生物降解膜促进冬油菜养分吸收减少土壤硝态氮累积

针对普通地膜覆盖导致的农田环境污染和土地退化问题,通过2 a田间试验,从土壤有机质含量、硝态氮累积与分布、作物养分吸收和籽粒产量等层面出发,进行了普通地膜覆盖(PM)、生物降解地膜覆盖(JM)和露地(CK)栽培冬油菜的对比研究。结果表明,播种后60和150 d,JM处理的土壤有机质含量、土壤硝态氮的累积和分布与PM处理无显著差异;播种后240 d,JM处理的土壤有机质含量显著大于PM处理,土壤硝态氮的累积量显著小于PM处理,且PM处理土壤硝态氮的淋洗下移峰值更大。PM和JM处理冬油菜的产量及地上部各器官的氮、磷、钾吸收量均显著大于CK,且PM和JM无显著差异。与PM处理相比,JM处理在播种后240 d时土壤有机质质量分数提高7.0%,土壤硝态氮累积量减少34.1%。可见,PM处理在冬油菜生育后期过分消耗地力,且残留在土壤中的硝态氮含量较高。该研究从土壤营养和作物养分吸收利用方面为生物降解地膜应用于农业生产的可行性提供了理论依据。     

圆盘式开沟机作业功耗仿真分析及试验验证

为探明土壤条件和工作参数对圆盘式开沟机作业功耗的影响规律,该文采用光滑粒子流体动力学方法构建了土壤-开沟刀盘的有限元模型,利用ANSYS软件中的显示动力模块LS-DYNA对开沟刀盘土壤切削过程进行仿真分析,得出开沟刀盘在土壤切削过程中功率消耗的变化规律。结合正交试验设计和数值模拟技术,研究土壤坚实度、刀盘转速和开沟深度对圆盘式开沟机作业功耗的影响规律,得出影响作业功耗的因素主次顺序是土壤坚实度开沟深度刀盘转速。采用多变量单目标优化方法,建立关于土壤坚实度、刀盘转速和开沟深度的作业功耗模型,利用Matlab软件对功耗模型进行求解,得出当土壤坚实度为120 N/cm~2,刀盘转速为225 r/min,开沟深度为405 mm时,作业功耗最小为32.4 k W。通过土槽试验对优化结果进行验证,结果表明:理论值与试验值的相对误差为5.68%,作业功耗模型和优化结果具有较高的准确性。该研究可为圆盘式开沟机选择节省功耗的参数组合提供参考。     

低场核磁探测水稻田改蔬菜地土壤水分的相态变化

为了解水稻土转变为设施蔬菜地后土壤水分的相态变化,该研究在田间土壤调查的基础上,结合低场核磁测氢技术,评价了田间状态的水稻土和不同转化年限设施蔬菜地土壤水分的相态分布情况。结果表明:随着转化时间的延长,耕层土壤大孔隙吸持的自由水比重下降,土壤小孔隙吸持的束缚水比重上升,犁底层土壤水分的相态分布却无明显变化,土壤水分吸持性能在转化时间序列上呈现下降的趋势,但长期施用有机肥可以优化耕层质量,提升土壤大孔隙吸持自由水的能力,改善土壤水分供释性能;水稻土转化为设施蔬菜地土壤2 a后,出现新犁底层,使得原有的耕层土壤变薄,土壤水分吸持性能下降。核磁共振作为一种新的技术手段,可以实现实时、快速、准确地检测土壤水分的相态变化,可为设施农业的可持续管理提供新的技术支持。     

西昌市土壤Fe、Mn、Cu、Zn有效性评价及其影响因素分析

在分析西昌市土壤微量元素Fe、Mn、Cu、Zn有效含量状况及其分布特征的基础上,从成土母质、土地利用方式、有机质和pH等4个方面探讨其对土壤微量元素有效含量的影响。结果表明:西昌市土壤有效Fe含量丰富,有效Cu和Zn略低且分布不均,有效锰有32.18%的土壤缺乏。成土母质是重要的影响因素,第四纪紫色洪冲积物发育的土壤Fe、Mn、Zn有效含量较高,二迭纪岩浆岩洪冲积物发育的土壤有效Cu含量较高,坡残积物发育的土壤4种微量元素有效态含量均较低;水田土壤各元素有效含量均大于旱地;有机质与有效Fe、Cu间显著正相关;pH值在中性偏碱时,有效Cu和Zn含量较低。     

不同利用年限红壤水稻土有机碳和养分含量的粒级分布变化

通过田间采样结合沉降法分级提取,研究了不同利用年限红壤水稻土有机碳和养分含量的粒级分布变化特征。结果表明,红壤水稻土有机碳和养分含量随土壤颗粒粒径的增大而下降,但在各粒级中的分布比例存在显著差异。<0.002mm、0.002～0.02mm、0.02～0.05mm、>0.05mm粒级的有机碳占全土有机碳的比例分别是29.2%、30.7%、11.9%、15.4%,氮的相应数值为36.7%、31.9%、10.2%、14.0%,磷为49.2%、26.5%、11.1%、12.4%,钾为36.9%、33.4%、12.9%、20.0%。总体来说,黏粒和粉粒中有机碳和养分的分布比例较高。红壤水稻土有机碳和养分含量及分布比例还随利用年限而有明显变化。开垦利用不到10a的水田土壤,有机碳和养分含量较低且主要集中在<0.002mm粒级中;而利用超过10a的水稻土,有机碳和养分在粉粒中(0.002～0.05mm)的比例大于50%。各利用年限的红壤水稻土多以0.02～0.05mm粒级的C/N为最高,并随利用年限延长而下降。红壤水稻土各粒级有机碳和养分含量及分布状况随利用年限的变化反映了土壤肥力熟化和养分有效性的提高过程。     

Dynamic of organic matter in the heavy fraction after abandonment of cultivated wetlands

The abandonment of cultivated wetland soil increased the contents of light fraction organic matter (LFOM), heavy fraction organic matter (HFOM) and soil organic matter (SOM). The LFOM and HFOM content increased to 13.3 g kg⁻¹ and 62.4 g kg⁻¹ after 5 years whereas they were 8.4 and 47.9 g kg⁻¹ after 9 years of cropping, respectively. Fourteen years after abandonment, HFOM content increased to 104.3 g kg⁻¹. LFOM was positively correlated with HFOM (p < 0.001). A Langmuir equation was used to calculate the highest HFOM value. The value for the natural wetland soil was closed to this theoretical value (140.8 g kg⁻¹). After 14 years of abandonment, the HFOM maximum (HFOM_Max) value was lower than the equilibrium value suggesting that a further increase in HFOM can occur after abandonment. Assuming a linear accumulation (3.87 Mg C ha⁻¹yr⁻¹), it would take approximately 24 years after the abandonment to reach the HFOM_Max value.     

Influence of water potential on nitrification and structure of nitrifying bacterial communities in semiarid soils

The objective of this study was to examine the relationship between soil water potential, nitrifier community structure and nitrification activity in semiarid soils. Soils were collected after a 5-month dry period (end of summer) and subsequently rewetted to specific water potentials and incubated for 7 days prior to analysis of nitrification activity and nitrifier community structure. The approach used in this study targeted a 491bp segment of the amoA gene which encodes the active site of the ammonia monooxygenase enzyme, which is the key enzyme for all aerobic ammonia oxidisers. amoA serves as a useful target for environmental studies since it is both specific and universal for all ammonia oxidisers and reflects the phylogeny of the ammonia oxidisers. Our results suggest that in semiarid soils water potential plays a key role in determining the structure of ammonia oxidising bacteria (AOB), and that additionally AOB community structure is correlated to potential nitrification rate in these soils.     

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。     

热带地区时间序列土壤中伊利石类矿物的演化——P.Barré假设在热带地区土壤中也存在吗?

P.Barré等认为温带地区自然土壤中,由于植物根系将下层土壤中的钾和硅向上搬运,减缓了上层土壤中伊利石类矿物(混层伊利石/蒙皂石+伊利石)脱钾和脱硅过程,致使其长时间地存在较多的伊利石类矿物。本文旨在了解热带地区土壤中这一假设是否也存在,以海南琼北地区发育于由不同年代火山喷发形成的玄武岩所构成的时间序列土壤(1×104a,(9.0±2.0)×104a,(14.6±0.9)×104a,64×104a,(133±18)×104a,(181±8)×104a)为对象,利用X-射线衍射(XRD)技术分析了其黏土矿物的变化情况,结合土壤钾、硅、活性硅的分析结果,发现伊利石类矿物仅存在于(133±18)×104a以前的土壤中,表层土壤中钾和硅的含量高于下层的土壤,活性硅含量随成土年龄而降低。为此,我们认为:P.Barré假设在热带土壤形成发育过程中,在具有一定的生物复钾和复硅条件下,在成土初期也会存在,但最终会由于土壤强烈的脱钾和脱硅作用而逐步消失。     

棉纤维生物炭对稻田土壤及水稻Cd含量的影响

为生物炭应用于农田Cd污染的控制及治理提供相关科学依据,研究通过根箱试验,研究棉纤维生物炭对水稻根际和非根际土壤可交换态和不可交换态Cd含量及水稻植株中Cd分配的影响。研究表明:随着棉纤维生物炭的施用量增加,根际和非根际土壤可交换态Cd含量都呈下降趋势,同时不可交换态Cd含量都呈上升趋势。随着棉纤维生物炭的施用量增加,非根际土壤pH值呈逐渐上升趋势。非根际土壤pH值与可交换态Cd含量之间存在显著负相关关系,与不可交换态Cd含量之间存在显著正相关关系。可见,施用棉纤维生物炭可在一定程度上提高非根际土壤pH值,进一步降低了非根际土壤可交换态Cd含量;而根际土壤可交换态Cd含量的下降,主要受棉纤维生物炭的理化性质影响,受土壤pH值影响不大。随着棉纤维生物炭的施用量的增加,水稻各部位Cd含量及累积量都呈现下降趋势,其中籽粒Cd含量的下降幅度最大,为36.57%,根的Cd含量的下降幅度最小,为12.56%。由于茎鞘的生物量和Cd含量都较大,茎鞘中Cd累积量最高,平均为25.44μg plant^-1,是籽粒的2.85倍。因此,在进行农田土壤Cd修复的同时,除了要关注农产品Cd污染,还要考虑如何妥善处理大量的富集Cd的农业废弃物,避免产生二次污染风险。