太湖流域典型设施蔬菜地土壤结构特征研究

快速城市化背景下设施蔬菜产业迅速发展，研究设施蔬菜地土壤结构演变特征，对强烈人为作用下土壤资源的可持续利用具有重要意义。本文以太湖地区水稻田、露天菜地和设施菜地为研究对象，采集表层和犁底层土壤进行理化分析，以土壤大孔隙（>50μm）、土壤水稳性团聚体表征土壤结构，通过与当地传统的水稻田和露天蔬菜地两种土地利用方式对比，研究设施菜地土壤结构的变化特征，并分析了其影响因子。结果表明，设施蔬菜种植显著增加了土壤大孔隙，并提高了土壤团聚体的稳定性，大孔隙方面主要增加了耕层（0-15cm）50-500μm和>500μm部分的孔隙度，其孔隙度与水田相比分别提高了133%和141%，与露天菜地相比分别提高了120%和50.4%；土壤团聚体表现为小团聚体减少，大团聚体增加，相比于水稻田和露天菜地，耕层水稳性团聚体平均重量直径（MWD）提高了72.3%和26.6%，团聚体破坏率（PAD）降低了46.5%和37.8%；犁底层MWD分别提高83.9%和78.1%，PAD降低42.9%和44.8%。有机质和土壤质地与土壤传输孔隙和团聚体稳定性具有显著相关性。相关分析结果表明，土壤结构参数与有机质含量和砂粒粉粒含量显著相关，研究区土壤质地为粉砂壤土，质地轻，设施菜种植中有机肥施用量倍增，有机质含量显著提高，有利于增加设施蔬菜土壤的大孔隙，增加大团聚体含量，提高团聚体稳定性。轻质粉砂壤土进行设施蔬菜种植后每茬施用有机肥11.3t/ha，能改善土壤结构，有效避免集约化种植后土壤板结现象。     

混合方式对泡沫砂与土壤混合均匀性的影响

通过设置常规混合+风干态泡沫砂(CK)、常规混合+水浸态泡沫砂(1T)、常规混合+泥浆态泡沫砂(2T)、分层混合+风干态泡沫砂(3T)和分层混合+水浸态泡沫砂(4T) 5个处理,研究了不同混合方式对泡沫砂和土壤混合均匀性的影响,并采用容重的标准差和变异系数表征混合均匀性。结果表明:泡沫砂形态显著影响了混合均匀性。采用常规混合时,水浸态泡沫砂显著增加了0～10 cm和0～20cm土层混合均匀性,容重的标准差比风干态泡沫砂分别降低了188%和105%,容重的变异系数分别降低了62.1%和50.1%;与风干态泡沫砂相比,泥浆态泡沫砂不仅显著降低了不同土层的混合均匀性,还显著降低了混合物内部的混合均匀性,0～10 cm土层容重的标准差和变异系数分别比10～20 cm土层显著增加68.1%和50.8%。单变量分析表明,混合方式对混合均匀性无显著性影响,混合方式和泡沫砂形态之间无交互效应,泡沫砂形态是影响泡沫砂和土壤混合均匀性的主要因素。采用水浸态泡沫砂在常规混合方式下与土壤混合,不仅提高了混合物整体以及不同土层的混合均匀性,而且还降低了不同层次之间混合均匀性的差异。因此,建议采用常规混合+水浸态泡沫砂的方式混合土壤和泡沫砂。     

秸秆还田对云南典型烟区土壤物理性状的影响

为研究典型烟区秸秆还田对土壤物理性状的影响,以云南省典型烟区(峨山县)为研究区,对CK(未秸秆还田)和SR(秸秆还田)处理的耕作层(0～15 cm)和犁底层(15～25 cm)土壤进行调查分析,结果表明:与CK相比,SR处理耕作层土壤有机质、全氮和活性有机质含量分别提高了13.4%、10.9%和21.6%,犁底层分别提高了32.7%、25.7%和47.4%,秸秆还田对犁底层的改良效果更为明显。从土壤物理性质上看,SR处理耕层作和犁底层土壤容重分别比CK降低了4.9%和6.6%,通气孔隙度分别比CK增加了34.3%和163%。因此,在典型烟区实施秸秆还田,可以显著增加土壤通气孔隙,降低土壤容重,显著提高土壤活性有机质含量,使之满足优质烟草生长所需的土壤环境,为其他烟区土壤改良提供理论指导和技术支持。     

稻改设施有机蔬菜土壤碳氮磷含量与生态化学计量特征研究

为探讨稻田改为设施蔬菜地后长期施用有机肥对土壤养分均衡供应的影响,于2021年收获后采集南京市郊区种植历史为13和18年的露天有机菜地土壤和设施有机菜地耕层(0～15 cm)和犁底层(15～30 cm)土壤,同时采集毗邻稻田作为基准,空间替代时间,对土壤理化性质、养分特性和碳氮磷化学计量特征变化规律进行分析。结果表明,稻田转为设施有机菜地后,除碳库活度指数(AI)外,土壤溶解有机碳(DOC)、活性有机碳(AOC)、碳库指数(CPI)、碳库管理指数(CPMI)均呈“∧”形的先升后降趋势。各处理间耕层土壤MBC无显著差异。设施有机菜地的土壤氮磷钾累积量、碳氮比、碳磷比和氮磷比均显著高于露天有机菜地土壤。18年设施有机菜地耕层土壤碳氮比、碳磷比和氮磷比分别较露天菜地高7.32%、23.22%和18.57%,犁底层差异不显著。相关分析表明,不同活性有机碳组分与养分计量比间的关系强度存在差异,其中土壤碳氮比受有机碳总量的影响较大,土壤氮磷比受活性有机碳组分的作用更显著,土壤碳磷比同时受到土壤有机碳质量、数量、碳库管理指数的综合影响。研究表明,长期施用有机肥对土壤养分累积的改善作用受时间限制,且在养分平衡供应的调控效果较弱。     

腐植酸尿素对土壤矿质氮含量及生菜品质的影响

为探究腐植酸尿素对蔬菜品质的影响,以半结球生菜为指示作物,设CK(不施氮肥)、T1(常规尿素)、T2(腐植酸尿素)、T3(商品有机肥)4个处理,测定根际和非根际土壤铵态氮、硝态氮含量及变化,以及生菜硝酸盐、草酸、亚硝酸盐、可溶性总糖、维生素C含量等品质指标,采用隶属函数法评价腐植酸尿素对生菜品质的综合影响。结果表明,与非根际土壤结果一致,腐植酸尿素处理的平均根际土壤矿质氮(铵态氮+硝态氮)含量(w)为137.77 mg·kg^-1,高于其他处理,且以硝态氮为主。随着种植茬数增加,腐植酸尿素处理的土壤铵态氮、硝态氮富集率由正转负。腐植酸尿素处理的生菜可食部分鲜质量显著高于常规尿素处理。土壤铵态氮含量与可食部分鲜质量呈显著正相关,蔬菜硝酸盐含量与土壤硝态氮含量呈显著正相关。综上所述,腐植酸尿素有利于高品质蔬菜生产,但其对土壤铵态氮、硝态氮的调控机制仍需进一步研究。     

太湖流域典型农田土壤磷库演变特征及环境风险预测

水体磷污染及其产生的富营养化等生态效应已成为流域性突出问题,其主要来源之一为农田磷流失。磷流失主要受土壤磷形态及有效性等因素影响,而土壤磷库又具有很强的空间分异特征。因此,聚焦水体富营养化较为突出的太湖流域,选取典型水旱轮作农田土壤为研究对象,基于系统随机布点法采集农田土壤样本319份,植株样本83株,分析土壤磷库演变规律并预测其环境风险。研究结果表明：与全国第二次土壤普查及2009年前期调查结果相比,该区域土壤全磷与有效磷（Olsen-P）含量均显著提高。根据水稻土Olsen-P的临界意义,该区域93.1%的农田土壤有效磷含量超过10 mg?kg-1,土壤基本不缺磷;有效磷高于20 mg?kg-1-占总土壤样本的65.2%,说明大部分农田土壤磷库处于盈余状态。进一步基于磷素生物有效性的分级方法（biologically based P,BBP）对土壤磷的生物有效性进行分析,发现氯化钙磷（CaCl2-P）、柠檬酸磷（Citrate-P）、酶提取磷（Enzyme-P）以及盐酸磷（HCl-P）与Olsen-P均呈极显著正相关（P<0.001）,说明四种形态磷素均为土壤有效磷源。土壤全磷和有效磷含量呈极显著正相关关系（P<0.001）,土壤有效磷与植株地上部分（籽粒+秸秆）以及地下部分（根）全磷含量呈显著正相关关系（P<0.01）。同时基于CaCl2-P与Olsen-P的相关性分析,认为该区域能造成环境风险的土壤有效磷阈值为30 mg?kg-1,超过环境阈值,环境污染风险会大大增加。因此,针对该区域土壤磷库较强的空间差异性,建议在区域养分管理以及环境保护过程中重点关注土壤磷的高效利用。     

土壤供保氮能力决定稻田氮肥增产效果和利用率

黑龙江五常和江苏常熟分属我国东北和华东单季稻区优质粳米的代表性产地,但五常维持水稻高产所需氮肥投入量通常远低于常熟而其增产效果优于常熟。由于两地水热条件、作物品种、农田管理和土壤类型均不同,究竟是何原因导致这种区域差异尚不清楚。为探究土壤因素的影响,在两地稻田分别取黑土型水稻土(BS)和乌栅土(WS),设不施氮(CK)、低氮和高氮(N 150和300 kg·hm^-2标记尿素)处理,开展盆栽试验,比较水稻产量、氮肥利用及总损失的土壤差异,并结合室内淹水矿化培养试验,研究两种水稻土氮素矿化特征。结果发现：在相同气候和水稻品种及管理条件下进行的盆栽试验中,各处理水稻产量、氮肥增产效果及地上氮素吸收累积量BS均优于WS,差值法氮肥利用率BS较WS高出20.0～28.7个百分点,然而¹⁵N示踪法氮肥利用率BS却仅较WS高5.56～8.01个百分点。尽管施氮后水稻吸收土壤氮均增加,但BS土壤来源氮增量较WS高95.0%～215%。根据CK和相应施氮处理水稻地上部土壤来源氮差值可计算土壤氮素表观激发量在BS为173～354 mg·pot^-1