近15年温州市主要农用地土壤酸碱度变化趋势及成因探讨

土壤酸化已成为制约我国耕地质量主要因子之一,影响到我国粮食安全,将其纳入动态监管,加强变化趋势综合研究任重道远。基于浙江省温州市2004年和2019年两期主要农用地表层土壤数据,采用传统统计学、地统计学和栅格运算等方法研究了温州市主要农用地土壤pH变化趋势,并对其驱动因子进行分析。结果表明,近15年内温州市主要农用地土壤pH均值由6.03降为5.58,下降了0.45个单位,年平均降低0.03个单位。土壤酸碱度变化因成土母质、土壤类型和土地利用类型而异,其中4种成土母质土壤pH全部下降,下降幅度依次为滨海相沉积物>河湖相沉积物>火成岩类风化物>沉积岩类风化物;5种土壤类型中水稻土、滨海盐土和红壤下降较为明显,分别下降了0.53、0.49和0.42个单位,粗骨土下降了0.19个单位,潮土平均上升了0.20个单位;5种土地利用类型土壤中茶园土壤pH下降了1.17个单位,水田土壤下降了0.61个单位,旱地、果园和林地土壤下降程度基本一致。近15年温州市主要农用地酸性土壤面积大幅增加,土壤酸化问题日趋严重。土壤类型、酸沉降、化学肥料以及海水倒灌是影响近15年温州市主要农用地土壤pH变化的主要因素。     

近40年来吉林省农田耕层土壤pH的时空变化特征

土壤pH是土壤在其形成过程中受生物、气候、地质、水文等因素综合作用产生的重要属性,是土壤化学与肥力的重要指标。通过空间插值分析2008(2005—2008)年和2018(2015—2018)年两个时间段中大量的吉林省土壤样品数据,明确了吉林省农田耕层土壤pH的时空变异特征,并与第二次土壤普查数据(1978年)进行对比,分析了土壤pH的变化趋势。时间上看,从1980年至今的近40年间,土壤平均pH从pH1978-pH2008的每年下降0.03个单位变化至pH2008-pH2018的每年下降0.02个单位,2008—2018年的10年间虽然农田土壤的平均pH仍有一定程度的下降,但与前30年(1978—2008年)时间相比较,酸化趋势有一定的减缓。不同类型的农田土壤的pH下降程度不同,草甸土、水稻土的pH下降较大,降低了1.3、1.6个单位;黑土的pH下降了大约0.4个单位;白浆土和暗棕壤酸化程度相对较小;而盐碱土pH却上升了1.5个单位,从pH1978-pH2008的每年增长0.01个单位变化为pH2008-pH2018的每年增长0.12个单位,盐碱耕地盐碱化有加重趋势。在空间上,吉林农田各耕层土壤pH整体上呈现自西向东逐渐降低。酸性土壤占耕地总面积的5.7%,弱酸性土壤占36.9%,中性土壤占32.4%,弱碱性占24.3%,碱性土壤占0.7%。与2008年相比较,酸性土壤下降了1.6个百分点,弱酸性土壤上升了2.9个百分点,中性土壤上升了2.5个百分点,弱碱性土壤下降了4.2个百分点,碱性土壤上升了0.4个百分点。在农业上应该积极地控制化肥的过量施用并合理添加有机物料如秸秆和有机肥,从而缓解土壤酸化和碱化的趋势,以实现吉林省土壤肥力的提高和养分平衡的稳定供应。     

基于PLSPM模型的鄂西南部分区域耕地土壤pH影响因素研究

选用鄂西南部分区域采集的土壤pH数据,进行其影响因素研究。结果表明:研究区耕地土壤pH呈现东北向西南降低的趋势,整体属于酸性土壤;不同耕地类型土壤p H大小分别是:水浇地旱地水田;不同成土母质发育的土壤p H有所差异,碳酸盐岩发育的土壤p H较高,结晶岩和泥质岩发育的土壤p H较低;耕地土壤p H多因素综合模型显示,人为活动是该区耕地土壤p H的主要影响因素,其后依次是气候、作物和地形;不同土壤酸碱性的耕地对影响因素的响应程度存在差异,中性和弱碱性土壤对人为活动表现为正向响应,强酸性及弱酸性土壤对作物长势和地形同样表现为正向响应,极强酸性土壤对人为活动的响应程度最低,弱碱性土壤对气候的响应程度最强。     

电渗析与酸淋洗模拟紫色土酸化的效果比较

为了比较电渗析与酸淋洗试验模拟紫色土酸化的效果,在重庆地区采集了不同pH(5.00和7.06)的2个紫色土,分别进行不同天数(1,2,5,7,10天)的电渗析和酸淋洗试验处理,并分析了试验处理前后土壤的酸度特征和交换性盐基成分含量变化。结果表明,在整个10天的淋溶处理过程中,2种紫色土的pH均无显著变化,说明紫色土具有一定的酸缓冲能力,短期的酸雨淋溶不能实现紫色土的严重酸化。而采用电渗析处理10天后,中性紫色土和酸性紫色土的pH分别降低3.4和1.1个单位。在整个电渗析处理过程中,土壤的交换性酸含量显著升高,盐基离子大量淋失。电渗析可以实现对紫色土的快速酸化处理。2种紫色土中,电渗析处理后中性紫色土的酸化程度大于酸性紫色土。这是由于中性紫色土的表面负电荷量更高,导致更多致酸离子吸附在土壤胶体表面,最终造成中性紫色土的酸化程度更加严重。因此,电渗析处理比酸雨淋溶处理对紫色土酸化效果更好,且可用于紫色土的酸化机理研究。进一步结合2种方法的技术可操作性,认为电渗析法是研究紫色土酸化问题的一种有效技术手段。     

亚热带耕地土壤酸化程度差异及影响因素

准确揭示区域耕地土壤酸化程度及其原因对于耕地质量提升和农业可持续发展具有重要意义。本研究利用地处亚热带的福建省1982年36 777个和2008年236 445个耕地表层土壤调查样点属性建立的1∶25万耕地土壤数据库,借助GIS技术与灰色斜率关联分析模型探讨了26年间全省耕地土壤酸化程度及其原因,为省域耕地土壤酸性调控提供科学依据。结果表明:1982—2008年间福建省67.60%的耕地土壤发生不同程度酸化,其中强度、中度和弱度酸化面积分别占全省耕地总面积的0.83%、18.26%和48.52%。就行政区域差异而言,强度酸化耕地主要分布在龙岩市,占全省强度酸化耕地总面积的86.88%,其次为泉州市,占比为8.39%;中度酸化耕地主要分布在南平市、龙岩市和泉州市,分别占全省中度酸化耕地总面积的29.88%、18.10%和16.94%,弱度酸化耕地则遍布全省各县市区。从土壤类型差异来看,潜育水稻土、渗育水稻土和酸性紫色土亚类的酸化面积比例较大,分别占相应亚类总面积的82.87%、72.37%和69.20%;但渗育和潴育水稻土亚类的酸化程度较为严重,强度、中度和弱度酸化的渗育和潴育水稻土面积分别占全省耕地相应酸化程度总面积的98.94%、84.51%和87.36%。从土地利用类型差异分析,水田和水浇地的酸化面积比例较高,分别占相应利用类型总面积的70.35%和60.78%。灰色斜率关联分析模型分析表明,1982—2008年间酸雨、高温多雨气候及化肥大量施用是引起福建省耕地土壤酸化的主要外因,故严控工业含硫等酸性废气排放进而控制酸雨和合理调整施肥结构是减缓全省耕地土壤酸化的必要途径。     

亚热带典型小流域景观格局对耕地土壤酸化的影响

土壤pH是影响粮食产量的重要因素,土壤酸化是造成土壤退化的重要因素且成因较为复杂,景观格局是生态过程的重要影响因素,其对土壤酸化的影响机制尚不明确。本研究以广州市流溪河流域作为研究区域,以样点缓冲区作为研究单元,基于2010年的759个耕地表层土壤样点pH和1980s土壤pH分布,使用景观格局指数、地统计与相关性分析方法,分析流域耕地土壤酸化时空变化特征,定量探究景观格局对耕地土壤酸化的时空影响。研究结果表明:①2010年流域耕地以酸性土壤为主,土壤样点pH均值为5.79,86.03%的样点和97.3%的耕地土壤pH6.5;不同耕地类型土壤pH均值:水浇地(6.03)水田(5.68)旱地(5.62);各类土壤的pH均值:河积土田(5.92)水稻土(5.84)赤红壤(5.66)紫色土(5.55)黄壤(5.40)红壤(5.39)。②1980—2010年土壤酸化显著,31.23%的样点和24.76%的耕地土壤pH下降;水田和旱地土壤酸化显著,水浇地有pH上升的趋势;除河积土田外各类耕地土壤酸化显著,黄壤最显著,红壤次之。③流域自上游往下游,耕地土壤pH递增且分布变得更复杂,上游和中游东西两侧及下游东侧的pH较小,且在1980—2010年酸性土壤向外蔓延趋势显著;中游中部及下游西侧出现了pH升高的复杂组合。④除旱地、灌木林地、草地和未利用地之外的类型景观格局指数都与耕地土壤pH存有显著相关性,pH与水域和道路密度景观水平指数呈显著正相关,本研究选出各类景观的土壤酸化敏感性景观格局指数,发现自然林的破坏,水田、园地和水域的破碎化,不透水建设用地的零散分布有造成耕地土壤酸化风险,大片水域的流水更新与水田的集聚化可降低土壤酸化风险。本研究可为耕地土壤酸化防治与景观优化提供参考依据。     

近35年来华北典型农业区土壤pH时空变化及其驱动因子分析

土壤pH时空变化对评估区域土壤质量及其生态功能演变具有重要意义。较多研究报导了我国耕地土壤自1980s以来的酸化特征,但鲜见报道自2005年大规模推行秸秆还田和配方施肥等措施后土壤pH变化。本文基于3个时期的1287个土壤样本（0 ~ 20 cm）,采用序贯高斯模拟方法研究华北典型农区土壤pH在1984—2007年和2007—2017年两个时期的变化,以评估秸秆还田和配方施肥措施对区域土壤pH变化的影响。结果表明,1984—2007年潮土、非黄土母质发育褐土、砂姜黑土均明显酸化。2007—2017年,潮土土壤pH有所回升,非黄土母质发育褐土酸化明显减缓,但砂姜黑土持续酸化;与其他区域不同,黄土母质发育的褐土区土壤pH在1984—2007年和2007—2017年两个时间阶段均有升高。不同类型土壤pH降低和恢复幅度的不同,部分归因于它们的质地和初始pH值差异;黄土母质区土壤pH的升高与该区亚表层土壤pH高于表层、而表层土壤易遭受侵蚀的特征契合。为更好调节华北土壤pH,除坚持秸秆还田和配方施肥外,还应结合土壤类型、土壤性质、母质和地形进行分类施治。     

基于灰色关联-结构方程模型的土壤酸化驱动因子研究

准确揭示区域耕地土壤酸化的关键驱动因素对于耕地土壤酸化调控和质量提升具有重要意义。以福建省为研究区域,在利用1:5万省域耕地土壤类型空间数据库、1982年36 777个和2016年56445个耕地表层调查样点土壤属性数据以及气象站点相关气候要素、酸雨监测点降水pH和化肥施用量等数据建立省域耕地土壤酸化及其可能影响因素空间数据库基础上,借助灰色斜率关联和结构方程分析模型,深入探讨1982—2016年间福建省耕地土壤酸化的关键驱动因素。灰色斜率关联分析结果表明,年均单位面积施肥量、土壤阳离子交换量(CEC)、土壤黏粒、年均降水量、降水年均pH和土壤有机质等6个因子是福建省耕地土壤酸化的主要驱动因素;结构方程模型分析进一步阐明大量施用化肥、多雨气候条件以及酸雨是加速福建省耕地土壤酸化的关键驱动因素。合理优化施肥结构实现科学减量施用化肥和严控工业酸性废气排放控制酸雨形成是减缓福建省耕地土壤酸化的必要途径。     

山东省土壤酸化特征及其影响因素分析

为弄清山东省土壤酸化状况,采用统计分析和空间分析方法,对山东省测土配方施肥项目数据进行分析,并与第2次全国土壤普查的部分数据作比较,分析山东省不同区域、不同土地利用类型、不同土类的土壤酸化状况。结果表明:1)山东省的酸化土壤面积为126.4万hm2,占全省土壤面积的8.13%,与第2次全国土壤普查相比,酸化面积增加了8.07%;2)山东省土壤p H值呈现自西向东、由北向南逐渐减小的趋势,酸化土壤集中分布在鲁东和鲁南地区的威海市、烟台市、日照市、青岛市和临沂市;3)不同土地利用类型中,园地中的茶园酸化程度较重,耕地酸化程度最轻;4)不同土类中,棕壤酸化程度最重,潮土酸化程度最轻。山东省土壤酸化呈现严重的趋势,其自然地理气候条件、不同土地利用方式以及施肥管理等是可能导致土壤酸化的主要原因。     

潮土区农田土壤肥力的变化趋势

自1986年起,农业部全国农业技术推广服务中心在全国典型潮土区开展了耕地土壤的肥力动态监测,以了解潮土区耕地地力的动态变化趋势。1987～2006年的土壤肥力动态监测结果表明,潮土区土壤有机质和全氮含量均有所增加,1987～1997年全国潮土区土壤有机质和全氮含量年均分别增加2.04%和2.59%;1998～2006年全国潮土区土壤有机质含量年均分别增加0.62%,全氮含量年均降低0.39%;土壤有效磷和速效钾含量年均增加0.77%～1.47%和1.61%～2.73%;土壤pH值降低0.28个单位,有酸化的趋势。随着潮土区土壤有效磷和速效钾含量的快速上升,说明可以适当降低磷、钾肥的施用量。     

不同母质类型水稻土酶活性及其与理化性质的关系

将选自湖南双季稻区6种典型成土母质发育的水稻土置于长沙市郊同一生态条件下,通过7年定位池栽试验,研究了不同母质类型对土壤酶活性的影响以及酶活性与土壤理化性质之间的关系。结果表明：不同母质类型对土壤蔗糖酶活性的影响达到显著水平(P<0.05),对酸性磷酸酶、脲酶及过氧化氢酶活性的影响达到极显著水平(P<0.01)。主成分分析表明不同母质发育的水稻土酸性磷酸酶及脲酶作为综合评价土壤酶活性的指标要优于蔗糖酶及过氧化氢酶。6种不同母质水稻土土壤酶综合得分排序为：板页岩>河流沉积物>花岗岩>第四纪红土>紫色页岩>石灰岩。相关性分析表明,土壤蔗糖酶活性与有机质、全氮含量呈显著的正相关关系(P<0.05)。脲酶活性与硝态氮、铵态氮含量呈显著的正相关关系(P<0.05),与pH值呈显著的负相关关系(P<0.05)。酸性磷酸酶活性与速效磷含量呈显著正相关关系(P<0.05),与pH值呈显著负相关关系(P<0.05)。     

锯末对生物修复荧蒽和芘污染土壤的强化作用及影响因素

通过土壤微宇宙培养试验,研究了锯末尺寸、添加量和种类等因素对荧蒽特效降解菌MC(Mycobacterium flavescens)修复污染土壤(潮土、红壤、黑土、黄棕壤和水稻土)的效果.结果表明:锯末联合降解菌MC修复荧蒽污染的黄棕壤效果较好,优化条件下25 d荧蒽降解率为42.63％ ±1.05％;该联合修复对黑土和...     

Differential soil acidification caused by parent materials and land-use changes in the Pearl River Delta region

Soil acidification occurs widely across the world, which has been partly attributed to land-use change. However, measureable effect of land-use change as well as parent materials on soil acidification remains poorly understood. Here, a typical area with intensive land-use change in the Pearl River Delta of China was chosen for this study. Topsoil (0–20 cm) and subsoil (20–40 cm) samples (n = 169) under different land uses (paddy fields, vegetable lands and orchards) and parent materials (granite and alluvial sediment) were collected in 2020. Soil pH, exchangeable base cations, exchangeable acidity and pH buffering capacity were measured to evaluate the status of soil acidification. The change of soil pH over the last 15 years was evaluated via comparing with historical data (n = 329) in 2005. The results showed a higher exchangeable acidity and lower pH buffering capacity and exchangeable base cations of soils derived from granite compared with soils derived from alluvial sediment in 2020. In the last 15 years, significant soil acidification under different parent materials was observed under vegetable lands and orchards but not paddy fields. Faster pH decline was found under land-use change from paddy fields compared with the unchanged vegetable lands or orchards. Furthermore, stronger acidification under the same land-use change was observed for soils derived from granite compared with soils derived from alluvial sediment. These results indicate that land-use change induced soil acidification is dependent on parent materials. This study implies that cropping management such as suitable rotation operation may slow soil acidification, and measures including straw returning may ameliorate acidified soils.     

添加葡萄糖对红壤农田肥料氮转化及其酸化的影响

采用室内培养实验,初步研究了外加葡萄糖对红壤肥料氮素转化及其酸化作用的影响,其中葡萄糖添加量充足,为8 g·kg^–1干土,氮肥以(NH4)₂SO₄和KNO₃为例。结果表明,在对照、单施(NH4)₂SO₄或KNO3处理中,土壤中氮转化过程主要以有机氮净矿化和铵态氮净硝化为主,这主要是由于红壤可利用碳源较少。而外加足够葡萄糖碳源可快速(2 d内)促进土壤及其100 mg·kg^–1氮肥中的NH₄⁺-N和NO₃^--N几乎全部被微生物同化,30 d培养期间微生物同化促进28%~50%的肥料氮迅速转化为固相有机态氮。单施(NH4)₂SO₄或KNO₃主要通过硝化作用和盐效应降低土壤pH,但微生物对NH₄⁺-N的生物固定可抑制其硝化导致的酸化作用,而微生物对NO₃^--N的生物固定可提高土壤pH高达0.78个单位。因此,添加葡萄糖等碳源可促进农田土壤中NH₄⁺-N和NO₃^--N的微生物同化,缓解氮肥引起的土壤酸化作用。研究结果对提高农田土壤的保氮能力和氮肥利用率、抑制土壤酸化等具有重要意义。     

覆膜和密度对宁南旱地马铃薯产量及水分利用效率的影响

以庄薯3号为供试材料,采用大田试验,研究覆膜对不同栽培密度条件下土壤储水量、马铃薯产量构成、产量以及水分利用效率的影响。结果表明:地膜覆盖可明显提高0—40,40—100 cm土壤储水量,提高了马铃薯块茎产量（25.2%）和水分利用效率（28.0%）;不论覆膜与否,适宜的马铃薯密度可提高马铃薯产量和水分利用效率,趋势为6.0万株/hm² > 7.5万株/hm² > 4.5万株/hm²,但地膜覆盖优于裸地。因此,在宁南旱地马铃薯覆膜栽培条件下密度为6.0万株/hm²时,能有效减少土壤水分消耗,同时实现马铃薯高产。     

改良茚三酮比色法测定土壤蛋白酶活性的研究

通过引入Ca2 为蛋白酶激活剂、以Pb(CH3 COO) 2 和Na2 C2 O4—CH3 COOH混合试剂作为除杂剂、将抗坏血酸与KIO3 结合起来以提高茚三酮比色法测定氨基酸的灵敏度和稳定性,并使培养和测定两个过程的pH缓冲体系有机结合起来,从而全面改进了土壤蛋白酶活性的测定方法。用该方法测定了潮土、黄棕壤和红壤的蛋白酶活性,并与常用的Folin比色法进行了试验比较,证明该方法适合于测定中性、碱性土壤的蛋白酶活性并优于Folin比色法     

基于in vitro试验的中国典型土壤中砷的健康风险及影响因素

采集中国红壤、黑土、褐土、棕壤和黄壤五种典型土壤,经一个月老化制备成浓度为600 mg·kg–1的砷污染土壤样品,利用体外（in vitro）试验方法（PBET-UF模型）研究经口部摄入的土壤砷在人体胃肠道的生物可给性/生物有效性,并评估其健康风险,进而从土壤性质角度（包括土壤基本理化特性及砷的赋存形态）综合地探讨砷的生物可给性/生物有效性的影响因素,以分析不同土壤间差异的原因。结果表明,土壤砷在胃阶段的生物可给性为37.2%～71.8%,小肠阶段的生物可给性为49.0%～73.3%,小肠阶段的生物有效性为48.6%～72.1%,各类型土壤间差异极显著;土壤砷从胃到小肠是一个逐步被消化溶出的过程,且小肠中溶解态砷均可透过模拟小肠上皮细胞的专用超滤膜;各类型土壤经口部摄入的砷健康风险存在极显著差异,致癌风险和非致癌风险分别超过相应可接受限值两个数量级和一个数量级;此外,土壤砷的生物可给性/生物有效性与土壤pH、游离氧化铁铝含量、迁移系数S及迁移系数W存在显著或极显著相关性,迁移系数S是影响土壤砷在胃阶段的生物可给性的主导因子,土壤pH为影响其在小肠阶段的生物可给性/生物有效性的主导因子,...     

磷素在土壤中的扩散规律

本文应用放射性同位素示踪法,研究了黄土区几种土壤中磷素的扩散过程、影响因素以及其对作物有效性的关系。结果表明:1.磷素在土壤中一般仅能扩散3—4cm。10—15天乃基本达到平衡。各种类型土壤的磷素扩散有明显的差别,这与土壤的粘粒含量有关。磷素的扩散系数为7×10^-8-6×10^-7cm²/s;2.土壤水分和厩肥均能明显地增进磷素在土壤中的扩散作用,而无机盐的作用则相反;3.小麦和玉米幼苗从黄绵土中吸收的示踪磷比从红油土中吸     

不同种植年限酸化果园土壤微生物学性状的研究

土壤微生物学指标能够反映土壤质量,是敏感的土壤质量指标。本文以山东果园土壤急剧酸化为背景,研究了山东5个不同种植年限酸化果园(5a～30a)土壤pH值、土壤的微生物数量、土壤微生物量和酶活性的变化,分析果园土壤微生物学性状与土壤pH值的相关性。结果表明:随着种植年限的延长,除真菌、磷酸酶活性只在一定范围内呈现波动趋势外,土壤pH值与微生物数量,土壤微生物量、土壤酶活性呈现不同程度下降。其中酸化果园土壤pH值与微生物量碳、蔗糖酶、过氧化氢酶之间都存在着极显著相关,相关系数分别为0.92、0.97和0.94。土壤微生物数量、土壤微生物生物量、土壤酶活性之间也存在着某种关联,集中体现在土壤酶活性之间及与土壤微生物生物量之间。     

Geologic Nitrogen as a Source of Soil Acidity

The origin of highly acidic (pH<4.5) barren soils in the Klamath Mountains of northern California was examined. Soil parent material was mica schist that contained an average of 2,700 mg N kg⁻¹, which corresponds to 7.1 Mg N ha⁻¹ contained in a 10-cm thickness of bedrock. In situ soil solutions were dominated by H⁺, labile-monomeric Al³⁺ and NO₃⁻, indicating that the barren area soils were nitrogen saturated—more mineral nitrogen available than required by biota. Leaching of excess NO₃⁻ has resulted in removal of nutrient cations and soil acidification. Nitrogen release rates from organic matter free soil ranged from 0.0163 to 0.0321 mg N kg⁻¹ d⁻¹. Nitrogen release rate from fresh ground rock was 0.0465 mg N kg⁻¹ d⁻¹. This study demonstrates that geologic nitrogen may represent a large and reactive nitrogen pool that can contribute significantly to soil acidification.