摘要:土壤水热参数是研究土壤水热传输的基本物理参数。当前热脉冲探针法（HPP）可同步测定土壤水热参数，但该方法仅限于在点尺度下测定。与其具有相同理论基础的加热光纤法（SPHP-DTS），可将测定尺度增大至田间千米尺度，但其测定精度尚未得到有效验证。为了探知SPHP-DTS法的误差，本研究进行了SPHP-DTS法与HPP法测定土壤水热参数的对比试验。结果表明，以HPP为标准，加热光纤法测定热导率的精度RMSE为0.13 W·m–1.·℃–1。SPHP-DTS法测定的热导率显著高于HPP法，主要原因在于加热光纤时产生的温度效应。通过热导率法测定土壤含水率时，在热导率测定误差的影响下，SPHP-DTS法的测定精度明显低于HPP法。SPHP-DTS法测定土壤水热参数的其他误差来源包括光纤与土壤之间多个界面的接触热阻、光纤的温度敏感性、噪音干扰以及温度梯度驱动下的水分迁移。本研究可为SPHP-DTS法提升土壤水热参数测定精度提供理论参考。

摘要:优质耕层快速构建是耕层剥离型“非粮化”土壤复耕前提，但目前缺乏相应的重构材料。应用草本泥炭、苔藓泥炭、稻壳生物炭、木屑生物炭，蔬菜玉米壳及微生物菌剂，按不同配方创制耕层重构材料，并构建相应的评价方法体系。研究表明，苔藓泥炭与稻壳生物炭配置形成的耕层重构材料质地疏松，蓄水保墒能力强；有机质含量高，范围介于658.85～704.92 g·kg-1之间，同时有机碳难降解指数范围为75.27%～84.71%，具备较高的固碳增汇潜力；有机碳、活性碳组分I、总腐殖酸、全氮、全钾、毛管孔隙度、pH可作为耕层重构材料的评价指标体系，结合质量指数模型可以评价耕层重构材料综合质量，依托该体系筛选出了最佳耕层重构材料配方，即当苔藓泥炭（M）与稻壳生物炭（R）按质量比1︰1、2︰1、3︰1，再按质量比10︰1与蔬菜玉米壳（C）（（M+R）10C1、（2M+R）10C1、（3M+R）10C1）混合配置时可以形成优质耕层重构材料；将优质耕层重构材料施入“非粮化”土壤可以显著降低土壤容重、增加土壤有机质及活性养分含量，增强土壤固碳潜力，提高小麦产量。本研究所建立的指标评价体系可以全面客观评价耕层重构材料的综合质量，以苔藓泥炭、稻壳生物炭为原料创制的耕层重构材料在改善土壤质量、提高土壤固碳能力以及恢复作物生产方面均表现出较高的应用价值。

摘要:随着工农业的发展,稻田土壤正面临严重的重金属污染问题,水稻作为南亚和东南亚的主要粮食作物,稻米安全问题显得尤为突出。镉和砷两者在生物地球化学循环上有明显差异,因此镉和砷复合污染水稻土的修复一直是一个棘手的问题。综述了镉砷复合污染水稻土原位钝化技术的研究现状,将钝化技术梳理为氧化还原型、微生物转化累积型、材料型和耦合钝化技术四类。氧化还原型钝化技术重点指出稻田水分调控驱动的氧化还原电位Eh和pH变化、不同元素的生物地球化学循环、有机质等对镉和砷的迁移转化机制;微生物转化累积型钝化技术重点阐明功能微生物对砷和镉的吸收、转化、区室化、菌表吸附等作用机制;材料型钝化技术重点分析现有钝化材料的分类及其与镉和砷的固定化机制;耦合型钝化技术重点总结上述三种技术综合体系下,镉和砷的协同钝化应用。同时对未来镉砷复合污染水稻土的原位钝化修复提出展望,进一步探讨了镉砷在稻田土壤生物地球化学循环过程涉及的新型机制研究方向、修复钝化技术的创新延展趋势;期望在稳产、增产的基础上,寻求一种深度融合现代农业生产模式、保障稻田安全利用的土壤钝化改良技术体系或模式。

摘要:利用膜下滴灌系统，开展膜下滴灌土壤封闭式除草剂施用技术与田间杂草防除效果的关系研究，旨在探明滴灌系统应用除草剂的可能性，为玉米田间滴灌除草技术的合理应用及丰富滴灌施药理论提供科学依据。在三个不同滴灌带间距下，以三种方式滴施40%乙·莠悬乳剂，滴施后对不同分布区域土壤样品进行除草剂浓度检测，在杂草发生期调查防效。结果表明，施用后除草剂在土壤中的分布与滴灌带铺设间距无关，与末次施药后清水冲洗时间相关，冲洗时间越长乙草胺在土壤中的浓度越低，垂直沉降明显，径向扩散距离缩短。通过滴施，以滴灌清水15 min-滴灌药液30 min-滴清水冲洗5 min对杂草的株防效和鲜生物量防效最佳。本研究认为，覆膜玉米田随滴灌水施用土壤封闭除草剂是可行的，省时省工省力，可为玉米田早期杂草的防除提供新方法，实际应用中需要针对不同药剂类型和药剂性质开展实用技术优化研究。

摘要:细沟间和细沟侵蚀剥离和输移土壤的机制不同导致有机碳输移存在差异，然而因研究手段限制，这两种侵蚀方式对有机碳输移的贡献、影响等研究有待深入。本文利用模拟降雨与7Be示踪技术，在定量化分析细沟间和细沟侵蚀对黄土坡面侵蚀产沙贡献的基础上，进一步分析其对有机碳输移的贡献及影响。结果表明5°小区以细沟间侵蚀为主，其产沙贡献率为86%，大于5°的小区以细沟侵蚀为主，其产沙贡献率介于61%~71%之间，在降雨过程中甚至可达96%。降雨过程中坡面侵蚀泥沙有机碳平均富集比为1.16±0.15，细沟间侵蚀泥沙有机碳平均富集比为1.50±0.50，富集可导致有机碳流失率增加0.008~0.028 g·m-2·min-1。坡度大于5°的小区细沟侵蚀对有机碳流失贡献率介于55%~62%之间，低于对侵蚀产沙的贡献，但仍占主导地位。坡面侵蚀产沙量可解释有机碳流失量变化的97%，细沟间侵蚀产沙可解释细沟间有机碳流失量变化的89%。侵蚀过程中剧烈的细沟侵蚀可导致细沟间侵蚀泥沙有机碳的富集比增大。

摘要:土壤环境动态数据可为农业可持续发展和环境管理决策提供科学依据。研发成本低、性能稳定且精度高的土壤监测装备是实现土壤数据快速获取的关键。基于incoPat科技创新情报平台，检索了2000年至2019年期间国内外土壤环境监测装备的专利产出，对专利申请数量、技术构成、区域分布、主要申请人、法律状态等方面进行了分析，以揭示中国土壤环境监测装备领域的研发状况、技术发展趋势和产学研合作情况。结果表明，近年来，中国土壤环境监测装备领域专利数量急剧增加；土壤监测指标从土壤肥力指标向污染物和生物监测指标拓展，结合现代信息技术等新兴技术发展智能化的原位监测装备正在发展，新的研发充分考虑了定性与定量的结合；我国在土壤环境监测装备领域的专利申请人多隶属高校和科研院所，企业参与度较低。综上，土壤污染物和生物指标的监测已成为焦点，生物和信息新技术成果正逐步引入土壤环境监测设备的开发；中国在土壤环境监测装备领域的产学研合作研发亟需加强。

摘要:常用的作物根系生长监测一般采用破坏性采样方法，如土钻法和挖掘法等，虽然精度较高，但很难实现对作物根系生长的原位重复观测。采用桶栽法，利用微根管技术对分蘖期、返青期、拔节期和孕穗期的小麦根系进行了连续观测和采样，获取不同盐胁迫下小麦根长密度和根长等参数，研究不同生长时期小麦根系生长参数随土壤深度分布的规律。结果显示，微根管法获得的小麦根长密度与土钻法所得到的结果呈极显著正相关（r=0.91），且在拔节期和孕穗期二者的相关性最好。通过不同时期根系图像对比及根系参数分析发现，小麦根系在0～10 cm土层分布最多，并随深度增加而减少。此外，随着土壤盐含量的增加，各生长期根长变短；在分蘖期，土壤盐分含量最高（S5，盐分含量6.61 g·kg-1）的小麦根系长度不足对照处理的1/2，至孕穗期，其根系长度甚至低至对照处理的1/3，说明小麦根系受盐分胁迫影响较大，且以孕穗期受胁迫程度最严重，尤其当土壤盐含量超过3 g·kg-1时影响最明显。由此可见，与传统破坏性取样方法相比，微根管技术结合图像处理技术可更好地快速、无损获取小麦根系生长的相关参数，为盐渍化区域作物根系的原位观测研究提供了新的方法。

摘要:土壤污染与修复是土壤学的一个重要分支学科，对推进中国土壤污染管控与修复工作、保障国家土壤环境安全和生态文明建设发挥着重要的科技支撑作用。简要分析了中国土壤污染状况，介绍了国内外土壤污染与修复技术研究现状与发展趋势，指出了我国土壤污染防治科技研发中存在的若干问题，提出了今后我国土壤污染与修复科技研究与发展的总体思路与主要方向等对策建议。

摘要:针对长期浅耕造成的土壤亚表层缺乏有机质和过于紧实以及目前秸秆还田成本高或效果差的实际问题，本文提出了一种简单而有效的快速松土培肥的秸秆还田新模式及相应机具创新和田间工程技术。该技术模式是基于优先快速培肥土壤亚表层的新理念，在条带轮耕深松土壤的同时，将秸秆富集深埋于指定条带的土壤亚表层。我们把这种秸秆还田新模式称为秸秆富集深埋还田（简称“富集深还”）。该模式的主要工程技术是发明研制了秸秆深还筒式犁新机具，通过机械化手段将秸秆富集、粉碎、埋入土壤。具体步骤包括：（1）用指盘式搂草机将玉米秸秆按4:1～8:1富集归行；（2）用秸秆还田筒式犁一体机将秸秆粉碎、风力注入指定条带土壤20-40cm；（3）用免耕播种机在非埋秸秆条带正常免耕播种，实现种还分离，即种植条带（窄行）与埋秸秆条带（宽行）分离。该模式具有秸秆翻压还田与覆盖还田的优点，而克服二者各自的缺点，是秸秆还田与条带少免耕的完美结合，能够实现玉米秸秆连年、机械化全量还田，且不打乱土层顺序、不影响第二年种植。秸秆富集深埋还田，理念新颖，技术可行，对土壤尤其是亚表层有很好的培肥效果。有助于彻底解决秸秆还田成本高或效果差的瓶颈问题，为旱田秸秆田间处理与深厚肥沃耕层构建提供机切实可行的械化工程手段。

摘要:多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）是广泛存在于环境中的一类有毒有机污染物。在PAHs污染土壤修复领域中，运用一些生物化学的方式来强化生物联合修复技术可以有效缩短生物修复的时间，大大提高修复效率，最具发展前景和应用价值。本文主要以植物-微生物、植物-微生物-土壤动物两种生物联合修复方式为对象，结合各自的特点、机理和实例，推断了其修复机制的内在原因，总结了影响土壤中PAHs降解效率的主要因素（包括：PAHs的浓度水平、根系分泌物的种类、外源添加降解菌和土壤动物的数量和种类、菌属或土壤动物之间的种间竞争和部分环境因素等）；同时通过综述近年来国内外强化生物联合修复PAHs污染土壤的技术原理、应用成果和存在的一些问题，指出了不同情况下制约PAHs强化降解进程的潜在限制因子（包括：表面活性剂和固定化微生物的添加量、不同表面活性剂的适度混合、载体材料的性质、固定化方式的选取、土壤养分和水分含量等）；并强调在进行强化修复的过程中，要注重现场应用和安全性评价，为多环芳烃污染土壤的生物联合强化修复研究提供了理论依据和技术参考。