近30年湟水流域土壤全氮时空变异及影响因素

基于湟水流域1985年第二次土壤普查的45个剖面数据和2015年土壤调查的61个剖面数据,采用统计和地统计学法,分析了流域0~15 cm和15~30 cm土层近30年全氮(TN)的时空变异及影响因素。结果表明:从1985年至2015年,0~15 cm和15~30 cm层TN均值分别由1.33 g kg-1和1.15 g kg-1升高至2.25 g kg-1和2.08 g kg-1,增幅为69.20%和80.87%;近30年来,湟水流域0~15 cm和15~30 cm土层全氮呈现增加趋势,其中西部、北部、中部以增加为主,东南部以递减为主;空间相关性由强变为中等,1985年TN含量在东西和南北两个方向均呈现先减后增的趋势,2015年则整体呈从东南向西北增加的趋势;气候因子、海拔、土壤质地、土壤类型等自然因素和土地利用、施肥、种植结构以及农业机械化等人为因素共同导致了TN时空分异,人类对土壤养分干预作用表现出增强的趋势。考虑到TN含量存在较大的时空变异,建议建立湟水流域土壤TN含量长期监测点,并对农业氮肥的施用实行分区管理,以保障整个农业流域的可持续发展。     

近25年来典型红壤区土壤pH变化特征——以江西省余江县为例

近些年中国南方红壤区土壤酸化问题的受关注程度有所下降,但酸化一直是红壤生态系统面临的主要问题之一,查明土壤pH时空演变特征对该地区制定合理高效的农业和环境管理措施具有重要意义。基于江西省余江县1982年和2007年的土壤采样数据,分析了全县两个采样时期的土壤pH空间分布格局及近25年来的演变趋势。结果表明,余江县土壤pH已由1982年的5.66,降至2007年的4.74。从土壤类型来看,潮土的pH下降幅度最大,达到1.02,水稻土和红壤的下降幅度较为接近,分别为0.89和0.88;从土地利用方式来看,林地和水田pH降幅分别为1.00和0.92,旱地降幅为0.82。从全县范围来看,绝大部分地区土壤pH出现大幅下降,中北部和西南部的部分地区下降幅度较突出;相对于1982年,2007年土壤pH降幅分别以0.8～1.2和0.4～0.8区间为主,分别占全县面积的73.82%和15.46%;全县土壤1982年以微酸等级为主,而2007年除全县近13.0%的区域土壤已成为强酸土壤外,其余大部分地区土壤也已接近强酸等级。可见,自全国第二次土壤普查以来近25年间,余江全县及各土壤类型和土地利用方式的土壤pH大幅下降,土壤酸化形势严峻,亟需采取相应措施加以应对。     

转基因棉花对土壤生态环境的影响

总结了转基因棉花在生态安全性方面的研究进展,重点介绍了转基因棉花对土壤生态环境的影响,包括：外源基因表达产物在土壤中的富集;外源基因表达产物对土壤生物的影响：外源基因在土壤生态系统中的水平转移。认为目前对转基因棉花的土壤生态学过程的研究较少,尚难以确定转基因棉花对土壤生态环境的影响程度。并由此介绍了Biolog系统和DNA指纹技术在土壤生态安全性研究中的应用。     

土壤提取液中酰基高丝氨酸内酯的气相色谱-质谱检测方法优化

建立并优化了利用气相色谱-质谱(Gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)检测酰基高丝氨酸内酯(Acyl-homoserine lactones,AHLs)的分析方法。通过优化升温程序,采用选择离子检测(m/z 143),可同时检测7种AHLs(C4、C6、C7、C8、C10、C12和C14),检出限分别为1.50、2.00、1.50、2.00、2.00、2.50和2.50μg l-1,在2.0 mg l-1浓度范围内均呈线性关系(R20.997)。加标回收率实验表明,采用乙酸乙酯萃取,水中7种AHLs的回收率均在54%~97%之间;不同比例的土水体系中,砖红壤和黄棕壤提取液中AHLs的回收率均在56%~108%之间。不同介质中AHLs回收率与其Log P值(P:AHLs在正丁醇和水溶液中的分配比)及水溶解度对数均显著相关,表明采用乙酸乙酯萃取水和土壤提取液中的AHLs时,回收率主要与AHLs的Log P值和水溶解度有关。采用该方法对土壤提取液中AHLs进行测定发现砖红壤和黄棕壤提取液中7种AHLs的浓度分别为3.8~8.7μg l-1和4.2~9.8μg l-1。因此,不仅对于水溶液,土壤提取液等复杂介质中的AHLs也可以采用乙酸乙酯萃取后GC-MS进行分析测定。     

好气和淹水处理间苏南水稻土有机碳矿化量差异的变化特征#br#

 【目的】探讨好气与淹水处理间水稻土有机碳矿化量差异的变化特征。【方法】采集江苏省常熟市全市范围的代表性水稻土样品并布置室内好气与淹水处理的恒温培育试验,观测土壤有机碳矿化的动态过程及矿化量变化,比较分析不同水分状况处理的土壤有机碳矿化量差异及形成机制。【结果】培养过程中不同水分状况处理下土壤有机碳日均矿化量变化趋势有显著差异,好气处理下培养前期迅速下降,而淹水处理下则迅速升高,并均在培养10 d后趋于稳定;好气与淹水处理间有机碳日均矿化量差异主要表现在培养前期,随培养时间延长而不断减小,以致培养后期差异不明显。好气处理下土壤的基础呼吸强度、有机碳日均矿化量和累计矿化量分别是淹水处理的2.26—19.11、0.96—2.41、0.96—2.41倍。统计分析表明,土壤中微生物生物量碳、氮含量越高则好气与淹水处理间呼吸强度差异越大,而若土壤中微生物生物量氮、水溶性有机碳含量越高则好气与淹水处理间土壤有机碳日均矿化量差异越大。【结论】淹水处理造成土壤微生物活性降低是导致土壤呼吸强度下降的主要原因,而在整个培养过程中土壤有机碳矿化量的变化还与水溶性有机碳含量有关。     

农业土壤NO排放研究进展

本文综述了近年来有关农业土壤NO排放研究的进展,包括NO的形成机制、采集与测定方法、排放量、影响NO排放的主要因素以及减少NO排放的有关措施等;在此基础上,提出了今后一段时期,我国农业土壤NO排放研究的重点仍然要更深入探讨农业土壤NO的产生和排放机制、主要影响因素与NO排放的定量关系、通过模型的建立估算不同区域农业土壤NO的排放量以及提出合理的减排措施。     

长期施肥对潮土团聚体有机碳分子结构的影响

采取长期施用有机肥（CM）、一半化肥氮和一半有机肥氮（HCM）、化肥（NPK）和不施肥对照（CK）的土壤,用湿筛法分为大团聚体（2000~250 μm）、微团聚体（250~53 μm）和粉砂 黏粒组分（<53 μm）,利用固态13C-核磁共振技术分析了土壤和团聚体中有机质的分子结构特征。结果表明,随着团聚体粒径减小,烷基碳/烷氧碳比值逐渐提高,并与土壤C/N呈显著负相关（R2 = 0.421,p = 0.022）,表明随着团聚体粒径减小,有机质的分解程度不断增加。与对照土壤相比,长期施用有机肥（HCM和CM处理）提高了土壤中烷氧碳和羰基碳的相对含量,烷氧碳的增加主要是由于大团聚体中甲氧基和含氮烷基碳相对含量的增加,羰基碳则主要在大团聚体和微团聚体中积聚。施用化肥土壤提高了烷氧碳和烷基碳的相对含量,烷氧碳增加主要是由于大团聚体中甲氧基和含氮烷基碳以及微团聚体中含氧烷基碳相对含量的提高,烷基碳增加主要发生在大团聚体。有机肥和化肥处理土壤中芳基碳相对含量降低1.8%~4.6%,主要是大团聚体和微团聚体中芳基碳比例下降引起的。而在粉砂 黏粒组分中芳基碳和酚基碳均增加,烷基碳相对含量降低5.9%~7.1%,表明施肥更利于芳香碳在小粒径组分中积累,减弱烷基碳在小粒径组分中的积累。结果表明长期施用有机肥可通过大团聚体和微团聚体物理保护肥料带入的大量碳水化合物和有机酸从而提高土壤有机碳含量。     

利用X射线CT研究多尺度土壤结构

土壤结构影响着土壤中的各种物理、化学和生物学过程。近年来,X-射线CT已经发展为研究土壤结构的主要手段。本文首先介绍X射线CT的基本原理,然后总结了主要的CT类型及其在土壤结构研究中的应用。在此基础上,举例介绍了医用CT、工业显微CT和同步辐射显微CT在大土柱（直径100 mm,高200 mm）、小土柱（直径30 mm,高30 mm）和团聚体（直径5 mm）结构研究中的应用,利用CT图像的处理和分析方法,分析了不同大小样品的孔隙分布特征,讨论了综合利用不同类型CT研究不同尺度土壤结构的方法。     

秸秆生物质炭对稻田土壤剖面N2O和N2浓度的影响*

氧化亚氮（N2O）和氮气（N2）是淹水稻田土壤剖面反硝化过程的重要气态产物,可通过土水界面向大气排放,也可随水向下淋溶。秸秆生物质炭施入稻田后会改变土壤理化及微生物学性质,影响反硝化过程及N2O和N2产排。本研究依托2010年夏建立的连续秸秆生物质炭还田的稻麦轮作农田试验,通过埋设淋溶管收集土壤剖面溶液,采用气相色谱和膜进样质谱分别定量溶液中N2O和exN2（反硝化产生N2量）,观测了2018和2019年水稻季不同秸秆生物质炭施用量（CK：每季0 t·hm-2;1BC：每季2.25 t·hm-2;5BC：每季11.3 t·hm-2;10BC：每季22.5 t·hm-2）下0~1 m土壤剖面溶液中N2O和exN2浓度的时空变化,评估了长期施用秸秆生物质炭对稻田土壤剖面反硝化作用及其主要气态氮产物exN2随水流失的影响。结果表明,两个稻季CK处理N2O浓度以60 cm处较高,exN2浓度则随土壤深度增加呈降低趋势。秸秆生物质炭处理能降低剖面N2O和exN2浓度,以10BC处理最为明显。其中,N2O浓度降低以60 cm处较大,exN2浓度降低随土壤深度增加而加大。施用秸秆生物质炭对土壤剖面溶液无机氮（NO3-+NH4+）含量无明显影响,但5BC和10BC处理增加了可溶性有机碳（DOC）和溶解氧（DO）浓度以及氧化还原电位（Eh）。CK处理下土壤剖面溶液N2O和exN2浓度变化与DOC、硝态氮（NO3-）及DO有关;秸秆生物质炭处理下则主要受DO和Eh控制。exN2淋溶量（按1 m深度计算）CK处理下为2.3 ~5.5 kg·hm-2,相当于无机氮和有机氮（DON）淋溶量的32%~34%,5BC和10BC处理则降低为1.7 ~3.7 kg·hm-2和1.1~1.9 kg·hm-2,上述结果表明,反硝化产生N2随水淋溶量不容忽视,秸秆生物质炭还田可改善淹水稻田土壤剖面的通气状况,增加DO,提高Eh,进而有效减少深层反硝化及其主要气态产物exN2随水流失的风险。     

沼液的园林地消解处理利用及其对土壤微生物碳、氮与酶活性的影响

近年来,沼气工程发展迅猛,产生的大量沼液处理和排放问题日益突出,成为水环境保护中亟待解决的关键问题。为研究沼液灌溉园林地土壤进行消解处理利用过程对土壤微生物碳、氮及酶活的影响,提出沼液安全排放处理的新途径,通过在江苏宜兴万石镇葡萄园基地进行大田试验,比较了不同处理下沼液消解利用过程对土壤微生物碳、氮以及土壤微生物量碳与土壤有机碳的关系,并测定了土壤几种常见酶的活性。结果表明,沼液园林地（葡萄园）消解利用过程不会降低土壤微生物碳、氮含量,地面间作黑麦草或地下安装排水管道时能显著提高土壤微生物碳、氮含量,分别提高8.70%和17.34%。沼液园林地消解利用能提高土壤微生物量碳与土壤有机碳比率,但未达到显著性水平。沼液在园林地消解利用中,只进行沼液灌溉的处理区土壤蔗糖酶活性略微下降,其他试验区土壤蔗糖酶含量较对照区显著性提高,试验区土壤脲酶也较对照区提高了数倍以上,但土壤酸性磷酸酶和过氧化氢酶在该试验研究中未表现出较大变化。该试验仅为沼液消解处理利用的田间短期效应,沼液园林地消解利用处理对作物品质、土壤肥力和农业生产环境的综合影响仍需进行长期试验验证。