煤矿区土壤有机碳含量的高光谱预测模型

可见—近红外光谱已被证明是一种快速、及时、有效的土壤有机碳含量预测工具。利用Field Spec4对济宁鲍店矿区的104个土壤样品进行光谱测量,采用Savitzky-Golay卷积平滑(SG)、多元散射校正(MSC)及数学变换等多种方式组合对光谱预处理,并运用偏最小二乘回归分析建立土壤有机碳含量预测模型,进而探讨煤矿区土壤有机碳含量的高精度预测方法。结果表明:(1)不同的光谱预处理方法对建模结果影响差异较大,建模结果以SG加MSC预处理再结合光谱反射率的一阶微分变换最优,建模R~2=0.86,RMSE=2.0g/kg,验证R~2=0.78,RMSE=1.81g/kg,RPD=2.69。(2)倒数和倒数的对数与土壤有机碳含量的相关性曲线接近重合,与反射率曲线成反比,但是建模效果远低于反射率;光谱反射率的一阶微分能明显提高500~600nm波段相关性。(3)光谱反射率随土壤有机碳的含量减少而增大,当有机碳含量较低时,其波谱的近红外波段反射率响应能力也随之降低,反射率直接建模难度加大。     

垦殖对黄河三角洲盐渍土碳氮分布特征的影响

以黄河三角洲新生盐碱地为例,采用空间替代时间的方法,选取未利用的盐碱地对照(CK)和平均开垦年限分别为小于5 a、10~15 a、20~25 a、30~35 a、50~60 a的小麦/玉米连作土地类型为研究对象,对1 m深土壤碳(有机碳、无机碳、全碳)、氮(全氮、碱解氮)含量进行了分析,研究不同垦殖年限下土壤碳氮水平和垂直分布特征。结果表明:垦殖后,土壤有机碳含量较未垦殖盐碱地均表现为显著提高(p0.05);盐碱地垦殖显著增加了0~40 cm土壤的碳储量,且随垦殖年限增加而增加;40~100 cm土层的有机碳含量无趋势性变化规律;土壤全氮、全碳、无机碳变化与有机碳变化表现出相似规律;垦殖30 a后土壤碳氮养分基本稳定,表层(0~40 cm)含量高于底层(40~100 cm)含量;垦殖年限主要影响0~30 cm土壤碱解氮含量;无机碳作为组成全碳的主要成分,极易受灌溉和地下水的影响。垦殖虽然显著增加土壤有机碳、全氮含量,但垦殖后碳氮比(C/N)呈降低趋势,约30 a后基本稳定,不同垦殖年限C/N平均为9.35,低于全国平均水平,反映出研究区土壤碳氮养分不均衡问题。     

玉米茎秆汁液对黄土坡面产沙速率的影响及原因分析

利用人工模拟降雨试验研究了玉米茎秆汁液对黄土坡面产沙速率的影响及其原因。试验设计了4种不同的土样处理方式（control、添加25%浓度的汁液、添加50%浓度的汁液、添加25%浓度汁液经过一个冬季的冻融降解）在4种不同雨强（25,50,75,100 mm/h）下对产沙速率的影响,分析了4种不同处理后土样的土壤团聚体、有机质跟产沙速率的关系。结果表明:（1）添加玉米茎秆汁液对产沙速率是有明显的抑制作用的,玉米茎秆汁液通过增加土壤中 > 0.25 mm的团聚体和有机质实现减沙作用的。（2）4种处理后的土样中 > 5 mm的土壤团聚体和有机质是显著线性相关的,通过了0.01的显著性水平。在各种试验雨强（25,50,75,100 mm/h）下的产沙速率与 > 0.25 mm的土壤团聚体、有机质都具有显著线性负相关关系,通过了0.01的显著性检验。     

水氮调控对设施土壤有机氮组分、全氮和矿质氮的影响

为探讨水氮调控对设施土壤有机氮组分、全氮和矿质氮的影响,通过膜下滴灌设施番茄田间定位试验,采用灌水下限(W_1、W_2、W_3)和施氮量(N_1、N_2、N_3)的两因素三水平随机区组设计,研究水氮调控对休耕期0—30cm土层土壤有机氮组分、全氮和矿质氮的影响。结果表明,不同水氮调控下,设施土壤有机氮主要是以酸解态氮为主,总体表现酸解态氮大于非酸解态氮含量。土壤有机氮组分在酸解态氮和非酸解态氮中分配比例差异明显。土壤有机氮各组分含量及占全氮比例的大小顺序为氨基酸氮/氨态氮未知氮氨基糖氮。除氨基糖氮,其余酸解态氮各组分和酸解总氮含量及其占全氮比例均随着土层深度的增加而降低,不同土层含量差异显著(P0.05)。土壤全氮、矿质氮和总有机氮含量随土层深度的增加也呈降低趋势,且含量差异达到极显著水平(P0.01)。除氨基糖氮,全氮与其他有机氮各组分、酸解总氮间均达到极显著正相关(P0.01);矿质氮仅与酸解氨态氮及酸解总氮的影响达到极显著(P0.01)和显著正相关(P0.05)。灌水下限、施氮量及水氮交互对设施土壤全氮、矿质氮和总有机氮及有机氮组分影响均达到极显著水平(P0.01)。因此,设施土壤氮素含量的变化与水氮管理模式紧密相关。氨态氮和氨基酸氮是设施土壤中最主要的有机氮形态,是土壤活性氮中的主要组分,亦是土壤供氮潜力的表征。考虑土壤供氮潜力,灌水下限35kPa、施氮量300kg/hm~2为该设施生产下最优的水氮管理措施。     

Management of Grazing Intensity in the Semi‐Arid Rangelands of Southern Australia: Effects on Soil and Biodiversity

Overgrazing contributes to rangeland degradation altering plant community composition, erosion and biodiversity. Little unanimity in the literature exists on the effects of livestock grazing on soil carbon and biodiversity, in part, due to uncontrolled grazing pressure from native and feral animals. Paired paddock contrasts at three, long‐term (>8 years) study locations in the southern Australian rangelands were used to examine the effects of managing grazing intensity through the use of exclusion fencing and rotational grazing on soil organic carbon (SOC), soil nitrogen (TN), ground cover and biodiversity (flora and invertebrates). Grazing management had no effect on SOC or TN on grey soils (Vertisols), but for red soils (Lixisols), significantly higher levels of SOC were found for both the 0 to 5 and 5 to 10‐cm soil depths (0·3% and 0·27% respectively) and associated with increased TN. We found strong and consistent relationships among SOC and higher perennial (p < 0·001), higher litter (p < 0·05) cover and close proximity to trees (p < 0·05). Managing grazing intensity resulted in significantly higher perennial ground cover (p < 0·001) on Vertisols (8·9 to 11%) and Lixisols (12·5 to 15%) and higher plant diversity (both native and exotic) but negatively impacted invertebrate diversity, indicating trade‐offs between production and resources. We provide evidence that the effects of grazing management on SOC are mediated by ground cover and increased organic matter supply and/or reduced soil carbon redistribution (erosion), which indicates that the management of grazing intensity may provide a tool to avoid soil carbon loss in rangelands. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

有机肥及DMPP对蔬菜生产及硝态氮淋失的影响

研究在等氮条件下有机无机肥配施及添加硝化抑制剂DMPP(3,4-二甲基吡唑磷酸盐)对蔬菜产量、品质及土壤硝态氮淋失的影响,旨在为蔬菜安全生产和地下水环境质量保护提供理论依据。采用大型原状土柱系统,连续种植3季蔬菜(蕹菜、苋菜和萝卜),以施有机肥的氮素量占总氮施用量的质量分数为依据,设置8个施肥处理:不施肥(CK)、纯化肥(CF)、30%有机肥+70%无机肥(30%OM)、50%有机肥+50%无机肥(50%OM)、70%有机肥+30%无机肥(70%OM)、纯化肥+DMPP(CF+DMPP)、30%有机肥+70%无机肥+DMPP(30%OM+DMPP)和50%有机肥+50%无机肥+DMPP(50%OM+DMPP)。结果表明:1)随有机肥施用比例增大,蔬菜产量呈下降趋势,但施用比例不高于50%时产量下降不显著;随有机肥施用比例增大土壤硝态氮淋失量及蔬菜硝酸盐均降低,50%OM处理土壤淋失液硝态氮平均浓度及淋失量较CF处理显著降低了29.29%和25.39%,氮肥表观利用率及表观淋失率分别为22.60%和8.82%。2)硝化抑制剂DMPP对蔬菜产量和硝酸盐含量的影响与蔬菜种类和种植季候密切相关,降低土壤硝态氮淋失的效果为CF+DMPP30%OM+DMPP50%OM+DMPP,但DMPP的抑制效果会随有机肥的比例增加而降低。50%OM+DMPP处理氮肥表观淋失率和表观利用率分别为4.70%和26.26%。3)试验期间,3季蔬菜水分输入(降雨和灌溉)分别为总水分输入量的49.82%(蕹菜季)、23.03%(苋菜季)和27.15%(萝卜季);水分淋失量为总淋失量的46.75%(蕹菜季)、19.66%(苋菜季)和33.59%(萝卜季);硝态氮淋失量为总淋失量的73.77%(蕹菜季)、2.31%(苋菜季)和23.92%(萝卜季)。研究表明,50%OM+DMPP处理,是保证蔬菜产量品质,同时有效降低土壤硝态氮淋失量的最优处理;降雨和施肥措施是影响土壤硝态氮淋失的重要因素,合理配施有机肥及添加DMPP并根据蔬菜生长需肥特性进行施肥能有效应对连续降雨造成的硝态氮大量淋失。     

紫云英施用量对土壤活性有机碳和碳转化酶活性的影响

利用紫云英还田的定位试验研究不同紫云英施用量下土壤活性有机碳含量和碳转化酶活性的变化。试验包括对照、施用化肥和4个紫云英施用量(30、60、90和120 t·hm~(-2))处理。结果表明:与对照相比,施用化肥和紫云英均能够显著增加土壤活性有机碳(可溶性有机碳、热水提取态有机碳、微生物生物量碳和颗粒有机碳)含量,并且随着紫云英施用量的增加土壤活性有机碳含量显著增加。土壤碳转化酶活性的变化规律与土壤活性有机碳相同,其中施用化肥和紫云英较对照处理分别提高14%和24%~55%的纤维素酶活性、27%和45%~187%的蔗糖酶活性、42%和51%~165%的β-葡萄糖苷酶活性、11%和11%~24%的酚氧化酶活性以及16%和16%~27%的过氧化物酶活性。与对照相比,施用化肥对相对酶活性(酶活性与微生物生物量碳的比值)无显著影响;增加紫云英施用量能够显著增加相对蔗糖酶和相对β-葡萄糖苷酶活性,降低相对酚氧化酶活性和相对过氧化物酶活性。逐步回归分析表明土壤活性有机碳组分含量主要受纤维素酶、β-葡萄糖苷酶和酚氧化酶活性的影响。     

施用腐殖酸对煤矸石养分释放的影响

煤矸石是一种潜在的资源,在现有技术条件下无法快速处理的大量煤矸石裸露堆放造成占地及生态环境问题,已成为矿区生态环境治理关注的热点。煤矸石山的植被恢复是其原位保存的最有效办法。腐殖酸作为腐殖质的主要组成成分对改善不利的植物生长环境具有积极作用。为探讨腐殖酸对煤矸石养分释放的影响,采用室内培养试验方法,研究了添加不同浓度腐殖酸及不同培养时间下煤矸石的pH、电导率(EC)变化及氮、磷、钾速效养分的释放特征。结果表明:相对于不添加腐殖酸处理(CK),添加腐殖酸的煤矸石pH明显升高,最高达到7.77,而EC急剧下降,平均为126.13μS/cm,比CK的平均EC下降77.81%;添加腐殖酸的煤矸石速效磷和碱解氮均大幅度增加,速效磷含量平均为CK的2.33倍,碱解氮含量最高达到CK的1.94倍;速效钾含量相对于CK也有一定增加;添加的腐殖酸浓度越大,促进煤矸石养分释放效果越好;在培养期间,各项研究指标值总体表现V和N形,在后期逐渐呈现稳定作用趋势。煤矸石具有一定养分供给潜力,腐殖酸添加到煤矸石中可以提高其植物养分可获得性。     

根表功能细菌生物膜及其在土壤有机污染控制与修复中的潜在应用价值

土壤中的有机污染物可从根系进入植物体内,并可进一步通过食物链富集,从而威胁人群健康。植物根际微生物种类繁多、数量巨大,其中很多根际细菌可通过成膜作用在植物根表形成细菌生物膜,协助植物抵抗外界的不良环境或促进植物生长。有机污染物在被植物根系吸收的过程中,多需经过根表细菌生物膜这一特殊界面。综述了根际细菌在植物根表的成膜作用,以及根表功能细菌生物膜对污染物根际环境过程的影响及作用机理,分析了利用根表功能细菌生物膜调控植物吸收有机污染物的可行性,试图为防治土壤有机污染、降低作物污染风险、保障农产品安全等提供理论依据。     

有机肥质量分数对土壤导水率稳定性的影响

饱和导水率是水循环和土壤侵蚀模型中的重要参数,也是土壤结构改善的重要指标.通过室内土柱模拟实验研究有机肥添加量对风沙土和壤土导水率的影响.土壤添加有机肥的比例设置为0％、5％、10％、15％、20％、25％、30％7个水平,土壤密度设3个水平,各处理5个重复.结果表明：1）土壤饱和导水率随有机肥质量分数的增加呈降低趋势,风沙土的饱和导水率随有机肥质量分数的增加呈直线下降趋势,而壤土饱和导水率的降低趋势随有机肥质量分数的增加减缓;2）有机肥质量分数的增加对土壤密度的降低作用可以抵消有机肥增加导致的饱和导水率的降低;3）低土壤密度下土壤导水率随时间变化不稳定,土壤密度增大后随时间变化稳定.随着有机肥质量分数的增加,土壤导水率的测定过程趋于稳定,但是测定时间延长.