本研究采用田间试验与室内分析相结合的方法,探究全覆膜垄膜沟播、半覆膜垄膜沟播和不覆膜平作三种不同种植方式对旱作向日葵农田土壤微生物及酶活性的影响,进一步补充完善垄膜集雨和旱作农业丰产栽培理论。结果表明:全覆膜垄膜沟播有效提高了土壤酶活性与土壤微生物数量,表现为全覆膜垄膜沟播>半覆膜垄膜沟播>不覆膜平作,其数量各处理均表现为细菌>放线菌>真菌。各处理土壤酶活性、微生物数量随着土层的加深呈降低趋势。试验认为全覆膜垄膜沟播可增加向日葵土壤酶活性及土壤微生物数量,有利于改善土壤结构并提升土壤养分,可以为植株根系生长及养分吸收创造良好微环境。

开展稻油轮作茬口土壤不同形态钾素动态变化研究,揭示茬口土壤的真实供钾能力,为钾肥的合理施用提供理论依据。本文采用培养试验和田间试验相结合的方法,在水稻收获后连续不定期取土壤样品,测定不同形态钾素含量。结果表明:培养试验中沙洋和武汉土壤醋酸铵-钾含量表现出上升的趋势,土壤沸硝酸-钾、冷硝酸-钾和四苯硼钠-钾含量变化不明显,表明水稻收获后土壤非交换性钾向交换性钾转化,但有效钾总量保持不变。田间试验条件下,沙洋和武汉土壤醋酸铵-钾含量显著增加,其他形态的钾素含量有增加的趋势,这可能与秸秆钾的释放等环境因素有关。两种试验条件下,武穴土壤不同形态的钾含量变化均不显著,说明茬口土壤有效钾含量的变化因土壤性质而异。可见,水稻-油菜茬口土壤有效钾含量在水稻收获后有升高的趋势,其增幅受土壤类型和秸秆还田量等环境因素的影响。

为探明烟田土壤碱解氮在不同时期的空间变异特征和空间变异规律,为烟草精细管理提供理论依据,本研究针对豫中襄城县紫云镇烟田,采用20 m网格法布点101个,利用地统计学和地理信息系统(GIS)相结合的方法,分析了2013～2014两年6个时期的耕层土壤碱解氮含量的时空变异特征。研究结果表明:该区各个时期土壤碱解氮的变异系数差异较小,每年各时期土壤碱解氮的平均含量表现为先升后降的趋势,7月份的含量显著高于4月和10月份。各时期土壤碱解氮空间最大相关距离范围在27.3～162 m;2013年10月土壤碱解氮具有中等的空间自相关性,其他时期均表现为强烈的空间自相关性。土壤碱解氮的时间稳定和较稳定级别区域面积很广,合计占总面积的84.09%。在时空变异研究的基础上,辅以时间稳定性分析能够更好的量化烟田土壤碱解氮的时空分布。

研究城市绿地土壤碳密度的分布特征,有助于进一步了解城区绿地土壤碳固定与植被、人类活动的关系,对促进生态化城市建设有重要的意义。以芜湖市区绿地土壤为研究对象,多视角分析绿地表层土壤有机碳密度的分布特征。结果表明:芜湖市城区绿地表层土壤有机碳密度介于1.01～8.75 kg m-2之间,并在垂直方向上随土壤深度增加而减小;不同植被类型下土壤有机碳密度均值差异显著,乔木>灌木>草本;不同绿地类型间,土壤有机碳密度均值排序为道路绿地>公园绿地>附属绿地>生产绿地>防护绿地>街头绿地,以0～10 cm深度层差异显著;文教、居住、工业、商业4种城市功能区绿地土壤有机碳密度差异极显著,均值依次减小,各深度层变化态势一致;在相同土层深度下,土壤有机碳密度随绿地年龄的增加而增大。城市绿地土壤有机碳密度的空间差异是自然与人为因素共同作用的结果,不同利用方式/功能区下的人为活动干扰是造成其变化的主要原因。

为探究生物炭对湿润铁铝土酶活性的影响,以甘蔗渣分别在300、500和700℃下慢速炭化1 h制得的甘蔗渣炭为研究材料,分别以炭土比0%、0.5%、1%、2%、5%、10%和15%的用量加入土壤中,在土柱中培养360 d后,分析甘蔗渣炭对土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和硝酸还原酶活性的影响。结果表明:700℃甘蔗渣炭抑制土壤脲酶活性;甘蔗渣炭显著促进土壤蔗糖酶活性,且酶活性随制炭温度和炭添加量的升高而增加;制炭温度和甘蔗渣炭添加量中,炭添加量为土壤过氧化氢酶活性的主要影响因素;甘蔗渣炭显著抑制土壤硝酸还原酶活性。

为研究矿区土壤侵蚀的变化特征并探讨土壤侵蚀分级方法的适用性,以平朔矿区为例,根据土壤侵蚀分类分级标准,运用遥感影像、土地利用数据和数字高程数据,借助ENVI与Arc GIS软件,对矿区1986、2000和2013年进行了三期土壤侵蚀强度分级。分析了数量变化和时空变化的特征,并以此对平朔矿区的土壤侵蚀强度进行了分区。结果表明:平朔矿区各土壤侵蚀等级面积有着微度侵蚀>轻度侵蚀>中度侵蚀>强烈侵蚀>极强烈侵蚀>剧烈侵蚀的特征,侵蚀状况的时空变化与矿区人为扰动的影响相一致,但土壤侵蚀分类分级标准的"三因子"法在矿区的应用应得到改进,需综合考虑矿区不同土壤类型、植被类型和地质条件等对土壤侵蚀的影响,使其更适合在矿区内应用。

采用田间定位试验,设置菜蚓共作和花菜单作2个处理,在原位改良2年后比较了土壤物理指标、基础化学指标和生物学性质指标的变化,明确了菜蚓共作对滩涂盐碱地土壤质量和花菜产量的影响。结果表明,菜蚓共作处理较花菜单作处理使0～20 cm土壤容重降低22.8%,有机质和速效氮分别提高9.1%和29.2%,EC值、盐分和碱化度分别下降24.1%、19.0%和19.1%,pH值下降了0.17,细菌、真菌和放线菌数量分别提高82.7%、0.7%和50.4%,花菜产量提高23.1%。与花菜单作相比,菜蚓共作改变了0～80 cm各土层水盐分布变化特征,增加土壤养分含量,缓解土壤盐碱化,提高土壤微生物数量,是提升滩涂盐碱地土壤生态质量的有效措施。

利用玉米秸秆炭、木醋液与化肥等原料制成生物质炭基肥,通过盆栽试验研究生物质炭与木醋液复配制肥对玉米苗期农艺性状、氮素利用率的影响。结果表明,与常规炭基肥比较,添加20%、40%木醋液的炭基肥氮素利用率分别提高13.87%和23.49%。炭基肥处理对玉米苗期各农艺性状有显著（P <0.05）提高作用,其中木醋液添加量在40%的炭基肥处理最大叶面积较常规炭基肥显著提高10.24%,地下部生物量比其他处理提高9.16%22.76%。在玉米生长过程中,炭基肥各个处理土壤铵态氮和硝态氮含量均高于化肥,20%和40%高木醋液含量的炭基肥处理玉米植株茎和叶的硝酸盐含量分别比常规炭基肥提高14.95%、17.45%和60.98%、75.61%。因此,复配木醋液的生物质炭基肥在提高肥料利用率、促进植物生长方面具有很好潜力。

以矮牵牛为试验材料,分别以添加EM菌、粗纤维降解菌、金宝贝复合菌剂三种外源微生物后不同发酵时期的花生壳材料为栽培基质,以本土菌群不同发酵时期为对照,对矮牵牛在不同处理基质中的生长发育进行检测,从而从生物学角度研究添加外源微生物及不同发酵时间对花生壳基质腐熟程度的影响。结果表明:添加外源微生物可以有效改善基质理化性质及矿质营养;添加EM菌处理发酵腐熟时间最短,为30 d,添加粗纤维降解菌的处理次之,CK组发酵腐熟时间最长,为75 d。栽培试验结果显示:接种生物菌剂能明显促进矮牵牛生长,其中接种粗纤维降解菌并发酵30 d的处理,株高、冠幅、叶面积等显著高于同期其他处理及CK组,其形态综合评价指数最高,为0.714,但始花期及单株着花量均显著低于CK组处理,且随着发酵的继续,矮牵牛的生长有下降趋势;各处理叶片生理指标差异不显著,矮牵牛生长代谢均表现出稳定的状态,生长发育正常。综合基质理化性质变化、形态综合评价指数以及叶片生理指标,接种粗纤维降解菌并发酵30 d的花生壳基质毒性较小,可以作为营养生长栽培基质使用。

利用PGPR菌株Bacillus amyloliquefaciens SQR9为目标菌株,以氨基酸水解液、糖蜜为肥料功效发挥的增效剂,同时配比一定量的化肥,研制"全元"复合微生物液体肥料,并评估了新型液体肥料的促生效果,以期为含PGPR菌株新产品的开发提供理论与技术支撑。单因素试验结果表明,"全元"复合微生物液体肥料中氨基酸与糖蜜的最适添加量均为20%。肥料存放试验结果表明,"全元"复合微生物液体肥料储存3个月时,功能菌活菌数量≥5×108 CFU ml-1,超过国家标准(5×107 CFU ml-1)。田间试验结果表明,相比于灌施清水处理(处理1)和灌施不添加解淀粉芽孢杆菌SQR9发酵液其他配方一样的对照水溶肥处理(处理2),"全元"复合微生物液体肥料处理(处理3)显著提高了玉米和白菜的产量,第1季玉米的增产幅度达29.60%和12.02%,第2季玉米的增产幅度达33.48%和13.91%;白菜的增产幅度达25.15%和14.40%。结论:利用Bacillus amyloliquefaciens SQR9能够有效研制出"全元"复合微生物液体肥料,且其施用能够显著增加玉米和白菜的产量。

本文以山东省棕壤为例,从耕层污染情况、土壤质量、土层条件以及经济因素四个方面入手,构建了表土剥离适宜性评价因素指标体系;基于定性和定量相结合的方法确定了评价因子权重,采用隶属度函数量化单因子评价指数,通过模糊集加权综合方法获得综合性适宜指数,并对适宜性指数划分了非常适宜、适宜、较适宜、不适宜、极不适宜共5个优劣等级指数段。非常适宜表示该耕地土壤肥力好,农业资源丰富,土层较厚,坡度平缓,地块面积大且集中成片,剥离成本费用少;适宜表示土壤肥力整体水平较好,有机质较丰富,剥离成本较少,土层较厚;较适宜表示评价指标值一般或某些指标值稍差,土壤质量中等,有机质全氮含量不高;不适宜表示某些评价指标值极差或总体评价指标值不高;极不适宜分为三种情况:(1)受重金属污染,不适宜进行剥离;(2)各评价指标值低,土壤质量差,剥离成本高;(3)某些限制性因素如坡度超过了临界指标值。

为了探究封育措施对内蒙古希拉穆仁荒漠草原土壤质量的影响,选取完全封育、季节封育和未封育3种草地,利用主成分分析法对其0～30 cm土层的14个土壤理化性质指标进行分析,筛选出黏粒、粉粒、速效氮、速效钾、pH、土壤含水量、土壤容重作为土壤质量评价指标,运用土壤质量综合指数评价不同封育措施下土壤质量水平。结果表明:(1)封育措施显著降低了砂粒含量,提高了粉粒和黏粒含量,也显著提高了土壤含水量(P<0.05),但土壤容重无显著差异(P>0.05)。(2)三种封育措施间土壤化学性质差异均显著(P<0.05),土壤有机质、速效磷、速效氮在完全封育草地下最高,速效钾在季节封育草地最高,pH、Mg2+、Na+、K+、Cl-以未封育草地最高。(3)加权综合指数评价法评价的土壤质量综合得分为完全封育草地>季节封育草地>未封育草地,表明封育措施有利于提高荒漠草原的土壤质量。

为探讨耕地质量识别的新方法,完善耕地质量评价体系。本文从Landsat 8 OLI多光谱影像中提取研究区域的归一化植被指数(NDVI),在综合修正研究区域内影响耕地产量外界因素指标的基础上,构建基于NDVI的耕地质量反演模型;并将模型得出的评价成果与基于2014年东乡县耕地质量等别年度更新数据的耕地质量评价成果进行对比分析。结果显示,各质量等别评价成果精度的加权和达到93.60%,两种评价方法所得评价结果具有较好的一致性。研究表明,基于NDVI的耕地质量反演模型评价方法,具备耕地质量评价的可行性和精确性,为进一步合理利用和有效保护耕地提供了一定的参考依据。

为了解贵州东北部山地土壤的发生学特性及土壤分布,选择梵净山地区采集了不同海拔高度的13个代表性土壤剖面,分析了其成土环境、土壤风化强度的垂直变化,鉴定了区内土壤的主要诊断层、诊断特性,并根据中国土壤系统分类对研究区土壤类型进行了分类。结果表明,随着海拔的增加,区内土壤温度状况由热性转变为温性,水分状况逐渐由湿润向常湿润转变。梵净山地区土壤风化较弱,土壤中存在较多的2∶1型矿物,土壤脱硅富铁铝化处于中下水平。土体厚度、土壤黏粒、全铁、游离氧化铁含量、铁游离度随海拔增加而下降,砾石含量、黏粒CEC、土壤ba值、黏粒Sa值随海拔增加而上升,部分土壤出现明显的黏化。区内土壤酸化明显,多数土壤的pH在5.5以下,部分土壤的铝饱和度超过了60%,土壤的平均铝饱和度随海拔增加而下降。研究区土壤黄化非常明显,土壤色调主要为10YR。共检出淋溶土、雏形土和新成土3个土纲,5个亚纲、8个土类和12个亚类,土壤类型主要由淋溶土和雏形土组成。亚纲在海拔高度变化上有一定的分布规律,随着海拔的上升,由湿润淋溶土、湿润雏形土向常湿淋溶土、常湿雏形土转变。

植物篱系统内部发挥的作用不尽相同,研究分析植物篱系统内影响土壤抗蚀性能、水土保持效果的主要部位,为黑土区推广应用植物篱模式提供技术支撑。通过小区定点试验研究发现,在黑土区植物篱模式中,篱带植物部位的土壤结构优于篱间耕地,篱带部位的土壤抗蚀性也高于篱间耕地部位,而土壤入渗性和抗冲性与篱间部位相比有显著的提高,由此可见,在黑土区坡耕地中由于引入了植物篱,篱带植物根系的作用,改善了土壤结构与性能,固结了土壤,提高了土壤综合抗蚀性能,从而发挥了减轻水土流失的重要作用。在黑土区植物篱模式内,篱带部位植物是影响土壤综合抗蚀性能和防蚀效果的重要因素,因此,植物模式研究应用中,要注重篱带植物品种保持水土性能的研究,开发优良植物篱品种,以提高植物篱模式的综合效益,进一步促进植物篱模式在黑土区的推广应用。

不合理的垦殖是造成土壤退化的主要原因之一。以垦殖1、3、6、10年后的天然草地为研究对象,以未垦殖天然草地为对照,研究了垦殖对川西北高寒草地土壤理化性质和有机碳氮的影响。结果表明,垦殖草地的土壤有机碳(SOC)、土壤全氮(STN)、土壤有机碳密度(SOCs)和土壤全氮密度(STNs)均显著降低;大部分SOCs和STNs减少发生在垦殖的早期阶段,随着垦殖年限的增加,SOCs和TNs的下降速率呈现降低趋势,垦殖10年后,在0～60 cm土层土壤SOCs和STNs比垦殖前的天然草地分别下降了30.97%和17.87%。随着土层深度的增加,SOCs和STNs及其损失速率呈现出下降趋势,表层土壤有机碳氮密度的损失明显高于下层土壤。在垦殖过程中SOCs的损失大于STNs,土壤碳氮比(C/N)呈现出下降趋势。

通过室内培养的方法,研究了不同温度(15℃、25℃、变温)、水分(40%、60%、80%田间持水量)及有机物料(未添加、秸秆、秸秆+尿素)处理对苹果园土壤有机质含量及微生物活性、多样性指数、对碳源利用能力变化规律的影响。结果表明:正交试验中(2012年)果园土壤培养150 d时水分对有机质(SOM)含量影响效应达显著水平,且大于温度。培养90 d温度对土壤微生物香浓指数影响效应大于水分,对优势度指数影响效应小于水分。温度对土壤微生物利用碳水化合物类(90 d,150 d)、氨基酸类(90 d,150 d)、胺类(15 d,90 d,150 d)碳源能力影响效应大于水分。秸秆对土壤有机质(45 d,90 d,150 d)、胡敏酸及富里酸含量有显著影响(P<0.05)。优势组合验证处理(2013年)表明,在25℃+60%田间持水量(WHC)条件下果园土壤培养15～60 d更利于土壤有机质的积累。在15℃+60%WHC条件下果园土壤培养45 d时土壤微生物活性较强,且微生物群落结构相对丰富,在该时期果园土壤中微生物在60%WHC条件下对碳水化合类、氨基酸类、羧酸类及胺类碳源利用能力较强。

为明确煤矸石山植物群落分布特征及其环境驱动因素,以山西省大同市晋华宫矿自然恢复煤矸石山(恢复年限约50～60年)为研究对象,对该煤矸石不同部位植物群落的空间变化及土壤驱动因子进行了分析。结果表明,该煤矸石山共分布有9科14属18种植物,优势种为万年蒿,亚优势种为白茅、狗尾草和猪毛菜;煤矸石山不同部位间植物群落的生物量、密度和盖度差异均达到显著水平,植物总生产力、总盖度和总密度从煤矸石底部到顶部呈现逐渐降低的趋势,表明植物群落存在明显的空间变异;有机质是影响植物群落多样性及生产力的主要环境因子,土壤含水量、速效磷和AM真菌是影响植物群落的重要因素。相关结果可为今后煤矸石山的生态恢复提供理论参考。

土壤中包含丰富的聚酮合酶(PKS)生物合成基因簇,其编码合成的聚酮化合物具有抑菌、抗病毒、抗肿瘤等多种生物活性,在食品、医药、化工等领域具有广泛的应用。为发现新型PKS基因,本研究采用宏基因组技术,以采自大连地区的土壤为研究对象,构建土壤宏基因文库,分别根据Ⅰ型PKS和Ⅱ型PKS结构域保守序列设计探针,PCR靶向筛选到4个含有PKS基因的单克隆,经测序与构建系统发育树分析,发现这4个单克隆的PKS基因分别单独聚为一支,与已知菌株编码的聚酮化合物亲缘关系较远,提示这些单克隆具有合成结构新颖聚酮化合物的潜力。本研究结果拓展了天然产物的开发利用途径,为新型聚酮化合物的发掘以及新药的获得提供了新思路。

探讨耕地土壤质量保护中农户认知行为的影响因素,可以在深化已经研究基础上,为政府制定引导农户合理利用和保护耕地土壤质量的政策提供依据。本研究采用结构方程模型,利用辽宁省沈阳市沈北新区233户农户调查数据进行实证分析。研究结果表明:(1)社会经济因素特征、农户自身条件特征和耕地自然条件特征这3类外源潜变量对农户耕地质量土壤质量保护认知均有显著的正向影响,农户自身条件特征是影响耕地土壤质量保护中农户认知行为的主要因素,其特征每提高一个单位,农户耕地土壤质量保护认知程度会提高0.877个单位;(2)可观测变量对3类外源潜变量的解释能力均较强,且显著水平、影响程度和作用方向存在明显的差异,其中农产品价格、户主受教育程度和典型地块面积分别对这3类外源潜变量的解释能力相对较好。基于以上的研究结果,本研究认为提高农业生产的比较效益、稳定的农村土地经营权和将土地向以农业收入为主的农户流转实现规模经营,并针对这种类型的农户进行农业生产和耕地土壤质量保护方面的技术服务和培训,是未来政策制定和实施的重要方向。