新疆奇台绿洲不同耕作年限荒漠灰钙土无机碳变化及其影响因素

荒漠灰钙土是天山北麓地带性土壤,富含碳酸盐和硫酸钙,是优质土地后备资源。本研究采用野外调查取样与室内实验相结合的方法,对新疆奇台绿洲不同耕作年限(<3 a、10 a、20 a、30 a、>40 a)荒漠灰钙土无机碳变化及其影响因素进行分析,探讨了土壤无机碳与土壤理化参数间的关系,特别是石膏对土壤无机碳的增汇作用。结果表明:①耕作层和犁底层的无机碳,对人类活动十分敏感。土壤无机碳随耕作年限先降低后升高,在耕作后的前10 a迅速下降表现为碳源,而后逐渐上升超过初始含量重新转为碳汇,耕作>40 a后土壤无机碳含量较耕作<3 a增加超过10 g·kg^(-1);②土壤无机碳的稳定性同位素δ^(13)C随着耕作年限的增加持续负向偏移,表现出具有截存现代大气CO_(2)的潜力;③荒漠灰钙土中含有极易风化且储量可观的石膏,为次生碳酸盐淀积提供了大量的钙源,这些Ca2+含量决定了研究区土壤无机碳库最终的储量大小。综上说明,富含石膏的荒漠灰钙土耕作后,具有较强的土壤无机碳增汇潜力,重视和准确估算这部分碳增汇潜力有助于我国“双碳”目标的实现。

REGIONAL CHARACTERISTICS OF ENVIRONMENTAL CAPACITY FOR HEAVY METALS IN SIEROZEM ZONE AND ITS RELATION TO PHYSICALGEOGRAPHIC PROCESSES

Soil environmental capacity is defined as the maximumpermitted load of the pollutant in a cettain soil environmental unitwithin a certain temporal period. With that load, the criteria canbe maintained, production and quality of crops can be gqaranteed.Regional soil capacity is the function of physical geographiccharacteristics. In determining capacity of sierozem, key stepsinclude: (1) establishing the criteria on comprehensive basis, (2)calculating the permitted input with the application of the capacitymodel. Dynamic capacity of Cd, Cu, As and Pb for sierozem isreported and compared with that of phaiozem and red 1oam.According to the results, it is obvious that regional differentiationin capacity is distinct and the distribution pattern of permittedload is closely related to the spacial variation of physicalgeographic processes.

农田灰钙土中有机质和碳酸钙对Zn吸附-解吸行为的影响

采用序批平衡法,研究了Zn在去除有机质及去除碳酸钙前后灰钙土的吸附-解吸行为.结果表明,在试验土壤中吸附量均随着加入Zn浓度的增加而增加,且去碳酸钙土对Zn吸附固定能力明显低于灰钙土,即有机质对灰钙土Zn的吸附影响小于碳酸钙;去有机质及去碳酸钙前后灰钙土对Zn的吸附过程不适合用Langmuir方程描述,而Freundlich方程能够很好地拟合,调整后的决定系数R2′均大于0.90,达到极显著水平(P<0.01);去除有机质和碳酸钙后灰钙土对Zn的解吸率都升高,且灰钙土去碳酸钙后解吸率略高于去有机质;去除有机质及碳酸钙前后灰钙土的解吸量均随吸附量的升高而升高,且去碳酸钙土解吸量最大,去有机质土次之,灰钙土最小;土壤有机质和碳酸钙对Zn均有较强的络合吸附效应,能有效降低Zn的迁移活性,从而促进吸附,抑制解吸.

北温带干旱地区土壤剖面CO2通量的变化特征

采用开放式样杆方法,对干旱土纲的4种土壤类型(栗钙土、灰钙土、粗骨土、山地灰褐土)进行土壤剖面CO2通量的观测研究,结果表明:1)在0～60cm深度范围内土壤剖面CO2通量随土壤深度的增加而增加,60cm为转折点,之后,随土壤深度的增加而减小。2)土壤剖面CO2通量平均值为660μmol/(m2·h),在-9076～16988μmol/(m2·h)范围内变化,如果土地利用/土地覆盖发生改变(0～70cm深度),将可能有254.6t/(km2·a)CO2从土壤向大气释放。3)土壤种类不同,CO2通量明显不同,森林土壤释放量大于草原土壤。4)在通量-深度曲线中,各土壤类型均出现1～2个拐点,变化原因与土壤剖面结构和根系分布有关,钙积层的有无、厚度起决定作用。5)存在季节变化,植物生长季节的CO2通量远大于其他季节,其他季节可能存在土壤吸收CO2现象。因此,应避免在植物生长季节施工动土,以减少土壤CO2向大气中释放。

干旱区灰钙土和风沙土对Zn的吸附与解吸特性

以自然土壤灰钙土和风沙土作为试验供试土壤,研究了Zn在两种土壤样品中的吸附-解吸特性.结果表明:(1)当平衡液中Zn浓度较低时,土壤对Zn的吸附量随浓度的增加而增加,但增加速度较慢;平衡液中Zn浓度继续增加时,吸附量增加速率变大(曲线斜率逐渐增大),由于灰钙土有机质、碳酸钙、p H等高于风沙土,所以灰钙土对Zn的吸附量大于风沙土;(2)在实验设定的浓度范围内,Langmuir模型、Freundlich模型对实验数据的拟合线性相关均极显著,但总体来看Freundlich型吸附等温线方程适合描述土壤对Zn吸附过程;(3)两种土壤的高碳酸钙及有机质含量导致土壤吸附的Zn不容易被解吸,所以两种土壤的解吸量都很少,且灰钙土p H(8.65)大于风沙土(8.17),则风沙土解吸量大于灰钙土,土壤吸附Zn的解吸率与土壤Zn吸附能力呈反比,Zn在风沙土中的解吸率比灰钙土大,所以Zn在沙土的迁移和扩散的风险比灰钙土大,二次函数最为适合模拟土壤中Zn的吸附量与解吸量之间的关系,且随着Zn吸附量的增大,两种土壤对重金属Zn的解吸率均呈现出先增大后减小的趋势.

灌耕灰钙土农田土壤酶活性与养分的关系

【目的】比较并探究不同农田土壤酶活性与土壤养分间的关系,为土壤酶活性强弱来鉴别土壤类型的方法提供数据支持,同时为农田灌耕灰钙土的可持续利用提供理论基础。【方法】以新疆察布查尔县灌耕灰钙土农田土壤为研究对象,运用典型相关分析,研究5种样地土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶与土壤pH、土壤有机质(SOM)、土壤速效磷(AP)、土壤速效钾(AK)、土壤全氮(TN)、C/N的关系。【结果】不同样地土壤酶活性和土壤养分含量存在显著差异(P <0. 05),其中玉米和小麦的土壤酶活性和养分含量均较高,且耕层0～20 cm均明显高于底层40～60 cm;随着土层深度的增加,土壤SOM、AP、AN、TN和过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶等变化规律较为一致;不同样地土壤酶活性与土壤养分间均表现出一定的相关性,且单一酶和单一养分之间的相关关系存在差异;进一步的典型相关分析得到2对典型变量,其典型相关系数为0. 7921和0. 5455,均达到显著相关水平(P <0. 01)。【结论】说明综合土壤酶活性和养分间有密切关系,且该土壤类型中综合土壤酶活性起主要作用的是脲酶,综合土壤养分起主要作用的是土壤TN。

铅在灰钙土土壤—植物系统与环境中的迁移和环境容量

本文通过作物盆栽试验、区域调查、农田径流和淋溶试验以及土壤生化活性和微生物试验,研究了铅在土壤、植物、水体中的迁移和累积,并通过迁移模式的计算得出了铅的土壤临界浓度和环境容量。

施肥对淡灰钙土春玉米产量和土壤水盐运移的影响

在宁夏灌区淡灰钙土上,通过田间试验的方法,研究了喷灌和漫灌条件下不同氮磷钾施用量对春玉米产量和土壤水盐运移动态的影响。结果表明:不同施肥处理的平均产量为6.9~13.2t/hm2,变异系数为2.7%~13.6%。相对于对照处理,不同氮磷钾配比都能显著提高产量(不施氮肥处理除外,P【0.05),增产率为12.7%~92.5%。氮磷钾施用量与春玉米产量都服从二次曲线关系,增产效应为氮肥】钾肥】磷肥。在玉米生育期内,喷灌更有利于0—20cm和20—50cm土层土壤水分分布的均匀性,而漫灌造成土壤水分向深层50—80cm运移。在喷灌条件下,土壤盐分通常表聚在0—20cm土层,其最高含量可达2.11g/kg,而漫灌使盐分向深层土壤运移,50—80cm土层盐分含量达0.53~1.07g/kg。因此,在淡灰钙土春玉米种植条件下,喷灌配合氮磷钾施肥可显著增产,但其对耕层土壤的洗盐效果不及漫灌施肥。

应用主成分分析和聚类分析评价不同施肥处理条件下新垦淡灰钙土土壤肥力质量

通过定位试验与室内分析,研究了新垦淡灰钙土的化学、物理、生物学性质,并从中挑选出10个能反映土壤肥力质量特性的定量因子,作为评价指标,采用主成分分析,对淡灰钙土开垦前以及开垦后不同施肥处理进行了综合评分,然后用欧氏距离最短距离法对其进行了聚类。结果表明:淡灰钙土经过开垦、灌溉、种植农作物,土壤肥力质量提高;开垦后不同施肥处理比较,单施有机肥与有机肥配施化肥土壤肥力质量较高,N、P以及与其他化学肥料配施次之,单施N肥与不施肥较差。

灰钙土上玉米的锌肥效应研究

盆栽试验结果表明:在盐化和非盐化灰钙土上,土壤有效锌含量和植株含锌浓度均与施锌量呈正相关。在非盐化灰钙土上,施锌量≤37 mg/kg对抽雄期玉米锌和氮、磷营养均有良好作用,其干重增加14.8％～18.5％,但不利作用是提高了土壤脲酶活性;施锌75～240mg/kg仍对玉米锌、氮营养和降低土壤脲酶活性有良好作用,其干重增加11.9％～10.8％,但对玉米吸磷有颌抗作用;施锌720 mg/kg对玉米产生有害作用,其干重降低18.6％,土壤脲酶活性降低65.4％;施锌1440mg/kg对玉米产生严重毒害,植株干重降低62.7％,土壤脲酶活性降低90.3％。在盐化灰钙土上,适宜的土壤施锌量是5～10mg/kg,施锌量≥20mg/kg就对玉米幼苗产生有害作用。

淡灰钙土条件下不同配比施肥对油葵及土壤养分效应研究

为了探明淡灰钙土条件下不同配比施肥对油葵及土壤养分效应,以NX440为供试材料,采用随机区组设计布设田间试验,试验共设CK及NPKM处理等8个处理。结果表明:不施无机氮肥的处理株高相对偏低,且相对CK处理经济产量增产不显著;NPKM处理在收获期比CK处理株高提高了41.6 cm,盘粒数提高了272粒/盘,提高了27.7%,千粒重提高了12.2 g,提高了23.4%;经济产量和生物产量均显著提高,分别提高了55.6%和43.1%,籽粒和茎秆氮含量分别是CK处理1.6倍和2.0倍;土壤有机质含量较CK处理提高了1.5 g/kg。因此,综合考虑,在当地淡灰钙土条件下,不施无机氮肥是不可行的,油葵参照NPKM处理施肥较为适宜。

深松和秸秆还田对灌耕灰钙土团聚体特征的影响

2015-2017年设置传统旋耕秸秆不还田(RT)、深松35 cm秸秆不还田(ST)及深松35 cm秸秆还田(STS)3个处理,应用干筛法和湿筛法对0~40 cm土层团聚体数量、组成和稳定性进行研究。结果表明,STS能促进土壤大团聚体的形成并促进团聚体的稳定,深松和秸秆还田均可显著影响团聚体数量和大小(P<0.05)、促进不同粒级团聚体更新转化。干筛法下,0~40 cm土层,STS处理最佳,>0.25 mm机械稳定性团聚体含量(DR0.25)、平均质量直径(MWD)、平均几何直径(GMD)较RT分别增加3.0%、9.5%和15.5%,分形维数(D)降低4.5%。湿筛法下,STS处理的WR0.25(>0.25 mm水稳性团聚体含量)、MWD、GMD较RT分别增加45.2%、12.0%和9.1%,D值降低1.1%。干筛法和湿筛法下,不同土层均以0~10 cm土层R0.25(直径>0.25 mm团聚体含量)、MWD、GMD值STS较RT的增幅最大,干筛法下,分别增加8.6%、18.0%、25.3%,湿筛法下,分别增加67.7%、25.0%、12.5%,此外,STS较RT和ST处理可显著降低0~40 cm土层团聚体破坏率(PAD)和不稳定团粒指数(ELT),PAD分别降低8.6%、2.4%,ELT降低7.0%、1.5%。综合分析认为,STS更有利于土壤团聚体含量的增加及土壤结构的形成与稳定。

不同生物质炭对铅污染淡灰钙土的性质与铅形态变化的影响

通过盆栽试验研究了Pb污染淡灰钙土中施加不同量鸡粪衍生生物质炭(CBC)和油菜秸秆衍生生物质炭(RBC)后,土壤性质变化及基于BCR 4步连续提取法的土壤Pb形态转化特征,并通过逐步回归分析探讨了土壤性质变化与Pb形态转化间的相关性。结果显示:随生物质炭施加量的增加,Pb污染淡灰钙土中Pb形态向更稳定态转化,CBC(RBC)施加量为15%时,酸可提取态Pb百分含量分别下降17.04%(12.3%)。当生物质炭处理水平在10%以下时,RBC施入Pb污染淡灰钙土后对Pb的固定作用更加明显;施加量10%以上时,CBC施加后对Pb的固定效果更占优势。随CBC施加量的增加,土壤p H值、碳酸盐含量、有机质含量显著增加(最大增幅分别为11.36%、6.7%、419.13%),并与Pb形态转化相关性显著(P<0.05);随RBC施加量的增加,土壤p H值显著增加(最大增幅10.99%)是影响酸可提取态Pb转化的重要因素,而有机质含量显著增加(最大增幅1 334.56%)对铁锰氧化物结合态、有机结合态和残留态Pb的转化影响显著。由于土壤p H过大会降低土壤质量,建议RBC施加量在10%以内,而CBC的施加量应小于5%。

灰钙土菜地土壤供肥状况及黄瓜施肥的研究

通过对灰钙土菜地土壤养分含量进行分析,研究了土壤供肥能力和肥力分级,针对黄瓜生产中肥料施用问题进行了黄瓜氮、钾肥料试验,研究氮、钾对黄瓜产量的影响,探讨黄瓜的需肥规律。研究表明:施用氮肥可以提高黄瓜产量,尿素施用量在160kg·hm-2左右为宜。黄瓜生产应隔年施用一定数量的钾肥。

天然有机质对土霉素在西北灰钙土上吸附行为的影响

抗生素被广泛应用于日常生活中,大量含有抗生素的废弃物通过多种途径进入土壤给人类健康和土壤环境带来了严重危害,因此,探索抗生素类有机污染物在土壤中的吸附机理对土壤污染防治具有重要意义.以西北灰钙土为研究对象、以OTC(oxytetracycline,土霉素)为目标污染物,采用批量法分析灰钙土在添加有机质前、后对OTC的吸附动力学、热力学特征及其影响因素.结果表明:OTC的动力学吸附过程分快吸附阶段(0~2 h)和慢吸附阶段(2~10 h),10 h之后吸附基本达到平衡,吸附过程拟合均符合准二级动力学模型.对不同温度下OTC在灰钙土上的吸附过程进行拟合显示,Langmuir和Freundlich热力学模型拟合的R 2分别在0.930~0.985和0.967~0.973之间;对于不同初始ρ(OTC)在添加有机质灰钙土上的等温吸附过程,Langmuir和Freundlich热力学模型拟合的R 2分别在0.952~0.988和0.936~0.971之间,表明这两种模型均可较好地解释此吸附过程;热力学参数ΔGθ(吉布斯自由能变)小于0,ΔHθ(焓变)和ΔSθ(熵变)均大于0,表明吸附为自发进行的混乱程度增大的吸热反应.添加外源性有机质HA(humic acid,胡敏酸)和FA(fulvic acid,富里酸)能增加OTC的吸附量,且自制有机质的促进作用大于市售有机质,HA的促进作用大于FA.随着初始ρ(OTC)的增大,吸附量呈增加趋势;Ca 2+和Na+的加入均使OTC的吸附量减小,且离子浓度越高、价态越高,抑制效果越明显;不同pH对OTC吸附的影响均较小.研究显示,不同来源、种类的有机质均可促进OTC吸附,但不会改变吸附平衡时间;HA的疏水性较FA强,对OTC的吸附量较高;溶液pH对OTC吸附影响不显著,但不同价态、浓度的金属阳离子对OTC的吸附有较大影响.

生物质炭对灰钙土土壤有机碳及土壤团聚体分布的影响

为探讨瘠薄灰钙土对外源生物质炭输入的响应机制,采用盆栽试验,研究了不同生物质炭添加量(0.80%,2.40%和7.20%)对土壤团聚体的影响,以及对土壤有机碳矿化的激发效应。结果表明,与对照相比,添加生物质炭可以显著提高田间持水量,增幅可以达到1.90%~21.20%;生物质炭促进直径>0.25 mm的大团聚体的形成,并显著增加土壤有机碳和水溶性有机碳含量,增幅分别为11.00%~303.54%和27.20%~128.40%,且增幅随着生物质炭输入量的增加而显著增大,其中以7.20%生物质炭添加量效果最佳;而土壤微生物量碳的含量呈相反的趋势,随生物质炭施用量的增加而降低,降幅为2.90%~46.00%。生物质炭施入有助于土壤水分的储存,在短期内会造成对土壤有机碳和土壤溶解性有机碳的激发效应,生物质炭过量输入会抑制土壤微生物活性,降低土壤微生物量碳的累积。低肥力灰钙土高温热解生物质炭输入量宜为2.40%~7.20%。

不同施肥处理下灌耕灰钙土水解酶活性的剖面分布及其相关性

在不同施肥处理下,对西北半干旱区灌耕灰钙土,土壤转化酶、脲酶和碱性磷酸酶活性的剖面分布以及土壤酶与土壤全量养分、土壤酶之间相关性进行研究。结果表明,各处理在小麦的各个生育期土壤转化酶、脲酶和碱性磷酸酶的活性均为:0～10 cm土层>10～20 cm土层>20～40 cm土层,且绝大多数处理各土层之间酶活性差异都达到显著水平。土壤转化酶、脲酶和碱性磷酸酶与土壤有机质、全氮、全磷含量基本呈正相关,有的达到显著和极显著水平,三种酶与全钾含量均为负相关,基本未达显著。土壤转化酶、脲酶和碱性磷酸酶活性三者之间的相关性呈极显著和显著正相关,酶的总体活性大小可以用来衡量土壤肥力水平的高低。

伊犁谷地灰钙土和风沙土剖面特性及生态建设意义

西部的生态环境安全关系到国家的生态安全。研究土壤特性及其垂直分布,能对区域生态环境建设和可持续发展提供重要的理论基础和指导。灰钙土与风沙土是新疆伊犁谷地的两种主要土壤类型。本文在对新疆伊犁谷地实地考察基础上,运用42个灰钙土剖面和12个风沙土剖面自然发生层各层的土壤样品测试数据—土壤有机质、pH值、电导率、总盐、八大阴阳离子,研究了灰钙土和风沙土土壤特性的垂直分布,并进行了比较;在此基础上提出区域生态建设中土壤利用和保护的建议。研究表明,伊犁河谷的不同土壤,其土壤特性的垂直分布和变化具有一致性和差异性。一致性体现在有机质和K+的含量随土壤深度增加而减少,pH值、CO32-、Mg2+和Na+的含量随土壤深度增加而增加。差异性体现在两类土壤的有机质、pH值、电导率和总盐在数量上不同。此外,两类土壤的电导率、总盐及SO42-,Cl-,HCO3-,Ca2+的含量随土壤深度发生变化的趋势不同。

短期围栏封育对荒漠草原沙化灰钙土有机碳组分及物理稳定性的影响

以宁夏盐池县荒漠草原5年围栏封育草地(围栏内)和自由放牧草地(围栏外)为对象,分析0～40cm土层土壤有机碳、易氧化有机碳和颗粒有机碳含量以及土壤粒径组成,研究围栏封育早期沙化灰钙土有机碳组分及物理稳定性的变化规律.结果表明:围栏内外土壤有机碳含量和颗粒组成差异不显著;围栏内外0～40cm土层土壤有机碳含量平均为3.25g·kg-1,沙粒、粉粒、黏粒的相对比重平均为72%、16%、12%,土壤物理稳定性指数为1.30%～1.31%.土壤活性有机碳的显著变化集中在10～20cm土层,围栏内易氧化有机碳含量达0.80g·kg-1,显著高于围栏外的0.62g·kg-1,围栏内颗粒有机碳的分配比例为50.9%,显著高于围栏外的31.7%.随土层深度的增加,围栏内0～40cm土壤质地由沙性土向沙壤土转变,各层间土质差异显著,易氧化有机碳含量逐渐升高;而围栏外土壤质地的垂直变化相对平缓,基本为沙性土质.退化荒漠草原短期围栏封育条件下,沙化灰钙土土壤有机碳尚处于一个消耗与积累的平衡阶段,土壤质地状况相对稳定,土壤物理稳定性变化较小.10～20cm土层土壤活性有机碳含量及其相对分配比例可作为围栏封育早期土壤质量变化的指示指标.

不同培肥方式对伊犁新垦区淡灰钙土的熟化效果

针对伊犁新垦区淡灰钙土土壤肥力不高的特点,设计了4种土壤熟化处理措施(无施肥,CK;施氮磷钾肥,NPK;施氮磷钾+糠醛渣,NPKK;施氮磷钾+秸秆还田,NPKJ),进行3 a定点试验。应用模糊数学(Fuzzy)综合评判法,计算不同熟化处理下土壤的综合肥力指数(IFI)。在不同熟化方式下,对比分析单项土壤肥力指标与综合肥力指数以及作物产量。结果表明:增施有机物对土壤养分含量均有提高,同时还可以有效降低土壤pH和土壤容重,其中以增施糠醛渣效果最明显;综合肥力评价表明,施氮磷钾+糠醛渣的土壤肥力综合指数最高,达0.826,施氮磷钾+秸秆还田高于单施氮磷钾肥或不施肥;增施有机物是提高土壤综合肥力的有效方法,但有机物中养分的释放存在一定延后性。