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植物硅循环——土壤演变的重要驱动力等近期两则土壤科学研究进展|研究

 笑大 2018-05-18

导  读


近期两则土壤科学研究进展。


来源:土壤与农业可持续发展国家重点实验室网站(2018年5月10日)


植物硅循环——土壤演变的重要驱动力


硅酸盐矿物是土壤的骨骼,硅迁移对土壤的发生和演变具有重要影响。雨热丰富的热带和亚热带地区风化淋溶强烈,在不同历史时期土壤经历了不同程度的脱硅。自20世纪50年代以来,我国一直存在着热带、亚热带地区土壤在形成演变中复硅还是脱硅的争议。由于方法手段的限制,至今缺乏足够的研究。近年来在热带地区通过硅循环表明,强风化贫硅土壤的地表径流水中的硅主要来自植物硅溶解,可见陆地植物在硅循环中起着重要的作用,但在具有丰富可风化硅酸盐矿物和农业活动的我国南方亚热带地区,植物硅循环如何影响土壤硅迁移和转化尚不清楚。


南京土壤研究所杨金玲研究员选择位于亚热低山丘陵区花岗岩发育的3个具有不同植物类型和不同土地利用的流域,基于流域元素质量平衡和地球化学的方法,研究流域内不同形态硅的迁移量。


结果表明不同植物对土壤脱硅与复硅的作用程度不同,高富硅植物如水稻对硅的年吸收量为280 kg Si ha-1 yr-1,通过秸秆还田以植物硅的形式归还土壤的硅量为239 kg Si ha-1 yr-1,这样高的植物硅循环降低了表层土壤的脱硅速率。而非富硅植物如针叶树种硅循环量比水稻低1-2个数量级,其表层由于极少的植物硅归还,水溶性硅更易于流失,从而表层土壤脱硅明显。不同土地利用下,径流水硅输出量没有显著差异,说明了亚热带地区具有丰富可风化硅酸盐矿物区,径流水中的硅主要来自原生矿物风化,植物硅的贡献较小,但植物硅循环影响了土体中硅的重新分配。


本研究通过硅循环来认识亚热带地区旺盛植物生长对土壤发生演变的影响。


上述研究成果于2018年1月15日发表于Geoderma。


Yang JL, Zhang GL. Silicon cycling by plant and its effects on soil Si translocation in a typical subtropical area. Geoderma, 2018, 310: 89-98


菜地面源污染排放途径及其阻控技术研究取得进展


农田面源污染是在农业生产活动中,农田中的泥沙、营养盐、农药及其它污染物,在降水或灌溉过程中,通过农田地表径流、壤中流、农田排水和地下渗漏等方式进入水、土壤或大气环境而形成的污染。近年来,我国蔬菜种植面积迅速增加,菜地N肥施用量远高于一般大田,由蔬菜种植导致的面源N污染问题日趋严重,已有研究多基于单季或单一品种蔬菜的面源污染发生和防控技术研究,尚缺乏对周年、全过程和多蔬菜种类的系统性研究。


为此,南京土壤研究所施卫明课题组在太湖地区典型蔬菜种植区开展了多年的田间试验,研究了芹菜-番茄-莴苣周年轮作下面源N排放途径及其阻控技术。


结果表明,菜地面源N主要排放途径是淋洗和径流,淋洗和径流液中TN浓度分别超出地表水质V类水标准的20和5倍,这一特征显著不同于该地区的稻麦轮作体系。通过菜地科学施肥技术,在保证蔬菜产量的前提下可减施化肥N 40%,同时可分别减少芹菜、番茄和莴苣季22.3%、39.8%和27.4%的淋洗N损失;冬季引入金花菜豆科蔬菜与番茄和莴苣进行轮作,每季可分别减少72%、40%和13%的淋洗N损失;将以上技术与生态沟渠拦截和稻田湿地循环利用技术进行系统集成,平均分别减少周年淋洗N和径流N损失达36%和73%。


该文提出的菜地面源N的周年和全程系统控制技术适合于太湖地区及其他类似地区的蔬菜种植区域,为实现农业面源污染的有效防控提供了新的解决方案和技术支撑。该文发表在Science of the Total Environment上。


Ju Min,Weiming Shi. Nitrogen discharge pathways in vegetable production as non-point sources of pollution and measures to control it. Science of the Total Environment, 2018, 613-614:123-130



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