不同有机物料对黑土腐殖质元素组成的影响

采用盆栽试验,研究施用动物粪便、动物残体、草本残体、木本残体5年后对黑土胡敏酸（HA）、富里酸（FA）和胡敏素（HM）元素组成的影响。结果表明：与CK相比,有机物料施用5年后,黑土HA的C、H含量均显著降低,而缩合度及含氮基团数量提高,并以木本残体作用最显著。除动物粪便处理HA的N含量与CK的大致相同外,其余有机处理N含量均显著提高,各处理HA的O含量由大到小依次为木本残体〉草本残体〉动物粪便〉CK〉动物残体,且各处理差异显著。有机物料的施用可以降低FA的缩合度,并以草本残体作用最显著,同时草本残体施用提高了FA的N含量。而动物残体使FA的H含量显著降低。有机物料FA的C含量表现为草本残体〉木本残体〉CK〉动物残体〉动物粪便,而O含量及氧化度由大到小依次为动物残体〉动物粪便〉CK〉木本残体〉草本残体,且各处理间差异显著。有机物料的施用使HMi的C、H含量下降而使O含量上升,并以草本处理作用最显著,同时草本处理也使HMi的N含量降低。施用有机物料使HMc的氧化度、芳香度提高,结构变复杂。     

不同有机物料对黑土腐殖质结合形态影响差异性的研究

通过盆栽试验,研究了施用不同有机物料后黑土腐殖质结合形态含量及特征变化。结果表明,草本处理松结态腐殖质总量始终高于CK,并且在施用有机物料1a后差异显著,而动物粪便在施用5a后显著高于CK。各处理松结态腐殖质胡敏酸/富里酸（H/F）只在施用1a后表现出明显差异,光密度也只在施用1a后有明显差异,而各处理联结态腐殖质含量表现为施用1a后显著低于CK,随时间延长显著高于CK,施用5a后则无明显差异;光密度在施用5a后才表现出明显差异,草本残体、动物残体显著高于其他处理,木本残体、动物粪便、CK之间则无明显差异。各处理对于稳结态腐殖质含量的影响无明显差异,但对其组成影响并不相同。与CK相比,施用有机物料1a后,紧结态腐殖质含量显著提高,但有机物料之间差异不显著。各处理松/紧表现为,施用1a后,草本残体显著高于其他处理,而木本处理、动物粪便处理显著低于CK,随时间的延长各处理则无明显差异。     

不同盐基离子对黑土胶体zeta电位及凝聚过程的影响

以黑土胶体为研究对象,比较黑土胶体在不同浓度的四种盐基离子Na+、K+、Ca2+、Mg2+体系中的zeta电位、颗粒凝聚动力学过程和平均凝聚速率,明确不同离子界面行为对黑土胶体zeta电位和凝聚过程的影响。研究发现土壤胶体较高的颗粒密度(0.61 g L-1)更有利于获得稳定的zeta电位值;二价阳离子与一价离子相比,因其有更强的压缩双电层能力而引起zeta电位的降低和较强的土壤胶体凝聚过程;同价离子对zeta电位和土壤胶体聚沉影响的差异表现为离子浓度同为200 mmol L-1时,黑土胶体在K+体系中的凝聚速率是Na+体系中的7.65倍,离子浓度同为4 mmol L-1时,黑土胶体在Ca2+体系中的凝聚速率是Mg2+体系中的2.79倍。除了其自身体积的差异还与离子在表面强电场中的极化作用有关。不同盐离子受土壤表面附近电场的强烈影响,在土壤胶体表面固-液界面上被诱导极化,从而易引起胶体zeta电位的不同。该研究为表征土壤胶体表面性质及胶体凝聚过程和团聚体形成理论研究提供基础。     

秸秆还田对长期不同施肥黑土微生物残体碳的影响

  【目的】  研究长期施肥以及秸秆还田对黑土中微生物标识物氨基糖含量的影响,以期为调节黑土碳循环提供理论支撑。  【方法】  吉林省农业科学院黑土长期定位试验始于1990年,2018年选取其中不施肥对照(CK)、单施化肥(NPK)和有机肥配施化肥(MNPK) 三个处理进行秸秆微区田间试验。这三个处理的土壤中分别再设加入1 cm 长玉米秸秆6000 kg/hm2的处理(CKS、NPKS、MNPKS)和不加入玉米秸秆的处理(CK、NPK、MNPK),共6个处理。秸秆与土壤混匀后置于PVC框(长0.9 m、宽0.6 m、高0.6 m)内,PVC框上端高于地面20 cm。在PVC框埋入土壤60天(夏季)、150天(秋季)后,取土样测定理化性状及氨基葡萄糖(GluN)、氨基半乳糖(GalN)和胞壁酸(MurN)含量。微生物真菌残体碳和细菌残体碳含量依据各氨基糖含量计算。  【结果】  与CK相比,NPK和MNPK处理能够促进氨基糖在土壤中的积累,其中第60天氨基葡萄糖分别显著增加18.81%和105.36%;胞壁酸分别显著增加19.62%和129.30%。两种施肥措施均能提升土壤中微生物残体碳的含量,而且MNPK处理微生物残体碳积累量较CK处理高出近1倍。各处理中真菌残体碳含量要远高于细菌残体碳含量,两种施肥措施均会降低真菌残体碳占微生物残体碳的比重,说明施肥会增加细菌在这一过程中对黑土有机碳积累的贡献。NPKS处理氨基葡萄糖占总氨基糖含量百分比明显增加,MNPKS处理真菌来源的氨基葡萄糖所占百分比也在第60天、第150天这两个时期内逐渐上升,表明真菌细胞死亡残体积累量在增加。  【结论】  添加秸秆后的MNPK处理促进了黑土中微生物残体碳的积累,NPK处理与秸秆添加相结合可以提高真菌残体碳在微生物残体碳中所占比重。因此,施肥和秸秆添加会使黑土中微生物群落组成发生变化,从而影响微生物残体的积累特征。     

长期不同施肥的棕壤胶体凝聚动力学比较研究

土壤胶体的凝聚与土壤团聚体的形成密切相关。施肥改变土壤溶液环境，对土壤团聚体形成、土壤结构和土壤物质组成产生影响。探索长期不同施肥影响土壤胶体微观性质和相互作用进而影响土壤宏观现象的关联十分必要。本研究依托三十五年棕壤长期定位施肥监测试验站，选取不施肥处理（CK）、施用氮肥（N）、施用有机肥（M）、氮肥与有机肥配合施用（N+M）四种处理的土壤为研究对象，采用动态光散射技术监测不同施肥处理的土壤胶体凝聚动力学过程，通过对比分析土壤有机质含量、表面化学性质和土壤矿物组成等探究不同施肥处理对土壤胶体凝聚过程的影响。研究发现：四种长期不同施肥处理的棕壤胶体凝聚特征均表现为在低电解质浓度条件下发生慢速凝聚（RLCA）与高电解质浓度条件下的快速凝聚（DLCA）；不同施肥处理胶体在相同电解质体系中的临界聚沉浓度的大小顺序均为M > N+M > CK > N。有机肥的长期施用增加了土壤有机质含量，从而提高了胶体颗粒表面电场强度，加大了胶体颗粒间的静电斥力，加之有机质组分的空间位阻效应使得胶体的凝聚现象减弱；另一方面，长期不同施肥处理并未改变土壤黏土矿物组成类型，但对其相对含量产生影响：其中，有机肥的长期施入使2:1型伊利石的相对含量增加，1:1型高岭石的相对含量减少，长期施用氮肥使伊利石相对含量减少而高岭石相对含量增加。综上，长期不同施肥处理改变棕壤胶体的基本理化性质和矿物组成比例关系，进而影响棕壤胶体的凝聚动力学过程。     

我国几种主要土壤胶体的NH4+吸附特征

本文讨论我国几种主要土壤胶体的NH₄⁺吸附特征。土壤胶体对NH₄⁺的吸附符合两种表面Langmuir方程。土壤胶体对NH₄⁺的结合能力强弱顺序是:黄棕壤>黑土、(土娄)土>红壤>砖红壤,而NH₄⁺的解吸率大小顺序与此相反。Langmuir吸附方程参数K₁与土壤胶体的粘粒矿物组成有关,并与土壤胶体对NH₄⁺的相对偏好性(A值)呈正相关。Langmuir参数(M₁+M₂)与土壤胶体的CEC呈正相关,去有机质(OM.)前后△K₁与△OM.呈反相关。去有机质可增加土壤胶体对NH₄⁺的偏好性。土壤胶体的NH₄⁺吸附和解吸特征决定于其组成和表面性质,并受有机无机复合作用的影响。永久电荷吸附位对NH₄⁺的偏好性较强,而可变电荷吸附位则较弱。     

草木栖、麦秸和泥炭在黑土中腐解特点及对土壤肥力的影响

有机物料田间腐解试验表明,各地均以草木栖分解最快,麦秸次之,泥炭最慢;同一有机物料的分解速率,北部克山均比南部哈尔滨慢。腐殖化系数,各地均以泥炭最大,麦秸次之,草木栖最小;同一有机物料的腐殖化系数,北部克山均比南部哈尔滨大。三种有机物料处理黑土:1.提高了腐殖质的数量和品质,增加了养分贮量和保肥能力,泥炭处理优于其他处理。2.明显地提高了胶体复合有机炭和追加复合度,草木栖处理最好,麦秸次之,再次是泥炭。3.改善了胶体腐殖质结合形态,松结态显著增加,土壤腐殖质更加活化,复合胶体的特性也均得到了改善。     

表面电荷性质对离子在土壤胶体界面扩散的影响

采用动力学方法测定了中性紫色土胶体和砖红壤胶体的电荷性质,研究了不同pH、电解质体系、浓度条件下离子在带电土壤胶体中的扩散过程,分析了两种土壤胶体在不同条件下离子扩散通量和扩散系数的特点。结果表明:1)中性紫色土胶体和砖红壤胶体中离子平衡扩散量为2.6～3.1 mg g-1和0.26～0.51 mg g-1,前者的扩散平衡量是后者的6倍～10倍;2)中性紫色土胶体不同温度条件下,离子扩散系数为1.17×10-9～1.91×10-9cm2s-1,砖红壤胶体中在与其对应温度条件下,离子扩散系数为0.23×10-9～0.45×10-9cm2s-1,前者是后者的4倍～5倍。表面电荷性质对离子在带电土壤胶体界面扩散的影响起决定性作用。     

土壤胶体膨胀的初步研究

应用吸水膨胀计,测定了二种粘土矿物(蒙脱土及高岭士)、三种土壤(红壤、灰褐土、黑士)、五种土壤胶体(<1微米)(红壤、灰褐土、黑土及华北平原的二个胶泥)的吸水曲线与膨胀。各类土壤及土壤胶体的吸水曲线形状各不相同,土壤和胶体的吸水量不仅受粘土矿物所限制,土粒的团聚和分散情况都有关系。红壤(土壤或胶体)的吸水性能与高岭土相似:不显膨胀而有收缩,可说明红壤中含有较多的高岭土。淋溶黑土及其胶体在吸水时的膨胀,颇为显著而无收缩。吸水10天后,氢铝质黑土胶体的体积比吸水前大0.75倍,钠质大1.62倍。其膨胀和吸水的性能与蒙脱土相仿,可说明黑土中含有较多的蒙脱土。灰褐土胶体有膨胀也有收缩。吸水10天后,氢铝质灰褐土胶体的体积,比吸水前增大0.28倍,钠质则膨胀1.11倍。因云泰的膨胀和吸水性能尚无充分资料,故未能比较。华北平原胶泥的膨胀性能类似灰褐土,这种胶泥吸水后可呈溶胶状态,其钠质胶泥的膨胀度都比钠质黑土胶体尤大。在吸水6天后,钠质鸡粪土(28448)的体积比吸水前大1.41倍,狗头胶泥(28450)比吸水前大2.11倍。华北平原胶泥的特性可能与灰褐土胶体相类似,或因其细微胶体含量较多而增高其膨胀度。     

外源有机碳对黑土有机碳及颗粒有机碳的影响

为了阐释外源有机碳在土壤有机碳运转中的作用机制,以黑土为供试材料,进行了5年的室外培养试验,并结合室内全土及颗粒组分单独矿化培养试验,研究了不同外源有机碳对黑土有机碳(SOC)、颗粒有机碳(POC)含量及其矿化特征的影响。试验包括单施化肥、牛粪配施化肥、鸡粪配施化肥、秸秆配施化肥和树叶配施化肥5个处理。结果表明:(1)单施化肥黑土SOC的损失主要来源于POC的损失,外源有机碳有利于SOC和POC的累积,与对照相比,禽畜粪便处理的SOC和POC平均增加幅度分别为16.6%和27.8%,植物残体处理的SOC和POC平均增加幅度分别为27.0%和46.4%;(2)一级动力学方程能较好地描述SOC和POC的矿化动态(R~20.9),且POC比SOC易矿化,POC的60d累积矿化量是SOC的3倍以上;(3)禽畜粪便处理和植物残体处理的POC平均矿化率分别为31.5%和29.8%,禽畜粪便处理的POC更易矿化;(4)外源有机碳有效降低了黑土有机碳的矿化,尤其是牛粪,其SOC矿化率为1.9%,比对照低了3.4%,其POC矿化率为24.8%,比对照低17.4%;(5)外源有机碳在黑土中的碳累积能力表现为树叶秸秆牛粪鸡粪。     

长期不同施肥红壤磷素特征和流失风险研究

为探索长期施肥对红壤磷素吸附固持的影响,分析不同施肥土壤磷流失风险及影响因素。在南方丘陵区红壤上开展了持续25年的长期定位试验,处理包括:不施肥(CK)、施氮肥(N)、施磷肥(P)、施钾肥(K)、施氮磷钾肥(NPK1)、施2倍量氮磷钾肥(NPK2)、单施有机肥(OM)和氮磷钾配施有机肥(MNPK)。研究了不同施肥下土壤全磷、Olsen-P、Mehlich1-P、CaCl2-P含量及磷吸持指数(PSI)、磷饱和度(DPS)的变化,探讨不同施肥处理土壤对磷的吸附和解吸特征,并分析了土壤磷指标与土壤有机碳、pH、CEC之间的关系。结果表明:长期施用化学磷肥有利于补充土壤磷素,特别是土壤全磷,并使Olesn-P和Mehlich 1-P有增加趋势,而对CaCl2-P影响不显著;施用化肥对DPS影响不显著,单施磷会降低PSI,低量氮磷钾提高了PSI,高量氮磷钾处理与对照差异不显著;长期施用有机肥(猪粪)土壤全磷增加,而Olsen-P、Mehlich 1-P和CaCl2-P则大幅累积, PSI显著降低, DPS显著增加。长期施用化肥处理土壤对新添加磷的吸附较强,长期施用有机肥降低了土壤对新添加磷的吸附;土壤全磷、Olsen-P、Mehlich1-P、CaCl2-P、PSI、DPS及最大吸附容量(Qm)与土壤pH、CEC、土壤总有机碳(TSOC)、土壤水溶性有机碳[冷水提取水溶性有机碳(CWSOC)和热水提取水溶性有机碳(HWSOC)]间相关性较高;土壤磷指标和土壤有机碳、pH、CEC指标之间存在典型相关关系,第1对和第2对典型变量的典型相关系数分别为0.997和0.951,达显著水平。研究表明,施用有机肥是调节土壤磷的供给和保持的重要措施,土壤水溶性有机碳和pH可能是反映红壤磷素供应和流失的关键指标。     

土壤主要理化性质对湘粤污染农田镉稳定效果的影响

利用盆栽试验研究了稳定剂(石灰、海泡石联合施用)对湖南、广东两省区不同性质土壤上生长的小青菜(Brassica chinensis L.)生物量、重金属吸收以及土壤pH和重金属提取态含量的影响,探讨了影响镉(Cd)稳定修复效果的土壤性质参数。结果表明:施加稳定剂对增加酸性土壤上小青菜生物量效果显著,土壤pH、有机质(OM)、全量Cd和黏粒是影响小青菜生物量变化的主要因素;土壤pH、阳离子交换量(CEC)、OM、黏粒是影响小青菜Cd含量变化的主要因素;土壤pH、CEC、全量Cd和黏粒是影响土壤提取态Cd含量变化的主要因素。     

Potassium dynamics of a forest soil developed on a weathered schist regolith

Soils of the humid tropics are poor in available potassium due to intensive weathering and leaching of nutrients. A study was conducted to investigate the mineralogy and potassium supplying capacity of a forest soil developed on a weathered schist regolith. The quantity–intensity (Q/I) approach was used in thisstudy. The schist regolith showed deep weathering and intense leaching throughout the profile, resulting in low cation exchange capacity (CEC) and available K in soil and saprolite layers. The mineralogy of the regolith was dominanted by kaolinite, gibbsite and goethite. Feldspar, mica and mica–smectite minerals were observed in the lower saprolite layers. The Q/I parameters showed that the soils and saprolites were low in K supply power. This observation was attributed to weathering and intense leaching. The free energy values of K replacement (ΔG _r°) also suggest that soils and saprolites of the schist regolith were deficient in K. The Q/I parameters significantly correlated with organic carbon and clay content, CEC, pH and exchangeable K.     

Changes in soil C,N, and P with long‐term (58 years) cattle grazing on rough fescue grassland

We investigated soil response to long‐term cattle grazing at stocking rates 0 (CK), 2.4 (MG), and 4.8 (HG) animal unit months ha^–1 on a Rough Fescue (Festuca campestris Rydb.) grassland. Soil organic C and N stocks and available nutrients were not affected by grazing while soil bulk densities (0–30 cm) were higher and P stocks (15–30 cm) were lower under grazing than CK. The slow rate change of soil C and N suggest the rich black grassland soils appear to tolerate intensive grazing.     

长期化肥有机替代对黑土颜色及腐殖物质的影响

基于30年长期定位试验,通过测定黑土光谱反射率和不同腐殖质组分含量,探究了不同施肥对黑土土壤腐殖质含量、土壤颜色及二者之间的关系。试验设置5个处理:(1)休耕(Fallow);(2)不施肥处理(CK);(3)单施化肥(NPK);(4)有机肥部分替代化肥(NPKM);(5)秸秆部分替代化肥处理(NPKS)。结果表明:与NPK处理相比,Fallow、NPKS、NPKM分别显著提高49.7%,74.3%,27.0%的土壤有机碳含量(p<0.05)。NPKM处理中胡敏酸(HA)含量最高为3.9 g/kg,随后依次为CK、NPKS、NPK、Fallow。NPKM、NPKS和Fallow处理中土壤富里酸(FA)含量为2.2~2.3 g/kg,显著高于NPK和CK。NPKM处理中胡敏素(HM)含量为18.6 g/kg,显著高于其他处理(p<0.05)。不同处理间土壤光谱反射率由高到低依次为NPK>Fallow、CK>NPKS>NPKM,与CK处理相比,NPK土壤光谱反射率在平均提高6.5%,NPKS和NPKM则分别降低11.1%和15.1%。根据线性相关分析结果,黑土土壤光谱反射率与土壤HAHM均呈显著负相关关系(p<0.01),相关系数(r)分别为-0.858,-0.681。综合上述结果,长期有机物料投入可以显著提高黑土腐殖物质含量,降低黑土光谱反射率,使黑土颜色加深,而长期化肥施入则使黑土光谱反射率提高,出现"褪色"现象,有机粪肥在黑土中对土壤有机质和腐殖质含量的提升效果优于秸秆。     

长期施肥对土黑碳积累的影响

通过长期定位试验,探讨了20年不施肥（CK）、 单施化肥（NPK）、 秸秆和化肥配施（SNPK）、 常量有机肥和化肥配施（M1NPK）以及高量有机肥和化肥配施（M2NPK）5个施肥处理对土中黑碳含量及积累的影响。结果表明: 与CK处理相比,NKP处理对黑碳含量和积累没有明显影响; 有机肥和化肥配施（M1NPK、 M2NPK）对耕层（020 cm）土壤黑碳含量的影响较大,与CK处理相比,在土壤表层（05 cm）,M1NPK、 M2NPK分别提高了黑碳含量的108%和134%, 510 cm土层中黑碳含量增幅最高,分别提高164%和176%,在整个土层,M1NPK、 M2NPK处理分别增加了1.51和1.55倍; 秸秆和化肥配施（SNPK）下表层黑碳含量也有所增加,但增加幅度相对施用有机肥来说明明显较小。施肥对黑碳含量的影响主要发生在土壤表层,深层土壤黑碳受施肥影响较小。     

CADMIUM ADSORPTION BY SOILS

The Langmuir adsorption equation was found to describe Cd adsorption from dilute solutions at 5°C and 25°C for ten soils from Tuscany. The calculated Langmuir adsorption maxima (Q) and bonding energy coefficients (K) were well correlated with CEC and organic matter content. On the basis of the temperature effect on Q and K, the mechanism of Cd adsorption is discussed.     

黑土肥力变化特点及其与土壤复合胶体性质的关系

黑土占黑龙江省耕地面积一半以上,是肥沃的土壤.但是,开垦后用养结合不好,土壤肥力呈现明显下降的趋势.本文拟从研究黑土肥力下降及其与土壤复合胶体的关系,以及有机质培肥黑土的效果及其对土壤复合胶体的影响,探索黑土肥力下降原因及培育高产黑土的技术途径,以便为快速培育高产黑土提供科学依据.为此,我们采集不同开垦年限的黑土和施用有机质不同程度培肥的黑土,进行了比较研究.