理论施氮量的改进及验证——兼论确定作物氮肥推荐量的方法
摘要：确定合理施氮量是获得较高目标产量、维持土壤氮肥力和降低施氮引起环境污染的关键。自一个世纪前氮肥发明和施用以来,尽管已经开展了上百年的研究,但尚未找到令人满意能够在田块尺度上方便的确定合理施氮量方法。本文在前期提出的作物理论施氮量概念和方法基础上,进一步推导出在考虑其他来源氮素输入情况下,根据百千克收获物需氮量确定理论施氮量的计算式。结果表明,在确定了百千克收获物需氮量（N100,kg）后,推荐施氮量（Nfert,N kg hm^-2）是目标产量（Y,kg hm^-2）的唯一函数,即理论施氮量Nfert≈Y/100×N100。综合各种文献报道结果,在当前生产条件和产量水平下,小麦、玉米、水稻的百千克收获物需氮量分别取值为2.8、2.3和2.4 kg。应用大量文献报道的田间试验结果,对理论施氮量和经济最佳施氮量进行了比较。在绝大多数情况下,两者非常接近。但东北的小麦、玉米和水稻的理论施氮量远高于区域氮肥推荐量。主要原因是氮素矿化作用大于固持作用,作物利用了部分土壤矿化氮,土壤有机氮处于消耗状态。结合理论施氮量,本文详细解析了近年来我国建立的推荐施氮量方法的科学基础、推荐结果及适用性。认为将我国大面积生产中过量和不足施氮调节到合理施氮量范围,是当前和今后一段时期的紧迫任务。理论施氮量从长期维持高产稳产、土壤氮素平衡和低环境风险考虑,即可满足这种实际需求。推广技术员和农户能够根据自己地块的目标产量用口算确定出施氮量,简便易行。森林土壤氧化亚氮排放对大气氮沉降增加的响应研究进展
摘要：森林土壤N2O来源于土壤氮素的氧化还原反应,硝化、反硝化、硝化细菌反硝化以及化学反硝化是其产生的四个关键过程。当前,氮素富集条件下森林土壤N2O排放存在硝化和反硝化主导作用之争,对大气氮沉降增加的响应模式以及微生物驱动机制尚不清楚。综述了森林土壤N2O来源的稳定性同位素拆分,森林土壤总氮转化和N2O排放对增氮的响应规律,增氮对N2O产生菌群落活性和组成的影响,并指出研究的薄弱环节与未来的研究重点。总体而言,森林土壤N2O排放对大气氮沉降增加的响应呈现非线性,包括初期无明显响应、中期缓慢增加和后期急剧增加三个阶段,取决于森林生态系统“氮饱和”程度。施氮会引起森林土壤有效氮由贫氮向富氮的转变,相应地改变了土壤硝化细菌和反硝化细菌群落丰度与组成,进而影响土壤N2O排放。由于森林土壤N2O排放监测、土壤总氮转化和N2O产生菌群落动态研究多为独立进行的,难以阐明微生物功能群与N2O排放之间的耦合关系。未来研究应该有机结合15N-18O标记和分子生物学技术,准确量化森林土壤N2O的来源,揭示森林土壤N2O排放对增氮的非线性响应机理。商丹盆地黄土母质发育土壤的微形态特征及其诊断意义
摘要：阐明商丹盆地黄土母质发育土壤的微形态特征及其诊断意义。以茶房村土壤剖面为研究对象，在Lical 偏光显微镜下对土壤形成物、粗颗粒、孔隙等微形态单元的类型、空间分布及变化进行了研究。结果表明，与上部淋溶层和下部母质层相比，Bt 层（110~230 cm）黏土大量聚集且淀积黏土含量/残积黏土含量的比值（Ki/r）很高、但黏土胶膜不发育，粗颗粒数量减少、粒径降低孔隙个体增大，边沿更加平滑；矿物成分趋于单一。这些微形态特征证实了 Bt 属于典型的“黏化层”，结合成土因素检索，此土壤可归为简育湿润淋溶土。基于土壤氮素平衡的氮肥推荐方法——以水稻为例
摘要：基于土壤氮素平衡提出了一种新的氮肥推荐方法——氮素归还指数法,并以水稻为例介绍了其实施过程。经江苏省太湖地区和里下河地区45个水稻田块的举例推荐,用肥料效应函数法推荐的最佳经济施氮量（OENR）、氮素归还指数法推荐的氮素归还施氮量（RNR）和理论施氮量法推荐的理论施氮量（TNR）分别平均为N 246.8±42.5、216.9±27.3和176.9±22.3 kg hm^-2。氮素归还指数法可不经过田间试验实现以目标产量为唯一变量的氮肥推荐,但在区域氮素净损失率能否保持相对稳定、长期实施氮素归还施氮量能否使土壤不致产生氮素盈余等方面仍需进一步研究。三峡库区紫色土的碎石分布特征
摘要：碎石含量高是紫色土的重要特征之一,但有关紫色土坡面碎石分布特征的报道却不多见。为了弄清楚碎石在紫色土中的空间分布规律,在选取的坡面断面上（含相对较陡坡和相对较缓坡两个坡面）,从坡顶至坡脚布置采样点,开挖土壤剖面,分层取样测定不同坡位不同土层的碎石含量和碎石粒径。研究结果表明：（1）紫色土的碎石含量集中分布在40%以下,且以小碎石（5~20 mm）和中碎石（20~76 mm）为主;（2）随着土层加深,中碎石和大碎石（76~250 mm）含量增加,小碎石含量变化不大,总碎石含量和碎石等效粒径随着土层的加深而提高;（3）在较陡坡面上,碎石含量和碎石等效粒径从坡脚至坡顶逐渐减小,而在缓坡面上,碎石含量从坡脚至坡顶逐渐增加。山区紫色土坡面碎石分布在土层垂直方向上主要受土壤发生过程制约,土层深度对碎石含量和碎石粒径配比有显著影响,在坡面方向,碎石的分布由控制颗粒搬运的侵蚀作用力或重力作用力决定。黄土区坡耕地土壤结皮对入渗的影响
摘要：黄土高原地区,坡面土壤水分是生态建设的关键问题。以黄土高原坡耕地人为管理方式为背景,在室内人工模拟降雨条件下采用等高耕作和人工掏挖两种措施,并且设计直线坡作为对照,研究不同耕作措施下土壤结皮的形成特征,同时从降雨-入渗的角度研究两种类型结皮（结构结皮和沉积结皮）对坡面土壤水分入渗的影响。研究结果表明：土壤结皮阻碍坡面土壤水分入渗,结皮坡面产流时间早,且土壤累积入渗量明显低于无结皮坡面;采用Kostiakov模型、Horton模型、蒋定生模型对坡面土壤水分入渗过程进行优化模拟的结果表明蒋定生模型适用于描述本研究坡面土壤水分入渗的特征;耕作措施造成的微地形对土壤结皮的类型有很大影响,在洼地径流携带泥沙堆积形成沉积结皮,地势较高处降雨雨滴直接打击形成结构结皮。研究两种类型结皮发现,沉积结皮相对于结构结皮密度高且孔隙度低,并且两种类型结皮对坡面土壤水分入渗的影响存在差异,沉积结皮平均减渗效应为37.13%,结构结皮平均减渗效应为19.79%,因此,沉积结皮更大程度影响坡面土壤水分入渗。柠檬酸盐对黑云母表面溶解及微结构变化的影响
摘要：采用离位培养法，结合原子力显微镜的接触成像和相位成像模式研究层状硅酸盐含钾矿物黑云母在根际环境条件下的表面溶解现象和矿物微结构转化过程。结果表明，在 pH 4.0 的弱酸水溶液中反应 24 h 时，黑云母（001）面上有微型蚀坑出现，其深度介于 0.1～0.9 nm 之间，表面变得比较粗糙；反应 96 h 时，黑云母（001）面上蚀坑较为明显，但仅占总表面的 4.8%，蚀坑的深度平均为 0.957 nm；反应 140 h 时，黑云母（001）面上有不稳定的覆盖物沉积，阻碍表层溶解过程的持续进行。在 pH 4.0 的柠檬酸溶液中，经过 24 h 培养，（001）面上有大量的蚀坑出现，单层溶解现象明显；48 h 时，表面台阶溶解速率显著提高，溶解面积可达总表面的 48.7%；140 h 时，（001）面上有圆形状胀裂发生，表层（高度，1～2 nm）发生破裂、产生较多的黑云母碎片，溶解速率进一步提高。随着柠檬酸溶液中 Na＋浓度的增加，表层溶解速率增强，（001）面上也有次生覆盖物沉积。同时，界面上 Na^＋-K^＋交换作用加剧，表层结构（高度，2～10 nm）胀裂现象更加明显。随着反应时间的延长，140 h 时，黑云母（001）面的深层结构（深度，～20 nm）亦逐渐隆起并引起周边区域产生裂缝（深度，0.1～1.9 nm），最终导致表层微结构区域水化，形成水化云母（伊利石）。活化过硫酸钠氧化土壤对挥发性有机污染物吸附特性的影响
摘要：活化过硫酸钠（Sodium persulfate,SPS）氧化技术是一种新型的土壤修复技术。为了更科学地评价化学氧化处理后土壤的环境风险,本文通过亚铁离子活化过硫酸钠法对有机质（Organic matter,OM）含量存在显著差别的两种土壤进行氧化处理,比较了活化过硫酸钠氧化前后两种土壤样品对3种挥发性有机污染物的吸附特性。结果表明,亚铁活化的SPS能够氧化土壤中腐殖酸和胡敏素类的有机质。对OM含量较高的1号土,SPS氧化对有机质的去除率为71.9%。而对OM含量较低的2号土,SPS氧化对有机质的去除率为49.9%。1号土样对3种挥发性有机物的吸附以分配作用为主,氧化后的1号土样对3种物质的吸附机制不变,但吸附量有所增加;2号土样对3种挥发性有机污染物的吸附有一定的非线性,而氧化后的2号土样对3种物质的吸附线性特征增强。吸附数据用对数形式的Freundlich方程拟合得到分配系数lg Kf值,比较有机碳标化后的分配系数lg Kfoc,氧化后的土壤有机质对3种挥发性有机污染物的吸附特性有所提高。分析表明,SPS氧化了有机质中较多的极性组分（如羧基及羟基等）,从而使处理后的土壤中有机质的非极性增强,强化了对非极性化合物的吸附。退化喀斯特森林植被自然恢复中土壤有机碳δ13^C值特征
摘要：采用空间代替时间与稳定性碳同位素技术相结合的方法,研究了茂兰喀斯特森林自然恢复中土壤有机碳（SOC）δ13C值特征。结果表明：整体上SOCδ13C值随恢复进展0~20 cm土层（-25.72‰~-19.91‰）趋正、〉20 cm土层（-23.76‰~-18.13‰）先趋正后趋负。随土层加深除草灌、灌乔外其他阶段均趋正,草灌阶段上层土与乔木、顶极阶段底层土SOC为C4碳,SOCδ13^C值变化受地带性和喀斯特环境的双重影响。群落优势种凋落叶δ13^C值（-31.79‰~-16.76‰）随恢复进展趋负,说明生境日益改善,其与0~20cm土层SOCδ13^C值呈极显著正相关（R2〉0.96,p〈0.01）、而与〉20 cm土层极不相关,说明0~20 cm土层主要为新碳;SOC周转速率随恢复进展递增、随土层加深递减,土壤生化反应具较强表聚性;SOCδ13^C值与土壤可矿化碳、易氧化碳含量呈显著的负相关关系（R2〉-0.50,p〈0.05）,与微生物生物量碳具有一定的负相关关系（R2=-0.389）,SOCδ13C值在一定程度上可以指示SOC的活性;喀斯特森林自然恢复是复杂多变、多途径的统一,其中C4植物在恢复中具有重要意义;碳同位素方法与“空间代替时间”方法相结合能较好地重现喀斯特植被更替的历史。缓释复合肥对茄子产量和不同采果期品质的影响
摘要：采用田间试验研究缓释复合肥不同施用方式对茄子产量和不同采果期品质的影响，对茄果类蔬菜生产上施用缓释复合肥具有理论和实践意义。在茄子整个采收期统计果实产量和茄子采果期 3 次采样测定茄子营养品质（维生素 C、氨基酸、可溶性糖）、卫生品质（硝酸盐）和保健品质（黄酮、芦丁、茄碱）。结果表明，施用缓释复合肥（SRF）较化肥（CF）和普通复合肥（CCF）显著增加茄子产量（增幅分别为 3.5 %～29.1 %和 3.7%～24.8 %），各处理产量序列为 SRF1＞SRF4＞SRF2＞SRF3＞CCF＞CF。缓释复合肥各处理显著增加茄子盛果后期维生素 C、氨基酸和可溶性糖含量，且 SRF3 较化肥和普通复合肥显著降低茄子盛果中、后期硝酸盐含量。对于保健品质，缓释复合肥各处理较化肥显著增加茄子盛果中、后期芦丁含量 10.0 %～24.0 %和 10.0 %～50.0 %，并显著降低茄子整个采果期茄碱含量 33.9 %～47.7 %、36.8 %～49.0 %和 18.7 %～35.4 %，以 SRF1 和 SRF2 效果最好。缓释复合肥各处理以 SRF1 茄子产量最高、品质最优，SRF2 次之；从茄子高产高效看，以 SRF2 处理为最佳。黑土农田施加AM菌剂对大豆根际菌群结构的影响
摘要：为揭示在黑土农田条件下施加丛枝菌根（AM）菌剂对作物根际微生物群落的影响,试验以大豆为研究对象,田间播种时分别施加根内球囊霉（Glomus intraradices,GI）和摩西球囊霉（Glomus mosseae,GM）两种AM菌剂,以单施化肥处理（F）和不施加AM菌剂及化肥处理（CK）作为对照,采用传统与现代分子生物学手段,研究大豆根际土壤中菌群结构及根系内AM真菌多样性。结果表明：GI、GM处理的大豆菌根侵染率最高达到78.3%和86.6%;GI、GM、F处理的大豆根际土壤中可培养细菌、真菌和放线菌三大菌群的数量与CK处理相比显著提高（p〈0.05）。分离大豆结荚期根际土壤中AM真菌孢子,共获得Acaulospora属真菌3种,Glomus属真菌7种,孢子密度均较低,G. intraradices和G. mosseae均为各自处理的优势种群。对大豆结荚期根系和根际土壤PCR-DGGE图谱条带的丰度及优势条带测序分析,结果表明根际土壤中的AM真菌菌群数明显高于根系中AM真菌的菌群数量,GI处理的大豆根际土壤中AM真菌丰度值最大,GM处理大豆根系里的AM真菌丰度值最大,F处理的根际土壤中总AM真菌的数量最少;施加AM菌剂处理的大豆根系及根际土壤中的优势菌群分别为外源施加的两种AM真菌。长期保护性耕作对纤维素降解基因cbh Ⅰ多样性的影响
摘要：研究了免耕秸秆覆盖（CntWntS）、耕作秸秆覆盖（CntWtS）、免耕秸秆不覆盖（CntWnt）和耕作秸秆不覆盖（CntWt）四种保护性耕作措施对黄淮海平原典型潮土中纤维素降解菌多样性的影响。采用PCRRFLP技术分别对纤维素降解菌cbh I基因进行多样性分析。结果表明,CntWntS与CntWnt相比,纤维素降解菌的数量增加了148%,而CntWtS与CntWt相比,纤维素降解菌的数量也增加了130%。纤维素降解菌cbh I基因分型在四个处理小区比较丰富,共有44个OTUs,其中CntWntS、CntWtS、CntWnt、CntWt处理中分别有35、34、30、30个OTUs。多样性指数分析显示,Shannon-Wiener指数的数值范围为3.09~3.36。系统发育分析表明,文库中的纤维素降解菌分别属于Basidiomycota（担子菌门）和Ascomycota（子囊菌门）,同时发现土壤中存在大量的未培养纤维素降解菌。因此,免耕和秸秆覆盖等保护性耕作能够明显提高土壤中纤维素降解菌数量和cbh I基因多样性。第20届国际土壤与耕作研究组织大会
摘要：第20届国际土壤与耕作研究组织大会（The 20th International Soil Tillage Research Organization（ISTRO）Confrenee）将于2015年9月14-18日在南京召开。本次会议由国际土壤与耕作研究组织主办，中国科学院南京土壤研究所承办。模拟条件下土壤硝化作用及硝化微生物对不同水分梯度的响应
摘要：以江苏滨海县一植稻土壤为研究对象,在微宇宙培养条件下设置了不同水分处理（最大持水量的30%、60%、90%和淹水2 cm深）,研究了硝化作用及硝化微生物对水分变化的响应特征。结果表明：淹水处理显著降低了土壤的氧化还原电位（Eh）,但所有处理土壤Eh变化范围为330~500 m V,土壤整体处于氧化态。在每7天向土壤加入10 mg kg-1NH＋4-N的连续培养过程中,各个水分处理均观察到明显的NH＋4-N降低和NO-3-N累积的现象,60%WHC处理下土壤硝态氮累积最显著和迅速,90%WHC处理次之,随培养时间延长,30%WHC和淹水处理也观察到明显的硝化作用。淹水处理中氨氧化细菌（Ammonia-oxidizing bacteria,AOB）的数量显著高于非淹水处理,且淹水处理中AOB在DGGE图谱上的条带更加清晰明亮,而氨氧化古菌（Ammonia-oxidizing archaea,AOA）的群落组成和数量在不同水分处理间无明显变化。表明该土壤中AOB对水分条件变化响应灵敏,是该土壤的硝化作用、尤其是淹水条件下硝化作用发生的主要原因。土壤制图中土壤类型配色模型构建与应用
摘要：在全国1∶5万土壤图集制图中,土壤类型的配色既需表现土类等高级类型的分布特征,也要表现土属等较低级类型的差别。我国土壤低级类型众多,且1∶5万基本比例尺图幅达2万余幅,采用传统人工设色方法进行土壤制图,不仅效率低,而且难以保持图幅间土壤颜色的协调一致性。针对这一技术难题,本研究采用图幅间相似配色方法和人机交互的设计思想,通过建立1个多层级管理色库、人工设置土壤类型的Q配色单元及其多个近似色系（色组）,建立了Q配色单元的避让选色和区域土壤特征分析等5个组件模型,构建了土壤类型配色模型（SCO-Model）。该模型在大比例尺土壤制图中不仅反映了区域土壤的总体分布特征,也表达了土壤类型间的差异,特别是实现了大比例尺土壤制图中土壤类型的快速智能配色,大大提高了制图效率。土壤专题图中采样点点位标识模型的构建
摘要：采样点图在直观展示已采集样点分布同时,也为确定补充采样点的位置提供了参考。制图时,通常以采样点编码在地图图面标识各个采样点,但由于受空间地理位置影响,采样点标识常呈无序排列,当地图中采样点密度及地图幅面较大时,读图时难以查找目标采样点。为实现制图后的采样点标识呈有序排列,构建了“土壤专题图中采样点位标识模型（Soil Sampling Point Labeling Model for Thematic Soil Maps：SAMPLA）”,该模型主要有读图视区划分模型;土壤采样点位归属读图视区判定模型;土壤采样点顺序标识模型等3个子模型组成。基于Arc GIS 10.0,采用C#语言进行计算机编程,实现了SAMPLA。用1∶50 000国家标准分幅和县级地图的土壤采样点对模型进行验证,验证结果表明,模型可适用于不同类型分幅地图、不同比例尺,有助于实现规范化、批量化制图,提高了读图效率;但是读图视区划分方案对标识结果有一定影响;其他行业专业领域,如环境科学、水科学、地质科学等在制作类似于土壤采样点的点位图层时也可采用此模型。植被重建下露天煤矿排土场边坡土壤碳储量变化
摘要：植被重建是治理排土场边坡水土流失最直接也是最有效的生物措施,研究不同植被重建模式下土壤有机碳（SOC）和全氮（TN）含量的空间分布规律是筛选适宜排土场边坡生长的植被模式的重要条件。选取内蒙古黑岱沟露天煤矿治理15年的排土场边坡中4种植被重建模式（自然恢复地、草地、灌木林、乔木林）,采集270个土壤剖面（0~100 cm）样品,研究不同重建模式下SOC储量的变化。结果表明：（1）植被重建模式显著影响剖面SOC、TN含量及分布（p〈0.05）,0~10 cm和10~20 cm SOC、TN均呈草地〉灌木〉乔木〉自然恢复地,20 cm以下各土层SOC、TN虽然也表现相似的特征,但差异随土层深度增加越来越小。（2）剖面SOC密度和储量表现为原地貌区〉治理排土场〉新建排土场。经15年植被重建后,排土场边坡表现出巨大的固碳能力,1 m深度的林地和草地碳储量分别增加了5.38、11.85 t hm^-2,但仅原地貌水平的1/2和3/5。（3）林地和草地的固碳速率分别为35.87、79.01 g m^-2a^-1,草地的固碳速率是林地的2.2倍,从土壤固碳及水土流失防治的角度考虑,建议矿区排土场边坡植被重建优先选择草地,其次灌木。滨海盐渍化土壤理化性质与小麦生产间的关系
摘要：为促进滨海区域粮食生产,以盐渍化麦田为研究对象,在测定土壤（0~20 cm）基本性质及小麦产量、生物量基础上,分析土壤肥力特征与小麦生产能力间的关系。结果表明,土壤含盐量与小麦产量、地上部生物量（生物量）呈极显著负相关（p〈0.01）,其关系符合三次函数方程。若以4 500 kg hm^-2作为最低目标产量,土壤含盐量应在3.1 g kg^-1以下。土壤有机质含量与土壤含盐量呈显著负相关（p〈0.05）,与小麦产量、生物量呈极显著正相关（p〈0.01）。土壤有机质含量增加能够降低盐渍化程度,促进小麦生产。将直接相连的下层（〉10~20 cm）与上（表）层（0~10 cm）土壤含盐量比值作为抑盐效率（E）,来评价有机质的抑盐作用,表层土壤有机质含量与E符合二次函数方程,有机质含量超过19.1 g kg^-1时,抑盐效果显著,可以作为土壤肥力培育目标值。此外,提高土壤速效钾含量对小麦生产也具有显著促进作用。研究结果对研究区域及相似地区进行土壤肥力培育和粮食生产具有重要意义。
