经济发达区土地利用变化对土壤性质的影响——以江苏省昆山市为例

在高速工业化和城市化的江苏省昆山市选择6种典型农用土地利用方式,78个土壤样点剖面,对不同土地利用类型的土壤性质进行对比分析。结果显示,土地利用变化对土壤养分、土壤重金属污染有明显的影响,除速效钾外,2002年的土壤养分含量比1981年有所提高。同时发现2002年有机质含量在不同用地类型之间存在明显的规律,即水稻田>园地>抛荒地>菜地;全氮、速效氮含量规律为水稻田>园地>菜地>抛荒地;速效钾的含量规律是园地>水稻田>抛荒地>菜地;速效磷的含量规律是抛荒地>菜地>园地>水稻田。2002年土壤pH值、有机质和全氮含量的变异系数明显高于其他土壤养分,其中全氮含量的变异系数最大。不同土地利用类型中的不同重金属含量表现强弱不一,水稻田土壤的Hg、Cr、Ni、Cd的含量明显高于其区域土壤背景值,而菜地含量比较高的重金属是Hg、Ni、Cu;园地和抛荒地各重金属含量相对较低,但其Ni含量与水稻田和菜地相当。此外,土地经济系数与土壤养分及土壤污染指数具有强相关性。     

典型设施农业土壤酞酸酯污染特征及其健康风险

采用超声提取、气相色谱-质谱技术和CalTOX模型,分析了南京城郊典型设施菜地土壤中6种酞酸酯的污染特征、污染负荷及其健康风险.结果表明,所有的土壤样品中均检测出酞酸酯,6种酞酸酯的总量为0.15~9.68mg/kg,其平均含量为2.21mg/kg;邻苯二甲酸二丁酯(DnBP)、邻苯二甲酸(2-乙基己基)酯(DEHP)和邻苯二甲酸二辛酯(DnOP)为该地区设施农业土壤的主要酞酸酯种类,其检出率分别为88.2%、100%和79.8%,含量范围分别在n.d.~1.83、0.02~9.03、n.d.~1.74mg/kg之间;土壤pH值和有机碳含量与土壤酞酸酯含量之间无显著相关性,研究区域土壤酞酸酯总体污染负荷为4.31kg/hm2;健康风险评价结果表明DnBP和DEHP的潜在健康风险较高,设施农业从业者的主要暴露途径通过皮肤接触;设施菜地土壤酞酸酯含量、污染负荷以及健康风险均显著高于周边地区露天菜地土壤.     

吉林四平设施土壤和蔬菜中重金属的累积特征

选取吉林四平市典型设施蔬菜生产系统为研究对象,采集不同土地利用方式下的设施菜地、玉米地和森林土壤样本124份进行比较分析,同步采集设施蔬菜(81份)、肥料(50份)及灌溉水样品(10份),利用电感耦合等离子体质谱技术检测重金属含量,以揭示设施土壤及相应蔬菜中重金属的累积特征.结果表明,研究区域设施菜地中除铅(Pb)以外的重金属元素含量显著高于玉米地和林地,设施土壤重金属镉(Cd)、铜(Cu)、铬(Cr)、镍(Ni)、锌(Zn)均出现了不同程度的累积,研究区域不同类型土壤Cd平均含量为0.45 mg·kg-1,约42.8%的样本Cd超过温室蔬菜产地环境质量评价标准(HJ 333-2006),其他重金属均未出现超标现象;不同类型蔬菜比较,叶菜类Cd含量(以鲜重计)为0.033 mg·kg~(-1),明显高于果菜类,2.5%的蔬菜Cd超标,1.2%蔬菜存在Pb超标,其他重金属均未出现超标现象;随着设施利用年限的增加,土壤酸化愈加明显,设施土壤和蔬菜中重金属呈同步累积趋势;设施蔬菜重金属含量受土壤pH、有机质的显著影响;含高量重金属有机肥和化肥的大量施用是设施土壤重金属累积及设施蔬菜风险增加的重要原因.     

洱海流域农田土壤氮素的矿化及其影响因素

采用好氧间歇淋洗培养法,对洱海流域内的农田、菜地土壤样品培养2周,研究土壤氮的矿化及其影响因素.结果表明,表层土壤2周氮矿化量平均为65.54mg/kg.不同农田利用方式下,表层土壤氮矿化量的平均值为露地菜田粮田大蒜田.土壤氮素矿化以硝态氮为主,且随着土壤深度的增加而降低.土壤氮矿化同全氮、有机质含量呈明显的正相关关系,与pH值呈负相关;氮矿化与无机氮含量、C/N之间无显著关系.全氮、有机质和pH值是影响该流域农田土壤矿化的主要因子.     

集约农区不同土地利用方式对土壤养分状况的影响

选择山东省寿光市,通过野外调查和室内分析,利用数理统计软件SPSS,系统分析不同土地利用方式下土壤养分的分布特征、变异情况及其相关性,研究集约农区不同土地利用方式对土壤养分状况的影响。结果表明,在不同土地利用方式下,各养分含量分布存在明显规律。有机质均值的分布特征是菜地水浇地果园旱地盐碱地;全氮、碱解氮、速效钾、速效磷和有效锌均值的分布特征是菜地果园水浇地盐碱地旱地;土壤pH值、交换性镁均值的分布特征为盐碱地旱地水浇地果园菜地;交换性钙在不同利用方式中的含量为盐碱地旱地水浇地菜地果园;有效硼为果园菜地盐碱地水浇地旱地;有效铁为菜地果园水浇地旱地盐碱地;有效铜和有效锰均为果园菜地水浇地盐碱地旱地。水浇地、菜地和果园在各养分含量上差异较小,旱地和盐碱地在各养分含量上较为相似。除pH值外,其它12种土壤养分在不同土地利用方式下变异系数均较高,其中以速效磷的变异系数最大。土壤养分中除了交换性镁、有效硼与其它各养分之间的相关性较低外,其它养分之间基本为显著或极显著相关,其中pH值与其它各土壤养分均呈现显著或极显著负相关,有机质与其它各土壤养分均呈现显著或极显著正相关。     

佛山市郊菜地土壤理化性质与重金属含量及其相关性

对佛山市郊主要菜地土壤理化性质与重金属污染状况及其之间的相关性进行分析。结果表明：菜地土壤呈酸性,有机质含量偏低,而碱解氮、速效磷和速效钾含量普遍较高。Cd平均含量超出国家土壤环境质量二级标准,但Cu、Zn、Ni、Ph、Cr平均含量都在国家二级标准内,Cd是主要污染因子。pH与速效磷、碱解氮、速效钾存在极显著或显著负相关关系;碱解氮、速效磷和速效钾三者之间均存在极显著正相关关系;Cu、Zn、Ni、Pb和Cr之间存在极显著或显著正相关关系,它们具有同源关系,并呈现复合污染的趋势;pH与Cu、Zn、Ni、Cr、Cd呈正相关;有机质与Cu、Zn、Ph、Cr表现出中等正相关;碱解氮、速效磷、速效钾与所有重金属都呈负相关,但相关性不显著。     

设施菜地土壤重金属累积及影响因素研究

为了解设施菜地土壤重金属累积规律及影响因,通过在全国8个省具有代表性的设施蔬菜产区采集土壤和肥料样品,系统研究了设施栽培年限、肥料施用、土壤性质对设施菜地土壤重金属Cu、Zn、Cd累积量及活度的影响.结果表明:与露天栽培相比,设施条件下随着栽培年限的延长,土壤Cu、Zn和Cd的全量和有效态浓度均呈明显的累积趋势,栽培年限>15a时的设施土壤Cu、Zn和Cd的全量和有效态浓度分别是露天栽培土壤的1.57、2.16、1.67、3.28、1.96、2.00倍.Pearson分析表明设施菜地土壤Cu、Zn、Cd均与土壤SOM呈极显著相关,说明其在来源上较强的相似性,进一步对设施栽培土壤主要投入品中Cu、Zn、Cd含量分析表明,猪粪、商品有机肥及土壤调理剂中Cu、Zn均超过了100mg/kg,Cd超过了1.0mg/kg,且投入量较大,是设施栽培土壤中Cu、Zn、Cd的主要贡献者,而秸秆和部分化肥(如尿素、硫酸钾)中的Cu、Zn、Cd含量均极低,对设施栽培土壤累积贡献微乎其微.pH值和CEC是影响Cu、Zn、Cd在土壤中累积活度的关键因素,其中随着pH值的升高土壤Cu活度表现了先升高后下降的趋势,而土壤Cd活度则表现了持续下降的趋势,仅在pH<6.26时达到了显著相关水平;土壤CEC的升高对土壤Cu活度表现了先下降后升高再下降的趋势,土壤Cd活度表现了先升高后缓慢下降再升高的趋势,而土壤Zn活度仅在CEC<5.83时随着CEC升高表现下降显著线性相关趋势.因此,防止设施栽培土壤Cu、Zn、Cd的累积与污染,选择重金属含量低的肥料和调控土壤理化特性(尤其是pH值、CEC)则是缓解设施栽培土壤重金属累积速率进而确保蔬菜质量安全的有效途径.     

碳酸钙与生物炭对酸化菜地土壤持氮能力的影响

针对太湖地区稻田改种菜地后带来的土壤酸化现象,以碳酸钙与生物炭作为酸化改良剂,开展室内培养及多次淋洗模拟试验,比较两种改良剂对酸化菜地土壤持氮能力及酸化修复效果的影响.结果表明,基于碱缓冲曲线法,本试验用酸化菜地土壤每提高1个p H单位需向土壤中添加碳酸钙3.92×10-2mol·kg~(-1)或生物炭27.73 g·kg~(-1).无外源氮条件下碳酸钙添加使土壤氮矿化速率显著提高了37%,对土壤铵态氮、硝态氮含量影响不显著;生物炭添加使土壤氮矿化速率显著提高了35%~44%,且显著增加了土壤硝态氮含量42%~58%.模拟淋洗下,生物炭添加显著消减渗漏液体积24%,渗漏液氮浓度45%,显著减少氮淋失量42%~57%,而碳酸钙添加对渗漏液体积没有影响,增加了渗漏液中氮浓度,氮淋失量增加了12%~76%.淋洗后,各处理土壤p H值发生不同程度的降低,无外源氮条件下添加碳酸钙处理土壤p H值降幅最低,外源氮添加条件下生物炭添加处理降幅最低.由此可见,碳酸钙对酸化土壤修复效率较高,但在外源氮添加条件下降低了土壤持氮能力,更适用于酸化严重且需要休耕改良的菜地土壤;生物炭在维持土壤p H值的同时可以有效提高土壤矿质氮留存量,降低氮淋失,更适用于仍在高强度种植的菜地土壤.     

泗顶矿区6种土地利用类型土壤微生物群落结构特征

以广西柳州泗顶铅锌矿区的玉米地、菜地、灌木、尾矿库、森林和柑橘园6种不同利用类型土壤为研究对象,采用高通量测序技术,分析了不同土地利用类型土壤微生物群落结构特征及土壤环境因子对微生物群落结构的影响.结果表明,变形菌门（Proteobacteria）是6种土壤的优势菌门,所占比例为31.34%~53.47%,γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）为优势菌纲.冗余分析表明,在重金属含量最高的灌木区,厚壁菌门（Firmicutes）和拟杆菌门（Bacteroidetes）的丰度与土壤中铅、锌、镉、铜的含量呈现显著正相关;在土壤钠和钾含量较高的玉米地和菜地,浮霉菌门（Planctomycetes）的丰度有所增加,而厚壁菌门和拟杆菌门的丰度则有所下降.在土壤有机质含量较高而总氮、总磷含量较低的柑橘园,酸杆菌门（Acidobacteria）和疣微菌门（Verrucomicrobia）的丰度较高.芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）和浮霉菌门的丰度与土壤pH值呈显著正相关.研究结果表明土地利用类型及土壤环境因子对土壤微生物群落结构多样性有显著的影响.     

红碱淖流域不同土地覆盖类型土壤理化性质特征

该文以半干旱荒漠区典型湖泊红碱淖为例,分析水分减少引起流域土地利用/覆盖类型发生变化进而对土壤理化性质特征产生的影响。结果表明,红碱淖湿地流域土地利用类型呈现以湖泊为中心由盐碱沼泽向沼泽化草甸、草地、草原化沙地、沙地变化,土壤粉粒和黏粒含量减少,砂粒增加,土壤含水量降幅19.17%~82.20%。与盐碱沼泽相比,沼泽化草甸、草地、草原化沙地、沙地土壤有机质含量分别下降了7.73%、32.01%、52.32%、53.42%;全氮含量分别下降了2.05%、4.46%、31.56%、34.15%;全磷含量分别下降了34.82%、36.80%、31.40%、47.25%。深层土壤有机质、全氮、全磷含量在不同土地覆盖类型中差异更明显。土壤有机质、全氮和土壤全磷含量与土壤粒度存在显著相关关系。     

不同种植年限蔬菜大棚土壤特性、重金属累积和生态风险

以河南省汝州市杨楼镇蔬菜大棚土壤为研究对象,探究不同种植年限蔬菜大棚土壤理化性质、重金属总量和赋存形态的差异规律,并利用单项潜在生态风险指数法和综合潜在生态风险指数法对不同种植年限大棚土壤中重金属的潜在生态风险进行评估.结果 表明,与对照组相比,蔬菜大棚土壤pH均有所提高,有机质、速效磷和碱解氮等肥力组分有一定程度的累...     

近50年浙江省耕作土壤有机质和酸碱度的变化特征

为了解浙江省耕作土壤有机质和酸碱度的长期演变,利用历史资料和近期土壤质量调查数据探讨了近50年来浙江省耕作土壤有机质和酸碱度的变化特点.结果表明,近50年来,浙江省耕作土壤有机质和土壤酸碱度发生了较大的变化,但其变化程度和方向因历史时期和土壤类型而异.从1958~1980年,水稻土有机质积累明显,平均增加幅度达40.34%;土壤pH值有轻微的增高趋势,平均上升约0.05个pH值单位.从20世纪80年代初至2008年,水稻土有机质含量总体平均降幅为5.58%,但各土壤分布区中水稻土有机质的变化有所差异,其中,河谷平原区呈现增加趋势,而水网平原、丘陵山地和滨海平原区呈现下降趋势;潮土有机质含量平均增幅为29.48%;盐土有机质含量平均增幅为14.60%;土壤pH值普遍呈现下降,全省耕作土壤平均下降了0.25个pH值单位,水稻土pH值的平均下降高于盐土和潮土.分析认为,施肥结构和土地利用方式的变化是引起耕作土壤有机质和酸碱度变化的主要原因.     

洞庭湖湿地有机碳垂直分布与组成特征

以洞庭湖3类湿地的9个典型剖面为代表,研究了洞庭湖湿地有机碳垂直分布和组成特征.结果表明,湖草滩地表层(0～10cm)有机碳含量(>40g/kg)明显高于芦苇滩地(20±2.8) g/kg和垦殖水田(28±8.6) g/kg .0～30cm内,湖草和芦苇滩地有机碳含量随深度的增加而下降,30cm以下有机碳含量基本稳定.垦殖水田的3个剖面间有机碳含量存在较大变异.湖草滩地表层0～10cm轻组碳占总有机碳的20%以上,而芦苇滩地和垦殖水田表层0～10cm的有机碳以稳定的重组碳为主(>90 %) .同一类型湿地垂直方向上,受有机碳来源复杂性的影响,轻组碳占总有机碳的比例具有明显的层次性.分组试验还表明,重组碳与总有机碳、容重与总有机碳、重组碳与重组氮之间具有极显著的相关关系(p<0.01).     

根茬连续还田对镉污染农田土壤中镉赋存形态和生物有效性的影响

通过盆栽试验研究不同镉污染土壤上分别连作3茬玉米和菜豆,根茬连续还田后对后茬作物生长、镉吸收及土壤中镉赋存形态的影响.结果表明,两种镉污染土壤上分别连作3茬菜豆和玉米,根茬累计还田量占土壤质量的0.4%～1.1%,通过根茬累计还田的镉占土壤全镉的1.3%～3.5%.玉米和菜豆根茬连续还田对后茬大白菜和冬小麦生长均无显著影响,但在镉污染土壤上根茬连续还田后显著增加了后茬大白菜地上部镉含量.根茬连续还田对后茬小麦吸收镉无影响.根茬连续还田增加了土壤轻组有机质含量和模拟镉污染土壤中轻组有机质中镉占土壤全镉的比例.镉污染土壤连续还田玉米根茬后土壤碳酸盐结合态镉含量显著降低,在模拟镉污染土壤上菜豆根茬连续还田显著降低了土壤交换态镉含量,根茬连续还田增加了土壤中氧化物结合态镉含量.     

土壤组分对磷形态和磷吸附-解吸的影响——基于三峡库区消落带落干期土壤

通过选择性去除土壤组分的方法,探讨了三峡库区消落带落干期3种典型土壤中有机质、铁氧化物组分对磷形态和磷吸附-解吸的影响.结果发现,三峡库区消落带落干期3种典型土壤去除的有机质以易氧化组分为主,去除有机质后,土壤中各种磷形态的含量变化较小.然而,去除游离铁氧化物后,土壤中各种磷形态的含量均发生明显降低.同时,去除有机质、游离铁氧化物组分后并未改变土壤中各种磷形态的相对大小顺序,均为：钙结合磷（Ca-P） > 有机磷（OP） > 铁/铝结合磷（Fe/Al-P）.此外,黄壤（FJ）、紫色潮土（KX）和灰棕紫泥（FL）去除有机质后对磷的吸附能力较原始土壤仅分别降低0.5%、2.3%、6.5%（P=0.017<0.05,显著性差异）,表明3种土壤中有机质组分对磷吸附的影响较小;而去除游离铁氧化物后对磷的吸附能力分别降低45.6%、51.7%、43.9%（P=0.004<0.05,显著性差异）,表明土壤中游离铁氧化物组分是决定磷吸附大小的重要因素.另外,3种土壤去除游离铁氧化物后较原始土壤吸附磷的解吸能力明显增加,表明游离铁氧化物组分是控制3种土壤吸附磷的解吸的重要因素.FL土壤去除有机质组分后较原始土壤吸附磷的解吸能力略有降低,而KX和FJ土壤去除有机质组分后较原始土壤吸附磷的解吸能力无明显差异,表明有机质组分对土壤吸附磷的解吸的影响与土壤类型有关.     

草原土壤的碳氮分布与CO2排放通量的相关性分析

利用静态暗箱法,对内蒙古锡林河流域的贝加尔针茅(Stipa baicalensis)、羊草(Leymus chinensis)、大针茅(Stipa grandis)、克氏针茅(Stipa krylovii)等草原群落样地的CO₂排放通量进行了测定;同时采集各样地的不同层次土壤混合样,分析其中有机碳和全氮的含量,探讨其与CO₂排放的相关性.结果发现:不同样地群落的CO₂排放与其土壤中不同层次的有机碳和全氮含量呈高度正相关,相关系数(R)均0.8以上,说明在环境因子相对稳定的情况下,土壤有机碳和全氮含量直接或间接地决定生态系统CO₂排放通量的变化.另外,土壤不同层次的有机碳和全氮含量随深度增加递减,其中70%以上集中在0～30cm土层中,说明它们主要是来自地表有机质的分解;在0～100cm的土层中,土壤有机碳和全氮的总含量从贝加尔针茅草原、大针茅草原、羊草草原和克氏针茅草原依次减少,表明降水量、蒸发量和干燥度是影响土壤有机碳、全氮分布的重要因子.     

生物质炭施用对土壤中氯虫苯甲酰胺吸附及消解行为的影响

分别在黑土、黄壤、红壤、紫色土和潮土中添加0.5%(质量分数)生物质炭,采用批处理等温吸附实验及室内消解实验测定了CAP的吸附等温线及消解动态,目的是揭示不同类型土壤中施用生物质炭对残留CAP的环境行为影响规律,为评估生物质炭田间施用综合生态效应,评价土壤残留CAP的环境污染风险提供理论依据.结果表明,生物质炭施用可提高土壤对CAP的吸附活性,但提高程度因土壤性质不同而异.有机质含量较高的黑土中添加生物质炭,吸附农药Kd值提高了2.17%,而有机质含量较低的潮土添加等量生物质炭后则提高了139.13%.生物质炭施入土壤后其对农药吸附活性受到不同程度抑制.与施入土壤前比较,生物质炭施入黑土、黄壤、红壤、紫色土和潮土中后吸附常数KF,biochar分别降低了96.94%、90.6%、91.31%、68.26%和34.59%.CAP在黑土、黄壤、红壤、紫色土和潮土中的消解半衰期为115.52、133.30、154.03、144.41和169.06 d,而在添加生物质炭的土壤中消解半衰期分别延长了20.39、35.76、38.51、79.19和119.75 d.与吸附实验结果一致,生物质炭施入黑土对延缓农药土壤消解作用最小,而潮土中施入生物质炭效果最明显.本研究表明生物质炭施入土壤后可增强对农药的吸附作用,延缓农药的土壤消解,但影响程度与土壤性质有关.     

土壤有机质矿化与温室气体释放初探

通过土壤有机质的矿化作用，模拟估算温室气体在中国土壤中的释放量，结果表明，ＣＯ_２从土壤中的释放量为３７．５亿ｔ／ａ，ＣＨ_４从稻田中的释放量为０．２０亿ｔ／ａ，Ｎ_２Ｏ从稻田中的释放量为３．４５万ｔ／ａ。对土壤中温室气体释放估算提供了一种简便方法。由于掌握资料不足，准确估算需进一步研究。     

山西农田土壤交换性镁含量、分布特征及其与土壤化学性质的关系

采用田间调查与室内分析相结合的方法,研究了山西省农田土壤交换性镁(Mg)含量、分布特征及其与土壤主要化学性质的关系。结果表明,山西省主要农田土壤(0~20 cm)交换性镁含量平均为255.1 mg/kg,变幅为78.1~641.8 mg/kg,其中85%的土壤交换性镁含量在100~400 mg/kg之间,随地区不同而异。土壤剖面(0~100 cm)交换性镁含量为78.1~717 mg/kg,其含量随土壤层次加深呈现出增加的趋势。不同类型土壤交换性镁含量高低依次为潮土>褐土>栗褐土>石灰性褐土>黄绵土>褐土性土。土壤交换性镁含量与土壤pH值、EC值、有机质含量和碱解氮含量呈显著线性正相关,与K/Mg呈显著线性负相关,与全磷含量、速效磷含量、速效钾含量和Ca/Mg呈显著的曲线关系。     

Increased Sequestration of Organic Carbon in Soil by Hydrophobic Protection

 The impact of soil organic carbon dynamics on the global carbon cycle is still largely uncertain despite studies of agricultural activities and control emissions of greenhouse gases to the earth's atmosphere. Improved knowledge of organic matter dynamics should lead to reduction in CO₂ emissions. We used stable carbon isotope analysis to detect small changes in organic carbon storage and turnover upon soil treatments with a ¹³C-labeled aliphatic alcohol previously partitioned into soluble humic substances of varying hydrophobicity. We found that labeled organic carbon is increasingly protected from mineralization with increased hydrophobic character of humic matter. The stabilization of organic carbon by hydrophobic protection significantly reduced decomposition during incubation time in soil. Hydrophobic protection can become an useful tool to limit decomposition of fresh organic matter in soil and thus reduce CO₂ emission from agricultural soils on a global scale. Received: 1 March 1999 / Accepted in revised form: 16 June 1999