油-稻轮作条件下土壤硫形态消长规律的研究

土壤无机硫主要是水溶和吸附态SO₄^2-,它能被作物直接吸收。有机硫是作物利用硫的主要来源,分为HI还原有机硫(硫酸酯)、碳键硫(C-S)和惰性硫。有机硫只有转化为SO₄^2-后才能为作物吸收^[1]。土壤硫形态转化规律室内培养和盆栽研究较多^[1,2],田间试验研究较少,国外探讨了油菜一休闲制中土壤硫形态转化规律^[3]。水一早轮作制是中国主要轮作制之一,该轮作制中土壤处于干一湿交替之中,土壤硫转化规律可能有其特异性。本研究选择油一稻轮作制为研究对象,研究土壤硫形态消长和分配规律。其结果将为评价土壤供硫能力和了解土壤硫肥力维持机制提供依据。     

盆栽和田间条件下土壤15N标记肥料氮的转化

利用¹⁵N在盆栽条件下研究了铵的矿物固定作用对肥料氮在三种土壤中转化的影响.结果表明,红壤性水稻土不固定肥料铵,但在白土和夹沙土中,56-77%的肥料氮被土壤矿物所固定,这些“新固定”的固定态铵的有效性很高,其中90%以上在30-50天内即被水稻所吸收,或者为微生物所利用转变为生物固定态氮.生物固定态氮对当季作物的有效性远较“新固定”的固定态铵的低.田间微区试验的结果还表明,甚至第二、三季作物吸收的残留肥料氮中,20-86%的氮也系来自固定态铵.作者认为,对具有较强固铵能力的土壤来说,只有了解铵的矿物固定作用,才能正确了解肥料氮的其它转化过程.     

我国几种土壤的有机氮组成和性质的研究

土壤中的氮素主要以有机态的形式存在,大部分有机氮通过矿化作用成为无机态氮供植物利用;小部分有机氮可直接为植物所吸收。土壤中还含有微量的有机氮化物,如核酸及各种维生素等,这类物质对植物、微生物的生长有着特殊的作用^[l.14]。研究土壤中有机氮化物的组成和性质,是土壤有机质本性研究的一部分,它对于进一步调节氮素的转化、提高土壤的供氮能力、以及制定合理的施肥制度都有着重要的意义。本文对我国几种土壤中的氮素形态、组成和分布进行了研究,现简报如下。     

黑土和白浆土上磷肥肥效与土壤性质和氮素供应水平的关系

一般认为磷肥施入土壤后,能迅速地转化成难以被作物利用的状态.武玫玲等人^[1]指出,可溶性磷酸盐施入土壤2小时后,有40%转化为0.5N HAc不能溶解的状态,经过一个月增加到80%以上.许多研究亦指出,土壤可溶性和交换性盐基的性质和含量^[2]、土壤粘土矿物组成^[3]、土壤的pH值^[4]、影响化学平衡的时间、温度和水分舍量等^[5],都可影响磷肥的转化过程.陈魁卿等^[6]认为,黑土中的活性铁铝合量与磷酸的吸收没有规律性;而白浆土<0.01毫米的物理性粘粒与磷肥吸收关系较大.综上可见,磷肥肥效受到土壤诸因子的制约.     

不同磷水平石灰性土壤Hedley磷形态生物有效性的研究

通过盆栽试验,采用修正的Hedley 9种磷素形态分级方法,研究了不同磷素水平石灰性土壤上连续种植三茬作物后,土壤各形态磷的动态变化及其对作物有效性的影响,结果表明:种植三茬作物后,不同磷水平土壤Hedley磷素各形态的减少率为H2O-PiNaHCO3-PiH2O-PoNaHCO3-PoNaOH-Pi、NaOH-PoHCl-Pi、HCl-Po残留态,并且减少率均为低磷土壤中磷土壤高磷土壤。表明水溶态无机磷对作物的有效性最高,NaHCO3-Pi由于土壤中绝对含量高,是作物吸收的主要形态。无机态磷素的有效性要明显高于有机态磷素。NaOH-P库对土壤活性磷具有补充作用。在低磷胁迫下作物对磷素利用效率最高,HCl提取态磷和残留磷也可以作为作物吸收的一种潜在磷源,但是利用这些形态磷来补充活性磷十分有限,因此中低磷土壤必须注意增加磷肥的投入来维持土壤磷供应能力,从而增加作物产量。高磷土壤则应严格控制磷肥用量,充分利用积累态磷素的有效性,以降低高磷土壤对环境造成的潜在威胁。     

猪粪等有机肥料中磷素养分循环再利用的研究

本文研究了有机肥料包括4种猪粪,两种半粪和鸡粪中磷素养分的含量。转化及水稻对它们的吸收利用特点。结果表明这类有机肥料中磷素的55—80%为无机态,它们和无机磷肥一样施入土壤后其磷素迅速被微生物(或化学)固定。盆栽试验表明,水稻能逐步吸收利用其中的磷素,且与对无机磷肥中磷素的吸收利用一样,于7月水稻生育旺期达到高峰,二者趋势甚为一致。有机肥施入土壤在分解过程中,用0.5mol L^-1NaHCO₃提取土壤,溶液中的活性有机磷不能用钼兰法直接比色测出,但可被作物迅速利用。有机肥与化学磷肥磷有效性相近,等效值接近1。但前者生产水稻干物效率要高,这与其中所含微生物、有机成分及多种营养元素有关。     

施磷对苦麦菜生长及土壤磷素淋失的影响

利用网室土柱模拟试验, 研究了不同磷用量[0、0.05 g·kg^-1(土)、0.10 g·kg^-1(土)、0.20 g·kg^-1(土)]对苦麦菜产量、磷素吸收和利用及土壤磷淋失的影响。结果表明, 施磷显著增加苦麦菜产量、促进植株对磷的吸收。苦麦菜产量在低磷水平[0.05 g·kg^-1(土)]时最高, 为每个土柱186.29 g。随磷用量增加, 苦麦菜产量和磷肥利用率明显降低, 植株吸磷量无明显变化。施磷显著增加土壤磷淋失量, 且随磷用量增加, 不同形态磷淋失量均显著增加。同一磷处理颗粒磷淋失量高于溶解态磷。不同磷用量条件下土壤各形态磷的淋失率均低于0.1%。低量施磷条件下溶解态磷在施磷后第10 d 出现第1 次淋失高峰; 中量和高量施磷条件下溶解态磷在施磷后第10 d 和第40 d 分别出现2 次淋失高峰。土壤总磷和颗粒磷淋失高峰期在施磷后第40~50 d 出现。施肥后第60 d, 土壤总磷、溶解态磷和颗粒磷淋失浓度均明显降低。综合考虑苦麦菜产量、磷素吸收和利用及土壤磷淋失量等因素, 苦麦菜以0.05 g·kg^-1(土)的施磷量为佳。     

茶园土壤pH变化对土壤中铝特性的影响

土壤中铝的毒性强弱取决于铝的形态。为了解茶园土壤中铝的特性,以江苏省7个长期定位观测茶园为研究对象,采用化学连续提取法测定不同条件下土样中不同形态的铝含量,研究茶园土壤pH升高或降低过程中铝的形态转化及其影响因素。结果表明,茶园土壤在酸化过程中活性铝溶出明显增强,不同形态的铝含量有明显差异,依次为腐殖酸铝(Alh)铝的水合化物和氢氧化物(Aloh)交换态铝(Alex)有机态铝(Alo)水溶态铝(Alw)无机吸附态铝(Alino);土壤pH、有机质和酸容量是影响铝形态的重要因素;茶园土壤酸化过程中铝的水合化物和氢氧化物、无机吸附态铝以及水溶态铝会转化为交换态铝。土壤pH升高,交换态铝转化成羟基铝;有机结合态铝会影响其他铝形态的转化,腐殖酸铝在土壤pH升高时转化为铝的水合化物和氢氧化物。     

有机物料对土壤中外源镉形态与生物有效性的影响研究

盆栽试验研究稻草与紫云英对土壤中外源Cd形态及其生物有效性的影响结果表明 ,添加稻草与紫云英可降低水稻分蘖期潮土和红壤交换态镉含量 ,且二者在不同土壤的影响不同。 2种有机物料在水稻分蘖期固定作用并不稳定 ,随时间的推移 ,氧化锰结合态和紧有机质结合态吸附的镉将随紧有机质的分解和活性锰的还原被释放出来 ,并向交换态镉转化 ,提高Cd的生物有效性。水稻对外源Cd吸收与Cd在土壤中形态密切相关 ,水稻分蘖期稻草与紫云英均可抑制水稻根和茎叶对外源Cd的吸收 ,至成熟期水稻根、茎叶和糙米中Cd含量迅速增加 ,其根本原因是由于土壤中交换态镉含量提高和紧有机质结合态镉含量降低所致     

长期施肥及覆膜栽培对土壤锌、铜、锰的形态及有效性影响的研究

通过在沈阳棕壤上的5年定位试验,对不同施肥处理土壤进行锌、铜、锰各形态系统分析,结果表明：覆膜栽培加剧了土壤中锌、铜、锰各形态的消耗,不同施肥处理,三种元素各形态含量存在较大差异,土壤有机态锌、铜,氧化物结合态铜,交换态锰,碳酸盐结合态锰是玉米吸收的主要形态。     

土壤镁素和镁肥施用的研究

本文综述了土壤镁素，植物镁素营养以及镁肥施用方面的研究成果，土壤镁素可分为矿物态、非交换态、交换态、水记和有机态等５种形态，它们对植物的有效性不同，非交换性镁的释放量很低，难以满足作物对镁素的需求，在酸性较强的土壤上施用缓产性镁肥对作物具有良好的效应。镁对碳水化合物，蛋白质，脂肪等物质代谢及能量转化有相当重要的作用，作物对镁素的吸收受到环境因素，特别是阳离子竞争效应的影响。     

秸秆还田对石灰性土壤Zn扩散迁移及形态转化的影响

有机碳(特别是活性组分)通过络合、螯合等作用对土壤锌(Zn)的迁移转化起重要作用。目前,作物秸秆还田已经代替传统有机肥,成为中国提高粮田土壤有机碳含量及质量的最主要措施。基于此,采用半扩散池装置通过室内模拟试验探究了秸秆还田对石灰性土壤有效Zn(二乙三胺五乙酸浸提态Zn,即DTPA-Zn)扩散迁移及Zn形态转化的影响,以期为提高石灰性土壤Zn有效性及移动性,进而改善作物对Zn的吸收利用提供科学依据。结果表明,单独秸秆还田显著提高了土壤有机碳及活性碳组分(如溶解性有机碳(DOC)和富里酸(FA))含量,但对土壤DTPA-Zn的扩散迁移及Zn形态转化影响甚微。单施Zn肥通过提高松结有机态Zn(Lom-Zn)含量及其在全Zn中的分布,显著改善了土壤DTPA-Zn含量及扩散迁移能力;但是,其扩散的DTPA-Zn却主要被限制在非施肥区15 mm以内(45 d),这可能与外源Zn在石灰性土壤上的无效化有关。当秸秆还田与Zn配施时,土壤DTPA-Zn和各形态Zn含量与单施Zn肥相似,但DTPA-Zn的最远扩散距离可达非施肥区20 mm(45 d)处,且累积扩散量和扩散比率均高于单独施Zn。秸秆还田配施Zn肥施肥区土壤活性碳组分(DOC和FA)含量的提升,有效地抑制了外源Zn向无效态组分(残渣态)转化,进而提高了土壤DTPA-Zn的含量及扩散迁移能力。可见,在秸秆还田条件下,土壤施Zn是一种有效提升石灰性土壤有效Zn含量同时兼顾Zn扩散迁移能力的重要措施。     

外源铜和镍在土壤中的化学形态及其老化研究

采用连续提取法测定了外源铜和镍进入田间土壤后的化学形态分布,比较研究了这2种重金属在3种不同类型土壤(红壤,水稻土和潮土)中随老化时间的形态转化和分布.结果表明,外源铜以残留态(40%～60%)和EDTA可提取态(40%)为主;随老化时间,EDTA可提取态、易还原锰结合态及铁铝氧化态向残留态转化;外源镍在酸性红壤中以可交换态(40%)和残留态(30%～50%)为主,在中性水稻土中以EDTA可提取态(30%)和残留态(30%～50%)为主,在碱性潮土中以铁铝氧化态(20%)和残留态(40%)为主.随老化时间,水溶态、可交换态、EDTA可提取态等向残留态转化.土壤pH较低时水溶态和可交换态含量较高,但是同时随老化时间的降低量也明显;pH较高时有利于易还原锰结合态和有机质结合态的转化.     

碳含量对再生水灌溉土壤氮素迁移转化规律的影响

为深入了解碳含量对再生水灌溉系统中氮素迁移转化的影响,该研究进行了碳含量影响下的再生水灌溉系统氮素迁移转化规律试验。利用不同碳含量的再生水灌溉种植在土柱中的黑麦草,测定各试验周期内灌溉水、土壤溶液和排水中不同形态氮的含量,分析不同生育期作物干物质产量和氮含量。结果表明,随灌溉水进入系统的氮素约有34%可被作物吸收利用,62%可通过反硝化作用去除或调节土壤氮库中的氮量,随水分下渗到根系层以下并随排水排出系统的氮量仅占灌溉水中氮量的3%～4%。从作物长势、干物质量和氮的利用量看,高碳处理优于低碳处理。试验条件下,再生水中碳含量较高时有利于氮素的转化、作物吸收利用以及氮的反硝化作用。研究结果对于以灌溉利用为目的的污水处理,具有一定的指导意义。     

不同改良剂对镉污染土壤中小白菜吸收镉的影响

采用盆栽试验, 研究了施用石灰、钙镁磷肥、泥炭、碱渣4种土壤改良剂对外加镉污染的赤红壤上小白菜产量、镉吸收量、土壤有效态镉及pH的影响。结果表明: 外加1 mg·kg^-1和5 mg·kg^-1镉对小白菜生物量无显著影响, 且1 mg·kg^-1镉对小白菜生长有一定的促进作用; 施用改良剂对镉污染土壤上小白菜无显著增产效果。施用4种改良剂均能降低小白菜地上部镉含量, 作用效果为石灰≈泥炭>碱渣>钙镁磷肥。不同改良剂对小白菜根部镉含量影响不同, 泥炭和石灰在所有镉浓度下、钙镁磷肥在0和1 mg·kg^-1镉浓度下可显著降低根部镉含量, 而碱渣无明显作用, 种植两茬规律一致。土壤有效态镉含量与pH呈显著负相关; 施用石灰、碱渣、钙镁磷肥使土壤pH显著升高, 有效态镉含量显著降低, 从而降低小白菜对镉的吸收; 泥炭可显著提高土壤pH, 虽降低土壤有效态镉作用效果不显著, 但显著降低小白菜体内镉含量, 这可能与土壤中形成难以被植物吸收的镉有机结合物有关。两茬蔬菜种植结果显示, 施用后期改良剂对镉污染的抑制效果也较明显。     

氮锌配施对石灰性土壤锌形态及肥效的影响

通过分析石灰性土壤上施用锌肥后土壤中锌的形态变化,研究锌肥的有效性及后效,为指导合理施用锌肥提供理论依据。结果表明在潜在性缺锌的石灰性土壤施锌肥没有明显的增产效果,可增加小麦籽粒锌含量,但不同基因型反应差异很大;土壤中的锌主要以矿物态存在,占全锌91.5%~97.6%,其次为松结有机态锌(1.34%~5.53%)、碳酸盐结合态锌(0.47%~1.55%);施入土壤中的锌增加了交换态、松结有机态、碳酸盐结合态、氧化锰结合态锌含量,但大部分转化为矿物态;种植小麦可以使土壤中的锌向有效态转化;施氮增加了小麦对锌的吸收,也增加了锌矿化的比例;主成分分析结果表明,交换态、松结有机态和碳酸盐结合态均能不同程度反映土壤锌的有效性,石灰性土壤中碳酸盐结合态和有机结合态锌含量占有较为可观的比例,因此增加这两种形态储备容量是调节和控制土壤锌营养状况的重要措施。     

甜玉米填闲减缓菜田土壤硝酸盐淋溶的研究

为提高菜田氮肥的利用率,降低氮肥对环境的污染风险。在中德合作项目东北旺试验田（土壤类型为潮土）,三年（1999～2001）9季蔬菜长期传统施氮灌水与推荐施氮灌水处理的地力基础上,于高温多雨的夏季选择甜玉米作为填闲作物,以休闲处理作对照,研究甜玉米在土壤硝态氮淋溶关键期对土壤残留硝态氮素分布及对后茬蔬菜产量的影响。研究结果表明甜玉米生长迅速、生物量大、吸收氮素能力强,吸氮量可达205.6～246.1 kg/hm²;与休闲处理相比,种植甜玉米能有效的吸收0～60 cm土壤中残留氮素,实现了土壤残留氮素的再利用。0～180 cm剖面中土壤硝态氮的残留量都有不同程度的降低,有效阻抑了氮素向土壤深层的淋洗。甜玉米也获得了较高的经济产量,穗净鲜重达9.2～10.2 t/hm²。后茬作物菠菜收获后未被利用的氮素大部分残留在土壤浅层;甜玉米处理与休闲处理相比未显著影响后季菠菜的生长,产量达18.4～20.7 t/hm²。该研究表明：甜玉米是较为理想的填闲作物。     

低硒土壤中75Se的形态转化

用⁷⁵SeO₂水溶液分别按0.131ppm和1.631ppm比例处理暗棕色森林土。用这种土壤盆栽的小麦含Se分别为0.023ppm和0.493ppm。小麦收获之后,对土壤残留的⁷⁵Se用不同的提取剂连续进行化学分级,⁷⁵Se的各种形态按其占土壤总Se的百分比大小排序为:同位素交换态Se>NH₄OH可提态Se>HNO₃可提态Se>HCl可提态硒>水溶态Se>K₂SO₄可提态硒。土壤残留⁷⁵Se主要以NaHSeO₃同位素交换态存在,其量占土壤总硒28%,NH₄OH可提态Se次之,占20%;水溶态Se较少,仅6-7%。以SeO₃^-2形式加入土壤的⁷⁵Se被土壤紧密吸附。     

土壤中植物有效锰的形态分级

用４种方法测定土壤有效态锰含量,并加以比较和评价,从而确定出最优的土壤有效锰测定方法。研究结果表明,采用一种顺序浸提的方法能比较准确地反映土壤的供锰状况,锰组分及其相应浸提剂为：易溶态锰（０．０５ｍｌ／ＬＣａ（ＮＯ３）２）提取、弱吸附态锰（ｐＨ８．５,ＣａＤＴＰＡ－Ｂ４Ｏ７）、碳酸盐束缚态锰（石灰性土壤,用１．６ｍｏｌ／ＬＨＮＯ３快速浸提）或专性吸附态锰（非石灰性土壤,用１．６ｍｏｌ／ＬＨＮＯ３快速浸提）或专性吸附态锰（非石灰性土壤,ｐＨ４．４,０．０５ｍｏｌ／ＬＣａ（ＮＯ３）２＋０．０５ｍｏｌ／ＬＣｕ（ＮＯ３）２提取）和氧化锰（ｐＨ２．０,０．１ｍｏｌ／ＬＮＨ２ＯＨ．ＨＣｌ）。由盆栽试验辣椒吸收的锰与土壤锰相关分析结果显示,易溶态锰是植物最易吸收的锰,其回归方程为：Ｙ＝－１４．４０９＋２１．６５８Ｘ,ｒ＝０．     

盆栽蔬菜土壤中汞的形态变化

以四九黄菜芯作为供试蔬菜,采用盆栽试验和连续化学萃取法-氢化物原子吸收光谱法,研究了种植蔬菜前后土壤Hg形态分布特点及蔬菜生长对Hg形态变化的影响.结果表明,外源Hg进入土壤后,在种植蔬菜前后的土壤中均主要以残渣态形式存在,蔬菜的生长明显影响土壤中的Hg存在形态.种植蔬菜后的土壤Hg形态变化表现为水溶态和腐植酸络合态明显减少,而强有机质结合态显著增加,随着外源Hg量的增加,土壤Hg形态由残渣态、强有机质结合态向交换态和碳酸盐铁锰氧化态转化,Hg的生物活性增强,蔬菜的生物量下降.除强有机质结合态和残渣态外,土壤中各形态Hg含量和总Hg量与蔬菜根、茎叶中Hg含量呈显著正相关.