小麦-玉米-大豆轮作下黑土农田土壤呼吸与碳平衡

农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,探讨农田生态系统的土壤呼吸与碳平衡对于科学评价陆地生态系统在全球变化下的源汇效应具有重要意义。基于中国科学院海伦农业生态实验站的长期定位试验,对不同施肥处理下黑土小麦-玉米-大豆轮作体系2005—2007年的作物固碳量与土壤CO2排放通量进行了观测,并对该轮作体系下黑土农田生态系统的碳平衡状况进行了估算。结果表明:在小麦-玉米-大豆轮作体系中,作物固碳量的高低表现为:玉米>大豆>小麦,平均值分别为6 513 kg(C).hm-2、4 025 kg(C).hm-2和3 655kg(C).hm-2。从作物生长季土壤CO2排放总量来看,3种作物以大豆农田生态系统的土壤CO2排放总量最高,平均值达4 062 kg(C).hm-2;其次为玉米,为3 813 kg(C).hm-2;而小麦最低,为2 326 kg(C).hm-2。3种作物轮作下NEP(净生态系统生产力)均为正值,表明黑土农田土壤-作物系统为大气CO2的"汇",不同作物系统的碳汇强度表现为玉米>小麦>大豆,三者的平均值分别为3 215 kg(C).hm-2、1 643 kg(C).hm-2和512 kg(C).hm-2。长期均衡施用氮、磷、钾化肥或氮、磷、钾化肥配施有机肥后,小麦、玉米和大豆农田生态系统的固碳量和土壤CO2排放总量均明显增加,并在氮、磷、钾配施有机肥处理下达到最高。不同的施肥管理措施将改变土壤-植物系统作为大气CO2"汇"的程度,总体表现为化肥均衡施用下NEP值较高,而化肥与有机肥配施下农田生态系统的NEP值较低。     

磷在潮土肥际微域中的迁移和转化

采用室内土柱实验研究了磷在潮土肥际微域中的迁移和形态转化。结果表明,磷在潮土中的移动距离很短,经过7 d和28 d的迁移,磷的迁移距离仅为8～14 mm。施入的磷主要固定在紧靠施肥点2 mm土体范围内,随距施肥点距离的增加,土壤水溶性磷、酸溶性磷和有效磷的含量呈指数曲线迅速降低。磷在施肥后7 d内的迁移量较大,迁移进入土壤的磷绝大部分被吸附固定。施肥量对不同形态磷在肥际微域中的迁移量产生显著影响;但培养时间只明显影响了水溶性磷的迁移量。     

湘西花垣矿区蔬菜重金属污染现状及健康风险评价

对湘西花垣锰矿、铅锌矿区的部分蔬菜及其种植土壤进行了调查和重金属含量分析,通过污染指数法和经蔬菜途径重金属暴露接触对人体的健康风险进行了系统评价。结果表明,与非矿区比较,两矿区蔬菜、土壤Pb、Zn和Cd含量较高,矿区土壤Pb、Zn、Cd含量均超过GB15618—1995《土壤环境质量标准》二级标准（pH〈6.5）的污染警戒值;矿区蔬菜Pb、Zn和Cd含量均超过国家蔬菜重金属元素限量标准,分别为限量标准的2.0～10.75、0.9～2.5倍和2.2～19.8倍;两矿区蔬菜受到了Pb、Cd的严重污染,Zn的轻-中度污染。重金属暴露接触对人体的风险评估结果表明,两矿区居民通过蔬菜途径摄入的Pb和Cd对其健康存在较大的潜在风险,且对儿童的健康风险高于成年人。因此,矿区土壤上种植蔬菜会对食用这些蔬菜的当地居民产生一定的健康风险,应采取合适的治理措施进行矿区污染土壤的修复。     

包膜控释尿素（追施）对冬小麦生长发育及土壤硝态氮含量的影响

通过田间试验,研究了苗期和返青期追施释放期为30d和60d的包膜控释尿素对冬小麦生长发育及土壤硝态氮含量的影响。结果表明,分别在冬小麦苗期和返青期追施释放期为60d包膜控释尿素（N60N60）,能显著促进植株生长发育,增强植株对N、P、K养分吸收,增加籽粒产量。与不追肥（CK）处理相比,N60N60处理植株地上部和地下部干物重分别提高33.21%和67.84%;叶片叶绿素含量增加12.77%～25.20%;植株茎叶N、P、K含量分别增加63.55%、37.08%和6.91%,籽粒N、P、K含量分别增加8.56%、31.18%和24.49%;小麦穗长、穗粒重、千粒重和籽粒产量分别增加14.14%、27.00%、39.32%和48.01%。在返青期追施1次包膜控释尿素,N0N30优于N0N60处理,叶绿素含量增加1.50%～3.04%;植株茎叶N、P、K含量分别增加12.37%、12.25%和1.26%,籽粒N、P、K含量分别增加0.50%、5.69%和9.74%;小麦穗长、穗粒重、千粒重和籽粒产量分别增加2.84%、11.81%、11.65%和6.61%。同时,包膜控释尿素施用能明显减少硝态氮向土壤深层渗漏数量,减轻对地下水污染风险。     

崩岗发生区岩土类型分析

本文应用岩土工程的试验方法及其分类标准,对崩岗发生区的风化壳岩土进行分析.结果表明:1)依据地质成因和风化程度,风化壳可划分为坡积层和风化岩土层;其中,风化岩土层又分为残积土层、全风化层、强风化层,并以粘、石英含量高、粉、长石含量高分别为各自的典型特征.2)依据土的颗粒组成、塑性指数、颗粒的矿物组成,可将风化壳的岩土分为六大类:粘性土、石英砾砂、粉土类、粉砂、长石砾砂和角砾;且对应的风化壳层次分别为坡积层,残积土层,全风化层,强风化层上部、强风化层中部、强风化层底部.3)坡积层与风化岩土层的性质变化大,界限明显;风化岩土层中各层次之间为渐变过渡关系.     

负水头供水裸燕麦需水特性及其对不同土壤湿度的生理响应

为进一步明确裸燕麦耗水量及其在不同土壤水分状况下的生理反应,论文在盆栽试验条件下,以负水头持续供水系统为供水装置,比较了裸燕麦、玉米、高粱、大麦和小麦旱地禾本科作物的水分耗散;设置40、60和80cm3个负水头控压高度,测定了"高-中-低"3种土壤湿度下裸燕麦孕穗期叶片光响应曲线及叶片保护酶活力。结果显示:裸燕麦蒸腾系数为455.37,显著(P<0.05)高于其他作物,较高叶片蒸腾速率和较低净光合速率是主要生理原因;降低土壤含水量将降低裸燕麦叶片相对叶绿素含量,但适度降低土壤含水量并未显著(P>0.05)降低叶片光合能力,而适度提高气孔受限程度,有利于提高叶片水分利用效率;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)等叶片保护酶活性对不同土壤水分状况响应不一致,中等土壤湿度时SOD活性较高,高土壤湿度时POD活性较高,低土壤湿度时CAT活性响应程度较高。     

稻草还田免耕抛秧对水稻土剖面形态特征的影响

为探讨免耕抛秧栽培对土壤剖面形态特征的影响,分别对连续2年和7年结合稻草还田的常耕和免耕试验的土壤剖面进行了研究。结果表明,常耕对土壤剖面形态特征影响不明显。免耕改变了耕作层亚层的剖面形态特征,且表层土壤疏松和pH值变小;水稻根系向土壤表层集中和裂隙出现部位增高。普通免耕形成的耕作层构型是Aa1-Aa2-Aa3,疏松表层较薄、亚表层有变坚实的趋势。稻草还田免耕形成的耕作层构型是O-Aa1-Aa2-Aa3,鳝血斑的数量增加、土壤颜色加深、疏松和体积质量降低。以稻草还田免耕抛秧形成的土壤剖面协调土壤肥力效果最好。     

Effects of Irrigation Patterns and Nitrogen Fertilization on Rice Yield and Microbial Community Structure in Paddy Soil

Water and nitrogen (N) are considered the most important factors affecting rice production and play vital roles in regulating soil microbial biomass, activity, and community. The effects of irrigation patterns and N fertilizer levels on the soil microbial community structure and yield of paddy rice were investigated in a pot experiment. The experiment was designed with four N levels of 0 (N0), 126 (N1), 157.5 (N2), and 210 kg N ha-1 (N3) under two irrigation patterns of continuous water-logging irrigation (WLI) and water-controlled irrigation (WCI). Phospholipid fatty acid (PLFA) analysis was conducted to track the dynamics of soil microbial communities at tillering, grain-filling, and maturity stages. The results showed that the maximums of grain yield, above-ground biomass, and total N uptake were all obtained in the N2 treatment under WCI. Similar variations in total PLFAs, as well as bacterial and fungal PLFAs, were found, with an increase from the tillering to the grain-filling stage and a decrease at the maturity stage except for actinomycetic PLFAs, which decreased continuously from the tillering to the maturity stage. A shift in composition of the microbial community at different stages of the plant growth was indicated by principal component analysis (PCA), in which the samples at the vegetative stage (tillering stage) were separated from those at the reproductive stage (grain-filling and maturity stages). Soil microbial biomass, measured as total PLFAs, was significantly higher under WCI than that under WLI mainly at the grain-filling stage, whereas the fungal PLFAs detected under WCI were significantly higher than those under WLI at the tillering, grain-filling, and maturity stages. The application of N fertilizer also significantly increased soil microbial biomass and the main microbial groups both under WLI and WCI conditions. The proper combination of irrigation management and N fertilizer level in this study was the N2 (157.5 kg N ha-1) treatment under the water-controlled irrigation pattern.     

坡度和雨强对重庆市黄壤旱坡地产流产沙特征的影响

黄壤作为重庆市山地主要的土壤类型之一,对重庆市农业生产有重要影响。通过人工模拟降雨试验,研究不同坡度和降雨强度条件对黄壤旱坡地产流产沙特征影响及响应过程,结果表明：（1）输沙率随降雨强度的增大而增大,对于短历时强降雨来说,输沙率保持在一个相对平均的水平,比长历时中强度降雨的输沙率大。在坡度0°～25°以内,黄壤旱坡地产流量与坡度之间的关系可以用多相式进行拟合,得到产流临界坡度为22.83°;（2）土壤侵蚀量与坡度符合二次抛物线关系,随坡度的增加出现临界坡度,重庆市黄壤旱坡地土壤侵蚀的临界值坡度为24.7°。在降雨特征参数中,平均降雨强度是反映黄壤旱坡地泥沙量、径流系数和径流泥沙含量的最好特征参数,时段最大降雨强度I10最能反映黄壤旱坡地径流量的变化特征;（3）在10°,15°,20°3个不同坡度下,径流量和产沙量与雨强均表现为幂函数关系,相关系数均在大于0.05置信区间呈显著相关性。     

基于模拟降雨的土壤表土结皮特征及坡面侵蚀响应

土壤表土结皮对坡面侵蚀过程具有重要影响,利用模拟降雨条件下土壤贯入和产流产沙试验,对不同降雨场次紫色土和黄壤表土结皮特征及坡面侵蚀响应进行研究。结果表明：（1）PT型贯入仪测定的贯入数值（P）与含水率（θ）成标准指数函数关系。（2）不同降雨场次表土结皮存在＂无结皮→弱结皮→强结皮→弱结皮→新结皮＂的动态发育过程,相同降雨条件下黄壤表土结皮强度大于紫色土的。（3）持续降雨过程不同降雨场次土壤表土结皮对溅蚀影响不明显,而与产流存在显著的动态响应关系,结皮强度越大产流量也越大,结皮对产流的影响随着降雨进行而有增大趋势,黄壤表土结皮的径流增加量大于紫色土的,而紫色土坡面结皮对产流量变化敏感程度大于黄壤。不同场次降雨过程土壤表土结皮对坡面侵蚀产沙影响存在差异,前4场降雨表土结皮强度与坡面侵蚀产沙有相同的变化趋势,4次降雨后土壤表土结皮表现为对坡面侵蚀有抑制作用。