吸收。  方法  通过盆栽试验,以生菜为研究对象,在镉污染土壤中添加生物炭,并在生菜叶片上喷硒处理,探索了生物炭与叶面喷硒的联合施用对镉污染土壤理化指标(pH和有机碳)和土壤不同形态镉含量以及对生菜镉吸收累积的影响。  结果  ① 土壤中添加生物炭与叶面硒肥都可以有效降低生菜可食部镉含量,其中喷施低浓度硒的效果更好。当生物炭添加量为30 g kg−1,叶面喷硒浓度为1 mg L−1时,生菜地上部镉含量由0.314 mg kg−1降至0.049 mg kg−1,低于国家食品安全标准(GB 2762—2017)中规定的叶菜类镉限量值0.20 mg kg−1。② 镉胁迫下,添加生物炭与叶面硒肥的交互作用对生菜镉含量和镉富集与转运能力均产生了显著性的影响,相对于生菜根部镉含量,添加生物炭的效应高于叶面硒肥的效应,而对于地上部镉含量,叶面硒肥的效应高于添加生物炭的效应。③ 生物炭添加可通过改善土壤pH和有机碳含量降低酸可提取态、可还原态、可氧化态镉的比例,增加残渣态镉的比例,从而有效地降低生菜对土壤中镉的吸收累积,减少生菜中镉含量。  结论  综合来看,生物炭与叶面硒肥联合施用可以降低生菜镉含量,其效果明显高于两者单独施用的效果,为无公害蔬菜的种植提供理论指导。
不同水分管理模式下坡缕石修复稻田土壤镉污染效果
李剑睿, 徐应明
2022, 53(4): 965-971. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021122901
摘要:
  目的  探究在合理的水分管理模式下提高坡缕石钝化稻田土壤镉的效率,及坡缕石施加对土壤理化性质、环境质量和水稻抗氧化胁迫的影响。  方法  采用盆栽试验方法,试验设置长期淹水、传统灌溉和湿润灌溉3种水分管理措施,每一水分管理模式下设0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5% 6个坡缕石施加浓度,共18个处理,通过测定土壤pH、zeta电位、有效态镉、稻米生物量、稻米镉含量、土壤酶和叶抗氧化酶活性,分析不同水分管理措施与坡缕石用量组合修复镉污染的效果。  结果  长期淹水、传统灌溉和湿润灌溉下,坡缕石处理土壤pH分别增加0.49 ~ 1.24、0.49 ~ 1.47和0.42 ~ 1.64个单位,0.025 mol L−1 HCl提取态镉含量分别下降15.4% ~ 46.2%,11.5% ~ 39.7%和11.4% ~ 32.4%,毒性浸出法提取态镉最大降幅分别为47.4%、42.4%和40.2%(P < 0.05)。未施加坡缕石条件下,与传统灌溉比,长期淹水、湿润灌溉的稻米生物量降低11.2%和19.3%(P < 0.05)。3种水分管理模式下,坡缕石处理的稻米镉含量分别下降21.9% ~ 75.0%,17.8% ~ 70.2%和17.4% ~ 66.5%,土壤磷酸酶活性最大增幅分别为40.0%、57.1%和40.9%,叶超氧化物歧化酶活性最大增幅分别为33.9%、50.2%和37.4%(P < 0.05)。  结论  长期淹水下坡缕石钝化土壤镉的效率最高,1.0%坡缕石施加使稻米镉含量降至我国食品污染物含量限量标准0.20 mg kg−1(GB 2762—2012)以下,长期淹水联合坡缕石施加组合为镉污染稻田土壤修复技术。
黄石市绿地土壤重金属污染风险评价及来源解析
熊润光, 乔强龙, 桂智凡
2022, 53(4): 972-980. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021102203
摘要:
  目的  城市绿地土壤健康问题日益受到人们的广泛关注。掌握黄石市绿地土壤重金属污染情况,为当地及同类矿冶城市生态建设与转型发展提供技术支撑。  方法  按照多点混合法选择黄石市道路绿地布设采样点,共采集土壤样品48个,测定其多种金属元素含量。使用地累积指数法、潜在生态危害指数法以及多元统计分析法对其进行污染评价;使用ArcGis10.2进行重金属分布可视化分析;利用相关性分析与主成分分析法对各重金属元素进行来源解析。  结果  土壤铅(Pb)、锌(Zn)、铬(Cr)、砷(As)、镉(Cd)、铜(Cu)的平均含量分别为200.12、424.88、109.96、56.74、4.02、376.81 mg kg−1,分别超出湖北省土壤背景值7.49、5.08、1.28、4.61、23.67、12.27倍,除Cr均未超出背景值外,各金属超出背景值样点占总体的比率分别为Cu 100%、Pb 97.92%、Zn 97.92%、As 93.75%、Cd 100%;地累积指数评价结果为53.06% ~ 87.08%样点处于中重度污染水平,89.58%样点的综合潜在生态危害指数大于150。  结论  土壤Cr含量空间分布较为均匀,但仍存在高值区,高值区位于西塞山区某大型冶钢企业附近。土壤Pb、Zn、As、Cu、Cd含量差异大,高值区均位于黄石港区,极高值点均位于下陆区某大型有色金属冶炼厂附近;6种重金属的地累积指数大小、即污染程度依次为:Cd > Pb > Cu > Zn > As > Cr,潜在生态危害指数为:Cd > Cu > As > Pb > Zn > Cr,可见Cd是该研究区域内最主要的重金属污染元素;多元统计分析表明Pb、Zn、As、Cd、Cu来源于人为源,与有色金属冶炼、交通有关,Cr主要来源于岩石的风化和土壤母质等。
专题综述
植被缓冲带在水源地面源污染治理中的作用
王荣嘉, 张建锋
2022, 53(4): 981-988. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021062302
摘要:
在山地丘陵区遭遇高强度降雨时,常常发生水土流失;水流携带泥沙下泄,过量施入农田的肥料、农药等化学物质随之进入河流、水库、湖泊等地表水和地下水水体,进而造成水体富营养化等面源污染,危害水源地安全。为梳理植被缓冲带能够控制水土流失、阻控污染物移动、解决水源地面源污染问题,明确该项技术措施减少和治理水源地面源污染的机制,为水源地面源污染防治和水环境改善提供参考。在概括介绍植被缓冲带的类型、功能的基础上,对该项技术措施减少和治理水源地面源污染的机制进行讨论。植被缓冲带治理水源地面源污染的机制主要有:①植物在生长过程中自身对氮磷等物质的吸收;②利用植被固结土壤,减少水土流失;③植被覆盖、拦蓄能够延长径流在地面的停留时间而增加水分入渗、减少氮磷等物质随地表径流流失;④植物根系参与土壤中多种物理、化学和生物过程,加速碳、氮、磷等物质的形态转化。针对水源地面源污染特点和植被缓冲带的建设技术及其应用要点,提出相关建议,并对今后该技术的发展进行了展望。
国际土壤酸化研究知识图谱分析
袁浩亮, 龙泽东, 孙梅, 孙耿, 石丽红, 唐海明, 罗尊长
2022, 53(4): 989-997. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021082701
摘要:
  目的  全面直观了解近年来全球土壤酸化研究趋势与前沿热点。  方法  以Web of Science数据库为基础,借助VOSviewer和CiteSpace等可视化分析软件,对1991 ~ 2020年发表的土壤酸化文献共7049篇,从发文量、国家、研究机构、作者、高被引论文、期刊和关键词等多个角度进行可视化计量分析。  结果  近30年来国际土壤酸化领域年度发文量呈逐渐上升趋势;中国和美国的发文量远超其他国家,但中国中心性较低;中国科学院发文量和中心度最高,中国科学院大学、瑞典农业大学和中国农业大学等机构也具有较强的科研水平和国际影响力;研究人员独立性较强,核心研究群体之间合作较少;共被引期刊主要有WATER AIR SOIL POLL、PLANT SOIL、SOIL SCI SOC AM J、NATURE和SCIENCE等;热点研究包括氮、铝、沉降、施肥、重金属、森林土壤、气候变化、有机质、植物生长、酸化影响和治理等方面,并呈阶段特征。  结论  研究有利于全面了解近年来国际土壤酸化研究发展历程,为国内酸化研究及应用提供参考。
中国黑土地保护政策演进过程与特征的量化考察
李政宏, 吕晓, 杨伊涵, 陈晓闯, 牛善栋
2022, 53(4): 998-1008. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021120401
摘要:
  目的  研究中国黑土地保护政策的演进特征和规律,为其更好地引领黑土地保护工作开展提供参考与依据。  方法  以政策过程理论为指导,基于政策文献计量法和内容分析法,使用1998 ~ 2021年期间出台的国家及各省市层面304份黑土地保护政策文献数据,提出了黑土地保护政策强度量化标准,对政策强度、数量、纵横结构进行分析。  结果  黑土地保护政策强度与政策数量不断上升且呈现出阶段性特征;政策颁布机构以农业农村部(含原农业部)、水利部居多,存在一定数量的多部门联合颁布政策;政策形式以“通知意见”为主,拥有党中央宏观指导方针;政策主题集中于保护目标、试点建设、技术模式方面;政策工具以命令控制型为主,其他类型工具使用次数有所增加;政策演进经历了萌芽探索、初步形成和深化发展三个阶段。  结论  中国黑土地保护政策不断优化,未来应以构建“数量、质量、生态、权益”四位一体的系统性保护体系为目标,推动黑土地保护法治化进程,结合“田长制”的深入推行,完善生态补偿机制,细化保护责任、过程管理、监督反馈,提升政策的可操作性。