不同施肥处理对侵蚀性红壤酸性和交换性能的修复效应

为探讨不同施肥处理对侵蚀性红壤的修复效应,研究了施化肥(NPK)、化肥+有机肥(NPKM)、化肥+土壤调理剂2号(NPKR2)与不施肥(CK)处理对不同母质发育的侵蚀性红壤酸性和交换性能的修复效应。结果表明:NPKM及NPKR2处理均可明显提高各种酸性土壤的pH缓冲能力,NPK处理效果则不明显;NPKR2可改良和降低土壤酸化程度,NPKM处理则只能增大土壤的pH缓冲容量,对改良土壤酸化的效果不显著;NPKM处理可提高土壤有机质含量,但土壤有机质含量与土壤pH缓冲能力不成正比;各施肥处理均能显著降低板页岩红壤、网纹层红壤和均质层红壤铝离子的活性,但只有NPKR2处理能明显降低花岗岩红壤的铝离子活性,其他施肥处理的效果不明显;各施肥处理的土壤阳离子交换量(CEC)均差异不大;NPKR2处理的土壤有效阳离子交换量(ECEC)显著高于其他处理;不同施肥处理下网纹层红壤和均质层红壤的ECEC均显著高于对照,而花岗岩红壤和板页岩红壤仅NPKR2处理有显著提高。

基于离散元方法的月球着陆器冲击月壤过程分析

月球着陆器在着陆过程中会产生巨大的冲击作用。为了研究月壤材料对着陆器的缓冲作用,文章针对月壤在细观尺度下的离散分布特性,采用离散元方法建立月壤的计算分析模型。在此基础上,简化着陆器模型仅考虑着陆腿的缓冲性能,对着陆过程中着陆器与月壤相互作用的动力冲击过程进行数值分析。通过调整着陆器的质量以及着陆速度,对着陆器着陆过程中的冲击深度、加速度以及冲击力进行了计算分析,研究了月壤对着陆器的缓冲性能。计算结果表明,月壤材料对着陆器有很好的缓冲作用,这为实现安全稳定的软着陆提供了新的研究方向。采用离散元方法分析着陆器在着陆冲击过程中冲击力的变化规律有助于着陆器结构的合理设计和安全性能评估。

湘西典型植烟土壤酸碱缓冲特性及影响因素

为探明山地植烟土壤酸碱缓冲特性,采集了湘西山区烤烟典型生产区的28个土壤样本,采用酸碱滴定法和灰色关联法分析了湘西山地植烟土壤酸碱缓冲特性以及土壤缓冲容量与各影响因素之间的量化关系。结果表明:湘西山地植烟土壤酸碱缓冲量为11.35～43.29 mmol·kg^(-1),平均为17.26 mmol·kg^(-1),黄棕壤的酸碱缓冲量(11.35～43.29 mmol·kg^(-1))显著高于黄壤(11.79～20.70 mmol·kg^(-1))。有78.57%的样本对酸碱敏感,黄壤土是否对酸敏感由有机质含量决定,黄棕壤土是否对酸敏感与pH和有机质含量密切相关。对于同一土壤类型,有机质和黏粒含量与酸碱缓冲容量显著正相关;对于黄棕壤,酸碱缓冲容量还与pH和阳离子交换量呈显著正相关,与交换性酸和交换性铝呈显著负相关。主要土壤类型之间缓冲性能存在较大差异,黄壤土酸碱缓冲性能主要受土壤有机质、阳离子交换量和黏粒含量的影响;黄棕壤土酸碱缓冲性能主要受pH、阳离子交换量和有机质的影响。在生产中应采用合理施用化肥、增施有机肥、调节土壤酸性等措施提高植烟土壤酸碱缓冲性能,为优质烟叶生产创造良好的生态环境。

有机肥替代化学氮肥提升红壤抗酸化能力

【目的】长期过量施用化学氮肥加剧了红壤区农田土壤酸化,严重制约着该区域农业的可持续发展。施用石灰和有机肥是防治红壤酸化的主要措施,我们研究了有机无机肥配合提高红壤抗酸化能力的作用与机理。【方法】本研究基于2009年在湖南祁阳中国农业科学院红壤站开展的有机肥替代化学氮肥长期定位试验,其中4个处理分别为单施化肥(由于酸化严重,于2018年底添加石灰改良)、有机肥替代化肥氮20%、40%和60%,供试有机肥为猪粪。采集2018和2020年的土壤样品,分析各施肥处理红壤pH、交换性酸铝、阳离子交换量、有机质、酸缓冲能力等指标的变化及相互关系。【结果】至2018年,单施化肥处理较试验之初土壤pH降低了0.48个单位,交换性酸、铝分别增加了2.74和1.06 cmol/kg;添加石灰改良后,土壤pH升高了0.58个单位,交换性酸、铝分别降低了2.62和1.45 cmol/kg。有机肥替代化肥氮40%和60%处理均可有效防治红壤酸化,其中以替代60%处理效果最佳;至2020年60%有机替代处理土壤pH较初始值提高了0.78个单位,交换性酸和交换性铝分别降低了1.10和1.25 cmol/kg。有机肥替代化肥氮40%和60%处理较单施化肥处理显著提高了土壤阳离子交换量,而石灰改良前后土壤阳离子交换量无显著变化。土壤酸缓冲曲线表明,土壤交换性铝含量随着pH的降低而显著升高,单施化肥、有机肥替代化肥氮20%、40%和60%处理的斜率分别为2.71、2.42、1.93和0.16;土壤交换性铝对pH响应斜率与土壤pH、交换性镁、阳离子交换量、交换性钾、有机质含量呈极显著或显著负相关关系。【结论】有机肥替代40%以上化学氮肥既能防治红壤酸化,又能提升红壤抗酸化能力。土壤阳离子交换量和有机质可能是导致土壤交换性铝对pH响应差异的主要因素,即阳离子交换量和有机质含量高的土壤pH降低1个单位时,交换性铝增幅较小,但其作用机理还有待进一步研究。

长期不同施肥下红壤酸碱缓冲性能变化

土壤酸碱缓冲能力是表征土壤抵抗酸化的重要指标,明确长期不同施肥下红壤酸化特征及酸碱缓冲性能的变化,对红壤酸化防治和耕地质量提升具有重要意义。选取红壤旱地30年定位试验的不施肥(CK)、单施化肥(N、NP、NK、PK、NPK)、化肥加秸秆还田(NPKS)以及单施或配施有机肥(M、NPKM)共9个处理,分析了各处理红壤酸度、酸碱缓冲容量等指标的变化及相关性。与不施肥处理(16.89 mmol·kg^(-1)·pH^(-1))相比,各施肥处理红壤酸碱缓冲容量均显著增加(19.08~28.01 mmol·kg^(-1)·pH^(-1)),其中增加幅度最大的是NPKM和M处理,分别增加了6.53和11.12 mmol·kg^(-1)·pH^(-1)。土壤酸碱缓冲容量与有效磷、阳离子交换量、有机质、碱解氮、全氮和全磷均呈极显著正相关(P<0.01)。长期施用有机肥提高了土壤阳离子交换量和有机质含量,是红壤酸碱缓冲容量提高的主要原因之一。长期施用有机肥既可有效防治红壤酸化,又能提高红壤对酸的缓冲能力,是红壤酸化防治的有效措施之一。

不同作物根茬对土壤酸化速率和缓冲性能的影响

通过室内培养试验研究了5种根茬加入土壤后土壤的酸化速率和缓冲性能。结果表明:5种作物根茬中,添加高粱根茬土壤的酸碱滴定"S"形曲线最为平缓,添加大豆根茬土壤酸碱滴定曲线坡度最大,但均优于对照组。对缓冲容量和酸化速率的研究表明,添加高粱根茬土壤的缓冲容量和酸化速率均优于添加其他根茬组,其中添加高粱根茬15 g/kg时,土壤缓冲容量达到最大值5.03 cmol/kg;加入高粱根茬20 g/kg时,土壤酸化速率达到每年最低值2.26 kmol/hm^2。相关性分析表明,影响添加作物根茬后土壤缓冲容量的主要因素是土壤有机质含量,影响酸化速率的主要因素是盐基离子总量。

吉林省3种典型农耕土壤酸碱缓冲性能及影响因素

选取吉林省黑土、黑钙土及白浆土3种典型耕地土壤为研究对象,采用优化后的酸碱滴定法及灰色关联法对土壤酸碱缓冲性能及影响因素进行研究。结果表明:白浆土碱缓冲能力最强,碱缓冲容量2.5~3.6 cmol/(kg·pH),对酸的缓冲性能最弱,酸缓冲容量2.5~4.3 cmol/(kg·pH);黑钙土对碱的缓冲性能最弱,碱缓冲容量0.7~2.3 cmol/(kg·pH),大部分碳酸盐含量高的黑钙土对酸的缓冲性能最强,酸缓冲容量5.2~10.4 cmol/(kg·pH),小部分碳酸盐含量低的黑钙土酸缓冲容量在1.5~5.2 cmol/(kg·pH);黑土介于两者之间,酸、碱缓冲容量分别为4.4~6.2,2.0~2.3 cmol/(kg·pH);土壤内在性质中,对白浆土、黑土酸缓冲性能影响最强的因素是土壤初始pH,对碱缓冲性能影响最强的是土壤质地;对黑钙土酸缓冲性能影响最强的是碳酸盐含量,对碱缓冲性能影响最强的是土壤质地。