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粉煤灰、砒砂岩对煤矿排土场土壤水分特性改良的研究 被引量:4
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作者 郑鹏 党廷辉 薛江 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期399-408,共10页
露天煤矿排土场土壤理化特性差直接影响复垦效果,改善土壤水分特性对排土场的复垦具有重要的理论与实践意义。本试验以内蒙古自治区的黑岱沟露天煤矿为对象进行土壤改良试验,将粉煤灰(F)、砒砂岩(S)作为添加物,对排土场土壤(L)进行3种... 露天煤矿排土场土壤理化特性差直接影响复垦效果,改善土壤水分特性对排土场的复垦具有重要的理论与实践意义。本试验以内蒙古自治区的黑岱沟露天煤矿为对象进行土壤改良试验,将粉煤灰(F)、砒砂岩(S)作为添加物,对排土场土壤(L)进行3种组合处理(LF、LS、LFS)并设置不同的质量比例梯度,试验共设(L3F1、L4F1、L5F1、L1S1、L2S1、L3S1、L4S1、L5S1、L1F1S1、L2F1S1、L3F1S1、L4F1S1、L5F1S1)13种不同质量比的混合处理和(L、F、S)3种对照处理,采用离心机法测定各复配土壤在不同水吸力下的含水量,利用Gardner模型拟合并绘制其水分特征曲线,计算各复配土壤的比水容量、田间持水量、萎蔫系数、有效水含量。结果表明:(1)Gardner模型能够很好地拟合13种复配土壤的水分特征曲线,粉煤灰的添加使排土场土壤中的细土粒含量(黏粒、粉粒)增加了24.11%~37.19%,提高了土壤的持水性和供水性,添加砒砂岩能够改良土壤的持水性但不能改良供水性能。(2)排土场土壤、粉煤灰、砒砂岩质量比为1︰1︰1(L1F1S1)时持水性能最好,较排土场土壤提高了47.6%;排土场土壤、粉煤灰质量比为3︰1(L3F1)时其供水性能最好,较排土场土壤提高了40.23%。(3)LF组合处理和LFS组合处理的田间持水量和有效水含量随着添加物比例的增加而提升,当排土场土壤、粉煤灰质量比为3︰1(L3F1)时田间持水量最大为18.02%,排土场土壤、粉煤灰、砒砂岩质量比为1︰1︰1(L1F1S1)时有效水含量最大为13.1%。综上,粉煤灰、砒砂岩综合利用有利于煤矿排土场土壤水分特性的改良,且复配土壤的黏粒、粉粒含量在30%~35%范围时,土壤的持水供水能力较好,在本试验中三者按1︰1︰1的质量比例进行复配效果最佳。 展开更多
关键词 露天煤矿排土场 土壤改良 Gardner模型 水分特征曲线 水分有效性
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Effects of nitrogen and phosphorus additions on soil microbial community structure and ecological processes in the farmland of Chinese Loess Plateau
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作者 KOU Zhaoyang LI Chunyue +5 位作者 CHANG Shun MIAO Yu ZHANG Wenting LI Qianxue dang tinghui WANG Yi 《Journal of Arid Land》 SCIE CSCD 2023年第8期960-974,共15页
Microorganisms regulate the responses of terrestrial ecosystems to anthropogenic nutrient inputs.The escalation of anthropogenic activities has resulted in a rise in the primary terrestrial constraining elements,namel... Microorganisms regulate the responses of terrestrial ecosystems to anthropogenic nutrient inputs.The escalation of anthropogenic activities has resulted in a rise in the primary terrestrial constraining elements,namely nitrogen(N)and phosphorus(P).Nevertheless,the specific mechanisms governing the influence of soil microbial community structure and ecological processes in ecologically vulnerable and delicate semi-arid loess agroecosystems remain inadequately understood.Therefore,we explored the effects of different N and P additions on soil microbial community structure and its associated ecological processes in the farmland of Chinese Loess Plateau based on a 36-a long-term experiment.Nine fertilization treatments with complete interactions of high,medium,and low N and P gradients were set up.Soil physical and chemical properties,along with the microbial community structure were measured in this study.Additionally,relevant ecological processes such as microbial biomass,respiration,N mineralization,and enzyme activity were quantified.To elucidate the relationships between these variables,we examined correlation-mediated processes using statistical techniques,including redundancy analysis(RDA)and structural equation modeling(SEM).The results showed that the addition of N alone had a detrimental effect on soil microbial biomass,mineralized N accumulation,andβ-1,4-glucosidase activity.Conversely,the addition of P exhibited an opposing effect,leading to positive influences on these soil parameters.The interactive addition of N and P significantly changed the microbial community structure,increasing microbial activity(microbial biomass and soil respiration),but decreasing the accumulation of mineralized N.Among them,N24P12 treatment showed the greatest increase in the soil nutrient content and respiration.N12P12 treatment increased the overall enzyme activity and total phospholipid fatty acid(PLFA)content by 70.93%.N and P nutrient contents of the soil dominate the microbial community structure and the corresponding changes in hydrolytic enzymes.Soil microbial biomass,respiration,and overall enzyme activity are driven by mineralized N.Our study provides a theoretical basis for exploring energy conversion processes of soil microbial community and environmental sustainability under long-term N and P additions in semi-arid loess areas. 展开更多
关键词 nitrogen and phosphorus additions microbial community structure farmland ecosystem nitrogen mineralization soil enzyme activity
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褐土区农田土壤氮磷淋溶特征及其管理措施 被引量:9
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作者 郭胜利 张树兰 +4 位作者 党廷辉 郭李萍 李丽君 高鹏程 王蕊 《中国生态农业学报(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期163-175,共13页
自20世纪90年代以来,持续过量氮磷化肥投入导致农业面源污染日益严重,了解农田土壤氮磷淋溶特征是降低地下水污染的基础。基于田间调查、长期定位肥料试验和田间试验,分析褐土区氮磷的盈余状况,阐明该区农田土壤氮磷的盈余变化、淋溶特... 自20世纪90年代以来,持续过量氮磷化肥投入导致农业面源污染日益严重,了解农田土壤氮磷淋溶特征是降低地下水污染的基础。基于田间调查、长期定位肥料试验和田间试验,分析褐土区氮磷的盈余状况,阐明该区农田土壤氮磷的盈余变化、淋溶特征;评价田间管理措施对农田土壤氮磷淋溶的影响。结果表明,典型褐土区关中平原过量施氮的土壤达到83%以上,大量土壤硝态氮已经迁移到100 cm土层以下,15%的水井地下水的硝态氮含量超过10 mg·L−1(WHO饮用水标准);80%耕层土壤有效磷(Olsen-P)含量已超过20 mg·kg−1,富磷土壤已出现可溶性磷素向耕层以下迁移的现象。氮肥和磷肥的投入量、氮磷吸收量和土壤氮磷残留量之间存在着3个发展阶段:环境友好-资源高效阶段、环境低风险-资源低效阶段和环境有害-资源无效阶段。与当地常规水肥投入量相比,在保证产量的前提下,化肥减量、降低灌溉量、施用生物炭或秸秆还田都可以降低氮磷淋失量;其中化肥减量、降低灌溉可显著降低氮磷的淋失,其次是施用生物炭和秸秆。施用秸秆条件下,阻控硝态氮淋失与微生物生物量碳氮的提高、土壤硝化势降低或反硝化势升高有关。此外,需要关注褐土区粮果复合系统中土壤氮磷淋溶的环境效应、地下水硝酸盐污染的溯源等问题。 展开更多
关键词 褐土区 农田土壤 蔬菜地土壤 氮磷淋失 阻控措施
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1995~2011年CERN土壤环境元素含量数据集 被引量:7
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作者 宋歌 施建平 +36 位作者 侯卫龙 解宪丽 潘贤章 陈春兰 党廷辉 樊月玲 傅伟 郝翔翔 何永涛 况福虹 兰中东 李国振 李伟 李小军 李小丽 李晓明 李玉强 林丽 刘海丰 刘素萍 鲁志云 热甫开提 沙丽清 苏永中 田振荣 王书伟 王小亮 吴瑞俊 杨风亭 杨桂生 叶学华 于小军 曾静 张德强 张玉铭 郑兴波 宗海宏 《中国科学数据(中英文网络版)》 CSCD 2017年第1期11-26,J0013-J0031,共16页
土壤环境是地球环境的重要组成部分。目前土壤环境问题的关注重点在于土壤污染。我国土壤污染以无机污染为主。中国生态系统研究网络(Chinese Ecosystem Research Network,CERN)自1988年组建以来,在中国主要农田、森林、草原、荒漠、湿... 土壤环境是地球环境的重要组成部分。目前土壤环境问题的关注重点在于土壤污染。我国土壤污染以无机污染为主。中国生态系统研究网络(Chinese Ecosystem Research Network,CERN)自1988年组建以来,在中国主要农田、森林、草原、荒漠、湿地生态系统中,按统一的规范,对与土壤环境状况有关的铁、锰、铜、锌、硼、钼、镉、铬、铅、镍、汞、砷、硒元素进行了长期定位监测。通过对CERN典型生态样地表层土壤环境元素监测数据进行加工处理,获得1995~2011年中国陆地生态系统土壤环境元素含量数据集。本数据集中13种土壤环境元素指标测定的相对误差平均为6.55%,重复测定的相对偏差为7.70%。同时附有完整的背景信息,保证了数据在空间和时间上的一致性。本数据集可以为全国和区域土壤环境质量评估、土壤污染风险评价以及环境土壤学研究等工作提供数据基础。 展开更多
关键词 微量元素 重金属 土壤污染 中国生态系统研究网络(CERN) 长期定位监测
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2005–2015年中国生态系统研究网络农田生态系统生态站表层土壤有机碳密度数据集 被引量:4
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作者 苏文 陈春兰 +17 位作者 党廷辉 樊月玲 郝翔翔 何永涛 况福虹 兰中东 李国振 李小军 李小丽 李玉强 热甫开提 苏永中 田振荣 王书伟 吴瑞俊 杨风亭 张玉铭 宗海宏 《中国科学数据(中英文网络版)》 CSCD 2020年第1期52-64,共13页
耕地有机碳是农田土壤碳库的重要组成部分。中国耕地土壤分布广泛,土壤的区域异质性高,利用方式和种植制度复杂多样,因此研究耕地有机碳及储量的变化规律,摸清耕地土壤的固碳能力,认识耕地固碳与生产力保持的耦合机制,对中国来讲尤其重... 耕地有机碳是农田土壤碳库的重要组成部分。中国耕地土壤分布广泛,土壤的区域异质性高,利用方式和种植制度复杂多样,因此研究耕地有机碳及储量的变化规律,摸清耕地土壤的固碳能力,认识耕地固碳与生产力保持的耦合机制,对中国来讲尤其重要。国内很多学者利用全国第二次土壤普查数据、文献报道的数据开展相关研究,但总体上看,系统的、长期的耕地土壤观测与试验数据相对缺乏。本数据集利用中国生态系统研究网络19个涵盖不同农田生态系统的生态站多年系统的表层土壤理化性质实测数据,结合有机碳估算模型,计算出2005–2015年来中国主要农田生态系统生态站的表层土壤有机碳密度,可以为更准确地估算中国农田耕层土壤有机碳储量、研究其空间分布特征提供数据基础。 展开更多
关键词 表层土壤有机碳密度 农田生态系统 中国生态系统研究网络 长期观测
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毛乌素沙地光伏电站3种植物措施生长发育状况及其生态功能比较 被引量:16
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作者 苑森朋 张振师 +3 位作者 党廷辉 杨延哲 袁方 卜崇峰 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2018年第2期235-239,共5页
以毛乌素沙地光伏电站为研究对象,通过观测项目区外围及光伏电板下3种人工植被的生长状况、土壤水分变化及土壤蚀积深度变化指标,分析了在光伏电站不同区位3种植被的生长发育状况及其生态功能。结果表明:(1)景天三七适合在项目区外围生... 以毛乌素沙地光伏电站为研究对象,通过观测项目区外围及光伏电板下3种人工植被的生长状况、土壤水分变化及土壤蚀积深度变化指标,分析了在光伏电站不同区位3种植被的生长发育状况及其生态功能。结果表明:(1)景天三七适合在项目区外围生长,狼尾草适合在光伏电板下生长;(2)3月和10月,光伏电板下各小区土壤含水率均低于项目区外围,6月光伏电板下除了狼尾草种植区外均高于项目区外围;(3)项目区外围景天三七的风蚀防治效果最好,年土壤蚀积深度显著低于其他两个小区(p<0.05);光伏电板下,植被休眠期景天三七的风蚀防治效果最好,而植被生长期狼尾草的防治效果最好,但各小区的年土壤蚀积深度差异不显著(p>0.05)。由此可知,光伏电板下应栽植狼尾草,项目区外围应栽植景天三七。 展开更多
关键词 毛乌素沙地 光伏电站 生长状况 风蚀防治 土壤含水率
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长期施肥黄土旱塬农田土壤⁃微生物⁃植物系统碳氮磷生态化学计量特征 被引量:19
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作者 李春越 苗雨 +5 位作者 薛英龙 张蓓蓓 王益 党廷辉 张文婷 常顺 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期370-378,共9页
探讨长期不同施肥制度对农田土壤、植物生态系统的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量比的影响,可为揭示该系统能量平衡和养分循环,实现农业生态系统元素平衡及可持续发展提供参考意义。以位于黄土高原半干旱地区的长武国家黄土... 探讨长期不同施肥制度对农田土壤、植物生态系统的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量比的影响,可为揭示该系统能量平衡和养分循环,实现农业生态系统元素平衡及可持续发展提供参考意义。以位于黄土高原半干旱地区的长武国家黄土高原农业生态实验站长期施肥试验为研究对象,选取不施肥(CK)、单施氮肥(N)、单施磷肥(P)、施氮磷肥(NP)、单施有机肥(M)、氮肥配施有机肥(NM)、磷肥配施有机肥(PM)、氮磷肥配施有机肥(NPM)8个处理,分析了黄土旱塬典型农田土壤⁃微生物⁃植物生态系统中C、N、P含量及其生态化学计量变化规律。研究结果表明:1)长期单施有机肥和化肥配施有机肥处理可显著提高土壤和有机质C、N、P含量。2)氮、磷肥的输入显著降低了土壤和小麦C∶N、N∶P,施P显著降低了有机态C∶P和小麦C∶P;有机肥配施对微生物生物量和小麦C∶N∶P的影响更为明显。3)长期有机肥配施条件下土壤养分和小麦化学计量比存在较强的相关关系。微生物生物量碳与有机C、N、P呈显著正相关,土壤微生物生物量氮与土壤N、P总量呈显著正相关,微生物生物量磷与土壤C、N、P总量含量呈显著负相关;植株碳含量与微生物生物量氮呈显著正相关,植物磷含量与土壤有机磷呈显著正相关。黄土区农田生态系统土壤TC∶TP与TC∶TN,TN∶TP呈正相关,土壤TN∶TP与有机碳和有机磷比呈正相关,植物植株C∶N与BC∶BP、BN∶BP呈正相关。长期施肥明显改变了土壤和植物C、N、P含量及化学计量比。氮肥配施有机肥可明显提高微生物对土壤碳素的转化分解,导致有机质和微生物量的化学计量比发生变化,进而提高作物对土壤碳素的固定能力,增强植株对外源养分的输入。 展开更多
关键词 长期施肥 黄土旱塬 土壤⁃微生物⁃植物系统 生态化学计量
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黄土高原沟壑区苹果园土壤剖面水分及矿质氮分布特征 被引量:7
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作者 路远 党廷辉 成琦 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2021年第2期106-112,121,共8页
面对苹果园大量施肥带来的潜在环境问题,在黄土高原沟壑区典型流域,分别选取不同树龄和地貌类型的苹果园,分析土壤水分含量和土壤矿质氮在土体剖面中的变化,为促进该流域农业发展提供相关数据支持。在陕西长武县王东沟流域,分别选取不... 面对苹果园大量施肥带来的潜在环境问题,在黄土高原沟壑区典型流域,分别选取不同树龄和地貌类型的苹果园,分析土壤水分含量和土壤矿质氮在土体剖面中的变化,为促进该流域农业发展提供相关数据支持。在陕西长武县王东沟流域,分别选取不同树龄(14,18,23,28,32树龄)和地貌类型(塬、梁、坡地)的果园,用直径为4 cm的土钻,在每株果树周围距离树干1 m处,采集15个不同样地0—400 cm土层样品,12个果园样地0—600 cm土层样品,分别测定土壤水分、硝态氮、铵态氮含量。结果表明:随着树龄的增加,0—600 cm土壤含水量和贮水量出现明显下降,尤其在300—600 cm处,不同树龄果园贮水量差异显著(P<0.05),贮水量大小表现为18树龄>23树龄>32树龄。流域内各树龄果园各土层铵态氮含量均较低,对矿质氮在土体中的分布基本不构成影响;硝态氮含量较高,矿质氮在土壤中的分布主要受其影响。各果园不同树龄600 cm以上土层硝态氮含量变化幅度较大,且硝态氮主要分布在土层深处。坡地果园18,23,32树龄0—200 cm土层硝态氮累积总量分别占0—400 cm土层累积总量的50%,41%和38%,表现出土壤硝态氮随树龄的增长而向深层累积的趋势。3种地貌类型下硝态氮累积量都表现出随果园树龄增长而增加的特点。黄土高原沟壑区果园土壤深层干燥化和硝态氮累积现象明显,而且随着果园树龄的增加趋于严重。 展开更多
关键词 苹果园 土壤水分 土壤硝态氮 黄土高原沟壑区
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黄土塬区春玉米氮肥-水分-产量关系研究 被引量:5
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作者 杨忠浩 党廷辉 +2 位作者 路远 吴三鼎 郑利芳 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2020年第4期237-240,248,共5页
土壤水分是制约我国西北干旱半干旱地区农业发展的重要因素,探寻科学合理的氮肥—水分—产量关系,对于促进区域农业持续发展有重要的理论与实践意义。在陕西省长武县的中国科学院长武黄土高原农业生态试验站进行氮肥递减试验,在传统施氮... 土壤水分是制约我国西北干旱半干旱地区农业发展的重要因素,探寻科学合理的氮肥—水分—产量关系,对于促进区域农业持续发展有重要的理论与实践意义。在陕西省长武县的中国科学院长武黄土高原农业生态试验站进行氮肥递减试验,在传统施氮250 kg/hm2(N6)的基础上,依次递减20%,设置CK、N1、N2、N3、N4、N5、N67个处理。结果表明:(1)春玉米生育期土壤耗水量随氮肥施用量的增加而增加,土壤水分亏缺主要发生在80 cm以下土层,且水分亏缺程度随施氮量增加而加重。(2)春玉米产量和水分利用率均随氮肥用量的增加呈现二次抛物线趋势变化。春玉米传统施氮量(N6,250 kg/hm2)已严重过量,减氮20%(N5,施氮量200 kg/hm2)可以取得较高的产量和水分利用率。2年N5籽粒产量较N6分别增加9.6%和5.8%,水分利用率提高14.5%和9.1%。因此,建议把减氮20%(N5,即200 kg/hm2施氮量)作为试验区推荐施氮量。 展开更多
关键词 黄土高原 春玉米 施氮量 产量 水分利用
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碳磷添加对黄土区农田土壤呼吸及温度敏感性的影响 被引量:4
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作者 薛美瑛 李春越 +2 位作者 党廷辉 刘津 邢亚薇 《地球环境学报》 CSCD 2019年第1期69-78,共10页
黄土区耕地面积占全国耕地面积的15%以上,该区域降水资源贫乏,是我国土壤生产力和土壤有机碳储量最低的区域之一。营养的大量投入可以极大地提高土壤生产力,但对于营养添加下土壤CO_2排放有何变化以及是如何改变黄土区土壤环境,进而影... 黄土区耕地面积占全国耕地面积的15%以上,该区域降水资源贫乏,是我国土壤生产力和土壤有机碳储量最低的区域之一。营养的大量投入可以极大地提高土壤生产力,但对于营养添加下土壤CO_2排放有何变化以及是如何改变黄土区土壤环境,进而影响土壤呼吸及温度敏感性还尚不清楚。本文以长武实验田的黑垆土作为研究对象,分别对N12(施氮量120 kg?hm^(-2))土样设置不添加、添加磷源以及CK(长期连作不施肥)土样设置不添加、添加磷源、碳源、碳磷源(共计6个处理),比较分析在15℃和25℃培养下土壤呼吸速率的变化,以及培养周期内土壤温度敏感性Q_(10)(即温度每升高10℃,温室气体排放速率变化的倍数)的变化趋势。通过对呼吸前后土壤pH值、全碳全磷、有机碳、速效磷、硝态氮、铵态氮以及微生物生物量碳磷(MBC、MBP)的测定,分析其影响因素。碳磷添加在一定程度上提高了土壤的呼吸速率,其中碳源的添加明显增强了土壤呼吸速率以及土壤Q_(10)值。碳磷添加大幅度提高了土壤全碳、速效磷含量以及微生物活性,15℃条件培养后,土壤微生物生物量最高。碳磷添加后,土壤呼吸速率与土壤pH、全碳、铵态氮、MBC呈极显著相关关系。该研究为黄土区土壤生产力的提高以及降低温室气体的排放、恢复和改善生态环境提供理论依据。 展开更多
关键词 碳磷添加 土壤呼吸 温度敏感性 微生物生物量
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