石灰性土壤交换性钙和镁测定方法的研究

石灰性土壤交换性盐基组成的测定,通行的方法是采用70%乙醇溶液反复洗盐,再经pH 8.50.1 mol L-1氯化铵-70%乙醇(CH3CH2OH)溶液进行多次交换处理,测定交换液中的K+、Na+、Ca2+、Mg2+浓度。但此方法常常受操作步骤繁琐,以及土壤中碳酸盐的溶解量因多次浸提而增加的困扰,最终导致测定结果偏高。基于上述原因,选择不同浓度、不同pH的NH4OAc和NH4Cl 10种交换剂,对比分析10种交换剂中的碳酸盐溶解度和土壤交换性钙镁含量。结果表明,pH=8.5 1 mol L-1氯化铵-70%乙醇(CH3CH2OH)溶液较适合石灰性土壤交换性盐基的测定。此新方法是先经70%乙醇(CH3CH2OH)溶液洗盐,再用pH8.5 1 mol L-1氯化铵(NH4Cl)-70%乙醇(CH3CH2OH)溶液进行一次性交换处理,然后测定交换液的K+、Na+、Ca2+、Mg2+浓度,简化了操作程序的同时有效抑制了土壤碳酸盐的溶解,降低了测定结果的偏差。     

泥炭湿地碳储量核算与其影响因素分析

泥炭湿地占全球陆地表面积的2%~3%和全球湿地面积的40%~70%,却存储3.0×1017~6.0×1017g碳。以前有关泥炭湿地碳储量的研究主要偏重于土壤,尤其在北方,缺乏对植被和枯枝落叶层的综合报道。本文综述了近些年来全球泥炭地碳储量(土壤碳储量、植被碳储量和枯枝落叶层碳储量)核算的研究进展。目前,全球泥炭地碳储量的核算仍存在较大的不确定性,其主要原因是全球泥炭地碳储量核算方法的数据信息不足,缺乏植被生物量、地表凋落物、碳质量分数、深度、容重和面积等全面数据,尤其是关于全球泥炭地面积较大的地区或国家;其次,人为干扰活动也进一步增加了全球泥炭地碳储量估算的不确定性,使得碳储量估算变得更困难。我国湿地面积居亚洲第一,世界第四,然而泥炭地/湿地有机碳储量估算与其他国家比较,相差较大,数据信息不足且存在较大波动。因此,为了提高泥炭湿地碳储量的估计精度和预测陆地生态系统应对气候变化响应机制的准确性,进一步加大泥炭地碳储量研究是非常必要的。     

采用自制流动电位装置测定包铁石英砂的ζ电位

为方便准确地表征大颗粒包被物的带电特征,采用自制的流动电位测定装置测定了包铁石英砂的流动电位,并计算获得其ζ电位。结果表明,该装置能够准确测定包铁石英砂在不同液压差（ΔP）的流动电位（ΔE）,二者具有极好的直线相关性,因此能保证由ΔP与ΔE拟合得到的流动电位系数（C）的准确性。由C计算得到包铁石英砂的ζ电位能够很好地表征其表面电化学特征。在同一种电解质溶液中,包被物ζ电位的绝对值随着包被度的增加而减小。低离子强度下双电层厚度占毛管孔径的比例较大,因此采用流动电位测定包被物ζ电位时必须考虑表面电导的影响。随着离子强度的增加,包铁石英砂的表面双电层受到压缩而造成ζ电位的绝对值减小。采用流动电位法测得包铁石英砂的等电点为4.6。当溶液pH高于等电点时,包被物的ζ电位为负值,且随着pH升高,其ζ电位向负值方向位移。当溶液pH低于等电点时,包被物的ζ电位为正值,且其数值随着pH降低而增加。流动电位法测得的石英砂的ζ电位与传统电泳法测得的石英胶体的ζ电位之间呈极显著的正相关关系,说明流动电位法测定的ζ电位结果可靠。     

单宁酸对不同pH茶园土壤中活性铝形态分布的影响

采集云南省普洱市和江西省南昌县两地典型的茶园土壤,通过添加HCl和Ca(OH)2调节土壤pH,研究不同pH(3.0、3.5、4.0、4.5)茶园土壤添加0.4 mmol·kg 1、2.0 mmol·kg 1、4.0 mmol·kg 1、8.0 mmol·kg 1、12.0 mmol·kg 1单宁酸后,活性铝形态交换态铝(Al3+)、单聚体羟基铝[Al(OH)2+、Al(OH)+2]、酸溶无机铝[Al(OH)03]和腐殖酸铝[Al-HA]的分布特征。结果表明:单宁酸添加量为0~0.4 mmol·kg 1和0~2.0 mmol·kg 1时,江西南昌和云南普洱茶园土壤中交换态铝随土壤pH的增加呈明显下降趋势,而羟基态铝、酸溶无机铝和腐殖酸铝呈逐渐上升趋势;当单宁酸浓度增至2.0 mmol·kg 1以上时,随土壤pH的增加,单宁酸对活性铝释放的抑制作用增强,各形态活性铝含量都较低,且不同pH处理土壤间的差异不显著。0~20 cm土层土壤与20~40 cm土层土壤变化规律大致相似,总体上看,下层土壤活性铝总量高于上层。云南普洱茶园土壤活性铝总量明显高于江西南昌的茶园土壤。相关分析表明,0~20 cm土层土壤中,pH与羟基态铝、腐殖酸铝、土壤酸碱缓冲容量(pHBC)呈正相关(r=0.796,P0.01;r=0.960,P0.01;r=0.852,P0.01);pHBC与交换态铝、羟基态铝呈负相关(r=0.904,P0.01;r=0.645,P0.05),而与腐殖酸铝呈正相关(r=0.795,P0.01)。同时,单宁酸加入浓度为0~0.4 mmol·kg 1时,土壤pH明显上升,之后随着单宁酸加入浓度的增加土壤pH持续下降,土壤pH(YpH)与单宁浓度(CDN)在此阶段基本符合方程:YpH=0.04CDN+3.82(R2=0.95,P0.01)的线性变化趋势,在单宁酸浓度达到8.0~12.0 mmol·kg 1时,土壤pH基本不再变化。     

土壤含水率监测位置对温室滴灌番茄耗水量估算的影响

土壤水分传感器埋设位置的选择是局部灌溉条件下获得作物根区代表性土壤含水率数据,从而制定滴灌灌溉制度的关键。本文以日光温室滴灌番茄为对象,研究滴灌线源土壤湿润体内含水率分布状况,通过对比距滴灌带不同位置处土壤含水率监测结果估算番茄耗水量的差异,探讨土壤含水率监测的合理位置。结果表明,番茄生育期内14~25 mm的灌水定额主要用于增加0~40 cm土层的土壤含水率,湿润体内日平均土壤含水率分布在75%~100%田间持水率。作物生育期内连续多次滴灌条件下,沿滴灌带单个灌水器形成的湿润土体会充分叠加,形成近似均匀的土壤含水率带状分布,且作物生育期内沿深度方向0~40 cm土层土壤含水率均值无显著性差异,距滴灌带不同水平距离的土壤含水率随时间的变化趋势具有同步特点,无明显的滞后性。以集中80%总根量的土壤深度作为滴灌番茄水分渗漏下界面时,14~25 mm的灌水定额会导致深层渗漏,且深层渗漏量表现出一定的空间变异性。番茄生育期内深层渗漏量约占灌水量的13%。距滴灌带不同位置处的番茄耗水量除在番茄苗期和开花座果期有较大差异外,其余生育阶段的差异均在10%以内。对温室滴灌番茄来说,滴灌高频少量的灌溉特征有利于维持作物根系层适宜的土壤水分状态,监测1个含水率剖面即可满足估算作物耗水量的要求。     

基于核函数支持向量回归机的耕地面积预测

科学预测耕地保有量是耕地保护的基础,对缓解用地矛盾、保证粮食安全具有重要指导意义。为探讨不同核函数支持向量回归机(support vector regression,SVR)对耕地面积预测的影响,该文以惠州市为例,分别采用多元回归、BP神经网络及3种不同核函数SVR建立耕地面积预测模型并进行对比试验。预测结果精度分析显示,RBF核函数SVR预测结果平均相对误差为0.54%,均方根误差为0.007,精度最高;Sigmoid核函数SVR预测结果对应误差分别为1.12%及0.012,精度次之;多项式核函数SVR预测结果对应误差为分别为2.71%及0.032,高于BP神经网络模型,但低于多元回归模型。研究表明,在现有3种常用核函数SVR耕地面积预测模型中,基于RBF核函数SVR模型预测能力最强,其次是sigmoid核函数;而多项式核函数则效果较差。     

甲醛交联碱木质素-聚乙烯醇薄膜的透光性和透气性

为了提高工业碱木质素的利用价值,扩大碱木质素的应用范围,以工业碱木质素和聚乙烯醇为原料,以甲醛为交联剂,利用流延法制备了碱木质素-聚乙烯醇交联反应膜。通过单因素实验探索了碱木质素加入量、甲醛加入量、溶液pH值对碱木质素-聚乙烯醇(PVA,poly vinyl alcohol)反应膜透光性和透气性的影响。采用紫外可见分光光度计分析了薄膜的光学性能,压差法测定薄膜的透气性。采用SEM(scanning electron microscopy)和FTIR(Fourier transform infrared spectroscopy)方法分析反应膜的表面形貌和化学结构,利用静态接触角测量仪测定薄膜的接触角。结果表明:碱木质素加入后,在紫外光区200～400 nm薄膜的透过率为零,对紫外线全吸收,在可见光区400～800 nm薄膜透过率降低,当碱木质素与PVA质量比为1:4时,在600 nm处薄膜的透过率为16.12%;随着甲醛加入量的提高,薄膜可见光区的透光率逐渐增大;随着pH值增大,木质素逐渐溶解,pH值为9时,薄膜600 nm处薄膜透过率为20.85%。与纯PVA薄膜相比较,碱木质素加入后薄膜二氧化碳和氧气的透气性都减小;经甲醛交联后,薄膜的氧气和二氧化碳的透过量都增大;pH值由小到大变化时,碱木质素-聚乙烯醇反应薄膜对二氧化碳和氧气的透气量先增大后减小。FT-IR表征说明碱木质素-聚乙烯醇薄膜结构中有醚键生成,碱木质素和PVA发生了交联反应;电镜图片显示碱木质素-聚乙烯醇反应薄膜表面较光滑;接触角分析说明碱木质素的加入增大了薄膜与水的接触角,薄膜表面亲水性降低,并且交联反应薄膜的接触角大于共混薄膜的接触角,交联提高了薄膜的耐水性。与戊二醛相比甲醛做交联剂时碱木质素和PVA之间的交联反应程度更大,交联薄膜在可见光区的透光性更大。薄膜对紫外线吸收主要是受碱木质素的影响。碱木质素-聚乙烯醇反应膜可作为良好的紫外吸收材料,应用于地膜中。     

福建省农业生态系统氧化亚氮排放量估算及特征分析

N2O是重要的温室气体,了解福建省农业生态系统N2O排放情况及其年代变化规律,对于寻找减排的技术路线与对策,进而实现全国的控制目标有重要意义。本研究基于福建省农业活动水平数据,采用区域氮素循环模型IAP-N方法,估算1991—2010年福建省农业生态系统氧化亚氮(N2O)的排放量(以纯氮量计)并分析其排放特征。结果表明:(1)1991—2010年福建省农业生态系统N2O排放总量(包括农田直接、间接排放,田间秸秆燃烧排放,粪便管理系统排放)呈先增加后降低趋势,从1991年的23 675.3 t·a–1增加到2006年的32 610.4t·a–1,之后降低至30 810.7 t·a–1(2010年)。1991—1995年、1996—2000年、2001—2005年、2006—2010年农业生态系统年平均N2O排放量分别为26 170.7 t·a–1、29 870.0 t·a–1、32 085.8 t·a–1、31 287.6 t·a–1。各类型排放量大小依次为:农田直接(66.2%)-粪便管理系统(20.7%)-农田间接(12.9%)-田间秸秆燃烧(0.2%)。(2)1991—2010年,农田N2O直接排放量呈先增加后降低趋势,从1991年的15 108 t·a–1增加到2006年的21 547 t·a–1,之后下降到2010年的20 594 t·a–1。4个时期年平均N2O直接排放量分别为17 073.0 t·a–1、19 976.8 t·a–1、21 183.4 t·a–1、20 778.6 t·a–1。农田旱作(包括蔬菜地、非蔬菜旱地、水旱轮作的旱季)N2O排放占农田N2O直接排放量的83.0%~90.7%,是农田直接排放的关键源。(3)1991—2010年间,福建省粪便管理系统N2O排放量保持在5 213.2~6 988.0 t·a–1,变化较稳定。粪便管理系统N2O排放的关键源为猪,占粪便管理系统N2O排放量的57.4%~67.9%。(4)2010年,农业生态系统N2O排放高值区主要分布在漳州市、南平市、泉州市和宁德市,其N2O排放量均在4 000 t·a–1以上,占全省总排放量的61.7%,应优先考虑削减这些地区的N2O排放。研究结果为决策者合理利用肥料,制定福建省农业生态系统温室气体减排措施提供科学依据。     

根系分泌物在西瓜/旱作水稻间作减轻西瓜枯萎病中的响应

采用盆栽的方法,研究了西瓜/旱作水稻间作对西瓜枯萎病和西瓜根系分泌物中酚酸、氨基酸、有机酸种类和含量的影响。结果表明:与对照相比,接种西瓜专化型尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporun f.sp.niveum,FON)显著提高了西瓜根系分泌物中酚酸的含量,增加了酚酸的种类如香豆酸,当西瓜/旱作水稻间作时,大部分酚酸的分泌量降低。在接种FON的条件下,西瓜/旱作水稻间作较单作显著降低西瓜根系分泌物中酚酸含量。与对照相比,接种FON提高了西瓜根系分泌中氨基酸的含量,而在西瓜/旱作水稻间作条件下接种FON时,西瓜根分泌物中氨基酸含量没有变化。与对照相比,接种FON显著提高了西瓜根系分泌有机酸的量,当西瓜/旱作水稻间作时,大部分有机酸分泌量降低。在接种FON的条件下,西瓜/旱作水稻间作较单作降低了西瓜根系分泌物中有机酸含量。总之,接种FON提高了西瓜根系分泌酚酸、氨基酸和有机酸的量,西瓜/旱作水稻间作降低西瓜枯萎病发病率和发病指数,并维持西瓜根系分泌酚酸、氨基酸和有机酸的量不增加,因此,西瓜/旱作水稻间作减轻西瓜枯萎病与西瓜根分泌物的调节有关。     

秸秆生物反应堆与菌肥对温室番茄土壤微环境的影响

为研究秸秆生物反应堆、微生物菌肥及两者配套措施对土壤理化性质和微生物功能多样性,以及作物生长的长期影响,试验以传统种植方式为对照(CK,常规栽培),研究了菌肥(T1,微生物菌肥4 kg/667 m2)、内置式秸秆生物反应堆(T2,秸秆(4 t/667 m2)+发酵沟菌剂(8 kg/667 m2)+腐熟猪粪(600 kg/667 m2))及2种措施配套处理(T3,秸秆(4 t/667 m2)+发酵沟菌剂(8 kg/667 m2)+微生物菌肥(4 kg/667 m2)+腐熟猪粪(600 kg/667 m2))对土壤理化性质和微生物功能多样性的影响。结果表明:1)与CK相比,秸秆生物反应堆能够在一定时期内提高土壤含水率;而菌肥能够在一定时期内降低土壤含水率,秸秆生物反应堆能够显著降低土壤酸性和电导率(EC,electrical conductivity)值,缓冲土壤酸化和次生盐渍化;而单施菌肥对土壤酸碱性和EC值没有显著影响。2)秸秆生物反应堆(T2)增加了土壤中有机质的含量和土壤微生物量,降低土壤中速效磷、钾的含量;微生物菌肥(T1)降低了土壤中有机质含量和微生物量,而显著提升了土壤的速效磷、速效钾含量,两种措施配套处理效果则更明显。3)菌肥能够改善土壤微生物对多聚物、碳水化合物和氨基酸的利用效率,而秸秆生物反应堆能够促进土壤微生物对于一部分氨基酸、羧酸类、酚酸类和胺类物质的利用。而2种措施同时使用时,其促进和改善微生物碳代谢能力的作用则更加显著。4)各处理均能够在一定程度上增加各年度番茄产量。综合考虑,认为内置式秸秆生物反应堆和菌肥配套处理(T3)能够更好的改善和修复日光温室连作土壤,增加作物产量,是一种较为有效的农艺措施。