2008年第45卷第5期文章目次
> 创刊60周年特邀论文
2008, 45(5):771-777.
DOI: trxb10.11766/200802260501
摘要:
土壤是农业生产的基础,是人类赖以生存的基石,也是人类食物与生态环境安全的保障。随着现代科技和国家社会经济的快速发展,土壤的地位与功能正在发生变化。本文基于土壤与土壤学科及国民经济发展需求的关系为出发点,指出了当前对我国土壤的重要性认识正在从农业生产向环境安全、资源利用、生态健康及全球变化等方向转变与提升。同时,明确了现代土壤学的内涵和创新现代土壤学的战略思想,全面、系统、前瞻性地提出了现代土壤学的研究前沿与特点,以及现代土壤学研究领域所面临的挑战与展望,为我国现代土壤学的发展指明了方向。
土壤是农业生产的基础,是人类赖以生存的基石,也是人类食物与生态环境安全的保障。随着现代科技和国家社会经济的快速发展,土壤的地位与功能正在发生变化。本文基于土壤与土壤学科及国民经济发展需求的关系为出发点,指出了当前对我国土壤的重要性认识正在从农业生产向环境安全、资源利用、生态健康及全球变化等方向转变与提升。同时,明确了现代土壤学的内涵和创新现代土壤学的战略思想,全面、系统、前瞻性地提出了现代土壤学的研究前沿与特点,以及现代土壤学研究领域所面临的挑战与展望,为我国现代土壤学的发展指明了方向。
2 中国土壤氮素研究
2008, 45(5):778-783.
DOI: trxb10.11766/200802280502
摘要:
概述了自20世纪30年代以来中国土壤氮素研究的某些进展。主要包括:土壤氮素的本性和氮素肥力,有机肥料氮,农田中化肥氮的去向和氮肥增产效果,农田中化肥氮的损失对环境的影响和农业生态系统的氮素平衡。土壤氮素研究的进展得益于相关学科的进展。并强调指出,对我国来说,在研究的指导思想上必须高度重视高产与环境保护的协调与统一。
概述了自20世纪30年代以来中国土壤氮素研究的某些进展。主要包括:土壤氮素的本性和氮素肥力,有机肥料氮,农田中化肥氮的去向和氮肥增产效果,农田中化肥氮的损失对环境的影响和农业生态系统的氮素平衡。土壤氮素研究的进展得益于相关学科的进展。并强调指出,对我国来说,在研究的指导思想上必须高度重视高产与环境保护的协调与统一。
2008, 45(5):784-791.
DOI: trxb10.11766/200805090503
摘要:
通过连续4 a多的研究,科学地证明了位于江苏昆山绰墩遗址的稻田群是迄今发现的地球上最早的灌溉稻田群(6 280 a BP),提出了一套诊断古水稻田和古水稻土的技术指标;获得了新石器时期"火耕水溽"——原始灌溉稻作技术的科学证据。阐明了史前水稻土和现代水稻土表层有机质、全氮和全钾含量接近,而全磷、有效磷则是前者大大高于后者的事实,是先民长期以动物残余物肥田的结果。古、今水稻土有机质含量均高于同时期旱地土,揭示了稻田生态系统和水稻土固持大气二氧化碳的巨大潜力。新石器时期水稻土也含有较高的多环芳烃(PAHs)等有机污染物,是源于田间秸秆的焚烧。微生物学的研究表明,史前水稻土产甲烷潜势很低,硝化功能完全丢失。提出了今后应进一步研究的问题。
通过连续4 a多的研究,科学地证明了位于江苏昆山绰墩遗址的稻田群是迄今发现的地球上最早的灌溉稻田群(6 280 a BP),提出了一套诊断古水稻田和古水稻土的技术指标;获得了新石器时期"火耕水溽"——原始灌溉稻作技术的科学证据。阐明了史前水稻土和现代水稻土表层有机质、全氮和全钾含量接近,而全磷、有效磷则是前者大大高于后者的事实,是先民长期以动物残余物肥田的结果。古、今水稻土有机质含量均高于同时期旱地土,揭示了稻田生态系统和水稻土固持大气二氧化碳的巨大潜力。新石器时期水稻土也含有较高的多环芳烃(PAHs)等有机污染物,是源于田间秸秆的焚烧。微生物学的研究表明,史前水稻土产甲烷潜势很低,硝化功能完全丢失。提出了今后应进一步研究的问题。
2008, 45(5):792-801.
DOI: trxb10.11766/200806110504
摘要:
基础土壤地理学的核心内容是土壤在时间和空间中的变化,目标是预测土壤在生态系统中的行为以及在自然和人为影响下的演变、实现土壤资源的有效管理。我国土壤地理学的发展经历了几个重要阶段,20世纪50年代区域和全国性的土壤调查和综合考察奠定了我国土壤地理学的发展基础;20世纪80年代随着全国第二次土壤普查的开始和科学研究恢复,土壤地理学重新复兴,包括土壤发生、土壤分类、土壤制图、土壤遥感等各个分支学科在内的土壤地理学得以迅速发展,这其中1984年开始的"中国土壤系统分类"研究贯穿了此后20多年的发展历程并推动了相关学科的进步;20世纪90年代以后,以3S技术为代表的新技术和新方法全面促进了土壤地理研究的现代化,土壤空间变化描述的内容、方式、应用等都发生了重大变化。未来的土壤地理学研究将面对我国土壤资源制约的国情,重点应该围绕变化中的自然条件和强烈的人为干扰下土壤质量与功能的演变、以土系为主体的土壤基层分类体系、以信息技术和模型模拟相结合的土壤资源数字化表达与管理系统等中心内容,为我国土壤资源的可持续管理、环境保护以及应对全球环境变化服务。
基础土壤地理学的核心内容是土壤在时间和空间中的变化,目标是预测土壤在生态系统中的行为以及在自然和人为影响下的演变、实现土壤资源的有效管理。我国土壤地理学的发展经历了几个重要阶段,20世纪50年代区域和全国性的土壤调查和综合考察奠定了我国土壤地理学的发展基础;20世纪80年代随着全国第二次土壤普查的开始和科学研究恢复,土壤地理学重新复兴,包括土壤发生、土壤分类、土壤制图、土壤遥感等各个分支学科在内的土壤地理学得以迅速发展,这其中1984年开始的"中国土壤系统分类"研究贯穿了此后20多年的发展历程并推动了相关学科的进步;20世纪90年代以后,以3S技术为代表的新技术和新方法全面促进了土壤地理研究的现代化,土壤空间变化描述的内容、方式、应用等都发生了重大变化。未来的土壤地理学研究将面对我国土壤资源制约的国情,重点应该围绕变化中的自然条件和强烈的人为干扰下土壤质量与功能的演变、以土系为主体的土壤基层分类体系、以信息技术和模型模拟相结合的土壤资源数字化表达与管理系统等中心内容,为我国土壤资源的可持续管理、环境保护以及应对全球环境变化服务。
2008, 45(5):802-809.
DOI: trxb10.11766/200808220505
摘要:
土壤侵蚀制约着社会、经济、环境的协调发展,已经成为全球性的主要环境问题之一。本文从雨滴击溅侵蚀、坡面水蚀过程、坡沟系统水沙传递关系和沟道侵蚀输沙等四个过程系统地分析了土壤侵蚀过程研究中取得的进展和存在的不足,简述了国内外土壤侵蚀预报研究的历史,总结了植被措施和工程措施对水土流失的调控作用机理和水土保持效益等有关问题,对土壤侵蚀与水土保持科学今后的研究方向提出见解,指出了加强对土壤侵蚀过程与机理、大尺度土壤侵蚀预报模型、土壤侵蚀与水土流失治理环境效应评价和水土流失调控技术的科技转化等亟待解决问题的研究深度和广度。
土壤侵蚀制约着社会、经济、环境的协调发展,已经成为全球性的主要环境问题之一。本文从雨滴击溅侵蚀、坡面水蚀过程、坡沟系统水沙传递关系和沟道侵蚀输沙等四个过程系统地分析了土壤侵蚀过程研究中取得的进展和存在的不足,简述了国内外土壤侵蚀预报研究的历史,总结了植被措施和工程措施对水土流失的调控作用机理和水土保持效益等有关问题,对土壤侵蚀与水土保持科学今后的研究方向提出见解,指出了加强对土壤侵蚀过程与机理、大尺度土壤侵蚀预报模型、土壤侵蚀与水土流失治理环境效应评价和水土流失调控技术的科技转化等亟待解决问题的研究深度和广度。
2008, 45(5):810-816.
DOI: trxb10.11766/200804300506
摘要:
根据新近土壤物理学研究进展,论述了土壤物理学在土壤学中的定位和在自然科学和社会可持续发展中的地位;从研究的对象、内容、尺度、理论、方法和测定技术方面,阐述了土壤物理学的研究现状;分析了新形势下土壤物理学面临的挑战;提出了我国土壤物理学研究未来10年5个方面的主要任务,即:农业可持续发展中的土壤物理问题,土壤结构形成过程及其稳定性,土壤中能量传输和物质运移过程,土壤性状及过程的时空变异与尺度转化,土壤物理过程与土壤化学、土壤生物过程的耦合。
根据新近土壤物理学研究进展,论述了土壤物理学在土壤学中的定位和在自然科学和社会可持续发展中的地位;从研究的对象、内容、尺度、理论、方法和测定技术方面,阐述了土壤物理学的研究现状;分析了新形势下土壤物理学面临的挑战;提出了我国土壤物理学研究未来10年5个方面的主要任务,即:农业可持续发展中的土壤物理问题,土壤结构形成过程及其稳定性,土壤中能量传输和物质运移过程,土壤性状及过程的时空变异与尺度转化,土壤物理过程与土壤化学、土壤生物过程的耦合。
2008, 45(5):817-829.
DOI: trxb10.11766/200805080507
摘要:
回顾土壤化学中重要研究领域的研究进展,可为21世纪土壤科学的长远发展提供基础学科分支的理论依据。本文在简短回顾我国土壤化学发展历程的基础上,总结讨论了近年来我国土壤化学的研究特点、现状及部分进展,并据此对该领域的未来研究趋势及重点发展方向作了概括性展望。综合分析认为,对土壤进行宏观调控要以土壤微观性质的认识为前提。新近基于分子尺度微观光谱技术对土壤微观性质的原位观测及认识的飞跃是近年来我国土壤化学研究领域迅速发展的基础;近代土壤学、环境科学、生态学、生物地球化学、化学、生物学以及地质医学等多学科的交叉与渗透又进一步拓展了传统土壤化学研究的领域,促进了土壤化学多个分支学科的形成和发展;立足农业生产,同时着眼于人类生存环境转变,建立具有中国特色的可变电荷土壤化学理论与技术体系,完善现代土壤学理论,是今后中国土壤化学研究的重要发展方向。
回顾土壤化学中重要研究领域的研究进展,可为21世纪土壤科学的长远发展提供基础学科分支的理论依据。本文在简短回顾我国土壤化学发展历程的基础上,总结讨论了近年来我国土壤化学的研究特点、现状及部分进展,并据此对该领域的未来研究趋势及重点发展方向作了概括性展望。综合分析认为,对土壤进行宏观调控要以土壤微观性质的认识为前提。新近基于分子尺度微观光谱技术对土壤微观性质的原位观测及认识的飞跃是近年来我国土壤化学研究领域迅速发展的基础;近代土壤学、环境科学、生态学、生物地球化学、化学、生物学以及地质医学等多学科的交叉与渗透又进一步拓展了传统土壤化学研究的领域,促进了土壤化学多个分支学科的形成和发展;立足农业生产,同时着眼于人类生存环境转变,建立具有中国特色的可变电荷土壤化学理论与技术体系,完善现代土壤学理论,是今后中国土壤化学研究的重要发展方向。
2008, 45(5):830-836.
DOI: trxb10.11766/200805060508
摘要:
土壤生物是土壤发生与发展的重要推动力,是土壤生态系统中最为活跃的组成部分。本文在系统查阅近10年来国内外土壤生物学文献的基础上,分析了中国土壤生物学研究的现状特点,从土壤生态学、土壤生物化学、土壤微生物学、土壤?植物系统、土壤动物学几个方面概括了土壤生物学研究的主要进展。结合国际土壤科学发展的前沿和热点问题,建议重点开展土壤生物与全球环境变化、土壤生物与土壤质量、土壤生物多样性与生态功能、微生物宏基因组学与活性物质开发、土壤污染与生物修复、土壤酶学与元蛋白质组技术等方面的研究。
土壤生物是土壤发生与发展的重要推动力,是土壤生态系统中最为活跃的组成部分。本文在系统查阅近10年来国内外土壤生物学文献的基础上,分析了中国土壤生物学研究的现状特点,从土壤生态学、土壤生物化学、土壤微生物学、土壤?植物系统、土壤动物学几个方面概括了土壤生物学研究的主要进展。结合国际土壤科学发展的前沿和热点问题,建议重点开展土壤生物与全球环境变化、土壤生物与土壤质量、土壤生物多样性与生态功能、微生物宏基因组学与活性物质开发、土壤污染与生物修复、土壤酶学与元蛋白质组技术等方面的研究。
2008, 45(5):837-845.
DOI: trxb10.11766/200806280509
摘要:
盐渍土在我国广泛分布,西北、华北、东北及沿海是我国盐渍土的主要集中分布地区,耕地中也有大量盐渍化土壤分布。盐渍土是我国最主要的中低产土壤类型之一,人类活动对其作用明显。本文回顾了我国盐渍土研究工作的发展历程,分析了我国目前盐渍土相关研究工作的现状和近期主要研究工作进展,并结合目前国内外相关研究的前沿和热点问题,提出了我国盐渍土研究的展望。建议重点进行土壤盐渍化评估和预警、土壤水盐运移过程及其模拟、植物与土壤盐分相互作用机制、土壤水盐优化调控、盐碱障碍治理与修复和盐渍化的生态环境效应等方面的研究。
盐渍土在我国广泛分布,西北、华北、东北及沿海是我国盐渍土的主要集中分布地区,耕地中也有大量盐渍化土壤分布。盐渍土是我国最主要的中低产土壤类型之一,人类活动对其作用明显。本文回顾了我国盐渍土研究工作的发展历程,分析了我国目前盐渍土相关研究工作的现状和近期主要研究工作进展,并结合目前国内外相关研究的前沿和热点问题,提出了我国盐渍土研究的展望。建议重点进行土壤盐渍化评估和预警、土壤水盐运移过程及其模拟、植物与土壤盐分相互作用机制、土壤水盐优化调控、盐碱障碍治理与修复和盐渍化的生态环境效应等方面的研究。
2008, 45(5):846-851.
DOI: trxb10.11766/200806220510
摘要:
结合国内外研究现状和发展趋势分析,提出开展土壤环境的生物地球化学过程、质量演变和风险管理研究。认为将土壤环境划分为内部、界面和外部三部分,有助于认识土壤环境中污染物的交换与循环规律及其相互影响。强调了开展土壤环境的物理-化学-生物学-地学交叉、综合研究的必要性,并从土壤颗粒表面-溶液、土壤-生物、土壤-植物、土壤-大气、土壤-水体等土壤环境子系统探讨了科学问题,展望了未来研究方向,旨在促进不同尺度土壤环境的质量变化规律与修复调控研究。
结合国内外研究现状和发展趋势分析,提出开展土壤环境的生物地球化学过程、质量演变和风险管理研究。认为将土壤环境划分为内部、界面和外部三部分,有助于认识土壤环境中污染物的交换与循环规律及其相互影响。强调了开展土壤环境的物理-化学-生物学-地学交叉、综合研究的必要性,并从土壤颗粒表面-溶液、土壤-生物、土壤-植物、土壤-大气、土壤-水体等土壤环境子系统探讨了科学问题,展望了未来研究方向,旨在促进不同尺度土壤环境的质量变化规律与修复调控研究。
2008, 45(5):852-864.
DOI: trxb10.11766/200805150511
摘要:
回顾了中国化学肥料生产、应用的发展历程,探讨了由于化肥施用所引起的土壤养分平衡的变化;着重对稳定型肥料、复合肥和包膜肥三项新型肥料技术的研究进展进行了较为翔实的综述;基于我国化肥产业的现状,指出了我国化肥存在着品种结构不合理、投入量低、化肥资源配置不合理、养分投入比例不平衡、新型高效肥料发展缓慢等一系列问题,并对这些问题进行了分析;最后展望了我国肥料发展的趋势。
回顾了中国化学肥料生产、应用的发展历程,探讨了由于化肥施用所引起的土壤养分平衡的变化;着重对稳定型肥料、复合肥和包膜肥三项新型肥料技术的研究进展进行了较为翔实的综述;基于我国化肥产业的现状,指出了我国化肥存在着品种结构不合理、投入量低、化肥资源配置不合理、养分投入比例不平衡、新型高效肥料发展缓慢等一系列问题,并对这些问题进行了分析;最后展望了我国肥料发展的趋势。
2008, 45(5):875-880.
DOI: trxb10.11766/200805080513
摘要:
土壤地质学正伴随着其他学科的发展取得新的进步。本文在论述成土母质与土壤发育、成土母质与土壤分类分区、土壤地质对农业与种植业结构影响、地质背景与土壤地球化学循环等土壤地质学主要研究领域的基础上,分析了土壤地质学与土壤学、地质学、环境地质学、农业地质学、土地科学等其他学科的关系,探讨了土壤地质学未来的重点研究领域和发展方向,以期推动土壤地质学研究的发展。
土壤地质学正伴随着其他学科的发展取得新的进步。本文在论述成土母质与土壤发育、成土母质与土壤分类分区、土壤地质对农业与种植业结构影响、地质背景与土壤地球化学循环等土壤地质学主要研究领域的基础上,分析了土壤地质学与土壤学、地质学、环境地质学、农业地质学、土地科学等其他学科的关系,探讨了土壤地质学未来的重点研究领域和发展方向,以期推动土壤地质学研究的发展。
2008, 45(5):881-891.
DOI: trxb10.11766/200805070514
摘要:
重点论述森林土壤学科自新中国成立以来研究工作进展与未来的展望。近60年来,我国森林土壤科学工作者调查、研究了我国森林土壤资源的分布、土壤理化性质和生物学活性,提出了保护和合理利用森林土壤资源的综合技术途径与经营措施。在认识森林土壤分布规律的同时,不断地揭示不同立地条件下森林与土壤之间相互作用的动态变化规律。并依据森林土壤功能与其组成、结构、性质一致性原理,阐明人工林土壤质量演化过程与作用机理,调控森林土壤性质的动态变化,改良土壤性质,维护和恢复森林土壤功能,提高森林土壤生产力,不断地为林业生产实践提供科学依据和有价值的经营措施,实现永续经营。
重点论述森林土壤学科自新中国成立以来研究工作进展与未来的展望。近60年来,我国森林土壤科学工作者调查、研究了我国森林土壤资源的分布、土壤理化性质和生物学活性,提出了保护和合理利用森林土壤资源的综合技术途径与经营措施。在认识森林土壤分布规律的同时,不断地揭示不同立地条件下森林与土壤之间相互作用的动态变化规律。并依据森林土壤功能与其组成、结构、性质一致性原理,阐明人工林土壤质量演化过程与作用机理,调控森林土壤性质的动态变化,改良土壤性质,维护和恢复森林土壤功能,提高森林土壤生产力,不断地为林业生产实践提供科学依据和有价值的经营措施,实现永续经营。
2008, 45(5):892-900.
DOI: trxb10.11766/20071230450515
摘要:
土壤微生物多样性是指土壤生态系统中所有的微生物种类、它们拥有的基因以及这些微生物与环境之间相互作用的多样化程度,当前研究主要集中在物种多样性、遗传多样性、结构多样性及功能多样性等4个方面。土壤微生物多样性作为全球性研究迄今仅有10余年时间,但已呈现对象广、内容多、水平宽、方法新等特点,特别是分子生物学技术在很大程度上决定并体现了其研究水平和发展进程。然而,如何进一步改进土壤微生物的培养技能、加强土壤宏基因组学分析与应用、耦合土壤微生物多样性与生态功能、揭示土壤微域结构的影响机制是土壤微生物多样性研究的4个关键科学问题。当然,土壤微生物多样性的生态系统服务功能是其根本价值所在,主要包括有机物分解、物质循环和生态安全调控等3个方面。今后,土壤微生物多样性研究应紧紧围绕其与土壤生物过程、生态服务功能三者之间的联系,着重建立土壤微生物多样性的研究指标和方法体系,进而阐明人类生产活动影响土壤微生物多样性及其生态服务功能的土壤生物过程。
土壤微生物多样性是指土壤生态系统中所有的微生物种类、它们拥有的基因以及这些微生物与环境之间相互作用的多样化程度,当前研究主要集中在物种多样性、遗传多样性、结构多样性及功能多样性等4个方面。土壤微生物多样性作为全球性研究迄今仅有10余年时间,但已呈现对象广、内容多、水平宽、方法新等特点,特别是分子生物学技术在很大程度上决定并体现了其研究水平和发展进程。然而,如何进一步改进土壤微生物的培养技能、加强土壤宏基因组学分析与应用、耦合土壤微生物多样性与生态功能、揭示土壤微域结构的影响机制是土壤微生物多样性研究的4个关键科学问题。当然,土壤微生物多样性的生态系统服务功能是其根本价值所在,主要包括有机物分解、物质循环和生态安全调控等3个方面。今后,土壤微生物多样性研究应紧紧围绕其与土壤生物过程、生态服务功能三者之间的联系,着重建立土壤微生物多样性的研究指标和方法体系,进而阐明人类生产活动影响土壤微生物多样性及其生态服务功能的土壤生物过程。
2008, 45(5):901-914.
DOI: trxb10.11766/200805160516
摘要:
土壤碳循环是与全球气候变化密切相关的重要地球表层系统过程,是国际地学和生态学界近年来的热点领域。本文简要概述了国际土壤碳循环研究的进展和发展态势,着重讨论了中国稻田土壤固碳研究已获得的认识。提出碳循环研究越来越走向与生物学的结合,且越来越依赖于长期试验和观测。中国稻田土壤的固碳水平、潜力已有较丰富的认识和资料积累,在团聚体尺度上也开展了较多的固碳机理的研究,包括物理保护、化学结合、生物学的稳定等。无论是野外还是实验室的培养均表明稻田土壤碳矿化潜力较低,这与团聚体的物理保护有关外,还与稻田土壤中存在的碳的化学结合而稳定的机制有关;固碳与农田生态系统生产力和生态服务功能的耦合机制是当前稻田土壤固碳研究的中心内容,一些研究已经表明生物多样性可能是控制碳稳定和温室气体减排与生产力提高的关键因素。未来研究的重点是定量表征固碳中碳更新的关键环节,同时需要加强对作物-土壤微生物相互作用对碳输入、转化和固定的影响及机理的研究。中国稻田土壤固碳与农业发展意义值得进一步重视。
土壤碳循环是与全球气候变化密切相关的重要地球表层系统过程,是国际地学和生态学界近年来的热点领域。本文简要概述了国际土壤碳循环研究的进展和发展态势,着重讨论了中国稻田土壤固碳研究已获得的认识。提出碳循环研究越来越走向与生物学的结合,且越来越依赖于长期试验和观测。中国稻田土壤的固碳水平、潜力已有较丰富的认识和资料积累,在团聚体尺度上也开展了较多的固碳机理的研究,包括物理保护、化学结合、生物学的稳定等。无论是野外还是实验室的培养均表明稻田土壤碳矿化潜力较低,这与团聚体的物理保护有关外,还与稻田土壤中存在的碳的化学结合而稳定的机制有关;固碳与农田生态系统生产力和生态服务功能的耦合机制是当前稻田土壤固碳研究的中心内容,一些研究已经表明生物多样性可能是控制碳稳定和温室气体减排与生产力提高的关键因素。未来研究的重点是定量表征固碳中碳更新的关键环节,同时需要加强对作物-土壤微生物相互作用对碳输入、转化和固定的影响及机理的研究。中国稻田土壤固碳与农业发展意义值得进一步重视。
2008, 45(5):915-924.
DOI: trxb10.11766/200805200517
摘要:
总结了近年来在全国粮食主产区进行的1 333个田间试验结果,分析了目前条件下中国主要粮食作物水稻、小麦和玉米氮磷钾肥的偏生产力、农学效率、肥料利用率和生理利用率等,发现水稻、小麦和玉米的氮肥农学效率分别为10.4 kg kg-1、8.0 kg kg-1和9.8 kg kg-1,氮肥利用率分别为28.3%、28.2%和26.1%,远低于国际水平,与20世纪80年代相比呈下降趋势。造成肥料利用率低的主要原因包括高产农田过量施肥,忽视土壤和环境养分的利用,作物产量潜力未得到充分发挥以及养分损失未能得到有效阻控等。要大幅度提高肥料利用率就必须从植物营养学、土壤学、农学等多学科联合攻关入手,充分利用来自土壤和环境的养分资源,实现根层养分供应与高产作物需求在数量上匹配、时间上同步、空间上一致,同时提高作物产量和养分利用效率,协调作物高产与环境保护。
总结了近年来在全国粮食主产区进行的1 333个田间试验结果,分析了目前条件下中国主要粮食作物水稻、小麦和玉米氮磷钾肥的偏生产力、农学效率、肥料利用率和生理利用率等,发现水稻、小麦和玉米的氮肥农学效率分别为10.4 kg kg-1、8.0 kg kg-1和9.8 kg kg-1,氮肥利用率分别为28.3%、28.2%和26.1%,远低于国际水平,与20世纪80年代相比呈下降趋势。造成肥料利用率低的主要原因包括高产农田过量施肥,忽视土壤和环境养分的利用,作物产量潜力未得到充分发挥以及养分损失未能得到有效阻控等。要大幅度提高肥料利用率就必须从植物营养学、土壤学、农学等多学科联合攻关入手,充分利用来自土壤和环境的养分资源,实现根层养分供应与高产作物需求在数量上匹配、时间上同步、空间上一致,同时提高作物产量和养分利用效率,协调作物高产与环境保护。
2008, 45(5):925-932.
DOI: trxb10.11766/200805160518
摘要:
随着我国农业和农村经济的快速发展,传统意义上的有机肥已经变成了固体有机废弃物而随地弃置,不仅浪费了大量的养分资源,更污染了我国的生态环境。本文总结了近年来我国有机(类)肥料研究与开发的主要进展,着重介绍有机(类)肥料产品的最新而成熟的生产技术以及施用技术,不仅为开展有机(类)肥料研究提供一些方向和思路,也为我国有机(类)肥料产业发展提供技术支撑,为发展我国可持续农业提供有效途径。
随着我国农业和农村经济的快速发展,传统意义上的有机肥已经变成了固体有机废弃物而随地弃置,不仅浪费了大量的养分资源,更污染了我国的生态环境。本文总结了近年来我国有机(类)肥料研究与开发的主要进展,着重介绍有机(类)肥料产品的最新而成熟的生产技术以及施用技术,不仅为开展有机(类)肥料研究提供一些方向和思路,也为我国有机(类)肥料产业发展提供技术支撑,为发展我国可持续农业提供有效途径。
> 研究论文
2008, 45(5):933-942.
DOI: trxb10.11766/200701180519
摘要:
采用全国第二次土壤普查数据结合作者的实测数据,利用1:100万土壤数据库对青藏高原土壤有机质层、土壤矿质层及整个剖面的土壤有机碳密度和土壤有机碳储量分别进行了估算。结果表明:青藏高原的平均土壤有机碳密度约为C 7.2 kg m-2,较前人的C 8.01~19.05 kg m-2全国平均土壤有机碳密度偏低。青藏高原总的土壤有机碳储量约为18.37 Pg,其中有机质层土壤有机碳储量约占38.14%,矿质层土壤有机碳储量则占61.86%。
采用全国第二次土壤普查数据结合作者的实测数据,利用1:100万土壤数据库对青藏高原土壤有机质层、土壤矿质层及整个剖面的土壤有机碳密度和土壤有机碳储量分别进行了估算。结果表明:青藏高原的平均土壤有机碳密度约为C 7.2 kg m-2,较前人的C 8.01~19.05 kg m-2全国平均土壤有机碳密度偏低。青藏高原总的土壤有机碳储量约为18.37 Pg,其中有机质层土壤有机碳储量约占38.14%,矿质层土壤有机碳储量则占61.86%。
2008, 45(5):943-949.
DOI: trxb10.11766/200711290520
摘要:
在紫色丘陵区采集了因水分状况影响而形成的4种类型紫色水稻土土样,利用湿筛法获得不同粒径的团聚体,分析了其有机碳和不同土壤发生层中易氧化碳、微生物生物量碳和水溶性碳含量。结果表明,A层土壤中>2 mm的团聚体以潜育型水稻土和渗育型水稻土最高,分别占76.65%和75.92%,其次是潴育型水稻土占43.86%,淹育型水稻土只有13.10%;不同土壤发生层间土壤团聚体的组成也存在较大的差异;除潴育型水稻土的P层外,其余各层土壤的有机碳53.7%~96.2%均分布在>0.25 mm团聚体中;潜育型水稻土的微生物生物量碳和易氧化碳含量在4种水稻土中最高,分别为282.5 mg kg-1和6.59 g kg-1,水溶性有机碳则以渗育型水稻土最高;有机碳含量与>2 mm团聚体含量呈极显著正相关关系,与<0.25 mm微团聚体数量呈显著负相关关系。
在紫色丘陵区采集了因水分状况影响而形成的4种类型紫色水稻土土样,利用湿筛法获得不同粒径的团聚体,分析了其有机碳和不同土壤发生层中易氧化碳、微生物生物量碳和水溶性碳含量。结果表明,A层土壤中>2 mm的团聚体以潜育型水稻土和渗育型水稻土最高,分别占76.65%和75.92%,其次是潴育型水稻土占43.86%,淹育型水稻土只有13.10%;不同土壤发生层间土壤团聚体的组成也存在较大的差异;除潴育型水稻土的P层外,其余各层土壤的有机碳53.7%~96.2%均分布在>0.25 mm团聚体中;潜育型水稻土的微生物生物量碳和易氧化碳含量在4种水稻土中最高,分别为282.5 mg kg-1和6.59 g kg-1,水溶性有机碳则以渗育型水稻土最高;有机碳含量与>2 mm团聚体含量呈极显著正相关关系,与<0.25 mm微团聚体数量呈显著负相关关系。
2008, 45(5):950-956.
DOI: trxb10.11766/200704040521
摘要:
分析比较了浙江慈溪耕作年限为50、100、500、700、1 000、2 000 a的水稻土剖面和不同粒级复合体中有机碳的分布特征,并利用红外光谱技术,探讨了长期耕作对水稻土腐殖质结构和功能基团的影响。结果表明,耕作年限在50~2 000 a范围内,稻田耕作表层有机碳含量受耕作年限影响不大,随着耕作年限的增加,约30~60 cm深度土层中有机碳含量有升高趋势。稻田土壤0~40 cm土层和40~80 cm土层有机碳储量变化幅度(Δ)随着耕作年限的增加逐渐下降,表明早期开垦的水稻土仍有很大的固碳潜力。100、500、1 000a水稻土耕作表层中,<2μm复合体的有机碳含量受耕作年限影响不大;随着耕作年限延长,<2μm复合体有机碳分配系数不断增大,10~50μm复合体有机碳分配系数则呈下降趋势。100、500、700 a水稻土胡敏酸的芳化度随耕作年限增加有所提高,500和700 a水稻土胡敏酸的脂肪族-CH2-、-CH3基团含量要高于100 a水稻土,胡敏酸的聚合程度基本上不受耕作年限影响。
分析比较了浙江慈溪耕作年限为50、100、500、700、1 000、2 000 a的水稻土剖面和不同粒级复合体中有机碳的分布特征,并利用红外光谱技术,探讨了长期耕作对水稻土腐殖质结构和功能基团的影响。结果表明,耕作年限在50~2 000 a范围内,稻田耕作表层有机碳含量受耕作年限影响不大,随着耕作年限的增加,约30~60 cm深度土层中有机碳含量有升高趋势。稻田土壤0~40 cm土层和40~80 cm土层有机碳储量变化幅度(Δ)随着耕作年限的增加逐渐下降,表明早期开垦的水稻土仍有很大的固碳潜力。100、500、1 000a水稻土耕作表层中,<2μm复合体的有机碳含量受耕作年限影响不大;随着耕作年限延长,<2μm复合体有机碳分配系数不断增大,10~50μm复合体有机碳分配系数则呈下降趋势。100、500、700 a水稻土胡敏酸的芳化度随耕作年限增加有所提高,500和700 a水稻土胡敏酸的脂肪族-CH2-、-CH3基团含量要高于100 a水稻土,胡敏酸的聚合程度基本上不受耕作年限影响。
2008, 45(5):957-963.
DOI: trxb10.11766/200701260522
摘要:
通过田间试验对半干旱地区甘肃省秦安县果园环境因素(蒸发量、降雨量、近地面空气温度和湿度、土温、土壤水分)与表层土壤的积盐关系进行了研究。结果表明:在综合环境因素的影响下,不同土层的全盐含量随着潜在累积蒸发量的增加而增大,表现为正相关。土壤温度升高,不同土层土壤均有积盐的趋势。土壤0~2 cm、2~5 cm、5~10 cm土层随着水分含量的增加有积盐的趋势,而15~20 cm和20~25 cm土层随着水分含量的增加有脱盐的趋势。土壤积盐受多种因素综合作用的影响。在果树生育期4~8月,15~20 cm土层土壤盐分含量和土壤水分、气温具有较好的耦合效应,其模型为Y(土壤盐分)=0.002 7-0.000 2X1(气温)+0.015 4X2(含水量),(p=0.004 7)。因此,根据模型,在生育期4~8月,低气温和高土壤含水量正是该层土壤积盐期。根据气象因子对积盐的影响,科学地提出了15~20 cm土层为盐分的"活动面"的概念。
通过田间试验对半干旱地区甘肃省秦安县果园环境因素(蒸发量、降雨量、近地面空气温度和湿度、土温、土壤水分)与表层土壤的积盐关系进行了研究。结果表明:在综合环境因素的影响下,不同土层的全盐含量随着潜在累积蒸发量的增加而增大,表现为正相关。土壤温度升高,不同土层土壤均有积盐的趋势。土壤0~2 cm、2~5 cm、5~10 cm土层随着水分含量的增加有积盐的趋势,而15~20 cm和20~25 cm土层随着水分含量的增加有脱盐的趋势。土壤积盐受多种因素综合作用的影响。在果树生育期4~8月,15~20 cm土层土壤盐分含量和土壤水分、气温具有较好的耦合效应,其模型为Y(土壤盐分)=0.002 7-0.000 2X1(气温)+0.015 4X2(含水量),(p=0.004 7)。因此,根据模型,在生育期4~8月,低气温和高土壤含水量正是该层土壤积盐期。根据气象因子对积盐的影响,科学地提出了15~20 cm土层为盐分的"活动面"的概念。
2008, 45(5):964-970.
DOI: trxb10.11766/200704120523
摘要:
将小波诊断技术应用于1978年以来江苏省耕地数量波动及其影响因素的多时间尺度分析,揭示了耕地数量波动周期及其与影响因子的相互关系,同时对江苏省耕地数量波动趋势进行了定性预测。研究结果表明:(1)江苏省耕地面积波动主要存在7 a、15 a和27 a的特征时间尺度,在27 a的特征时间尺度上,对江苏省耕地数量起控制作用的两种因素为GDP和人口数量,而在15 a的特征时间尺度上,则主要为GDP,并且两种因素在不同时间尺度下对耕地数量的影响均为负面效应;(2)江苏省耕地数量将继续减少,但随着国家政府对耕地快速减少问题的重视和一系列土地调控政策的颁布与实施,减少速率将有所下降。
将小波诊断技术应用于1978年以来江苏省耕地数量波动及其影响因素的多时间尺度分析,揭示了耕地数量波动周期及其与影响因子的相互关系,同时对江苏省耕地数量波动趋势进行了定性预测。研究结果表明:(1)江苏省耕地面积波动主要存在7 a、15 a和27 a的特征时间尺度,在27 a的特征时间尺度上,对江苏省耕地数量起控制作用的两种因素为GDP和人口数量,而在15 a的特征时间尺度上,则主要为GDP,并且两种因素在不同时间尺度下对耕地数量的影响均为负面效应;(2)江苏省耕地数量将继续减少,但随着国家政府对耕地快速减少问题的重视和一系列土地调控政策的颁布与实施,减少速率将有所下降。
> 创刊60周年特邀论文
2008, 45(5):965-874.
DOI: trxb10.11766/200805160512
摘要:
1978年后,特别是进入20世纪90年代以来,中国土壤科学的高等教育发展迅速。目前在全国高校和研究机构已经形成了一个从本科生教育到硕士、博士研究生培养,包括学术型和应用型人才培养在内、学科方向齐全的完整的土壤科学高等教育体系,基本上满足了我国国民经济和社会发展对土壤科学专门人才数量上的需求。面对粮食安全、人类健康以及日益突出的资源与环境压力,土壤科学教育应不断为满足农业、农村和社会可持续发展的需要,提供高质量的优秀人才。
1978年后,特别是进入20世纪90年代以来,中国土壤科学的高等教育发展迅速。目前在全国高校和研究机构已经形成了一个从本科生教育到硕士、博士研究生培养,包括学术型和应用型人才培养在内、学科方向齐全的完整的土壤科学高等教育体系,基本上满足了我国国民经济和社会发展对土壤科学专门人才数量上的需求。面对粮食安全、人类健康以及日益突出的资源与环境压力,土壤科学教育应不断为满足农业、农村和社会可持续发展的需要,提供高质量的优秀人才。
> 研究论文
2008, 45(5):971-977.
DOI: trxb10.11766/200705040524
摘要:
以亚热带丘陵地区为对象,以该区4 km×3 km的5 m、10 m、15 m、20 m、25 m、30 m数字高程模型(DEM)为基础,建立多元线性土壤-景观模型,并应用该模型预测研究区内土壤表层有机质含量分布,进而比较不同分辨率DEM中土壤-景观模型及其预测制图的精度。结果表明:在本研究区11 km2范围内,随着DEM栅格分辨率降低,坡度、曲率、比汇水面积(对数)频度均表现出了向其中值区集中的趋势;地形因子的这一变化规律对土壤-景观模型的影响较小,例如模型的变量、变量系数及R2在不同分辨率DEM中的差异很小;但地形因子的这一变化规律对模型预测制图的精度具有较大影响,各项指标均说明,模型在10~25 m DEM中的制图精度较高,而在更高分辨率(5 m)或更低分辨率(30 m)DEM中较低。本研究结果对其他亚热带丘陵地区具有一定的指示意义。
以亚热带丘陵地区为对象,以该区4 km×3 km的5 m、10 m、15 m、20 m、25 m、30 m数字高程模型(DEM)为基础,建立多元线性土壤-景观模型,并应用该模型预测研究区内土壤表层有机质含量分布,进而比较不同分辨率DEM中土壤-景观模型及其预测制图的精度。结果表明:在本研究区11 km2范围内,随着DEM栅格分辨率降低,坡度、曲率、比汇水面积(对数)频度均表现出了向其中值区集中的趋势;地形因子的这一变化规律对土壤-景观模型的影响较小,例如模型的变量、变量系数及R2在不同分辨率DEM中的差异很小;但地形因子的这一变化规律对模型预测制图的精度具有较大影响,各项指标均说明,模型在10~25 m DEM中的制图精度较高,而在更高分辨率(5 m)或更低分辨率(30 m)DEM中较低。本研究结果对其他亚热带丘陵地区具有一定的指示意义。
2008, 45(5):978-986.
DOI: trxb10.11766/200705170525
摘要:
采用批平衡吸附试验研究了诺氟沙星在河南封丘潮土、江西鹰潭红壤、苏南常熟水稻土和南京黄棕壤等4种土壤中的吸附热力学和动力学行为。结果表明,诺氟沙星在4种供试土壤的Fruendlich吸附参数值Kf随温度升高(15℃、25℃和35℃)而减小;在低土壤溶液pH下诺氟沙星的吸附焓变值△H°较大,而高pH下则较小。用氢氧化钠或盐酸溶液分别调节红壤pH从5.20到8.00,水稻土pH从6.14至8.20,黄棕壤pH从7.78至5.80和潮土pH从8.08至5.90,其△H°与pH之间的关系同样呈现如上关系。这证实4种土壤对诺氟沙星的吸附作用力差异较大。低pH(5.20~6.14)下,诺氟沙星在土壤中的吸附以离子交换和氢键等为主;而高pH(7.78~8.20)下,则以相对较弱的范德华力、疏水作用等为主。诺氟沙星的土壤吸附过程迅速达到平衡,其反应动力学用Elovich方程和双常数方程拟合结果最好。
采用批平衡吸附试验研究了诺氟沙星在河南封丘潮土、江西鹰潭红壤、苏南常熟水稻土和南京黄棕壤等4种土壤中的吸附热力学和动力学行为。结果表明,诺氟沙星在4种供试土壤的Fruendlich吸附参数值Kf随温度升高(15℃、25℃和35℃)而减小;在低土壤溶液pH下诺氟沙星的吸附焓变值△H°较大,而高pH下则较小。用氢氧化钠或盐酸溶液分别调节红壤pH从5.20到8.00,水稻土pH从6.14至8.20,黄棕壤pH从7.78至5.80和潮土pH从8.08至5.90,其△H°与pH之间的关系同样呈现如上关系。这证实4种土壤对诺氟沙星的吸附作用力差异较大。低pH(5.20~6.14)下,诺氟沙星在土壤中的吸附以离子交换和氢键等为主;而高pH(7.78~8.20)下,则以相对较弱的范德华力、疏水作用等为主。诺氟沙星的土壤吸附过程迅速达到平衡,其反应动力学用Elovich方程和双常数方程拟合结果最好。
2008, 45(5):987-993.
DOI: trxb10.11766/200705140526
摘要:
利用实验室水培模拟轻度镉污染土壤研究了13个大白菜品种苗期吸收积累镉的差异。结果表明,不同品种大白菜地上部和根部的镉含量存在显著差异,其中,603大白菜地上部镉含量较低(104.7 mg kg-1),耐性指数较高,在轻度镉污染土壤上种植603大白菜有利于降低镉污染的人类健康风险。不同大白菜品种在受到Cd胁迫时,其叶绿素含量和组成均有显著差异,为耐性机理研究提供了理论依据。
利用实验室水培模拟轻度镉污染土壤研究了13个大白菜品种苗期吸收积累镉的差异。结果表明,不同品种大白菜地上部和根部的镉含量存在显著差异,其中,603大白菜地上部镉含量较低(104.7 mg kg-1),耐性指数较高,在轻度镉污染土壤上种植603大白菜有利于降低镉污染的人类健康风险。不同大白菜品种在受到Cd胁迫时,其叶绿素含量和组成均有显著差异,为耐性机理研究提供了理论依据。
2008, 45(5):994-999.
DOI: trxb10.11766/200702130527
摘要:
在对石油污染土壤理化性质和微生物数量研究的基础上,通过接种含石油降解菌的菌剂、添加营养、定期翻动以及栽种植物等方式对其进行了修复。试验表明,添加氮磷等营养后,土壤中的烃降解菌明显增加,石油降解速率显著加快,但接种菌剂以及定期翻动对降解率没有显著影响。在修复试验进行到120 d后,对部分处理进行了植物修复。试验表明栽种狼尾草后,土壤中石油降解速率显著加快,生物毒性明显降低。另外,试验结束后对土壤中的总DNA进行了提取和基于16S rDNA V3区的PCR-DGGE研究。结果表明,经过修复处理改变了土壤中优势细菌的群落结构,使土壤细菌多样性增强。
在对石油污染土壤理化性质和微生物数量研究的基础上,通过接种含石油降解菌的菌剂、添加营养、定期翻动以及栽种植物等方式对其进行了修复。试验表明,添加氮磷等营养后,土壤中的烃降解菌明显增加,石油降解速率显著加快,但接种菌剂以及定期翻动对降解率没有显著影响。在修复试验进行到120 d后,对部分处理进行了植物修复。试验表明栽种狼尾草后,土壤中石油降解速率显著加快,生物毒性明显降低。另外,试验结束后对土壤中的总DNA进行了提取和基于16S rDNA V3区的PCR-DGGE研究。结果表明,经过修复处理改变了土壤中优势细菌的群落结构,使土壤细菌多样性增强。
2008, 45(5):1000-1006.
DOI: trxb10.11766/200703050528
摘要:
采用主成分分析法研究了太湖地区水稻土25 a长期定位试验稻麦两季的土壤酶活性与土壤肥力之间的相互关系。结果表明,稻麦两季的脲酶、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、β-葡糖苷酶和芳基硫酸酯酶活性与肥力因子大都具有不同程度的显著线性相关关系。特别是酸性磷酸酶和β-葡糖苷酶,其稻麦两季的酶活性与pH、速效氮、速效磷和有机质之间均呈显著或极显著线性相关。结合土壤酶活性及肥力因子对稻麦两季14种处理进行分析,筛选出影响土壤肥力的主要因子群并进行了综合评价:土壤酶活性可作为反映土壤肥力的重要指标,且磷酸酶、芳基硫酸酯酶和β-葡糖苷酶活性作为综合评价指标优于脲酶。氮磷肥配施是最优的培肥模式;在施用其他肥料的基础上增施磷肥能够提高土壤肥力;不施肥或仅施有机肥均会导致土壤肥力的退化;秸秆还田可提高麦季土壤肥力水平,而对稻季的无明显影响。
采用主成分分析法研究了太湖地区水稻土25 a长期定位试验稻麦两季的土壤酶活性与土壤肥力之间的相互关系。结果表明,稻麦两季的脲酶、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、β-葡糖苷酶和芳基硫酸酯酶活性与肥力因子大都具有不同程度的显著线性相关关系。特别是酸性磷酸酶和β-葡糖苷酶,其稻麦两季的酶活性与pH、速效氮、速效磷和有机质之间均呈显著或极显著线性相关。结合土壤酶活性及肥力因子对稻麦两季14种处理进行分析,筛选出影响土壤肥力的主要因子群并进行了综合评价:土壤酶活性可作为反映土壤肥力的重要指标,且磷酸酶、芳基硫酸酯酶和β-葡糖苷酶活性作为综合评价指标优于脲酶。氮磷肥配施是最优的培肥模式;在施用其他肥料的基础上增施磷肥能够提高土壤肥力;不施肥或仅施有机肥均会导致土壤肥力的退化;秸秆还田可提高麦季土壤肥力水平,而对稻季的无明显影响。
2008, 45(5):1007-1014.
DOI: trxb10.11766/200702160529
摘要:
应用类群属数、个体密度、多样性指数和MI指数等多个群落参数,研究刈割活动对松嫩平原碱化羊草草地土壤螨类群落特征的影响。本研究共捕获土壤螨类1 515只,分别隶属于3亚目61属。研究结果表明,刈割活动影响土壤螨类群落组成,其中主要是减少了隐气门亚目的个体数量;与围栏封育相比,刈割活动样地土壤螨类个体密度、群落多样性H'指数和丰富度SR指数显著下降,刈割活动明显降低土壤螨类群落结构的复杂程度和稳定性;土壤中气门亚目螨类群落结构样地间相比,刈割活动样地MI指数也显著减少,刈割活动限制了土壤捕食性螨类k选择类群比例的增长;此外,土壤甲螨群落MGP分析表明,两类处理样地间甲螨结构同样存在差异,其中刈割活动明显影响大孔低等甲螨的存在。
应用类群属数、个体密度、多样性指数和MI指数等多个群落参数,研究刈割活动对松嫩平原碱化羊草草地土壤螨类群落特征的影响。本研究共捕获土壤螨类1 515只,分别隶属于3亚目61属。研究结果表明,刈割活动影响土壤螨类群落组成,其中主要是减少了隐气门亚目的个体数量;与围栏封育相比,刈割活动样地土壤螨类个体密度、群落多样性H'指数和丰富度SR指数显著下降,刈割活动明显降低土壤螨类群落结构的复杂程度和稳定性;土壤中气门亚目螨类群落结构样地间相比,刈割活动样地MI指数也显著减少,刈割活动限制了土壤捕食性螨类k选择类群比例的增长;此外,土壤甲螨群落MGP分析表明,两类处理样地间甲螨结构同样存在差异,其中刈割活动明显影响大孔低等甲螨的存在。
