土壤学的新分支——计量土壤学(Pedometrics)的形成与发展

计量土壤学(Pedometrics)是土壤学一个新兴的分支,是经过澳大利亚、美国、欧洲等许多国家的土壤学家近三四十年的努力,而逐渐发展建立起来的。在2002年第17届国际土壤科学大会后成立了计量土壤专业委员会,与传统的土壤地理、土壤发生、土壤分类等专业委员会并列。本文就国际上计量土壤学产生的理论背景和技术背景,以及发展过程做一个综合的介绍,对我国在计量土壤学方面的相关工作进行了总结和讨论。     

“未来土壤学”一书翻译全文

2006年7月,第18届世界土壤学大会在美国费城召开。这是进入新千年后,世界土壤学界的又一次盛会。会后我得到了这本英文名为《The Future of Soil Science》的书,看后觉得很有译为中文的必要。于是,我组织学生着手将其翻译为中文。     

林学专业“土壤学”教学改革与实践

“土壤学”的教学现状普遍存在着理论教学偏多,实践技能和解决生产实际问题能力等方面内容较少的弊端。通过教学实践,总结了林学专业“土壤学”教学改革中的几点体会：1）注重学生综合能力的培养和实践操作技能的提高,重点突出林学专业特点,增强野外土壤调查、土壤类型识别和室内分析等能力;2）结合科研把本学科发展的前沿领域的最新成果和应用情况,充实和更新到教学内容中,扩大学生的知识面。     

为跨世纪土壤学的发展作出新贡献──第15届国际土壤学会会议综述

本文介绍了第１５届国际土壤学会会议概况及土壤学跨世纪的发展趋势，并对土壤学跨世纪所面临的任务作了综合分析，提出了新的见解。     

“数字土壤”——21世纪土壤学面临的机遇与挑战

本文在“数字地球”概念的基础上率先提出了“数学土壤”的概念以及两者间相互依托的密切关系 .深入浅出地论述了发展“数学土壤”是社会的迫切需求 ,也是学科发展的必然趋势 ;阐明了发展中国“数字土壤”已具备的基本条件和急需解决的热点问题 ;简要地描述了“数字土壤”在解决人口与资源、环境以及自然灾害等全球性问题上应具有的作用 ,指出为迎接“数字地球”的挑战 ,2 1世纪土壤学应不失时机地发展“数字土壤” ,尤其重要的是发展中国的“数字土壤”     

“土壤学”杂志的基本任务 苏联“土壤学”1953年第10期社论

苏联共产党中央委员会9月全会“关于进一步发展苏联农业的措施”的决议中,已拟定出保证我国这一最重要经济部门急速高涨的规模宏大的计划措施。这一任务就是在最近两三年内,要充分满足我国居民对粮食产品日益增长的     

树冠微域环境对茶树碳氮代谢的影响

【目的】树冠微域环境对植物的生长有着显著影响,改善植物树冠环境可提升收获对象的品质。因此茶树的生长特别是其碳氮代谢及茶叶品质可能会受到树冠微域环境影响,本文拟通过覆盖遮荫的方式人为改变茶树树冠微域环境,以探明树冠微域环境对茶树碳氮代谢等的影响。【方法】采用田间小区试验,通过在茶树树冠面上分别覆盖光热透过性能不同的三种遮荫材料,人为改变茶树树冠面的微域环境,以不覆盖为对照,比较不同树冠微域环境条件下树冠面空气温度、空气湿度、光照等环境因子的变化及光合速率等的差异,并通过氨基酸组分分析及高效液相色谱等方法对不同季节茶树新梢中碳氮初级代谢产物进行分析,以比较树冠微域环境变化对茶树碳氮代谢及茶鲜叶品质等的影响。【结果】茶树树冠面经三种光热透过性能不同的遮阳网在蓬面直接覆盖后,茶树新梢的生长小环境及碳氮代谢均发生了变化: 1）树冠面的光照强度、空气温度及叶片温度均得到了不同程度的降低,空气相对湿度得到了不同程度的提高。其中覆盖隔热网的降温效果最好,降温幅度最高可达3.1℃;覆盖银色网在早晚有较好的降温效果,降温幅度可达1.6℃,但在12时、14时和16时未有明显的降温效果。而覆盖黑网后早晨的树冠面空气温度与叶片温度却显著高于其他各处理,且随着外界温度的升高,黑网下的两种温度与不覆盖比表现出了波动现象。2）茶树被覆盖后,其净光合速率表现出显著的降低趋势,其中黑网覆盖处理与不覆盖处理均在中午12点左右出现一个低谷,出现了午睡现象,而银色网与隔热网覆盖处理没有表现出午睡现象;覆盖后茶树叶片胞间CO2浓度较不覆盖表现出升高趋势,其中以隔热网处理为最高。3）在高温强光季节对茶树进行适度遮荫覆盖,能在一定程度上促进茶树氮代谢,减弱茶树碳代谢,改善各季茶树新梢的品质。主要表现为茶新梢的叶绿素含量、氮磷钾等养分含量、游离氨基酸总量显著增加;氨基酸组分如茶氨酸、谷氨酸、天冬氨酸等也均表现出显著增加趋势;茶新梢中总碳含量及茶多酚等碳水化合物含量降低;总碳、C/N、茶多酚含量等显著降低,儿茶素组分降低但儿茶素品质指数增加、苦涩味指数降低;三种茶树微域环境中,隔热网覆盖的树冠环境对茶叶品质提升方面效果最明显。4）与不覆盖相比,茶树新梢产量表现出了降低的趋势。【结论】通过遮荫覆盖等方式调控茶树树冠微域环境会影响茶树碳氮代谢等生理活动、提高茶鲜叶品质,但茶鲜叶的产量表现出降低的趋势。     

水分与有机酸对水稻土肥际微域磷迁移转化的影响

通过土柱培养实验对肥际微域中磷的迁移转化及其受水分和有机酸的影响进行了研究。结果表明：随着培养时间延长,土壤肥际微域中水溶性磷和有效磷的累积量均显著下降,从微域角度证明了磷肥进入土壤后随时间延长有效性降低。淹水和配施草酸均有利于水溶性磷和有效磷的迁移扩散,但淹水条件下配施草酸与否肥际微域水溶性磷和有效磷的累积量均显著低于 60% 田间持水量下的累积量。60% 田间持水量下配施草酸均能增加肥际微域中水溶性磷和有效磷的累积量,而淹水条件下则相反,配施草酸显著降低了肥际微域中水溶性磷和有效磷的累积量。     

磷在红壤肥际微域中的迁移和转化

采用室内土柱实验研究了磷在红壤肥际微域中的迁移和形态转化。结果表明,相同施量的磷在7天和28天时的迁移距离相同,施用磷酸二氢钙(MCP)0 2g和0 5g时的迁移距离分别为1 4cm和2 0cm。磷在施肥7天内的迁移量较大,然后只发生少量迁移。迁移进入土壤的磷86 3%～94 2%被吸附固定,64 1%～72 2%仍以有效态存在。在迁移距离内,土壤水溶性磷、酸溶性磷和有效磷含量与距施肥点距离呈极显著直线负相关。施肥量对水溶性磷、酸溶性磷和有效磷在肥际微域中的含量分布有显著影响;但培养时间只对水溶性磷含量分布有显著影响。     

钾在潮土肥际微域中的迁移与转化

采用室内土柱实验研究了钾在潮土肥际微域中的迁移和形态转化.结果表明,在室温25℃、土壤含水量332 g/kg和容重1.22 g/cm3的条件下,经过7 d和28 d的扩散,钾在潮土中的迁移距离为40～75 mm,前期移动较快.在迁移距离内,土壤水溶性钾和交换性钾含量与距施肥点距离呈极显著线性负相关.施肥量和培养时间对水溶性钾和交换性钾含量在肥际微域中的分布均有显著影响,但对非交换性钾含量没有显著影响.外源钾进入土壤后在肥际微域中被固定的部分仅占5.6%～21.5%,绝大部分仍以有效态存在.     

磷在潮土肥际微域中的迁移和转化

采用室内土柱实验研究了磷在潮土肥际微域中的迁移和形态转化。结果表明,磷在潮土中的移动距离很短,经过7 d和28 d的迁移,磷的迁移距离仅为8～14 mm。施入的磷主要固定在紧靠施肥点2 mm土体范围内,随距施肥点距离的增加,土壤水溶性磷、酸溶性磷和有效磷的含量呈指数曲线迅速降低。磷在施肥后7 d内的迁移量较大,迁移进入土壤的磷绝大部分被吸附固定。施肥量对不同形态磷在肥际微域中的迁移量产生显著影响;但培养时间只明显影响了水溶性磷的迁移量。     

沸石对磷在肥际微域中的迁移影响

磷在土壤肥际微域的迁移对其有效性有着较大的影响,以土柱试验和连续切片技术研究了天然沸石、钾沸石和铵沸石对磷酸二氢钙在红壤肥际微域溶解和迁移的影响.沸石与土壤间的离子交换作用促进了土壤本体难溶磷酸盐的溶解,钾沸石和铵沸石增加了磷酸二氢钙的溶解和迁移,土壤水溶性磷分布距离比对照增加了8 mm;而天然沸石作用相反.沸石降低了磷酸二氢钙在土壤肥际微域的初始溶解;在分布距离大于10 mm时,土壤水溶性磷含量大小依次为铵沸石钾沸石天然沸石对照.水溶性磷含量与分布距离间呈极显著指数负相关.土壤Olsen-P的变化与水溶性磷相反,其含量大小依次为对照天然沸石钾沸石铵沸石,Olsen-P含量与分布距离间呈极显著线性负相关.     

浅地下水埋深微域尺度苏打盐渍土的积盐机理探讨

通过野外定位观测和室内化验,探讨了浅埋地下水环境下苏打盐渍土的积盐机理。结果表明:在35×35m2大小的区域内,相对高差仅60cm,包括盐化草甸土、浅位柱状碱土、白盖苏打碱土和中位柱状碱土4种土壤类型。盐化草甸土分布在相对较低的洼地,几乎没有碱化层;白盖苏打碱土和中位柱状碱土分布在微坡地和高平地。高平地土壤的碱化层出现在15～30cm,碱化度(ESP)70%,微坡地土壤的ESP表层最大达75%。地下水位(初见水位)表现为洼地凸出的三维空间格局,洼地和高平地之间的地下水初见水位差达1m以上,24h后的水位基本保持在同一水平。地下水位在冻结期的变化与冻土的形成和发展有一定相关性。冻结期,部分浅埋地下水进入冻层,导致冻层含水率增加,同期地下水开始缓慢下降。盐化草甸土表层的含水率从冻结前的20%增加到50%(过饱和状态),其增量达到显著性水平(p<0·05);苏打碱土冻结层含水率有一定的变化,但变化程度不显著。冻融期间,苏打碱土表层含盐量迅速增加,其中白盖苏打碱土表层含盐量增量幅度达80%,而盐化草甸土表层的盐分含量变化不显著。     

氮肥减施对养分在潮土肥际微域中迁移过程的影响

肥料减施增效对合理控制肥料用量、推进农业绿色发展、实施乡村振兴具有重要意义。本研究以尿素、磷酸二铵和硫酸钾为供试肥料，采用培养试验研究了氮肥减施对砂质潮土和壤质潮土肥际微域速效养分迁移过程的影响。以高产推荐施肥N 210 kg/hm²为基础，在氮肥减施20%时，速效氮磷钾进入砂质潮土肥际微域的比例比习惯施肥N315kg/hm²增加了15.71%、7.27%和13.14%，比高产推荐施肥增加了10.54%、3.79%和8.98%。速效氮迁移距离低于习惯施肥，与高产推荐施肥相当，为46 mm；有效磷迁移距离与两者无显著性差异；速效钾迁移距离分别增加了15.79%和10.00%。速效氮和有效磷进入壤质潮土肥际微域的比例比习惯施肥增加了53.08%、3.44%，比高产推荐施肥增加了14.28%、6.89%，迁移距离与习惯施肥、高产推荐施肥无显著性差异；速效钾比例和迁移距离则低于其他两个施肥量处理。     

名山河流域黄壤组分对微团聚体吸附解吸镉的影响

选取名山河流域4种土地利用方式（林地、水田、茶园、旱地）的黄壤为研究对象,采用平衡液等温吸附法和NH4OAC、EDTA溶液解吸法,研究土壤组分（有机质、游离氧化铁）对微团聚体吸附解吸Cd2＋的影响。结果表明：去除土壤组分前后,原土及各粒径微团聚体对Cd2＋的吸附量均随Cd2＋初始浓度增大而增大,吸附量均按以下次序递减：（〈0.002mm）〉2～0.25mm〉原土〉0.053～0.002mm〉0.25～0.053mm,与有机质、游离氧化铁、CEC呈极显著正相关。吸附减少量大小关系为：去除有机质〉去除游离氧化铁,有机质的贡献率大于游离氧化铁。Freundlich方程拟合效果最佳,达到极显著水平,分布系数Kd值与Cd2＋初始浓度呈曲线负相关。NH4OAC解吸率随原吸附Cd2＋初始浓度增大而增大,以最大解吸率计,递减规律为：0.25～0.053mm〉0.053～0.002mm〉原土〉2～0.25mm〉（〈0.002mm）;EDTA解吸率随原吸附Cd2＋初始浓度增大而减小,递减规律与NH4OAC解吸率相反。去除土壤组分后,NH4OAC解吸率上升,EDTA解吸率下降,茶园与旱地黄壤非解吸率减小,林地与水田黄壤非解吸率增大。去除土壤组分后,非专性吸附与吸附总量呈极显著正相关,专性吸附与吸附总量呈极显著负相关。     

苏打盐渍土的微域特征及土壤表层积盐机理探讨——以吉林省大安地区嫩江古河道碱滩地为例

通过野外定位观测和室内分析,探讨了苏打盐渍土微域尺度(32 m长的横截面)的土壤结构以及冻融期土壤表层积盐的机理。结果表明:高平地的地层剖面为粉砂质亚粘土-粘土-粉砂-砂砾质地结构;洼地以粉砂质为主,缺少粘土层。盐化草甸土表层的水分以毛管水为主,粗毛管孔隙占总孔隙度的70%以上;苏打碱土的水分主要为束缚水,含水率低且变化微弱。苏打碱土和盐化草甸土镶嵌的微域格局对土壤水分和盐分的迁移规律有明显的影响。冻融季节,盐化草甸土成为水分迁移的汇集区,其表层含水率达50%以上(达到过饱和状态);苏打碱土冻层的水分变化十分微弱,但是盐分含量显著增加并在消融期表聚,导致土壤的盐渍化程度不断加重。     

尿素营养斑对小麦苗期根系生长和微域分布的影响

营养斑(Nutrient patch)在土壤中普遍存在。为了摄取养分,植物主动发生生理和形态方面的变化以适应土壤养分分布呈现斑块状这一特性,目前是植物生态学理论的重要议题之一。试验采用自制容器,模拟不同的尿素斑块(对照、尿素混施与尿素条施),观察小麦苗期根系对不同尿素肥斑的响应。结果表明:在尿素混施处理中,小麦根系的微域分布与土壤中铵态氮、硝态氮的微域分布相对应,均呈对称状;而在尿素条施处理中,因此小麦根系与土壤铵态氮、硝态氮的微域分布均呈非对称状,因为营养斑附近集中分布了大部分的氮,过高的氮含量对小麦根系生长造成胁迫,因此小麦的根系形成了背向营养斑生长的微域分布特征。总之,尿素肥斑对小麦根系的生长产生一定的影响,并且根系微域分布是与营养斑内铵态氮、硝态氮分布存在一定的对应关系,这对进一步研究施肥方法对肥料利用率的影响奠定了理论基础。     

外源 GSH 对 NaCl 胁迫下番茄幼苗叶片及根系离子微域分布的影响

【目的】盐胁迫是限制新疆番茄生长的重要障碍因子之一,而外源喷施谷胱甘肽 (GSH) 是解决这一问题的有效措施。探讨外源 GSH 缓解番茄盐胁迫的效应和作用机制,可为该措施的有效应用提供理论依据。 【方法】采用营养液栽培法,选用番茄品种‘中蔬四号’为试材。在营养液中加入 NaCl 100 mg/L,使其产生盐胁迫,以不加 NaCl 作为对照 (CK),试验处理包括不喷施 GSH (NaCl)、喷施 GSH (+ GSH)、喷施 GSH 合成酶抑制剂 (+ BSO) 以及喷施 GSH 和 BSO (+ BSO + GSH)。测定番茄幼苗叶片和根系中与耐盐性相关的 K+、Ca2+、Mg2+、Na+ 和 Cl– 的离子微域分布状态和平衡。 【结果】NaCl 胁迫下番茄叶片和根系所有组织细胞中 Na+ 和 Cl– 相对含量显著提高,K+ 相对含量和 K+/Na+、Ca2+/Na+、K+/Cl– 比值降低,说明 NaCl 胁迫使细胞中 Na+ 和 Cl– 有害离子积累及胞内离子稳态严重破坏;外源 BSO 施用进一步加剧了 NaCl 胁迫下番茄叶片和根系细胞的 K+/Na+ 失衡。而外源 GSH 施用抑制了 NaCl 胁迫下番茄叶片和根系对 Na+ 的吸收,降低了 Cl– 的相对含量,提高了 K+/Na+、Ca2+/Na+、K+/Cl– 比值。外源 GSH 亦使 NaCl+BSO 胁迫下番茄叶片各组织及根系中皮层、内皮层和中柱的 Na+ 未检出,根系和叶片各组织中 Cl– 相对含量显著降低,K+ 和 Ca2+ 相对含量及 K+/Na+、Ca2+/Na+、K+/Cl–、Ca2+/Cl– 比值显著提高。 【结论】外源 GSH 通过抑制盐胁迫下番茄叶片和根系对 Na+ 的吸收,降低 Cl– 吸收,改善细胞中离子的微域分布和维持离子平衡, 从而缓解了盐胁迫对番茄的毒害作用,提高了番茄的耐盐性。     

不同土壤和供肥模式对磷在肥际微域中的迁移和转化的影响

采用室内土柱实验研究了单施磷酸二氢铵(MAP)、磷酸二氢铵配施草酸(MAP+OA)和包膜磷酸二氢铵(包膜MAP)3种施肥模式下磷在潮土和水稻土肥际微域中的迁移和形态转化。结果表明,磷在土壤中的迁移距离较短,磷在潮土中的迁移距离较水稻土短,配施草酸处理可增加磷在土壤中的迁移距离,包膜MAP处理磷的迁移距离最短且释放量少。磷在施肥60 d内的迁移量较大,然后只发生少量迁移,迁移进入土壤的磷60.2%~80.3%被吸附固定,15.4%~42.9%仍以有效态存在,配施草酸处理可降低土壤对磷的固定作用,包膜MAP处理缓慢释放磷肥可能会增强土壤对磷的固定作用。     

硫在稻根微域中化学行为及其对水稻吸收重金属的影响机理

我国水稻种植面积和产量分别占世界23%和40%.人类活动,如农药和除草剂施用、采矿、污水灌溉,已经导致了一些地区水稻土污染.开发能够控制、减少水稻对重金属吸收和经食物链传递的技术与方法,对确保食物安全具有重要意义.硫(S)有6个化合态,土壤硫化合物种类多,其在土壤中转化相当复杂,在土壤环境化学研究中具有重要地位.本文收集了国内外有关文献,评述了S在水稻土中的含量、形态及转化,重点阐述了S在根际微域化学行为及其与水稻吸收重金属之间的关联,并提出了未来应开展的主要研究方向.