土壤的石灰反应强度估测CaCO_3含量和pH研究——以山西省黄土性母质土壤为例

pH和CaCO_3含量是土壤常规分析的两个测定指标,但其室内测定均需借助相应的仪器设备完成,耗时费力。以山西省土系调查采集的110个典型土壤剖面的426个发生层土样的野外测定的石灰反应强度和实验室测定的土壤pH、CaCO_3含量、交换性钠饱和度(Exchangeable Sodium Percentage,ESP)数据为基础,尝试建立石灰反应强度与pH、CaCO_3含量之间的定量关系模型。结果表明:北方黄土性母质土壤,当pH9.0时,CaCO_3含量是影响土壤pH的重要因素,二者的回归拟合最优关系符合幂函数曲线;当pH9.0时,CaCO_3与pH之间无明显关系。石灰反应强度在一定程度上可以半定量地反映pH或CaCO_3含量,但其确定的pH或CaCO_3含量尚是一个范围,并非精确值。同时,从发生学意义角度,土壤中CaCO_3含量高低对形态学研究具有重要意义,在这种情况下,如果需要用pH或CaCO_3含量来确定准确的土壤系统分类类型(如确定土体是否为酸性、具有钙积层/钙积现象等),为慎重起见建议还是以实验室的准确测定数据为准;对于非碱化(pH9.0)、野外有泡沫反应的北方黄土性母质土壤,无论泡沫反应强弱和CaCO_3含量高低,土壤pH基本稳定在8.51±0.49,这一pH范围对作物生长基本没有制约,如果仅从pH或CaCO_3含量是否影响作物生长角度考虑,无需实验室测定pH或CaCO_3含量。     

苏北滨海土壤碳酸钙含量反射光谱估算研究

土壤属性的快速、精确测定是实现现代精细农业的基础。本研究分析了江苏省北部滨海土壤的属性特征以及碳酸钙的可见-近红外反射光谱特征,探讨利用可见-近红外光谱估算滨海土壤碳酸钙含量的可行性,比较不同光谱反射率数据集、不同预处理方法以及不同建模方法定量反演的优劣。结果表明:(1)苏北滨海土壤有机质含量较低、碳酸钙含量较高,其光谱曲线在2 340 nm处有较明显的碳酸钙吸收特征;(2)滨海土壤碳酸钙含量与土壤的可见-近红外波段反射率呈正相关,且碳酸钙含量高低对于土壤的近红外波段反射率的影响高于可见光波段;(3)可见-近红外反射光谱可用于估算滨海土壤碳酸钙含量。就建模结果而言,381~2 459 nm波段反射光谱数据集、log(1/R)预处理、偏最小二乘回归三者结合的效果比较理想。     

碳酸钙与石膏对土壤磷及溶解有机碳淋溶的影响

研究碳酸钙与石膏对南澳大利亚典型土壤P和溶解有机碳淋溶的影响结果表明,碳酸钙可同时降低土壤P和溶解有机碳的淋溶,而石膏可降低土壤P淋溶和增加溶解有机碳的淋溶。     

不同有机物料还田对土壤结构与玉米光合速率的影响

为解决由于长期不合理耕作及有机物料利用率低而导致土壤养分贫瘠和土壤物理性状恶化情况,本试验针对黑土宜板结和肥力保持等问题设置了不同技术措施,研究在玉米生育时期不同有机物料还田模式对土壤结构特性及玉米光合速率的影响。结果表明:收获后浅翻深松+秸秆还田和有机肥处理较常规处理,土壤容重下降了0.13 g·cm-3和0.09 g·cm-3,浅翻深松+秸秆还田、有机肥、翻压绿肥和生物肥均能降低土壤紧实度,改善土壤三相比,增加土壤通气透水性,使得土壤物理结构得到改善。有机肥、秸秆还田和生物肥处理提高玉米喇叭口期光合速率,较常规处理提高2.1~7.6μmol·m-2·s-1;秸秆还田和生物肥较常规施肥处理,蒸腾速率下降57%和56%;在玉米喇叭口期各处理气孔导度均小于对照,灌浆期秸秆还田处理较常规处理气孔导度增加,导致叶片胞间CO2浓度下降,说明气孔阻力的降低导致叶片胞间CO2浓度降低。有机物料还田后可以降低土壤容重、紧实度,土壤三项比达到合理范围,并且可以提高作物的光合速率,降低蒸腾速率,尤其是秸秆还田和有机肥处理好于其他处理。保护性耕作和有机物料还田对于提高土壤肥力、改善土壤物理特性,提高作物光合速率,增加作物产量均起到积极促进作用。     

栗钙土碳酸钙含量的空间分布特征

<正>土壤碳酸盐含量是土壤性质的一个重要指标。土壤中碳酸盐含量多少直接影响土壤团粒的形成和土壤发育以及土壤养分的存在形态和有效性,反映了土壤的环境质量[1]。以碳酸盐为主要存在形态的土壤无机碳库在全球陆地碳循环中占有重要地位,全球土壤无机碳库量约700~1 000 Pg[2],我[3]     

华北山地土壤CaCO_3含量/石灰反应垂直分布特征及其发生学解释

为了探究华北山地土壤CaCO_3含量/石灰反应垂直分布特征及其发生学解释,对北京市、山西省257个山地土壤剖面的机械组成、CaCO_3含量和石灰反应进行统计分析。结果表明:华北山地表土的机械组成以粉砂为主,与黄土相似,说明黄土降尘是土壤矿物质的重要来源;海拔1 500m的中山和高山地区的剖面,由于CaCO_3淋洗强,造成无论何种成土母质,CaCO_3被淋洗出土体,土壤通体无石灰反应;海拔介于500~1 500 m的中山地区和低山地区的剖面,CaCO_3淋洗弱,土壤普遍具有石灰反应,成土母质对土壤中CaCO_3含量/石灰反应起主导作用,生物气候条件的影响居于次要地位;海拔500 m的低山丘陵地区的剖面,各土层的CaCO_3含量/石灰反应无明显分布规律。结论:黄土降尘为华北山地表土输入了碳酸钙,但由于不同海拔高度地区土壤湿度存在差异,导致土壤CaCO_3淋溶程度和含量差异明显。淋溶过程强弱导致的土壤CaCO_3含量/石灰反应垂直分布特征是华北山地土壤的典型发生学特征之一,不同海拔高度起主导作用的因素有所不同。研究成果可为华北山地土壤调查、发生与分类研究提供参考。     

由灌溉引起的黄土湿陷过程中碳酸钙行为研究

长期以来,有关黄土湿陷的研究一直忽视对碳酸钙行为的探讨。本研究利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDX)技术研究了黄土中碳酸钙的分布,通过室内模拟实验,探讨了由灌溉引起的黄土湿陷过程中碳酸钙的行为,初步得出以下结论:黄土颗粒间存在大量碳酸钙,在黄土湿陷过程中碳酸钙发生淋溶、移动损失,其中以移动损失为主,溶解损失相对较少。碳酸钙的移动损失量随透水量增加而增加,在下部土层发生聚集。     

干旱地区土壤碳酸钙淀积过程模拟

根据化学热力学过程吧及土壤剖面碳酸钙淀积过程的机理,借鉴前人的建模经验,构建了干旱地区土壤碳酸钙淋溶淀积过程模型ＣＡＥＤＰ,并以晋西北黄土丘陵土壤为例进行了验证。     

弱酸侵蚀作用下CaCO3对黄土液塑限的影响

[目的]探讨碳酸钙赋存形式及其在黄土微结构中的作用,为弱酸侵蚀作用下碳酸钙对黄土液塑限的影响机理提供依据。[方法]首先采用蒸馏水洗去黄土中易溶盐,再经1mol/L的醋酸溶液处理得到不同碳酸钙含量的黄土试样,采用液塑限联合测定仪测定黄土液塑限指标;借助扫描电子显微镜(SEM)对试样进行X射线能谱分析(EDX)获取元素Mapping图像进行分析。[结果](1)醋酸作用下,液塑限随碳酸钙含量的减少而显著降低;(2)碳酸钙块、超细碳酸钙以骨架颗粒、集粒形式与Si,Al,Si-Fe接触,其主要作用为颗粒之间连接胶结作用以及充当黄土的孔隙骨架。[结论]醋酸处理前期以黏粒中碳酸钙溶解为主,进而黏粒的流失导致黄土砂化而最终影响了其液塑限指标。     

后续施肥措施改变对水稻土团聚体有机碳分布及其周转的影响

利用一个长达30 a且已进行适当变更的长期定位施肥试验,改施C4玉米秸秆以替代C3水稻秸秆,运用δ~(13)C自然丰度方法,研究长期施用高量有机肥、常量有机肥、化肥及当其施肥措施改变(化肥改为常量有机肥、常量有机肥改为高量有机肥、高量有机肥改为化肥、常量有机肥改为化肥)3 a后对红壤性水稻土团聚体有机碳分布及其周转的影响。结果表明:在所有施肥处理条件下红壤性水稻土团聚体分布以大团聚体(0.25 mm)为主,占72.48%~86.33%。与施用化肥30 a相比,长期施用常量有机肥、高量有机肥有利于促进红壤性水稻土粗大团聚体(2 mm)的形成,并提高团聚体平均重量直径(MWD)。团聚体中有机碳含量随着团聚体粒径的增大而增大,大团聚体更有利于有机碳富集。长期常量有机肥、高量有机肥处理下红壤性水稻土中有机碳主要贮存在粗大团聚体(2 mm)中,而长期化肥处理下以细大团聚体(2~0.25 mm)对土壤有机碳贡献率最高。外源新碳施入量越多,全土和各粒径团聚体新碳含量越高,且外源新碳主要分布在大团聚中。在后续施肥措施改变3年后,增加有机肥施入量(化改常、常改高)2 mm粗大团聚体、MWD、全土及各粒径团聚体中有机碳含量将分别显著提高7.08%~73.13%、5.38%~44.22%、14.53%~38.50%、0.70%~35.86%;而减少有机肥施入量(高改化、常改化)则与之相反,分别降低28.17%~43.20%、21.17%~31.54%、17.54%~27.30%、11.49%~29.77%。因此,在我国南方红壤性稻作区的农业生产过程中应继续或加大施用有机肥,从而进一步维持或改善土壤结构,提高土壤有机碳含量。     

贵州烟田土壤pH、交换性钙镁和CaCO3含量分布特征及其相互关系

【目的】明确贵州烟田土壤pH、交换性钙(Ca²⁺)、交换性镁(Mg²⁺)和碳酸钙(CaCO₃)的含量分布特征及其相互关系,指导土壤酸碱调节及钙镁肥料施用。【方法】采集贵州全省烟区500个典型烟田耕层(0～20 cm)土样,采用经典方法测定土壤p H、Ca²⁺、Mg²⁺和CaCO₃含量,利用SPSS比较不同成土母质、土壤类型和区域之间pH、Ca²⁺、Mg²⁺和CaCO₃的含量差异,定量分析pH与Ca²⁺、Mg²⁺和CaCO₃之间的关系。【结果】土壤pH、Ca²⁺和Mg²⁺含量偏低的烟田分别占20.0%、18.2%和56.4%,偏高的烟田分别占37.0%、55.8%和29.6%。CaCO₃低于10 g kg^-1 烟田占88.4%。不同成土母质、...     

大气温度和CO2增加对黑土有机碳稳定性的影响

[目的]从有机碳分子结构角度来揭示气候变化对黑土有机碳(SOC)稳定性的影响,阐明未来气候变化对黑土有机碳稳定性以及土壤肥力的影响。[方法]以中国科学院海伦农业生态试验站长期定位模拟气候变化开顶箱(OTC)试验为平台,对当前大气温度和CO₂浓度(aTaCO₂),增温2℃和当前大气CO₂浓度(eTaCO₂),增温2℃和CO₂浓度增为(700±25)μmol/mol(eTeCO₂)3个处理条件下0—20 cm黑土耕层土壤的团聚体和密度组分的有机碳含量和红外光谱特征进行分析。[结果]与aTaCO₂相比,eTaCO₂和eTeCO₂均未对全土有机碳含量产生显著影响(p>0.05),但是eTaCO₂使<0.053 mm团聚体和闭蓄态轻组(occluded light fractionation, OF)中SOC含量分别增加了13.45%和52.89%(p<0.05...     

开垦对草甸土有机碳的影响

本文利用经典统计学和地统计学相结合的方法,选取科尔沁沙地东南缘草甸土两块10×10m的样地为例,分析了草地开垦8a后的耕地耕作层土壤有机碳含量和空间分布格局的变化,结果表明:草地与耕地表层(0～10cm)土壤有机碳含量差异不显著,草地亚表层(10～20cm)土壤有机碳含量低于耕地(p<0.05);草地与耕地表层和亚表层土壤有机碳空间分布格局具有明显差异,表现为草地的表层和亚表层的结构异质性分别大于耕地,分数维小于耕地,空间依赖性强于耕地,空间分布格局的破碎程度弱于耕地。耕地表层与亚表层土壤有机碳含量差异不显著(p<0.05),但空间结构特征和空间分布格局存在明显的差异;而草地表层与亚表层土壤有机碳含量差异显著(p<0.05),但空间结构特征和空间分布格局比较相似。因此,开垦不仅影响草甸土有机碳含量的高低,而且影响其空间结构特征和分布格局。这对进一步了解草地开垦对土壤有机碳及全球碳循环和气候变化的影响具有重要意义。     

有机组分对N素在砂壤土中淋溶运移的影响

采用室内土柱模拟的试验方法,研究了风化煤和腐化秸秆两种不同的有机组分对N素在砂壤土中淋溶运移的影响。结果表明:肥料N可以淋溶到100 cm以下,淋失率在5.58%～8.73%之间,其中NH4+-N占46%～65%,NO3--N占35%～54%,0-30,30-60,60-100 cm土层的N累积淋出量比值为4∶1∶20。施N肥使N累积淋出量增加了165.75%,风化煤、腐化秸秆的添加可以使0-30 cm土层N累积淋出量比NPK处理分别增加187.07%和45.09%,而总N累积淋出量分别降低17.78%和24.17%。可见风化煤和腐化秸秆的添加对肥料N在土壤耕层中的保持及抑制向下层淋溶方面具有积极作用。     

农业利用方式对土壤有机碳库大小及周转的影响研究

通过土壤样品的室内培养,运用三库一级动力学理论,以丘陵区红壤为对象,研究了水田、桔园、旱地、水旱轮作4种土地利用方式农田土壤有机碳库大小、各碳库平均周转时间及分解动态,探讨了土地利用变化对土壤有机碳的影响.结果表明,土壤有机碳分快速分解和缓慢分解两个阶段.快速分解阶段的分解速率与活性碳含量和活性碳占有机碳的百分含量相关性不明显;缓慢分解阶段的速率与缓性碳库含量呈正相关.4种土地利用类型表层和中层土壤总有机碳含量分别为4.97～12.40 g/kg,2.58～4.00 g/kg;缓性碳库表层含量的大小顺序为,水田(5.78 g/kg)>旱地(3.77 g/kg)>桔园(3.39 g/kg)>水旱轮作(2.83 g/kg)I惰性碳库表层含量的大小顺序与缓性碳相同,含量分别为6.42,5.43,2.45,2.03 g/kg,水田的缓、惰性碳库含量最高,水田更具有固碳潜力.     

不同措施对滨海盐渍土壤呼吸、电导率和有机碳的影响

在苏北滩涂围垦区的轻度和中度盐渍土上,通过田间试验,研究了不同农田管理措施(传统耕作、施用有机肥、氮肥增施、秸秆还田和免耕)对土壤盐分、呼吸和有机碳等的影响。结果表明,0~40cm土层平均电导率在玉米种植季明显升高,小麦种植季出现小幅降低,轻度盐渍土的电导率为4.57~8.20 d S m~(~(-1)) ,中度盐渍土为4.89~10.13 d S m~(~(-1)) ,处理之间秸秆还田最低,免耕最高,秸秆还田和施用有机肥有效减少了土壤盐分含量。与中度盐渍土相比,轻度盐渍土的呼吸强度较高,在夏玉米和冬小麦种植季节分别高约16%和18%。有机肥、氮肥增施、秸秆还田处理的土壤呼吸均高于对照,而免耕较低。两组试验的土壤有机碳和微生物生物量碳均有缓慢增加,其中施用有机肥和秸秆还田可以大幅提高其含量。轻度盐渍土壤代谢熵高于中度盐渍土,总体上对照最高,免耕最低。     

添加H2O2改性和HNO3/H2SO4改性生物质炭对一种酸性水稻土吸附Cd (Ⅱ)的影响

选择稻草、玉米秸秆和油菜秸秆作为制备生物质炭的原料，分别用H2O2和HNO3/H2SO4对生物质炭进行改性处理，以未改性的生物质炭和HCl处理的生物质炭作为对照。按土重3%的比例向采自安徽郎溪的酸性水稻土中添加上述生物质炭，在经历一个干湿交替周期后，进行Cd(Ⅱ)吸附/解吸实验，研究添加生物质炭对水稻土吸附Cd(Ⅱ)的影响及其机制。结果表明，两种改性方法均有效增加了生物质炭表面的质子结合位点数，且HNO3/H2SO4改性对生物质炭表面羧基官能团的扩增效果更显著。官能团的增加使得添加了HNO3/H2SO4改性生物质炭的水稻土对Cd(Ⅱ)的专性吸附能力显著增强。因此，添加HNO3/H2SO4改性生物质炭可以作为酸性水稻土吸附固定重金属Cd的一种新型方法。     

几种不同类型土壤有机碳库容大小及周转研究

通过土壤样品的室内培养,运用三库一级动力学理论,分析了沼泽土、草甸土、普通黄棕壤和棕色石灰土4种土壤有机碳库容大小、各碳库平均周转时间及分解动态。结果表明,4种土壤剖面表层和中层有机碳含量分别为8.48~24.53 g/kg,4.02~16.77 g/kg;活性碳占总有机碳含量的0.99%~5.01%,1.31%~1.91%,平均周转时间分别为8.8~14.3 d,10.4~16.5 d;缓效性碳占总有机碳含量的15.88%~59.04%,20.43%~48.36%,平均周转时间分别为1.3~29.1 a,3.6~21.3 a;惰性碳占总有机碳含量的39.97%~79.11%,50.31%~77.66%。不同类型土壤三库有机碳含量均是上层明显大于中层,培养3个月,表层和中层土壤有机碳累计分解量分别达到了165.99~2 429.57 mg/kg,108.04~743.02 mg/kg,4种土壤有机碳分解速率大小顺序:沼泽土>草甸土>棕色石灰土>普通黄棕壤,与活性碳的百分比含量成正相关关系。对培养期间土壤有机碳累计释放量进行拟合,发现三次方程(Y=b0 b1x b2x2 b3x3)能很好地描述其变化趋势,相关性均达到极显著水平(P<0.01)。     

有机无机改良剂对滨海盐渍化土壤酶活性和土壤微生物量的影响

[目的]为解决滨海地区土壤盐分高和生态环境恶劣的问题,研究发酵园林废弃物与膨润土不同比例配合施用对滨海盐渍土的改良效果。[方法]通过滨海地区田间试验,采用单独施用68 kg/m~3发酵园林废弃物(T_1)、单独施用15 kg/m~3膨润土(T_2)和二者混合施用(T_3)的方法,分析不同处理组土壤酶活性、微生物量碳、氮的变化及其与土壤理化性质的相关关系。[结果]有机无机改良剂混施(T_3)在提高土壤酶活性和微生物量碳、氮方面具有更显著的效果。脲酶、蔗糖酶和脱氢酶分别为对照的10.1,9.0和4.5倍;土壤微生物量碳、氮分别比对照提高了24.8%和78.1%。此外,混施也可以显著改善土壤理化性质,使土壤盐分降低了62.7%,养分各项指标增幅为57.2%～101.4%。同有机改良剂处理相比,无机改良剂对土壤酶活和土壤微生物量的影响较小。速效钾与速效氮是影响土壤酶活性与微生物量的主要因子,而含盐量、容重则与土壤酶和微生物量呈负相关,具有抑制作用。[结论]发酵园林废弃物的加入对土壤酶活性和微生物量的增加起到了决定性的作用。最佳施用处理组为原土混合掺拌68 kg/m~3发酵园林废弃物和15 kg/m~3膨润土。     

有机物料施用对旱地红壤作物产量和有机质活性组分的影响

为了探讨不同有机物料施用对作物产量和土壤有机质活性组分的影响,以达到农田增产和土壤培肥的目的,本研究依托2015年在江西省红壤研究所布置的田间施肥试验,设置不施肥(CK)、常量化肥(CF)、减量化肥(RF)、减量化肥配施秸秆(RFR)、减量化肥配施生物黑炭(RFB)、减量化肥配施猪粪(RFP)、减量化肥配施蚓粪(RFV)7种不同施肥处理,研究减量化肥40%条件下配施不同有机物料对作物产量及耕层土壤有机质活性组分的影响。结果表明:在红薯-油菜轮作制度下,减肥配施有机物料处理的作物产量较常量化肥处理都有不同程度的增加,其中RFP、RFV处理油菜籽产量显著高于CF处理(P0.05);减肥配施有机物料处理的土壤微生物生物量有机质(MBOM)、水溶性有机质(DOM)、颗粒性有机质(POM)、易氧化有机质(LOM)含量均高于CF处理,其中油菜季POM含量较红薯季有明显的提升;相关性分析表明,经过两季的施肥处理,SOM和有机质活性组分与作物产量均呈显著正相关关系(P0.05),MBOM、POM、LOM与SOM呈极显著正相关性(P0.01)。可见,不同有机物料替代部分化肥,可以一定程度提高作物产量,更重要的是可以促进土壤有机质活性组分的提高,对于土壤培肥至关重要。