非饱和砂质黏性紫色土崩解特性及MICP加固试验

砂质黏性紫色土遇水极易崩解是导致西南山区土壤侵蚀流失等水土灾害的重要原因,为揭示其崩解规律和机制,改善土体的崩解性,采用自制崩解测量仪对不同初始干密度、含水率及颗粒级配条件下的紫色土进行浸水崩解试验,并从非饱和有效应力角度分析了其崩解演化机制,在此基础上,通过扫描电镜（Scanning Electron Microscope,SEM）探讨利用微生物诱导碳酸钙沉积（Microbial Induced Calcite Precipitation,MICP）加固技术对紫色土崩解性的改善效果。结果表明：1）紫色土浸水崩解全过程包含排气吸水期、平衡期、崩解发展期、崩解残余期4个阶段;2）崩解率与平均崩解速率随初始干密度及含水率的增大而减小,且细颗粒含量越高,平均崩解速率越大;3）紫色土浸水后非饱和有效应力的衰减过程受初始饱和度的影响较大,平均崩解速率随初始饱和度的增大呈指数函数衰减;4）MICP加固土的崩解率和平均崩解速率相较于素土分别下降了73～97个百分点和84%～99%,固化沉积的碳酸钙晶体使土体结构中的微裂隙与大孔隙大幅减少,形成较为致密的孔隙结构,大幅增强了粒间胶结强度,使土体抗崩解性能明显提升。MICP技术可以作为西南山区紫色土水土灾害防治的有效措施。     

唐山市耕地土壤养分变化及改善途径

论述了唐山市土壤肥力自1982年全国第二次土壤普查以来的变化状况,分析了土壤养分含量变化的原因,提出了改善途径。     

复合改良物料对滨海盐土的改土降盐效果与综合评价

为实现泥质滨海盐土低成本快速脱盐后种植经济作物,本研究以磷石膏、牛粪、腐殖酸和玉米秸秆为复合改良物料的原料,利用了"深翻耕、浅改良、高垄作、少滴灌"农艺措施和耐盐植物梯次种植的生物措施,采取L16(45)正交设计开展试验研究,系统分析了不同复合改良物料对泥质滨海重盐土的改土降盐和对经济作物黄蜀葵的增产效果;应用模糊数学评判原理与方法,综合评价了各复合改良物料的改土降盐与增产效应,确定出适合滨海泥质盐土应用的优选复合改良物料。结果表明:在"翻耕40cm,改良30cm,起垄15cm,滴灌土壤基质势控制在?10kPa,前茬种植田菁"的综合农艺措施条件下,本研究中物料成本在2.55～6.01元?m?2的各复合改良物料对泥质滨海盐土均有显著的改土降盐效果,0～10cm土层土壤盐分含量均由10.86g·kg?1下降到2.0 g·kg?1以下, 10～20 cm土层土壤盐分含量下降到2.5 g·kg?1以下; 0～10 cm土层土壤有机质增加到12 g·kg?1以上,土壤碱解氮和有效磷含量提升明显,土壤大团聚体含量增加2.41～7.62倍。以土壤盐分含量、pH、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、微团聚体为评价指标,结合物料成本,筛选出适宜于滨海泥质重盐渍土的最优复合改良物料:22 500 kg·hm?2磷石膏+105 m3·hm?2有机肥+3 750 kg·hm?2腐殖酸+45 m3·hm?2玉米秸秆,该最优复合物料应用两年后,土壤有机质、碱解氮含量最高,与对照相比分别增加181.87%和130.52%,物料施用成本仅4.05元?m?2。     

利用计算机断层扫描技术研究土壤改良措施下土壤孔隙

为探明不同土壤结构改良措施（秸秆覆盖、免耕、有机肥、保水剂）对土壤孔隙特征及分布的影响,采用计算机断层（computed tomography,CT）扫描法定量分析了土壤孔隙的数目、孔隙度及孔隙在土壤剖面上的分布特征。结果表明：不同措施均提高了土壤总孔隙数、大孔隙数及0.13～1.0 mm孔隙数,且其孔隙度也相应提高。同时孔隙成圆率也得到了改善。各处理中以有机肥和免耕处理效果较佳,其次为保水剂和秸秆覆盖,对照最低。此外,不同措施显著提高了土壤的田间持水量和＞0.25 mm 水稳性团聚体含量,降低了土壤容重,且各处理中,仍以有机肥和免耕处理效果最佳,其田间持水量分别较对照提高了15.9%和16.4%,而土壤容重较对照降低了6.8%和8.8%。相关分析表明：田间持水量、容重和＞0.25 mm水稳性团聚体含量与土壤总孔隙度和大孔隙度呈显著或极显著正相关;而土壤容重对于总孔隙度和大孔隙度及孔隙成圆率呈显著负相关。     

不同施肥组合的土壤培肥效果研究

定位试验结果表明,猪厩肥的土壤培肥功能最显著;秸秆对增强土壤供钾能力和改善土壤物理性状具有积极作用,当其与猪厩肥配合施用时培肥效果更突出;化肥对提高作物产量的贡献较大,而对保持提高土壤肥力的作用较小.     

有机肥对涂园土壤的改良效果及施用技术

通过农户调查、田间调查、取土分析和定位试验,认为涂园土壤退化主要是由农民不施有机肥、大量施用化肥、复种指数高和种植掠夺性作物等人为因素引起的;涂园土壤退化的本质是土壤结构差,土壤板结,通气性差,保肥供肥能力差,使作物根系生长困难,抑制作物生长;涂园土壤退化也与土壤酸化有关。针对涂园土壤退化原因采用增施有机肥、测土配方施肥、合理轮作、季节性休耕等措施,其中增施有机肥能明显提高作物产量,提高土壤肥力,主要表现在降低土壤容重,提高土壤有机质,提高土壤阳离子交换量;退化的涂园土壤第一茬施用商品有机肥的适宜用量是15.00 t/hm2,后茬作物商品有机肥施用量可选择3.75～7.50 t/hm2;涂园葱在施用商品有机肥15.00 t/hm2的基础上,氮素的最佳施用量是0.32 t/hm2,相当于施用尿素0.71 t/hm2。     

干热河谷区6种典型林型土壤改良效应评价

采用野外调查和室内分析相结合的方法,测定巧家县境内干热河谷区6种典型林型(华山松+马桑+黑麦草、华山松+兴安落叶松、核桃、华山松、花椒、桑树)林地和对照(农田)的主要理化性质,并利用隶属函数评价法,评价6种林型的土壤改良效应,旨在为退耕还林筛选理想的林型提供科学依据和实践参考.研究结果表明:1)退耕后,不同林型林地土壤物理结构得到不同程度改善,土壤养分状况进一步好转,土壤密度、土壤含水量、有机质质量分数、土壤全量养分和速效养分的质量分数均表现为乔灌草混交林＞乔木混交林＞纯林;2)不同林型土壤改良效应综合评价结果为华山松+马桑+黑麦草＞华山松+兴安落叶松＞华山松＞农田＞桑树＞核桃＞花椒,华山松+马桑+黑麦草乔灌草混交模式土壤改良综合效应最佳,其次是华山松+兴安落叶松:在不同树种的纯林之间,华山松土壤改良效应综合评价最高,核桃和桑树土壤改良效应综合评价相当,花椒最差.可见,华山松+马桑+黑麦草乔灌草混交是当地土壤改良的理想模式,适宜大力推广.     

大同盆地金沙滩盐碱地综合治理技术开发研究

大同盆地苏打型盐碱地，治理难度较大，通过4年来的综合治理试验研究表明：水利措施采用井灌井排、井渠结合，明沟、暗沟、深沟、浅沟密集相结合，地下水位可由改良前的1.63 m下降到2.05 m；化学改良剂(SN—01)连续施用3年后耕作层土壤pH由原来的9.76下降到8.16，EC值由原来的0.54下降到0.22 ms/cm，CO^2-₃消失，HCO^-₃下降89.7%，Na^{+下降76.4%。国产材料石膏、风化煤、黑矾、糠醛渣施用后表层土pH、碱化度都有明显的下降趋势；农业措施采取平整土地，耕作层脱盐率可达55%，深翻后耕作层土壤密度降低11.6%～13.7%；孔隙度提高12.2%～13.7%。增施有机肥后耕作层土壤碱化度可下降69.7%～76%；合理的耕作技术和耕作管理方法具有保墒、抑盐、躲盐的作用，为作物生长创造了良好的环境条件。}     

大同盆地金沙滩盐碱地综合治理技术开发研究

大同盆地苏打型盐碱地,治理难度较大,通过4年来的综合治理试验研究表明水利措施采用井灌井排、井渠结合,明沟、暗沟、深沟、浅沟密集相结合,地下水位可由改良前的1.63 m下降到2.05 m;化学改良剂(SN-01)连续施用3年后耕作层土壤pH由原来的9.76下降到8.16,EC值由原来的0.54下降到0.22 ms/cm,CO2-3消失,HCO-3下降89.7%,Na+下降76.4%.国产材料石膏、风化煤、黑矾、糠醛渣施用后表层土pH、碱化度都有明显的下降趋势;农业措施采取平整土地,耕作层脱盐率可达55%,深翻后耕作层土壤密度降低11.6%～13.7%;孔隙度提高12.2%～13.7%.增施有机肥后耕作层土壤碱化度可下降69.7%～76%;合理的耕作技术和耕作管理方法具有保墒、抑盐、躲盐的作用,为作物生长创造了良好的环境条件.     

稻草和猪粪发酵残渣配施菌剂对大棚连作土壤的改良作用

采用室内培养试验,研究了稻草和猪粪在大棚内生物发酵进行CO2施肥后产生的发酵残渣接种微生物菌剂（EM和By）对大棚连作土壤的改良作用。结果表明,向供试土壤中添加接种微生物菌剂的发酵残渣后,土壤中细菌和放线菌数量与对照相比显著增加,真菌数量也有一定程度的增加,细菌/真菌比值明显提高; 发酵残渣接种（EM+By）菌剂处理下的土壤脲酶活性和酸性磷酸酶活性分别比对照增加NH+4-N 26.7 mg/（kgd）和酚127.0 mg/（kgh）; （EM+By）处理下的土壤pH值比对照提高了1.14个单位; 至培养结束时,土壤中碱解氮、 速效磷和速效钾含量都有较大程度增加,尤其是土壤速效磷。因此,将发酵残渣接种功能微生物菌剂,可作为一种生物有机肥直接在大棚中使用,将其施用到土壤中有利于改善土壤微生物群落结构,加速土壤养分转化,提高土壤速效养分含量,有效缓解连作土壤酸化问题,对大棚连作土壤起到改良作用。     

盆栽研究钢渣用作铁肥对玉米生长和土壤改良的作用

The feasibility of steel slag used as an iron fertilizer was studied in a pot experiment with corn. Slag alone or acidified slag was added to two Fe-deficient calcareous soils at different rates. Results showed that moderate rates （10 and 20 g kg^-1） of slag or acidified slag substantially increased corn dry matter yield and Fe uptake. Application of steel slag increased the residual concentration of ammonium bicarbonate-diethylenetriamine pentaacetic acid （AB-DTPA） extractable Fe in the soils. The increase of extractable Fe was usually proportional to the application rate, and enhanced by the acidification of slag. Steel slag appeared to be a promising and inexpensive source of Fe to alleviate crop Fe chlorosis in Fe-deficient calcareous soils.     

土壤调理剂对滨海吹填土的改良效应

采用蘑菇棒、锯末、诺沃肥、脱硫石膏组成的土壤调理剂,通过调理剂掺拌和水力淋洗相结合的方法,对滨海吹填土进行土壤改良试验,检验该调理剂改良吹填土的可行性,并确定调理剂的最佳用量。研究结果表明:调理剂可有效改善土壤物理性状,减小土壤容重,增大渗透率和非毛管孔隙度。调理剂的使用虽然没有明显改变吹填土土壤盐分的去除总量,但可以有效提高土壤脱盐效率,减少洗盐用水量,试验组用水量为对照组的69.23%。其所去除的盐离子以Cl~-和HCO_3~-为主。调理剂减弱了土壤溶液中盐分对植物的毒害作用,其自身也为植物提供了所需养分;随着调理剂用量的升高,植物生物量也相应增大。综合考虑使用土壤调理剂对滨海吹填土的改良效果,确定其最佳用量为15%。     

我国红壤丘岗区不同生态农业模式的可持续性比较研究

利用问卷调查方法,对江西省余江县121个农户进行逐户调查.根据农业可持续发展原理,采用主成分分析法和综合评价法对纯粮、农牧林、农牧果、农牧加、农牧蔬、农果、农牧药材和农牧等8种生态农业模式的可持续指数进行分析.结果表明,8种生态农业模式可持续指数在0.2000～0.5962间;其中以纯粮模式可持续指数最小,农牧加模式可持续指数最大.纯粮农业模式可持续性指数为0.2000;农牧药材、农牧、农果、农牧蔬和农牧林等模式可持续性指数处于0.31～0.47之间;农牧加和农牧果模式可持续性指数分别为0.5962和0.5133.为促进生态农业可持续性增长,必须拉长生态链条,增加农业生态系统组成,强化生态农业的稳定性.     

土壤改良剂对灌溉咸水冬小麦光合和蒸腾的影响

在天津滨海地区高水位、黏重土壤利用田间小区试验研究调盐土壤改良对微咸水灌溉的冬小麦光合速率、蒸腾速率、气孔导度、叶绿素含量指数等生理指标的影响。结果表明,冬小麦播种前采用适当土壤改良能够提高冬小麦抽穗期、灌浆期的光合速率、叶绿素含量指数,降低气孔导度、蒸腾速率。冬前施用75kg.100m 2改良剂Ⅱ(风化褐煤40%+磷石膏40%+脱硫石膏20%)有利于提高冬小麦灌浆期的光合速率,有降低抽穗期、灌浆期小麦蒸腾速率的效果;小麦冬前施用45 kg.100m 2改良剂I(风化褐煤20%+磷石膏40%+脱硫石膏20%+沸石粉20%)对提高冬小麦抽穗期光合速率有利,同时也提高抽穗期小麦的蒸腾速率;土壤改良对咸水灌溉冬小麦的气孔导度有明显降低效应,冬前施用30 kg.100m 2改良剂Ⅲ(磷石膏40%+脱硫石膏20%+沸石粉40%)冬小麦气孔导度与不采用改良措施相比,抽穗期降低52.28%,灌浆期降低39.51%;冬前施用45kg.100m 2改良剂Ⅱ混合30 kg.100m 2改良剂Ⅲ或75 kg.100m 2改良剂Ⅱ均能够显著提高抽穗、灌浆期冬小麦的叶绿素含量指数;冬前施用45 kg.100m 2改良剂I混合30 kg.100m 2改良剂Ⅲ,即使较高土壤含盐量也能使冬小麦光合速率保持在较高水平,使冬小麦蒸腾速率受土壤含盐量影响较小。     

苏北泥质海岸盐碱地杨树纯林土壤的改良效应

为了深入探讨林分对土壤的改良作用,在苏北泥质海岸的大丰林场选择不同林龄(6a、7a、16a、19a)的杨树纯林,16a水杉纯林及滩涂芦苇地作为对照,测定其标准样地的土壤密度、有机质质量分数、全N及全P质量分数、pH值等土壤理化性质,将不同树龄(杨树)之间,不同树种(杨树与水杉)之间,林地和滩涂芦苇地之间的土壤理化性质做对比分析。结果表明:1)杨树林对土壤具有明显的改良作用,可以减少土壤密度,增加有机质、全N、全P质量分数,降低pH值。2)杨树林改良土壤的作用与林龄、根系分布密切相关。林龄越大,改良土壤的作用能强;土层由上至下,根系分布逐层减少,改良土壤的作用也逐层削弱。     

土壤调理剂的研究和应用进展

综述了土壤调理剂的研究和应用进展。土壤调理剂目前尚无统一定义,且存在不同的分类方法,其主要功能包括改良土壤质地与结构、提高土壤保水供水能力、调节土壤酸碱度、改良盐碱土、改善土壤的养分供应状况、修复重金属污染土壤等。在土壤改良过程中,针对不同土壤障碍问题有针对性地选择土壤调理剂将达到较好的改良效果。然而,土壤调理剂在推广应用中也暴露出一系列问题,包括潜在的环境风险、功能定位和认识问题、产品质量良莠不齐、包装标识混乱等,因此亟待建立一套完善的土壤调理剂科学评价体系。     

Pipeline right‐of‐way construction activities impact on deep soil compaction

A 762‐mm‐diameter pipe 1,886 km long was installed to transfer crude oil in the USA from North Dakota to Illinois. To investigate the impact of construction and restoration practices on long‐term soil productivity and crop yield, vertical soil stresses induced by a Caterpillar (CAT) pipe liner PL 87 (475 kN vehicle load) and semi‐trailer truck (8.9 kN axle load) were studied in a farm field. Soil properties (bulk density and cone penetration resistance) were measured on field zones within the right‐of‐way (ROW) classified according to construction machine trafficking and subsoil tillage (300‐mm‐depth tillage and 450‐mm‐depth tillage in two repeated passes) treatments. At 200 mm depth from the subsoiled surface, the magnitude of peak vertical soil stress from trafficking by the semi‐truck trailer and CAT pipe liner PL 87 was 133 kPa. The peak vertical soil stress at 400 mm soil depth appeared to be influenced by vehicle weight, where the Caterpillar pipe liner PL 87 created soil compaction a magnitude of 1.5 greater than from the semi‐trailer truck. Results from the soil bulk density and soil cone penetration resistance measurements also showed the ROW zones had significantly higher soil compaction than adjacent unaffected corn planted fields. Tillage to 450 mm depth alleviated the deep soil compaction better than the 300‐mm‐depth tillage as measured by soil cone penetration resistance within the ROW zones and the unaffected zone. These results could be incorporated into agricultural mitigation plans in ROW construction utilities to minimize soil and crop damage.     

Biogeochemical interfaces in soil: The interdisciplinary challenge for soil science

Soil, the “Earth's thin skin” serves as the delicate interface between the biosphere, hydrosphere, atmosphere, and lithosphere. It is a dynamic and hierarchically organized system of various organic and inorganic constituents and organisms, the spatial structure of which defines a large, complex, and heterogeneous interface. Biogeochemical processes at soil interfaces are fundamental for the overall soil development, and they are the primary driving force for key ecosystem functions such as plant productivity and water quality. Ultimately, these processes control the fate and transport of contaminants and nutrients into the vadose zone and as such their biogeochemical cycling. The definite objective in biogeochemical‐interface research is to gain a mechanistic understanding of the architecture of these biogeochemical interfaces in soils and of the complex interplay and interdependencies of the physical, chemical, and biological processes acting at and within these dynamic interfaces in soil. The major challenges are (1) to identify the factors controlling the architecture of biogeochemical interfaces, (2) to link the processes operative at the individual molecular and/or organism scale to the phenomena active at the aggregate scale in a mechanistic way, and (3) to explain the behavior of organic chemicals in soil within a general mechanistic framework. To put this in action, integration of soil physical, chemical, and biological disciplines is mandatory. Indispensably, it requires the adaption and development of characterization and probing techniques adapted from the neighboring fields of molecular biology, analytical and computational chemistry as well as materials and nano‐sciences. To shape this field of fundamental soil research, the German Research Foundation (DFG) has granted the Priority Program “Biogeochemical Interfaces in Soil”, in which 22 individual research projects are involved.     

磷石膏改良剂对江苏如东滨海盐土理化性状及小麦生长的影响

江苏沿海地区有大量的滨海盐土,植物难以生长,如能改良,是一种重要的农业资源。本文以如东滩涂滨海盐土为研究对象,采用室内盆栽试验,研究施用磷石膏改良剂对滨海盐土的改良效果。结果表明：磷石膏改良剂能有效的促进小麦的生长,改良剂5的小麦株高比对照2增加47.4%和68.3%,生物量分别增加66.7%和74.4%;随着磷石膏改良剂的用量增加,土壤的养分含量逐渐提高,特别是速效磷,改良剂5比对照1分别增加245.8%和463.4%;土壤盐分由原来的有害氯化钠盐占主导转变为对植物无害的硫酸盐,优化了土壤盐分组合;同时土壤的PH下降,与对照1比,下降幅度分别为7.4%和13.7%,且PH值与磷石膏改良剂的用量呈负相关,说明磷石膏对滨海盐土有很好的改良效果。     

煤基混合物对复垦土壤的改良及苜蓿增产效果

以煤基材料综合利用为目的,根据风化煤、煤矸石和粉煤灰的理化性质,按照特定质量比混合,比例为：风化煤∶煤矸石∶粉煤灰=5∶1∶4,并加入一定量的化学肥料,用于矿区复垦土壤的改良。煤基混合物含有丰富的养分。通过盆栽试验确定,复垦土壤中添加适量的煤基混合物后,养分含量有了显著提高,盆栽试验表明苜蓿生物量比对照提高约一倍,粗蛋白含量亦显著提高。利用煤基混合物改良土壤可以避免单纯施用化肥造成的土壤板结等问题,提高了矿区废弃物的综合利用率。