“三江并流区”暗棕壤腐殖质特性及其与土壤结构的关系

采用野外调查与室内分析相结合的方法,研究了"三江并流区"5个典型暗棕壤剖面腐殖质特性及其与土壤结构的关系,以期为该区土地资源的保护提供有利依据.结果表明,腐殖质含量与有机碳的分布规律一致,即腐殖质层＞淋溶层＞淀积层＞母质层.腐殖质组成中,以胡敏素(HA)占绝大多数.HA分子复杂程度较高,化学稳定性较强.土壤腐殖化程度与富里酸FA分子复杂程度和化学稳定性一致,随年降雨量的增加而降低,依次为哈巴雪山＞千湖山＞梅里雪山＞云岭＞高黎贡山.1～0.5 mm粒径团聚体含量居多,且粒径含量与腐殖酸含量均随年均温的升高而降低,依次为高黎贡山＞梅里雪山＞千湖山＞哈巴雪山＞云岭.研究结果表明,表层有机碳与1～0.5 mm粒径含量相关,胡敏酸和富里酸与1～0.5,0.5～0.25 mm粒径含量呈显著相关.     

秸秆还田条件下内陆盐碱土腐殖质的动态变化

采用室内培养试验的方法,研究了秸秆加入条件下内陆盐碱土的腐殖质及其组分(胡敏酸、富里酸)的动态变化。结果表明,在秸秆腐解过程中,盐碱土腐殖质、富里酸、胡敏酸含量均呈现持续上升趋势,分别平均增加了112.5%,269.54%和92.9%富里酸的含量明显高于胡敏酸的含量,是胡敏酸含量的约3~10倍。土壤的HA/FA(腐殖酸/富里酸)呈现出先增长后降低的趋势,并且在90d时达到平均最高值(0.283)。尿素添加量7.2g的处理土壤腐殖质含量在0.19%~0.38%,该处理秸秆分解的速率最快。土壤腐殖质和富里酸随着尿素含量梯度的增加呈现先上升,后下降,再上升的趋势,且分别平均增加了46.7%和55.3%胡敏酸的变化趋势与腐殖质相反,平均减少了14.3%HA/FA呈下降趋势,但下降趋势不明显。     

有机物料对不同作物根系土壤腐殖质组成和结构的影响

为探讨施用有机物料后不同作物根系土壤腐殖质各组分含量和胡敏酸元素组成的变化情况,以吉林农业大学试验田培肥2a的黑土为研究对象,试验选取3种作物(玉米、大豆、白菜),每种作物设4种施肥处理,包括化肥(CK)、玉米秸秆配施化肥、树叶配施化肥和鸡粪配施化肥。采用腐殖质修改法提取水溶性物质(WSS)、胡敏酸(HA)、富里酸(FA)、胡敏素(HM),利用重铬酸钾外加热法测定腐殖质各组分有机碳含量,采用分光光度计法测定HA和FA的光学性质,通过光密度E_4/E_6值和元素组成分析HA的结构变化。结果表明:土壤总有机碳(TOC)和腐殖质各组分有机碳含量均表现为白菜玉米大豆。相比CK,配施有机物料后作物根系土壤TOC、WSS、HA含量分别显著增加5%~8%,34%~55%,8%~20%,FA含量变化不明显。相比树叶和鸡粪,秸秆可显著提高TOC含量;WSS在各物料之间差异不明显;HM含量表现为秸秆树叶鸡粪CK。有机物料对PQ值的影响因作物而异,秸秆和鸡粪对玉米、大豆根系土壤PQ值(HA占腐殖酸的比率)的影响相似,而鸡粪对白菜根系土壤PQ值的影响显著高于玉米秸秆。施用有机物料后HA的E_4/E_6未发生明显改变,FA的E_4/E_6显著提高。有机物料使根系土壤HA缩合度升高,分子结构更加复杂,且有利于HA含氮基团的形成,以秸秆处理作用最好。由此可见,有机物料具有良好的培肥效果,其中鸡粪对白菜根系土壤培肥效果最显著,秸秆与鸡粪对玉米、大豆根系土壤培肥效果相似,均显著高于化肥。     

三江平原典型湿地土壤腐殖质的剖面分布及其组成特征

以三江平原腹地挠力河、别拉洪河、浓江河流域自然沼泽湿地为研究对象,研究了典型湿地土壤腐殖质的剖面分布及其组成特征,并探讨了土壤腐殖质与植被类型及土壤全氮含量的关系。三江平原典型湿地土壤草根层和泥炭层中胡敏酸(HA)和富里酸(FA)的累计含量在整个剖面总量中的比例均大于70%,各组分相对含量分别高于35%总有机碳和23%总有机碳,其剖面分布与土壤有机碳(SOC)的变化趋势一致,由表层向下层逐渐减少。除小叶章湿地土壤草根层HA/FA值为0.97外,三江平原典型湿地土壤HA/FA均大于1,其剖面均值为1.4~2.5,表明三江平原湿地为胡敏酸型土壤.腐殖质各组份含量及其HA/FA值因植被类型而异,而与土壤全氮含量呈显著线性相关(p<0.05)。     

不同恢复阶段人工沙棘林土壤腐殖质组成及性质

以陇东黄土高原沟壑区人工沙棘林根际土壤为研究对象,研究了不同恢复阶段近熟期沙棘林土壤的腐殖质组成、结合形态及胡敏酸的光学性质。结果表明,不同恢复年限人工沙棘林下土壤腐殖质各组分有机碳含量为:胡敏素(HM)胡敏酸(HA)富里酸(FA);PQ值(可提取腐殖质中HA的比例)表现为:CK7a10a15a,且不同恢复年限各层土壤的PQ均大于52%;E4/E6和ΔlgK(色调系数)的值:15a10aCK7a;RF值(相对色度)与E4/E6和ΔlgK的变化趋势相同,即15a10a7aCK。恢复15a后,各层土壤有机碳的腐殖化程度比10,7a和CK显著降低,说明随着恢复年限的增加,土壤的腐殖化程度趋向简单,土壤胡敏酸的氧化稳定性下降,且不利于土壤的肥力发展。因此,在利用人工沙棘林进行水土保持和恢复提高土壤综合肥力超过15a时,应及时更新。     

玉米秸秆分解期间胡敏酸、富里酸动态变化的研究

通过室内培养试验,研究了玉米秸秆在暗棕壤中分解期间(1-15d)胡敏酸(HA)、富里酸(FA)数量与特性的动态变化规律。结果表明:玉米秸秆分解期间,HA的绝对数量先增加后下降,FA的绝对数量下降,可提取腐殖质中HA的比例(PQ)增加,说明最初FA的形成速度大于HA,随培养时间延长FA转化为HA。HA、FA的色调系数(△logK)和活化度下降,而相对色度(RF)增加,表明HA、FA的分子结构逐渐变得复杂化。     

不同利用方式下土壤团聚体腐殖质组成及胡敏酸结构特征

通过微区定位试验,研究了休闲地、耕地、裸地3种利用方式对土壤水稳性团聚体中腐殖质组成及胡敏酸(HA)结构特征的影响。结果表明:休闲地有利于团聚体中腐殖质的形成,其团聚体中的胡敏酸(HA)、富里酸(FA)含量均高于耕地和裸地。休闲地各级团聚体中HA的缩合度最低,脂族性最强;耕作会导致2mm和2～0.25mm团聚体中HA的芳香性增强,脂族性降低。     

子午岭人工油松林不同管理方式对土壤腐殖质性质及结合形态的影响

以黄土丘陵沟壑区的子午岭人工油松林区的土壤为研究对象,综合研究了不同管理措施,不同深度土壤的腐殖质组成、结合形态及胡敏酸的光学特征。结果表明:不同管理方式下土壤腐殖质各组分有机碳含量为胡敏素(HM)富里酸(FA)胡敏酸(HA),其对土壤腐殖质组分和结合形态的影响主要集中在0-40cm土层之间;PQ值天然油松林(N)粗放管理型(E)精细管理型(F),油松林各层土壤的PQ均小于26%;E4/E6和色调系数(ΔlogK)的值为FEN,RF的平均值为NEF。综合研究表明,天然油松林土壤有机碳的腐殖化程度和芳化度较人工油松林显著提高,说明人为干扰不利于土壤腐殖质品质的提高,反而使其腐殖化程度下降,降低土壤胡敏酸的氧化稳定性,不利于森林土壤的肥力发展。     

横断山脉纵谷区不同林型土壤胡敏素组分特征

为了解不同林型对土壤胡敏素组分的影响,以横断山脉纵谷区5种林型下暗棕壤为研究对象,采用腐殖质组成修改法和Pallo修改法相结合的方法对其腐殖质组成进行了分析。结果表明:(1) 5种不同林型中丽江云杉林腐殖酸含量显著高于其他4种林型,不同林型土壤HA/FA表现为大果红杉林川滇高山栎林丽江云杉林白桦林丽江铁杉林;(2) 5种不同林型土壤胡敏素组分中不溶性胡敏素占绝大部分,丽江云杉林土壤胡敏素各组分含量最高;(3) 5种不同林型土壤Ah层HMi与HMc的分子结构较其他土层复杂,除川滇高山栎林的C层外,各林型土层ΔlgK皆表现为HMcHMi,但E4/E6变化规律并不总是表现为HMcHMi,其中HMc的分子结构在川滇高山栎林的C层最为复杂,而HMi的分子结构在丽江云杉林的Ah层最为复杂。因此,大果红杉林相对于其他林型土壤腐殖质品质较好,丽江云杉林更有利于土壤碳的积累。该研究结果以期为优化该区森林结构,提高森林系统固碳能力提供参考。     

秸秆深还对土壤腐殖质组成和胡敏酸结构特征的影响

以辽宁省阜新县试验基地培肥3年的草甸褐土为研究对象,设CK(不施秸秆)和CS(秸秆深还施用量为24 000 kg hm-2)2个处理,每个处理随机选取3个采样点,采集深度为0～20 cm和20～40 cm。采用腐殖质组成修改法提取水溶性物质(WSS)、胡敏酸(HA)、富里酸(FA)和胡敏素(Hu),研究秸秆深还对土壤腐殖质各组分含量的影响,并提取土壤胡敏酸(HA)固体样品进行结构表征。研究表明:秸秆深还更有助于表层土壤及其各腐殖质组分WSS、HA、FA和Hu有机碳含量的积累,分别较CK增加了33.11%、26.39%、11.09%、9.197%和18.55%,亚表层土壤WSS有机碳含量变化不显著,但HA和Hu的含碳量降低;表层和亚表层土壤PQ值的变化不显著;表层和亚表层土壤HA,缩合度变大,分子结构变复杂,芳香结构增加,热稳定性相对提高,亚表层土壤HA脂族结构稳定性增强。     

四种土壤管理方式对李园土壤微生物和土壤酶的影响

通过2003~2004两年的试验发现,刈割覆盖、刈割压埋、畜粪还园三处理纤维分解菌和硅酸盐细菌的数量均明显高于清耕处理(对照),且两种微生物数量均以夏季最多,秋季次之,春季再次,冬季最少。前三处理蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、纤维分解酶、多酚氧化酶的酶活性都较清耕有显著或极显著提高;各处理酶活性也以夏季最高、秋季次之,春季再次,冬季最低。2004年刈割覆盖、刈割压埋两处理蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶活性较2003年有显著或极显著增加,畜粪还园、清耕两处理三种酶活性两年间差异很小。经相关性分析还发现,纤维分解菌除与脲酶相关性不显著外,它与其余的酶均显著或极显著正相关;硅酸盐细菌与所有的酶均极显著正相关。     

慈溪市土壤系统分类研究

本文对浙江省慈溪市第二次土壤普查土壤分类系统进行了修订,并建立了慈溪市土壤系统分类,依据浙江省土系建立的原则和要求,初步建立了慈溪市土壤的土族和土系。     

土壤时空变化研究的进展与未来

理解和表征土壤的时空变化是土壤学的基本任务,也是评估和合理发挥土壤功能的重要前提。土壤的时空变化与气候环境变迁、岩石圈风化、地表物质迁移、生物地球化学循环等圈层变化过程相耦合。围绕土壤时空变化研究的新近进展,本文综述并展望了土壤形成和演变过程、土壤形态学、土壤调查、土壤分类、数字土壤制图与土壤退化的发展态势。未来土壤时空变化研究的关键科学问题主要包括:地球表层系统中土壤与环境要素之间的多过程耦合机理与模拟、多尺度土壤-环境关系与模拟、多元土壤信息的融合机理与数据同化。未来重点研究领域将涉及到关键带科学引领的土壤形成和演变研究、多尺度数字土壤制图与时空变化预测、基于多传感器的土壤综合观测原理与技术、完整和详尽的国家和全球土壤资源清单及共享平台建设、区域土壤资源退化机理及其功能恢复。     

土壤动物在农业生态系统中的研究进展

近些年来随着对生态学的深入研究,人们认识到土壤动物的群落结构、功能以及在生态过程中积极的不可替代的作用,土壤动物逐渐成为生态学研究的热点之一。本文分析评价了国内关于土壤动物的研究进展。同时对国外土壤动物在土壤环境评价、凋落物分解、土壤健康的指示作用、与污染环境的关系、二氧化碳浓度对其的影响、在农业生态系统中的作用、在城市生态系统研究中的作用、在废弃物处理及土壤改良中的应用、在N循环中的作用、湿地土壤动物研究等10个方面的研究动态进行了综述。并提出了对土壤动物研究工作的几点建议。     

城市化过程对土壤资源影响研究进展

世界范围内的快速城市化过程对土壤资源的质与量都产生了深刻影响.作为一种不可再生性自然资源,土壤在我国快速城市化过程中的强烈人为活动影响下发生功能上的转化、弱化甚至消失.城市及其周边地区的土壤景观、各种土壤过程都明显异于传统的土壤质量演变规律.与农业生态系统相比,城市生态系统更加复杂,城市化过程中土壤演变研究的挑战性也更大.深入开展城市化过程中土壤质、量响应及其生态环境效应的系统研究意义重大.     

土壤质量的酶学指标研究

土壤质量日益衰退,寻找能够准确标示其变化的敏感指标非常重要。土壤酶几乎参与了土壤中全部的生物化学反应,与土壤中多种生态过程密切相关。土壤酶的敏感性、专一性和综合性等特点使其可以作为一个反映土壤质量的生物学指标。本文在概述了土壤酶作为土壤质量指标可行性的基础上,综述了土壤肥力质量、环境质量等的土壤酶活性和酶动力学指标的研究,并对今后相关研究提出了几点建议。     

分形理论在土壤肥力研究中的应用与前景

分形理论的提出对于定量描述复杂的、高度不规则的系统特征与机理提供了方法.本文从土壤腐殖质、土壤微生物、土壤团聚体等方面回顾了分形理论在土壤肥力研究中的主要结果:土壤腐殖质胶体在不同条件下形成不同分形特征的聚合物;同一种微生物可能形成具有不同分形特征的结构;土壤中的有机无机胶体在不同条件下凝聚成不同的团聚体,从而形成不同的土壤结构并对其肥力功能产生影响.我们认为分形理论在探索土壤的形成过程和肥力功能上将具有重要的应用前景:如团粒结构体的形成可能是由土壤胶体分形凝聚而成;土壤中的活性有机质有逐渐老化的现象,可能和腐殖质胶体由结构疏松的分形结构向普通团聚体过渡的过程有关;土壤微生物在不同微环境下具有不同的分形特征,可以推测在各种土壤过程(包括物理、化学以及生物化学过程)中它们的功能也可能是不一样的.此外,土壤结构的开放程度决定孔隙、水分以及空气的分布,从而决定了微生物的生存空间.所以土壤结构体对微生物空间分布的影响也是将来该领域值得研究的内容之一.     

非表层剖面层次土壤生产力评价研究

研究了盆栽条件下4个非表层土壤剖面层次(AB,Ab,Bk,Bg)土壤在3种肥料处理下对“京绿2号”小白菜根系发育和养分水分吸收的影响,并评价了其生长障碍因子。结果表明,各处理出苗无明显差异;施加尿素和磷二铵有利于干物质积累量增加,且磷二铵的效应更显著;施磷二铵处理的根冠比明显低于不施肥处理和施尿素处理;施加尿素和磷二铵后作物含N量增加;施加磷二铵后各土壤剖面层次土壤中的植株P浓度明显提高。综合分析表明,正常情况下只要补充N肥和P肥,作物耕层以下的各土壤剖面层次对作物生长并无明显的阻碍作用,且通过适当的耕作和灌溉,可使非耕层土壤生产力状况得到改善。     

磺胺类兽药对土壤生化功能及氮素的影响

研究了磺胺类药物对土壤呼吸作用、硝化作用、氨化作用、铵态氮、硝态氮、亚硝态氮及全氮的影响。结果表明,相对较低浓度药物残留(10 mg/kg土)对土壤呼吸作用的影响呈现"激活-抑制"循环的规律,而相对较高浓度药物残留(50 mg/kg土)对土壤呼吸作用的影响则呈现"抑制-激活-抑制"的规律,因此,磺胺类药物残留会抑制土壤呼吸作用。相对较低浓度药物残留(10 mg/kg土)对土壤硝化作用、氨化作用呈现"激活-恢复"的规律,而相对较高浓度药物残留(50 mg/kg土)对土壤硝化作用、氨化作用则一直呈现"激活"的状态,因此,磺胺类药物残留会刺激土壤的硝化作用与氨化作用。土壤氮素是生物圈内氮循环的重要指标,磺胺类药物残留对土壤氮素有一定的抑制作用,若长期保持着较高残留水平,则会破坏土壤的氮循环。     

Soil structure and the effect of management practices

To evaluate the impact of management practices on the soil environment, it is necessary to quantify the modifications to the soil structure. Soil structure conditions were evaluated by characterizing porosity using a combination of mercury intrusion porosimetry, image analysis and micromorphological observations. Saturated hydraulic conductivity and aggregate stability were also analysed.

In soils tilled by alternative tillage systems, like ripper subsoiling, the macroporosity was generally higher and homogeneously distributed through the profile while the conventional tillage systems, like the mouldboard ploughing, showed a significant reduction of porosity both in the surface layer (0–100 mm) and at the lower cultivation depth (400–500 mm). The higher macroporosity in soils under alternative tillage systems was due to a larger number of elongated transmission pores. Also, the microporosity within the aggregates, measured by mercury intrusion porosimetry, increased in the soil tilled by ripper subsoiling and disc harrow (minimum tillage). The resulting soil structure was more open and more homogeneous, thus allowing better water movement, as confirmed by the higher hydraulic conductivity in the soil tilled by ripper subsoiling. Aggregates were less stable in ploughed soils and this resulted in a more pronounced tendency to form surface crust compared with soils under minimum tillage and ripper subsoiling.

The application of compost and manure improved the soil porosity and the soil aggregation. A better aggregation indicated that the addition of organic materials plays an important role in preventing soil crust formation.

These results confirm that it is possible to adopt alternative tillage systems to prevent soil physical degradation and that the application of organic materials is essential to improve the soil structure quality.