基于细胞水平高通量测序的土壤水分对活性微生物的影响研究

细胞水平高通量测序技术是从复杂土壤微生物群落中鉴定活性微生物的有力工具。针对我国东北典型水稻土,采用微宇宙控制试验,设置空白对照、湿润(60%田间持水量)和淹水(100%田间持水量)三种处理,通过土壤微生物细胞提取和高通量测序等技术研究了土壤水分对土壤活性微生物的影响规律。结果表明:土壤水分含量增加显著降低了土壤微生物呼吸活性,淹水土壤CO_(2)累积排放量是湿润土壤的87.1%。高通量测序分析表明,土壤DNA和细胞DNA两种水平均能较好地表征土壤优势的活性微生物类群,湿润和淹水土壤优势的门均为变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes),而优势的属主要为假单胞菌属(Pseudomonas)。然而,不同水分状况下土壤活性微生物数量、多样性和群落结构发生明显分异。土壤水分增加显著增加了微生物数量,但降低了活性微生物多样性,优势的活性Pseudomonas在湿润状况下微生物丰度(6.7%)显著低于淹水土壤(11.6%)。微生物共存网络分析表明,高水分状况增加了土壤活性微生物间的负相关关系,进而强化了微生物间的竞争关系。湿润土壤正向网络关联度占比高达86.2%,显著高于淹水土壤(61.4%)。功能预测结果表明,土壤水分对生物固氮和硫相关的微生物代谢过程影响显著,且土壤总微生物水平和活性微生物水平上变化趋势一致。上述结果表明,土壤水分增加通过强化微生物群落间的竞争关系进而影响微生物区系及其功能。因此,适当的减少稻田土壤水分的管理方式对东北水稻土微生物功能稳定性具有重要意义。

不同土壤改良措施对大棚菜地高度盐渍化土壤改良效果研究

设施菜地土壤次生盐渍化现象普遍,严重制约了设施蔬菜的可持续发展。以高度和超高度大棚次生盐渍化土壤为对象,研究不同土壤改良措施对大棚青菜产量、氮肥利用率及土壤性状的影响。在两种盐渍化程度的大棚土壤上分别开展田间试验,设置相同的6个处理:不施氮肥(0%N)、常规施氮(100%N)、施石灰氮+常规施氮(Lime+100%N)、施石灰氮+减氮20%(Lime+80%N)、施石灰氮+填闲玉米+常规施氮(Lime+corn+100%N)和施石灰氮+填闲玉米+减氮20%(Lime+corn+80%N)。结果表明:与100%N处理相比,Lime+corn+80%N处理的青菜产量在高度、超高度次生盐渍化土壤上分别增产91.8%(11.3 t/hm^(2))和62.2%(5.6 t/hm^(2)),显著提高了氮肥利用率。在高度盐渍化土壤上,与100%N处理相比,施石灰氮可使土壤电导率降低16.0%~19.7%(P<0.05),对土壤pH无显著影响;与施石灰氮处理(Lime+100%N和Lime+80%N)相比,土壤电导率在Lime+corn+100%N和Lime+corn+80%N处理下分别降低了49.4%和55.2%(P<0.05),土壤pH升高3.4%和12.6%。在超高度盐渍化土壤上,与100%N处理相比,施石灰氮处理对土壤电导率无显著影响,可使土壤p H升高14.1%~16.0%(P<0.05);与施石灰氮处理相比,土壤电导率在Lime+corn+100%N和Lime+corn+80%N处理下分别降低了43.7%和49.2%(P<0.05)。不同土壤改良措施在高度盐渍化土壤上显著提高了土壤孔隙度,降低了土壤有效磷和速效钾含量,而在超高度盐渍化土壤上影响不显著。

不同自然语言处理方法在土壤环境污染调查报告文本信息抽取中的对比研究

土壤环境污染调查报告中包含着丰富的土壤环境、污染源、迁移途径和受体等信息,但是这些非结构化类型的数据很难直接使用,需要先进行文本信息抽取,以供后续进一步分析处理.本研究针对土壤环境污染调查报告文本信息抽取的技术难点,分别采用传统规则匹配方法、BERT模型和GPT模型的自然语言处理(NLP)方法,进行文本信息抽取,并对其抽取效果进行评价.结果表明:GPT模型的抽取准确率、召回率和F1分数分别达到97.80%、84.43%和90.62%,相比于传统规则匹配方法分别提高了86.70%、299.12%和200.70%,相比于BERT模型分别提高了18.10%、154.21%和91.15%.进一步分析发现,虽然GPT模型在文本要素信息抽取中具有一定优势,但是规则匹配方法简单易用且部分要素抽取效率较高;同时,通过增加训练样本量及优化标注和模型参数等手段,BERT模型有较大的提升空间,因此,针对土壤环境污染调查报告中不同文本要素标签,可以采用合适的NLP方法,以兼顾文本信息抽取效率与精度.

六盘水烟区土壤钾硫含量及烟叶增钾降硫研究

为了探明六盘水烟区的土壤钾硫含量,实现烟叶增钾降硫优质生产,于2021年对盘州、水城和钟山等植烟区0~20 cm耕层土壤进行了土壤pH值、土壤速效钾含量、土壤有效镁含量及土壤有效硫含量的分析,并于2021年5月在盘州设置了硅基钾肥不同比例替代硫酸钾的田间试验。结果表明:六盘水烟区土壤pH值、土壤速效钾含量、土壤有效镁含量及土壤有效硫含量分别为5.9、302.2 mg/kg、186.1 mg/kg和44.7 mg/kg;与常规施肥相比,硅基钾肥替代1/4硫酸钾的处理可提高烟叶产量19.9%,明显提高烟叶钾、镁含量,降低硫含量,烟叶内部成分更协调。

土壤钾素形态转化机制与测定方法优化的研究进展

土壤钾素形态转化在土壤钾肥力提升与评价、钾肥高效施用技术和植物钾素营养调控等方面发挥着重要作用。近些年中国科学院南京土壤研究所土壤钾素研究团队在土壤不同钾素形态的区分方法及其含量范围、植物高效利用土壤钾的机制、土壤非交换态钾的释放机制及其影响因素,尤其是土壤非交换态钾的生物有效性评价方法等方面进行了一系列研究。基于强的四苯硼钠法,土壤非交换态钾含量在不同种类的土壤中存在最大值,通过交换和扩散提取的土壤非交换态钾可占土壤全钾的20%~60%。矿物非交换态钾释放主要取决于其他离子含量和环境钾浓度,植物高效吸收非交换态钾也主要取决于根系吸收低浓度钾的能力。证实土壤非交换态钾的形成和释放对土壤保钾能力及土壤钾的生物有效性起重要作用,建立了土壤非交换态钾总量的测定方法、土壤钾素变化测定方法以及土壤有效钾分级测定的方法体系。这些研究结果可为土壤钾素肥力的准确评价、预测和土壤钾素相关研究提供有力的方法手段,并将推动土壤钾素研究由定性、半定量向定量研究方向发展。

基于1∶100万土壤数据库的中国土壤有机碳密度及储量研究

基于中国1∶100万土壤数据库,利用土壤有机碳储量和碳密度的空间化表达和计算方法研究中国土壤有机碳密度及储量.土壤空间数据库包含926个土壤类型单元,690个土属类型,94000多个图斑;土壤属性数据库收录了7292个全国各类型土壤的剖面数据,包括81个土壤属性字段.研究采用“土壤类型GIS连接法”实现土壤剖面有机碳密度与图形图斑连接,通过制图单元碳储量求和得出全国或者区域碳储量,并利用面积平均法计算全国及各类型土壤的有机碳平均密度.结果表明,中国的土壤面积共有928.10×104km2,有机碳储量为89.14Pg(1Pg=1015g),土壤平均碳密度9.60kg.m-2,是目前与真值最为接近的研究结果.

黑土区水蚀坡耕地土壤穿透阻力时空变异特征及传递函数

[目的]为探明侵蚀坡耕地黑土硬度的时空特征及关键驱动因素。[方法]基于典型水蚀坡耕地110个样点土壤穿透阻力动态监测及其相关因素的测定,在阐明土壤穿透阻力时空特征的基础上,利用多元线性回归(MLR)和随机森林(RFR)模型分析土壤穿透阻力的影响因素,并进一步构建其传递函数。[结果]土壤穿透阻力时空变异性受土层深度、水分条件及农事活动等因素的综合影响,耕作层土壤穿透阻力空间上的异质性显著低于亚表层,变异系数分别为17.4%和26.3%。随土壤由湿变干和距离翻耕的时间增加,空间异质性呈增强趋势。土壤侵蚀影响土壤穿透阻力,强烈侵蚀区土壤穿透阻力高于沉积区,特别是在湿润条件下,差异更为显著(p<0.05)。与自然林地相比,所研究坡耕地73%样点的土壤穿透阻力增加,尤其在强侵蚀区。土壤含水量、容重和有机碳(SOC)是土壤穿透阻力的主要影响因素,Pearson系数分别为-0.69,0.58,-0.54,三者共同解释土壤穿透阻力88%的变异。RFR模型在土壤穿透阻力预测中表现优于MLR模型,在生长季均值的预测中,R^(2)可达0.91,RMSE仅为91.2 kPa。[结论]研究结果加深对侵蚀背景下黑土硬度空间分异特征的理解,为黑土压实管控提供理论依据。

接种氧化亚氮(N_(2)O)还原细菌YSQ030对复垦土壤N_(2)O排放和氮循环关键功能基因的影响

复垦土地是重要的后备土地资源,但通常土壤结构差、有机质和养分含量低;增施有机肥是快速提升地力的关键途径,但会造成温室气体如氧化亚氮(N_(2)O)的大量排放.接种具有N_(2)O还原功能的植物根际促生菌(PGPR)不仅能够减少温室气体排放,还能促进作物生长.本研究以一株具有N_(2)O还原功能的PGPR反硝化无色杆菌(Achromobacter denitrificans)YSQ030为供试菌株,明确接种YSQ030对施用有机肥的复垦土壤N_(2)O排放和氮循环关键功能基因的影响.通过设置施用有机无机复混肥和羊粪有机肥的土壤微宇宙试验,利用气相色谱仪分析接种YSQ030后土壤N_(2)O排放通量,进一步计算累积排放量;在试验结束后分析土壤pH、EC(电导率)、硝态氮和铵态氮含量,并利用实时荧光定量PRC分析土壤硝化功能基因(AOA amoA和AOB amoA)和反硝化功能基因(nirS、nirK、nosZⅠ和nosZⅡ)的丰度.结果显示,施用有机无机复混肥和羊粪有机肥的土壤中接种YSQ030明显减少复垦土壤N_(2)O排放,N_(2)O排放量最大减少分别达90.4%和30.6%.施用有机无机复混肥处理的N_(2)O排放量远高于施用羊粪有机肥处理,这可能是由于施用有机无机复混肥的土壤与施用羊粪有机肥的土壤相比,土壤中编码反硝化细菌N_(2)O还原酶基因nosZⅠ和非典型反硝化细菌N_(2)O还原酶基因nosZⅡ基因丰度较低.施用有机无机复混肥均显著降低土壤硝化和反硝化功能基因丰度,而施用羊粪有机肥对土壤硝化和反硝化功能基因丰度大多没有明显影响.本研究表明,接种YSQ030能够减少施用有机肥土壤的N_(2)O排放,将为复垦土壤地力提升和N_(2)O减排提供科学依据,也将为研发新型微生物肥料或生物有机肥提供核心菌种资源.

基于高通量测序的连续传代富集土壤可培养菌菌群变化规律研究

利用高通量测序技术研究连续传代富集过程中,固体和液体牛肉膏蛋白胨可培养土壤细菌多样性的变化规律,量化可培养菌占水稻土本底微生物群落的比例。通过设置常规营养和1/10低营养处理,包括常规牛肉膏蛋白胨固体培养(NA)、液体培养(NB),低营养固体培养(1/10 NA)和低营养液体培养(1/10 NB),开展连续传代富集10次,获得第1、3、5、7、10代细菌培养物并提取DNA,同时直接提取水稻土中所有微生物基因组DNA并对16S rRNA基因进行高通量测序,分析水稻土可培养菌群落变化规律及其占本底土著微生物的比例。结果表明,水稻土本底微生物多样性Chao指数为4806,在连续传代培养10次过程中,降幅最高为98.9%,其中,固体和液体可培养微生物Chao指数以第1代为最低,分别为49.7和142.0,低营养1/10固体和液体培养下,Chao指数分别为75.1和531.0。高通量测序16S rRNA基因后发现水稻土本底土著微生物共713属,连续10次传代富集培养过程中,固体和液体常规培养基中分别检测到52属和600属,低营养1/10固体和液体培养下,分别为62属和597属,可培养菌占比最高分别为8.7%和83.7%。连续第1、3、5、7和10次传代培养过程中,固体培养基每代独有微生物属分别为7、2、3、4和3属,液体培养基独有属则分别为5、1、102、44和24属,低营养1/10培养也得到了类似结果。假单胞菌属(Pseudomonas)是水稻土连续10次传代过程中绝对的优势类群,特别在固体培养基中相对丰度变幅范围为97.70%~99.47%,与水稻土本底土壤中相对丰度相比,增幅最高为74倍。低营养1/10固体条件下,随着传代次数的增加,杆菌属(Bacillus)和代尔夫特菌属(Delftia)成为优势类群,在第10代的相对丰度最高分别为18.07%和13.82%。液体连续传代10次过程中,假单胞菌属也是绝对优势类群,但与固体可培养菌相比略下降为45.48%~55.99%,梭菌属(Clostridium)则是第2大优势类群,其相对丰度范围为23.58%~42.40%,而赖氨酸芽孢杆菌属(Lysinibacillus)则保持相对稳定的增长趋势,其相对丰度范围为1.46%~6.74%。相反,低营养1/10液体培养下,梭菌属和赖氨酸芽孢杆菌属随着培养代数增加而急剧降低,假单胞菌属则成为绝对优势菌,而类芽孢杆菌属(Paenibacillus)则呈现随着传代次数增加而增加的趋势。上述结果表明,水稻土本底微生物多样性最多达可培养菌的96.7倍,连续传代富集培养过程中,水稻土可培养微生物Chao指数先增加后降低,固体和液体培养分别获得74和662属,可培养菌占水稻土所有微生物比例分别为10.4%和92.8%。在固体和液体传代培养过程中,假单胞菌属均占据绝对优势地位,液体可培养微生物多样性明显高于固体。低营养1/10固体和液体培养条件下,可培养微生物类群显著增加,第1代出现的部分微生物类群逐渐被某些优势菌替代,表明连续传代富集培养过程中,在不同代际均富集了生理代谢特征具有明显差异的类群,连续传代富集并不会导致种群结构同质化和单一化。

中国亚热带地区土壤可蚀性的季节性变化研究

开展土壤可蚀性K值季节性变化规律的研究,对于精确预报土壤侵蚀及深入了解土壤可蚀性K值的机理具有重要意义。基于14个自然降雨条件下的田间小区实测数据,研究了中国亚热带有代表性的不同类型土壤可蚀性K值季节性变化规律,并对其季节性变化的原因作了初步分析。结果表明:各小区土壤可蚀性K值在不同季节间都存在动态变化,总体变化趋势是春、夏季高,而秋、冬季低,并且不同小区土壤其可蚀性K值的变动趋势和变动幅度不同,同一土壤可蚀性K值不同季节间最高和最低值之间相差最高达6倍。

酸性土壤中解磷菌的分离及其促生效果研究

酸性土壤中磷易被固定,磷的生物有效性极低。解磷菌对土壤中难溶性磷具有重要的增溶作用。虽然已有不少解磷菌方面的研究,但是主要集中于中性和石灰性土壤中钙磷的解磷菌报道,而关于酸性土壤中高效溶解铝磷的微生物报道较少。采用培养基和土培试验,首先对酸性土壤上不同植物(胡枝子、大豆、水稻)根际土壤中的解磷菌进行了分离,然后比较了它们对不同磷源(磷酸钙和磷酸铝)的溶解能力,最后研究了它们对大豆生长和磷吸收的影响。通过使用难溶性磷源(磷酸钙和磷酸铝)的固体培养基,分离得到5株优势菌株L1、S1、S2、R1和R2,经16S rRNA序列鉴定,L1属于阮杆菌属(Nguyenibacter),S1和S2分别属于假单胞菌属(Pseudomonas)和沙雷氏菌属(Serratia),R1和R2分别属于伯克氏菌属(Burkholderia)和雷尔氏菌属(Ralstonia)。菌株S1、S2、R1和R2对难溶性磷酸钙有较强的溶解能力,对磷酸铝的溶解能力较弱;菌株L1对磷酸铝表现出较高的溶解能力,对难溶性磷酸钙的溶解能力弱。联合接种菌株L1+S1对大豆生长和磷吸收表现出良好的促进效果,而单独接种L1和S1效果不显著。因此,从酸性土壤中分离到的5株解磷菌对钙磷和铁磷具有不同的溶解效果,联合接种L1和S1显著改善了酸性土壤作物的生长和磷的吸收,为研发酸性土壤高效解磷生物肥提供了菌种资源。

抑制剂和包膜尿素对河套灌区土壤养分含量和向日葵产量的影响

本研究通过田间小区试验,探讨了不同种类的氮素抑制剂和包膜尿素对河套灌区向日葵产量及土壤肥力的影响。试验设6个处理:不施肥(Control)、常规施氮(NPK)、常规施氮+脲酶抑制剂HQ+硝化抑制剂DCD(HDN)、常规施氮+脲酶抑制剂NBPT+硝化抑制剂DCD(NDN)、50%包膜尿素+50%普通尿素(PCU1)和70%包膜尿素+30%普通尿素(PCU2)。结果表明:与NPK处理相比,抑制剂联用显著增加土壤有机碳、全氮、速效磷、速效钾和无机氮含量,增幅分别为2.4%~5.0%、11.6%~12.1%、36.7%~50.0%、12.4%~13.2%和24.0%~56.6%。相反,包膜尿素处理则对土壤有机碳、全氮、速效磷、速效钾和无机氮含量无显著影响。抑制剂联用显著增加土壤可溶性有机碳含量7.3%~10.2%,施用包膜尿素对土壤可溶性有机碳无显著影响。抑制剂联用和PCU1处理显著增加向日葵地上部分生物量,以HDN处理最高,增幅达到16.8%,而PCU2处理则无显著影响。与NPK处理相比,PCU1、HDN和NDN处理显著增加了向日葵产量和氮肥利用率,以HDN处理最高。相反,PCU2处理对向日葵产量无显著影响,并降低了氮肥利用率。综上所述,常规施氮与双效氮素抑制剂配合施用是提高河套灌区土壤养分保蓄能力和向日葵产量的重要措施。

加热对有机-重金属复合污染土壤影响研究

该文考察了加热温度和加热时间对废旧电器拆解场地的有机-重金属复合污染土壤有机污染物浓度、重金属浸出浓度、重金属弱酸提取态含量和土壤理化性质的影响。加热温度试验结果表明,300℃以上加热6 h后,土壤有机污染物含量均达到建设用地第一类用地要求,但镉和镍的浸出浓度均超过了地下水Ⅳ类水质标准。400℃以上加热6 h后,土壤重金属浸出浓度均达到地下水Ⅳ类水质标准,但土壤理化性质变化较大,综合考虑加热温度对土壤污染物含量和理化性质的影响,300℃是最佳的加热温度。300℃下加热时间试验结果表明,随着加热时间的增加,镉和镍的浸出浓度逐渐下降,但加热至18 h后,镉的浸出浓度依然超标,而土壤理化性质变化较大,综合考虑加热时间对土壤理化性质影响,300℃下的加热时间需要控制在12 h以内。后续根据需要再结合固化/稳定化技术处理可使土壤满足使用要求。

土壤环境中四环素抗性基因向病原菌的转移研究

抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)已被公认为环境中的新型污染物,水平基因转移是ARGs传播与扩散的主要途径,纯培养体系下ARGs的水平基因转移(Horizontal gene transfer,HGT)已经多有报道,HGT的分子机制也已被充分挖掘。然而,环境中的ARGs在自然条件下是否能够转移到人类致病菌中目前仍然未知。为了探究沙门氏菌是否能够在自然条件下从施肥土壤中获得ARGs并在土壤中长期存活,将含有大量四环素敏感型沙门氏菌的粪肥施入3种土壤,并对土壤进行淹水或不淹水处理,90 d后分离四环素抗性沙门氏菌。结果表明,沙门氏菌未通过HGT获得四环素抗性基因并在土壤中长期存活。从红壤中分离到3株具有四环素抗性的疑似沙门氏菌,经过生理生化和16S测序鉴定确定它们均为产H2S的大肠杆菌,经HT-q PCR检测,它们均携带多种ARGs。对其中携带ARGs种类最多的T2菌株进行全基因组测序与分析,结果表明T2携带了两个长度分别为40.48 kb的IncX1型和93.31kb的IncY型质粒,15个基因岛,与COG数据库比对得到了3807个注释基因,包含前噬菌体和转座子共197个;经ARDB注释获得34个ARGs,其中包括了2种四环素抗性基因均位于IncY型质粒上。将T2菌体与四环素敏感型E.coli O157:H7菌株共培养,在施加不同浓度梯度四环素的条件下,T2携带的四环素抗性基因没有向O157菌株转移。综上所述,在自然环境中沙门氏菌难以从施肥土壤中获得ARGs并在土壤中长期存活,从土壤环境中分离的抗性大肠杆菌T2所携带的四环素抗性基因也难以在纯培养体系下转移到E.coli O157:H7中。研究结果可为科学评估ARGs在土壤环境中的转移风险提供参考。

滇黔桂地区土壤有机碳储量与影响因素研究

土壤有机碳（SOC）库在陆地生态系统中具有重要作用.由于土壤剖面数量和采用的土壤图比例尺等的限制,目前土壤有机碳库估算尚存在很大不确定性.为了提高SOC库估算的精确性,利用798个土壤剖面及1∶50万土壤图估算了滇黔桂地区（云南省、贵州省和广西壮族自治区）的SOC储量,并采用逐步回归分析和通径分析方法分析了影响SOC密度的主要因子.结果表明,滇黔桂地区表土层（0-20 cm）和土壤剖面（0-100 cm）的SOC储量分别为4.39 Pg和10.91 Pg;SOC密度分别为56.2Mg·hm^-2和139.8 Mg·hm^-2,高于全国平均水平.环境因子（海拔、经度、纬度、气温和降雨）、成土母质和土地利用方式对表土层和土壤剖面SOC密度变异性的解释度分别为37.9%和30.7%;环境因子为影响SOC密度的主要因子.环境因子中,气温对SOC密度的影响大于降雨,其中气温和降雨的变化分别主要由海拔和纬度的变化引起的.除气温和降雨外,还有其它随海拔或经纬度而变化的因子也对SOC密度产生显著影响,这种影响要大于降雨的影响.

区域尺度土壤养分空间变异及其影响因素研究

江苏北部5市土壤表层（0～20cm）全氮含量连云港东北部、淮安南部和盐城西部显著高于其它地区；全磷含量呈现由北到南、自西向东升高的趋势；速效磷含量高值区位于北部的灌云县和南部的金湖县；速效钾含量东部沿海高于其它地区。土壤类型和成土母质对土壤养分产生显著影响：对于土类而言，沼泽土和水稻土养分较高；各成土母质中，湖相沉积物发育的土壤养分含量最高。在研究区1：5万尺度范围内，土壤类型对全氮和全磷的变异起主导作用，而速效磷受成土母质的影响较大，土壤类型和成土母质对速效钾的影响较小，土壤类型和成土母质对全量养分的影响要大于速效养分。

基于TCLP法研究纳米羟基磷灰石对污染土壤重金属的固定

通过室内培养试验,研究了纳米羟基磷灰石对土壤重金属的固定和修复,并通过毒性溶出试验TCLP(Toxicity Characteristic Leaching Procedure)对固定效果进行了评价。结果表明,纳米羟基磷灰石的施入显著降低了土壤中Cu和Zn的生物有效性,而且土壤中Cu和Zn有效态的含量与纳米羟基磷灰石的施用量呈显著负相关。其主要原因为纳米羟基磷灰石的水解释放大量OH-离子,导致土壤pH增加;此外纳米羟基磷灰石吸附固定重金属进而降低了土壤中重金属的有效性。包施不如同等材料用量混施的钝化效果好,且所用时间较长,但包施具有将所施材料和被吸附重金属移出土壤体系的优点。

土壤及土壤-植物系统中复合污染的研究进展

土壤复合污染是土壤污染的主要存在形式 ,在分析中 ,主要从土壤重金属复合污染和土壤重金属 有机污染物复合污染方面进行了较为全面的综述 ,评价了土壤复合污染的多种表征方法 。

江苏沿江地区土壤肥力空间分布及其区域对比研究

长江流域尤其下游地区是土地利用的典型地区。区域分异研究是用来阐明地理事物分布规律的重要研究方法,是区域规划和生态环境保护的重要基础工作。依据1:20万土壤数据库,采用反映土壤肥力的综合性指标,计算并输出江苏省沿江土壤肥力等级图,据此分析了土壤肥力空间分布特征,并进行了区域对比研究,可以为长江下游、特别是江苏省进行区域规划及其相关工作的开展提供科学依据。其结果也表明GIS技术和地统计学在这一领域的综合应用具有先进性,可提高区域分异工作效果。

我国典型农田长期施肥土壤肥力变化与研究展望

【目的】施肥是农业增产的主要措施,显著影响着土壤质量的变化,因此,长期施肥与土壤质量关系一直是植物营养与肥料研究的热点。近30年来我国农业生产投入不断增长粮食产量自上世纪90年代起实现了"十一连增"对土壤的养分收支影响巨大。研究我国近30年主要农田土壤质量的变化对维持和提高土壤质量,保持粮食高产稳产有重要意义。【方法】我国持续进行的长期肥料试验约50个,覆盖了主要种植制度和土壤类型。依据本专辑论文有关长期施肥对土壤主要理化性状的影响,综述了我国长期不同施肥模式和施肥量土壤质量的变化特征,并依据研究内容和国际研究热点提出了我国今后长期定位试验研究的方向及驱动力。【结果】1)本专辑收集了论文31篇,60%以上研究内容集中在土壤有机质和磷素有效性的演变,表明土壤有机质质量和磷素库源平衡在我国农田土壤质量评估中起着决定性的作用。2)连续30年单施化肥,东北黑土有机质呈缓慢下降趋势,每10年下降1 g/kg左右,其他区域稳定缓慢上升,每10年上升1.4~2.5 g/kg。长期无机肥配施有机肥及秸秆还田,土壤有机质呈显著上升趋势,30年平均上升幅度西北和华北高达51%和68%,南方旱地和长江流域水田平均为24%。3)我国农田有机物料碳的利用效率平均为16.3%,呈现随水热梯度增加而降低的趋势。其中,西北和东北地区平均为22%~26%,明显高于华北的13%和南方旱地或水田的10%;4)土壤有效磷含量受施肥影响显著。每季作物施磷(P)20~33 kg/hm^2,土壤全磷和有效磷可维持平衡或明显增加,年平均上升速率因土壤类型和磷肥施用量不同存在较大差异,每年最大可提高2.1 mg/kg;化肥配施有机肥有助于活化土壤磷,对于有效磷有更大的提升空间最高可达9.3 mg/kg。5)施用化肥土壤磷素以有效性较高的无机形态(Ca_2-P、Ca_8-P、Al-P、Fe-P)累积,化肥配施有机肥显著增加了活性较高的有机磷组分(活性有机磷、中活性有机磷),有利于土壤有效磷的稳定供给。【展望】我国目前集约化种植下,农田有机物料的投入仍是影响土壤有机质平衡的第一要素。我国土壤有机质和有效磷含量仍有增加的空间,还需加强有机物料的投入。土壤质量研究今后还应加强土壤生物指标和土壤生态和健康功能研究加强土壤质量演变趋势研究采用模型模拟、预测与预警土壤质量,并通过模型的选择和参数的确定促进模型在生产实践中的应用。