基于长期定位试验的土壤健康研究与展望

土壤健康是农业可持续发展的根基,是保障国家粮食安全和落实“藏粮于地”战略的重大需求。长期定位试验时空覆盖面广、数据丰富、施肥管理措施多样,对于土壤健康的研究和健康土壤的培育是难得的宝贵平台。本文在总结土壤健康的内涵及指标体系与我国长期定位试验布局情况的基础上,系统梳理了基于长期定位试验的作物产量演变及高产稳产性、土壤有机质演变及其与产量的关系、土壤pH演变及生物多样性演变等耕地质量和土壤健康方面的研究进展,并提出了基于长期定位试验的土壤健康研究展望,包括建立因地制宜的土壤健康指标及评价体系,深入解析土壤健康演变的规律和驱动机制与发展健康土壤培育技术,以期高质量推进土壤健康研究,从而促进农产品质量安全和农业可持续发展。

添加绿肥对中国农田土壤N2O和CH4排放的影响

本研究旨在探明添加绿肥对中国农田土壤温室气体(N2O和CH4)排放的影响,为绿肥科学施用、温室气体减排和作物增产提供理论依据。采用数据整合分析(Meta-analysis)方法,通过“中国知网”、“谷歌学术”和“Web of Science”等中英文数据库以“绿肥”、“农田”和“温室气体”等关键词进行检索,收集到国内外关于添加绿肥对农田土壤温室气体排放影响研究的有效数据137组,定量分析添加绿肥对中国农田土壤温室气体排放的影响及其主要影响因素。结果表明:与不添加绿肥相比,添加绿肥显著的促进N2O、CH4的排放和GWP、GHGI的提高,提升幅度分别为16.1%、45.8%和25.7%、12.9%。施用豆科和非豆科绿肥均显著增加N2O和CH4排放和GWP,施用非豆科绿肥对GHGI没有显著影响,豆科绿肥相比于非豆科绿肥能显著增加土壤N2O的排放和GWP、GHGI。不同绿肥施用措施均显著增加N2O和CH4的排放和GWP,其中绿肥配施化肥措施下N2O、CH4和GWP的提升幅度显著高于其他两种措施,但绿肥配施化肥显著降低了GHGI(-5.5%)。相比于不添加绿肥,绿肥还田量<5000 kg/hm2时对GHGI没有显著影响,绿肥还田量<5000 kg/hm2显著提升N2O和CH4的排放。在年均降雨量<600 mm时,添加绿肥对GWP没有显著影响;在年均降雨量<1200 mm时添加绿肥对GHGI无显著影响。随着年均温不断增加,对GWP的提升幅度也不断增大;在<16℃时,添加绿肥对GHGI表现为显著降低,其中<12℃降低幅度更大。N2O和CH4排放量与土壤有效氮含量显著正相关。不同土地利用类型下添加绿肥对N2O排放和GWP有显著的提升,其中旱地土壤条件下的提升幅度小于水田土壤,但在旱地土壤条件下添加绿肥显著降低了GHGI。总之,添加非豆科绿肥配施化肥(<5000 kg/hm2)还田尤其在气候温暖湿润的旱地土壤地区(年降雨<1200 mm、年均温<16℃),能有很好的减排的效果。

幼龄果园套种西瓜施肥模式碳足迹评价

近些年我国长江中下游地区果园套种西瓜的种植模式受到广泛关注。为探讨果园套种西瓜在不同施肥模式下的碳排放,于湖南省伊塘镇的幼龄桔园开展田间试验,设置西瓜不施肥(CK)、常规单施化肥(NPK)和有机无机配施(NPKM)模式,探讨3种施肥模式下幼龄果园套种西瓜的产量和净收益差异,并利用生命周期评价方法定量分析西瓜生产生命周期碳足迹,筛选不同施肥模式下对碳排放贡献最大的农业生产要素。结果表明:与CK相比,施肥显著增加了西瓜产量和温室气体排放量,且NPK和NPKM净收益分别增加176.9%和185.2%。CK、NPK和NPKM的总碳排放量分别为1897.19、20682.54和19889.19kg/hm^(2)(以CO_(2)当量计),其中化肥等农资从原料开采到成品产出的生产阶段产生的温室气体是西瓜生命周期碳排放的主要来源。与NPK相比,NPKM的单位面积碳足迹、单位产量碳足迹和单位净收益碳足迹分别降低30.4%、28.8%和32.4%。碳排放贡献分析结果表明,化肥生产是NPK(78.2%)和NPKM(42.9%)碳足迹的主要贡献因子。综上所述,结合碳足迹和经济效益分析,在幼龄果园套种西瓜的种植模式下,有机无机配施的施肥管理模式优于不施肥和单施化肥,同时明确肥料生产技术是制约我国长江中下游地区西瓜生产低碳减排的关键因素之一。

黑土与潮土铁氧化物结合态有机碳对长期秸秆还田的响应

【目的】旨在探究不同旱地土壤中不同类型铁氧化物结合态有机碳含量和性质的差异及其对长期秸秆还田的响应。【方法】基于1990年开始位于我国吉林公主岭和河南郑州的黑土和潮土长期定位施肥试验,选择长期定位试验中的不施肥对照(CK)、单施化肥(NPK)和化肥+秸秆还田(NPKS)3个处理进行。通过连续浸提法获取土壤中络合铁(Fe_(PP))、非晶型铁氧化物(Fe_(HH))及晶型铁氧化物(Fe_(DH)),探究不同形态铁氧化物及其结合态有机碳的含量差异;结合紫外可见光谱分析,探究铁氧化物结合态有机碳的性质差异。【结果】与CK及NPK处理相比,NPKS处理下黑土有机碳含量显著提高了18.1%和14.9%,潮土有机碳含量显著提高了46.1%和13.3%。两种土壤中Fe_(PP)含量均低于Fe_(HH)及Fe_(DH)含量,但络合铁结合态有机碳(OC_(PP))含量明显高于非晶型铁氧化物结合态有机碳(OC_(HH))及晶型铁氧化物结合态有机碳(OC_(DH))含量,可占总铁氧化物结合态有机碳含量的71.4%—93.2%,说明OC_(PP)是铁氧化物结合有机碳的主要存在形态。与NPK相比,NPKS处理黑土中Fe_(PP)含量显著降低了65.6%,Fe_(HH)含量显著降低了17.8%,Fe_(DH)含量没有显著变化;潮土中Fe_(PP)含量显著增加了15.9%,Fe_(HH)含量没有显著变化,Fe_(DH)含量显著提高了24.6%。NPKS较NPK处理显著降低了黑土中总铁氧化物结合有机碳的含量,其中OC_(PP)降低了11.3%,OC_(DH)增加了53.7%,OC_(HH)没有显著变化,而对潮土中总铁氧化物结合有机碳含量没有显著影响。进一步对每克铁氧化物结合有机碳含量的分析发现,与NPK相比,NPKS处理显著增加了黑土中3种铁氧化物结合有机碳的能力,而对潮土中结合有机碳的能力没有显著影响。Fe_(PP)主要与疏水性较强、芳香性较弱的大分子有机碳结合,Fe_(HH)主要与疏水性、芳香性均较强的小分子有机碳结合,而Fe_(DH)主要与一些疏水性及芳香性均较差的大分子化合物结合。【结论】与单施化肥相比,长期秸秆还田后黑土和潮土中晶型和非晶型铁氧化物结合有机碳的含量均显著增加,而络合铁结合有机碳在黑土中显著降低,在潮土中无变化。这是秸秆还田后土壤有机碳水平提升且在土壤类型中存在差异的重要机制之一。

施肥对我国农田土壤易氧化有机碳影响的整合分析

土壤易氧化有机碳(ROC)作为土壤有机碳的重要组成部分,与土壤养分供应密切相关,在提升土壤肥力方面有着重要意义。施肥是影响土壤易氧化有机碳的重要措施之一,探讨不同土壤性质和气候条件下施肥对ROC变化的影响,为农田合理施肥和培肥地力提供理论依据。收集了2000-2022年公开发表的文献78篇,建立了378组包含不同施肥条件下表层土壤ROC含量的数据库。采用整合分析和随机森林方法分析全国农田土壤ROC的提升幅度在不同施肥措施之间的差异,定量分析不同肥料施用量,土壤性质和气候条件等因素对ROC提升的相对贡献。结果表明:(1)施肥能显著提高ROC的含量,且施用有机肥(单施或配施)对ROC的提升幅度(70.1%)是施用化肥(17.7%)的4.1倍。随着有机肥施用量的增加,ROC的提升幅度也在逐渐提高。(2)在不同土壤养分含量下,施肥均能显著增加ROC含量,但在养分较低的土壤中ROC的提升幅度显著高于养分较高的土壤;中性土壤施用化肥后对ROC的提升幅度(34.8%)显著高于酸性土壤(16.6%)和碱性土壤(10.4%),但施用有机肥对ROC的提升幅度在不同pH下的土壤中无显著差异。(3)不同气候条件下,施肥对ROC的提升幅度存在显著差异,寒冷干旱地区施用有机肥对ROC的提升幅度显著高于温暖湿润地区。(4)不同施肥条件下(施用化肥和有机肥)均是土壤性质对ROC的提升幅度起决定性作用。因此,建议在我国构建以有机肥为核心的肥料施用体系,因地制宜地选择有机肥配施化肥的施用量,从而改善土壤性质,以最大的程度提高ROC含量,提升土壤肥力。

“双碳”背景下土壤碳固存研究的演变与最新动态

在全球变暖背景下,维持、提高和稳定土壤碳固存是助力“碳达峰、碳中和”(简称“双碳”)目标实现的重要手段。旨在为土壤碳固存的实践应用和全球气候变化的应对提供重要科学支持,以Web of Science核心合集数据库中收录的2107篇土壤碳固存相关论文为数据源,通过文献计量工具VOSviewer和CiteSpace从合作网络、文献共被引、关键词等角度进行可视化计量分析。结果表明,2002年以来,土壤碳固存研究领域的发文数量不断增长,尤其是2016年以后相关文献快速增加。领域内高产国家主要集中于中国、美国和澳大利亚,中国总发文量第一,美国的国际影响力最大(中心度最高),并且中国与美国之间建立了密切的合作关系;研究机构发文数量以中国科学院最多,排名前10的机构中的5所(中国科学院、西北农林科技大学、中国农业科学院、中国农业大学、南京农业大学)均来自中国;目前形成了以LAL RATTAN、SMITH PETE、ZHAO Xin、TIAN Xiaohong和XU Minggang为核心的紧密学术团体。近年来,研究热点主要集中在“土壤微生物在土壤碳循环中的作用”“秸秆还田等农业实践对碳储存的影响”“有机碳转化效率”等。未来应加强不同管理措施对土壤碳固存的影响、土壤微生物与碳循环关系、改进土壤碳循环模型等方面的研究。

长期施肥对我国典型土壤活性有机质及碳库管理指数的影响

对我国重点农区的6种典型土壤—红壤、灰漠土、垆土、潮土、褐土、黑土长期耕作施肥后的活性有机质及碳库管理指数（CMI）进行了研究，探讨施肥对不同土壤活性有机质和CMI的影响。土壤活性有机质用KMnO4氧化法测定，采用3种浓度KMnO4（33、167、333mmol／L）将土壤活性有机质分为高活性有机质、中活性有机质和活性有机质3部分。结果表明，只耕作不施肥（CK）10年后土壤活性有机质含量降低，CMI下降11．1～63．6，其中垆土、褐土下降幅度最大、黑土最小。施用化肥也使土壤活性有机质下降，其中单施氮（N）的潮土活性有机质下降最大，达31．3％；化肥配合施用（NPK）的红壤活性有机质下降最大，其余土壤相对较小。施肥使土壤活性有机质和总有机质含量增加，高于初始土壤和CK。施用有机肥或有机肥配施化肥，土壤活性有机质含量和CMI均显著增加，CMI以红壤上升最大，达91．4，潮土最小，仅为4．6。土壤活性有机质的数量及CMI变幅大于土壤总有机质的变化幅度，以CMI变化为大，说明CMI是评价施肥耕作对土壤质量影响的最好指标。土壤活性有机质分组结果表明，红壤活性有机质组成以高活性有机质为主；垆土、灰漠土活性有机质以高活性和中活性两部分为主；潮土以中活性有机质为主。施肥对红壤、灰漠土活性有机质组分影响明显，对垆土、潮土影响相对较小。

化肥有机肥配施对水稻养分吸收和产量的影响

【目的】综合评价中国南方双季稻地区化肥有机肥配合施用下水稻产量及土壤肥力效应。【方法】在湖南双季稻区第四纪红土发育的稻田上进行连续6年的田间定位试验,比较不施氮肥(PK)、施用等量氮磷钾养分的有机肥(猪粪,M)、化肥(NPK,氮肥为尿素)及化肥有机肥配合施用(NPKM,化肥有机肥氮各占一半)水稻地上部养分吸收量、水稻产量、氮肥利用率及土壤有机质含量变化。【结果】化肥有机肥配施有利于水稻稳产高产,产量(12.2t·ha-1·a-1)最高,比不施氮肥对照的产量(7.3t·ha-1·a-1)增加68%;有机无机肥配施有利于水稻中后期干物质累积和养分吸收,提高单位面积总穗数和穗粒数。化肥有机肥配施的氮肥利用率平均为36.3%,土壤有机质含量5年提高了18.5%,均显著高于化肥处理。【结论】化肥有机肥配合施用能提高水稻产量和肥料利用率、减少环境污染、培肥土壤,是南方水稻田简单易行的环境保护性施肥技术。

施肥对污染土壤中重金属行为影响的研究进展

施肥作为农业生产中最普遍的增产措施,也具有促进重金属形态转化从而达到修复污染土壤的作用,从其影响重金属有效性的机理及植物效应两方面阐述了国内外的研究进展。研究表明氮肥主要通过硝态、铵态氮的根际碱化和酸化效应来影响重金属的活性;磷肥不仅通过三种酸根(H2PO-4,HPO24-,PO34-)形式来影响土壤表面电荷,进而影响土壤对重金属的吸附,而且其陪伴阳离子(Ca2+、Mg2+)也有一定贡献;钾肥的效果主要表现为伴随阴离子的作用,氯离子可降低土壤对金属阳离子的吸附,硫酸根、磷酸根作为专性吸附离子对其作用相反,硝酸根的影响较小。肥料对重金属的作用实质上是在不同条件下离子间的相互作用,最终影响了重金属的植物有效性。文章在归纳分析的基础上,对今后该方面的研究进行了展望。

控释氮肥对双季水稻生长及氮肥利用率的影响

为阐明控释氮肥的产量和生态效应,选用N 75和150 kg/hm^2两种不同用量的控释氮肥(日本Meister系列)和尿素对比,在南方典型双季稻区第四纪红壤发育的水稻土上进行早稻和晚稻田间试验,观测控释肥氮素田间释放规律及水稻的生长、产量和氮肥利用率。结果表明,控释氮肥S_9和LP_(70)(40%)+LPS_(100)(60%)的氮释放规律分别与早稻、晚稻氮吸收的规律基本一致,且氮累积吸收量与控释肥氮释放率均成显著正相关(相关方程的决定系数R^2=0.9764和0.9968)。与N 75 kg/hm^2用量的尿素相比,早、晚稻施用相同量的控释氮肥分别增产3.6%和9.3%;有效分蘖数和有效穗数明显增加,氮肥利用率分别提高了29.9个百分点和10.4个百分点。施用高氮(N 150 kg/hm^2)尿素的水稻产量与低氮(N 75 kg/hm^2)控释肥相比,差异不显著。因此,施用控释氮肥N 75 kg/hm^2时,水稻氮肥利用率显著提高,为我国南方双季稻生产中一种高产高环境效益的施肥方式。

外源铜锌在我国典型土壤中的老化特征

采用室内培养的方法,研究了我国3种典型土壤——红壤、水稻土和褐土,在铜、锌单一污染和复合污染下的老化过程.结果表明,有效态铜、锌（0.01 mol.L^-1CaCl2提取的金属）随时间先是快速下降,然后缓慢降低,大约90 d是转折点.无论是在单一污染还是在复合污染土壤中,铜和锌的老化都没有显著差异,预示着这2个金属有相似的化学行为.铜、锌在红壤、水稻土和褐土中的老化最适合二级动力学方程（R2为0.9940-0.9999,p〈0.0001）,而抛物线扩散方程拟合程度较差,说明金属有效形态向无效形态的转化过程（老化）并不完全取决于扩散作用,它是表面聚合/沉淀作用、有机质包裹作用、扩散作用等交互的结果.铜锌在土壤中的老化显著受pH影响,在低pH土壤（红壤）,金属有效形态比例高,老化速率慢,速率常数k2为4.36×10^-3-7.05×10^-3kg.（mg.d）^-1;高pH土壤（褐土）中,金属有效形态比例低,老化速率快,k2为1.095×10^-2-1.377×10^-2kg.（mg.d）^-1.也就是说,随土壤pH升高,金属的老化速率加快.

红壤中Cu、Zn、Pb污染对蔬菜根伸长的抑制效应

采用盆栽试验，研究红壤中不同浓度Cu（0-400mg/kg），Zn（0-750mg/kg）和Pb（0-2000mg/kg）对小白菜，包菜，萝卜，洋葱，番茄和黄瓜根生长的抑制与毒性效应.结果表明，蔬菜对金属的毒性响敏感程度依次是Cu〉Zn〉Pb.相同浓度下，Cu、Zn、Pb对番茄和小白菜的根伸长抑制率最大，对黄瓜和萝卜的根伸长抑制率最小，表明番茄和小白菜对Cu、Zn、Pb的毒性响应最敏感，黄瓜和萝卜则不敏感.蔬菜根长与土壤Cu有效态含量呈显著或极显著负相关（P〈0.05，P〈0.01），与土壤Zn有效态含量或土壤Pb有效态含量呈极显著负相关（P〈0.01），表明土壤中重金属有效态含量是影响蔬菜根伸长的重要因素，重金属对蔬菜生长的抑制响应主要是通过有效态来实现.

改良剂对黄泥土镉锌复合污染修复效应与机理研究

采用盆栽试验,研究了镉锌复合污染黄泥土中施用石灰、有机肥、海泡石对小油菜生物产量、镉锌吸收量、土壤中镉锌形态转化、pH等的影响.结果表明,施用改良剂,小油菜(Brassica chinensis Linn)连种3季的生物产量都显著提高,对镉锌的吸收量降低,其中以石灰和有机肥配施的效果最好,增产170%以上;改良剂单施降低小油菜对镉锌的吸收以石灰的效果较好,海泡石的最差.这主要是因为施用改良剂后镉锌的交换态减少,而对作物有效性低的碳酸盐结合态、铁锰氧化态和残渣态增加,同时,pH也有不同程度的升高.小油菜对镉的吸收系数大于锌的吸收系数,说明镉在土壤中的移动性比锌大,施用石灰降低吸收系数的效果最好.石灰与有机肥配施能够显著提高镉锌复合污染黄泥土的修复效率,与对照相比,修复镉污染的效率提高13.5倍;修复锌污染的效率提高2.4倍.

稻田控释氮肥的施用效果与合理施用技术

选用新型控释氮肥(LP)5个类型,采用其不同用量和组合,在南方典型双季稻区第四纪红壤发育的水稻土上进行早稻和晚稻的一次性基肥试验。结果表明,施用不同控释氮肥,稻田表层土和表面水的NH4+-N含量极显著地低于常规氮肥(尿素);控释肥的氮素释放过程与水稻吸氮过程基本一致。控释氮肥用量以N75kg/hm2较适宜,其用量比尿素N150kg/hm2相比仍可维持高产;早稻施用控释氮肥,可成功地实现施肥、播种、抛秧的一次性技术配套与结合,减轻劳动强度,适当提高种植密度有利于高产;晚稻采用条施的方法可显著地提高产量。与尿素N150kg/hm2比较,早稻选用控释氮肥LPS40或LPS60较好;晚稻选用LP70和LPS80并按LP70(50%)+LPS80(50%)的比例搭配,有利于水稻生长发育和维持高产。控释氮肥具有缓释作用,其供应氮素持久;LPS40和LPS60用量N150kg/hm2且高密度栽培时有一定的后效,可分别提高再生稻产量10%和16%。

改良剂对重金属污染红壤的修复效果及评价

采用盆栽试验,研究了施用改良剂—石灰、有机肥、海泡石对红壤上小油菜生物产量、镉锌吸收量、pH、吸收系数的影响。结果表明,施用改良剂,连续种植3季小油菜(Brassia campestris L.)的生物产量都显著提高,石灰、有机肥和海泡石配施的产量是对照的15倍。改良剂能不同程度提高红壤的pH,以石灰的效果最好,土壤pH平均升高了2个单位;而且小油菜对镉锌的吸收也较低。小油菜对镉的吸收系数大于对锌的吸收系数,说明镉容易在土壤-植物体系中迁移,施用改良剂后吸收系数降低。施石灰的小油菜中锌含量达到食品卫生标准。改良剂对提高土壤pH的后效逐渐减弱,对抑制小油菜吸收锌的后效不如抑制镉的后效好。

农田土壤固碳与增产协同效应研究进展

农田土壤固碳是提升土壤肥力、保障和实现农田持续稳定生产能力的关键所在。明确农田土壤固碳与作物增产的协同效应可为不同区域土壤培肥、维持和提升作物产量提供依据。农田土壤固碳明显受到气候、土壤属性、管理措施(尤其是施肥和耕作)、轮作制度等因素的影响,且与农田作物产量密切相关,二者具有明显的协同效应。农田土壤有机碳与作物增产协同效应存在一定的阈值,且该阈值具有一定的区域差异。东北地区土壤有机碳阈值约为C 44~46 t/hm^2,西北和华北地区约为C 22~28 t/hm^2,南方地区约为C 33~37 t/hm^2。经验方程和模型模拟结果表明,在不同区域,农田土壤每固定C 1.0 t/(hm^2·a)有机碳,粮食作物产量可平均提升约0.7t/hm^2,但该响应值在各地区明显受到相应的环境及农田管理措施等因素的影响。深入理解农田固碳过程及其与作物生产力协同作用的机理,是指导不同区域合理培肥、提高土壤肥力、提高养分资源利用效率的关键举措。未来的研究方向和重点是明确不同区域农田土壤可实现的固碳潜力,进一步揭示集约化种植下农田土壤有机碳的固存机制,关注深层土壤有机碳固定对作物增产潜力的影响及贡献,并深入分析表征环境、人为因素等对农田土壤固碳增产协同效应的影响机制及调控原理。

红壤丘陵区不同种草模式的水土保持效果与生态环境效应

研究探讨了红壤丘陵区将牧草纳入不同利用方式后的水土保持效果及对生态环境的影响。 3年的试验结果表明 :种植牧草能明显地减少径流量和泥沙量 ,截留雨水 ,提高土壤水分含量 ,降低高温干旱期地表温度 ,提高土壤有机质含量 ,培肥土壤。然而 ,梯田果园区种植暖季型禾本科牧草将在高温干旱期影响果树生长 ,果园牧草应以根系浅的豆科牧草罗顿豆或夏季枯死的冷季型牧草为主。在梯田作物区的梯边上种植牧草不仅没有产生明显的水土保持效果 ,而且引起牧草和作物竞争而减产 ,因而不宜提倡。

长期不同施肥下我国3种典型土壤重金属的累积特征

采用现场采样及室内分析测试方法,观测了1989年开始的红壤、黑土和灰漠土17a不同施肥(不施肥、施用化肥、化肥与有机肥配施和单施有机肥)下重金属元素Cu、Cd、Zn、Pb和Cr含量随时间序列的变化,阐明长期施肥下3种土壤中重金属元素的累积变化过程和富集特征。结果表明,灰漠土各处理的重金属含量在17a间持平;红壤和黑土中Zn、Pb和Cr含量17a间没有显著变化,各个处理间也没有显著差异,但施用有机肥处理的Cu和Cd含量则显著增加,其快速增加期起始于试验开始的5～6a后。其中红壤Cu含量在1996年之后的3a中由41mg·kg-1左右快速增加到64mg·kg-1左右,之后在高浓度持平;Cd含量则在最近的10a中从0.20～0.30mg·kg-1直线上升到1.30～1.50mg·kg-1。黑土Cd在6a中快速增加了2.4倍和1.4倍,2000年后在高浓度基本持平。红壤的Cu和Cd、黑土的Zn和Cd之间存在极显著正相关关系,表明其可能来源一致。长期施用有机肥是红壤和黑土中重金属显著富集的重要原因,有机肥的质量对土壤重金属的累积起重要作用。

长期不同施肥下红壤活性有机质与碳库管理指数变化

对长期不同施肥5 a和10 a后红壤活性有机质进行了测定,结果表明,耕作10 a不施肥或仅施化肥(CK、N、NP、NK、PK、NPK)的土壤活性有机质(LOM)及碳库管理指数(CMI)都明显下降,最大下降(CK)分别为40.5%和48.1;而有机肥或有机肥化肥配合施用(M、MNPK、1.5MNPK),LOM和CMI则显著升高,最大升高(1.5MNPK)分别为183%和195;秸秆还田(SNPK)处理LOM和CMI先下降后增加,5 a分别下降25.2%和31,10 a又分别上升17.9%和13。说明化肥主要提高非活性有机质,有机肥则显著改善土壤有机质质量,秸秆还田对提高红壤有机质质量比有机肥慢。用33 mmol L-1、167 mmol L-13、33 mmol L-1KMnO4测定的三种活性有机质(本文分别称其为高活性有机质HLOM、中活性有机质MLOM和活性有机质LOM)的含量依次增加,分别占总有机质的5.6%、9.6%和14.5%。三种活性有机质之间呈显著或极显著相关,HLOM与MLOM相关系数为0.478*,HLOM与LOM为0.592**,MLOM与LOM为0.716**。作物产量只与MLOM和LOM极显著相关,相关系数分别为0.821**和0.602**,而和总有机质没有显著的相关性。同时,LOM及CMI与土壤阳离子交换量、交换性钾、交换性钙、盐基总量、微量元素等呈显著或极显著正相关,但总有机质与上述土壤化学指标相关性差。这些结果暗示LOM和CMI比总有机质更能客观反映土壤肥力和土壤质量的变化情况,应该成为描述土壤质量和评价土壤管理的良好指标。

土壤外源铅的稳定化特征及其对土壤性质的响应

为探明土壤理化性质对外源铅(Pb)稳定化过程的影响,选取11种理化性质差异较大的土壤样品,分别加入500mg·kg-1Pb和500mg·kg-1Pb+1.0mg·kg-1镉(Cd)后进行360d的室内培养,利用5个动力学模型对Pb稳定化过程进行模拟,并进一步分析了有效Pb变化的特征及其关键影响因素。结果表明,在Pb单一和Pb-Cd复合污染下,所有土壤有效Pb浓度在初始的15d内都迅速下降,随后变化减缓,60d后基本达到平衡。外源Cd对Pb浓度变化的影响非常小。5个动力学模型中以二级动力学方程模拟结果最好,所得的稳定化平衡浓度Ce2和表观速率常数k2能够较好地表征Pb的衰减和稳定过程。相关和逐步回归分析表明,提高土壤pH、阳离子交换量和有机质含量能够显著加快Pb的稳定化速率、降低Pb的平衡浓度,并以pH对Pb稳定化速率和平衡浓度的直接影响最大。