土壤学总结(6篇)
土壤学总结篇1
1.1土壤总有机碳(TOC)不同灌溉处理土壤总有机碳含量测定结果如图1所示。0~20cm土层沟灌、滴灌、渗灌处理土壤有机碳含量分别为21.66、25.53和21.15g/kg,20~40cm土层分别为11.62、17.55和16.20g/kg。从图中可见,3种灌溉处理0~20cm土层有机碳含量均高于20~40cm土层,t检验结果表明所有灌溉处理两土层间有机碳含量差异均达到了P<0.05显著水平。同一土层不同灌溉处理间土壤总有机碳含量差异总体上也都达到P<0.05显著水平,即0~20cm土层滴灌处理有机碳含量显著高于沟灌和渗灌处理,而20~40cm土层沟灌处理则显著低于滴灌和渗灌处理。
1.2土壤黑碳(BC)是不同灌溉处理0~20cm和20~40cm两土层土壤黑碳含量测定结果。不同灌溉处理间黑碳含量差异明显,0~20cm土层土壤黑碳含量为滴灌处理(7.59g/kg)>渗灌处理(5.64g/kg)>沟灌处理(5.30g/kg);20~40cm土层各灌溉处理土壤黑碳含量大小顺序与0~20cm土层相一致,亦为滴灌处理(5.40g/kg)>渗灌处理(3.69g/kg)>沟灌处理(3.39g/kg)。统计检验结果表明,处理间土壤黑碳含量差异总体达到P<0.05显著水平,即滴灌处理明显高于渗灌和沟灌处理,但渗灌和沟灌两处理间差异不显著。上下土层间比较,各灌溉处理0~20cm土层土壤黑碳含量均高于20~40cm土层,且差异达到P<0.05显著水平。
1.3土壤腐殖酸(SHC)3种灌溉处理0~20cm土层土壤腐殖酸含量(3.64~5.75g/kg)均高于20~40cm土层的含量(3.54~3.83g/kg)。不同灌溉处理间土壤腐殖酸含量比较,0~20cm土层为沟灌>滴灌>渗灌,且差异达P<0.05显著水平;20~40cm土层与0~20cm土层变化趋势一致,但差异未达P<0.05显著水平。上下土层间腐殖酸含量比较,沟灌处理差异达到P<0.05显著水平,而滴灌和渗灌处理上下土层间差异不显著。
1.4土壤黑碳、腐殖酸占总有机碳的比例(BC/TOC,SHC/TOC)各灌溉处理土壤黑碳占总有机碳的比例(BC/TOC),其变化范围为22.81%~30.85%,且表现出灌溉处理间差异较大、上下土层间差异相对较小的变化趋势。0~20cm土层的BC/TOC为滴灌>渗灌>沟灌,三者之间差异均达到P<0.05显著水平;而20~40cm土层的BC/TOC为滴灌>沟灌>渗灌,渗灌与沟灌、滴灌间差异达P<0.05显著水平。沟灌和滴灌两处理20~40cm土层BC/TOC高于0~20cm土层,而渗灌处理则0~20cm土层高于20~40cm土层。不同灌溉处理土壤腐殖酸占总有机碳(SHC/TOC)的变化范围为16.60%~33.03%。由表中可见0~20cm土层和20~40cm土层处理间顺序均为沟灌>渗灌>滴灌,且两土层沟灌与渗灌、滴灌处理间差异达P<0.05显著水平;两土层比较,20~40cm土层各灌溉处理土壤SHC/TOC高于0~20cm土层,但差异不显著。不同处理间黑碳与腐殖酸关系比较,沟灌处理上下两土层SHC/TOC均大于BC/TOC,但相差较小;而滴灌和渗灌处理差异明显,且均为SHC/TOC小于BC/TOC。这说明滴灌和渗灌处理所形成的土壤环境条件对黑碳形成更为有利。
1.5土壤黑碳与总有机碳、腐殖酸的关系不同土层各处理土壤黑碳与总有机碳、腐殖酸含量间的相关分析结果。上下两土层土壤黑碳与总有机碳含量间均呈极显著正相关关系,说明设施土壤黑碳形成依赖于有机质的增加,土壤中有机物质越多,土壤中形成的黑碳也越多,而黑碳则是土壤有机碳保存的重要形式。上下两土层黑碳–总有机碳相关方程的相关系数数值不同,上层土壤的相关系数大于下层,说明上层土壤黑碳的形成更密切地受制于施肥、耕翻等常规耕作措施。而土壤中黑碳与腐殖酸之间不具有相关性。
2讨论
不同灌溉处理0~20cm土壤有机碳含量均高于20~40cm土层,这是由于长期施肥,特别是大量施用有机肥造成的。不同灌溉方式创造不同土壤通气性、pH、团聚体组成、水热等条件,进而影响有机质矿化和腐殖化进程。由于滴灌灌水后湿润的只是作物根系层局部,灌水相对频繁,土层湿润部分保持较高含水量,而未被湿润部分相对干燥,这种土壤环境条件易于有机碳的积累。而沟灌一次灌水数量较大,灌水间隔较长,整个作物根系层土壤干湿交替明显,土壤中易于分解的有机碳分解矿化,残留的有机碳稳定性较高。渗灌灌水时灌溉用水自下而上浸润,速度慢,灌水后土层局部湿润,且地表保持相对干燥,这一水热条件使土壤有机质矿化速率处于中等位置。因此,有机碳含量为滴灌处理最高、沟灌最低;腐殖酸含量则为沟灌最高。3种灌溉处理土壤黑碳含量变化范围为3.39~7.59g/kg,黑碳占总有机碳的比例为22.81%~30.85%,这一测定结果高于已有的大多数国内外研究结果。一方面在于所测得的黑碳含量可能包含尚未完全被氧化的腐殖酸、部分胡敏素和被黑碳颗粒包裹的植物残体;另一方面由于土壤类型、黑碳来源各异,黑碳的测定方法也不完全相同,故所得结果难于直接比较。自然土壤中黑碳主要源于生物质燃烧、大气沉降以及施肥,而设施土壤处于“被保护”状态,连续大量施用有机肥料可能是黑碳生成的基础物质,而特殊的水热条件则是其生成的主要影响因素,本文0~20cm土层黑碳含量明显高于20~40cm土层的试验结果证明了这一点。土壤黑碳数量取决于总有机碳含量。就表层土壤而言,由于滴灌灌水后总是处于部分干燥、部分湿润,湿润部分有利土壤有机物质的积累,而干燥部分不利于有机物质矿化,结果导致了滴灌处理表层土壤黑碳含量明显高于沟灌和渗灌处理。同时,黑碳主要以与矿物颗粒结合成重组有机碳形式存在于土壤微团聚体(<53μm)中,不易被氧化和微生物利用,而更有利于土壤碳的保存。灌溉方式影响黑碳在土层间的分布,随着土层深度的增加,沟灌和滴灌两处理黑碳占有机碳的比例也随之升高,这与Sonja等的研究结果一致,由于较小的黑碳颗粒或与黏粒结合会随水分移动而进入到下层土壤中。渗灌处理却表现出相反的趋势,这可能与渗灌灌溉水分长年向上运动有关。有研究认为黑碳可能是土壤腐殖质中高度芳香化结构的组成成分,本研究中黑碳与腐殖酸未表现出密切的相关性,但黑碳应该是比腐殖酸碳更为稳定的有机质成分。此外,黑碳具有较高的比表面积和羧基、羟基、酚羟基等多种功能团,可吸附土壤中可溶性碳,对土壤固碳起到积极的作用。因此,测定和研究黑碳在土壤培肥及环境保护方面具有重要意义。
3结论
土壤学总结篇2
关键词:植烟土壤;养分状况;施肥策略;巴东县
中图分类号:S572.061文献标识码:A文章编号:0439-8114(2014)17-4036-04
TheStatusofSoilFertilityandFertilizationStrategyinYeSanguangTobacco-growingAreasofBadongCounty
FENGFan-wen1,SUHua-yi2,ZOUYong3,HEPeng3,TUOSheng-hui1,HUANGXue-jie1,XUDing-sheng1
LIWei1,HUANGJing1,ZHOUJian-qian4
(1.EnshiTobaccoCorporation,Enshi445000,Hubei,China
2.SoilFertilizerWorkstationofBadong,Badong444300,Hubei,China;
3.ShenzhenTobaccoIndustrialCo.,Ltd.,Shenzhen518109,Guangdong,China;
4.BijieFlue-CuredTobaccoFactoryofGuizhouTobaccoRedryingIndustrialCo.,Ltd.,Bijie551700,Guizhou,China)
Abstract:The1496soilsamplesfromYesanguangbaseunitofBadongcountywereanalysed.Themainnutrientstatuswasevaluatedsynthetically.Advicesonreasonablefertilizationwerewereputforward.TheresultsshowedthatthepHvalueof54.88%soilsamplesinYesanguanbaseunitwassuitableforhighqualitytobacco.Theorganicmattercontentof92.45%soilsampleswassuitableoratthehighlevel.ThecontentsoftotalN,totalPandtotalKinthetobaccoareaweresuitableforhighqualitytobacco.TotalNof4.65%samples,totalKof8.14%samplesandtotalPofnearly44%sampleswerehigh.ThesoilavailableNof69.85%sampleswasmoreappropriate.ThesoilavailablePcontentof57.95%sampleswassuitable,butavailablePcontent36%sampleswaslowordeficient.ThesoilavailableKcontentof59.23%sampleswassuitable,butstillavailableKcontentof21%sampleswerelow.Accordingtothesoilnutrientstatus,itisrecommendedtocontrolN,supplyP,increaseK,reducetheadsorptionandimmobilizephosphorusbygreenmanureandothermeasures,improvetheutilizationefficiencyofP,andrugulatepHtotheproperrangebyusingquicklimeetc.
Keywords:tobacco-growingareas;nutrientstatus;fertilizationstrategy;Badongcounty
土壤是影响烟叶品质的重要生态条件之一。优质烟叶生产需要养分适宜的土壤环境,而且烟叶内在品质和烤后原烟外观质量与土壤养分组成和含量高低有着密切的关系[1,2]。有研究表明,植烟土壤pH最适范围为5.5~6.5[3];有机质低于25g/kg[4,5];全氮含量低于2.0g/kg,碱解氮低于150mg/kg[6];全钾含量大于20g/kg,土壤速效钾大于120mg/kg[7];全磷含量大于1.0g/kg,速效磷大于10mg/kg[6]。任四海等[8]、毕庆文等[9]研究表明,植烟土壤的养分状况直接影响烟草生长发育水平,进而影响烟叶的产量和品质。因此,对植烟土壤肥力适宜性评价是十分重要的,适宜性评价是通过对烟田各土壤肥力因素的综合评价来确定其对烤烟种植的适宜性程度和丰缺状况[10],进而提出科学的施肥策略,达到烟叶优质、高产,产业可持续发展的目的。
巴东县野三关基地单元常年种植面积900hm2左右,年产优质烟叶200万kg左右,2012年被国家烟草专卖局定为部级基地单元,生产烟叶原料主要供应深圳烟草工业有限责任公司。野三关基地单元所产烟叶内在化学成分协调,香气风格特色突出,是典型的淡雅香型特色优质烟的主要产区之一。本研究拟对野三关烟叶基地单元主要植烟土壤pH、有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾等进行测定,旨在摸清野三关烟叶基地单元植烟土壤肥力特征和丰缺状况,以提出针对性较强的施肥策略,更好地管理和培肥土壤,进一步巩固野三关基地单元烟叶风格特色,提高烟叶在国内外市场的知名度,为当地烟叶产业的可持续发展提供科学依据。
1材料与方法
1.1试验方法
1.1.1土壤样品采集2011年10~11月,烟叶采摘结束后1个月,在巴东县野三关基地单元烤烟标准化生产区域采集大田土壤样品。供试烟田种植烤烟品种为云烟87。利用GPS定位仪,详细记载不同取样点的地点、海拔高度、土壤类型,在具有代表性的基本烟田单元按照五点取样法和“S”形取样法,采集0~30cm土层的土样,剔除杂物,混匀后,在避光条件下风干,按照四分法取1kg,编号登记,送往巴东县农业局土壤肥料工作站进行化学成分测定。在实验室内研磨,过100目和20目筛,分别用于测定pH、有机质含量、土壤全量和速效养分含量。取得有效土壤样品1496个,其中抽取86个代表区域样品测定全氮、全磷和全钾含量。
1.1.2土壤指标测定方法土壤样品均采用常规方法测定[11],其中土壤pH采用pH计法(水土比为2.5∶1)测定;有机质含量采用浓硫酸-重铬酸钾外加热法测定;全氮含量采用半微量凯氏定氮法测定;全磷含量采用氢氧化钠熔融-钼锑抗比色法测定;全钾含量采用氢氧化钠熔融-火焰光度法测定;碱解氮含量采用碱解扩散法测定;速效磷含量采用0.5mol/LNaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定;速效钾含量采用1mol/LNH4OAC(pH7.0)浸提-火焰光度法测定。
1.2样品指标的参考分级标准
参考陈江华等[12]的分级方法,对野三关烟叶基地单元植烟土壤养分各项指标进行丰缺评价。
1.3数据统计分析
对原始数据进行标准化处理后,利用软件MicrosoftExcel2007软件、SPSS17.0进行统计分析。
2结果与分析
2.1野三关基地单元土壤pH适宜性分析
土壤pH是土壤的重要属性之一,对土壤养分的有效性、土壤性状及作物的生长发育等均有明显的影响。由表1可看出,野三关烟叶基地单元植烟土壤pH变幅为4.20~8.50,变异系数为27.56%,变异性较强。pH为5.5~7.0(适宜)土壤占样品总数的54.88%;pH为5.5~6.5(最适宜)土壤占样品总数的42.91%。另外,pH低于5.5和高于7.0的植烟土壤所占比例分别为25.60%和19.52%,其中过酸(pH
2.2野三关基地单元土壤有机质含量适宜性分析
土壤有机质是土壤肥力的重要物质基础,其不仅含有各种营养元素,而且还是土壤微生物生命活动的能源,对土壤水、肥、气、热等肥力因素的调节、对土壤理化性状和可耕性的改善具有重要作用[13]。
从表2可知,野三关烟叶基地单元土壤中有机质含量较丰富,调查的土样有机质含量平均为26.91g/kg。有机质含量在15.0~25.0g/kg范围的土壤样品占总数的35.09%;含量在15g/kg以下的样品仅占7.55%;含量高于25g/kg的样品占57.36%。根据分析结果可知,野三关基地单元植烟土壤中有机质含量偏高,标准差和变异系数较小,这可能是因为该地区烟农长期习惯施用大量的有机肥、农家肥,致使有机质含量较丰富的缘故。
2.3野三关基地单元土壤氮素含量适宜性分析
氮素是影响烟叶品质和产量的主要因素之一,土壤缺氮,烟株会表现长势较弱,株高较低、叶面色淡等症状[14,15],但过多对烟叶的内在质量有较大的负面影响。
陈江华等[5]研究表明,土壤全氮量与土壤有机质含量呈极显著正相关,二者分布规律基本一致,土壤氮素有90%以上来自土壤有机质。由于野三关烟区土壤有机质含量较高,全氮量总体水平也较高。由表3可知,该烟区土壤全氮含量平均为1.51g/kg,土壤全氮含量介于1.0~2.0g/kg(含量适宜)的样品占总数的87.21%,全氮含量低于1.0g/kg和高于2.0g/kg土壤样品所占比例分别为4.65%和8.14%。碱解氮是土壤中烟株能够直接利用的氮素,其与全氮含量一致,该烟区土壤碱解氮含量也较高,变幅为32~463mg/kg,平均为132.21mg/kg。其中碱解氮含量低于60mg/kg的土壤样品占总数的2.41%,含量在60~150mg/kg烟区土壤占总数的69.85%,含量高于150mg/kg烟区土壤占总数的27.74%。
通过以上分析可知,野三关基地单元大多数烟区土壤氮素含量较丰富,能够为烟株提供充足的氮素。对于氮素含量较高的烟区,为了降低烤烟烟叶中烟碱和总氮的含量,提高烟叶的可用性,应适当控施氮肥,并根据烟苗移栽后长势适当追施氮肥,为烟叶生长提供适宜的氮素供应。
2.4植烟土壤磷素含量适宜性分析
磷素是烤烟必需的大量营养元素之一,烤烟对磷的需求量不大,且磷素在整个生育期的吸收较均匀,但对烤烟的生长发育和新陈代谢具有重要作用[16]。磷素不足时烟株的正常生长发育受到影响,烟叶香吃味下降;磷素过多时,烟株生长浓绿,烤后叶片过厚变脆,油分差。
由表4可知,野三关基地单元土壤全磷含量较高,变幅为0.18~9.02g/kg,平均值为3.71g/kg。其中土壤全磷含量为1.0~2.0g/kg的植烟土壤所占百分比为47.67%,含量低于1.0g/kg和高于2.0g/kg植烟土壤所占比例分别为8.14%和44.19%。速效磷含量变化范围为0.60~75.90mg/kg,平均值为23.96mg/kg,其中土壤速效磷含量为10~40mg/kg的植烟土壤所占比例为57.95%,含量低于10mg/kg和高于40mg/kg的植烟土壤所占比例分别为36.03%和6.02%。分析可知,野三关基地单元全磷含量与速效磷含量变化不一致,其中速效磷缺乏区域所占比例较大,这可能与磷肥的使用量较低有关,也可能与野三关基地单元内普遍为高山区,温度较低,使得磷素固有的吸附解析向吸附方向转移有关,因此,野三关基地单元应注意增加磷肥的使用量和使用方式,提高烤烟的磷素营养水平和磷肥的利用率。
2.5野三关基地单元土壤钾素适宜性分析
钾是影响烟叶品质最重要的元素之一,具有提高烟叶抗逆性、促进烟叶正常落黄、成熟的作用,且烟叶中钾含量是国际上衡量烟叶质量的重要指标之一[6]。
由表5可知,野三关烟区全钾含量变化范围为15.10~52.70g/kg,平均值为30.30g/kg。土壤全钾含量为20~40g/kg的植烟土壤所占比例为89.54%,含量适宜,其中有40.70%烟区土壤全钾含量最适宜。全钾含量低于20g/kg和高于40mg/kg的烟区土壤所占比例分别为5.81%和4.65%。与全钾含量的变化规律相类似,土壤速效钾含量也较丰富,该种植烟区速效钾含量变化范围为15~808mg/kg,平均值为211.08mg/kg,土壤速效钾含量为80~200mg/kg的植烟土壤所占比例为59.23%(含量适宜),含量为120~200mg/kg的植烟土壤所占比例为34.63%(含量最适宜)。速效钾含量低于80mg/kg和高于200mg/kg的烟区土壤所占比例分别为20.66%和20.11%。这表明,该烟区土壤含有丰富的速效钾,能满足烟株对钾的需求,但缺钾的烟区和钾含量过高烟区仍占有较高比例,另外,由于烟叶打顶后存在钾素外排的现象,烟叶中钾素含量会降低。因此,针对烟田施肥时,不但要考虑不同区域的差异,还应根据当地土壤的养分状况和烟叶不同时期的生长、成熟状况调整钾素施肥方案。
3结论与讨论
烟叶产量和质量是土壤营养、空间营养和烟株营养三者综合作用的结果,土壤营养是根本,土壤养分的供给状态直接影响着烟株的生长发育[17]。
通过分析可知,野三关基地单元土壤养分含量适宜性特征是:pH范围较适宜烟叶生长,54.88%的区域适宜烟株生长,但有25.60%的区域土壤酸性稍强,对烟株生长产生不利影响,针对偏酸偏碱土壤可考虑施用适量的白云石粉、生石灰等改良剂,以调节土壤酸碱度。有机质方面,全区域内有机质含量普遍较高,可以为烟叶生长提供优良的生态环境,相对于其他烟区具有明显的生态优势,但由于烤烟生产中有机肥的使用量比较大,并且当地烟农普遍有使用农家肥的习惯,因此在生产上仍应注意科学配施有机肥,并且可以通过翻压绿肥等技术措施以保持土壤有机质含量的高水平状态,尤其是有机质缺乏的烟区更应该增加有机肥的施用,以确保烤烟的优质高产。土壤全效养分方面,野三关基地单元植烟土壤全氮、全磷、全钾含量均较高,基本上能够满足烟叶生长需要,但结合当地土壤pH、有机质含量和氮素含量三者适宜性分析的结果,需要在施肥策略上注重控制氮肥的施用量,改变氮肥的施用形态,增加中性氮肥的施用量,减少酸性氮肥的施用量,例如,施用中性肥料硝酸钾,减缓土壤酸化的趋势。土壤速效养分方面,速效氮、磷、钾含量差异较大,碱解氮含量较高,基本上能够满足烟叶生长需求,其适宜性与全氮含量适宜性的规律基本一致;研究表明土壤pH在5.5~6.5之间,磷元素的有效性最高[18],在20~30℃范围内土壤磷元素的有效性随温度的升高而增强[19],研究结果表明,速效磷含量适宜性与全磷含量适宜性差别较大,这是因为当地磷元素的有效性较低,可能与当地土壤pH和高山低温的生态和气候环境有关,当地部分区域土壤pH较低和高山区域的低温条件很可能抑制了有效磷的转化,导致土壤中速效磷的含量较低;土壤中速效钾适宜性较好,但是由于当地烤后烟叶检测结果显示烟叶中全钾含量较低,因此在生产中仍应该注重提高钾肥的用量和采用适宜的施用方式和施用时间,提高烤后烟叶中全钾的含量,提升烟叶品质。
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土壤学总结篇3
【关键词】土壤容重测定方法改进
1土壤容重测定方法综述
土壤容重是指在自然状态下,单位体积土壤的干重,单位为g・cm-3。土壤的容重可以直接反映出土壤的松紧程度和结构状况等情况。而且对于土壤的透气性、入渗性能、持水能力、溶质迁移特征以及土壤的抗侵蚀能力都有非常大的影响[1]。目前,国内外对于测量土壤容重的方法有很多,但对于林地土壤,其地质结构更加复杂,而且土壤结构不均一,用普通的方法进行精准快捷的土壤容重的测量有一定的难度。森林土壤容重的测定通常采用农业土壤容重的常规测定方法,即环刀采土、烘干称量法。此外,还有蜡封法,水银排出法,填砂法和射线法(双放射源)等[2-3]。
2测定方法的选择
在土壤容重的实验中,土壤样本的采集方法为环刀法。
(1)方法原理。用一定容积的环刀(一般为100cm3),切割自然状态下的土样,使土样充满其中,烘干后称量计算单位容积的烘干土重量。(2)实验仪器。环刀,量程为0.01的分析天平,小铝盒,烘箱,干燥器,量筒,自封袋等。(3)实验过程。实验材料均来自我市辖区内的自然保护区,选取了几个具有代表性的采样点采样;取得的土壤立即放入自封袋中冷藏保存,对每个样品进行编号,详细记录。返回实验室后,分别将小铝盒和自封袋称重,记录下其净重为m0和mz,再称量自封袋和袋内土壤样品的总重量mt;再将土壤样品从袋中取出,分别放入小铝盒内,并在小铝盒上记录好样本采集地点和采集时间,便于以后的实验分析;然后用量程为0.01的分析天平对小铝盒和土壤样品逐一进行称重,记录下质量为m;接下来将盛有土壤样品的小铝盒放入烘箱中,并在105℃条件下烘干6小时,取出后放入干燥器中冷却,降至常温后取出并记录下质量为m1;继续将称过重的小铝盒放入烘箱中,在105℃条件下烘干2小时,再放入干燥器中冷却,记录下此时的质量为m2,直至与前一次烘干的质量差小于0.05g,计算其平均值作为烘干后的质量。然后需要将烘干后土壤中较大的石砾(一般直径大于2mm)挑出,称量其质量,记为ma;再在量筒中装入适量的水,体积记为V1,再将石砾放入其中,观测并记录此时的体积为V2,则通过计算得到石砾的体积V=V2-V1;最后将以上所得的数据进行整理和汇总,并制成表格。
3土壤容中的测定方法及其改进
3.1土壤容重
土壤容重又称土壤假比重,是指土壤在未破坏自然结构的情况下,单位容积的重量,通常以g/cm3表示。土壤容重是土壤的一个基本物理性质,对土壤的透气性、入渗性能、持水能力、溶质迁移特性以及土壤的抗侵蚀能力都有非常大的影响[4]。土壤容重除用来计算土壤总孔隙度外,还可以用于估测土壤的松紧度和土壤结构状况。土壤容重小,说明土壤比较疏松,孔隙多,通透性较好,潜在肥力较高;土壤容重大,说明土壤比较紧实,孔隙小,结构性差,通透性差。
3.2林地土壤容重的计算方法
通过两种方法的比较发现,石砾对土壤容重的测定有很大的影响,应当用改进后去掉石砾的方法进行计算,以减小计算过程中出现的误差。
3.3其他改进方法
有些林地土壤中还有较多的有机质,土壤中的有机质也会对土壤容重的测定产生影响,所以也应该考虑其在计算过程中产生的影响,对计算方法加以改进。
根据不同土壤结构和组成成分,应当选用不同的计算方法,以减少计算过程中出现的误差,使林地土壤容重的测定结果更加准确。
4结语
通过本次实验可知,保留石砾的土壤容重和去掉石砾的土壤容重测量结果相差甚远,准确测量林地土壤的容重对科学研究意义非凡。在实验过程中学习实验方法的改进对于减少实验中繁杂的步骤,减少实验时间,特别是对实验结果的准确度予以保障,这才是我们在以后的学习和工作中应该秉承和发扬的。
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[2]中国科学院南京土土壤研究所土壤物理研究室.土壤物理性质测定法[M].科学出版社,1978.
土壤学总结篇4
【关键词】土壤养分测土配方施肥变化趋势应用
一、方法与材料
1.采样点的数量及分布
根据临潼区自然条件、地形地貌、生产水平、作务方式等划分为渭北灌区、渭河川道区、山塬区。共采集土样3642个,采土深度为0~20cm,采样时间为2008~2010年的5月和9月。
2.测定方法
测定方法为常规测定法,即土壤有机质、全N、碱解氮、有效磷、速效钾、缓效钾和微量元素测试方法依次为:重铬酸钾-硫酸容量法、凯氏蒸馏法、碱解扩散法、碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法、乙酸铵提取-火焰光度计法、硝酸提取-火焰光度计法、原子吸收分光光度法。
二、土壤养分现状、变化趋势分析
二十世纪八十年代临潼区开展了第二次土壤普查,查明了土壤类型、数量、分布情况以及土壤养分含量。近30年年来由于种植制度、耕作措施、施肥水平等发生了较大的变化,促使土壤的养分状况也发生了较大的变化。如:全区耕地土壤碱解氮含量在40~130mg/kg之间,平均值90mg/kg。与第二次土壤普查54.4mg/kg提了35.6mg/kg。全区耕地土壤速效磷含量在5~40mg/kg之间,平均值20.6mg/kg,与第二次土壤普查9.3mg/kg提高11.3mg/kg。全区耕地土壤速效钾含量在80~400mg/kg之间,平均值203mg/kg。与第二次土壤普查316mg/kg,下降113mg/kg。全区耕地土壤有机质含量在4-29.8g/kg之间,先降后升,平均值16.9g/kg。与第二次土壤普查10.4g/kg提高6.5g/kg。全区耕地土壤PH值在7.1~9.2之间,平均值8.3,与第二次土壤普查8.6下降0.3。
从土壤养分分析样品数占总分析样品数的比例(表1)可以看出,我区土壤有机质含量主要属4级(15.0~20.0g/kg),占分析样品总数的48.8%,其次为3级(20.0~30.0g/kg),占分析样品总数的20.4%;全氮含量主要属5级(0.75~-1.0g/kg),占分析样品总数的55.7%;碱解氮含量主要属4级(60~90mg/kg)和3级(90~120mg/kg),分别占分析样品总数的46.3%和42.9%;有效磷含量主要属3、4级(20~30mg/kg)和4级(15~20mg/kg),分别占分析样品总数的29.7%和23.6%;速效钾含量主要属1级(大于220mg/kg)占分析样品总数的47.3%。
1.土壤有机质、全氮及速效养分的现状
从土壤养分含量分级情况(表2)和临潼区土壤养分含量分级统计表(表3)来看,临潼渭北灌区、渭河川道区土壤有机质含量属中等偏上水平,全氮含量属中等水平,碱解氮含量、有效磷含量属中等偏上水平,速效钾含量属较高水平。山塬区土壤有机质偏低,有效磷含量属偏低水平,速效钾属中等水平。
表1临潼区土壤养分含量分级统计表(占样品总量的比例%)
表2陕西省土壤养分分级情况
表3临潼区土壤养分含量分级统计表(占样品总量的比例%)
2.土壤缓效钾及微量元素的现状
根据有关土壤缓效钾丰缺指标(表4),对土壤缓效钾的养分状况进行了丰缺程度分级,我区土壤缓效钾的平均含量分别为501.5mg/kg。从(表5)可以看出,土壤缓效钾含量主要处于极丰富(>400mg/kg)范围,占分析土样总数的76.5%,其次为丰富(350~400mg/kg),占分析土样总数的10.5%;从土壤缓效钾的丰缺指标来看,我区土壤缓效钾含量丰富。
表4临潼区土壤缓效钾养分丰缺指标
表5临潼区土壤缓效钾各级养分占测试样品比例
从(表6)来看,目前我区土壤有效锌、锰、铜、铁的平均含量分别为1.29mg/kg,5.24mg/kg,0.51mg/kg,4.47mg/kg。根据有关土壤微量元素丰缺指标对该地区的土壤微量元素养分状况进行了丰缺程度分级统计(见表7)。我区土壤有效锌适量(1.0~2.0mg/kg)范围,占分析土样总数的45%;有效锰处于缺乏(1.0~10.0mg/kg)范围,占分析土样总数的74.2%;有效铜处于适量(0.2~1.0mg/kg)范围,占分析土样总数的86.7%;有效铁处于缺乏(2.5~5.0mg/kg)范围,占分析土样总数的69.4%。
可以看出,我区土壤有效锌、锰含量缺乏,有效铜、铁含量丰富。
表6临潼区土壤微量元素丰缺指标(mg/kg)
表7临潼区土壤微量元素占测试样品的比例(%)
三、不同区域土壤养分评价、结果应用
1.山塬区
粮食播种面积为17.4万亩,涉及代王街办、马额街办、穆寨乡、铁炉乡、仁宗乡。土壤以黄土性土、新积土为主,土壤有机质含量15.2g/kg、PH8.1、全氮0.84g/kg、碱解氮87.6mg/kg、有效磷14.6mg/kg、速效钾189mg/kg、缓效钾603mg/kg、有效铁4.58mg/kg、有效锰5.46mg/kg、有效锌0.99mg/kg、有效铜0.5mg/kg.有机质含量中等,土壤呈稍偏碱,土壤速效氮、磷、钾比例为1:0.16:2.16,养分比例不合理,磷含量偏低,钾含量偏高,锌、铜处于合适状态,锰、铁含量处于缺乏状态。
此区土层深厚,但大部无灌溉条件,部分区域有水土流失现象,一年两熟或一年一熟,土壤养分消耗稍大。施肥上,应加大秸秆还田、有机肥施用力度、协调氮磷钾肥施用比例,注意磷肥施用,中微量元素方面应注意硼、锌肥的施用,需加大蓄水保墒,退耕还林。
2.渭北灌区
粮食播种面积为27.1万亩,涉及徐杨街办、栎阳街办、新市街办、交口街办、油槐街办、相桥街办。土壤以塿土、潮土为主,土壤有机质含量17.9g/kg、PH8.5、全氮0.91g/kg、碱解氮89.9mg/kg、有效磷23.3mg/kg、速效钾205mg/kg、缓效钾519mg/kg、有效铁4.6mg/kg、有效锰4.76mg/kg、有效锌1.32mg/kg、有效铜0.5mg/kg.有机质含量中等偏上,土壤偏碱,土壤速效氮、磷、钾比例为1:0.26:2.28,不合理,磷偏低,钾含量偏高,锌、铜处于合适状态,锰、铁含量处于缺乏状态。
此区有灌溉条件,一年两熟复种指数高,小麦玉米产量高,土壤养分消耗大,土壤耕层需要深翻改良和培肥。施肥上,应加大秸秆还田、有机肥施用力度、注意氮磷钾肥施用比例,微量元素方面应注意锰、锌肥的补充施用,确保高产、稳产。
3.渭河川道区
粮食播种面积为31.9万亩,涉及北田街办、仁留街办、西泉街办、雨金街办、斜口街办、行者街办、新丰街办、何寨街办、零口街办。土壤以黄土性土、塿土、新积土为主,土壤有机质含量17.4g/kg、PH8.2、全氮0.87g/kg、碱解氮90.6mg/kg、有效磷20.1mg/kg、速效钾203mg/kg、缓效钾402mg/kg、有效铁4.77mg/kg、有效锰5.85mg/kg、有效锌1.93mg/kg、有效铜0.64mg/kg。土壤有机质含量中等偏上,土壤速效氮磷钾含量也较高,土壤偏碱,土壤有效氮磷钾比例为1:0.22:2.24,不合理,磷稍偏低,氮、钾含量偏高,锌、铜处于合适状态,锰、铁含量处于缺乏状态。
此区土层较薄,以砂底为主,渭河两岸土层厚度一般在1.2~2米,漏水漏肥严重,有灌溉条件,一年两熟复种指数高,土壤养分消耗大。施肥上,应加大秸秆还田、增加有机肥施用、注意氮磷钾肥施用比例,以追肥为主,中微量元素方面应注意硼肥的施用,灌水应以小畦,滴、喷灌为主,避免大水漫灌。
四、结语
根据土壤的养分现状及变化趋势,我们应该围绕稳氮、稳磷、补钾,因缺补微的施肥原则,根据作物、土壤及化肥特点,通过科学合理施用化肥,调整养分比例,提高土壤的质量,提高粮食单产和肥料利用率及粮食的产投比,从而保证农业的可持续发展。
参考文献:
[1]全国农业技术推广服务中心《土壤分析技术规范》2006年6月.
土壤学总结篇5
关键词:钾肥;施用方式;土壤钾;烤烟;品质
中图分类号:S572.061文献标识码:A文章编号:0439-8114(2013)08-1771-03
烟草是需钾量较多的作物,烟叶吸收积累的钾素,远高于其他营养元素。含钾量高被公认是优质烟叶的指标之一。烟草生产的经济效益不仅取决于烟叶的产量和生产成本,而且取决于烟叶的品质。我国烟叶平均含钾量不到2%[1],比先进产烟国烟叶含钾量低得多。美国、津巴布韦烟叶含钾量达4%~6%,巴西烟叶含钾量也达3%~4%。钾不但对烟叶的内在品质和外观品质有重要影响,而且影响着卷烟制品的安全性[2]。钾是烟株体内最丰富的阳离子,并影响许多生物化学和生物物理过程。烟草吸钾速率随基因型而异,但这种差异随供钾水平的提高而消失[3]。土壤中的钾素按其对植物的有效性可分为速效钾(包括水溶性钾和交换性钾)、缓效钾(常指非交换性钾)和矿物结构钾。不同形态的钾之间存在着动态平衡,其对烟株的有效性是不同的[4]。钾肥是烤烟生产中施用量最大的一种肥料[5]。但是,增施钾肥必然会较大幅度地增加烤烟生产的肥料成本投入,直接影响到烤烟生产的效益。如何根据烤烟的吸钾规律,做到充分有效、适时适量地满足烟株对钾素营养的需求,适当降低钾肥的施用量,成为烤烟生产中一个重要的研究课题。试验通过研究钾肥不同施用方式对烟株根、茎、叶中钾和土壤钾含量的影响,以期探明不同施钾方式对烟叶产量和质量的影响,为提高钾肥的利用率提供理论依据。
1材料与方法
1.1试验设计
试验于2010年在德江县合兴乡茶园村进行。供试土壤类型为黄壤,土壤基础肥力为有机质24.19g/kg,碱解氮124.63mg/kg,速效磷21.88mg/kg,速效钾150.78mg/kg,pH5.43。烤烟品种为云烟87,移栽时间为5月5日。根据钾肥使用方式设置两个处理,分别为T1(硝酸钾基肥比例为60%~70%,追肥比例为30%~40%,追肥在移栽后5~7d和移栽后20~25d分两次施用)和T2(硝酸钾全部作追肥施用。第一次在移栽后5~7d用硝酸钾对水,结合查苗补缺进行,施用时从烟株四角垂直插下,距烟株8~10cm,用化肥深施器深施,每公顷施45kg;第二次在移栽后20d或结合揭膜,采用干施的方法均匀施于烟株周围8~10cm处,每公顷施105kg;最后一次在移栽后45d前完成),其他施肥措施按当地烤烟种植常规施肥措施进行,以不施用硝酸钾肥料,其他按常规施肥措施进行的处理为CK(对照)。每个小区面积334m2,3次重复。
1.2测定项目与方法
每个处理分别于移栽后15、30、45、60、75d选择长势均匀一致的烟株测量株高、茎围、叶长、叶宽、节距、有效叶数等植物学性状,记录田间不同处理烟株发病情况。同时随机选取烟垄上两株烟正中位置0~20cm土层采集5个土样,混匀,测定土壤速效钾、缓效钾以及全钾含量。烘烤结束后,取烤后的B2F、C3F和X2F各1kg,对所取烟样进行化学成分分析(总氮、总糖、还原糖、烟碱、钾、氯、淀粉等)。样品指标在贵州大学农业基础实验室分析,测定结果采用DPS6.55和Excel2003进行数据处理。
2结果与分析
2.1不同钾肥施用方式对土壤钾含量的影响
2.1.1不同钾肥施用方式对土壤速效钾含量的影响速效钾是指土壤中存在的水溶性钾和交换性钾,这部分钾能很快地被植物吸收利用,一般占土壤全钾量的1%~2%,土壤速效钾可利用部分的多少及最低值出现的时间可以较好地反映土壤对当季作物的供钾状况,土壤对当季作物的供钾能力是速效钾和非交换性钾共同作用的结果[6]。由图1可知,土壤速效钾含量随烟株生育期的推进总体上呈降低的趋势,在移栽初期,土壤速效钾含量均较高,对照由于没有硝酸钾肥料的施用,在烟株整个生育期,土壤中速效钾含量明显低于T1和T2。T1处理速效钾含量呈现先增加后降低趋势,在移栽30d左右达最高,随后逐渐降低,移栽30d前高于T2处理,但在30d以后低于T2处理。这可能是由于移栽初期T1处理大量的钾肥作基肥施用,明显增加了土壤中钾的含量,同时追施钾肥也在30d以前完成,而前期烟株对钾肥需求量不大,T2处理在烟株生育期内分三次追施钾肥,明显提高了钾肥的有效性和土壤中钾的保存率。
2.1.2不同钾肥施用方式对土壤缓效钾含量的影响缓效钾是指存在于层状硅酸盐矿物层间和颗粒边缘,不能被中性盐在短时间内浸提出的钾,因此也叫非交换性钾,占土壤全钾的1%~10%。缓效钾是速效钾的重要储备,在条件适宜时能转化为被植物吸收利用的速效钾,是土壤钾供应能力的潜在指标。尽管土壤速效钾可作为当季有效钾水平的衡量指标,但缓效钾的实际储存量及释放能力却是土壤供钾能力的一个重要标志[7]。由图2可知,不同处理土壤缓效钾含量在烟株生育期内变化呈现相似的规律性,在前期含量较高,后期均有小幅度降低,T1处理缓效钾含量明显高于T2和CK,对照缓效钾含量最低。这可能是由于T1处理为钾肥基施和前期追施,烟株在初期对钾素利用较少,过多的钾被土壤固定,形成了缓效钾。在施钾0~325mg/kg范围内,随着施钾量的增加,土壤固定量呈直线上升,固钾率也逐渐增加,多数土壤对施入钾有较强的固定能力[8]。T2处理由于少量多次追施钾肥,提高了土壤钾的有效性,降低了被固定钾的含量,因此缓效钾含量低于T1处理。
2.1.3不同钾肥施用方式对土壤全钾含量的影响土壤全钾是指土壤中的速效钾、缓效钾和矿物钾的总称。土壤对钾肥的反应不仅受土壤速效钾、缓效钾的制约,还受土壤钾缓冲容量的影响[9]。由图3可知,不同处理土壤全钾含量在烟株生育期有相似的变化规律,对照全钾含量明显低于施用钾肥的处理。T1、T2处理在前期全钾含量均呈缓慢增加趋势,在30d左右达最高,以后迅速降低,45~60d变化较缓,60d以后全钾含量均有少许回升,说明施用钾肥对提高土壤全钾含量具有明显的作用,但不同施肥方式土壤对钾的吸收和钾的有效性有明显的差异。T1处理在前期快速提高土壤全钾含量具有明显的作用,T2处理对整个生育期土壤保持较高的全钾含量有明显的影响。
2.2不同钾肥施用方式对烤烟化学成分的影响
从表1可以看出,与对照相比施用钾肥后上部叶总糖、还原糖、钾和醚提物含量升高,淀粉、总氮和烟碱含量降低;中部叶总糖、还原糖、总氮、烟碱、钾和醚提物含量升高,淀粉含量降低;下部叶总糖、还原糖、烟碱、钾和谜提物含量升高,淀粉、总氮含量降低。两种施肥处理与对照相比,上部叶总糖、总氮、醚提物差异不显著,还原糖、淀粉、钾差异显著;中部叶烟碱和氮碱比差异不显著,其余指标差异均显著;下部叶淀粉和总氮差异不显著,其余指标差异均显著。从烤烟烟叶综合指标来看,施用钾肥后烟叶化学成分更加协调。这可能是由于钾肥的施入满足了烟株生长的需要,协调了各种矿质元素在烟株体内的分配,促进了烟株正常的生理代谢,但是两种钾肥施用方式对烤后烟叶化学成分的影响总体上差别不大。
3小结与讨论
烟草是嗜钾作物,钾对烤烟具有重要的生理作用[10,11]。钾在植物体内以离子形态存在,不参与形成结构物质,具有高度可移动性,是植物体内60多种酶的活化剂[12],钾能增强烟叶中糖类、色素类、芳香类等与品质有关的物质合成与积累,并影响烤烟的各种生物化学过程,对烟碱、蛋白质、氨基酸、有机酸和糖类等化学成分的生物化学过程具有重要影响[4]。钾几乎参与了烟草生长发育过程中的所有物质和能量代谢过程,对烟草内在化学成分协调具有极其重要的影响。因此,合理施用钾肥,提高钾肥的利用效率,是改善烟叶品质、生产优质烟叶的重要途径。
试验结果表明,施用钾肥能明显提高土壤中速效钾、缓效钾和全钾含量,钾肥施用次数越多,提高土壤钾含量的作用越明显。施用钾肥是提高土壤钾含量的重要方式,大量增施钾肥,对快速提高土壤钾含量的作用明显,但少量多次增施钾肥,钾素营养的后效较长,钾素可利用效率较高。
试验结果还表明,烟株前期对钾肥吸收量较少,前期大量施用钾肥容易造成钾肥的转化固定,降低了肥料利用率,少量多次施用钾肥,能够明显提高土壤中速效钾和全钾含量,有利于烟株正常生长所需要的钾素供应。
对烤烟化学成分的分析可知,不同钾肥施用方式均能较好地调节烟叶正常的生理代谢,协调烟叶内在的化学成分,改善烟叶品质,但是不同施钾方式对烤后烟叶化学成分的影响总体上没有明显的差异。
从钾肥不同施用方式对土壤钾含量和烤烟品质的影响来看,少量多次施用钾肥,不仅能够提高钾肥的利用效率,降低生产成本,而且能够明显提高烟叶品质。
参考文献:
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土壤学总结篇6
1土壤退化的概念
土壤退化(Soildegradation)是指在各种自然,特别是人为因素影响下所发生的导致土壤的农业生产能力或土地利用和环境调控潜力,即土壤质量及其可持续性下降(包括暂时性的和永久性的)甚至完全丧失其物理的、化学的和生物学特征的过程,包括过去的、现在的和将来的退化过程,是土地退化的核心部分。土壤质量(Soilquality)则是指土壤的生产力状态或健康(Health)状况,特别是维持生态系统的生产力和持续土地利用及环境管理、促进动植物健康的能力[2]。土壤质量的核心是土壤生产力,其基础是土壤肥力。土壤肥力是土壤维持植物生长的自然能力,它一方面是五大自然成土因素,即成土母质、气候、生物、地形和时间因素长期相互作用的结果,带有明显的响应主导成土因素的物理、化学和生物学特性;另一方面,人类活动也深刻影响着自然成土过程,改变土壤肥力及土壤质量的变化方向。因此,土壤质量的下降或土壤退化往往是一个自然和人为因素综合作用的动态过程。根据土壤退化的表现形式,土壤退化可分为显型退化和隐型退化两大类型。前者是指退化过程(有些甚至是短暂的)可导致明显的退化结果,后者则是指有些退化过程虽然已经开始或已经进行较长时间,但尚未导致明显?耐嘶峁?/P>
2全球土壤退化概况
当前,因各种不合理的人类活动所引起的土壤和土地退化问题,已严重威胁着世界农业发展的可持续性。据统计,全球土壤退化面积达1965万km2。就地区分布来看,地处热带亚热带地区的亚洲、非洲土壤退化尤为突出,约300万km2的严重退化土壤中有120万km2分布在非洲、110万km2分布于亚洲;就土壤退化类型来看,土壤侵蚀退化占总退化面积的84%,是造成土壤退化的最主要原因之一;就退化等级来看,土壤退化以中度、严重和极严重退化为主,轻度退化仅占总退化面积的
38%[3~6]。
全球土壤退化评价(GlobalAssessmentofSoilDegradation)研究结果[3~6]显示,土壤侵蚀是最重要的土壤退化形式,全球退化土壤中水蚀影响占56%,风蚀占28%;至于水蚀的动因,43%是由于森林的破坏、29%是由于过度放牧、24%是由于不合理的农业管理,而风蚀的动因,60%是由于过度放牧、16%是由于不合理的农业管理、16%是由于自然植被的过度开发、8%是由于森林破坏;全球受土壤化学退化(包括土壤养分衰减、盐碱化、酸化、污染等)影响的总面积达240万km2,其主要原因是农业的不合理利用(56%)和森林的破坏(28%);全球物理退化的土壤总面积约83万km2,主要集中于温带地区,可能绝大部分与农业机械的压实有关。
3我国土壤退化状况
首先,我国水土流失状况相当严重,在部分地区有进一步加重的趋势。据统计资料[7],1996年我国水土流失面积已达183万km2,占国土总面积的19%。仅南方红黄壤地区土壤侵蚀面积就达6153万km2,占该区土地总面积的1/4[8]。同时,对长江流域13个重点流失县水土流失面积调查结果表明,在过去的30年中,其土壤侵蚀面积以平均每年1.2%~2.5%的速率增加[9],水土流失形势不容乐观。
其次,从土壤肥力状况来看,我国耕地的有机质含量一般较低,水田土壤大多在1%~3%,而旱地土壤有机质含量较水田低,<1%的就占31.2%;我国大部分耕地土壤全氮都在0.2%以下,其中山东、河北、河南、山西、新疆等5省(区)严重缺氮面积占其耕地总面积的一半以上;缺磷土壤面积为67.3万km2,其中有20多个省(区)有一半以上耕地严重缺磷;缺钾土壤面积比例较小,约有18.5万km2,但在南方缺钾较为普遍,其中海南、广东、广西、江西等省(区)有75%以上的耕地缺钾,而且近年来,全国各地农田养分平衡中,钾素均亏缺,因而,无论在南方还是北方,农田土壤速效钾含量均有普遍下降的趋势;缺乏中量元素的耕地占63.3%[10]。对全国土壤综合肥力状况的评价尚未见报道,就东部红壤丘陵区而言,选择土壤有机质、全氮、全磷、速效磷、全钾、速效钾、pH值、CEC、物理性粘粒含量、粉/粘比、表层土壤厚度等11项土壤肥力指标进行土壤肥力综合评价的结果表明,其大部分土壤均不同程度遭受肥力退化的影响,处于中、下等水平,高、中、低肥力等级的土壤的面积分别占该区总面积的25.9%、40.8%和 33.3%,在广东丘陵山区、广西百色地区、江西吉泰盆地以及福建南部等地区肥力退化已十分严重[11]。
此外,其它形式的土壤退化问题也十分严重。以南方红壤区为例,约20万km2的土壤由于酸化问题而影响其生产潜力的发挥;化肥、农药施用量逐年上升,地下水污染不断加剧,在部分沿海地区其地下水硝态氮含量已远远高于WHO建议的最高允许浓度10mg/l;同时,在一些矿区附近和复垦地及沿海地区土壤重金属污染也相当严重[8]。
4土壤退化研究进展
自1971年FAO提出土壤退化问题并出版“土壤退化"专著以来,土壤退化问题日益受到人们的关注。第一次与土地退化有关的全球性会议——联合国土地荒漠化(desertification)会议于1977在肯尼亚内罗毕召开。联合国环境署(UNEP)又分别于1990年和1992年资助了Oldeman等开展全球土壤退化评价(GLASOD)、编制全球土壤退化图和干旱土地的土地退化(即荒漠化)评估的项目计划。1993年FAO等又召开国际土壤退化会议,决定开展热带亚热带地区部级土壤退化和SOTER(土壤和地体数字化数据库)试点研究。在1994年墨西哥第15届国际土壤学大会上,土壤退化,尤其是热带亚热带的土壤退化问题倍受与会者的重视,不少科学家指出,今后20年热带亚热带将有1/3耕地沦为荒地,117个国家粮食将大幅度减产,呼吁加强土壤退化及土地退化恢复重建研究,并在土壤退化的概念、退化动态数据库、退化指标及评价模型与地理信息系统、退化的遥感与定位动态监测和模拟建模及预测、土壤复退性能研究、退化系统恢复重建的专家?霾呦低车妊芯糠矫嬗辛诵碌姆⒄埂9仕帘3盅Щ嵋灿?nbsp;1997在加拿大多伦多组织召开了以流域为基础的生态系统管理的全球挑战国际研讨会,从生态系统、流域的角度探讨土壤侵蚀等土壤退化等问题。而且,国际土壤联合会于1996年和1999年分别在土耳其和泰国举行了直接以土地退化为主题的第一届和第二届国际土地退化会议,并在第一届会议上决定成立了土壤退化研究工作组专门研究土壤退化,在第二届会议上则对土壤退化问题更为重视,并有学者倡议将土壤退化研究提高到退化科学的高度来认识,并决定于2001年在巴西召开第三届国际土壤退化会议[12]。同时,在亚洲,由UNDP和FAO支持的“亚洲湿润热带土壤保持网(ASOCON)”和“亚洲问题土壤网”也在亚太土地退化评估与控制方面开展了大量的卓有成效的研究工作。总的说来,国际上土壤退化研究在以下方面取得了重要进展:①从土壤退化的内在动因和外部影响因子(包括自然和社会经济因素)的综合角度,研究土壤退化的评价指标及分级标准与评价方法体系;②从土壤的物理、化学和生物学过程及其相互作用入手,研究土壤退化的过程与本质及机理;③从历史的角度出发,结合定位动态监测,?芯扛骼嗤寥劳嘶难荼涔碳胺⒄骨飨蚝退俾剩⒍云浣心D夂驮猓虎懿嘀厝死嗷疃ㄌ乇鹗峭恋乩梅绞胶屯寥谰芾泶胧┒酝寥劳嘶屯寥乐柿坑跋斓难芯浚⒔寥劳嘶睦砺垩芯坑胪嘶寥赖闹卫砗涂⑾嘟岷希型恋馗录际鹾屯寥郎δ鼙;氖匝槭痉逗屯乒悖虎葑⒅卮臣际酰ㄒ巴獾鞑椤⑻锛涫匝椤⑴柙允匝椤⑹笛槭曳治霾馐浴⒍ㄎ还鄄馐匝榈龋敫咝录际酰ㄒ8小⒌乩硇畔⑾低场⒌孛娑ㄎ幌低场⒛D夥抡妗⒆蚁低车龋┑慕岷希虎薮由缁峋醚Ы嵌妊芯客寥劳嘶酝寥乐柿考捌渖Φ挠跋臁?/P>
我国土壤学研究工作在过去几十年主要集中在土壤发生、分类和制图(特别是土壤资源清查);土壤基本物理、化学和生物学性质(特别是土壤肥力性状);土壤资源开发利用与改良(特别是土壤培肥,盐渍土和红壤的改良等)等方面。这些工作虽然在广义上与土壤退化科学密切相关,但直接以土壤退化为主题的研究工作主要集中在最近10多年,其中又以热带亚热带土壤退化研究工作较为系统和深入,并在80年代参与了热带亚热带土壤退化图的编制,完成了海南岛1∶100万SOTER图的编制工作。90年代以来,中国科学院南京土壤研究所结合承担国家“八五”科技攻关专题“南方红壤退化机制及防治措施研究”和国家自然科学基金重点项目“我国东部红壤地区土壤退化的时空变化、机理及调控对策的研究”任务,将宏观调研与田间定位动态观测和实验室模拟试验相结合,将遥感、地理信息系统等高新技术与传统技术相结合,将自然与社会经济因素相结合,将时间演变与空间分布研究相结合,将退化机理与调控对策研究相结合,对南方红壤丘陵区土壤退化的基本过程、作用机理及调控对策进行了有益的探索,并在以下方面取得了重要进展[8、13]:①初步定义了土壤退化的概念,阐明了红壤退化的基本过程、机制、特点。②在土壤侵蚀方面,利用遥感资料和地理信息系统技术编制了东部红壤区1∶400万90年代土壤侵蚀图与叠加类型图及典型地区70、80、90年代叠加土壤侵蚀图,并在土壤侵蚀图、土地利用图、土壤母质图等基础上,编制了1∶400万土壤侵蚀退化分区概图;对南方主要类型土壤可蚀性K值进行了田间测定,并利用全国第二次土壤普查数据和校正的Wischmeier方程,计算我国南方主要类型土壤可蚀性K,编制了相关图件。③在肥力退化机理方面,建立了南方红壤区土壤肥力数据库,初步提出了肥力退化评价指标体系,进行了土壤肥力退化评价的尝试,并绘制了红壤退化评价有关图件;将养分平衡与土壤养分退化研究相结合总结了我国南方农田养分平衡10年变化规律及其与土壤肥力退化的关系,认为土壤侵蚀、酸化养分淋失等造成的养分赤字循环及养分的不平衡是土壤养分退化的根本原因;应用遥感手段及历史资料,编制了0~20cm及0~100cm土层的土壤有机碳密度图,探讨了红壤有机碳库的消长与转化及腐殖质组成性质的变化规律;提出了磷素固定是红壤磷素退化的主要原因,磷素有效性衰减的实质是磷素的双核化和向固相的扩散,解决了红壤磷素退化的实质问题。④在土壤酸化方面,研究了红壤的酸化特点,根据土壤的酸缓冲性能,建立了土壤酸敏感性分级标准,进行了红壤酸敏感性分级和分区,首次绘制了有关地区土壤酸敏感性分区概图;采用MAGIC模型,并进行校正对我国红壤酸化进行预测,揭示红壤酸度的时空变化规律;并在作物耐铝快速评估方面取得了重要进展。⑤在土壤污染方面,利用多参数对重金属的土壤污染进行了综合评估,建立了综合污染指数(CPI)值的计算方法,对不同地区的污染状况进行了评估,绘制了重金属污染概图;应用农药在土壤中的吸附系数(Kd)和半衰期(t1/2)及基质迁移模式,阐明了土壤农药污染的机理;在重金属污染对土壤肥力的影响方面的研究结果表明,重金属污染可降低土壤对钾的保持能力,促进钾的淋失;而对氮和磷而言,主要是降低与其催化降解和循环相关的酶的活性。⑥红壤退化防治方面,提出了区域治理调控对策,“顶林—腰果—谷农—塘鱼”等立体种养模式等,并对一些开发模式进行示范和评价。
然而,我国幅员辽阔,自然和社会经济条件复杂多样,地区间差异明显。各类型区在农业和农村发展过程中均不同程度地面临着各种资源环境退化问题,有些问题是全区共存的,有些则是特定类型区所特有的。过去的工作仅集中于江南红壤丘陵区,而对其它地区触及较少。而且,在研究工作中,也往往偏重于单项指标及单个过程的研究。土壤退化综合评价指标体系的研究基本处于空白,对退化过程的相互作用研究不够。同时,在合理选择碱性物质改良剂种类、提高经济效益以及长期施用改良剂对土壤物理、化学,特别是生物学性质的影响等方面还有许多问题有待进一步研究,对耐酸(铝)作物品种的选择研究也亟待加强。此外,对其它土壤退化问题,如集约化农业和乡镇企业及矿产开发引起的土壤及水体污染、土壤生物多样性衰减等问题,尚未开展系统研究。
5土壤退化的研究方向
土壤退化是一个非常综合和复杂的、具有时间上的动态性和空间上的各异性以及高度非线性特征的过程。土壤退化科学涉及很多研究领域,不仅涉及到土壤学、农学、生态学及环境科学,而且也与社会科学和经济学及相关方针政策密切相关。然而,迄今为止,国内外的大多数研究工作偏重于对特定区域或特定土壤类型的某些土壤性状在空间上的变化或退化的评价,而很少涉及不同退化类型在时间序列上的变化。而且,在土壤退化评价方法论及评价指标体系定量化、动态化、综合性和实用性以及尺度转换等方面的研究工作大多处于探索阶段。
我国土壤退化研究虽然在某些方面取得了一定的、有特色的进展,但整体上还处于起步阶段。为此,作者认为,今后我国土壤退化的研究工作应从更广和更深的层次上系统综合地开展土壤退化的综合评价与主要退化类型农业生态系统的重建和恢复研究,并逐步向土地退化或环境退化方向拓展。具体来说,应加强以下几个方面的研究工作:
(1)土壤与土地退化指标评价体系研究。主要包括用于评价不同土壤及土地退化类型的单项和综合评价指标、分级标准、阈值和弹性,定量化的和综合的评价方法与评价模型等;
(2)土壤退化的监测与预警系统研究。主要包括建立土壤退化监测研究网络,对重点区域和国家在不同尺度水平上的土壤及土地退化的类型、范围及退化程度进行监测和评价,并进行分类区划,为退化土地整治提供依据;
(3)土壤与土地退化过程、机理及影响因素研究。重点研究几种主要退化形式(如土壤侵蚀、土壤肥力衰减、土壤酸化、土壤污染及土壤盐渍化等)的发生条件、过程、影响因子(包括自然的和社会经济的)及其相互作用机理;
(4)土壤与土地退化动态监测与动态数据库及其管理信息系统的研究。主要包括土壤退化监测网点或基准点(Benchmarksites)的选建、3S(GIS、GPS、RS)技术和信息网络及尺度转换等现代技术和手段的应用与发展、土壤退化属性数据库和GIS图件及其动态更新、土壤退化趋向的模拟预测与预警等方面的工作;
(5)土壤退化与全球变化关系研究。主要包括土壤退化与水体富营养化、地下水污染、温室气体释放等;
(6)退化土壤生态系统的恢复与重建研究。主要包括运用生态经济学原理及专家系统等技术,研究和开发适用于不同土壤退化类型区的、以持续农业为目标的土壤和环境综合整治决策支持系统与优化模式,主要退化生态系统类型土壤质量恢复重建的关键技术及其集成运用的试验示范研究等方面的工作,为土壤退化防治提供决策咨询和示范样板;
(7)加强土壤退化对生产力的影响及其经济分析研究,协助政府制定有利于持续土地利用,防治土壤退化的政策。
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