Use of amendments to reduce leaching loss of phosphorus and other nutrients from a sandy soil in Florida

Goal, Scope and Background Transport of P from agricultural land contributes to the eutrophication of surface waters. Soil amendment is considered one of the best management practices (BMPs) to reduce P loss from sandy soils. Laboratory column leaching experiments were conducted to evaluate the effectiveness of different soil amendments in reducing P leaching from a typical sandy soil in Florida. Methods The tested amendments were CaCl₂, CaCO₃, Al(OH)₃, cellulose, and mill mud, and applied at the rate of 15 g/kg for a single amendment and each 7.5 g/kg if two amendments were combined. Leaching was conducted every four days for 32 days, 250 mL of deionized water being leached for each column per leaching event. Leachates were collected from each leaching event and analyzed for reactive P, PO₄-P, and macro and micro-elements. Results and Discussion Except for the soils amended with CaCl₂, or CaCl₂+CaCO₃, reactive P and PO₄-P leaching losses mainly occurred in the first three leaching events. Phosphorus leaching from the soils amended with CaCl₂ or CaCl₂+CaCO₃ was less but more persistent than that of other amendments. Reactive Pleaching loss was reduced by 36.0% and 40.4% for the amendments of CaCl₂, and CaCl₂+CaCO₃, respectively, as compared with chemical fertilizer alone, and the corresponding values for PO₄-P were 70.8% and 71.9%. The concentrations of K, Mg, Cu, and Fe in leachate were also decreased by CaCl₂ or CaCl₂+CaCO₃ amendment. Among the seven amendments, CaCl₂, CaCO₃, or their combination were most effective in reducing P leaching from the sandy soil, followed by cellulose and Al(OH)₃, the effects of mill mud and mill mud + Al(OH)₃ were marginal. Conclusions These results indicate that the use of CaCl₂, CaCO₃, or their combination can significantly reduce P leaching from sandy soil, and should be considered in the development of BMPs for the sandy soil regions. Recommendations and Outlook Most agricultural soils in south Florida are very sandy with minimal holding capacities for moisture and nutrients. Repeated application of fertilizer is necessary to sustain desired yield of crops on these soils. However, eutrophication of fresh water systems in this area has been increasingly concerned by the public. Losses of P from agricultural fields by means of leaching and surface runoff are suspected as one of the important non-point contamination sources. The benefits and effectiveness of soil amendment in reducing P losses from cropping production systems while sustaining desired crop yield need to be demonstrated. Calcium chloride, CaCO₃, or their combination significantly reduce Pleaching from sandy soil, and should be considered in the development of BMPs for the sandy soil regions.     

微生物群落驱动AM真菌、生物炭及联合改良沙化土壤作用潜力

沙化土壤作为土地荒漠化的重要过渡形式,实现其有效恢复对减缓土地荒漠化进程意义重大.本研究显示,丛枝菌根（arbuscular mycorrhizal,AM）真菌和生物炭已应用于沙化土壤改良过程,但二者联合对沙化土壤改良影响研究较少;此外,细菌和真菌群落在沙化土壤改良过程中的作用尚不清楚.采用温室盆栽试验的方法,分别设置对照处理（CK）、单独接种AM真菌处理（RI）、单独施加生物炭处理（BC）和二者联合改良处理（BC_RI）,研究不同改良方式对小果白刺（Nitrariasi birica Pall.）菌根侵染率、生物量、矿质营养元素（N、P、K、Ca和Mg）含量及土壤有机碳、营养元素（全N、全P和全K）、水稳性团聚体组成影响.采用高通量测序技术,考察细菌和真菌群落在沙化土壤改良过程中的作用,结合多元分析手段,探究不同改良方式改良作用机制,旨在为合理有效改良沙化土壤提供基础数据和理论依据.结果表明,接种处理（RI和BC_RI）小果白刺根系均观察到明显的菌根侵染现象,但RI和BC_RI处理间菌根侵染率无显著性差异.与CK相比,RI处理显著增加了小果白刺地上部生物量和地上部N、K、Ca和Mg含量,BC和BC_RI处理显著增加了小果白刺地上部、根部生物量及N、P、K、Ca和Mg含量;BC_RI处理与RI和BC相比,根部生物量及P、K、Ca和Mg含量显著增加.与CK相比,BC和BC_RI处理显著增加了土壤有机碳含量,RI处理使得土壤全N含量显著增加了152.54%,BC处理使得土壤全P和全K含量分别显著降低了12.5%和18.18%.各处理0.25~0.05 mm粒径土壤团聚体比例最高,BC_RI处理能够显著促进大粒径（>0.25 mm）土壤团聚体形成.与CK相比,RI和BC_RI处理显著降低细菌、真菌群落Sobs指数和Shannon指数;各处理细菌及真菌菌门组成及丰度存在显著差异性.RDA及网络分析结果显示,AM真菌、生物炭及二者联合改良方式对土壤基质环境及土壤微生物群落结构影响显著,不同改良方式下微生物分子生态网络关系发生显著变化,不同改良处理中核心物种组成具有差异性;BC和BC_RI较RI处理,网络连接密集程度更高且核心物种组成更丰富;生物炭与AM真菌联合,弱化了Rhizophagus intraradices的核心作用,并增强其他微生物（特别是细菌菌种）的核心地位.SEM结果显示,AM真菌和生物炭施用通过直接影响土壤细菌和真菌群落结构,进而实现对植物生长及土壤性质变化的影响,微生物群落结构差异（特别是微生物间的互作关系变化）是导致土壤改良效果差异的主要驱动力.综上所述,不同改良方式对沙化土壤改良效果影响具有差异性,微生物群落在土壤改良过程中具有关键影响作用,AM真菌和生物炭联合对加速沙化土壤生态恢复具有潜在优势和应用价值.     

中国北方沙质荒漠化土地动态变化遥感分析

采用1975年MSS卫星图像、2000年ETM卫星图像为遥感信息源,结合地理信息系统方法,通过建立科学的沙质荒漠化土地类型和动态变化类型分类系统,对我国北方地区近25年来的沙质荒漠化土地进行了动态变化分析.结果表明:沙质荒漠化土地呈明显的发展状态,其面积明显增加,强度明显增大.其面积增加了7 369.71km 2,平均每年增加294.79km 2,发展区面积90 663.90km 2,稳定区面积140 167.06 km 2,逆转区面积69 147.33km 2,发展区的面积比逆转区的面积大21 516.57km 2.总体呈现"整体发展,局部逆转"和"面上破坏,点上治理"的变化特点.     

砂土滑动液化的初步分析

本文针对大量的滑坡现场观察到的滑体滑动引起严重的砂土液化现象描述了液化引起的危害。初步给出了砂土滑动液化的定义;分析了砂土滑动液化形成的机理以及砂土滑动液化势评价的初步设想。     

农牧交错地区沙漠化防治的系统诊断

农牧交错区是我国沙漠化土地分布和危害的主要地区,是我国沙漠化防治的重点区域。本文利用层次分析法对该区沙漠化防治进行了系统分析,提出了沙漠化防治措施及其应实施的重点和排序,并用实例对系统诊断结论进行了验证。     

铀尾矿库中核素U(Ⅵ)的扩散迁移试验

利用自制的设备,采用水平土柱吸渗法,测定了不同参数土壤中铀溶液的质量浓度,通过Fick扩散第二定律推导的公式计算其扩散系数。并对比氯离子迁移试验,探讨了时间、距离、土质、孔隙度等对铀扩散的影响,进而研究尾矿库中核素U(Ⅵ)的运移扩散规律。结果表明:铀和氯离子在砂质土壤中的扩散均比在黏质土壤中快,氯离子在黏土中的扩散系数D=0.354×10~(-3)m~3/d,在砂土中的扩散系数D=1.830×10~(-3)m~3/d,铀在黏土的扩散系数D=0.950×10~(-3)m~3/d,在砂土中的扩散系数D=1.623×10~(-3)m~3/d;铀在土壤中的质量浓度随扩散时间延长逐渐增大,且与扩散距离呈比例关系;铀在土壤中的扩散系数随土壤孔隙度增大而变大。     

种植苜蓿对台安县沙化区土壤改良效应的研究

在台安县西北部沙化土地上种植紫苜蓿,产生明显改良土壤的效果。通过对苜蓿地和对照区地表层土壤层取样分析,从定量的角度研究了种植紫苜蓿对表层土壤理化性质的影响。结果表明：与对照区相比,苜蓿地在未施用肥料的情况下,土壤有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾的含量均比每年都施肥的对照区高,且差异显著。种植苜蓿可以降低土壤容重,增加土壤孔隙度。     

毛乌素沙地SPAC系统中各部分水分状况及其关系的研究

以SPAC理论为指导，用压力室法及烘干法测定了宁夏盐池沙地表征沙生植物油蒿(Artemisia ordosica Krasch．)和中间锦鸡儿(Caragana intermedia KuangetH．C．Fu)水分生理特征的系列指标——植物水势、组织含水量等，比较了两种植物的水分生理特征；同时用TDR水分速测仪结合烘干法测定了土壤水分参数；通风干湿表和气压计测定大气水分状况。分析了两种植物的水分生理特征与环境的相互关系。结果表明油蒿和中间锦鸡儿有着适应干旱生境的水分生理特征，但避旱的具体方式不同。雨季时期土壤含水量较大，除了10cm左右土层处于难效状态外，其它各土层都处于易效状态。表层干土层的形成利于下层土壤水分的保持。水势梯度明显，时空变异规律明显，不论是油蒿还是中间锦鸡儿的叶水势值和大气水势相关性显著。     

封育措施对半干旱沙地草场植被群落特征及地上生物量的影响

随着干早区草场非平衡态理论的提出和发展，退化草场封育的时间、方式与草场恢复间的关系已成为目前研究的主要课题之一：作者选择完全封育、季节封育和未封育3种措施进行对半干早沙地草场的植被特征及其生物量进行比较研究，结果表明，在封育处理的年份中，不同封育措施（放牧压力）是决定植被差异的主要因子。完全封育区和季节封育区植物以一年生草本为主，在植物种数量、生物多样性上差异并不显著，未封育区植被则以多年生草本为主，且Simpson和Shannon多样性指数与前两者差异均显著；完全封育并未导致一些牲畜喜食植物种的完全消失，但一些饲用价值差的植物如平卧碱蓬等大量出现在完全封育的群落中，同时旱生和强旱生植物的比例明显增加。尽管3种措施地上部分总生物量差异并不显著，但各群落中主要植物种的地上部分生物量则存在这一定的差异，从3种措施植被的饲用价值来看，季节封育区植被的饲用价值较高，表明季节封育可以促进并提高草场的放牧利用价值。     

阿尔乡沙地围封治理效应的分析

围封治理沙地是促进沙地植被演替的有效手段，通过对阿尔乡沙地围封治理前后生态调查，对沙丘面积和分布、植被种类组成和分布等演替指标进行比较分析，进一步证明了围封治理取得的显著效应，并提出合理化建议。