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研究报告
贵州喀斯特山区典型土壤氧化铁特征及其与土壤类型分异关系
刘玉晶, 陆晓辉, 罗丹, 张巧灵, 尹梅红, 蒋佳敏, 段兴林
2021, 52(3): 505-514.   doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020100901
[摘要](4) [HTML](0) [PDF](1)
摘要:
以贵州省喀斯特山区30个典型土壤剖面为研究对象,采集土样,测定不同形态的氧化铁含量、计算相应的风化度指标,通过分析不同形态氧化铁含量、风化度指标与土壤类型分异的关系,探讨了氧化铁特征对喀斯特山区典型土壤类型分异的指示作用。结果表明:游离氧化铁是区内土壤氧化铁的主要存在形态(26.62 ~ 75.99 g kg−1);绝大部分土壤的铁活化度 < 30%,游离度 ≥ 50%,游离氧化铁 ≥ 30 g kg−1,均处于中期脱硅富铝化阶段;土壤络合态氧化铁及络合度具有较强的空间异质性。按中国土壤发生学分类土壤(亚类)的氧化铁特征,各石灰土亚类不同形态氧化铁含量及其风化度指标(除非晶质氧化铁和络合度外)均存在显著性差异(P < 0.05);随着晶质态氧化铁含量及游离度、晶化度增加和活化度减少,土壤风化程度逐渐增加,土壤类型有由棕色石灰土到黄色石灰土再到红色石灰土的演化趋势。按中国土壤系统分类土壤(土纲、土类)的氧化铁特征,各土纲、土类不同形态氧化铁含量及其风化度指标(除晶化度外)均有较大差异;随着晶质态氧化铁含量及游离度、晶胶率增加和活化度减少,土壤风化发育程度逐渐加深,存在由淋溶土土纲向富铁土土纲转变、由钙质湿润淋溶土土类到铁质湿润淋溶土土类的演变趋势。
基于土壤-地形关系的合理样点对土壤有机质空间预测的影响
李广月, 毕如田, 朱洪芬, 陈卓
2021, 52(3): 515-526.   doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020051901
[摘要](3) [HTML](0) [PDF](3)
摘要:
针对土壤精细化管理体系中合理样点数及空间预测优化问题,本文将基于土壤-地形关系,探讨了不同采样方式下以局部样点数量为代表提供最优数据的可能性。以地统计学、土壤-地形关系、地理加权回归克里格(GWRK)模型为基础,经系统格网、地形单元分区和地形起伏度最佳统计单元等三种采样方式分析合理样点集的空间分布对土壤有机质空间预测精度的影响。结果表明:(1)确定地形起伏度最佳统计单元大小为10 × 10像元,且平原区样点分布最为密集,合理样点数为1656;(2)高程、坡向、地形位置指数、相对位置指数、地形起伏度是影响土壤有机质空间变异的主要因素,能够解释研究区内有机质含量空间变异的69.2%;(3)GWRK模型精度均比普通克里金插值(OK)精度高,且山脊、背坡、陡坡、坡脚等坡位内合理样点数分别为39、481、9、28。在样点数最多时(n = 2806),GWRK精度提高幅度及样点数量对预测结果影响有限。当样点数量减少时,有机质预测值空间分布的局部变异性随样点数减少而减少。因此,不同采样方式下合理样点集明显影响有机质预测精度,但预测结果分布趋势相似,仍可完整表征土壤有机质空间分布的空间格局。
干旱区棉田表层土壤盐渍化时空变异研究
白建铎, 彭杰, 白子金, 王佳文, 吴家林
2021, 52(3): 527-534.   doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020092101
[摘要](18) [HTML](1) [PDF](3)
摘要:
明确土壤盐渍化时空变异特征是确保干旱区棉田精准灌溉和作物良好生长发育的基础。考虑棉田不同灌溉节点和灌溉方式,利用大地电导率仪(EM38-MK2),在棉花生育期内进行3次表观电导率数据和土样的采集,采用局部建模和全局建模的思路构建表观电导率与实测电导率间的反演模型。综合利用经典统计方法和地统计学方法,分析表层土壤盐渍化的时空变异特征。结果表明,表观电导率与实测电导率建立的局部模型具有较好精度,R2均大于0.79,而全局模型的R2仅为0.52,表明局部模型优于全局模型;不同时期表层电导率变异性差异较大,3月和10月变异系数均小于50%,属中等变异,而7月变异系数大于50%,属强变异;各时期半变异函数的最优模型均为球状模型,基台值与块金值之比均小于25%,表明表层盐分变异主要由气候,蒸降比、地下水埋深度等结构性因素引起;研究区盐渍化土壤面积由播种前的0.49%增加到棉花收获后的98.23%,在棉花生育期内,表层土壤以轻度盐渍化和中度盐渍化为主;土壤盐渍化空间变异强度主要以中等变异为主,强变异次之,弱变异所占面积最小,而强变异集中分布在研究区南端,弱变异区域主要集中在研究区中部。研究结果为干旱区田间尺度的棉田土壤盐渍化时空变异研究提供了一定的思路和方法。
松嫩平原不同微地貌上土壤剖面盐分组成及其分布特征
鄂宇迪, 徐雅婧, 冯君
2021, 52(3): 535-543.   doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020070101
[摘要](2) [HTML](0) [PDF](3)
摘要:
利用野外调查和理化分析方法,选取松嫩平原盐碱化草原一个典型洼地不同微地貌单元5个土壤剖面,研究了该区域苏打盐渍土土壤剖面发生学形态特征,分析了可溶盐组成及其分布特点。结果表明:不同微地貌上土壤剖面发生层次的碱化度与可溶盐总量的分布趋势相近,显示出苏打盐碱土积盐和碱化呈同步的特征;可溶盐离子组成以K+和Na+及HCO3和CO32−为主;P1剖面0 ~ 60 cm和P3剖面0 ~ 40 cm盐分数量多且集中分布,盐分表聚作用显著;其它剖面盐分数量均呈现中部高且向下减少的趋势;洼地由西至东,盐碱土土壤类型依次为苏打浅位盐化碱土、苏打白盖盐化碱土、苏打轻盐弱碱化草甸土、苏打弱碱化盐土。微域内苏打盐碱土呈复区分布。
耕地数量、质量、生态“三位一体”视角下我国东北黑土地保护现状及其实现路径选择研究
刘洪彬, 李顺婷, 吴梦瑶, 孙福军, 王秋兵, 董秀茹
2021, 52(3): 544-552.   doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020111501
[摘要](7) [HTML](0) [PDF](2)
摘要:
保护东北黑土地对于构建我国耕地保护新格局和国家粮食安全意义重大。本研究在对耕地数量、质量、生态“三位一体”视角下我国东北黑土地保护内涵解析基础上,利用2017 ~ 2019年在省域、县域和村域三个层面获取到的东北黑土地典型区域调查数据,采用统计分析、对比分析和总结归纳等方法进行实证研究,结果表明:东北黑土地耕地数量减少趋势明显,建设占用是最大威胁。质量退化现象严重,有机质补充缺乏是主要表现。生态环境不容乐观,水蚀风蚀是主要风险;其现实障碍主要源于地方政府“心口不一”、农户“有心无力”和部门间“缺乏有效统筹协调”三大逻辑本体。基于以上的研究结果,本研究认为应该从设立黑土资源保护区、建立耕地保护区域间补偿机制、加强耕地保护执法执政与督察等方面激发地方政府转变用地方式的能动性,实现对东北黑土区耕地的数量管控。从探索对耕地保护的农户给予直接经济补偿、完善耕地保护性耕作和生态保育补贴政策、建立土壤碳汇“市场化”交易机制等方面调动农户转变土地利用方式的积极性,实现对东北黑土区耕地的质量管理。从统筹整合各项涉农资金、统筹协调各类建设项目和建立政府职能部门协作体系等方面提高部门间协调机制的有效性,实现对东北黑土区耕地的生态管护。
以综合效能提升为目的的耕地定级因子体系构建—以广东省为例
王秋香, 任向宁, 李建华, 邹正怀, 钟玉燕, 李利番, 黄馨亿
2021, 52(3): 553-563.   doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020021901
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摘要:
耕地级别评价是耕地资源管理、质量提升改造,保障区域耕地粮食安全的重要基础,但是现有耕地定级因子体系仍存在偏重“产能”影响因子,缺乏对耕地生态健康、生态功能等因子的考量。本文以广东省为研究区,在实地调研踏勘的基础上,综合运用专家咨询法和地理探测器法,构建了面向综合效能提升的耕地定级因子体系。本文构建的耕地定级因子体系包含自然因素、社会经济因素和工程因素3个基本层、8个因素层和18个因子,根据其测算的研究区耕地定级指数在481 ~ 4183之间,级别在3 ~ 15级之间,以7 ~ 11级为主。定级指数与标准粮产量相关性系数r为0.544,与耕地自然等指数和利用等指数的相关性系数r分别为0.738和0.616,且在整治工程措施到位的前提下耕地质量能提升1个级别以上。实证结果表明本文构建的耕地定级因子体系能够较好地体现耕地产能的优劣,与原分等结果也具有良好的衔接性;同时,增加了环境污染与生态化土地整治工程因子,在新时期耕地保护与可持续利用建设工程中,具有较强的先导作用。
基于高光谱的三江源区土壤有机质含量反演
周伟, 谢利娟, 杨晗, 黄露, 李浩然, 杨猛
2021, 52(3): 564-574.   doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020051001
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摘要:
土壤有机质(SOM)是指土壤中各种含碳有机化合物的总称,其动态变化不仅影响农业生态系统的稳定,而且与大气圈和生物圈的碳循环密切相关,对土壤有机碳的大规模快速监测和碳储量核算具有重要意义。本研究于2017年、2018年7月在三江源区野外采集了145个土壤样品,检测了土壤光谱信息。然后将原始光谱反射率数据及其不同数据变换形式下的光谱分别与土壤有机质(SOM)含量进行相关分析,并选取了特征波段,此外利用偏最小二乘回归(PLSR)、支持向量机(SVM)和随机森林(RF)模型对三江源区SOM含量进行建模估算。结果表明,不同深度土壤有机质含量差异明显,且呈逐层下降趋势。而三种建模方法的检验精度分别为:RF > SVM > PLSR,其中RF和一阶微分(FD)组合模拟最好(建模集和验证集的R2、RMSE分别为0.9678、8.9132和0.7841、20.9787)。对于三江源土壤有机质含量反演,不同模型的最佳数据变换方法不同。本研究成果能为后续的高光谱遥感反演提供理论支撑,从而实现三江源区土壤有机质含量的快速检测和实时动态监测。
基于野外实测Vis-NIR光谱的土壤肥力估算研究—以湟水流域为例
胡亚男, 高小红, 申振宇, 肖云飞
2021, 52(3): 575-584.   doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020080701
[摘要](1) [HTML](0) [PDF](0)
摘要:
为探讨野外实测光谱数据对土壤肥力的估算能力,采集青海省湟水流域表层0 ~ 20 cm土壤样品220份,同步测量其采样位置的野外实测光谱数据,实验室对土壤养分、机械组成含量以及pH值进行分析。基于上述数据,对野外实测光谱反射率进行多元散射校正(Multiplicative scatter correction,MSC)、SG-一阶导数变换(SG - First Derivative,SG-1st)预处理,采用稳定性竞争自适应重加权采样法(stability competitive adaptive reweighted sampling,SCARS)提取不同土壤养分、机械组成含量以及pH值的特征波段,以偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)模型对土壤全碳(TC)、有机质(OM)、全氮(TN)、碱解氮(AN)、pH、黏粒(clay)、粉粒(silt)、砂粒(sand)含量进行估算并对比分析,构建土壤养分含量、pH值以及机械组成含量的最优野外实测光谱估算模型。结果表明:通过MSC校正和SG-1st变换能够有效增强野外光谱特征;经SCARS选取的特征波段主要集中于近红外波段。基于野外实测光谱数据建立的PLSR模型能够对研究区土壤TC、OM、TN、AN含量以及pH值进行粗略估算;其中,对于TC、OM、TN含量及pH值而言,最佳估算模型为经SG-1st处理后的SCARS-PLSR模型,RPD值均达到1.70以上(RPDTC = 1.76; RPDOM = 1.82;RPDTN = 2.04;RPDpH = 1.89),RPIQ值均达到1.90以上(RPIQTC = 1.91;RPIQOM = 2.53;RPIQTN = 2.98;RPIQpH = 2.03);对于土壤AN含量而言,经MSC处理后的SCARS-PLSR模型最佳,其RPDAN值高达1.91,RPIQ值高达2.39。对土壤clay、silt以及sand含量野外光谱均无法估算,RPD值均在1.00左右,RPIQ值在1.20左右。
金沙江下游季节性干旱区紫色土坡耕地土壤水分变化特征
徐露, 张丹, 向宇国, 陈凡, 陈玉蓝, 黄田钫
2021, 52(3): 585-593.   doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020080301
[摘要](0) [HTML](0) [PDF](0)
摘要:
土壤水分是季节性干旱区农业生产的限制因子,研究紫色土坡耕地土壤水分变化特征有助于解决坡耕地的生态水文型干旱问题。以金沙江下游季节性干旱区紫色土坡耕地为研究对象,使用PR2/6土壤剖面水分测定仪在雨季对5°、10°、15°、20°、25°、30°坡面10、20、30、40、60、100 cm土层的土壤体积含水量进行连续监测,分析紫色土剖面含水量变化特征。结果表明:坡耕地土壤水分随时间的变化特征可分为四个阶段:6月初至6月底为土壤水分恢复期,7月初至8月中旬为土壤水分快速补充期,8月中旬至8月底为土壤水分消耗期,9月初至9月底为土壤水分回升期。土体剖面含水量自上而下呈现逐渐增加的趋势,且各层含水量都具有显著的差异性和相关性。6个监测点最大含水量均出现在100 cm处,为19.67% ~ 33.82%,最小含水量大多出现在20 cm处,为3.07% ~ 11.71%。土壤含水量变异系数自上而下逐渐降低,10 cm处土壤含水量变异系数最大,为8.67% ~ 56.28%,100 cm处最小,为0.68% ~ 14.76%;土壤含水量随着坡度的增加总体上呈减小趋势,在0 ~ 60 cm土层,10°监测点的土壤含水量最高,为12.20% ~ 20.40%,在0 ~ 100 cm土层,25°监测点的土壤含水量较低,为4.28% ~ 19.22%。降雨和坡度对土壤含水量均有显著影响,二者对土壤含水量的影响随土层深度的增加而减弱。研究结果对紫色土坡面水资源高效利用及提高农业生产力具有重要意义。
典型岩溶区不同土地利用类型土壤CO2浓度时空变化特征及影响因素分析—以贵州双河洞为例
郑维熙, 周忠发, 朱粲粲, 梅再美, 汤云涛, 安丹
2021, 52(3): 594-601.   doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020011001
[摘要](0) [HTML](0) [PDF](0)
摘要:
为揭示典型岩溶地区不同用地类型下土壤CO2的时空变化特征及其影响因素,于2018年1月 ~ 2019年8月对白云岩分布的贵州绥阳双河洞地区6种典型用地的5、20、40和60 cm深度土壤CO2浓度进行了为期一年的监测、采样和室内实验。并运用数理统计分析方法对各指标进行综合分析,进一步探究影响土壤CO2时空变化的主要影响因子。结果表明:不同用地类型下土壤CO2各深度平均浓度均表现出明显的夏秋高、冬春低的季节性变化特征,年平均浓度最高出现在10月,浓度值为23276 ppm,最低在1月,浓度值为6602 ppm;不同用地类型下土壤CO2浓度表现为旱地(19967 ppm) > 灌草地(17098 ppm) > 灌丛地(15054 ppm) > 有林地(11494 ppm) > 退耕还林地(10529 ppm) > 撂荒地(6147 ppm),且除有林地土壤CO2随着深度加深,表现出先减小后增加的特征外,其余五种用地类型下土壤CO2均表现出随土层深度增加而增加的趋势;土壤温度、土壤含水量、有机碳含量、孔隙度与土壤CO2浓度均成正相关关系,相关系数分别为0.406、0.252、0.382、0.703。相关性分析表明土壤温度、土壤孔隙度对土壤中CO2的产生和保存具有显著影响。
不同年限有机栽培对土壤生物固氮活性的影响
赵艳利, 魏晓梦, 吴传发, 邓扬悟, 廖健利, 黄丹枫, 吴金水, 葛体达
2021, 52(3): 602-610.   doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020091801
[摘要](32) [HTML](0) [PDF](2)
摘要:
氮是对作物生长和产量维持最重要的元素。有机农业无化学肥料投入,生物固氮是氮素最重要的来源之一。然而到目前为止,有机栽培对农田土壤微生物固氮活性的影响尚不清楚。本文以20年常规栽培花椰菜农田土壤为对照,比较经10年、14年、20年有机栽培后土壤微生物固氮活性的变化,并通过多元统计分析探究了影响土壤生物固氮活性的因素。研究结果表明,在7天的测定周期中,与常规栽培相比,10年和14年有机栽培降低了前期土壤生物固氮速率,但整个周期累积固氮在量各处理间无显著差异。不同年限有机栽培对土壤生物固氮速率和累积固氮量影响显著,整体而言14年有机栽培的最低,10年和20年有机栽培间的差异因培养时间而异。培养结束时,常规栽培土壤固氮速率接近于0,有机栽培的花椰菜土壤则仍保持较高活性。皮尔森相关分析和冗余分析(RDA)表明,NH4+、NO3及Olsen P含量是影响有机栽培土壤生物固氮活性的关键因素;其中,NO3对固氮有抑制作用,Olsen P则促进了土壤生物固氮活性的增加。
不同灌溉模式和施氮处理下双季稻田N2O通量与土壤酶活性的影响
赵国胜, 韦至激, 李伏生
2021, 52(3): 611-619.   doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020052401
[摘要](1) [HTML](0) [PDF](1)
摘要:
用田间试验的方法揭示了不同灌溉模式和施氮处理对双季稻田氧化亚氮(N2O)通量和土壤酶活性的影响。田间试验设3种灌溉模式(常规灌溉CR、“浅湿晒”灌溉TR以及干湿交替灌溉DR)和3种施氮处理(FN1:120 kg hm−2:20%基肥、分蘖肥与穗肥各占40%,FN2:120 kg hm−2:50%基肥、分蘖肥与穗肥各占25%,FN3:90 kg hm−2:50%基肥、分蘖肥与穗肥各占25%),通过定期测定双季稻田N2O通量和土壤酶活性,探讨灌溉模式和施氮处理对稻田N2O排放通量与土壤酶活性的影响,分析了N2O排放通量与土壤酶活性的关系。结果表明:TR和DR模式稻田N2O排放通量较CR模式分别提高92.82%和175.95%,FN3处理稻田N2O排放通量较FN2处理降低39.7%。与CR模式相比,TR模式的土壤脲酶活性、DR模式的土壤羟胺还原酶和亚硝酸还原酶活性升高。双季稻田N2O排放通量与土壤脲酶(晚稻田相关系数0.38;早稻田相关系数0.63)、硝酸还原酶(晚稻田相关系数0.33;早稻田相关系数0.61)和羟胺还原酶(晚稻田相关系数0.63;早稻田相关系数0.73)活性呈显著正相关。可见,不同灌溉模式和施氮处理显著影响土壤脲酶、硝酸还原酶和羟胺还原酶活性和双季稻田N2O排放通量,在生产中应通过稻田水氮管理减少N2O排放,以提高氮肥利用率。
庐山山地垂直自然带土壤腐殖质与土壤动物分布特征
王海燕, 朱永恒, 毛文权, 白钰鹏
2021, 52(3): 620-628.   doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020070502
[摘要](0) [HTML](0) [PDF](0)
摘要:
沿庐山垂直自然带谱对常绿阔叶林(低海拔,L)、落叶常绿混交林(中海拔,M)和落叶阔叶林(高海拔,H)地面腐殖质及大中型土壤动物分布情况进行调查分析,使用调查数据探究了该垂直自然带土壤腐殖质与土壤动物分布特征。调查分析的腐殖质指标有剖面各发生层厚度、O-A过渡层厚度以及A层土壤团粒大小和有机质、总碳量、全磷、全氮、全碳含量和pH值等,土壤动物指标有类群数、个体密度和多样性指数。结果表明,L、M、H自然带地面腐殖质分别以细腐殖质(Mull)、半腐殖质(Moder)和粗腐殖质(Mor)为主;调查共获得隶属于3门8纲24目的大中型土壤动物2636头,其平均密度为2245.23 ind m−2,优势类群前气门亚目、甲螨亚目、弹尾目动物个体数分别占总个体数的38.87 %、25.36 %和13.37 %。皮尔逊相关性分析和典范对应分析(CCA)结果表明,土壤动物个体密度与A层土壤养分含量、类群数与O层厚度关系密切,而多样性指数既与A层土壤pH值、也与A层土壤养分含量及O-A过渡层厚度密切相关。土壤动物分布总体特点是优势类群在不同腐殖质组型土层广泛分布,而常见类群和稀有类群则分别与腐殖质组型中的OH层厚度、OL层厚度关系密切。
不同调控措施对葡萄冬剪枝条堆肥效果的影响
王震, 胡强, 朱计谋, 赵师成
2021, 52(3): 629-634.   doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020102701
[摘要](0) [HTML](0) [PDF](0)
摘要:
以葡萄冬剪枝条为原料,以饼肥、尿素、碳酸氢铵为氮源,EM菌、生物菌肥发酵剂、秸秆发酵剂为接种外源微生物,设置9个处理,进行为期60天的堆肥,研究了不同调控措施堆体温度、堆肥基质物理性质、pH值、堆体腐熟程度和养分含量的变化。研究结果表明:葡萄枝屑添加不同氮源对堆温影响较大,添加饼肥的处理增加了堆体50 ℃以上高温的持续时间,且处理1(添加饼肥、C/N 20∶1、接种EM菌发酵剂)高温维持时间最长,为10天。堆肥结束时,各处理容重、总孔隙度、通气孔隙度和持水孔隙度都有所增加,且都在理想基质范围内,各处理pH值变化基本一致,均是先升高后降低;除处理6(添加碳酸氢铵、C/N 30∶1、接种生物菌肥发酵剂)外,其他处理种子发芽指数均在1以上,各处理种子发芽指数都可满足植物的生长;处理1全量氮、磷和钾含量相对较高,分别为3.160%、0.959%和1.880%,实际应用价值更大。综合考虑,添加饼肥、调整碳氮比为20∶1、接种EM菌发酵剂,为最佳葡萄枝屑基质化发酵配比。
上海郊区四种不同类型果园土壤养分特征研究
赵峥, 褚长彬, 周德平, 王庆峰, 吴淑杭
2021, 52(3): 635-641.   doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020081901
[摘要](0) [HTML](1) [PDF](0)
摘要:
以上海郊区规模化果园为研究对象,采用土壤养分状况系统研究法(ASI法)对葡萄、桃、柑橘和梨四种类型果园的土壤养分特征进行研究,以期为规模化果园养分的科学管理与高效施肥提供参考。结果表明葡萄园土壤中有效态氮、磷、钾含量普遍高于其他三种果园,而柑橘园土壤主要养分含量则普遍较低;中微量元素方面则不同类型果园之间各具优势;土壤pH方面则葡萄园和桃园呈中性,柑橘园呈弱碱性,而梨园呈弱酸性。总的来说,上海郊区四种不同类型果园中土壤养分特征存在较大差异。根据ASI法养分分级标准,目前上海郊区各类果园中土壤养分处于较为充足的状态,某些土壤养分含量如有效磷处于过量状态,果园的养分管理应根据土壤营养状态做出适当调整,进行按需施肥,从而实现规模化果园的清洁高效生产。
贵州遵义地区硒在耕地土壤及农作物中的分布规律
魏泽权, 陈云明, 郭宇, 任光明
2021, 52(3): 642-649.   doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020102401
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利用贵州省耕地质量地球化学调查系统采集大量样品的契机,开展硒(Se)在耕地土壤及农作物有用器官中的分布规律研究。统计分析研究表明,遵义地区表层土壤绝大部分处于足Se和富Se水平,仅有极少部分属缺Se和高Se土壤;单就Se元素而言,整体属优质土壤。相关分析结果表明,土壤中Se含量与土壤有机质含量、海拔高度显著相关,受成土母岩岩性控制明显,土壤pH值 < 8.5时相关不明显,在 > 8.5时呈显著负相关关系。土壤中Se含量由地表往下逐渐降低,这可能是受各层土壤中有机质含量控制所致。农作物植株中Se含量主要因其器官部位及其生育阶段而不同。玉米、茶叶中的Se含量可能会受根系土Se含量影响。
多层包膜控释掺混肥基施对大蒜产量及土壤养分的影响
张铭谷, 吕冬青, 李银辉, 李超, 王修康, 李成亮
2021, 52(3): 650-657.   doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020101201
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摘要:
为明确多层包膜控释掺混肥在农业生产中的应用效果,通过田间试验研究了其对大蒜鳞茎、蒜薹产量,不同器官养分吸收及土壤速效养分状况的影响。在总养分减量10%的条件下,多层包膜控释掺混肥处理较当地常规处理的蒜薹和鳞茎产量分别提高了32.74%和10.61%,较单层包膜控释掺混肥处理蒜薹产量提高了23.22%,同时能够提高土壤速效氮含量,收获期土壤硝态氮、铵态氮含量较单层包膜控释掺混肥处理分别提高23.79%和5.79%。在总养分减量30%条件下,多层包膜控释掺混肥处理大蒜鳞茎中氮含量较单层包膜控释掺混肥处理提高了6.67%,差异显著,并促进了鳞茎中磷素积累,减轻了养分胁迫状态下养分向地上部积累的效应。经济效益分析表明,在总养分减量10%条件下,施用多层包膜控释掺混肥的净收益较单层包膜控释掺混肥提高6.83%,因此,多层包膜控释掺混肥在农业生产中具有广阔的应用前景。
施用改良剂对苏打盐化草甸土土壤性状及水稻产量的影响
张明聪, 周伟, 杜吉到, 吴耀坤, 张玉先
2021, 52(3): 658-669.   doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020050901
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摘要:
为改良苏打盐碱土定向开发了土壤改良剂,探讨土壤改良剂的改良机制。本文用水稻栽培田间试验的方法,研究改良剂改良苏打盐化草甸土的效果及机制,并用16S rRNA基因Illumina MiSeq高通量测序技术探讨了改良剂对土壤细菌群落组成及功能多样性的影响。田间试验设常规施肥(CK)和常规施肥加改良剂(T)两个处理。与CK相比,T处理水稻产量提高124.4%(P < 0.01),土壤不同粒级水稳性团聚体数量增加、代换性钠离子含量下降,但土壤电导率上升;测序共获得286528条有效序列读数,T处理土壤OTUs6343个,较CK的7539个显著降低;T处理Chao和ACE指数显著低于CK处理,而Shannon指数高于CK对照;T处理的变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteria)、不动杆菌属(Acinetobacter)、沙壤土杆菌(Ramlibacter)、新鞘脂菌属(Novosphingobium)、假单胞菌属(Pseudomonas)、粉色科工委属(Cesiribacter)、贪铜菌属(Cupriavidus)和慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)相对丰度增加,芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、芽单胞菌属(Gemmatimonas)、藤黄单胞菌(Luteimonas)和溶杆菌属(Lysobacter)相对丰度降低;冗余分析结果为施用改良剂后盐化草甸土的物理性状改善,PseudomonasCupriavidusBradyrhizobium 3个属水平显著提高。挖掘和利用微生物资源有助于改良苏打盐化草甸土。
考虑人为因素影响的重金属含量分析用土壤样品采集方法研究—以龙口为例
顾振飞, 曹见飞, 王翠秀, 徐明雪, 李佳, 吴泉源
2021, 52(3): 670-678.   doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020082101
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摘要:
合理布置土壤采样点是全面掌握重金属空间变异特征及变化趋势的重要环节。目前在土壤重金属相关研究中还是以网格化均匀采样为主的传统采样。然而,这些方法未能充分考虑采样的成本和代表性,无法满足高精度空间分析方法要求。本文基于人为影响因素进行重金属采样布局,通过筛选区域范围内影响土壤重金属的人为影响因素,利用核密度方法对影响因素进行指标量化,以半变异方差为目标函数,通过变程分析采样点的采样方案。本文以龙口北部平原区为典型研究区,选择了工矿企业密度(DI)和道路密度(DR)两种重要的人为因素指标,寻求土壤Hg元素的最佳采样点采集方案,最后通过基于不同间距的采样点分析来验证本文提出的采样方案的有效性。结果表明(1)DI与Hg在研究区南部和东北部区域具有相似的空间分布趋势,DR与Hg在研究区南部和东南部区域的空间分布趋势相似程度较大;(2)DI和DR的有效变程分别为5819 m、6079 m,与土壤数据Hg的变程(6000 m)也较为相近;(3)为了验证人为因素指标所求变程可以作为土壤Hg采样距离参考值,设置了不同采样间距的Hg实际采样方案(3000 m、4000 m、5000 m、6000 m和7000 m),利用克里金插值精度(MSE、RMSDE)获取不同采样方案的重金属估测误差。对比不同采样间距发现,当采样间距 ≤ 6000 m时,不同采样间距之间的误差相差无几,而以7000 m作为采样间距时,误差却大幅增加。所以6000 m作为采样间距时,既能充分考虑采样的成本和代表性,也能满足高精度空间分析方法要求,而且这个数值与DI、DR所求变程(6000 m)相同,进一步证明了人为因素指标DI、DR所求变程具有Hg样本采集方案布局的参考价值。
有机肥施用和外源镉添加对土壤理化性质、油菜生长及其镉积累的影响
弓建泽, 张心然, 李志勇, 赵安康, 龚小燕
2021, 52(3): 679-685.   doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020061602
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摘要:
采用盆栽试验方法,研究了施用鸡粪、牛粪、蚯蚓粪对外源添加不同浓度Cd土壤的酶活性等性状、盆栽作物油菜生长及其Cd吸收积累的影响;试验供试土壤Cd添加浓度为0、1、10、50 mg kg−1,以不施有机肥为对照、3种有机肥用量均为4%。结果表明:施用有机肥使土壤有机质含量、酶活性显著提高,施用鸡粪、牛粪处理土壤脲酶、磷酸酶活性最高,施用蚯蚓粪处理土壤的过氧化氢酶活性最高,但土壤pH值受施用有机肥的影响不明显。外源Cd的添加使土壤酶活性下降、且下降幅度与Cd添加浓度成正比;在高浓度添加Cd(10、50 mg kg−1)土壤,与对照相比三种有机肥处理有机结合态Cd比例提高37.6% ~ 117.3%,交换态Cd比例降低了14.7% ~ 28.3%。在Cd添加浓度为0、1、10 mg kg−1土壤,施用有机肥处理与对照相比,油菜叶片叶绿素含量、产量显著提高,且施用鸡粪和牛粪的效果又好于施用蚯蚓粪;而在Cd添加浓度50 mg kg−1土壤,只有施用蚯蚓粪处理油菜的叶绿素含量和产量提高,较未施用有机肥处理分别提高了38.8%和290%。在Cd添加量为10、50 mg kg−1土壤,施用有机肥处理油菜植株体内Cd浓度较未施有机肥处理下降了14.2% ~ 27.7%,而油菜体内Cd含量的降低效果以施用蚯蚓粪处理最好,优于施用鸡粪、牛粪处理。总之,从降低油菜体内Cd含量和提高油菜产量来看,在添加Cd浓度低于10 mg kg−1的土壤,施用鸡粪、牛粪的效果较好,而在添加Cd浓度达到50 mg kg−1的土壤则以施用蚯蚓粪的效果为更好。
水洗处理对秸秆生物质炭吸附解吸Cd2+和Pb2+的特性影响
来雪慧, 王芳丽, 张玉薇, 赵婉辰, 闫彬, 吴宏梅
2021, 52(3): 686-694.   doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020092301
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摘要:
水洗处理在不影响生物质炭性质的前提下,可以去除附着在其表面的热解副产物,从而保证对重金属离子的去除能力。以小麦和玉米秸秆为原料,比较两种秸秆类生物质炭对溶液Cd2+和Pb2+的吸附解吸特点及其水溶性盐分含量的影响。结果表明,小麦和玉米秸秆生物质炭对Cd2+和Pb2+的吸附过程均更好地符合准二级动力学方程和Langmuir方程。小麦秸秆生物质炭对Cd2+和Pb2+的最大吸附量达12.82 mg g−1和9.91 mg g−1,为玉米秸秆吸附量的1.31 ~ 1.76倍和1.06 ~ 1.53倍。洗脱水溶性盐分可以降低生物质炭对Cd2+和Pb2+的吸附,水洗后小麦秸秆和玉米秸秆生物质炭对Cd2+的最大吸附量分别降低42.36%和60.13%,对Pb2+的最大吸附量分别降低29.47%和62.72%。水洗处理提高了两种秸秆生物质炭对Cd2+和Pb2+的解吸率,其中小麦秸秆生物质炭提高幅度较大,由原来对Cd2+的解吸率为1.84% ~ 13.05%提高到7.88% ~ 20.19%,对Pb2+的解吸率为1.57% ~ 11.82%提高到6.34% ~ 16.94%。因此,可溶性盐分在秸秆生物质炭吸附Cd2+和Pb2+的过程中具有重要作用,该研究结果将为制备高效修复重金属污染土壤的生物质材料提供技术支撑。
专题综述
东北黑土地区耕地质量现状与面临的机遇和挑战
汪景宽, 徐香茹, 裴久渤, 李双异
2021, 52(3): 695-701.   doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021011103
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摘要:
东北黑土地区是世界四大黑土区之一,耕地总面积3584万hm2,粮食产量占全国粮食总产量的1/4、商品粮的1/3,为保障国家粮食安全做出了重要贡献。由于土壤侵蚀和长期高强度重用轻养等原因,黑土地区土壤耕层变薄、有机质含量降低、土壤酸化、结构变差、功能退化,导致黑土“变薄、变瘦、变硬”。通过分析明确了该地区耕地后备资源较少、中低产田比例偏高、农田基础设施不足等问题,指出保证国家粮食安全是黑土地区面临的最大机遇,提升黑土地区耕地质量是面临的最大挑战。进一步明确了提升黑土地区耕地质量主要对策,包括加强水土流失治理,确保黑土地耕层不变薄;加强有机物料投入,确保黑土地有机质不下降;重视平衡施肥和酸化土壤改良,遏制土壤酸化;加强高标准农田建设,确保黑土地质量不降低;完善耕地质量建设管理制度,确保黑土地保护有法可依。
基于文献计量的农地生态化利用研究现状及热点分析
皮婷婷, 郑逸芳, 许佳贤
2021, 52(3): 702-712.   doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020092201
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摘要:
基于文献计量法,利用1992 ~ 2020年CNKI和2002 ~ 2020年WOS共4931条文献,使用CiteSpace软件,先从时间空间分布和发文期刊分布等角度回顾农地生态化利用研究概况,再基于高频关键词和新近突现词总结归纳研究热点和前沿,最后对农地生态化利用进行研究展望。研究发现:(1)时间分布上,国内外发文量整体上均呈波动上升趋势;(2)空间分布上欧洲和美国是该研究领域主要阵地,而中国在国际上亦具有重要地位,中国农业大学等机构走向了国际化;(3)发文期刊上,国内外发文期刊均较为集中,国外偏向环境科学与生态,国内更偏向经济学科;(4)研究热点上,主要有生态化农业经营管理模式、农业从业者农地生态化利用意愿和行为、农地生态化利用制度保障和农地生态化利用评价四大热点;(5)研究前沿上,在农业从业者方面国外关注动机和知识的影响,国内关注社会资本、土地流转和经营规模的影响,在评价性研究上国外关注粮食安全、贫困和生态系统服务,国内关注耕地生态安全和耕地保护分区,制度保障上国内关注生态补偿、轮作休耕和政策工具。
盐碱地水盐运移理论及模型研究进展
杜学军, 闫彬伟, 许可, 汪顺义, 高子登, 任雪芹, 胡树文, 郧文聚
2021, 52(3): 713-721.   doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020052002
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摘要:
我国盐碱地分布广泛,总面积达3600万hm2,土壤盐渍化问题已经成为制约农业可持续发展的重要因素之一。盐碱地治理和改良的关键在于探究土壤水盐运移规律,而水盐模型是模拟和预测农田土壤水盐动态变化最为有效的途径。目前围绕土壤水盐运移的基本理论及模型应用的研究已取得长足的进步,包括水盐运移机理研究及其影响因素和数值模型研究,对其全面分析有助于厘清当前盐碱地水盐运移研究现状,为我国盐碱地改良研究提供借鉴。本文从水盐运移理论机理、影响因素及模型应用等角度进行综述,重点分析了几种常用水盐模型的优缺点及应用效果,并指出未来水盐模型研究应更好地结合GIS技术进行区域/流域尺度上展开。
控释氮肥在我国小麦-玉米轮作体系的应用研究进展
耿计彪, 杨修一, 聂素杰, 张建宇, 何悦, 杨贺程, 陈剑秋, 高翔
2021, 52(3): 722-727.   doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020073101
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摘要:
氮素在小麦-玉米轮作体系中占据重要地位。施用与小麦、玉米各生育时期需氮规律相吻合的控释氮肥,可改善作物生长特性及提高氮素利用效率,保障其高质稳产,并降低氮素淋溶污染风险。概述了控释氮肥性质和施用控释氮肥对小麦-玉米轮作体系作物产量、氮素利用效率、农艺学性状和土壤氮素含量及酸碱性等方面的影响,探讨了控释氮肥应用研究中存在的问题,并对未来控释氮肥的研发提出了建议和展望,以期为控释氮肥在我国小麦-玉米轮作体系中的进一步推广应用提供理论依据。
铁氧化物固定土壤重金属的研究进展
杨忠兰, 曾希柏, 孙本华, 苏世鸣, 王亚男, 张楠, 张洋, 吴翠霞
2021, 52(3): 728-735.   doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020102801
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摘要:
铁氧化物及其前体在重金属污染土壤的原位修复方面已得到广泛应用,它既可单独使用亦可与其他钝化剂联用。尽管应用铁氧化物修复重金属污染土壤取得了部分成功,但对长期、大规模应用的效果及其稳定性等,目前尚缺乏统一的认识。在对铁氧化物修复重金属污染土壤研究结果进行归纳总结的基础上,探讨了植物和微生物对铁氧化物稳定砷效果的影响,旨在为污染土壤修复提供理论支撑。
土壤污染微生物修复领域文献计量分析
仝婧婧, 郭荣欣, 邹德勋, 郑旭升, 刘研萍
2021, 52(3): 736-746.   doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020080901
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摘要:
近年来土壤污染日益严重,现阶段迫切需要研究出高效经济的土壤修复技术来修复污染土壤、实现土壤资源的可持续利用。在此背景下,绿色且环境友好的微生物修复技术具有广阔的发展前景。为了解土壤微生物修复领域的研究状况、研究重点和发展趋势,采用Web of Science数据库对2001年1月 ~ 2020年5月该领域的6171篇文章进行了文献计量研究和可视化处理。分析结果表明:土壤微生物修复领域在全世界的重视程度逐渐升高,发展态势较好,且未来会进一步得到重视。欧洲国家土壤微生物修复研究开展的较早,发展中国家正在成为研究主力。对关键词进行分析可知,重金属污染的修复、微生物群落结构的变化、环境因素的控制和降解机理的探索是修复研究关注的热点。土壤微生物修复与其他修复技术联用可以收到更好的修复效果,这也已成为今后的重要发展趋势。
Unmix模型污染源解析研究进展及应用前景
蔡昂祖, 张海霞, 王小剑, 武晓琪
2021, 52(3): 747-756.   doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020081401
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摘要:
基于国内外近十年的期刊文献,归纳总结了Unmix模型在污染源解析研究中的应用情况,对比分析了在不同介质和研究对象上的差异,对该模型的应用前景进行了展望。现阶段Unmix模型在国外主要用于大气颗粒物的源解析,而国内则多应用于多环芳烃(PAHs)和土壤重金属的源解析。Unmix模型与主成分分析法(PCA)、正定矩阵因子分析法(PMF)等源解析模型的解析结果存在差异,这主要源于不确定性参数的取值方法不同,其次是对原始数据的不确定性反应有异。总体来看Unmix模型在土壤重金属、PAHs及大气颗粒物等方面已经有了较为广泛的应用,而对于其他类型污染物的源解析还需进一步探讨。

1957年创刊 ( 双月刊 )

主管:中国科学技术协会

主办:中国土壤学会

主编:汪景宽

CN 21-1172/S

ISSN 0564-3945

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