内蒙古平原灌区土壤固碳与养分吸附特征及秸秆还田调控

为内蒙古平原灌区春玉米连续高产稳产过程中秸秆培肥高产田和改良盐碱田提供理论依据。设置了玉米秸秆还田1~4 a(HT1~HT4)定位试验,以秸秆不还田作为对照(CK),测定了春播前和收获期土壤有机碳含量、全氮含量、有效氮含量、有效磷含量、阳离子交换量、pH值和酸碱缓冲曲线。结果表明,HT1~HT4收获期与春播前相比土壤有机碳含量、全氮含量、有效氮含量、有效磷含量、阳离子交换量的相对变化率为1.34%~3.62%,0.20%~1.51%,-0.11%~0.78%,0.89%~6.36%,0.09%~0.41%,CK收获期与春播前相比土壤有机碳含量、全氮含量、有效氮含量、有效磷含量、阳离子交换量的相对变化率为1.57%,-0.02%,-0.45%,-0.15%,-0.05%;HT2、HT3、HT4比CK的土壤pH值显著降低;土壤对碱的缓冲能力依次为HT4>HT3>HT2>HT1>CK。综上所述,随秸秆还田年限的增加,土壤固碳能力、保肥能力和缓冲性能增大,有效抵御因施化肥等因素导致土壤pH值剧烈变化的能力增强,秸秆还田培肥改土措施显著提升了土壤质量。

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。

水田改旱地和菜地后红壤酸度和养分变化特征

【目的】以红壤区典型县域祁阳为例,分析不同母质发育的水田改为旱地和菜地后土壤酸度和养分含量变化特征,为该区合理利用土地防治酸化提供科学依据。【方法】选取18个点位,采集水田及相邻的旱地和菜地,分析土壤pH、交换性酸、交换性盐基离子、有机质、阳离子交换量和养分含量的变化及其相互关系。【结果】碱性母质发育的土壤pH均显著高于酸性母质发育的土壤。酸性母质发育的水田改为菜地后土壤pH降低了0.48个单位;碱性母质发育的水田改为旱地和菜地后土壤pH分别降低了0.74和0.53个单位。双直线模型拟合分析表明,当水田、旱地和菜地的土壤pH分别低于5.88、5.78和5.63时,土壤交换性铝含量快速升高,且降低一个pH单位土壤交换性铝含量分别增加1.09、2.33和2.93 cmol(+)·kg^(-1)。酸性母质发育的水田改为旱地土壤有机质和全氮含量分别降低了11.06和0.42 g·kg^(-1),而菜地无显著变化;碱性母质发育的水田改为旱地和菜地后土壤有机质和全氮含量均显著下降,降幅分别为13.88—17.28和0.57—0.71 g·kg^(-1)。碱性母质发育的水田改为旱地和菜地后土壤有效氮含量分别降低了47.66和42.34 mg·kg^(-1)。两种母质发育的水田改为菜地后土壤全磷、有效磷含量均显著增加,增幅分别为0.41—0.48 g·kg^(-1)和26.79—28.69 mg·kg^(-1)。两种母质发育的水田改为旱地和菜地土壤全钾含量无显著变化;碱性母质发育的水田改为旱地和菜地后土壤有效钾含量显著升高,分别升高了36.69和65.76 mg·kg^(-1)。相关分析表明,土壤pH与土壤交换性钙和镁、阳离子交换量、有机质含量和全氮含量呈显著正相关(P<0.01);土壤交换性酸和铝与有效磷含量显著正相关(P<0.05),与土壤交换性钙和镁、阳离子交换量、有机质含量和全氮含量呈显著负相关(P<0.01)。【结论】酸性母质和碱性母质发育的水田改为旱地后土壤有机质、全氮含量均显著降低,而土壤全磷、有效磷含量呈增加趋势;酸性母质发育的水田只有改为菜地后土壤才酸化,而碱性母质发育的水田改为旱地和菜地后土壤均酸化;水田改为旱地和菜地后土壤硝化作用增强和盐基离子淋失增加可能是其酸化的主要原因之一。

长期施肥改变玉米大豆轮作/连作黑土农田酸化速率和酸中和容量

为探明不同种植制度和施肥措施对黑土酸化指标的影响及酸缓冲机制,依托东北旱田黑土肥力监测长期定位试验,研究了大豆连作(CS)、玉米连作(CC)以及玉米大豆轮作下玉米施化肥-大豆施化肥(C_(CF)S_(CF))、玉米施化肥+秸秆还田-大豆不施化肥+秸秆还田(C_(CR)S_(NOR))、玉米施化肥-大豆不施化肥(C_(CF)S_(NOF))、玉米施化肥-大豆施1/2化肥(C_(CF)S_(1/2CF))以及玉米施化肥-大豆施有机肥(C_(CF)S_(DM))7个处理在第9年和第10年的土壤酸化速率(SAR)和酸中和容量(ANC)的变化,并利用二次多项式模型拟合酸滴定曲线,以pH 5.0和pH 4.5为参比计算了土壤ANC以及酸缓冲容量(ABC)。结果发现:相比于试验土壤本底值,试验第9年和第10年SAR变化幅度为-0.019~-0.097ΔpH/a,其中C_(CF)S_(DM)处理的SAR在两年中变化最小(-0.021和-0.019ΔpH/a);试验第9年C_(CF)S_(CF)、C_(CR)S_(NOR)、C_(CF)S_(NOF)、C_(CF)S_(1/2CF)和C_(CF)S_(DM)处理的土壤ANC_(pH5.0)是试验第10年的1.11~1.77倍;土壤ANC_(pH4.5)变化趋势与ANC_(pH5.0)相一致。方差分解分析显示,土壤有机质和盐基离子总量是影响土壤ANC变化的主要因素,二者分别解释了试验处理第9年和第10年土壤ANC和ABC变化的63.44%和43.67%。综上可见,施化肥降低土壤酸中和容量,加速土壤酸化,而有机肥施用可通过提高土壤有机质和盐基离子总量提高黑土酸中和容量。

不同磷水平对土壤化学性质和棉花产量及其构成的影响

本研究探讨不同磷水平对北疆灰漠土棉田土壤化学性质和棉花产量及其构成的影响,为确定最佳施磷量和深入了解当前棉田肥力及棉花生产状况提供实践指导。以“国家灰漠土肥力与肥料效益监测站”已进行了5 a的棉田土壤磷素肥力演替特征定位施肥试验为研究对象,本研究对不施肥、不施磷、常规施化肥磷100%、化肥磷减施25%、化肥磷增施25%、化肥磷增施50%处理的土壤化学性质、磷素有效性特征和棉花产量及其构成进行分析。结果表明:随着施磷量的增加,有利于提升土壤养分含量。速效氮、有效磷、速效钾增幅分别在3.0%~16.10%、29.20%~111.77%、70.10%~72.10%之间,各速效养分含量依次与施肥初期相比,年均最高分别增长2.12、1.53、22.85 mg·kg^(-1)。全氮、全磷、全钾增幅分别在21.10%~35.10%、1.60%~54.0%、9.30%~10.90%之间,各全量养分含量依次与施肥初期相比,年均最高分别增长0.03、0.06、0.41 g·kg^(-1)。施磷150 kg·hm-2时,土壤有效磷含量和磷活化能力均显著最强,磷活化系数达2.13%,有效促进了土壤全磷向有效磷的转化。随着施磷量的增加,土壤有机质、有机碳含量均在施磷150 kg·hm^(-2)时显著提升,增幅均在11.86%~36.50%之间,有机质年均增长0.33 g·kg^(-1)左右,由于受北疆石灰性土壤自然特性和气候条件限制,结合碳氮磷比表明土壤有机质处于缺乏状态。对土壤p H和总盐分别呈下降和提升的趋势,范围分别在7.91~8.05和1.55~1.85 g·kg^(-1)之间,但效应均不显著。连续5 a施磷150 kg·hm^(-2),能在确保棉株整个生育时期养分需求的同时节约磷肥用量且对棉花增产效果最佳,籽棉产量可达4658 kg·hm^(-2),与不施肥、不施磷、常规施化肥磷100%相比,分别显著增产16.83%、15.01%、11.63%。本研究综合土壤养分、肥料投入、棉花产量指标,得出在北疆灰漠土棉田施磷150 kg·hm^(-2)较为可行。

坡耕地等高反坡阶整地措施对滇中典型流域土壤酸碱性和酶活性的影响

【目的】探讨等高反坡阶整地措施对坡耕地酸化土壤改良效果及酶活性的影响。【方法】以滇中迤者流域试验区已实施等高反坡阶的坡耕地土壤为研究对象(原状坡耕地为对照),采用野外调查采样、室内实验及经典统计分析的方法,研究试验样地土壤pH、交换性阳离子(Ca^(2+)、Mg^(2+)、K^(+)、Na^(+)、H^(+)、Al^(3+)、Fe^(3+))、阳离子交换量(CEC)及蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶、蛋白酶、多酚氧化酶、淀粉酶指标的变化规律,以探究土壤酸化及酶活性变化特征。【结果】坡耕地等高反坡阶措施可显著降低致酸阳离子(H^(+)、Al^(3+)、Fe^(3+))含量(P<0.05),使得交换性H+降低20.00%,交换性Al^(3+)和交换性Fe^(3+)含量分别减少25.64%和69.29%。提升土壤pH 9.46%~13.25%、增加交换性盐基离子(Ca^(2+)、Mg^(2+)、K^(+)、Na^(+))11.14%~39.31%、3.59%~8.96%、7.89%~17.14%、3.35%~7.99%及CEC含量(P<0.05)14.74%~21.33%。实施措施后土壤脲酶、蔗糖酶、蛋白酶、过氧化氢酶和微生物量碳、氮的活性显著提高(P<0.05)6.43%~15.28%、7.00%~31.70%、38.56%~73.71%、8.01%~21.20%、7.08%~11.14%和17.57%~31.48%,磷酸酶活性较原状坡耕地显著(P<0.05)下降38.00%~95.85%,且pH、交换性盐基离子和CEC含量均与酶活性呈极显著正相关(P<0.01),而致酸阳离子与酶活性呈极显著负相关(P<0.01)。双因素方差分析表明,整地措施、酸化影响指标(pH、交换性离子)及其二者交互作用显著影响着酶活性(P<0.05),酸化影响指标对酶活性的贡献最大。【结论】布设等高反坡阶措施能改善土壤酸化环境,增强酶活性,这对于解决坡耕地土壤酸化问题,提高山区坡耕地生产力具有重要意义。

基于随机森林模型与SHAP算法的渝东北烟区土壤交换酸含量影响因素分析研究

【背景和目的】土壤交换酸含量在农业生产中对于指导施肥和调节土壤pH具有重要作用,研究环境因子(气候、地形、成土母岩)和种植年限对土壤交换酸(Exchangeable Acidity, EA)含量的影响。【方法】以重庆市东北烟区为研究区,对该区中483个采样点的土壤交换酸数据进行统计分析,构建随机森林(Random Forest, RF)模型并结合Shapley Additive exPlanations(SHAP)算法,探讨影响土壤交换酸含量的主控因素。【结果】(1)研究区土壤交换酸含量在1.56~27.50 cmol/kg之间,与降水、日照时数、坡向、种植年限呈极显著负相关性。二叠系石灰岩发育的土壤交换酸含量显著高于三叠系石灰岩发育的土壤。(2)RF模型可解释土壤交换酸含量空间变异的64%,影响因子对土壤交换酸含量的重要性为气候>成土母岩>种植年限>地形。(3)SHAP算法揭示了土壤交换酸含量在不同气候条件下存在明显的阈值效应。当年均降水量、日照时数和均温分别超过1250 mm、1290 h和12℃时,会导致土壤交换酸含量的减少,反之则会促使其增加。【结论】气候是影响土壤交换酸含量变异最重要的环境因素,其中降水和日照时数是最重要的气候因子,研究结果可为烟田土壤酸化管理调控提供参考。

考虑微咸水影响的土壤斥水性分析

土壤斥水性是指土壤表面形成了斥水性质,当土壤遇到水分时,不易吸收并形成水滴,土壤斥水性对土壤的水分运移和土壤的水稳定性有重要影响。本研究通过盆栽试验,以当地地下水灌溉作为对照组探究不同比例微咸水与再生水混合灌溉对土壤水盐、水溶性离子、土壤有机质和土壤斥水性的影响。研究结果表明:在添加了微咸水的T2和T3处理下的Na^(+)和Cl^(-)含量显著高于CK,且微咸水的比例越大,差距越显著,Ca^(2+)、K^(+)和Mg^(2+)含量随着微咸水添加比重的增大,无明显规律。此外,随着微咸水添加比例的增加,土壤的TN含量总体上表现出降低趋势,有机质含量呈现出先增加在减少的趋势。本文的研究方法可为其他类似研究提供参考,同时为相关领域的学者提供新的思路和方向。

昆明烟区植烟土壤pH与中微量元素时空变异性研究

分析昆明烟区5个年度(2012—2020年)共4888份植烟土壤pH和中微量营养元素的年际变化特征,为预测和阻控土壤酸化及科学配施中微量营养元素提供理论基础。结果表明,2012—2020年:①pH均值介于6.0~6.4,主要分布在微酸性至中性范围,随种植年限的增加,强酸性土壤频度增加,微酸性和中性土壤减少;②有机质均值变幅为29.7~32.2 g/kg,自2018年后有所下降;③交换性镁均值介于240.6~270.7 mg/kg,整体较丰富,随种植年限增加略有降低;④有效锌主要分布在很高等级,有效硼和水溶性氯主要分布在低和很低等级;⑤除pH外,5个年度的土壤有机质、交换性镁、有效锌、有效硼和水溶性氯样本的空间变异性较高。综上所述,在常规施肥管理模式下,昆明烟区植烟土壤酸碱度、有机质和交换性镁含量整体适宜,近年来有缓慢下降趋势;有效硼和水溶性氯含量整体偏低,均表现出一定的时空异质性。因此,基于昆明烟区常规施肥水平上,在注重提高有机肥和硼肥施用量,降低锌肥施用量的同时,应保持土壤交换性镁和水溶性氯的平衡。

土壤pH对果园土壤质量的影响及调控技术研究综述

在果园中,土壤pH值通常被描述为影响土壤物理、化学和生物特性的“主要土壤变量”,对果园土壤质量影响巨大。结合近年来国内外有关果园土壤pH的研究进展,综述了土壤pH对土壤物理、化学和生物特性的影响,以及如何调控土壤pH以提升土壤质量、实现水果可持续生产的策略。

根际促生菌在植物盐胁迫方面的应用研究

近年来,在世界范围内因自然环境和人为造成的土壤盐碱化问题日益严重,盐碱化对大多数植物造成危害,可直接影响植物生长和繁育,严重影响农业生态系统。目前,使用生物菌剂可以增加土壤生产力,还可减轻盐胁迫对农业植物的危害,是帮助植物应对盐胁迫的一种主要方式。根际促生菌(Plant Growth Promoting Rhizobacteria,PGPR)可以降低盐胁迫,促进植物生长和提高产量,维持生态环境平衡。本文总结了PGPR的特点及其作用,并结合PGPR在植物抗盐胁迫中应用的有关研究,对其未来的发展方向进行展望,为应对盐胁迫的后期研究提供了参考。

近40年江苏农田土壤pH时空变化特征及驱动因素

【目的】从县域尺度探究江苏农田土壤pH的时空变化特征及其驱动因素,为农田土壤酸化的预测、阻控以及土壤质量的提升提供科学依据。【方法】基于第二次全国土壤普查(1980年)、全国测土配方施肥(2006-2012年)以及江苏省土壤农化性状普查(2018年)数据,分析不同时期江苏农田土壤pH的时空变化特征,并利用回归分析探究影响农田土壤pH变化的主要驱动因素。【结果】2018年江苏全省农田土壤pH范围为5.61~8.31,平均7.02,其中,东部沿海和北部各市农田土壤pH较高,以中性和碱性为主;南部各市农田土壤pH较低,以酸性为主。近40年,江苏农田土壤pH平均下降0.57个单位,其中1980-2006、2006-2012和2012-2018年,年均降幅分别为0.016、0.008、0.007个pH单位。1980-2006年,江苏农田土壤pH快速下降,Ⅰ级(pH>7.5)样本点占比由60.6%降至38.0%,Ⅲ级(pH 5.5~6.5)样本点占比由8.5%增加至28.2%。2006-2018年,农田土壤pH下降趋势得到有效抑制,各级样本点占比趋于稳定。农田土壤pH变化主要与土壤初始有机碳密度、作物秸秆碳还田量和化肥施用量密切相关,其中,土壤初始有机碳密度贡献近40年江苏农田土壤pH变化的48.7%,分别高于作物秸秆碳还田量和化肥施用量的26.9%和24.4%。【结论】江苏农田土壤pH总体呈现“南酸北碱”和“东部沿海高于内陆”的空间分布特征,主要与土壤性质、土壤类型和土地利用方式有关。40年间农田土壤pH的下降并非匀速,1980-2006年的快速下降是由于大量化肥的施用,而2006-2018年的缓慢下降则是由于秸秆还田量的增加。

石灰性水稻土中硝酸盐依赖型与光合型亚铁氧化过程

厌氧条件下土壤中铁氧化还原过程与土壤氮循环关系密切,且硝酸盐依赖型亚铁氧化(nitrate-dependent ferrous oxidation,NDFO)和光合型亚铁氧化(photosynthetic ferrous oxidation,PFO)是亚铁氧化的两个重要的生物途径,然而目前关于石灰性水稻土中NDFO与PFO之间的关系仍不明晰。以采自黄河中下游地区河南省孟津县的水稻土为样品,设置培养前添加和培养过程中添加10 mmol·L^(–1)的硝酸根离子/铵离子(NO_(3)^(-)/NH_(4)^(+))的恒温厌氧泥浆培养试验,通过监测泥浆中Fe(Ⅱ)、O_(2)、NO_(3)^(-)和亚硝酸根离子(NO_(2)^(-))的动态变化与培养后的NH_(4)^(+)含量探究了NO_(3)^(-)在石灰性水稻土Fe(Ⅱ)氧化过程的作用及其与光合型亚铁氧化的关系。结果表明:避光条件下石灰性水稻土中存在NDFO,但产生的Fe(Ⅲ)可在NO_(3)^(-)消耗殆尽时被再次还原而掩盖Fe(Ⅱ)氧化现象。光照条件下NDFO和PFO可同时存在,PFO可致1.99 mg·g^(–1) Fe(Ⅱ)氧化,NO_(3)^(-)的加入可使Fe(Ⅱ)氧化量增加0.57 mg·g^(–1)。光照可抑制NO_(3)^(-)的还原而抑制NDFO。研究结果对于进一步理解湿地铁的氧化还原及其耦合的氮素转化过程有重要意义。

长期轮作施肥对菜田土壤pH值的影响及灰色预测模型研究

为探讨长期轮作施肥对菜田土壤pH值变化特征的影响,在闽东南蔬菜主产区连续进行7年四季豆-芥菜-早稻/豇豆轮作结合推荐施肥/习惯施肥模式的一年三熟制定位试验。根据试验年限内土壤pH实测值,构建土壤pH值变化灰色预测模型,分析不同轮作施肥模式对土壤pH值的影响及其变化趋势。结果表明,在7年定位试验期间,菜-菜-稻轮作结合推荐施肥处理(VR+RF)的土壤pH均值为5.24,显著高于菜-菜-菜连作结合推荐施肥(VV+RF)或习惯施肥(VV+FP),但与菜-菜-稻轮作结合习惯施肥处理(VR+FP)无显著差异。TPGM(1,1)灰色模型分析显示,VR+RF处理的土壤酸化速率均值为0.065个pH/年,但VV+RF、VR+FP和VV+FP三个处理的土壤酸化速率均值分别是VR+RF处理的2.077、1.215和2.231倍。灰色预测还表明,未来5年菜-菜-稻轮作结合推荐施肥和习惯施肥土壤pH均值将比基础土壤分别下降0.56和0.67个pH单位;菜-菜-菜轮作结合推荐施肥和习惯施肥土壤pH均值则将比基础土壤pH值分别下降1.05和1.13个pH单位。综上,菜-菜-稻轮作结合推荐施肥的生产模式是减缓当地菜田土壤酸化的有效耕作管理措施,对菜田土壤培肥具有重要生产价值。本研究结果为耕地土壤酸化改良提供了科学依据。

近30年我国不同地区农田耕层土壤的pH变化特征

【目的】pH是土壤质量和土壤健康的重要指标,掌握全国农田耕层土壤pH变化可为国家制定耕地保护和质量提升措施提供科学依据。【方法】pH数据来源于2005—2014年测土配方施肥项目与全国第二次土壤普查农田耕层土壤pH测定结果,包括《中国土壤普查数据》、全国第二次土壤普查典型土种pH数据、部分省级第二次土壤普查图书和公开发表文献中的全国第二次土壤普查耕地pH数据、《测土配方施肥土壤基础养分数据集》的846万个测土配方施肥数据。对比分析了近30年来全国农田耕层土壤pH变化和分级情况。依据GB/T33469—2016《耕地质量等级》将研究区域分为9个区,分析了不同区域土壤的p H空间分布和变化速率。【结果】30年来我国25省区市农田耕层土壤pH平均值均呈下降趋势。1979—1985年全国第二次土壤普查时期,35.79%的农田耕层土壤pH平均值<6.5,25.62%在6.5~7.5,36.22%在7.5~8.5,2.22%在8.5~9.0。2005—2014年测土配方施肥项目时期,以上4个等级的土壤面积占比分别为42.92%、18.49%、35.95%、2.62%。区域空间分布变化表明,相比全国第二次土壤普查时期,测土配方施肥时期东北区、黄淮海、长江中下游区、华南区pH<5.5的耕地面积占比分别增加了2.61%、2.24%、14.93%、1.16%,这4个区域耕层土壤酸胁迫程度加剧,酸性土壤和弱酸性土壤面积增加。相对于酸性土壤的酸化,东北区的中性土壤和弱碱性土壤及黄淮海的弱碱性土壤酸化速率大,应采取合理的措施降低其酸化速率。【结论】30年来,我国大部分地区农田耕层土壤pH下降,长江中下游和华南区所属的福建、海南、江西、广东和浙江等省农田耕层pH≤5.5所占比例最高,土壤酸化尤为严重。需要引起注意的是,与全国第二次土壤普查时期相比,<6.5等级的土壤比例增加了7.13个百分点。

35年来西南典型雪茄烟区土壤pH时空演变及其驱动因素

【目的】明确土壤pH时空演变特征及其驱动因素,为西南雪茄烟区土壤酸化改良提供依据。【方法】基于什邡市1984年四川省第二次土壤普查26个样点、2009年四川省测土配方施肥调查391个样点和2019年四川省耕地质量调查164个样点的土壤pH数据,利用多元统计学和地统计学方法分析土壤pH时空动态变化特征,利用随机森林模型探讨影响土壤pH变化的主要驱动因素。【结果】1984、2009、2019年什邡市植烟土壤pH均值分别为6.40、6.24和5.97,1984—2009年年均下降0.01个单位,2009—2019年年均下降0.02个单位;1984—2019年除湔氐镇、蓥华镇土壤pH均值呈上升趋势外,其他镇均呈下降趋势,禾丰镇降幅最大、达30.62%,师古镇降幅最小、仅0.30%。1984年土壤pH整体以弱酸性和中性土壤为主,碱性土壤占植烟总面积的2.59%,空间上的分布特点为洛水镇、禾丰镇和马井镇3个区域土壤pH较高;2009年研究区内仅存在弱酸性和中性土壤,土壤pH在空间上呈现中部高、南北低的分布特征;2019年弱酸性和中性土壤面积占比为95.25%,酸性土壤占4.75%,主要分布在马井镇、马祖镇、禾丰镇、南泉镇以及师古镇,土壤pH在空间上呈现南部低于北部的特征。35年来植烟土壤总体表现为酸化,约53.51%的土壤呈酸化(ΔpH<-0.3)趋势,主要分布于马井镇、禾丰镇和马祖镇,11.63%的土壤呈碱化(ΔpH>0.3)趋势,以蓥华镇和湔氐镇较为突出;44.98%的植烟土壤pH变化幅度在-1.0~-0.3,34.86%的植烟土壤pH变化幅度为-0.3~0.3,ΔpH≤-1.0的植烟土壤占8.54%。随机森林结果显示,土壤酸化的主要影响因素为年均降雨量、土壤有机质含量。【结论】35年来什邡市植烟土壤酸化加剧,在生产中应采取创制新型专用肥、施用土壤改良剂等措施予以调控。

聚甲基硅氧烷改性有机硅对土壤酸碱调节的作用及机理研究

碱性条件下,将聚甲基硅氧烷改性,得到改性有机硅。将其与路易斯酸、质子碱、强酸和强碱按一定比例混溶于甲醇中,常温搅拌30 min。X射线光电子能谱(XPS)结果表明,路易斯酸中金属离子电子结合能均向高结合能方向位移,改性有机硅的氧原子电子结合能均不同程度降低。在不同pH值的路易斯酸、质子碱、强酸和强碱溶液中加入改性有机硅,测定其pH值。结果显示,不同易斯酸和强酸溶液pH值均有升高,质子碱和强碱溶液pH值降低。结论:改性有机硅主链结构由Si—O—Si键构成,其中氧原子的孤对电子具有路易斯碱的性能;而改性有机硅中的多羟基结构具有质子酸的性能。所以有机硅材料与普通复合肥以一定比例混合复配制得的有机硅复合肥具有调控土壤酸性和盐碱性的作用。

陇川县甘蔗土壤pH值时空变化特征及影响因素

通过统计2007年和2020年陇川县甘蔗种植区土壤pH值数据,应用全局Moran’s I指数、冷热点分析、半方差函数和克里金插值等方法对蔗区土壤pH值的时空变化特征及影响因素进行研究,结果表明,2007—2020年蔗区土壤总体呈快速酸化趋势,pH值下降了0.38个单位,降幅达7.54%,与非甘蔗种植区相比,显著下降了1.03个单位。研究区中部和西南部土壤pH值下降显著,在土壤类型上红壤、水稻土和赤红壤的pH值显著下降,降幅分别为10.94%、9.98%和3.83%。在成土母质上第四纪冲积物土壤pH值降幅最大,达0.52个单位。蔗区土壤pH值时空变异主要受人为因素和自然条件的综合影响,人为因素对土壤pH值的变化具有主导作用。

基于XGBoost模型的安徽省土壤pH空间建模

土壤pH是土壤的基本属性之一,对土壤环境管理有重要作用。以安徽省为研究区域,选用气候、地形、生物等17个相关环境变量,利用XGBoost和随机森林(random forest,RF)模型建立安徽省土壤pH空间预测模型,对比两模型的预测精度,并估算了两种制图结果的不确定性。结果表明:与随机森林模型相比,XGBoost模型对安徽省土壤pH的预测精度更高。XGBoost模型中eta、max_depth和nrounds对于模型的精度均具有一定的影响,eta的变化对于XGBoost模型精度影响最大。年均降水量(mean annual precipitation,MAP)、纬度(latitude,记为Y)、多尺度谷底平坦度(multiresolution index of valley bottom flatness,MRVBF)、年均温(mean annual temperature,MAT)、多尺度脊顶平坦度(multiresolution index of the ridge top flatness,MRRTF)、增强植被指数(enhanced vegetation index,EVI)对土壤pH建模有较大的影响,在两种模型的变量重要性排序中均重要。空间制图结果表明:两模型的预测结果大体趋势相同,安徽省土壤pH呈“南酸北碱”的趋势,但两者在部分地区的结果仍有区别。

作物产量对土壤pH的响应差异及其影响因素

【目的】土壤酸化是耕地质量退化的突出问题,研究主要农作物产量对土壤pH的响应及其影响因素,为土壤酸化防治提供理论依据。【方法】通过“中国知网”、“Web of Science”数据库,分别以玉米(maize)、水稻(rice)、小麦(wheat)、大豆(soybean)、土壤pH(soil pH)、作物产量(yield)为关键词,获取1980—2020年已公开发表的文献数据。基于国内外大田试验,分析了玉米、水稻、小麦、大豆产量与土壤pH的关系,运用Sigmoid函数计算作物酸害阈值,结合皮尔逊相关性分析与偏相关分析,明确作物酸害阈值的主要影响因素。【结果】1)4种作物产量伴随土壤pH降低均呈“S”型降低趋势;玉米、大豆、小麦和水稻产量95%的酸害阈值分别为pH 5.87、5.34、5.32和4.21。2)作物相对产量与交换性铝呈显著负相关,与土壤pH、交换性钙、钙铝比、有机质、有效磷、化学氮肥施用量呈显著正相关。当土壤pH大于酸害阈值时,作物产量与有机质、有效磷呈显著正相关,当土壤pH小于酸害阈值时,作物产量与土壤pH、交换性钙、钙铝比呈显著正相关,与交换性铝呈显著负相关。3)偏相关分析表明,剔除有机质影响后,相对产量与pH的相关系数升高0.207,交换性铝与相对产量的相关系数升高0.072;剔除有效磷影响后,相对产量与pH的相关系数升高0.085,交换性铝与相对产量的相关系数升高0.147;剔除施氮量影响后,相对产量与pH的相关系数升高0.026,交换性铝与相对产量的相关系数降低0.009。有效磷、有机质和化学氮肥施用量是影响作物产量对土壤pH响应的关键因素。【结论】当土壤pH低于酸害阈值时,较高的有效磷和有机质含量可降低土壤pH对作物产量的不利影响,即有效磷和有机质含量越高,作物酸害越轻。