基于科学知识图谱谈土壤有机碳研究进展

以"土壤有机碳"为主题词,从ISI Web of Science数据库核心集中检索出1975—2018年文献2 258篇,运用CiteSpace知识图谱分析工具,对合著国家、作者、机构、学科领域、文献共被引网络以及关键词共现网络等进行可视化分析,对土壤有机碳的研究进展及演变趋势进行了图谱解读和追踪分析。结果表明:(1)土壤有机碳研究经历了起步、发展、稳定三个阶段;(2)土壤有机碳研究具有很强的学科交叉性,涉及环境生态学、环境科学、农业综合、农艺学、化学、农学及生态学等众多学科领域;(3)当前的研究方向主要为土壤有机碳储量与稳定土分离;(4)研究趋势已转为碳储量与耕地管理研究;(5)中国土壤有机碳研究起步较晚但发展迅速,在国际上处于重要地位。     

黄土高原丘陵区地形和土地利用对土壤有机碳的影响

土壤有机碳(SOC)作为土壤中重要的组成部分及植物生长的主要元素,在地球生态系统中起着举足轻重的作用,是全球环境尤其是气候变化的重要影响因素。以黄土高原王茂沟小流域为研究对象,通过间隔为150m经纬网格分5层采集0～100cm土壤样品,采集土壤样品包括4种地形(坡顶、坡上、坡中、坡下)和5种土地利用类型(坡耕地、林地、草地、灌木、梯田),共采集土壤样品1 540个,探讨地形和土地利用方式对黄土丘陵沟壑区小流域SOC含量和分布影响,并通过Kriging插值计算流域内SOC空间分布。结果表明,黄土丘陵第一副区王茂沟小流域在0～100cm土层中,SOC平均含量坡上(4.49g·kg~(-1))和坡中(4.30 g·kg~(-1))含量最高,其次为坡下(3.97 g·kg~(-1)),坡顶SOC含量最低(3.34g·kg~(-1));坡耕地SOC含量最低。林地(4.31 g·kg~(-1))、梯田(4.25 g·kg~(-1))、草地(4.12 g·kg~(-1))和灌木(3.82 g·kg~(-1))分别较坡耕地(3.47 g·kg~(-1))SOC含量增加24.2%、22.4%、18.7%和10.1%。表层SOC更易受到环境因子的影响,梯田等水土保持措施可明显固存深层(20cm)SOC。方差成分估计表明,土地利用、地形、深度以及土地利用与地形的交互作用对流域剖面SOC含量空间分布有着极显著的影响(P0.01),其中地形对SOC含量的贡献率最高(32.50%)。土地利用与地形的交互作用在各因子的交互作用中表现出对SOC含量变异解释度最高(7.4%)。流域SOC在空间上呈斑块分布,随着深度的增加,流域SOC的空间分布向均一性发展。研究结果为黄土区水土保持措施规划及退耕还林的固碳效益评价提供了科学依据。     

The Contribution of Various Components to pH Buffering Capacity of Acrisols in Southeastern Vietnam

This paper examined the contribution of various soil components to pH buffering capacity (pH_BC) of haplic Acrisols in an upland area of Southeastern Vietnam. Sampling was conducted in 2016 in Tan Bien district, Tay Ninh province at seven sites from the surface to 60-cm depth. Soils were very acidic (pH_H2O 4.53 ± 0.05). The pH_BC were very low, 0.46 ± 0.04 and 0.44 ± 0.05 cmol H⁺ kg^?1 pH^?1, respectively, for original samples and those from which soil organic carbon (SOC, 0.52 ± 0.09%) were removed. The contribution of Al³⁺ to pH_BC was remarkable while that of SOC was of little significance. The contribution of clay minerals to pH_BC was unclear due to the low (9.37 ± 0.76%) and kaolinite-dominated clay content. The current soil conditions indicated a potential for further soil acidification. Liming would be one of the measures to remediate soil acidity in the research area.     

基于多光谱遥感图像的青海湖流域土壤有机质估算初探

土壤有机质是土壤固相部分的重要组成成分,也是陆地表层重要的碳库,其含量的快速、准确测定关乎农牧业生产活动安排与地表过程研究中关键参数的获取效率。为了探寻适合青藏高原高寒地区土壤有机质遥感反演的响应波段及遥感模型,实现区域像元尺度上的土壤表层有机质估算,本文利用Landsat8-OLI多光谱遥感数据与实地采样数据对青海湖流域表层(0～20 cm)土壤进行了有机质含量反演研究。结果表明:Landsat8-OLI影像的第5、6和7波段是青海湖流域土壤有机质含量的特征波段,基于这3个波段构建的土壤有机质遥感反演三元回归模型(R~2=0.704,P0.001),经实测点验证(RMSE=8.66)与相关文献研究结果验证(RMSE=8.85),精度高、稳定性强、预测趋势平稳。本研究不仅为高寒地区土壤有机质含量快速测定提供了一定的技术支持,也为高寒地区的碳库计算、土壤肥力评价、土壤碳循环、农作物估产、草地退化监测等提供了参考。     

豫东南沙地4种人工林土壤团聚体稳定性及有机碳分布研究

为探究林分类型对土壤团聚体稳定性及有机碳分布特性的影响,以豫东南沙地4种典型人工林(桂花、合欢、栾树和女贞)为研究对象,通过野外调查、取土壤样品和室内试验对土壤团聚体和有机碳进行测定、分析。结果表明,①4种林分类型下土壤大团聚体(>0.25mm)含量最高,占林地土壤总团聚体的69.63%%~97.30%,粒径0.25~0.15mm团聚体含量最低,且不同林分类型下各层土壤团聚体的质量分数呈现不同的差异。②表层(0~10cm)土壤团聚体平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)均表现为栾树>合欢>桂花>女贞,分形维数(D)排序则与之相反,变化范围为2.515~1.653,栾树的土壤结构稳定性最强。③随土壤团聚体粒径的减小,4种林分土壤有机碳含量总体上呈现先升后降趋势,土壤剖面上也表现出随土层加深而下降。不同林分类型下,土壤有机碳含量差异性表现为合欢最高,栾树最低,变化范围分别为45.76~7.65和17.78~3.49g/kg。④回归分析表明,女贞林分下土壤大团聚体与有机碳含量相关性最强,土壤有机碳可解释17.5%土壤大团聚体含量的变化。研究得出该地区栾树林下土壤团聚体稳定性较强,合欢林下土壤有机碳含量最高。     

不同代际传递方式对稻农有机肥施用意愿的影响

在我国以“家庭关系”为核心的传统农耕文化大背景下,稻农对有机肥的施用意愿是否受家庭内部代际传递因素的影响?既有研究尚未给出相应的证据。鉴于此,利用在湖北省实地调查获得的563份有效微观数据,运用二元Logistic模型,重点分析了互动性代际传递与示范性代际传递对稻农有机肥施用意愿的影响。研究发现：1）样本农户中,52.93%的稻农愿意施用有机肥;2）互动性传递程度每提升1个层次,稻农愿意施用有机肥的概率会下降10.10%,而示范型传递程度每提升1个层次,稻农愿意施用有机肥的概率会提升20.64%;同时,示范性传递对稻农有机肥施用意愿的影响会随互动性传递影响程度的下降而显著增强;3）互动性传递、示范型传递及其交互项是影响中青年组稻农对有机肥施用意愿的重要因子,而老年组稻农对有机肥的施用意愿主要受交互项的影响;4）稻农对有机肥的施用意愿还受土壤肥力、教育水平、农业年收入、风险感知、政策满意度的影响。因此,要正确引导父代采用相关绿色农业技术的正向示范效应,弱化父代务农经验对稻农的消极影响;适当加大教育投入,发展低风险绿色农业技术,充分发挥政府在技术支持中的引领作用,进而促进有机肥等绿色农业技术的推广应用。     

不同有机物投入对新垦耕地红壤肥力及蔬菜生长的影响

[目的]比较不同有机物对新垦山地土壤的培肥效果,为开展新垦耕地后续培肥管护提供科学依据。[方法]在新垦山地红壤地,以3种不同有机物投入为因素,以空白为对照,在一年三熟蔬菜种植模式下,经连续3年小区试验,比较其对新垦耕地红壤肥力及蔬菜生长的影响。[结果]在3种有机物中,商品有机肥无论是在土壤培肥方面还是在蔬菜作物生产方面,均能体现出最佳效果。[结论]商品有机肥可作为新垦红壤地区施用的外源有机物之一予以推荐。而食用菌废渣的效果次之,可作为替代物品,水稻秸秆效果较差。     

海南岛东北部5种森林土壤有机碳分布特征

为揭示海南岛东北部森林土壤有机碳分布特征,本文对该区湿加松林（Pinus elliottii×P. caribaea）、木麻黄林（Casuarina equisetifolia）、椰树林（Cocos nucifera）、次生林和混交林等5种典型森林土壤有机碳含量和储量进行了比较研究。结果表明,5种森林0~100 cm土壤有机碳平均含量差异显著（P<0.05）,其中次生林最高,为3.78 g/kg,木麻黄林最低,仅有0.90 g/kg;5种森林0~100 cm土壤有机碳储量分别为次生林46.06 t/hm ²、混交林40.52 t/hm ²、湿加松林39.08 t/hm ²、椰树林31.26 t/hm ²和木麻黄林15.22 t/hm ²。浅海沉积土上的次生林、滨海沙土上的混交林均具有相对较高的土壤有机碳储量,分别显著地高于同一母质上的椰树林和木麻黄林（P<0.05）。综上,该区不同类型森林的建立深刻地影响了土壤有机碳库储量,次生林和混交林的建立可能有助于该区增加土壤固碳。     

生物有机肥对川西北退化草地群落结构和生产性能的影响

为了解天然退化草地植物群落物种多样性和地上生物量对生物有机肥的响应,本试验以川西北天然退化草地（轻度退化、重度退化）为研究对象,采用完全随机试验设计,通过测定植物群落物种数、植株高度、盖度和频度以及地上生物量和牧草品质,探究生物有机肥对退化草地物种多样性及其生产性能的影响。结果表明：生物有机肥可以提高植株高度、盖度,增加草地植物群落中物种数量,改善草地植物群落结构和提高群落稳定性;有机肥使轻度退化草地牧草产量提高了2.05倍（P<0.01）、粗蛋白含量和总磷含量比对照分别增加46.32%和69.89%;使重度退化草地（沙化地）牧草产量提高1.83倍（P<0.01）,粗蛋白含量和粗脂肪含量分别比对照提高63.23%和22.73%,且在两种退化草地中均显著降低了中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的含量（P<0.05）,提高了牧草的适口性和消化率。     

Long-Term Cropping System, Tillage, and Poultry Litter Application Affect the Chemical Properties of an Alabama Ultisol

Sustainable agricultural practices have been steadily increasing in the last couple of decades. These management practices frequently involve cover crops, less or no-tillage, and organic fertilization. In this study, we evaluated the effects of cropping systems,tillage and no-tillage, and the application of poultry litter(PL) on selected soil physicochemical properties and soil test nutrients. Soil samples were collected from the topmost surface(0–5 cm) and subsurface(5–10 cm) layers. The general effect trend was PL application no-tillage cover crop cropping type. There were more statistically significant(P ≤ 0.05) correlations between the 18 soil attributes at the topmost surface than at the subsurface. This could be due to the accumulation of external C inputs and nutrients by crop residues and PL application as well as the retaining effects of no-tillage on less mobile nutrient components. Because of their high mobility and volatile nature, total nitrogen(N), ammonia-N(NH_4~+-N), and nitrate-N(NO_3~--N) levels varied greatly(high standard deviations), showing no consistent patterns among the treatments. Compared to the soybean cropping system, corn, especially with the wheat cover crop, contributed more to the total carbon(C) and sulfur(S) in the topmost surface soils(0–5 cm). Poultry litter application greatly increased pH, cation exchange capacity(CEC), base saturation, magnesium(Mg), phosphorus(P), calcium(Ca),sodium(Na), potassium(K), manganese(Mn), copper(Cu), and zinc(Zn) in both soil layers. Contrast comparisons revealed that PL application had more of an effect on these soil chemical properties than no-tillage and cropping systems. These results will shed light on developing better nutrient management practices while reducing their runoff potentials.