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。     

稻季施肥管理措施对后续麦季N2O排放的影响

2003─2004年选用江苏省宜兴市稻-麦轮作试验田,研究了水稻生长季秸杆(0和3.75×103kg/hm2两个水平)和N肥施用(N0、200和270kg/hm23个水平)对后续麦季N2O排放的影响。结果表明:稻季秸杆施用显著减少了后续麦季N2O的排放,这些减少量主要体现在小麦播种-返青期,方差分析达显著水平(P<0.05)。稻季施用N肥,后续麦季N2O排放减少,但N200和270kg/hm2N肥施用水平的处理间无显著差异。麦季土壤水分情况与N2O排放通量存在显著正相关(P<0.05)。     

尿素施用对稻田土壤甲烷产生、氧化及排放的影响

通过田间和培养试验研究了不施尿素(N0kg/hm2)和施用尿素(N300kg/hm2)对水稻生长期稻田土壤CH4产生潜力、氧化潜力和排放通量的影响。结果表明,水稻全生育期内,施用尿素降低土壤CH4产生潜力,并推迟其达到最大值的时间;尿素作为基肥和穗肥施用抑制土壤CH4氧化,而作为分蘖肥施用短暂地促进然后抑制土壤CH4氧化;施用尿素降低稻田CH4排放量。施用尿素通过同时影响CH4产生潜力和氧化潜力来影响稻田CH4排放。     

淹水土壤有机酸积累与秸秆碳氮比及氮供应的关系

有机酸积累和毒害是稻田秸杆还田中受到广泛关注的问题。本文以水稻与小麦秸杆为材料，采用淹水培养研究了甲酸、乙酸、丙酸及丁酸在士壤中的积累及其与秸秆碳氮比、氮肥添加量的关系。结果表明，在不施用氮肥的情况下。随秸秆用量的增加，秸秆处理的有机酸积累均显著增多。与稻秸处理相比，麦秸处理的有机酸（尤其足丙酸）积累量显著较高，土壤溶液中NH4^＋浓度显著较低。加入尿素明显减少有机酸积累，促进CH4排放，但对CO2的排放无显著影响；氮素的影响在麦秸处理中表现的尤为明显。上述结果说明麦秸的高碳氮比增加了无机氮的生物固定，抑制有机酸向CH4转化，从而导致麦秸处理有机酸积累量高于稻秸处理。施用氮肥是减少麦秸还田后有机酸积累的有效措施之一，但此措施将可能促进CH4的排放。     

土壤强还原过程产生的有机酸对土传病原菌的抑制作用

土壤强还原(reductive soil disinfestation,RSD)能有效杀灭土传病原菌,并已在日本、荷兰和美国取得一系列的推广应用,但对于RSD的杀菌机理不甚明了。本试验采用高效液相色谱和荧光定量PCR等技术研究了以玉米秸秆为有机碳源的RSD处理过程中土壤产生的有机酸种类,以及不同浓度的有机酸对土壤病原菌的抑制效果。结果表明:以玉米秸秆为有机碳源的RSD过程中主要产生了乙酸和丁酸;经50mmol/L丁酸溶液处理的土壤中立枯丝核菌、辣椒疫霉、尖孢镰刀菌及茄劳尔氏菌的数量分别为对照的3.5%、38.9%、11.5%和7.9%;10mmol/L的丁酸可以完全抑制尖孢镰刀菌菌丝的生长;5mmol/L的丁酸即可完全抑制尖孢镰刀菌的孢子萌发。本研究结合前人报道表明有机酸,尤其是乙酸和丁酸,对于RSD的杀菌机理起着重要的作用。     

常熟市水体氮负荷对土地利用方式的响应

为研究水环境变化对土地利用方式的响应,以常熟地区为例,利用ArcGIS10.0空间分析功能和SPSS相关性分析方法,对常熟市各土地利用类型和水体总氮含量进行了分析。结果表明:1990—2010年间常熟地区耕地和水域面积在持续缩减,建设用地和林地面积在增加;各土类状态指数(Di)大小依次为:建设用地林地草地耕地水域;建设用地面积的增加主要占据的是耕地和水域,水域面积的缩减主要被耕地占用;耕地面积与水体总氮含量呈显著性负相关关系(r=–0.959*,P0.05),说明种植型污染贡献比例在下降;林草地与水体总氮含量无显著相关性;建设用地与水体总氮含量呈显著性正相关关系(r=0.929*,P0.05),说明建设用地造成了点源污染。     

土壤强还原消毒过程中产生气体对土传病原菌的抑制作用

土壤强还原(reductive soil disinfestation,RSD)是一种高效、环保的土壤消毒方法,为明确RSD杀菌机理,采用气相色谱和荧光定量PCR等技术研究RSD过程中产生的气体对土传病原菌的杀菌作用。结果表明:RSD过程中土壤能够产生H_2S和NH_3;当在装有25 g病土的三角瓶中分别加入25 m L的H_2S和NH_3时,土壤中尖孢镰刀菌的数量均显著下降,其杀菌效果分别为90.3%和100.0%;当在病土中加入0.125%(w/w)氨水时,尖孢镰刀菌、茄劳尔氏菌、辣椒疫霉和立枯丝核菌的数量分别下降至对照土壤的1.0%、0.3%、0.1%和0.9%;此外,加入10μL氨水即可显著抑制尖孢镰刀菌菌丝生长和孢子萌发,抑制率分别为52.8%和100.0%。表明RSD过程中产生的H_2S和NH_3对RSD过程的杀菌效果起着一定的作用。     

水分管理对水稻生长期CH4和N2O排放季节变化的影响

通过温室盆栽试验研究了持续淹水和间隙灌溉两种典型水分管理模式对水稻生长期CH4和N2O排放季节变化的影响.结果表明,间隙灌溉条件下N2O排放集中在施分蘖肥后的烤田期及随后复水期,烤田结束复水后持续9 d的N2O排放量占季节排放量的34.30%;持续淹水处理,在土壤追肥后且土温较高时同样观测到N2O的排放.间隙灌溉条件下,CH4排放峰值出现在烤田开始后的第3 d并在烤田结束前降为零,烤田结束复水后无CH4排放,水稻生长期CH4排放与土壤Eh呈显著负相关(r=-0.667**,P<0.01):持续淹水条件下水稻移栽后31 d至收获期间土壤Eh持续较低,CH4排放与土温呈显著正相关(r=0.682**,P<0.01).采样频率明显影响水稻生长期CH4和N2O排放量的估算,特别在水分变化剧烈的烤田期及复水期影响更大.     

土壤中有效钴的比色测定

本文介绍了用2.5%HOAc作提取剂时,用5-Cl-PADAB试剂直接比色测定土壤有效钴的方法和条件,以及用EDTA乙醋盐缓冲液作提取剂时,以Zn取代出被络合的Co(Ⅱ),然后用5-Cl-PADAB试剂显色测定Co(Ⅱ)的方法。