南极半岛海洋气候区的土壤Ⅳ.分类问题

本文简要论述了早期南极土壤分类研究工作。对在南极海洋性气候区应用《美国土壤系统分类》和《国际土壤分类参比基础》进行土壤分类工作的最新实践进行了阐述和比较;同时,依照《中国土壤系统分类》对本区进行了初步的分类尝试。研究结果显示,南极海洋性气候区的主要土壤分别属于《美国土壤系统分类》冻土纲下的各级单元。比较而言,其他两个分类系统在本区的应用相对困难。     

南极半岛海洋气候区的土壤Ⅱ.有机质积累过程

南极海洋性气候土壤形成过程中具有明显的有机质积累作用,有机质对成土过程和土壤性状产生重要影响,如土壤酸化、有机-金属螯合物的形成和生物成矿现象。受地表生物活动强弱影响,不同土壤有机C、N含量差异明显。冻扰作用、灰化作用以及物理性裂隙渗漏是有机质在剖面的迁移和重新分配的主要途径。     

南极半岛海洋气候区的土壤I.风化作用

南极海洋性气候区是南极风化与成土作用相对较强的地区。本在对本区气候特点进行分析的基础上，明确了冻胀风化是本区最主要的物理风化形式，强烈的现代地貌过程对本区风化与成土过程具有显影响。阐述了本区内化学风化的主要过程、机制与产物，同时指出生物因素在本区的岩石风化与原始土壤形成过程具有重要意义。     

南极半岛海洋气候区的土壤 I.风化作用

南极海洋性气候区是南极风化与成土作用相对较强的地区。本文在对本区气候特点进行分析的基础上,明确了冻胀风化是本区最主要的物理风化形式,强烈的现代地貌过程对本区风化与成土过程具有显著影响。阐述了本区内化学风化的主要过程、机制与产物,同时指出生物因素在本区的岩石风化与原始土壤形成过程具有重要意义。     

南极半岛海洋气候区的土壤Ⅴ.气候变化响应

气候变化导致南极海洋气候区冰川消退、多年积雪融化,为新的土壤形成与分布提供了潜在的母质基础与发展空间;地表和土壤内部水分活动在时间和空间上的加强促进了以自由水为基础的土壤过程和冰缘地貌过程;由气候变化引发的低等植物生境、群落结构变化、初级生产力与生物量的提高、海洋脊椎动物迁徙和栖息地的变迁,影响了本区土壤有机质积累过程以及土壤有机质结构与性状。已有的证据表明,气候变化正对南极海洋气候区土壤发生、发育及演变产生重要影响。     

南极半岛海洋气候区的土壤Ⅵ.空间可变性与土壤景观

本文通过对南极海洋气候区自然环境和地表特征分析,指出本区土被发育与分布具有明显的不连续性特征;同时,在分析研究本区成土因素的空间变化格局及其对土壤发生、发育与演化影响的基础上,论述了南极海洋气候区土壤属性上的强烈空间可变性和类型上的高度分异性;最后,对本区有代表性的土壤景观系列进行了分析,指出成土因素空间变异的微域性特点造成了本区土壤景观的多样性与复杂性,本区自然环境的快速变化可能最终导致土壤景观的演变与重塑。     

南极半岛海洋气候区的土壤Ⅶ. 矿物学特性

南极海洋气候区岩石风化和土壤形成过程中有明显的原生矿物蚀变作用和自生矿物成矿作用。本文以粗骨寒冻灰化土和石灰性扰动冻土两种有代表性的土壤类型为例,阐述了本区土壤矿物学特征。指出铝氧化物、绿泥石、碳酸盐是本区玄武岩类风化物质上发育土壤中的主要自生矿物类型,蒙脱石、特别是绿泥-蒙脱石混层矿物是南极海洋气候区土壤粘粒部分的特征矿物。不同土壤由于成土环境、成土过程、成土历史的差异,其土壤物质的矿物学组成、含量、形态、分布具有明显不同。土壤发生性铁氧化物与成土作用和土壤过程密切相关,其矿物类型、含量、形态特征、分布模式在不同的土壤中明显不同,是表征土壤发育程度与剖面形态表达的有效指标。     

南极半岛海洋气候区的土壤Ⅷ.鸟成土

以强烈生物活动参与和外源有机质输入为发生学基础、以鸟粪矿化与下部岩石层磷化作用为主要发生学过程的鸟成土在南极海洋气候区广泛分布,形成独特的海岸带土壤景观。本文对南极海洋气候区内鸟成土的发生学特点、剖面形态特征、新成矿物主要类型及其发生机制进行了论述;对鸟成土随栖息地遗弃向残积鸟成土演变的过程进行了阐述。在上述基础上,论述了本区内鸟成土在发生、发育与演化过程中相对于南极其他地区鸟成土所表现的特殊性。     

南极半岛海洋气候区的土壤 V．气候变化响应

气候变化导致南极海洋气候区冰川消退、多年积雪融化，为新的土壤形成与分布提供了潜在的母质基础与发展空间；地表和土壤内部水分活动在时间和空间上的加强促进了以自由水为基础的土壤过程和冰缘地貌过程；由气候变化引发的低等植物生境、群落结构变化、初级生产力与生物量的提高、海洋脊椎动物迁徙和栖息地的变迁，影响了本区土壤有机质积累过程以及土壤有机质结构与性状。已有的证据表明，气候变化正对南极海洋气候区土壤发生、发育及演变产生重要影响。     

石漠化山区露石岩面流对岩-土界面土壤氮磷淋溶与输入作用的研究

基岩出露的石漠化区露石岩面在承接降水（含穿透雨）后易形成岩面流，并携带岩面有机或无机物质输送至岩周土壤中，对岩-土界面土壤养分变化具有重要影响。为探明岩面流对岩-土界面土壤氮磷的淋溶与输入影响，选取基岩明显出露的休耕地（1年岩面流作用）、退耕灌草地（5年岩面流作用）和坡耕地（无/少岩面流作用）3种样地，并分别选择外凸、平直和内凹3种特殊的岩面形状，研究了距岩面不同水平距离及土层的岩-土界面及非岩-土界面土壤的全氮和全磷变化特征。结果表明：岩面流对0～10 cm表层岩-土界面土壤氮磷产生输入或淋溶作用，对10～20 cm层岩-土界面土壤氮磷作用不明显。不同岩面形状形成的岩面流对岩-土界面土壤氮磷的淋溶与输入作用强度依次为：内凹型>平直型>外凸型。其中，在1年岩面流作用的休耕地中，内凹型岩面形成的岩面流对岩-土界面土壤氮素的影响主要表现为淋溶，而平直型和外凸型岩面表现为输入作用；不同形状岩面流对岩-土界面土壤磷素的影响均表现为淋溶。然而，在植被生长较好的退耕灌草地中，5年岩面流作用下不同形状岩面流对岩-土界面土壤氮磷的影响主要表现为输入。研究结果可为深入认识出露岩石对喀斯特生态系统土壤特性的影响提供科学依据。     

水分状况与供氮水平对土壤可溶性氮素形态变化的影响

采用通气培养试验,研究比较了两种水稻土在不同水分和供氮水平下的矿质氮(TMN)和可溶性有机氮(SON)的变化特征。结果表明,加氮处理及淹水培养均显著提高青紫泥的NH4+-N含量;除加氮处理淹水培养第7 d外,潮土NH4+-N含量并未因加氮处理或淹水培养而明显升高。无论加氮与否,控水处理显著提高两种土壤的NO3--N含量,其中潮土始见于培养第7 d,青紫泥则始于培养后21 d;加氮处理可显著提高淹水培养潮土NO3--N含量,却未能提高淹水培养青紫泥NO3--N含量。两种土壤的SON含量从开始培养即逐步升高,至培养21～35 d达高峰期,随后急剧下降并回落至基础土样的水平;SON含量高峰期,潮土SON/TSN最高达80%以上,青紫泥也达60%。综上所述,潮土不仅在控水条件下具有很强硝化作用,在淹水条件下的硝化作用也不容忽视,因此氮肥在潮土中以硝态氮的形式流失的风险比青紫泥更值得关注;在SON含量高峰期,两种土壤的可溶性有机氮的流失风险也应予以重视。     

土壤-根系微区养分状况的研究Ⅱ.钾离子的富集与亏缺

植物根系吸收土壤中有效养分的过程,从每个单根来看总是从最邻近根系表面的微区土壤开始,逐渐向周围土壤扩展.由于植物对不同养分离子需要量的不同以及各种离子在土壤中迁移速率的差异,在根系周围的土壤中距离不等的形成养分的富集或亏缺区.     

膨润土-腐植酸与氮肥配施对科尔沁沙地土壤无机氮淋溶和生物有效性的影响

利用改进提取方法(温度由25℃升至60℃,振荡时间由1 h提高至2 h)和离子交换膜法,设置3种改良剂水平和3种氮肥水平,研究了膨润土-腐植酸改良剂与氮肥配施对西辽河平原沙质土壤氮素淋溶和养分有效性的影响。结果表明,不施氮肥只施膨润土-腐植酸改良剂对春玉米产量和土壤无机氮残留量无显著影响。20t·hm-2膨润土-腐植酸改良剂与120 kg·hm-2氮肥配施效果最好,玉米籽粒产量和地上生物量分别提高了19.1%和18.5%,土壤NO3--N残留量减少14.5%;施用240 kg·hm-2氮肥不仅对玉米产量无显著影响,还增加了氮素淋溶的风险。在同一处理下,与标准提取方法相比,改进方法对土壤NH4+-N含量影响较小,还提高了土壤NO3--N提取量。施用膨润土-腐植酸改良剂可吸附滞留在土壤中的NO3--N,这不仅降低淋溶风险,同时也降低生物有效性。20 t·hm-2膨润土-腐植酸改良剂与120 kg·hm-2氮肥配施是一种既能提高土壤氮素有效性又能减少氮素淋溶的最佳组合。     

控释与稳定尿素配施对土壤氮素迁移及冬小麦-夏玉米产量的影响

控释与稳定尿素配施,可通过双重调控作用增强对氮素的高效管理。本文以聚氨酯包膜控释尿素和新型复合型抑制剂涂覆尿素为试材,研究了二者配施条件下,调控冬小麦-夏玉米季施肥后氮素的动态迁移转化的效果,为开发高效专用肥和农业面源污染治理提供新的思路和技术手段。试验设置不施氮肥(CK)、农民习惯施用尿素[CV,冬小麦和夏玉米习惯施氮量分别为285 kg(N)·hm~(-2)和225 kg(N)·hm~(-2)]、优化施用尿素(OPT,冬小麦和夏玉米优化施氮量分别为199.50 kg(N)·hm~(-2)和157.50 kg(N)·hm~(-2))、优化施氮量下控释尿素+普通尿素(CRF1,冬小麦和夏玉米控释氮分别占40%和30%)和2个优化施氮量下控释尿素+抑制剂涂覆尿素(CRF2,冬小麦季和夏玉米季控释氮分别占30%和20%; CRF3,冬小麦季和夏玉米季控释氮分别占50%和30%)。试验测定了氨挥发和土壤硝态氮及作物产量。结果表明:在同等施氮量条件下,与OPT相比,CRF1、CRF2和CRF3在夏玉米、冬小麦季分别显著降低累积氨挥发量24.90%～57.00%和10.20%～27.80%,CRF2、CRF3比CRF1分别显著降低33.30%～42.80%和12.20%～19.60%。施肥后土壤表层硝态氮含量升高和降低速率由快至慢依次为CV、OPT、CRF1、CRF2和CRF3。夏玉米收获期土壤剖面残留硝态氮淋失风险由大到小依次是CV、OPT、CRF1、CRF2和CRF3,而冬小麦则为CV、OPT、CRF2、CRF1和CRF3。与CV和OPT处理相比,一次性优化施氮CRF1、CRF2和CRF3处理冬小麦、夏玉米产量没有显著差异。CRF2和CRF3净收入与其他施氮处理相比略有增加,与CRF1相比在夏玉米季增加639元·hm~(-2)和859元·hm~(-2),在冬小麦季降低1 196元·hm~(-2)和增加61元·hm~(-2)。控释氮和稳定氮为5︰5(冬小麦)和3︰7(夏玉米)表现效果最佳。     

土壤有效水与化肥相互作用机理及其应用研究——Ⅲ.不同土壤水势对甘蓝吸收水分和养分的影响

在4级水势下盆栽甘蓝159天,获得以下结果:甘蓝植株含水量与水势呈线性负相关;甘蓝日耗水量及干物质积累量分别与水势呈幂函数和指数负相关;甘蓝植株含N量与水势呈正相关而PK含量与水势呈负相关,因而其N/P和N/K随水势增高而升高,呈线性正相关。甘蓝对NPK养分的吸收量因水势增高而减少,呈幂函数负相关。     

土壤有效水与化肥相互作用机理及其应用研究——Ⅲ.不同土壤水势对甘蓝吸收水分和养分的影响

在4级水势下盆栽甘蓝159天,获得以下结果:甘蓝植株含水量与水势呈线性负相关;甘蓝日耗水量及干物质积累量分别与水势呈幂函数和指数负相关;甘蓝植株含N量与水势呈正相关而PK含量与水势呈负相关,因而其N/P和N/K随水势增高而升高,呈线性正相关。甘蓝对NPK养分的吸收量因水势增高而减少,呈幂函数负相关。     

低丘红壤南酸枣与花生复合系统种间水肥光竞争的研究——Ⅲ.南酸枣与花生利用水分状况分析

试验研究结果表明农林复合系统南酸枣与花生利用土壤水分既协同又竞争,二者根系分布空间有差异,南酸枣根系可从深层湿润土壤中吸收水分,再通过根系提水作用,使水分运移至上层释放,被邻近花生残根所吸收利用。复合区比单作区入渗水多,植物蒸腾减缓,树木遮荫降温,均有利于复合系统自身土壤水分协调平衡。二者水分竞争主要表现在7~10月份干旱季节,但上层土壤水吸力差值较小,表明种间吸水竞争不甚明显,复合系统造成的种间水竞争负面影响不是抑制花生生育的主要障碍因子。     

聚丙烯酰胺与几种强化剂联合作用对土壤氮素吸附-解吸和迁移释放的影响

通过等温吸附-解吸试验和模拟淹水试验,研究了聚丙烯酰胺(PAM)与几种强化剂协同作用对紫色土氮素的吸附-解吸和向水体迁移释放的影响.结果表明,PAM(CK1)可以有效提高土壤对铵氮的吸附容量,而PAM与强化剂联合施用可以进一步提高其吸附能力,除配施石灰处理外,配施强化剂处理其最大吸附量较单施PAM处理(CK1)增加37.5%～83.3%,差异均达显著水平(P<0.05).同时联合施用还提高吸持强度,降低解吸率,弥补单施PAM后土壤铵氮吸持强度下降的缺陷;经PAM和强化剂处理可以抑制土壤氨氮向硝态氮转化的速率,其中以PAM+柠檬酸的抑制效果最为明显,可使水体中的硝态氮浓度始终保持在较低的水平(0.11～2.10 μg/ml),同时与柠檬酸配合处理对水体TN的释放也有很好地抑制作用.