关键词： 水稻土   成像光谱   土壤时间序列   土壤肥力质量   土壤发生   动态变化  

摘要： 深入了解长期人为因素影响下土壤肥力质量的演变规律,对未来的粮食安全和土壤的可持续发展至关重要。光谱技术可以弥补土壤属性传统室内测定方法成本和复杂性高、时间长、有污染等不足。本研究的主要目标是以浙江省慈溪市近千年来人为耕作形成的水稻土壤作为研究对象,调查基于实验室成像光谱技术预测不同植稻年龄土壤剖面肥力属性(有机质、全氮、全磷、全钾、p H)的可行性,比较多种全光谱变量模型(FS-SVMR、FS-PLSR、FS-BPNN)和变量选择的优化模型(BOSS-SVMR、BOSS-PLSR、BOSS-BPNN)的预测性能,使用最优模型和综合指数法量化土壤肥力质量,对比成像光谱技术和传统采样方式土壤属性随深度及时间变化差异,探讨研究区域水稻土成土过程中土壤肥力属性及质量演变规律,并评价该技术应用于揭示土壤演化过程研究的潜力。结果表明:(1)在6种不同组合的模型中,使用BOSS特征提取算法结合支持向量机建立的土壤肥力属性估算模型精度均最高,根据独立验证结果,它对SOM、TN的预测是优秀的(R≥0.90,RPIQ≥4.05),对p H的预测是好的(0.82≤R<0.90,3.37≤RPIQ<4.05),对TP、TK的预测是可接受的(0.50≤R<0.66,2.02≤RPIQ<2.70)。(2)表层0～40 cm土壤有机质、全氮、全磷含量较高,随着深度的增加而迅速降低,深层(40 cm以下)含量较低但趋于稳定。全钾含量垂向变化范围较小,规律性并不明显,部分剖面表现为随深度增加而增加。土壤p H随深度的增加而逐渐增加。对比估算结果与实测值之间随深度变化特征的差异,发现有机质、全氮、全钾和p H剖面提取连续深度变化趋势与实测值基本一致,各深度内部变化更为细致。全磷连续深度变化曲线规律性较差,与实测结果无明显关系。(3)土壤肥力属性估算结果和实测值时间序列拟合趋势差异较小。有机质、全氮储量在千年尺度下呈线性增长。全磷储量在最初的几百年内迅速增加,其后随着水稻种植年龄的增加而逐渐减少。表层(0～20 cm)全钾储量与水稻种植年限无相关性,深层(20 cm以下)随种植年龄的增加而逐渐增加。土壤p H随水稻种植年龄增加呈线性下降趋势,表明水稻耕作会使土壤向酸性方向发展。(4)剖面土壤肥力质量连续深度变化特征与实测值总体相似,均表现为表层(0～30 cm)肥力质量最高,随着土层深度的增加逐渐降低,更深层(30～70 cm)剖面肥力质量低于表层但趋于稳定。时间序列拟合函数结果表明剖面表层和深层土壤肥力质量的增加趋势更接近于线性函数,而不是幂函数和对数函数,意味着该地区土壤肥力质量可能还有较高的提升空间。我们的研究表明,成像光谱技术可以应用于土壤剖面中肥力属性的高分辨率制图(在没有高精度条件下的限制),实现对土壤肥力质量的快速监测。对于未来成像光谱技术的应用,需要进一步提高磷、钾的预测精度。这些结果同时为长期人为影响下土壤肥力演化和未来土壤可持续性利用等研究提供了新的视野。

关键词： 土壤有机质   综合肥力   长期定位试验   农田   种植制度  

摘要： 明确不同种植制度农田肥力长期演变特征可为选择合适种植制度以提升耕地质量提供参考依据。以湖南省12个国家和省级农田长期定位试验点的种植制度试验为研究对象,选择当地习惯施肥条件下的水稻—水稻—黑麦草(RRR)、水稻—水稻—紫云英(RRC)、水稻—水稻—大麦(RRB)、水稻—水稻—冬闲(RRW)和水稻—水稻—油菜(RRO)5种双季稻模式,烤烟—水稻(RT)、水稻—冬闲(RW)、水稻—油菜(RO)和水稻—绿肥(RG)4种一季稻模式,棉花—油菜(CR)、大豆—红薯(SS)和玉米—萝卜(MR)3种旱作模式,研究其土壤基础肥力指标和综合肥力的演变趋势。结果表明,双季稻模式有机质含量高于旱作模式,长期习惯性施肥条件下,除RRO、RT和RW有机质含量下降外,其余均有上升。RRW、RRO、RT和RW全氮含量相对较高但均有下降,其余则均有增加。RRO和RG碱解氮含量下降明显,而旱作模式均呈增加趋势。RRO和RRW速效磷含量下降明显,而旱作模式年均增加约1.23~4.76 mg/kg。双季稻模式速效钾含量均有下降,而一季稻和旱作模式除RT和MR增加外呈下降趋势或无明显变化。双季稻模式综合肥力下降,而一季稻和旱作模式均有上升。研究表明,湖南省不同种植制度农田肥力变化差异较大,双季稻模式应控氮重钾,一季稻模式应减施氮磷,旱作模式应培肥地力和控施磷肥。

关键词： 南阳   植烟土壤   土壤养分   时空变异   肥力评价  

摘要： 采用定点取样方法,分别于2000年和2020年采集南阳市代表性植烟土壤样品,进行土壤养分时空变化特征分析和肥力评价。结果显示,与2000年相比,2020年全市植烟土壤pH均值下降了1.26,速效磷和水溶性氯平均含量分别下降了11.39%和36.47%,有机质和碱解氮平均含量分别增加了19.69%和90.92%,速效钾平均含量无显著变化。经过20年持续利用,南阳植烟土壤肥力显著提升,肥力指数由0.46提高至0.57,适宜性指数等级由以Ⅴ级为主提升至以Ⅲ级为主,中等及以上区域达到植烟总面积的70.70%。2020年全市分别有55.87%、42.21%和63.09%的植烟土壤有机质、有效磷和速效钾含量低于适宜范围,52.13%的土壤水溶性氯含量高于阈值。根据土壤肥力时空演变特征和当前肥力水平,建议分区采用“补磷钾、增施有机肥、降氯”措施,改善土壤质量状况。

关键词： 氮素   磷素   淋失   临界值   风险评价   设施农业   土壤肥力  

摘要： 设施农业的高水肥投入必然引起土壤环境变化,了解该种植方式下土壤肥力的变化及带来的环境风险对该区的生态环境保护具有重要意义.在青藏高原东部农业区百亩以上规模的设施基地按种植年限(≤3年,3-5年,5-10年,10-20年)采集土壤样品,研究土壤肥力随种植年限的变化规律,评估潜在氮磷淋失风险.结果显示:(1)该区土壤有机质和全氮含量平均为17.1和1.3 g/kg,含量中等;碱解氮、速效磷和速效钾含量平均为160.9、72.0和191.2 mg/kg,含量丰富.(2)随种植年限增加,土壤有机质、全氮、碱解氮和速效磷含量均呈增加的趋势,设施种植10年后显著提高,种植10-20年比种植≤3年提高了41.6%、44.2%、26.5%和67.4%,土壤速效磷增加最明显.(3)土壤速效钾含量和pH值均随种植年限呈降低的趋势,速效钾在种植5年以后显著降低,5-10年比≤3年降低了32%;土壤pH值在种植3年以后显著降低,3-5年比≤3年显著降低2.3%.(4)设施种植10-20年,土壤潜在氮磷淋失强度最大,氮磷淋失概率分别达0.74和0.84.综上,青藏高原东部设施农业区种植3-5年后,土壤速效钾含量和pH值明显降低,应及时补充钾素和有机肥投入;种植10-20年,土壤有机质和氮磷含量有明显提升但氮磷淋失风险加剧,需严格控制氮磷肥投入.(图4表2参30)

关键词： 耕地   肥力   演变   施肥   三明市  

摘要： 明确土壤肥力是科学施肥的基础,该文对2013~2019年31000多个测土配方施肥、土壤长期定位监测点、化肥减肥增效、绿肥种植、商品有机肥推广、土壤酸化治理等项目取土的化验数据进行汇总、统计,整理出三明市土壤pH值、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾等主要养分的肥力现状,并与第二次土壤普查数据进行对比,并分析了土壤肥力的演变原因。以此为依据,提出了控氮、限磷、增钾以及大力推广测土配方施肥技术、增施有机肥、进一步开展土壤酸化治理等建议,以达到科学施肥、节本增效、保护生态环境的目标。

关键词： 土壤肥力   棉田   有机质   中微量元素   养分   演变趋势  

摘要： 随着北疆棉区棉花连作面积的逐年增大和连作时间的不断延长,棉田土壤质量问题日益突出,严重制约了棉花产量和品质的持续提高。以芳草湖农场为例,利用1985年、1996年、2006年和2020年对芳草湖农场土壤养分的调查数据,分析了农场35年耕地土壤肥力变化的趋势。结果表明:从1985年到2020年,滴灌棉田耕地土壤肥力整体呈上升趋势,有机质、全氮、有效磷、速效钾的质量分数分别增加了51%、82%、262%、182%;耕地土壤有机质和全氮含量仍处于低肥力状态,有效磷含量在2020年达到高肥力状态,速效钾含量1996—2020年均处于极高肥力状态。建议北疆棉区结合土壤肥力状况和水肥一体化技术,继续实施秸秆还田、控制磷钾肥用量、改变施肥位点和合理补充中微量元素的科学施肥措施。

关键词： 植被混凝土   磷石膏   肥力   生物量  

摘要： 探究不同磷石膏掺量对植被混凝土基材肥力和狗牙根生长的影响,以为植被混凝土基材配方的改良提供借鉴.以磷石膏为原料进行室外种植试验,对植被混凝土基材掺入不同比例的磷石膏,对比分析各处理的基材肥力和植物生物量的变化特征.结果表明:不同磷石膏掺量对植被混凝土基材肥力有不同程度的影响.其中以S1(1∶1)处理时,基材容重、pH减小,基材有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量增加,植物生物量提高.以S2(1∶2)和S3(0∶1)处理会恶化土壤结构、降低土壤肥力,减小植物生物量.植物生物量与基材养分之间存在不同的相关性关系,不同的基材肥力条件对植物生物量的主要影响因子也有所不同.综合考虑,合适的磷石膏掺量可以显著优化基材肥力,提高植物生物量,建议掺入磷石膏的比例为润智生态改良剂:磷石膏为1∶1.

关键词： 肥力监测   变化趋势   养分平衡   基础地力   南通市  

摘要： 为掌握江苏省南通市耕地土壤肥力动态演变趋势,现对南通市2008年—2019年期间的耕地土壤肥力变化情况进行了动态监测,同时对监测点的稻麦施肥情况及产量进行了分析。结果表明,2008年—2019年期间,南通市耕地土壤肥力稳步提升,平均基础产量小麦为2943.6 kg/hm^(2)、水稻为4783.5 kg/hm^(2)。2019年全市耕地土壤有效磷含量为23.58 mg/kg、速效钾含量为104 mg/kg,耕地土壤肥力处于中等水平,小麦化肥施用比例(折纯量)为N∶P_(2)O_(5)∶K_(2)O=1∶0.34∶0.35,水稻化肥施用比例(折纯量)为N∶P_(2)O_(5)∶K_(2)O=1∶0.20∶0.24,当季氮肥利用率小麦为40.98%、水稻为36.03%。

关键词： 煤矸石   解磷细菌   巨大芽孢杆菌   间作   植被恢复  

摘要： 煤矸石作为我国产出量最大的工业固体废物之一,其无序堆放侵占土地、污染水土,造成了一系列亟待解决的生态环境问题。因此,煤矸石山的生态恢复治理迫在眉睫。微生物-植物联合修复技术因其具有高效、经济、清洁并能减轻污染物对人类健康危害等优点,在矿山环境治理工作中得到广泛关注。本研究拟以废弃煤矸石为研究对象,筛选解磷效果优良的微生物,并以此为供试菌株,通过单因素培养实验研究菌株对煤矸石基础肥力的强化效果,最终筛选得到高效解磷细菌作为功能型微生物应用于无客土“煤矸石-微生物-植物”间作体系中,旨在为有效改善煤矸石山植被存活率低、抗逆性差、生长状况差等问题提供理论与技术支持,这对于煤矸石山生态恢复治理具有重要现实意义。研究结果如下:(1)采集某矿山周边表层污染土壤,经富集驯化和分离筛选最终选定2株解磷效果相对优良的微生物,对其进行菌落及细胞形态的观察、生理生化鉴定、细胞分子生物学鉴定、细菌16Sr DNA鉴定、系统发育树的构建以确定B1为巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium strain B1),B2为地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis strain B2)。测定2株细菌的生长曲线表明,B1、B2菌株的生长速度较快,可用于后续实验。(2)接种微生物能显著提高煤矸石养分含量并有效降低其p H,在接菌量为150 m L即固液比为1:3、培养6天、30℃、体系初始p H=7.0的培养条件下,煤矸石有效磷、速效钾、碱解氮含量显著提高了152.92%、101.03%、196.90%,p H降低了0.41个单位。解磷细菌主要吸附于煤矸石表面,并在420 min左右细菌吸附量较大;Zeta电位结果表明,在体系初始p H=7.0的前提下B1菌株与煤矸石样品的电位差高于B2菌株,更有效地吸附于煤矸石表面。FT-IR分析表明,在细胞层面上B2菌株的稳定性强于B1菌株,所以吸附性低于B1菌株。因此,相较于B2菌株,接种B1菌株即巨大芽孢杆菌更能有效改善煤矸石养分含量。(3)接种巨大芽孢杆菌和间作均能促进植物吸收微量元素,尤其是地下部分Fe元素,且间作体系下植物吸收微量元素效果整体优于单作体系。接种巨大芽孢杆菌对植物的生长有促进作用,株高较单作增长14.4%～31.4%,地上部分和地下部分干重较单作分别增长92.0%～138%和74%～124%。与单作相比,间作处理整体提高了植物叶片抗逆境胁迫的能力。接种巨大芽孢杆菌后,紫花苜蓿的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性提高,紫花苜蓿叶片的自由基清除能力增强,丙二醛(MDA)含量降低,抗逆性增强。IZMJ处理对提升木豆抗逆境胁迫能力有明显效果,其MDA含量低于紫花苜蓿且达到最低。与单作相比,间作有助于减轻银合欢叶片受损程度。(4)接种巨大芽孢杆菌和间作均有助于改善煤矸石基质养分含量,其中速效钾和有效磷含量提高16.49%和33.11%,p H降低0.49个单位;脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、FDA水解酶活性均有提升,过氧化氢酶活性受抑制。“煤矸石-微生物-植物”体系可初步建立。间作及接种巨大芽孢杆菌并未改变煤矸石的优势菌门,植物可通过选择芽孢杆菌属(Bacillus)等有益菌群来改变菌群结构,减少煤矸石较差立地环境及贫瘠养分对植物的胁迫,提高植物对抗逆性及存活率。