不同改良剂对黄绵土水稳性团聚体的改良效果及其机制

通过室内土柱培养,采用聚丙烯酰胺(Polyacrylamide,PAM)、沃特保水剂、β-环糊精、腐殖酸等4种土壤结构改良剂对黄绵土水稳性团聚体进行改良。结果表明:4种改良剂均可促进>0.25 mm水稳性团聚体的形成,在浓度0.05%～0.40%范围内,其改良效果表现为PAM>β-环糊精>沃特保水剂>腐殖酸,且黄绵土团聚体分形维数显著降低,尤以PAM改良效果最明显;在低浓度条件下,4种改良剂均可有效地降低土壤密度;土壤粒径分布表明,PAM改良黄绵土水稳性团聚体的机制是使<1 mm粒径的团聚体团聚为更大的团聚体,尤其是团聚为>5 mm的团聚体,PAM在4种改良剂中对黄绵土改良效果最好。阐明不同改良剂对黄绵土水稳性团聚体的改良效果及机制,可为合理利用改良剂改良土壤结构提供理论依据。     

不同胶结物质对黄绵土团聚体形成的影响

通过室内培养试验,采用PAM、腐殖酸、壳聚糖、硫酸铝4种土壤结构胶结剂对促进黄绵土0.25mm团聚体形成大团聚体的过程和效果开展研究。结果表明:(1)从新形成土壤团聚体的粒径分布来看,4种胶结剂均有利于0.25mm粒径的团聚体形成更大的团聚体,尤其是对于增加5mm的土壤团聚体含量效果明显;(2)4种胶结剂施入0.25mm黄绵土团聚体,均可有效地增加黄绵土团聚体的平均重量直径和几何平均直径,提高了团聚体稳定性,且随胶结剂施用浓度的增加呈升高趋势;(3)不同胶结剂对促进黄绵土团聚体形成的能力表现为腐殖酸≈PAM壳聚糖硫酸铝。研究结果可为合理利用外源胶结剂改善土壤结构提供一定的科学依据。     

不同植被覆盖对养分在土壤水稳性团聚体中分布特征的影响

研究了重庆缙云山不同植被覆盖下土壤结构的稳定性,以及土壤有机碳和养分在水稳性团聚体中的分布特征.结果表明:不同植被覆盖对土壤水稳性团聚体的分布和土壤结构稳定性有显著影响.竹林土壤>0.25 mm水稳性团聚体含量以及土壤结构的稳定性显著低于马尾松林和草地土壤.植被覆盖对养分在土壤水稳性团聚体中的分布模式没有显著影响,在>2mm水稳性团聚体和<0.053 mm粒级的粉砂与粘粒组分中,有机碳、全氮、全磷以及交换性K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)的浓度最高;地表植被覆盖的变化对有机碳、全氮、全磷和交换性盐基离子在各粒级水稳性团聚体中的含量产生显著影响,草地和竹林土壤有机碳和全氮显著高于马尾松林土壤,主要表现在0.25-0.053 mm粒级水稳性团聚体中有机碳和全氮含量,草地和竹林土壤显著高于马尾松林土壤;而草地土壤>2 mm水稳性团聚体和<0.053 mm粒级的粉砂与粘粒组分中的磷显著高于马尾松林和草地土壤.不同植被覆盖下土壤水稳性团聚体中交换性盐基离子均以Ca~(2+)、Mg~(2+)为主,占交换性盐基总量(Total exchangeable bases TEB)的91.8%～92.9%.草地土壤各个粒级的TEB都要大于其他两种植被覆盖下的土壤.     

子午岭林区植被自然恢复下土壤剖面团聚体特征研究

研究了子午岭林区七种植被类型土壤>0.25 mm水稳性团聚体含量、团聚体破坏率和水稳性团聚体分形维数随植被恢复的变化规律以及这3个指标随土壤有机碳含量增加的变化规律。结果表明:植被恢复对>0.25 mm水稳性团聚体含量、团聚体破坏率和水稳性团聚体分形维数的影响可以达到70 cm土层;除白羊草群落外,0-70 cm土层上>0.25 mm水稳性团聚体含量随植被恢复逐渐提高,团聚体破坏率和水稳性团聚体分形维数随植被恢复逐渐减小,土壤结构随植被恢复逐渐改善。>0.25 mm水稳性团聚体含量、团聚体破坏率和水稳性团聚体分形维数与土壤有机碳之间呈极显著对数相关关系(p=0.01,n=32),当有机碳含量低于18.1 mg/g时,>0.25 mm水稳性团聚体含量随有机碳含量提高而明显提高、团聚体破坏率和水稳性团聚体分形维数则随有机碳含量提高而明显降低,即土壤结构稳定性明显提高;当有土壤机碳含量高于18.1 mg/g,>0.25 mm水稳性团聚体含量、团聚体破坏率和水稳性团聚体分形维数渐趋稳定,即在白羊草、虎榛子、山杨和辽东栎阶段的0-5 cm土层土壤结构达到稳定状态。     

土壤改良剂聚丙烯酰胺对紫色土物理性质及其空间变异的影响

聚丙烯酰胺(PAM)作为一种良好的土壤改良剂.对土壤结构的改善及其土壤对水分和养分的保持发挥了巨大作用,为了研究PAM对紫色土物理性质及其空间变异的影响.进行了野外径流小区试验.试验采用PAM的4种施用模式,包括A模式(浓度为30 g/m~3PAM液施)、B模式(浓度为60 g/m~3PAM液施)、C模式(浓度为30g/m~3PAM液施结合添加剂)、D模式(浓度为60 g/m~3PAM液施结合添加剂),并对紫色土坡面及其不同坡位的土壤水稳性团聚体、机械组成、容重、初始含水率以及土壤渗透率进行了测定.结果表明,C模式对促进>0.25mm水稳性土壤团聚体形成最明显,增大了23.87%,而相同模式下的不同坡位>0.25 mm水稳性团聚体含量的增量排序均为:上坡>中坡>下坡;4种模式在坡面及其不同坡位都促进了土壤中砂粒、粘粒的增加和粉粒和土壤容重的减少,其促进作用为:C模式>B模式>A模式>D模式;在坡面位置C模式分别提高初渗速率和稳渗速率1.790 mm/min和0.701 mm/min,同一模式下,土壤稳渗率的增量表现为:上坡>中坡>下坡.因此适当浓度的PAM结合添加剂的方式对紫色土物理性质的改良效果最好.     

施用不同改良材料对黄土区空心村复垦土壤结构和有机质含量的影响

[目的] 解决黄土区空心村废弃宅基地复垦土壤结构不良,肥力低下的严重问题,为空心村复垦土壤的质量提升提供理论依据。[方法] 选取6种不同改良材料处理进行了5 a的田间定位试验,分析了对照(CK)、熟化剂(TM)、粉煤灰(TF)、有机肥(TO)、熟化剂+粉煤灰(TMF)、熟化剂+有机肥(TMO)、粉煤灰+有机肥(TFO)处理对复垦土壤结构稳定性和有机质含量的改善效应。[结果] 与对照处理相比,长期施用不同改良材料后空心村复垦土壤有机质含量明显增加,促使水稳性微团聚体(＜0.25 mm)胶结形成水稳性大团聚体(＞0.25 mm),水稳性大团聚体含量均呈增加趋势。在0—15 cm土层,TM,TF,TO,TMF,TMO,TFO处理下水稳性大团聚体含量分别比CK处理增加了328.2%,130.0%,87.8%,81.1%,36.7%,12.2%。TF,TO,TMF,TMO,TFO处理显著增加了土壤团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)值,降低了不稳定团粒指数(E_LT)、分形维数(D)(p＜0.05)。土壤有机质含量与MWD,GMD,＞2 mm粒级水稳性团聚体含量呈极显著正相关关系,与E_LT,D,＜0.25粒级水稳性微团聚含量呈极显著负相关。其中,粉煤灰+有机肥处理下空心村复垦土壤的水稳性大团聚体和有机质含量最高,土壤结构稳定性提升效果最好。[结论] 在黄土区空心村废弃宅基地复垦土壤整治中,粉煤灰+有机肥的有机无机结合处理是黄土区空心村复垦土壤结构改善和肥力提升适宜的改良措施。     

秸秆不同处理方式对黄绵土团聚体特性的影响

以采自中国科学院安塞水土保持综合试验站基地的粉砂质黄绵土壤为试验用土,研究秸秆不同处理方式对黄绵土结构的影响。结果表明,(1)粉碎秸秆与硫酸钙配施处理能显著增加黄绵土水稳性团聚体,各评价指标与对照组(裸土)差异显著(P0.05),同时该处理降低了土壤结构的分形维数,有效提高土壤结构稳定性;(2)粉碎氨化秸秆以及与硫酸钙改良剂混合施用对提高黄绵土水稳性团聚体含量有一定的迟效性;(3)在整个培养期内,长秸秆改良土壤结构作用缓慢,单施硫酸钙对黄绵土结构无明显改良作用,土壤结构分形维数与团聚体评价指标大于0.25的土壤团聚体结构含量(R0.25)、平均质量直径(WMD)、平均几何直径(GMD)各值均呈极显著负相关关系(P0.01)。总之,不同处理方式的秸秆施入土壤后,对原状土的扰动方式不尽相同;采用团聚体分形维数可定量描述土壤结构的动态演变过程。     

东祁连山不同高寒灌丛草地土壤抗蚀性研究

为探讨祁连山东段不同高寒灌丛草地的土壤抗蚀性特征,采用野外调查和室内试验的方式,对东祁连山金露梅、柳、杜鹃3类高寒灌丛草地的土壤抗蚀性特征及其影响因素进行了研究。结果表明:不同灌丛草地土壤水稳性团聚体主要以0.5mm的大粒径水稳性团聚体为主,土壤团聚结构破坏率表现为:柳灌丛草地杜鹃灌丛草地金露梅灌丛草地;土壤水稳性指数依次为:杜鹃灌丛草地(97.1%)柳灌丛草地(96.9%)金露梅灌丛草地(95.8%);土壤抗蚀指数表现为:杜鹃灌丛草地最大(95.0%),金露梅灌丛草地最小(92.9%)。总体上,杜鹃灌丛草地的土壤抗蚀性最强,金露梅灌丛草地的土壤抗蚀性最差。通过灰色关联度法,对0.5mm的机械团聚体含量、0.25mm的机械团聚体含量、0.25mm的水稳性团聚体含量、0.5mm的水稳性团聚体含量、土壤结构破坏率、水稳性团聚体平均质量直径、有机质、土壤崩解率、土壤水稳性指数、土壤抗蚀指数10个土壤抗蚀性指标进行评价分析认为,影响高寒灌丛草地土壤抗蚀性最主要的因素是水稳性指数、0.25mm水稳团聚体和水稳性团聚体平均质量直径。     

土壤结构改良剂对风沙土水稳性团聚体改良效果及机理的研究

采用PAM、β-环糊精、沃特保水剂、腐殖酸等4种土壤结构改良剂，通过室内土柱培养，以研究其对风沙土有效的改良效果，并探讨其作用机理和合理的施用浓度。结果表明，4种改良剂均可促进〉0．25mm水稳性团聚体的形成，在低浓度（0．05％～0．1％）下其趋势为：沃特保水剂〉β-环糊精〉PAM〉腐殖酸，在高浓度（0．2％～0．4％）下趋势为：PAM〉β-环糊精〉沃特保水剂〉腐殖酸。4种改良剂在浓度为0．05％～0．4％时，均可有效地降低风沙土团聚体的分形维数，改善风沙土结构，尤其沃特保水剂改良效果最明显。在低浓度下，4种改良剂均可有效地降低土壤容重。回归分析和方差分析表明，沃特保水剂主要作用于5～1mm粒径的团聚体，其适宜浓度为0．05％左右。     

石灰岩土壤结构稳定性及影响因素研究

用萨维诺夫法分析了不同岩溶生态系统土壤团聚体的组成特征及差异,并研究了土壤结构胶结物质对石灰岩土壤结构稳定性的影响.结果表明,各岩溶生态系统土壤干筛团聚体含量高,差异较小,但湿筛后水稳性团聚体含量差异显著.灌丛夹马尾松生态系统土壤水稳性团聚体及水稳性大团聚体含量最高,团聚体的稳定性也最好,坡耕地和退耕地土壤水稳性团聚体及大团聚体含量则显著降低.相关分析表明,有机质含量及腐殖质品质是影响研究区石灰岩土壤水稳性团聚体含量、组成特征及稳定性的主要因素.     

沈阳市城市表土中微生物区系变化的初步研究

在沈阳市远郊-近郊-市区等不同城市化水平区内选取林地、草地和路边土几种不同利用方式下的表层土壤,对土壤中的微生物状况进行了初步分析。结果表明,随着城市化水平的提高,土壤中微生物的数量表现为明显的减少趋势。其中变化较大的是细菌,而真菌和放线菌的变化不明显。     

中国华北地区近40年物候春季变化

根据华北地区7个观测站物候资料,分析了华北地区1963-1996年及北京1963-2005年物候春季的变化特征及其与气温的关系。结果表明:华北地区的物候春季有明显提早来临的趋势,而造成这一变化的主要因素是本地区近40 a来冬春季气温的明显上升。其中1963-1996年间华北地区1-3月及4月的平均气温分别上升了2.3℃与1.7℃,物候春季起止日期分别提前了9d和4d,因而使得春季长度也延长了5d;北京1963-2003年间1-3月及4月的平均气温分别上升了3.5℃与2.6℃,物候春季的起止日期分别提前了11d和10d,但春季长度没有明显变化。     

不同种植模式下菜地土壤腐殖质组分特性的动态变化

通过在南京普朗克有机农场开展的9年长期定位监测,研究了有机(露地和大棚)和常规种植模式下蔬菜地耕层土壤有机碳和土壤腐殖质组分特性的动态变化。结果表明,有机露地、有机大棚和常规露地种植土壤有机碳含量分别从11.41、9.29、9.00 g k g-1提高至15.35、20.90、10.00 g kg-1;胡敏酸碳(CHA)分别从1.79、1.23、1.14 g kg-1提高至2.11、3.11、1.31 g kg-1;富里酸碳(CFA)分别从2.19、1.88、1.73 g kg-1提高至2.44、2.68、1.91 g kg-1。两种有机种植模式的土壤有机碳及腐殖质组分含量增加达到显著水平,而常规种植模式下的变化不显著。两种有机种植模式下表征土壤腐殖质品质的胡/富比(CHA/CFA)、胡敏酸占总腐殖物质的比例(PQ值)均高于常规种植模式,土壤富里酸的E4/E6值、色调系数(ΔlogK)值随着种植时间增加的幅度较常规种植模式更大,土壤胡敏酸芳化度呈现先降低后增高的趋势,但在常规种植下变化不明显。说明土壤在长期有机种植模式下不仅更有利于土壤有机碳的积累,而且能促进土壤腐殖化进程。     

Changes in proteolytic bacteria in paddy soils in response to organic management

Proteolytic bacterial communities, which mineralize organic nitrogen, play a key role in agricultural systems. In this study, alkaline metalloprotease (apr) gene fragments from proteolytic bacteria were investigated in bulk and rhizosphere paddy soil from four fields under organic management (for 2, 3, 5, and 9 years), and from one field under conventional management (for 2 years). We analyzed the abundance and structure of the proteolytic bacterial communities using real-time quantitative PCR and denaturing gradient gel electrophoresis. Our results showed that the abundance of proteolytic bacteria ranged from 1.57?×?10⁸ to 8.02?×?10⁸?copies/g of soil. In addition, the abundance of the proteolytic bacteria in the paddy soils under organic management was significantly higher than those in the paddy soil under conventional management. Moreover, the gene copy numbers in the rhizosphere soils were significantly higher than those in the bulk soils. The abundance of proteolytic bacteria tended to increase with the duration of organic management, with the highest abundance being found in the soil that had been under organic management for 5 years. However, the proteolytic bacteria communities in the paddy soils were not significantly affected by management practices. Phylogeny analysis showed that all gel bands obtained represented genes from Pseudomonas. Additionally, correlation analysis and canonical correspondence analysis showed that C/N, C, and N were important factors that influenced the abundance and community structure of the proteolytic bacteria. These results suggest that proteolytic bacteria are indicators in organic management systems, depolymerize organic N and hence maintain soil sustainability.

Abbreviations: CM: conventional management; OM: organic management; DGGE: denaturing gradient gel electrophoresis; qPCR: real-time quantitative PCR detecting system; COFCC: China organic food certification center; CCA: canonical correspondence analysis     

Bacteria-grazing amoebae in situ in the rhizosphere

Summary An ultrastructural investigation of amoebae in situ in the rhizosphere showed that the protozoa are closely associated with soil aggregates and produce long pseudopodia that penetrate micropores. This could partly explain why bacteria are generally confined to the interiors of microaggregates. The presence of cytologically intact and partly digested bacteria in the food vacuoles indicates that rhizosphere bacteria are both ingested and digested by the amoebae. This digestion could lead to the recycling of P and N immobilized in rhizosphere microorganisms.     

闽北不同土地利用方式径流量动态变化特征

采用定位研究方法和小集水区试验技术方法,通过两年的降雨量数据观测,对闽北地区木荷林地、杉木林地、封山育林地和对照等不同土地利用方式的小集水区进行坡面径流动态规律研究。研究结果表明:试验小区地表径流的产生主要是受降雨量的影响,而与降雨强度的关系不大,地表径流量与降雨量之间呈现出极显著的非线性二次抛物线关系(P<0.01)。4种不同土地利用方式的月平均径流量一般随月降雨量的增大而增大,并且在同1月份间其平均地表径流量的大小趋势为:对照>封山育林>杉木>木荷,均是在6月份达到最大值,9月份出现最小值。对照比木荷林地、杉木林地、封山育林地更容易产生地表径流,林地具有较好的涵养水源和保持水土作用。     

2013年我国种植业化肥施用状况分析

【目的】我国农用化肥消费量大,数据来源不同,统计口径各异,行业内大多引用国家统计局公布的数据,但该数据无法推算出氮肥、磷肥、钾肥分类消费量。我国区域间、季节间、作物间化肥消费情况的报道很少,在调节化肥供需、指导化肥行业健康发展时显得依据不足。调查种植业化肥施用状况可以为指导肥料生产、供应提供重要依据。【方法】以农业部339个国家级基层肥料信息网点为依托,根据我国农业生产习惯和我国政府部门统计习惯,将一年分为三个用肥季,1 5月份为春耕季,6 8月份为夏播季,9 12月份为秋冬种季。在三个季节,每个网点随机调查30个农户的主要种植作物施用氮肥、磷肥、钾肥、复合(混)肥(包括配合式)量,经两级土壤肥料部门审核后,采用省份、相似种植区域、全国三级逐级加权平均的方法,推算了不同区域、不同季节、不同作物单位面积施肥量;再用作物单位面积施肥量、该作物全国种植总面积、样本中施肥面积占该作物种植面积的比例推算了作物全年、不同季节化肥施用量。同时,分析了主要作物、不同季节化肥施用状况以及供需平衡情况,不同季节、不同区域供肥情况和农民的购肥习惯。【结果】2013年我国种植业化肥施用量5498万吨(折纯下同),其中,氮肥(实物量)3382万吨,磷肥1175万吨,钾肥941万吨。粮食作物化肥总用量为2782万吨,占种植业化肥总用量的50.6%;其次是果树和蔬菜,三类作物占种植业化肥施用总量的82.8%,经济、园艺作物单位面积化肥施用量大于粮食作物。春耕、夏播、秋冬种化肥施用量分别占全年化肥施用量的34.2%、35.6%、30.2%。复混肥料和尿素是农民最常购买的两种肥料,从全年来看,农民施用复混肥料和尿素的样本数分别占总样本数的72.5%和71.6%,春耕、夏播、秋冬种农民购买尿素和复合(混)肥的样本数分别占该阶段样本数的70.9%和62.9%、84.9%和78.1%、56.6%和83.9%。春耕和夏播时期农民多数选用尿素,秋冬种多数选用复混肥料,东北、西北、华中南地区农民多选用尿素,华北、西南、华东地区农民多选用复混肥料。另外,我国氮肥、磷肥供应分别过剩1080万吨、680万吨,钾肥缺口370万吨,供需矛盾突出。氮、磷、钾养分配合式为15-15-15的复混肥样本数占农民选购复混肥总样本数的33.3%,说明复混肥养分结构不尽合理。【结论】建议国家进一步遏制氮肥、磷肥过剩产能,优化产品结构,大力推广科学施肥技术。     

红壤区不同肥力水稻土根际硝化作用特征

通过根际培养箱(三室)——速冻切片技术研究了红壤地区高、低两种肥力下水稻苗期根表、根际和土体土壤矿质态氮含量和硝化强度,以及水稻生长、氮素积累的差异。结果表明,肥力水平对水稻根表和根际土壤铵态氮(NH4+-N)含量无显著影响,但高肥力显著提高土体土壤NH4+-N含量,以及根表、根际和土体土壤硝态氮(NO3--N)含量及硝化强度。两种肥力水稻土硝化强度最大值均出现在距根表2 mm处,分别为0.20和0.31μmol kg-1 h-1。土体土壤硝化强度随距根表距离增加而降低,低肥力土壤在距根表10～40mm处时硝化强度接近本底值,而高肥力土壤在距根表20～40 mm处时接近本底值。与不种水稻的CK相比,种植水稻显著提高根际土壤硝化强度。高肥力能显著改善水稻生长,增加植株氮素积累量,尤其显著促进根系生长及通气组织发育。由于红壤稻田肥力水平的差异造成水稻根际硝化强度以及水稻吸收NO3-的差异,导致高肥条件下水稻显示出更强的生长势和氮素吸收利用能力。因此,合理提高红壤稻田肥力水平对改善红壤区水稻根际土壤硝化作用及水稻氮素营养具有重要意义。     

我国主要梨园施肥现状分析

以国家梨产业技术体系为平台,对全国18个梨综合试验站744个主要梨园施肥种类、施肥时期、施用量和施用方式等进行调查。结果表明,全国范围内梨树施用的有机肥以猪牛羊杂粪为主,商品有机肥施用很少或几乎不施;施用的化肥以尿素和三元素复混肥为主,有的地区偏施尿素或三元素复混肥,复混肥中氮磷钾的比例较混乱,高磷高钾肥多。从施用时期看,以化肥作为部分基肥、果实膨大期追肥的现象较为普遍,而萌芽前追肥和花芽分化期追肥状况各地区差异较大。有机肥单位面积施用量和单株施用量差异较大,大多数梨园有机肥施用量不足,其中有4个试验站30% 左右的梨园不施有机肥;化肥的用量差异较大,盲目施肥或经验施肥现象严重。施肥方式以穴施和条施为主,施肥的深度差异较大。通过分析,指出各地梨树施肥存在的问题,以期为梨优质高产提供科学的施肥依据。     

我国泥石流防治进展

从20世纪50年代开始,我国先后在西部开展了交通沿线和典型区域的泥石流综合科学考察,进行了东川蒋家沟、波密古乡沟、武都火烧沟等10余处泥石流定点观测,在铁道科学研究院西南研究所和中国科学院成都山地灾害与环境研究所建立了大型模拟实验室。针对山区公路、铁路、航道、矿山、城镇、农田、水电工程、风景区等建设与保护中的防灾减灾需求,研发了一系列泥石流监测和预警仪器,建立了单沟和区域泥石流预测预报模型,实现了泥石流预报的气象业务作业;建立了泥石流危险度评价和风险评价模型,提出了泥石流风险分析和风险管理方法;发展了岩土工程措施与生态工程措施相结合的泥石流综合治理技术;开发出城镇、道路、农田、矿山、风景区等泥石流防治模式,构建了系统的泥石流防治理论与技术,实施了大量的泥石流治理工程,取得了较好的减灾实效。我国山区社会经济的发展带来了人口密度与经济密度的增加,使得泥石流防治任务愈加艰巨,对泥石流减灾提出了更高的要求。为了做好泥石流防治工作,应该加强泥石流基础理论研究;发展基于泥石流形成理论的机制预报模式,提高泥石流预报精度;改进泥石流防治工程设计参数确定方法,完善灾害防治技术规程;加强灾害风险管理理论与方法研究,注重地震区泥石流风险预测;同时,认识泥石流的资源化属性,开发资源利用技术。