隔盐层处理对地下水浅埋区盐渍土盐分及养分变化的影响——以定边县白土岗子村土地开发项目区为例

针对定边县地下水浅埋区蒸降比高、盐分表聚明显、农作物产量差等问题,以定边县堆子梁镇白土岗子村土地开发项目为研究对象,设置秸秆隔层、砾石隔层和对照组三组试验,分析比较了1a时间内不同土层深度(0~10、10~20、20~40cm)条件下,土壤盐分(电导率、水溶性盐总量)和土壤养分(速效K、全N及有机质)含量的变化情况。结果显示:土壤盐分含量指标中,隔层处理较对照组均有显著减少;土壤养分含量指标中,隔层处理较对照组均有显著升高;土壤盐分含量随土层深度的增加呈逐层减少的趋势,土壤养分含量随土层深度的增加呈逐层递增的趋势。因此,采用秸秆隔层和砾石隔层进行根区隔盐处理能抑制盐分表聚,降低耕作层盐分含量,提高养分含量,可为地下水浅埋区盐渍化土地开发利用的机制探讨和技术路线制订提供理论依据和参考。     

长期施肥对不同粒级组分土壤微生物量碳氮的影响

土壤微生物作为土壤肥力的重要组成部分,其生物体含量会受到不同施肥措施的影响而有所差异,从而影响土壤肥力。本研究以贵州黄壤长期定位施肥试验为依托,选取不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、单施有机肥(M)和常量有机无机肥配施(MNPK)4个处理,运用氯仿熏蒸-K_2SO_4提取法对全土、粗颗粒、微团聚体和黏粉粒4个组分的土壤微生物生物量碳氮分布特征进行研究。结果表明:长期施用化肥(NPK)和有机肥(M和MNPK)均能增加各组分土壤微生物量碳(SMBC)和土壤微生物量氮(SMBN)含量,且基本随粒级的减小而降低。较CK处理,有机肥处理(M和MNPK)使所有组分SMBC含量显著增加,以粗颗粒组分增幅最大,SMBN含量仅在全土和粗颗粒组分中表现出显著差异。与CK处理相比,全土微生物熵(qMB)、微生物量氮占比(SMBN/TN)分别在MNPK处理和M处理下达显著差异,同时qMB随粒级的减小而减小,微生物量碳氮比(SMBC/SMBN)在各施肥处理中差异较大(NPKMCKMNPK)。团聚体组分qMB在有机肥处理下的效果好于化肥处理,而SMBN/TN在化肥处理下的效果好于有机肥。全土SMBC和SMBN分别与其qMB和SMBN/TN达显著正相关,粗颗粒和微团聚体组分的微生物量碳氮含量与全土微生物量碳氮含量有显著的相关性,说明长期施用有机肥可有效增加土壤微生物量碳氮含量,且随粒级的减小而减小,其中以粗颗粒组分变化最敏感。     

基于海绵城市目标渭东新城土壤性状调查及研究分析

本研究以渭东新城工程项目区为研究对象,探讨项目区内不同类型土壤理化性质及土壤入渗性能差异,旨在为海绵城市公园绿地建设土体设计提供科学性指导及评价。根据项目区分区设置A1、A2、G1、G2 4个处理,根据当地代表性土壤类型设置S1、S2 2个处理,研究区共设置6个试验处理。通过实地调查及项目分区情况所选取的6种土壤类型能够代表整个研究区土壤类型分布情况。结果表明,研究区域内土壤有机质以及A1、A2区有效磷含量水平均较低,不利于园林植物的种植生长,后期管护应注重土壤有机质和磷素水平的提升,可增施有机肥或灌输营养液;研究区内速效钾含量较为丰富,可满足植物对钾素的需求。土壤质地类型良好,均为粉土或粉壤土,适宜栽培种植。土壤累积入渗基本呈现出随容重增大而减小的趋势,1.3g·cm~(-3)容重土壤入渗强度最大,导水能力强;1.7g·cm~(-3)容重土壤入渗强度最小,土壤导水能力最差。     

秦岭北麓地区替代性成土材料的土壤养分对比研究

针对秦岭北侧山前冲积扇地区不适宜农业种植的条件,科学合理完成替代性成土材料试验,可为土体有机重构提供科学依据。设计出不同的替代性成土材料,如蛭石、页岩、珍珠岩、陶砾、沙、砒砂岩六种材料与土以0.5L·m~(-2)和1L·m-2的比例混合,在2m×3m的试验田里种植大豆,对种植大豆后的土壤养分进行试验分析。发现六种成土材料的养分整体含量较低,有机质及全氮含量在0~30cm土层中均随着深度的增加而减小;0.5L·m-2比1L·m-2养分含量高,更适宜大豆的生长,且在0.5L·m-2的配比条件下,页岩及蛭石最有利于大豆的生长。各土壤养分综合比较,全氮及有机质是导致秦岭北麓地区养分指标含量较低的主要原因,提高土壤中全氮及有机质含量是提高本地区土壤养分的最直接方式。     

粒状土孔隙率与其颗粒级配的分形关系

粒状土是填(构)筑地基、路基和土石坝等构筑物最常用的工程材料之一。对粒状土孔隙空间的研究有助于揭示其粒状结构承受和传递外力的机理。以仿真颗粒的相互作用为基础的颗粒离散元法是研究粒状土力学行为的有力有效工具。然而,仿真计算所耗时间与颗粒数量成正比,在计算颗粒数量较多的大模型时会受计算机计算性能的制约,阻碍了颗粒离散元法在工程中的普及。为了减小颗粒数量,常常忽略粒状土中细小的颗粒,带来的问题是,颗粒体的孔隙率被低估,同时影响粒状土中力的传递。借助颗粒流离散元法开展一系列仿真试验。结果表明,模型孔隙率随着最小颗粒粒径的变小而变小且两者呈分形关系。基于分形理论建立粒状堆积体孔隙率与最小粒径的数学关系。研究结果可用于提高颗粒流(或计算流体动力学-离散元法耦合)模型计算的准确性和效率。     

矿区重金属复合污染土壤隔离修复实验研究

为了对矿区重金属复合污染土壤进行有效的修复,本文将常规物理阻隔修复与化学钝化修复技术相结合,对小秦岭矿区内含多种重金属的污染土壤进行了隔离修复实验研究。实验研究的结果表明,将熟石灰、坡缕石、细沙和黄土按一定体积比制成的隔离层,铺设于污染土壤与种植土层之间可有效降低种植作物与种植土内Hg、Pb和Cd等含量;2~#实验采用的隔离层相对于1~#实验隔离层能更好阻隔Hg、Pb和Cd从矿渣层向种植土内迁移,说明在隔离层材料配比中适当提高熟石灰的比例能够更有效阻隔污染土壤中重金属向上部干净土壤中迁移;在污染土壤上部铺设由黄土、细沙、熟石灰和坡缕石混合配比制成隔离层能够显著阻隔污染土壤中Hg、Pb和Cd向上部干净土壤中迁移,对重金属复合污染土壤采取隔离修复技术是可行的。     

不同成土材料重构效应研究

陕西渭北澄城县农村空心化现象严重,废弃宅基地已成为重要的耕地后备资源。本研究主要针对废弃宅基地中存在的成土材料开展盆栽模拟试验,利用老墙土、宅基地表层土、碎瓦砾、客土、原状土及坑状粉煤灰5种材料进行混合搭配,形成9种不同构型,并通过种植玉米,研究玉米生长特征、生理特征、农艺性状和土壤化学特征,得出以下结论:(1)对比9种土体不同构型,各处理下玉米生育期平均株高大小次序表现为C2C1C7C8C3C5C4C6C9。综合对比分析,以客土和宅地基表层土作为上层耕作土,下层辅以原状土或者碎瓦砾和土壤混合土质,则有利于玉米植株的生长发育。(2)下层为原状土时,上层辅以客土或者宅基地表层土的土体构型对维持作物叶绿素相对含量具有积极的作用。(3)在9种处理下,以下层为原状土,玉米根系平均重量和单株茎秆平均重量表现最优;且以宅基地表层土与原状土混合后,玉米植株平均重量最高为414.0g,且较其他处理差异显著(P0.05)。(4)在0~40cm土层,土壤有机质和全氮含量均随着土壤深度的增加而减小;且以宅基地表层土和原状土组合下土壤养分含量高且稳定。综合分析,宅基地表层土和原状土组合为空心村土地整治中成土材料最优的重构组合。     

治沟造地不同土地利用方式土壤有机碳和易氧化碳分析

治沟造地是我国黄土丘陵地区补充耕地,保障粮食安全,恢复生态环境的重要手段。以延安市南泥湾镇为试验地,测定分析了治沟造地区域水田、旱地、柳树林地、松树林地4种典型土地利用方式不同土层深度土壤中有机碳和易氧化碳的含量、分布规律以及易氧化态碳与有机碳的相关关系。结果表明:4种土地利用方式下土壤有机碳和易氧化碳含量均随土层深度的增加而呈现减小的趋势,且不同深度土层土壤有机碳和易氧化碳含量差异均达到显著水平(P0.05);0~60cm土层深度内,旱地在不同深度土层中的有机碳含量和易氧化碳均低于其它3种土地利用方式;土壤有机碳含量与易氧化碳含量之间的相关性达到显著水平,充分说明土壤易氧化碳含量在一定程度上取决于土壤有机碳的含量;治沟造地改变了区域生态系统,生态系统碳循环受到极大的影响,因此在研究全球碳循环中,治沟造地对生态系统碳循环的影响可作为下一步研究的方向。     

添加材料对黄绵土团聚特性的影响

探究不同添加材料对黄绵土团聚体数量、水稳性团聚体稳定率、团聚体大小和分形维数等的影响,以期为增加黄绵土土壤团聚体和提高其稳定性提供科学依据。在陕西富平中试基地设置野外培养试验,以黄绵土为研究对象,通过添加材料(玉米秸秆和生物质炭),设置4个试验,分别为对照(零添加,CK)、玉米秸秆(5%,S1)、生物质炭(5%,S2)、玉米秸秆与生物质炭混施(各5%,S3),培养30 d后,采集黄绵土土壤样品,利用团聚体测定常用干法和湿法进行测定稳定性指标。结果表明:在整个培养过程中,添加玉米秸秆的处理较其它处理需水量高。通过干法和湿法测定黄绵土不同粒径的团聚体百分含量,各处理下黄绵土不同粒径团聚体含量呈现相同趋势,0.25 mm的团聚体含量的大小次序分别为S3S2S1CK。水稳性团聚体稳定率以S3处理最高,在干法和湿法处理下,土壤团聚体平均重量直径和几何平均直径大小顺序趋势一致,均为S3S2S1CK。湿法下,黄绵土土壤团聚体分形维数与0.25 mm土壤团聚体含量存在良好的负相关线性关系,即R~2=0.960 4。综合分析表明,添加材料可有效改善土壤结构,增加其稳定性,并且混合使用材料对土壤团聚体改善效果优于单一添加材料。     

生物炭对矿区重金属污染土壤养分影响及修复效果

通过生物炭—辣椒盆栽试验,研究果木炭与猪粪炭在0%(CK)、5%(G5和Z5)和10%(G10和Z10,以风干土计)添加量下,种植辣椒后对重金属污染土壤养分及修复效果的影响。结果表明:添加生物炭后(未种植作物),与CK组相比,土壤全氮、有效磷和速效钾含量明显增加,且添加猪粪炭对养分含量提升效果更显著。种植后,土壤有效磷和速效钾含量均有所下降,而仅添加猪粪炭使全氮含量有所下降。种植前后猪粪炭添加有利于土壤养分的提升与保持,且Z10组效果最佳。生物炭对Pb、Hg和Cd的修复效果依次减弱。其中,猪粪炭添加对三种重金属的修复效果整体较优,且修复效果随猪粪炭浓度增加显著增强;果木炭对Pb和Hg的修复效果较好,对Cd的修复效果较不稳定,后期治理中可优先选用猪粪炭进行修复。     

长期保护性耕作对春玉米养分吸收和土壤肥力的影响

基于渭北旱塬长期定位田间试验,研究了保护性耕作下春玉米不同器官的生物量、养分吸收量及土壤肥力变化。结果表明:与传统耕作不覆盖(CT)相比,保护性耕作能显著提高春玉米籽粒和茎秆生物量,籽粒和茎秆生物量分别提高9.7~98.8%和40.3~123.3%;除地膜覆盖以外,秸秆覆盖和地膜秸秆双元覆盖处理对叶片生物量的影响均达到差异显著水平。春玉米N的吸收主要集中在籽粒和叶片,分别占总吸N量的45.6~61.6%和30.2~43.8%;P在籽粒中的吸收量占总吸P量的72.8~89.0%;K富集在茎秆中,占总吸K量的60.7~68.5%。秸秆覆盖和地膜秸秆双元覆盖处理较对照0~20cm土层土壤有机质、全氮和速效钾含量分别增加13.0~17.1%、6.1~11.0%和6.5~22.6%,而地膜覆盖处理土壤养分含量均不同程度减少。在双元覆盖模式下,免耕改善土壤肥力质量的效果优于传统耕作。     

秸秆和生物炭对黄绵土稳定性能影响的研究

为研究不同有机物料对黄绵土土壤团聚体和稳定性的影响,以陕西富平黄绵土为研究对象,通过添加两种有机物料(生物炭和秸秆),分析团聚体组成、水稳性团聚体稳定性、平均质量直径、几何平均直径和分形维数等指标,旨在为改良黄绵土障碍因子及合理提升肥力提供科学依据。利用光照恒温培养箱,设置4个试验处理,分别为对照(无添加,CK);玉米秸秆(5%秸秆,S1);生物炭(5%生物炭,S2);生物炭和秸秆混施(5%生物炭+5%秸秆,S3),培养90 d后采集土壤样品,选择干筛法和湿筛法测定团聚体,分析不同处理下黄绵土的稳定性能。结果表明:(1)添加有机物料的处理需水量均高于对照处理,增加量分别为0.42、1.10和1.76g。(2)不同处理下的0.25 mm的团聚体数量大小依次为CK S1S2S3。(3)不同有机物料添加下的黄绵土土壤水稳性团聚体稳定率、平均质量直径、几何平均直径和分形维数均优于对照,水稳性团聚体稳定率较对照CK处理提高幅度为3.35%～17.21%,平均质量直径提高幅度为9.81%～83.01%,几何平均直径提高幅度为3.11%～21.25%;且生物炭对土壤团聚体作用改善效果优于玉米秸秆,两者混合施用效果较单一施用效果提升显著,黄绵土分形维数与0.25 mm的团聚体数量存在显著的负相关关系,且R~2=0.957。综合分析,添加有机物料可有效增加黄绵土大团聚体含量,从而提升土壤稳定性和抗蚀性,并且以生物炭和秸秆混合施用效果最优。     

盐分胁迫对苜蓿形态及生理特性的影响效应

为了有效治理卤泊滩的重度盐碱土壤,合理再利用荒废的盐碱地,试验选取卤泊滩的盐碱土为研究对象,盆栽试验土壤为按照不同体积比配置不同盐碱浓度的盐碱土与黄绵土混合土壤,探讨耐盐植物苜蓿在不同盐分含量土壤中的生长发育状况及植物自身的抗逆性性能变化。结果表明,不同比例盐碱土对苜蓿的生长产生了阻碍作用,且随着盐碱土所占比例的增加,苜蓿的株高、生物量等显著降低。在仅有黄绵土处理(YJ-0)的苜蓿在幼苗期至成熟期均高于其他处理,且在成熟期时株高达到了28.2cm,盐碱土∶黄绵土=3∶1(YJ-5)的株高仅为6.5cm,较YJ-0降低了77.0%,且达到显著差异(P0.05)。YJ-5的地上部分鲜重和干重分别为3.48g和1.41g,分别较YJ-0降低了67.8%和41.5%,且达到显著差异(P0.05)。不同处理紫花苜蓿的SPAD值变为YJ-2YJ-1YJ-0YJ-3YJ-4YJ-5。盐碱土∶黄绵土=1∶2(YJ-2)处理的SPAD值在开花期达最大,为58.7,较YJ-5(48.4)提高了21.3%。不同盐碱比例显著影响苜蓿的光合指标日变化,YJ-2的Pn在10∶30时达到最大,为6.33μmol·(m2·s)-1,较YJ-5提高了45.9%;Tr和Gs均在8∶30时达到高峰值,在12∶30之后出现了显著下降的现象。不同盐碱土比例条件下苜蓿丙二醛、脯氨酸、超氧化物歧化酶活性随着生长期而增大;同一生育期内各抗逆性物质随着盐碱土比例的提高而增大,说明盐分胁迫将提高苜蓿叶片中抗逆性物质的含量,从而增强苜蓿的抗逆性。综合分析植株对盐碱的耐性程度及苜蓿本身产量,对于卤泊滩重度盐碱土壤可以通过盐碱土∶黄绵土=1∶2的方法改良利用该地区土壤。     

紫花苜蓿和黑麦草对石油污染土壤的修复效果研究

通过盆栽试验研究自然条件下紫花苜蓿和黑麦草对不同浓度石油污染土壤中总石油烃及原油族组分的修复效果。试验表明,自然条件下整个生长周期内紫花苜蓿对土壤中总石油烃的降解效果略优于黑麦草。同一生长周期内,黑麦草在生长初期的降解优势较为显著,紫花苜蓿在生长中后期的降解优势较为显著。就不同族组分而言,紫花苜蓿对饱和烃的降解效果优于黑麦草,而黑麦草对芳烃、非烃和沥青质的降解效果略优于紫花苜蓿。紫花苜蓿组在生长中后期对饱和烃的降解效果较为显著,均超过10%,而黑麦草在中期有一定效果但不显著;生长末期两种植物对芳烃和沥青质的降解作用较为显著,且随石油污染浓度增加而减小,其中黑麦草H1对芳烃的降解率最高,达3.7%,对沥青质的降解率高达21.2%;生长中期对非烃的降解作用较为显著,其中紫花苜蓿Z1和黑麦草H1对非烃降解较高,均超过10%。在后期修复实践中可将两种作物联合种植,以提高对土壤中石油污染物的修复效率。