Feasibility of using FGD gypsum to conserve water and reduce erosion from an agricultural soil in Georgia

Crop production in Georgia and the Southeastern U.S. can be limited by water. Highly-weathered, drought-prone soils are susceptible to runoff and erosion. Rainfall patterns generate runoff producing storms followed by extended periods of drought during the crop growing season. Thus, supplemental irrigation is often needed to sustain profitable crop production. Increased water retention and soil conservation would efficiently improve water use and reduce irrigation amounts/costs and sedimentation, and sustain productive farm land, thus improving producer's profit margin. Soil amendments, such as flue gas desulfurization (FGD) gypsum, have been shown to retain rainfall and/or irrigation water through increased infiltration while decreasing runoff (R) and sediment (E). Objectives were to quantify rainfall partitioning and sediment delivery improvements with surface applied FGD gypsum from an Ultisol managed to conventional till (CT) and to assess the feasibility of using FGD gypsum on agricultural land in southern Georgia. A field study (Faceville loamy sand, Typic Kandiudult) was established (2006, 2007) near Dawson, GA managed to CT, irrigated cotton (Gossypium hirsutum L.). FGD gypsum application rates evaluated were 0, 1.1, 2.2, 4.5, and 9 Mg ha^− 1. Gypsum treatments and simulated rainfall (50 mm h^− 1 for 1 h) were applied to 2-m wide × 3-m long field plots (n = 3). Runoff and E were measured from each 6-m² plot (slope = 1%). FGD gypsum plots averaged 26% more infiltration (INF), 40% less R, 58% less E, 27% lower maximum R rates (R_max), and 2 times lower maximum E rates (E_max) than control plots. Values of INF and water for crop use increased, and R, E, R_max, and E_max decreased as FGD gypsum application rate increased. Values of INF, R, E, R_max, and E_max for 9 Mg ha^− 1 plots were as much as 17% greater, 35% less, 1.9 times less, 35% less, and 1.9 times less than those from other FGD gypsum plots, respectively; and 40% greater, 40% less, 2.2 times less, 52% less, and 2.9 times less than those from control plots, respectively. Applying FGD gypsum to agricultural lands is a cost-effective management practice for producers in Georgia that beneficially impacts natural resource conservation, producer profit margins, and environmental quality. Agriculture in the Southeast provides a viable market for the electric power industry to convert disposal costs of FGD gypsum into a profitable commodity.     

平原区土壤质地的反射光谱预测与地统计制图

基于地统计方法的土壤属性制图通常需要大量的采样与实验室测定。本研究提出利用可见光近红外(visible-nearinfrared spectroscopy,VNIR)光谱技术测定替代实验室测定,并与地统计方法相结合预测土壤质地的空间变异。通过建立砂粒(0.02 mm),粉粒(0.002~0.02 mm),黏粒(0.002 mm)含量的VNIR光谱预测模型,将模型预测得到的质地数据和建模点实测质地数据一同用于地统计分析和Kriging插值制图。以江苏北部黄淮平原地区为案例的研究结果表明,砂粒、粉粒、黏粒含量的预测值和实测值的均方根误差(RMSE)分别为8.67%、6.90%3、.51%,平均绝对误差(MAE)分别为6.46%、5.60%、3.05%,显示了较高的预测精度。研究为快速获取平原区土壤质地空间分布提供了新的可能的途径。     

稻草不同途径还田对土壤结构及有机质特征的影响

通过3年的田间定位试验,系统的研究了稻草不同途径还田对稻田土壤容重、孔隙度、团聚体、有机碳总量、腐殖质组成及腐殖质结合形态的影响。结果表明,与无肥(CK)及纯施化肥(NPK)对照相比,稻草直接深埋还田(NPK+S)及利用后的菌渣、牛粪、沼渣深埋还田(NPK+FD、NPK+CD、NPK+BD)均能一定程度的降低土壤容重、增加孔隙度、增加>0.25 mm水稳性团聚体的数量和提高土壤团聚体的稳定性,有利于形成和保持良好的土壤结构;同时能提高土壤腐殖质中胡敏酸含量和HA/FA比值,增加松结态腐殖质含量和提高松/紧腐殖质比值,能一定程度的改善土壤腐殖质的组成、性质及结合形态,提高腐殖质品质,不过这4个处理间的差异不明显。稻草焚烧还田(NPK+S′)在以上方面效果均不显著,且带来严重的大气污染,并不可取。     

坡耕地保护性耕作冬小麦增产机理的研究

利用长期定位试验在豫西旱区坡耕地上对不同保护性耕作下冬小麦主要生育期的土壤温度、土壤养分、水分动态、干物质积累和小麦产量进行研究。结果表明:深松和免耕覆盖土壤含水量较高,深松与免耕覆盖技术能够提高土壤肥力,越冬期保护性耕作5 cm地温较低,而0~30 cm地温相差不大。深松覆盖在灌浆期土壤日均地温较低,有利于防御干热风对小麦的危害。小麦中后期深松覆盖和免耕干物质积累量较多,能延缓小麦植株衰老。     

番茄地套作蘑菇对土壤肥力和生物活性的影响

通过温室盆栽试验,研究了套作双孢蘑菇(Agaricus bisporus)对潮土速效养分含量、微生物数量、关键酶活性以及番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)生长的影响。结果发现,与对照相比,添加双孢蘑菇培养基质对土壤有机碳、矿质氮与速效磷含量均没有显著影响,但速效钾含量显著增加(P<0.05),且土壤细菌数量趋于增加、真菌数量显著减少(P<0.05),土壤脲酶与磷酸酶活性显著增强(P<0.05)、纤维素酶活性显著下降(P<0.05),番茄植株地上部和地下部生物量分别增加130%和67%,但产量没有明显变化;在添加培养基质基础上再接种双孢蘑菇菌种与不接种相比显著降低土壤有机碳含量和脲酶活性(P<0.05),番茄植株生物量也降到与对照相接近的水平,尽管番茄产量没有明显变化,但额外收获了双孢蘑菇。结果表明,套作双孢蘑菇对潮土生物活性具有促进作用,并可以增加单位面积经济产出,因而在潮土地区具有推广潜力。     

改进属性识别模型在秦巴山区土壤肥力评价中的应用

针对秦巴山区特点,选取安康市汉阴县作为研究区。利用GPS定位共在研究区内取得2420个耕层(0~20 cm)土壤样品。通过对土壤样品的全氮、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾以及pH值等6项土壤肥力指标进行室内化验分析得到的结果,运用基于墒权和层次分析相结合的改进属性识别模型,对研究区内土壤肥力进行综合评价,并借助ArcGIS9.3绘制了土壤肥力空间分布图。结果表明:研究区肥力属中等偏上水平,其中北部及东南部低中山处肥力水平较好,中部及西南部低山丘陵地区肥力水平相对较差;改进的属性识别模型在进行评价时较为准确,且简单稳定,为土壤肥力的的综合评价提供有力的技术支撑。     

土壤中磺胺类抗生素的检测方法优化及残留、降解研究

优化了磺胺甲基嘧啶(SM1)、磺胺二甲嘧啶(SM2)、磺胺对甲氧嘧啶(SMT)、磺胺甲噁唑(SMZ)4种磺胺类抗生素的高效液相色谱(H PLC)检测方法,分析了广州市养殖场周边土壤中磺胺类抗生素的残留特征,并进行了2种磺胺类抗生素的土壤降解试验。结果表明,4种磺胺类抗生素分别在0.10~10μg ml-1范围内线性良好,相关系数R>0.99。确定了最佳提取液为甲醇:含EDTA的Mcllvain缓冲液=1∶1(V/V),4种磺胺类药物的检测限与回收率分别为2.9~4.7μg kg-1、83.6%～90.1%。广州市18个规模化养殖场周边土壤中磺胺类抗生素污染以SM2为主,含量为1.75μgkg-1,其它3种均未被检出。土壤中磺胺类抗生素的含量总体呈随培养时间而不断下降的趋势,SMZ的降解速率大于SM2。     

陕西省土壤有机碳密度空间分布及储量估算

土壤有机碳是反映土壤质量以及土壤缓冲能力的一个重要指标,对于温室效应与全球气候变化具有重要的控制作用。研究以陕西省第二次土壤普查数据为主要资料,结合多年的相关研究数据,对陕西省土壤碳密度及储量进行估算,并分析了陕西省土壤有机碳密度的空间分布特征。结果表明:榆林、延安地区北部以及商洛等地区分布的风沙土、黄绵土、石质土等土壤有机碳密度最小,小于4 kg m-2;陕西南部地区的土壤有机碳密度主要在4~9 kg m-2之间;咸阳地区及渭南地区土壤有机碳密度也较高,主要在9~12 kg m-2之间;关中地区渭河及其两岸、秦岭部分山区土壤有机碳密度最大,最高达30 kg m-2以上;陕西省平均土壤有机碳密度为6.87 kg m-2,在全省的22个土壤类型中,有13个土壤有机碳密度低于全国平均水平,占全省土壤总面积的77.42%,全省土壤有机碳储量约为1.41×1012kg。本研究为我国土壤碳库和碳平衡的研究提供基础数据。     

滇池流域农田土壤氮素流失影响因子研究

本试验采用田间原位模拟降雨并结合多元线性回归(逐步)的统计分析方法,分别在滇池流域的6个点位研究了旱季和雨季农田土壤的理化性质与氮素流失的关系。结果表明:各点位进行的模拟降雨的产流起始时间、产流历时和平均出水速度,在径流和渗漏两种流失方式下差异显著;两次径流试验中,质地为砂质黏壤土的C-2点(大渔乡元宝村)的初始产流强度和平均产流强度均最大。渗漏是氮素流失的主要方式,流失的形态主要是与NO3--N为主。土壤的孔隙度与降雨平均入渗率呈显著正相关,与径流中总氮(TN)和铵态氮(NH4+-N)的流失量呈负相关。0～20 cm的土壤硝态氮含量与地表径流和渗漏中总氮(TN)、硝态氮(NO3--N)的流失量呈极显著的正相关,是影响氮素流失的最重要因子,且0～20 cm土壤有机质含量与氮素的流失量呈正相关,土壤pH、5～20 cm的土壤含水量均与TN及NO3--N的流失量呈负相关。0～5 cm土壤铵态氮与NH4+-N的流失量呈正相关。     

沼液施用对土壤与植物中磷分布的影响

以余杭青菜地潮土、红壤为例,选取未施加沼液、正常施加沼液以及加倍施加的土壤剖面各3条,研究沼液施加对土壤和植物磷(P)分布的影响,为畜禽废弃物资源化利用和瓜果合理施肥提供科学依据。结果表明:(1)沼液施加能够提高表层土壤的总P含量,而对深层土壤的总P含量影响不大;(2)沼液施加后,土壤中的Fe-P含量会有显著增加;(3)青菜茎和叶中的总P含量随沼液施加量的增加而增加,其中叶增加的趋势最明显。