不同土地利用方式下南亚热带赤红壤酸化特征

土地利用方式是影响土壤酸化的重要因素，研究不同土地利用方式下赤红壤酸化特征可为缓解和治理赤红壤区土壤酸化提供依据。本研究采集了4种土地利用方式(菜地、果园、水田、林地)的赤红壤区土壤样品，测定了表层(0～20 cm)和表下层(20～40cm)土壤的理化性状，结合田间调查和统计数据分析了不同土地利用方式下土壤酸化特征及成因。结果表明：果园表层土壤pH显著低于林地，果园表下层土壤p H显著低于水田和林地；菜地、果园土壤交换性Al³⁺含量显著高于水田和林地；果园表层土壤的盐基饱和度与阳离子交换量均显著低于自然林地，菜地表下层土壤盐基饱和度显著低于水田；与水田和林地相比，菜地和果园的酸化更严重，酸缓冲能力更低。不同土地利用下施肥、复种指数以及耕作方式上的差异可能是造成气候与母质相似地区土壤酸化差异的主要原因。     

南方典型红壤区旱地与水田土壤酸度的剖面差异性

为探明红壤区不同耕地利用类型下土壤酸度的剖面变化特征及其主要影响因素,选取江西省余江县和湖南省祁阳县的典型水田、旱地两种耕地利用类型下、第四纪红色黏土母质发育的红壤,分5层(0～20、20～40、40～60、60～80和80～100 cm)测定土壤pH、交换性铝、交换态盐基阳离子及有机质含量等指标,分析剖面酸度特征及其相互关系。结果表明：土壤pH均随土层深度的增加呈增加趋势,不同耕地利用类型下以水田剖面p H较高,范围为5.80～6.43,旱地剖面p H较低,范围为4.68～5.41。土壤交换性铝含量以水田含量较低,范围为0.16～1.56 cmol/kg,旱地的含量较高,范围为4.22～7.02 cmol/kg,水田的交换性铝含量随土层深度的增加呈降低趋势,旱地则呈现相反的变化趋势。0～20 cm土层的交换性铝与有机质含量呈显著负相关,40～100 cm土层的交换性铝与交换态盐基阳离子含量呈显著负相关。耕地利用类型是影响土壤酸度的主要因素之一,旱地土壤酸度强于水田。增加耕层土壤有机质含量可能是减缓酸化、降低交换性铝含量的策略之一。     

长期不同施肥处理红壤旱地剖面养分分布差异

【目的】 研究长期不同施肥措施下红壤旱地的培肥效果、养分迁移特征以及环境风险,对制定红壤旱地合理的养分管理和培肥技术,促进畜禽粪便的循环利用具有重要意义。 【方法】 依托始于1986年的红壤旱地肥料定位试验,选取不施肥 (CK)、氮磷钾肥配施 (NPK)、2倍氮磷钾肥配施 (2NPK)、有机肥 (OM) 和有机肥和氮磷钾肥配施 (NPKM) 5个处理,采集0—10 cm、10—20 cm、20—40 cm、40—60 cm、60—80 cm、80—100 cm土壤样品,分析了pH值、有机质及氮磷钾养分含量。 【结果】 连续施肥28年后,红壤旱地土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷、速效钾等含量均随着土壤深度增加逐步降低。与对照相比,施用有机肥显著提高了0—40 cm土壤的pH值,其余处理pH有所下降。长期施用化肥后,红壤旱地土壤有效磷、全磷、碱解氮和全氮在0—20 cm耕层累积,土壤速效钾的累积则达到40 cm深;与化肥处理相比,有机肥和有机无机肥配施处理0—40 cm土壤的全氮、碱解氮、速效钾、有效磷和全磷的含量显著增加,土壤全氮和碱解氮的下移累积达到40 cm,而土壤全磷和有效磷的下移累积则达到了60 cm。红壤旱地长期施用猪粪等有机肥主要增加了0—40 cm耕层土壤的磷素累积,而在剖面80 cm以下未表现出明显累积现象。 【结论】 长期施用化肥 (28年)处理养分主要在0—20 cm红壤旱地耕层土壤累积,而长期施用有机肥或有机无机肥配施还可以明显提高20—40 cm土壤养分含量,养分下移累积作用明显。此外,红壤旱地长期施用有机肥可以缓解耕层土壤的酸化、提高耕层土壤肥力水平,是增加培肥深度的有效措施,但是长期施用猪粪导致的氮磷下渗深度增加可能引起的环境风险也应引起重视。      

不同灌溉方式对保护地土壤酸化特征的影响

自连续13a在同一地块以不同灌溉方式进行灌溉试验的保护地,分层采集沟灌、滴灌、渗灌3个处理0～60cm土层土壤样品,研究灌溉方式对土壤酸化特征的影响。结果表明,3种灌溉处理土壤活性酸度和交换性酸含量均随着土层加深而降低,各处理间土壤活性酸度在0～40cm土层差异明显,总体为沟灌>渗灌>滴灌;土壤交换性酸差异出现在0～30cm土层,为渗灌>沟灌>滴灌;土壤交换性Al3+随土层加深呈先增加后降低的变化趋势,且以滴灌含量最低。各处理土壤盐基饱和度(BS)随土层加深而增加,在0～30cm土层为滴灌>渗灌>沟灌。土壤pH与交换性酸、硝态氮含量呈极显著负相关,与盐基饱和度、特别是Ca2+饱和度呈极显著正相关;Al3+占交换性酸比例与有机质含量呈极显著负相关。总之,保护地土壤酸化与硝态氮含量、盐基饱和度、有机质含量关系密切;与沟灌和渗灌相比,滴灌更利于抑制土壤酸化。     

秸秆直接还田及炭化还田对土壤酸度和交换性能的影响

【目的】 本研究旨在通过连续4年田间微区定位试验,比较等氮磷钾养分条件下秸秆炭化还田与等量秸秆直接还田对土壤酸度及交换性能的影响,以期为土壤酸化改良及秸秆、生物炭资源合理利用提供理论依据。 【方法】 试验以沈阳农业大学植物营养与肥料研究所玉米渗滤池微区定位试验为基础,共设6个处理,分别为不施肥 (CK)、氮磷钾配施 (NPK)、单施生物炭 (C)、生物炭+NPK(CNPK)、单施秸秆 (S)、秸秆+NPK(SNPK)。其中NPK、CNPK和SNPK处理养分投入总量相等,均为N 225 kg/hm2、P₂O₅ 112.5 kg/hm2和K₂O 112.5 kg/hm2,S处理秸秆施用量为4500 kg/hm2,单施生物炭处理生物炭施用量为1500 kg/hm2。应用化学分析法对土壤活性酸、交换性酸、阳离子交换量及交换性盐基离子进行分析和测定。 【结果】 经过连续4年的不同施肥处理,施用生物炭及秸秆均显著提高了土壤pH,降低了土壤交换性酸总量和交换性铝含量,但各处理间交换性H+含量差异不显著。相较于试验前土壤 (pH 6.05),单施生物炭和单施秸秆处理分别使土壤pH提高了0.55和0.45个单位。在等氮磷钾养分条件下,CNPK和SNPK处理较试验前分别使土壤pH提高了0.31和0.13个单位,且CNPK处理显著高于SNPK,但二者之间对土壤交换性酸含量的影响无显著差异。同时各处理交换性盐基离子总量均显著高于CK,单独施用生物炭对提高土壤盐基总量、交换性Ca2+和交换性Mg2+的效果显著优于单独施用秸秆。在等秸秆量与等氮磷钾养分条件下,秸秆炭化还田及秸秆直接还田较不施肥对照分别使交换性盐基总量提高了17.6%和15.1%,且秸秆炭化还田对提高土壤有效阳离子交换量的效果显著优于秸秆直接还田。与CK处理相比,C、CNPK、S和SNPK处理分别使土壤阳离子交换量提高了1.68、2.52、1.53、2.30 cmol/kg,其中以CNPK处理效果最佳。 【结论】 在等秸秆量和等氮磷钾养分条件下,施用生物炭和秸秆能有效降低土壤酸度和交换性酸中交换性铝含量,提高土壤盐基离子含量及交换性能,且秸秆炭化还田的效果更为明显。      

不同土地利用方式下土壤有机碳分布特征

为研究不同土地利用方式下土壤有机碳(SOC)的分布特征和差异,对天然林地、花椒地、柑橘园、旱地和水田5种土地利用方式下的土壤进行分层取样,测定土壤有机碳(SOC)含量,并计算了土壤有机碳密度(DOC)。结果表明:随着土层厚度的增加,天然林地、花椒地和水田中SOC含量减少,而柑橘园和旱地中SOC含量先减少再增加。在0—20cm土层中,各土地利用方式下SOC含量差异最明显,均达到显著水平(P0.05),以天然林地SOC含量最高,达18.91g/kg;从0—20cm到20—40cm土层,各土地利用方式下SOC含量下降幅度顺序为柑橘园(64.30%)天然林地(59.97%)花椒地(45.28%)旱地(18.92%)水田(10.37%)。0—20cm土层中,DOC大小顺序为柑橘园(8.30kg/m~2)天然林地(4.39kg/m~2)水田(3.71kg/m~2)花椒地(2.56kg/m~2)旱地(2.26kg/m~2),除天然林地、花椒地和水田之间DOC无显著性差异外,其他土地利用方式之间DOC均存在显著性差异(P0.05);20—40cm土层中,水田中DOC最高,并与其他4种利用方式下DOC存在显著性差异(P0.05)。总体上天然林地和花椒地中DOC低于水田、柑橘园和旱地。对各土地利用方式SOC与相应容重进行相关性分析,发现土壤容重与SOC含量之间存在较好线性负相关关系(R~2=0.80~0.92)。分析土壤碳氮(C/N)比发现,随土层厚度的增加,天然林地和水田中土壤C/N比增加,花椒地中C/N比减少,柑橘园和旱地中C/N先减少再增加。对SOC和其他理化因子间进行相关性分析发现,各土地利用方式下,SOC与全氮、碱解氮之间的相关性最高,SOC分布与氮素密切相关。本研究结果可为重庆市农业产业结构调整提供科学依据。     

三峡库区2种土地利用方式下土壤盐基离子及碳氮含量对氮添加的响应

为探究三峡库区2种土地利用方式下土壤交换性盐基离子及土壤碳氮含量对氮添加的响应,以湖北省秭归县的林地和果园土壤为研究对象,进行室内土柱淋溶模拟试验,研究4种不同氮添加量(0,50,120,200 kg/(hm²·a))下,土壤中交换性Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、K⁺以及NO₃^--N、DOC的变化。结果表明：随着氮添加量的增加,林地土壤中的交换性盐基离子淋失量显著增加(p<0.05),而果园土壤中的交换性盐基离子淋失量无显著变化,且林地土壤中交换性盐基离子淋失总量与各盐基离子淋失量均高于果园土壤;经N1、N2、N3处理后,与对照组(N0)相比,林地土壤中的交换性盐基离子淋失总量分别增加1.78%,4.45%,8.49%,且NO₃^--N淋失量分别增加89.21%,77.73%,157.25%,说明氮添加通过加剧土壤中NO₃^--N的淋失带走土壤中交...     

鹅凰嶂山地雨林土壤阳离子交换量和交换性盐基离子分布特征

  目的  探究广东阳春鹅凰嶂山地雨林土壤阳离子交换量和交换性盐基离子的空间分布特征,了解该区域森林土壤的保肥能力及其影响因子。  方法  以鹅凰嶂山地雨林内不同位置、不同土层土壤作为研究对象,分析土壤阳离子交换量和交换性盐基离子空间分布格局、剖面垂直分布规律。  结果  鹅凰嶂山地雨林土壤阳离子交换量5.46 ± 0.97 cmol(+) kg?1,交换性阳离子呈现明显表聚现象;土壤交换性盐基总量在表层土（0 ~ 10 cm）中呈现阴坡 > 阳坡、下坡位 > 中坡位 > 上坡位的规律,土壤盐基离子含量基本呈现K+ > Mg2+ > Ca2+ > Na+的趋势,且Ca2+/Mg2+ < 1.6;土壤阳离子交换量、交换性盐基总量与土壤总有机碳含量呈极显著正相关。  结论  鹅凰嶂山地雨林土壤的保肥能力较差,且存在生理性缺钙的风险,阳坡尤为明显;同时存在土壤有机质稳定性不高导致阳离子交换量下降的潜在风险。     

炭基肥添加对蜜柚果园酸性土壤pH和交换性能的影响

为研究炭基肥添加对蜜柚果园酸性土壤pH和交换性能的影响,设不添加肥料空白(CK)、只添加尿素(N)、水稻秸秆炭基肥(rice straw biochar-based fertilizer,BR)和竹屑炭基肥(bamboo biochar-based fertilizer,BB)各4个用量梯度(2.5,5,10,20 g/kg)且配施尿素处理,开展60天室内培养试验。结果表明:随着培养进行,BR和BB处理土壤pH均先升高后降低,交换性酸和交换性盐基离子含量呈上升趋势。培养60天时,随着BR和BB施用量增加,对提升土壤pH、CEC及盐基饱和度,降低交换性酸、交换性铝等效果越明显,且BR效果优于BB。与N处理相比,BR和BB使土壤pH分别提升0.24~3.43和0.21~3.40个单位,交换性酸分别降低45.55%~97.25%和34.01%~96.70%,[JP]交换性铝分别降低46.95%~99.75%和38.99%~99.00%,CEC分别提升7.02%~170.74%和6.52%~134.90%,盐基饱和度分别增加29.40%~51.61%和32.08%~53.90%。施用炭基肥可以提高蜜柚果园酸性土壤pH,减少土壤交换性酸,大幅度降低交换性铝含量,同时提升土壤CEC和盐基饱和度。蜜柚果园土壤酸化治理炭基肥适宜用量为2.5~5.0 g/kg,水稻秸秆炭基肥效果优于竹屑炭基肥。研究结果为蜜柚果园酸化土壤治理提供科学依据。     

有机肥替代化学氮肥提升红壤抗酸化能力

  【目的】  长期过量施用化学氮肥加剧了红壤区农田土壤酸化,严重制约着该区域农业的可持续发展。施用石灰和有机肥是防治红壤酸化的主要措施,我们研究了有机无机肥配合提高红壤抗酸化能力的作用与机理。  【方法】  本研究基于2009年在湖南祁阳中国农业科学院红壤站开展的有机肥替代化学氮肥长期定位试验,其中4个处理分别为单施化肥(由于酸化严重,于2018年底添加石灰改良)、有机肥替代化肥氮20%、40%和60%,供试有机肥为猪粪。采集2018和2020年的土壤样品,分析各施肥处理红壤pH、交换性酸铝、阳离子交换量、有机质、酸缓冲能力等指标的变化及相互关系。  【结果】  至2018年,单施化肥处理较试验之初土壤pH降低了0.48个单位,交换性酸、铝分别增加了2.74和1.06 cmol/kg;添加石灰改良后,土壤pH升高了0.58个单位,交换性酸、铝分别降低了2.62和1.45 cmol/kg。有机肥替代化肥氮40%和60%处理均可有效防治红壤酸化,其中以替代60%处理效果最佳;至2020年60%有机替代处理土壤pH较初始值提高了0.78个单位,交换性酸和交换性铝分别降低了1.10和1.25 cmol/kg。有机肥替代化肥氮40%和60%处理较单施化肥处理显著提高了土壤阳离子交换量,而石灰改良前后土壤阳离子交换量无显著变化。土壤酸缓冲曲线表明,土壤交换性铝含量随着pH的降低而显著升高,单施化肥、有机肥替代化肥氮20%、40%和60%处理的斜率分别为2.71、2.42、1.93和0.16;土壤交换性铝对pH响应斜率与土壤pH、交换性镁、阳离子交换量、交换性钾、有机质含量呈极显著或显著负相关关系。  【结论】  有机肥替代40%以上化学氮肥既能防治红壤酸化,又能提升红壤抗酸化能力。土壤阳离子交换量和有机质可能是导致土壤交换性铝对pH响应差异的主要因素,即阳离子交换量和有机质含量高的土壤pH降低1个单位时,交换性铝增幅较小,但其作用机理还有待进一步研究。     

不同利用方式对潮棕壤交换性钾钠及盐基总量的影响

为深刻认识土地利用变化对土壤交换性离子的影响,本文对潮棕壤水稻田、玉米地、撂荒地和人工林地4种土地利用方式经过14年后,在0～150cm剖面中土壤交换性钾、钠、交换性盐基总量的剖面分布及交换性钾钠比值变化进行了比较研究。结果表明,林地和撂荒地各土层交换性K含量及土体中交换性K储量具有高于水稻田和玉米地的趋势;水稻田和撂荒地0～20cm各土层的交换性Na含量显著高于林地和玉米地;林地0～150cm深度土壤交换性Na储量显著高于其他三种利用方式(P<0.05);0～150cm深度内土壤交换性盐基总储量大小依次为林地、玉米地、撂荒地、水稻田;水稻田剖面土壤交换性K/Na随土层深度增加而增大,其他3种土地利用方式则是随土层深度增加而降低。土壤管理和植物自身的特性在土壤剖面中交换性离子的构成以及土壤交换性盐基库的重建等方面可能起到重要作用。     

Effects of Cement Dust on Soil Chemical Properties in the Calabar Environment,Southeastern Nigeria

Abstract

Some chemical properties of soils around the Calabar Cement Company operational area were studied from three profile pits sited at the crest, upper slope, and middle slope topographic positions. The results showed that the soil pH was moderately to slightly acid (mean 5.8), organic‐matter content was moderate (mean 2.54%), total N (N) content was low (mean 0.04%), and available phosphorus (P) was high (mean 87.43 mg/kg). Exchangeable calcium (Ca) content was moderate to high (3.02 to 7.44 cmol/kg) in the surface soil; most samples had low magnesium (Mg) content (mean 0.25 cmol/kg), medium concentration of exchangeable potassium (K) (mean 0.10 cmol/kg), and medium to high exchangeable sodium (Na) (0.27 to 1.38 cmol/kg). The exchange acidity was low (mean 1.58 cmol/kg), and effective cation exchange capacity (ECEC) had low to medium (2.50 to 15.17 cmol/kg) values. The percentage of base saturation was high with most soils having values greater than 50% (mean 70.8%). The moderate to high content of Ca and the favorable pH in the soils of the study area are uncommon in the coastal plain soils of southern Nigeria; these, therefore, were readily attributable to the continuous deposition of cement dusts on the surface and leaching into deeper horizons.     

浙江中部红壤施用石灰对土壤交换性钙、镁及土壤酸度的影响

为了确定红壤施用石灰后钙、镁移动和土壤酸化速率,监测了耕层（10～20ｃｍ）和底土（20～60ｃｍ）的ｐＨ和交换性Ca2+、Mg2+、Al2+的长期变化。结果表明,耕层交换性Ca2+在施用石灰后的一年半时间达到最高值,此后随着时间的推移而急剧减少;而底土的交换性Ca2+随石灰用量的增加和施用石灰后时间的推移而增加。镁在土壤剖面中的移动比钙快;施用石灰后耕层和底土酸度的降低与交换性Ca2+的增加基本同步。在本试验条件下,不论施用石灰与否都存在着复酸化过程,但施用石灰后复酸化作用更强。     

近30年我国典型水稻土肥力演变特征

【目的】 水稻土是我国面积最大、分布最广的耕地土壤类型,水稻产量约占全国粮食总产量的二分之一,明确水稻土养分演变规律对其质量建设和生产力输出有重要意义。本研究拟以136个国家级水稻土长期定位监测点为平台,对20世纪80年代以来近30年的水稻土肥力和生产力水平进行分析,以期探明我国水稻土肥力和生产力的演变特征,为水稻土合理培肥管理提供科学依据和指导。 【方法】 利用时间趋势分析结合平均值及中值分析的方法对水稻土常规施肥下土壤养分和作物产量的变化趋势进行了分析,分别总结了水稻土有机质、全氮、有效磷、速效钾、pH以及作物产量在不同监测时期的演变特征和总体变化趋势;运用主成分分析和冗余分析分别对上述5个肥力因子和作物产量进行分析,得出水稻土肥力演变的主要贡献因子和影响水稻土作物产量的主控肥力因子。 【结果】 近30年常规施肥下水稻土肥力监测结果显示,与监测初期相比,水稻土有机质 (31.3～32.2 g/kg) 和全氮 (1.88～1.92 g/kg) 含量基本稳定,土壤速效养分含量明显升高。2012—2016年间水稻土有效磷平均含量 (20.1 mg/kg),比监测初期平均值 (15.2 mg/kg) 显著提高了32.2%;2012—2016年间水稻土速效钾平均含量 (92.1 mg/kg) 比监测初期 (77.8 mg/kg) 提高了18.4%。经过近30年施肥,水稻土pH值下降了0.35个单位。主成分分析结果表明,水稻土肥力提高的两个决定因子是土壤速效钾和有效磷。冗余分析结果表明,影响作物产量的主要肥力因子是土壤速效钾、有效磷和有机质。 【结论】 近30年农民习惯施肥管理模式下,水稻土整体肥力略有提高,生产力水平明显提高,但土壤pH值降低,有酸化趋势;水稻土肥力演变的主要障碍因子是土壤有机质和全氮,所以水稻土培肥应该在平衡施用氮磷钾肥的基础上合理配施有机肥或秸秆。      

名山河流域不同土壤类型和土地利用方式下有机碳的分布特征

以名山河流域不同类型土壤为研究对象,研究了不同土地利用方式下土壤有机碳和团聚体中有机碳含量的分布特征。结果表明:(1)名山河流域3种类型的土壤有机碳含量在17.50~34.70g/kg之间,含量高低表现为水稻土黄壤紫色土,水稻土含量分别是黄壤和紫色土的1.32,1.39倍;从不同的土地利用方式看,水田土壤有机碳及活性有机碳含量显著高于旱地、茶园和果园,土壤活性有机碳与土壤有机碳呈极显著正相关(R2=0.884 6);(2)土壤有机碳含量在土壤剖面中表现出随着土层深度的增加而降低的趋势,表层土壤(0—20cm)有机碳含量由高到低依次为水稻土黄壤紫色土,下层土壤(20—40cm)有机碳含量为水稻土紫色土黄壤,土壤活性有机碳含量的分布具有相似规律;(3)在不同土地利用方式下,表层土壤(0—20cm)有机碳含量大小关系表现为水田旱地果园茶园,下层土壤(20—40cm)有机碳含量表现为水田果园茶园旱地,水田表层、下层土壤活性有机碳含量均极显著地高于旱地、果园、茶园,再次证明活性有机碳是表征有机碳特性的重要指标;(4)3种类型土壤的团聚体在不同的利用方式下的有机碳含量表现出随着土壤剖面加深而降低的趋势,土壤团聚体的单位有机碳含量随着粒径的减小呈现波浪形的变化趋势,各粒径团聚体中的有机碳含量与土壤有机碳含量呈正相关关系。综上可知,土壤类型的差异和土地利用方式的不同会对土壤有机碳及各粒径团聚体中有机碳的含量及分布特征产生一定的影响。