不同种植模式对土壤质量及马铃薯生长的影响

为探究轮作藜麦、玉米及连作对马铃薯根系生理及根系发育的影响及其机制,比较了3种种植模式(轮作藜麦、轮作玉米及连作)对马铃薯根际土壤微环境、根系生理、根系发育及植株生长的影响,以期为减轻马铃薯连作障碍、筛选较好的轮作模式提供理论依据。结果表明:(1)轮作藜麦、玉米明显降低土壤pH,提高土壤中有机质、碱解氮和有效磷含量,增强土壤肥力相关酶的活性,增加土壤细菌、放线菌数量和细菌与真菌数量比值(B/F),降低真菌数量,改善马铃薯根际土壤微环境,对植株生长发育起到促进作用,表现在马铃薯的株高、茎粗、地上部干重、根干重、单株薯重均有一定程度的增加。(2)轮作藜麦、玉米使得马铃薯根系超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性上升,超氧阴离子产生速率下降,丙二醛(MDA)含量减少,渗透调节物质含量增加,表明通过轮作藜麦和玉米使得连作对马铃薯植株造成的胁迫得到了一定程度缓解。(3)轮作藜麦、玉米显著提高了马铃薯根系总根长、根表面积、根体积、根平均直径和根尖数,说明轮作藜麦及玉米促进了马铃薯根系的生长发育,这与轮作藜麦及玉米改善土壤理化性质、生物学性质及促进马铃薯地上部分的发...     

开垦年限对黑土氮初级转化速率和净转化速率的影响

以东北黑土区开垦2 a和开垦30 a的典型旱作土壤为研究对象,采用15N同位素成对标记技术开展室内培养试验,利用数值计算模型(FLUAZ)计算不同开垦年限土壤的氮初级转化速率,以比较不同开垦年限黑土氮初级转化速率和净转化速率的差异,明确开垦年限对黑土氮转化过程的影响。结果表明,与开垦2a土壤相比,开垦30a土壤的有机碳和水溶性有机碳含量显著降低,导致土壤氮初级矿化速率和初级固定速率也显著降低。但开垦30a土壤的初级硝化速率、净硝化速率和净氮矿化速率却显著高于开垦2a土壤。两个开垦年限土壤的初级硝化速率分别为净硝化速率的1.15倍和1.02倍,说明土壤微生物对硝态氮的固定很少。开垦30a土壤的m/i值(氮初级矿化速率与初级固定速率之比)和n/ia值(初级硝化速率与初级铵态氮固定速率之比)均显著大于1,而开垦2 a土壤的m/i值和n/ia值均接近1。表明开垦2 a土壤的氮矿化与固定过程紧密偶联,氮素损失的风险较小,而开垦30 a土壤中氮矿化量超过了固定量,这为硝化作用的进行提供了底物,增加了硝酸盐反硝化和淋溶风险。     

基于PLSR-BP复合模型的红壤有机质含量反演研究

对红壤地区土壤有机质进行快速预测,以满足智慧农业与精准施肥的需要。以江西省奉新县北部为研究区域,采用1 km×1 km标准格网划分研究区进行采样,共得到红壤样本248个。对土壤光谱进行了包含分数阶导数在内的3种数学变换方法,将经过P=0.01显著性检验的波段用于模型的构建,选用偏最小二乘回归(PLSR)和BP神经网络建立土壤有机质含量预测模型。结果表明:当对红壤光谱数据进行1.5阶导数变换后再使用PLSR-BP复合模型对土壤有机质含量进行预测时的结果为最优,训练集R²=0.89,RMSE=4.68g·kg^-1,验证集R²=0.87,RMSE=5.55g·kg^-1,RPD=2.75。1.5阶导数对红壤光谱数据的变换能够更好地突出与有机质相关的特征信息,有助于其含量预测。PLSR-BP复合模型预测精度优于单一模型,能够较好地预测红壤有机质含量,为精准农业快速监测红壤有机质含量提供了新的途径。     

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。     

浅谈“十四五”土壤肥力与土壤养分循环分支学科发展战略

土壤肥力与土壤养分循环分支学科是土壤学科中应用性较强的学科,悠久的发展历史积累了极为丰富的文献资料,在评价和利用土壤资源,提高作物产量和养分利用率,减少环境污染中发挥着重要作用。"十四五"期间土壤肥力与土壤养分循环分支学科应加强土壤养分转化过程、速率、产物及其影响因素的基础性研究。鉴于我国大宗作物种植强度下降,集约化设施种植面积增加的两极化发展现状和减肥减药维持生态环境安全的国家需求,"十四五"期间,土壤肥力与土壤养分循环分支学科应加强以下针对性研究:1)休耕轮作对土壤肥力的影响及通过休耕轮作维持和提高土壤肥力的原理、途径和方法;2)高度集约化种植条件下快速恢复土壤肥力,保持土壤健康和有效利用土壤养分的科学管理原理、途径和方法;3)实现土壤-作物-环境相互契合,充分发挥土壤肥力,高效利用土壤养分的基础科学问题。     

沈阳城市土壤Pb的污染状况及其化学形态研究

研究了沈阳市城市土壤Pb的含量及其化学形态分布,结果表明:沈阳市土壤全Pb平均含量为106.41 mg/kg,变幅为5.65~279.81 mg/kg,各个土地利用类型Pb含量都超过了沈阳市土壤背景值,土壤Pb污染严重。土壤Pb各形态比例为残渣态>有机结合态>铁锰氧化物结合态>碳酸盐结合态>可交换态。各土地利用类型Pb的活性不大。     

沈阳市土壤重金属的空间变异规律分析

运用地统计学采样和分析方法,研究了沈阳市土壤重金属污染的空间变异特征及其规律。结果表明,土壤4种重金属平均值含量最大的为铅,最小的为铬,变异系数大小顺序为铜〉锌〉铅〉铬。经理论模型的最优拟合,发现锌、铜的最佳拟合,模型为指数模型,铅的最佳拟合模型为球状模型,铬的最佳拟合模型为线形模型。4种重金属中锌、铜的空间相关性较强,其空间变异主要是由结构性因素引起的;铅的空间相关性适中,其空间变异是由结构性因素和随机性因素共同作用的;铬的空间结构性最弱,其变异主要是由随机性因素引起的。     

南京城市林业土壤的肥力特征分析

采集南京市不同功能区林地0~20 cm和20~40 cm土壤,分别测定土壤的理化性质和酶活性。研究结果表明,南京城市林业表层土壤(0~20 cm)的容重大,孔隙度和渗透性小;土壤质地以粉壤土为主,所占比例为60.42%,土壤中普遍含有砾石,但含量不是很高;土壤以中性土和碱性土为主,非天然林土壤的pH明显高于城郊天然林下土壤;土壤有机质和全氮含量偏低,土壤的阳离子交换量(CEC)偏高,非天然林土壤中有效磷富集,但城郊天然林土壤有效磷缺乏,土壤速效钾富集。0~20 cm和20~40 cm土壤中,过氧化氢酶活性平均值分别为0.25 mL/g和0.31 mL/g,脱氢酶活性平均值分别为32.14 mg/g和20.91 mg/g,碱性磷酸酶活性平均值分别为16.7 mg/kg和9.5 mg/kg,纤维素酶活性平均值分别为0.002 1 mg/g和0.001 mg/g。过氧化氢酶活性、脱氢酶活性和碱性磷酸酶活性与土壤有机质和全氮含量都有显著相关性,是表征城市林业土壤肥力的重要生物指标。     

烤烟总氮含量和氮碱比与物理性状的关系分析

试验以我国主产烟区的主栽烤烟品种K326为材料,测定X2F(下橘二)等级共计124份样品的总氮、烟碱含量和物理性状,系统地分析总氮含量、氮碱比与物理性状的相互关系。结果表明,总氮含量、氮碱比和物理性状在样品间存在着广泛的变异。总氮含量随单叶重、叶长、叶面密度的增加而逐步下降;氮碱比随叶长、叶宽的增加而上升,随叶面密度的增加而逐渐下降。总氮与叶长、叶面密度的关系可分别用逆函数■=0.827 38.047/x、复合函数■=1.880×0.996x描述;氮碱比与叶宽、叶面密度的关系可分别用复合函数■=0.413×1.023x描述、幂函数描述■=2.791x-0.354。     

天目山国家级自然保护区毛竹扩张对林地土壤肥力的影响

为了解天目山国家级自然保护区毛竹扩张对林地土壤肥力的影响,在毛竹扩张水平方向上设置毛竹纯林、竹-针-阔混交林、针阔混交林3种林分样地,分别采集土壤,对其理化性质进行分析.结果表明,随着毛竹扩张,林地表层土壤水解氮含量明显提高,有效磷和速效钾含量显著降低,但对土壤pH值、全氮、全磷含量影响不大;土壤水溶性碳、微生物量碳、矿化态碳均随着毛竹的扩张,其含量不断增加,与针-阔混交林相比,分别增加了50.3%、36.5%和66.1%,且扩张的不同阶段均存在显著性差异;各活性有机碳占总有机碳的百分率也随着毛竹的扩张而增大.