污染土壤上水稻生长及对Pb、Cd和As的吸收

通过温室盆栽试验研究了Pb、Cd和As于中国土壤环境质量标准III级水平(Pb:400 mg/kg;Cd:1.0 mg/kg:As:40 mg/kg)时对水稻在3种不同类型土壤上的生长和吸收Pb、Cd及As的影响.结果表明:在红壤上,As处理的稻谷产量显著降低,除Cd处理对稻谷产量影响不大外,其他处理也明显降低了水稻稻谷产量,且 Pb、Cd 的存在加重了As的毒性;对稻草产量只有Pb和Pb-Cd-As两个处理与对照有显著性差异.在乌栅土上,仅As和Pb-Cd-As处理与对照相比明显降低了稻谷产量,而所有复合处理均降低了稻草产量,且对稻草产量影响要大于其对稻谷产量的影响.在青紫泥上各处理影响较小.Cd-As、Pb-Cd和Pbr-Cd-As处理红壤其稻米Cd含量较Cd单独存在时分别增加了15.7%、11.5%和25.6%;红壤上Pb处理显著增加了稻米Pb的含量.但Pb-As处理降低了稻米Pb含量.稻米中重金属含量在3种不同性质土壤上的含量大小顺序为:红壤>青紫泥>乌栅土.     

油料作物和粮食作物种子中有机氯农药残留分析

为了调查作物种子中有机氯残留的现状和种子脂质含量与种子中有机氯残留的关系,本文通过GC-ECD对某农产品基地的油料作物花生、大豆、芝麻和粮食作物水稻、小麦、玉米种子中有机氯农药残留进行了分析.结果表明,对照WHO/FAO标准,6种作物种子中的滴滴涕(DDT)和六六六(HCH)残留均不超标;总DDT的残留范围是3.8～10.3 ng/g,残留顺序是花生>芝麻>大豆>玉米>小麦>水稻;总HCH的残留范围是4.3～10.7 ng/g,残留顺序是花生>玉米>芝麻>大豆>小麦>水稻.3种油料作物种子中的总DDT残留浓度显著高于3种粮食作物种子中的残留浓度,种子中的总DDT残留浓度与种子脂质含量的对数显著正相关.     

中国土壤地理学发展的回顾与展望

基础土壤地理学的核心内容是土壤在时间和空间中的变化,目标是预测土壤在生态系统中的行为以及在自然和人为影响下的演变、实现土壤资源的有效管理。我国土壤地理学的发展经历了几个重要阶段,20世纪50年代区域和全国性的土壤调查和综合考察奠定了我国土壤地理学的发展基础;20世纪80年代随着全国第二次土壤普查的开始和科学研究恢复,土壤地理学重新复兴,包括土壤发生、土壤分类、土壤制图、土壤遥感等各个分支学科在内的土壤地理学得以迅速发展,这其中1984年开始的"中国土壤系统分类"研究贯穿了此后20多年的发展历程并推动了相关学科的进步;20世纪90年代以后,以3S技术为代表的新技术和新方法全面促进了土壤地理研究的现代化,土壤空间变化描述的内容、方式、应用等都发生了重大变化。未来的土壤地理学研究将面对我国土壤资源制约的国情,重点应该围绕变化中的自然条件和强烈的人为干扰下土壤质量与功能的演变、以土系为主体的土壤基层分类体系、以信息技术和模型模拟相结合的土壤资源数字化表达与管理系统等中心内容,为我国土壤资源的可持续管理、环境保护以及应对全球环境变化服务。     

江西红壤地区农田生态系统大气氮沉降通量的研究

2004年12月至2005年11月在江西鹰潭中国科学院红壤生态实验站进行了为期1a的大气氮沉降的外场观测试验。本文对观测得到的数据资料进行分析,定量给出了农田生态系统大气氮化物浓度和氮沉降通量。结果表明,鹰潭地区农田下垫面大气中NH3、NOx和ON(有机氮)的平均浓度分别为24.6、3.54、7.2μgm-3。气溶胶中铵盐、硝酸盐、ON的平均浓度分别为4.16、4.64、0.92μgm-3。降水中NH4+离子、NO3-离子、ON的平均浓度分别为0.89、0.73、0.26mgL-1。全年大气氮沉降总量为N6.26gm-2,其中干沉降为N3.19gm-2,占总沉降量的51%;湿沉降为N3.07gm-2,占总沉降量的49%。无机氮沉降为N5.47gm-2,占总沉降量的87.4%;有机氮沉降为N0.79gm-2,占总沉降量的12.6%。与草地、森林、湖泊等其他下垫面相比,江西红壤地区农田下垫面大气氮沉降量相对较大,对农田生态系统氮素平衡将产生重要影响。     

气体扩散系数法估算水体反硝化速率

近年来基于经验系数或者机理过程的气体扩散系数法逐渐被应用于水体反硝化速率的估算,为了探究该方法的可靠性、适用性和不确定性,本研究在不同硝态氮浓度（0、1、2、4、6 mg·L^-1,以N计）静态水体条件下比较了密闭培养法和气体扩散系数法。结果表明： BO04、CL07和Xia21 3种气体扩散系数模型估算的反硝化速率与水体硝态氮浓度的关系均符合米氏方程（R²=0.994 6,P<0.01）。3种扩散系数法与密闭培养法测定的水体反硝化速率之间均有显著的线性关系（R²=0.776 7,P<0.05）,但斜率各不相同,其中CL07和Xia21模型的估算结果均与密闭培养法的测定结果较为接近,斜率分别为1.22和0.59。进一步应用蒙特卡洛分析法对CL07模型进行参数敏感性分析发现,风速、流速和水温是模型最为敏感的3个因子,其无偏百分比差异分别为12.13%、9.49%和9.42%。研究表明,气体扩散系数法可以较准确地估算水体反硝化速率,为大尺度原位开展水体反硝化估算和氮素循环提供方法基础,但是需要根据实地环境条件选择和标定模型。     

1985～2015年淮北市土地利用变化特征及其预测研究

以1985、1995、2005、2015年4期遥感影像为基础,应用RS、GIS技术和景观生态学方法,分析了淮北市1985～2015年土地利用景观格局变化,并采用ANN-CA模型预测2025年淮北市土地利用数据。结果表明:1)淮北市土地利用类型以耕地为主,耕地面积占60%以上,建设用地次之;近30年,建设用地和林地面积呈增加趋势,耕地、水域和草地呈减小趋势;2005～2015年土地利用结构和景观格局变化显著,各类土地利用面积变化速率加快。2)1985～2015年土地利用类型的转移主要为耕地向建设用地转变、水域向耕地和建设用地转变。3)1985～2015年淮北市土地利用破碎化程度不断升高,景观格局趋向复杂化,景观异质性增强。4)2015～2025年,林地面积将保持不变,耕地、草地、水域面积减少,建设用地面积不断增加。     

长三角地区设施蔬菜施肥现状及土壤性状研究

针对近年来长三角地区设施菜地规模化程度逐渐加剧,对规模化和分散型种植方式开展调研,阐明不同种植方式下的施肥现状、土壤理化性状的变化情况。本文采用调查问卷和现场取样的调查方法,在以上海市松江区和苏州市支塘镇为代表的规模化种植区以及以宜兴市周铁镇、常州市武进区为代表的分散型种植区开展有机肥和化肥的施肥情况调查,并分析土壤pH、EC以及土壤碱解氮、有效磷、速效钾等速效养分含量。结果表明,规模化种植方式周年肥料施用总量比分散型种植低17.8%,其中有机肥比分散型种植低843.8 kg/ha,化肥比分散型种植高34.5 kg/ha；与分散型种植方式相比,规模化种植周年投入的氮肥(N)低了41.8%,而磷肥(P₂O₅)和钾肥(K₂O)分别高了6.8%和38.3%。在土壤的理化性状上,规模化种植方式下的土壤酸化、盐渍化问题较分散型种植严重,土壤pH和电导率分别为5.2和490.7 μS/cm,土壤碱解氮、有效磷和速效钾平均含量为286.3 mg/kg、322.3 mg/kg和374.2 mg/kg,比分散型种植分别高了123.9%、26.4%和68.7%。鉴于此,规模化种植区应大力推广叶面肥和有机水溶肥水肥一体化等减施增效措施,可能有利于维持规模化种植下设施土壤的可持续利用。     

施氮和灌溉管理下作物产量和土壤生化性质

氮和水对作物生长非常重要,研究施氮和灌溉管理下作物产量、土壤性质以及它们的关系对我国农业科学有重要意义。本文以中国科学院封丘农业生态试验站为平台,研究了施氮(每季施氮150 kg·hm?2、190 kg·hm?2、230 kg·hm?2、270 kg·hm?2,以不施氮为对照)和灌溉(灌溉量达到0~20 cm、0~40 cm、0~60 cm土壤的田间持水量,以雨养为对照)管理下小麦-玉米轮作系统作物产量和土壤生化性质,以及它们之间的关系。研究结果表明,150~270 kg·hm?2施氮量对2008年、2009年玉米产量和2009年、2010年小麦产量无显著影响;灌溉对2010年玉米产量无显著影响,而2008年、2009年玉米产量随灌溉量增大而增加。尽管2008—2011年小麦产量随灌溉量变化趋势不一致,但与雨养相比灌溉提升了小麦产量。施氮在不同程度上提升了土壤全氮和速效氮含量、脱氢酶和脲酶活性、微生物生物量碳、基本呼吸和硝化势,稍微降低了土壤pH并大幅降低了速效磷含量(降幅48.7%~51.6%);灌溉提升了土壤全氮含量和脱氢酶活性,降低了全钾含量、脲酶活性、基本呼吸、硝化势。多元回归分析显示,某些土壤生化性质(全氮、溶解性有机碳、速效磷含量及微生物生物量碳氮、呼吸熵、硝化势)与2009年、2010年玉米产量很好地线性拟合。综上,土壤生化性质因施氮和灌溉发生不同程度的分异,因施氮和灌溉而分异的土壤生化性质能部分地鉴定作物产量。本研究方法可为产量主导因子的筛选及产量估算模型的建立提供一定参考依据。     

根区一次施氮提高水稻氮肥利用效率的效果和原理

我国水稻氮肥施用量大,农民习惯氮肥表面撒施,氮肥通过氨挥发以及径流等途径损失严重,造成经济损失和环境污染。农村劳动力缺乏,土地流转迅速,省时省力、节肥高效的施肥方式亟待探索和推广。大田条件下,在环太湖水稻高施氮区,比较常规氮肥用量下(225 kg/hm2)的农民习惯分次施用(40%︰30%︰30%分次施用)与根区一次施用(偏根系5 cm,土表下10 cm穴施)两种施肥方式对水稻产量及氮肥利用率的影响。结果表明不种植水稻的前提下,习惯施氮处理表层土壤NH_4~+-N最高,自表层向下逐渐降低,各层养分均随时间推移而下降。根区一次施氮可显著提高施肥点周围土壤中的NH_4~+-N含量及其贮存时间,施肥后30,60和90 d,根区施氮处理NH_4~+-N最高值分别达到542.6、412.1和39.8 mg/kg。且根区一次施氮处理施肥点周围土壤高NH_4~+-N含量至少可保持60 d。种植水稻后,相对习惯分次施氮而言,根区一次施氮显著提高水稻分蘖数、各器官的氮含量、氮积累量及氮肥利用效率。根区一次施氮处理水稻氮积累量高达196.7 kg/hm2,相对习惯施氮增加34.9%。氮肥表观利用率分别达到59.8%(差值法)和42.5%(15N标记法),相对习惯施肥分别增加22.6和30.6个百分点。肥料氮损失由分次施用的73.0%下降到29.7%。根区一次施氮显著增加肥料养分在土壤中的贮存时间,降低肥料养分损失的风险,提高水稻氮肥利用效率,是一种节肥高效的施肥方式,值得进一步研发施肥机械和推广应用。     

免耕对潮土不同粒级团聚体有机碳含量及微生物碳代谢活性的影响

利用中国科学院封丘农业生态国家实验站玉米-小麦轮作免耕定位试验平台,研究不同耕作方式对潮土不同粒级团聚体的分布、有机碳含量及微生物群落碳代谢活性的影响。结果表明,与传统翻耕处理相比,免耕潮土中大于250μm粒级团聚体显著增加(p0.05),50～2μm粒级团聚体显著减少(p0.05),250～50μm和小于2μm两个粒级团聚体没有明显变化;大于250μm和250～50μm两个粒级团聚体有机碳含量显著升高(p0.05),50～2μm和小于2μm两个粒级团聚体有机碳含量没有明显变化,250～50μm粒级取代50～2μm粒级成为对土壤有机碳总量贡献最大的团聚体。BIOLOG测试结果表明,免耕和翻耕两种措施下不同粒级团聚体微生物群落碳代谢特征存在明显差异,且免耕处理250～50μm和小于2μm两个粒级团聚体微生物群落碳代谢活性显著低于翻耕处理(p0.05)。结果显示,免耕有利于小粒级团聚体向大粒级团聚体方向聚合,大于50μm粒级团聚体固持的有机碳增多,其中持碳最多的250～50μm粒级团聚体的微生物碳代谢活性下降,故土壤有机碳稳定性升高。