继承老一辈优良传统 推动土壤科学创新发展——纪念陈恩凤教授诞辰110周年

陈恩凤教授是我国著名土壤学家、农业教育家和社会活动家。他一生以科学报国、以培育英才为己任,爱党爱国、辛勤耕耘,为我国土壤科学事业、农业教育事业的发展做出了重大贡献。2020年12月20日是陈恩凤教授诞辰110周年纪念日,我们谨以此文追思他的学术思想、教育理念和专业成就,缅怀先师旨在激励后来人更加努力工作,继承老一辈优良传统,不断开创土壤科学事业新局面。     

双城市土壤重金属空间分异及影响因子分析

采用地理信息系统（GIS）和地统计学相结合的方法,研究了黑龙江省双城市的土壤全量铜、锌、铅、镍、镉5种重金属元素的空间分异规律及其影响因子。结果表明：研究区土壤锌、镍、镉具有强烈的空间相关性,表明这3种元素受土壤内在属性影响较大;而铜、铅具有中等强度的空间相关性,表明这2种元素由土壤内在属性和人为因素共同起作用。镉、铅、铜较锌、镍的变程小,说明前3种重金属元素含量可能主要受到较小尺度因子的影响。研究区土壤各重金属元素空间分异规律如下：铜和镍呈东高西低的趋势,铅呈南高北低的趋势,而锌和镉分别表现为块状分布和岛状分布的特点。影响重金属元素空间分布的影响因子主要有自然因素（土壤类型、高程、土壤理化性质等）和人为因素（乡镇、道路、各种工厂等）。     

长期施有机肥对耕地棕壤团聚体及钙素分布的影响

为了探明施有机肥对耕地棕壤团聚体及钙素分布的影响,以长期定位施肥近30年的耕地棕壤为研究对象,采用干筛法进行土壤团聚体分级,系统研究了单施有机肥及有机肥配施氮磷肥对耕地棕壤团聚体及不同形态钙素分布的影响。结果表明:与不施肥对照相比,施有机肥可增加1~2mm粒级团聚体含量,且随有机肥施入量的增加而增加,最高增加了66.68%;与单施有机肥相比,配施氮磷肥则降低了1~2mm粒级团聚体含量;与对照相比,单施及配施有机肥均降低了0.25~1 mm粒级团聚体含量,降幅最高达15.20%。单施及配施有机肥均提高了全土的全钙含量,其中单施高于配施,最高为施高量有机肥处理,增幅达11.67%;单施有机肥处理以1~2 mm粒级团聚体的全钙含量最高,配施氮磷肥后以0.053~0.25mm的最高;与对照相比,单施及配施有机肥均增加了各粒级团聚体水溶性钙含量;单施有机肥提高了土壤交换性钙含量,配施氮磷肥却相反;单施及配施有机肥处理均增加了全土酸溶性钙含量。相关性分析显示,耕地棕壤各级团聚体的全钙含量是影响各形态钙素分布的重要因素。因此,长期施有机肥不仅增加了耕地棕壤较大粒级团聚体含量,且可增加较大粒级团聚体的钙素含量。     

Cu2+和Zn2+在土壤电场中的极化对黑土胶体凝聚的影响

金属离子在土壤胶体固-液界面上的行为差异引起土壤胶体絮凝过程的差异,并深刻影响土壤溶液中养分或污染物的迁移转化。为明确Cu~(2+)和Zn~(2+)两种金属离子界面行为对土壤胶体凝聚的影响,本文选取黑土胶体为研究对象,利用动态/静态光散射技术研究专性吸附离子Cu和Zn体系中不同离子浓度条件下黑土胶体的凝聚行为。结果表明:(1)Cu~(2+)和Zn~(2+)两种金属离子引发黑土胶体凝聚的机制相似,均是低浓度下的慢速凝聚和高浓度下的快速凝聚,达到快速凝聚机制后,胶体的总体平均凝聚速率受离子种类影响较小。(2)Cu~(2+)对黑土胶体聚沉能力大于Zn~(2+),Zn~(2+)的临界聚沉浓度是Cu~(2+)的3.51倍,在黑土胶体的凝聚过程中存在强烈的离子特异性效应。(3)两种离子体系中颗粒间相互作用的活化能差异随离子浓度的降低而增大。此两种离子在凝聚作用的较大差异性源于Cu~(2+)较Zn~(2+)对有机配位体有较强的亲和力,以及黑土胶体表面附近强电场对离子的强烈极化作用扩大了两种离子本身的微小差异。     

黑土重金属元素局地分异及环境风险

选择典型黑土3个基本样区的191个土壤样品,探讨了8种重金属元素的分异状况。结果表明,不同重金属元素,整体上存在区域差异,表层中Cu、Zn、Cr、Hg均为海伦高于其他两地,Pb为公主岭>海伦>北安;亚表层含量略有降低,分异趋同于表层。不同利用黑土的方式Cu、Zn、Cr、Hg大豆土壤高于玉米和荒地,Pb、Ni、As、Cd基本呈现玉米>大豆>荒地,整体上荒地土壤重金属含量低于耕地。与土壤理化性质的关系主要体现在公主岭地区,Cu、Zn、Pb、As与全P、全K呈相反的显性相关趋势。重金属的环境污染及潜在生态风险均为海伦>公主岭>北安,海伦地区已构成轻度污染,公主岭存在较大的潜在污染,北安土壤相对较为清洁,Cd、As、Hg在3地区均存在较大的环境风险。     

地膜覆盖对土壤主要酶活性的影响

地膜覆盖后土壤的温度、湿度、ｐＨ等发生较大的变化，从而影响了土壤的酶活性。在棕壤上定位试验研究的结果表明：覆膜后土壤中过氧化氢酶和脲酶活性显著降低，而提高了中性和酸性磷酸酶活性。施用有机肥可以明显提高过氧化氢酶和脲酶活性，但对这两种磷酸酶的活性影响较小。     

土壤中钙键和铁/铝键结合的有机碳差异的比较

为研究矿质元素在有机碳矿化中所起的作用,以棕壤、黄棕壤、红壤为供试土壤,比较了不同利用方式和施肥处理土壤中钙键、铁/铝键结合的有机碳的差异。结果表明,从北至南的地带性土壤(棕壤、黄棕壤和红壤)系列中,全钙及与有机碳结合的钙依次降低,钙键结合的有机碳占有机碳总量的比值依次升高;铁/铝键结合的有机碳及其占全碳的比值依次升高。与自然土壤相比,耕作土壤在不施肥条件下,钙键有机碳、铁/铝键有机碳占有机碳总量的比值增加,且铁/铝键有机碳占有机碳总量比值的增加率始终比钙键有机碳占有机碳总量比值的增加率要高;覆膜比不覆膜时铁/铝键有机碳占有机碳总量比值的增加率比钙键有机碳占有机碳总量比值的增加率高得多。这表明,与全土有机碳相比,有机碳矿化稳定性由高到低依次是铁/铝键有机碳、钙键有机碳、全土有机碳。     

施肥与覆膜对棕壤Olsen-P剖面分布及动态变化的影响

利用沈阳农业大学长期定位试验站裸地和覆膜的不同施肥处理（不施肥、单施氮肥、有机肥、有机无机肥配施）及其附近不同土地利用方式，探讨了不同施肥处理和覆膜对整个生长季的棕壤Olsen-P剖面（0—100 cm）分布及动态变化的影响。结果表明，耕地棕壤各施肥处理土壤剖面Olsen-P含量均表现为0—20 cm和60—100 cm大于20—60 cm；而自然草地、自然林地棕壤Olsen-P含量则随深度加深（0—100 cm）而逐渐增多。施用有机肥或有机无机肥配施处理的Olsen-P含量在60 cm土层以上均远大于不施肥或单施氮肥处理；覆膜后不施肥、有机肥、有机无机肥配施处理土壤0—40 cm土层的Olsen-P含量略有降低（0—20 cm土层有机肥处理除外），但差异未达到显著水平。说明施有机肥或有机无机肥配施，是补充土壤Olsen-P的有效措施；但施肥时应深施以补充表层以下土壤Olsen-P含量。覆膜未对本研究的棕壤Olsen-P含量产生显著的负面影响。     

地膜覆盖和施肥对棕壤剖面溶解性有机碳分布的影响

依托沈阳农业大学棕壤长期定位试验站试验与土壤样品数据,系统分析了30年覆膜和不覆膜条件下不同施肥处理对土壤溶解性有机碳含量及其占有机碳的比例在剖面分布特征的影响。结果表明,施肥处理的总体效应大于覆膜处理,不论是否覆膜,长期单施氮肥、有机肥均能显著提高土壤剖面溶解性有机碳的含量,并且对表层土壤影响最大。不覆膜土壤0～40 cm土层中,单施氮肥对土壤溶解性有机碳占有机碳的比例影响显著,氮肥施用量越多,溶解性有机碳占有机碳的比例越大,而单施有机肥及有机肥氮肥混施对土壤溶解性有机碳占有机碳的比例基本没有影响。土壤溶解性有机碳含量与有机碳含量呈显著正相关,溶解性有机碳含量对土壤有机碳含量的剖面分布具有决定作用。