氨化秸秆还田对土壤孔隙结构的影响

【目的】土壤孔隙性质是土壤结构性的反映,直接影响着土壤的肥力和水分有效性。定量研究氨化秸秆还田对土壤不同大小等级孔隙数量和孔隙分布的影响,可以为土壤培肥提供科学依据。【方法】采用室内试验方法,设置氨化秸秆加入量为土壤总质量的 0(CK)、 0.384%(S1)、 0.575%(S2)、 0.767%(S3)4个处理,室内培养。在培养0、60、120和180 d,取样测定土壤水分特征曲线(SWRC)数据,利用双指数土壤水分特征曲线模型(DE模型,Double-exponential water retention equation),分析氨化秸秆对土壤剩余孔隙、基质孔隙和结构孔隙的影响; 基于DE模型的微分函数,探究不同氨化秸秆处理对土壤孔隙分布的影响。【结果】不同处理的土壤水分特征曲线SWRC实测值和DE模型模拟值之间的均方根误差介于0.0036和0.0041 cm3/cm3之间,R2介于0.998和0.999之间,土壤含水量模拟值和实测值非常接近1 ∶1,表明DE模型可以准确反映添加氨化秸秆后土壤含水量随吸力的变化规律,较准确地估算土壤不同大小等级孔隙数量变化。培养120 d内,氨化秸秆对土壤剩余孔隙、基质孔隙和结构孔隙影响不显著; 培养180 d时,各处理土壤结构孔隙度表现出随着氨化秸秆添加量的增加而增加的趋势; 此时S3对土壤剩余孔隙影响不显著,显著减小了土壤的基质孔隙度(P0.05),极显著地增加了土壤的结构孔隙度(P 0.01)。在孔隙分布中,氨化秸秆促进了土壤已有孔隙向较大孔隙的发育,显著增加了土壤结构孔隙分布数量; 随着氨化秸秆添加量的增加,土壤结构孔隙的分布数量越大,且峰值出现的越早。氨化秸秆增加了土壤中有机质含量; 土壤结构孔隙和总孔隙均与有机质含量呈显著的正相关关系(P 0.05); 有机质可以黏结团聚土壤的矿物颗粒,有效地促进了土壤结构孔隙的发育; 氨化秸秆对土壤孔隙的影响随着时间的进行越来越明显。【结论】氨化秸秆增加了土壤中有机质含量,促进了土壤孔隙结构的发育,增加了土壤的结构孔隙度和总孔隙度,这对改良和培肥土壤、改善土壤耕性具有重要意义。     

聚丙烯酸钾对土壤孔隙及含水特性的影响

长城沿线地处我国北方干旱、半干旱区,常年因春旱缺墒造成的播种难、出苗难、保苗难问题严重。试验利用土柱人工模拟干旱环境,通过施用不同量聚丙烯酸钾(K-PAM)来改善土壤孔隙与水分状况,并借助CT扫描技术为深入研究K-PAM蓄水保墒机制提供理论依据。试验设4个K-PAM用量(%,占土壤质量百分比),即0(CK)、0.02%(A)、0.06%(B)、0.10%(C)。结果表明:施用K-PAM可增加0~10 cm土层孔隙总数,从各级等效直径孔隙看,各土层1.0~2.0 mm孔隙数量最多。随着K-PAM用量增加,各级孔隙数量呈先增加、后减少的变化趋势,且以中等用量0.06%(B)表现最佳。随着苗期推进、持续干旱下各处理0~10 cm土壤紧实度在出苗6~7 d后开始不断增大,A、B、C、CK处理紧实度最高分别可达1 632.8、1 944.3、2 198.5、1 400.7k Pa;K-PAM用量小于0.06%时,可使苗期0~10 cm土层含水量较其它处理增加。用量大于0.06%时,0~10cm土层含水量较其它处理降低;干旱条件下,低用量K-PAM处理更有利于出苗数量增加。可见,确定合理KPAM用量是发挥K-PAM蓄水保水优势,增加出苗率、获得高产的关键。     

土壤大孔隙饱和导水率的数值模拟及实验研究

原状土壤饱和导水率的确定将直接影响水及溶质在原状土壤中运动的模拟,进而影响到水文模型及溶质运移模型的模拟精度。为此,将原状土壤分为基质域和大孔隙域,以南京市栖霞区的土壤为例,通过CT扫描结合经验公式法、室内原状土柱实验法分别得到了原状土壤大孔隙的饱和导水率,并对其结果进行了详细的对比分析。结果表明:两种测定大孔隙饱和导水率的方法得到结果的相对偏差在10%以内。     

2种典型耕作方式影响下的蔗田土壤孔隙结构及其水分运动特性

为了明确农业生产过程中耕作方式对田间土壤孔隙结构及土壤水分运动特性的影响,以广西农地蔗田为研究对象,基于土壤切片技术分析研究免耕和垄耕2种典型耕作方式蔗田的田间土壤孔隙结构特征,并结合土柱模拟入渗试验,探究土壤孔隙结构对土壤水分运动的影响,进一步揭示孔隙结构与土壤水分运动特性之间的相互作用关系。结果表明：随着土层深度的增加,免耕蔗田孔隙形态以聚集的团块状分布为主,垄耕蔗田孔隙形态以条状分布为主。与免耕蔗田相比,垄耕蔗田的土壤总孔隙度和>2.5 mm孔径的孔隙度分别增加32.5%和21.9%。垄耕蔗田在局部土层深度范围内显著增加上下土层孔隙的变异度(p<0.05),显著降低土壤孔隙的连通性(平均邻近指数为0.448)(p<0.05),土壤孔隙形态相对规则(平均成圆率为0.335)。对于土壤水分运动特性,免耕蔗田总体的土壤饱和导水率和质量流率显著高于垄耕蔗田(p<0.05),初始含水率显著低于垄耕蔗田(p<0.05),质量流率随时间变化强度相对较大,提高水流入渗能力。垄耕降低土壤孔隙结构连通性,使水分蓄存在表层土壤中,一定程度上可降低土壤水分的入渗现象,改变蔗...     

不同耕作措施下土壤孔隙的多重分形特征

首先利用数字图像处理技术提取了东北黑土区长期免耕(no tillage,NT)和翻耕(moldboardtillage,MT)制度下土壤切片中的孔隙信息,然后应用矩方法研究了两种耕作制度下土壤孔隙结构的多重分形特征。结果表明,免耕降低了表层(0~5 cm)大孔隙度(500μm),但是提高了10~15 cm和20~25 cm深度的孔隙度和大孔隙度。土壤孔隙结构在64~1 024像素尺度上具有多重分形特征。广义维(Dq)和多重分形谱(f(α))及相关参数能够反映切片中孔隙结构的特征。表层土壤孔隙多重分形谱明显右偏,随深度增加趋于对称。在同一深度下,免耕处理的Δα(α-10-α10)和ΔD(D-10-D10)均大于翻耕处理,免耕处理增加了孔隙结构的复杂程度,尤其是10~15 cm和20~25 cm深度下的孔隙结构。     

不同水土保持措施对地下水的动态影响研究

水土保持对地下水的动态变化影响显著。基于渭河流域缺水高含沙土壤的条件,通过室内模型模拟降雨试验和利用数值分析软件VisualMODFLOW进行数值模拟相结合的方法,研究了不同水土保持措施对降雨转化为地下水这一动态过程的影响。并在此基础上分析了地下水沿程水位、径流量等对不同水土保持措施的响应。研究发现:1)水土保持措施可促进降雨入渗以补给地下水;2)降雨入渗补给系数α和各层土壤给水度Sy主要受下垫面变化的影响;3)在同一坡度同一雨强,不同下垫面条件下,地下水补给量为秸秆覆盖>种植草地>裸坡。     

不同粉垄深度对甘蔗地土壤孔隙结构的影响

为揭示不同粉垄深度对甘蔗地土壤孔隙结构的影响,基于广西甘蔗地不同粉垄深度耕作试验,利用CT扫描成像技术和Image J 获取粉垄浅耕(F20,耕作深度20 cm)与粉垄深耕(F40,耕作深度40 cm)两个处理甘蔗土0 ～ 40 cm 土层土壤孔隙结构。结果表明:与F20 处理相比,F40 处理显著增加了土壤不同孔径级别的二维和三维孔隙数量。在甘蔗根系主要生长区的0 ～ 20 cm 土层内,F40 处理显著提高了土壤的孔隙面密度,并显著降低了土壤的孔隙复杂度。同时在0 ～ 40 cm 土层内F40 处理的土壤孔隙度、分支长度密度和连通性分别显著高于F20 处理74.13%、151.39% 和51.21%。土壤孔隙三维空间分布显示,F40 处理的点状孔隙数量在0 ～ 20 cm 土层明显多于F20 处理,且孔隙分布更密集,这也反映出F40 处理的土壤具有更大的连通可能性。而在20 ～ 40 cm土层,F40 处理的点状孔隙与长条形孔隙在数量上较F20 处理均无明显差异,但F40 处理的长条形孔隙向四周呈散射状分布,较F20 处理长条形孔隙竖直分布可能更有利于增强土壤储水能力及植物根系对养分的吸收。研究表明,粉垄深耕可有效增加广西甘蔗地的土壤不同孔径级别的孔隙数量,且使上层土壤孔隙排列紧密、孔隙边界的不规则性降低,同时提高土壤的孔隙度、孔隙分支长度密度,从而提高土壤的孔隙连通性,对土壤孔隙结构的改善有一定积极影响,为广西甘蔗实现土壤良性发展提供了理论依据和技术参考。     

矿区机械压实对土壤孔隙特性影响的研究进展

在矿区开采和复垦过程中大型机械的使用产生了土壤压实,并严重扰动了土壤内部结构,导致土壤孔隙数量减少,连通性和渗水能力下降,土壤孔隙作为土壤水气交换的重要场所决定着土壤水分和空气状况,进而影响复垦土壤质量与肥力。为探究矿区机械压实作用对土壤孔隙的影响,系统梳理了矿区机械压实作用下土壤孔隙的获取和表征方法,对农业机械压实相关研究进行了简单归纳,在此基础之上阐述了矿区机械压实对土壤孔隙影响的研究进展,总结了当前研究存在的问题,并提出今后在探究矿区机械压实对土壤孔隙特性影响时应创新压实土壤孔隙的定量表征方法,重视机械压实对土壤孔隙特性影响机理的考究,以期为改善矿区土地复垦效果提供理论指导。     

孔隙结构图像分析中不同试验因素对分析结果的影响

研究了不同试验因素 (包括图像分辨率、土壤切片定向性、分析区域大小等 )对孔隙结构图像分析结果的影响以及试验误差 ,并简要介绍了用于分析土壤孔隙结构的土壤切片及数字图像的制备技术。结果表明 :不同试验因素对分析结果均会产生一定的影响 ,试验误差约在 1 0 %。这表明同一研究中应保持试验条件的相对一致以保证分析结果的可靠性和可比性     

保水剂对土壤孔隙影响的定量分析

为探明保水剂不同用量对施入土层土壤孔隙特征及其分布的影响,采用CT扫描法研究盆栽试验条件下小麦收获时的土壤孔隙特征。结果表明:1)施用保水剂均提高了土壤剖面不同土层的土壤孔隙数目、孔隙度和孔隙成圆率。2)随保水剂用量的增加,各土层平均总孔隙数、总孔隙度及成圆率提高;但保水剂用量过高,其总孔隙数增加不明显,总孔隙度和孔隙成圆率降低,但仍高于对照(CK)。3)最终的小麦生物量和籽粒产量表现为54 mg/kg>81 mg/kg>27 mg/kg>CK。因此,施用保水剂改善了土壤孔隙特征,促进了小麦的生长和产量的提高。各处理中以54 mg/kg保水剂用量对于小麦生物量及产量的提高最为显著,分别较对照提高13.1%和22.2%。     

稻草不同途径还田对土壤结构及有机质特征的影响

通过3年的田间定位试验,系统的研究了稻草不同途径还田对稻田土壤容重、孔隙度、团聚体、有机碳总量、腐殖质组成及腐殖质结合形态的影响。结果表明,与无肥(CK)及纯施化肥(NPK)对照相比,稻草直接深埋还田(NPK+S)及利用后的菌渣、牛粪、沼渣深埋还田(NPK+FD、NPK+CD、NPK+BD)均能一定程度的降低土壤容重、增加孔隙度、增加>0.25 mm水稳性团聚体的数量和提高土壤团聚体的稳定性,有利于形成和保持良好的土壤结构;同时能提高土壤腐殖质中胡敏酸含量和HA/FA比值,增加松结态腐殖质含量和提高松/紧腐殖质比值,能一定程度的改善土壤腐殖质的组成、性质及结合形态,提高腐殖质品质,不过这4个处理间的差异不明显。稻草焚烧还田(NPK+S′)在以上方面效果均不显著,且带来严重的大气污染,并不可取。     

不同种植方式对温室土壤微形态的影响

以河北曲周长期定位试验站的温室菜田土壤为研究对象,研究常规种植、无公害种植、有机种植3种不同的种植方式对土壤微形态特征的影响。结果表明:有机种植下,土壤结构疏松;土壤团聚体发育良好,大团聚体数量较多;有机质含量增加100%;土壤孔隙的面积百分比最大,表层孔隙度达到了32%,当量孔径0.1 mm孔隙比例最高,即有助于提高通气孔隙含量,增加土壤的通气性。因此,有机种植条件下土壤结构疏松、发育良好,易形成适合作物生长的良好土壤结构;常规种植条件下,土壤结构较为紧实,发育程度较低;无公害种植条件下,土壤结构发育程度居于两者之间。     

成都市春季土壤和扬尘中饱和烃的污染特征与来源分析

用GC-MS分析了成都市不同方位区域内具有代表性的土壤和扬尘样品中饱和烃的组成与分布特征。研究表明,在土壤和扬尘中均检测出了丰富的正构烷烃和甾、萜烷化合物等饱和烃。正构烷烃在土壤和扬尘中差别明显,其浓度分别为7.54~40.37μg g-1和26.61~71.52μg g-1,峰形分别主要呈前峰型和后峰型。成都市土壤中正构烷烃含量的趋势是东>北>中>西>南,扬尘为南>西>东>中>北。在土壤和扬尘中均检测出包括C27~C29规则甾烷、重排甾烷和孕甾烷等甾烷系列化合物和萜类化合物,主要来源于化石燃料和生物质不完全燃烧的产物等。     

不同有机物料与化肥配施对土壤真菌群落结构和生态功能的影响

为减少土壤土传病害,保障农田土壤健康,指导有机物料合理利用,在有机物料用量和化肥用量一致的基础上,设置单施化肥（CK）、羊粪+化肥（A）、木薯渣+化肥（P）、木本泥炭+化肥（M）、味精废浆料+化肥（I）5个处理,以玉米为供试作物进行了有机物料与化肥配施试验,观察了不同处理下土壤真菌群落结构的变化。结果表明：施用有机物料降低了土壤真菌群落多样性,但提高了真菌群落丰富度,其中味精废浆料配施化肥处理的真菌群落丰富度最高,各处理土壤中优势真菌门类均为子囊菌门、担子菌门和被孢菌门。施用有机物料后,木薯渣、木本泥炭和味精废浆料处理的子囊菌门的相对丰度均增加,担子菌门的相对丰度均降低;而羊粪处理表现出相反趋势,子囊菌门的相对丰度降低,担子菌门的相对丰度增加。冗余分析结果表明,土壤pH是影响真菌群落的主要环境因子,其次为有机质、电导率和速效钾,而碱解氮和有效磷的影响较小。另外,有机物料与化肥配施可以提高腐生营养型和共生营养型真菌的比例,减少病原菌的数量,其中以木本泥炭与化肥配施的效果更显著,这有利于维持土壤生态系统的稳定,为作物生产提供健康的土壤条件。     

几种常用绿地改良材料对土壤水分特征的影响

分析了几种常用绿地土壤改良材料及其不同配比对土壤水分特征曲线和水分常数的影响,结果表明:利用RETC软件对各配比土壤水分特征曲线van Genuchten方程的参数拟合效果较好,R2均大于0.99;随着砂粒含量的增加,土壤田间持水量降低,土壤中水分有效性比例增加,但砂粒粒径对土壤水分常数影响不显著;绿化植物废弃物能提高土壤田间持水量和有效水含量,降低土壤凋萎含水量;绿化植物废弃物还能提高有效水占田间持水量的比例,以20%绿化植物废弃物的用量为最大,为49.59%;聚丙烯酰胺(PAM)虽然能提高土壤田间持水量,但阻碍土壤水分的释放,降低土壤水分的有效性;脱硫石膏可以增加土壤田间持水量和水分的有效性。综合而言,以70%土、10%砂、20%绿化植物废弃物和0.5 kg/m~3脱硫石膏的配比相对最佳。     

烤烟不同套作模式对土壤理化性质和真菌群落结构的影响

本文以烤烟套种结球甘蓝(LF)、白菜(BF)和豌豆(WF)作物之间的物质交互区域土壤(烤烟与套作作物主根间的物理对称中点0~20 cm土层土壤)为研究对象,应用ITS测序、主座标分析(PCo A)、Alpha多样性分析等方法分析土壤真菌群落结构变化及其与土壤理化特征变化之间的关系,同时结合烤烟经济性状和烟叶光合特性、SPAD值来综合分析三种套作处理的优劣。结果表明,该地区土壤中真菌的主要类群为Ascomycota(子囊菌门)、Basidiomycota(担子菌门)、Zygomycota(接合菌门)、Chytridiomycota(壶菌门)、Glomeromycota(球囊菌门)五大门类,套作甘蓝和豌豆的土壤真菌优势菌门均为Ascomycota(子囊菌门),而烤烟套种白菜的优势菌门为Basidiomycota(担子菌门),套作甘蓝的优势菌属为Coprinellus(鬼伞属)、Mortierella(被孢霉属),套作白菜的优势属为Mortierella(被孢霉属)、Lecanicillium(蜡蚧菌属),套作豌豆的优势属为Mortierella(被孢霉属)、Rhizophlyctis(囊根壶菌属);套种甘蓝和豌豆的土壤真菌群落结构较相似,两个处理土壤真菌菌属存在偏向性富集趋势,套种白菜的土壤真菌群落结构与另外两组差异较大,其土壤真菌的丰富度和多样性指数最高,且真菌菌属没有明显的偏向性富集趋势;烤烟套种白菜的土壤更适合多种真菌共同存在,互相制约,与该处理对应的烟叶产值量和光合指标也最高,烤烟套种白菜有利于改善土壤微生态环境,提高烤烟产量。相关性分析发现chao1(丰富度指数)和速效氮含量呈显著负相关关系,而与土壤p H值呈极显著正相关关系,Simpson(多样性指数)全氮含量呈显著负相关关系,土壤中氮含量过高,会显著降低真菌琢多样性指数,真菌Mortierella、Chlorophyllum是引起土壤氮含量变化的关键菌属。     

不同施肥对雷竹林土壤氮、磷渗漏流失的影响

于2009年利用土壤渗漏水收集器在浙江省临安市的雷竹林中进行雷竹林氮、磷渗漏淋失特征的田间试验,以比较不同施肥处理对雷竹林土壤氮、磷渗漏流失的影响。结果表明:土壤渗漏水量与降雨量呈显著正相关(p<0.05)。土壤渗漏水中全氮(TN)和全磷(TP)的浓度均随施肥量增大而增加。不同施肥处理渗漏水中TN和TP的平均浓度分别为19.7～50.9mg/L和1.2～2.5mg/L。硝态氮(NO3--N)是渗漏水中TN的主要形态,占TN的75.7%～83.6%。整个试验期间,各施肥处理雷竹林氮和磷的累计淋失负荷分别为53.0～149.2kg/hm2和3.0～5.8kg/hm2。不同施肥处理雷竹林土壤渗漏水中氮、磷渗漏淋失负荷递减次序为常规施肥>缓释肥>专用复合肥>微生物肥>对照。与常规施肥处理相比,低量施肥量的专用复合肥、缓释肥和微生物肥处理的氮渗漏流失负荷分别减少31.8%,17.6%,41.2%,而磷渗漏流失负荷分别减少29.4%,12.9%,40.4%。     

侵蚀红壤恢复区植被垂直结构对土壤恢复特征的影响

通过获取典型的侵蚀红壤恢复区植被垂直结构参数及林下土壤属性值,构建归一化土壤恢复指数,研究了植被垂直结构对林下侵蚀土壤恢复特征的影响。结果显示:研究区植被垂直结构与土壤属性特征较侵蚀期均有所恢复,植被垂直结构对侵蚀土壤的恢复影响显著,土壤重组有机碳、全氮和黏粒含量的恢复水平均呈现出纯林林草林灌草的趋势,体积质量顺序相应为林灌草林草纯林。植被投影叶面积指数与归一化土壤恢复指数呈显著正相关(r=0.332*,P0.05)。在投影叶面积指数大于0.2的情形下,土壤恢复特征随植被垂直层次的增多呈正向演变,不同植被结构投影叶面积指数的增大有利于侵蚀区退化土壤质量的恢复,灌草层是侵蚀红壤恢复的重要影响因素。     

不同水分条件下保水剂对土壤结构的影响

为探明保水剂在不同水分条件下小麦生长过程中对土壤结构的作用过程与机理,在盆栽试验条件下研究了不同保水剂用量(T1:0 mg kg-1、T2:27 mg kg-1、T3:54 mg kg-1、T4:81 mg kg-1)对冬小麦拔节期和收获期的土壤结构和入渗能力的影响。结果表明:保水剂改善了冬小麦生长过程中的土壤结构,提高了土壤结构的稳定性和入渗能力。轻度胁迫条件下,随保水剂用量的增加,>0.25 mm水稳性团聚体含量提高,土壤结构稳定性增强,且拔节期效果更显著;充分灌水条件下,各处理中以T3和T4处理>0.25 mm水稳性团聚体含量较高。除T4处理外,随小麦生育期的推进土壤饱和导水率有所降低。而不同水分条件下,各处理中均以T4处理的饱和导水率较高,但轻度胁迫的处理高于充分灌水的处理。与充分灌水相比,在轻度胁迫条件下,保水剂的施用更有利于改善土壤结构,提高土壤结构稳定性和导水能力,但到小麦收获时土壤结构稳定性以充分灌水条件下的处理较佳。综合以上分析,各处理均有T4处理的改土效果为佳。