开垦对盐渍化弃耕地土壤团聚体含量及稳定性的影响

以新疆玛纳斯河流域盐渍化弃耕地为对象,研究人为开垦5年后土壤团聚体及其稳定性变化,进而评价开垦对土壤团聚体特性的影响。结果表明:盐碱弃耕地开垦后增加了大团聚体数量;干筛数据表明,开垦前后各土层0.25~0.053 mm粒径团聚体所占比例均最高,占总量的35.50%~47.32%,与其他各粒径差异显著(P0.05);湿筛数据表明,团聚体多在0.053 mm以下,占总量的27.09%~64.50%;干、湿筛数据均表明,开垦后0~5 cm,5~10 cm和10~20 cm土层土壤大于0.25 mm团聚体所占的比例(R0.25)、平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)较弃耕地均有显著提高,随着土层深度的增加呈先增加后减小的趋势;弃耕地开垦后各土层土壤的分形维数(D)较开垦前均有所降低,且随着土层深度的增加分形维数(D)值呈先减小后增大的趋势,表明开垦后土壤团粒结构变好,稳定性增强,尤其是在0~20 cm土层表现更为明显。干旱区盐渍化弃耕地人工开垦结合合理的管理措施,有利于土壤大团聚体的增加和土壤结构的稳定。     

中红外光谱土壤有机质含量估测研究进展

中红外光谱波段(2.5～25μm)对土壤有机质内部分子振动高度敏感,基于中红外光谱技术的土壤有机质含量估测是土壤学科新兴的研究方向和热点.文章采用文献综述的方法,全面总结了土壤有机质含量中红外光谱估测方法的发展和应用,简述了中红外光谱响应与土壤有机质分子结构的相关性研究,对比分析了室内台式、手持式和机载中红外光谱设备估...     

开垦对黑土有机质化学结构的影响

基于傅里叶红外光谱研究东北黑土开垦对土壤有机质化学结构特征的影响,探明各粒级团聚体及密度组分中有机质化学结构变化特征,为开垦黑土农田土壤有机质结构变化提供理论参考。依托中国科学院海伦农业生态试验站长期定位试验研究平台,以试验开垦前自然草地土壤为对照,选取开垦8年、没有有机物料投入的耕层（0～20 cm）土壤为研究对象,采用湿筛法、密度分组将土壤有机质分成不同组分,用傅里叶红外光谱仪测定原土及各组分有机质红外光谱,分析开垦对土壤有机质化学结构的影响。结果表明：开垦前后,有机质红外结构特征峰相似,均以多糖C—O和醇酚—OH为主。全土芳香族C C含量较开垦前显著减少4.77%,有机质稳定性下降6.32%。在>0.25 mm团聚体中芳香族C C和羰基C O相对强度较开垦前分别显著降低29.91%和27.16%,醇酚—OH相对强度显著增加15.60%;0.25～0.053 mm团聚体中,多糖C—O相对强度增加4.57%,脂肪族—CH相对强度显著减少23.85%。<0.053 mm团聚体中,脂肪族—CH相对强度显著减少16.33%。有机质游离态轻组（LF）、闭蓄态组分（OF）中多糖C—...     

曲靖市耕地土壤有机质状况

2006—2011年,采集曲靖市耕地12个土类13 171个土壤样品,进行有机质测定,了解曲靖市耕地土壤有机质状况。结果表明,与第二次土壤普查结果相比,曲靖市耕地不同土类土壤有机质有升有降。其中,赤红壤、水稻土、紫色土、冲积土和燥红土有机质平均含量分别升高13.0%、16.8%、19.5%、52.5%和222.4%;而草甸土、黄壤、红壤、石灰(岩)土、黄棕壤、棕壤和沼泽土平均含量则分别降低了6.2%、17.7%、19.6%、32.3%、36.0%、42.9%和74.1%。从面积上来看,80.8%的旱作耕地土壤有机质平均含量低于第二次土壤普查结果,这意味着曲靖市旱作耕地土壤质量有所退化。耕地土壤管理中需加强绿肥生产利用、秸秆还田,提升土壤有机质。     

水稻秸杆腐解过程溶解性有机质红外光谱研究

采用傅里叶红外光谱(FTIR)分析方法研究了水稻秸杆不同腐解阶段产生溶解性有机质(dissolvedorganic matter,DOM)及其分组组分的结构特征.结果表明,水稻秸杆腐解过程中DOM组成成分的变化呈现出明显的阶段性.在第0～3天,秸杆本身含有的糖类、氨基酸等小分子物质因微生物繁殖迅速消失;第3～ 63天,主要是秸杆中的半纤维素、纤维素的分解阶段,DOM组成中多糖类、烷烃类物质呈现起伏性变化;第63天后,主要是腐殖化阶段,DOM分子结构复杂化.各分组组分的结构特征有明显差异,且各组分均随腐解延长而发生变化,即多糖类物质减少,芳香族物质增多,分子结构复杂化.     

京郊耕地土壤有机质丰缺状况分析

对京郊12个区县的292个耕地质量长期定位监测点的监测数据(2006年)进行详细分析,将耕层土壤有机质含量分为五级(参照北京市耕地土壤养分分等定级标准),4级以下(低有机质水平)耕地土壤占总监测面积的55.3%,北京市耕地耕层土壤有机质平均含量为15.40g kg-1;粮、菜、果及其他四种种植模式下,菜田耕层土壤有机质含量最高,达17.65g kg-1,其次是其他种植田、果园和粮田;作为京郊主要土壤类型的褐土和潮土,其耕层土壤有机质含量差异不大,分别为15.40g kg-1和15.09g kg-1;不同质地的耕层土壤,有机质含量差异较明显,土壤越粘重,有机质含量越高。     

不同傅里叶变换红外光谱法研究土壤光谱特征的比较与应用

为了将傅里叶变换红外光谱技术更好地应用于土壤中官能团的定量分析,通过比较3种不同傅里叶变换技术下土壤特征吸收峰的差异,来选取最佳的光谱技术应用于土壤的相关研究。采用透射(T-FTIR)、衰减全反射(ATR-FTIR)和漫反射(DR-FTIR)3种光谱技术分别对有机物(苯甲酸、硬脂酸)和土壤(辽东栎)进行了分析。并将辽东栎和草地土壤样品按不同比例混合,使用T-FTIR和DR-FTIR对混合土样进行光谱测定,用于定量分析研究。结果表明:(1)有机物样品在3种光谱技术中均出现特征吸收峰,苯甲酸在1 600～1 400 cm^-1出现苯环C=C骨架特征峰,硬脂酸在2 900～2 800 cm^-1显现甲基的特征峰。有机物中羧酸-COOH内羰基-C=O在1 720～1 680 cm^-1出现伸缩振动吸收峰,羟基-OH分别在1 430～1 410 cm^-1,940～930 cm^-1附近出现面内和面外弯曲振动吸收峰。有机物在T-FTIR技术中需要用溴化钾(KBr)对其稀释。(2)辽东栎土壤样品在T-FTIR和DR-FTIR技术测试中发现,其土壤谱图中有较多有效特征吸收峰,土壤样品在T-FTIR技术中也需要用KBr进行稀释并使样品均匀的分布在锭片中; 而ATR-FTIR技术测试中仅出现个别有效特征吸收峰,不利于对土壤谱图鉴别与进一步分析。(3)辽东栎和草地土壤样品按不同比例混合的测试结果表明:T-FTIR和DR-FTIR技术测试中质量分数与峰面积比呈正相关,线性拟合分别为R²=0.70和R²=0.88。土壤在3种不同红外技术中,DR-FTIR光谱具有较好的土壤特征吸收峰,对土壤样品可以不用KBr稀释。测试步骤简单易操作,可用于土壤样品定量分析研究。     

煤炭矿区耕地土壤有机质无人机高光谱遥感估测

为监测煤炭矿区不同沉陷阶段耕地土壤质量状况,实现矿区土地复垦和耕地质量保护,以山西省长治王庄煤矿周边3种处于不同沉陷阶段的耕地为例,使用无人机搭载高光谱相机进行影像获取,并在研究区内进行土壤样品采集及室内光谱测定。通过对光谱反射率进行倒数、一阶微分、二阶微分、多元散射校正4种不同形式的变换,分析转换后的光谱反射率和实测有机质含量的相关性,筛选出相关系数较高的敏感波段。利用多元线性回归（Multiple Linear Regression,MLR）、偏最小二乘回归（Partial Least Squares Regression,PLSR）和BP神经网络（BP Neural Network,BPNN）3种模型对有机质含量建立预测模型,并对模型预测结果进行精度评价,选用较优模型代入无人机高光谱影像进行有机质含量填图,得到耕地范围内的土壤有机质分布情况,并对处于不同沉陷阶段的耕地土壤有机质空间分布差异及其驱动因子进行分析讨论。结果表明：1）采煤沉陷区耕地土壤有机质含量与经过多元散射校正变换的光谱曲线相关性最高,敏感波段为463.75～492.45 nm,870.79～932.58 nm处,最大相关系数为0.63。2）经过多元散射校正处理的光谱曲线运用偏最小二乘回归模型和BP神经网络模型预测有机质含量精度要明显高于多元线性回归模型,预测精度分别达到0.863和0.884,可以用于有机质含量的估测。3）采煤沉陷区耕地土壤有机质分布情况表现为煤炭开采未扰动区耕地土壤有机质分布较为均一,均值为26.94 g/kg,总体上处于中上等水平;煤炭开采扰动稳沉区耕地土壤有机质高低值分化明显,整体分布呈现较大空间分异性;煤炭开采扰动区介于二者之间。矿区有机质含量大小关系为煤炭开采未扰动区耕地>煤炭开采扰动区耕地>煤炭开采扰动稳沉区耕地。     

河套平原弃耕地土壤盐碱化特征

运用经典统计和主成分分析方法,对河套平原弃耕地盐渍化土壤全盐量、pH、阴阳离子组成、碱化度(ESP)的分布特征进行了分析。结果表明:研究区土壤为中度至重度盐渍化,土壤全盐、pH、碱化度(ESP)在剖面中的变化趋势一致,呈表聚和底聚两个过程。全盐量介于2.80~6.69g kg-1之间,pH介于9.20~9.69之间,碱化度介于10.97%~33.33%之间。0~60 cm土层全盐量随土层深度增加而降低,60~120 cm土层全盐量随土层深度增加而增加。剖面中阳离子以Na++K+为主;阴离子以SO42-为主。除pH外,土壤各盐碱指标呈强烈空间变异特征;不同土层SO42-与Ca2+、Mg2+、全盐量差异达极显著水平,Cl-与K++Na+相关性随土层深度增加而减弱,pH、碱化度与CO32-达极显著水平。土壤全盐量、SO42-可作为研究区土壤盐化状况特征因子;CO32-、HCO3-、pH可作为研究区土壤碱化状况特征因子。由此可见,在改良利用过程中要以降低土壤盐度和碱度来调控离子组成,进而改善土壤结构。     

广东耕地土壤有机质的变化趋势及其驱动力分析

利用广东省1984-2010年的土壤长期定位监测数据,对全省20多年来的耕地土壤有机质变化趋势进行了分析.结果表明:1984-2010年,全省耕层土壤有机质含量总体表现稳定,但近年来呈下降趋势,尤其是珠三角地区较为明显.全省不同区域的有机质含量差异显著,粤东地区偏低,平均含量比粤北低22％.不同土壤类型的耕地有机质变化趋势亦有差别,赤红壤和紫色土耕地的有机质含量偏低,分别只有13.0 g/kg和11.2 g/kg,占耕地面积比例最大的水稻土近5年来有机质含量下降了1.5 g/kg.对全省耕地有机质变化的驱动力分析表明,优质农田的流失、种植模式的变化是影响全省耕地有机质含量整体水平降低的原因之一.     

黄淮海平原旱作农田土壤有机质含量的空间分异特征

基于空间自相关理论,探讨黄淮海平原旱作农田土壤有机质含量的空间分布结构,以及有机质与土壤黏粒含量和容重的空间相关关系。结果表明：黄淮海旱作农田土壤不同土层有机质含量区域均值分别为20.11±6.46(0～10 cm),14.76±5.11(10～20 cm),9.96±4.14(20～30 cm),8.03±3.45(30～40 cm)g·kg^-1,分别处在三级至五级水平;0～20 cm各土层中,高值区域主要分布在太行山山前平原、山东引黄灌区等传统农业生产地带,以及河南南部和安徽北部的砂姜黑土区。随着土层深度的增加,有机质含量的空间分布结构趋于明显,10～40 cm各土层中,河北平原和鲁西北地区呈现LL(低-低)/HL(高-低)型分布特征;河南和安徽地区主要为HH(高-高)/LH(低-高)型,但不同土层的具体分布差异较大。有机质含量与黏粒含量之间存在显著的数理相关关系,与容重之间关系并不明显;有机质/黏粒含量和有机质/容重的双变量局部空间自相关类型中,LL/HL型主要分布在河北平原和鲁西北地区,其中HL型在0～20cm各土层中集中分布在太行山山前平原和山东引黄灌区...     

植被恢复过程中侵蚀红壤有机质变化研究

基于2001年与2011年两期土壤样品数据,对江西省兴国县植被恢复过程中侵蚀红壤有机质的变化进行了研究。结果表明：10年间,纯林、林草及林灌草结构下表层(0 ~ 10 cm)土壤有机质变化值分别为?-5.8、-0.1及8.0 g/kg,千枚岩、红砂岩及花岗岩成土母质发育的红壤表层土壤有机质变化值分别为8.7、-0.5及 -3.1 g/kg。植被垂直结构对表层土壤有机质的变化影响显著,主要是由于植被覆盖度及生物量的不同引起的凋落物量的差异所导致;土壤颗粒组成是表层土壤有机质变化的重要影响因素之一,研究区表层土壤有机质的变化与黏粒含量的变化呈显著正相关(P < 0.05);此外,林下土壤侵蚀也影响着表层土壤有机质的变化。     

黑土坡耕地土壤有机质与生产力的空间关系

[目的]从田块尺度上揭示黑土坡耕地生产力与土壤有机质和全氮的空间关系,为坡耕地水土流失的治理和农业生产提供参考。[方法]利用经典统计学和地统计学的方法对典型黑土区坡耕地大豆产量与土壤有机质、全氮、海拔高度的空间关系进行分析。[结果]坡耕地大豆产量、土壤有机质和全氮含量存在较大变异,分别为0.05~0.26g/kg,19.27~52.64g/kg和0.95~2.38g/kg,但大豆产量与土壤有机质和全氮之间不存在显著的空间相关关系,与海拔高度之间存在负相关,但不显著。土壤有机质和土壤全氮之间存在极显著相关关系。[结论]坡耕地生产力受地形、地下水位、成土过程等结构性因子的影响约占2/3,受人类耕作、施肥、种植作物的影响只占1/3。水土流失是造成黑土农田生产力降低的主要因素。     

退耕还湖后不同植被群落下湿地土壤有机质及磷素含量差异分析

以菜子湖地区退耕还湖后苔草、芦苇和酸模植被群落下的湿地土壤为研究对象,分析了3种植被群落类型对湿地土壤有机质、全磷、速效磷含量及其在土壤剖面分布特征的影响。结果表明:(1)0-6cm土层土壤有机质含量表现为:酸模>苔草>芦苇,而6-13cm,13-25cm,25-40cm,40-55cm土层均表现为:芦苇>苔草>酸模,总体表现为随着土壤剖面深度增加而下降(2)土壤全磷含量均为0-6cm土层全磷含量较高,6-13cm土层含量最低,全磷含量总体表现为随着剖面深度的增加而递增,递增趋势的强弱表现为:酸模>苔草>芦苇(3)土壤速效磷含量除酸模在0-6cm土层显著大于苔草和芦苇外,其它各个层次间土壤有效磷含量无显著性差异,总体上均表现为随土层加深而下降的趋势(4)除酸模在0-6cm和6-13cm土层的土壤磷素有效率显著高于苔草和芦苇外,其它不同土壤层次间无显著差异。(5)不同植被群落凋落物和根系分布特征差异是引起退耕后湿地土壤剖面有机质和磷素分布差异的主要原因,而水产养殖农家肥投放也促进了湿地表层土壤养分积累。     

基于GIS技术的佳木斯地区农田开垦对表层土壤有机碳储量的影响

基于GIS技术,利用1980年和2010年佳木斯表层(0—30cm)土壤有机碳数据,研究不同农田开垦方式对表层土壤有机碳储量和空间分布的影响。结果表明:30年来佳木斯地区表层土壤有机碳储量呈现减少趋势,从1980年土壤有机碳库350.68Tg C减少到2010年的299.58Tg C,主要减少分布在东北地区和南部地区。30年来耕地面积增加了6 790.44km2,农田开垦(沼泽湿地、林地、草地)是影响土壤有机碳储量和时空变化的主要原因,而沼泽湿地的开垦导致储量变化最大,沼泽湿地开垦土壤有机碳年变化率为107.21tC/(km2·a)。农田开垦成旱田要比水田对土壤有机碳损失影响大,农田开垦是造成有机碳储量下降的原因。     

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。     

长江三角洲典型地区农田土壤有机质的时空变异特征及其影响因素

农田土壤有机质是评价土壤肥力和土壤质量的重要指标,同时也是全球C库的重要组成部分,其时空变化动态对土壤质量和全球气候变化有重要影响。对江苏省如皋市土壤有机质含量的分析结果表明,在空间上以东部的白蒲系(壤质水耕人为土)和南部的长青沙系(黏质潮湿雏形土)含量较高,而中西部的磨头系(砂质潮湿雏形土)、郭园系(砂质干润雏形土)和桃园系(壤砂质潮湿雏形土)含量较低,分布于东北和西北部的东陈系和搬经系(壤质潮湿雏形土)以及南部的营防系和张黄港系含量居中;近20年来(1982─2002年)该市农田土壤有机质总体上呈持续增长的趋势;1982─1997年的时空变异表现为中西部增长迅速而东部和南部增长幅度较小,但1997─2002年则以东部和南部增长较快而中西部增长幅度趋缓。本文进一步分析和讨论了影响农田土壤有机质时空变化的因子,并且提出了今后土壤管理和利用方面的建议。     

长期不同施肥对稻田土壤有机质和全氮的影响

通过对湖南新化、宁乡、株洲、桃江、武岗5个国家级稻田肥力长期定位试验点18年的田间定位试验,研究了不同施肥方式下0-20 cm土层土壤有机质和全N含量的演变规律。结果显示,中量和高量有机肥与化肥配合处理在提高土壤有机质和全N含量方面效果明显优于单施化肥和秸秆还田处理,且随有机肥用量的增加而增加,表明有机肥与化肥配合施用是提高土壤有机质和N素肥力的重要措施。在不同施肥方式下,稻田土壤有机质总体上呈现出上升或者下降的趋势,但在不同的年份会有波动。     

土壤有机质可见光-近红外光谱预测样本优化选择

土壤有机质可见光-近红外光谱预测中建模样本的优化选择对提高有机质模型估算精度具有重要作用。本文以湟水流域土壤有机质为例,采用基于土壤单一属性信息考虑的建模样本选择方法:浓度梯度法、Kennard-Stone(KS)方法,以及基于土壤多种信息考虑的建模样本选择方法:Rank-KS(RKS)法、土壤类型结合浓度梯度法以及土壤类型结合KS法。通过偏最小二乘回归建模,探索可见光–近红外光谱预测青海湟水流域有机质的最优样本集。结果表明:不同级别样本数的最佳建模样本选择方法不同,整体表现为基于土壤多种信息挑选的建模样本集的模型精度相比土壤单一信息均较高,特别是KS方法结合土壤类型后的建模样本集模型精度明显提高且在样本数较少时更为明显。土壤类型可以优化建模样本选择方法提高模型预测精度。在保证固定验证样本模型预测精度的情况下,土壤类型参与建模样本的选择可以有效减少建模样本数,进而降低了建模成本。     

土壤矿物对有机质的吸附与固定机制研究进展

鉴于土壤有机质在生态系统及碳储存方面的重要性,关于土壤矿物对土壤有机质的吸附与固定机理方面的研究越来越受到了学术界的广泛关注。本文综述了近年来报道较多的土壤矿物对土壤有机质的吸附机制,以及主要影响因素。在众多矿物类型中,水合铁、铝氧化物及黏土矿物对有机质的吸附性较强,配体交换、络合、氢键、阳离子桥接、缩合及范德华力作用是土壤矿物与有机质之间的主要作用机制。土壤pH是影响矿物表面电荷及吸附位点的关键因素,进而影响矿物对有机质的吸附。土壤矿物表面的有机质含量对其继续吸附有机质具有一定的影响。吸附态有机质大多呈层状结构,越接近矿物表面的有机质与土壤矿物的结合越紧密。土壤有机质的稳定性受有机质与矿物间的作用力影响,一般而言,以化学键合吸附在矿物表面的有机质最稳定,其次为直接与矿物表面作用的电子"供体-受体"机制,范德华力和静电作用稳定性较差。近年来,随着分析设备和技术的进步,一些新的表征与探测方法(如热重分析、差示扫描量热法、傅里叶转换红外光谱、扫描电子显微镜、原子力显微镜、扫描透射X射线显微镜、中子散射技术等)被用于"矿物-有机质"结合机制的研究中,这些新手段毫无疑问会帮助更好地认识矿物与有机质间的作用机理。关于微生物在矿物吸附有机质、"矿物-有机质"复合体形成和演化过程中所起的作用,研究相对较少,但很明显这是至关重要的。