生物质炭对旱地红壤理化性状和作物产量的持续效应

以江西进贤旱地红壤为供试土壤,连续3a观测施用生物质炭(0t/hm2,2.5t/hm2,5t/hm2,10t/hm2,20t/hm2,30t/hm2和40t/hm2)后土壤容重、孔隙度、饱和导水率、土壤pH、有机碳、阳离子交换量及油菜和红薯产量的变化。结果表明:生物质炭连续3a降低土壤容重,提高了土壤孔隙度和土壤饱和导水率,提升了土壤pH,增加了土壤有机碳和阳离子交换量;油菜和红薯产量均随生物质炭施用量的增加而增加,且红薯产量增幅大于油菜。随种植年限的延长,作物产量增幅越大。高施用量(40t/hm2)处理在旱地红壤上的改良效果和增产效应最好,施用生物质炭后第3a其土壤容重下降了0.17g/cm3,土壤孔隙度和饱和导水率分别增加了11.71%和126.57%,土壤pH、有机碳和阳离子交换量分别提高了7.25%,47.88%和44.61%,油菜和红薯产量分别增加了1.23t/hm2和14.83t/hm2。在连续3a内,旱地红壤施用生物质炭对改善土壤理化性状,维持作物增产具有持续效应,为生物质炭在红壤地区的大规模推广应用提供了科学依据。     

太湖地区典型水稻土中速效磷变化规律研究

为了定量研究太湖地区农田土壤中速效磷的变化情况,本文对不同季节太湖地区三种典型水稻土(白土、黄泥土和乌栅土)中土壤速效磷的含量进行了分析。结果表明:速效磷含量在土壤剖面中由上层到下层呈现逐渐递减的趋势。三种土壤均以耕层含量为最高,在45cm以下基本上趋于稳定,但在接近地下水时又略有上升。季节性变化方面,速效磷含量一般在2月份的小麦分蘖-拔节期和9月份的水稻齐穗期较高。影响土壤速效磷含量的因素很多,经分析:土壤速效磷的含量与土壤的有机质含量呈极显著的线性正相关关系;旱作条件下与全磷含量之间呈显著的幂函数相关关系,在水作条件下与全磷含量之间呈极显著的线性正相关关系;与土壤的pH又有显著的线性负相关关系。     

基于神经网络的混沌时间序列土壤墒情预测预报

土壤墒情预测预报对农业生产、水分循环的研究具有重要的意义。应用混沌理论对具有混沌特性的土壤墒情时间序列进行相空间重构,利用神经网络对土壤墒情时间混沌序列重构相空间中相点的演化过程进行了学习、训练及预测。结果表明,该方法所需的参数较少,简单易行,即只需要土壤墒情时间序列数据。通过对预测预报值与实测数据进行比较,证实了该方法相对误差较小,预测精度高,有一定的可靠性和实用性。     

生物质炭和猪场沼液对潮土水力特征参数的影响

以黄淮海平原高产农田4年的定位试验为基础,研究施用生物质炭和猪场沼液对潮土水力特征参数及持水特性的影响。结果表明:生物炭和猪场沼液处理在不同程度上改善土壤容重和总孔隙度状况,提高土壤的持水性能,二者田间持水量分别比对照提高15.34%和13.83%,有效水含量分别提高16.20%和25.87%。对于土壤pH和饱和导水率的影响,二者表现不一,生物质炭处理使土壤pH略有升高,饱和导水率下降;沼液处理使pH下降,使饱和导水率增加。     

太湖地区土壤中氮和速效磷的空间变异

对太湖地区2种主要水稻土类型白土和乌栅土在土壤剖面中氮素和速效磷含量的空间变异进行了研究。结果显示：NH_4^＋ -N在土壤剖面中的空间变异为从土壤上层到下层呈逐渐递减趋势,以表土层含量为最高,表层以下基本上趋于稳定;硝态氮含量随土层深度的加深呈现逐渐降低的趋势。速效磷的空间变异不如NH_4^＋ -N明显,白土中速效磷呈由表层随土层深度的增加而增加,在12～20cm土层达到最大,接着又随土层深度的增加而降低,乌栅土基本呈逐渐下降的趋势;2种土壤中pH值变化不大,但均呈升高趋势。     

基于BP神经网络的太湖典型农田土壤水分动态模拟

收集太湖典型农田2010年10—12月和2011年3—6月2个时间段的逐日气象资料和土壤水分资料,运用BP(back propagation)神经网络和缺省因子分析法确定影响该地区土壤水分动态的主要气象因子(降水量、蒸发量、平均气温和平均地表温度以及平均风速),以这些主要影响因子作为输入变量建立该地区土壤水分动态模拟的BP神经网络模型。利用100组实测样本对神经网络进行训练,用剩余的64组实测样本进行检验。结果表明:0～14 cm和14～33 cm土壤含水量模拟的平均相对误差(MARE)最大为0.062 9,均方根误差(RMSE)最大为1.764,不同土壤层次的训练样本和检验样本的精度(PA)都在0.87以上。因此,BP神经网络用于太湖典型农田的土壤水分动态模拟是可行的。     

多环芳烃污染土壤的植物-微生物联合修复初探

在温室盆栽条件下,通过种植紫花苜蓿单独或联合接种菌根真菌(Glomus caledonium L.)(AM)和多环芳烃专性降解菌(DB),研究了利用植物-微生物强化修复多环芳烃(PAHs)长期污染土壤的效果。试验结果表明,接种菌根真菌和PAHs专性降解菌能促进紫花苜蓿的生长和土壤中PAHs的降解。经过90天修复试验,种植紫花苜蓿接种AM、DB和DB+AM处理的PAHs的降解率分别为47.9%、49.6%、60.1%,均高于只种植紫花苜蓿的对照处理(CK)(21.7%)。另外,随着PAHs苯环数的增加,其平均降解率逐渐降低,但是接种PAHs专性降解菌能够提高4环和5环PAHs的降解率。同时也发现土壤中脱氢酶活性和PAHs降解菌数量越高的处理,土壤PAHs的降解率也越高,这也是种植紫花苜蓿接种微生物能够有效促进土壤PAHs降解的原因。     

生物有机肥对土壤-水稻系统中Cd形态及迁移特征的影响

[目的]探究稻田土壤中Cd形态转化与生物有机肥施用量之间的关系,及水稻植株体内各器官Cd的累积分配特征,以期为研究区提供经济安全的水稻生产指导方案。[方法]在湖南省长沙市红壤稻田进行了2 a的田间定位试验,期间设置了0,10,20,30与40 t/hm~2共5个生物有机肥施用量处理,在水稻成熟期采集土壤和水稻样品,分析了生物有机肥对Cd在土壤中形态变化、水稻器官中的分配以及持续效应的影响。[结果]①生物有机肥施用后可将土壤中酸溶态Cd钝化为可还原态Cd,降低了水稻体内Cd的累积、土壤—根系间富集系数和茎秆—籽粒间转运系数。②高施用量生物有机肥处理下2017和2018年土壤酸溶态Cd较CK均显著降低,最大减少幅度分别为22.42%和7.05%,Cd在水稻不同器官含量的分布为:根系茎秆叶片籽粒。③水稻籽粒Cd含量受土壤酸溶态Cd的直接影响,且酸溶态Cd受pH值、土壤有机质和阳离子交换量的调控。[结论]施用生物有机肥可以提高Cd污染稻田土壤肥力和稻谷产量,降低土壤酸溶态Cd的生物有效性。综合总体表现,当施用量为30 t/hm~2时,有机质含量为255.32 mg/kg的秸秆生物有机肥可以发挥出较好的修复作用。     

太湖地区小麦生育期麦田土壤铵态氮和硝态氮含量的模拟与预测

[目的]以T-FACE(temperature-free air carbon dioxide enrichment)模拟的气候情景下的田间实测数据为参照,对DNDC模型在太湖地区的适用性及拟合效果进行分析,并预测农田土壤中无机氮素的变化趋势。[方法]基于太湖地区稻麦轮作体系的T-FACE田间试验,采用DNDC模型研究了温度升高和CO2含量升高对土壤中硝态氮和铵态氮含量变化的影响。[结果]DNDC模型对试验区耕作层土壤中硝态氮和铵态氮含量的模拟值与田间实测值较为吻合,相关系数分别为0.942 1(P<0.01)和0.763 6(P<0.05),具有较高的可信度。年降水量和氮肥使用量的敏感性指数较大,分别为-2.282、0.692(铵态氮)和-3.417、0.433(硝态氮)。[结论]试验区耕作层土壤内无机氮素含量受气候因子的影响较大,并存在明显的季节性差异。模拟结果在小麦生长季后期与实测值较接近;在生长季前期和施肥后以及CO2含量和温度升高处理后较实测值偏高。降水量和施肥量是影响无机态氮含量的关键因素,年平均温度、p H值也有一定影响。DNDC模型对其他参数的敏感性不高。     

不同母质发育的红壤电荷特性研究

研究了3种不同母质发育的红壤中电荷的差异,比较了不同母质对电荷的影响。结果表明:3种母质发育的红壤中,紫色土发育的红壤中全部负电荷含量明显高于花岗岩发育的红壤和第四纪红色黏土发育的红壤;第四纪红色黏土发育的红壤中正电荷的含量明显高于花岗岩发育的红壤和紫色土发育的红壤;第四纪红色黏土发育的红壤、花岗岩发育的红壤和紫色土发育的红壤中正电荷与pH呈显著性负相关;第四纪红色黏土发育的红壤正电荷与有机质呈显著负相关,花岗岩发育的红壤和紫色土发育的红壤中正电荷与有机质含量呈显著正相关;第四纪红色黏土发育的红壤和紫色土发育的红壤正电荷与黏粒含量呈一元二次线性关系,花岗岩发育的红壤正电荷与黏粒含量呈极显著负相关;紫色土发育的红壤吸附的NH4+-N含量最高,第四纪红色黏土发育的红壤吸附的NO3--N含量最高。通过对3种母质发育的土壤电荷特性的研究,可为不同母质的红壤进行合理施肥与管理提供科学依据。