中国酸性土壤利用的科学问题与策略

中国土壤酸化呈现出全国普遍发生的趋势,对作物产量、农产品品质和生物多样性造成不利影响。自20世纪50年代以来,我国在酸性土壤方面开展了大量工作,取得显著成效,但因我国酸性土壤分布详情不明、土壤酸化机制存在争议、耐逆作物品种缺乏、作物酸害阈值不清、改良产品及技术落地性差等问题,酸性土壤利用仍受到极大限制。针对上述问题,绘制了新的中国土壤酸碱度图,明确了我国酸性土壤的分布详情,讨论了土壤酸化机制特别是氮肥与土壤酸化之间的关系,论述了土壤酸化的危害,解析了植物和微生物对酸性土壤的响应和适应机制,提出了分区分级分类改良、酸度改良和肥力提高并重、有机无机肥配施、发展特色农业等酸性土壤改良和利用策略,建议进一步加强酸性土壤新型改良剂、作物酸害阈值、氮肥高效利用、中微量元素、耐逆作物育种和土壤酸化模型等方面研究,以期为酸性土壤可持续利用提供支撑。     

基于Web of Science和万方专利对土壤酸化和改良材料研究的计量分析

土壤酸化问题在近年来广受土壤和环境领域关注。为探索土壤酸化和改良材料应用现状，本文以Web of Science核心合集和万方专利数据库为基础，以“acid* soil*” or “soil acidi*”为检索式检索1990-2019年的期刊论文，以“酸化/酸性土壤改良剂/调理剂”为主题词检索2010-2019年的发明专利，分别检索出10193篇期刊论文和297篇发明专利，采用VOSviewer、CiteSpace和HistCite等可视化软件对关键词、期刊、作者、机构、国家等字段进行共现、共被引和引文分析等。结果表明土壤酸化及其改良材料得到越来越多的重视，进一步加强土壤酸化及其改良研究对土壤基础科学发展具有重要意义；研究领域聚焦于土壤酸化的生物化学过程、土壤铝毒及其防治、土壤重金属活化及其钝化、土壤酸化及其改良材料应用四大方面；近10年来，土壤酸化改良主要聚焦于石灰、农业废弃物/副产品、工业废弃物/副产品和矿物类等热点改良材料，而生物质炭、天然高分子、腐植酸盐和微生物菌剂等新型热点材料越来越受到学者的关注；高产国家美国、中国和澳大利亚等农业大国合作关系密切；高产机构中国科学院、中国科学院大学和西澳大学等机构有密切合作关系；高产作者Baligar VC，Xu renkou，Fageria NK等有密切合作关系。本研究有助于全面了解土壤酸化及其改良研究领域现状和趋势，为土壤酸化调控和可持续发展提供重要参考和依据。     

土壤酸化成因及其对农田土壤-微生物-作物系统影响的研究进展

自然土壤酸化是一个缓慢的过程,但是农田土壤因频繁的人类活动加速了这一过程,从而给农田土壤-微生物-作物系统带来一系列的负面影响。论文从大气酸沉降、施肥和管理方式、种植作物以及作物移除四个方面介绍了农田土壤酸化的主要原因;重点阐述了土壤酸化对农田土壤肥力、土壤盐基离子以及土壤酸缓冲体系的影响。总结了酸性农田土壤对土壤细菌群落结构、功能性微生物（如氨氧化古菌和氨氧化细菌等）群落结构以及土传病害的影响;分析了土壤酸化对作物的毒害作用,如造成农作物减产、迫使作物根系受到铝毒害等;从外源添加物减缓土壤酸化角度,论述了可持续利用酸性土壤的策略,提出了土壤酸化后的改良措施,展望了土壤酸化需进一步探究的课题。     

基于CNKI数据库的土壤酸化文献计量分析

为探索近年来国内土壤酸化研究的热点与发展趋势,以CNKI数据库为基础,采用统计与聚类等分析方法,借助CiteSpace信息可视化软件及文献计量学知识,统计并绘制有关国内土壤酸化研究文献的机构、关键词、文献被引频次等信息图表,挖掘土壤酸化研究的整体发展趋势、高产机构、高频关键词等信息。研究发现我国土壤酸化研究的主题从森林土壤逐渐转移至农田土壤,酸沉降及土壤化学在土壤酸化研究中一直属于重点关注对象。研究机构主要集中在高校和科研院所,同时高频关键词显示国内土壤酸化研究主要集中在酸沉降、施肥管理、土壤结构、作物生长、酸化成因及改良、连作障碍及土壤污染等方面。该研究有助于全面了解国内土壤酸化研究现状及进展,为农田土壤酸化改良方面的研究及应用提供重要参考。     

中国土壤环境监测装备领域专利情报分析

土壤环境动态数据可为农业可持续发展和环境管理决策提供科学依据。研发成本低、性能稳定且精度高的土壤监测装备是实现土壤数据快速获取的关键。基于incoPat科技创新情报平台,检索了2000年至2019年期间国内外土壤环境监测装备的专利产出,对专利申请数量、技术构成、区域分布、主要申请人、法律状态等方面进行了分析,以揭示中国土壤环境监测装备领域的研发状况、技术发展趋势和产学研合作情况。结果表明,近年来,中国土壤环境监测装备领域专利数量急剧增加;土壤监测指标从土壤肥力指标向污染物和生物监测指标拓展,结合现代信息技术等新兴技术发展智能化的原位监测装备正在发展,新的研发充分考虑了定性与定量的结合;我国在土壤环境监测装备领域的专利申请人多隶属高校和科研院所,企业参与度较低。综上,土壤污染物和生物指标的监测已成为焦点,生物和信息新技术成果正逐步引入土壤环境监测设备的开发;中国在土壤环境监测装备领域的产学研合作研发亟需加强。     

东北黑土地区耕地质量现状与面临的机遇和挑战

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。     

来凤县耕地土壤酸化现状及治理措施

近年来,湖北省来凤县利用实施测土配方施肥项目,进行了土壤取样分析,发现耕地土壤的酸化情况比较严重,70%以上耕地都在酸性和弱酸性范围内。提出耕地土壤酸化治理措施:1)多施有机肥,少施化肥,发展绿肥种植;2)应用测土配方施肥,科学选择肥料品种,尽量少用酸性或生理酸性肥料;3)施用生石灰改良土壤;4)选用其他改良剂改良土壤;5)合理选择作物种类。     

生物质炭对酸性土壤改良作用的研究进展

由于生物质炭在农业和环境中的巨大应用前景和对土壤碳的增汇减排作用,近期成为土壤学家和环境学家研究的热点。本文综述了生物质炭对热带和亚热带地区酸性土壤的改良作用及其机制,总结了生物质炭对土壤肥力和养分有效性及作物生长和产量的影响的研究进展,分析了该领域未来的发展趋势,可为酸性土壤改良和管理提供参考。     

土壤改良剂和有机肥对旱改水砖红壤稻田的改良效果

针对旱改水稻田土壤酸化和土地贫瘠的问题,探究土壤改良剂和有机肥对旱改水砖红壤稻田的改良效果,以期为南方砖红壤地区旱改水农田土壤改良提供科学依据和技术指导。通过大田试验,采用正交试验设计,设置土壤改良剂种类(石灰、硅钙钾镁和草木灰)和用量、有机肥种类(秸秆、羊粪和混合发酵有机肥)和用量的处理,测定各处理土壤 pH值、有机质含量、微生物数量以及土壤氮、磷、钾养分含量。结果表明,水稻种植 15 d后,施用硅钙钾镁能显著提高土壤 pH值,但提升幅度较小。施用秸秆、羊粪和混合发酵有机肥均能显著提升土壤 pH值、有机质含量、微生物总量和土壤氮、磷、钾含量。当有机肥施用总量超过 90 t/hm²时,田间水稻倒伏率随有机肥施用量的增加而显著上升。因此,施用有机肥是旱改水稻田土壤改良的有效措施,但土壤改良和地力提升需循序渐进,不宜一次性过量施用有机肥,最佳施用量为 90 t/hm²。     

皖南郎溪县农田耕层肥力变化研究

选取安徽省宣城市郎溪县2007年起开展的测土配方施肥项目获取的2 708个农田耕层土壤信息,评价了包括p H、有机质、有效磷、速效钾、铜、铁、锰、锌的等级或丰缺状况,并与第二次土壤普查的历史信息进行对比,探讨了郎溪县农田养分的变化及其原因,提出了具有针对性的施肥对策和酸性土壤改良建议。结果表明:与第二次土壤普查期间相比,郎溪县农田耕层肥力总体上呈现提高趋势;但总体上仍然偏酸,有机质、有效磷和速效钾还处于缺乏状态,需要继续改良。