前期含水量对机械压实后黑土团聚体特征的影响

以东北典型黑土区耕地土壤为研究对象,通过对不同前期含水量下机械碾压处理后土壤干筛团聚体和水稳性团聚体粒级分布、破坏率(PAD0.25)、分形维数(D)、平均重量直径(MWD)、平均重量比表面积(MWSSA)等特征指标的测定和分析,对比研究了干湿处理条件下模拟机械作业过程中土壤团聚体特征的变化。结果表明:黑土耕作区0～30 cm范围内团聚体组成上干筛团聚体以>2 mm粒级的团聚体比例最高,而水稳性团聚体则随着粒级的减小,比例逐渐增加。不同前期土壤含水量能够对机械压实黑土的团聚体组成分布、分形等特征产生影响,低含水量时,机械碾压在一定程度上能够促进土壤团聚体的团聚,但同等负荷下多次积累压实会削弱土壤的水稳定性和机械稳定性;而在高含水量时,机械碾压相对更易对黑土团聚体产生负效应,加剧破坏、抑制团聚,降低其水稳定性和机械稳定性。同时发现,MWSSA与其他常用团聚体特征值PA0.25、MWD、D、PAD0.25的线性关系达到了极显著水平,说明MWSSA同样可以作为分析和研究土壤团聚体特征的有效指标。研究结果可为科学指导大机械作业提供理论依据。     

不同耕作方式土壤结构季节变化

试验于2011年通过对玉米全生育期土壤容重和团聚体的测定,分析4种黑土农田耕作方式土壤结构季节变化。结果表明:从播种到收获,传统耕作平翻(MT)和旋松(Rot)在0~20 cm土层土壤容重逐渐增大。保护性耕作少耕(RT)垄沟深松后(6月)土壤容重降低且显著低于其他耕作方式,免耕(NT)土壤容重季节差异不显著。各耕作方式1~2 mm与0.25~0.5 mm粒级团聚体季节差异不显著,2 mm团聚体平均含量表现为NTRTMTRot,且NT更容易形成5 mm团聚体。各耕作方式0.25 mm水稳定性团聚体数量(WR0.25)均随时间推移逐渐减少。MT土壤团聚体平均重量直径(MWD)季节差异不显著,10~20 cm土层几何平均直径(GMD)则表现为降低趋势,分形维数随时间推移表现出先增加后降低趋势。Rot的MWD和GMD季节变化均较小。在0~10 cm土层,RT的MWD与GMD先增加后降低,分形维数季节性变幅较大。NT处理8月份土壤团聚体的MWD和GMD最大,在0~20 cm土层,NT方式下WR0.25、MWD和GMD均大于其他耕作方式,而分形维数则小于其他耕作方式且季节变化差异不显著,NT土壤结构季节变化更稳定。     

紫色丘陵区不同土地利用方式土壤剖面微团聚体组成及分形特征

通过野外采样和室内分析相结合的方法,研究了紫色丘陵区不同土地利用方式下的土壤剖面微团聚体组成及分形特征。结果表明:林地、花椒地、旱地、水田和柑橘园土壤微团聚体组成以0.25~0.05mm粒级为优势粒级,0.05~0.01mm次之,占比18.80%~35.57%,0.001mm粒级含量最少,为0.33%~2.57%;0—20cm土层土壤微团聚体平均重量比表面积(MWSSA)表现为林地(161.04cm2/g)柑橘园(134.49cm2/g)花椒地(117.31cm2/g)水田(100.67cm2/g)旱地(96.94cm2/g),且林地土壤微团聚体MWSSA显著大于其他土地利用方式;0—20cm土层林地土壤团聚状况和团聚度显著高于其他土地利用方式,且其团聚体状况分别比花椒地、旱地、水田和柑橘园提高了16.55%,20.15%,11.23%和7.68%;20—40cm土层各土地利用方式土壤微团聚体分形维数D值表现为柑橘园(2.41)林地(2.40)花椒地(2.32)水田(2.31)旱地(2.12),且旱地土壤微团聚体D值显著低于其他利用方式;5种土地利用方式土壤微团聚体分形维数与各因子的相关性分析有一定的相似性,同时也存在一定的差异性。因此,不同土地利用方式下土壤微团聚体分形维数在一定程度上能表征土壤物理性质的优劣、养分肥力的高低以及抗蚀能力的强弱。     

川中丘陵区不同治理模式对土壤微团聚体分形特征的影响

探讨川中丘陵区不同小流域治理模式对土壤微团聚体分形特征的影响,可为该区植被恢复与水土流失治理模式提供科学依据。本文通过室内分析,研究了5种不同小流域治理模式下的土壤微团聚体粒径组成、分形维数特征及其与土壤理化性质的关系。1该区土壤微团聚体组成以0.01~0.05 mm粒径为优势粒径,含量在0~10 cm和10~20 cm土层分别达28.63%和28.04%;0.001~0.005 mm粒径为次优势粒径,在0~10 cm和10~20 cm土层含量分别达25.90%和26.33%;各土层不同治理模式下各粒径微团聚体含量差异显著。2该区土壤微团聚体分形维数变化范围为2.643~2.717,不同治理模式土壤微团聚体分形维数呈现水保林甜橙林核桃林裸地坡改梯坡减缓的规律,分形维数与各粒径微团聚体含量呈线性关系。3相关性分析表明,土壤微团聚体分形维数与速效钾、全钾呈正相关,与土壤总孔隙、碱解氮、全氮、有机质呈负相关关系。土壤微团聚体分形维数能较好地反映川中丘陵区土壤的理化结构,是表征该区土壤理化性质的重要指标,林地是该区植被恢复与水土流失治理选择的最优模式。     

黄土区不同施肥对土壤颗粒及微团聚体组成的影响

采用野外采样与室内分析方法,运用颗粒体积分形理论,研究了15年长期不同施肥处理对黄土区农田土壤颗粒组成、 微团聚体分布及有机碳的影响。结果表明,施肥处理对020 cm土层影响较大,不同施肥处理土壤颗粒及微团聚体的优势粒级均为0.02~0.05 mm。有机肥（M）、 磷肥（P）、 有机肥和氮肥配施（MN）、 有机肥、 氮肥和磷肥配施（MNP）处理可显著提高020 cm土层0.1~0.2 mm土壤颗粒的百分含量,有机肥和磷肥配施（MP）以及MNP处理有利于该土层大粒径土壤微团聚体的形成。氮肥和磷肥配施（NP）处理的土壤分散率最大,M处理最小。不同施肥处理土壤颗粒体积分形维数差异不显著。相关性分析表明, 020 cm及2040 cm土层土壤颗粒体积分形维数与粘粒（0.002 mm）和细粉粒 （0.002~0.02 mm） 呈极显著正相关,与粗粉粒 （0.02~0.05 mm） 和细砂粒 （0.05~0.2 mm）极显著负相关; 土壤团聚度与0.05 mm各粒径土壤团聚体显著或极显著负相关,与 0.05 mm各粒径土壤团聚体显著或极显著正相关。020 cm土层土壤有机碳与0.01~0.05 mm各粒径土壤团聚体显著或极显著负相关,与0.1~0.5 mm各粒径土壤团聚体极显著正相关。     

冻融作用对土壤微团聚体特征及分形维数的影响

为了研究冻融作用对土壤微团聚体特征和分形维数的影响,本试验以东北地区典型土壤-棕壤为研究对象,通过室内人工控温冻融培养,测定分析不同含水量条件下,不同冻融频次处理后土壤水稳性微团聚体组成、平均质量比表面积(MWSSA)、平均质量直径(MWD)和分形维数(D)等特征指标.结果表明:供试土壤经冻融循环处理后,不同粒级微团聚体含量的变化趋势不尽相同,除0.005 ～0.001 mm外,含水量对其他粒级微团聚体含量的影响均达到了显著或极显著影响,冻融次数对各级微团聚体含量均达到了显著或极显著影响;土壤平均质量比表面积随着冻融次数和土壤含水量的增加先减小后增加;土壤平均质量直径随冻融次数的增加先增加后减小,随土壤含水量的增加先减小后增加;分形维数随着冻融次数的增加先减小后增加,随土壤含水量的增加呈波动式变化.冻融处理使土壤微团聚体的稳定性先增强后减弱,适宜含水量可增加土壤微团聚体的稳定性.     

不同巨桉人工林土壤分形特征及抗蚀性分析

为探讨耕地退耕成人工巨桉林后对土壤团粒结构及土壤抗蚀性能产生的影响,在野外调查与室内分析的基础上,选择4.5年生巨桉纯林、巨桉+果树、巨桉+粮食作物土壤作为研究对象,农耕地作为对照,研究了不同巨桉人工林下水稳性团聚体分形维数的变化特征,分析了分形维数与土壤养分状况、土壤结构稳定性以及土壤抗蚀性能的关系。结果表明,4种模式土壤分形维数介于2.142~2.296;在0~15 cm土层分形维数表现为耕地林果林粮纯林,纯林和农耕地之间差异显著,其他3种模式之间差异不显著;在15~30 cm土层分形维数表现为耕地纯林林粮林果,4种模式之间差异不显著。分形维数与土壤有机质含量、大团聚体含量呈显著和极显著负相关;与土壤平均重量直径、水稳性指数有负相关趋势;与土壤体积质量、微团聚体含量呈极显著正相关。说明土壤分形维数越小,土壤有机质、大团聚体含量越高,土壤平均重量直径、水稳性指数越大,土壤体积质量、微团聚体含量越低,土壤结构越稳定,抗蚀力越强。因此,团聚体的分形维数值能反映土壤性质的变化,通过对土壤分形维数特征的研究可以定量揭示不同巨桉模式下土壤抗侵蚀的能力。     

祁连山区主要植被类型下土壤团聚体变化特征

土壤团聚体是反映土壤结构稳定性、肥力和质量状况的重要指标,与侵蚀过程、水土流失、环境质量密切相关,研究土壤的理化性质,对保护土壤资源、提高生产率、维护土壤生态系统平衡具有重要意义。以青藏高原北缘的祁连山区为研究对象,采集该区4种主要植被类型——荒漠、草原、草甸及灌丛的土壤,分析了不同植被类型的土壤团聚体指标,水稳定性团聚体质量百分数(percentage of water-stable aggregates,WSA)、平均质量直径(mean weight diameter,MWD)、几何平均直径(geometric mean diameter,GMD)、结构体破坏率(aggregate destruction rate,PAD)、平均重量比表面积(mean weight soil specific area,MWSSA)和分形维数随海拔高度和土壤深度的变化趋势。结果表明:0~30 cm土层WSA、MWD、GMD、MWSSA依次:荒漠<草原<草甸<灌丛,>30~40 cm土层植被类型对团聚体无显著影响(P>0.05);随土壤深度的增加,土壤团聚体稳定性和团聚度逐渐降低,土壤结构趋于恶化,草甸带表层土壤团聚体稳定性显著高于深层土壤(P<0.05);随海拔高度增大,在海拔1692~2800 m土壤团聚体逐渐稳定,土壤结构改善,在海拔2800~3639 m土壤团聚体稳定性逐渐降低,土壤结构趋于恶化。WSA、MWD和GMD受1~4 mm粒级主导作用,分形维数主要受0.038~0.25 mm粒级的影响,MWSSA不能准确分析该地区的团聚体水稳性。     

长期配施有机肥对旱地红壤微团聚体中有机碳含量的影响

以连续种植花生26年的旱地红壤为研究对象,选取了有机无机配施试验区的NPK(对照),NPK+花生秸秆(还田)、NPK+稻秆(稻秆)、NPK+鲜萝卜菜(绿肥)及NPK+猪厩肥(厩肥)等5个肥料处理土壤,采用吸管法逐级提取了大小粒级微团聚体土壤样品,分析了各粒级微团聚体的有机碳含量变化及其对土壤总有机碳的贡献率,探讨了微团聚体的粒级组成与土壤有机碳含量及分形维数的相关关系。结果表明:长期配施有机肥未能显著改变旱地红壤中大小粒级微团聚体比例的分布格局,即0.25~0.05 mm2~0.25 mm0.05~0.01 mm(0.005 mm)0.01~0.005 mm,其中优势粒径0.25~0.05 mm微团聚体所占比例为44.3%~50.0%。配施有机肥可以显著增加旱地红壤2~0.25 mm,0.25~0.05 mm及0.05~0.01 mm粒级团聚体有机碳含量,提高特征微团聚体比例,增大分形维数,且随着0.05 mm粒级微团聚体数量的增多,分形维数均显著增大。各粒级团聚体有机碳的平均含量大小依次为:(0.005 mm)0.25~0.05 mm(2~0.25 mm)0.05~0.01 mm0.01~0.005 mm,其中0.25~0.05mm与0.05~0.01 mm粒级微团聚体有机碳受施肥的影响差异显著。土壤有机碳总量与2~0.25 mm、0.25~0.05 mm及0.05~0.01 mm粒级微团聚体有机碳含量呈显著正相关关系,其中0.25~0.05 mm粒级微团聚体对土壤总有机碳的贡献率为55.4%,显著高于其它粒级微团聚体。     

汶川震区不同植被下土壤组成及其分型特征

目前关于植被恢复对震区土壤颗粒、团聚体、微团聚体粒径分布的影响研究很少,故本文以植被恢复下汶川震区土壤为研究对象,采用土壤粒径分形维数的计算方法,研究了植被恢复类型下对土壤组成及分形特征的影响。结果表明:震区土壤风干团聚体以5mm的大粒径团聚体为主,湿筛后,土壤团聚体粒径分布中0.25mm粒径的团聚体为优势粒径,与对照样地相比,裸地、草地、灌木、经果林和玉米类型样地的土壤水稳性团聚体的MWD分别减小74.88%,40.30%,40.73%,46.98%和47.65%。震区土壤微团聚体组成以1~0.25mm粒径为优势粒级,0.25~0.05mm为粒径次优势粒级,该震区土壤微团聚体变化范围为2.327~2.853,呈现如下规律:玉米经果林灌木裸地草地对照样地;震区土壤颗粒分形维数与土壤砂粒(1~0.05mm)呈负相关性(D=2.926~0.002 X_(砂粒)),与土壤粉粒(0.05~0.002mm)呈显著负相关性(D=3.05~0.008 X_(粉粒),p0.01),与土壤黏粒(0.002mm)呈极显著正相关性(D=2.595+0.009 X_(黏粒),p0.01)。震区土壤遭受的扰动较大,导致震区土壤碎石含量增多,土壤微团聚体和土壤颗粒分形维数增大,通过对震区土壤结构特征的研究,可为震区灾后治理提供参考。     

Effect of tillage treatments upon soil tests for soil acidity,soil phosphorus and soil potassium at three soil depths

Abstract

Soil samples were obtained at 0–3, 3–6, 6–9 and 0–9 inch depths from experimental plots receiving five tillage treatments. Each of two samplers composited approximately six one‐inch cores from each plot. Soil samples were analyzed for acidity, P and K using routine analysis procedures in the University of Illinois Soil Testing Laboratory.

Few significant differences were attributed to sampler and it was concluded that samplers using similar sampling techniques were obtaining soil samples from the same population.

No significant differences in soil acidity at different depths were observed. The different tillage methods did significantly affect soil P at the 0–3 inch depth, but had no significant effect on soil P at deeper depths. Different tillage methods also significantly affected soil K values at different depths.     

Usability of soil survey soil texture data for soil health indicator scoring

Soil textural information is an important component underlying other soil health indicators. Soil texture analysis is a common procedure, but it can be labor intensive and expensive. Soil texture data typically are available from the Soil Survey Geographic (SSURGO) database, which may be an option for determining soil health texture groups (SHTG). The SSURGO database provides soil texture information in the soil map unit (SMU) name, taxonomic class category (family), and detailed values (≤ 2 mm soil fraction) of percent sand, silt and clay by soil horizon. The objective of this study was to examine the possibility of using SSURGO data for SHTG at the 147-ha Cornell University Willsboro Research Farm in New York state as an alternative for soil texture data determined manually on collected soil core samples. Comparative results revealed that representative values for soil texture from the SSURGO database generally matched measured mean values for all SMUs.     

土壤含水率与土壤碱度对土壤抗剪强度的影响

土壤含水率和土壤碱度是表征土壤物理化学性质的两个重要参数。通过室内三轴不固结不排水试验，研究了土壤含水率和土壤碱度对土壤抗剪强度的影响。试验处理采用5种土壤碱度(土壤可交换钠百分比ESP=0、5、10、20、40)和4种土壤质量含水率(0.05、0.10、0.20以及饱和含水率0.34)水平。试验结果显示，土壤黏聚力随着土壤含水率的增加基本上呈先增大后减小之趋势；当土壤含水率在0.10附近时黏聚力达到其最大值。土壤内摩擦角随着土壤含水率的增加而线性减小。土壤碱度对土壤黏聚力的影响机理较为复杂，其影响效果随土壤含水率的增加而减小；但土壤碱度对土壤内摩擦角的影响较小。土壤碱度对土壤抗剪强度的影响程度明显地小于土壤含水率对其的影响程度。     

黑土区土壤侵蚀厚度对土地生产力的影响及其评价

为了研究黑土区土壤侵蚀厚度对土地生产力的影响,采用盆栽试验,人为剥离黑土表层0、5、10、15、20、25和30 cm土壤以模拟侵蚀厚度不同的耕层土壤,分析土壤侵蚀厚度对土壤理化性质、大豆生物性状和水分利用效率等指标的影响。并对TOPSIS(technique for order preference by similarity to ideal solution)模型进行改进,用于评价侵蚀厚度不同的土壤的土地生产力。结果表明:土壤全N、碱解N、全P、速效P、有机质含量和土壤田间持水率均随侵蚀厚度的增加而递减,土壤容重随侵蚀厚度的增加而递增。土壤侵蚀厚度对大豆生长有显著影响,随着侵蚀厚度的增加,大豆减产率呈"S型"曲线递增,产量、耗水量呈"Z型"曲线递减,水分利用效率呈指数曲线关系递减。改进的TOPSIS模型对不同侵蚀厚度下土地生产力的评价结果较为理想,计算的土地生产力指数随土壤侵蚀厚度的变化呈"Z型"曲线,与大豆产量的变化趋势相同,且二者呈指数函数关系,决定系数达0.996,均方根误差为0.65。研究结果可为黑土区土壤侵蚀防治提供理论依据。     

土壤调节剂对土壤物理性质的改善

Effects of non-ionic polyacrylamide(PAM),anionic polyacrylamide(PHP),cationic polyacrylamide(PCAM),non-ionic polyvinylalcohol(PVA),anionic hydrolyzed polyacrylonitrile(HPAN)and polyethleneoxide(PEO)on the physical properties of three different soil stpes were studied.content of water-stable aggregates larger than 0.25mm increased to varying extents for different soils and soil conditioners,Among the six kinds of condiftioners,non-ionic polyacrylamide(PAM) was the most effective for red soil while polyethyleneoxide(PEO)the least effective for Chao soil,red soil and yellow-brown soil.Water-stable aggregates with the molecular weight of PEO within a certain range.Only evaporation rate of Chao soil decreased after aplication of PAM and HPAN to Chao soil and red soil.     

黑土土壤水分反射光谱特征定量分析与预测

选择单一土类黑土作为研究对象, 并准确调配其不同含水量,实验室测定土壤高光谱反射率,利用光谱分析与统计方法,定量描述了不同含水量黑土反射光谱特征,并建立了黑土含水量反射光谱预测模型,结果表明,随土壤含水量的增加,达到一定阈值（300 g kg-1）,反射率存在过饱和现象,但其倒数对数微分可以有效去除饱和问题;土壤反射率倒数对数微分对土壤含水量的响应表现出三个变化阶段,导致1 870 nm波段的倒数对数微分也表现为非线性变化,需要利用分段函数进行土壤含水量的光谱精确速测。     

Effect of soil acidification on the soil microflora

The effects of short and long term acidification on a few Alberta soils were studied with respect to bacterial numbers and total soil respiration. Significant reductions in bacterial numbers were observed in both short and long term acidified soils. Total soil activity was severely affected in an acid soil (pH 3.0, longterm) adjacent to a S block. A soil (pH 6.8) 200 m away from this S block when artificially acidified to pH 2.9 significantly reduced soil activity but not as drastically as found in the long term pH 3.0 soil. A garden soil (pH 7.7) which was also acidified to pH 3.2 showed no significant reduction in total soil respiration rate as compared to its unacidified control soil. These acid soils when amended with organic substrates demonstrated that certain physiological groups of organisms were severely inhibited by this acid condition. The importance of examining more than one parameter when assessing the effect of a potential pollutant on soil activity is discussed.     

聚丙烯酸盐类土壤改良剂对燕麦土壤微生物量氮及酶活性的影响

以燕麦田土壤为研究对象,探讨了聚丙烯酸盐类土壤改良剂及其复配(聚丙烯酸钾、聚丙烯酰胺、腐植酸钾、聚丙烯酸钾+腐植酸钾、聚丙烯酰胺+腐植酸钾)对燕麦田土壤微生物量氮及土壤酶活性的影响。结果表明,不同土壤改良剂均能提高土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾的含量,各指标分别比对照增加了8.24%～30.22%、7.60%～19.29%、5.15%～29.45%和27.86%～68.86%;土壤改良剂能促使燕麦全生育期内0～10、10～20和20～40 cm各土层的土壤微生物量氮含量显著提高,聚丙烯酸钾+腐植酸钾和聚丙烯酰胺+腐植酸钾复配处理较其各单施效果显著,随土壤深度的增加土壤微生物量氮逐层递减;与对照相比,土壤改良剂能显著提高燕麦全生育期各土层过氧化氢酶活性,在抽穗期活性最高,且以聚丙烯酸钾+腐植酸钾较高;但对于脲酶,聚丙烯酸钾+腐植酸钾、聚丙烯酰胺+腐植酸钾和腐植酸钾3个处理在苗期显著低于对照,在抽穗期和成熟期高于对照,两种酶活性均随土壤深度的增加逐渐降低。     

Ecological standardization of soil and soil quality control

Theoretical bases are offered for the ecological soil standardization presuming the scientific substantiating of the allowable ecological state (quality) of the soil and the allowable anthropogenic impact on it. The modern experience of these bases’ application in regulatory-methodological, nature-control, and managerial practices is presented. The criteria are found for determining the levels of the allowable ecological quality of soil and the anthropogenic impact on it. The sources of the anthropogenic impact on the soil are characterized. A unified system of indices of soil quality and anthropogenic impacts and a mechanism for determining the range of the allowable values of these parameters have been developed taking into account the natural conditions and types of land use. Scientific-methodological approaches are proposed that support a certain balance between the allowable ecological status of the soil and the effects on it in connection with the mechanisms of the soil quality control in particular land plots.