煤矸石主要物理特性及在栽培基质中应用的可行性分析

针对煤矿区煤矸石堆积,污染环境,堵塞河道,易造成地质安全等问题,谋求将煤矸石用于栽培基质的主要物料和低产土壤的改良剂。基于煤矸石在栽培基质中应用的可行性为主要研究目标,分别以采自陕西彬县、神木煤矸石为材料,研究了煤矸石的比重、斥水特性及改良措施与效果,结果表明:彬县和神木两地的煤矸石比重分别为1.89 g·cm^-3和2.06 g·cm^-3;神木煤矸石具有轻微斥水性,掺混6.31%以上的农田耕层土壤就能达到消除斥水性的目的;而彬县煤矸石具有严重斥水性,需用0.2%的湿润剂溶液喷洒煤矸石,就能达到消除斥水性的障碍,且效果较为持久。由此得出结论是,就煤矸石的物理性状而言,尽管存在着不同的斥水性障碍,但通过一定的改良,就可具备在栽培基质中使用的可行性。     

川西北高寒沙地红柳灌丛内外有机碳及腐殖质碳组分变化特征

为了解川西北高寒沙地红柳对土壤有机碳及腐殖质碳组分的影响,选取了沙地上修复24 a的红柳灌丛作为研究对象,通过野外调查并结合土壤样品采集和室内分析,研究了川西北沙地红柳灌丛根区(SR)、灌丛中部(SM)、灌丛边缘(SE)、灌丛外部(SO)的0~20,20~40 cm和40~60 cm土层土壤有机碳及腐殖质碳组分变化特征。结果表明:随着距灌丛植株水平距离的增加,土壤有机碳(SOC)、胡敏酸碳(HAC)、富里酸碳(FAC)和胡敏素碳(HMC)含量均呈现下降的特征;0~20 cm表层土壤,灌丛根区、灌丛中部和灌丛边缘土壤有机碳含量分别为灌丛外部的1.86倍、2.35倍和1.63倍,灌丛根区、灌丛中部和灌丛边缘土壤腐殖质碳含量分别为灌丛外部的1.96倍、0.68倍和1.22倍;在距灌丛植株水平距离相同条件下,随土层深度增加,土壤有机碳及腐殖质碳各组分含量呈降低趋势;在灌丛根区,20~40 cm和40~60 cm土层土壤有机碳相对于0~20 cm土层分别降低了32.31%和38.38%,20~40 cm和40~60 cm土层土壤腐殖质碳相对于0~20 cm土层分别降低了49.34%和53.40%。研究得出,红柳灌丛内外土壤有机碳及腐殖质碳组分存在空间异质性分布。     

陕西省泥炭油页岩草炭三种有机矿藏资源基本性状及农业利用的可行性分析

对陕西蕴藏的泥炭、油页岩和草炭3种主要有机矿藏所含的有机物质、矿质养分、水溶性盐分含量和重金属组成进行了系统测定分析,结果表明：在农业应用中,3种有机矿藏资源的最大优势是有机质含量高;限制性因素是沥青含量高、水溶性盐分含量高（尤其是硫酸盐含量高）、重金属砷含量高。在农业利用中可以作为混合基质的配料使用,不宜直接作为栽培基质。     

外源铅在土壤中的年际变化及对土壤有机碳矿化和速效养分的影响

以关中土为供试土样进行田间试验,向耕层土壤中添加不同浓度外源铅(Pb0:背景值,CK;Pb1:175 mg·kg~(-1)+背景值;Pb2:350 mg·kg~(-1)+背景值),进行小麦—玉米轮作试验。分别于2011—2013年小麦收获季采集耕层(0~20 cm)土壤,分析土壤中铅全量及有效态铅含量的年际变化,以及铅对小麦-玉米轮作模式下土壤有机碳(SOC)、溶解性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)、碱解氮、速效磷、速效钾含量的影响。结果表明,三年中,施铅处理下土壤中铅全量及有效态铅含量分别下降13.22%和30.65%,总体呈现逐年下降趋势。与对照(CK)相比,Pb1、Pb2处理下SOC平均含量分别下降了16.30%和11.86%;DOC平均含量分别下降了4.05%和7.34%,与土壤铅含量呈现显著负相关关系;低浓度铅污染下土壤微生物商(q M)显著高于对照土壤,微生物量碳含量变化不显著。此外,土壤速效养分的分析显示,土壤碱解氮含量在外源铅加入初期下降明显,且在Pb1处理下碱解氮减少量最大;土壤速效磷含量随土壤铅含量增加而呈现下降趋势;土壤速效钾含量则随土壤铅含量的增加而增加。试验表明,外源铅的加入影响了土壤有机碳的稳定性,对土壤碳、氮循环产生了一定的影响;能够与土壤溶液中的磷酸根生成难溶性盐,与土壤胶体或土壤矿物晶格中的K+发生置换,加大土壤速效养分的流失风险。     

陇中旱地不同保护性耕作方式表层土壤结构和有机碳含量比较分析

在陇中黄土高原半干旱区进行保护性耕作定位试验,研究了不同保护性耕作措施对表层土壤结构和有机碳含量的影响。结果表明:与传统耕作(T)、传统耕作结合秸秆还田(TS)相比,免耕秸秆覆盖(NTS)土壤容重在作物生长期保持稳定;虽然两种序列NTS处理土壤总孔度较低,但其>30μm的非毛管孔度显著高于其它三种处理,W→P→W序列(2002年小麦→2003年豌豆→2004年小麦)NTS处理分别比T处理、TS处理和NT处理提高3.605%、4.749%、3.338%;P→W→P序列(2002年豌豆→2003年小麦→2004年豌豆)NTS处理分别比T处理、TS处理和NT处理提高2.834%、4.023%、2.728%;就大团聚体(>0.25 mm)含量而言,W→P→W序列下T处理、TS处理、NT处理和NTS处理分别为7.412%、9.493%、9.098%、10.577%,P→W→P序列下分别为7.600%、10.027%、8.085%、9.933%,且统计分析表明两种序列下NTS处理均与T和TS两处理差异显著。同时发现,NTS处理可显著增加土壤有机碳含量,两种序列下分别比T处理增加0.958 g/kg和1.045 g/kg,而单一的免耕(NT)或覆盖(TS)效果并不显著。     

胶莱平原县域表土有机碳空间变异特征研究及自相关分析

土壤有机碳是土地质量的重要指标,其含量多少直接影响土地生产力。胶莱平原是山东半岛重要的粮食产地,对其土壤有机碳空间变异的研究可以为区域农田土壤养分评估以及土地可持续利用管理提供参考。文中以胶莱平原典型县域腹地安丘市为研究区,综合运用变异函数和空间自相关分析方法,从土壤有机碳空间变异性、自相关性等角度揭示土壤有机碳的空间分布特征。结果表明,安丘市土壤有机碳含量均值为7.42g·kg^-1,处于中等水平;变异系数为37.47%,属于中等程度变异。土壤有机碳空间分布整体呈现西低东高的趋势,空间自相关分析显示该区域土壤有机碳空间分布具有聚集性,并非呈现随机分布特点。土壤有机碳在该地理空间上具有正相关性,以高值聚类和低值聚类为主,分别分布在东部冲积平原地带和西南山区。土壤有机碳与环境因子的灰色关联分析表明,土壤质地和人类活动是影响高值聚类区形成的主导因素,较低的NDVI是影响西南山区低值聚类的主导因素。研究结果为胶莱平原土壤资源管理和双碳战略实施提供重要的技术参考。     

绿洲化过程中塔里木地区农田土壤固碳速率与驱动因素分析

通过对不同时期塔里木北部灌区农田样地土壤采样及剖面分析,结合第二次全国土壤普查和塔里木北部灌区相关农业资料,利用Arc GIS软件分析农田土壤有机碳储量和碳密度变化,揭示绿洲化过程中塔里木北部灌区农田土壤有机碳库的演变规律,分析影响土壤有机碳固存的主要因素。结果表明:1灌区不同类型土壤的固碳能力差异显著,有机碳含量从高至低依次为草甸土、盐土、潮土和风沙土;剖面土壤有机碳含量自上而下递减,其中表层土壤有机碳含量高达2~8 g·kg~(-1)。2剖面0~20 cm和20~40 cm深度的平均土壤有机碳密度分别为(1.36±0.09)kg·m~(-2)和(1.10±0.07)kg·m~(-2),其中风沙土的土壤有机碳密度远低于该区平均水平。3与1981年相比,2011年塔里木北部灌区土壤有机碳密度增量不明显,固碳速率为-0.01~0.03 kg·m~(-2)·a~(-1);不同类型土壤的有机碳密度变化差异显著。总体而言,在绿洲化过程中,新疆塔里木北部灌区的土壤有机碳含量呈增加趋势,土地开发年限及农田管理措施是影响该变化的主要因素。     

不同原料好氧堆肥过程中碳转化特征及腐殖质组分的变化

为探讨不同畜禽粪便（牛粪和羊粪）为主料,添加不同作物秸秆（玉米秸秆和小麦秸秆）为辅料在堆肥过程中的碳转化特征及腐殖质组分的变化规律,采用条垛式好氧堆肥研究了不同原料组合（T1：牛粪+玉米秸秆;T2：牛粪+小麦秸秆;T3：羊粪+玉米秸秆;T4：羊粪+小麦秸秆）在堆肥过程中总有机碳（TOC）、可溶性有机碳（DOC）和腐殖酸含量的碳转化特征以及胡敏酸（HA）和富里酸（FA）的含量变化规律。结果表明：所有处理的TOC含量随堆肥过程的推进而下降,至堆肥结束时T1~T4处理的TOC含量分别下降了22.1%、21.5%、23.6、23.7%;DOC含量也随堆肥过程的推进而降低,至堆肥第15天时降低至最低,T1~T4处理分别降低至6.57、5.47、4.73 g·kg^-1和4.93 g·kg^-1,但不同处理的变化规律明显不同：以牛粪为主料的T1和T2处理在第10天以前几乎无变化,而以羊粪为主料的T3和T4处理从一开始就迅速下降至最低值,至堆肥第15天时T1~T4处理的降幅分别为32.4%、36.5%、51.8%和39.3%;总腐殖酸(THA)含量的增加始于堆肥的第10天,第15天时达到最高值,最高值分别为25.5%、22.5%、29.8%和30.0%,整个堆肥过程中T3和T4处理显著高于T1和T2处理（P＜0.05）。随堆肥过程的推进,游离腐殖酸(FHA)含量逐渐降低,堆肥结束时降幅为7.6%~18.0%; HA含量逐渐增加,至堆肥结束时增幅为65.4%~197.8%,堆肥过程提高了胡敏酸态碳。T3和T4处理的FHA和HA含量在整个堆肥过程中始终高于牛粪组合T1和T2处理。FA含量随堆肥进程推进逐渐下降,至堆肥结束时降幅为44.9%~54.9%。羊粪中较高含量的纤维素、半纤维素和HA可能是堆肥产品中THA和HA含量较高的主要原因,在以牛粪为主料的堆肥配料中适当加入羊粪可以提高堆肥产品的腐殖酸含量和胡敏酸态碳。     

油页岩栽培基质脱盐技术及其效果研究

油页岩有机矿藏含有大量有机质和作物生长所需的矿质养分,但因较高水溶性盐分含量成为它在农业或园艺作物生产中作为栽培基质利用的重要限制因素.试验对油页岩进行了不同洗盐处理,以获得最佳脱盐措施,达到脱盐标准.通过用不同水量冲洗(水样比0:1,1:1,2:1,3:1,4:1,5:1,6:1,7:1,8:1,9:1和10:1)及在不同水温(40℃,50℃,60℃,70℃,80℃,90℃和100℃)下进行脱盐处理后,测定油页岩的酸碱度、电导率、水溶性盐总量和离子(Cl~-、SO_4~(2-)、CO_3~(2-)、HCO_3~-、Ca~(2+)、Mg~(2+)、K~+、Na~+)组成等变化情况,确定出合理的冲水定额及处理措施,探明了各离子淋失规律.试验结果表明:采用5:1的水样比处理,即每千克油页岩冲水定额为5 L水时脱盐效率高,用水量经济;油页岩经过洗盐处理后,pH从5.2可升高到6.58,其盐分含量从7.69 g/kg降低为1.18 g/kg,脱盐率为84.66%,其盐分含量以及酸碱度均达到了大部分栽培作物生长的要求;对洗盐用水适当加温可以取得更好的脱盐效果.     

连续14年保护性耕作对土壤总有机碳和轻组有机碳的影响

依托于2001年布设在陇中黄土高原半干旱雨养农业区的保护性耕作定位试验,于2014年测定了5种保护性耕作(免耕+秸秆覆盖NTS、免耕NT、传统耕作+秸秆翻埋TS、传统耕作+地膜覆盖TP和免耕+地膜覆盖NTP)和传统耕作T处理下小麦-豌豆双序列轮作中表层土壤(0~5、5~10、10~30 cm)总有机碳(SOC)和轻组有机碳(LFOC)在作物生育期前后的变化。结果表明:土壤总有机碳和轻组有机碳在土壤剖面上均随着土层深度的增加而降低;相比传统耕作T,NTS和TS处理能显著提高0~30 cm土层中SOC、LFOC的含量,在作物播种前较T分别提高了19.51%、64.58%和13.36%、42.08%,在收获后分别提高了28.00%、85.37%和18.61%、77.82%,而SOC、LFOC含量NT和TP处理与T处理间差异不显著;从作物播种前至收获后,各处理下0~30 cm土层SOC含量均有减小趋势,其中NTS和TS处理变化量最小,NT和TP处理加大了作物生育期间SOC和LFOC的消耗;LFOC可以灵敏地反应出土壤有机碳的变化。因此,在该区推行以免耕、秸秆覆盖为主的保护性耕作措施更有利于碳的积累和土壤质量的改善,促进该区农业的可持续发展。     

不同温度下添加绿肥对旱作农田土壤有机碳矿化的影响

为揭示气候变暖背景下绿肥添加对旱作农田土壤有机碳矿化的影响,采用室内恒温培养法,研究了添加长武怀豆(S)、黑麦草(R)、长武怀豆与黑麦草混合(M)在5℃、15℃、25℃下的土壤有机碳矿化过程。结果表明:培养温度和绿肥种类及其二者交互作用对土壤有机碳矿化速率均具有显著影响。在15℃和25℃下有机碳矿化速率峰值均出现在培养开始后第2天,然后快速下降并分别在第17天和第22天后趋于稳定;而在5℃下有机碳矿化速率峰值则推迟至第8天出现,然后缓慢下降至第42天后趋于稳定。在为期79 d的培养期间,土壤有机碳平均矿化速率和累积矿化量均随着温度升高而增加。与不添加绿肥的对照(CK)相比, S、M和R处理土壤有机碳累积矿化量提高了10.5～11.6倍(P<0.05),绿肥处理间变化趋势为S>M>R,与其本身含碳量相一致。与CK相比,S、M和R处理土壤温度敏感性(Q₁₀)分别降低了11.0%、11.2%和11.8%。绿肥添加和增温同时还提高了土壤有机碳矿化动力学参数,其中S处理在不同温度下均较其他处理具有更高的土壤有机碳矿化速率常数。与CK相比,土壤碳素和氮素水平...     

甘肃省土壤有机碳储量及空间分布

根据甘肃省第二次土壤普查所得的37个土壤类型、281个典型土壤剖面的理化性质和土壤各类型分布面积,以及1:300万甘肃省纸质土壤图,利用土壤类型法估算了甘肃省土壤有机碳的储量,并借助M ap-G IS软件分析了土壤碳密度的空间分布规律。结果表明:甘肃省土壤有机碳含量约为39.87×108t,占全国储量的4.47%;其中有机碳储量占前5位的土壤类型为亚高山草甸土、高山草甸土、褐土、灰褐土、亚高山草原土,五者之和占全省总储量的39.67%;另外,甘肃省土壤有机碳密度较高,土壤平均碳密度为17.62kg.m-2,高于全国平均水平9.60kg.m-2;泥炭土的有机碳密度最大,高达208.53kg.m-2;粗骨土的碳密度含量最低,为0.73kg.m-2,全省的土壤有机碳密度主要在0~15kg.m-2范围内变动。     

陕北中部黄土区不同种植年限水稻田有机碳矿化对温度的响应

为了探讨陕北中部黄土区不同种植年限水稻田有机碳矿化对温度的响应,以陕北南泥湾水稻种植基地不同种植年限(3、30、78 a)的稻田土壤为研究对象,基于室内35 d培养试验与矿化动态模型研究方法,解析温度对土壤有机碳矿化的影响。结果表明：土壤有机碳累积矿化量和矿化速率均表现为78 a水稻田>30 a水稻田>3 a水稻田>玉米田。土壤累积矿化量、矿化速率、潜在可矿化有机碳含量(C₀)和潜在可矿化有机碳占总有机碳的比值(C₀/SOC)均表现为30℃处理>20℃处理>10℃处理。水稻田矿化累积量均表现为10℃处理(2 015.14 mg·kg^-1)显著低于20℃(2 799.20 mg·kg^-1)和30℃处理(3 078.47 mg·kg^-1)(P<0.05),但20℃与30℃处理之间无显著差异。玉米田累积矿化量在不同培养温度间没有达到显著差异水平。0～20 cm土层累积矿化量是20～40 cm土层的1.18倍。供试土壤在温度从10℃升高到20℃时的温...     

盐渍化弃耕地不同恢复年限土壤有机碳及其碳库管理指数变化

对干旱区盐渍化弃耕地不同恢复年限土壤有机碳及其碳库管理指数的变化进行分析,结果表明,弃耕地恢复初期土壤有机碳及活性有机碳（LOC）含量均低于弃耕地（CK）,恢复3年（R3）、恢复5（R5）年和恢复10（R10）年的 LOC 都显著高于弃耕地,分别高出20．28％、16．00％和16．45％,土壤有机碳及活性有机碳含量均随着土层加深而降低,土壤碳库管理指数 CMI 在恢复初期低于 CK ,随着恢复年限的增加,R3,R5,R10土壤 CMI 显著高于CK 54．72％、19．79％和17．73％,R3、R5和 R10分别是 R1的3．20、2．48 和 2．43倍,表明干旱区盐渍化弃耕地经垦殖恢复后显著改善了土壤碳库质量,增加了土壤碳汇功能。相关分析表明,土壤 LOC 和 CMI 与土壤 Olsen－P 呈显著正相关关系,与 TOC 相比更能反映不同恢复年限土壤碳库的变化。     

麦后复种绿肥对土壤有机碳及其固持特征的影响

设置不同减施化肥+绿肥处理,分析麦后复种毛叶苕子对土壤有机碳、土壤团聚体有机碳含量、分布、富集系数及贡献率的影响.结果表明:土壤有机碳含量在小麦不同生育期存在差异,复种毛叶苕子后土壤有机碳含量显著增加,绿肥初花期土壤有机碳含量较绿肥播种前提高了11.3％;不同减施化肥+绿肥处理团聚体有机碳含量与团聚体粒级分布有差异,随...     

长期定位施肥对旱作农田土壤有机碳及其组分的影响

基于田间定位试验,研究了长期施肥对旱作冬小麦农田土壤有机碳及其组分的影响,试验包括4个处理:不施肥(CK)、氮磷配施(NP)、化肥与有机肥配施(NPM)以及长期休闲地(BL)。结果表明:长期持续施肥30年后,在0~30 cm土层,NPM处理土壤有机碳、微生物量碳、潜在矿化碳以及碳库管理指数分别较CK提高了42.2%、55.9%、40.9%和40.0%(P0.05),NP处理土壤有机碳和微生物量碳与CK差异不显著,潜在矿化碳和碳库管理指数分别提高了29.1%和20.0%(P0.05),施肥对两种活性有机碳含量的影响在15~30 cm土层表现更加显著;与种植作物相比,长期休闲显著降低了土壤潜在矿化碳含量,BL处理较CK降低了20.5%(P0.05)。相关性分析表明,土壤有机碳、潜在矿化碳、微生物量碳以及碳库管理指数两两之间存在着显著的相关性,且有机碳组分含量与土壤有机碳含量在处理间变化具有一致性(除NP处理外),两种活性有机碳相对含量在各处理间差异均不显著。总的来说,长期持续施入有机肥能够有效地增加旱作农田土壤有机碳同时增加其活性组分,有助于培肥地力和土壤固碳。