贵溪冶炼厂周边农田土壤重金属污染特性及评价

在对贵溪冶炼厂周边区域的农田土壤及生产的稻谷进行采样调查和数据处理分析的基础上,对农田土壤重金属污染特性和现状进行了监测和初步评价,结果表明:农田土壤重金属污染可能来源于贵溪冶炼厂废水的排放及尾矿渣的堆放,与灌溉水源无关;用国家土壤环境质量二级标准进行评价可知,农田土壤重金属的综合污染指数较高,土壤污染已处于重度污染等级,单项重金属污染指数表明Cu、Cd的含量已严重超标,并处于重度污染等级,Zn、Pb和As的含量未构成污染;水泉村、竹山村与所生产的稻谷三者之间呈显著或极显著正相关,即农田生态系统呈复合污染的趋势。     

Soil microbial, fungal, and nematode responses to soil fumigation and cover crops under potato production

Sodium N-methyldithiocarbamate (metam sodium) and 1,3 dichloropropene are widely used in potato production for the control of soil-borne pathogens, weeds, and plant parasitic nematodes that reduce crop yield and quality. Soil fumigation with metam sodium has been shown in microcosm studies to significantly reduce soil microbial populations and important soil processes such as C and N mineralization. However, few published data report the impact of metam sodium on microbial populations and activities in potato production systems under field conditions. Fall-planted white mustard (Brassica hirta) and sudangrass (Sorghum sudanense) cover crops may serve as an alternative to soil fumigation. The effect of metam sodium and cover crops was determined on soil microbial populations, soil-borne pathogens (Verticillium dahliae, Pythium spp., and Fusarium spp.), free-living and plant-parasitic nematodes, and C and N mineralization potentials under potato production on five soil types in the Columbia Basin of Eastern Washington. Microbial biomass C was 8–23% greater in cover crop treatments compared to those fumigated with metam sodium among the soil types tested. Replacing fumigation with cover crops did not significantly affect C or N mineralization potentials. Cumulative N mineralized over a 49-day laboratory incubation averaged 18 mg NO₃-N kg⁻¹ soil across all soil types and treatments. There was a general trend for N mineralized from fumigated treatments to be lower than cover-cropped treatments. Soil fungal populations and free-living nematode levels were significantly lowered in fumigated field trials compared to cover-cropped treatments. Fumigation among the five soil types significantly reduced Pythium spp. by 97%, Fusarium spp. by 84%, and V. dahliae by 56% compared to the mustard cover crop treatment. The percentage of bacteria and fungi surviving fumigation was greater for fine- than coarse-textured soils, suggesting physical protection of organisms within the soil matrix or a reduced penetration and distribution of the fumigants. This suggests the potential need for a higher rate of fumigant to be used in fine-textured soils to obtain comparable reductions in soil-borne pathogens.     

干粉PAM溶解时间对土壤饱和导水率的动态影响

本试验选取两种质地土壤(黏壤土和砂壤土),采用3种干粉PAM施用水平(0、22.5 kg/hm~2和45 kg/hm~2),测定土样在10.25 mm/h入渗速度下的土壤饱和导水率(KS),然后根据土样团聚体含量和稳定性及团聚结构的微观图片,分析干粉PAM影响下土壤结构的变化特征,进而说明干粉PAM溶解时间对KS的影响机理。结果表明:施用PAM后,KS随干粉PAM在水中溶解时间的延长而逐渐减小,最终趋于稳定;干粉PAM溶解时间较短时,PAM处理的KS高于对照,其中PAM施用水平45 kg/hm~2时砂壤土KS提高幅度最大,较对照提高26.87%,但不同PAM施用量处理间的KS差异不显著。干粉PAM溶解时间足够长时,PAM处理的KS均显著低于对照,其中PAM施用水平45 kg/hm~2时黏壤土KS降低幅度最大,较对照降低10.86%,但是不同施用量处理间KS差异不显著。从影响机理上分析,PAM主要是通过增加土壤团聚体含量及稳定性来提高KS;而干粉PAM溶解时间足够长时,由于PAM易吸附土壤颗粒,水解后的PAM分子链不断伸张延长,堵塞了土壤孔隙,加上PAM本身的黏滞特性,从而降低了KS。研究干粉PAM溶解时间对KS的动态影响,可以为PAM在改善土壤导水能力方面的应用提供理论依据。     

旅游干扰对祁连山风景区土壤性质的影响

本研究以祁连山大野口风景区为研究对象,初步探讨了旅游干扰对该区域土壤性质的影响。研究结果表明:祁连山风景区游客主要集中在5—8月,游客大多选择自驾游方式,以野炊、烧烤式旅游为主。旅游活动对核心区表层土壤的pH、体积质量、含水量及有机质影响较大。随着旅游活动干扰程度的降低,0~10 cm土层土壤pH逐渐上升,10~20 cm土层pH变化不大。土壤体积质量表现出:核心区缓冲区背景区,而土壤含水量则为:背景区缓冲区核心区。核心区和缓冲区土壤表层有机质含量受游客活动影响较大,显著低于背景区,分别占背景区的63.6%和60.1%。表层土壤全氮、全磷、全钾含量均表现出:背景区缓冲区核心区,而10~20 cm土层全量含量差异不大。不同区域土壤速效养分0~10 cm土层含量高于10~20 cm土层含量。核心区表层土壤水解氮、速效磷含量偏高,而深层土壤速效磷含量较高。各个有效微量元素在0~10 cm土层含量普遍高于10~20 cm土层,且在核心区含量均较高。     

贡嘎山海螺沟冰川退缩区土壤序列矿物组成变化

阐明土壤中矿物随时间变化的机制是理解矿物风化和土壤发育的基础。利用X射线衍射法对贡嘎山海螺沟冰川退缩区土壤矿物组成随成土作用时间变化进行了定量分析。结果表明,冰川退缩区成土母质的矿物组成同质性较高,以硅酸盐矿物为主(约90%),包括:斜长石(28.5%)、石英(24.5%)、黑云母、钾长石、普通辉石、角闪石、绿泥石、蛭石;并有少量碳酸盐矿物,如方解石(8%)、白云石(2.3%);以及磷酸盐矿物磷灰石(2.1%)。退缩区土壤的矿物组成总体呈新发育土壤特征,随着成土年龄的增加,方解石逐渐被风化成为草酸钙石,角闪石、黑云母、磷灰石和绿泥石含量逐渐降低,长英质矿物的相对含量有所增加。成土作用中矿物组成的变化受植被原生演替和土壤p H的影响,快速发育的植被导致土壤p H迅速降低,风化程度增强。     

南京典型利用方式土壤中球囊霉素含量及剖面分布特征

采用Brad-ford染色法研究了南京市5种典型利用方式土壤不同土层中(0~10、10~20、20~40 cm)球囊霉素的含量。结果表明:土壤中总球囊霉素含量为1.96~3.12 mg/g,占土壤有机碳的12.5%~29.0%,所占比例随土壤有机碳含量的增加而降低。林地和草地土壤中球囊霉素和有机碳的含量均高于3种耕作土壤(水稻田、茶园土和菜园土)。随着土层深度(0~40 cm)的增加,5种不同利用方式土壤中总球囊霉素和有机碳的含量均减小;与其他土层相比,0~10 cm土层总球囊霉素和有机碳含量均最大。耕作土壤中易提取球囊霉素更易于向总球囊霉素转化。发现5种土地利用方式下土壤中总球囊霉素含量与土壤有机碳含量极显著正相关,与土壤p H显著负相关;易提取球囊霉素与土壤有机碳含量极显著负相关。总球囊霉素和易提取球囊霉素可作为评价土壤丛枝菌根真菌活性和土壤质量的重要指标。     

基于野外VIS-NIR光谱的土壤盐分主要离子预测

为明确干旱区土壤盐分主要离子的特征光谱,建立精度高和稳定性好的盐渍土预测模型,以新疆阜康市为研究区域,采用网格法采集55个土壤样本,利用实测VIS-NIR光谱,选择多元线性回归(MLR)、支持向量机(SVM)、随机森林(RF)法构建土壤盐分主要离子含量反演模型,而后对反演精度进行检验。结果显示:(1)在0.01显著水平下,土壤盐分与Na~+、Cl~–、Ca~(2+)含量均呈显著相关,相关系数分别为0.978、0.814、0.645;(2)综合光谱响应和相关性分析确定土壤盐分主要离子的特征波段为459、537、1 381、1 386 nm,显著特征波段为459、537 nm;(3)3种模型拟合效果从高到低依次为RFMLRSVM,采用RF所建模型盐分主要离子(Na~+、Cl~–、Ca~(2+))R~2最高,RMSE最小,RPD最大,分别为2.11、2.03、1.80,为最优预测模型。通过选取土壤主要离子显著特征波段,进而采用RF法构建其估测模型,可以有效提取干旱区土壤盐分的主要离子信息。     

短距离样点对土壤呼吸空间变异预测精度的影响

不同采样设计会对土壤呼吸空间变异特征的预测精度产生重要影响。本研究选取黄淮海平原北部潮土区1 km×1 km夏玉米样地,在7×7单元规则格网(样点间距167 m)、完全随机(样点平均间距433 m)以及3×3单元规则格网+完全随机(样点平均间距405m)3种布点方式的基础上,保持样本总量(49)不变,以占总样点2%～14%的短距离样点(样点间距4m)随机替换原方案相应样点个数的方法优化布点方式,应用普通克里金法插值,以均方根误差(RMSE)和确定系数(R2)作为验证指标,检验基于3种布点方式设置的短距离样点对土壤呼吸空间变异预测精度的影响。结果表明:研究区土壤呼吸平均速率为2.65μmol·m?2·s?1,空间分布均呈西高东低,表现出中等程度变异。采样设计对土壤呼吸空间分布的预测精度影响显著,基于3种布点方式设置短距离样点可提高预测精度7%～13%。无短距离样点替换时,规则格网+完全随机的布点方式最优,比完全随机布点和规则格网布点的空间插值预测精度分别提高10%和22%;设置短距离样点替换后,在最优布点方式(规则格网+完全随机)中,对土壤呼吸空间变异的预测精度可再提高4%～7%,其中短距离样点个数占样本总量10%对土壤呼吸空间变异预测精度的提高最为明显。研究发现,基于相同的样本数量设置短距离样点可增加区域范围内样点密度,提高土壤呼吸空间变异预测精度及试验结果的可靠性。因此,在黄淮海平原北部潮土区100 hm2尺度的夏玉米样地中,规则格网+完全随机+10%短距离样点的布点方式是预测土壤呼吸空间变异最适宜的采样布点方式。     

不同施肥处理对梁平柚产量、品质和土壤肥力的影响

通过连续3 a (2014—2017年)的田间试验,以10 a生梁平柚为研究对象,研究不施肥(CK)、单施化肥(CF)、50%化肥+50%有机肥(CF+OF)和单施有机肥(OF)下梁平柚产量、品质和土壤肥力的影响。结果表明,在不同施肥处理中,CF+OF、OF和CF的单果重均无显著性差异(P0.05),但CF+OF的柚子单株果实数最高,柚子产量分别高出OF、CF和CK 8.2%、31.2%和11.82%;CF+OF处理中,柚子果实中的果汁含量、总糖、游离氨基酸和维生素C比CK分别提高20.40%、18.95%、64.34%和27.06%,而柚子果皮厚度、种子数和总酸度显著降低,品质改善;施肥显著提高土壤微生物生物量碳氮,在不同施肥处理中,微生物生物量碳氮比介于7.39～13.89,且差异显著(P0.05)。CF+OF处理中,柚子成熟期土壤可培养细菌、真菌、放线菌数量显著高于或相似于单施化肥,说明化肥和有机肥配施能促进微生物生长繁殖,协调土壤养分供应,改善柚子营养。虽然不同施肥处理对土壤pH无显著影响(P0.05),但是与CK相比,OF和CF+OF处理有机质和速效钾含量增加,CF处理无显著差异(P0.05);CF、OF和CF+OF处理有效磷含量分别比CK增加6.53%、22.74%和34.72%,且差异显著(P0.05);CF+OF碱解氮含量最高,CF和OF次之,CK最低。此外,有机无机配施还可提高土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性,有益于土壤有机质循环、氮磷养分转化、活性氧消除。总之,在不同施肥处理中,有机无机配施显著提高柚子产量,品质得到明显改善,且土壤养分供应协调,土壤微生物数量增加,土壤酶活性增强,有益于土壤养分转化和保持健康。因此,在梁平柚施肥中,提倡有机无机配施很有必要。     

风干土保存时间和湿土培育时间对黄淮海平原潮土酶活性的影响

以经历18年不同施肥管理的土壤为研究对象,阐明它们经过4个不同时间保存或处理后的土壤脲酶、转化酶、脱氢酶、及FDA酶活性的动态变化。处理包括:风干保存30天或鲜土状态、风干保存210天、风干土湿润至田间持水量(25℃)条件下分别培育15天和51天;同时评估这些酶活性的变化程度与土壤本身有机碳含量之间的关系。结果表明,风干土保存时间和风干土湿润后短期培育均对脲酶活性影响很小,但风干土湿润培养51天后其活性则显著降低;随风干土保存时间延长,转化酶活性显著降低;与鲜土相比,风干土湿润培养15天后,脱氢酶活性显著提高,但继续湿润培养至51天后,其活性又降至与鲜土相当,因此风干土湿润培育一定时间后测定的脱氢酶活性可用来代表其田间自然湿度时的状态;FDA酶活性的变异程度最大,与其从鲜土状态至风干状态的活性急剧下降有关。土壤本身有机碳含量与脲酶和脱氢酶的活性变化程度成显著负相关关系,说明土壤有机碳含量是决定它们随环境条件改变而变化的主要因素之一。另外,土壤NH4+-N、NO3--N和可溶性有机碳含量对上述4种处理的响应程度也存在差异。其中风干状态土壤经湿润培育处理后,NH4+-N含量呈先降后升趋势,正好与脲酶活性变化趋势相反;而NO3--N含量整体上呈上升趋势,可溶性有机碳含量则正好相反。