人为加速侵蚀对土壤退化的影响

应用人工降雨试验及野外小区观测资料,分析了人为加速侵蚀对土壤退化的影响。结果表明:植被破坏后,由于土壤侵蚀加剧,使土壤表层每年流失0.8cm左右;林草地在开垦的第一二年,土壤养分损失量较大;损失的养分大部分随土壤的流失而流失,使泥沙养分富集,泥沙中速效磷与土壤中速效磷富集化高达1.4～3.41;大量肥沃表土流失使土壤容重增大,土壤孔隙度下降,土壤平均入渗速度较林草地减少60%～70%;夏季土壤表层温度较林地升高10℃左右,使土壤水的损失加快,导致农作物旱情加重,环境质量变差。     

金沙江干热河谷典型区土壤退化机理研究——土壤侵蚀对土壤退化的作用

云南省金沙江干热河谷典型区土壤侵蚀普遍而严重 ,对土壤退化有关键性影响。通过对该区不同退化土壤的侵蚀状况 ,从土壤侵蚀对土壤退化的空间分布格局 ,土壤侵蚀对土壤退化类型的发生和作用机制 ,探讨了土壤侵蚀对土壤退化的作用和影响。结果表明 :(1)侵蚀和水土流失是造成土壤退化的要因 ,不同侵蚀类型及其强度控制了土壤退化的空间分布 ;(2 )土壤侵蚀对土壤退化的作用机制主要是 :不同土壤侵蚀强度 ,决定了土壤退化发生类型的数量和程度 ;通过对该区几类主要土壤退化类型发生机制进行分析 ,看出土壤侵蚀是以冲刷剥蚀、搬运扩散和沉积掩埋等作用为主 ,造成和加速了土壤退化的发生和发展。     

甲氰菊酯在土壤中的降解及对蚯蚓的毒性效应研究

拟除虫菊酯作为全球第三大杀虫剂品种，在农业生产中广泛使用，同时也带来了一系列不利的环境影响。然而，目前有关拟除虫菊酯在土壤环境中的残留行为和风险评估报道较少。以典型拟除虫菊酯类杀虫剂甲氰菊酯(FEN)为研究对象，重点探究其在不同性质土壤中的降解行为以及对典型土壤生物蚯蚓的毒性效应。结果表明，甲氰菊酯在碱性土壤中的降解速度快于酸性土壤，同时在非灭菌土壤中的降解速度为灭菌土壤的4倍。因此，土壤酸碱度和微生物是影响FEN在土壤中降解快慢的主要因素。此外，在降解过程中检测到甲氰菊酯主要代谢物3-苯氧基苯甲酸(3-PBA)的生成。蚯蚓富集结果表明，FEN在蚯蚓体内的含量先升高后降低，最大生物富集因子为0.3。亚急性毒性结果表明，高剂量（5 mg?kg-1）甲氰菊酯暴露14 d后，蚯蚓体内蛋白质含量显著降低（P<0.05），细胞色素P450（CYP450）、羧酸酯酶（CarE）、谷胱甘肽-S-转移酶（GST）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性和丙二醛（MDA）含量均显著增加（P<0.05），同时存在剂量效应，证实土壤中残留的FEN对蚯蚓具有毒性效应。本文对甲氰菊酯在土壤环境中的降解行为研究以及生态毒性风险评估具有重要的指导意义。     

Effects of Varying CDS Levels and Drying and Cooling Temperatures on Flowability Properties of DDGS

Demand for alternative fuels and the need to reduce dependence on fossil fuels have triggered the growth of corn‐based ethanol production, which is expected to rise in future years. Transportation of the coproduct distillers dried grains with solubles (DDGS) from this industry occurs under various environmental conditions. Transporting DDGS is often problematic, because caking between the particles can lead to flow problems. In this study, we have prepared DDGS by combining condensed distillers solubles (CDS) with distillers wet grains and then drying. We investigated the effects of CDS level (10, 15, and 20%, wb), drying temperature (100, 200, and 300°C), and cooling temperature (–12, 25, and 35°C) on the flowability of the resulting DDGS. Statistical analyses of the resulting data found significant differences among the cooling temperature levels for angle of repose, total flow and flood indices, dispersibility, water activity, and protein dispersibility index. Additionally, significant interaction effects between CDS, drying temperature, and cooling temperature levels for angle of repose, total flow and flood indices, dispersibility, and protein dispersibility index were observed. Response surface regression on selected dimensionless flowability parameters was also applied. However, multivariate PLS regression yielded better results (R² > 0.8) than response surface plots. Understanding the effects of drying and cooling temperatures as well as CDS levels can be used to help improve the industrial processing of DDGS and improve storage and transportation.     

浮膜覆盖对地温、气温及蔬菜生长发育的影响

浮膜覆盖是近几年发展起来的一种新型覆盖栽培技术。该研究通过对浮膜覆盖区、薄膜覆盖区以及无覆盖对照区地温、气温的多点连续测量,利用调和解析的方法,分析了浮膜覆盖空间的温度变化特征以及和其它覆盖区的区别,并调查了浮膜覆盖对油菜生长发育的影响。研究结果表明,在北京春季晴天微风的情况下,浮膜覆盖区的白天(6:00～18:00)平均气温比无覆盖区高约7℃,晚间平均气温比无覆盖区高约3℃;从地表面到深度30cm的全天平均地温,浮膜覆盖区比无覆盖区高约2℃。根据调和解析的结果,深度10cm处的地温最大值出现的时间,浮膜覆盖区比无覆盖区晚约30min,薄膜拱棚区比无覆盖区则晚约90min。同样根据调和解析的结果,各区的地温不易层深度有明显差别,薄膜拱棚区为37.2cm,浮膜拱棚区和浮膜直接覆盖区的不易层深度分别为47.2cm和44.1cm,无覆盖区为50.6cm。     

加工剂型对土壤中甲氨基阿维菌素苯甲酸盐检测方法及降解动态的影响

研究和建立了3种不同剂型甲氨基阿维菌素苯甲酸盐从土壤中提取的方法和液相色谱检测方法,并比较了它们在土壤中的消解动态。结果表明,3种剂型甲维盐的提取条件存在一定差异,但甲维盐HPLC-UV检测条件一致。降解动态试验结果表明,3种剂型甲维盐降解动态均符合一级反应动力学方程Ct=C0e-kt,甲维盐颗粒剂、微囊悬浮剂和乳油半衰期分别为71.46～123.78、45.90～59.24d和28.88～37.67d。剂型对甲维盐降解动态存在显著影响。     

土壤水分及磷水平对草甘膦农药降解动力学的影响

近年来，草甘膦及其降解产物氨甲基磷酸 (AMPA)在土壤中的持久性及其环境风险日益受到关注。然而，草甘膦与磷酸盐结构相似且带电荷，可能与磷酸盐在土壤颗粒表面产生吸附竞争，进而影响其在土壤中的环境行为及土壤 磷的生物有效性。本研究通过室内控制试验，对不同磷肥施用水平(0，50 mg.kg-1，100 mg.kg-1)及水分条件下 (20%田间持水量 (20FC)，60%田间持水量 (60FC))，黄土中草甘膦农药降解动力学、土壤速效磷及土壤酶活性变化特征进行研究。结果表明：1) 不同磷肥施用及水分条件下，草甘膦农药在喷施初期降解速率较快，后期逐渐减缓；不同磷肥施用水平对草甘膦降解影响不显著，但不同水分梯度对其影响差异显著。其降解产物AMPA的含量随着草甘膦农药的降解而增加，不同磷肥施用水平处理AMPA的含量差异不显著，但不同水分条件下其峰值及变化特征差异显著，即：20FC 条件下到喷施后第14 d达到峰值，而60FC条件下在喷施后第7d 就达到峰值。通过拟合发现，草甘膦残留数量特征符合污染物一级动力学衰减模型，其半衰期分别为 69.3~77.0 d (20FC)和10.5~12.8 d (60FC)。2) 草甘膦农药喷施后，土壤中速效磷含量随草甘膦农药的降解呈现先减小后增大的变化特征，土壤水分对其影响差异显著。此外，草甘膦农药喷施后，磷酸酶活性受到明显抑制，N-乙酰胺基-β-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、亮氨酸酶活性波动较大。不同磷肥施用水平对以上四种土壤酶活性的影响差异不显著，但不同水分梯度对其影响较大。由此表明：黄土中磷水平对草甘膦农药降解特征的影响不显著，但土壤水分状况显著影响草甘膦农药的衰减速率及其降解产物的残留水平；同时，草甘膦农药喷施，对黄土中速效磷及磷酸酶活性的影响较大，可能对土壤P循环及植物利用产生影响。因此，后续研究还应考虑草甘膦与土壤磷组分及相关酶活性的互馈效应，特别是在干旱条件下草甘膦及其降解产物的持久性与土壤健康的关系研究，以期为黄土区草甘膦农药的安全喷施提供科学依据。     

土壤退化时间序列的构建及其在我国土壤退化研究中的意义

我国土壤退化发生广、发展快,后果严重,很多问题亟待解决,加大其研究力度势在必行。显而易见,人们对土壤特性与土壤退化过程了解得越详细,对土壤退化的评估与防治也会越好。因此迫切需要建立大量土壤退化时间序列来明确土壤退化过程中时间因素的作用并帮助人们正确理解和认识土壤退化与人为作用之间的关系。为了得到可靠的结果,土壤退化时间序列的建立需包括起始土壤相似性判定与退化土壤绝对或相对年龄的验证两个重要过程。本文详细论述了土壤退化时间序列的构建过程及应注意的问题,并探讨了土壤时间序列在我国土壤退化研究中的意义,旨在为土壤退化时间序列的正确建立与应用提供较为详尽的参考。     

不同类型地膜覆盖对玉米农田水热状况及产量的影响

为提高我国北方旱地作物的水分利用效率,探索可降解类型地膜的应用前景,在山西省农科院东阳试验基地,于2015年和2016年连续定点定位设置普通地膜、渗水地膜、生物降解地膜、光降解地膜4种不同类型地膜覆盖模式,以不铺膜为对照,研究不同类型地膜覆盖模式对农田水热效应和玉米产量的影响。研究结果表明:4种覆膜处理下的土壤温度在生育前期土表处分别较不铺膜处理高3.1~5.9℃;渗水地膜和生物降解地膜处理的水分利用效率显著高于其他处理(P0.05),光降解地膜和普通地膜处理次之,不铺膜对照处理最低,渗水地膜、光降解地膜、生物降解地膜、普通地膜处理的水分利用效率分别较对照高11.0、5.9、12.8、5.4 kg/(mm·hm~2)。产量方面,与对照相比较,渗水地膜、光降解地膜、生物降解地膜、普通地膜处理2015年的增产率分别为20.3%、0.1%、15.4%、8.8%;2016年的增产率分别达到44.8%、36.1%、53.6%、31.6%,表现为生物降解地膜渗水地膜普通地膜光降解地膜。地膜增温保墒作用下,处理之间的增产效果与水分利用效率变化协同,其中生物降解地膜能够显著提高玉米的水分利用效率及产量,在未来可替代普通地膜推荐应用到旱地玉米中,同时达到缓解农田残膜污染的效果。     

退化演替对高山草地植被和土壤理化特性影响

[目的]分析3种不同草地退化阶段(轻度退化,中度退化和重度退化)草地植被和土壤理化特性的变化规律,为类似区域退化草地植被恢复提供有效途径。[方法]野外植被调查、土壤取样和室内分析。[结果]草地退化不同阶段草地植物群落组成和物种多样性均有差异,退化对草地土壤理化特性有明显影响。重度退化草地土壤容重显著高于轻度退化草地(p0.05)。轻度和中度退化样地0—10cm土壤空隙度显著高于重度退化草地。重度退化草地的土壤有机质、全碳、全钾、全磷和有效钾均明显小于轻度退化草地(p0.05),但土壤pH值和有效氮含量没有显著变化。[结论]高山草地退化演替对该区土壤物理特性具有显著影响。     

Effect of Palygorskite Clay,Fertilizers, and Lime on the Degradation of Oil Products in Oligotrophic Peat Soil under Laboratory Experimental Conditions

The effect of native palygorskite clay and that modified with dodecyltrimethylammonium chloride on the degradation of oil products in an oligotrophic peat soil under complete flooding at the application of lime and mineral fertilizers has been studied under laboratory conditions. It has been shown that the incubation of oil-contaminated soil with unmodified clay and fertilizers at the application of lime under complete flooding with water affects the dynamics of pH and Eh and slows the development of reducing conditions compared to the use of clay without fertilizers. The addition of organoclay under similar conditions favors the formation of potential-determining system with a high redox capacity, which is capable of retaining the potential on a level of 100–200 mV at pH ～ 7 for two months. It has been found that, under the experimental conditions, unmodified and modified clay, which has no toxic effect on the bacterial complex, does not increase the biodegradation efficiency of oil products in the oligotrophic peat soil compared to the experimental treatments without clay addition. Possible reasons for no positive effect of palygorskite clay on the biodegradation rate of oil products under experimental conditions have been analyzed.     

沙棘林退化对土壤性质及水土流失的影响

辽宁省建平县有亚洲最大的人工沙棘(Hippophae rhamnoides Linn.)林,对防治当地水土流失具有重要的作用。然而由于多种原因,该区沙棘林呈现大面积死亡的现象。通过样地调查沙棘林的死亡程度,并进行土壤理化性质和水土流失的测定,研究了沙棘林退化对土壤性状和水土流失量的影响。结果表明,随着沙棘活立木数量的减少,土壤容重增加1.40%~7.31%,有机碳含量和全氮含量分别降低7.81%~21.89%和9.33%~27.65%,说明沙棘林退化对土壤结构和养分产生显著的破坏作用。人工模拟降雨试验表明,纯沙棘林地的水土流失较轻,侵蚀模数为539t/(a·km2)。随着沙棘死亡率的提高,水土流失逐步加剧,入侵树种榆树纯林(Vlmus pumila)地达到1 526t/(a·km2)。土壤性质的恶化和水土流失的加剧,会对土壤有机质和土壤结构进一步破坏,使沙棘死亡速度加快,从而形成恶性循环。     

Effect of Raindrop Temperatures on Soil Runoff and Erosion in Dry and Wet Soils. A Laboratory Experiment

The effect of raindrop temperatures on runoff generation and erosion on clayey soil was investigated in sprinkling experiments with a laboratory rotating disk rain simulator. The experiments were applied to Rhodoxeralt (Terra Rossa) soil with two pre‐prepared moisture contents: hygroscopic and field capacity. For each moisture content, three rainfall temperatures were applied: 2, 20, and 35 °C. Erosion was generally lower in the pre‐wetted soil than in the dry soil (12.5 and 24.4 g m⁻² per 40 mm of rain, respectively). Whereas there was no significant effect of raindrop temperature on the dry soil, the soil that was pre‐moistened to field capacity was affected by rainwater temperature: runoff and erosion were high when the temperature difference between rainfall and soil surface was high, and sediment yields were 13·9, 5·2, and 18·3 g m⁻² per 40 mm of rain, for rain temperature of 2, 20, and 35 °C, respectively. It is reasonable to conclude that thermophoresis caused by thermal gradients within the soil solution reduces the stability of aggregates and then increases the soil losses. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

Soil Enzyme Activities in Waste Biochar Amended Multi-Metal Contaminated Soil; Effect of Different Pyrolysis Temperatures and Application Rates

Woody biochars derived by pyrolyzing Gliricidia sepium at 300°C and 500°C and a waste byproduct of same biomass from a bioenergy industry (BC700) were tested for their effect on soil enzymes activities and available form of heavy metals in multi-metals contaminated soil. Pot experiments were conducted during 6 weeks with tomato (Lycopersicon esculentum L.) at biochar application rates, 1, 2.5, and 5% (w/w). A reduction in polyphenol oxidase with biochars produced at increasing pyrolysis temperature compared to the control whereas the maximum activity of dehydrogenase and catalase was observed in 1% BC500 and 2.5% BC300, respectively. Soil available form of Ni, Mn, and Cr were reduced by 55, 70% and 80% in 5% BC700 amended soil, respectively. The highest geometric mean of enzyme activities was observed in 2.5% BC300 treatment. Overall the application of high dosages of high temperature derived biochar masks/deteriorates soil enzyme activities but immobilizes bioavailable heavy metals and reduces toxicity.     

黄绵土坡耕地磷素迁移与土壤退化研究

坡地水土流失是导致区域土壤质量退化与土地生产力下降的重要原因。采用野外天然降雨-径流小区试验法,初步研究了黄土高原黄绵土休闲坡耕地一次轻度侵蚀(侵蚀量410～435t/km2)降雨前后土壤质量的退化特征。试验结果表明,降雨侵蚀前后坡地表层(0～5cm)土壤性质均具有相似的波状变化特征,其中>50μm砂粒含量与50～20μm微团聚体含量随坡长的增加呈降低趋势,而粘粒含量、比表面积(SSA)、20～2μm微团聚体含量、土壤有效磷(AP)与全磷(TP)含量以及土壤含水量均为增大趋势,表明由于长期处于侵蚀环境表层土壤的细颗粒与养分逐渐向坡下迁移,坡地土壤在向质地沙化和肥力退化方向发展。统计分析表明,坡地土壤AP与TP含量均与土壤粘粒含量及SSA呈显著正相关,TP含量与20～2μm微团聚体含量呈显著正相关。坡地土壤性质在降雨前后的变化不如其沿坡面的空间变化呈显著,但是坡地土壤与径流泥沙的分析结果仍然显示出,降雨主要导致有效养分(AP)、<20μm细颗粒以及20～2μm微团聚体在坡面的迁移与流失,这正是坡地土壤质量退化的主要原因。     

外源添加作物秸秆对PAHs污染土壤有机碳矿化和污染物降解的影响

本文通过土壤腐解试验研究外源添加水稻或玉米秸秆对多环芳烃（PAHs）污染土壤CO2-C释放和污染物去除率的影响，同时清晰秸秆腐解中间产物溶解性有机碳（DOC）与土壤PAHs降解的关系。结果表明：秸秆添加处理促进了PAHs污染土壤CO2-C的释放，以玉米秸秆提升效果较好。外源添加秸秆显著增加了土壤DOC含量，且增加幅度随秸秆添加量的增加而增大；水稻秸秆对土壤DOC含量的提升幅度较大。与对照相比，秸秆添加处理下土壤菲、芘残留量均显著降低，菲、芘去除率显著增加，去除效果：玉米＞水稻，高量＞低量，菲＞芘；与对照相比，添加高量玉米秸秆处理（PY15）对土壤菲、芘去除率的增加幅度分别为91.7%和182%。此外，在一定范围内土壤DOC含量与PAHs去除率呈正相关关系。可见，农作物秸秆，尤其是玉米秸秆添加可提升PAHs污染土壤有机碳矿化，亦可在提升土壤DOC含量的同时促进污染土壤PAHs的降解。     

不同温度下尿素对水稻土甲烷产生及相关古菌群落的影响

水稻田是大气甲烷的重要排放源。尿素氮肥施用是提升水稻产量和品质的重要措施,但其对稻田土壤中产甲烷古菌的影响规律仍不清楚。通过模拟水稻生长季节可能的田间温度变化,本文对水稻土进行施加尿素（400 mg N/kgdry soil）与未施加尿素（0 mg N/kgdry soil）两个处理,并在15℃、25℃、37℃以及50℃四个温度下进行为期100d的厌氧培养,定期测定了培养过程中产甲烷累积量以及土壤理化因子pH、铵氮以及有机碳的变化。并运用基于16S rRNA基因的T-RFLP（末端限制性片段多态性分析）技术分析了产甲烷过程中古菌群落结构随时间的变化情况。结果表明,在中低温范围内（15℃-37℃）,尿素对水稻土产甲烷有抑制作用,但在50℃高温下尿素对水稻土产甲烷量没有显著影响。尿素可能通过改变产甲烷古菌群落结构来影响产甲烷,在15℃-37℃范围内,尿素降低了水稻土产甲烷古菌群落的稳定性,增大了其在不同时间的差异性;而在50℃高温时,尿素对水稻土产甲烷古菌稳定性和差异性的影响不明显。不同温度下,尿素均降低了甲烷八叠球菌（Methanosarcinaceae）的丰度,且随着温度的变化,尿素对水稻土产甲烷机制的改变可能没有影响。     

不同温度下尿素对水稻土甲烷产生及相关古菌群落的影响

水稻田是大气甲烷的重要排放源。尿素氮肥施用是提升水稻产量和品质的重要措施,但其对稻田土壤中产甲烷古菌的影响规律仍不清楚。通过模拟水稻生长季节可能的田间温度变化,本研究设置水稻土施加尿素(N,400 mg/kg干土)与未施加尿素两个处理,在15℃、25℃、37℃以及50℃下进行为期100天的厌氧培养,定期测定了培养过程中甲烷累积量以及土壤理化因子如p H、NH_4~+-N以及有机碳的变化,并运用基于16S r RNA基因的T-RFLP(末端限制性片段多态性分析)技术分析了产甲烷过程中古菌群落结构随时间的变化情况。结果表明:在中低温范围内(15~37℃),尿素对水稻土产甲烷有抑制作用,但在50℃高温下尿素对水稻土产甲烷量没有显著影响。尿素可能通过改变产甲烷古菌群落结构来影响甲烷的产生,在15~37℃范围内,尿素降低了水稻土产甲烷古菌群落的稳定性,增大了其在不同时间的差异性;而在50℃高温时,尿素对水稻土产甲烷古菌稳定性和差异性的影响不明显。不同温度下,尿素均降低了甲烷八叠球菌(Methanosarcinaceae)的丰度,且随着温度的变化,尿素对水稻土产甲烷机制的改变可能没有影响。     

过碳酰胺对土壤中三氯甲烷和四氯乙烯的降解作用

采用室内土培试验手段,研究了1种酸性土壤中施入过碳酰胺后对三氯甲烷（TCM）和四氯乙烯（PCE）的降解效果。试验结果表明：过碳酰胺对土壤中TCM和PCE都有一定的降解,且随着降解时间的延长,过碳酰胺对TCM和PCE的降解效果逐渐增加。8周后TCM和PCE的降解率分别为23.91%和87.83%,说明过碳酰胺对TCM的降解效果差于对PCE的降解。随着过碳酰胺质量浓度的增加,TCM和PCE的降解效率提高,但过碳酰胺质量浓度较大时,过碳酰胺的有效利用率会降低。100mg·kg^-1的Tween80的存在会抑制过碳酰胺对土壤中TCM和PCE的降解。     

Effect of Varying Nitrogen Regimes on Growth,Seed Yield,and Nutrient Accumulation in Isabgol

A greenhouse experiment was conducted to determine the optimum dose of nitrogen (N) fertilizer for attaining maximum yield of isabgol (Plantago ovata Forsk.). Sixty three-day-old plants were subjected to varying levels of N (0, 30, 60, and 90 kg N/ha) until seed harvesting. Maximum growth and seed yield occurred at 60 kg N/ha, whereas 90 kg/ha was inhibitory to isabgol growth. The growth and seed yield recorded at 30 or 60 kg N/ha did not differ much, and in view of the high cost to be incurred from applying 60 kg N/ha and the relatively low yield achieved at this level, 30 kg N/ha would be a much more suitable level for isabgol. Accumulation of N, potassium (K), and phosphorus (P) in shoots or roots of isabgol increased consistently under increasing levels of N, but this pattern of increase in the levels of three nutrients in plant tissues was negatively associated with the growth of the crop, particularly at the supra-optimal N level (90 kg N/ha).