不同吸附特性的稻草生物炭对稻田氨挥发和水稻产量的影响

秸秆生物炭具有改善土壤生态环境、土壤蓄水保肥和减少温室气体排放等正效应,但其石灰效应会加大稻田氨挥发损失。为充分发挥生物炭吸铵特性,降低其石灰效应的不利影响,对不同热解温度(300、500、700℃)和酸化水平(pH值=5、7、9)稻草生物炭处理下的田面水NH_4~+-N浓度、氨挥发和水稻产量进行了研究。结果表明:偏酸性(pH值=5)、中性(p H值=7)生物炭处理在基肥期和分蘖肥期均能显著降低田面水NH_4~+-N峰值浓度(P0.05),降幅达16.90%～35.60%。全生育期稻田氨挥发损失占施氮量的15.14%～26.05%(2019年)、15.10%～19.00%(2020年)。稻田增施热解温度为700℃、酸化水平为5(p H值=5)的生物炭(C700P5)降氨效果最好,两年氨挥发分别显著降低22.93%、12.61%(P0.05)。高温热解配合偏酸性、中性生物炭(C700P5、C700P7)增产效果显著,增产率达9.92%～13.50%,结构方程模型表明,其增产原因是生物炭酸化处理降低了稻草生物炭的石灰效应,而热解温度调整提高了生物炭阳离子交换量(CationExchange Capacity,CEC),进而降低了田面水NH_4~+-N浓度和氨挥发损失,最终提高了水稻地上部氮素积累和水稻产量。研究可揭示不同热解温度和酸化水平制备的生物炭在稻田中的应用潜力,并为稻田合理施用生物炭和减少化肥施用量提供理论依据。     

黄淮海旱作区土壤压实度空间分布特征及其影响因素

为探究旱作区农田不同层次土壤压实度特征,基于2017年采集的255个土壤样品,运用Mann-Kendall突变检验法、地统计学和冗余分析等方法,探究黄淮海旱作区耕作层和压实层空间分布特征,分析不同层次的土壤压实度的空间变异特性及影响因素,并提出了最佳土壤压实度范围。研究结果表明:旱作区耕作层和压实层厚度均呈现由北向南递增的趋势,耕作层最大厚度可达22.50 cm,最低仅有10.21 cm;压实层厚度最大可达17.50 cm,最小值也达到7.50 cm。从不同层次来看,耕作层和压实层的压实度具有空间分布一致性,耕作层压实度高值区主要分布在河南省东部、安徽北部及河北北部地区,最大值可达87.68%以上,低值区则主要集中在山东西北部以及河北南部地区。和压实层压实度相比,耕作层压实度是影响粮食产量的主要因素,且在70%～80%时获得较高产量。分析表明,土壤压实度受到年降水量、平均气温、土壤自然属性等环境因子和机械耕作等人为因素综合作用的影响。研究结果可为黄淮海农田土壤压实情况的改善及管理措施的科学制定提供理论支撑。     

墨脱县农田土壤养分现状与分布特征

本研究利用2017年墨脱县农田测土配方项目土壤调查数据,运用地统计学方法研究了墨脱县耕层土壤有机质(SOM)、碱解氮(AN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)养分含量现状及分布特征,以期为墨脱县耕地土壤科学合理施肥提供理论依据。结果表明:当前墨脱全县土壤SOM、AN、AP和AK平均含量为89.18 g/kg、201.25 mg/kg、11.23 mg/kg、313.17 mg/kg;90%的土壤样本有机质含量处于丰富水平;83%的土壤样本碱解氮含量处于丰富、稍丰等级;84%的土壤样本速效磷含量在中等及中等以下肥力水平;46%的土壤样本速效钾含量处于中等及以下水平。从空间分布来看,土壤SOM、AK总体上呈现西高东低,AN含量由北至南呈升高趋势,土壤AP整体上没有明显的空间变化规律。墨脱县耕地土壤养分整体表现为有机质含量丰富,氮素养分较丰富,磷素养分缺乏现象普遍,钾素养分部分区域缺乏。为提升墨脱县耕地土壤肥力水平,各乡镇应该因地制宜进行土壤培肥。     

资本禀赋、技术认知与农户耕地低碳利用意愿

耕地低碳利用对于减少农业温室气体排放,促进农业持续健康发展具有积极意义。建立资本禀赋、技术认知的理论分析模型和研究假说,利用湖北省347户农户的调研数据,在测度农户资本禀赋、耕地低碳利用技术认知的基础上,采用Logit模型、中介效应模型、调节效应检验方法,就资本禀赋、技术认知与农户耕地低碳利用意愿的关系进行实证研究。结果发现,资本禀赋不仅对农户耕地低碳利用意愿在1%水平上有显著的直接正向影响,还会通过技术认知这一中介变量在1%水平上产生显著的间接正向影响,环境素养在农户自我效能认知和耕地低碳利用意愿间发挥正向调节作用。据此,建议从经济资本、社会资本、文化资本3个角度提升农户的资本禀赋,通过多种渠道提升农户对耕地低碳利用的认知水平,提高农户环境素养。     

Potato absorption and phytoavailability of Cd,Ni, Cu,Zn and Pb in sierozem soils amended with municipal sludge compost

Effects of sludge utilization on the mobility and phytoavailability of heavy metals in soil-plant systems have attracted broad attention in recent years. In this study, we analyzed the effects of municipal sludge compost(MSC) on the solubility and plant uptake of Cd, Ni, Cu, Zn and Pb in a soil-potato system to explore the mobility, potato plant uptake and enrichment of these five heavy metals in sierozem soils amended with MSC through a potato cultivation trial in Lanzhou University of China in 2014. Ridge regression analysis was conducted to investigate the phytoavailability of heavy metals in amended soils. Furthermore, CaCl_2, CH_3 COONH_4, CH_3COOH, diethylene triamine pentacetic acid(DTPA) and ethylene diamine tetraacetic acid(EDTA) were used to extract the labile fraction of heavy metals from the amended soils. The results show that the MSC could not only improve the fertility but also increase the dissolved organic carbon(DOC) content of sierozem soils. The total concentrations and labile fraction proportions of heavy metals increase with increasing MSC percentage in sierozem soils. In amended soils, Cd has the highest solubility and mobility while Ni has the lowest solubility and mobility among the five heavy metals. The MSC increases the concentrations of heavy metals in the root, stem, peel and tuber of the potato plant, with the concentrations being much higher in the stem and root than in the peel and tuber. Among the five heavy metals, the bioconcentration factor value of Cd is the highest, while that of Ni is the lowest. The complexing agent(DTPA and EDTA) extractable fractions of heavy metals are the highest in terms of phytoavailability. Soil properties(including organic matter, p H and DOC) have important impacts on the phytoavailability of heavy metals. Our results suggest that in soil-potato systems, although the MSC may improve soil fertility, it can also increase the risk of soils exposed to heavy metals.     

福建省典型茶园土壤硒含量及其影响因素研究

采集了福建省60份典型茶园表层土壤(0~20 cm),测定了土壤全硒和有效硒含量,分析了土壤类型、植茶年限和海拔对土壤硒及有效硒含量的影响,并探讨其受土壤理化性质的影响。结果表明,福建省茶园土壤全硒含量范围为0.22~2.20 mg·kg^-1,均值为0.73 mg·kg^-1,有86.67%的茶园土壤硒含量达到富硒土壤标准(>0.4 mg·kg^-1);茶园土壤有效硒含量为5.21~448.86 μg·kg^-1,均值为62.98 μg·kg^-1;土壤硒活化率为1.10%~31.64%,均值为8.76%,硒有效程度较低。砂砾岩和凝灰岩发育的茶园土壤硒和有效硒含量较高,紫色砂岩和河流冲积物发育的茶园土壤硒含量较低;山地草甸土茶园土壤全硒和有效硒含量最高,潮砂土和水稻土硒含量较低;成龄茶园和老茶园土壤全硒和有效硒含量较高,新垦茶园硒含量较低;中高海拔地区茶园土壤全硒及有效硒含量较高,低海拔地区茶园土壤硒含量较低。相关分析表明,茶园土壤硒及有效性主要受土壤有机质和全氮的影响,pH对有机质含量较低的红壤茶园和幼龄茶园有显著影响,有效磷对成龄茶园和中高海拔茶园有显著影响。总体而言,该区域茶园富硒土壤为发展天然富硒茶提供了物源保证,但硒有效程度不高,应针对不同类型茶园采取相应栽培措施(增施有机肥、改良剂和钙镁磷肥)来提高土壤有效硒。     

Regional and local scale variations in soil organic carbon stocks in West Greenland

The soil organic carbon (SOC) pool of the Northern Hemisphere contains about half of the global SOC stored in soils. As the Arctic is exceptionally sensitive to global warming, temperature rise and prolonged summer lead to deeper thawing of permafrost‐affected soils and might contribute to increasing greenhouse gas emissions progressively. To assess the overall feedback of soil organic carbon stocks (SOCS) to global warming in permafrost‐affected regions the spatial variation in SOCS at different environmental scales is of great interest. However, sparse and unequally distributed soil data sets at various scales in such regions result in highly uncertain estimations of SOCS of the Northern Hemisphere and here particularly in Greenland. The objectives of this study are to compare and evaluate three controlling factors for SOCS distribution (vegetation, landscape, aspect) at two different scales (local, regional). The regional scale reflects the different environmental conditions between the two study areas at the coast and the ice margin. On the local scale, characteristics of each controlling factor in form of defined units (vegetation units, landscape units, aspect units) are used to describe the variation in the SOCS over short distances within each study area, where the variation in SOCS is high. On a regional scale, we investigate the variation in SOCS by comparing the same units between the study areas. The results show for both study areas that SOCS are with 8 kg m^?2 in the uppermost 25 cm and 16 kg m^?2 in the first 100 cm of the soil, i.e., 3 to 6 kg m^?2 (37.5%) higher than existing large scale estimations of SOCS in West Greenland. Our approach allows to rank the scale‐dependent importance of the controlling factors within and between the study areas. However, vegetation and aspect better explain variations in SOCS than landscape units. Therefore, we recommend vegetation and aspect for determining the variation in SOCS in West Greenland on both scales.     

麻山药种植田沙壤土流动性离散元模型颗粒放尺效应

为简化麻山药-沙壤土复合体离散元模型，提高离散单元法在农业领域中的计算效率，以沙壤土为研究对象，在EDEM离散元软件中构建非球形颗粒，进行双目标参数标定试验，采用放大颗粒粒径方法，利用转鼓、坍塌与FT4流变仿真试验，从颗粒群动态堆积角、流动质量、流动速率以及能量等方面探究了颗粒放尺效应对颗粒群物理特性的影响。试验结果表明：干燥处理后的2 mm粒径沙壤土基质静态堆积角和动态堆积角平均值分别为32.16°和35.02°；与独立标定试验相比，双目标标定试验获得的仿真参数更具准确性与唯一性；在动态堆积角试验中，真实沙壤土颗粒在转鼓中所形成的动态堆积角随粒径和旋转速度的增大而减小，而在仿真试验中，转鼓转速相同情况下，非球形颗粒群在增大粒径的情况下所产生的动态休止角差异较小；坍塌试验中，不同粒径颗粒群在流动过程中的流动质量与平均流速变化趋势基本一致，但误差随粒径增大而增大；颗粒质量相同时，将粒径分别放大2倍及4倍，颗粒数量同比减少87.24%、98.92%，仿真时间明显缩短，计算效率显著提高；FT4流变试验表明，当放尺因子S为2时，阻力FV及其力矩T随时间变化的拟合曲线值约为原尺时的2倍，而当放尺因子S为4时，与原尺相比，拟合曲线斜率差异显著，相关性明显降低。研究结果可为构建沙壤土离散元放尺模型提供理论依据，同时也可为农业工程离散元放尺仿真计算提供一定参考。     

常州市钟楼区耕地产能空间分布与影响因素分析

耕地产能评价对于耕地资源保护及质量提升具有重要的现实意义。通过构建耕地产能评价体系，运用空间自相关及主成分回归分析法对常州市钟楼区的耕地产能进行空间分布及影响因素分析。结果表明：基于气候、自然因素和技术水平综合指标的耕地产能评价体系具有适用性和可操作性；钟楼区耕地产能等别分为6等和7等，其中6等地占比达到97.55%，等别空间分布呈现出城区内部街道低、外围地区较高的格局；耕地产能整体空间集聚性显著，各街道（乡镇）均表现出较强的空间正相关性，正相关类型（HH型和LL型）多呈现组团式，负相关类型（LH型和HL型）则分布零散；耕地自然质量和技术水平是影响钟楼区耕地产能空间分布的主要驱动因素，其中，耕作层厚度、有机质含量、障碍层距地表深度和土壤养分元素为主导因素，pH值、灌溉保证程度和排水条件为次要因素。因此，应从增强耕地自然质量、提高耕地技术水平等方面制定提高耕地产能的针对性措施。     

江西省耕地土壤pH值和养分状况调查

按中国第二次土壤普查推荐的土壤养分和pH值的分级标准，对2014年江西省5个不同区域(赣南、赣北、赣中、赣西、赣东北)的94个县(市)具有代表性的4 188个耕地土壤的养分和pH值的测定数据进行比较分析，探明江西省耕地土壤养分及pH状况。结果表明：江西省耕地土壤pH值平均为5.3，偏酸性；赣南、赣北耕地土壤有机质质量分数均值分别为28.5、25.8 g/kg，属中等水平，而赣中、赣西和赣东北土壤有机质质量分数均值分别为31.9、33.9、31.1 g/kg，属较丰富水平；赣南土壤碱解氮质量分数均值为144.4 mg/kg，属较丰富水平，其他4个区域的均值均高于150 mg/kg，属丰富水平；赣南、赣中土壤有效磷质量分数均值分别为21.8、21.6 mg/kg，属较丰富水平，其他3个区域的属中等水平；5个区域土壤速效钾质量分数均值均在50～100 mg/kg，属较缺乏水平。可见，江西省耕地土壤酸化严重，养分极不平衡。