中国农田生态系统土壤碳库的饱和水平及其固碳潜力

在利用反硝化-分解(DNDC)模型估算中国分县农田土壤碳库及其变化量的基础上,分析中国分省农田土壤碳库的饱和水平,估算各省市自治区农田土壤的固碳潜力,比较旱田与水田固碳能力的差异。结果表明:笔者所得到的中国农田土壤碳库的饱和水平可代表在1990年的土地利用方式、耕作措施、施肥水平和气候条件不变的情况下农田土壤经过耕种后所能达到的碳含量的平衡值,为农田选择土地利用方式、耕作栽培措施和施肥方式以固定更多的碳素提供依据。在分布上,中国农田土壤碳库的饱和水平以华北地区较低,以华北地区为中心向外呈辐射状递增。在1990年的土地利用方式、耕作措施、施肥水平和气候条件不变的情况下,中国农田土壤的固碳潜力为-0.969 Pg。从单位面积的固碳潜力看,以西藏自治区最高,黑龙江省最低;从分布看,从南向北有逐渐递减的趋势。中国水田比旱田有更大的固碳能力。     

基于信息熵理论的泥石流沟谷危险度评价

泥石流沟谷是一个复杂的地貌系统,有其发生、发展和衰退的过程.文章从系统科学和地貌学的角度出发,运用了能综合表述地貌演化特征的因子-地貌系统信息熵对泥石流沟谷进行危险度评价,研究以昆明市东川城区后山深沟、石羊沟和尼姑拉沟为试点,对各泥石流沟的信息熵进行了计算.结果表明,深沟和石羊沟的地貌信息熵值分别为0.124和0.174,泥石流沟谷正由发育的中年末期向老年期演化;尼古拉沟的信息熵值为0.246,正处于沟谷发育的旺盛时期,计算结果与当地实际情况有较好的一致性.     

沂北水稻主产区田间土—水磷素流失潜能

选取嘉善、余姚、德清、余杭4个具有代表性浙北水稻主产区，研究了水田土－水磷素流失潜能及环境意义。4稻区高水平磷肥投入促进了土壤高磷化，土壤Olsen-P积累的同时,相应地提高了土壤生物性有效磷、水浸提磷，并提高了土壤磷素的流失潜能。稻区土壤在富磷化过程中，存在着土壤磷素的农学意义向环境意义方向演变的趋势。在非植稻期，稻区农田水体，包括沟渠水、田表水、排渠水、暗管排水等总磷（TP）平均超过了易诱发水体富营养化临界值，其中溶解磷（DRP）占总磷40％；主要是源于绿肥田表水及部分排渠中的溶解磷对稻区外水体构成了直接危害。在非植稻期，因稻区间农耕措施的差异导致了土壤富磷水平与对应田表水磷素水平不具相关性；在植稻期，施磷措施促进水田土壤富磷，相应地提高了田表水磷素水平。     

广西高镉异常区水田土壤Cd含量特征及生态风险评价

本研究调查了广西高镉异常区水田土壤中重金属Cd的含量水平,评估其对环境的潜在生态风险.通过初步筛查和详细调查两部分,分批次采集高镉异常区土壤样品共912件,测定土壤Cd含量,并运用单因子污染指数法和潜在风险指数法对水田土壤Cd污染程度及潜在风险进行评价.结果表明:①初查中自然土壤、水田土壤和旱地土壤Cd几何均值分别为0. 915、0. 591和0. 593 mg·kg~(-1).②详查中土壤p H为4. 6～8. 7,介于酸性和弱碱性间.若以《土壤环境质量标准》(GB15618-2018)为标准,平果县、天等县、大新县、隆安县和柳城县水田土壤样点Cd超标严重,融水县水田土壤样点无污染;以土壤基线值为评价标准,田东县、柳城县和融水土壤样点中Cd均为无污染状态;田阳县、平果县、天等县、大新县、隆安县和融安县水田土壤Cd处于轻度-中度污染的比例分别为:4. 2%、3. 7%、14. 9%、2. 6%、7. 1%和1. 4%.③9个县市水田土壤中Cd呈现不同级别潜在生态风险.天等县、大新县和隆安县部分水田土壤样点Cd处于高等生态风险,比例为4. 3%、2. 6%、2. 4%;田阳县、平果县、融安县和柳城县水田土壤Cd表现为中-中高等潜在风险;田东县和融水县处于低潜在生态风险.总体上,研究区水田土壤中Cd整体偏高,长此以往可能会对水稻安全种植产生影响,最终对当地居民产生健康威胁,应引起重视.建议开展对研究区土壤镉生物有效性和水稻镉累积状况研究,以便科学合理地评估其生态风险和健康风险.     

能使普通水稻变成香稻的神奇水田

在海拔1200多米高的四川省石柱土家族自治县，该县悦来乡寺院村土家山寨有5块能使普通水稻变成香稻的神奇水田。其“特异功能”千年不衰，至今仍没有人解开此谜。     

长白山区沟谷乌拉苔草Carex meyeriana沼泽湿地气候效应

通过对长白山区沟谷沼泽典型乌拉苔草湿地土壤温度、乌拉苔草群落相对湿度、叶片温度、风速、光量子通量密度以及蒸腾速率的日变化和蒸腾速率的季节变化的研究,初步揭示沟谷乌拉苔草沼泽湿地的气候效应。结果表明长白山沟谷沼泽湿地具有三江平原沼泽同样的冷湿效应。土壤化通时间比三江平原化通时间提前1个多月,蒸腾速率日变化不同季节趋势基本一致,不同层次叶片的蒸腾速率日变化趋势基本一致,最大值在7至8月份蒸腾速率(H2O)达到100~140 mol.m-2.s-1。光量子通量密度与温度成正比,与湿度成反比,大气温度日变化和叶片温度日变化趋势基本相同,相对湿度的日变化趋势和大气温度的变化趋势正好相反,和光量子通量密度的变化趋势相反。沟谷湿地的同样具有小气候效应。     

含硫及含氯化肥对湘南水田土壤酸度和养分有效性的影响

1990年5—11月,在湖南祁阳中国农科院红壤实验站水稻田布置田间试验,研究结果证实,在早稻和晚稻生长期间,与含氯化肥相比,施含硫化肥更能降低土壤pH而使土壤酸化,因而在南方水田施用含硫化肥时,必须和石灰及生理碱性肥相配合。同时,施含硫化肥能提高土壤有效性磷和钾的含量,增强土壤保肥与供肥能力。对大田水样中养分离子监测的结果表明,施含硫化肥减少钾离子的淋失;而施含氯化肥则减少硝态氮的淋溶,提高水田氮肥的利用率。     

水田土壤细菌群落对不同重金属污染水平的响应分析——以A县为例

重金属污染问题长期存在于土壤环境中,并对土壤细菌群落结构造成了较大影响,从而引起了广泛的研究.本文选取水田土壤为测试样本,通过高通量测序技术和土壤性质化验对样本进行处理,采用Spearman相关性分析等统计分析方法对不同重金属污染水平下的水田土壤细菌群落进行结构和多样性分析.结果显示,研究区内土壤样点的重金属污染水平可被划分为4个等级,其中,轻度重金属污染水平(LL)区域土壤细菌群落的多样性指数总体上显著低于其他区域,即轻度污染的环境将降低该区域的细菌群落多样性.Nitrospira和Candidatus_Solibacter等菌属在重度重金属污染水平(SL)区域中显示出较强的重金属耐受性.Proteobacteria、Firmicutes和Gemmatimonadetes等菌门在不同等级重金属污染水平区域中表现出一定的耐受性.此外,土壤含水量(SWC)、酸碱度(pH)、速效磷(AP)、有效钾(AK)、总氮(TN)、有机质(OM)、铜(Cu)、铅(Pb)、砷(As)和锌(Zn)等土壤环境因子与细菌群落结构存在显著相关性(p0.05).因此,应该尽快开发利用这些具有重金属耐性和生物修复功能的微生物,为粮食作物的健康生长提供适宜的土壤环境.     

吉林西部盐碱田土壤蔗糖酶活性和有机碳分布特征及其相关关系

盐碱水田生长期对大气具有碳汇作用,研究其碳循环机制对全球碳减排和全球气候变化有着重要作用和意义。为进一步探究盐碱水田生态系统碳循环过程中土壤酶对有机碳的影响,选取吉林西部盐碱水田区为对象,细化生长期的不同阶段,分别于未种植水稻时、水稻幼苗期、分蘖期、抽穗期、结实期前往吉林西部典型灌区前郭县进行0~10、10~20、20~30、30~40、40~50 cm分层采样,并马上回实验室用总有机碳分析仪测定有机碳含量,用3,5—二硝基水杨酸比色法测定土壤蔗糖酶活性,研究水稻不同生长时期土壤蔗糖酶活性及土壤有机碳在0~50 cm土层的分布特征,探讨蔗糖酶活性与土壤有机碳的关系。结果表明:表层土壤蔗糖酶活性最高,在不同生长期其活性均随着土壤剖面深度的增加显著降低,并且酶活性主要集中在0~20cm的土层中;抽穗期和结实期0~10 cm土层土壤有机碳含量分别为1.30和1.31 g·kg-1,低于10~20 cm土层1.57和1.51 g·kg-1,其余时期土壤有机碳含量随着土壤剖面深度的增加显著降低。经相关分析表明,土壤蔗糖酶活性与土壤有机碳间呈显著正相关关系,其中幼苗期蔗糖酶活性与有机碳含量的相关系数最高为0.97。吉林西部盐碱水田土壤蔗糖酶活性的剖面分异与土壤有机碳含量密切相关,土壤蔗糖酶活性对土壤有机碳库有显著的影响。     

江汉平原农田土壤有机碳分布与变化特点:以潜江市为例

以地处江汉平原腹地的潜江市农田土壤(水田、旱地)为研究对象,于2011年实地采样分析表层土壤(0~20 cm)有机碳的分布现状,并对比第二次土壤普查(1983年)资料,探讨28 a来江汉平原农田土壤有机碳的分布与变化特点.结果表明,2011年潜江市农田表层土壤有机碳密度为30.50 t·hm-2,碳储量为452.82×104t,与1983年相比有明显下降,下降速率分别为0.10 t·(hm2·a)-1和1.53 t·a-1,碳储量共损失了9%.两个时期水田土壤有机碳密度均明显高于旱地土壤,分别是旱地土壤的1.6倍和1.3倍,但是经过28年的常规耕作管理,水田土壤有机碳密度呈下降趋势,下降速率为0.23 t·(hm2·a)-1,导致的有机碳损失为52.83×104t,损失比例达16%;而旱地土壤有机碳则以0.05 t·(hm2·a)-1的速率缓慢增长,碳储量共增加了8.57×104t,增加比例为5%,远不能抵消水田土壤的有机碳损失.水田土壤碳储量的损失主要来自于低产潜育型水稻土碳密度的大幅下降所致(尽管其所占面积比例较小),其碳损失量占水田碳损失量的比例达80%;其次为占水田面积比例最大的潴育型水稻土,其碳损失量占水田碳损失量的15%.旱地土壤碳储量增长缓慢,完全来自于面积占96%的灰潮土有机碳密度的增长.因此,江汉平原区水田土壤有机碳的变化决定了农田土壤有机碳的整体动向,今后需着力提升有机碳下降迅速的低产水田以及面积较大的土壤类型的有机碳积累和固持能力.