黄土高原东部潇河流域农田土壤有机质时空变异及影响因素

为揭示土壤有机质时空变化规律及其影响因素,通过收集黄土高原东部潇河流域1982年第二次土壤普查数据和2017年不同时期耕层土壤有机质含量的实测资料,应用地统计学方法对其进行分析。结果表明：从1982年至2017年,耕层土壤有机质均值由11.06 g·kg^-1升高至15.69 g·kg^-1,增幅为41.86%;近35年潇河流域农田耕层土壤有机质含量均呈增加趋势,空间分布呈现由中部向四周逐渐升高的趋势。从第二次土壤普查时期到2017年,耕层土壤有机质含量表现为从低级向高级逐渐累积的规律。其中,土壤有机质含量>20 g·kg^-1和15~20 g·kg^-1的土地面积从无增加到分别占流域总面积的0.74%和43.72%,10~15 g·kg^-1土地面积减少幅度最大,为29.93%,6~10 g·kg^-1土地面积从13.82%减少到1.57%,<6 g·kg^-1土地从有到无。成土母质、地形变化、种植结构、施肥是影响土壤有机质时空分异的主要因素,人类对土壤养分干预作用表现出增强的趋势,应注意土壤培肥,实行分区管理,以保证整个农业流域的可持续发展。     

土壤有机质空间分布预测与草莓种植分区施肥方案——以长丰县为例

为了探究土壤有机质含量及空间分布进而实行分区施肥,本研究以安徽省合肥市长丰县的草莓产业为例,利用长丰县的测土配方项目收集了1 986个土壤采样点位的有机质数据,借助普通克里格（OK）、随机森林（RF）、随机森林残差克里格（RFRK）3种预测模型,结合与土壤形成相关的地形、植被等6个环境协变量,对研究区的土壤有机质空间分布进行预测,绘制空间分布图,并依据有机质含量划分施肥分区,针对各个分区提出不同的草莓施肥方案。结果表明,3种模型所预测的土壤有机质总体分布趋势基本一致,呈现北高南低的特点,有机质总体含量为8~30 g·kg^-1。根据土壤有机质的丰缺程度,将有机质含量为15~25 g·kg^-1的地区划定为中等施肥区,建议施用农家肥 45.0~52.5 t·hm^-2;有机质含量高于 25 g·kg^-1的地区为低施肥区,建议施用农家肥 37.5~45.0 t·hm^-2;有机质含量低于15 g·kg^-1的地区为高施肥区,建议施用农家肥52.5~60.0 t·hm^-2。本研究根据预测的土壤有机质空间分布划定草莓施肥分区、制定施肥方案,为不同地区的草莓种植提供     

昆山市土壤养分现状与变化趋势研究

2009年对昆山市土壤养分进行检测,检测结果显示:有机质35.5 g·kg^-1,全氮2.22 g·kg^-1,碱解氮162 mg·kg^-1,有效磷15.1mg·kg^-1,速效钾115 mg·kg^-1,pH值6.0。与第二次土壤普查相比,有机质和全氮含量呈上升趋势,碱解氮、有效磷、速效钾含量明显提高,pH值呈下降趋势。     

青菜对三种土壤中典型抗生素的累积规律研究

为探究青菜对不同类型土壤中不同种类抗生素的吸收和累积特性,通过盆栽实验,观察了三类土壤（黄褐土、砂姜黑土、红壤）中磺胺二甲嘧啶（SM2）、磺胺甲噁唑（SMZ）、四环素（TC）、土霉素（OTC）4种典型抗生素在青菜中的累积规律。结果表明：青菜累积三类土壤中4种抗生素的含量均在第10天达到最高后逐渐下降;青菜中抗生素的含量随着土壤中抗生素初始含量（0.1~25.0 mg·kg^-1）的增大而增大,抗生素初始含量为25.0 mg·kg^-1时,青菜中累积的抗生素含量显著高于其他低浓度处理组（P<0.05）;土壤中抗生素初始含量为25.0 mg·kg^-1时,青菜从不同类型土壤中吸收同种抗生素的含量差异较大,排序为红壤（SM₂ 14 993.6μg·kg^-1、SMZ 12 199.2 μg·kg^-1、TC 646.1 μg·kg^-1、OTC 967.6 μg·kg^-1）>黄褐土（SM₂ 12 598.1 μg·kg^-1、SMZ 11 678.5 μg·kg^-1、TC463.5 μg·kg^-1、OTC 663.8 μg·kg^-1）>砂姜黑土（SM₂ 9 510.4 μg·kg^-1、SMZ 3 666.9 μg·kg^-1、TC 58.8 μg·kg^-1、OTC 90.5 μg·kg^-1）,土壤pH和有机质含量是影响青菜从土壤中累积抗生素的重要因素;在同类土壤中,青菜对不同抗生素的累积顺序为SM₂>SMZ>OTC>TC,导致青菜对不同抗生素累积差异的原因,除了土壤对四环素类抗生素（TCs）的吸附能力强于磺胺类抗生素（SAs）外,还与不同抗生素的理化性质（分子结构、形态）有关。青菜能吸收土壤中的抗生素,在移栽后第10天青菜中抗生素的含量最高,青菜易从酸性土壤（红壤）中吸收抗生素,中性土壤（黄褐土）次之,碱性土壤（砂姜黑土）最低,且青菜对SAs的累积能力强于TCs,土壤中抗生素的初始含量越高,青菜中抗生素的含量也越高。     

不同用量腐植酸对土壤有效硒含量和硒的形态以及大蒜硒吸收的影响

采用室内土培和网室盆栽的方法,研究了不同用量的腐植酸对土壤有效硒含量和硒形态以及大蒜硒吸收规律的影响。结果表明：土壤有效硒含量随着腐植酸用量的提高而增加,20%OM处理的土壤有效硒含量（43.3~50.6 μg·kg^-1）> 10%OM（37.6~48.8 μg·kg^-1）> 5%OM（36.0~44.1 μg·kg^-1）> CK（33.0~41.5 μg·kg^-1）。可溶态硒与土壤有机质含量的关联度最大（关联系数为0.821）,其次为有机硫化物结合态硒（关联系数为0.693）,铁锰氧化物结合态硒关联度最低（关联系数为0.482）。随着腐植酸用量的增加,土壤有机质含量得到相应提高,土壤中有机质的含量与可溶态硒、可交换态及碳酸盐结合态硒和有机硫化物结合态硒呈显著正相关,其相关系数分别为0.963、0.962和0.906,而与其他形态的硒相关性不明显。大蒜各部位干重的硒含量为根（0.167~0.653 mg·kg^-1）> 茎（0.114~0.326 mg·kg^-1）> 叶（0.056~0.086 mg·kg^-1）,且4个处理大蒜鳞茎鲜重的硒含量为0.018~0.110 mg·kg^-1,均达到了富硒食品标准（HB001/T-2013）。     

活性铁铝矿物对农田土壤有机碳固定的研究

为了解活性铁铝矿物对农田土壤有机碳固定的贡献,量化了重庆西部地区不同土壤类型与耕作制度下61个典型农田土壤的表层（0~30 cm）、中层（30~60 cm）、底层（60~100 cm） 3层的活性铁铝矿物所固定的有机碳量（OC_Fe-Al）。结果表明：OC_Fe-Al表现为表层（均值2.02 g·kg^-1） > 中层（均值1.37 g·kg^-1） > 底层（均值1.19 g·kg^-1）;OC_Fe-Al占土壤总有机碳的范围为12.8%~83.6%。3层土壤的活性铁铝矿物平均固碳量,在不同土壤类型中,石灰岩土最高（1.83 g·kg^-1）,紫色土最低（1.40 g·kg^-1）;在不同耕作制度中,水旱轮作用地最高（1.65 g·kg^-1）,旱作用地最低（1.50 g·kg^-1）;在不同地形中,陡坡地最低（0.97 g·kg^-1）,平地（1.53 g·kg^-1）与缓坡地（1.54 g·kg^-1）较高;OC_Fe-Al与土壤Fe、Al及TOC含量呈显著正相关（P<0.01）,与土壤pH呈显著负相关（P<0.01）。总体而言,活性铁铝矿物固碳是土壤固碳的重要机制且对底层土壤碳库的贡献率更大;而土壤类型、耕作制度、土壤pH等均会影响活性铁铝矿物对土壤有机碳的固定。     

三聚磷酸钠与柠檬酸复合强化蜈蚣草修复砷污染土壤

为研究化学活化剂三聚磷酸钠和柠檬酸配合施用对蜈蚣草萃取砷效率的影响,通过模拟实验,在含砷57.7 mg·kg^-1的水稻土中,探究了单一活化剂（三聚磷酸钠0.75 g·kg^-1土,柠檬酸0.75 g·kg^-1土）和三聚磷酸钠与柠檬酸配合施用（三聚磷酸钠：柠檬酸=0.375 g·kg^-1土：0.375 g·kg^-1土）对土壤有效态砷含量变化的影响;采用盆栽实验,探究了三聚磷酸钠和柠檬酸配合施用（三聚磷酸钠：柠檬酸=0.187 5 g·kg^-1土：0.187 5 g·kg^-1土）对蜈蚣草地上部萃取土壤砷的影响。模拟实验结果表明,与单一活化剂相比,三聚磷酸钠和柠檬酸配合施用对土壤砷的活化效果更显著。盆栽实验结果表明：与对照组相比,三聚磷酸钠和柠檬酸配合施用可使蜈蚣草羽叶干质量提高21.8%以上,砷萃取总量提高40.4%以上;根际土总砷含量下降,土壤脲酶和脱氢酶活性显著增加。研究表明在砷污染土壤施加三聚磷酸钠和柠檬酸,由于其提高了蜈蚣草植物干质量和土壤有效态砷含量,羽叶萃取砷效率明显提高。     

黄淮海平原农区农用地土壤肥力评价及时空变化特征——以山东省博兴县为例

为研究近年来黄淮海平原耕地土壤肥力变化情况,摸清土壤肥力变化的影响因素,选取山东省博兴县2007年和2020年土壤肥力数据,运用地统计学方法与指数和法对土壤肥力进行综合评价,并探讨土壤肥力的时空变化特征。结果表明：与2007年相比,2020年博兴县土壤有机质和速效钾的含量增高,有机质由15.13 g·kg^-1增加至17.48 g·kg^-1,速效钾由164.73 mg·kg^-1增加至242.80mg·kg^-1;碱解氮和有效磷的含量降低,碱解氮由103.20 mg·kg^-1降至84.73 mg·kg^-1,有效磷由39.07 mg·kg^-1降至24.99 mg·kg^-1;土壤pH值由7.79升高至8.28;土壤肥力水平为Ⅰ级、Ⅲ级和Ⅴ级地的面积占比分别下降了13.62、4.14和0.99个百分点,Ⅱ级地的面积占比提高了17.78个百分点,Ⅳ级地的面积占比基本保持不变。总体上看,2007—2020年博兴县土壤肥力的变化受到土壤类型和人为活动因素的共同影响,今后的农业生产应在参考土壤本底值的基础上,采取有效的施肥方式和管理模式,以提高土壤肥力。     

弃耕行为对亚热带农田土壤有机质时空变化作用机理研究

为明晰弃耕行为对耕地质量关键性指标——土壤有机质时空变化的作用机理,以粤东粮食主产区海丰、陆丰和陆河3个县（市）农田为研究对象,2015─2018年连续4年对205个典型亚热带农田样点进行跟踪监测,综合野外调查采样、农户调查走访及室内检测分析,采用统计分析与地理探测器相结合的方法,构建了研究区典型弃耕行为模式,分析了不同地理情境下弃耕行为对农田土壤有机质含量变化的作用机理。结果表明：研究区农田弃耕行为主要表现为季节弃耕、调整弃耕、年轮弃耕、长期弃耕4种模式,在总体监测样点中具有弃耕行为的农田样点173个,占总数的84.39%,其中年轮弃耕和长期弃耕综合占比达59.03%。各种弃耕行为模式农田土壤有机质均呈增长趋势,而长期耕作则导致整体下降,监测样点4年间土壤有机质平均增加量表现为：季节弃耕（1.55 g·kg^-1） > 调整弃耕（1.43 g·kg^-1） > 年轮弃耕（0.27 g·kg^-1） > 长期弃耕（0.24 g·kg^-1） > 长期耕作（-0.42 g·kg^-1）。在不同地理情景下,随着海拔高度增加,弃耕农田的土壤有机质整体下降;田间含水量过大或较少,会导致弃耕行为对农田土壤有机质影响显著;相对于滨海沙土,容重较大的赤红壤和红壤农田土壤有机质对弃耕行为的响应更强,应重点防范台地、水浇地及容重较大的土壤类型农田因弃耕行为导致的耕地质量下降。研究表明,农田弃耕行为在我国部分地区表现异常严重,且弃耕类型在不同地理情景下对土壤有机质含量影响不同,亟需通过制定相关政策制度将无序弃耕规范为有序休耕。     

两种钢渣源调理剂对水稻生长及氮磷钾吸收量的影响

钢渣富含硅、钙等养分,是优良的土壤调理剂原料,但其肥效和合理施用量在很大程度上取决于钢渣的养分含量和组分,本研究选取白色钢渣调理剂（W）和黄色钢渣调理剂（Y）2种性质不同的钢渣调理剂,通过盆栽试验研究其不同施用量（W调理剂0.74、1.47、2.94、5.88 g·kg^-1和11.76 g·kg^-1;Y调理剂1.47、2.94、5.88、11.76 g·kg^-1和23.52 g·kg^-1）对水稻生长的影响。研究结果表明,与单施NPK相比,添加W调理剂对水稻生长无显著促进作用,而Y调理剂施用量为11.76 g·kg^-1和23.52 g·kg^-1时可提高晚稻籽粒产量20%,且当Y调理剂施用量为5.88~23.52 g·kg^-1时显著提高晚稻秸秆产量24.02%~35.23%。施用Y调理剂促进了晚稻对氮、磷、钾素的吸收,提高幅度分别为12.61%~21.55%、7.63%~38.31%、11.89%~54.13%。综合结果表明,在弱酸性水稻土（pH 6.51）上,添加W钢渣源调理剂未促进水稻生长,而施用Y调理剂对晚稻生长和氮磷钾养分吸收具有一定的促进作用。     

包头南海湖沉积物有机碳空间分布特征

为了解包头南海湿地的有机碳分布特点及碳库稳定性,以南海湖沉积物有机碳为研究对象,利用活性有机碳及其占总有机碳比例,分析其空间分布特征及碳库稳定性。结果表明:有机碳含量在垂向总体呈现随沉积物深度增加而降低的趋势,总有机碳含量在3.96~28.35 g·kg~(-1)之间,平均值为13.11 g·kg~(-1),活性有机碳含量在1.16~16.47 g·kg~(-1)之间,平均值为6.12 g·kg~(-1),活性有机碳含量占总有机碳含量的34.19%~54.64%。变异系数均在10%~100%之间,属中等变异,0~10 cm层、10~20 cm层沉积物中有机碳含量峰值集中在0~10 cm层,在8.91~28.35 g·kg~(-1)之间,平均值为16.52 g·kg~(-1),活性有机碳含量整体所占比例较大,有机碳易受到干扰,碳库稳定性较低,但整体以惰性有机碳含量为主,亦属稳定碳库;水平分布总体呈现从湖心向四周逐减的规律,但进水口和芦苇区的有机碳含量较高,活性有机碳以湖心为最高,总有机碳含量越高,活性有机碳含量也越高,湖心小岛处活性有机碳占总有机碳含量的44.16%,湖心处为43.47%,但芦苇区总有机碳含量最高,而活性有机碳含量却较低,活性有机碳含量占总有机碳含量的39.78%,以稳定的惰性有机碳为主,属稳定碳库,表明芦苇对碳库稳定较为有利。研究表明,沉积物碳库稳定性受芦苇区和人为活动影响,随着沉积物深度的增加碳库稳定性增强。     

基于表层土壤光谱的耕层土壤有机质间接估测

为解决遥感技术在监测耕层土壤有机质方面的应用问题,利用表层土壤光谱对耕层土壤有机质含量进行估测。以山东省济南市章丘区的表层、耕层各76个土壤样本为研究对象,首先对表层光谱数据进行小波变换去噪、剔除异常样本等处理,然后对处理后的光谱反射率进行一阶微分等10种数学变换,在对数倒数一阶微分和对数一阶微分变换后的反射率数据中选取43个与土壤有机质含量相关系数较高的波段,通过主成分分析以累计贡献率大于90%的标准选取5个主成分作为反演因子,利用BP神经网络(BPNN)、支持向量机回归(SVR)和多元线性回归(MLR)方法建立耕层土壤有机质含量间接估测模型。结果表明,耕层土壤与表层土壤有机质含量之间决定系数R~2达到0.839,显著性P0.01,存在着较强的相关性BPN估测模型的精度最优,决定系数R~2为0.845,平均相对误差为7.642%,RMSE分别为1.622g·kg~(-1)。研究表明,利用表层土壤光谱信息间接估测耕层有机质含量是可行有效的,为耕层土壤有机质的估测问题提供了一种新思路。     

辣椒DBP/DIBP胁迫及其修复剂优化和机理研究

在研究邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP)对辣椒生长胁迫效应的基础上, 选择凹土、蜂窝煤渣、腐植酸组成混合修复剂, 采用Box-Behnken试验设计构建回归模型, 优化修复剂配方, 进而探讨了修复机理。结果表明:土壤中DBP/DIBP含量达到20 mg·kg^-1以上时, 对辣椒生长和干物质积累有显着抑制作用;回归模型极显着(P<0.01),可用于分析预测DBP/DIBP的修复效果;修复剂最佳配方为15.91 g·kg^-1凹土+16.40 g·kg^-1蜂窝煤渣+1.67 g·kg^-1腐植酸;施用修复剂后, 土壤酶活性显着增强, 根系的过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性显着提高, 丙二醛(MDA)含量显着降低, 根系活跃吸收面积增大, 根系活力增强, 辣椒干重增加20.91%.     

广西镉地球化学异常区水稻籽粒镉含量预测模型研究

为了解广西镉地球化学异常区土壤对水稻籽粒镉含量的影响,更进一步从局部有限的土壤-水稻"点"的研究拓展到镉异常区域范围内"面"的研究,共采集土壤-水稻样品656件,采用逐步多元回归分析建立不同镉浓度等级下水稻籽粒重金属Cd含量预测模型。结果表明:研究区土壤呈中性(pH均值为6.8),属矿质土壤(OM均值为39.53 g·kg~(-1)),全量镉和有效态镉含量范围分别为0.078～7.893 mg·kg~(-1)和0.028～5.875 mg·kg~(-1);根据《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762—2017),稻米Cd超标率为13.6%;不同Cd浓度等级下最佳预测模型分别为:G1(0.5 mg·kg~(-1)):lg(Cd-G)=1.561-3.782 lg(pH)+1.825 DTPA-Cd;G2(0.5～1.0mg·kg~(-1)):lg(Cd-G)=5.145-0.280 pH-2.448 lg(OM)+1.039 lg(DTPA-Cd);G3(1.0～2.0 mg·kg~(-1)):lg(Cd-G)=1.074-0.208 pH-0.029OM+0.589 DTPA-Cd;G4(2.0～3.0 mg·kg~(-1)):lg(Cd-G)=-0.897-0.026 OM+0.785 DTPA-Cd;G5(3.0 mg·kg~(-1)):lg(Cd-G)=0.791~(-1).322 lg(OM)。总体上,广西镉异常区土壤中Cd整体偏高,已经对水稻安全种植产生影响,预测模型能够较好地预测稻米中镉的累积量,为广西镉异常区内其他水稻产地的安全生产提供参考。     

农业秸秆复合PAM对湖滨带土壤改良效果的研究

为改善湖滨带土壤结构、肥力及水土保持状况,以太湖流域贡湖湾湿地湖滨带基底为对象,将农业秸秆和聚丙烯酰胺(PAM)按一定比例配制作为改良材料,研究改良材料对湖滨带土壤物理结构、团聚体组成及土壤养分的影响,以期在探讨湖滨带土壤修复需求的同时,为农业秸秆在生态修复中的再生利用提供科技支撑,为农业秸秆处置提供新的途径。农业秸秆复合PAM材料不仅可以改善土壤养分,保证水生植物生长,同时能够改良土壤结构,防治水土流失。改良效果最好的配比为3 g·kg-1秸秆与1 g·kg-1PAM,具体表现为:细粒物质含量提高,砂粒含量降低,容重减小14.92%,大团聚体含量提高42.81%,土壤由砂土和壤土向粘土转变;有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量分别提高42.70%、189.60%、31.80%和50.32%。研究发现,有机质和大团聚体状况决定湖滨带土壤稳定性好坏。秸秆提供的有机质降解为腐殖质,腐殖质有助于微团聚体粘聚为中粒径团聚体,而PAM的吸附架桥作用可将中粒径团聚体转化为大团聚体,从而显著改善土壤持土保肥能力。     

有机及无机肥料修复重金属污染水稻土效果差异研究

钙镁磷肥、有机肥与硅肥是良好的土壤重金属固化剂,也是常见的有机或无机肥料,非常适合修复重金属污染农田土壤.为筛选出最佳的固化剂及其添加量,对受污染农田的大面积修复提供理论依据与指引,通过室内实验,研究硅肥、钙镁磷肥和有机肥对重金属污染水稻土修复效果、修复后土壤pH值和重金属形态变化.结果表明,硅肥和钙镁磷肥能显著提高土壤pH值,分别添加16 g·kg^-1和8 g·kg^-1使土壤pH值上升2.65和2.74个单位,添加有机肥pH值上升幅度较小,添加8 g·kg^-1仅使pH值上升0.83个单位;三种固化剂对Cd、Cu、Pb和Zn赋存形态造成明显影响,其中添加8 g·kg^-1钙镁磷肥将可交换态Cd、Cu、Pb和Zn比例分别减少62.5%、69.0%、69.6%和73.0%,并将其转化为残渣态和有机结合态,修复效果优于硅肥及有机肥.