湖南典型水耕人为土铁的形态及剖面分异特征

针对不同母质发育水耕人为土（水稻土）中铁的形态及其剖面分异特征开展深入研究，对于正确认识稻田关键元素的分布与行为具有重要意义。本研究以湖南省花岗岩风化物（GR）、板页岩风化物（PS）、第四纪红色黏土（QRC）、石灰岩风化物（LS）、紫色砂页岩风化物（PSS）和近代河湖（冲）沉积物（FLD）共6种母质发育的水耕人为土为研究对象，通过30个典型剖面系统分析了剖面（0~100 cm）及水耕人为土不同土类间铁的形态及其分异特征，探讨土壤剖面铁的形态转变、剖面迁移转化规律。结果表明，湖南省6种典型母质发育的水耕人为土在中国土壤系统分类中的位置已经探明，检索出简育水耕人为土（HSA）、铁聚水耕人为土（FSA）和潜育水耕人为土（GSA）3个土类，暂未发现铁渗水耕人为土。水耕人为土剖面全铁（Fet）含量均值为44.66 g/kg，不同形态铁的构成表现为：晶质铁（Fec）>硅酸盐铁（Fesi）>活性铁（Feo）>络合铁（Fep）。铁的形态在剖面分布呈现出Fesi在剖面变化不大、Fec在剖面呈现先升后降、Feo和Fep在剖面呈现先降后升共三种趋势。PS、QRC和LS的Fec、FLD的Feo、GR的Fep含量均值分别高于其他母质；GR、PS和QRC发育的水耕人为土淀积系数高于LS、PSS和FLD。FSA的Fec含量均值和淀积系数、GSA的Fep含量均值分别显著高于其他土类。研究表明，湖南6种母质发育的典型水耕人为土中铁的不同形态发生转化并在剖面、母质、土类间体现出显著分异。铁的形态及淀积系数反映了水耕人为土的发育程度及成土环境，对于水耕人为土的发生学特性与系统分类具有指示作用。     

翻压紫云英水稻土游离氨基酸动态及剖面分异

为探讨紫云英翻压后稻田土壤游离氨基酸（FAA）含量和组分的动态变化及其主控因素,阐明稻田土壤FAA的剖面迁移特性,本研究在等氮磷钾的条件下,以单施化肥（CK）为对照,研究了不同施用量紫云英（30 000 kg·hm^-2,CMV1; 45 000 kg·hm^-2,CMV2）翻压后对稻田土壤FAA含量和组成的影响以及其随生育期的波动情况,并阐明FAA在水稻土剖面中的分布特征。结果表明：紫云英翻压后,不同处理稻田土壤FAA含量均呈现出先降低后上升至扬花期达到峰值后再缓慢降低的变化趋势。翻压紫云英可提高土壤FAA含量,CMV1处理和CMV2处理FAA含量均值分别较CK处理显著提高了14.01%和21.75%。不同采样期、不同施肥处理稻田土壤FAA以中性氨基酸含量最高（93.39%~97.52%）,酸性氨基酸次之（2.19%~5.86%）,碱性氨基酸含量最低（0~1.47%）,且均以肌氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸为主,其合计占FAA总量的65.93%~82.65%。紫云英翻压后FAA具有向下迁移的趋势,主要迁移至20~40 cm土层。中性氨基酸尤其是丝氨酸、甘氨酸和苏氨酸具有较强的迁移性。氨基酸不同组分对土壤性质的响应具有一定差异,中性FAA与土壤pH、有机质、全氮、蛋白酶和细菌拷贝数显著相关,碱性FAA与蛋白酶和细菌拷贝数显著相关,而酸性FAA仅与细菌拷贝数显著相关。研究表明,稻田土壤FAA含量、组成及迁移与紫云英翻压量和水稻生育期密切相关,且对土壤性质的响应有所不同。     

长期施肥下黄壤性水稻土有机碳组分变化特征

【目的】土壤有机碳具有高度异质性,不同组分的有机碳由于化学性质和存在方式等不同,其生物有效性和肥力功能不同,并反映出不同的稳定机制,所以深入研究土壤有机碳的组分特征,对于更好地了解土壤有机碳的稳定性和肥力机制具有重要意义。本研究以黄壤性水稻土为对象,旨在研究揭示长期施肥对土壤有机碳组分特征的影响并探讨合理培肥模式。【方法】以中国黄壤性水稻土18年长期施肥定位试验为依托,通过田间取样和室内分析,采用土壤有机碳物理-化学联合分组方法,重点研究不同施肥条件下土壤有机碳组分含量及分配比例的变化,并通过定量分析组分碳含量与年均碳投入量的关系,探讨土壤有机碳饱和现象。试验处理包括不施肥对照（CK）、单施化肥（NPK）、单施有机肥（M）、无机肥配施低量有机肥（0.5MNPK）和无机肥配施高量有机肥（MNPK）,碳投入梯度为0.87-6.02 t·hm^-2·a^-1。【结果】与不施肥（CK）相比,单施化肥（NPK）处理显著增加了土壤游离态粗颗粒有机碳、化学保护粉粒组有机碳和生物化学保护粉粒组有机碳含量,总有机碳提升10%;有机肥处理（0.5MNPK、M、MNPK）显著增加了土壤游离态粗颗粒有机碳、物理保护有机碳、化学保护粉粒组、黏粒组有机碳和生物化学保护粉粒组、黏粒组有机碳,增加幅度高于化肥处理,总有机碳提升24%-46%,其中以有机无机肥配施（MNPK）的提升幅度最大;与不施肥（CK）及单施化肥（NPK）处理相比,有机肥处理（0.5MNPK、M、MNPK）土壤物理保护有机碳的分配比例显著升高;模型分析发现,长期施肥条件下土壤游离态粗颗粒有机碳浓度与年均碳投入量呈显著的线性关系,而化学保护态有机碳浓度与生物化学保护态有机碳浓度以及土壤总有机碳含量,均与年均碳投入量呈显著的“饱和曲线效应”的对数函数关系。【结论】有机无机肥配施是提升黄壤性水稻土有机碳水平的最佳培肥措施,并以物理保护有机碳的提升幅度最大,强化了有机碳的物理稳定机制;黄壤性水稻土较稳定的有机碳组分（化学保护态、生物化学保护态）以及总有机碳存在饱和现象,在当前条件下出现饱和限制。     

红壤性水稻土晶态氧化铁及其起源

红壤性水稻土晶态氧化铁主要为针铁矿，并伴随少量的赤铁矿。红壤性水稻土中针铁矿的铝同晶替代量明显氏于其母土（红壤），而针铁矿的晶胞参数ｂ和ｃ则是红壤性水稻土高于其母土，红壤性水稻土中赤铁矿的铝同晶替代量和晶胞参数ａ则与其母土相似，据此认为红壤性水稻土中赤铁矿来源于母土，而针铁矿部分来源于母土，部分是由原有的赤铁矿和针铁矿的还原产物重新结晶形成的，随着水稻土的发育，赤铁矿逐渐下降，最后消失，针铁矿则相     

不同利用方式棕壤氧化铁的存在形态和分异特征

研究了不同利用方式下,棕壤各形态氧化铁的存在形态和分异特征。结果表明:(1)开垦使棕壤表层游离态、无定形态和结晶态氧化铁的含量都有一定程度的提高。(2)表层铁的游离度和活化度显示开垦促进表层游离铁形成并抑制其向晶质铁转化。(3)在土体剖面0~60cm范围内,各形态氧化铁均表现出向下聚集的规律,但它们在不同利用方式棕壤中的活动情况各不相同。它们的分布和转化与有机质和颗粒组成等多种因素有关,是一个复杂的多因素共同作用的过程。     

不同水稻土中氧化铁的微生物还原特征

采用厌氧恒温培养试验,比较了4种水稻土中氧化铁的微生物还原状况。结果表明,4种不同来源水稻土中Fe( )生成量有较大差异,其中吉林和四川水稻土中铁还原迅速,而江西和广东水稻土相对较慢;还原反应达到平衡时的Fe( )积累量及铁还原快速期的平均反应速率由土壤中氧化铁的数量决定,并与无定形氧化铁和游离氧化铁的数量有关;4种水稻土中可还原铁占全铁及游离氧化铁的比例分别为7.73%～21.6%及10.0%～74.6%;广东水稻土的铁还原90%是利用无定型铁,而在四川和江西水稻土中,近乎50%的铁还原来自于晶体氧化铁;升高温度可促进土壤中Fe( )产生量,并且吉林水稻土对温度的响应最敏感;不同土壤的铁还原启动期、快速期和稳定期的时间有明显区别,并且与土壤中微生物菌数、土壤有机质及有机电子供体的数量密切相关。     

不同母质发育水稻土剖面酸度特征

为探讨红壤性水稻土剖面酸度特征及其主要影响因素,采集了南方红壤丘陵区典型县域(余江县)4种母质(红砂岩,河流冲积物,第四纪红土和板页岩)发育的25个不同深度水稻土样品(0～20,20～40,40～60,60～80,80～100 cm),分析了土壤酸度和养分指标。结果表明:在0～20 cm土层,水稻土酸度显著高于60～100 cm土层,其中第四纪红土母质发育土壤交换性Ca²⁺、Mg²⁺含量显著高于板页岩母质发育土壤,红砂岩与河流冲积物母质差异不显著。与0～20 cm土层相比,水稻土pH在20～80 cm土层显著增加了0.54～1.26,交换性H⁺含量显著降低了0.12～0.15 cmol/kg,交换性Al³⁺含量显著降低了1.06～1.38 cmol/kg,交换性Ca²⁺含量显著增加了0.81～2.22 cmol/kg,交换性Mg²⁺含量显著增加了0.30～1.08 cmol/kg,不同母质之间差异不显著;在80～100 cm土层,第四纪红土、红砂岩与河流冲...     

黄壤性水稻土的磷素肥力评价及稻麦施肥模式

采用Olsen、Bray I.BrayII、Al-Abbas等四种方法,测定土壤的有效磷含量。将其值分别与小麦(n=9)、水稻(n=12)的产量和~(32)p测定的土壤A值比较,进行土壤供磷能力的相关分析。结果得出,Olsen法与小麦、水稻产量的r值分别为0.764和0.603,与小麦、水稻分蘖期土壤A值的r值分别为0.802和0.631,故可作为测定黄壤性水稻土有效磷含量的标准方法。     

水稻土剖面无机磷素分布特征的研究

[目的]研究水稻土剖面无机磷的分布规律。[方法]以吉林省龙井市周边采集的水田土壤为材料,测定不同形态无机磷含量。[结果]铝结合的磷酸盐（Al-P）、铁结合的磷酸盐（Fe—P）、闭蓄态磷（O-P）在剖面中总体分布趋势为随土层深度的增加先增加后减少,表现出在剖面中部积累;水溶性磷在剖面中总体分布趋势为随土层深度的增加先减少后增加,呈现出表层积累;钙结合的磷酸盐（Ca—P）在剖面中总体分布规律性不强。[结论]水溶性磷较易被淋洗和迁移;在大量施用磷肥的情况下,Al-P、Fe—P和O-P有积累和向下迁移的趋势。     

洞庭湖平原冲积性菜园土无机氮形态及剖面分布

采用野外调查取样和室内分析相结合的方法,研究了洞庭湖平原冲积性菜园土无机氮形态及剖面分布规律.结果表明,耕层土壤全N平均含量为1.25g/kg,变化范围为0.65～1.67g/kg,变异系数为15.54%;固定态铵平均含量为295mg/kg,占土壤全氮含量的23.2%,NO3--N和NH4+-N平均含量分别为46.00、1.91mg/kg.土壤全N、铵态氮、固定态铵含量在0～80cm土层中随剖面深度的增加而降低,硝态氮的剖面分布表现有淋洗下移的现象.     

长期施肥对黄壤性水稻土磷平衡及农学阈值的影响

【目的】研究长期施肥条件下土壤有效磷（Olsen-P）的演变特征及土壤磷素的累积状况,分析土壤磷素累积与土壤有效磷的响应关系,明确Olsen-P的农学阈值及合理磷肥施用量,为西南黄壤地区科学施用磷肥提供理论依据。【方法】以贵州黄壤肥力与肥料长期定位试验为平台,选择试验中6个处理分别是不施肥（CK）、偏施氮钾肥（NK）、常量氮磷钾肥（NPK）、常量有机肥（M）、减1/2有机肥+减1/2氮磷钾肥（1/2 M +1/2 NPK）和常量有机肥+常量氮磷钾肥（MNPK）。分析西南黄壤性水稻土19年（1995-2013）土壤Olsen-P含量与植株吸磷量,研究土壤Olsen-P的变化规律及土壤累积磷盈亏状况,通过Mitscherlich方程模拟作物相对产量对土壤Olsen-P的响应关系,明确西南黄壤性水稻土的农学阈值,并分析Olsen-P与施肥量之间的关系。【结果】长期施用磷肥处理可显著提高土壤Olsen-P含量,各施磷处理Olsen-P年增长速率在0.72-2.47 mg·kg^-1·a^-1,其中MNPK处理Olsen-P增长速率最大,NPK处理最小,主要与施肥量的高低有关;有机肥配施化学磷肥比单施化学磷肥和单施有机肥更能有效地促进作物对磷素的吸收;不施磷处理土壤磷素一直处于亏缺状态,施磷处理土壤磷素盈余量为176-1 200 kg·hm^-2,其中MNPK处理磷素盈余量最高;土壤累积磷盈余量与土壤Olsen-P增量呈显著线性相关,土壤中磷素每盈余100 kg·hm^-2,NPK、M、1/2M+1/2NPK、MNPK处理Olsen-P含量分别提高4.0、2.0、3.2和2.0 mg·kg^-1;土壤每年磷盈亏和Olsen-P含量与磷肥施用量呈极显著正相关关系,磷肥用量（纯P）17.4 kg·hm^-2时土壤磷盈亏呈持平状态,西南黄壤性水稻土Olsen-P的农学阈值为15.8 mg·kg^-1;对应的施肥量（纯P）为每年37.2 kg·hm^-2·a^-1。【结论】土壤有效磷随土壤磷素盈余而变化,同时与磷素投入量密切相关,当磷肥用量（纯P）为17.4 kg·hm^-2·a^-1土壤磷素呈持平状态。当磷肥用量（纯P）为37.2 kg·hm^-2·a^-1时,可获得较高作物产量,磷肥当季利用率高,且磷素在土壤中累积较少。当磷肥用量（纯P）大于37.2 kg·hm^-2·a^-1时,作物产量对磷肥用量无响应,大量磷素累积在土壤中,增加土壤磷素的流失风险。土壤中累积磷盈余量一定的情况下,西南黄壤性水稻土长期单施化学磷肥提升土壤Olsen-P的速率大于施用有机肥处理。     

土壤氧化铁的形态在浙江红壤和黄壤分类中的意义

研究结果表明,红壤和黄壤之间铁矿物形态有明显的差异,黄壤的铁游离度、晶胶比以及赤铁矿系数均小于红壤;而铁活化度、络合态铁占游离态铁的百分比及氧化铁的水合系数都是黄壤高于红壤。黄壤以不含或仅含极少量的赤铁矿而区别于红壤。针铁矿普遍存在于所研究的各土壤中;部分土样还含少量纤铁矿。测定数据的统计分析表明,铁游离度、铁活化度以及赤铁矿系数等可以用来划分红壤、黄红壤和黄壤亚类。     

贵州黄壤性水稻土不同粒径有机碳之间的矿化差异

以贵州长期定位试验的黄壤性水稻土为对象,以单施有机肥处理为例,采用湿筛法和碱液吸收法研究不同粒径土壤[粗颗粒(250μm)、微团聚体(53~250μm)、单粉粒(2≤粒径53μm)和单黏粒(2μm)]有机碳的矿化速率和累积矿化量,为提高土壤有机碳的稳定性提供理论依据。结果表明:所有组分有机碳的矿化速率呈现出先快速上升后逐渐下降的趋势,并在培养后4 d达到峰值,矿化速率CO2-C介于0.004 0~0.050 4 g/(kg·d)之间;培养前期单粉粒有机碳和微团聚体有机碳的矿化速率较高,粗颗粒有机碳矿化速率最低。所有组分的累积矿化量CO2-C介于0.151 7~0.185 4 g/kg之间,且粗颗粒和单黏粒有机碳累积矿化量较原土分别降低了13.3%和8.18%,其他组分较原土略有提高;微团聚体和单粉粒的有机碳累积矿化量较高,分别为0.176 4 g/kg和0.185 4 g/kg,显著高于粗颗粒和单黏粒(P0.05)。在培养前期所有组分的矿化速率方程为指数函数且达到极显著水平(P0.01),培养后期呈对数函数(P0.01),累积矿化量呈对数函数由快到慢增长(P0.01)。不同粒径土壤中可矿化有机碳的分配比例无显著差异(P0.05),固碳能力依次是:粗颗粒单黏粒微团聚体单粉粒。不同粒径土壤中可矿化有机碳的分配比例随粒级减小而变大,大粒径土壤固碳能力较小粒径强。     

长期不同施肥处理对黄壤性水稻土理化性质的影响

依托国家黄壤肥力与肥效长期定位试验,研究连续施肥18年后,不同施肥处理对西南黄壤性水稻土土壤质地、容重、总孔隙度、阳离子交换量(CEC)、pH值、有机质、氮、磷、钾等土壤理化性质的影响。研究结果表明,长期不施肥土壤容重、孔隙度、阳离子交换量与初始值无明显差异,而土壤养分含量基本呈下降趋势;长期单施化肥土壤容重比试验初始值增加5.1%,土壤孔隙度降低2.1百分点,土壤物理性质有变劣趋势,土壤pH值也显著低于其他处理,除土壤磷素养分明显增加外,有机质、氮、钾等其他土壤养分基本呈下降趋势;常规有机肥(M)、常规有机肥+常量氮磷钾肥(MNPK)处理黏粒含量显著降低且沙粒含量显著提高,土壤质地由黏土转变成壤质黏土,土壤容重比单施化肥处理分别降低15.9%、18.1%,土壤孔隙度显著提高。长期施用有机肥可显著提高土壤阳离子交换量(CEC)、pH值及其他土壤养分,与试验初始值相比,MNPK处理土壤CEC、pH值、有机质、全氮、全磷分别提高9.9%、5.0%、29.6%、35.2%、52.6%;长期施用绿肥效果虽不如有机肥,但也可在一定程度上改善土壤理化性质;长期不同施肥处理土壤全钾含量均比试验初始值下降9.1%~19.5%,在实际生产中应重视钾肥的施用。在西南黄壤性水稻土上化肥与有机物料配施尤其是与畜禽有机肥配施对改善土壤理化性质效果最佳。     

黔东南州黄壤水稻土磷钾营养效应研究

以氮肥作肥底，采用磷、钾２因素Ｄ－饱和最优设计，在黔东南州不同海拔的黄壤水稻土进行水稻磷钾营养试验，结果表明，黄壤水稻土普遍缺磷，每ｋｇ可增产稻谷５．４ｋｇ．每ｈｍ＾２施有机肥１．５万ｋｇ、土壤速效钾＞１００ｍｇ／ｋｇ时，可不施用化学钾肥；当土壤效钾＜８０ｍｇ／ｋｇ时，施化学钾肥有显著的经济效益。本试验获得了不同肥力水平黄壤水稻土磷、钾最佳施肥方案４套，按此方案实施每ｈｍ＾２可获得稻谷产量８１００     

水稻土镉形态分布特征及其生物效应研究

作物籽粒中镉来源于土壤,土壤中镉形态的含量与作物吸收量密切相关。本文旨在找出作物籽粒中镉与土壤镉形态之间的相关性,探究小麦/水稻籽粒中镉的来源,为阻断镉吸收提供理论依据。采用调查采样方法,对成都平原镉污染区冲积性水稻土耕作层土壤镉形态及对应的作物秸秆和籽粒镉含量进行了测试分析,研究镉超标水稻土不同形态镉的分布特征及其生物效应。结果表明:水稻土不同形态镉的平均含量高低排序为:铁锰氧化物结合态残留态水溶交换态有机质结合态碳酸盐结合态,各形态分布极不均衡,生物可利用形态所占比例较大。铁锰氧化物结合态镉与土壤pH值呈极显著正相关(r=0.712**,P0.01)。小麦、水稻籽粒与秸秆中镉含量均呈极显著正相关,相关系数分别为0.854**(P0.01)和0.872**(P0.01)。小麦秸秆和籽粒中镉含量与土壤中水溶交换态镉呈极显著正相关(r=0.677**和0.867**,P0.01),与其他形态相关性不显著;水稻籽粒中镉含量仅与土壤中水溶态镉含量呈显著正相关(r=0.573*,P0.05),与其他形态相关性不显著。镉污染区水稻土种植水稻和小麦农产品的镉含量超标风险较大。     

黄壤性水稻土有机碳及其组分对长期施肥的响应及其演变

【目的】不同保护机制的有机碳由于稳定性的差异,表现出不同的肥力效应和生物有效性。研究贵州省主要水稻土类型黄壤性水稻土有机碳组分对长期施肥的响应及其演变,为区域稻田土壤固碳潜力评估和地力提升技术筛选提供科学依据。【方法】依托贵州省黄壤性水稻土长期施肥定位试验(始于1995年),采集2006—2014年间5个偶数年份不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、单施有机肥(M)、低量有机肥无机肥配施(0.5MNPK)和常量有机肥无机肥配施(MNPK)5个处理的土样,采用Stewart物理-化学联合分组法和碳氮分析仪,测定土壤总有机碳及未保护(即游离活性)、物理保护、化学保护和生物化学保护4个有机碳组分的含量,并采用线性回归法分析其演变特征。【结果】与不施肥(CK)及单施化肥(NPK)处理相比,施用有机肥(M、0.5MNPK和MNPK)显著增加了土壤游离活性、物理保护、化学保护有机碳含量(P0.05),总有机碳提升15%—39%,其中以常量有机无机配施(MNPK)的提升幅度最高。拟合分析发现,2006—2014年间,4个施肥处理的土壤有机碳及其组分含量随时间均呈增加趋势,除生物化学保护有机碳外,其余组分有机碳在有机肥处理下的线性增加趋势比单施化肥(NPK)处理下更为明显,不施肥处理随时间无明显变化。施用有机肥(M、0.5MNPK和MNPK)处理的土壤游离活性、物理保护、化学保护有机碳含量的年均增加速率和增幅均高于不施肥(CK)及单施化肥(NPK)处理,总有机碳的年均增加速率分别为不施肥(CK)及单施化肥(NPK)处理的3.5—3.7倍和1.5—1.6倍。游离活性有机碳占总有机碳的比例(58%—63%)是其他组分的3—14倍。【结论】未保护游离活性有机碳是土壤总有机碳的最大部分,且对施肥响应最敏感。常量有机无机肥配施是提升土壤有机碳储量的最有效模式。     

酸化对水稻土钾素形态及淋移性的影响

为了解土壤酸化对水稻土钾素平衡的影响,在浙江省选择4种代表性土壤,模拟土壤酸化,并在酸化土壤中采用施用钾肥等措施,研究其对土壤钾形态转变的影响.结果表明,随着土壤酸度的增加,土壤钾素形态发生了明显的变化,逐渐由矿物态、非交换态向交换态和水溶态转变;矿物态和非交换态的比例逐渐下降,而水溶态的比例逐渐增加.土壤中矿物态钾和非交换态钾发生明显下降的pH值大约为3.0～4.5;酸化对滨海平原和水网平原水稻土中矿物态钾和非交换态钾的影响大于对丘陵和河谷平原水稻土的影响;土壤酸化后,施入土壤中的钾主要以活性较高的水溶态和交换态存在,向非交换态转化的比例明显降低,土壤对外源钾的缓冲性逐渐下降.淋洗试验表明,酸化加速了土壤钾素的释放和迁移,释放量随土壤酸度增加而上升;在酸性土壤中施用沸石可增强土壤对钾素转变的缓冲性,降低土壤钾素的淋失.