基于Meta分析研究毛竹入侵致土壤pH提升及养分和微生物群落结构的变化

诸多研究发现毛竹入侵周围林分提高土壤pH,但未见统计性描述报道。为此,本研究将通过大数据分析证实此现象的普遍性以及探究伴随的土壤养分和微生物变化。本研究收录包含毛竹入侵有关土壤pH变化的42篇文献总计101组数据,采用整合分析方法(Meta-analysis)进行深入探讨。在研究土壤养分变化时,本文还结合了团队采集的12个毛竹入侵带的样地数据总计92个样品18组数据进行分析。结果表明,在所有的数据组中,84.9%的土壤在经过毛竹入侵后其pH有不同幅度的提升,说明毛竹入侵周围林分普遍提高土壤pH;土壤pH增加幅度随入侵阶段、毛竹纯林时间增加而增加,随土层深度增加而降低;入侵针叶林致土壤pH增加的幅度高于阔叶林。入侵的毛竹纯林与原生林相比,总体上显著降低(P<0.05)了土壤全氮(–15.9%)、硝态氮(–21.7%)、全碳(–2.0%),却增加(P<0.05)了土壤有效磷(+54.9%)、铵态氮(+14.7%)和碱解氮(+8.2%)。对27篇包含微生物数据的文献进行整合分析,结果表明毛竹入侵改变了微生物群落结构,增加(P<0.05)了放线菌门相对丰度(+25.86%),而降低(P<0.05)了酸杆菌门(–15.49%)、浮霉菌门(–26.66%)、拟杆菌门(–22.58%)的相对丰度。本研究通过Meta分析证明毛竹入侵周围林分提高土壤pH为普遍自然现象,结合土壤硝态氮和铵态氮指标的变化推测了导致土壤pH提升的可能机制,毛竹入侵提高了土壤细菌和真菌多样性,表明入侵对土壤微生物具有正反馈效应。

近30年四川省土壤pH时空变化特征研究

【目的】酸碱性(pH)是重要的土壤化学指标,影响着土壤质量和土壤健康状况。研究土壤pH的时空变化特征为农业生产和耕地质量管理提供借鉴。【方法】研究数据包括1979—1985年(1980s)全国第二次土壤普查和2005—2014年(2010s)测土配方施肥项目期间四川省土壤pH的调查数据。利用ArcGIS 10.2软件中“Spatial Analyst”模块和反距离权重(inverse distance weighted,IDW)插值方法对土壤pH进行空间插值,获得土壤pH空间分布图;利用ArcGIS 10.2软件中栅格计算器获得两个时期的土壤pH变化状况,并统计分析不同土壤pH分级空间和面积变化。【结果】四川省土壤pH平均值由1980s的7.0降低至2010s的6.54。1980s时期四川省土壤pH在强酸性(pH≤4.5)、酸性(4.5<pH≤5.5)、弱酸性(5.5<pH≤6.5)、中性(6.5<pH≤7.5)、弱碱性(7.5<pH≤8.5)和碱性(8.5<pH≤9.0)的面积占比分别为0.09%、14.58%、53.17%、12.57%、19.58%和0.01%。2010s时期,以上7个土壤pH分级的面积占比分别为0.06%、4.45%、30.41%、48.65%、16.40%和0.04%。从1980s到2010s期间,四川省土壤pH值升高的面积比例为49.63%,主要分布在四川西部地区,土壤pH值降低的面积比例为20.13%,主要分布在川中丘陵区。成都平原区各分级pH土壤面积变化较少,弱酸性土壤面积略增加,碱性土壤面积略减少。川中丘陵区酸性土壤面积占比增加,碱性土壤面积减少。盆周山区酸性和碱性土壤面积减少,中性土壤面积增加;川西南山地区各土壤pH分级面积变化比例较小,其酸性面积比例略减少,中性土壤面积增加;川西北高原山地区酸性、弱酸性土壤面积分别降低了9.00%、23.67%,中性土壤面积增加29.96%,碱性土壤面积略增加。【结论】从1980s到2010s的近30年间,四川省酸性土壤面积减少,中性土壤面积增大,然而在川中丘陵区有一定比例的土壤酸化,需引起重视。

土壤改良剂施用量对锥栗园土壤pH和养分含量的影响

为探究土壤改良剂施用量对锥栗果园酸性土壤环境的改良效果和对土壤养分含量的影响,以福建省建瓯市某锥栗园为研究对象,设置施入土壤改良剂0(CK)、373.13(A)、746.27(B)、1119.40(C)和1492.54 kg·hm^(−2)(D)5个浓度梯度,研究不同土壤改良剂施用量对锥栗园土壤pH和养分含量(有机质、全氮、全磷、钙、镁、钾、硅)的影响。结果表明:与CK相比,D组显著提高了0~20 cm土层中镁、硅的含量,分别提高了35.3%、33.6%。B组显著提高了21~40 cm土层中有机质、全氮、全磷和硅的含量,分别提高了171.9%、52.4%、41.4%、23.1%;D组显著提高了21~40 cm土层中有机质、钾和硅的含量,分别提高了203.1%、54.8%、35.9%,同时pH值上升,有效改良土壤酸性环境。B组显著提高了41~60 cm土层中全氮、全磷、有机质的含量,分别上升了93.5%、41.7%、440.5%;D组显著提高了41~60 cm土层中有机质、全磷的含量,分别上升了297.3%、200%。不同浓度的酸性改良剂对锥栗土壤养分含量都有一定的改善效果,综合考虑土壤改良剂最适宜施加量为1492.54 kg·hm^(−2)。

基于GTWR模型的环境因子对安徽省土壤pH时空异质性影响

研究基于1980、2010、2021年安徽省的土壤和环境数据,从地形、植被、气候和人类活动方面选取了与土壤pH值相关的10个环境因子,运用GTWR模型探讨了安徽省pH值及其影响因素的时空异质性。结果表明:(1)安徽省1980、2010、2021年土壤pH值的平均值分别为6.40、6.35、5.84,总体上存在酸化趋势,且呈现南酸北碱的空间分布特征。(2)各环境因子对土壤pH值的作用表现出时空异质性。1980、2010、2021年对土壤pH值影响最大的环境因子分别是春季平均温度、秋季平均降水量、春季平均温度。(3)总体而言,1980—2021年10个环境因子中对安徽省pH值正向作用的因子为地形湿度指数、多尺度山谷平坦指数、多尺度山脊平坦指数和夜间灯光数据,负向作用的因子为海拔、坡度、植被净初级生产力、归一化植被指数、春季平均温度、秋季平均降水量。

耕地土壤pH值和有机质含量空间分布特征及影响因素——以长沙县为例

为了解长沙县耕地土壤有机质丰缺状况和空间分布特征,采集了长沙县2 118份耕层(0~20 cm)土壤样本,测定土壤pH值、土壤有机质含量,分析了不同母岩母质、土壤质地、土地利用方式对土壤pH值和有机质含量的影响。结果表明:长沙县耕地土壤主要以微酸性为主,其中部和北部耕地土壤酸性更强;土壤有机质含量较高,呈北高南低的分布趋势;不同母岩母质中,除砂岩风化物发育的土壤呈酸性,其他类型的母岩母质形成的土壤均呈弱酸性,土壤有机质含量平均值范围为27.2~38.3 g/kg;不同土壤质地中,轻壤的pH均值最高,为6.3,砂壤的pH均值最低,为5.5,有机质含量排序为轻壤>砂壤>中壤>黏土>重壤;不同土地利用方式中,水田的pH值平均为5.92,有机质含量平均为34.2 g/kg,旱地的pH平均值是5.89,有机质含量平均为30.5 g/kg。

云南沾益植烟土壤pH分布特征及其与土壤养分关系

为提高烤烟施肥的针对性,测试分析沾益烟区320个植烟土壤样本的pH和土壤养分状况.结果表明：沾益植烟土壤pH整体适宜,平均值为6.06；pH处于适宜烤烟生长的5.0～7.0的土壤样本占75.3％.不同土壤类型pH高低顺序表现为：新积土＞水稻土＞紫色土＞红壤.土壤pH与有机质、全氮、全钾、有效钙、有效镁、有效铁、有效锰以及水溶性氯离子含量的相关性系数达1％极显著水平.土壤pH分组后,土壤养分含量在组间存在极显著差异.沾益植烟土壤pH为5.5 ～6.5的土壤的有机质、碱解氮、速效钾、有效钙、有效镁、有效铜、有效锌、有效铁、有效锰、有效硫和水溶性氯离子的含量能够满足优质烤烟生长需要,全氮、全磷和速效磷含量能满足烤烟正常生长需求,全钾及有效硼含量偏低,但尚未引起烤烟缺素症状.

湖南烟区土壤pH分布特点及其与土壤养分的关系

测试分析了湖南烟区1089个土壤样本的pH，并分析了其与土壤养分的关系。结果表明：湖南烟区土壤pH总体适宜，平均为6．52，变异系数为16．81％；pH处于最适宜烤烟生长的5．5～6．5间的土壤样本占总样本数的26．91％；pH处于适宜烤烟生长的5．0～7．0间的土壤样本占52．71％。湖南不同烟区土壤pH大小表现为：湘南〉湘北〉湘西〉湘东；烟区不同土壤类型pH大小表现为：鸭屎泥〉黄壤土〉青泥田〉黄灰土〉黄泥田〉红黄泥。土壤pH与土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾、有效锌、有效铁、水溶性氯、交换性钙和交换性镁的相关性均达1％极显著水平。土壤pH分组后，土壤养分含量在组间存在极显著差异。湖南烟区pH在5．5～6．5间的土壤的有机质、全氮、速效磷、有效锌和水溶性氯含量能够满足优质烤烟生长需求，有效锰、有效铁、交换性钙和交换性镁含量能满足烤烟的正常生长需求，有效钾和有效铜含量偏低，但尚未引起烤烟的缺素症状。

近20年来江苏省土壤pH值时空变化及其驱动力

通过比较1980年和2003年江苏省土壤pH空间分布图,发现虽然两个时期土壤pH空间分布的基本格局仍然相似,表现为南酸北碱,但局部地区也存在较大的变化,主要表现为酸化。沂沭岗地浅洼平原土区、里下河浅洼地土区、宁镇扬低山丘陵土区和太湖平原土区均有较严重的酸化出现。分析发现前两者主要受不合理施肥、田间管理和土地利用及种植类型变化的影响,后两者除以上的影响因素外还包括工业化和城市化。另外在后两者和宜溧洞庭山地土区由于土地利用和种植方式的变化、建筑和道路的兴建,还导致了局部地区土壤pH有所上升。土类中潮土酸缓冲性能强、pH变化不大,水稻土pH下降严重,特别是里下河浅洼地土区水稻土,在现有的管理利用方式下,继续下降的可能性很大。

茶园土壤pH值对茶叶从土壤中吸收锰的影响

探讨了我国主要产茶区 13个茶园不同叶龄茶叶锰含量的分布规律 ,土壤 0 .0 2mol/LCaCl2 提取的活性锰与土壤 pH的关系及茶叶锰含量与土壤 pH、土壤活性锰的关系。结果表明 :不同叶龄茶叶锰含量的分布规律为老叶 >成叶 >嫩叶 ;茶叶锰含量和土壤活性锰与土壤pH均呈显著负相关关系 ;茶叶锰含量与土壤活性锰呈显著正相关关系 ,茶园土壤 0 .0 2mol/LCaCl2

长三角经济高速发展地区土壤pH时空变化及其影响因素

通过调查和分析长三角地区张家港市2004年和第二次土壤普查时(1980)的土壤pH,探讨了该市近20年来基于经济高速发展影响下的土壤pH变化及影响因素。结果表明,自第二次土壤普查以来,该市土壤pH变化明显。南部人为土地区绝大部分土壤pH值都下降了一个单位,平均值由7.39降至6.33;北部雏形土区,两个时期的土壤pH值分别为7.92和7.98。土壤pH的降低可能同该地区长期施用化学肥料、酸雨及工业酸性“三废”排放的增加有关。此外,土地利用和田间管理也对土壤pH变化起着较为重要的作用,而土壤地球化学性质差异则是导致南北地区土壤pH变化不同的内在因素。

种植年限对紫花苜蓿地土壤pH值和磷酸酶活性的影响

为科学评价种植苜蓿的改土效应和提高苜蓿对土壤磷素养分的利用效率，以1年生、2年生、3年生、4年生和6年生紫花苜蓿地为试验对象，研究了种植年限对盐碱地土壤pH值和土壤磷酸酶活性的影响。结果表明：随着种植年限的增加，土壤pH值总体上呈下降趋势，6年生苜蓿地较1年生苜蓿地土壤pH值下降了0．13；在0～40cm土层内，土壤pH值随土层深度的增加而升高，但40～50cm土层土壤pH值出现明显的下降。根际土壤磷酸酶活性高于非根际，二者均随种植年限的增加先升后降，随土层深度的增加而降低。不同生长年限苜蓿地各土层土壤pH值与土壤磷酸酶活性均呈负相关，表明试验条件下土壤pH值降低有利于土壤磷酸酶活性的提高。

近30年中国主要农田土壤pH时空演变及其驱动因素

【目的】研究中国农田土壤pH时空变化特征及其主要的驱动因素,为土壤酸化阻控、土壤质量提升和土地可持续利用提供理论基础。【方法】基于农业农村部布置在全国主要农田区域的耕地质量监测点数据(950个),分析旱地、水旱轮作、水田等不同土地利用类型下土壤pH时空变化特征,并利用提升回归树模型探究影响土壤pH变化的主要驱动因素。【结果】就全国而言,土壤pH及其变异系数表现为旱地(6.74±1.19和17.63%)>水旱轮作(6.54±0.93和14.26%)>水田(5.80±0.81和13.95%),其中华南地区农田土壤pH表现为水田(5.74±0.79)大于水旱轮作(5.47±0.56)和旱地(5.45±0.91)。从监测初期(Ⅰ阶段,1988—2000)到监测中期(Ⅱ阶段,2001—2010),旱地和水田土壤pH整体上随时间呈降低趋势,下降速率分别为0.065和0.054/年(P<0.01),而水旱轮作土壤pH无显著变化;从Ⅱ到Ⅲ阶段(2001—2018),旱地和水旱轮作土壤pH整体上随时间呈上升趋势,上升速率分别为0.022和0.016/年(P<0.05),而水田土壤pH无显著变化。东北、华北、西南、长江中下游地区的旱地土壤pH随时间均呈线性下降趋势(P<0.05),而华南地区从Ⅱ到Ⅲ阶段呈线性上升趋势(P<0.01);西南、长江中游和华南地区水田土壤pH从Ⅰ到Ⅲ阶段呈线性下降趋势(P<0.01),而东北、西南和长江下游地区pH从Ⅱ到Ⅲ阶段呈上升趋势(P<0.01);西南地区水旱轮作土壤pH从Ⅰ到Ⅲ阶段呈线性下降趋势(P<0.01),而华北、长江下游和华南地区pH从Ⅱ到Ⅲ阶段呈上升趋势(P<0.05)。通过Pearson和提升回归树分析发现,年均降雨量是造成土壤pH空间尺度上差异的最主要因素,其次是土壤质地、容重和有机质含量。此外,在旱地土壤上长期的氮肥投入和在水田和水旱轮作土壤上钾肥的投入对pH变化的影响较大。【结论】整体而言,我国旱地和水田土壤pH从监测初期到中期呈快速下降趋势,而旱地和水旱轮作土壤pH从监测中期到2018年呈缓慢增加趋势。东北地区的旱地土壤pH呈持续下降趋势,需要引起重视。氮肥在旱地和钾肥在水田上的施用导致土壤pH的降低,今后应优化水肥运筹,通过改善土壤容重和有机质进而有效调控土壤pH。

土壤pH和不同酸化土壤改良剂对苹果果实品质的影响

由于长期大量使用化肥,许多老苹果产区果园土壤呈现酸化趋势。为了科学评价土壤酸化及其改良对苹果果实品质的影响,通过研究不同酸化苹果园果实品质的差异,以及施用几种酸化土壤改良剂对土壤pH等土壤性状和苹果果实可溶性固形物等果实品质因素的影响,运用综合评价模型综合分析了土壤pH对果实综合品质影响。结果表明,果实单果重、可溶性固形物、可溶性糖、果皮色泽和果实风味五项指标与土壤pH的相关系数分别为0.9711、0.9548、0.9629、0.9842和0.9494,均大于r(0r0=0.9500),呈显著相关。而果形指数和可滴定酸受土壤pH的影响较小,未达显著水平。土壤酸化明显降低果实品质。以使用过的大豆油脱色剂膨润土、豆油渣和有机质为主要成分的自制新型酸化土壤改良肥料可明显提高土壤pH,并显著提高果实综合品质。

不同母质发育红壤上玉米生长与土壤pH、交换性铝、交换性钙的关系

为探明红壤酸害的机理,采集了三种母质发育的红壤,经酸度调控后进行玉米盆栽试验。研究结果表明,玉米生物量与土壤pH的关系:土壤pH临界点为5.5左右,母质不同,临界点略有差异。土壤pH小于pH临界点时,玉米生物量随土壤pH的增加而线性增加,大于pH临界点时,玉米生物量基本保持不变(第四纪红土)或略有下降(板页岩、红砂岩)。土壤pH与交换性铝含量的关系:当土壤pH小于pH临界点时,随着土壤pH的增加,交换性铝含量直线下降;当土壤pH大于pH临界点时,交换性铝含量接近0,基本保持不变。土壤pH与交换性钙含量关系:第四纪红土土壤交换性钙含量随土壤pH增加线性增加;当土壤pH大于pH临界点时,板页岩、红砂岩土壤交换性钙含量随土壤pH呈线性增加,当土壤pH小于pH临界点时,土壤交换性钙含量基本保持不变,其值很小。不同母质发育的红壤,其土壤pH及交换性铝、交换性钙含量的临界值分别为第四纪红土:5.48及0.14、4.59 cmol·kg^(-1);板页岩:5.82及0.16、5.46 cmol·kg^(-1);红砂岩:5.54及0.13、3.06 cmol·kg^(-1)。

长江三角洲城乡交错区农业土壤pH特征及影响因素探讨——以江苏省无锡市为例

城乡交错区经济的迅速发展对土壤pH产生了明显的影响。以无锡市某城乡交错区为例,研究了土壤pH的时空变异及与土壤性质的关系,探讨了影响土壤pH变化的主要因素。结果显示,该区土壤pH变化较大(3.74～8.50),土壤酸度由交换性H+、Al3+共同决定,蔬菜地土壤由于交换性H+和Al3+的出现降低了盐基总量和盐基饱和度,导致pH降低。稻田改种蔬菜后,土壤明显酸化,pH均值从6.43降至5.40;工企业周围土壤pH也明显降低;相反,在城镇周围及公路两侧土壤pH则明显较高。综合分析表明,该地区土壤pH的变化受农业活动影响较大,包括土地利用的变化,持续的强烈利用和大量施用无机化肥等;另外,工业活动也使得企业周围土壤pH明显降低;其次,公路和城镇建设带入的碱性物质使土壤pH增加,建议增加有机肥施用及水旱轮作进行改良。

乌饭树和蓝莓对不同土壤pH值的生理反应

采用盆栽砂培法,研究3种不同的土壤pH值(4.2、5.2和6.2)对乌饭树(Vaccinium bracteatum Thunb.)和兔眼蓝莓(Vaccinium ashei Reade)品种"灿烂"生长及相关生理指标的影响。结果表明:乌饭树和蓝莓的生物量、叶绿素含量及根系活力均在土壤pH 6.2时最低,而其生物量与根系活力分别在pH 5.2和pH 4.2时最高。乌饭树和蓝莓根和叶部的可溶性糖及可溶性蛋白质含量均在pH 6.2时最高,分别在pH 5.2和pH 4.2时最低。在土壤pH 5.2时,乌饭树的根、茎、叶中P、Fe和Zn含量较高;当土壤pH 4.2时,蓝莓根部P和Fe含量、茎部Fe含量及叶部Fe和Zn含量均相对较高。乌饭树和蓝莓根或叶的POD和CAT活性及MDA含量均在pH 6.2时最高,而其最低值分别出现在pH5.2和pH 4.2时。综上,乌饭树和蓝莓分别在土壤pH 5.2和pH 4.2时生长最好,pH 6.2的土壤环境对二者生长均有抑制作用,尤其以蓝莓较为明显。

米林县不同种植年限蔬菜大棚土壤pH和无机氮变化特征研究

为阐明露地与不同种植年限大棚土壤pH值及无机氮含量变化特征,给保护性耕作土壤的可持续利用提供科学依据,以米林县不同种植年限蔬菜大棚（1 a、4 a和6 a）和相邻露地为研究对象,研究了露地和不同种植年限蔬菜大棚（0~20 cm表层）和（0~70cm剖面）土壤无机氮浓度及pH值分布特征。结果表明：土壤硝态氮浓度表现为,1 a大棚〉4 a大棚〉6 a大棚〉露地;铵态氮浓度表现为,6 a大棚〉4 a大棚〉露地〉1 a大棚;pH值分布为,1 a大棚〉露地〉4 a大棚〉6 a大棚。随着剖面土壤层次的加深,大棚土壤硝态氮及矿化氮浓度呈降低趋势,露地土壤硝态氮浓度呈先增加后降低的趋势,露地土壤铵态氮及矿化氮浓度呈先降低后增加的趋势;与露地相比,大棚土壤铵态氮、硝态氮浓度及pH值具有更大的垂直空间变异性。土壤pH值随土壤深度的增加,露地表现为逐渐增加的趋势,而蔬菜大棚呈先降低后增大的趋势。大棚土壤pH值与硝态氮和铵态氮含量之间存在负相关,露地土壤pH值与硝态氮和铵态氮含量之间存在正相关关系。在林芝区域大棚生产过程中,表层土壤酸化现象加重,且增加了土壤无机氮的积累,故在生产管理中宜适当减少氮肥的供应。

徐州市城区土壤pH值分布特征研究

利用地统计学方法结合GIS空间分析技术，对徐州市城区表层土壤（0-10cm）pH的空间变异特征进行了深入研究。结果表明，土壤pH变幅为6．47～8．48，不同区域差异较大。数据组服从正态分布，半方差函数的最佳理论模型为球状模型，块金系数为21％，变程9500m。由市中心向外，土壤pH呈低一高一低变化。自然因素对土壤酸碱度起主导作用，但人为因素的影响已较为明显。

霍林河下游典型洪泛区湿地土壤pH值和土壤含水量分布特征

以霍林河下游洪泛区湿地为研究区,采用网格采样法研究了土壤pH值和土壤含水量的时空变化及其相互关系。结果显示,研究区湿地土壤含水量和pH值存在明显的季节性差异,7月份土壤含水量高于9月份土壤,但7月份土壤pH平均值则低于9月份,9月份湿地土壤,尤其是亚表层发生明显碱化。湿地土壤含水量和pH值均呈现出条带状和斑块状的空间分布格局,尤其在9月份的空间变异性较高,且土壤pH值与土壤含水量间存在较显著的负相关关系,即含水量高的区域对应土壤pH值较低。土壤含水量和pH值的回归分析表明当土壤pH值>8.8时,非线性回归更适宜描述研究区土壤含水量和土壤pH值的显著负相关关系。