城市土壤的压实退化及其环境效应

城市土壤普遍存在严重的压实退化现象。由于压实的影响,土壤物理性质发生了显著的改变:结构破坏、容重和硬度增大、孔隙度和渗透性降低。这些重要的变化对土壤生物活动、土壤物理-化学平衡和氧化还原状况、土壤的过滤和缓冲性能都产生影响。由此对环境产生严重的负面效应:地下水的自然回灌减少,地表径流量增加,降雨的径流洪峰加快、加大,地表水体的污染负荷增加。土壤温度、微生物活动、养分转化都不同于自然土壤,植物的生长也受到严重的影响。     

城市功能区、植被类型和利用年限对土壤压实的影响

土地利用会对土壤压实产生影响。本文通过对南京市不同功能区、植被类型和利用年限的土壤进行调查研究,了解这些利用情况对土壤压实的影响程度。结果表明:城郊菜地土壤没有被压实,而城区土壤存在不同程度的压实退化现象;城区内部只有公园土壤与道路绿化带土壤之间的通气孔隙度指标差异显著,其他功能区土壤之间压实指标差异不显著。所以,就压实状况而言,城区内并不存在所谓的功能区之间的差异。植被类型和利用年限对城市土壤的压实都有显著的影响。蔬菜地土壤与自然土壤体积质量和孔隙度相近,为无压实土壤,城区除了树下灌木土壤无压实外,其他植被类型下的土壤均有不同程度的压实退化现象,草坪和裸地土壤压实最为严重。从利用年限看,利用时间少于5年的新土压实程度远远大于利用时间在20年以上老土的压实程度。土壤压实严重与城市建设时的机械压实和草坪建成后的人为践踏密切相关,利用较久的老土壤压实较轻,主要是在无进一步人为践踏情况下,植被生长后根系和土壤生物活动有一定的修复作用。乔木和灌木搭配的修复效果最好。     

土壤压实指标在城市土壤评价中的应用与比较

通过测定南京市不同土地利用下的52个样点的紧实度、容重和孔隙度3个压实指标来反映城市土壤的压实程度。结果表明,南京市大多数土壤存在不同程度的压实,部分压实严重,可能限制植物的生长。不同压实指标在反映土壤压实程度上基本一致,它们之间具有极显著的相关性,可以相互转换。但紧实度指标受到土壤含水量的显著影响。在同一质地或质地相近的土壤,容重和孔隙度可以很好地反映土壤的压实程度。与总孔隙度和毛管孔隙度相比,通气孔隙度在反映土壤压实时更为敏感。所以在进行城市土壤压实状况评价时,可以选择不同的土壤压实程度指标,但就方法的实用性和可靠性来说,容重比紧实度和孔隙度指标一般更方便可靠。     

黄淮海旱作区土壤压实度空间分布特征及其影响因素

为探究旱作区农田不同层次土壤压实度特征,基于2017年采集的255个土壤样品,运用Mann-Kendall突变检验法、地统计学和冗余分析等方法,探究黄淮海旱作区耕作层和压实层空间分布特征,分析不同层次的土壤压实度的空间变异特性及影响因素,并提出了最佳土壤压实度范围。研究结果表明:旱作区耕作层和压实层厚度均呈现由北向南递增的趋势,耕作层最大厚度可达22.50 cm,最低仅有10.21 cm;压实层厚度最大可达17.50 cm,最小值也达到7.50 cm。从不同层次来看,耕作层和压实层的压实度具有空间分布一致性,耕作层压实度高值区主要分布在河南省东部、安徽北部及河北北部地区,最大值可达87.68%以上,低值区则主要集中在山东西北部以及河北南部地区。和压实层压实度相比,耕作层压实度是影响粮食产量的主要因素,且在70%～80%时获得较高产量。分析表明,土壤压实度受到年降水量、平均气温、土壤自然属性等环境因子和机械耕作等人为因素综合作用的影响。研究结果可为黄淮海农田土壤压实情况的改善及管理措施的科学制定提供理论支撑。     

生物炭添加对矿区压实土壤水力特性的影响

中国黄土高原大型露天煤矿开采导致土壤质量下降,生物炭作为环境友好型土壤改良剂,在改善农田土壤质量中应用广泛,但在有关矿区压实土壤改良的研究中不够深入。为此,该研究通过室内试验分析不同粒径的生物炭在不同添加量下对矿区排土场压实土壤水力特性的影响。试验采用4种粒径（>1～2、>0.25～1、0.10～0.25、<0.10 mm）与4种添加量（0、4、8、16 g/kg）的生物炭,设计5种压实条件（容重分别为1.3、1.4、1.5、1.6、1.7 g/cm3）,并利用van Genuchten模型（VG模型）拟合土壤水分特征曲线。结果表明,添加生物炭后土壤水分特征曲线的相关系数均在0.960以上,标准差均小于0.015,说明VG模型适用于拟合添加生物炭后的土壤水分特征曲线。随着生物炭添加量的增加,土壤孔隙分布明显改变,形成了大量大孔隙和中孔隙,土壤的持水能力提高。在低容重（1.3、1.4 g/cm3）条件下,生物炭粒径越大（0.25～2 mm）添加量越高（8、16 g/kg）,土壤持水、保水效果越明显;在高容重（1.5、1.6、1.7 g/cm3）条件下,小粒径（<0.25 mm）和较低的生物炭添加量（4、8 g/kg）则表现出较好的持水能力。对于不同压实条件的排土场土壤,有针对性地施用生物炭,将有效提高土壤持水保水能力,提高土壤中植物的有效利用水分。     

土壤压实及有机质对其影响的研究进展

压实导致土壤板结的发生、与土壤团聚体的形成和破坏直接相关,而土壤的孔隙状况和水、气、热等条件改变在影响作物生长的同时,也会带来水土流失、碳氮温室气体排放等环境问题。在当今农业现代化进程加快、机械化水平提高的背景下,压实所引发的土壤板结问题愈益引起人们关注。本文在对土壤压实过程及其压缩曲线、表征参数等进行介绍的基础上,对近年来土壤压实过程及其影响因素方面的研究进展进行梳理,从提高土壤肥力、防治土壤板结的角度重点阐述了有机质改良土壤压实性状的效果及其作用机制,并对这一研究领域今后的发展趋势做了展望;研究认为在减少农业机械作业对农田压实次数和压实强度的前提下,提高土壤有机质含量、实行合理耕作仍然是我国今后改良土壤机械物理性质、培肥土壤和防止土壤板结的主要途径。     

压实对矿区废弃土壤含水量及植物生长的影响

[目的]探究不同压实处理对矿区废弃土壤含水量及植物生长的影响,为有效利用采石场废弃物和城市固体废弃物、改善矿区立地条件、进行植被修复提供依据。[方法]将砾石和城市固体废弃物按体积8∶2混合后进行不同程度压实处理,进行小区试验。[结果]压实显著提高基质含水量,减小各层含水量差异。随着压实程度增加,植物主要耗水层上移。不同植物受到压实的影响不同,刺槐和苜蓿在重度压实条件下生长明显受阻,侧柏生长量增加。植物在中等强度的压实条件下,能够通过调节自身,适应环境。[结论]一定程度的压实能获得理想的植物保存率和生长量,压实技术可以运用在废弃采石场植被修复工作中。     

典型新建绿地上海辰山植物园的土壤物理性质分析

以典型新建绿地上海辰山植物园为案例,对其土壤物理性质进行研究。结果显示:除土壤改良力度较大的月季园外,辰山植物园普遍存在土壤容重大、非毛管孔隙度小、渗透性差、质地粘重等缺陷;而不同植被类型土壤水分特征曲线能较好地拟合Gardner模型θ=AS-B,并达极显著水平(P<0.01);随土壤水吸力增加,土壤含水量降低;不同植被类型土壤供水能力即有效水含量大小关系为灌木地>乔木地>草地>裸地>竹林地;土壤含砂量低和机械或人为践踏引起的严重压实分别是引起辰山植物园土壤物理性质恶化的主要内因和外因,而土壤渗透性差和有效含水量低导致辰山植物园土壤易积水和植物不耐干旱。建议将土壤容重、非毛管孔隙度和入渗率,尤其是后者作为评价城市土壤物理性质的重要指标,应从减少压实、多施有机基质和多种乔、灌木植被等方式改善城市绿地土壤物理的性质和水分特性。     

机械压实对复垦土壤粒径分布多重分形特征的影响

在高潜水位矿区复垦施工现场,运用多重分形理论研究不同碾压次数下复垦土壤粒径分布特征,以阐明机械压实对复垦土壤粒径分布非均匀性和异质性的影响。结果表明:机械碾压在46.8%~99.9%程度上解释0~20和20~40 cm土层土壤粒径分布特征的变化,随着碾压次数增加,复垦土壤颗粒呈细粒化趋势,容量维D(0)随之减小,表征粒径分布范围减小;奇异谱对称性Δf随之增加,表征粒径分布不对称性增加;信息维D(1)、信息维/容量维D(1)/D(0)、关联维D(2)和奇异谱谱宽Δα随之波动变化,表征粒径分布集中程度、局部密集程度和均匀性波动变化。研究发现D(1)和D(1)/D(0),D(2)和Δα相关系数分别0.767(P0.01)和-0.488(P0.05),在表征复垦土壤粒径分布集中程度和均匀性上具有相似作用,多重分形参数可多角度描述机械碾压过程中土壤粒径分布的细微差别,其中D(0)、Δα和Δf能够灵敏反映复垦土壤紧实度变化,这为深入研究复垦土壤压实问题提供一种精确分析方法。     

城市土壤的形成特征及其保护

对城市土壤的形成特征分类、物理性状、养分状况及其循环过程、土壤生物与城市植被、封污染方面作了简要概述，并就城市土壤资源的保护及其合理利用提出了一些建议。     

粉煤灰改土效应研究

六个省市多年试验研究证明燃煤电厂湿排法排出的粉煤灰改良粘质土壤增产效果明显，亩施粉煤灰１．５万到３万公斤时，小麦增产１２．７±５．８％，玉米增产１２．１±３．５％，水稻增产１３．５±７．０％，此外对谷子、棉花、蔬菜均有一定的增产效果。     

土壤侵蚀与水土保持研究进展

土壤侵蚀制约着社会、经济、环境的协调发展,已经成为全球性的主要环境问题之一。本文从雨滴击溅侵蚀、坡面水蚀过程、坡沟系统水沙传递关系和沟道侵蚀输沙等四个过程系统地分析了土壤侵蚀过程研究中取得的进展和存在的不足,简述了国内外土壤侵蚀预报研究的历史,总结了植被措施和工程措施对水土流失的调控作用机理和水土保持效益等有关问题,对土壤侵蚀与水土保持科学今后的研究方向提出见解,指出了加强对土壤侵蚀过程与机理、大尺度土壤侵蚀预报模型、土壤侵蚀与水土流失治理环境效应评价和水土流失调控技术的科技转化等亟待解决问题的研究深度和广度。     

土壤电导率对时域反射仪测定土壤水分的影响

试验通过往土壤中加入电介质溶液 ,以及在不同粘粒含量土壤上用时域反射仪 (TDR)测定土壤含水量 ,研究结果表明 :在较低含水量情况下 (砂土 <0 1 5cm3cm- 3,砂质壤土 <0 .1 8cm3cm- 3) ,电导率的增加不易引起TDR测定值的明显偏差 ;但在较高含水量下 ,当溶液电导率增加到 8dSm- 1 (砂质壤土 )和 1 1dSm- 1 (砂土 )时 ,TDR测得的含水量值明显高于实际值。在较高电导率 ( <1 6dSm- 1 )下 ,K0 .5a 与实际含水量仍呈较好的线性关系 ,但电导率引起的介电损失影响了K0 .5a ～θ线性关系的斜率和截距。本文给出了考虑电导率影响的K0 .5a ～θ线性关系的校正方程。土壤粘粒含量的增加也会引起TDR测定偏差 ,在低含水量时测定值偏低 ,在高含水量时测定值偏高。粘粒含量 <5 0 %时 ,测定偏差 <0 .0 2cm3cm- 3。     

紧实胁迫对土壤呼吸强度及黄瓜生长和品质的影响

用容重为1.2和1.5 g cm-3的土壤进行盆栽试验,研究了紧实胁迫对土壤剖面各层中呼吸强度及CO2浓度的影响,调查了黄瓜植株及果实品质对土壤紧实胁迫的反应。结果表明:紧实土壤(高容重)土面下CO2浓度及呼吸强度均大于疏松土壤(低容重)。紧实土壤中黄瓜根系伸长生长受到抑制,根系重量显著减小,根冠比(地下部干重/地上部干重)降低;地上部的鲜重及干重也减小,但干物质含量却有一定程度增加;展开的叶片数减小,黄叶数增加,植株衰老提早。果实增大速度受到抑制,糖/酸比大幅度下降,风味变差。     

红壤水问题及其管理

本文叙述了华中丘陵地区红壤水问题及其有效管理。指出了这一地区虽然年降雨量较多，但由于其分配极不均匀，伏旱秋旱非常严重，成为影响该地区农业生产的主要障碍因子之一。而红壤的贮水库容，特别是贮有效水的库容较低，土壤的有效含水量有限，更促进了伏秋旱的进一步发展。有计划的发展微喷灌溉，进行覆盖以及间或轮种深根植物利用深层贮水，能在相当程度上，提高红壤水资源的利用。     

高度集约化利用下蔬菜地土壤酸化及次生盐渍化研究-以南京市南郊为例

本文研究了在目前农田大量施用化肥及有机肥的情况下南京市南郊蔬菜地土壤pH和盐分含量的变化。研究结果表明:在露天农田土壤pH略有上升的基础上,南京市南郊大棚蔬菜地土壤的pH值比露天农田下降了约0.30~0.87,比第二次土壤普查时的露天蔬菜地下降了约0.12~0.52;同时,大棚蔬菜地土壤盐分累积也较为严重,主要表现为NO3-在土壤中的大量累积。     

耕作及水蚀影响下坡耕地土壤有机碳动态模拟

土壤侵蚀和沉积明显影响土壤有机碳(SOC)的积累与损耗,在以往土壤碳平衡模拟中却未得到应有的重视。本文以典型黑土漫岗坡耕地表层土壤为研究对象,利用CENTURY模型模拟特定质地下自然黑土有机碳的积累过程,估算研究区黑土有机碳及各组分的背景值;对比研究侵蚀泥沙对SOC富集的影响,将模型模拟值与实测值进行统计比较来验证模型;进而模拟侵蚀区开垦后SOC以及各组分随时间的变化,定量研究土壤侵蚀对SOC各组分损失的贡献。研究结果表明:黑土有机碳的累积大致可分为初期的快速积累和后期缓慢积累两个阶段,前期慢性有机碳库的累积对SOC库的增加贡献最大,后期SOC累积主要由惰性有机碳缓慢累积来完成。达到平衡状态时,研究区黑土有机碳含量为7 240 g m-2,以慢性和惰性有机碳为主,约占总SOC的97.4%。考虑泥沙对SOC的富集作用,模型模拟值与实测值更加吻合。自然黑土开垦后,微生物分解矿化作用是活性和慢性有机碳损失的主要途径,土壤侵蚀明显降低惰性有机碳含量,其贡献率随侵蚀速率的增加而增大。因研究区侵蚀不严重,土壤侵蚀对开垦以来的SOC库损耗贡献较小。     

灌溉水质对土壤化学特征和作物生长的影响

本文以灌溉水矿化度和钠吸附比为两个主要指标，组合成１６个灌溉水质处理，研究了不同灌溉水质对土壤化学性质和作物生长的影响。初步提出了引起盐害和碱害的灌溉水矿化度和钠吸附比的临界值。研究结果表明，灌溉水带入土壤的盐分在土壤中累积与淋洗交替进行。     

黄土区荒草地土壤水平衡的数值模拟

林草植被深层土壤干燥化是黄土高原地区生态环境建设过程中面临的重大科学问题。采用人工降雨的试验方法,对黄土高原沟壑区荒草坡地不同水文年土壤水平衡进行了数值模拟,结果表明:当植被覆盖率较高时,WAVES模型可以应用于荒草坡地土壤水平衡的模拟;土壤储水量的模拟结果与实测值趋势很吻合,但有关参数的取值还有待于进一步研究;荒草地土壤水分收支基本平衡所需的雨季降雨量和年总降雨量分别为507.0mm和747.6mm,分别高于黄土高原地区多年平均的雨季降雨量和年总降雨量,预示黄土高原地区干旱年和平水年土壤水分易收支负平衡,从而形成土壤干层。