洞庭湖区不同土地利用方式耕作土壤氮素含量与循环

通过对洞庭湖典型地区的密集采样分析和农户调查,研究了4种利用方式耕作土壤全N、微生物生物量氮(MB-N)含量、两者关系和N素循环特征。结果表明:耕作土壤全N、MB-N含量平均值为3.00±0.48g/kg和101.4±49.2mg/kg。双季稻、一季稻、水田旱作和旱地全N平均含量依次为3.12±0.40g/kg、3.03±0.39g/kg、2.79±0.43g/kg2、.10±0.46g/kg。4种利用方式的MB-N含量分别为124.0±56.6mg/kg、96.4±39.2mg/kg、108.0±48.6mg/kg、75.2±30.5mg/kg。除水田旱作外,MB-N与全N之间存在极显著的正相关关系(P<0.01)。土壤N素盈余量依次为双季稻(105.0kg/hm2.a)>一季稻(75.1kg/hm2.a)>水田旱作油菜(64.5kg/hm2.a)>旱地苎麻(51.9kg/hm2.a)。     

不同浸提剂处理森林土壤溶解性有机碳含量比较

为了解亚热带森林土壤溶解性有机碳(DOC)的特征规律,采用培养离心的方法获取土壤溶液测得DOC含量,对比传统水溶性有机碳(WSOC)提取法间的差异。选取湖南大山冲森林公园保存完好的3种亚热带典型次生林地,按10cm一层采集剖面土壤,采用不同方法提取测定土壤DOC和WSOC含量,分析与土壤理化指标的相关性及方法间的显著性关系。结果表明:①典型森林土壤DOC或WSOC含量随土壤剖面深度的增加,呈显著下降趋势。培养离心提取测得的土壤DOC含量明显较低,仅0.82～9.52 mg/kg,超纯水浸提的风干土WSOC含量达10.56～249.19 mg/kg,而0.5 mol/L K_2SO_4提取的鲜土WSOC含量达155.70～576.94 mg/kg,0.5mol/L K_2SO_4浸提的干土WSOC含量最高,达158.94～797.56 mg/kg,含量表现为:DOC干土超纯水浸提WSOC鲜土K_2SO_4浸提WSOC干土K_2SO_4浸提WSOC;②3种次生林土壤DOC或WSOC含量存在显著差异,不同方法测定的含量均表现为针叶林常绿阔叶林落叶林;③培养离心法测得土壤DOC含量与其他测定方法间存在极显著正相关(P0.01),并且土壤DOC和WSOC均与土壤pH、总有机碳、胡敏酸、富啡酸、全氮、全磷、速效态氮以及微生物生物量碳氮达到极显著相关(P0.01),与土壤含水率和容重显著相关(P0.05)。培养离心法测得土壤DOC含量远低于水溶液提取WSOC含量,该方法下的测得值更接近于原位土壤溶解性有机碳实际值。     

人工湿地系统中梭鱼草和香蒲对镉积累的动态变化

为探讨人工湿地系统中挺水植物梭鱼草(Pontederia cordata)和香蒲(Typha orientalis)对镉(Cd)积累的动态变化,通过在室外表面流人工湿地采样和室内分析相结合的方法,对8-12月梭鱼草和香蒲地上部和地下部的生物量、镉含量及积累量的动态变化进行了分析。结果表明,梭鱼草根部和茎叶镉含量为0.25~0.70mg/kg和0.07~0.18mg/kg,香蒲根部和茎叶镉含量为0.16~0.39mg/kg和0.11~0.17mg/kg,根部镉含量均显著高于各自的茎叶部,两种植物各部位镉含量均在10月达到最大值,两者对镉的富集与转运能力均随着月份的变化而变化,都呈先增高、后降低的趋势;其中,梭鱼草对底泥镉的富集系数为0.76~3.13,香蒲为0.63~0.91,两者的富集系数最高值均出现在10月;两者的转运量系数分别为1.12~10.47、3.25~8.10,最大值分别出现在9月、10月。在10月之前,同一月份梭鱼草地上部的生物量和对湿地中镉积累量均极显著或显著高于香蒲。两种植物地上部分生物量和对湿地中镉积累量均极显著高于地下部分(P<0.01)。综合考虑两种植物的生物量及对镉的积累量,9月和10月分别为梭鱼草和香蒲地上部分最佳收获月份,能够最大化去除湿地系统中的镉。     

洞庭湖区耕地利用方式对土壤活性有机碳的影响

在洞庭湖区选取典型样区,于2004年3月通过调查和密集取样,测定了各种耕地利用方式(旱地、水旱轮作地、一季稻水田和双季稻水田)的溶解性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)、土壤总有机碳(TOC)的含量,分析了DOC、MBC、TOC的关系。结果表明,(1)DOC含量为水旱轮作地(66.3mg·kg-1)>双季稻水田(64.7mg·kg-1)>一季稻水田(60.1mg·kg-1)>旱地(55.7mg·kg-1),MBC含量为双季稻水田(885.9mg·kg-1)>一季稻水田(730.6mg·kg-1)>水旱轮作地(720.9mg·kg-1)>旱地(488.6mg·kg-1),有机物质的输入量、种植制度和水肥管理是差异存在的重要原因;(2)旱地、水旱轮作地、双季稻水田和一季稻水田的DOC/TOC均值分别为0.32%、0.27%、0.24%、0.24%,其相应的MBC/TOC均值分别为3.02%、2.88%、3.22%、2.91%;(3)DOC、MBC、TOC相互之间极显著相关(P<0.01)。秸秆还田(土)和增加土地复种指数是调控土壤活性有机碳含量的可行措施。     

洞庭湖平原区土壤全磷含量地统计学和GIS分析

 以洞庭湖平原区典型景观单元为试点，利用GPS定位共取得651个耕层（0-20cm）土壤样品。本文通过对数转化、稳健统计、域法处理和Box-Cox转化四种数据处理方法对土壤全磷进行了正态分布性检验。结果表明：Box-Cox转化成功地使数据集服从正态分布并消弱了异常值的影响。应用地统计学分析方法进行了实验变异函数的计算和最适合模型的拟合，得出土壤全磷的最好的理论模型为球状模型，随后用普通克立格估值方法绘制了土壤全磷的空间分布图。在经过不同趋势阶数土壤全磷Kriging插值误差的综合比较的基础上，结果表明趋势效应参数宜选取二阶。Kriging 估值标准差（KSD）被认为是内插象素值的标准差，并为提高全磷的制图精度提供了有用的信息。应用地统计学和地理信息系统（GIS）的概率克立格法研究了洞庭湖平原典型区的土壤全磷的空间分布并进行了风险性评价。结果表明土壤全磷不同含量水平下的概率分布图对风险性评价、合理施肥和控制P的非点源污染的管理实践将是十分有益的。     

亚热带典型小流域水稻土土壤体积质量预测模型构建与评估

以亚热带地区湖南长沙县金井镇水稻土作为研究对象,采集了19个深1m的原状土剖面并分层取样.选取土壤有机碳含量、质地和深度作为参数利用多元逐步回归法建立了该地区土壤体积质量回归模型,且与已有模型进行比较验证,结果表明:①土壤体积质量受有机碳影响最大,相关系数为-0.81,其次为深度和质地,但受黏粒影响较小,水稻土质地主要以壤土和粉壤土为主.表层土壤(0～ 20 cm)体积质量为0.79 ～1.66 g/cm3,均值1.27 g/cm3;非表层土壤(20 ～ 100 cm)为1.32～ 1.80 g/cm3,均值1.58 g/cm3.②本研究所建立的预测模型确定系数为0.75,模型ME和RMSE分别为0.01和0.10,同时发现Kaur和Manrique两模型预测效果也相对较好,但本研究建立的模型表现更为优越.该模型的建立对于估测亚热带稻田土壤碳储量及水文模型运用等方面亦有着重要的作用.     

洞庭湖红壤坡地减氮控磷对玉米产量和径流氮磷的影响

坡地氮磷流失是洞庭湖农业面源污染的重要来源。以湖南省湘阴县红壤坡耕地土壤为研究对象,通过田间小区试验,探讨玉米减量施肥对产量、化肥利用率和氮磷流失量的影响。结果表明,NP常规施肥量在减少20%范围内对玉米产量没有十分显著的影响,但达到30%时玉米表现减产。减量施肥不仅一定程度提高NP化肥肥效和肥料利用率,而且降低土壤NP流失量。氮的径流量减少了12.54%～28.68%,磷减少了1.3%～30.1%。在各种减量施肥处理中,以控释肥减氮处理效果最佳,有效减少农业面源污染。     

外源锌对水稻植株镉的累积差异分析

通过水稻威优46盆栽种植试验,研究了外源Zn施用(0,40,80,160 mg/kg 4个水平)对Cd中度(0.72mg/kg)和重度(5.26mg/kg)污染土壤中Cd生物有效性及水稻Cd累积的差异。结果表明:施Zn对各检测指标存在影响,但土壤Cd总量仍是土壤Cd活性和水稻Cd累积差异变动的主控因素。在Cd中度污染土壤中,施Zn降低了土壤交换态Cd含量1.9%~17.0%,但水稻根表铁膜、根和糙米中Cd含量随Zn施用浓度的增大而增大,糙米Cd含量从0.09mg/kg上升到0.17mg/kg,相关分析显示糙米Cd含量与土壤交换态Zn含量显著正线性相关。在Cd重度污染土壤中,施Zn增大了土壤交换态Cd含量2.1%~4.8%,但降低了水稻各部位中Cd含量,当施Zn浓度超过80mg/kg时,糙米Cd含量可从对照组的0.45mg/kg降低到0.12mg/kg,符合国家食品污染物限量标准(GB 2762-2017)的要求,相关分析显示糙米Cd含量与土壤交换态Zn含量显著负线性相关。对2种Cd污染程度的土壤,施Zn均可增大Cd在水稻地下部的累积率,从而降低水稻地上部Cd的累积率。在Cd重度污染土壤中,可通过施Zn降低糙米Cd含量,施Zn量80mg/kg是试验中最佳施用量;但在Cd中度污染土壤中,施Zn有增大糙米Cd含量的风险。     

羟基磷灰石+沸石对稻田土壤中铅镉有效性及糙米中铅镉累积的影响

为研究组配改良剂羟基磷灰石+沸石(简称HZ)对稻田土壤Pb和Cd生物有效性以及糙米中Pb和Cd累积的影响,在湘南两矿区附近污染稻田中施用不同添加量(0、0.45、0.9、1.8 kg·m~(-2))的组配改良剂HZ,进行了水稻种植的田间试验。结果表明:与对照相比,当施用量为1.8 kg·m~(-2)时,土壤A中Pb和Cd的DTPA提取态含量分别降低69.6%和62.0%,TCLP提取态含量分别降低80.0%和41.8%,Mg Cl2提取态含量分别降低87.4%和19.4%;土壤B中Pb和Cd的DTPA提取态含量分别降低73.8%和82.7%,TCLP提取态含量分别降低65.8%和65.1%,Mg Cl2提取态含量分别降低99.8%和94.5%。施用0.45~1.8 kg·m~(-2)的HZ能使土壤A水稻糙米中Pb和Cd的含量分别降低36.4%~48.5%和4.9%~17.0%;土壤B水稻糙米中Pb和Cd的含量分别降低5.0%~41.3%和16.7%~20.2%。分析土壤p H和糙米中重金属含量与3种重金属提取态含量的关系得知,土壤p H增加是HZ降低土壤中Pb和Cd生物有效性的关键因素之一;比较得知,DTPA提取方法更合适表达重金属生物有效性,可用于糙米重金属含量的风险评估。     

亚热带红壤丘陵茶区茶-杉复合系统生态经济效应探析

定位试验研究结果表明,亚热带红壤丘陵区茶-杉复合茶园比单一茶园光照强度降低31.1%~50.1%,且园内气温、地表与土壤温度、茶树叶面温度及其高温危害产生的频率等均低于单一茶园,园内湿度和土壤含水量分别高于单一茶园,茶树主要害虫天敌种群数量比单一茶园多118.75%,而其害虫数量仅为单一茶园的45.4%,且茶叶产量提高,其品质亦明显改善。