土壤通气性与植物根系代谢

当土壤受淹或受涝时植物根系通常要经历一段缺氧时期，而暖气候则加速土壤微生物和根系对Ｏ２的消耗，本文描述土壤水分过量，尤其是因灌溉而引起的土壤氧气耗竭的几种田间实际情形，并简述根系在这些状况下的某些初始生理响应，在氧压临界值以下，越来越多的根系处于厌氧状态，这种缺氧细胞通过糖酵解和厌氧呼吸产生的ＡＴＰ至少能存活数小时。尽管如此，由于乳酸的积累以及液泡以外会产生活性Ｏ２核素（超氧化物基）。使根系先适应     

土壤通气性与加氧灌溉研究进展

水、肥、气、热是保障土壤肥力的四大要素,传统的灌溉方式往往忽视了气这一重要因素。土壤通气性不足,四个因素之间的平衡被打破,土壤理化性质变差,对作物生长造成不利影响,进而引起减产。良好的土壤通气性是作物正常生长发育的保证。加氧灌溉通过采用合理的方法改善土壤通气状况,协调土壤四大要素之间的关系,提高土壤肥力,满足作物生长的需要。研究表明,加氧灌溉可提高作物产量、改善作物品质。本文从根区低氧胁迫的影响分析入手,评述了土壤通气性的量化指标、测算方法和控制标准,综述了加氧灌溉技术及其应用,总结了加氧灌溉研究中存在的问题,探讨了加氧灌溉对土壤通气性的改善作用,提出了加氧灌溉与土壤通气性研究展望,以期为今后的研究提供参考。     

增氧地下滴灌改善土壤通气性促进番茄生长

增氧地下滴灌将空气与灌溉水混匀后输送到作物根区,可实现作物提质增产和水肥高效利用,而其关键作用机制尚不明确。该文以番茄为供试作物,设置灌水量和增氧量2因素2水平完全随机区组试验,记为W1和W2(分别为作物-蒸发皿系数的0.6和1.0倍)、A和C(增氧和对照组),系统监测了壤质黏土条件下作物生长生理动态与土壤通气性状况,探究土壤通气性与作物生长之间的响应机制。结果表明,增氧地下滴灌对土壤溶解氧浓度、氧气扩散速率、氧化还原电位和土壤呼吸有一定的改善作用。与对照相比,W2A处理开花坐果期灌水后第2天的土壤溶解氧浓度、氧气扩散速率、氧化还原电位和土壤呼吸速率提高了25.71%、52.90%、41.99%和64.70%(P0.05)。土壤氧气扩散速率和氧化还原电位分别与溶解氧浓度和充气孔隙度呈极显著正相关(P0.01)。增氧地下滴灌促进了番茄生物量积累和养分利用,促进了作物的光合作用,表现为产量提高和品质改善。与对照相比,W2A处理3个时期的光合速率分别增大14.51%、21.72%和13.76%(P0.05),地上及地下部鲜质量分别增加了68.14%和55.18%(P0.05),根、茎、叶氮素吸收量增加了52.94%、42.03%和24.12%(P0.05),产量、可溶性固形物和维生素C含量增加了66.40%、51.77%和20.26%(P0.05)。1.0倍作物-蒸发皿系数灌水时增氧处理在改善土壤通气性,促进番茄生长,提高番茄产量方面的效果最为明显。作物产量与溶解氧浓度、氧化还原电位及土壤呼吸均值均呈显著正相关(P0.05),作物品质(可溶性固形物、总酸含量)与土壤溶解氧浓度、氧气扩散速率和土壤呼吸均值呈显著正相关(P0.05)。研究结果为揭示增氧地下滴灌对土壤通气性的改善效应提供了科学依据。     

加气灌溉改善温室番茄根区土壤通气性

为揭示加气灌溉对温室番茄根区土壤通气性的影响,探索加气灌溉下土壤温度、氧气含量、充气孔隙度与土壤呼吸和土壤微生物呼吸的关系,试验设置作物-皿系数为0.6、1.0这2种灌水水平和加气、不加气地下滴灌,共4个处理。结果表明,与地下滴灌相比,加气灌溉下土壤微生物呼吸显著增大了11.5%(P0.05),土壤氧气含量、土壤呼吸、温度、和植物根系呼吸均有所增大。而且作物-皿系数为1.0灌水水平下加气灌溉与不加气相比,土壤和植物根系呼吸显著增大了25.5%和38.8%(P0.05)。因此,加气灌溉通过调控土壤水气配合条件,促进了土壤、土壤微生物和植物根系呼吸,有效改善了土壤通气性。而且相比于不加气地下滴灌和作物-皿系数为0.6水平下加气灌溉,作物-皿系数为1.0时加气灌溉在促进土壤和植物根系呼吸方面的效果更明显。另外,土壤温度、充气孔隙度和氧气含量是土壤和土壤微生物呼吸的重要影响因子。番茄生长前期,土壤呼吸与充气孔隙度和氧气含量显著正相关,与土壤温度显著负相关(P0.05);番茄生长后期,土壤和土壤微生物呼吸与土壤温度显著正相关,与氧气含量显著负相关(P0.05)。     

增氧灌溉对棉花营养特征及土壤肥力的影响

以新陆早41号为材料,通过模拟试验和田间小区试验,研究增氧对灌溉水溶解氧的影响,以及增氧灌溉对棉田土壤养分、土壤微生物数量、棉花养分吸收和产量的影响。增氧灌溉模拟试验设计4个充氧浓度(CK-0%、O_2-21%、O_2-30%、O_2-50%),连续测定主管道和滴灌带不同监测点位灌溉水溶解氧浓度;田间试验设计3种增氧灌溉方式,物理增氧PO、化学增氧CO和常规滴灌CK。结果表明,增氧灌溉能够明显提高灌溉系统内灌溉水的溶解氧浓度,并且随着溶解氧浓度的增加衰变增加,灌溉水溶解氧浓度增加至12~14 mg L~(-1)较为适宜;增氧灌溉显著促进棉花增产,PO、CO棉花产量分别较对照增加11.39%、11.42%;增氧灌溉能促进棉花对土壤养分的吸收,从而降低土壤中养分含量,棉田土壤速效氮、有效磷、速效钾、有机质含量均有所降低,CO处理土壤速效氮、有机质含量与对照之间的差异达到显著水平,分别降低27.23%、9.61%,PO处理速效钾含量与对照之间的差异达到显著水平,较对照降低5.78%;增氧灌溉对棉田土壤细菌、真菌、微生物数量有促进作用,PO、CO处理细菌数分别较对照提高28.38%、21.05%,微生物总量分别提高27.86%、20.63%,处理间差异均达到显著水平。说明棉花根系对氧敏感,增氧灌溉能够进一步挖掘棉花生产潜能,不同增氧措施均能在一定程度上促进棉花生长和促进棉花对土壤养分的吸收,能加速土壤有机质分解和养分释放。     

农牧区不同土壤通气性对径流特征的影响

采用模拟降雨的方式对免耕、传统耕作下0°、5°、10°牧场松土完全放牧、放牧—小麦生产不同时期的径流特性进行了研究.结果表明,与免耕相比,5°、10°松土3周内,可降低降水径流、增加入渗、减少氮和磷损失;6周后,除10°松土外,传统耕作、免耕处理的径流量低于其他处理.施肥后立即降雨,5°、10°松土3周内,冲刷物中的可溶性P、全P和NH4-N明显减少.免耕10个月后比传统耕作的渗透率提高10％～52％,夏季完全放牧处理的降水径流是放牧—小麦生产的1.5倍,而放牧—小麦生产处理的入渗率是完全放牧的1.3倍.与免耕相比,施肥后立即松土,可使N、P的损失降低4倍.在农牧区考虑免耕是经济实用的.     

土壤通气性对甘薯养分吸收、~(14)C同化物分配及产量的影响

选用鲁薯 7号和徐薯 1 8为材料 ,研究了土壤通气性对甘薯无机养分吸收、14 C 同化物分配和块根产量的影响。结果表明 :改善土壤的通气性可以增加叶片中钾、钙、锰、硼和锌的含量 ,增加块根中钾和钙的含量 ,减少块根中锰、硼和锌的含量 ,促进14 C 同化物由叶片向块根的运转和分配 ,提高块根中淀粉含量 ,极显著地提高了块根的产量。本文讨论了矿质元素在促进14 C 同化物由叶片向块根运输中的作用     

土壤甲烷单加氧酶活性测定的研究

以垃圾生物覆盖土、垃圾填埋场覆盖土、菜地土为材料,研究了土壤甲烷单加氧酶(Methane monooxygenase,MMO)活性的测定条件。结果表明:0.04 g kg-1 NaN3含量可抑制土壤生物活性,可作为土壤MMO活性测定时的对照;最适的底物丙烯浓度可为0.5%;培养时间对土壤MMO活性测定影响不大,但从测定的误差和可靠性考虑,可选用5 d作为土壤MMO活性测定的培养时间。统计分析表明:采用该方法测定的土壤MMO活性与其甲烷氧化潜力有很好的线性关系。     

增氧灌溉对氧气扩散速率和冬小麦养分利用的改善研究

为研究土壤氧气扩散速率(ODR)和作物养分利用对不同增氧灌溉方式的响应,以地下滴灌为供水方式,设置循环曝气(VAI)、H₂O₂(HP30、HP3K)和常规水对照(CK)4种灌溉处理,通过盆栽冬小麦试验,系统分析ODR、作物产量和养分利用规律。结果表明,VAI和HP30处理后48 h内20 cm土层深度的ODR较CK均有明显改善,拔节期、抽穗期和灌浆期经VAI处理后的ODR分别提高60.45%、73.77%和87.88%(P<0.05),拔节和抽穗期经HP30处理的ODR分别提高21.37和23.61%(P<0.05)。VAI和HP30处理后的产量、水分利用效率分别较CK显著提高了36.27%、38.98%和23.37%、21.47%。增氧灌溉促进了作物养分的利用,与CK相比,VAI冬小麦的N、P、K吸收总量分别提高了53.23%、107.41%和72.94%(P<0.05),HP3K冬小麦的P、K吸收总量提高了39.51%、56.19%(P<0.05),HP30冬小麦的N、P吸收总量提高了50.32%、29.63%(P...     

土壤可蚀性研究进展

土壤可蚀性(K值)是反映土壤侵蚀规律的重要指标,有关其研究成果已有大量研究论文报道。通过总结前人的研究成果,从土壤可蚀性评价指标的确定、空间变异性和不确定性以及研究方法等方面,介绍土壤可蚀性的研究进展。同时,指出了在今后的研究中需要形成统一的评价指标对土壤可蚀性进行评价,可利用泥沙平衡原理分析和验证可蚀性公式的适用程度,并建议建立K值数据库为水土流失监测、预报和治理提供参数基础。     

土壤细菌趋化性研究进展

土壤是地球生态系统中最具生命活性的组成部分,特有的孔隙结构承载着生物圈中最丰富多样的微生物生命形态,为动植物提供了大量的调控功能。土壤是一个不断演变和发展的生态系统,而微生物是土壤生态系统的核心,也是驱动碳、氮等元素以及能量循环的关键因子。趋化性是细菌在长期进化过程中形成的帮助其寻找食物或趋利避害的本能,结合其他的内在生理特征,细菌能够迅速适应动态变化的环境。营养物、异源污染物和水分条件等的不均匀分布致使土壤中细菌趋化现象普遍存在,并且时刻影响土壤微生物的群落组成及其时空分布。近年来,土壤细菌趋化性已成为国内外土壤微生物学研究的热点和重点。本文分析了土壤细菌趋化性研究的前沿问题和主要进展,阐述了细菌趋化行为模式、趋化信号传导通路和趋化性数学模型,探讨了土壤中普遍存在的细菌趋化现象及相关的主要研究技术手段(荧光原位杂交技术、微流控技术和光学显微技术),并对土壤细菌趋化性研究的发展趋势进行了展望,旨在为今后的相关研究和实际应用提供参考。     

大空间尺度土壤质量评价研究进展与启示

土壤质量评价的空间尺度决定了评价结果的适用范围与功能,然而一直以来大空间尺度相关研究相对缺乏。为了分析其核心内容、方法论特征和发展趋势,构建了土壤质量评价相关概念认知框架,综述了当前大空间尺度理论研究和多国实践。分析结果表明:(1)全球—地区尺度土壤质量评价研究基本遵循了"制定评价目标—明确评价对象和涉及的土壤功能—选取评价指标与评价模型—输出评价结果"的技术路线,在评价目标、对象和指标选取等方面侧重反映土壤的自然资源属性与固有质量,常见综合评价模型应用;(2)土壤功能分解与表达逐渐成为土壤质量评价的核心,驱动了相关研究的多维度、多尺度发展。目前亟待开展:对应复合管理目标的广域空间土壤质量统一评价,根据土壤功能分布、土壤类型特征及土地利用方式,明确国家土壤资源分区利用与保护策略;通过多源地学数据集成与基于土壤功能的评价模型研发,发现大空间尺度土壤质量演变规律,协同大、中、小空间尺度研究以探明土壤质量评价的尺度效应。     

加气灌溉改善干旱区葡萄根际土壤化学特性及细菌群落结构

为探讨地下穴贮滴灌条件下根际注气对干旱区葡萄根际土壤化学性质、细菌多样性及群落结构影响。该研究以3a箱栽‘红地球’葡萄为试验材料,以自行设计的地下穴贮滴灌"水肥气"一体化设备作为注气装置,16S高通量基因组测序作为研究土壤细菌多样性及群落结构的关键技术手段。结果表明地下穴贮滴灌根际注气可有效提高土壤pH值,显著增加土壤速效磷(40~50 cm除外)和速效钾含量,促进土层深度20~30 cm土壤有机质分解;对氮磷钾相关菌属的分析表明,根际注气可促进与硝化作用相关的亚硝化螺菌属,磷钾代谢相关的假单胞菌属、芽孢杆菌属,抑制与反硝化相关的罗尔斯通菌属,表明加气灌溉能促进植株对氮磷钾的吸收与能提高硝化作用、解磷解钾相关菌群数量有关。chao1、shannon指数分析表明地下穴贮滴灌根际注气可有效改变细菌群落丰度,但对细菌群落多样性影响较小;对于细菌门,注气处理增加了放线菌门和硝化螺旋菌门的丰度,其中在40~50 cm土层注气处理放线菌门和硝化螺旋菌门分别比未注气高16.7%与22.7%,达到极显著水平;典型相关分析及相关分析表明,地下穴贮滴灌注气条件下土壤pH值、速效磷和硝酸盐含量是影响细菌群落结构的重要指标。该研究结果可为干旱区地下穴贮滴灌条件下科学合理注气提供理论依据。     

土壤裂隙研究的回顾与展望

土壤裂隙的发育是土壤自身内在属性在外界条件变化时综合作用的结果,与土壤物理、化学及生物性质息息相关,对农田水肥蓄积、坡体稳定、地下水污染等的危害很大。本文首先阐释了土壤裂隙的内涵及其与孔隙之间的区别与联系,而后从形成机制的角度对土壤裂隙进行了分类,并归纳总结了水平裂隙和垂直裂隙的描述方式及裂隙的评价指标体系,接着对干缩裂隙发育的外因及内因做了较深入的讨论,最后对土壤裂隙日后研究工作的重点提出了建议,旨在为土壤裂隙研究提供有益借鉴。     

土壤功能及其分类与评价研究进展

土壤功能及其分类与评价相关研究,可以为农业、环保、国土资源等部门制定土壤资源合理利用与管理提供科学依据。国际上对土壤功能有着不同的划分与评价方法,我国也正在进行探索性研究,本文对土壤功能分类与评价的研究背景与意义进行了阐述,分别整理了国内外土壤功能的概念与发展,归纳了土壤功能分类与评价的研究进展。不同学者根据其研究需要对土壤功能有不同划分,主要集中在作物生长、缓冲过滤、栖息地和基因库、自然景观和文化遗产、原材料生产、建设承载等几个方面;在已有土壤功能评价的研究中,有的学者在整体上对土壤的不同功能进行评价,有的则选择其中一到两个功能进行深入研究。最后,讨论了我国土壤功能分类与评价的研究方向。     

木醋液对盐碱土化学性质、酶活性及相关性的影响

通过土壤培养试验,将分别稀释300(M300)、100(M100)、50(M50)、20(M20)和0(未施木醋液设为CK)倍的木醋液灌施到含有盐碱土的盆钵中,研究木醋液对盐碱土化学性质、酶活性及其相关性的影响。结果表明:与CK相比,施用木醋液均可显著降低土壤酸碱度p H、电导率EC值,提高土壤易氧化碳、水溶性有机碳氮、铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)含量,但其对土壤有效磷含量影响不显著。(2)施用木醋液后,M300、M100和M50处理均显著提高了土壤α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、几丁质酶、亮氨酸氨基肽酶、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶和脱氢酶活性;M20处理提高了土壤多酚氧化酶与过氧化物酶活性,但M20对其他土壤酶活性变化不显著。综合来看,灌施适宜浓度木醋液后,不仅可提高盐碱土酶活性,也会改善其土壤化学性质。     

我国土壤质量及其评价研究的进展

在阐述了土壤质量的内涵基础上,分析了土壤质量和土壤健康、土地质量及土壤服务功能的联系。重点对我国土壤质量的评价研究进行了回顾和概述,从指标体系的选取和评价方法入手,探讨了评价的发展过程,分析了我国土壤评价指标体系因子选择的范围,在论述了国际土壤质量最新进展的基础上,指出了生物学指标研究是需要加强的方向;同时着重分析了我国土壤质量评价方法研究的进展,对我国土壤质量评价的方法进行了概括,指出了空间化,过程化,应用化和综合化的发展方向,并讨论了我国土壤评价研究的方向和趋势。     

不同灌溉方法对保护地土壤有机质及氮素影响的研究

分层采集连续7年分别用渗灌、滴灌和沟灌灌溉的保护地0～80cm土层土壤样品,测定有机质、全氮及无机态氮和有机态氮含量,研究灌溉方法对土壤氮素形态及其数量剖面分布的影响。结果表明,三种灌溉处理0～80cm剖面土壤有机质含量变化范围为8.47～36.48 g kg-1,渗灌与滴灌有机质剖面分布相似,二者与沟灌差异较大;沟灌除30～40cm层次有机质含量低于渗灌和滴灌外,其它层次有机质含量均高于渗灌和滴灌处理。土壤全氮含量变化范围为0.72～3.97 g kg-1,在0～20cm土层不同灌溉方法之间差异显著,渗灌最大,沟灌次之,滴灌最小。无机硝态氮、铵态氮含量的变化范围分别为19.16～1442.06 mg kg-1和0～15.28 mg kg-1,在0～20cm土层各处理之间差异较为明显,以渗灌最大,沟灌次之,滴灌最小。有机态氮含量的变化范围为683.79～2512.87 mg kg-1,各处理之间的差异主要表现在0～30cm土层,其中0～10cm土层以渗灌处理有机态氮含量最高、沟灌次之,滴灌最低,10～30cm沟灌处理有机态氮含量却高于渗灌和滴灌处理。