采用砂滤管田间模拟方法 ,对不同有机物料在冀西北高寒半干旱区栗钙土中的转化特点 ,进行了研究。结果表明 :( 1)有机物 (肥 )料在栗钙土中初期前 3个月分解较大 ,矿化碳累积量快 ,此后逐渐变慢 ,至腐解 2年时所有有机物 (肥 )料渐趋稳定状态。不同有机物 (肥 )料的分解速率表现为 :猪粪 >羊粪 >牛粪 >马粪 >农家肥。秸秆类有机物料中小麦秸分解最慢 ,其他则无明显差异。至腐解 2年时所有物 (肥 )料渐趋稳定状态 ;( 2 )栗钙土中有机物 (肥 )料的腐殖化系数变动在0 2 5～ 0 72之间 ,并表现为农家肥 >马粪 >牛粪 >羊粪 >猪粪 ;小麦秸 >莜麦秸 >披碱草 ...

【目的】研究不同有机物料在我国典型农田土壤中的腐解残留率变化。结合气候、土壤等环境因素,阐明秸秆和粪肥在我国农田土壤中的腐解特征及其主控因素,为因地制宜的合理利用有机资源和培肥土壤提供科学依据。【方法】在"国家土壤肥力肥效监测基地"中的黑土、潮土和红壤实验站,开展大田填埋试验。有机物料烘干后过2 mm筛,置于48μm孔径尼龙网袋后填埋在土壤中。共4种供试有机物料:小麦秸秆(WS)、玉米秸秆(MS)、猪粪(PM)和牛粪(CM)。根据各地温度差异,分别在填埋后49—360 d内采样6次。通过分析腐解过程中有机碳含量的变化,整合土壤积温与腐解残留率的相关关系,采用VPA(方差分解分析)定量化气候因子,有机物料性质及土壤养分对不同有机物料腐解的相对贡献率。【结果】秸秆的腐殖化系数为11%—39%,粪肥的为50%—57%,秸秆腐解速率显著高于粪肥,且南方红壤上腐解速率高于北方黑土。地积温方程可拟合有机物料腐解残留率变化,由该方程可知,秸秆和粪肥易分解碳库占比分别为76%和43%,稳定碳库分别为17%和53%。但秸秆和粪肥易分解碳库的分解速率常数(k)无显著差异,其周转积温(1/k)约为1 400—2 000℃。物料性质是有机物料腐解的最主要影响因子,贡献率为28%;其次是气候,贡献率为20%。秸秆腐解过程中主要影响因子为气候因子、有机物料性质和土壤因子三者的交互作用,贡献率达42.3%。粪肥腐解过程中主要影响因子为气候因子,贡献率为38.3%。【结论】秸秆腐解速率和其有机碳库中易分解碳库比例明显高于粪肥,秸秆腐解受到气候、土壤和物料性质协同作用影响,而粪肥则受气候因子影响最大。在田间秸秆还田时需结合当地水热条件确定还田时间和还田量,粪肥则建议在还田前进行堆腐,且注意施用时间。

【目的】探讨长期施用有机物料对灌漠土中重金属含量、形态赋存特征及作物重金属含量的影响,为有机物料农业安全利用及土壤有机培肥中重金属累积控制提供理论依据和技术支持。【方法】利用田间长期定位试验,研究鸡粪、牛粪、猪粪、菌渣、污泥和沼渣对灌漠土几种典型重金属元素含量、赋存形态及小麦植株中重金属含量的影响。【结果】长期(7年)施用鸡粪、猪粪、污泥的处理显著增加了灌漠土中Cu、Zn含量,增加量为猪粪>鸡粪>污泥,其中Cu含量分别增加了62.20%、20.10%和10.26%,Zn含量分别增加了79.98%、39.24%和18.31%,并与施用年限呈显著正相关关系。3种有机物料施用下Cu平均每年累积速率为4.16、1.25和0.97mg·kg~(-1)·a~(-1),Zn平均每年累积速率为11.04、4.86和2.59 mg·kg~(-1)·a~(-1)。但施用上述3种有机物料对Cd、Cr、Pb和Ni含量没有显著影响。施用牛粪、菌渣和沼渣对灌漠土中重金属含量亦无显著影响。施用鸡粪、猪粪、污泥还显著影响了土壤中Cu、Zn赋存形态,增加了土壤中Cu、Zn各有效赋存形态的含量和占总量的比例,显著提高了灌漠土中Cu、Zn有效态的含量,显著增加了小麦根和秸秆中Cu、Zn的含量,其中猪粪影响最大。【结论】猪粪、鸡粪、污泥长期施用可导致灌漠土中Cu、Zn快速累积并提高Cu、Zn的生物有效性,其中猪粪的作用尤为明显。在施用有机物料培肥土壤时,要特别关注其中Cu、Zn的含量,以确保土壤健康和可持续利用。

通过对栗钙土的调研，阐明了发育于坝上高原干冷气候条件下该土的区域分布、主要理化特性、潜在肥力、分区利用状况及应采取的对策。

采用荧光激发–发射光谱和平行因子分析(EEM-PARAFAC)相结合的方法,分析了渭北黄土高原生草物质腐解过程中溶解性有机物(DOM)含量、组分和光谱特征,以期为果园生草翻压腐解和果园土壤管理评价提供数据和理论支持。结果表明,不同生草物质腐解的过程中,腐解速率大小为白三叶(Trifolium repens)(WC)>小冠花(Securigera varia Lassenn)(CV)>鸡脚草(Dactylis glomerata)(OG)。EEM-PARAFAC将各生草物质腐解的DOM荧光主要组分鉴定为1个类腐殖酸组分(C1)和2个类蛋白组分(C2、C3);各生草物质腐解的过程中类蛋白质组分的荧光强度远高于类腐殖酸组分,且C2组分占主导地位。豆科植物白三叶总荧光强度的值高于小冠花和鸡脚草处理;小冠花处理在腐解的过程中微生物源为DOM的主要来源,而白三叶和鸡脚草是混合来源,即陆生植物腐殖质和微生物源。各生草物质腐殖化系数(HIX)表现为小冠花>鸡脚草>白三叶;紫外指标(SUVA254)表现为鸡脚草>小冠花>白三叶,且随着腐解天数延长依次增大。综合溶解性有机物含量、组分及光谱特征的变化以及主成分分析的结果,在渭北旱塬,豆科植物白三叶作为腐解材料时更易于分解和释放溶解性有机养分。

[目的]研究丛枝菌根真菌(AMF)对丝棉木生物量及栗钙土水稳性团聚体特征的影响,为退耕还林工程有效实施提供理论依据。[方法]以山西大同栗钙土为供试土壤,以丝棉木为供试植物进行盆栽试验,设接种摩西球囊霉、幼套球囊霉和根内球囊霉处理和不接种AMF处理(对照),测定丝棉木生物量、根系AMF定殖率及土壤菌丝密度、有机质(SOM)、总球囊霉素(TG)、易提取球囊霉素(EEG)含量,分析土壤水稳性团聚体含量(WSA)及其特征参数(平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、分形维数(D))的变化。采用Pearson法分析AMF定殖状况、球囊霉素含量与水稳性团聚体特征参数间的相关性。[结果]接种幼套球囊霉和根内球囊霉处理丝棉木总生物量较对照显著增加;3种AMF的定殖率为72.79%～78.80%,菌丝密度为23.78～29.77 cm/g。与对照组相比,3种AMF处理土壤SOM、TG和EEG含量均显著增加。3种AMF均有利于土壤水稳性团聚体的形成,效应由大到小表现为根内球囊霉>幼套球囊霉>摩西球囊霉;与对照相比,3种AMF处理土壤水稳性团聚体的MWD、GMD升高,分形维数均降低。相关性分析表明,AMF定殖率、菌丝密度、TG含量、EEG含量与MWD、GMD和粒径>0.25 mm土壤WSA含量均呈显著或极显著正相关关系,与D均呈显著或极显著负相关关系。[结论]3种AMF对土壤结构均有不同程度的改善作用,其作用大小表现为根内球囊霉>幼套球囊霉>摩西球囊霉。

采取田间原位尼龙网袋埋土法,研究油籽饼及苕子、油菜、小麦、玉米等有机物料埋土还田后,在植烟土壤中的腐解速率、各期残留物料中的活性有机C、N含量的变化及其与腐解速率的关系。结果表明,油籽饼及苕子等不同有机物料埋土还田后的腐解速率表现为早期快后期慢。不同有机物料腐解速率的大小表现为油籽饼>苕子>小麦秸秆和油菜秸秆>玉米秸秆,腐解速率与全N含量呈极其显著直线正相关,与活性有机C/N比值呈极其显著负相关,而与活性有机C含量之间的没有相关性。随着腐解时间推移,油菜、苕子、小麦、玉米等秸秆中活性有机C含量、全N含量呈增加趋势,活性有机C/N比值呈下降趋势,而油籽饼则相反。

【目的】秸秆和有机肥是我国农田主要有机物料来源，翻压旋耕是其主要的还田方式，明确其在我国典型农田土壤中的腐解过程特征和驱动因素，可为更好利用秸秆资源与合理施用有机肥提供科学依据。【方法】在我国典型黑土、潮土和红壤上开展大田有机物料混土填埋试验。设置4种处理：小麦秸秆混土（WS+soil）、玉米秸秆混土（MS+soil）、猪粪混土（PM+soil）和牛粪混土（CM+soil），按土重﹕物料碳=100﹕4.5，称取物料土壤混合物200 g装于尼龙袋填埋于土壤中，填埋后1年内采样6次，之后2—2.5年采样一次，满3年采样一次，共8次采样。分析各混土有机物料的腐解差异，采用双指数方程明确易分解有机碳库和难分解有机碳库比例和腐解速率，阐明各土壤中有机物料的快速腐解速率、慢速腐解速率及积温转折点，并用随机森林模型来量化物料组成和环境因素分别对腐解速率的相对贡献。【结果】秸秆混土的腐殖化系数为22%—43%，有机肥混土的为45%—58%。有机肥混土腐解较秸秆慢，区域间差异不大，从北往南有机物料腐解加快，且秸秆腐解较有机肥快。秸秆的易分解有机碳库比例（70%—87%）高于有机肥的易分解有机碳库比例（57%—83%），且秸秆易分解碳库的腐解速率k1为（1.0%·a~(-1)—4.9%·a~(-1)），高于有机肥的k1(0.7%·a~(-1)—1.1%·a~(-1))。秸秆在3种土壤上的积温转折点差别不大，积温转折点约为3 700℃，在此积温之前为快速腐解，之后为慢速腐解阶段。而有机肥的快速腐解和慢速腐解积温转折点差异从北往南逐渐增大，且有机肥的积温转折点为秸秆的2—5倍。土壤积温和土壤有机碳含量均是混土秸秆和有机肥腐解的主要驱动因素，对其腐解率贡献了约17%和13%。另外，对混土秸秆腐解的最主要驱动因素为土壤碳氮比，而对混土有机肥来说是时间因素。【结论】秸秆较有机肥腐解快，秸秆的易分解有机碳库比例高和腐解速率快是造成其腐解快的主要原因之一。对于秸秆来说碳氮比是影响其腐解的主要因素，对于有机肥来说则是时间，因此秸秆还田应多考虑土壤和物料自身碳氮比，对于有机肥则应充分考虑其长期效应。

【目的】分析生物质炭和有机物料施用对旱地红壤有机碳组分和酶活性的影响，探明微生物的碳氮磷元素限制特征，为提升红壤有机碳稳定性提供理论依据。【方法】采用田间试验，设置不施有机物料对照(ck)、玉米Zea mays秸秆单施、羊粪单施及其分别与生物质炭(玉米秸秆炭)配施等6个处理。试验开始2 a后测定土壤有机碳组分、土壤养分质量分数、碳氮磷循环相关碱解酶活性和氧化酶活性。【结果】与单施秸秆和羊粪相比，生物质炭与有机物料配施显著增加了土壤有机碳和碱解氮质量分数(P<0.05)，提高了土壤碳氮比和碳磷比及惰性碳组分质量分数，降低了有机碳活性指数。有机物料施用显著提高了纤维二糖水解酶(CB)、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)和过氧化物酶(PERO)活性(P<0.05)；与单施羊粪相比，生物质炭与羊粪配施处理显著降低β-葡萄糖苷酶(BG)活性50.9%、亮氨酸氨基肽酶(LAP)活性32.1%、NAG活性45.3%、酸性磷酸酶(PHOS)活性40.0%(P<0.05)。与单施秸秆相比，生物质炭与秸秆配施降低了多酚氧化酶(PHOX)活性28.6%和PERO活性22.2%，但对其他酶的活性无影响。与单施秸秆相比，生物质炭配施秸秆降低了向量长度；与单施羊粪相比，生物质炭配施羊粪对酶化学计量比、向量长度及向量角度均无显著影响。PERO和PHOX与土壤惰性碳质量分数、碳氮比、碳磷比呈显著负相关(P<0.05)。冗余分析表明：土壤惰性碳质量分数、碳氮比和碳磷比是影响土壤酶活性及其化学计量特征的主要因子。【结论】与有机物料单施相比，生物质炭与有机物料配施可以更好地提高旱地红壤养分和惰性碳组分质量分数，降低有机碳分解酶活性，缓解碳磷限制，可作为改善红壤微生物养分限制和提高碳汇能力的有效措施。图2表3参44

【目的】土壤团聚体不仅是土壤结构的重要单元,也是土壤有机碳和氮素固持的重要场所。探究还田秸秆和有机肥中的有机碳和氮素在土壤团聚体中的残留特征,为深刻认识团聚体对外源有机碳和氮素的固持机制及土壤的可持续管理提供依据。【方法】以中国南方典型红壤(C3植物为主的自然植被)为研究对象,设置以下5个处理:(1)对照;(2)低量玉米秸秆添加;(3)高量玉米秸秆添加;(4)低量15N标记有机肥(与处理(2)等碳量);(5)高量15N标记有机肥(与处理(3)等碳量)。采用室内模拟培养试验(恒温恒湿条件下培养300 d),运用13C和15N同位素示踪技术,研究培养后土壤大团聚体(250—2 000μm)、微团聚...

通过对暗栗钙土的腐殖酸进行红外光谱分析,发现在羊草草原上,经过8～10年的围栏禁牧,栗钙土表层腐殖酸的羟基、羧基的吸收峰与吸光度比在自由放牧或过度放牧条件下的高;而在1600～1660cm 处的吸收则相反。说明尽管腐殖酸的性质和结构比较稳定,但由于长时间的人为措施的影响,腐殖酸的红外光谱发生了比较明显的变化。

有色溶解有机物(CDOM)是水体中的光学活性物质,其光化学变化对水体中碳循环过程具有重要作用。评价分析不同纬度、不同营养状况下内陆水体的CDOM吸收特性,对建立不同水体的固有光学特性数据库具有重要意义。基于太湖、石头口门水库、巢湖和鄱阳湖的现场CDOM吸收系数,分析aCDOM(412)时空变化特征,并基于不同波段拟合光谱斜率S,利用SA/aCDOM(412)判断了研究区CDOM的不同来源。结果表明,不同纬度、不同营养状况的CDOM吸光特性差异显著,高纬度水体的CDOM含量高于低纬度水体,而浮游植物大量生长的富营养化水体的CDOM吸收大于贫瘠营养水平的水体。受藻类的影响,巢湖部分样点的CDOM吸...

【目的】对不同有机物料施入红壤后CO2释放特征及几种形态碳、氮变化进行了观测,并分析其相互关系,以阐明添加有机物料后红壤中CO2释放量及几种碳、氮形态的变化特征。【方法】采用室内恒温培养试验,向红壤中添加5种有机物料(猪粪、牛粪、鸡粪、玉米秸秆和小麦秸秆),培养期间定期采样分析红壤CO2释放量及土壤微生物量碳、氮(SMBC、SMBN)的动态变化。【结果】添加有机物料后,各处理CO2释放速率在培养前期较高,在培养18-20 d后基本趋于稳定。整个培养期间,土壤CO2-C的累积过程符合一级反应动力学方程。添加不同有机物料后红壤CO2潜在释放量从高到低顺序为:小麦秸秆(1.51 g.kg-1)>玉米...

【目的】在等氮施用的条件下,研究几种农业有机物料与化肥配合施用对蔬菜连作种植模式的菜地土壤氮形态及温室气体的动态变化的影响,为菜地化肥减量施用及绿色环保提供科学依据。并从温室气体减排角度,为旱地土壤的培肥提供理论参考。【方法】通过田间原位试验,设置了对照即不添加化肥和物料(CK)、常规化肥(F)、秸秆+化肥(SF)、菌渣+化肥(MF)、生物质炭+化肥(BF)、牛粪+化肥(CF)等处理,分析土壤铵态氮、硝态氮、碱解氮和全氮分布特征。同时采用静态箱-气相色谱法,对比分析在化肥减量的基础上,添加物料处理的紫色土(莴笋-卷心菜-辣椒轮作)CO_2、CH_4、N_2O动态变化和温室效应。【结果】等养分投入的条件下,有机物料的添加改变土壤氮形态分布,SF和MF处理主要在料还田前期能增加土壤铵态氮含量,CF处理能提高莴笋和卷心菜季的土壤铵态氮含量,BF处理则提高了辣椒季硝态氮和碱解氮含量。在整个试验观测期内,N_2O、CO_2、CH_(4 )3种气体的排放具有一定的季节变化规律,各气体均在夏季出现了排放高峰,且在施肥灌水后也会出现气体的排放峰。与F处理相比,试验期内BF处理的N_2O平均排放量降低了7.5%,而CF处理则显著增加了233.5%。有机物料与化肥配施较CK和F处理增加了CO_2排放,其中MF和CF处理最为明显,平均排放通量较F处理分别提高了35.6%和31.3%,BF处理则推迟CO_2排放峰,且在高温多雨的夏季增加CO_2排放量。各处理的CH_4排放多为负值,表现为大气中CH_4汇,且在辣椒季波动较为明显,其中BF处理在高温多水的短期内可达到CH_4排放峰值(668.7μg·m~(-2)·h~(-1));SF、MF和BF较F处理的CH_4平均排放通量分别显著下降了104.85%、175.2%和77.5%,其中SF和MF处理分别为-0.1和-1.3 kg·hm~(-2),较其他处理能促进CH_4吸收,减少CH_4产生和排放。但有机物料与化肥配施处理的温室气体的增温潜势较CK和F处理分别增加了26.7%—52.4%和18.1%—42.0%,其中SF处理的增温潜势最低,其次为BF处理。【结论】不同的有机物料对土壤氮形态分布及N_2O、CO_2、CH_4排放的影响各不相同。几种有机物料中,生物质炭、秸秆与化肥配施还田相较于其他处理能增加有效氮含量,减少温室气体的排放,而牛粪与化肥配施则会增加温室气体排放。

为揭示京津冀西北典型流域地下水循环特征,运用环境同位素和水化学技术等方法分析张家口市不同流域水体氢氧同位素特征、水化学特征及时空变化特征、地表地下水转化关系。结果表明:地表水化学类型主要为HCO3-Mg·Na和HCO3·Cl-Na型;地下水化学类型不同时期表现出不同的类型,水化学类型更为多样,主要以HCO3-Mg·Na型、HCO3·Cl-Na型、HCO3·Cl-Na·Mg为主。地表河水和地下水中离子均主要来源于岩石风化作用;张北和桑干河流域地下水中离子偏向于蒸发浓缩作用控制。张家口市各流域地表地下水δ18O、δD组成较为接近,表明了当地地表水和地下水均受到大气降水的补给。大气降水和地表河水对地下水的补给比例均值分别为37.74%和62.26%,以地表河水的补给为主要方式。