土壤管理措施对坡耕地侵蚀退化耕层的恢复作用

【目的】紫色土坡耕地土壤侵蚀严重,研究土壤管理措施对不同侵蚀程度坡耕地耕层侵蚀恢复作用,为紫色土坡耕地耕层质量调控和坡耕地持续利用提供理论及实践依据。【方法】采用单因素方差分析（One-way ANOVA）检验各指标的差异显著性,研究不施肥（CK）、施化肥（F）、施生物炭+化肥（BF）3种土壤管理措施对侵蚀0 cm（S_-0）、侵蚀5 cm（S_-5）、侵蚀10 cm（S_-10）、侵蚀15 cm（S_-15）、侵蚀20 cm（S_-20） 5个不同侵蚀程度坡耕地耕层土壤属性的恢复作用。【结果】（1）随侵蚀程度增加,土壤砂粒含量由38.1%—42.4%逐渐增至44.2%—46.4%,土壤黏粒含量由12.6%—14.8%逐渐减少至9.6%—11.0%;与S_-0、S_-5、S_-10相比,S_-15、S_-20土壤容重显著增大;S_-10侵蚀程度下,土壤抗剪强度最大,在8.71—9.56 kg·cm^-2之间;F、BF处理下S_-15侵蚀程度的土壤稳定入渗率、平均入渗率降幅均最大。（2）不同管理措施下坡耕地耕层土壤属性差异显著,BF处理下土壤砂粒含量小、黏粒含量最大,0—10 cm、10—20 cm土层土壤容重显著低于CK（P<0.05）,土壤总孔隙度、毛管孔隙度均显著高于CK、F处理;BF处理下土壤初始入渗率、稳定入渗率、平均入渗率均最大,CK处理最小;与CK处理相比,BF处理土壤抗剪强度显著增大。（3）随侵蚀程度增加,土壤可蚀性K值显著下降,与S_-0相比,S_-20侵蚀程度下土壤可蚀性K值下降0.1960%—0.2192%;BF处理下土壤可蚀性K值最大,F处理次之,CK最小;S_-10侵蚀程度下F、BF处理的K值均较CK增加幅度最大,分别增加0.0684%、0.1404%。【结论】施加生物炭+化肥在改善土壤物质组成、结构特征、提高土壤蓄渗性能等方面较单施化肥效果更为显著,可有效减轻紫色土坡耕地耕层土壤侵蚀,对侵蚀10 cm条件下的坡耕地耕作层（0—20 cm）土壤的改良效果最佳。     

柠檬酸强化低浓度EDTA对成都平原农田土壤铅和镉的淋洗效率

为了寻找绿色高效的土壤重金属修复技术,研究了柠檬酸与低浓度EDTA不同组合方式对成都平原两类污染农田土壤中Pb和Cd的淋洗率,并测定了淋洗前后土壤中有机质和基础养分含量。结果表明,EDTA单独淋洗时对水稻土Pb、Cd的最高淋洗率为44.94%和88.32%,对紫色土Pb、Cd的最高淋洗率为48.48%和71.85%。柠檬酸单独淋洗时对水稻土Pb、Cd的最高淋洗率为24.71%和69.38%,对紫色土Pb、Cd的最高淋洗率为33.54%和59.77%。柠檬酸与低浓度EDTA复合淋洗效果均优于单独淋洗,其中先EDTA再柠檬酸淋洗组合效果最好。相较于EDTA单独淋洗,该组合方式将水稻土中Pb、Cd的淋洗率分别提高了6.07%和9.67%,将紫色土中Pb、Cd的淋洗率均提高了10.33%和14.73%。同时,复合淋洗还能减少10%以上的土壤有机质与基础养分的流失。综合淋洗效率和土壤有机质及养分的变化,先用EDTA淋洗再用柠檬酸淋洗是最佳淋洗组合。     

氟喹诺酮类抗生素在农业紫色土中的吸附研究

抗生素被广泛作为抗菌药物和添加剂使用在畜牧业中,造成大量抗生素随着动物粪便进入到土壤环境。吸附行为是抗生素在土壤中迁移转化的重要过程,对抗生素的风险评估及污染控制具有重要的意义。本文采用吸附试验研究了两种氟喹诺酮类抗生素(诺氟沙星(NOR)和氧氟沙星(OFL))在重庆广泛分布的紫色土中的吸附特性以及影响因素。结果表明:NOR和OFL在紫色土上的吸附过程较快,5 h就能达到吸附平衡,吸附常数Kd能达到3 082 L/kg。Freundlich吸附等温模型能很好拟合紫色土对NOR和OFL的等温吸附过程。由吸附过程的吉布斯自由能ΔG和吸附能E可知,紫色土吸附NOR和OFL主要是通过物理吸附。溶液pH6会降低紫色土对NOR和OFL的吸附。当溶液离子强度从0.005 mol/L增加至0.05 mol/L时,NOR和OFL在紫色土上的吸附量分别降低了10.2%和11.7%。土壤有机质对NOR和OFL的吸附过程影响很小。     

锯木灰渣改良退化菜园紫色土壤的效果研究

以重庆市九龙坡区白市驿镇蔬菜基地为试验平台,通过大田试验,研究了锯木灰渣不同施用量还田1年后对酸性紫色土改良效果,并进一步分析了锯木灰渣对土壤微生物群落及微生物碳、氮的影响,以期为紫色菜园退化土壤养分和酸化的修复提供合理措施,同时实现循环农业的可持续发展。结果表明:(1)锯木灰渣施用能显著提高蔬菜产量,且随着施用量的增加呈增加趋势,其中锯木灰渣施用量为18 000 kg hm~(-2)时,产量较未施用锯木灰渣(A0)处理显著提高了76.1%~121.9%;(2)经锯木灰渣处理的退化紫色土表层和亚表层的有机质含量和pH提高,尤其是锯木灰渣施用量为18 000 kg hm~(-2)的改良效果较佳,但是过高的锯木灰渣施用量处理对土壤交换性H~+、Al~(3+)效果反而下降,而施用量为12 000~15 000 kg hm~(-2)处理的效果较佳,其中表层土壤交换性H~+、Al~(3+)分别为0.19~0.20,0.63~0.67 cmol kg~(-1);(3)12 000~15 000 kg hm~(-2)的锯木灰渣施用量对土壤碱解氮和速效钾的提升效果较佳,18 000 kg hm~(-2)处理的有效磷含量最大,较A0处理增加了55.3 mg kg~(-1);(4)无论在表层土壤还是亚表层土壤中,细菌的种群数量分布最多,其次为真菌和放线菌,分别在12 000,9 000,6 000 kg hm~(-2)锯木灰渣施用量下的种群数量达到最大值;9 000~12 000 kg hm~(-2)处理对提高表层土壤微生物量碳含量较为明显,较A0显著提高了70.4%~78.7%,18 000 kg hm~(-2)处理的土壤微生物生物量氮(SMBN)含量最大(40.54 mg kg~(-1)),其次为9 000 kg hm~(-2)处理(34.32 mg kg~(-1))。综上,锯木灰渣施用量为12 000~15 000 kg hm~(-2)时对退化紫色土的改良效果较好。     

施肥方式对紫色土农田生态系统N2O和NO排放的影响

依托紫色土施肥方式与养分循环长期试验平台(2002年—),采用静态箱-气相色谱法开展紫色土冬小麦-夏玉米轮作周期(2013年10月至2014年10月)农田生态系统N_2O和NO排放的野外原位观测试验。长期施肥方式包括单施氮肥(N)、传统猪厩肥(OM)、常规氮磷钾肥(NPK)、猪厩肥配施氮磷钾肥(OMNPK)和秸秆还田配施氮磷钾肥(RSDNPK)等5种,氮肥用量相同[小麦季130 kg(N)×hm~(-2),玉米季150 kg(N)×hm~(-2)],不施肥对照(CK)用于计算排放系数,对比不同施肥方式对紫色土典型农田生态系统土壤N_2O和NO排放的影响,以期探寻紫色土农田生态系统N_2O和NO协同减排的施肥方式。结果表明,所有施肥方式下紫色土N_2O和NO排放速率波动幅度大,且均在施肥初期出现峰值;强降雨激发N_2O排放,但对NO排放无明显影响。在整个小麦-玉米轮作周期,N、OM、NPK、OMNPK和RSDNPK处理的N_2O年累积排放量分别为1.40 kg(N)×hm~(-2)、4.60 kg(N)×hm~(-2)、0.95 kg(N)×hm~(-2)、2.16kg(N)×hm~(-2)和1.41 kg(N)×hm~(-2),排放系数分别为0.41%、1.56%、0.25%、0.69%、0.42%;NO累积排放量分别为0.57 kg(N)×hm~(-2)、0.40 kg(N)×hm~(-2)、0.39 kg(N)×hm~(-2)、0.46 kg(N)×hm~(-2)和0.17 kg(N)×hm~(-2),排放系数分别为0.21%、0.15%、0.15%、0.17%、0.07%。施肥方式对紫色土N_2O和NO累积排放量具有显著影响(P0.05),与NPK处理比较,OM和OMNPK处理的N_2O排放分别增加384%和127%,同时NO排放分别增加3%和18%;RSDNPK处理的NO排放减少56%。表明长期施用猪厩肥显著增加N_2O和NO排放,而秸秆还田有效减少NO排放。研究表明,土壤温度和水分条件均显著影响小麦季N_2O和NO排放(P0.01),对玉米季N_2O和NO排放没有显著影响(P0.05),土壤无机氮含量则是在小麦-玉米轮作期N_2O和NO排放的主要限制因子(P0.01)。全量秸秆还田与化肥配合施用是紫色土农田生态系统N_2O和NO协同减排的优化施肥方式。     

湘东地区紫色土在中国土壤系统分类中的归属

为了研究湖南省东部地区紫色土在中国土壤系统分类中的归属,选取6个典型紫色土土种的土壤剖面,在对其成土环境、剖面形态特征及其理化性质研究的基础上,按照中国土壤系统分类检索、土族和土系划分标准,确定了其在中国系统分类中的归属及其土系的划分。结果表明:(1)受局部区域气候条件、植被类型和地形地貌等成土环境的影响,湘东地区所调查的6个典型紫色土土种剖面的发生特性不尽相同,检索出的诊断层包括淡薄表层和雏形层,诊断特性包括湿润土壤水分状况,热性土壤温度状况,准石质接触面,铝质特性,铁质特性,红色砂、页岩、砂砾岩岩性特征和氧化还原特征,分别归属于雏形土和新成土2个土纲,包括了普通铝质湿润雏形土、红色铁质湿润雏形土、普通湿润正常新成土和普通红色正常新成土4个亚类,可划分为6个土族和6个土系。(2)本次调查的6个典型紫色土土种的色调介于5YR~7.5R,均未满足中国土壤系统分类检索中"紫色砂、页岩岩性特征"的色调为2.5RP~10RP的定义,但如果将"紫色"的色调放宽到R,则有3个剖面可满足"紫色"色调。     

模拟径流试验条件下紫色土有机肥氮素流失特征研究

为研究有机肥化肥施用于紫色土后氮素流失特征的差别,以牛粪、有机-无机复混肥、沼液、油枯、化肥(磷酸氢二铵)为供试肥料,通过人工模拟径流试验,对比研究典型有机肥、化肥中氮素在紫色土径流中的流失特征。试验结果显示,在供试条件下,施肥处理径流液中总氮含量均极显著(P0.01)高于不施肥的空白,为空白的3.4～9.1倍;而供试有机肥处理径流液中总氮含量与化肥处理相比差异不显著(P0.05)。供试有机肥相对化肥总氮流失率大小顺序为牛粪有机-无机复混肥沼液油枯。紫色土中的径流总氮含量与降雨强度、施肥量、坡度呈显著正相关关系(P0.05),且坡度是引起氮素流失最主要的因素,施肥量次之,降雨强度最小。在模拟径流试验条件下,颗粒态氮是供试肥料在紫色土中的主要流失形态,占总氮的52.51%～81.50%,铵态氮流失大于硝态氮,其中铵态氮占总氮的11.44%～43.57%,硝态氮仅占总氮的1.74%～14.55%。由此表明,在紫色土中施用有机肥一样会造成氮素径流流失,且有机肥总氮流失在一定条件下还可能高于化肥。因此,在农业生产过程中应该合理选用不同类型的有机肥,并合理控制施用量。     

不同生态恢复措施对紫色土活性有机碳的影响

研究不同生态恢复措施—"参考林分"(C0)、"林果草+水平沟"(C1)、"乔灌草+竹节沟"(C2)、"油茶+等高草带"(C3)和"未治理地"(CK)对土壤总有机碳和活性有机碳的影响。结果表明:生态恢复后,其中C1和C2措施总有机碳含量分别比未治理地CK增加了51.87%和52.90%(P0.05),达到C0措施的48.42%和48.75%。然而,C3措施未显著影响总有机碳含量,仅为C0措施的29.32%。C1和C2措施的微生物量碳、冷水和热水浸提的可溶性有机碳含量均显著提高,分别比CK措施增加了49.91%~78.77%、43.15%~91.11%和28.17%~108.36%,达到C0措施的67.01%~89.47%、35.65%~57.95%和32.88%~39.21%,而C3措施的微生物量碳和冷水浸提的可溶性有机碳略为减少,而热水浸提的可溶性有机碳增加了29.87%。土壤总有机碳与各活性碳之间以及各活性碳之间相关性均达到极显著水平。微生物量碳、冷水和热水浸提的可溶性有机碳占总有机碳的比例分别介于1.91%~4.73%、0.76%~2.49%和4.11%~8.16%之间。     

施用镁硼钼肥对山地紫色土烤烟产质量的影响

以NC297为材料,通过田间试验研究了施用镁硼钼肥对山地紫色土烤烟产质量的影响。结果表明:紫色土施用镁、硼、钼肥能有效促进烟株早生快发,延长生育期,改善烟株农艺性状,提高烤烟经济效益、工业可用性;同时施用镁、硼、钼的T4处理的经济性状、化学成分最好,施用硼的T2处理评吸质量最好,施用钼的T3处理各项指标中偏上,施用镁肥的T1处理烟叶等级结构最好,CK处理除化学成分协调性较好外,其他指标均较差。     

电渗析与酸淋洗模拟紫色土酸化的效果比较

为了比较电渗析与酸淋洗试验模拟紫色土酸化的效果,在重庆地区采集了不同pH(5.00和7.06)的2个紫色土,分别进行不同天数(1,2,5,7,10天)的电渗析和酸淋洗试验处理,并分析了试验处理前后土壤的酸度特征和交换性盐基成分含量变化。结果表明,在整个10天的淋溶处理过程中,2种紫色土的pH均无显著变化,说明紫色土具有一定的酸缓冲能力,短期的酸雨淋溶不能实现紫色土的严重酸化。而采用电渗析处理10天后,中性紫色土和酸性紫色土的pH分别降低3.4和1.1个单位。在整个电渗析处理过程中,土壤的交换性酸含量显著升高,盐基离子大量淋失。电渗析可以实现对紫色土的快速酸化处理。2种紫色土中,电渗析处理后中性紫色土的酸化程度大于酸性紫色土。这是由于中性紫色土的表面负电荷量更高,导致更多致酸离子吸附在土壤胶体表面,最终造成中性紫色土的酸化程度更加严重。因此,电渗析处理比酸雨淋溶处理对紫色土酸化效果更好,且可用于紫色土的酸化机理研究。进一步结合2种方法的技术可操作性,认为电渗析法是研究紫色土酸化问题的一种有效技术手段。