滇东土壤重金属高背景区不同农田利用方式对作物镉砷含量的影响

【目的】了解滇东土壤重金属高背景区不同农田利用方式对土壤和农作物镉、砷含量的影响及其存在的生态风险。【方法】以滇东土壤重金属高背景区农田土壤和作物为研究对象,通过162对土壤与农作物协同采样分析,研究旱地、蔬菜地和水-旱轮作地3种利用方式下镉、砷在土壤和农作物中的含量特征和潜在生态风险。【结果】调查区农用地土壤pH以中性偏碱为主,有机质含量10.8~118.0 g/kg。土壤镉含量分布为0.10~3.2 mg/kg,超筛选值比例为59.88%,超管制值比例为3.09%;砷含量分布为2.59~112.0 mg/kg,超筛选值比例为35.80%,超管制值比例为1.23%。土壤镉、砷活化率分别为0.162%~0.231%和0.013%~0.041%。相对于旱地和水-旱轮作地,蔬菜地土壤镉、砷活化率显著高于旱地。调查的稻谷、玉米、小麦、叶菜、芸薹类蔬菜、块根和块茎蔬菜、瓜果类蔬菜、豆类8个作物类别的可食部分镉、砷含量和富集系数均较低,仅有2个样品镉含量超过GB 2762—2017限值,超标率为1.23%。相比较而言,蔬菜地农作物可食部分的镉含量和镉富集系数显著高于旱地农作物;而水-旱轮作地农作物可食部分砷含量和砷富集系数显著高于旱地和蔬菜地。同一农田利用类型下,土壤镉活化率均显著高于砷活化率,农作物对镉的富集系数均显著高于砷富集系数。【结论】在滇东土壤重金属高背景区农田土壤镉、砷潜在生态风险等级属轻微风险。

农田利用方式对土壤可溶性氮素含量及迁移的影响

分析农田利用方式对表层土壤可溶性氮素各组分的影响,揭示农田生态系统中可溶性氮素的迁移规律。测定5种利用类型下14种农田0~10 cm、10~20 cm层土壤可溶性无机氮(SIN)、可溶性有机氮(SON)含量,分析农田利用方式对可溶性氮素的影响;测定葱、红花继木、西瓜、油菜等4种农田0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm、50~60 cm层土壤SIN、SON含量,探讨可溶性氮素在土壤剖面中的迁移规律。结果表明,0~10 cm层14种农田土壤SIN和SON含量分别为2.16~152.06 mg kg^(-1)、10.80~173.77 mg kg^(-1),SON占TSN的39.90%~83.95%,平均为64.65%;10~20 cm SIN和SON含量分别为1.51~75.58 mg kg^(-1)、6.08~65.01 mg kg^(-1),SON/TSN为43.01%~78.79%,平均为65.76%。可溶性氮素各组分的关系为SON>NH4+-N>NO3--N;农田利用方式对可溶性氮素的影响达到显著水平。葱地、红花继木地、西瓜地、油菜地等4种农田土壤SIN和SON平均含量表现为随土层加深而减小,但有在下层(40~60 cm)累积的趋势。0~60 cm各层土壤SON/TSN为26.35%~72.35%,平均约为58.51%;农田利用方式对可溶性氮素在土壤中的迁移有影响。因此,农田利用方式对表层土壤SIN、SON含量有显著影响,并对其在土壤剖面中的迁移有影响;土壤SIN、SON含量随土层加深而减少,但有在下层累积的趋势;SON是可溶性氮素的主要组分,其对环境的影响值得关注。

黄土丘陵区不同土地利用方式水土流失及养分保蓄效应研究

对黄土丘陵沟壑区安塞水土保持试验站3种草本、3种灌木、4种乔木、1种农田共计11种不同土地利用方式径流小区进行径流和侵蚀泥沙观测,并分别分析其养分含量,研究黄土丘陵区不同土地利用方式水土流失及养分保蓄效应。结果表明,试验区2003年草本的年均径流量为1 248 m3/km2,灌木为843 m3/km2,乔木为2 079 m3/km2,农田为10 672 m3/km2;草本的年均土壤侵蚀模数为4.6 t/km2,灌木为1.0 t/km2,乔木为2.6 t/km2,农田为169.5 t/km2。2003年乔木的径流年均氮素损失量5.68 kg/km2,灌木为3.32 kg/km2,草本为2.49 kg/km2,农田为10.80 kg/km2;乔木的径流年均P2O5损失量为0.29 kg/km2,灌木为0.22 kg/km2,草本为0.17 kg/km2,农田为0.49 kg/km2。乔木的侵蚀泥沙年均氮素损失量为2.69 kg/km2,灌木为1.18 kg/km2,草本为7.51 kg/km2,农田为139.95 kg/km2;乔木的侵蚀泥沙年均P2O5损失量为1.51 kg/km2,灌木为0.54 kg/km2,草本为2.78 kg/km2,农田为259.25 kg/km2。在本研究区注意发展和恢复草灌植被,使之尽快起到水土保持作用;另外,乔、灌、草土地利用方式相对农田对径流和侵蚀泥沙有很好的养分保蓄效应。

桑干河流域典型粮果农田土壤水盐氮分布特征

桑干河流域是建设首都水源涵养功能区和生态环境支撑区的主要流域,针对目前流域内面源污染和土壤退化等生态问题,探究不同农田系统土壤水盐氮分布特征对于区域科学管理土地资源和调控水盐肥具有重要意义。以桑干河流域3种典型的农田利用方式(杏园、雨养玉米和灌溉玉米)为研究对象,通过野外取样与试验分析对不同农田利用方式土壤剖面水、盐和硝态氮分布规律进行研究,进而明晰土壤盐氮潜在淋溶风险。结果表明:①不同农田类型中灌溉玉米土壤含水率和电导率均值最高,杏园含水率最低,而电导率接近于雨养玉米。②土壤盐分离子组成以Na^(+)和SO_(4)^(2-)为主,K^(+)、Mg^(2+)和Cl^(-)相对较少,灌溉玉米中Na^(+)、K^(+)和Mg^(2+)均显著高于杏园。③土壤水盐分布因农田利用方式的不同而存在明显差异且分布复杂,杏园土壤电导率与盐分离子垂直分布呈橄榄形,雨养玉米SO_(4)^(2-)和电导率表现为中上多、底部少,灌溉玉米Na^(+)呈S形波动。④灌溉玉米NO_(3)^(-)-N平均累积含量明显高于雨养玉米和杏园,剖面分布为上下多、中间少的特点,且深层土壤NO_(3)^(-)-N均值达14.6 mg/kg,具有潜在的硝态氮淋溶风险。⑤不同利用方式土壤Mg^(2+)和SO_(4)^(2-)分别与含水率和电导率呈极显著正相关,其是控制区域水盐变化的重要因子。综上,不同农田利用方式对土壤水盐氮分布特征影响差异明显,灌溉玉米土壤水盐氮含量明显最高,需采取合理的水肥管理措施,减缓环境污染风险。

洱海流域农田土壤氮素的矿化及其影响因素

采用好氧间歇淋洗培养法,对洱海流域内的农田、菜地土壤样品培养2周,研究土壤氮的矿化及其影响因素.结果表明,表层土壤2周氮矿化量平均为65.54mg/kg.不同农田利用方式下,表层土壤氮矿化量的平均值为露地菜田>粮田>大蒜田.土壤氮素矿化以硝态氮为主,且随着土壤深度的增加而降低.土壤氮矿化同全氮、有机质含量呈明显的正相关关系,与pH值呈负相关;氮矿化与无机氮含量、C/N之间无显著关系.全氮、有机质和pH值是影响该流域农田土壤矿化的主要因子.

典型农田土壤酶活性分布特征及影响因素分析

土壤酶是参与有机物分解和养分循环的关键成分,其活性可以用作衡量土壤健康的指标。了解土壤酶活性对农田利用方式的响应,对评价土壤健康状况、建立可持续耕作管理模式具有重要意义。为探究不同农田生产方式下农田土壤酶活性分布及主要环境影响因素,以果园、蔬菜大棚、水田3种农田利用方式为研究对象,采用野外监测和室内分析相结合的方法,探讨了农田土壤中过氧化氢酶活性(S-CAT)、脲酶活性(S-UE)、水解酶活性(FDA)、中性磷酸酶活性(S-NP)分布特征与生物和非生物因子间的响应关系。结果表明,农田土壤酶活性因耕作管理方式不同,存在较大差异(P<0.05)。土壤过氧化氢酶活性表现为蔬菜大棚<果园<水田,土壤脲酶活性表现为蔬菜大棚<水田<果园,水解酶活性在不同耕作管理方式下无显著差异(P>0.05),中性磷酸酶活性表现为水田<蔬菜大棚<果园。前3种土壤酶活性的变异系数大于16%,为中等变异,中性磷酸酶为强变异。冗余分析(RDA)表明,影响土壤酶活性的关键因子是土壤全钾TK(P=0.002)、水解性氮HN(P=0.002)、呼吸通量SR(P=0.002)、pH(P=0.008)、有效磷AP(P=0.016)、全氮TN(P=0.002)和阳离子交换量CEC(P=0.040)。在上海农田的主要耕作模式下,土壤养分、呼吸通量、pH和阳离子交换量是影响农田土壤酶活性的主要因素。因此,在对不同类型农田土壤进行土壤健康评价时,应合理选择针对性的酶活性指标。

不同利用方式对江西省农田土壤碳氮磷生态化学计量特征的影响

根据江西省2013年采集的16582个农田耕层(0～20 cm)土壤样点数据,运用实地调查、经典统计学与地统计学等相结合方法,研究了江西省耕地土壤碳氮磷生态化学计量特征的空间变异性及不同农田利用方式对其的影响.研究结果表明:江西省耕地土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)平均含量分别为17.90、1.58和0.52 g·kg^(-1),土壤碳氮比(C∶N)、碳磷比(C∶P)和氮磷比(N∶P)平均值分别为11.72、38.29和3.38,土壤C∶N∶P比平均值为34.44∶3.03∶1,说明P是江西省耕地土壤主要的限制因素.此外,由于碳、氮、磷三者之间并不存在显著的两两相关性,表明江西省耕地土壤中不存在稳定的"Redfield ratio";半方差函数表明,江西省土壤碳、氮、磷生态化学计量特征具有中等程度的空间变异性,其空间变异特征主要受到随机性因素的影响;经ANOVA检验显示,不同农田利用方式对土壤碳氮磷生态化学计量特征影响显著(p<0.05),土壤SOC和TN平均含量依次表现为:两季水田>水旱轮作>一季水田>一季旱地>两季旱地,土壤TP平均含量依次表现为:两季旱地>两季水田>一季水田>一季旱地>水旱轮作,土壤C∶N依次表现为:两季水田>两季旱地>一季水田>水旱轮作>一季旱地,土壤C∶P平均值依次表现为:水旱轮作>两季水田>一季水田>一季旱地>两季旱地,土壤N∶P平均值依次表现为:水旱轮作>一季旱地>两季水田>一季水田>两季旱地.总体而言,土壤碳、氮、磷生态化学计量比的变化特征是农田利用方式和环境因子综合作用的结果,土壤C∶N∶P比对土壤碳、氮、磷储量及养分的限制性具有重要的指示作用.