广东省赤红壤区土壤团聚体有机碳和铁氧化物特征及稳定性

通过野外采样和室内分析相结合,以广东省赤红壤区花岗岩(G)、第四纪红土(Q)和砂页岩(S)母质发育的林地(FL)、水田(PF)和旱地(UL)土壤为研究对象,分析了土壤团聚体有机碳及其组分和不同形态铁氧化物含量,探究了其对土壤团聚体稳定性的影响及贡献。结果显示:(1)3种母质发育的3种利用方式土壤团聚体均以>0.25 mm为主,2~5 mm团聚体以花岗岩母质发育林地土壤最高(58.51%),0.25~2 mm团聚体以花岗岩(62.93%)和第四纪红土(59.21%)母质发育水田和旱地土壤最高;土壤团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)以砂页岩母质发育林地土壤最高;(2)3种母质发育林地土壤团聚体有机碳及其组分主要分布在2~5 mm粒径中,水田和旱地土壤团聚体有机碳及其组分主要分布在<0.053 mm粒径中;3种母质发育林地土壤团聚体铁氧化物含量主要分布在<0.053,0.25~2 mm粒径中,水田和旱地土壤团聚体铁氧化物含量主要分布在<0.053 mm粒径中。(3)相关分析和主成分分析表明,MWD、GMD与团聚体HAC、HAC/FAC、Fe fr和Fe co呈显著相关(P<0.05);不同母质和利用方式以砂页岩母质发育的林地土壤团聚体胶结能力最好。研究表明,不同母质和利用方式土壤团聚体HAC、HAC/FAC、Fe fr和Fe co含量分布差异显著,进而影响了土壤团聚体分布和稳定性,同时砂页岩母质发育的林地土壤团聚体结构较稳定。     

不同母质发育的柑橘园土壤团聚体及有机碳分布特征

作为土壤结构的基本单元和土壤肥力的组成部分,土壤团聚体对其物理、化学和生物学特性均具有重要影响。选取湖南省永兴县5种典型母质发育的柑橘园土壤,采用湿筛法研究不同成土母质的柑橘园土壤团聚体结构变化和有机碳分配规律。结果表明:(1)研究区不同母质发育土壤以>0.25 mm粒径团聚体为主,占85.94%～95.89%,其中板页岩风化物发育的黄泥土中大团聚体含量最高;(2)不同母质柑橘园土壤团聚体的水稳性大小为板页岩风化物(黄泥土)>第四纪红色粘土(红黄泥)>石灰岩风化物(灰红土)>砂砾岩风化物(红砂土)>河流沉积物(河砂泥);(3)不同母质柑橘园土壤团聚体有机碳含量、团聚体有机碳储量和团聚体对土壤有机碳的贡献率均随着团聚体粒径的减小而减少;(4)平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、分形维数(D)和土壤可蚀性(K)与>2 mm团聚体间的相关系数最大,表明>2 mm团聚体含量是影响土壤团聚体稳定性的主要因子;(5)>2 mm团聚体有机碳贡献率与土壤团聚体MWD和GMD呈显著正相关,与土壤K值呈显著负相关,与土壤D值呈显著负相关。总体而言,目前南方柑橘果园施肥管理应注重增施有机肥,提高土壤结构的稳定性,从而降低水土流失的风险。     

冰糖橙种植园土壤团聚体特征及其影响因素

[目的] 探究冰糖橙种植园土壤团聚体的特征以及影响因素,为减少土壤侵蚀,增加柑橘园土壤保水保肥能力提供科学参考。 [方法] 采集板页岩风化物、紫色砂岩风化物、砂岩风化物、第四纪红土风化物发育的冰糖橙种植园土壤样本,并同步收集相关的耕作、地理等信息;采用土壤结构稳定性指标R_0.25,GWD,MWD、分形维数(D)与土壤可蚀性K值对团聚体及其有机碳含量等进行方差分析、相关分析。 [结果] ①粒径＞0.25 mm的团聚体占总团聚体的78%～85%。随着团聚体粒径减小,分级土壤含量整体呈逐渐减小趋势。 ②4种母质发育的土壤GWD在0.536～0.797之间;MWD在0.890～1.208之间;分形维数(D)在2.434～2.480之间;土壤可蚀性K值在0.060 8～0.069 7之间。 ③有机碳含量随着粒径增大有先减小后增大趋势,整体上呈V形分布,其中0.250～0.053 mm微团聚体的有机碳含量最低;大团聚体的有机碳相对贡献率在82%～87%。 ④随着种植年限增加,外源有机碳的不断输入,土壤结构稳定性指标R_0.25,GWD与MWD极显著增大,分形维数(D)与土壤可蚀性K值极显著减小;说明土壤结构的稳定性在不断增强。 [结论] 研究区冰糖橙种植园大团聚体含量高,土壤稳定性较强;且各母质的土壤稳定性处于同一水平。成土母质的砂粒含量与人为扰动直接对团聚体稳定性产生作用、外源有机碳、种植年限,纬度与海拔共同作用于有机胶结物质来影响土壤稳定性。     

我国南方不同母质土壤pH剖面特征及酸化因素分析

【目的】母质是影响土壤理化性质的主要因素之一,研究不同母质土壤pH的剖面特征及主要影响因素,为防治土壤酸化提供依据。【方法】选取湖南祁阳白茅草植被下七种母质(第四纪红土、红砂岩、板页岩、花岗岩、石灰岩、紫色页岩、河流冲积物)发育的土壤,测定不同层次(0-20、20-40、40-60、60-80和80-100 cm)土壤pH,通过比较表层(0-20 cm)与底层(60-100 cm) pH的差异来表征表层土壤是否酸化及酸化程度;测定0-20 cm土层的酸碱缓冲容量、有机质含量、阳离子交换量、比表面积及颗粒组成,分析影响表层酸化的主要因素。【结果】石灰岩剖面土壤的pH (8.46~8.72)最高,呈强碱性,其次为河流冲积物(7.37~7.87)、紫色页岩土壤(7.41~8.00),呈碱性;花岗岩、第四纪红土、红砂岩、板页岩四种母质发育的红壤呈酸性或强酸性,以花岗岩红壤pH (5.31~5.70)较高,其次为第四纪红土(4.62~4.97)、红砂岩红壤(4.31~4.67),板页岩红壤pH (4.25~4.49)最低。比较表层(0-20 cm)与底层(60-100 cm)土壤的pH,发现七种母质剖面土壤的表层均出现了pH降低,说明表层已出现酸化现象,酸化程度大小依次为:紫色页岩土壤>河流冲积物土壤、花岗岩红壤>第四纪红土、红砂岩红壤>石灰岩土壤、板页岩红壤。对表层土壤的比表面积、颗粒组成(黏粒、粉粒、砂粒含量)和pH、酸碱缓冲容量、阳离子交换量、有机质含量共八种理化因素进行逐步线性回归分析,由于多种因素的相互影响,七种母质土壤并未发现影响表层酸化的主要因素,但在四种母质(第四纪红土、红砂岩、板页岩、花岗岩)发育的酸性红壤中阳离子交换量是影响表层酸化的主要因素。【结论】土壤阳离子交换量与表层红壤酸化差值呈显著负相关,是影响第四纪红土、红砂岩、板页岩和花岗岩四种酸性红壤表层酸化的主要因素之一。     

南亚热带不同母质发育土壤团聚体特征及其稳定性

团聚体是土壤的基本结构单位,其稳定性是评价土壤质量的重要指标。以南亚热带地区不同母质(石灰岩、第四纪红黏土、砂页岩)发育的土壤作为研究对象,采用湿筛法和LB法测定不同母质发育土壤团聚体稳定性特征。结果表明:(1)随着土层深度的增加,土壤容重呈上升趋势,而孔隙度、有机质和游离氧化铁含量呈下降趋势。砂页岩母质发育的土壤有机质含量最高,为22.44～42.97 g/kg。石灰岩和第四纪红黏土母质发育的土壤以黏粒(40.93%,42.51%)和粉粒(41.69%,42.31%)为主,砂页岩母质发育的土壤黏粒含量最低,为33.79%。(2)经湿筛法处理后,石灰岩母质发育土壤水稳性团聚体含量为91.58%～92.31%,第四纪红黏土母质发育土壤水稳性团聚体含量为76.45%～90.80%,砂页岩母质发育土壤水稳性团聚体含量为79.18%～86.67%,3种土壤团聚体的稳定性都随着土层深度增加而降低。(3)LB法处理后土壤团聚体MWD值均表现为慢速湿润处理预湿润振荡处理快速湿润处理,砂页岩母质发育的40—60 cm土层对消散和机械破碎作用最为敏感,其相对消散指数RSI和相对机械破碎指数RMI分别为0.78和0.42。不同母质土壤团聚体稳定性均与黏粒、有机质、游离态铁含量呈正相关。     

土地利用方式对红壤团聚体稳定性的影响

以湖南、湖北和江西3省第四纪红土母质发育的土壤为材料,应用干、湿筛法比较不同利用方式下土壤的团聚体粒级分布、平均重量直径(MWD)以及团聚体破坏率(PAD)的差异,分析在不同利用方式下土壤团聚体的分布特征以及稳定性与土壤有机碳的联系。结果表明:不同利用方式下干筛团聚体均以>5mm粒级为主,其次为<0.25mm粒级,而湿筛团聚体则以<0.25mm粒级为主。各不同利用方式土壤团聚体干、湿筛MWD值变化趋势大体一致,并且与有机质含量均呈显著正相关关系。各不同利用方式下PAD有显著差异,表现为旱地>果园>水田>茶园>林地,并且PAD与土壤有机质含量和湿筛获得的MWD值呈极显著负相关。不同有机质含量可显著影响不同利用方式下水稳性团聚体粒级分布。>5mm,1～0.5mm,0.5～0.25mm,>0.25mm粒级水稳性团聚体的含量比例均与有机质含量之间有极显著的相关关系,而5～2mm和2～1mm粒级水稳性团聚体则与有机质含量相关性并不显著。不同土地利用方式对土壤有机质含量有极大的影响,有机质含量高低表现为水田>林地>茶园>旱地>果园。     

不同土地利用方式下第四纪古红土团聚体的组成比较研究

以林地、疏林荒草地、荒草地、耕地、埋藏古红土等不同利用方式下的第四纪古红土剖面为研究对象,通过剖面内扣除黏粒的粒度组成、Ti/Zr比值和野外剖面形态观察等方法分析,判定了古红土母质均一性,接着利用湿筛法筛分了供试古红土水稳性团聚体,比较分析了各利用方式下古红土与未经人为利用的埋藏古红土的不同粒级团聚体组成,探讨了不同土地利用方式下的古红土不同粒级团聚体组成变化。研究结果表明:(1)供试古红土的成土母质是均一的,埋藏于地下的古红土由于未被人为利用,受人为干扰小,因压实等影响结构性不良,主要以<0.25 mm微团聚体为主;(2)古红土被利用后土壤团聚体<0.5 mm的减少、> 0.5 mm的增加,利用方式不同,古红土的团聚体(粒级)变化不同(土层深度);(3)团聚体林地以> 5 mm为主,疏林荒草地、荒草地和耕地以> 5 mm、5～2 mm和2～1 mm为主;(4)古红土被开发利用后,土壤团聚体的稳定性增加,且林地的稳定性强于耕地,是古红土分布地区一种较合理的利用方式。     

湘东丘陵区不同母质发育底土的土壤微生物商

土壤微生物商(土壤微生物生物量碳和有机碳的比值:MBC/SOC)常作为表土有机碳和肥力变化的敏感指标,但能否应用于不同母质发育的底土仍有待验证。通过选取湘东丘陵区3种母质发育的土壤(花岗岩红壤、酸性紫色土和第四纪红土红壤),挖掘土壤剖面采集土壤样品深至母质/母岩层,研究不同母质发育底土的微生物商分布和差异。结果表明,3种母质发育土壤SOC和MBC含量随剖面加深而降低,但微生物商在某些深层底土层(淀积层、母质层)升高。在酸性紫色土和花岗岩红壤底土层,微生物较易利用的溶解性有机碳(DOC)含量也出现升高现象。底土DOC/SOC的升高可部分解释微生物商的剖面分布规律。土壤MBC含量与SOC、DOC含量均呈显著正相关关系,但MBC含量与DOC含量关系更为密切。在湘东丘陵区,微生物商无法指示不同母质发育底土的SOC和肥力差异,评价底土的肥力质量还需综合考虑SOC、MBC含量等其他土壤指标。     

长沙市东郊不同母质发育耕型红壤的可蚀性因子K值估算

采集了长沙市东郊第四纪红土和花岗岩风化物两种母质发育的耕型红壤样品,通过室内分析获得了土壤的颗粒组成和土壤有机质含量。利用诺谟图法、修正诺谟图法、EPIC模型、几何平均粒径模型和Torri模型分别估算了两种母质发育红壤的可蚀性因子K值,并将估算结果与江西省鹰潭市中国科学院红壤生态试验站通过自然降雨实测方法获得的K值进行了比较。结果显示,Torri模型和几何平均粒径模型比较适合估算长沙市东郊第四纪红土发育红壤的可蚀性K值,Torri模型、几何平均粒径模型和EPIC模型比较适合估算长沙市东郊花岗岩风化物发育红壤的可蚀性K值。     

基于信息熵原理的土壤pH影响因素空间相关性分析

土壤酸碱度是土壤重要的基本性质之一,它受特定的生物气候条件、地形、母质来源以及人为活动的影响.本文选取发育于不同母质和不同地形部位,且土地利用方式多样的丘陵区土壤,进行高密度土壤剖面样品的采集,分析获取表层和底层土壤pH数据.基于信息熵原理对土壤pH与母质、地形和土地利用方式之间的空间相关性进行定量分析,结果表明表层土壤pH主要受土地利用方式的控制,耕作土壤pH值明显小于自然土壤;而底层土壤pH主要受母质的影响,不同母质上发育的土壤pH值从高到低依次排列为紫红色砂页岩风化物、下蜀黄土和砂岩风化物.本文的研究特色是应用联合信息熵算法,在定性变量和定量变量之间进行定量的空间相关性分析,这点克服了以前定性变量和定量变量之间相关关系研究的不足.     

降雨过程中红壤表土结构变化与侵蚀产沙关系

通过人工模拟降雨和表土微形态观测,研究了发育于泥质页岩、第四纪红粘土和花岗岩3种母质的红壤在降雨侵蚀过程中表土土壤结构的变化及其对侵蚀的影响。结果表明:降雨过程中,泥质页岩红壤极易形成土壤结皮,增加径流,响应结皮的形成,径流速率和含沙量较高,且迅速达到最大值,随后径流稳定而含沙量持续下降。第四纪红粘土红壤团聚体稳定,较难形成结皮,且结皮易被破坏,导致侵蚀过程中产流产沙量较低,均随降雨时间的延长而呈缓慢上升趋势。花岗岩红壤基本上不能产生结皮,粗化现象严重,因此产流量和产沙量也较低;由于土壤团聚体稳定性差以及径流的选择性运移,泥质页岩红壤和花岗岩红壤侵蚀泥沙中细颗粒(<0.02mm)含量远高于土壤中该粒径颗粒。而第四纪红壤侵蚀泥沙中粗颗粒较多,以多级团聚体的团聚体为主。     

赣南不同母质及植被覆盖对红壤水稳性的影响

[目的]探讨赣江流域地区植被恢复对土壤抗侵蚀能力提高的作用机理以及土壤水稳定性的测定方法。[方法]选取3种不同成土母质(花岗岩、红砂岩、第四纪红土),每一种母质又设置了3种植被覆盖条件下的红壤,应用静水天平法测定土壤的水稳性指数,并研究其随时间的变化规律。[结果]赣南红壤的水稳性随浸水时间延长而减弱,这种减弱变化不受母质类型和植被覆盖的变化而改变。林草地和灌草地土壤水稳性在浸水过程中土壤的水稳性指数较为稳定,下降幅度小,(林下)裸地土壤浸水后水稳性指数下降幅度较大。以(林下)裸地作为对照,3种母质的林草地、灌草地的水稳性指数均有显著提高。[结论]静水天平法特别适合研究土壤水稳性的动态变化规律。赣江流域红壤地区的植被恢复有助于提高土壤的水稳定性。     

湖南省耕地资源动态变化及其驱动力

[目的]研究湖南省1996—2011年耕地资源的变化过程,定量分析耕地变化的驱动因子,并对该区域耕地的变化趋势进行预测,为合理利用和保护耕地资源,促进区域经济的可持续发展和粮食安全生产提供重要参考。[方法]利用湖南省近16a的土地利用调查数据及相关社会经济资料,根据研究区域的特点选取了总人口、地区生产总值、农业机械化水平等14个指标,利用主成分分析法对耕地变化的驱动力进行分析,最后采用灰色系统GM(1,1)模型对研究区域耕地的变化趋势进行预测。[结果]1996—2011年湖南省人均耕地面积下降趋势明显,由1996年的0.066 9hm2减少到2011年的0.058 0hm2,该省耕地数量变化存在明显的区域差异。耕地面积变化驱动力主要由人口增长、社会发展、农业生产能力、人民生活水平4个方面构成。预测结果表明,研究区域2014—2020年的耕地面积继续呈下降趋势。[结论]湖南省耕地减少速度快,土地垦殖率高,且后备资源贫乏,应加大耕地的保护力度,以促进区域的粮食安全和可持续发展。     

江西省土壤可溶态稀土元素含量和分布规律的研究

对江西 1 1种母质发育的有代表性的水稻土、旱作地、自然土壤 ,61个剖面 ,4 1 2个土样的可溶态稀土元素分析测定 ,统计结果表明 :江西土壤稀土元素的强度因素处于较高水平 ,平均值为 1 9 0mg/kg ,有 4 2 80 %的样点处于丰富级 ;有由南向北 ,由东向西逐渐降低的趋势 .其含量最高的地区是赣南由花岗岩、泥质岩、第四纪红粘土、酸性紫色土、碳质岩类风化物等母质发育的土壤 ,较低的为赣西北由石英岩 ,第三纪红砂岩、石灰岩、下蜀系黄土等母质发育的土壤 ;在土壤剖面分布中 ,旱作地表层低于底层 ,水稻土表层有生物富集作用高于底层 ;影响土壤中可溶态稀土元素含量的主要因子有 :成土母质 ,气候条件 (温度 ,降水量 ) ,土壤 pH ,土壤质地和耕作类型     

土壤原始颗粒对不同破碎机制下团聚体稳定性的影响

土壤团聚体是土壤结构的基本单元,其稳定性是描述土壤抵抗外力破坏作用的重要指标。目前常用的团聚体测定方法很少考虑到土壤原始颗粒对其不同破碎机制下稳定性的影响。以两种不同质地团聚体特征差异明显的壤质砂土和砂质黏壤土为研究对象,对土壤全样进行快速湿润(FW)、预湿润后震荡(WS)以及慢速湿润(SW)三种处理方式预处理以研究团聚体不同破碎机制,同时考虑将各粒级团聚体中的土壤原始颗粒剥离出来,消除土壤原始颗粒对各粒级团聚体含量结果的影响,研究土壤原始颗粒对不同破碎机制下团聚体稳定性的影响。结果表明:两种土壤在不同处理方式下,各粒级土壤含量存在较大差异,砂质黏壤土在三种处理模式下平均质量直径(MWD)均显著大于壤质砂土,两种土壤MWD均呈现MWD_(fw)MWD_(ws)MWD_(sw)的大小顺序,两种土壤团聚体破坏均是团聚体快速湿润时孔隙内部封闭的空气压力作用为主,其次是机械扰动作用,黏粒膨胀作用影响最小。土壤原始颗粒对各粒级团聚体的影响程度受到土壤类型和破碎机制影响,土壤原始颗粒对壤质砂土影响较大,对砂质黏壤土的影响相对较小。分散前的团聚体(0.05 mm)占总土壤的百分比(AR)值难以正确反映土壤团聚体稳定性,消除土壤原始颗粒影响后,AR能够较好体现土壤团聚体稳定性。消除土壤原始颗粒影响前后的AR比值表明土壤原始颗粒对壤质砂土的影响远远大于对砂质黏壤土的影响。     

我国南方水稻土供硅能力的研究

硅肥对水稻的增产作用,在日本早就有了肯定的结果^[1]。近年来试验证明,在我国南方部分土壤上,水稻施用硅肥有增产效果^[2]。为了明确水稻施用硅肥肥效和土壤类型之间的关系,提出我国南方水稻施用硅肥有效的土壤和植株指标,本文对我国长江以南主要类型水稻土供硅水平的研究进行了总结。     

利用方式和土壤肥力对土壤团聚体和养分的影响

The size distribution of water-stable aggregates and the variability of organic C, N and P contents over aggregate size fractions were studied for orchard, upland, paddy, and grassland soils with high, medium, and low fertility levels. The results showed that > 5 mm aggregates in the cultivated upland and paddy soils were 44.0% and 32.0%, respectively, less than those in the un-tilled orchard soil. Organic C and soil N in different size aggregate fractions in orchard soil with high fertility were significantly higher than those of other land uses. However, the contents of soil P in different size aggregates were significantly greater in the paddy soil as compared to the other land uses. Soil organic C, N and P contents were higher in larger aggregates than those in smaller ones. The amount of water-stable aggregates was positively correlated to their contribution to soil organic C, N and P. For orchard and grassland soils, the > 5 mm aggregates made the greatest contribution to soil nutrients, while for upland soil, the 0.25-0.053 mm aggregates contributed the most to soil nutrients. Therefore, the land use with minimum disturbance was beneficial for the formation of a better soil structure. The dominant soil aggregates in different land use types determined the distribution of soil nutrients. Utilization efficiency of soil P could be improved by converting other land uses to the paddy soil.     

不同土地利用方式下第四纪古红土有机碳分布特征研究

以不同土地利用方式下（疏林荒草地、荒草地、林地和耕地）第四纪古红土和埋藏第四纪古红土剖面为研究对象,测定古红土各发生层全土及各粒级团聚体的有机碳含量,比较不同土地利用方式下第四纪古红土剖面及团聚体的有机碳分布特征。结果表明:（1）埋藏古红土有机碳含量较低,随深度分布均一,各粒级团聚体内有机碳含量随团聚体粒径减小而降低;（2）埋藏古红土出露地表后,由于受到人为活动影响,表层全土有机碳及各粒级团聚体有机碳含量均增加,呈现林地 > 耕地 > 疏林荒草地 > 荒草地 > 埋藏古红土的特征,其中,林地显著高于其他土地利用方式,说明林地是古红土分布区的一种较合理的土地利用方式;（3）耕地0 ~ 10 cm土层粒径 > 1 mm和 < 0.25 mm团聚体的有机碳含量均随团聚体粒径减小而逐渐增加,1 ~ 0.25 mm团聚体有机碳含量随团聚体粒径减小逐渐降低。其余土地利用方式下古红土均呈现 > 0.25 mm团聚体的有机碳含量随着团聚体粒径减小而逐渐降低,< 0.25 mm团聚体的有机碳含量随团聚体粒径减小而逐渐增加。