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土壤学报 2019年第03期杂志 文档列表

土壤学报杂志新视角与前沿

气候-土壤-作物之间氮形态契合在氮肥管理中的关键作用507-515

摘要：采用合理的作物养分管理措施对粮食安全保障、土壤与农业可持续发展和生态环境保护至关重要。正确的养分管理策略应是针对某一特定气候-土壤-作物条件选择特定的肥料品种、用量、施用时间和施用位置。然而,当前的氮肥管理措施大多未考虑作物氮形态喜好特性、土壤氮素转化特点以及气候条件等因素的影响,以致在实际生产中效果欠佳。本文提出最大化满足作物氮形态喜好,氮肥形态、土壤氮素转化特点以及气候条件高度契合才能显著提高氮肥利用率,同时降低施氮量、减少活性氮向环境的扩散;气候-土壤-作物之间氮形态契合程度也是引进新的作物或者实施新的施肥措施的重要依据。本文为因地制宜地制定农业减氮增效措施指出了另一个方向。

土壤学报杂志综述与评论

可变电荷土壤表面酸碱性质与模型研究进展516-527

摘要：可变电荷土壤表面酸碱性质是指土壤与质子的结合能力,主要包括表面质子反应活性位点密度Ds、电荷零点pHpzc以及质子化、去质子平衡常数pKa。表面酸碱性质对于评估土壤酸碱缓冲能力、揭露酸化机制有重要意义,也是探究阳离子和阴离子在土壤固液间的分配,控制微量元素移动性和生物有效性的重要土壤性质之一。本文综述了通过表面络合模型获取表面酸碱性质参数的方法以及研究复杂土壤体系的两种方法。电荷零点pHpzc主要通过宏观滴定实验获得,但需要不断优化实验操作来减少无意义因素的影响。而表面质子反应活性位点密度Ds和质子化、去质子化平衡常数pKa,则通常分别通过Gran函数和直线外推法计算等方法得到。目前,土壤活性成分金属氧化物、黏土矿物及腐殖质表面酸碱性质已通过表面络合模型得到广泛研究,研究方法和相关数据已逐渐趋于完善。而随着表面络合模型的发展,土壤混合体系表面酸碱性质的研究也在不断加深。组分添加法通过各组分表面性质的加和来预测质子在土壤和溶液中分配和形态,目前已从矿物聚合模型扩展到矿物-有机物聚合模型,因为有机物和矿物组分之间的相互作用对于研究相当重要。而广义复合法假设土壤表面性质均一,依据实验吸附数据和表面积拟合获得表面酸碱性质,现在已发展为n-site/n-pKa,并建立了一种通过土壤化学性质预测表面酸碱性质广义回归方程。最后,文章探讨了表面络合模型相关研究应该解决的科学问题,以及土壤表面酸碱性质研究在未来的趋势。

植物残体向土壤有机质转化过程及其稳定机制的研究进展528-540

摘要：土壤有机质的数量和质量不仅是衡量土壤肥力状况的核心要素,其形成、转化及稳定过程还与全球气候变化密切相关。植物残体是土壤有机质的初始来源,但由于其腐解过程的复杂、多变性以及土壤有机质、微生物的高度异质性,植物残体向土壤有机质的转化和稳定机理尚不十分明确。本文介绍并讨论了近年来关于植物残体向土壤有机质转化相关研究的新发现,探讨了微生物源和植物源有机质对土壤有机质的贡献,概述了土壤有机质形成的微生物驱动机制,并综述了植物残体输入后土壤有机质稳定性的相关研究,最后对该研究领域未来的发展进行展望,以期能够为科学地提高土壤的固碳能力提供参考。

基于科学知识图谱谈土壤有机碳研究进展541-552

摘要：以“土壤有机碳”为主题词,从ISI Web of Science 数据库核心集中检索出1975—2018年文献2 258篇,运用CiteSpace知识图谱分析工具,对合著国家、作者、机构、学科领域、文献共被引网络以及关键词共现网络等进行可视化分析,对土壤有机碳的研究进展及演变趋势进行了图谱解读和追踪分析。结果表明:(1)土壤有机碳研究经历了起步、发展、稳定三个阶段;(2)土壤有机碳研究具有很强的学科交叉性,涉及环境生态学、环境科学、农业综合、农艺学、化学、农学及生态学等众多学科领域;(3)当前的研究方向主要为土壤有机碳储量与稳定土分离;(4)研究趋势已转为碳储量与耕地管理研究;(5)中国土壤有机碳研究起步较晚但发展迅速,在国际上处于重要地位。

土壤学报杂志土壤工程

秸秆“富集深还”新模式及工程技术553-560

摘要：针对长期浅耕造成的土壤亚表层缺乏有机质和过于紧实以及目前秸秆还田成本高或效果差的实际问题,提出了一种简单而有效的快速松土培肥的秸秆还田新模式及相应机具创新和田间工程技术。该技术模式是基于优先快速培肥土壤亚表层的新理念,在条带轮耕深松土壤的同时,将秸秆富集深埋于指定条带的土壤亚表层。将这种秸秆还田新模式称为秸秆富集深埋还田(简称"富集深还"),其主要工程技术是发明研制了秸秆深还筒式犁新机具,通过机械化手段将秸秆富集、粉碎、埋入土壤。具体步骤包括:(1)用指盘式搂草机将玉米秸秆按4∶1~8∶1富集归行;(2)用秸秆还田筒式犁一体机将秸秆粉碎、风力注入指定条带土壤20~40 cm;(3)用免耕播种机在非埋秸秆条带正常免耕播种,实现种还分离,即种植条带(窄行)与埋秸秆条带(宽行)分离。该模式具有秸秆翻压还田与覆盖还田的优点,而克服二者各自的缺点,是秸秆还田与条带少免耕的完美结合,能够实现玉米秸秆连年、机械化全量还田,且不打乱土层顺序、不影响第二年种植。秸秆富集深埋还田,理念新颖,技术可行,对土壤尤其是亚表层有很好的培肥效果。有助于彻底解决秸秆还田成本高或效果差的瓶颈问题,为旱田秸秆田间处理与深厚肥沃耕层构建提供切实可行的机械化工程手段。

不同规格生态沟渠对排水污染物处理能力的研究561-570

摘要：利用三种不同深度规格的生态沟渠(E0.80、E1.05和E1.30),通过控制相同的表面水力负荷,比较研究了动态进水(TN 0.86~6.13 mg·L^-1、TP 0.11~0.28 mg·L^-1)条件下生态沟渠对农业面源主要污染物的去除效果,同时考察其耐冲击负荷能力和适宜建造长度。结果表明:整个试验期间,三种不同深度规格的生态沟渠对铵态氮(NH4+-N)、总氮(TN)、总磷(TP)和悬浮物(SS)的去除率均达到50%以上,其中E1.30对污染物的去除效率较高,NH4+-N、TN、TP和SS的总平均去除率分别为64.8%、63.1%、71.8%和60.8%。同时,E1.30的污染物出水浓度较为稳定,耐冲击负荷能力相对较强。进水浓度较高情况下,E1.30在TN、TP出水浓度为2 mg·L^-1和0.2 mg·L^-1时所需长度分别为27.4 m和4.9 m,为三种规格生态沟渠中最短。表明生态沟渠是有效去除农业面源污染物的技术,在实际应用中可因地制宜地建设E1.30规格的生态沟渠,并可辅以高效吸附氮磷材料等其他措施,进一步提高生态沟渠对农业面源污染物的去除能力。

苏南农田土壤性状和水稻长势对土地整治的短期响应571-581

摘要：土地整治作为一项增加耕地数量、改善农田基础设施、提高粮食产能的重要手段,全国已广泛开展。苏南平原农田整治中坑塘填埋、田块平整等十分普遍,这为土壤环境带来极大风险,但目前对农田整治中短期生态干扰仍缺乏关注。本研究借助遥感和田间调查,对土壤性状和水稻归一化植被指数开展了监测,研究土地整治对土壤及水稻生长的短期干扰及其相互关系。结果表明:短期内平整造成表层土壤有机质、全氮和有效锌含量显著下降,有效硅则相反,有效磷和速效钾变化不显著。不同平整类型区土壤养分差异明显,由高到底依次为未动工区、填方区、坑塘填埋区和挖方区;土地整治后,水稻归一化植被指数(NDVI)呈现明显的异质性,NDVI值由高到底依次为未动工区0.834、填方区0.808、坑塘填埋区0.763和挖方区0.747;土地整治区水稻NDVI值与有机质、全氮和有效锌含量存在极显著相关关系,R^2分别为0.656、0.617和0.625。土地平整引起的有机质、全氮和有效锌空间变异是导致水稻NDVI异质性的主要因素,土地整治对土壤和水稻长势造成了短期干扰,应当培肥土壤与强化管护,实现由数量、产能为主整治向生态型整治转变。

重庆紫色土抗侵蚀能力的粒组效应研究582-591

摘要：严重的水土流失导致不同粒径的土壤颗粒流失,改变了土壤的抗侵蚀能力。为研究粒组缺失对土壤抗侵蚀能力的影响,以重庆地区紫色土为对象,采用去掉某一粒组颗粒后的土壤作为试验用土,重塑制样进行控制围压与吸力的三轴试验。基于试验所得黏聚力c、内摩擦角φ等强度指标,分析土壤侵蚀机理。结果表明:(1)相对于无粒组缺失的试样,缺失较大粒径(0.25 mm以上)的试样内部颗粒间表面摩擦力和咬合力更大,缺失较小粒径(0.25 mm以下)的土壤颗粒间表面摩擦力和咬合力较低;(2)随着围压的增大,土壤抗侵蚀能力均得到显著提高,缺失较大粒径(0.25 mm以上)的试样级配良好,压实性好,抗侵蚀能力提高的比例更大;缺失较小粒径(0.25 mm以下)的试样级配不良,不易被压实,抗侵蚀能力提高的比例相对较小;(3)颗粒级配不同的土体在固结剪切中会形成悬浮-密实结构、骨架-密实结构和骨架-孔隙结构,且抗侵蚀能力大小排序为骨架-密实结构>悬浮-密实结构>骨架-孔隙结构,且当黏聚力大于10 kPa时,影响土壤抗侵蚀能力的主要是土壤的内摩擦角;(4)通过灰色关联法分析发现,中值粒径d30与黏聚力c、内摩擦角φ值关联度较大,有效粒径d10与c、φ值关联度较小,并且不均匀系数Cu、曲率系数Cc、限定粒径d60、d30、d10均对土壤抗侵蚀能力有显著影响。研究结果可以为重庆紫色土地区浅层滑坡和水土流失发生机理的研究提供试验数据和科学依据。

水玻璃和玻璃纤维联合改良砂质黏性紫色土抗剪强度研究592-601

摘要：为探究水玻璃、氯化钙与玻璃纤维联合作用对砂质黏性紫色土抗剪强度的影响,进行了不固结不排水三轴室内试验,探讨了不同质量分数的水玻璃溶液和氯化钙溶液(两种溶液质量分数为1:1)、不同质量分数的纤维以及两种溶液和纤维联合作用对土体强度的影响。结果表明:水玻璃溶液和氯化钙溶液的作用使内摩擦角逐渐增大,黏聚力变化不明显。土体中掺入纤维后,黏聚力显著增大,内摩擦角也逐步增加,当纤维掺量为0.8%时,黏聚力达到最大。当在质量分数均为20%的两种溶液改良土中掺入纤维时,在溶液和纤维共同作用下,土体的偏应力曲线随着纤维含量的增大而逐渐上升,黏聚力进一步增大,至纤维掺量为0.8%时达到最大,而内摩擦角变化幅度微弱。土体的黏聚力和内摩擦角是其颗粒结构性和抗侵蚀性的重要指标,研究结果可为砂质黏性紫色土地区通过改良土防治水土流失的方法提供科学依据。

土壤学报杂志研究论文

基于USLE原理和3S技术的水土流失定量监测方法及其应用研究602-614

摘要：基于通用土壤流失方程(USLE)的基本原理,利用我国南北方各水蚀区的土壤流失量及其相关生态因子的大量实测数据,建立了适用于我国南北方的以3S(GIS、GPS和RS)技术为支持的水土流失定量监测方法。该系统方法在我国山东、福建、江苏、云南、北京、河北等地累计应用面积超过30万km^2,其在江苏南京的应用时间最长,最具代表性。应用该方法在1997-2015年期间对南京全市区域水土流失和治理状况进行长期定量监测研究,结果表明:19年间,南京全市平均年水土流失总量为2.765×10^6 t,平均轻度以上年水土流失面积为863.7 km^2,占全市总面积的13.0%。轻度以上水土流失面积所占比例较小,但水土流失量占总流失量80%以上,因此,仍是水土流失治理和区域生态环境保护的重点方向;与2000年之前的监测结果相比,轻度以上水土流失面积和年土壤流失总量均有显著降低。该方法建立了更符合实际的模型因子算法和原则,监测精度和可靠性较高,监测结果验证了近年来南京市水土流失治理措施和生态环保监督管理实施力度加大,取得了明显成效。

岩溶区煤矿工程堆积体边坡细沟发育及其水沙关系研究615-626

摘要：重力作用对坡面径流泥沙和细沟发育具有重要影响。以煤矿工程堆积体为研究对象,采用野外实地放水冲刷法研究不同坡度条件下,重力作用对工程堆积体边坡产流产沙细沟发育形态的影响。结果表明:(1)工程堆积体坡面侵蚀过程分为面蚀(产流3 min内)和细沟侵蚀阶段,其中细沟侵蚀存在扩张(产流3~24 min)、过渡(产流24~30 min)和稳定(产流30 min后)3个发展过程,细沟最快出现为4s、最慢为97s,二者出现时间约相差24倍。(2)重力作用是影响工程堆积体边坡产流产沙及其波动性变化的重要原因,对工程堆积体边坡总产沙量贡献在17.41%以上,最高可达99.60%;初步判定,重力作用对边坡细沟发育影响作用明显的临界径流条件为20 L·min^-1,临界坡度条件为35°。(3)重力作用造成工程堆积体边坡细沟由短向长、由浅向深、由窄向宽发展,坡面细沟沟宽在7.89~19.73 cm之间,沟深在2.17~6.73 cm之间,宽深比在2.12~4.36之间,细沟密度在1.35~3.00m·m^-2之间;径流作用主导细沟深度发育,而重力作用主导细沟宽度发育;边坡细沟密度随放水流量及坡度增加呈先增大后减小的趋势。研究结果对于正确认识煤矿工程堆积体边坡产流产沙特征、影响因素及土壤侵蚀量测算具有重要参考意义。

黄土高原2种典型灌木地土壤水分有效性及其影响因素627-637

摘要：为确定土壤质地对旱生植物长柄扁桃(Amygdalus pedunculata Pall)和沙柳(Salix psammophila)幼苗不同生理指标水分有效性的影响,采用盆栽控水试验,研究了黄土高原2种典型质地土壤(砂土和壤土)下长柄扁桃和沙柳幼苗不同生理指标随相对土壤含水率(土壤含水率占田间持水率的比值)的动态变化。结果表明:2种质地土壤下长柄扁桃和沙柳幼苗各生理指标相对值在相对含水率降低至土壤水分阈值之前保持相对稳定,低于此阈值时随相对含水率的降低而迅速下降,且均可用非线性连续函数来拟合(R^2=0.890 5~0.986 4)。2种植物土壤水分有效性因选取指标的不同而略有差异,当以瞬时气体交换指标(相对净光合速率RPn和相对气孔导度RGs)为评价指标时,砂土水分有效性高于壤土;当以相对水分利用效率RWUE为评价指标时,壤土水分有效性高于砂土。瞬时气体交换指标(RPn和RGs)的水分阈值高于日变化指标(相对日蒸腾速率RTd),表明土壤质地和时间尺度均会影响植物生理指标对土壤水分有效性的响应。因此,在黄土高原进行植被恢复与生态建设时应考虑土壤质地对植物水分有效性的影响。

不同培肥措施对红壤坡耕地土壤有机碳流失的影响638-649

不同草本植物根系提高无侧限受压土体的抗剪强度650-660

摘要：研究草本植物根系提高无侧限受压土体的抗剪能力,为根系固土护坡计算和草种选择提供依据。采用无侧限抗压强度试验,测定了素土和3种草根土复合体的黏聚力(C),分析了黏聚力增量ΔC与根系特征值间的关系。结果表明:非洲狗尾草、鸭茅、紫花苜蓿的根系可将0~25 cm范围内土体的黏聚力提高4.75、4.04、1.39 kPa,25~50 cm范围内土体提高3.10、2.32、0.71 kPa。非洲狗尾草、鸭茅柱体破坏面根密度(RD)、根面积比(RAR)、复合体含根量(Q)与ΔC呈二次显著相关,并以Q与ΔC相关性最好;根系平均直径Tr,a与ΔC不相关;紫花苜蓿的4个量与ΔC没有相关性。非洲狗尾草根系提高土体抗剪强度能力最强,鸭茅次之,紫花苜蓿最差,紫花苜蓿提高值的变化幅度最大;上层根系提高值要大于下层。对非洲狗尾草、鸭茅等斜生根系草本,在RD、RAR、Q三个根系特征指标中,Q是计算根系提高土体抗剪强度的最优指标。对所计算植物边坡多点取样进行无侧限抗压强度试验,使得采用概率论计算其稳定性成为可能。

川西地区表土磁学性质及其环境意义661-671

摘要：通过对川西地区表土样品进行系统的岩石磁学分析,并且结合气候要素探讨表土磁学性质与环境要素之间的关系。结果表明:(1)川西表土在成土过程中生成的细粒超顺磁(SP)和单畴(SD)的亚铁磁性矿物是磁化率增强的主导因素。该地区表土磁性增强机制与黄土高原类似。(2)在空间上,川西高原西部和南部地区的磁性矿物含量要高于东部和北部地区,而成都平原西部地区成土作用最强,磁颗粒细且含有较多高矫顽力磁性矿物。(3)川西表土的磁学参数和气候要素的研究发现年平均降水量(MAP)在600~1000mm之间磁化率、频率磁化率与MAP呈正相关关系,而磁学参数组合χfd%/HIRM、ARM/HIRM、χARM/SIRM与MAP在这一降雨区间也呈正相关关系,然而这些磁学参数与MAP的相关系数不如黄土高原,可能与研究区复杂的地形、相对湿润的成土条件有关。

离子强度对可变电荷表面吸附性铜离子解吸的影响:可变电荷土壤672-681

摘要：为进一步了解离子强度对可变电荷表面吸附性铜离子连续性解吸的影响,研究两种可变电荷土壤在去离子水和0.1mol·L^-1NaNO3溶液中吸附铜离子后,依次在去离子水和浓度由低到高的NaNO3溶液中连续解吸时,离子强度变化对不同pH段铜离子解吸的影响。结果表明,解吸过程中离子强度变化方向对解吸分值随pH升高的变化趋势的影响完全不同,当离子强度由大变小时,解吸分值曲线的总体趋势是随着pH的升高而降低,反之,曲线呈现为钟形,且当去离子水第一次解吸在0.1mol·L^-1NaNO3溶液中吸附的铜离子时,两种可变电荷土壤的第一次去离子水解吸均可出现重吸附现象,但铁质砖红壤解吸分值绝对值要小于红壤。整个解吸过程中,两种可变电荷土壤的铜离子吸附性铜离子的解吸特征与高岭石基本相似,但可变电荷土壤与高岭石以及两种可变电荷土壤之间,解吸分值的变化规律均存在一定的差异性,可变电荷土壤中的氧化铁含量多少被认为是导致这些差异的主要原因。

粉煤灰中重金属Pb/Cr/Cu在土壤—小白菜中的迁移与形态转化682-692

摘要：以两种粒径粉煤灰与莱西棕壤按不同比例混匀后连续进行了四批次小白菜生长周期试验,采用欧共体标准物质局提出的三步提取法(简称BCR法)研究施灰土壤中铅(Pb)、铬(Cr)和铜(Cu)四种化学形态的转化特征,并通过计算小白菜对重金属的富集系数和转移系数,分析土壤重金属在小白菜中的迁移特性与生物利用率。结果表明:在小白菜种植的整个周期,各处理施灰土壤中Pb、Cr和Cu均以残渣态为主,含量随种植批次增加而减少;Pb、Cr的可提取态含量占15%以上,乙酸溶解态含量随种植批次增加而增加,Cu的可提取态含量占55%以上,乙酸溶解态含量随种植批次增加而减少。小白菜对三种重金属的富集能力表现为:Cu>Cr>Pb,且均小于临界值1,因此,相较Pb和Cr,Cu的生物利用性更强。小白菜由根部向地上可食部分转移系数大于1,转移能力表现为:Cr>Cu>Pb,因此Cr在小白菜中迁移能力更强。

基于不同监测方法的太湖地区水稻穗肥期氨排放研究693-702

摘要：稻田追肥撒施氮肥易引起氨挥发损失,水稻穗肥撒施后稻田生态系统的氨排放仍未明确。在太湖地区水稻穗肥施用后同步采用微气象学法(IHF)、密闭室抽气法和通气法对稻田氨排放进行监测。结果表明,三种方法监测的稻田氨排放动态变化特征一致,施肥后第2天达峰值,至第5天不再有明显排放,田面水NH4+-N浓度与氨排放变化规律一致;IHF法监测稻田冠层上方氨排放量为5.45 kg·hm^-2(以N计,下同),占施氮量的6.73%;密闭室抽气法监测稻田土-水表面氨排量为17.4 kg·hm^-2,占施氮量的21.5%,土-水表面氨排放与气温直线相关,适宜抽气时间为8:00 ~ 9:00和16:00 ~ 17:00,密闭室抽气法测定的为土-水表面氨排放潜力,未考虑冠层对挥发氨的捕获,导致穗肥期氨排放高估,该法适宜比较不同处理的氨排放潜力,今后需统一抽气室规格和抽气量;通气法监测土-水表面氨排放结果低于密闭室抽气法。评价稻田穗肥氨排放应以IHF法监测的冠层上方的排放量为准。