渭北台塬区废弃宅基地整治前后土壤总碳变化研究——以陕西省澄城县为例

通过对澄城县废弃宅基地整治前后(0～60cm)土壤总碳含量变化及整治后耕作近10年土壤总碳变化情况研究分析,探究废弃宅基地整治前后及多年耕种对土壤总碳变化的影响。结果表明:渭北台塬区废弃宅基地土壤总碳含量在0～20、20～40、40～60cm三个土层上依次为18.25、17.45、17.51g·k~(-1);经过10年的耕种,0～20cm土层土壤总碳含量最高,为23.44g·kg~(-1),各层土壤总碳含量总体呈现0～20cm40～60cm20～40cm,总碳含量增幅呈现20～40cm40～60cm0～20cm,其中0～20cm,相比5年前呈现出降低趋势;澄城县成熟耕地土壤总碳平均含量在三个土层上分别为20.74、28.60、15.18g·kg~(-1),相比成熟耕地,20～40cm土层土壤总碳含量增幅潜力最大。     

荒草地整治后土壤碳量的空间分布特征

为了深入了解荒草地整治工程实施后土壤碳含量的空间垂直分布特征,本研究以陕西省澄城县开展的土地整治项目为依托,对整治后土壤容重、总碳、有机碳和无机碳进行研究。结果表明,各土层土壤容重平均表现为40～60cm20～40cm0～20cm,随着土层的加深,容重逐渐变大。荒草地整治后0～20cm和40～60cm土层总碳含量小于整治前,土壤无机碳在垂直尺度上的分布规律与土壤总碳变化规律一致,20～40cm土层与之相反。土地整治措施后,总碳的垂直分布规律变为20～40cm0～20cm40～60cm,无机碳的垂直分布规律变为20～40cm40～60cm0～20cm。整治前土壤有机碳的垂直分布规律均为0～20cm(6.31g·kg~(-1))20～40cm(3.48g·kg~(-1))40～60cm(2.63g·kg~(-1)),整治后较整治前土壤有机碳含量依次降低了4.01、2.20、1.40g·kg~(-1)。荒草地复垦1年后的土壤有机碳固碳潜力在0～20cm、20～40cm和40～60cm土层上依次为15.92、17.94、14.27t·hm~(-2)。可知荒草地复垦1年的土壤有机碳还存在较大的固碳潜力,这些过程都是生物地球化学正常的变化过程,土壤碳在复垦年限内所表现出来的动态变化特征就是荒草地在土地整治过程后的历史痕迹。     

砒砂岩与沙复配土壤速效氮垂直运移规律的初步探讨

以毛乌素沙地区域的"两害"砒砂岩与沙为研究对象,将其按照1∶1、1∶2和1∶5三种比例进行复配成土,并种植适宜该地气候环境的作物——马铃薯。在马铃薯收获期于各小区垄上、垄下采集不同剖面深度土壤,并测定其铵态氮与硝态氮含量。结果表明,三种复配土垄上下土壤剖面0~140cm铵态氮的分布均较为均匀,均处于0.50mg·kg~(-1)左右,且规律基本一致;混合比例对垄上下硝态氮剖面分布均产生明显影响,垄上0~60cm土层内、垄下0~20cm土层内,表现为1∶11∶21∶5,其余土层内1∶5复配土始终具有较高的硝态氮含量;1∶1和1∶2复配土壤垄上、垄下硝态氮积累峰值均出现在0~20cm土壤剖面处,140cm深度仍有一定的积累,1∶5复配土壤出现在120~140cm土壤剖面处,且各复配土壤垄下硝态氮淋洗均深于垄上;同一土层深度,三种复配土壤垄下硝态氮含量明显高于垄上,且1∶5复配土壤垄上、下差异尤为显著。     

北京市房山区土壤质量调查与评价

通过对北京市房山区土地整治、耕地质量等别进行实地调查、土壤样品采集与测定分析,基于土壤类型及其功能建立了区域土壤质量指标体系,并对房山区土壤质量进行评价。结果表明:房山区土壤类型及其面积由大到小为:褐土粗骨土、裸露岩石与砾石潮土与沼泽土山地棕壤和山地草甸土,其中大多数土壤属于幼年发育阶段;除山地棕壤、山地草甸土、沼泽土和部分草甸土之外,多数土壤表土层(0~20cm)的有机质、全氮、速效磷、速效钾含量介于7.5~15.5g·kg~(-1)、0.45~1.50g·kg~(-1)、8.0~25.0mg·kg~(-1)、65.0~92.0mg·kg~(-1)之间,养分整体含量不高,草甸褐土、草甸土、部分粗骨土经长期耕作培肥或土地整治,其耕地之国家利用等别介于7~8等,属于高等耕地范畴;研究区耕地土壤整体处于清洁的健康状态,仅有零星地块土壤受残留工矿场地污染物扩散的影响,使局地土壤遭受重金属与石油类轻度污染。多数土壤发育程度低、土层薄、质地偏粗,对人类活动较为敏感,如土壤受到污染将对区域生态系统安全与相关人群健康构成较大风险,值得对研究区耕地土壤加以管护。     

耕作方式对黄土高原土壤有效磷和速效钾的影响

为明确黄土旱塬区农田长期免耕耕作对土壤有效磷和速效钾的影响,建立适宜的高产高效耕作技术体系。在陕西省长武县的西北农林科技大学长武黄土高原农业生态试验站,选择连续3年进行免耕耕作的试验田,于2015年9月,在冬小麦播种前分别进行免耕、翻耕和旋耕3种耕作处理。2016年冬小麦收获后,分析了3种耕作方式下0～30cm土层土壤有效磷和速效钾含量。结果表明,在0～30cm土层,土壤有效磷和速效钾含量在3种耕作方式下都随着土壤深度的增加而减少。10～20、20～30cm土层有效磷和速效钾含量较0～10cm土层分别减少了16.07%、32.74%和15.54%、27.08%,且都有显著性差异(p0.05)。不同耕作方式下,0～10cm土层,翻耕方式下土壤有效磷含量比免耕显著减少了11.31%;翻耕、旋耕方式下土壤速效钾含量分别比免耕显著减少了6.16%、4.97%(p0.05)。20～30cm土层,翻耕方式下土壤有效磷含量比免耕显著增加了18.12%,翻耕方式下土壤速效钾含量比免耕、旋耕下分别显著增加了17.17%、9.22%(p0.05)。因此,在长期进行免耕的黄土旱塬上,需要进行适当的翻耕或旋耕。     

黄土丘陵区沟道土壤养分含量分布特征

为了探明黄土丘陵区沟道土壤有机质、全氮和全磷含量分布特征及沟道含量与坡面的差异,本文在园则沟小流域沟道和坡面上分别采取了29个和58个样点,分析了土壤有机质、全氮和全磷含量。结果表明:0～60 cm土层,沟道土壤全氮、全磷和有机质含量范围分别为0.091～0.628、0.402～1.388、0.826～6.550 g·kg~(-1),根据全国第二次土壤普查结果可知,该沟道土壤全氮和有机质含量都处于6级较低水平,土壤全磷含量处于2级较高水平,变异系数范围为21.6%～33.4%,属于中等程度变化。皮尔逊相关分析表明,土壤全氮、全磷和有机质含量与坡向和海拔呈正相关,与坡度呈负相关,且关系较弱,与土壤含水量、粘粒含量和粉粒含量呈极显著或显著正相关(p0.05或0.01),与沙粒含量呈极显著负相关(p0.01)。0～20 cm土层,沟道有机质含量高于坡面有机质含量7.19%,20～40 cm和40～60 cm土层,沟道有机质含量分别低于坡面有机质含量4.66%和12.67%,但都无显著差异性。0～20 mm、20～40 cm、0～60 cm土层,土壤全氮和全磷沟道含量均高于坡面,全氮高出分别为24.31%、13.04%和8.70%,仅在0～20 cm有显著差异性(p0.05);全磷高出分别为15.68%,13.56%和15.11%,且都有显著差异性(p0.05)。     

芦苇对盐渍地土壤盐分改良及分布规律的影响

为研究芦苇对盐渍地土壤盐分改良及分布规律的影响,对芦苇种植前后及单生长季内不同土壤层次的pH、电导率、有机质、盐分分布特征进行测定,结果表明:(1)经过7年的芦苇种植改良,土壤中Ca~(2+)、Mg~(2+)、Cl~-、SO_4~(2-)、HCO_3~-、CO_3~(2-)6种盐分离子的含量均显著降低60%以上。(2)单生长季内随着芦苇的生长,土壤粘粒含量有向下运移的趋势,表层土壤(0~20cm)粘粒含量有少量减少;底层(40~60cm)土壤粘粒含量少量提高。同时表层土壤pH值和电导率显著下降,中层变化不显著,下层则略有升高。(3)芦苇种植的盐渍地表层土壤有机质含量显著高于中层和底层,且单生长季内表层土壤有机质含量随芦苇的生长,由8.95g·kg~(-1)提高到11.80g·kg~(-1),提高显著,但中层和底层土壤有机质变化幅度较小,相对稳定。(4)芦苇出苗期盐渍地土壤盐分的表聚现象明显,表层土壤各类盐离子含量均显著高于中层和底层,但后期表层盐分含量下降明显,即芦苇对盐渍土的改良在单生长季内效果显著,其中以对表层土壤盐分改良效果最好。     

废弃宅基地复垦年限对土壤有机碳固碳潜力的影响

为了深入了解废弃宅基地整治后不同复垦年限对土壤碳固持的影响,本研究以陕西省澄城县开展的土地整治项目为依托,对不同复垦年限的土壤有机碳密度和固碳潜力进行研究。结果表明,土地整治后土壤容重变化各异,整体呈现随土层的加深而逐渐变大的变化趋势。宅基地整治后土壤有机碳在0～40cm土层中表现为先降低再增加的趋势,40～60cm土层有机碳含量的变化趋势为先增加后降低再增加,有机碳密度变化趋势与其碳含量变化趋势一致。宅基地复垦10年后,土壤有机碳的固碳潜力介于2.64～3.02t·hm~(-2)之间,以0～20cm土层固碳潜力最大。综上,说明土地整治后土壤有机碳含量的提升还需经过多年的耕种,使得新整治土壤熟化,从而使有效肥力水平稳定增加。     

覆沙压盐对土壤理化性质及黑麦草生长的影响

为探究不同覆沙量改良陕北盐碱地效果,开展了表层盐碱土和沙土混合的小区试验,研究在表层盐碱土(0～30cm)掺入不同厚度沙土对0～60cm土层土壤结构、理化性质、黑麦草生长及产量影响。研究结果表明,与对照处理相比,覆沙压盐措施可以显著降低0～30cm土层土壤含盐量、土壤pH值和土壤容重,其中土壤含盐量降低1.16～2.22g·kg~(-1),pH下降0.05～0.94,容重降低0.03～0.10g·cm~(-3),盐碱地耕作层土壤理化性状和土壤结构得到显著改善。覆沙压盐对于盐碱地黑麦草的生长和产量也有显著提高,其中覆沙厚度为15cm的试验处理种植黑麦草的长势及土壤改良效果最为明显,黑麦草的干物质重为1.337 5kg·m~(-2),生长期内吸收土壤盐分量为810.53kg·hm~(-2),较空白对照增加了758.15kg·hm~(-2)。这说明在陕北地区采取"沙改盐碱"措施治理盐碱地在理论和实践上都具有可行性。     

陕南丘陵区新增耕地质量及提升对策研究

耕地占补平衡是保证耕地资源及我国粮食安全的重要举措,土地整治是补充耕地的主要措施,是实现耕地占补平衡的重要保障。本文选择陕南商洛山地丘陵区新增耕地整治项目区为研究对象,选取典型整治项目区田块,对整治后其土壤养分质量进行研究。研究结果表明:项目区经土地整治后的新增耕地有效磷的含量处于13.17～27.17 mg·kg~(-1)之间;速效钾的含量处于102～110 mg·kg~(-1)之间;有机质的含量处于5.37～8.85 g·kg~(-1)之间;全氮的含量处于0.34～0.57 g·kg~(-1)之间。项目区除巡检镇大河村与永丰镇刘沟村全氮含量未达到标准要求外,其余新增耕地养分指标均符合标准。为改善新增耕地氮养分不足的情况,较传统的施加氮肥,增施有机肥是保障土壤氮素可持续提升的有效措施。     

微生物土壤改良剂对复配土养分及作物产量的影响

以砒砂岩与沙复配土壤(简称"复配土")为研究对象,以微生物土壤改良剂为添加材料,通过盆栽试验,研究了不同施用量对玉米不同生育期内土壤养分含量以及作物产量的影响。结果表明:施用微生物改良剂对复配土具有解钾、释磷、固氮作用,能够显著提高复配土的土壤养分,尤其对铵态氮和速效磷的提升效果显著;从整个玉米生育期来看,施用微生物改良剂对土壤速效钾、速效磷、铵态氮和硝态氮的影响主要表现在生长前期(拔节期和大喇叭期),而对有机质的影响主要体现在成熟期;就不同施用量处理而言,M2处理(1.0 g·kg~(-1))的增产效果最佳,与对照相比,穗长、行粒数、单穗重、百粒重分别增加了13.8%、7.9%、26.4%、14.1%。本研究可为复配土培肥增产提供技术参考。     

不同修复材料对空心菜铅镉重金属富集特征的影响研究

采用Pb、Cd复合污染的土壤进行盆栽试验,以空心菜为试验对象,分别研究有机质、生物炭和铁渣对空心菜-土壤系统中空心菜生长状况以及重金属Pb和Cd累积与分布的影响,探寻不同修复材料对空心菜Pb、Cd富集的影响。结果表明:添加5g·kg~(-1)铁渣的处理能显著降低土壤中Cd含量,添加20g·kg~(-1)有机质的处理则能显著降低土壤中Pb含量。空心菜叶片对Cd的吸收效果显著高于空心菜茎对Cd的吸收效果,其中添加10g·kg~(-1)生物炭和铁渣的空心菜叶片吸收效果最佳。添加有机质和生物炭处理中的空心菜叶片对Pb的吸收效果优于空心菜茎,但是添加铁渣处理的空心菜中茎对Pb的吸收效果优于叶片。其中添加10g·kg~(-1)生物炭的空心菜叶片对Pb的吸收效果最佳。     

不同改良材料作用下空心村复垦土壤氮素淋失研究

为探索空心村复垦后新增耕地土壤肥力提升,发展种植农业,并提供科学的田间管理措施,本文以熟化剂、粉煤灰、熟化剂+粉煤灰等为改良材料,采用了小区试验,开展了不同改良材料下空心村复垦土壤氮素淋失特性研究。结果表明:空心村复垦土壤中铵态氮在各处理及小麦各生育期均较低,为1.14～6.03 mg·kg~(-1),未出现累积情况。氮素淋失主要体现为硝态氮淋失,且在各处理下硝态氮淋失特性各异。空心村复垦土壤施入粉煤灰(TC处理)后,0～60 cm土层中氮素累积最多,利于小麦生长。建议在复垦空心村土地耕作层中施入适量粉煤灰。     

不同复配土壤氮素淋溶规律研究

本试验通过室内的土柱模拟淋溶试验,分别取砒砂岩、沙及两者不同比列复配土壤,按照土壤的容重回填形成土柱,以榆林年平均降雨量为基本标准,进行了12次模拟降水分别对土柱进行淋洗,并收集淋溶液对其中的铵态氮、硝态氮及全氮进行测定,研究结果表明:不同复配土壤淋溶液中pH的变化差异较大。T2处理的铵态氮在第七次的时候达到4.95mg·L~(-1),显著高于其他处理,且差异显著(P0.05);而T1处理的最低为2.12mg·L~(-1),其次是T3处理为2.57mg·L~(-1);淋溶液中的NO_3~--N在第七次达到顶峰值,其中以T2处理的量最大,为105.06mg·L~(-1),显著高于其他处理;而T1处理的最低,为80.07mg·L~(-1),其次为T3处理,为83.02mg·L~(-1),均显著低于其他三个处理,但两者间差异不显著。土壤淋溶液中全氮的变化规律与NO_3~--N的变化规律基本一致。综合分析,T2处理氮素淋失量最为显著,降雨极易造成土壤营养元素的缺失;而T3处理对营养元素的吸附效果最佳,施肥后有利于营养元素的富集。     

风沙草滩区盐碱地整治对土壤理化性质的影响

为探究陕北风沙草滩区盐碱地整治改良效果,实施了盐碱地平整覆沙整治工程,本文以定边县白泥井镇北畔村盐碱地综合整治项目为例,对工程实施前、工程实施后以及种植玉米1a后覆沙对盐碱不同深度土层(0～10cm、10～20cm、20～40cm、40～60cm以及60～100cm)土壤结构和理化特性的影响进行了分析。结果表明:经过覆沙工程实施,土壤pH值较工程实施前降低了6.57%,经过1a的玉米种植,土壤pH值较工程实施后降低3.40%;土壤含盐量在工程实施后和种植玉米1a后总体上随土层深度的增加而增大,种植玉米1a后的土壤平均含盐量高出工程实施后55.53%,但耕作层土壤含盐量仅比工程实施后增大了10.26%,因此覆沙工程对耕作层土壤质量的改善具有显著促进作用。有效磷含量增加幅度显著大于速效钾增加幅度,盐碱土覆沙对土壤有效磷含量的增加作用更为明显。土壤全氮含量随着土层深度的增加而不断降低,种植玉米1a后,全氮含量较工程实施前后分别提高了68.70%和104.63%,有机质含量比工程实施前后分别高出41.57%和121.70%。平整覆沙工程的实施,有利于原有盐碱土壤理化特性的改善。     

植被重建下排土场扰动及小流域自然土体土壤有机碳储量比较

比较黄土丘陵沟壑区排土场扰动土体和小流域自然土体植被重建下土壤剖面有机碳(SOC)储量的差异,有助于了解区域SOC源汇效应的变化机理;同时,可从土壤碳储量增减的角度为该区域露天矿区土壤修复措施的选择提供一定的参考依据。在黄土丘陵沟壑区,选取内蒙古准格尔旗黑岱沟露天煤矿排土场和五分地沟典型治理小流域,研究了排土场平台与小流域梁峁顶SOC含量的差异、排土场边坡与小流域坡地的SOC储量差异及其影响因素。结果表明:植被恢复与重建模式显著影响表层(0~20cm)SOC和全氮(TN)含量(P0.05),20cm及以下随土层加深,影响越来越小。1m土层深度的土壤碳(氮)密度及储量表现为经治理的小流域坡地大于排土场边坡,且差异显著,草地模式显著大于林地模式(P0.05)。1m土层SOC储量与凋落物生物量呈正相关关系(y=alnx+y0,R~2=0.43~0.83),与凋落物含碳量也呈正相关关系(y=ax+b,R~2=0.48~0.78),且草地SOC储量随凋落物生物量和含碳量增加而增大的速率也较林地大。植被重建15年后,排土场边坡林地、草地的SOC储量仍未达到治理小流域坡地的水平。若要通过植被恢复与重建达到此水平,每公顷排土场林地和草地1m土深SOC储量分别需要增加13.64t和11.15t;若每年SOC储量增长匀速,排土场林地和草地SOC储量分别需要25年、21年才能达到目前小流域坡地的水平。     

土地整治新增耕地生土快速熟化技术试验研究——以延安市治沟造地项目为例

针对陕西省土地整治后存在的土壤板结、土壤贫瘠、耕性差、产能低等问题,采用果渣发酵黄腐酸为载体的黄腐酸土壤改良剂,依托延安治沟造地土壤整治项目,开展了新增耕地生土快速熟化技术研究。结果表明,应用该技术与改良前相比,速效氮由未检出到检测值25.20~40.24mg·kg~(-1),速效磷含量增幅为30.24%~54.15%,速效钾含量增幅为84.71%~151.76%,有机质均增幅为82.86%~117.14%,玉米产量较对照增加296.0~432.6kg·亩~(-1),增幅为70.5%~103.1%,改良效果显著。     

矿区污染土壤重金属含量与土壤主要养分相关性研究

以小秦岭金矿区内选矿厂尾渣堆为研究对象,研究了尾渣堆周边土壤中重金属含量与有机质、全氮等主要养分指标的含量特征,并对其相关关系进行了分析。研究表明:研究区内土壤有机质、全氮含量总体上处于中等水平,其中有机质含量分布在10.8～18.2g·kg~(-1)之间,全氮含量分布于0.02～0.98g·kg~(-1)之间,土壤pH呈弱碱性,含量为7.48～8.17,重金属Cu、Zn、Cd等元素含量严重超标。土壤有机质含量与Ni、As显著正相关,土壤全氮与Cu呈显著负相关关系,与Ni显著正相关。通过对土壤有机质、全氮与重金属含量的关系研究表明,土壤有机质和全氮含量是影响土壤重金属含量的重要指标。     

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。     

不同改良材料对废弃宅基地复垦土壤养分提升的影响

针对废弃宅基地复垦土壤结构性不良、养分等营养物质含量较低等问题,本文以熟化剂、有机肥、熟化剂+有机肥等作为改良材料,并采用小区试验,开展了不同改良材料对提升废弃宅基地复垦土壤养分的效应研究。通过种植3季作物后,采集土壤样品,分析土壤养分含量,结果发现:(1)施入改良材料后,土壤养分含量均有显著提升,土体养分含量随着土层深度的增加而递减;(2)在0~60cm范围内土壤养分变化显著,60~105cm范围内土壤养分变化差异不大;(3)从耕作层来看,全氮含量在处理间变化规律为TFCTFTCTSFTSCTST0;有效磷含量的变化规律为TSFTFTSTFCTCTSCT0,土壤速效钾含量的变化规律为TSFTFTSTFCTSCTCT0、有机质含量变化为TFTFCTSFTSCTCTST0。由此得出,通过有机肥与粉煤灰配合使用以及耕作种植等技术措施,能显著改善新增耕地土壤养分状况;尽管仅经过3个生育季表层土壤的培肥与改良,却能够获得0~60cm土层养分状况不同程度地提升效果,体现了作物根系对土壤养分空间分配与提升的作用。