对皖南铜陵、宣城两地典型第四纪红土剖面锆石的形态特征分析结果发现,铜陵、宣城两地:剖面自下而上,由以近距离搬运为代表的棱角、次棱角状锆石为主,向远距离搬运的次圆状、圆状锆石占比不断提高的近远源混合物源组成模式转变;锆石长宽值随深度发生变化,不同深度的锆石长宽比值离散程度差异较大,说明了红土物源发生了改变;不同深度,锆石的晶体形态组成也存在差异。结合前人研究成果,可以认为长江及其支流的河漫滩沉积物是红土的重要物质来源。随着全球气候变冷和冬季风加强,远源粉尘堆积对该区域的影响逐渐加大。红土剖面上部的锆石形态显示出远距离搬运特征,而剖面下部则具有近距离搬运特征。基于两剖面不同深度锆石形态特征的定量化分析结果,锆石形态特征对第四纪红土物源具有一定的指示意义。
对皖南铜陵、宣城两地典型第四纪红土剖面锆石的形态特征分析结果发现,铜陵、宣城两地:剖面自下而上,由以近距离搬运为代表的棱角、次棱角状锆石为主,向远距离搬运的次圆状、圆状锆石占比不断提高的近远源混合物源组成模式转变;锆石长宽值随深度发生变化,不同深度的锆石长宽比值离散程度差异较大,说明了红土物源发生了改变;不同深度,锆石的晶体形态组成也存在差异。结合前人研究成果,可以认为长江及其支流的河漫滩沉积物是红土的重要物质来源。随着全球气候变冷和冬季风加强,远源粉尘堆积对该区域的影响逐渐加大。红土剖面上部的锆石形态显示出远距离搬运特征,而剖面下部则具有近距离搬运特征。基于两剖面不同深度锆石形态特征的定量化分析结果,锆石形态特征对第四纪红土物源具有一定的指示意义。
以河北坝上地区的典型草地坡面为研究对象,运用传统统计学、地统计学方法,研究坡面尺度不同深度土壤容重的空间变异特征。通过土壤容重与其它土壤性质间的相关分析,探究其空间变异的影响因素。结果表明:该坡面土壤容重的平均值约为1.08 g cm-3,其在空间分布上差异显著,总体为凸坡>偏凸坡>偏凹坡>凹坡。地统计分析得出0～5 cm表层土壤容重呈弱空间自相关性;20～25 cm和40～45 cm这两层土壤容重具有中等空间自相关性;10～15 cm、30～35 cm和50～55 cm这三层土壤容重具有强空间自相关性。地形是影响坝上地区坡面尺度土壤容重空间变异的关键因素;在地形控制影响下,土壤有机质含量对土壤容重的影响最显著,其次是机械组成,植物根系生物量对土壤容重的影响在凸坡较显著。草地坡面土壤容重具有较强的空间变异性,说明小尺度土壤容重空间变异的研究值得关注。
以河北坝上地区的典型草地坡面为研究对象,运用传统统计学、地统计学方法,研究坡面尺度不同深度土壤容重的空间变异特征。通过土壤容重与其它土壤性质间的相关分析,探究其空间变异的影响因素。结果表明:该坡面土壤容重的平均值约为1.08 g cm-3,其在空间分布上差异显著,总体为凸坡>偏凸坡>偏凹坡>凹坡。地统计分析得出0～5 cm表层土壤容重呈弱空间自相关性;20～25 cm和40～45 cm这两层土壤容重具有中等空间自相关性;10～15 cm、30～35 cm和50～55 cm这三层土壤容重具有强空间自相关性。地形是影响坝上地区坡面尺度土壤容重空间变异的关键因素;在地形控制影响下,土壤有机质含量对土壤容重的影响最显著,其次是机械组成,植物根系生物量对土壤容重的影响在凸坡较显著。草地坡面土壤容重具有较强的空间变异性,说明小尺度土壤容重空间变异的研究值得关注。
为进一步分析县域耕地质量空间分布格局,研究耕地保护的空间相关性,选取江苏省溧阳市为研究区,运用空间自相关分析方法,以耕地质量指数为空间变量,从县级和乡镇级尺度探讨耕地质量的空间分异规律及产生这一规律的原因,构建了耕地保护分区。结果表明:(1)整体上,溧阳市耕地质量的各属性都具有较强的空间正相关性;全局Moran’s I值和局部空间自相关指标值均表明,耕地经济质量等空间自相关性最强,利用质量等次之,自然质量等最弱;局部空间上呈现较强的变异特征,正相关类型(HH和LL型)多以组团形式存在,负相关类型(HL和LH)以点状形态零星存在。(2)空间尺度的变化对耕地质量指数空间相关性影响较大。县级尺度空间自相关水平普遍高于镇级平均水平,而且大部分乡镇的Moran’s I值均低于县级整体水平。(3)综合考虑3类耕地质量指数的空间分布特征,将溧阳市耕地划分为4类保护区,提出相应的保护措施。
为进一步分析县域耕地质量空间分布格局,研究耕地保护的空间相关性,选取江苏省溧阳市为研究区,运用空间自相关分析方法,以耕地质量指数为空间变量,从县级和乡镇级尺度探讨耕地质量的空间分异规律及产生这一规律的原因,构建了耕地保护分区。结果表明:(1)整体上,溧阳市耕地质量的各属性都具有较强的空间正相关性;全局Moran’s I值和局部空间自相关指标值均表明,耕地经济质量等空间自相关性最强,利用质量等次之,自然质量等最弱;局部空间上呈现较强的变异特征,正相关类型(HH和LL型)多以组团形式存在,负相关类型(HL和LH)以点状形态零星存在。(2)空间尺度的变化对耕地质量指数空间相关性影响较大。县级尺度空间自相关水平普遍高于镇级平均水平,而且大部分乡镇的Moran’s I值均低于县级整体水平。(3)综合考虑3类耕地质量指数的空间分布特征,将溧阳市耕地划分为4类保护区,提出相应的保护措施。
耕地硬覆盖破坏是耕地破坏较常见的一种类型,研究耕地硬覆盖破坏程度划分标准,可以为完善耕地破坏鉴定标准和办法提供理论支持,也可以为管理部门开展耕地破坏鉴定实践工作提供一定参考。本文基于耕地硬覆盖破坏的内涵与形式,从耕地硬覆盖破坏对耕地种植条件尤其是土壤条件的影响及硬覆盖耕地恢复难易程度两个角度,以硬覆盖层性质、硬覆盖层厚度为划分指标,将耕地硬覆盖破坏程度划分为轻度破坏、中度破坏和重度破坏三种。研究结果表明:在沈阳地区,耕地表层土壤压实,无实质硬覆盖层者,属轻度破坏;硬覆盖层具有一定透水、透气性,不与表层土壤粘结,厚度小于10cm者,属中度破坏;硬覆盖层不具有透水、透气性,与表层土壤粘结,厚度大于或等于10 cm者,属于重度破坏。
耕地硬覆盖破坏是耕地破坏较常见的一种类型,研究耕地硬覆盖破坏程度划分标准,可以为完善耕地破坏鉴定标准和办法提供理论支持,也可以为管理部门开展耕地破坏鉴定实践工作提供一定参考。本文基于耕地硬覆盖破坏的内涵与形式,从耕地硬覆盖破坏对耕地种植条件尤其是土壤条件的影响及硬覆盖耕地恢复难易程度两个角度,以硬覆盖层性质、硬覆盖层厚度为划分指标,将耕地硬覆盖破坏程度划分为轻度破坏、中度破坏和重度破坏三种。研究结果表明:在沈阳地区,耕地表层土壤压实,无实质硬覆盖层者,属轻度破坏;硬覆盖层具有一定透水、透气性,不与表层土壤粘结,厚度小于10cm者,属中度破坏;硬覆盖层不具有透水、透气性,与表层土壤粘结,厚度大于或等于10 cm者,属于重度破坏。
以典型煤炭资源城市——新泰市为例,基于改进的生态系统服务价值当量评估模型和空间制图,以2017年土地利用和社会经济数据为基础,在乡镇尺度上对其生态系统服务和居民福祉进行了定量评估和空间特征刻画,并通过构建生态福祉协调指数探讨了煤炭资源型城市生态系统服务与居民福祉的不同关系模式。结果表明,新泰市生态系统服务价值整体上呈现出由中心逐渐向外递增的空间分异特征,且低值区域均为采煤沉陷区;居民福祉空间分布则呈现中部高、四周低的分布局面,其中非采煤沉陷区居民福祉水平相对较低。利用生态福祉协调指数将研究区20个乡镇的生态系统服务与居民福祉空间关联关系划分为3种模式:高服务低福祉、服务福祉均衡和低服务高福祉,并有针对性地提出管理措施建议。研究结果有望为煤炭资源型城市实施生态系统分区管理、生态系统服务与居民福祉协调发展提供科学参考。
以典型煤炭资源城市——新泰市为例,基于改进的生态系统服务价值当量评估模型和空间制图,以2017年土地利用和社会经济数据为基础,在乡镇尺度上对其生态系统服务和居民福祉进行了定量评估和空间特征刻画,并通过构建生态福祉协调指数探讨了煤炭资源型城市生态系统服务与居民福祉的不同关系模式。结果表明,新泰市生态系统服务价值整体上呈现出由中心逐渐向外递增的空间分异特征,且低值区域均为采煤沉陷区;居民福祉空间分布则呈现中部高、四周低的分布局面,其中非采煤沉陷区居民福祉水平相对较低。利用生态福祉协调指数将研究区20个乡镇的生态系统服务与居民福祉空间关联关系划分为3种模式:高服务低福祉、服务福祉均衡和低服务高福祉,并有针对性地提出管理措施建议。研究结果有望为煤炭资源型城市实施生态系统分区管理、生态系统服务与居民福祉协调发展提供科学参考。
研究长时期的土壤有机质(SOM)时空动态变化规律对指导大都市边缘区耕地保护、农田土壤肥力提升和农业生产管理具有重要意义。通过综合运用GIS、地统计学与数据统计分析方法,研究北京市大兴区近40年来五个时期(1980、1990、2000、2006、2017)耕地SOM的时空变异特征,并对其影响因素进行定量分析。结果表明:近40年来大兴区土壤有机质的动态变化表现为短期下降但整体呈上升趋势,从1980年的Ⅴ级地为主到2017年以Ⅳ级地为主,土壤有机质含量均值从9.36 g kg-1上升到14.87 g kg-1,增加了58.87%;大兴区五个时期的土壤有机质含量变异系数范围为0.22～0.38,均属中等程度变异;五个时期SOM的块金系数C0/Sill分别为50.00%、45.45%、49.92%、43.19%和38.17%,说明随着时间推移区域耕地资源的本底因素引起的异质性愈占主导;SOM的空间最大相关距离在8.14～14.57 km范围内波动;大兴区耕地土壤有机质含量整体上升,其主要受到土壤质地、土壤类型、种植作物类型和人为耕作管理活动的影响。在未来的农田管理过程中,应改善土壤结构,施用有机肥,强化对农田土壤的有效管理,提高土壤肥力。
研究长时期的土壤有机质(SOM)时空动态变化规律对指导大都市边缘区耕地保护、农田土壤肥力提升和农业生产管理具有重要意义。通过综合运用GIS、地统计学与数据统计分析方法,研究北京市大兴区近40年来五个时期(1980、1990、2000、2006、2017)耕地SOM的时空变异特征,并对其影响因素进行定量分析。结果表明:近40年来大兴区土壤有机质的动态变化表现为短期下降但整体呈上升趋势,从1980年的Ⅴ级地为主到2017年以Ⅳ级地为主,土壤有机质含量均值从9.36 g kg-1上升到14.87 g kg-1,增加了58.87%;大兴区五个时期的土壤有机质含量变异系数范围为0.22～0.38,均属中等程度变异;五个时期SOM的块金系数C0/Sill分别为50.00%、45.45%、49.92%、43.19%和38.17%,说明随着时间推移区域耕地资源的本底因素引起的异质性愈占主导;SOM的空间最大相关距离在8.14～14.57 km范围内波动;大兴区耕地土壤有机质含量整体上升,其主要受到土壤质地、土壤类型、种植作物类型和人为耕作管理活动的影响。在未来的农田管理过程中,应改善土壤结构,施用有机肥,强化对农田土壤的有效管理,提高土壤肥力。
在全球范围的典型样区计算抽样单元土壤水蚀速率,旨在为全球范围内抽样单元土壤水蚀速率计算提供参考。以位于美国、欧洲、澳大利亚、泰国区域的土壤水蚀典型样区为代表区域,选择42个抽样单元,用CSLE模型计算抽样单元土壤水蚀速率,并将计算值与文献报道的数据进行对比。结果表明:泰国区域18个抽样单元平均土壤水蚀速率介于480.9～3565.3 t km-2a-1,计算结果与实地调查结果相符;美国、欧洲、澳大利亚抽样单元的计算得到的土壤水蚀速率与文献报道的流失速率相关系数R2达0.83,两者基本一致。基于抽样解译结果,使用CSLE模型可在全球范围内计算抽样单元的土壤水蚀速率,且高分辩率水保措施数据使计算结果更加接近真实情况。研究成果可为全球土壤侵蚀制图提供技术基础。
在全球范围的典型样区计算抽样单元土壤水蚀速率,旨在为全球范围内抽样单元土壤水蚀速率计算提供参考。以位于美国、欧洲、澳大利亚、泰国区域的土壤水蚀典型样区为代表区域,选择42个抽样单元,用CSLE模型计算抽样单元土壤水蚀速率,并将计算值与文献报道的数据进行对比。结果表明:泰国区域18个抽样单元平均土壤水蚀速率介于480.9～3565.3 t km-2a-1,计算结果与实地调查结果相符;美国、欧洲、澳大利亚抽样单元的计算得到的土壤水蚀速率与文献报道的流失速率相关系数R2达0.83,两者基本一致。基于抽样解译结果,使用CSLE模型可在全球范围内计算抽样单元的土壤水蚀速率,且高分辩率水保措施数据使计算结果更加接近真实情况。研究成果可为全球土壤侵蚀制图提供技术基础。
为探明四川二郎山西坡318国道沿线工程创面生态和土壤修复状况,了解工程创面坡度与坡位对土壤养分状况的影响,用现场调查和工程创面土壤采样、分析测定pH值、有机质等9个指标的方法,进行了相关研究。结果表明,修复15年以上的工程创面土壤养分含量水平总体上还不及自然坡面,养分水平偏低;坡度对创面土壤养分影响较大,35°～40°坡面土壤养有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效钾含量均大于40°～45°坡面,35°～40°坡面土壤全钾、有效磷含量则小于40°～45°坡面;坡位对工程创面土壤养分影响则较小。
为探明四川二郎山西坡318国道沿线工程创面生态和土壤修复状况,了解工程创面坡度与坡位对土壤养分状况的影响,用现场调查和工程创面土壤采样、分析测定pH值、有机质等9个指标的方法,进行了相关研究。结果表明,修复15年以上的工程创面土壤养分含量水平总体上还不及自然坡面,养分水平偏低;坡度对创面土壤养分影响较大,35°～40°坡面土壤养有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效钾含量均大于40°～45°坡面,35°～40°坡面土壤全钾、有效磷含量则小于40°～45°坡面;坡位对工程创面土壤养分影响则较小。
为掌握典型川西平原区耕地土壤养分与pH的时空演变特征,以"崇-邛-大"平坝粮油生产核心区为研究区,基于2006、2017年两次耕地质量普查数据,运用传统统计、半方差函数模型构建、普通克里格插值、分区统计及栅格赋值等方法对其养分与pH数据进行分析。结果表明:2006～2017年研究区土壤养分和pH的中等空间自相关性呈现出逐渐减弱的趋势,其中以有效磷表现最为明显。总体上,受施肥结构变化与秸秆还田的影响,12年间研究区土壤养分含量等级与pH值等级呈上升趋势,全氮、有机质含量平均分别提升了0.12、1.89 g kg-1,已达到很丰富水平;有效磷处于中等水平,其含量平均提升了6.82 mg kg-1;速效钾处于缺乏水平,其含量平均提升了15.65 mg kg-1;酸碱度处于中性水平,但pH值平均提升了0.34个单位。研究结果可为川西平原区耕地保护与提升项目的实施提供一定参考,对保障我国西南地区粮食安全具有重要意义。
为掌握典型川西平原区耕地土壤养分与pH的时空演变特征,以"崇-邛-大"平坝粮油生产核心区为研究区,基于2006、2017年两次耕地质量普查数据,运用传统统计、半方差函数模型构建、普通克里格插值、分区统计及栅格赋值等方法对其养分与pH数据进行分析。结果表明:2006～2017年研究区土壤养分和pH的中等空间自相关性呈现出逐渐减弱的趋势,其中以有效磷表现最为明显。总体上,受施肥结构变化与秸秆还田的影响,12年间研究区土壤养分含量等级与pH值等级呈上升趋势,全氮、有机质含量平均分别提升了0.12、1.89 g kg-1,已达到很丰富水平;有效磷处于中等水平,其含量平均提升了6.82 mg kg-1;速效钾处于缺乏水平,其含量平均提升了15.65 mg kg-1;酸碱度处于中性水平,但pH值平均提升了0.34个单位。研究结果可为川西平原区耕地保护与提升项目的实施提供一定参考,对保障我国西南地区粮食安全具有重要意义。
为分析陕西省宝鸡市农田土壤养分空间变异情况及其影响因素,选取土地利用类型、成土母质、土壤类型、高程、坡度、坡向、年均降水量、年均气温8种影响因子,借助地理探测器分析各因子对土壤有机质(SOM)、有效磷(AP)、速效钾(AK)、全氮(TN)养分空间变异的影响。结果表明:造成SOM空间变异主要三因子分别为土地利用方式、土壤类型、年均气温;AP与AK的主要影响因子为成土母质、高程、土地利用方式;对TN解释力较大的三因子为土地利用方式、土壤类型、成土母质。即各因子对土壤养分空间变异原因的解释力存在一定的差异,气温变化对TN和SOM影响较大,高程是对4种土壤养分解释力较强的地形因子。交互探测器探测结果表明:两因子间的交互作用对养分的解释力均强于单因子,地形因子与其他因子交互之后解释力显著增强。影响因子与养分之间主要作用方式为双协同作用和非线性协同作用。随着高程的变化,4种养分含量呈现不同的变化趋势。此外,通过与Pearson相关系数法分析结果进行对比,发现地理探测器可以得到与之一致的因子重要性排序,适用于该区域土壤养分的研究。
为分析陕西省宝鸡市农田土壤养分空间变异情况及其影响因素,选取土地利用类型、成土母质、土壤类型、高程、坡度、坡向、年均降水量、年均气温8种影响因子,借助地理探测器分析各因子对土壤有机质(SOM)、有效磷(AP)、速效钾(AK)、全氮(TN)养分空间变异的影响。结果表明:造成SOM空间变异主要三因子分别为土地利用方式、土壤类型、年均气温;AP与AK的主要影响因子为成土母质、高程、土地利用方式;对TN解释力较大的三因子为土地利用方式、土壤类型、成土母质。即各因子对土壤养分空间变异原因的解释力存在一定的差异,气温变化对TN和SOM影响较大,高程是对4种土壤养分解释力较强的地形因子。交互探测器探测结果表明:两因子间的交互作用对养分的解释力均强于单因子,地形因子与其他因子交互之后解释力显著增强。影响因子与养分之间主要作用方式为双协同作用和非线性协同作用。随着高程的变化,4种养分含量呈现不同的变化趋势。此外,通过与Pearson相关系数法分析结果进行对比,发现地理探测器可以得到与之一致的因子重要性排序,适用于该区域土壤养分的研究。
准确估算农田土壤磷密度及储量可为区域养分的科学管理提供理论依据。本研究以位于我国亚热带地区的福建省耕地为研究区,分别在全省9个地级市分别选取1个典型县(厦门市同安区、泉州市安溪县、莆田市城厢区、漳州市龙海市、三明市三元梅列区、南平市的浦城县、宁德市蕉城区、龙岩市永定县和福州市连江县),利用这些县2008年农业部测土配方施肥项目29695个实测样点建立的1∶5万土壤数据库,以及利用尺度上推的方法估算了全省耕层土壤(0～15 cm)全磷和有效磷密度及储量。结果表明:福建省耕层土壤全磷储量达到2279 Gg(1 Gg=109g),密度为1140 g m-3,而有效磷储量达到92 Gg,密度为46 g m-3;其中,分布面积最广的水稻土全磷和有效磷储量最大,分别为2056 Gg和84 Gg,占全省耕地总储量的90%和91%。进一步的生态风险评估表明,福建省69%的水稻土已达到或超过磷素富集风险值(20～50 mg kg-1),流失负荷大,污染风险高,以潴育水稻土和渗育水稻土亚类最为明显。因此,今后将面积较大而磷含量高的潴育水稻土和渗育水稻土作为磷素生态风险重点防治对象,并适度降低磷肥施用强度是十分必要的。
准确估算农田土壤磷密度及储量可为区域养分的科学管理提供理论依据。本研究以位于我国亚热带地区的福建省耕地为研究区,分别在全省9个地级市分别选取1个典型县(厦门市同安区、泉州市安溪县、莆田市城厢区、漳州市龙海市、三明市三元梅列区、南平市的浦城县、宁德市蕉城区、龙岩市永定县和福州市连江县),利用这些县2008年农业部测土配方施肥项目29695个实测样点建立的1∶5万土壤数据库,以及利用尺度上推的方法估算了全省耕层土壤(0～15 cm)全磷和有效磷密度及储量。结果表明:福建省耕层土壤全磷储量达到2279 Gg(1 Gg=109g),密度为1140 g m-3,而有效磷储量达到92 Gg,密度为46 g m-3;其中,分布面积最广的水稻土全磷和有效磷储量最大,分别为2056 Gg和84 Gg,占全省耕地总储量的90%和91%。进一步的生态风险评估表明,福建省69%的水稻土已达到或超过磷素富集风险值(20～50 mg kg-1),流失负荷大,污染风险高,以潴育水稻土和渗育水稻土亚类最为明显。因此,今后将面积较大而磷含量高的潴育水稻土和渗育水稻土作为磷素生态风险重点防治对象,并适度降低磷肥施用强度是十分必要的。
干旱是北方多数农业区作物的主要灾害之一。农田系统内的水塘,沟渠等非耕作土地可为旱季作物提供一定水源,但其形态、大小和空间格局不同对作物干旱减缓效应可能会有所不同。基于此,以下辽河平原台安县为研究区,选择典型干旱年(2014年),采用作物干旱敏感指数(DSI)和非耕作土地景观指数,对非耕作土地景观特征与作物干旱等级进行相关性分析。结果表明:2014年8月台安县农田作物干旱主要为中度和轻度,受极端干旱气候影响较为明显。台安县农田非耕作土地景观整体异质性不强,破碎度和多样性相对较高。非耕作土地的景观指数与作物干旱敏感指数(DSI)有显著相关性。当地块的非耕作土地景观破碎度(景观分离度指数、景观形状指数)和多样性(香农多样性指数、香农均匀度指数)增加时,作物受旱程度也增强。研究结论可为通过优化农田中非耕作土地的景观格局来减缓作物干旱等土地生态整治提供有益参考和借鉴。
干旱是北方多数农业区作物的主要灾害之一。农田系统内的水塘,沟渠等非耕作土地可为旱季作物提供一定水源,但其形态、大小和空间格局不同对作物干旱减缓效应可能会有所不同。基于此,以下辽河平原台安县为研究区,选择典型干旱年(2014年),采用作物干旱敏感指数(DSI)和非耕作土地景观指数,对非耕作土地景观特征与作物干旱等级进行相关性分析。结果表明:2014年8月台安县农田作物干旱主要为中度和轻度,受极端干旱气候影响较为明显。台安县农田非耕作土地景观整体异质性不强,破碎度和多样性相对较高。非耕作土地的景观指数与作物干旱敏感指数(DSI)有显著相关性。当地块的非耕作土地景观破碎度(景观分离度指数、景观形状指数)和多样性(香农多样性指数、香农均匀度指数)增加时,作物受旱程度也增强。研究结论可为通过优化农田中非耕作土地的景观格局来减缓作物干旱等土地生态整治提供有益参考和借鉴。
以黑土胶体为研究对象,比较黑土胶体在不同浓度的四种盐基离子Na+、K+、Ca2+、Mg2+体系中的zeta电位、颗粒凝聚动力学过程和平均凝聚速率,明确不同离子界面行为对黑土胶体zeta电位和凝聚过程的影响。研究发现土壤胶体较高的颗粒密度(0.61 g L-1)更有利于获得稳定的zeta电位值;二价阳离子与一价离子相比,因其有更强的压缩双电层能力而引起zeta电位的降低和较强的土壤胶体凝聚过程;同价离子对zeta电位和土壤胶体聚沉影响的差异表现为离子浓度同为200 mmol L-1时,黑土胶体在K+体系中的凝聚速率是Na+体系中的7.65倍,离子浓度同为4 mmol L-1时,黑土胶体在Ca2+体系中的凝聚速率是Mg2+体系中的2.79倍。除了其自身体积的差异还与离子在表面强电场中的极化作用有关。不同盐离子受土壤表面附近电场的强烈影响,在土壤胶体表面固-液界面上被诱导极化,从而易引起胶体zeta电位的不同。该研究为表征土壤胶体表面性质及胶体凝聚过程和团聚体形成理论研究提供基础。
以黑土胶体为研究对象,比较黑土胶体在不同浓度的四种盐基离子Na+、K+、Ca2+、Mg2+体系中的zeta电位、颗粒凝聚动力学过程和平均凝聚速率,明确不同离子界面行为对黑土胶体zeta电位和凝聚过程的影响。研究发现土壤胶体较高的颗粒密度(0.61 g L-1)更有利于获得稳定的zeta电位值;二价阳离子与一价离子相比,因其有更强的压缩双电层能力而引起zeta电位的降低和较强的土壤胶体凝聚过程;同价离子对zeta电位和土壤胶体聚沉影响的差异表现为离子浓度同为200 mmol L-1时,黑土胶体在K+体系中的凝聚速率是Na+体系中的7.65倍,离子浓度同为4 mmol L-1时,黑土胶体在Ca2+体系中的凝聚速率是Mg2+体系中的2.79倍。除了其自身体积的差异还与离子在表面强电场中的极化作用有关。不同盐离子受土壤表面附近电场的强烈影响,在土壤胶体表面固-液界面上被诱导极化,从而易引起胶体zeta电位的不同。该研究为表征土壤胶体表面性质及胶体凝聚过程和团聚体形成理论研究提供基础。
为了解陕北黄土高原不同植被恢复类型对土壤酶活性的影响,采用完全随机区组设计田间试验的方法,以陕北黄土高原恢复19年的杏树林、沙棘林、刺槐林和草地为研究对象,以农田土壤为对照,研究不同植被恢复类型、土层和季节对土壤蔗糖酶、脲酶以及过氧化氢酶活性的影响,并对酶活性与土壤理化性质关系进行了相关分析。结果表明:土壤蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶活性差异在不同人工林草地间均达到显著水平。杏树林蔗糖酶活性最高(71.15 mg g-124 h-1),沙棘林脲酶活性最高(52.29mg g-124 h-1),刺槐林过氧化氢酶活性最高(3.33 ml g-1h-1)。随着土层加深,人工林草地土壤蔗糖酶和脲酶活性均显著降低。过氧化氢酶活性则表现为0～10 cm最低,10～20 cm土壤过氧化氢酶活性最高。蔗糖酶、脲酶以及过氧化氢酶活性表现出显著的季节性差异,蔗糖酶和过氧化氢酶活性夏季最高,脲酶冬季最高。土壤有机质、碱解氮和速效钾是影响酶活性的主要因素,其他各因子的影响相对较弱;蔗糖酶、脲酶与有机质、碱解氮、速效磷和速效钾等呈正相关关系,过氧化氢酶与有机质、碱解氮、速效磷和速效钾等呈负相关关系。土壤酶活性是表征植被恢复区土壤生物特性的重要指标之一。
为了解陕北黄土高原不同植被恢复类型对土壤酶活性的影响,采用完全随机区组设计田间试验的方法,以陕北黄土高原恢复19年的杏树林、沙棘林、刺槐林和草地为研究对象,以农田土壤为对照,研究不同植被恢复类型、土层和季节对土壤蔗糖酶、脲酶以及过氧化氢酶活性的影响,并对酶活性与土壤理化性质关系进行了相关分析。结果表明:土壤蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶活性差异在不同人工林草地间均达到显著水平。杏树林蔗糖酶活性最高(71.15 mg g-124 h-1),沙棘林脲酶活性最高(52.29mg g-124 h-1),刺槐林过氧化氢酶活性最高(3.33 ml g-1h-1)。随着土层加深,人工林草地土壤蔗糖酶和脲酶活性均显著降低。过氧化氢酶活性则表现为0～10 cm最低,10～20 cm土壤过氧化氢酶活性最高。蔗糖酶、脲酶以及过氧化氢酶活性表现出显著的季节性差异,蔗糖酶和过氧化氢酶活性夏季最高,脲酶冬季最高。土壤有机质、碱解氮和速效钾是影响酶活性的主要因素,其他各因子的影响相对较弱;蔗糖酶、脲酶与有机质、碱解氮、速效磷和速效钾等呈正相关关系,过氧化氢酶与有机质、碱解氮、速效磷和速效钾等呈负相关关系。土壤酶活性是表征植被恢复区土壤生物特性的重要指标之一。
微生物多样性、病原菌入侵及微生物群落物质利用的关系尚未系统阐明。本研究通过土壤悬液梯度稀释并外源添加方法构建不同多样性的微生物群落,借以研究土壤微生物多样性与青枯病病原菌(青枯菌)入侵的关系,并通过添加低分子量葡萄糖和高分子量胞外多糖探索物质添加对土壤微生物多样性与病原菌入侵关系的影响。结果表明土壤悬液梯度稀释并外源添加方法能有效构建不同多样性的微生物群落。随着森林和菜地土壤微生物多样性的上升,青枯菌入侵成功率均逐渐降低。此外,添加葡萄糖至不同微生物多样性土壤中均能显著促进青枯菌的生长,而胞外多糖仅在土壤微生物多样性较高时(即竞争较为激烈时)可体现对青枯菌生长的促进作用。综上,土壤微生物多样性与病原菌入侵成功率呈负相关关系,这一关系受土壤微生物群落来源影响较小,物质添加能降低微生物多样性对病原菌入侵的抑制能力,但是该效应与碳源的性质有关。
微生物多样性、病原菌入侵及微生物群落物质利用的关系尚未系统阐明。本研究通过土壤悬液梯度稀释并外源添加方法构建不同多样性的微生物群落,借以研究土壤微生物多样性与青枯病病原菌(青枯菌)入侵的关系,并通过添加低分子量葡萄糖和高分子量胞外多糖探索物质添加对土壤微生物多样性与病原菌入侵关系的影响。结果表明土壤悬液梯度稀释并外源添加方法能有效构建不同多样性的微生物群落。随着森林和菜地土壤微生物多样性的上升,青枯菌入侵成功率均逐渐降低。此外,添加葡萄糖至不同微生物多样性土壤中均能显著促进青枯菌的生长,而胞外多糖仅在土壤微生物多样性较高时(即竞争较为激烈时)可体现对青枯菌生长的促进作用。综上,土壤微生物多样性与病原菌入侵成功率呈负相关关系,这一关系受土壤微生物群落来源影响较小,物质添加能降低微生物多样性对病原菌入侵的抑制能力,但是该效应与碳源的性质有关。
对不同滴灌施肥处理下甘蔗不同生育期蔗田土壤氧化亚氮(N2O)排放通量和反硝化酶活性间关系进行了探讨。田间试验设2种滴灌灌水量水平和4种施肥量水平。2种灌水量水平分别为W0.6:180 m3hm-2和W1.0:300 m3hm-2。4种施肥量水平F1.0:N 250 kg hm-2,P2O5150 kg hm-2,K2O 200 kg hm-2;F0.9:施肥量是F1.0的90%;F1.1:施肥量是F1.0的110%;F1.2:施肥量是F1.0的120%。测定不同处理甘蔗4个生育期蔗田土壤N2O排放通量以及土壤硝酸还原酶(NR)、亚硝酸还原酶(Ni R)和羟胺还原酶(Hy R)活性。结果表明:W0.6F1.2和W1.0F1.2处理甘蔗产量较高,分别为117.7 t hm-2和124.0 t hm-2。在分蘖期,所有处理土壤NR、Ni R和Hy R活性均达到最大值,其中W0.6F1.2和W1.0F1.2处理反硝化酶活性较高。采集土样当天蔗田土壤N2O排放通量与土壤Ni R活性之间呈极显著正相关,相关系数为0.472(r0.01=0.449,n=32),说明蔗田土壤Ni R活性显著影响N2O的排放通量。因此,W0.6F1.2处理,即滴灌灌水量为180 m3hm-2及施肥量为N 300 kg hm-2、P2O5180 kg hm-2和K2O 240 kg hm-2,在提高产量的同时对蔗田N2O的减排也有积极意义。
对不同滴灌施肥处理下甘蔗不同生育期蔗田土壤氧化亚氮(N2O)排放通量和反硝化酶活性间关系进行了探讨。田间试验设2种滴灌灌水量水平和4种施肥量水平。2种灌水量水平分别为W0.6:180 m3hm-2和W1.0:300 m3hm-2。4种施肥量水平F1.0:N 250 kg hm-2,P2O5150 kg hm-2,K2O 200 kg hm-2;F0.9:施肥量是F1.0的90%;F1.1:施肥量是F1.0的110%;F1.2:施肥量是F1.0的120%。测定不同处理甘蔗4个生育期蔗田土壤N2O排放通量以及土壤硝酸还原酶(NR)、亚硝酸还原酶(Ni R)和羟胺还原酶(Hy R)活性。结果表明:W0.6F1.2和W1.0F1.2处理甘蔗产量较高,分别为117.7 t hm-2和124.0 t hm-2。在分蘖期,所有处理土壤NR、Ni R和Hy R活性均达到最大值,其中W0.6F1.2和W1.0F1.2处理反硝化酶活性较高。采集土样当天蔗田土壤N2O排放通量与土壤Ni R活性之间呈极显著正相关,相关系数为0.472(r0.01=0.449,n=32),说明蔗田土壤Ni R活性显著影响N2O的排放通量。因此,W0.6F1.2处理,即滴灌灌水量为180 m3hm-2及施肥量为N 300 kg hm-2、P2O5180 kg hm-2和K2O 240 kg hm-2,在提高产量的同时对蔗田N2O的减排也有积极意义。
为表征不同作物秸秆加工制成的生物质炭的理化性质差异,以玉米、水稻和油菜的秸秆为原料制备生物质炭,借鉴材料科学的方法,研究其形貌结构、表面特性和有机组分元素比等内容。结果表明:200℃→450℃作物秸秆样品失重量和失重速率最大,半纤维素和纤维素为主要燃失物质。玉米、水稻和油菜的秸秆生物质炭均为多孔结构,孔隙大小和形状各异。水稻秸秆炭的比表面积最大(2.65 m2g-1)、油菜秸秆炭次之(2.56 m2g-1)、玉米秸秆炭最小(1.84 m2g-1)。水稻、玉米、油菜秸秆炭的孔体积变化率分别在43 nm、62 nm、48 nm处达到峰值。油菜秸秆炭的H/C最小、为0.03,O/C和(O+N)/C最大、分别为1.15和1.19。因此,450℃更利于残留样品质量;生物质炭的孔隙结构决定其比表面积,油菜秸秆炭具有更强的芳香性、亲水性和极性。研究结果可为生物质炭的制取和应用提供参考依据。
为表征不同作物秸秆加工制成的生物质炭的理化性质差异,以玉米、水稻和油菜的秸秆为原料制备生物质炭,借鉴材料科学的方法,研究其形貌结构、表面特性和有机组分元素比等内容。结果表明:200℃→450℃作物秸秆样品失重量和失重速率最大,半纤维素和纤维素为主要燃失物质。玉米、水稻和油菜的秸秆生物质炭均为多孔结构,孔隙大小和形状各异。水稻秸秆炭的比表面积最大(2.65 m2g-1)、油菜秸秆炭次之(2.56 m2g-1)、玉米秸秆炭最小(1.84 m2g-1)。水稻、玉米、油菜秸秆炭的孔体积变化率分别在43 nm、62 nm、48 nm处达到峰值。油菜秸秆炭的H/C最小、为0.03,O/C和(O+N)/C最大、分别为1.15和1.19。因此,450℃更利于残留样品质量;生物质炭的孔隙结构决定其比表面积,油菜秸秆炭具有更强的芳香性、亲水性和极性。研究结果可为生物质炭的制取和应用提供参考依据。
以不同热解温度(100～800℃)制备的水稻秸秆生物炭为研究对象,研究在不同热解温度下制成的生物炭的理化特性。结果表明,热解温度为100～300℃制成的水稻秸秆生物炭呈弱酸性,400℃以上时呈碱性;水稻秸秆生物炭表面碱性含氧官能团数量随着热解温度的升高而增加、酸性含氧官能团则减少;水稻秸秆生物炭中的官能团C=C、C-O-C、-OH和-C=O在较高的热解温度下发生缔合或消除,促进了芳香基团的形成;随着热解温度的升高,水稻秸秆生物炭的阳离子交换量(CEC)、比表面积、孔径、比孔容、氮气吸附量和颗粒表面的分型维数(D1)均先增加后降低,阳离子交换量(CEC)在300～500℃时、其它性状在400～600℃之间达到最大值;以不同热解温度制成的水稻秸秆生物炭颗粒的孔隙结构均以孔隙宽度2～50 nm的中孔为主。随热解温度的升高,水稻秸秆生物炭的产率逐渐降低;400～500℃炭化2 h,生物炭产率最高,其孔隙结构最为复杂,所以可以认为400～500℃是水稻秸秆炭化的最佳温度。
以不同热解温度(100～800℃)制备的水稻秸秆生物炭为研究对象,研究在不同热解温度下制成的生物炭的理化特性。结果表明,热解温度为100～300℃制成的水稻秸秆生物炭呈弱酸性,400℃以上时呈碱性;水稻秸秆生物炭表面碱性含氧官能团数量随着热解温度的升高而增加、酸性含氧官能团则减少;水稻秸秆生物炭中的官能团C=C、C-O-C、-OH和-C=O在较高的热解温度下发生缔合或消除,促进了芳香基团的形成;随着热解温度的升高,水稻秸秆生物炭的阳离子交换量(CEC)、比表面积、孔径、比孔容、氮气吸附量和颗粒表面的分型维数(D1)均先增加后降低,阳离子交换量(CEC)在300～500℃时、其它性状在400～600℃之间达到最大值;以不同热解温度制成的水稻秸秆生物炭颗粒的孔隙结构均以孔隙宽度2～50 nm的中孔为主。随热解温度的升高,水稻秸秆生物炭的产率逐渐降低;400～500℃炭化2 h,生物炭产率最高,其孔隙结构最为复杂,所以可以认为400～500℃是水稻秸秆炭化的最佳温度。
以耐盐的101-14、耐盐中等的贝达、盐敏感的188-08和5C为砧木,以马瑟兰为接穗进行嫁接,测定Na Cl胁迫下的马瑟兰嫁接苗及自根苗盐害指数以及根系、叶片中Cl-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+等离子含量,探讨了不同砧穗组合酿酒葡萄品种马瑟兰幼苗离子吸收、分配和转运特性及其与耐盐性的关系。结果表明:70和100 mmol L-1NaCl处理后30 d,与101-14和贝达嫁接的马瑟兰叶片中Cl-含量与对照无显著差异,而与188-08、5C嫁接的幼苗及自根苗叶片Cl-含量比对照均有显著的增加;当NaCl处理浓度增加到130和160 mmol L-1时,所有嫁接组合幼苗叶片中Cl-含量均显著高于对照。随着NaCl处理浓度的增加,马瑟兰嫁接组合K+选择性运输系数(SK,Na)和Ca2+选择性运输系数(SCa,Na)均呈先升高后降低的趋势;处理浓度为70 mmol L-1时所有嫁接组合SK,Na和SCa,Na均显著高于对照,处理浓度增加至100 mmol L-1时马瑟兰/188-08和自根苗的SK,Na和SCa,Na显著低于对照,马瑟兰/5C的SCa,Na显著低于对照,浓度增加至130和160 mmol L-1时所有砧穗组合SK,Na和SCa,Na均显著低于对照。不同砧木嫁接的马瑟兰葡萄耐盐的阈值不同,耐盐性强的101-14和贝达嫁接的马瑟兰葡萄耐盐阈值均超过100 mmol L-1,显著高于耐盐性弱的188-08、5C嫁接苗及马瑟兰自根苗。在阈值范围内,马瑟兰嫁接组合K+、Ca2+选择性运输能力增强得以抵御盐害,一旦超过阈值,则K+、Ca2+选择性运输能力迅速下降。
以耐盐的101-14、耐盐中等的贝达、盐敏感的188-08和5C为砧木,以马瑟兰为接穗进行嫁接,测定Na Cl胁迫下的马瑟兰嫁接苗及自根苗盐害指数以及根系、叶片中Cl-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+等离子含量,探讨了不同砧穗组合酿酒葡萄品种马瑟兰幼苗离子吸收、分配和转运特性及其与耐盐性的关系。结果表明:70和100 mmol L-1NaCl处理后30 d,与101-14和贝达嫁接的马瑟兰叶片中Cl-含量与对照无显著差异,而与188-08、5C嫁接的幼苗及自根苗叶片Cl-含量比对照均有显著的增加;当NaCl处理浓度增加到130和160 mmol L-1时,所有嫁接组合幼苗叶片中Cl-含量均显著高于对照。随着NaCl处理浓度的增加,马瑟兰嫁接组合K+选择性运输系数(SK,Na)和Ca2+选择性运输系数(SCa,Na)均呈先升高后降低的趋势;处理浓度为70 mmol L-1时所有嫁接组合SK,Na和SCa,Na均显著高于对照,处理浓度增加至100 mmol L-1时马瑟兰/188-08和自根苗的SK,Na和SCa,Na显著低于对照,马瑟兰/5C的SCa,Na显著低于对照,浓度增加至130和160 mmol L-1时所有砧穗组合SK,Na和SCa,Na均显著低于对照。不同砧木嫁接的马瑟兰葡萄耐盐的阈值不同,耐盐性强的101-14和贝达嫁接的马瑟兰葡萄耐盐阈值均超过100 mmol L-1,显著高于耐盐性弱的188-08、5C嫁接苗及马瑟兰自根苗。在阈值范围内,马瑟兰嫁接组合K+、Ca2+选择性运输能力增强得以抵御盐害,一旦超过阈值,则K+、Ca2+选择性运输能力迅速下降。
茶园大量施用化肥产生的土壤酸化及水环境污染等环境问题,严重限制着茶产业的绿色生态发展。设置化肥减量、秸秆地表覆盖、活覆盖(以草控草)、以生物炭为主的土壤调理剂、有机肥等6种处理措施,研究了不同土壤管理与施肥模式对茶叶产量和茶园土壤环境的影响。结果表明:施用以生物炭为主的土壤调理剂使茶叶产量增加,茶园土壤有机质含量提高、基本肥力状况改善,同时使硝态氮(NN)、铵态氮(AN)土-水界面迁移数量减少,茶园径流中氮磷元素流失减轻,环境效益较好;氮肥的使用使土壤的pH值下降,引起茶园土壤酸化;免耕覆盖(秸秆地表覆盖、活覆盖)、施用有机肥和生物炭土壤调理剂均能提高土壤pH值,抑制土壤酸化;免耕覆盖在控制杂草方面效果比较明显,减少人工除草成本效益显著。另外,研究发现试验茶园径流水中磷素形态以可溶性总磷(DTP)为主,可溶性磷占总磷(TP)的70%～92%;土壤pH值随季节发生变化,7月升高,9月降低,11月再回升。因此,施用有机肥、免耕覆盖、以生物炭为主的土壤调理剂种植技术模式可以在不施用化肥的情况下提高茶叶产量、改善茶园土壤环境质量、减少环境污染,可以替代传统的种植模式。
茶园大量施用化肥产生的土壤酸化及水环境污染等环境问题,严重限制着茶产业的绿色生态发展。设置化肥减量、秸秆地表覆盖、活覆盖(以草控草)、以生物炭为主的土壤调理剂、有机肥等6种处理措施,研究了不同土壤管理与施肥模式对茶叶产量和茶园土壤环境的影响。结果表明:施用以生物炭为主的土壤调理剂使茶叶产量增加,茶园土壤有机质含量提高、基本肥力状况改善,同时使硝态氮(NN)、铵态氮(AN)土-水界面迁移数量减少,茶园径流中氮磷元素流失减轻,环境效益较好;氮肥的使用使土壤的pH值下降,引起茶园土壤酸化;免耕覆盖(秸秆地表覆盖、活覆盖)、施用有机肥和生物炭土壤调理剂均能提高土壤pH值,抑制土壤酸化;免耕覆盖在控制杂草方面效果比较明显,减少人工除草成本效益显著。另外,研究发现试验茶园径流水中磷素形态以可溶性总磷(DTP)为主,可溶性磷占总磷(TP)的70%～92%;土壤pH值随季节发生变化,7月升高,9月降低,11月再回升。因此,施用有机肥、免耕覆盖、以生物炭为主的土壤调理剂种植技术模式可以在不施用化肥的情况下提高茶叶产量、改善茶园土壤环境质量、减少环境污染,可以替代传统的种植模式。
用田间试验的方法研究了生物菌肥对青椒生长、产量及果实品质的影响。田间试验于2018年在山西省长治市进行,共设不施肥(处理1)、施化肥(处理2,青椒座花座果期间隔7 d、4次施用复合肥,每次用量20 kg 667m-2)、施生物菌肥(处理3,青椒移栽定植时地力旺菌肥100倍液灌根,每次用量1 kg 667m-2;座花座果时叶面喷施地力旺菌肥80倍液4次,每次用量1 kg 667m-2,两次喷施间隔10 d)、施化肥+生物菌肥(处理4,青椒移栽定植时用地力旺菌肥100倍液灌根,每次用量1 kg 667m-2,青椒座花座果期施用复合肥4次,每次20 kg 667m-2,两次施肥隔7 d;同时叶面喷施地力旺菌肥80倍液4次,每次用量1 kg 667m-2,两次喷施间隔10 d)4个处理,于青椒不同生育时期调查其生长指标、产量指标、果实品质性状。结果表明,与对照相比,施用化肥、菌肥均能促进青椒生长、提高青椒产量并改善其品质,其中以化肥+生物菌肥处理效果最好。化肥+菌肥处理青椒的株高、茎粗、根长、地上部干物质重、单果重达95.55 cm、14.57 mm、2566 cm、45.365 g、180.5 g,果实Vc含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量、游离氨基酸含量达11.544 mg g-1、5.214%、1.698 mg g-1、2.254 mg g-1;均明显高于对照处理。化肥与菌肥配施还可以减少田间操作次数,降低经济成本,具有广阔应用前景。
用田间试验的方法研究了生物菌肥对青椒生长、产量及果实品质的影响。田间试验于2018年在山西省长治市进行,共设不施肥(处理1)、施化肥(处理2,青椒座花座果期间隔7 d、4次施用复合肥,每次用量20 kg 667m-2)、施生物菌肥(处理3,青椒移栽定植时地力旺菌肥100倍液灌根,每次用量1 kg 667m-2;座花座果时叶面喷施地力旺菌肥80倍液4次,每次用量1 kg 667m-2,两次喷施间隔10 d)、施化肥+生物菌肥(处理4,青椒移栽定植时用地力旺菌肥100倍液灌根,每次用量1 kg 667m-2,青椒座花座果期施用复合肥4次,每次20 kg 667m-2,两次施肥隔7 d;同时叶面喷施地力旺菌肥80倍液4次,每次用量1 kg 667m-2,两次喷施间隔10 d)4个处理,于青椒不同生育时期调查其生长指标、产量指标、果实品质性状。结果表明,与对照相比,施用化肥、菌肥均能促进青椒生长、提高青椒产量并改善其品质,其中以化肥+生物菌肥处理效果最好。化肥+菌肥处理青椒的株高、茎粗、根长、地上部干物质重、单果重达95.55 cm、14.57 mm、2566 cm、45.365 g、180.5 g,果实Vc含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量、游离氨基酸含量达11.544 mg g-1、5.214%、1.698 mg g-1、2.254 mg g-1;均明显高于对照处理。化肥与菌肥配施还可以减少田间操作次数,降低经济成本,具有广阔应用前景。
为探索亚热带低丘新建果园土壤肥力快速提升方法,在浙西选择一新建红壤橘园,进行了为期2年的种植绿肥与联合施用有机肥的土壤培肥试验。试验设对照、双季绿肥、有机肥及双季绿肥+有机肥等4个处理,各处理化肥用量相同。试验结果表明,从土壤有机碳、微生物生物量碳、速效氮磷钾、酶活性及土壤容重和水稳定性团聚体等肥力指标的变化来看,培肥效果:双季绿肥+有机肥>有机肥>双季绿肥。在不施用有机肥的条件下,种植绿肥后土壤有机碳、微生物生物量碳、有效磷、速效钾、水稳定性团聚体分别比对照增加13.14%、52.00%、27.08%、18.91%、20.25%,土壤容重下降2.90%,但增幅相对较小;土壤有效态微量元素含量几乎没有变化。在种植绿肥的同时施用有机肥可显著增加土壤有机碳、微生物生物量碳、有效磷、速效钾、水稳定性团聚体,分别比对照增加94.46%、276.00%、94.41%、110.81%、86.27%,土壤容重下降9.42%;同时可明显增加土壤全磷和微量元素的含量,全磷、有效态硼、钼、铜、锌水平分别比对照增加27.27%、266.67%、72.73%、155.56%、168.18%。种植绿肥同时施用有机肥的紫云英和黑麦草生物量分别为种植绿肥的1.62～1.90和1.79～1.95倍。分析认为,由于新建红壤果园肥力低下,仅靠种植绿肥等生草技术对土壤肥力的提升有限;施用有机肥和种植绿肥方式相结合是新建红壤果园的快速培肥途径。
为探索亚热带低丘新建果园土壤肥力快速提升方法,在浙西选择一新建红壤橘园,进行了为期2年的种植绿肥与联合施用有机肥的土壤培肥试验。试验设对照、双季绿肥、有机肥及双季绿肥+有机肥等4个处理,各处理化肥用量相同。试验结果表明,从土壤有机碳、微生物生物量碳、速效氮磷钾、酶活性及土壤容重和水稳定性团聚体等肥力指标的变化来看,培肥效果:双季绿肥+有机肥>有机肥>双季绿肥。在不施用有机肥的条件下,种植绿肥后土壤有机碳、微生物生物量碳、有效磷、速效钾、水稳定性团聚体分别比对照增加13.14%、52.00%、27.08%、18.91%、20.25%,土壤容重下降2.90%,但增幅相对较小;土壤有效态微量元素含量几乎没有变化。在种植绿肥的同时施用有机肥可显著增加土壤有机碳、微生物生物量碳、有效磷、速效钾、水稳定性团聚体,分别比对照增加94.46%、276.00%、94.41%、110.81%、86.27%,土壤容重下降9.42%;同时可明显增加土壤全磷和微量元素的含量,全磷、有效态硼、钼、铜、锌水平分别比对照增加27.27%、266.67%、72.73%、155.56%、168.18%。种植绿肥同时施用有机肥的紫云英和黑麦草生物量分别为种植绿肥的1.62～1.90和1.79～1.95倍。分析认为,由于新建红壤果园肥力低下,仅靠种植绿肥等生草技术对土壤肥力的提升有限;施用有机肥和种植绿肥方式相结合是新建红壤果园的快速培肥途径。
黑木耳菌糠与牛粪是典型的农业废弃物,两者共堆腐是其资源化利用的最佳途径。本文采用室内培养法,将黑木耳菌糠与牛粪按照10∶0(Ⅰ)、9∶1(Ⅱ)、7∶3(Ⅲ)、5∶5(Ⅳ)、3∶7(Ⅴ)、1∶9(Ⅵ)和0∶10(Ⅶ)7个质量比混合进行为期90d的共堆腐试验,以水溶性物质(WSS)、胡敏酸(HA)、富里酸(FA)和胡敏素(Hu)的碳含量(CWSS、CHA、CFA、CHu)、HA碱溶液E4/E6以及腐殖化指数(CHA/CFA)为评价指标,筛选最佳原料菌糠、牛粪质量比。结果表明:(1)共堆腐中牛粪比例提高可相应增加堆肥的CWSS、CHA、HA碱溶液E4/E6以及CHA/CFA,使CHu有所降低;(2)随时间的延长,堆肥中的CWSS和CHu含量逐渐下降,Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ和Ⅶ处理堆肥的CHA含量先降低再大幅度提高,而Ⅲ和Ⅴ处理的CHA含量呈逐渐增加趋势变化。在各处理中,黑木耳菌糠与牛粪按照7∶3共堆腐更有利于堆肥中CHA的积累,堆肥中HA经历了"先降解再缩合,最终分子复杂程度增加"的过程,混料中黑木耳菌糠比例提高有利于HA分子的复杂化;(3)随堆腐时间延长,除Ⅲ处理的CHA/CFA逐渐增加外,其余各处理的CHA/CFA均表现为先减后增的变化趋势,结果堆腐试验结束时Ⅴ处理的增幅最大。综上,黑木耳菌糠与牛粪共堆腐,其原料质量比3∶7的腐熟效果最好。
黑木耳菌糠与牛粪是典型的农业废弃物,两者共堆腐是其资源化利用的最佳途径。本文采用室内培养法,将黑木耳菌糠与牛粪按照10∶0(Ⅰ)、9∶1(Ⅱ)、7∶3(Ⅲ)、5∶5(Ⅳ)、3∶7(Ⅴ)、1∶9(Ⅵ)和0∶10(Ⅶ)7个质量比混合进行为期90d的共堆腐试验,以水溶性物质(WSS)、胡敏酸(HA)、富里酸(FA)和胡敏素(Hu)的碳含量(CWSS、CHA、CFA、CHu)、HA碱溶液E4/E6以及腐殖化指数(CHA/CFA)为评价指标,筛选最佳原料菌糠、牛粪质量比。结果表明:(1)共堆腐中牛粪比例提高可相应增加堆肥的CWSS、CHA、HA碱溶液E4/E6以及CHA/CFA,使CHu有所降低;(2)随时间的延长,堆肥中的CWSS和CHu含量逐渐下降,Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ和Ⅶ处理堆肥的CHA含量先降低再大幅度提高,而Ⅲ和Ⅴ处理的CHA含量呈逐渐增加趋势变化。在各处理中,黑木耳菌糠与牛粪按照7∶3共堆腐更有利于堆肥中CHA的积累,堆肥中HA经历了"先降解再缩合,最终分子复杂程度增加"的过程,混料中黑木耳菌糠比例提高有利于HA分子的复杂化;(3)随堆腐时间延长,除Ⅲ处理的CHA/CFA逐渐增加外,其余各处理的CHA/CFA均表现为先减后增的变化趋势,结果堆腐试验结束时Ⅴ处理的增幅最大。综上,黑木耳菌糠与牛粪共堆腐,其原料质量比3∶7的腐熟效果最好。
研究设化肥(CK,掺混肥200 kg hm-2)、无肥(WF,掺混肥0 kg hm-2)、化肥+增效剂(HZ,CK+增效剂20 kg hm-2)、秸秆+有机肥+化肥(JYH,秸秆7500 kg hm-2+有机肥30000 kg hm-2+CK)、秸秆+有机肥+化肥+增效剂(JYHZ,JYH+增效剂20 kg hm-2)5个处理,用田间试验方法,研究了秸秆、有机肥、化肥及增效剂对黑土含水量、无机氮含量、水解酶活性、大豆产量及构成因子的影响。结果表明:(1)大豆苗期(VE)持续干旱、分枝期(V6)持续降雨条件下,各处理对0～20 cm土层土壤含水量未产生显著影响,但JYH、JYHZ处理可导致20～40 cm土层土壤含水量显著增加;大豆盛花期(R2)至成熟期(R8),WF、HZ处理0～20 cm土层土壤含水量显著高于JYH、JYHZ处理,秸秆、有机肥处理在保持表土水分方面劣势明显。(2)大豆生育前期(VE、V6、R2)CK、WF、HZ处理NH4+-N高于JYH、JYHZ处理,而R8期JYH、JYHZ处理显著高于其他处理。VE至R8期,秸秆、有机肥处理可显著提高土壤NO3--N含量,增效剂可不同程度降低土壤NO3--N含量。(3)V6期,JYH、JYHZ处理0～40 cm土层土壤脲酶活性显著高于CK、WF、HZ,配施增效剂可显著提高大豆V6期脲酶活性,提高氮素利用效率;增效剂处理可显著提高鼓粒期、成熟期土壤蔗糖酶活性;秸秆、有机肥处理可提高大豆生育后期土壤蔗糖酶活性。(4)JYH、JYHZ处理生物产量和籽粒产量较CK提高4.72%、3.78%和6.08%、4.72%,生物产量与总荚数、总粒数、茎节数、株高呈负相关,但不显著。该研究为改善黑土耕层结构、降低农田化肥面源污染风险提供了科学依据。
研究设化肥(CK,掺混肥200 kg hm-2)、无肥(WF,掺混肥0 kg hm-2)、化肥+增效剂(HZ,CK+增效剂20 kg hm-2)、秸秆+有机肥+化肥(JYH,秸秆7500 kg hm-2+有机肥30000 kg hm-2+CK)、秸秆+有机肥+化肥+增效剂(JYHZ,JYH+增效剂20 kg hm-2)5个处理,用田间试验方法,研究了秸秆、有机肥、化肥及增效剂对黑土含水量、无机氮含量、水解酶活性、大豆产量及构成因子的影响。结果表明:(1)大豆苗期(VE)持续干旱、分枝期(V6)持续降雨条件下,各处理对0～20 cm土层土壤含水量未产生显著影响,但JYH、JYHZ处理可导致20～40 cm土层土壤含水量显著增加;大豆盛花期(R2)至成熟期(R8),WF、HZ处理0～20 cm土层土壤含水量显著高于JYH、JYHZ处理,秸秆、有机肥处理在保持表土水分方面劣势明显。(2)大豆生育前期(VE、V6、R2)CK、WF、HZ处理NH4+-N高于JYH、JYHZ处理,而R8期JYH、JYHZ处理显著高于其他处理。VE至R8期,秸秆、有机肥处理可显著提高土壤NO3--N含量,增效剂可不同程度降低土壤NO3--N含量。(3)V6期,JYH、JYHZ处理0～40 cm土层土壤脲酶活性显著高于CK、WF、HZ,配施增效剂可显著提高大豆V6期脲酶活性,提高氮素利用效率;增效剂处理可显著提高鼓粒期、成熟期土壤蔗糖酶活性;秸秆、有机肥处理可提高大豆生育后期土壤蔗糖酶活性。(4)JYH、JYHZ处理生物产量和籽粒产量较CK提高4.72%、3.78%和6.08%、4.72%,生物产量与总荚数、总粒数、茎节数、株高呈负相关,但不显著。该研究为改善黑土耕层结构、降低农田化肥面源污染风险提供了科学依据。
为了明确适宜的氮肥管理措施、减少旱地黑土温室气体排放和提高氮肥利用率,采用静态箱-气相色谱法研究了减氮配合施用肥料增效剂和缓释常量氮肥对玉米田温室气体排放、产量和氮肥利用率的影响。结果显示,增效70%常量氮肥的平均N2O排放通量显著低于常量施肥;各试验处理均比常量施肥的平均CO2排放通量低;增效70%常量氮肥表现为吸收CH4,增效70%常量氮肥和增效常量氮肥较常量施肥和缓释常量氮肥处理明显降低N2O排放系数、全球变暖潜能值和温室气体排放强度。增效常量氮肥较常量施肥处理增产2.5%,70%常量氮肥、增效70%常量氮肥和缓释常量氮肥分别较常量施肥处理减产7.23%、4.53%和5.87%。缓释常量氮肥处理氮肥表观利用率最高,达36.70%,增效70%常量氮肥处理的氮肥表观利用率27.28%,均明显高于常量施肥。在本实验条件下,减氮30%并添加氮定NMAX肥料增效剂在保证玉米产量的同时,减少温室气体排放效果优于其他施肥措施,适合推广使用。
为了明确适宜的氮肥管理措施、减少旱地黑土温室气体排放和提高氮肥利用率,采用静态箱-气相色谱法研究了减氮配合施用肥料增效剂和缓释常量氮肥对玉米田温室气体排放、产量和氮肥利用率的影响。结果显示,增效70%常量氮肥的平均N2O排放通量显著低于常量施肥;各试验处理均比常量施肥的平均CO2排放通量低;增效70%常量氮肥表现为吸收CH4,增效70%常量氮肥和增效常量氮肥较常量施肥和缓释常量氮肥处理明显降低N2O排放系数、全球变暖潜能值和温室气体排放强度。增效常量氮肥较常量施肥处理增产2.5%,70%常量氮肥、增效70%常量氮肥和缓释常量氮肥分别较常量施肥处理减产7.23%、4.53%和5.87%。缓释常量氮肥处理氮肥表观利用率最高,达36.70%,增效70%常量氮肥处理的氮肥表观利用率27.28%,均明显高于常量施肥。在本实验条件下,减氮30%并添加氮定NMAX肥料增效剂在保证玉米产量的同时,减少温室气体排放效果优于其他施肥措施,适合推广使用。
选取稻壳生物炭、木屑生物炭、羟基磷灰石及蒙脱石作为钝化材料,按钝化剂5:土壤100的重量比添加到重金属复合污染土壤中,通过测定土壤重金属形态变化,研究了钝化材料修复重金属复合污染土壤的效果及其机理。结果表明:生物炭和矿物质均能有效固定土壤中重金属,其中羟基磷灰石的钝化效果最好,对土壤镉、铜和铅的固定化率分别为76.24%、74.26%和98.13%。蒙脱石的钝化效果最差。添加钝化剂后土壤重金属中的酸可提取态和可还原态向着更加稳定的可氧化态和残渣态转化,土壤重金属活性态比例下降。生物炭复配矿物质处理对土壤重金属的钝化效果介于单一生物炭处理和单一矿物质处理之间。此外,生物炭及矿物质均能有效地提高土壤pH,pH可能是影响土壤修复效果的关键因素。
选取稻壳生物炭、木屑生物炭、羟基磷灰石及蒙脱石作为钝化材料,按钝化剂5:土壤100的重量比添加到重金属复合污染土壤中,通过测定土壤重金属形态变化,研究了钝化材料修复重金属复合污染土壤的效果及其机理。结果表明:生物炭和矿物质均能有效固定土壤中重金属,其中羟基磷灰石的钝化效果最好,对土壤镉、铜和铅的固定化率分别为76.24%、74.26%和98.13%。蒙脱石的钝化效果最差。添加钝化剂后土壤重金属中的酸可提取态和可还原态向着更加稳定的可氧化态和残渣态转化,土壤重金属活性态比例下降。生物炭复配矿物质处理对土壤重金属的钝化效果介于单一生物炭处理和单一矿物质处理之间。此外,生物炭及矿物质均能有效地提高土壤pH,pH可能是影响土壤修复效果的关键因素。
为研究膨润土与褐煤对铅镉复合污染土壤重金属形态变化的影响,以河南济源某铅冶炼企业周边重金属污染土壤为研究材料,将膨润土(S)、褐煤(P)按1.5%、3.0%、5.0%单独添加和两者混合添加,进行60天的室内培养后,用BCR连续提取法,研究了添加不同含量的膨润土和褐煤对重金属污染土壤中Pb、Cd形态的影响。结果表明,单一添加褐煤能显著降低土壤中Pb、Cd的有效态含量,褐煤添加量5.0%时土壤中铅和镉弱酸提取态含量分别降低了42.60%和25.20%。单一添加膨润土能显著降低土壤中Pb的有效态含量,而对Cd的有效态含量影响不明显。膨润土5.0%和褐煤(1.5%、3.0%、5.0%)混合处理土壤中铅的弱酸提取态含量降幅达44.50%～46.00%,铅的残渣态含量增幅达30.90%～66.80%。褐煤5.0%和膨润土(1.5%、3.0%、5.0%)的混合添加使土壤中镉的弱酸提取态含量降低、降幅达21.70%～26.00%,镉的残渣态含量增幅达81.60%～110.9%。褐煤单一施用对复合污染土壤中Pb、Cd的钝化效果整体优于膨润土,两者配施的修复效果优于其中一种单一施用的效果,且因配施比例而异。
为研究膨润土与褐煤对铅镉复合污染土壤重金属形态变化的影响,以河南济源某铅冶炼企业周边重金属污染土壤为研究材料,将膨润土(S)、褐煤(P)按1.5%、3.0%、5.0%单独添加和两者混合添加,进行60天的室内培养后,用BCR连续提取法,研究了添加不同含量的膨润土和褐煤对重金属污染土壤中Pb、Cd形态的影响。结果表明,单一添加褐煤能显著降低土壤中Pb、Cd的有效态含量,褐煤添加量5.0%时土壤中铅和镉弱酸提取态含量分别降低了42.60%和25.20%。单一添加膨润土能显著降低土壤中Pb的有效态含量,而对Cd的有效态含量影响不明显。膨润土5.0%和褐煤(1.5%、3.0%、5.0%)混合处理土壤中铅的弱酸提取态含量降幅达44.50%～46.00%,铅的残渣态含量增幅达30.90%～66.80%。褐煤5.0%和膨润土(1.5%、3.0%、5.0%)的混合添加使土壤中镉的弱酸提取态含量降低、降幅达21.70%～26.00%,镉的残渣态含量增幅达81.60%～110.9%。褐煤单一施用对复合污染土壤中Pb、Cd的钝化效果整体优于膨润土,两者配施的修复效果优于其中一种单一施用的效果,且因配施比例而异。
采用盆栽试验,研究了在镉条件下对树番茄幼苗地上部分喷施不同浓度(0、1、5、10、20μmol L-1)脱落酸后对其生理特性及镉吸收的影响。结果表明,树番茄幼苗各部位的生物量及叶片的光合色素含量均随喷施脱落酸浓度的升高出现先下降后上升的趋势。与对照相比,喷施脱落酸在提高树番茄幼苗叶片POD及CAT活性的同时降低了其SOD活性。随着喷施脱落酸浓度的升高,树番茄幼苗根际土壤的pH及有效态镉含量分别表现出上升和下降的趋势。另外,喷施脱落酸后,树番茄幼苗各部位的镉含量均显著低于对照,并随喷施脱落酸浓度的升高呈下降趋势,其根系及地上部分的镉含量在喷施20μmol L-1脱落酸后分别较对照降低了26.44%及41.60%。喷施20μmol L-1脱落酸不仅使树番茄幼苗的生物量达到最大,还使其根、茎、叶的镉含量及转运系数均低于其他处理。综上,在镉条件下喷施适宜浓度的脱落酸可以在促进树番茄幼苗生长的同时抑制其对镉的吸收。
采用盆栽试验,研究了在镉条件下对树番茄幼苗地上部分喷施不同浓度(0、1、5、10、20μmol L-1)脱落酸后对其生理特性及镉吸收的影响。结果表明,树番茄幼苗各部位的生物量及叶片的光合色素含量均随喷施脱落酸浓度的升高出现先下降后上升的趋势。与对照相比,喷施脱落酸在提高树番茄幼苗叶片POD及CAT活性的同时降低了其SOD活性。随着喷施脱落酸浓度的升高,树番茄幼苗根际土壤的pH及有效态镉含量分别表现出上升和下降的趋势。另外,喷施脱落酸后,树番茄幼苗各部位的镉含量均显著低于对照,并随喷施脱落酸浓度的升高呈下降趋势,其根系及地上部分的镉含量在喷施20μmol L-1脱落酸后分别较对照降低了26.44%及41.60%。喷施20μmol L-1脱落酸不仅使树番茄幼苗的生物量达到最大,还使其根、茎、叶的镉含量及转运系数均低于其他处理。综上,在镉条件下喷施适宜浓度的脱落酸可以在促进树番茄幼苗生长的同时抑制其对镉的吸收。
通过将碳酸钙与滑石按照摩尔比2∶1混合后,在马弗炉中1150℃焙烧2 h后得到改性滑石,然后利用XRD、FTIR和BET对其进行系统表征,最后通过土壤培育实验探讨碳酸钙改性滑石不同施加量(添加量分别为0%、0.5%、1%、2%、3%和4%)对土壤铬形态动态影响效应。结果表明:碳酸钙改性滑石主要物相组成为Ca2Mg(Si2O7)和少量的Ca3Mg(SiO4)2,疏松多孔,平均孔径为18.809 nm,通过FTIR可以观测到明显的特征峰Si-O-Si,改性滑石有效硅含量高达19.09%。施加该材料在土壤中可以通过形成硅酸盐络合物来改变土壤铬的形态,有助于降低土壤中重金属铬的可交换态含量,最大降低幅度能够达到60%以上,并且对碳酸盐结合态有着明显的降低效果,但对铁锰氧化物结合态的影响不大,对于有机物结合态含量同样有着降低的效果。在第60天的时候,施加量为0.5%时,土壤中铬的残渣态含量增加了15%。过量的施加该材料会导致土壤的pH变成强碱性,因此适当的施加该材料有助于改变重金属铬在土壤中的存在形态,有助于降低铬的生物有效性,从而可以治理重金属污染。
通过将碳酸钙与滑石按照摩尔比2∶1混合后,在马弗炉中1150℃焙烧2 h后得到改性滑石,然后利用XRD、FTIR和BET对其进行系统表征,最后通过土壤培育实验探讨碳酸钙改性滑石不同施加量(添加量分别为0%、0.5%、1%、2%、3%和4%)对土壤铬形态动态影响效应。结果表明:碳酸钙改性滑石主要物相组成为Ca2Mg(Si2O7)和少量的Ca3Mg(SiO4)2,疏松多孔,平均孔径为18.809 nm,通过FTIR可以观测到明显的特征峰Si-O-Si,改性滑石有效硅含量高达19.09%。施加该材料在土壤中可以通过形成硅酸盐络合物来改变土壤铬的形态,有助于降低土壤中重金属铬的可交换态含量,最大降低幅度能够达到60%以上,并且对碳酸盐结合态有着明显的降低效果,但对铁锰氧化物结合态的影响不大,对于有机物结合态含量同样有着降低的效果。在第60天的时候,施加量为0.5%时,土壤中铬的残渣态含量增加了15%。过量的施加该材料会导致土壤的pH变成强碱性,因此适当的施加该材料有助于改变重金属铬在土壤中的存在形态,有助于降低铬的生物有效性,从而可以治理重金属污染。
土壤重金属生态毒理学研究已成为当今生态与环境科学研究的热点。土壤弹尾目跳虫作为土壤模式生物,在土壤生态毒理学和生态环境评估研究中已被广泛应用。研究通过跳虫(F. candida)的标准土壤实验,利用电子显微镜技术,初步观察到暴露于土壤中高Cu浓度(1000,3000μg g-1)下的跳虫细胞微绒毛变形、部分线粒体扩大变形并出现囊泡化现象,这可能会导致细胞组织新陈代谢功能减弱进而影响跳虫的生理行为;同时,在高Cu暴露浓度下跳虫细胞内A型颗粒物大量存在,且其环边逐渐减少、变得模糊,这说明Cu的存在可能使A型颗粒物的结构和成分发生变化并变为储存Cu的重要细胞器。
土壤重金属生态毒理学研究已成为当今生态与环境科学研究的热点。土壤弹尾目跳虫作为土壤模式生物,在土壤生态毒理学和生态环境评估研究中已被广泛应用。研究通过跳虫(F. candida)的标准土壤实验,利用电子显微镜技术,初步观察到暴露于土壤中高Cu浓度(1000,3000μg g-1)下的跳虫细胞微绒毛变形、部分线粒体扩大变形并出现囊泡化现象,这可能会导致细胞组织新陈代谢功能减弱进而影响跳虫的生理行为;同时,在高Cu暴露浓度下跳虫细胞内A型颗粒物大量存在,且其环边逐渐减少、变得模糊,这说明Cu的存在可能使A型颗粒物的结构和成分发生变化并变为储存Cu的重要细胞器。
矿产资源开发导致土壤重金属污染是社会普遍关注的热点问题。通过调查准东煤田的红沙泉煤矿及其周边公路两侧表层土壤(0～20 cm)中七种重金属镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、铬(Cr)、铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)含量的空间分布特征,使用潜在生态危害指数法评价了矿产开发造成的潜在生态风险,并使用缓冲区分析法进一步划分了风险等级。结果表明:(1)研究区土壤中重金属Cd和As处于重度污染,含量分别超标100%和93%。重金属Hg和Zn处于轻微污染水平,其余重金属未超标;(2)生态风险评价结果表明从红沙泉矿区沿公路至雀仁乡方向0～30 km内均处于重金属污染影响的敏感区域。单一因子风险指数均超出最高等级,因此存在很高的潜在生态危险;(3)缓冲区分析说明以红沙泉矿区为中心,根据距离可划分成四个缓冲区,其生态风险按大小排序为Ⅱ>Ⅰ>Ⅳ>Ⅲ。上述方法对类似的研究具有借鉴价值,也为当地政府制定污染防治预案提供了参考。
矿产资源开发导致土壤重金属污染是社会普遍关注的热点问题。通过调查准东煤田的红沙泉煤矿及其周边公路两侧表层土壤(0～20 cm)中七种重金属镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、铬(Cr)、铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)含量的空间分布特征,使用潜在生态危害指数法评价了矿产开发造成的潜在生态风险,并使用缓冲区分析法进一步划分了风险等级。结果表明:(1)研究区土壤中重金属Cd和As处于重度污染,含量分别超标100%和93%。重金属Hg和Zn处于轻微污染水平,其余重金属未超标;(2)生态风险评价结果表明从红沙泉矿区沿公路至雀仁乡方向0～30 km内均处于重金属污染影响的敏感区域。单一因子风险指数均超出最高等级,因此存在很高的潜在生态危险;(3)缓冲区分析说明以红沙泉矿区为中心,根据距离可划分成四个缓冲区,其生态风险按大小排序为Ⅱ>Ⅰ>Ⅳ>Ⅲ。上述方法对类似的研究具有借鉴价值,也为当地政府制定污染防治预案提供了参考。
鄱阳湖是我国最大的淡水湖,对我国长江中下游平原的水体环境有着重大影响。2018年测定了鄱阳湖表层沉积物中Cd、Zn、Cu、Pb的含量,并采用沉积物质量基准法(SQGs)和酸可挥发性硫化物(AVS)-同步可提取态金属(SEM)模型法评价了其生态风险。研究发现:鄱阳湖沉积物中4种重金属Cu、Pb、Zn、Cd的平均值分别是其背景值的1.58、1.18、1.30、8.87倍;AVS浓度范围为0.101～0.887μmol g-1,平均值为0.278μmol g-1;而SEM浓度范围为0.281～2.170μmol g-1,平均值为0.803μmol g-1。依据沉积物基准法计算,重金属风险值为0.15～0.23,表明具有一定的风险毒性;[SEM-AVS]模型法评价结果表明也具有一定的潜在生态风险,但若用考虑有机碳的修正模型[SEM-AVS]/foc评价结果则其无生态风险;相对而言,整个湖区风险较高的地点为三江口(S11、S12)和饶河口(S16、S17)。
鄱阳湖是我国最大的淡水湖,对我国长江中下游平原的水体环境有着重大影响。2018年测定了鄱阳湖表层沉积物中Cd、Zn、Cu、Pb的含量,并采用沉积物质量基准法(SQGs)和酸可挥发性硫化物(AVS)-同步可提取态金属(SEM)模型法评价了其生态风险。研究发现:鄱阳湖沉积物中4种重金属Cu、Pb、Zn、Cd的平均值分别是其背景值的1.58、1.18、1.30、8.87倍;AVS浓度范围为0.101～0.887μmol g-1,平均值为0.278μmol g-1;而SEM浓度范围为0.281～2.170μmol g-1,平均值为0.803μmol g-1。依据沉积物基准法计算,重金属风险值为0.15～0.23,表明具有一定的风险毒性;[SEM-AVS]模型法评价结果表明也具有一定的潜在生态风险,但若用考虑有机碳的修正模型[SEM-AVS]/foc评价结果则其无生态风险;相对而言,整个湖区风险较高的地点为三江口(S11、S12)和饶河口(S16、S17)。
耕地健康产能是保障国家粮食安全和农业可持续发展的基础。目前大多数研究只针对于土壤健康、土壤质量和耕地产能的某一方面展开,将耕地健康和耕地产能结合起来的研究较少,对耕地健康产能的认识也不够全面。本文采用文献回顾法,综述了国内外有关耕地产能和耕地健康相关的概念和指标,界定了耕地健康产能的内涵,并从气候、土壤、技术水平、生产环境、作物安全性、生产弹性6个方面构建了耕地健康产能评价指标体系,提出了评价思路。本文建议今后应进一步研究指标定量分析和获取方法,探索不同尺度、不同区域耕地健康产能评价指标体系和方法,加强对耕地健康产能的监测,识别限制健康产能的因子,为耕地保护和农业可持续利用提供支持。
耕地健康产能是保障国家粮食安全和农业可持续发展的基础。目前大多数研究只针对于土壤健康、土壤质量和耕地产能的某一方面展开,将耕地健康和耕地产能结合起来的研究较少,对耕地健康产能的认识也不够全面。本文采用文献回顾法,综述了国内外有关耕地产能和耕地健康相关的概念和指标,界定了耕地健康产能的内涵,并从气候、土壤、技术水平、生产环境、作物安全性、生产弹性6个方面构建了耕地健康产能评价指标体系,提出了评价思路。本文建议今后应进一步研究指标定量分析和获取方法,探索不同尺度、不同区域耕地健康产能评价指标体系和方法,加强对耕地健康产能的监测,识别限制健康产能的因子,为耕地保护和农业可持续利用提供支持。
<正>《土壤通报》是中国科协主管、中国土壤学会主办、沈阳农业大学承办、科学出版社出版的土壤科学学术期刊。本刊主要刊登土壤科学及与之相关的学术论文和文献综述等文章,内容包括土壤发生与分类、土壤调查与制图、土壤化学与土壤物理、土壤生物与土壤生物化学、土壤-植物营养与施肥、土地评价与规划、土壤质量与生态环境、土地利用与管理、土壤培肥与改良、土壤侵蚀与水土保持、旱作与农业节水、遥感与信息技术等。
<正>《土壤通报》是中国科协主管、中国土壤学会主办、沈阳农业大学承办、科学出版社出版的土壤科学学术期刊。本刊主要刊登土壤科学及与之相关的学术论文和文献综述等文章,内容包括土壤发生与分类、土壤调查与制图、土壤化学与土壤物理、土壤生物与土壤生物化学、土壤-植物营养与施肥、土地评价与规划、土壤质量与生态环境、土地利用与管理、土壤培肥与改良、土壤侵蚀与水土保持、旱作与农业节水、遥感与信息技术等。