利用CT扫描技术对太湖地区主要水稻土中大孔隙的研究

采集了太湖地区3种主要水稻土（白土、黄泥土和乌栅土）的原状土柱为供试土样，利用CT扫描技术，在不破坏土体结构的前提下，准确地得出了不同深度土壤剖面上各种大孔隙的数量、面积以及分布状况。结果表明，3种水稻土均以表层的大孔隙度最大，在30～40cm处达到一个最低点，再往下又呈波浪形变化。土柱各截面上大孔隙面积的变异系数随着深度的变化与大孔隙度相似，大孔隙度大的层次其变异系数也较大。等效直径越大的孔隙（〉5mm）在土壤不同深度下数量的变化也越大。表层上大直径（〉5mm）的大孔隙较多，在土壤剖面30～40cm以下其数量急剧减少；而直径较小孔隙（〈1mm）的数量在土壤剖面不同深度下相差不大。     

染色法测定、计算机解译农田土壤中大孔隙数量的研究

利用染色和计算机解译的方法来确定太湖地区3种主要水稻土（白土、黄泥土和乌栅土）的优势流路径和大孔隙的分布状况。将土壤染色后，所拍摄的剖面染色图片经过Photoshop 8．0和ArcGIS8．0处理，将所染的蓝色由深到浅平均分成10个等级，以此分析土壤剖面中大、小孔隙的比例。分析结果表明：（1）3种土壤剖面的优势流深度相差不大，均在80cm左右。但因为乌栅土的地下水位较高（最高可达70cm）。所以优势流对鸟栅土的地下水影响最大。（2）土壤剖面中不同深处的染色百分比与该处土壤容重有显著的相关性。土壤容重越大，染色百分比就越小。（3）不同土壤剖面大孔隙的数量和孔隙体积相差很大。在白土和黄泥土的所有土壤层次上以及乌栅土的剖面上第三至第四层，蓝色最深的两个等级之和的百分比即是剖面上该层〉1mm的大孔隙含量。另外在乌栅土剖面上的第一至第二层〉1mm的大孔隙含量数值与经染色后产生蓝色最深的3个等级百分数之和相当。     

青海湖流域土壤大孔隙特征与理化性质的相关性研究

土壤大孔隙是土壤水分、空气和化学物质运移优先流的主要途径。本文以青海湖流域土壤为研究对象,在青海湖沙柳河流域取原状土柱,利用CT扫描与Fiji软件相结合的方法,实现了土壤大孔隙结构的三维可视化,以及断层横截面土壤大孔隙度、大孔隙数量和大孔隙等效直径等的量化;并探讨了样地土壤大孔隙特征与理化性质的相关性。结果表明:青海湖流域土壤大孔隙主要分布在土壤表层0~100 mm,100 mm以下大孔隙较少;土壤全磷含量分别与土壤大孔隙数量、大孔隙等效直径有显著相关性;土壤全氮、有机质含量分别与土壤大孔隙平均等效直径有显著相关性;土壤体积质量与大孔隙度、大孔隙平均等效直径等有显著相关性;土壤中0.002≤Ф0.02 mm的颗粒含量与大孔隙的分布特征相关性较大。     

太湖地区主要类型土壤的反硝化势

太湖地区土壤的反硝化势的高低与土壤利用方式有关。植稻期土壤的反硝化势高于植麦期土壤。植稻期间各土壤反硝化势的顺序是:乌栅土、青紫泥 > 板浆白土 > 乌沙土、黄泥土 > 小粉白土;植麦期间各土壤反硝化势的顺序则是:青紫泥 > 小粉白土 > 黄泥土、板浆白土、乌沙土 > 乌栅土。对水稻土而言,免耕可以降低其反硝化势。     

小叶锦鸡儿灌丛化对退化沙质草地土壤孔隙特征的影响

以内蒙古太卜寺旗地区退化沙质草地为研究对象,对该地区的小叶锦鸡儿灌丛化草地中的灌丛斑块和草地斑块分别取原状土柱各三个进行CT扫描,利用Fiji软件分析土壤孔隙结构特征的差异。研究结果表明,小叶锦鸡儿灌丛化对土壤的孔隙结构有较大影响,灌丛斑块土壤的总孔隙数、大孔隙数、总孔隙度、大孔隙度和孔隙等效直径均大于草地斑块土壤,灌丛斑块土壤的平均大孔隙度是草地斑块土壤的3倍。草地斑块土壤的大孔隙主要分布在0~50 mm土层深度,而灌丛斑块土壤的大孔隙在0~400 mm深度都有分布,这与土壤中灌丛的丰富根系分布有关。     

利用染色分析法确定农田土壤中硝态氮垂直运移的研究

利用农田土壤剖面染色并结合田间硝态氮示踪的方法,研究了太湖地区典型的水稻土—白土剖面中优势流和硝态氮在土壤剖面中的运移规律。结果表明:染色法可以分析土壤剖面中大孔隙的分布状况和优势流的路径;染色面积越大的土层,表明该土层的大孔隙含量就越高。在白土剖面上,表层的大孔隙含量最高,20~30 cm和55~100 cm土层以下大孔隙含量都很低。在田间条件下,优势流是影响硝态氮迁移的主要因素;白土剖面中优势流直接影响的最大深度为78 cm,对地下水的影响很大。本试验中地下水的硝态氮含量比未试验前增加了10多倍,这对环境安全影响极大。     

基于CT扫描研究青海湖流域高寒草甸不同坡位土壤大孔隙结构特征

以青海湖流域的高寒草甸土壤为研究对象,对该高寒草甸的坡上、坡中和坡下土壤分别取原状土柱进行CT扫描,利用Fiji软件分析土壤大孔隙结构特征的差异。结果表明:坡位对土壤的大孔隙结构有较大影响,坡上土壤的大孔隙数量、大孔隙度和大孔隙等效直径均大于坡中土壤,坡中土壤的大孔隙参数大于坡下土壤,坡上土壤的平均大孔隙度是坡中和坡下土壤的15.5和46.5倍。坡上土壤的大孔隙主要分布在150~400 mm土层深度,而坡中土壤的大孔隙主要分布在0~150 mm深度,坡下土壤的大孔隙主要在0~200 mm深度分布。坡上和坡中土壤的大孔隙形成主要是在土壤团聚体的作用下形成,植物根系在坡下土壤的大孔隙形成中占主导作用。     

风化花岗岩坡地土壤剖面大孔隙特性的空间分布

为了揭示侵蚀性风化花岗岩坡地不同部位土壤剖面大孔隙特性的空间分布,在浙江嵊州市水土保持监测站,同一坡面不同侵蚀强度的坡顶、坡中、坡底选取3个土壤剖面,进行了原状土柱(70cm)样品采集,用CT分层扫描与Arc GIS10.1图像解译技术,获得了系列数据,并计算了分析指标,研究了3个剖面大孔隙的分布规律和影响因素。结果表明:(1)3个土壤剖面均以大孔隙为主,1~3 mm孔径占比最大,5~7 mm占比最小。大孔隙个数的排序:坡中坡底坡顶。(2)大孔隙度与总孔隙度的差值随深度递减。大孔隙度大于均值的层位分布在0~30 cm之间。(3)成圆率影响大孔隙度与总孔隙度的关系。土壤黏粒和粉粒含量越多,成圆率越大。大孔隙度与土壤粗砂粒呈显著正相关,与黏粒和粉粒为显著负相关。(4)土壤侵蚀强度越大,大孔隙占比越大,孔隙结构性越差,漏水漏肥越严重。     

干旱区绿洲农田土壤大孔隙与水分入渗特征

土壤大孔隙虽然占土壤总孔隙的极少部分,但影响着土壤水分入渗途径和过程。本研究以干旱区山前绿洲、老绿洲、边缘绿洲三种典型绿洲农田为研究对象,通过原位染色示踪和CT扫描技术,定量研究了绿洲农田的大孔隙特征和土壤水分入渗性能。结果表明：绿洲农田的土壤大孔隙大多集中在0～20 cm土层,老绿洲农田的大孔隙三维结构较山前绿洲农田和边缘绿洲农田复杂,其土壤大孔隙度、分形维数、分支密度、连接点密度、连通性指数显著大于山前绿洲和边缘绿洲农田(P<0.05)。绿洲农田的稳定入渗率存在显著性差异(P <0.05),表现为：边缘绿洲(0.48 mm·min^-1)>老绿洲(0.28 mm·min^-1)>山前绿洲(0.16mm·min^-1)。绿洲农田水分的入渗特征呈现异质性,入渗的染色面积比随土层深度增加而减小,老绿洲的优先流长度指数、最大入渗深度显著高于山前绿洲和边缘绿洲(P <0.05),其优先流现象明显。在干旱区绿洲农田,土壤大孔隙是影响优先流的关键因素,土壤的大孔隙度高,且连通性好,更容易产生优先流。     

太湖地区两种典型水稻土中氮、磷迁移转化的研究

研究了饱和状态下,铵态氮(NH4+-N)和速效磷(AP)在太湖地区两种主要水稻土-宜兴白土和常熟王庄黄泥土的原状土和扰动土中的迁移转化情况。结果表明,土壤的饱和导水率、粘粒含量对于铵态氮和速效磷的出流影响很大。在原状土土柱的出流中,白土滤液中NH4+-N、硝态氮(NO3--N)和速效磷浓度峰值出现的时间比黄泥土早,峰面比黄泥土窄,拖尾的时间比黄泥土短。速效磷在土壤中迁移及淋移都比NH4+-N弱,且黄泥土对磷的固定作用强于白土。在本试验NH4+-N的加入情况下,原状土土柱出流的NH4+-N如果进入地下水会造成地下水污染;NO3--N在黄泥土中的积累作用比白土强,出流的NO3--N含量较高;出流的NO2--N含量很低,不会造成地下水的NO2--N污染。土壤中的NH4+-N和速效磷可以通过大孔隙向下运移,并且随着深度的变化呈现降低的趋势。NO3--N在白土中的分布比较平缓。在扰动土的试验中,粘粒含量越低,饱和导水率越高,NO3--N的穿透曲线的峰值越高,峰面越窄。黄泥土的粘粒含量远高于白土,滞留作用较强,对NO3--N的穿透影响较大。本文结果可以为太湖地区地下水环境污染防治、农田水肥管理和防止水体富营养化提供依据。     

Sediment denitrification in waterways in a rice-paddy-dominated watershed in eastern China

Purpose

Rice-paddy-dominated watersheds in eastern China are intensively cultivated, and lands with two crops receive as much as 550–600 kg?ha^–1?year^–1 of nitrogen (N), mainly through the addition of N-based fertilizers. However, stream N concentrations have been found to be relatively low. Waterways in the watersheds are assumed to be effective “sinks” for N, minimizing its downstream movement. We directly measured net sediment denitrification rates in three types of waterways (ponds, streams/rivers, and a reservoir) and determined the key factors that control net sediment denitrification. Such information is essential for evaluating the impact of the agricultural N cycle on the quality of surface water.

Materials and methods

The pond–stream–reservoir continuum was sampled every 2 months at nine sites in an agricultural watershed between November 2010 and December 2011. Net sediment N₂ fluxes/net sediment denitrification rates were determined by membrane inlet mass spectrometry and the N₂/Ar technique. A suite of parameters known to influence denitrification were also measured.

Results and discussion

Net denitrification rates ranged between 28.2?±?18.2 and 674.3?±?314.5 μmol N₂–N?m^–2?h^–1 for the streams, 23.7?±?23.9 and 121.2?±?38.7 μmol N₂–N?m^–2?h^–1 for the ponds, and 41.8?±?17.7 and 239.3?±?49.8 μmol N₂–N?m^–2?h^–1 for the reservoir. The mean net denitrification rate of the stream sites (173.2?±?248.4 μmol N₂–N?m^–2?h^–1) was significantly higher (p?<?0.001) than that of the pond sites (48.3?±?44.5 μmol N₂–N?m^–2?h^–1), and the three types of waterways all had significantly higher (p?<?0.01) mean net denitrification rates in summer than in other seasons. Linear regression and linear mixed effect model analysis showed that nitrate (NO₃ ^?–N) concentration in surface water was the primary controlling factor for net sediment denitrification, followed by water temperature. Using monitoring data on NO₃ ^?–N concentrations and temperature of the surface water of waterways and an established linear mixed effect model, total N removed through net sediment denitrification in the pond–stream–reservoir continuum was estimated at 46.8?±?24.0 t?year^–1 from July 2007 to June 2009, which was comparable with earlier estimates based on the mass balance method (34.3?±?12.7 t?year^–1), and accounted for 83.4 % of the total aquatic N. However, the total aquatic N was only 4.4 % of the total N input to the watershed, and thus most of the surplus N in the watershed was likely to be either denitrified or stored in soil.

Conclusions

High doses of N in a rice-paddy-dominated watershed did not lead to high stream N concentrations due to limited input of N into waterways and the high efficiency of waterways in removing N through denitrification.     

中国华北地区近40年物候春季变化

根据华北地区7个观测站物候资料,分析了华北地区1963-1996年及北京1963-2005年物候春季的变化特征及其与气温的关系。结果表明:华北地区的物候春季有明显提早来临的趋势,而造成这一变化的主要因素是本地区近40 a来冬春季气温的明显上升。其中1963-1996年间华北地区1-3月及4月的平均气温分别上升了2.3℃与1.7℃,物候春季起止日期分别提前了9d和4d,因而使得春季长度也延长了5d;北京1963-2003年间1-3月及4月的平均气温分别上升了3.5℃与2.6℃,物候春季的起止日期分别提前了11d和10d,但春季长度没有明显变化。     

天津半干旱地区不同种植年限菜田土壤微生物变化特征的研究

对天津周边半干旱地区不同种植年限的菜田土壤微生物状况调查研究表明 ,该地区土壤微生物以细菌为主 ,夏季微生物总量大大高于冬季 ;随着种菜年限的增加 ,耕层和亚耕层微生物总量都有增加趋势 ,其中细菌和放线菌增加明显 ,真菌有下降趋势 ;真菌类群分析表明 ,少数纤维素分解菌 ,如青霉 (Penicillium)、木霉 (Trichoderma)等为优势菌 ,而糖和木质素分解菌仅占少数。用尖孢镰刀霉 (Fusariumuoxysporum)、大肠杆菌 (Escherichia coli)接种不同种菜年限土壤 ,检测土壤拮抗菌状况发现 ,拮抗菌仅在种植年限长的老菜田的放线菌中发现。表明北方半干旱地区菜田土壤细菌为优势菌 ,主要存在于土壤微孔隙中 ;而适于生活在土壤疏松大孔隙中的真菌数量极少。应注意土壤结构的改良 ,为丰富土壤微生物提供良好的生态环境     

天津半干旱地区不同种植年限菜田土壤微生物变化特征的研究

对天津周边半干旱地区不同种植年限的菜田土壤微生物状况调查研究表明 ,该地区土壤微生物以细菌为主 ,夏季微生物总量大大高于冬季 ;随着种菜年限的增加 ,耕层和亚耕层微生物总量都有增加趋势 ,其中细菌和放线菌增加明显 ,真菌有下降趋势 ;真菌类群分析表明 ,少数纤维素分解菌 ,如青霉 (Penicillium)、木霉 (Trichoderma)等为优势菌 ,而糖和木质素分解菌仅占少数。用尖孢镰刀霉 (Fusariumuoxysporum)、大肠杆菌 (Escherichia coli)接种不同种菜年限土壤 ,检测土壤拮抗菌状况发现 ,拮抗菌仅在种植年限长的老菜田的放线菌中发现。表明北方半干旱地区菜田土壤细菌为优势菌 ,主要存在于土壤微孔隙中 ;而适于生活在土壤疏松大孔隙中的真菌数量极少。应注意土壤结构的改良 ,为丰富土壤微生物提供良好的生态环境     

Trends in soil science in Switzerland

Phytoremediation is an emerging technology based on the use of green plants to remove, contain, inactivate or destroy harmful environmental pollutants. Recent developments in Europe and the USA show that the approach is somewhat different on both sides of the Atlantic. In Europe, phytoremediation has more basically been research driven and, based on the outcomes, applications have been envisaged. By contrast, the approach in the USA is more application and experience driven. In spite of a growing track record of commercial success, more demonstration projects are needed to prove that phytoremediation is effective in order to rigorously measure its underlying economics, and to expand its applications. More fundamental research is also required to better understand the complex interactions between pollutants, soil, plant roots and micro-organisms at the rhizosphere level, to increase the bioavailability of pollutants, to fully exploit the metabolic diversity of plants and, thus, to successfully implement this new green technology.     

Trace metals in precipitation in Sweden

Trace metals (Cd, Cu, Fe, Mn, Pb, and Zn) concentrations in atmospheric precipitation have been routinely monitored in Sweden since the autumn of 1983. Concentrations are highest in southern Sweden and decrease northward. It is postulated that the long range transport of anthropogenic pollutants from the rest of Europe is the major source of Cd, Pb, and Zn in precipitation. Evidence for this hypothesis is that enrichment factors indicate anthropogenic origin, and Swedish atmospheric emissions of Zn and Cd are 2 to 3 times smaller than deposition fluxes. Also, Cd, Pb, and Zn concentrations are correlated in both space and time and are also well correlated with exSO₄ ⁺, a substance known to be of anthropogenic origin transported long distances.     

Patterns in trace elements in lichens

Water, Air, & Soil Pollution - Epiphytic lichens were sampled in a Dutch national monitoring survey, which was carried out twice within 5 yr. The samples were analyzed by neutron activation...     

沈阳市城市表土中微生物区系变化的初步研究

在沈阳市远郊-近郊-市区等不同城市化水平区内选取林地、草地和路边土几种不同利用方式下的表层土壤,对土壤中的微生物状况进行了初步分析。结果表明,随着城市化水平的提高,土壤中微生物的数量表现为明显的减少趋势。其中变化较大的是细菌,而真菌和放线菌的变化不明显。     

闽北不同土地利用方式径流量动态变化特征

采用定位研究方法和小集水区试验技术方法,通过两年的降雨量数据观测,对闽北地区木荷林地、杉木林地、封山育林地和对照等不同土地利用方式的小集水区进行坡面径流动态规律研究。研究结果表明:试验小区地表径流的产生主要是受降雨量的影响,而与降雨强度的关系不大,地表径流量与降雨量之间呈现出极显著的非线性二次抛物线关系(P<0.01)。4种不同土地利用方式的月平均径流量一般随月降雨量的增大而增大,并且在同1月份间其平均地表径流量的大小趋势为:对照>封山育林>杉木>木荷,均是在6月份达到最大值,9月份出现最小值。对照比木荷林地、杉木林地、封山育林地更容易产生地表径流,林地具有较好的涵养水源和保持水土作用。     

2013年我国种植业化肥施用状况分析

【目的】我国农用化肥消费量大,数据来源不同,统计口径各异,行业内大多引用国家统计局公布的数据,但该数据无法推算出氮肥、磷肥、钾肥分类消费量。我国区域间、季节间、作物间化肥消费情况的报道很少,在调节化肥供需、指导化肥行业健康发展时显得依据不足。调查种植业化肥施用状况可以为指导肥料生产、供应提供重要依据。【方法】以农业部339个国家级基层肥料信息网点为依托,根据我国农业生产习惯和我国政府部门统计习惯,将一年分为三个用肥季,1 5月份为春耕季,6 8月份为夏播季,9 12月份为秋冬种季。在三个季节,每个网点随机调查30个农户的主要种植作物施用氮肥、磷肥、钾肥、复合(混)肥(包括配合式)量,经两级土壤肥料部门审核后,采用省份、相似种植区域、全国三级逐级加权平均的方法,推算了不同区域、不同季节、不同作物单位面积施肥量;再用作物单位面积施肥量、该作物全国种植总面积、样本中施肥面积占该作物种植面积的比例推算了作物全年、不同季节化肥施用量。同时,分析了主要作物、不同季节化肥施用状况以及供需平衡情况,不同季节、不同区域供肥情况和农民的购肥习惯。【结果】2013年我国种植业化肥施用量5498万吨(折纯下同),其中,氮肥(实物量)3382万吨,磷肥1175万吨,钾肥941万吨。粮食作物化肥总用量为2782万吨,占种植业化肥总用量的50.6%;其次是果树和蔬菜,三类作物占种植业化肥施用总量的82.8%,经济、园艺作物单位面积化肥施用量大于粮食作物。春耕、夏播、秋冬种化肥施用量分别占全年化肥施用量的34.2%、35.6%、30.2%。复混肥料和尿素是农民最常购买的两种肥料,从全年来看,农民施用复混肥料和尿素的样本数分别占总样本数的72.5%和71.6%,春耕、夏播、秋冬种农民购买尿素和复合(混)肥的样本数分别占该阶段样本数的70.9%和62.9%、84.9%和78.1%、56.6%和83.9%。春耕和夏播时期农民多数选用尿素,秋冬种多数选用复混肥料,东北、西北、华中南地区农民多选用尿素,华北、西南、华东地区农民多选用复混肥料。另外,我国氮肥、磷肥供应分别过剩1080万吨、680万吨,钾肥缺口370万吨,供需矛盾突出。氮、磷、钾养分配合式为15-15-15的复混肥样本数占农民选购复混肥总样本数的33.3%,说明复混肥养分结构不尽合理。【结论】建议国家进一步遏制氮肥、磷肥过剩产能,优化产品结构,大力推广科学施肥技术。