稻草易地还土对丘陵红壤团聚体碳氮分布的影响

利用新垦坡地、熟化旱地两个定位试验的典型处理(不施肥、化肥、稻草 NP),研究稻草易地还土对丘陵红壤水稳定性大团聚体(>0.25 mm)内碳、氮分布的影响。结果表明,稻草易地还土提高了土壤大团聚体含量;团聚体粒径越大,有机碳和全氮的含量越高;与对照相比,稻草易地还土提高大团聚体内的有机碳含量10.1%~78.5%、全氮含量9.4%~63.6%(p<0.05),同时也显著提高二者在较大粒径(1~2 mm,2~5 mm)团聚体内的分配比例;与化肥处理相比,稻草易地还土提高>0.5 mm各粒级大团聚体内的有机碳含量6.5%~46.1%,也提高了0.5~1 mm,1~2 mm,2~5 mm团聚体内的全氮含量8.7%~16.1%(p<0.05)。水稳定性大团聚体对土壤碳、氮具有强富集和物理保护作用;稻草易地还土提高水稳定性大团聚体内碳、氮的含量和分配比例,是改良丘陵红壤结构、提高并协调土壤肥力的有效保育措施。     

不同轮作制度下红壤旱地水分时空变化对稻草覆盖的响应

依托湖南桃源红壤旱地轮作施肥长期定位试验,研究了不同轮作制度下(甘薯-油菜,绿豆-蚕豆)两种类型旱地(平旱地、坡旱地)土壤水分时空变化对稻草覆盖的响应差异.结果表明,随着土层的加深,红壤旱地土壤水分含量增加,稳定性增强.其中坡旱地的含水量和变异幅度均高于平旱地(尤其在0-20 cm,20-40 cm土层);稻草覆盖后,同一轮作制度坡、平两种类型旱地0-20 cm表土层水分含量均有增加,平旱地效果更为明显,20-40 cm,40-60 cm土层土壤含水量则明显下降;同在坡旱地覆盖稻草,绿豆-蚕豆轮作地土壤绝对含水量明显增加(0-20 cm,40-60 cm效果更加明显),而甘薯-油菜轮作明显提高了0-20 cm表土层水分含量,吸收消耗了20-40 cm,40-60 cm深层相对丰裕的水分;夏季持续高温干旱时期各处理0-20 cm表土层水分含量均呈持续下降趋势,与休闲地相比,除平旱地甘薯-油菜+稻草覆盖外,其它处理土壤含水量均有不同程度的增加,表明稻草覆盖是亚热带红壤旱地季节性干旱防御的有效措施.     

稻草还田和易地还土对红壤丘陵农田土壤有机碳及其活性组分的影响

 【目的】探讨稻草还田和易地还土对红壤丘陵水田和旱地土壤有机碳及活性有机碳的影响。【方法】以红壤丘陵区长期定位点坡旱地和水旱轮作地为研究对象，选取3个处理：不施肥（CK）、单施化肥（NPK）和稻草配施氮磷肥（S+NP），对试验6年来的数据进行分析。【结果】与初始值相比，坡旱地NPK和S+NP处理在前4年内土壤有机碳（SOC）明显增加，平均增幅分别为14.6%和36.2%，此后波动较小;微生物量碳（MBC）总体保持增加趋势，NPK和S+NP处理显著高于CK，平均增幅分别为16.1%和33.5%;溶解有机碳（DOC）保持逐年增加，处理间差异不显著。水旱轮作地各处理土壤有机碳6年内基本保持稳定，但NPK和CK处理均低于初始值;MBC总体亦具有增加趋势，S+NP处理明显高于CK，平均增幅为 14.2%，但NPK处理低于CK;DOC后期出现降低趋势，且NPK和S+NP处理均低于CK。【结论】与单施化肥相比，稻草还田和易地还土均能明显提高土壤SOC和MBC含量，但稻草易地还土的效果更为显著，并在短期内表现明显。土壤溶解有机碳对施肥的响应较差，耕作时间较短的坡旱地土壤溶解有机碳含量明显高于耕作时间较长的水旱轮作地。     

红壤丘陵景观土地利用变化对稻田土壤有机碳储量的影响

为研究区域景观尺度土地利用方式变化对稻田土壤有机碳储量的影响,利用野外实地采样中1264个土壤样点有机碳含量的调查,采用遥感和GIS手段,分析红壤丘陵景观1933-2005年的土地利用变化引起的稻田表层土壤有机碳储量的动态变化。结果表明:研究区稻田与林地、茶园呈双向演替机制,以林地转变为稻田为最主要的土地利用变化方式,集中在高程50m-150 m内。稻田表层土壤有机碳含量为14.3 g/kg,显著大于林地(13.0 g/kg)和茶园(9.5 g/kg)(p<0.01);且稻田土壤有机碳的变异系数仅为26.0%,明显低于林地(55.5%)和茶园(50.9%)。1933-2005年间,由稻田转变为其他利用方式(主要为林地和茶园)的面积为1233.53 hm2,共损失碳10015 t,而由其他利用方式转变为稻田的面积为1598.90 hm2,共增加碳15372 t。总体而言,1933-2005年间稻田土壤表层碳库呈增加的趋势,表现为碳增汇;土壤有机碳储量在高程50m-150 m内受土地利用变化影响的方向和程度最为显著。因此,保护和增加50m-150 m高程内的稻田面积对于提升亚热带红壤丘陵区的固碳潜力具有重要的意义。     

3种有机物料对土壤镉有效性及水稻镉吸收转运的影响

种植绿肥、秸秆还田和施用有机肥是稻田土壤有机质提升的主要途径，明确其对土壤镉（Cd）有效性及水稻吸收积累Cd的影响，对于我国南方Cd污染稻田的安全利用具有重要指导意义。采用田间小区试验，设置等量（2 250 kg·hm^-2，干质量）紫云英、油菜秆和有机肥施用处理，通过测定二乙烯三胺五乙酸提取态Cd （DTPA-Cd）、根表铁膜Cd含量和水稻各部位Cd含量，结合土壤理化指标和酶活性变化，对比分析3种有机物料对Cd在土壤-水稻系统迁移转运的影响并探讨其机理。结果表明： 3种有机物料提高了土壤溶解性有机碳（DOC）、有机质含量和水稻产量，增强了土壤过氧化氢酶和纤维素酶活性，在一定程度上增加了根表铁膜量及其Cd吸附量。与CK相比，紫云英、油菜秆和有机肥处理水稻根对Cd的吸收分别增加4.22%、16.99%和38.27%（P<0.05），Cd由水稻根向稻谷的转运系数和叶向稻谷的转运系数均明显提高，水稻稻谷Cd含量分别显著增加32.67%、39.60%和54.46%（P<0.05）。在Cd污染土壤上施用有机物料虽能提升土壤肥力，但会促进水稻根系对Cd的吸收和向稻谷的转运。因此在南方Cd污染稻田应谨慎施用有机物料，防止由此导致的稻米Cd积累风险。     

洞庭湖区农田土壤肥力因子的演变及其原因分析

本文利用洞庭湖区的汨罗市、岳阳县、沅江市和汉寿县的测土配方施肥调查(2010)与第二次土壤普查(1982)的1517组点对点土壤数据,分析了该区土壤pH值、有机质、碱解氮、速效磷和速效钾5个肥力指标的变化,解析了该区耕作土壤肥力障碍因子的变迁,并分析了其形成原因。结果表明,经过近30年的耕种,该区土壤pH值平均降低0.4个单位,酸性障碍的比例已由有26%增加至53%,土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量均有明显的提高,平均增幅分别为21%、35%、139%和46%;土壤缺磷和缺钾障碍已由第二次土壤普查期间的25%以上降低至5%以内,已不是该区的主要障碍因子。其障碍因子变迁主要是由于近30年来,化肥,尤其是生理酸性肥料的大量施用,以及水稻土的酸缓冲能力弱导致的。     

农艺调控措施对水稻镉积累的影响及其机理研究

利用盆栽试验研究了低镉积累品种种植(V)、全生育期淹水灌溉(I)和施用生石灰调节土壤pH值(P)3种农艺调控措施及其组合对河沙泥田中镉植物有效性的影响及其机理。结果表明:不同农艺措施使土壤的pH值提高0.05~0.9个单位,土壤NH₄OAc提取态镉含量降低5.1%~38.4%,水稻地上部镉含量显著降低。这3种措施组合(VIP)降低水稻吸收与累积镉的效果最佳,IP、PV次之;与对照相比,VIP处理糙米镉含量降低了61.5%,稻壳镉含量降低了70.9%。采取农艺调控措施处理不但可以有效降低水稻地上部分镉含量,而且能提高水稻产量,以VIP处理效果最佳,是对照的2.6倍。因子分析结果显示,低镉积累水稻品种种植和土壤pH值提高可有效降低糙米镉的积累,全生育期淹水与土壤pH值提高之间存在显著交互作用。可见,种植低镉积累品种结合土壤pH值调节和淹水灌溉对镉污染稻田的修复治理具有重要意义。     

南方典型稻区稻米镉累积量的预测模型研究

为了更好地指导镉污染稻田土壤修复、管控稻米镉风险,本文以我国镉污染风险较大的南方稻田为研究对象,基于土壤与稻米配对样品,分析稻米镉含量与土壤理化因子的相关关系,并通过逐步回归分析,建立稻米镉累积量的预测模型。结果表明,我国南方稻区稻米镉累积量主要取决于土壤有效态镉含量而非全镉含量,有效铁、有效锰及有机质含量也是影响稻米镉含量的重要因素;在不考虑水稻品种条件下,采用土壤有效态镉含量、有效锰、有效铁及有机质可较好预测稻米镉积累量,模型的预测能力达到极显著水平(P0.001),决定系数(R2)为0.52;针对常规稻和杂交稻,以上述4个土壤因子分别建立的模型也可实现较好预测(P0.001),R2分别为0.47和0.67。     

县域尺度土壤有机碳储量估算的样点密度优化

县域是我国国家尺度土壤碳库估算的基本地域单元,合理的土壤样品采集密度是保证估算精度要求的基础。以桃源县为例,设置4.70、0.90、0.60、0.40、0.25、0.15、0.10和0.05个km-2共8个样点密度梯度,利用经典统计学和地统计学方法,研究样点密度对县域尺度土壤有机碳库估算精度的影响。经典统计表明,随着样点密度的降低,重复抽样下土壤有机碳均值及其变异系数的波动逐渐增大,标准误差呈幂函数增加(Y=0.025X-0.47,R2=0.97,p0.01)。地统计学分析表明,随着样点密度的降低,块金值和基底效应逐渐增加,偏基台、变程和决定系数的波动幅度逐渐增大,拟合残差呈幂函数增加(Y=0.001 4X-1.66,R2=0.56,p0.05);土壤有机碳空间分布的局部差异逐渐被弱化,重复抽样下县域土壤有机碳库储量及其平均误差的波动逐渐增强,均方根误差呈幂函数增加(Y=0.77X-0.05,R2=0.59,p0.05)。从整体上看,样点密度小于0.15个km-2时,以上变化均急剧增强,土壤碳储量估算的精度快速降低。因此,综合科学、高效和经济方面的考虑,估算县域农田表层土壤有机碳储量的最佳样点密度为0.15个km-2。本研究结果可为开展区域尺度土壤有机碳野外调查提供辅助支持。     

石灰降低稻米镉含量的效果及其影响因素

为探明施石灰降低镉污染酸性稻田米镉含量的效果及其影响因素,在湘潭市16个不同地点,开展石灰施用试验。以稻米镉含量的降幅为主要评价指标,分析了管理措施和土壤环境条件对施石灰降低稻米镉含量效果的影响。试验结果显示,施用生石灰750~1 800 kg/hm~2,土壤pH值平均提升0.16个单位,稻米镉平均含量由对照的0.29 mg/kg降至0.13 mg/kg。石灰施用量以1 800 kg/hm~2最佳,其稻米平均降幅可达58.3%。土壤本底pH值低于6.5时,随pH值的升高,施石灰降低稻米镉含量的效果增强。而随着土壤有机质含量和CEC的升高,施石灰降低稻米镉含量的效果呈明显的减弱趋势。