半干旱区全膜覆土穴播对小麦土壤氮素矿化、 无机氮及产量的影响

研究全膜覆土穴播对半干旱区小麦土壤氮素矿化及无机氮的影响,为优化田间氮肥管理措施提供理论依据。于2014 ～ 2017 年在甘肃省中部半干旱区设置定位试验,设全膜覆土穴播(MS)、传统地膜覆盖穴播(M)、露地穴播(CK)3 个处理,研究各处理对春小麦生育期土壤氮素矿化、无机氮及产量的影响。结果表明,MS 较M 处理增加了耕层0 ～ 20 cm 土壤水分含量,提高了0 ～ 15 cm 土壤氮素矿化速率,显著增加了土壤和矿质氮净矿化量,较传统地膜覆盖(M)分别显著提高29.02% 和27.81%。MS 处理增加了0 ～ 20 cm 土层土壤无机氮含量,且以为主,降低了40 ～ 200 cm 深层土壤和无机氮含量, 含量变化不明显。从小麦生长阶段看,小麦生长早期T2 ～ T4(14 ～ 62 d)阶段矿质氮表现为净固持,小麦生长中后期T5 ～ T7(63 ～ 116 d)阶段表现为净矿化,小麦全生育期表现为净矿化,MS、M、CK 处理矿质氮净矿化量分别为23.9、18.7、8.5 mg/kg;在小麦生长中期T5(63 ～ 75 d)阶段MS 处理土壤氮素净矿化速率[1.61 mg/(kg·d)]达到最大,较M[1.39 mg/(kg·d)]和CK[0.27 mg/(kg·d)]分别显著提高15.83% 和496.30%。从小麦产量及水分利用效率看,MS 较M 分别显著增加8.81% ～ 59.45% 和5.91% ～ 22.15%。因此,在本试验条件下,全膜覆土穴播改善了土壤的水热条件,提高了土壤氮素的矿化速率,增加了土壤氮素的有效性,提高了土壤氮素供应能力,显著提高了产量和水分利用效率。     

污泥改良沙土中重金属及营养元素的迁移转化

为探究城市污水厂离心脱水污泥改良沙土对重金属及营养成分迁移转化的影响,利用掺混量为15%的污泥改良沙土作为0—20 cm土层土壤,通过饱和淋洗的方式分析了重金属及营养成分在土层中含量及形态转化,揭示了土层中重金属及营养成分迁移转化规律。结果表明:从重金属总量来看,试验淋洗10次后,土壤表层Cu,Pb,Zn,Cr滞留率较高,分别为78.57%,78.72%,86.35%,76.61%,Ni滞留率较低,为40.37%。但随着淋融次数的增加,重金属都存在一定淋失或向下层土壤迁移的风险;从重金属形态来看,各重金属Ni,Zn,Cr,Cu,Pb活性系数（MF）分别为1.657,0.531,0.265,0.113,0,由此可以得出,Ni,Zn在土壤环境中性质不稳定,Cr,Cu性质较为稳定,Pb最为稳定;改良沙土中氮磷营养元素在淋洗后含量下降,氮的流失率为39.36%,磷的流失率为18.67%,氮素较磷素易发生流失,下层沙土氮提升量高于磷。     

基于功能空间分类的抚仙湖流域“3类空间”时空格局变化

为了了解高原湖泊流域“3类空间”的布局结构,探析流域在发展过程中“3类空间”的格局变化及其变化趋势,本文以抚仙湖流域为研究对象,从土地功能空间分类的角度研究抚仙湖流域“3类空间”分类体系,并分析了2005—2015年流域“3类空间”时空格局变化特征,为抚仙湖流域生态环境保护决策和国土空间格局优化研究提供理论参考。结果表明:（1）2005—2015年抚仙湖流域城镇空间呈上升趋势,10 a增加了71.37%,农业空间呈下降趋势,10 a减少了6.38%,生态空间先升后降,总体增加了0.48%;（2）2005年、2010年和2015年抚仙湖流域“3类空间”格局基本一致,以生态空间为主,但城镇空间格局、农业空间格局和生态空间格局的分布存在明显差别,城镇空间和农业空间主要分布于抚仙湖流域的北部,而生态空间除抚仙湖湖泊水面外在流域四周均有分布;（3）从变化程度上看,“3类空间”格局变化差异显著,城镇空间和农业空间格局变化主要发生在流域北部,而生态空间则在湖泊中部沿岸地区。     

西藏地区生产建设项目扰动地表遥感监测方法与监管应用

西藏地区地域辽阔,生产建设项目类型多样,覆盖范围广,传统的现场调查方法难以满足区域性水土保持监管工作的需求。应用高分一号卫星影像,选择西藏地区生产建设项目扰动范围广的区域,在面向对象分类方法的基础上,开展生产建设项目地表扰动范围提取的技术研究,生产建设项目扰动区的提取精度达到83%以上。将提取结果应用于区域生产建设项目水土保持监管工作中,发现2014—2016年,扰动面积的扩大区域主要集中于在建矿山项目区。     

基于不同分析方法研究磷酸根在矿物表面吸附机制的进展

磷素是植物生长必需的营养元素,也是联系生态系统中生物与非生物作用的关键元素。对磷酸根在矿物表面吸附反应机制的深入认识,有助于了解其在陆地和水环境中的形态、迁移、转化和生物有效性。本文主要综述了磷酸根在常见(土壤)矿物表面吸附机制的研究进展。各种分析技术或方法,如OH–释放量分析、Zeta电位分析(电泳迁移率测试)、等温滴定量热法、原子力显微镜、X射线光电子能谱、红外光谱、核磁共振波谱、X射线吸收光谱、表面络合模型、量子化学计算等,均以不同方式揭示磷酸根在不同矿物体系的吸附机制。磷酸根在矿物(尤其是铁、铝氧化物)表面的吸附通常伴随着水基和羟基的交换。一般认为磷酸根在矿物表面主要形成双齿双核、单齿单核内圈络合物,且受pH的影响较大。pH以及磷酸根在矿物表面的吸附密度影响内圈络合物的质子化状态。在低pH、高磷浓度、较高反应温度、较长吸附时间,以及弱晶质矿物吸附等条件下矿物表面吸附的磷可在矿物表面转化形成含磷的表面沉淀,造成矿物溶解转化以及磷生物有效性的进一步降低。最后展望了磷酸盐在矿物-水界面吸附有关的研究热点和方向。     

新时代土壤化学前沿进展与展望

土壤化学是重要的土壤学基础分支学科。在回顾了土壤化学发展历程的基础上,梳理了土壤化学的四个前沿交叉方向,并展望了土壤化学与其他相关学科的交叉发展趋势,以期寻求新的学科增长点。土壤化学经历了从恒电荷到可变电荷土壤学说演变,我国在土壤电化学、根际土壤化学、土壤化学-物理-微生物界面反应等方向逐步领跑。新时代中国已经发展成为国际土壤化学的研究中心之一,尤其在土壤化学与微生物学、地球化学、矿物学、环境化学等交叉领域取得了突破性发展。同时,发展并运用同步辐射、微流控联用光谱能谱、高分辨显微镜、光谱电化学等实时、原位、高精度研究方法,推动土壤化学研究取得了长足的进步。新时代的土壤化学具有三个重要发展趋势,首先系统揭示地球表层系统中物质循环与能量交换的土壤化学机制,实现"0到1"的土壤化学原创性成果的突破;其次需要综合运用地球表层系统理论,从多界面、多要素、多过程的"三多"交互耦合;再次,需要加强与地球宜居性这一人类重大命题的交叉融合,为生态文明建设、土壤污染防治攻坚战、全球变化等国家重大需求提供理论支持。     

加工番茄连作对土壤理化性状及微生物量的影响

通过在石河子大学农学院试验站开展加工番茄连作定点微区试验,研究了不同连作处理(种植1 a、连作3 a、5 a和7 a)对新疆加工番茄土壤理化性状、微生物生物量和酶活性的影响。结果表明,随着连作年限的延长,土壤p H升高,全磷、速效磷及全钾含量呈先升后降的趋势,土壤容重无明显变化。连作7 a时土壤有机质、全氮及速效钾含量较对照分别下降了8%、21%和29%(p0.05)。土壤微生物量碳(SMBC)、微生物量氮(SMBN)和微生物商(q MB)呈显著下降趋势,与对照相比分别降低了52.3%、78.8%和48.2%(p0.01);微生物量磷(SMBP)呈先升后降趋势,连作3a时,SMBP含量达到最大值,是对照的1.65倍(p0.01)。土壤过氧化氢酶活性呈显著升高趋势,而脲酶、蔗糖酶、多酚氧化酶及磷酸酶活性的变化则相反。连作导致加工番茄产量显著下降,连作7 a时产量下降达34%(p0.01)。相关分析表明,p H、微生物量、q MB、酶活性及养分之间相关性极为密切,说明土壤微生物量和酶活性相结合,可以反映土壤质量的变化。加工番茄连作导致土壤p H和电导率升高,显著抑制了土壤微生物活性,降低了土壤肥力,最终造成产量下降,连作障碍明显。     

美国豆芋花总皂苷制备及其α-葡萄糖苷酶抑制活性

为高效利用美国豆芋花皂苷类化合物,以皂苷得率和纯度为指标,研究美国豆芋花总皂苷的提取工艺及大孔树脂纯化工艺,并对制备的美国豆芋花总皂苷的抗氧化及α-葡萄糖苷酶活性抑制能力进行研究。结果表明,美国豆芋花总皂苷的提取工艺为提取溶剂90%乙醇,料液比1∶20,温度70℃,提取时间2 h。得到的提取物石油醚脱脂后用水饱和正丁醇萃取,D-101大孔树脂吸附柱纯化的工艺为上样皂苷质量浓度1 mg·m L~(-1),上样量40 m L·g~(-1)树脂,洗脱剂为80%乙醇(pH值6),洗脱剂用量4 BV(树脂柱体积)。制备的美国豆芋花总皂苷样得率4.24%,纯度达65.35%,比粗提物(纯度15.27%)提高了约3倍;抗氧化性能(清除DPPH和ABTS自由基IC50值分别为51.08、29.24μg·m L~(-1))和α-葡萄糖苷酶活性抑制能力(IC50值为83.62μg·m L~(-1))也均优于粗提物(清除DPPH、ABTS自由基IC50值分别为286.51、69.92μg·m L~(-1),α-葡萄糖苷酶的抑制浓度(IC50)值为1 043.57μg·m L~(-1)),表明该工艺可用于高活性美国豆芋花总皂苷的富集和纯化。此外,美国豆芋花总皂苷抑制α-葡萄糖苷酶活性的抑制类型为竞争型抑制,抑制常数为49.68μg·m L~(-1)。本研究结果为开发具有降血糖功能的医药中间体或功能性食品提供了新资源和实践基础。     

喷施山梨醇螯合钙对花生生长及钾、钙、镁吸收的影响

为探究不同山梨醇螯合钙喷施浓度对花生生长及养分吸收的影响,采用大田试验,以花育22号为试材,在施基肥基础上设置5个钙素喷施浓度处理(以Ca²⁺计,单位g/L):0 (CK)、1.4 (T1)、1.6 (T2)、1.8 (T3)与2.0 (T4),测定了各处理对花生光合作用、收获期产量、品质、各器官干物质积累量及钾、钙、镁含量的影响。结果表明：(1)与CK处理相比,喷施山梨醇螯合钙提高了叶片SPAD值,促进了花生光合作用,尤其在结荚期;(2)喷施山梨醇螯合钙能提高花生产量及粗脂肪、粗蛋白含量,其中T2处理较CK处理分别提高11.48%、5.74%、7.82%;(3)喷施山梨醇螯合钙能够显著增加籽仁干物质积累量,有效提高花生生殖器官干物质占比,降低营养器官干物质分配比例,以T3处理改善效果较为突出,其次是T2处理;(4)喷施山梨醇螯合钙对花生各器官钾、钙、镁含量的影响不同,但总体上促进了花生对养分的吸收。主成分分析结果表明,喷施山梨醇螯合钙显著影响了花生生长发育。综合来看,喷施Ca²⁺浓度为1.6～1.8 g/L的山梨醇螯合钙对花生增产提质效果更...     

植物根系对土壤水力参数影响的定量研究综述

植物根系是土壤结构以及土壤水力参数变化的重要影响要素。目前不仅缺乏定量描述“根-孔隙-土壤水力参数”相互作用的研究方法,在更大尺度上根系作用的客观表达也尚不明确,由此导致降雨入渗、径流和蒸发等流域水文过程的精细刻画与模拟预测具有很大的不确定性。基于文献检索,本文对国内外相关研究进行了回顾与梳理,量化了植物根系对土壤水力参数的改变和影响,并提出其与植被、土壤类型的响应方式,总结了植物根系动态性生长下的土壤水力参数定量表述及其预测模型进展。同时分析了在定量研究根-土复合系统中存在的问题及未来研究的发展方向,指出目前根系影响土壤水力参数的研究主要集中在小尺度控制实验方面,忽略了大尺度下土壤空间异质性及外部环境因素的干扰,强调大尺度根系作用和根系参数纳入土壤结构的重要性和实际意义,进一步与水文模型的深度耦合逐渐成为未来研究的热点。