海河低平原不同耕作方式下麦田土壤生态环境特征

在片面追求单产导致耕地可持续生产力退化背景下,为探索一种科学合理的土壤耕作模式,优化麦田土壤生态环境,促进耕地生产力可持续提升,于2011-2013年小麦生长季,大田条件下,通过在小麦季设旋耕、深松和深耕3种耕作方式处理,在海河低平原进行了2a研究。在不同土壤耕作方式下,采用环刀法测定麦田土壤容重差异,采用HL20型自动气象数据采集器测定10cm深处土壤温度,采用动态密闭气室法测定土壤呼吸速率,采用TDR法测定土壤含水量,采用平板稀释法测定土壤微生物数量,采用重铬酸钾容量法-磷酸浴法、靛酚比色法、磷酸苯二钠比色法、高锰酸钾滴定法等方法测定土壤酶活性、采用碱解扩散法、碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法、乙酸铵浸提-火焰光度法、重铬酸钾容量法-磷酸浴法等方法测定土壤养分状况,采用重铬酸钾容量法和氯仿熏蒸-K2SO4浸提法分别测定土壤有机碳和微生物量碳含量,成熟时期测定产量、水分利用效率和肥料偏生产力。结果表明:深松处理有利于20-40cm土层土壤容重降低,加深耕层。旋耕处理和深松处理分别有利于表层和深层土壤水分储蓄。深耕处理有利于提高土壤温度,分别比深松处理和旋耕处理提高5.8%和8.8%。深耕处理土壤呼吸作用最高,分别比旋耕处理和深松处理提高8.0%和4.8%。小麦返青至成熟期,深松处理可提高土壤过氧化氢酶和脲酶活性,且深松处理还可提高小麦灌浆后土壤碱性磷酸酶活性;深耕处理和深松处理可分别在灌浆前、后提高表层土壤多酚氧化酶活性。深松处理全生育期碱解氮含量最低;旋耕处理速效磷有"表层聚集"现象;深松处理有利于20cm以下土层速效磷和速效钾积累;深耕处理可提高表层土壤有机质含量,旋耕处理和深松处理分别在返青前、后提高20-40cm土层有机质含量。深松处理有利于真菌和细菌增殖,旋耕则有利于放线菌的增殖。深松处理和旋耕处理分别在不同生育期可提升土壤微生物生物量碳含量。旋耕处理和深松处理分别在小麦返青前和返青后土壤总有机碳含量最高。深松处理可降低麦田耗水量,提高产量、水分利用效率和肥料偏生产力。     

辽宁设施栽培土壤盐分累积变化规律研究

对辽宁省主要设施栽培地区土壤盐分累积变化规律的凋查研究结果表明：（1）设施栽培土壤盐分含量和电导率较露地土壤有明显增加，且变化幅度较大，是露地的2.0～6.0倍。沈阳、北宁两地设施土壤的盐分含量分别为1347.48mg／kg（CV=59.3％），1274.25mg／kg（CV＝40.5％）。（2）设施土壤连续种植到4年左右为盐分累积的高峰期，此时土壤的平均含盐量为1861.28mg／kg，EC值为0.53mS／cm，已超过所种作物的生育障碍临界点（EC〉0.5mS／cm）。此后，盐分含量因设施使用率的降低及采取的相关措施而有一定程度的降低。（3）设施土壤各盐分离子的含量均较露地土壤大大增加，盐分的累积以NO3^-、SO4^2-和Ca^2＋的相对富集为主要特征。（4）盐分在设施土壤中的运移同时存在着向下迁移和向表层聚集两种方式，且以表聚为主。各盐分离子的含量随土层深度的增加而降低，NO3^-、CI^-、Ca^2＋、Na^＋的累积迁移量较大，在0～100cm各土层内的含量都高于对应露地层次，其中，硝酸盐的大量累积和向下迁移势必对环境造成不利影响。     

不同形态氮肥对设施土壤盐分含量和离子组成的影响

通过室内模拟培养实验,研究了尿素、碳酸氢铵和硝酸钙对设施土壤盐分含量和离子组成的影响.结果表明:(1)随着培养时间延长,不同形态氮肥处理土壤含盐量总体呈先升高后降低再升高的趋势.施肥处理的土壤含盐量较对照(CK)明显增加,但不同氮肥处理与未施氮肥处理(N0)间的土壤含盐量在整个培养期间内总体差异不显著.且氮肥用量对含盐量的影响也不显著.(2)设施土壤中尿素和碳酸氢铵处理的电导率与含盐量呈极显著正相关,硝酸钙处理电导率与含盐量呈显著正相关.且随培养时间的延长呈波浪状变化.其电导率显著高于相同氮用量时的其他两种氮肥处理;电导率与氮肥用量呈极显著正相关.(3)不同形态氮肥处理的土壤盐分离子组成相近,均以阴离子为主.设施土壤阴离子占盐分总量的76.29%～93.81%,露地土壤为75.16%～96.63%,以SO_4~(2-)含量最高,分别占67.37%和67.28%,NO_3~-含量次之;土壤中阳离子含量较少,以Ca~(2+)为主,K~+,Na~+,Ca~(2+),Mg~(2+)的含量随氮肥用量的增加而增加.(4)土壤电导率受阳离子的影响较大.阴离子的影响较小.设施土壤的电导率与Ca~(2+),Mg~(2+),K~+.NO_3~-含量呈极显著正相关,与Cl~-1呈显著正相关.露地土壤电导率与Ca~(2+),Mg~(2+)含量呈极显著正相关,与HCO_3~-呈显著负相关.     

海河低平原盐渍区土壤养分空间变异性研究

应用地统计学方法分析研究海河低平原盐渍涝洼地2700m×2100m尺度土壤6个主要养分属性和全盐量的空间变异结构结果表明,在轮荒、撩荒半自然状态下土壤全N 、速效氮、速效磷、速效钾及有机质等含量的空间变异性存在着良好的半方差结构,而全P 半方差结构尚难理想的确定.半方差曲线图遵从指数和球函数等理论模型,最大相关距离分别在340～1173m,结构方差在基台值中所占比例均较大,达40%以上.     

海河低平原盐渍区土壤磁化率研究初报

利用英国巴廷敦ＭＳ２型双频率感应磁化率仪测定分析了海河低平原盐渍区４个剖面土壤磁学性质。结果表明,该区土壤具有明显的磁化率空间分布差异,盐渍涝洼地段磁化率低,已脱盐地段磁化率高;同一剖面表土层较底土层土壤磁化率高。     

海河低平原盐渍区土壤磁化率研究初报

利用英国巴廷敦(Bartington)MS2型双频率感应磁化率仪测定分析了海河低平原盐渍区4个剖面土壤磁学性质。结果表明,该区土壤具有明显的磁化率空间分布差异,盐渍涝洼地段磁化率低(＜34×10^-8m³/kg),已脱盐地段磁化率高(＞50×10^-8m³/kg);同一剖面表土层较底土层土壤磁化率高。位于剖面中下部的河湖沉积胶泥层磁化率高,且频率依赖性系数甚高,指示粘层存在粒径＜0.01μm左右的超顺磁铁磁态矿物。土壤磁化率测量适用于冲积性平原土壤磁学性质空间分布趋势的检测,亦作为土壤与生态环境演变指示特征之一。     

设施土壤盐分的累积、迁移及离子组成变化特征

通过对我国不同地区设施栽培现状的野外调查和取样分析,研究了设施栽培条件下土壤盐分的累积、迁移及离子组成变化特点。结果表明:1)设施栽培条件下,土壤含盐量的变化幅度大,且均明显高于露地土壤,各研究区域内已有40%8～9%的土壤含盐量超过了作物正常生长的临界浓度。2)设施栽培的可持续利用周期较短,连续种植到4年左右的设施土壤,其耕层盐分的累积量可达到作物的生长障碍临界点,之后因设施使用率的下降以及采取的措施而有所降低,但仍高于露地土壤。设施连续使用会导致土壤环境质量的不断恶化。3)设施土壤剖面(0100.cm)盐分含量均高于相邻露地,盐分含量随土层深度增加而降低,其中耕层(020.cm)的盐分含量显著高于其下各层;盐分离子在土壤剖面的运移同时存在着明显的向底层迁移和向表层聚集两种方式,但以表聚为主;此外,盐分离子的大量累积和向底层迁移,特别是NO3-的淋溶已严重影响到部分地区的地下水水质。4)设施栽培后,土壤中的NO3-、SO42-、Cl-、Ca2+、Mg2+、K+、Na+均有不同程度的累积,阴离子以NO3-和SO42-为主,阳离子以Ca2+为主。盐分的大量累积以及某些离子的相对富集在一定程度上引起了作物养分的供需失衡、土壤酸化、棚室内CO2供应不足等生产问题。     

黄淮海平原土壤盐分及其组成的空间变异特征研究

本文应用地统计学的方法,对黄淮海平原０－２００ｃｍ各土层的含盐量及其盐分组成进行了半方差函数分析,结果表明,黄淮海平原土壤盐分具有明显的空间变异特征,该区盐分已集中分布在某些较大的区域。     

不同种植年限压砂地土壤盐分变化规律研究

土壤表层压砂可抑制盐分的表聚,有效地控制土壤盐渍化。通过野外大田试验,分别对裸地和新、中压砂地不同土层的电导率进行的比较表明:裸地与压砂地各土层电导率随土层深度增加而增加,裸地增加趋势明显,每一层较前一层分别增加了84%、16%和28%;新压砂地增加趋势缓慢,每一层较前一层增加了10%、23%和44%;中压砂地各土层电导率变化不明显。平均电导率的变化趋势,裸地>新压砂地>中压砂地。土壤表层压砂可以抑制盐分迁移,随着土层深度的增加,表层压砂的作用减弱,对土壤盐分转移的抑制作用也减弱,土壤盐分逐渐增大。探讨不同种植年限土壤含盐量的特性,可为西北旱区砂田的养护、土壤盐渍化防治提供理论参考。     

封丘县土壤盐分的演变特征研究

世界上影响灌溉农业最大的问题是盐渍化问题。中国是受土壤盐渍化影响的大国。盐碱化曾是限制封丘县农业生产的四大自然灾害之一。本文基于40个土壤剖面数据,结合第二次土壤普查的盐土数据,对封丘县的土壤盐分的时空特征进行了系统研究。结果表明:27年来封丘县土壤盐分含量大幅下降,盐碱土作为土壤发生类型只存在于极个别微域景观;土壤含盐量较高的区域集中分布在东南部,与地下水埋深趋势相吻合,但只有东南角部分地区含盐量超过0.293dS/m为盐化土。地下水位下降是土壤盐分降低的主要原因。盐分聚集在40cm以下,并未脱离土体。封丘县存在土壤盐碱化的自然条件,一旦水文地质条件发生变化,土壤盐渍化仍然可能发生。     

基于河流生态类型划分的海河流域平原河流生态需水量计算

根据河流现有生态状况,首次将海河流域平原河流划分为干涸沙化、水质污染和生境破坏三种类型,并针对不同类型河流特点和修复目标,分别用植被需水定额法、75%保证率最枯月平均流量法、生物空间最小需求法和槽蓄法计算了生态需水量。结果表明,海河流域平原河流最小生态需水量为18.12亿m3,相当于流域多年平均流量的8.4%。最后将上述四种计算方法分别与Ten-nant法进行了比较。用植被需水定额法计算的干涸沙化型河流生态需水量结果约占多年平均径流量的2.4%～5.5%,远小于Tennant法的最小生态需水量;75%保证率最枯月平均流量计算的水质污染型河流所需的生态水量占多年平均径流量的百分比为15%左右,略高于Tennant法计算的最小生态需水量;用生物空间最小需求法计算的滦河生态需水量占多年平均径流量的百分比为6%,接近于Tennant法计算的最小生态需水量;槽蓄法计算的生态需水量结果与河流水量修复目标密切相关。总的说来,本文所采取的计算生态需水量的方法在海河流域是可行的。     

黄河三角洲盐碱地不同利用方式土壤理化性质

为了缓解土壤盐碱性,保证土壤可持续利用,研究了黄河三角洲典型土地利用类型撂荒地、棉田、苜蓿地和梨园土壤理化性质.结果表明:棉田土壤容重较高,而孔隙度和毛管孔隙度低,由于棉田灌水压盐措施,抬高了地下水位,土壤返盐严重.苜蓿地由于管理粗放,对土壤扰动少,容重较低,孔隙度和毛管孔隙度较高,盐碱度较低;每年对苜蓿的采收显著降低了苜蓿地土壤有机质和养分含量,而豆科固氮菌的存在,使表层速效氮含量较高.梨园位于黄河三角洲土壤质地较好的区域,且有机肥料施用一定程度上缓解了土壤板结,盐碱度较低.撂荒地表层土壤理化指标均显著优于棉田,在退化土壤恢复中具有较好的效果.     

海河流域水土保持生态用水研究

 为确定海河流域不同类型区水土保持综合治理的减水减沙作用,并为估算生态用水提供依据,采用定性与定量相结合的方法,划分海河流域生态环境建设区;在分区的基础上,根据多年来小流域治理减水减沙作用的观测成果,分析、计算黄土丘陵沟壑区、土石山区、石质山区的减水减沙定额;以各分区水土流失综合治理的保存面积及规划治理面积为依据,计算出海河流域现状、2010年及2030年的水土保持生态用水分别为26.06亿、42.92亿及71.53亿m3。     

采用新电导率指标分析土壤盐分变化规律

土壤电导率(Electrical conductivity,EC)是限制植物和微生物活性的阈值,影响到土壤养分和污染物的转化、存在状态及有效性[1],反映了在一定水分条件下土壤盐分的实际状况,且包含了土壤水分含量及离子组成等丰富信息[2]。在一定浓度范围内,土壤溶液含盐量与电导率呈正相关,溶解的盐类越多,溶液电导率就越大,故可根据溶液电导率的大小,间接地测量土壤含盐量[3-5]。     

基于BP人工神经网络的长江河口地区土壤盐分动态模拟及预测

为开展长江河口地区土壤盐分动态的中长期模拟与预测,采用人工神经网络中应用较为成熟和广泛的BP网络建立长江河口地区土壤盐分与降雨量、蒸发量、长江水电导率、内河水电导率、地下水位、地下水电导率6因子间的非线性神经网络响应模型。网络模型结构为6-11-1,隐含层单元数用"试错法"确定。选择合适的参数训练和学习网络模型后,对河口地区2003年各月平均根层土壤电导率进行预测,并与线性回归模型预测结果进行比较。结果表明:BP网络模型较线性回归模型具有更高的预测精度,平均相对预测误差为7.3%,预测值与实测值相关性良好,可以满足实际应用需求。     

大规模灌溉对海河流域气候影响模拟研究

为保障粮食安全,海河流域常年灌溉水量200亿m3以上,而大规模灌溉对区域气候产生显著影响,为揭示大规模灌溉的气候效应,该研究构建海河流域区域气候模式WRF(weather research and forecasting model),在WRF陆面模块中,开发灌溉精细化模拟的新方案,设计关闭灌溉的控制试验与开启灌溉的敏感性试验,模拟分析大规模灌溉对海河流域气候的影响。结果表明,灌溉使得海河流域潜热通量增加,显热通量减少,4—6月变幅最大。灌溉导致流域3—11月气温降低,其中4—6月降温最大,且空间上总体表现为灌溉量越多的地区降温越大,4—6月平原区降温0.64℃,子牙河平原与大清河淀西平原交界地带降温超过1.0℃。灌溉主要影响对流性降水,导致海河流域年降水增加6.07 mm,集中在4—6月,空间上主要在大清河流域与子牙河流域,其中大清河山区4—6月降水增加15～30 mm。灌溉改变近地表气象要素,使得流域参考作物蒸散发量减少,单位面积作物需水量降低。因此,大规模灌溉的气候效应在供需两侧支撑保障流域水安全,在一定程度上缓解流域水资源供需矛盾。研究可为水资源优化配置与水资源安全保障布局等提...     

日光温室番茄缺镁与土壤盐分组成及离子活度的关系

研究了石灰性土壤日光温室不同栽培年限及番茄不同程度缺镁的土壤水溶盐分中离子组成、比例及Mg2+、Ca2+、K+离子活度等的变化及关系.结果表明:随着栽培年限的增加,温室土壤水溶盐分中Ca2+、K+、NO3-含量显著增加;水溶性盐分中阳离子以Ca2+为主,栽培5 a后NO3-成为阴离子主要成分;土壤中NO3-含量的增加是导致土壤盐分累积的主要因素.随番茄缺镁程度的加剧,土壤水溶性盐中Ca2+、K+、NO3-、全盐量及Ca2+/Mg2+、K+/Mg2+摩尔比均呈增加趋势,番茄出现缺镁的土壤含盐量达到盐渍化水平.随着土壤盐分含量增加,Ca2+、Mg2+活度均呈指数下降趋势,番茄缺镁的土壤溶液中Mg2+和Ca2+活度显著低于不缺镁土壤,(K+)/(Mg2+)、(Ca2+)/(Mg2+)活度比显著高于不缺镁土壤,(K+)/(Mg2+)活度比随缺镁程度加剧达显著差异,番茄缺镁的土壤溶液(K+)/(Mg2+)活度比大于1.盐分累积使Mg2+活度大幅降低以及K+富集对植物吸收Mg2+的拮抗作用是石灰性土壤上番茄缺镁的主要诱因.     

江苏洋口港台田土壤盐分动态变化特征研究

于2006年6月至2007年5月在江苏洋口港围垦区裸露台田上分层采集土样,对土壤盐分动态变化特征及其影响因素进行了研究。结果表明:该试验地0~50 cm土壤pH在8.0以上。土壤盐分随着土层的加深而逐渐增加,0~50 cm各土层的年平均盐分分别为2.30、2.84、4.76、6.19、8.60 g/kg。此外,土壤盐分随着取样时间的延长而逐渐降低。土壤盐分的月动态变化表明,试验地在1—6月属于积盐期,而7—9月属于脱盐期。相关性分析表明,土壤体积质量和机械组成是影响土壤盐分变化的主要因素。     

华北黄泛平原潮土土壤养分与土壤粒级的关系研究

根据第二次全国土壤普查资料,利用数理统计的方法研究了华北黄泛平原潮土土壤粒级与土壤养分含量之间的关系。研究结果表明,土壤耕层养分含量与土壤砂粒成负相关,与小于0.01 mm的各粒级成正相关。其中土壤有机质含量主要受砂粒(1~0.05 mm)和细粘粒(<0.001 mm)含量的影响,土壤全氮含量主要受细粘粒含量的影响,土壤全磷含量主要受砂粒和粗粉粒(0.05~0.01 mm)含量的影响,土壤速效磷含量主要受细粘粒含量的影响,土壤速效钾含量主要受细粉粒(0.01~0.005 mm)含量的影响。     

不同利用方式的苏打盐渍土剖面盐分组成及分布特征

通过野外调查、采样和室内分析,研究了松嫩平原不同利用方式的苏打盐渍土剖面形态特征及可溶盐含量与组成在土壤剖面中的变化。结果表明,土壤的利用方式不同,土壤剖面腐殖质层厚度、耕层和腐殖质层的有机质含量等有明显差异。在围栏草原、旱田、新水田及老水田4个剖面中,土壤可溶盐总量、pH与ESP均是在剖面中部最高,上部和下部较低;可溶盐组成均以K++Na+和HCO 3-、CO23-为主。表明草原围栏、旱田及水田利用均有抑制苏打盐分表聚的作用。放牧草原剖面的可溶盐含量自下向上逐渐增多,盐分表聚非常显著。开垦20余年的水田剖面中,表层土壤的可溶盐总量、pH和ESP值分别降至0.21%、7.56和9.1%,表明苏打盐碱地种稻较草原和旱田利用更有利于土壤脱盐脱碱。