澧阳平原古水稻土铁形态演变特征

采用野外采样与室内分析的方法,研究了澧阳平原杉龙岗遗址埋藏古水稻土与现代耕作水稻土铁形态、含量变化及剖面演变特征,探讨了土壤铁形态变化与成土过程的关系。结果表明:澧阳平原现代耕作水稻土与埋藏古水稻土铁形态及含量分别为:全铁31.61~35.10 g/kg和33.97~46.88 g/kg,游离铁8.88~13.92 g/kg和11.10~20.36 g/kg,无定型铁2.52~4.06 g/kg和2.64~3.35 g/kg,结晶态铁5.06~11.40 g/kg和8.46~17.43 g/kg。澧阳平原水稻土各形态铁含量除无定型铁外,其他形态铁含量总趋势为埋藏古水稻土现代耕作水稻土,且古水稻土各形态铁分异明显。现代耕作水稻土全铁、游离铁、结晶铁含量均呈现随深度加深而增加趋势,而无定型铁则相反,且各形态铁含量波动性较小;埋藏古水稻土全铁含量随土层增深而增加,无定型铁含量呈现微幅增加趋势,但游离铁和结晶铁含量变化有异,PA剖面减少,PC剖面增加,埋藏古水稻土中各形态铁含量变化趋势多样。澧阳平原古水稻土的铁有明显的淋溶淀积特征,不同形态铁在各土层变异较大,埋藏古水稻土铁富集明显。     

澧阳平原杉龙岗遗址埋藏古水稻土磁性矿物特性

为探明埋藏古水稻土磁性矿物特征,采用环境磁学方法研究了澧阳平原杉龙岗遗址埋藏古水稻土的磁性矿物含量、组成和粒度。结果表明,埋藏古水稻土的磁化率平均值为6.2×10~(–8) m~3/kg,饱和等温剩磁平均值为16 338×10~(–5)Am~2/kg,软剩磁平均值为773×10~(–5)Am~2/kg,退磁参数S300平均值为72%。埋藏古水稻土亚铁磁性和不完全反铁磁性矿物含量随土层深度增加不断降低,其含量均低于现代耕作水稻土层;埋藏古水稻土磁化率主要来源于亚铁磁性矿物和不完全反铁磁性矿物,且亚铁磁性矿物占相对主导地位;相对于现代耕作水稻土层,埋藏古水稻土层中磁性矿物以较粗的磁铁矿颗粒为主。     

绰墩山遗址古水稻土的一些微生物学特性研究

在江苏绰墩山遗址考古发掘中,发现了在剖面不同深度埋藏的距今约6 500 a的史前古水稻田土层(100~200 cm)和距今约3 320 a的商周时期的古水稻田土层(42~100 cm)。本研究为了解古水稻土的生物学性状及其与现代水稻土的差别,以土壤剖面P-01(包含史前古水稻土和商周时期古水稻土)与P-03(仅含商周时期古水稻土)为对象,利用土壤厌氧培养、Biolog分析和广古生菌界16S rDNA的V3区的PCR-DGGE分析,初步研究了不同土层厌氧微生物多样性、产甲烷潜势以及产甲烷古菌群落多样性的变化。结果表明,史前古水稻土仍有较多厌氧微生物存活,可达7.0×105cfu g-1干土,并且其单一碳源利用能力和多样性也显著高于其湖相沉积母质和相同时期的非水稻土(黄土母质)。与现代水稻土相比,古水稻土仅存留了很微弱的产甲烷潜势。但史前古水稻土比同期非水稻土和商周时期古水稻土的产甲烷潜势较高。PCR-DGGE结果显示,水稻土层都有其区别于非水稻土层的产甲烷古菌群落结构,而现代水稻土、商周时期古水稻土和史前古水稻土也各有不同的优势产甲烷古菌种群,不同时期的水稻耕作方式是造成这种差异的可能的重要原因之一。     

绰墩遗址古今水稻土黏土矿物特征比较研究

在江苏绰墩山遗址考古发掘中,发现了在剖面不同深度埋藏的距今约6000年的史前水稻土层、距今约3 000年的商周史前的古水稻土层和现代水稻土层.本研究为了比较古今水稻土黏土矿物特征的差异,以土壤剖面P01(包含史前古水稻土、商周史古水稻土和现代水稻土)与P03(仅含商周时期古水稻土和现代水稻土)为对象,测定其各种形态铁锰...     

绰墩遗址新石器时期水稻田、古水稻土剖面、植硅体和炭化稻形态特征的研究

绰墩遗址第六次发掘的300 m2范围内出土22块古田块,通过对其田埂、灌排系统(水口、水沟、水井)等结构特征的观察研究,对古田块和水沟中出土的灌溉用具——陶罐和陶盆碎片的鉴定是属于马家滨文化时期的器物;从田块表土层中淘洗出大量的炭化稻粒,每克土壤中检测到有上万至十余万颗水稻植硅体,这些结果证明所发现的田块是马家滨时期的灌溉稻田。对出土的炭化稻粒和土壤有机质的14C定年结果表明其年龄分别为5 907 a BP和6 280 a BP,是新石器即晚马家滨文化时期的水稻文明。对在遗址挖掘的两个整段剖面(P-01和P-03)的研究发现,P-01剖面上42~103 cm层位埋藏有马桥文化-商朝初期(3 320 a BP)和在103~200 cm层位埋藏有马家滨时期(6 280 a BP)的两个古水稻土剖面,这一结果佐证了前人关于8 000年来长江三角洲地区曾有过几次大的洪水泛滥而使人类耕作活动中断的气候变化事件的结论。然而距P-01仅15 m的P-03整段剖面上仅出现了马桥-商朝初期的古水稻土剖面(40~100 cm),未发现马家滨时期古水稻土剖面(100~200 cm),说明当时的生产力非常低下,仅能利用低洼平坦的地方种稻,稍高一点的居住点附近的坡地就无法改成梯田种植水稻了。这两个埋藏的古水稻土剖面均已经发育了水稻土的明显特征。对出土炭化稻粒的形态学研究表明,外型多为椭圆形,长宽比的变异较大,稃面有方格凹陷结构、周边有稃毛,顶端残留有稻芒的基部,基部有护颖而没有小梗,"钝形"的双峰乳突、浅平的凹陷乳沟等均显示其为人工栽培的粳型水稻。结果与丁颖20世纪50年代在黄河流域发现的汉代的炭化稻粒的特征是吻合的,从而支持了关于"我国长江流域与黄河流域古代最早栽培的水稻都是粳稻品种"的论点。     

耕作年限对水稻土有机碳分布和腐殖质结构特征的影响

分析比较了浙江慈溪耕作年限为50、100、500、700、1 000、2 000 a的水稻土剖面和不同粒级复合体中有机碳的分布特征,并利用红外光谱技术,探讨了长期耕作对水稻土腐殖质结构和功能基团的影响。结果表明,耕作年限在50~2 000 a范围内,稻田耕作表层有机碳含量受耕作年限影响不大,随着耕作年限的增加,约30~60 cm深度土层中有机碳含量有升高趋势。稻田土壤0~40 cm土层和40~80 cm土层有机碳储量变化幅度(Δ)随着耕作年限的增加逐渐下降,表明早期开垦的水稻土仍有很大的固碳潜力。100、500、1 000a水稻土耕作表层中,<2μm复合体的有机碳含量受耕作年限影响不大;随着耕作年限延长,<2μm复合体有机碳分配系数不断增大,10~50μm复合体有机碳分配系数则呈下降趋势。100、500、700 a水稻土胡敏酸的芳化度随耕作年限增加有所提高,500和700 a水稻土胡敏酸的脂肪族-CH2-、-CH3基团含量要高于100 a水稻土,胡敏酸的聚合程度基本上不受耕作年限影响。     

中国史前灌溉稻田和古水稻土研究进展

通过连续4 a多的研究,科学地证明了位于江苏昆山绰墩遗址的稻田群是迄今发现的地球上最早的灌溉稻田群(6 280 a BP),提出了一套诊断古水稻田和古水稻土的技术指标;获得了新石器时期"火耕水溽"——原始灌溉稻作技术的科学证据。阐明了史前水稻土和现代水稻土表层有机质、全氮和全钾含量接近,而全磷、有效磷则是前者大大高于后者的事实,是先民长期以动物残余物肥田的结果。古、今水稻土有机质含量均高于同时期旱地土,揭示了稻田生态系统和水稻土固持大气二氧化碳的巨大潜力。新石器时期水稻土也含有较高的多环芳烃(PAHs)等有机污染物,是源于田间秸秆的焚烧。微生物学的研究表明,史前水稻土产甲烷潜势很低,硝化功能完全丢失。提出了今后应进一步研究的问题。     

植稻年限对土壤铁锰氧化物的影响

以浙江不同耕作年限水田和旱地为研究对象,探讨了植稻年限对土壤铁锰氧化物的影响,并揭示了水稻土发育过程中铁锰氧化物的剖面运移规律和诊断意义。结果表明:①土壤剖面中,全Fe、游离Fe及全Mn的变异随着种稻时间的延长而增大。种植达到一定年限时,全Fe、全Mn以及游离Fe在土壤剖面下层出现淀积。在各种铁锰氧化物中,对水稻土最具诊断意义的是游离Fe和全Fe。②无定形Fe以及络合态Fe、Mn与有机质呈显著正相关。植稻年限对它们的影响是通过对有机质的影响达到的。     

绰墩埋藏古水稻土中木质素特征研究

利用CuO氧化方法分析了苏州绰墩山埋藏古水稻土中木质素分解酚酸产物及特征,以此了解长期利用条件下水稻土中木质素的来源、保存及变化。通过比较相邻埋藏土壤剖面植稻和非植稻层次中木质素源的酚酸化合物特征,探讨水稻种植对土壤木质素结构特征的影响。结果表明,在埋藏古水稻土中木质素源的总酚酸含量在0.004～0.035 mg kg-1之间,显著低于现代水稻土(0.27～0.34 mg kg-1),而在埋藏土壤中,植稻与非植稻土壤层次中木质素无显著差异。埋藏古土壤中木质素源酚酸的组成(香草基类/紫丁香基类(S/V)及肉桂类/紫丁香基类(C/V)比分别为0.40～1.55、0.15～0.89),可证实此古土壤曾种植非木本被子植物;而S/V和C/V在植稻与非植稻土壤中没有显著差异,表明利用木质素特征难以区分同类(不同草本)有机质的具体来源。在埋藏古土壤中木质素碳占总有机碳比例很小,说明木质素在土壤中并非如通常所预期的容易被保存。     

绰墩遗址古水稻土孢粉学特征初步研究

自1998年以来,绰墩遗址发现了大量的马家浜时期的水稻田.对遗址Ⅵ工作区两个剖面P01和P03进行植硅体和孢粉分析,P01的植硅体分析结果显示在马家浜文化中晚期、马桥文化时期、宋代直至现代,研究点都有水稻生长.孢粉分析还显示,在植硅体浓度较高土壤沉积物中,水生植物花粉在整个孢粉谱中所占比例较小,与现代水田相似.这表明,在新石器时代,人类在种植水稻过程中可能已将杂草除去.绰墩遗址孢粉分析的结果可能为判断古水稻土提供一个有效的方法.     

中国长江三角洲地区一新石器时代水稻土细菌群落

An ancient irrigated paddy soil from the Neolithic age was excavated at Chuodunshan Site in the Yangtze River Delta, close to Suzhou, China. The soil organic matter (SOM) content in the prehistoric rice soil is comparable to the average SOM content of present rice soils in this region, but it is about 5 times higher than that in the parent materials. As possible biomarkers to indicate the presence of the prehistoric paddy soil, the bacterial communities were investigated using the techniques of aerobic and anaerobic oligotrophic bacteria enumeration, Biolog analysis, and polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE). The results showed that in the buried soil layers, the prehistoric paddy soil had the largest number of aerobic and anaerobic oligotrophic bacteria, up to 6.12 and 5.86 log cfu g-1 dry soil, respectively. The prehistoric paddy soil displayed better carbon utilization potential and higher functional diversity compared to the parent materials and a prehistoric loess layer. The Shannon index and richness based on DGGE profiles of bacterial 16S rRNA genes were higher in prehistoric paddy soil than those in the prehistoric loess soil. It might be concluded that the prehistoric irrigated rice cultivation accumulated the SOM in plowed soil layer, and thus increased soil bacterial populations, metabolic activity, functional diversity and genetic diversity. Bacterial communities might be considered as the sensitive indicators of the presence of the prehistoric paddy soil in China’s Yangtze River Delta.     

1982-2012年来杭州市郊水稻田有机质变化特征及其调控措施

[目的]了解杭州市郊水稻田土壤有机质的长期演变,为杭州市正在推进的精品化、高度集约化农业生产提供土壤肥力的精确管理依据。[方法]利用历史资料和近期土壤质量调查数据探讨了近30 a 来杭州市郊水稻田土壤有机质的变化特征。[结果]从1982—2012年,杭州市郊水稻田土壤有机质含量总体呈下降趋势,平均降幅为2．95％,但各土种有机质变化有所差异。其中,培泥砂田、小粉田、黄斑田、泥砂田和粉泥田的土壤有机质呈现增加趋势,特别是培泥砂田,土壤有机质含量增幅高达22．86％;而青紫泥田、青粉泥田和黄松田的土壤有机质呈现下降趋势,且青紫泥田土壤有机质含量降幅高达22．59％。[结论]近30 a 来,杭州市郊水稻田土壤有机质发生了较大变化,但其变化程度和变化方向因土壤种类而异。施肥结构、耕作方式及耕作制度是引起土壤有机质变化的主要原因。     

土壤微团聚体中矿物-有机复合体特征

以国家肥力网湖南祁阳红壤长期定位试验站的长期施有机肥和长期施化肥的土壤为研究对象,采用干筛法获得土壤微团聚体。利用同步辐射红外显微成像法研究土壤微团聚体中黏土矿物和有机官能团的原位分布图谱及其相关性。结果表明:土壤中黏土矿物(3 620 cm-1)和大分子有机物(脂肪,2 920 cm-1;蛋白质,1 650 cm-1;多糖,1 080 cm-1)呈高度异质性的分布规律。其中,黏土矿物和多糖有较为相似的分布模式;而黏土矿物和脂肪、蛋白类物质则呈现差异较大的分布模式。与长期施化肥处理的土壤微团聚体相比,长期施有机肥处理的土壤微团聚体中黏土矿物和大分子有机物呈现更高的分散性。此外,施有机肥和化肥处理土壤微团聚体样品中黏土矿物与有机官能团的决定系数(R2)均为:黏土矿物-脂肪黏土矿物-多糖黏土矿物-蛋白质,表明土壤微团聚体中黏土矿物和大分子有机物的亲和性有差异,且该差异不受长期施肥处理的影响。同步辐射微区域红外谱进一步表明,从土壤微团聚体外部到内部,黏土矿物的特征峰和大分子有机物的特征峰强度均逐渐增加。     

盐渍土熟化过程中腐殖质特性的研究

综合研究了河北省曲周试验区不同改良年代盐渍土的有机质含量、腐殖质组成、含氧官能团含量及腐殖质红外光谱特征等。研究结果表明：随着盐渍土治理年限的延长，施肥及管理水平的提高，从盐荒地经三代、二代到一代试验区，土壤有机质含量逐步提高；有机质的质量也得到改善，主要表现在：腐殖质总量提高、胡富比增大、E465／E665比值减少、官能团含量上升等。红外光谱分析结果表明：试验区土壤腐殖质是极相似的多官能团复杂体系，表现在胡敏酸的类型上，由盐荒地到一代试区土壤胡敏酸逐渐由Rp型向B型转变，表明土壤腐殖质向着结构复杂化、功能多样化方向发展。盐渍土有机质含量和质量逐渐接近当地非盐渍土——浅色草甸土的水平。     

A comparison of soil organic carbon stock in ancient and modern land use systems in Denmark

During the South Scandinavian Early Bronze Age about 3300 years ago, thousands of burial mounds were constructed of sods from fallow ground used for grazing in Denmark and northern Germany. In some of these mounds a wet, anaerobic core developed, preventing the decomposition of organic matter. A comparison of the organic matter content in these mound cores and the plough layer in modern farmland offers an opportunity to compare the soil organic carbon (SOC) stocks in ancient and modern land use systems and to evaluate the long-term trends in carbon (C) sequestration in relation to modern farmland with varying inputs of manure and inorganic fertilizers. In the present paper we compare SOC stocks based on integrated horizon-specific densities and SOC contents in three 3300-year-old buried farmland soils, representing the land use system at that time, with results from soil surveys representing modern land use systems with low and high inputs of manure. Results show that, within the upper 0.28 m, which is the average depth of present day plough layers in Denmark, soils receiving manure from intensive pig or cattle production hold c . 60% more SOC than the ancient soils from the South Scandinavian Bronze Age. In contrast, modern arable soils mainly receiving limited inputs of manure hold a SOC stock similar to that of the ancient soils.     

养分化学计量比对稻田土壤葡萄糖矿化及其激发效应的影响

选择13C-葡萄糖作为稻田土壤典型易利用态外源有机碳,通过室内培养试验,研究不同C/N/P/S计量比条件下,葡萄糖分解矿化的动态规律及其激发效应。结果表明,稻田土壤中葡萄糖-碳(C)快速矿化,60 d培养实验后,有65.5%~74.6%的葡萄糖-C矿化。养分元素的添加使土壤中葡萄糖-C快速转化碳库的比例逐渐由58%增加至65%,从而使葡萄糖-C矿化率提高了3.9%~12.5%,养分元素的添加量与葡萄糖-C快速转化碳库的比例和矿化率均表现出显著的正相关关系(R2=0.63,p0.05;R2=0.83,p0.05)。葡萄糖-C矿化过程中,导致稻田土壤碳的累积负激发效应为-370~-570 mg kg-1,养分元素添加比例越大,其负激发效应越强,二者呈显著的负相关性(R2=0.66,p0.05)。研究表明,稻田土壤中易利用态碳的矿化受C/N/P/S元素计量比的影响,高比例养分元素的添加,促进土壤中易利用态碳的矿化,抑制土壤原有有机质的分解,增强负激发效应。本研究可为深入了解稻田生态系统碳循环、实现农田土壤肥力提升和温室气体减排提供理论依据。     

云南省宜良县26年来耕地土壤养分状况及变化特征

2006年宜良县土壤养分调查结果表明:全县耕地土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾含量分别为32.41g kg-1、1.77 g kg-1、128.4 mg kg-1、35.5 mg kg-1、161.7 mg kg-1,与1980年相比较,水稻土有机质、速效磷、速效钾含量分别增加了1.61 g kg-1、13.0 mg kg-1、87.0 mg kg-1,旱地土分别增加了3.75 g kg-1、21.3 mg kg-1、162.8 mg kg-1。然而,汤池镇、耿家营乡和竹山乡的水稻土有机质含量,耿家营乡和狗街镇的旱地土有机质含量,南羊镇旱地土速效磷含量与1980年相比都发生了不同程度的减少。