农田土壤理化性质对土壤微生物群落的影响

农田土壤系统是陆地生态系统的重要组成部分,也是受人类影响最多的生态系统。土壤微生物参与调节大部分土壤生物化学过程,在土壤碳循环过程中发挥着不可替代的作用。农业措施的变化会改变土壤理化性质,而土壤理化性质的变化又影响着微生物的群落特征等。因此为深入探究土壤理化性质变化对土壤微生物群落的影响,简述了农田土壤物理性质(密度、孔隙、水分、温度)及化学性质(土壤pH、土壤有机质)对土壤微生物群落的影响,并且指出了目前研究存在的问题及未来的研究方向。     

磷酸盐氧同位素技术在土壤磷循环中的应用

磷是土壤生态系统中的重要组成元素,开展土壤磷循环研究对提高磷肥利用效率和降低磷的生态环境风险具有重要意义。磷酸盐氧同位素技术已经被证明是一种示踪环境中磷生物地球化学行为的有效方法。本文系统综述了磷酸盐氧同位素技术的研究进展和未来发展方向。详细介绍了磷酸盐氧同位素的技术原理、样品处理和测定方法;阐述了无机磷和有机磷的氧同位素特征及时空分布特征;从评估土壤磷微生物利用状况和示踪土壤磷循环两个方面探讨了磷酸盐氧同位素技术在土壤磷循环研究中的应用前景,分析了磷来源、环境条件、生物活动和样品前处理过程对土壤磷酸盐氧同位素特征的影响,最后展望了该技术未来的研究方向。以期为磷酸盐氧同位素技术在土壤学和环境科学领域的发展和应用提供新的视角和科学指导。     

减氮配施腐植酸对耕层土壤理化性质的影响

为了深入评价减氮配施腐植酸对土壤理化性质的影响,进一步为科学施用化肥尤其是氮肥提供技术支撑。2017～2019年,在豫南黄褐土区开展田间长期定位试验,探讨腐植酸与不同氮肥水平的科学运筹对土壤理化性质的影响。试验设置对照(T1)、常规施肥(T2)、单施腐植酸3 000 kg·hm~(-2)(T3)、常规施肥+腐植酸3 000 kg·hm~(-2)(T4)、常规施肥减氮15%+腐植酸3 000 kg·hm~(-2)(T5)、常规施肥减氮30%+腐植酸3 000 kg·hm~(-2)(T6)等6个处理。结果表明,腐植酸与适宜的氮肥用量配施可有效改善土壤的物理与化学性质,其中,以T5的效果最佳。T5的土壤容重最低,显著低于其它处理0.73%～4.91%(P0.05);而T5的土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量最高,与T2相比,土壤有机质增加了4.58%,土壤全氮和碱解氮含量分别增加了21.76%和9.82%,均达到了显著水平(P0.05),土壤有效磷和速效钾分别增加了2.68%和1.84%,土壤pH值差异不显著(P0.05)。因此,减氮15%配施腐植酸是本研究区域内的最佳施肥运筹技术模式,对实现资源节约、生态环境保护和农业绿色高质量发展具有重要意义。     

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。     

晋西黄土区退耕还林后土壤入渗特征及土壤质量评价

为研究晋西黄土区退耕还林后不同植被覆盖下土壤的入渗特征及土壤质量评价,采用野外双环入渗法测定土壤的入渗特征,并测定不同地类土壤的容重、孔隙度、有机质、全氮等指标,使用相关性分析研究不同类型植被覆盖下土壤的入渗性能及其与土壤理化性质的相关关系,并将各地类的土壤理化性质进行主成分分析。结果表明:(1)植被类型对于土壤渗透速率影响较大,表现为天然次生林刺槐×油松混交林刺槐纯林油松纯林灌木林地苹果园地荒草地农田(玉米地)。(2)退耕还林后,不同植被类型的土壤理化性质差异显著(P0.05),随着森林逐渐恢复,土壤容重下降,孔隙度及有机质等含量增加,土壤理化性质得以改善,入渗性能也有明显提高。土壤入渗特征与总孔隙度、非毛管孔隙度、有机质和全氮含量呈极显著正相关(P0.01),与容重呈极显著负相关(P0.01),与速效磷呈显著负相关(P0.05)。(3)综合土壤入渗性能和土壤理化性质作为土壤评价指标,晋西黄土区退耕还林后不同植被类型土壤质量从高到低依次为次生林刺槐×油松混交林刺槐纯林油松纯林灌木林地苹果园地荒草地农田。     

丘陵区土地整理对土壤理化性状的影响

该文以莱芜市里辛土地整理项目为例,采用野外采样和室内分析相结合的方法,研究了丘陵区土地整理对土壤理化性状的影响。研究结果表明,土地整理对土壤物理性状影响极显著或显著;对土壤化学性状影响不显著;各土壤理化性状的变异系数,除土壤体积质量增加、土壤黏粒稍有增加外,其他均下降,整理后土壤理化性状更均匀。土壤理化性状变化原因主要是整理中注重物理措施、忽视土壤培肥,施工不规范及国家有关标准不具体等造成。今后应重视土壤培肥,规范施工,完善有关土地整理标准、明确各项土壤理化性状指标等,以确保土壤质量提高。     

新时期中国土壤科学发展现状与战略思考

土壤科学在保障国家农业可持续发展和生态文明建设中具有重要的学科战略地位。本文全面扼要分析了国内外土壤科学研究现状和发展态势,结合未来土壤科学发展的国家战略需求与关键科学问题,梳理了未来5～10年我国土壤科学拟重点发展地球关键带过程与土壤功能演变、农田土壤健康与质量提升理论与技术、区域土壤复合污染过程与绿色修复、土壤生物过程与功能等优先领域和重要方向,以期进一步推动我国土壤科学跨越式发展。     

根区土壤氧气检测技术与方法研究进展

根区氧胁迫问题在滞涝区域、城市地面硬化区域尤为常见,根区土壤氧气含量高低是判断植物是否承受低氧胁迫的重要依据,其检测技术与分析方法的研究对农林生产和生态保护具有指导意义。为明确根区土壤氧气检测现状及发展方向,该研究概括了国内外土壤氧气分布检测方法和分析策略,将现有获取根区土壤氧含量时空分布的技术手段归纳为氧传感器点位检测法、土壤氧扩散模型分析法和荧光成像法,并剖析比较了各方法的优缺点和适用场景。基于氧传感器等领域最新进展,结合各类氧气运输模型,总结了根区土壤氧气分布检测技术和建模方法的研究重点与发展方向如下：1）氧传感器呈现小型化和集成化趋势,引入新型材料,提高氧传感器的灵敏度和耐久性能;2）模型的精度将不断提高,更多地考虑多尺度和多因素交互作用,以全面分析根区土壤氧环境的复杂性;3）开发可持续的荧光染料,提高荧光成像技术的分辨率和深度,以实现对更小、更深层次结构的清晰成像;4）分析植物蒸腾作用中的水氧关系,通过茎干氧浓度反映植物对根区氧环境变化的生理适应能力。研究可为植物根区土壤氧气分布检测提供思路与借鉴。     

不同人工林对黄河三角洲滨海盐碱地土壤理化性质的影响

为了探讨人工林对黄河三角洲滨海盐碱地土壤理化性质的改良效果,采用野外取样和室内分析测定相结合的方法,以林龄8年的4种人工林为研究对象,未造林空地为对照,对各样地的土壤理化性质指标进行分析。结果表明:(1)4种人工林均能改善黄河三角洲滨海盐碱地的土壤理化特性。与对照空地相比,人工林的平均土壤容重、含盐量、pH值分别降低了4.8%,44.4%,2.5%,平均总孔隙度、毛管孔隙度分别提高了6.0%,4.7%;(2)不同人工林对土壤阳离子交换性能及碱化度的影响效果各异,其碱化度大小依次为:柽柳(27.4%)杜梨(23.3%)对照(19.5%)白蜡(16.0%)盐柳(13.3%)。     

新时代土壤地理学的发展现状与趋势

土壤地理学是研究土壤时空分布规律、形成过程及其资源环境效应的土壤学学科分支，其主要目标和任务是理解土壤形成演化的关键过程与影响因素并预测未来土壤-环境的共同演化特征，揭示土壤资源分布规律、利用前景和保护对策，为农业、生态环境保护等提供科学依据，支撑土壤普查、耕地保护等国家目标。21世纪特别是新时代10年以来土壤地理学取得了一些重要的进展，研究对象和内容也发生了很大的变化，逐渐向以土壤为核心的地球表层系统科学发展，高强度人为活动和全球气候变化背景下的土壤时空演变研究愈加活跃。土壤地理学主要发展趋势包括土壤信息获取方式正在发生变革，数字土壤制图向融合过程机理与数据驱动发展，土壤时空信息的应用范围更加广泛。未来土壤地理学优先发展领域包括：以关键带研究带动土壤发生和演变研究的革新，基于多传感器的土壤综合观测原理与技术，多尺度数字土壤制图与时空变化预测等。     

Exploring the predictability of soil texture and organic matter content with a commercial integrated soil profiling tool

In soil mapping, combining information from conceptually different proximal soil sensors can increase the accuracy of prediction and robustness of the model when compared with using individual sensors. In this study the predictability of soil texture (clay, silt and sand fractions) and soil organic matter (SOM) content was tested with a commercial integrated soil profiling tool that included sensors for measuring apparent electrical conductivity (EC_a), reflectance in the visible and near‐infrared (vis‐NIR) parts of the electromagnetic spectrum and insertion force (IF). The measurements were made at 20 locations on each of two Swedish farms. At every location, sensor measurements were made at 1.5‐cm intervals from the soil surface to a depth of 0.8 m. Soil samples were collected close to the sensor measurement points and analysed for texture and SOM content. Farm‐specific calibrations were developed for texture and SOM with each sensor separately and with combinations of all three sensors. The calibrations were made using both partial least squares regression (PLSR) and simple linear regression. The results for the two farms were quite consistent in terms of rank in prediction performance between the individual sensors and the sensor combinations. The vis‐NIR spectrometer was the best individual sensor for predicting the soil properties tested on both farms, with root mean square error of cross‐validation (RMSECV) of 0.3–0.5% for SOM, about 6% for clay and silt and 10–11% for sand. The inclusion of IF reduced the RMSECV for predictions of SOM content by about 10%. For soil texture, including EC_a reduced the RMSECV on average for all particle size fractions by 5–10%. However, the small improvements obtained by combining sensors do not provide strong support for combining vis‐NIR sensor measurements with measurements of EC_a and or IF.     

EC-5和5TE土壤水分传感器的多因素性能测试与校正

摘要：含水率、电导率及表层温度等土壤墒情信息是进行农牧业精确灌溉作业的基础。无线传感器网络是目前广泛采用的监测土壤墒情的有效方法,其对传感器有着低成本、低功耗和可靠性的要求。针对网络整体需求,本文在对比不同土壤水分传感器后选定并测试了土壤水分传感器EC-5和5TE的工作性能。结果表明：EC-5和5TE的电工作特性均受温度、电导率和pH影响。5TE受电导率的影响要比受温度或pH的影响大,应用校正模型,三者相关决定系数R2依次可达0.918、0.971和0.906;EC-5具有与5TE一样的温度稳定性,但其受电导率或pH的影响效果与5TE的相反,校正模型相关决定系数R2分别为0.977、0.944和0.978。此外,虽然5TE自带的电导率测定的可靠性很高,但其温度测定漂移较大,线性校正后相关决定系数R2为0.993。总的来说,5TE和EC-5已能满足无线传感器网络监测土壤墒情信息的需求,但有必要根据本试验结果提供的对温度、电导率和pH的校正模型对其进行补偿校正。     

基于ZigBee和PDA的农田信息无线传感器网络

为了实现农田信息的实时采集、处理与可视化,缩短数据采集和处理间的时差,开发了基于ZigBee和PDA的农田信息无线传感器网络。系统由集成ZigBee协调器的PDA和带传感器的路由节点组成。通过无线传感器网络,用户手持PDA可实时动态访问田间信息,并控制传感器的供电电源开关,以节省功耗。采集的田间信息包括土壤水分、土壤温度、土壤电导率、空气温湿度。其中土壤温度、空气温湿度传感器为数字式传感器,土壤水分、土壤电导率传感器为模拟传感器。节点通信距离试验表明,正常工作条件下,40 m距离的丢包率只有0.092,满     

多土壤信息测量传感器的硬件系统集成设计（英）

土壤在作物的生长过程中起到了重要的作用,所以对于基于决策的作物生产管理,土壤信息是必需的。传统的土壤取样获取土壤信息技术耗时且成本高,尤其是对于大规模农田土壤信息测量。目前一些近地面的可连续测量的土壤信息传感器技术能够提供高精度的数字土壤信息地图,然而这些商业化的技术成熟的传感器通常需要单独使用。该文提出了将γ射线光谱仪GR320、利用电磁感应原理的EM38和EM31以及Veris 3100和Veris pH这些可在农田近地面连续测量的土壤特性测试传感仪器集成在一起同时使用的方案,介绍了此集成系统的硬件设备和相关特性参数以及今后需要继续研究解决的问题。利用该系统可一次获得不同的土壤特性参数数据,如土壤矿物质含量,不同深度的土壤电导率值和土壤pH值等,可避免多次测量车辆行走对土壤的压实。多传感器数据之间的互相补充可以进一步提高且更有利于精确农业中基于土壤信息的决策规划。该系统适用于大面积农田土壤特性测量。     

土壤盐分的原位测定方法

在干旱半干旱地区,土壤盐溃化是制约农业生产的重要因素.土壤盐分的测定和诊断是土壤盐渍化研究工作中的重要内容,传统上一般通过测定土壤浸提液电导率来测定土壤盐分,过程繁琐,费时费事,不可避免地要破坏原土样.在提倡精准农业的今天,土壤盐分的快速、有效和可靠的原位测定显得非常重要.土壤盐分原位测量方法有多种,在原理上可分为土壤...     

我国水土保持文献数量分布浅析

对1995～2000年《全国报刊索引》(自然科学技术版)收录的水土保持论文进行统计表明,水土保持文献主要分布在30种期刊上,其中分布最集中的是《中国水土保持》、《水土保持通报》、《水土保持学报》3种期刊;1999年以后文献数量与作者人数迅速增加,但合著率较低;文献主题主要集中在综合研究、试验研究、技术与措施3个方面。今后水土保持研究应加强多学科合作,选题要向专、深发展,重视基础理论研究。     

Comparing SSURGO Data with Geospatial Field Measurements to Estimate Soil Texture and Infiltration Rate Classes in Glaciated Soils

The infiltration rate (IR) of water is a key soil property related to hydrological processes, soil health, and ecosystem services. However, detailed measurements of IR in the field and/or laboratory are labor-intensive and expensive to perform. Soil judging in the field provides a rapid and inexpensive method to estimate IR classes based on soil texture, soil organic carbon/matter, and soil structure. The objectives of this study were to classify and compare soil texture and IR for the A horizon across the 147 ha Cornell University Willsboro Research Farm using the Soil Survey Geographic (SSURGO) database and field-based measurements. Soil texture was the dominating factor to explain the general trend of Entisols > Inceptisols > Alfisols with regard to IR in the A horizon. In general, the variability in soil texture observed in field measurements was consistent with the variability reported in the SSURGO database, although the SSURGO representative values for soil texture did not completely match measured mean values for all soil map units. With the exception of one soil map unit, estimates of IR classes utilizing soil judging in the field criteria also were consistent when using either SSURGO or field-based data. Estimating infiltration rate classes for ecosystem services frameworks using geospatial analysis of field and/or SSURGO data can be enhanced with emerging technologies (e.g., sensors) and/or easily measured conventional soil properties.     

番茄种植地土壤水分传感器最佳埋设深度试验

土壤水分传感器测定土壤含水率从而指导灌溉,对于提高作物水分利用效率和产量都具有十分重要的意义。对番茄种植中产量与水分利用效率最佳的水分条件以及土壤水分传感器的最佳埋设位置进行了试验研究。结果表明,在开花坐果期土壤含水率下限控制在60%的田间持水率,结果盛期土壤含水率下限控制在75%的田间持水率是番茄生长的最优水分条件;同时,10-20cm土层土壤含水率能很好地代表计划湿润层内的平均土壤含水率(开花坐果期和盛果期R²分别达到0.95和0.85以上),把土壤水分传感器埋设于此土层深度比较合理。     

中国南方富铁铝化土壤土系建立进展

土壤基层分类单元划分，特别是土系建设是土壤系统分类的基础，也能直接为农业生产提供更详细的科学指导。富铁铝化土壤（砖红壤、赤红壤和红壤）在我国南方广泛分布，为了解其在中国土壤系统分类中归属以及土系建设情况，本文综述了自2008年以来土系研究的相关成果，系统分析了富铁铝化土壤诊断层和诊断特性检索、高级分类单元归属以及基层分类单元建设现状，并展望了土系建设的发展方向：进一步细化土系划分和描述标准，加强新土系建设，加强新技术和新方法在土系建设中的应用，加大和扩展土系建设成果的运用，旨在为我国南方富铁铝化土壤系统分类研究提供参考。     

“十四五”土壤生物学分支学科发展战略

土壤生物是地球生物多样性的重要组成部分。土壤生物驱动着土壤中有机质降解、元素循环、污染物转化与降解以及温室气体的产生与消耗,在全球粮食安全、环境保护以及应对气候变化等方面发挥着重要作用。土壤生物学是研究土壤生物多样性与分布、土壤生物的过程与功能以及土壤生物的调控与应用的科学。21世纪以来,分子生物学技术的突破与生态学理论的广泛应用极大地推进了土壤生物学研究的发展。本文回顾了土壤生物学科的发展历程,详细介绍了土壤生物学科的发展现状,提出了土壤生物学科在理论与应用上的发展趋势,并对未来土壤生物学科的发展方向进行了展望。随着多学科交叉融合以及研究手段的进步,土壤生物学迎来了一个新的发展时期。土壤生物学研究在生物资源挖掘、时空分布格局、生态服务功能和生物调控等方面取得的重要成果,将更好地服务于土壤健康、植物健康、人类健康以及我们的星球健康。