乡村小流域不同土壤景观表土有机质团聚体分布与分子组成变化     

刘纯  赵正  刘晓雨  龙国刚  陈硕桐  林清美  陈敬龙  包旭华  卞荣军  郑聚锋  李恋卿  潘根兴 《植物营养与肥料学报》2022,28(5):798-811

  【目的】  探讨丘陵山区乡村不同土壤景观表土有机质积累的团聚体分布及其化学组成的变化,为认识自然条件和人为利用下土壤有机质的空间变化特点提供新视角。  【方法】  选取江苏省南京市溧水区芳山小流域内保护林地、园地、旱地和稻田等景观样地,采集0—20 cm土壤样品,分析有机碳(SOC)总量。将土壤样品通过湿筛法分出宏团聚体(2000～250 μm)、微团聚体(250～53μm)和粉黏粒(<53 μm) 3个粒径组,测定其中有机碳含量,计算土壤中各团聚体结合态碳的比例。再者,对土壤样品依次进行总溶剂(TSE)提取,碱水解(BHY) 提取和氧化铜氧化(CUO)提取,分别主要得到游离脂、结合态脂和木质素酚,采用气相色谱–质谱联用仪(GC-MS)测定各组分中生物标志物有机分子丰度,计算分子多样性指数。  【结果】  与林地相比,园地、旱地和稻田表土本体有机碳含量分别降低70%、57%和51%,其中宏团聚体结合有机碳的含量分别降低了85%、81%和71%,微团聚体结合有机碳分别降低了74%、79%和67%,粉黏粒结合有机碳则分别降低了48%、18%和3%。表土中提取得到游离态脂类、结合态脂类和木质素酚类的有机分子丰度分别介于2.24～6.74、4.81～14.87和3.51～6.16 mg/g SOC;不同土壤景观间,这些提取态生物标志物分子丰度的变化趋势均表现为林地>稻田>园地>旱地。而木质素酚类丰度表现为林地和稻田相近。相对于林地,园地、旱地和稻田的脂肪酸丰度、烷醇、甾类及萜类等生物标志物分子丰度显著降低,但烷烃分子丰度明显增加,同时微生物来源有机质对土壤有机质的贡献提高;林地及园地土壤中结合态脂类组分以羟基酸丰度较高,而旱地和稻田则以烷酸为主。通过计算的生物标志物分子多样性指数的变化,发现游离态脂类和结合态脂类是林地和稻田高于旱地和园地,而木质素酚是稻田高于旱地,旱地又高于园地和林地。  【结论】  自然林地和农用地土壤的有机碳含量和团聚体结构具有较大差异,在提取态有机分子的组成上也具有不同的组成特征。林地土壤有机碳含量高,宏团聚体、微团聚体和粉黏粒比例均衡,有机碳的团聚体分配也均衡,而且有机质主要以植物源有机碳为主,具有碳链长、分子多样性高等特点。因之,稳定性也高。相反,园地、旱地的有机碳总量低,宏团聚体和微团聚体趋于分解,团聚体结合态有机碳显著减少,而且结合态和游离态脂类有机分子的多样性均显著降低,微生物来源有机碳对土壤有机碳的贡献更高。而稻田土壤有机碳和分子多样性均高于旱地及园地。因此,合理的土壤管理特别是有机物料的投入是提高农地土壤健康程度的重要途径。  相似文献   

不同年限污水灌溉对石灰性褐土理化性质的影响   总被引：12，自引：0，他引：12  

李恋卿  杜慧玲  冯两蕊  冯向阳  梁斌 《山西农业大学学报(自然科学版)》2001,21(1):73-75

在石灰性褐色土上连续 9年的污水灌溉试验表明 ,长期污水灌溉使土壤的基本理化性质发生了明显改变 ,土壤有机质、速效态养分含量明显增加且有往深层积累的趋势 ,土壤孔隙度降低 ,容重增加 ,土壤中生物酶活性受到抑制。长期污灌导致土壤发生次生盐渍化 ,全盐量和Na+、Mg2 +、Cl-等离子含量均有较大幅度的提高。因此 ,长期污水灌溉将导致旱地土壤中离子态有害物质在土壤中积累 ,从而对土壤环境质量、人体健康造成危害  相似文献   

退化红壤植被恢复中表层土壤微团聚体及其有机碳的分布变化   总被引：56，自引：0，他引：56  

李恋卿  潘根兴  张旭辉 《土壤通报》2000,31(5):193-195

采用超声波分散分离提取土壤微团聚体 ,通过测定有机碳含量、分析碳稳定性同位素 ,研究了退化红壤在植被恢复下土壤微团聚体粒组分布与有机碳分布 .结果表明 ,植被恢复尤其是豆科 -禾本科植物轮作较快地增加了土壤有机碳储存 ,这种碳存储表现为 2～ 0 .2 5mm团聚体的建成 ,并对微团聚体有机碳的稳定性同位素组成分异产生影响 .本文揭示了我国广泛实施的区域土壤治理和植被恢复措施促进了土壤碳截存 ,可以认为显著地贡献于陆地系统对大气CO2 的汇作用  相似文献   

旱地土壤施用生物质炭的后效应——水分条件对土壤有机碳矿化的影响   总被引：7，自引：1，他引：7  

康熙龙  张旭辉  张硕硕  郑聚锋  李恋卿  刘晓雨  潘根兴 《土壤》2016,48(1):152-158

农田施用生物质炭作为农田土壤固碳减排技术的重要措施已受到广泛关注。本研究选择一次性大量施入生物质炭3年后且长期种植玉米的旱地土壤为研究对象,通过室内培养试验,研究了不同水分条件下的有机碳稳定性的变化,结果表明:一级动力学方程较好地描述了土壤有机碳的矿化动态,总体看来旱地土壤有机碳的矿化强度随土壤含水量的增加而增大,在25%WHC(持水量,water holding capacity)、50%WHC和75%WHC水分条件下,与C0(无生物质炭)相比,C20(生物质炭20 t/hm2)、C40(生物质炭40 t/hm2)处理下,有机碳的矿化强度分别降低了28.57%~42.86%(25%WHC)、22.22%~33.33%(50%WHC)、15.00%~30.00%(75%WHC),不同处理下土壤的微生物商和微生物代谢熵对水分的响应存在明显差异,与对照相比,生物质炭施用下微生物量相对稳定,且稳定程度与生物质炭用量有关。因此,旱地土壤施用生物质炭具有保持微生物量稳定且降低土壤有机碳矿化与CO2释放的作用,这对于农田土壤有机碳的固持增汇具有重要意义。  相似文献   

不同作物秸秆生物炭对溶液中Pb²⁺、Cd²⁺的吸附   总被引：23，自引：15，他引：8  

李瑞月  陈德  李恋卿  潘根兴  陈建清  郭虎 《农业环境科学学报》2015,34(5):1001-1008

为研究秸秆生物质炭的性质特征对其吸附重金属的影响,在限氧条件下将粉碎的小麦、水稻、玉米秸秆于450℃热裂解制备三种秸秆炭。研究了三种秸秆炭对溶液中Pb²⁺、Cd²⁺的吸附特性,并对其性质特征进行了测定分析。结果表明:三种秸秆炭对Pb²⁺、Cd²⁺的吸附符合准二级动力学模型,小麦、水稻、玉米三种秸秆炭对Pb²⁺的吸附速率分别为0.044、0.019、0.012 mg·g^-1·h^-1,对Cd²⁺的吸附速率分别为0.195、0.164、0.070 mg·g^-1·h^-1.三者对不同浓度下Pb²⁺、Cd²⁺的吸附符合Langmuir等温吸附模型,小麦、水稻、玉米三种秸秆炭对Pb²⁺的吸附容量分别为99.65、110.31、88.82 mg·g^-1,对Cd²⁺的吸附容量分别为30.64、29.39、21.47 mg·g^-1;在溶液pH 2.5~3.5时,三者对溶液中Pb²⁺、Cd²⁺的去除率急剧增加。小麦和水稻秸秆炭含有较高的碳酸盐、磷酸盐等无机矿物组分以及相对较高的阳离子交换量,对溶液中的Pb²⁺、Cd²⁺的去除可能是由于化学沉淀作用较强烈,而玉米秸秆炭的有机碳及官能团含量较高,孔隙结构较好,比表面积大,可能主要通过表面吸附及官能团的络合作用去除溶液中Pb²⁺、Cd²⁺.  相似文献   

低温热裂解处理对猪粪中重金属的钝化效应   总被引：5，自引：5，他引：0  

王维锦  李彬  李恋卿  潘根兴  俞欣妍  王家芳 《农业环境科学学报》2015,34(5):994-1000

随机采集全国11个大型猪场猪粪样品,进行重金属(As、Cu、Zn、Cd、Pb、Ni)含量的分析,并分别设置350、400、450 ℃三个热裂解温度,将猪粪进行限氧热裂解炭化,分析热裂解后猪粪中重金属的含量变化。结果表明:猪粪样品中重金属Zn、Cu、Ni、As、Pb、Cd含量的变化范围分别为261.6~2 564.5、87.98~700.6 、2.19~7.17、0.45~19.57、1.69~4.02、0.10~0.17 mg·kg^-1,平均含量分别为928.2、294.7、4.80、3.60、2.39、0.12 mg·kg^-1,其中以Zn、Cu含量最高,Cd含量最低,不同猪场间重金属残留量的变异性以As为最大,变异系数达到155.7%;经不同温度热裂解处理后的猪粪生物质炭中重金属Ni、Cu、Zn、Pb、Cd和As含量较猪粪原样分别提高了57.7%~104.4%、59.7%~99.4%、50.7%~94.0%、47.1%~73.5%、30.8%~61.5%和17.1%~30.5%,而猪粪生物质炭中Cu、Ni、Zn、Pb、As的重金属有效态含量较猪粪原样分别显着下降94.4%~95.4%、91.9%~95.1%、91.3%~92.5%、80.4%~81.0%、76.6%~84.0%.由此可见,猪粪限氧低温热裂解炭化可对重金属起到良好的钝化效果。  相似文献   

生物质炭保水剂的吸水保水性能研究   总被引：3，自引：0，他引：3  

陈静  李恋卿  郑金伟  俞欣妍  潘根兴  林振衡 《水土保持通报》2013,(6):232-237

以生物质炭为原料,选择保水性和黏结性较强的MW型、阴型和阳型等聚丙烯酰胺(PAM)对生物质炭进行了亲水性改性,分析了改性后的生物质炭保水剂吸水特性的变化以及对土壤水分蒸发和苗期玉米生长的影响。研究结果表明,施用3%生物质炭两周后可降低土壤水分蒸发量4.1%施用2.5%和5%的生物质炭后盆栽土壤含水量分别比对照显著提高了39.7%和50.4%。通过PAM改性后的生物质炭可显著提高保水能力,施用改性的生物质炭后盆栽土壤含水量较生物质炭本身提高了10.5%~63.0%。3种生物质炭保水剂的吸水倍率均表现为2:10型>1.5:10型>1:10型,说明生物质炭保水剂的吸水倍率随PAM的质量比的升高而升高,且MW型的吸水效果最好。施用2.5%和5%保水剂的土壤含水量分别比对照提高了54.3%~84.0%和119.5%~145.1%,但从土壤保水作用和对作物生长两方面出发,2.5%的生物质炭保水剂对其持水性和玉米植株的生长较为适宜。  相似文献   

生物质炭、有机肥和钙镁磷肥对三七(Panax Notoginseng) Cd含量的影响   总被引：1，自引：0，他引：1  

陈建清  郭栋  陈德  李恋卿  潘根兴 《农业环境科学学报》2016,35(10):1909-1916

选择生物质炭、钙镁磷肥、有机肥三种改良剂,在云南三七主产区进行田间试验,比较不同改良剂对降低五加科人参属三七(Panax Notoginseng)Cd含量的效果。结果表明,生物质炭和钙镁磷肥处理均显著降低了三七主根、剪口、茎、叶的Cd含量,降低幅度分别为25.4%~43.6%、40.2%~40.9%、34.3%~51.2%和33.0%~33.5%,且生物质炭、钙镁磷肥处理下三七主根干重较对照分别显著提高48.7%和50.4%;生物质炭和钙镁磷肥处理土壤有效Cd含量分别减少56.1%和58.1%,表明生物质炭和钙镁磷肥能有效降低土壤Cd生物有效性、抑制三七Cd吸收。这与生物质炭和钙镁磷肥处理通过降低土壤酸性、提高土壤CEC及有机质含量有关。有机肥处理三七植株生物量和三七各部位Cd含量与对照相比均无显著差异。此外,生物质炭和钙镁磷肥处理显著降低了三七主根、剪口、茎、叶Cd的富集系数(Accumulation coefficient,AF),对三七Cd转移系数(Transfer coefficient,TF)影响则不显著,而有机肥处理对三七Cd的AF与TF均无影响;各处理三七须根Cd的AF在2.84~4.64之间,显著高于其他部位,而三七主根、剪口、茎、叶等部位Cd的AF和TF均小于1,表明三七须根对土壤Cd富集能力较强而转移能力较差,Cd易集中于三七地下部,Cd污染土壤中施用生物质炭与钙镁磷肥能有效降低Cd在三七体内的富集。  相似文献   

中国稻作与旱作生产的气象减产风险评价     

程琨  潘根兴  李恋卿  刘晓雨  崔立强 《农业环境科学学报》2011,30(9)

本研究利用直线滑动平均模型对中国各省区1950—2006年旱作和稻作的趋势产量进行了模拟,计算出历年的气象产量,并采用减产率指标、减产率浮动性指标、高风险概率指标3个评价指标以及综合性指标进行了气象产量的气候变化减产风险评价,同时采用变异系数对我国各省产量波动状况进行了分析,并将各指标与年平均降水变率、年平均气温变率进行耦合分析。结果表明,旱作高减产风险和波动风险主要分布在华东和华南地区,而稻作则体现为由南向北风险逐渐增加。年平均降水变率和年平均气温变率高的地区,其水稻气象减产风险较大。由于人口增长和经济发展的压力,中国农业面临着应对气象减产和保证粮食增产的双重压力。  相似文献   

作物秸秆还田的新问题——对河南商丘地区农民的问卷调查   总被引：3，自引：1，他引：2  

李正东 李懋潘根兴  李恋卿郑聚锋 Wanjiru Grace 《中国农学通报》2013,29(32):204-208

秸秆还田是一种受政府和科学界鼓励的农业生物质循环处理方式,但近年来秸秆田间焚烧日益严重。为了解秸秆还田在农业生产中的应用效果,以河南省产粮大市——商丘市为研究对象,随机走访该市部分村庄,采用问卷调查方式采集秸秆还田实施情况及问题的相关信息,并进行了调查结果的统计分析。结果表明：92.5%的受访农户实行了秸秆还田,但70.8%的受访农户认为秸秆还田会加重病虫害,50%以上的受访者提出秸秆还田后需要多打药才能保证产量;愿意秸秆直接还田的农户只占调查农户的50%。目前部分农户已经采用秸秆生物质炭还田,其中多数(60%)农户认为生物质炭具有增产和减少病虫害的作用。调查分析还表明,影响秸秆还田意愿的主要因素是农户种植规模和是否以农为生,以农为生和种植规模较大的农户反映秸秆还田不增产并且需要多打药。从本次调查结果可以看出,秸秆直接还田确实存在实际困难,迫切需要寻找秸秆处理新途径。  相似文献