不同因素影响下层状土壤水分入渗特征及水力学参数估计

层状土壤是自然界常见的土体结构,其水分运移规律不同于均质土;大气降水、灌溉水等水分的入渗是土壤水文过程的一个重要环节,同时它也与地下水补给、污染物运移等过程紧密相关。土壤初始含水量、土体构型及供水强度等因素均会影响水分的入渗过程。为探究积水深度、土体构型、初始含水量三种因素对层状土壤水分运移的影响,通过室内积水入渗试验对湿润锋、累积入渗量、土壤剖面压力水头进行观测,并利用Hydrus-1D模型反演水力参数并对相应条件下的水分运移规律进行模拟和分析。结果表明,层状土壤中湿润锋随时间的推进方式由非线性过渡至线性,入渗率逐渐减小。三种因素作用下,层状土壤水分运移特征有明显差异:积水深度、土壤初始含水量增加时,湿润锋运移速率和入渗率均增大,且各观测点压力水头升高加快,土壤不饱和程度降低;上砂壤下粉砂壤构型较上粉砂壤下砂壤构型而言,整体湿润锋推进速率和入渗率较大,出流快,且入渗后期界面处的压力水头高于其他观测点。且结果表明,反演的水力学参数较拟合实测的参数更适用于层状土壤入渗的模拟和预测。该研究旨在揭示和掌握层状土壤水分运移规律和影响因素的作用机制,并进一步为农田灌溉措施的合理制定提供科学依据。     

典型喀斯特洼地植被恢复过程中土壤碳氮储量动态及其对极端内涝灾害的响应

西南喀斯特地区是我国主要的生态脆弱区之一,石漠化严重,旱涝灾害频发。植被恢复是提升脆弱生态系统土壤碳氮固持的有效方式,但该区不同植被恢复方式土壤碳氮动态监测的研究还很缺乏。本研究以典型喀斯特峰丛洼地为对象,选取人工林、牧草地、人工林+牧草地、撂荒地自然恢复4种最主要的植被恢复方式为研究对象,以耕地作为对照,对比分析退耕前(2004年)、退耕10年(2014年)和13年后(2017年)土壤碳氮储量动态变化特征。其中2004—2014年研究区未发生极端内涝灾害, 2014—2017年连续发生2次极端内涝灾害事件。研究结果表明,退耕10年后, 4种恢复方式下土壤有机碳(SOC)储量均显著增加,但退耕13年后,除撂荒地SOC持续增加外,其他3种恢复方式下SOC表现出下降趋势。植被恢复后土壤全氮(TN)储量提升相对缓慢,退耕10年仅牧草地显著增加,退耕13年后人工林+牧草和撂荒地TN增加,且撂荒地在退耕后呈持续增加趋势。相关性分析结果表明,土壤交换性Ca~(2+)与SOC、TN均呈显著正相关关系,且与2014年相比, 2017年不同植物恢复方式下土壤交换性Ca~(2+)均显著下降,这可能与研究区2015年和2016年连续内涝灾害有关。以上结果说明,不同恢复方式均能显著提升喀斯特地区土壤碳氮固持,并以自然恢复最佳,其生态系统能有效抵御极端气候灾害带来的负面影响。     

旱作农田种植碳排放主要因素 及减排措施研究

农业生产是温室气体排放第二大排放源,降低农业生产的碳排放具有意义重大。本文梳理了种植生产过程中碳排放相关的文献,发现种植过程产生碳排放的主要因素之一是化肥的生产和使用。通过优化秸秆和肥料利用模式成为化肥减施和替代的重要途径,综合考虑了农田碳排放和土壤固碳,为进一步研究旱作农田减排措施提供参考。     

基于landsat8的贵州省2015年农业干旱监测研究

在全球气候变暖背景下,干旱普遍发生,而农业干旱对国民经济发展的影响尤为明显,同时农业干旱还威胁着国家的粮食安全和生态安全。基于贵州省2015年不同季节的landsat8 OIL遥感数据,利用影像数据所获取的植被覆盖指数和地表温度数据,拟合植被指数(NDVI)和地表温度(LST)的特征空间,设计得到贵州省2015年春、夏、秋、冬四个不同季节的不同的土壤湿度,将TVDI作为监测农业干旱状况的指标,得到贵州省2015年的农业干旱时空分布图。结果表明,土壤含水率的高低与植被覆盖和地表温度有关,且TVDI更适宜中等植被覆盖的土壤湿度反演。贵州省2015年全年旱情较缓,各地区均不存在春旱或伏旱,只有冬季绝大部分地区土壤含水率较低,更有力地促进了农业干旱的发生。因此,对农业干旱的监测研究为贵州省农业干旱的监测管理提供有力依据,为今后减少农业干旱的影响和进一步促进农业社会经济可持续发展具有重要的现实意义。     

养分管理对安溪茶园土壤肥力及茶叶品质的影响

安溪是铁观音的主产区,茶园养分管理滞后已成为该地区茶叶生产的瓶颈,本研究旨在为该地区茶园的养分管理提供科学依据。试验于2015年在安溪县采集了50个茶园的茶青与土壤样品,测定了土壤5项主要肥力指标和茶青中9种主要次生代谢物含量;并根据茶农氮肥用量调研数据,初步将茶园养分管理划分为:少量、中量和过度型等三种方式。限制性主坐标轴分析发现,此分类方式可解释34.4%(P0.001)茶园土壤肥力参数的总体差异,说明此分类方式能反映出不同茶园养分管理的总体水平;并且,养分管理对表层土壤有效磷的影响最为显著。进一步分析表明,养分管理对茶青综合品质的影响可解释品质总差异的7.48%(P0.001);大部分茶青次生代谢物在中量型管理下含量最高。说明养分管理影响安溪茶园土壤的肥力状况,施肥量过高或过低均不利于高品质茶叶的生产,该地区的建议施氮量约为200～400 kg·hm~(–2)·a~(–1)。     

Management strategies for forage rape (Brassica napus L. cv Goliath): Impact on dry-matter yield,plant reserves,morphology and nutritive value

Limited information is available on the grazing management principles of forage rape (Brassica napus L.), particularly in relation to grazing height and intensity and the impact of these on dry-matter (DM) yield and nutritive value. A glasshouse study was undertaken to investigate the effect of three defoliation heights (plant height at harvest; DH: 40, 70 and 90 cm; L, M and H DH respectively) and three defoliation intensities (height at which plants were cut; DI: 5, 20 and 35 cm of residual height; H, M and L DI respectively) on forage rape (cv Goliath) yield and nutritive value at two harvests (harvest 1, H1 and harvest 2, H2), and the impact of nitrogen (N) and water soluble carbohydrate (WSC) reserves on regrowth. Increasing DH from L to H increased estimated total DM yield (H1 plus H2) from 0.5 to 4.6 t DM/ha but DI did not affect yield. Dry-matter yield was optimized at 90 cm DH, but greater nutritive value was achieved by harvesting at lower levels of DH. Despite high in vitro DM digestibility (IVDMD; 852–889 g/kg), harvesting at 90 cm DH could not meet the protein requirement of lactating dairy cows and harvesting at lower levels risks nitrate poisoning. Our results indicate the optimum DH may be between 70 and 90 cm DH, and 20 and 35 cm DI, which requires further studies.     

土壤微生物生物地理学：国内进展与国际前沿

土壤微生物生物地理学是研究土壤中微生物空间分布格局及其随时间变化的一门科学,是土壤微生物学和微生物生态学等领域的研究前沿。近年来,尽管土壤微生物生物地理学研究取得了巨大进展,目前仍面临诸多难题与挑战。本文简要回顾了土壤微生物生物地理学的发展历程,重点介绍近年来我国在森林、草地和农田生态系统中土壤微生物生物地理学研究的主要进展。同时进一步阐述了目前土壤微生物生物地理学研究的国际前沿方向,包括微生物群落空间分布及其驱动机制、群落构建过程与共存网络、微生物地理分布与生态系统功能的关联以及预测微生物群落对全球变化的响应。最后,对土壤微生物生物地理学未来的研究方向进行了展望,强调了清晰的微生物物种定义、微生物群落的时间动态、多组学与合成生物学技术以及高精度的预测模型在土壤微生物生物地理学研究中的重要性。     

浅谈“十四五”土壤肥力与土壤养分循环分支学科发展战略

土壤肥力与土壤养分循环分支学科是土壤学科中应用性较强的学科,悠久的发展历史积累了极为丰富的文献资料,在评价和利用土壤资源,提高作物产量和养分利用率,减少环境污染中发挥着重要作用。"十四五"期间土壤肥力与土壤养分循环分支学科应加强土壤养分转化过程、速率、产物及其影响因素的基础性研究。鉴于我国大宗作物种植强度下降,集约化设施种植面积增加的两极化发展现状和减肥减药维持生态环境安全的国家需求,"十四五"期间,土壤肥力与土壤养分循环分支学科应加强以下针对性研究:1)休耕轮作对土壤肥力的影响及通过休耕轮作维持和提高土壤肥力的原理、途径和方法;2)高度集约化种植条件下快速恢复土壤肥力,保持土壤健康和有效利用土壤养分的科学管理原理、途径和方法;3)实现土壤-作物-环境相互契合,充分发挥土壤肥力,高效利用土壤养分的基础科学问题。     

黄淮海与环渤海设施蔬菜产区重金属累积特征和环境质量评价

黄淮海与环渤海设施蔬菜产区是全国蔬菜发展的六大优势产区之一。通过收集2011～2019年黄淮海与环渤海设施菜田重金属研究的文献数据,对该区域重金属污染和环境质量进行了统计分析。结果表明,黄淮海与环渤海设施蔬菜产区土壤重金属Cu、Zn、Cr、Ni、Pb、Cd、As和Hg的平均含量均低于温室蔬菜产地环境质量评价标准限量值。与各个省市土壤背景值相比,土壤出现了明显的Cu、Zn、Cd和Hg累积,Cr和As均没有出现累积。8种重金属元素单项污染指数范围在0.30～0.80,排序依次为:CdPbHg=NiZnCuAsCr,仅Cd处于警戒等级,其余重金属元素均处于清洁等级。8种重金属综合污染指数平均值为0.75,表明该区域重金属污染处于警戒水平,需采取相应的污染防控措施。     

便携式XRF仪现场快速测定土壤中Pb的可行性研究

便携式XRF分析仪具有轻便、快速和可测对象较多与测量元素较广等特点而广泛应用于矿石、土壤等方面快速检测,但土壤的现场快速测定结果的准确性有待进一步研究与探讨。以安宁河谷平原土壤中Pb为研究对象,通过对便携式XRF仪现场快速检测结果与实验室分析结果的对比和影响因素的分析,建立基于安宁河谷平原表层土壤快速测定结果的线性函数为y=1.170 9x-17.326 0(R~2=0.992 9,x为现场检测结果),探讨其影响因素,为该区域表层土壤中Pb快速检测结果提供依据。