土壤有机碳作用及转化机制研究进展

对土壤有机碳作用的综述研究显示：直至20世纪末,对于土壤有机碳的研究主要集中于阐明具不同化学结构有机物质在土壤中的功能,如胡敏酸、富里酸、黄腐酸的化学结构特征及在土壤肥力中的作用。中欧近年的研究则更关注按照有机碳在土壤中的转化特征进行分组,尝试建立这一分组与土壤有机碳功能的关联。按照转化特征,土壤有机碳可分为稳定性有机碳和营养性有机碳两大类型。前者主要指封存于土壤黏粒中的有机碳,很难被土壤微生物分解和矿化。后者主要指通过作物收获后地表及根系残留物、还田秸秆、有机肥施肥进入土壤的有机碳,是土壤有机碳中易于转化的、活跃的组分,也是形成土壤腐殖质和团聚体的主要前体物质。对土壤肥力具有重要意义。多点长期定位试验研究结果显示：土壤有机碳含量实际上表达了土壤中有机碳输入与分解两个过程的动态平衡。当输入量小于矿化量,将导致土壤有机碳含量和土壤肥力下降。当每年输入的有机碳量大于矿化量,土壤有机碳含量会持续上升;直至每年输入量与矿化量相等,土壤有机碳含量不再增加,此时,土壤有机碳含量达到平衡点。在一般农业生产条件下,达到平衡点的时间周期为20—30年。在营养性有机碳投入量过高情况下,这一动态平衡系统也会导致入多出多,达到新的平衡点后,每年会有高量土壤有机物质的矿化,从而引起农田土壤中矿质养分,特别是矿质氮的流失,进入水体及大气环境中。为实现土壤培肥和环境保护双重目标,农田土壤营养性有机碳的投入量应以有机碳的矿化流失不致产生环境风险为宜。新的研究还证实：营养性有机碳进入农田后,在土壤生物作用下分解为一系列短链化合物,再通过生物构建作用与土壤矿物颗粒形成土壤团聚体,并以此对多项土壤肥力性状发挥积极作用。受土壤中腐殖化、有机碳分解等不同过程影响,土壤团聚体持续发生着聚合和崩解,只有持续而丰富的营养性有机碳输入,才能维持土壤中总有机-无机团聚体的稳定度。多点长期定位试验结果揭示：土壤有机碳含量主要取决于气候条件、土壤质地与土地利用类型。在人为因素中,土地利用方式的变化对土壤有机碳含量的影响最大,而施肥、秸秆还田、耕作等农作措施对土壤有机碳含量的影响比较小。耕地土壤上,作物类型不同,其典型的耕作和收获方式不同,收获后存留地表和土壤中的根系残留物数量和质量不同,有机质生成能力不同。在种植有机质消耗性作物时,需要注意在轮作制度中引入有机质增加型作物或施用有机肥料,以保持土壤肥力。     

优化施肥对春小麦产量、氮素利用及氮平衡的影响

2009 ～ 2010年,在宁夏引黄灌区分别以宁春11号和宁春16号小麦为供试作物,利用田间试验研究了优化施肥(OPT)和习惯施肥(CON)对春小麦产量、氮素吸收利用和土壤硝态氮累积的影响,表观评估了土壤—小麦体系氮素平衡.结果表明,相对于CK处理,OPT和CON都显著提高春小麦籽粒产量地上部生物量,并促进籽粒N和地上...     

智能化海量空间信息分析与地图制图软件包IMAT设计及构建

【目的】在农业与环境研究领域,受研究条件和手段限制,多数研究实际上只能集中于点过程、局部地区或某一时段问题,只能关注某些特定主题相关现象和机制。由此产生大量分散数据。通过坐标关联可以对原先在各自独立研究中获取的不同类型数据与证据进行关联,这种连接可能赋予原先所认知的过程以新的涵义。海量空间数据分析方法能够从多渠道、多角度获得对事物的认知,并能够利用新的数据与证据不断修订假设。大数据分析的主要难点是海量空间信息不仅体量大,还要根据数据异质类型进行差异化抽提、整合和表达,难以采用现有主流软件工具,针对这一问题,本研究旨在创建一个能够以自动化和人机交互方式对异源、异质海量空间信息进行抽提、整合与大尺度、大比例尺专题图表达的专用工具——智能制图工具(IMAT)。【方法】采用海量空间信息分析方法中的流程设计与软件设计原则构建IMAT。总设计由系统体系架构设计、系统数据支撑平台设计、模块与组件模型设计3部分组成。程序采用C#为编程语言,以NET Framework 4 Extended为软件开发环境,同时调用制图软件包ArcGIS、数据库软件包Access与界面制作软件包DotNet Bar控件。【结果】IMAT含38个独立功能模块,覆盖了对农业与环境领域产生的海量空间信息进行抽提与制图表达所需主要功能,各模块既可独立进行某项特定数据分析与处理,例如,海量信息调用、存贮、空间要素统计、分类码审核、赋码、要素筛选、数据整合、制图表达等,也可通过多模块组合,完成一项比较复杂的数据抽提与表达任务,弥补了国内外主流数据库软件包与专业制图软件包与在处理海量空间信息方面的功能缺失。IMAT数据分析对象为海量空间数据库。在进行数据分析时,IMAT能够根据研究目标设定对各异源、异质、异构库进行信息抽提的规则,并以自动化、批量化方式完成海量空间信息的逻辑结构与存储结构整合;在进行制图表达时,IMAT能在全图设定分幅图差异化要素抽提规则,并以智能化、自动化、人机交互方式完成由多图幅组成的大比例尺专题图全图的视图表达。【结论】在对农业与环境主题相关海量空间信息进行分析时,IMAT既适用于土壤类型、土壤质地等以多等级分类系统表示的专题要素,也适用于土壤养分含量、土壤污染物含量、面源污染排放指数等以量化分级指标表达的专题要素;既可用于对多专题要素与图层的综合性信息抽提与复合性制图表达,还能用于进行不同比例尺、不同分幅类型的可视化地图制图。IMAT设计中采用组建化模块与模型设计构筑系统体系架构,提高了设计与研制效率;利用函数化的海量空间数据集四元表达式作为IMAT系统中各空间数据库接口文件,使得IMAT各模块均能够接受和处理处于数据整合与表达进程不同阶段的异质、异构海量空间信息,从而实现了各功能模块的可装配性,分析人员能根据数据抽提、整合和表达目标选择并灵活组合适宜的功能模块。     

石灰性土壤中锰素营养的研究——Ⅲ.土壤中MnSO4的转化及不同形态锰的含量变化

土壤中养分的存在形态不同对作物的可给性不同。从植物营养的角度虽然可将土壤中的锰分为三种形态:即速效锰(为作物直接吸收利用的二价锰)、缓效锰(主要为三价锰的氧化物,易于转化为二价锰)和无效锰(不易为作物吸收利用的四价锰),但用试验手段却很难获得这些结果。习用的方法是采用某种提取剂以提出某一形态的锰。本文根据盆栽试验和土壤测定的资料^[1,2],对易还原态、代换态、有机络合剂络合态、磷酸盐溶解态以及水溶态锰在石灰性土壤中的转化和含量变化进行了初步探讨。     

北京市平原农区深层地下水硝态氮污染状况研究

对北京市平原农区481眼深层井硝态氮含量进行了分析。结果表明,北京市平原农区深层地下水硝态氮(NO-3N)含量平均为5.74mgL-1,其中48.4%的调查机井受到人类活动的影响(NO-3N≥2mgL-1),21.0%的机井超过国际安全允许上限(NO-3N≥10mgL-1),8.1%的机井超过我国饮用水上限(NO-3N≥20mgL-1)。地下水位在120～200m的饮用水质量总体较好,硝态氮平均含量为5.16mgL-1,超标率为13.8%;而地下水位在70～100m的农灌水质量相对较差,硝态氮平均含量为5.98mgL-1,超标率为24.1%。近郊地下水质量劣于远郊,其中近郊饮用水超标率为38.7%,远郊为3.0%;近郊农灌水超标率为52.6%,远郊为15.3%。地下水硝态氮超标区域主要集中在老菜区。总体来看,北京市平原农区地下水硝态氮污染程度已超过欧美国家,必需及早采取有效措施加以控制。     

青贮玉米-牛粪尿体系的15N标记及氮素转化研究

15N示踪技术已开始应用于畜禽粪便氮素循环与利用研究领域,而15N在畜禽粪便不同组分和不同形态氮素中的丰度与数量将直接影响到畜禽粪便15N示踪去向与氮素实际去向的一致性。为了解15N在畜禽粪便标记过程的转化特点和在标记粪尿的分布特征,本文首先采用改进的、含有15N标记硫酸铵(60 atom%15N)的Hoagland营养液砂培种植15N玉米,然后将15N玉米和普通玉米以55∶45的氮配比作为混合青贮饲料饲喂1头已空腹2 d的2龄黄牛,饲喂4 d后停喂2 d,收集全部牛粪尿并对其不同组分和形态氮素的15N丰度和数量进行分析。结果表明:标记玉米、混合青贮饲料、牛粪尿的15N丰度分别为48.024%、26.579%和8.044%;标记玉米对硫酸铵15N的回收率为26.3%,牛粪尿对标记玉米15N回收率为36.0%。在收集的牛粪尿氮中,牛粪全氮、牛尿全氮、牛粪铵态氮和牛尿铵态氮量分别占70.25%、29.75%、5.44%和0.03%,其15N丰度分别为9.223%、5.261%、6.505%和5.419%。在短期内通过饲喂黄牛15N青贮饲料制备的标记牛粪尿中,15N丰度在不同组分和形态氮素中的分布并不相同,牛尿氮的15N丰度低于牛粪氮,矿质态和易于矿化态氮的15N丰度低于不易矿化态氮。     

黄壤上烤烟氮素积累、分配及利用的研究

田间条件下，利用同位素15N示踪技术于黄壤有机质含量分别为19.2和40.7 g/kg和当地推荐最佳氮肥用量基础上，设15N用量分别为105和82.5 kg/hm2的情况下，研究了两个试验点烤烟15N积累、吸收比例、氮素利用率及15N在各器官分配。结果表明，在二种有机质含量的黄壤上，烤烟15N吸收规律相似，于烤烟移栽后3~5周内，烟株吸收15N较少，5周后15N积累量明显增加，到移栽后13周达到高峰，肥料15N吸收时间拖后；二种土壤上，肥料15N在整个生育期内积累量分别为28.41和26.55 kg/hm2。烟株于移栽后3~5周来自肥料15N占吸收总氮的比例为53.84%～71.33%，氮（15N）肥利用率为1.11%～7.34%；到烟叶采收结束（移栽后17周）时，烟株来自肥料15N占吸收总氮的比例为28.69%～29.75%，氮（15N）肥利用率为27.06%～32.18%。各个部位烟叶采收结束时，二种土壤上，肥料15N在上部、中部、下部烟叶及茎和花积累分别占吸收肥料总15N的35.08%~35.26%、25.87%~26.19%、17.92%~18.25%和22.73%~24.49%，肥料15N主要集中在中、上部烟叶。可见，肥料氮吸收时期拖后，土壤后期供氮能力强和中上部烟叶肥料氮比例较高是黄壤烟区烤烟氮素营养存在的主要问题。     

滇池主要入湖河道口旱季/雨季水体氮磷污染物变化研究*

 分别于旱季和雨季对盘龙江、大清河、宝象河、捞渔河、柴河、东大河等16条主要的滇池入湖河道的入湖口氮、磷污染物含量进行监测，分析不同入湖河道口氮、磷污染物的时间和空间变化。结果表明：无论是旱季还是雨季，流经昆明主城区的河道其入湖口氮、磷污染物的浓度远高于流经呈贡县的河道和流经晋宁县的河道，流经呈贡县的河道其入湖口氮、磷污染物的浓度比流经晋宁县的河道高。在雨季流经昆明主城区的入湖河道其入湖口氮、磷污染物的浓度远低于旱季；流经呈贡县的河道其入湖口氮、磷污染物的浓度雨季比旱季有明显的增加，流经晋宁县的河道其入湖口氮、磷污染物的浓度雨季比旱季有明显的降低。     

农村土地利用方式对嘉兴土壤氮磷含量及其垂直分布的影响

为了探讨农村不同土地利用方式对土壤氮磷含量的影响，采用现场采样及室内分析测试方法，对嘉兴市水稻田、菜地、果园、畜禽养殖、农村庭院5种土地利用方式下的土壤氮、磷及其垂直分布进行了比较研究，结果表明：（1）不同农村土地利用方式土壤中TN、TP、OlsenP含量均呈自上层向下层逐渐降低的趋势。（2）在不同土地利用方式下，0～40cm土层土壤TN含量差异显著，而40～80cm土层土壤TN含量差异不大。（3）在不同土地利用方式下，0～80tin各土层土壤TP、OlsenP含量的差异均显著。在0～80cm土壤剖面中，养殖场、庭院、果园、菜地土壤TP平均含量分别为水田土壤的4．0、2．1、1．9、1．8倍；土壤OlsenP平均含量分别为水田土壤的35．5、10．6、10．0、4．4倍。     

鸭粪和猪粪中易溶性磷含量特征研究

有机肥易溶性磷与施人有机肥土壤的水溶性磷流失有很好的相关性,是评价施入有机肥土壤磷素流失潜力的一个重要指标.本文以鸭粪和猪粪为研究对象,根据有机肥磷在H2O和0.5 mol·L-1,NaHCO3溶液中的相对溶解性来研究有机肥中易溶性磷的形态及其分布特征.采用两种提取方法:(1)独立提取,风干过筛的有机肥分别用H2O和NaHCO3溶液提取.(2)连续提取,有机肥逐级连续用H2O和NaHCO3溶液提取.研究结果表明,16个有机肥全磷含量的变化范围是4.06～35.08 g·kg-1.在独立提取步骤中,水提取溶液中,鸭粪溶解性总磷(Pt)(0.64～3.51 g·kg-1)占有机肥总磷(TP)的5%～19%,平均为13%,猪粪Pt(2.60～5.35 g·kg-1)占TP的8%～24%,平均为19%;NaHCO3提取出的溶液中,鸭粪Pt(1.14～99 g·kg-1)占TP的8%～32%,平均为20%,猪粪Pt(4.71～14.84 g·kg-1)占TP的21%～71%,平均为44%.连续提取中,H2O和NaHCO3分别提取鸭粪总磷的5%～19%和3%～23%;分别提取猪粪总磷的8%～24%和11%～37%.在提取过程中,猪炎中提取出的无机磷和总磷含量均显著高于鸭粪.无论鸭粪还是猪粪,在各提取溶液的磷素均以无机磷为主,占溶解性总磷的77%～99%左右.连续提取条件下测得的易溶性磷含量与独立提取条件下测得结果有很好的相关性(P<0.01).