绿地再生水灌溉土壤盐度累积及风险分析

和常规水源相比,再生水常含有较高的盐分,因而再生水灌溉下土壤盐分的风险引起学者的广泛关注.以再生水利用程度较高的北京市为研究区域,分层采集了不同再生水灌溉历史城区公园绿地与城郊农田表层土壤样品,测定并分析了土壤电导率（EC）和钠吸附比（SAR）等盐分相关指标,探讨再生水灌溉下土壤盐分的累积特征,分析了长期再生水灌溉下土壤盐分累积的风险.结果表明,再生水灌溉下城市绿地和农田土壤EC1：5值和SAR1：5值均显著高于其对照灌区,这种差异在农田中更加显著.公园与农田中再生水灌区土壤EC1：5值较对照灌区分别上升了12.4%和84.2%;土壤SAR1：5值上升幅度分别为64.5%和145.8%.调查区土壤0～10 cm与10～20 cm土层间EC1：5值和SAR1：5值差异不显著.长期再生水灌溉会使盐分累积在土壤表层,同时土壤孔隙度有轻微的减小.在北京地区再生水用于城市绿地灌溉引起表层土壤盐渍化的风险不容忽视.     

长期施肥对不同深度稻田土壤碳氮水解酶活性的影响特征

与稻田土壤碳周转密切相关的酶活性是评价土壤肥力和肥料管理的重要指标.本研究选取秸秆还田(ST)、化肥(NPK)和不施肥(CK)的长期定位试验田,以10 cm的间距分段采集土壤剖面0~40 cm范围内的新鲜土样,利用96微孔酶标板荧光分析法,测定参与土壤碳氮转化过程关键酶β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)和β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)活性,探讨不同施肥措施对不同深层土壤酶活的影响.结果表明,相比不施肥的土壤,施用化肥和秸秆土壤的BG酶活性分别提高了35%~118%和55%~342%;NAG酶活性分别提高了9%~30%和102%~484%.同时,随着土层深度的增加,土壤酶活性逐渐降低,0~20 cm深层土壤酶活性显著高于20~40 cm深层土壤.在不同施肥措施中秸秆还田可高程度影响稻田深层土壤.RDA分析表明土壤碳氮含量主要与0~20 cm的土壤酶活性有显著的正相关关系,与20~40 cm的土壤酶活性呈负相关关系.综上所述,随着土壤深度增加土壤微生物量和土壤酶活性显著降低.长期施肥显著提高了不同深层土壤生物量和土壤酶活性,其中秸秆还田作用尤为突出.因此,合理的秸杆还田有利于改善稻田深层土壤肥力,优化农田土壤养分循环,为作物生长提供良好的土壤环境.     

再生水灌溉对土壤化学性质及可培养微生物的影响

通过室内土柱模拟实验,探讨再生水灌溉对土壤化学性质和可培养微生物的影响,从而为再生水回用评价提供数据支持.结果表明,在土壤化学性质方面,再生水灌溉可显著提高土壤有机质(OM)和全氮(TN)含量,而对土壤总磷(TP)、速效磷(AP)和pH值无显著影响.在微生物数量方面,再生水灌溉可显著提高表层0~20 cm细菌和放线菌数量,而对20~40 cm和40~60 cm土层三大微生物类群数量影响较小.在微生物种类方面,不动杆菌属(Acinetobacter)是再生水灌区的优势菌属,芽孢杆菌属(Bacillus)是自来水灌区的优势菌属;自来水灌区特有种属4个,再生水灌区特有种属6个;再生水灌溉对表层0~20cm土壤微生物群落Shannon多样性无影响,使土壤微生物群落Pielou均匀度降低,可提高土壤微生物群落Margalef丰富度.通过SPSS 17.0对土壤微生物数量和土壤化学性质进行相关性分析表明,土壤微生物数量与OM、TN、TP和AP含量呈正相关,与土壤pH值、含水量(SWC)呈负相关;通过CANOCO 4.5对土壤微生物种类与土壤化学性质进行DCA去趋势分析和RDA冗余分析表明,AP含量与微生物群落相关性最强(P=0.002),TP和TN对链球菌属(Streptococcus)、气球菌属(Aerococcus)和奈瑟氏球菌属(Neisseria)的影响较大,OM和AP对气单胞菌属(Aeromonas)、动性球菌属(Planococcus)和盐杆菌属(Halobacterium)影响较大.     

不同土地利用方式及栽培措施对土壤有机碳及δ~(13)C值的影响

以河北曲周县原状草地土壤和农田土壤为研究对象,结合稳定性碳同位素方法,分析不同秸秆还田方式、耕作方式和施肥水平对土壤有机碳特性的影响.研究表明,华北原状草地改变为农田后(34 a),土壤有机碳显著降低,且因农田栽培方式不同而异,1 m土层降低幅度在13.3%～35%之间,但降低显著发生在0～40 cm.经过8 a施加底肥,可以提高土壤有机碳0.83g.kg-1.免耕方式可以显著提高土壤有机碳,且主要发生在0～10 cm土层.翻耕操作会引起10～15 cm和15～20 cm土层的土壤有机碳高于免耕处理的现象.土壤有机碳的δ13C值的比变化主要发生在0～20 cm土层,玉米种植输入的有机碳主要集中在土壤0～20 cm层次.在土壤0～5 cm表层,源于农作物的土壤有机碳所占的最高比例为18%,到15～20 cm已经降到了5%左右.     

再生水灌溉对土壤性质及重金属垂直分布的影响

再生水利用是解决水资源危机的重要手段之一,再生水灌溉对土壤的影响一直是受到关注的问题.以北京市典型再生水灌溉区为研究对象,对选定区域土壤进行剖面取样、样品分析以及灌溉用水中的重金属含量的分析来确定再生水灌溉对于土壤中重金属含量分布的影响,同时分析了对土壤中总碳、总氮、有机质含量以及pH的影响.结果表明,凉水河灌区灌溉用水中重金属含量大于北野厂灌区灌溉用水,是其2.5～10.5倍.再生水灌溉导致土壤有机质、总碳、总氮含量增加及pH值降低.灌溉再生水有利于提高土壤肥力,但是也会提高土壤重金属累积的风险.再生水灌溉作为土壤重金属来源之一会对土壤表层重金属累积和迁移有一定影响,同时土壤重金属的迁移分布受到土壤有机质含量的影响,凉水河灌区有更多的重金属被植物吸收或进入更深土层中.     

黄土丘陵区不同有机碳水平侵蚀坡面土壤微生物量碳的分布特征

通过分析5种不同有机碳水平侵蚀坡面上土壤微生物量碳的空间分布特征及其影响因素,探究了不同土壤有机碳水平下侵蚀和土壤微生物量碳的"压力-响应"关系.结果表明:10~20 cm土层土壤微生物量碳含量随土壤有机碳水平的增加而增加.0~10 cm土层土壤微生物量碳含量比10~20 cm土层更易受坡面有机碳背景的影响,且对侵蚀的响应较敏感;2土壤微生物碳含量随着土层深度的加深而减少,当坡面有机碳水平为5.68 g·kg-1时,土壤微生物量碳的剖面分布差异最大.土壤微生物量碳的水平分布表现为沉积区对照区侵蚀区,当坡面有机碳含量在4.92~5.65 g·kg-1范围内,其水平分布差异较大.即在中等有机碳水平的侵蚀坡面上,土壤微生物量碳的空间分布差异较大,对侵蚀的响应较敏感;3土壤微生物量碳的空间分布主要受坡面土壤有机碳水平的影响;其次受坡位、土壤平均含水量、土壤容重等的影响.     

三江平原湿地土壤活性有机碳组分特征及其与土壤酶活性的关系

对三江平原3种主要类型天然湿地(毛苔草湿地、小叶章湿地、岛状林湿地)O-20cm土壤活性有机碳(土壤微生物量碳、土壤可溶性有机碳)特征进行了研究,分析了不同湿地的土壤活性有机碳与土壤总有机碳及酶活性间的关系.结果表明:不同类型湿地的土壤活性有机碳组分含量存在较大的差异,土壤活性有机碳、土壤总有机碳及土壤脲酶、蔗糖酶、淀粉酶、过氧化氢酶的变化趋势具有基本近似的特征.表现为毛苔草湿地>小叶章湿地>岛状林湿地;土壤微生物量碳、可溶性有机碳与土壤总有机碳和酶活性存在显著正相关关系,其中,酶活性与土壤微生物量碳相关性最为显著.另外.毛苔草湿地土壤MBC/SOC、DOC/SOC的比值低于其它2种类型湿地,表明毛苔草湿地生物活性有机碳库的周转速率低.淹水抑制了微生物和酶的分解作用,有利于土壤有机碳的累积.因此,沼泽湿地水文条件的变化将会对土壤碳累积与分解过程产生较大的影响.     

缙云山不同林分下土壤有机碳及矿化特征

土壤有机碳库是陆地最大的有机碳储存库,其微弱的变化就能影响大气CO2浓度的显著变化,其中森林土壤碳库约占全球土壤碳库的70%,因此如何实现森林生态系统土壤有机碳库的高效管理成为目前的研究热点.本研究以缙云山5种典型林分:阔叶林、针叶林、针阔叶混交林、竹林及研究区内弃耕15 a的荒草地(对照土壤)为对象,采用矿化培养实验,分析了不同林分的土壤在不同土层(0～20、20～40、40～60、60～100 cm)中的有机碳矿化特征.结果表明,林分类型、培养时长和土层深度均对土壤有机碳矿化速率有显著影响.不同林分土壤有机碳矿化速率均随着土层加深而降低,其中0～20 cm土层的矿化速率[11. 97～25. 12 mg·(kg·d)-1]均显著高于其他土层(P 0. 05),其他土层间矿化速率[4. 79～6. 51mg·(kg·d)-1]无显著性差异. 5种林分的土壤有机碳累积矿化量均随着土层加深而降低,0～20 cm土层中竹林和阔叶林土壤有机碳累积矿化量最高,分别为177. 66 mg·kg~(-1)和120. 38 mg·kg~(-1),随着土层加深在60～100 cm土层中,针叶林累计矿化量最高达到了46. 96 mg·kg~(-1).双库一级动力学方程可以较好地拟合缙云山不同林分下土壤有机碳矿化过程,不同林分下土壤易分解有机碳含量均随土层加深而降低,针叶林土壤矿化能力较强,对难分解有机碳库的利用程度较高,而竹林和阔叶林土壤微生物活性较高,可以有效促进碳循环,提高土壤固碳能力.     

农田土壤自养微生物碳同化潜力及其功能基因数量、关键酶活性分析

研究农田土壤自养微生物碳同化潜力,对全面认识农田生态系统碳吸收和碳储存有着重要意义.选取6种典型农田土壤,通过14C连续标记示踪技术结合密闭系统模拟培养,量化了土壤自养微生物碳同化潜力及其向土壤活性碳库组分转化,同时结合分子生物学技术及酶学分析方法,探讨了不同土壤自养微生物细菌固碳功能基因(cbbL)丰度及关键酶(RubisCO)活性.结果表明,土壤自养微生物具有可观的CO2同化潜力,在本实验条件下,全球每年表层(0~20 cm)土壤通过自养微生物的同化作用可固定的碳为0.57~7.3 Pg.供试土壤的14C土壤有机碳(14C-SOC)含量范围为10.63~133.81 mg·kg-1,而14C可溶性有机碳(14C-DOC)、14C微生物生物量碳(14C-MBC)含量范围分别为0.96~8.10 mg·kg-1、1.70~49.16 mg·kg-1.土壤可溶解性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)和SOC的更新率分别为5.07%~14.3%、2.51%~13.12%和0.09%~0.64%.土壤细菌cbbL丰度范围为2.40×107~1.9×108copies·g-1,且RubisCO酶活性(CO2/soil)范围为34.06~71.86 nmol·(g·min)-1.相关分析表明,土壤14C-SOC与14C-MBC及RubisCO酶活性均呈极显著正相关关系(P<0.01).说明土壤对大气CO2的同化作用主要是由自养微生物参与的同化过程,且较高的RubisCO酶活性意味着较高的自养微生物CO2同化潜力.     

人为干扰对小兴安岭森林湿地土壤碳组分和酶活性的影响

以小兴安岭落叶林沼泽湿地为研究对象,对比研究皆伐地、火烧地和落叶松湿地土壤碳组分和酶活性.结果表明:(1)3种湿地类型土壤SOC含量表现为对照地显著高于皆伐地和火烧地(p0.05),在0~10 cm土层中皆伐地与对照地相比降低了58.38%,火烧地与对照地相比降低了61.96%.皆伐地与火烧地在不同土层的土壤中SOC含量差异不显著(p0.05);DOC含量对照地显著高于皆伐地和火烧地(p0.05).在0~10cm土层中火烧地DOC含量是皆伐地的1.99倍,两者差异不显著(p0.05);不同干扰方式对土壤MBC含量影响的差异主要表现在0~10 cm的土层土壤,对照地分别比皆伐地和火烧地高23.13%和95.79%(p0.05).在不同的土层中皆伐地MBC含量均大于火烧地,与SOC含量的变化趋势一致.(2)与对照地相比,皆伐地与火烧地0~10 cm土层的土壤蔗糖酶活性分别降低了45.59%和36.76%,脲酶活性显著降低了18.22%和55.69%(p0.05),蛋白酶活性降低了19.65%和17.34%,淀粉酶活性降低了6.29%和10.69%.土壤碳组分和酶活性在垂直方向上均表现为随着土层深度增加而减小.皆伐和火烧造成森林湿地土壤碳组分和酶活性降低.     

海州露天煤矿复垦排土场不同土地利用土壤优先流特征研究

复垦排土场土壤的大孔隙、管状通道和植物根系是形成优先流的主要原因。论文采用野外染色示踪试验和室内理化分析等研究方法,系统研究不同土地利用方式土壤优先流的形态特征与变化规律,揭示排土场复垦植被恢复过程中优先流的形成机理及影响因素。结果表明：1）排土场各样地土壤优先流多发生在0~40 cm土层,占整个0~60 cm土壤层的93%以上;不同样地土壤优先流特征存在差异,0~5 cm土层染色面积比依次为榆树林地（90.37%）>刺槐林地（79.84%）>混交林地（65.37%）>农地（44.36%）>灌木林地（41.54%）>荒草地（38.38%）,均表现为乔木林地大于灌木林地和草地;2）各样地0~60 cm土层染色面积比大小依次为刺槐林地（26.48%）>榆树林地（20.12%）>混交林地（17.32%）>农地（15.06%）>灌木林地（13.97%）>荒草地（10.07%）,染色面积比与土层深度之间具有较好的线性关系;3）选取土壤因子、水分因子、植物因子3大类环境因子与染色面积比进行Spearman相关分析,其染色面积比与砾石含量、大孔隙平均半径、饱和导水率、根重密度和<1 mm根长密度呈极显著正相关（P<0.01）,与容重和含水率呈极显著负相关（P<0.01）,与1~2 mm和2~5 mm根长密度呈显著性正相关（P<0.05）。研究结果为认识排土场优先流的形成机制、完善优先流研究体系以及排土场植被恢复与重建提供科学依据。     

中水浇灌对土壤重金属污染的影响

城市化的加快,使缺水问题更为普遍,中水用于冲厕和绿地浇灌将是未来的趋势.为研究特殊行业污水处理后用于绿地浇灌对土壤的重金属污染状况,选取以生活污水和实验室污水为水源,一体式氧化沟为处理单元的出水为浇灌用水,以包括阔叶林、灌木和草坪的小区土壤作为研究对象;采集6个样品点0~20 cm深的土壤进行Cr、Mn等8种重金属检测.结果表明,与自来水浇灌土壤对比,中水浇灌土壤的重金属含量没有显著差异;中水浇灌土壤的重金属主要在表层富集,其中铬、镍、铜、锌、铅浓度低于北京市土壤背景值;浇灌土壤中砷和镉存在轻度污染,值得关注.     

渭北旱塬土地利用方式对土壤团聚体稳定性及其有机碳的影响

揭示果园、农耕地两种土地利用方式对土壤团聚体分布、稳定性及有机碳含量的影响,为渭北旱塬乃至黄土高原区土壤碳库的优化管理提供科学依据.通过同步采样及湿筛法将果园和农耕地这2种土地利用方式进行土壤粒径分组,得到大团聚体( 2 mm)、中间团聚体(0. 25～2 mm)、微团聚体(0. 053～0. 25 mm)及粉黏粒(0. 053 mm)组分质量分数,测定各组分团聚体有机碳含量,并计算出0～40 cm土层各组分有机碳储量.结果表明,在0～20 cm土层,农业土地利用方式对土壤团聚体含量分布、稳定性具有显著影响.果园不同粒级团聚体( 2、0. 25～2、0. 053～0. 25和0. 053 mm)含量均值分别为12. 9%、51. 3%、28. 8%和7. 0%,农耕地土壤各粒级团聚体含量分别为8. 3%、49. 7%、33. 6%和8. 4%, 0. 25 mm团聚体含量显著高于农耕地.在0～40 cm土层,农耕地土壤平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均显著低于果园(P 0. 05).不同土地利用方式对土壤各团聚体内有机碳含量影响主要在0～10 cm土层,与农耕地相比,果园大团聚体、中间团聚体、微团聚体和粉黏粒内有机碳含量分别提高了56. 0%(P 0. 05)、57. 1%(P 0. 05)、40. 8%(P 0. 05)、13. 0%(P0. 05).各粒径团聚体内有机碳(粉黏粒除外)储量均为果园高于农耕地.果园增加了 0. 25 mm大团聚体及其有机碳含量,缓解了农耕地对土壤团聚体的破坏,并提高了有机碳的稳定性.因此,与农耕地相比,果园土壤团聚体稳定性及有机碳含量较高,提高了团聚体对土壤有机碳的物理保护作用,有利于土壤有机碳积累,促进了土壤固碳.     

子午岭不同土地利用方式对土壤性质的影响

通过野外调查和室内分析相结合的方法,研究子午岭次生林区不同土地利用方式下的土壤性质状况,分析土地利用状况与土壤质量之间的关系,结果表明:不同土地利用方式表层土壤有机质、全氮、全磷、pH值、脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶含量或活性差异显著,农地主要土壤养分含量和酶活性较低,林地则较高。除pH值外,不同利用方式下土壤养分和酶活性均随土层深度的增加而逐渐减小。除土壤pH值外,不同利用方式下土壤有机质、全氮、全磷、铵态氮、脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶之间呈显著或极显著正相关性。以林地为对照的土壤退化指数表明农用地和撂荒翻耕地土壤质量退化显著,其表层(0～20cm)土壤退化指数分别为44.86%和43.10%;撂荒未翻耕地深层(20～130cm)土壤质量则有所提高。     

模型模拟再生水灌溉对土壤水盐运动的影响

随着水资源供需矛盾日益尖锐,污水再生利用成为了缓解北京水资源紧缺的重要举措.为推动北京再生水安全灌溉,本研究运用ENVIRO-GRO模型模拟缺水城市北京再生水灌溉土壤水盐运动规律,并对土壤盐分累积进行预测,探讨了不同灌溉措施对土壤水盐运动规律和盐分累积的影响.结果表明,高水量、常规、低水量灌溉,平衡时土壤含盐量（ECe）年均值分别增加了29.5%、97.2%、197.8%;灌溉频率对土壤水盐运动规律影响不大,但低频灌溉下土壤中盐分的累积有减少的趋势;灌溉水含盐量（ECw）为0.6、1.2、2.4 dS.m-1灌溉条件下,平衡时ECe的年均值分别增加了23.7%、97.2%、208.5%,自来水灌溉下土壤盐分虽有增加,但土壤未出现盐渍化.总的来说,目前北京常规再生水灌溉,平衡时土壤盐分累积不会影响早熟禾的生长,但土壤会出现轻度盐渍化.     

再生水灌溉农田土壤镉累积规律模拟研究

我国农田土壤重金属污染情况严重,主要来源包括由污水灌溉、施肥和大气沉降等.由于这一过程具有小剂量长期性的特点,模型的应用相对常规检测手段能够更好地探索土壤重金属污染趋势和风险.基于STEM-profile模型,结合北京市通州凉水河农田区的实地检测,对该地区重金属Cd污染趋势进行了预测.结果表明,模型模拟结果与实测结果拟合较好,在持续现有输入的情况下,100 a之后该地区的土壤Cd污染将会超出国家土壤环境质量标准,耕作层中Cd含量达到0.866mg·kg-1.同时,通过对污染物的输入量与输入形态以及灌溉用水量对Cd的分布影响的分析发现,单独的有机肥施用和再生水灌溉均会导致Cd的累积,在地下水灌溉同时施用化肥的情况下不会造成Cd累积;当Cd的输入全部为有机结合态时,土壤耕作层中的Cd含量增加为0.943 mg·kg-1;在不改变由灌溉输入污染物的量的情况下,当灌溉量分别为0.8、1.5和2.0 ET时,土壤耕作层中金属镉的含量分别为0.952、0.784和0.638 mg·kg-1.     

天山西部伊犁河流域土壤盐分特征

采用相关分析法与主成分分析法研究了伊犁河流域土壤盐分特征.结果表明:研究区域耕层(3～20 cm)土壤53.68%样地为非盐渍化土壤,18.38%为轻度盐渍化,13.97%为中度盐渍化,8.82%为重度盐渍化,5.15%为盐土;土壤盐渍化类型以硫酸盐渍土为主,占68.41%.盐分组成中,阴离子以SO₄2-和Cl-为主,阳离子以Na+和Ca2+为主;土壤盐分与Cl-和SO₄2-分别呈极显著、显著正相关关系,揭示了土壤盐分大小与w(Cl-)和w(SO₄2-)有关;表层(0～3 cm)土壤盐分平均值占0～60 cm土层盐分平均值的60.19 %,即土壤盐分垂直分布呈现强烈表聚性.主成分分析结果表明,盐分,w(Cl-),w(SO₄2-),w(Mg2+)与w(Ca2+)可作为研究区域土壤盐渍化状况的特征因子.不同土地利用类型条件下,耕层土壤盐分平均值从高到低依次为草地、旱田、稻田、林地.不同灌溉条件下,井灌农田耕层土壤盐分平均值为1.12 g/kg,渠灌农田耕层土壤盐分平均值为0.73 g/kg,渠灌农田耕层土壤盐分平均值比井灌农田小0.39 g/kg.不同时期耕层土壤盐分平均值从高到低依次为非灌溉期、夏灌期、秋灌期.