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桂西北岩溶地质高背景和矿业活动叠加区土壤剖面镉分布特征及生物有效性
1
作者 王艺惠 文鑫 +3 位作者 钟聪 朱槟栾 苏丹妮 王成 《地球科学与环境学报》 CAS 北大核心 2024年第1期81-95,共15页
桂西北岩溶地质高背景与矿业活动叠加,导致土壤污染风险增大,对粮食和生态安全构成了潜在威胁。以广西河池地区典型岩溶地质高背景与矿业活动叠加区作为研究区域,采集了3条水稻田土壤剖面(0~100 cm)样品,分析镉(Cd)的空间分布特征和生... 桂西北岩溶地质高背景与矿业活动叠加,导致土壤污染风险增大,对粮食和生态安全构成了潜在威胁。以广西河池地区典型岩溶地质高背景与矿业活动叠加区作为研究区域,采集了3条水稻田土壤剖面(0~100 cm)样品,分析镉(Cd)的空间分布特征和生物有效性,结合富集因子法、风险评价指数等对土壤剖面Cd污染状况与生态风险进行了评估。结果表明:3条剖面土壤Cd在表层(0~20 cm)均显著富集,表明在土壤表层有明显人为来源的重金属Cd积累。根据国家标准《土壤环境质量:农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018),距离矿区较远的两条剖面土壤Cd含量有个别样品超过农用地土壤污染风险筛选值,而靠近矿区的剖面则有90%的土壤样品超过农用地土壤风险管控值。研究区土壤剖面Cd含量主要受控于地质背景、农业耕作和矿业活动等多因素相互叠加,不同剖面含量差异主要取决于距离矿区的远近,同一剖面则与土壤pH值和有机质含量有关。土壤剖面Cd主要以铁锰结合态、离子交换态和残渣态存在,其生物有效性主要受控于土壤Cd总含量、pH值、有机质含量以及铁锰氧化物的固定作用,表现出远离矿区的土壤剖面以及土壤表层的生物有效性相对较高的特点。 展开更多
关键词 重金属 镉 土壤剖面 富集特征 形态分布 生物有效性 岩溶地区 广西
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连续翻压黑麦草对豫中植烟土壤剖面CO_(2)日排放变化的影响
2
作者 王晶 杨佳豪 +6 位作者 陈雨露 姚鹏伟 鲁琪飞 陈树鸿 陈炬廷 位辉琴 叶协锋 《中国烟草学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期42-51,共10页
【目的】探究豫中烟区翻压黑麦草对烤烟生长过程中土壤呼吸速率、土壤剖面二氧化碳(CO_(2))日排放变化的影响及其与环境因子的关系,明确CO_(2)采集最佳观测时间。【方法】2021年在河南农业大学郑州科教园区设置2个处理(依托于长期定位试... 【目的】探究豫中烟区翻压黑麦草对烤烟生长过程中土壤呼吸速率、土壤剖面二氧化碳(CO_(2))日排放变化的影响及其与环境因子的关系,明确CO_(2)采集最佳观测时间。【方法】2021年在河南农业大学郑州科教园区设置2个处理(依托于长期定位试验),施氮磷钾肥(NPK)、氮磷钾+种植并翻压黑麦草(NPKG),烟苗移栽后每隔30d测定烟田CO_(2)排放日变化过程。【结果】(1)0~10 cm地温与土壤呼吸速率均表现为昼高夜低的单峰或双峰形态。NPKG处理土壤呼吸速率显著高于NPK处理,9:00和21:00矫正系数最接近1且与日平均排放无显著差异。(2)随着土层加深,CO_(2)浓度升高,CO_(2)扩散通量降低,同层土壤NPKG处理CO_(2)浓度和扩散通量高于NPK处理。0、5、10和20 cm土层CO_(2)浓度和0~20 cm土层扩散通量有明显日变化特征,90 d时CO_(2)浓度较60 d降低。(3)土壤呼吸速率与0~20 cm土层CO_(2)扩散通量呈显著或极显著正相关关系。【结论】黑麦草翻压加快土壤呼吸速率、提高了各土层CO_(2)浓度和CO_(2)扩散通量。9:00左右和21:00左右为最佳取样时间段,5 cm和10 cm土层CO_(2)浓度和5~10 cm土层扩散通量与土壤呼吸速率日变化特征相似,3个取样日CO_(2)浓度以60 d最高,30 d次之。可根据土壤CO_(2)浓度预测土壤呼吸速率。 展开更多
关键词 日变化 二氧化碳(CO_(2)) 土壤呼吸 土壤剖面 烤烟
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成都平原成土母质和农地利用方式对土壤剖面氮素分布的影响
3
作者 冉敏 宋靓颖 +4 位作者 薛晶玲 张元媛 张浩 吴德勇 李启权 《生态与农村环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期398-407,共10页
揭示农地土壤剖面氮素分布特征及其影响因素有助于区域氮肥管理和氮素面源污染防治。基于173个土壤剖面的1356个采样数据,运用地统计学和方差分析方法,分析成都平原农地土壤剖面氮素空间变异特征,探讨农地利用方式和成土母质对土壤氮素... 揭示农地土壤剖面氮素分布特征及其影响因素有助于区域氮肥管理和氮素面源污染防治。基于173个土壤剖面的1356个采样数据,运用地统计学和方差分析方法,分析成都平原农地土壤剖面氮素空间变异特征,探讨农地利用方式和成土母质对土壤氮素剖面分布的影响。结果表明,在垂直方向上,0~100 cm土层全氮和碱解氮含量随土壤深度增加从1.91 g·kg^(-1)和138.48 mg·kg^(-1)分别显著降低至0.55 g·kg^(-1)和25.39 mg·kg^(-1)。在水平空间上,各土层全氮和碱解氮含量空间分布格局一致,总体呈现出由中部向东北部和西南部递增的趋势。稻-蔬轮作地和稻-麦/油轮作地各土层全氮和碱解氮含量之间均无显著差异,而园林地表层(0~20 cm)土壤全氮和碱解氮含量较稻-麦/油轮作地和稻-蔬轮作地2种方式低11.23%~15.78%(P<0.05)。就不同母质类型而言,与Q4灰色冲积物发育土壤相比,Q3老冲积物发育土壤0~40 cm土层全氮和碱解氮含量为其1.12~1.19倍(P<0.05),而>60~100 cm土层全氮含量仅为其0.89倍(P<0.05);Q4灰棕色冲积物发育土壤0~40 cm土层全氮和碱解氮含量为其1.14~1.21倍(P<0.05)。不同农地利用方式在Q3老冲积物发育土壤上4个土层全氮和碱解氮含量均无显著差别(P>0.05)。园林地的Q4灰色冲积物和Q4灰棕冲积物发育表层土壤全氮和碱解氮含量低于其他2种用地方式,而>20~40 cm土层土壤整体高于其他2种用地方式。以上结果说明土壤氮素剖面分布特征受农地利用方式的影响,且这种影响与土壤母质类型有关。 展开更多
关键词 土壤氮素 土壤剖面 空间分布 农地利用方式 成土母质
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水蓼种植下猪粪处理土壤剖面磷组分与磷酸酶活性变化
4
作者 李秀芳 魏文静 +2 位作者 蒲勇 李廷轩 叶代桦 《草业学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期61-72,共12页
农业生产中长期施用猪粪导致土壤磷过剩,增加磷流失风险。通过连续3年定位试验,探究水蓼种植下猪粪处理土壤剖面磷组分与磷酸酶活性变化,为防治土壤过剩磷流失以及磷富集植物水蓼高效提取土壤过剩磷提供科学依据。采用野外微小区模拟试... 农业生产中长期施用猪粪导致土壤磷过剩,增加磷流失风险。通过连续3年定位试验,探究水蓼种植下猪粪处理土壤剖面磷组分与磷酸酶活性变化,为防治土壤过剩磷流失以及磷富集植物水蓼高效提取土壤过剩磷提供科学依据。采用野外微小区模拟试验,以水蓼为材料,设1、2和3 kg·m^(-2)猪粪处理,以不施猪粪为对照,每个处理重复3次,连续处理3年,通过每年采集植株地上部及0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm和30~40 cm土壤,测定植株磷含量和土壤剖面磷饱和度、磷组分、pH和磷酸酶活性,分析水蓼种植下猪粪处理土壤剖面磷组分与磷酸酶活性的变化特征。结果表明:1)连续3年种植水蓼条件下,水蓼地上部生物量和磷积累量均随猪粪施用量的增加而增加,在3kg·m^(-2)猪粪处理下,随年份推进,水蓼地上部磷积累量分别可达200.31、195.97和195.24 mg·plant-1,磷提取能力稳定。2)连续3年种植水蓼条件下,0~20 cm和20~40 cm土壤磷饱和度增加速率较为缓慢,除3 kg·m^(-2)猪粪处理外,土壤磷饱和度均小于土壤磷流失临界值25%。3)随着猪粪施用量增加,0~10 cm和10~20 cm土壤各组分磷含量均增大,3年连续施用较高浓度猪粪增强了磷的移动性,0~10 cm和10~20 cm土壤pH均逐渐降低,0~10 cm和10~20 cm土壤磷酸酶活性均随猪粪施用量增大而升高,在3 kg·m^(-2)猪粪处理时最高。综上所述,连续施用猪粪增加了0~10 cm和10~20 cm土壤各组分磷含量,增强了土壤剖面磷的移动性,且在3 kg·m^(-2)处理下增幅最大。水蓼具有较强的磷提取能力,可有效提取猪粪处理土壤中过剩的磷。水蓼种植条件下,随着猪粪施用量增加,0~10 cm和10~20 cm土壤pH逐渐降低,土壤酸性磷酸单酯酶、碱性磷酸单酯酶、植酸酶和磷酸二酯酶活性升高,种植水蓼促进了土壤剖面磷从低效态组分到高效态组分的转化,有利于水蓼对磷的提取和积累,从而降低土壤磷流失风险。 展开更多
关键词 水蓼 猪粪 磷提取 土壤剖面 土壤磷组分 土壤磷酸酶活性
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红壤丘陵区稻田土壤剖面肥力特征及其与产量的关系 被引量：1
5
作者 李秀秀 涂田华 +10 位作者 柳开楼 陈先茂 谢江 邓国强 梁喜欢 黄晶 关贤交 邱才飞 钱银飞 彭春瑞 陈金 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1390-1399,共10页
【目的】探究不同产量稻田土壤肥力的剖面特征,明确调控作物产量的关键环境因子,以提高低产田、稳定高产田的粮食产量,实现“藏粮于地”的国家战略目标。【方法】试验在江西进贤进行,稻田年产量>15000 kg/hm^(2)、12000~15000 kg/hm^... 【目的】探究不同产量稻田土壤肥力的剖面特征,明确调控作物产量的关键环境因子,以提高低产田、稳定高产田的粮食产量,实现“藏粮于地”的国家战略目标。【方法】试验在江西进贤进行,稻田年产量>15000 kg/hm^(2)、12000~15000 kg/hm^(2)和<10000 kg/hm^(2)的地块分别代表高产、中产和低产土壤,选取高、中、低产量稻田样点各3个,采集耕作层、犁底层和潴育层土壤样品,测定耕作层厚度、容重、土壤紧实度、pH、阳离子交换量(CEC)、有机质含量、全量和有效氮磷钾含量、微生物生物量碳(MBC)和氮(MBN)等,并对土壤剖面性质和水稻产量进行线性相关分析和随机森林分析。【结果】1)高产田耕作层最厚,在16 cm左右,而低产田在13 cm左右,高产田耕作层土壤容重最小,为1.09 g/cm^(3),而低产田为1.21 g/cm^(3),高产田犁底层厚度和紧实度均最高,低产田最低。2)高、中、低产田土壤pH、碳氮磷养分含量和微生物生物量均表现为高产田>中产田>低产田,在土壤剖面上具有明显的“表聚”特征。高产田耕作层土壤有机质、全氮、有效氮、全磷和有效磷含量分别为38.82 g/kg、2.33 g/kg、198.54 mg/kg、0.81 g/kg和33.04 mg/kg,而低产田耕作层分别为29.75 g/kg、1.89 g/kg、158.71 mg/kg、0.62 g/kg和23.51 mg/kg。高产田耕作层土壤MBC和MBN含量分别为929.2、42.5 mg/kg,而低产田分别为533.6、30.8 mg/kg。3)在3个产量水平稻田土壤中钾素含量均随土层深度增加而增加,在低产田表现尤其明显,低产田耕作层全钾含量为8.12 g/kg,但母质层为10.77 g/kg。4)相关性分析和随机森林分析结果表明,水稻产量与耕作层土壤pH、有机质、全量和有效氮磷钾含量、微生物生物量碳氮以及微生物生物量碳氮比、耕作层厚度均呈显著正相关,这些变量可以解释水稻产量变化的53.7%,其中,微生物生物量碳、微生物生物量碳氮比和耕作层厚度是影响作物产量最重要的环境因素,其解释能力分别为9.2%、8.7%和7.9%。【结论】耕作层厚度和耕作层微生物生物量是调控水稻产量的关键环境因素。相比低产田,高中产田耕作层厚,耕作层土壤容重低、有机质含量高,供肥保肥能力强。因此,增加耕作层厚度和提高微生物生物量是改良中、低产田的关键。 展开更多
关键词 红壤区 水稻土 产量水平 土壤剖面 肥力
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东北典型县域稻田不同肥力土壤剖面肥力变化特征及验证
6
作者 周玲红 刘淑军 +7 位作者 刘立生 郝小雨 黄晶 刘彩文 申华平 马星竹 谷子寒 张会民 《中国土壤与肥料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期148-157,共10页
研究东北典型县域稻田不同肥力土壤剖面特征,阐明东北典型县域高肥力土壤的特征及中、低肥力土壤的关键障碍因素,为进一步提升该区域稻田肥力和水稻产量提供科学依据。在黑龙江省方正县7个乡镇采集了9个稻田不同肥力土壤剖面样,测定了... 研究东北典型县域稻田不同肥力土壤剖面特征,阐明东北典型县域高肥力土壤的特征及中、低肥力土壤的关键障碍因素,为进一步提升该区域稻田肥力和水稻产量提供科学依据。在黑龙江省方正县7个乡镇采集了9个稻田不同肥力土壤剖面样,测定了耕层和犁底层厚度、土壤容重、pH、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾、硫离子(S^(2-))、锰离子(Mn^(2+))、阳离子交换量(CEC)、团聚体组分、微生物量碳/氮等指标,进行土壤综合肥力评价以及水稻产量与各土壤肥力指标的逐步回归分析,探究肥力差异的主控因子。结果表明,稻田不同肥力土壤剖面有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷、速效钾、CEC、Mn^(2+)含量随剖面土层深度增加逐渐降低,且均表现为高肥力土壤>中肥力土壤>低肥力土壤。方正县高肥力土壤(产量大于10000 kg/hm^(2))耕作层厚,容重低,耕作层有机质含量丰富,全氮含量高,全磷含量中等,且犁底层有机质、全氮和碱解氮含量高。中肥力土壤(产量介于7500~10000 kg/hm^(2))耕作层有机质含量高,全氮含量中等,全磷含量低。低肥力土壤(产量介于5500~7500 kg/hm^(2))耕作层薄,土壤S^(2-)含量高,其他养分含量均低于高肥力土壤。高、中、低肥力土壤有效磷和速效钾养分达到丰富水平。高肥力土壤与中肥力土壤耕作层有机质、全氮、碱解氮、微生物量碳、0.25~0.053 mm团聚体含量和Mn2+差异显著,中肥力土壤与低肥力土壤耕作层除全磷和阳离子交换量外,其他指标无显著差异。高、中、低肥力土壤耕作层和犁底层土壤综合肥力指数分别为0.70和0.83、0.42和0.49、0.21和0.26。水稻产量与各土壤肥力指标的逐步回归分析表明,有机碳和全磷对产量的影响最大,耕作层微生物量氮和pH以及犁底层有效磷和全钾对产量影响较小。耕作层土壤有机碳和全磷对产量的影响最大,中、低肥力土壤有机碳和全磷养分供应不充足,全氮和碱解氮含量中等,低肥力土壤耕作层薄,因此,中、低肥力土壤建议采用增施有机肥和磷肥等措施,同时加强改良和培肥管理,以实现高肥力土壤的产量目标。 展开更多
关键词 东北水稻土 不同肥力水平 综合肥力指数 逐步回归分析 土壤剖面
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基于成像高光谱技术的露天煤矿区复垦土壤剖面有机碳和全氮预测及制图
7
作者 彭思涵 包妮沙 +2 位作者 雷海梅 刘善军 杨天鸿 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2949-2960,共12页
k露天煤矿区复垦土壤在经过开采—剥离—覆盖过程后,其有机碳(SOC)和全氮(TN)的垂直分布发生巨大变化,并且直接决定植被恢复物种的选择和生态恢复效果。因此,在双碳目标下,复垦SOC和TN在0~100 cm剖面的监测及制图,是评估矿区生态恢复及... k露天煤矿区复垦土壤在经过开采—剥离—覆盖过程后,其有机碳(SOC)和全氮(TN)的垂直分布发生巨大变化,并且直接决定植被恢复物种的选择和生态恢复效果。因此,在双碳目标下,复垦SOC和TN在0~100 cm剖面的监测及制图,是评估矿区生态恢复及复垦工程固碳的重要基础。相比于传统的化学方法,高光谱技术是一种快速而且无损,已经广泛应用于土壤属性估测的技术,成像高光谱技术相比于点位光谱测量具有图谱合一的优势。因此以我国北方干旱半干旱草原大型露天煤矿复垦土壤为研究对象,采集不同复垦工程、复垦年限的土壤剖面样本,揭示不同复垦年限和复垦方式下土壤剖面SOC和TN垂直分布规律和高光谱特征,通过深度挖掘和筛选SOC和TN特征波段和指数,构建可解释性机器学习模型,从而实现土壤剖面SOC和TN的制图,结果表明:(1)土壤光谱反射率随SOC和TN质量分数的增加而降低,通过集成皮尔森相关性分析和选择连续投影算法,对点状高光谱数据进行降维和去冗余,最终明确表征SOC质量分数的30个特征波段和表征TN质量分数的18个特征,并基于特征波段建立了SOC和TN三维光谱特征指数;(2)通过对比偏最小二乘回归(PLSR)、随机森林模型(RF)和径向基函数(RBF)神经网络预测模型,发现对光谱数据进行特征波段筛选和变换,可以提高预测精度,其中随机森林模型预测SOC和TN的精度最高,对SOC的预测结果为R^(2)=0.97、RMSE=7.5 g/kg、LCCC=0.84、bias=3.70,TN预测结果为R^(2)=0.78、RMSE=0.33 g/kg、LCCC=0.74、bias=0.19;(3)利用SHAP可解释机器学习模型方法对输入特征进行重要度排序,发现提出的三维光谱指数对模型预测的贡献大于大部分特征波段;(4)使用最佳模型可以快速绘制出成像高光谱图像中每个像素的SOC和TN质量分数,实现矿山土壤剖面中SOC和TN质量分数的制图和可视化。基于成像高光谱技术绘制露天煤矿区复垦土壤剖面可以揭示复垦土壤形成和演化过程,阐明复垦年限、复垦植被类型在剖面演替过程中的驱动力,为露天煤矿区复垦土壤碳汇潜力的动态监测以及土壤固碳技术的效益评价提供重要的数据来源和技术支持。 展开更多
关键词 成像高光谱技术 干旱半干旱露天煤矿 复垦土壤 土壤剖面 有机碳 全氮
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基于生物有效性的茶园土壤剖面磷素形态分布特征研究
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作者 陈迎港 潘继花 +3 位作者 王艳玲 刘飞 孙小银 叶敦雨 《山东农业科学》 北大核心 2023年第4期102-110,共9页
为了解茶园土壤磷素有效性,以日照市茶园为研究对象,基于生物有效性分级法(BBP),对不同植茶年限和施肥模式的茶园土壤剖面(0~70 cm)磷素形态分布进行分析。结果表明:日照市茶园土壤剖面TP、Olsen-P含量分别为202.97~2334.49、12.20~317.... 为了解茶园土壤磷素有效性,以日照市茶园为研究对象,基于生物有效性分级法(BBP),对不同植茶年限和施肥模式的茶园土壤剖面(0~70 cm)磷素形态分布进行分析。结果表明:日照市茶园土壤剖面TP、Olsen-P含量分别为202.97~2334.49、12.20~317.50 mg/kg,随剖面深度增加,二者均呈降低趋势。随植茶年限延长,各土层TP、Olsen-P呈增加趋势,且在0~40 cm土层更为显著。施用有机肥茶园的表层土壤(0~20 cm)TP、Olsen-P含量显著高于施用化肥茶园。生物有效磷中CaCl_(2)-P、Enzyme-P、Citrate-P、HCl-P含量范围分别为0.03~46.60、0.15~60.07、1.73~39.89 mg/kg和3.73~294.64 mg/kg。各土层不同形态生物有效磷含量占比以HCl-P最高,Enzyme-P、Citrate-P次之,CaCl_(2)-P最低。随植茶年限延长,CaCl_(2)-P、Enzyme-P占比呈先增加后降低趋势,Citrate-P逐渐降低,而HCl-P则呈先降低后增加趋势。施用有机肥茶园的土壤CaCl_(2)-P、Enzyme-P含量高于施用化肥茶园。土壤磷素形态及有效性与土壤黏粒、砂粒及有机质等基本理化性质以及植茶年限、施肥方式等人类活动密切相关。综上,在茶园生产过程中,应根据茶树根系生长特点、土壤性质、植茶年限等状况进行差异化养分管理,避免磷素在土壤上层过度累积和淋失风险,保护茶园生态平衡。 展开更多
关键词 生物有效性 茶园 土壤剖面 磷素形态 日照市
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不同种植模式对稻田土壤剖面构型及团聚体稳定性的影响
9
作者 李丹妮 王天舒 +3 位作者 王丽 黄山 马秀玲 尧水红 《中国土壤与肥料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1-8,共8页
土壤结构是评价耕地质量的重要指标之一,探明双季稻改制后不同种植模式对土壤结构尤其是对土壤剖面构型及团聚体稳定性的影响,对长江中下游典型稻区耕地质量保育具有重要的理论支撑意义。研究依托华中农业大学试验基地双季稻改制长期定... 土壤结构是评价耕地质量的重要指标之一,探明双季稻改制后不同种植模式对土壤结构尤其是对土壤剖面构型及团聚体稳定性的影响,对长江中下游典型稻区耕地质量保育具有重要的理论支撑意义。研究依托华中农业大学试验基地双季稻改制长期定位试验,选取4种种植模式(双季稻、再生稻、稻油轮作和稻麦轮作)的土壤作为研究对象,对比分析不同种植模式下土壤剖面构型和水稳性团聚体组成的差异。结果表明,(1)与双季稻相比,稻油轮作和稻麦轮作的耕作层厚度分别增加7.25%和4.15%,而再生稻模式耕作层显著变化36.27%(P<0.05),犁底层发生上移;(2)4种种植模式的土壤团聚体颗粒组成和团聚体稳定性均在耕作层和犁底层间存在显著差异(P<0.05);(3)双季稻改水旱轮作后(稻油轮作和稻麦轮作),耕作层中游离氧化铁含量分别降低8.5%和26.5%(P<0.05),从而显著降低了土壤团聚体稳定性;再生稻模式因耕作次数减少,其耕作层土壤团聚体稳定性显著提高。综上所述,双季稻改制后的两种水旱轮作模式能使土壤保持良好的剖面构型,而再生稻模式虽然能提高耕作层土壤的团聚体稳定性,但因其一种两收的种植特点导致耕作层显著薄化,犁底层上移,因此,不提倡在同一地块多年种植再生稻。 展开更多
关键词 稻田种植模式 土壤剖面构型 团聚体稳定性 水旱轮作 再生稻
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氧气浓度对小麦-玉米轮作农田土壤剖面N_(2)和N_(2)O产生的影响
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作者 高永欣 潘占磊 +6 位作者 王睿 王琳 姚志生 郑循华 梅宝玲 张翀 巨晓棠 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期227-236,共10页
反硝化过程是集约化农田土壤剖面硝态氮(NO_(3)^(-)-N)去除的重要途径。但对土壤剖面反硝化氮气(N_(2))产生速率的准确定量很难,尤其不同深度的土壤氧气(O_(2))浓度状况如何影响土壤N_(2)的产生仍不清楚。本研究依托集约化管理的冬小麦... 反硝化过程是集约化农田土壤剖面硝态氮(NO_(3)^(-)-N)去除的重要途径。但对土壤剖面反硝化氮气(N_(2))产生速率的准确定量很难,尤其不同深度的土壤氧气(O_(2))浓度状况如何影响土壤N_(2)的产生仍不清楚。本研究依托集约化管理的冬小麦-夏玉米轮作田间长期定位试验(始于2006年),采集传统施肥处理0~2.5 m剖面的原状土柱,并基于在玉米生长季田间原位观测的不同深度土壤O_(2)浓度和温度状况,设置不同O_(2)浓度水平(15.0%、12.0%、2.5%和0)和培养温度(26℃和20℃),采用氦培养-直接测定N_(2)法测定3个不同深度(0~0.2、0.5~0.7 m和2.0~2.2 m)土壤N_(2)O和N_(2)产生速率。结果显示:无论是有氧还是无氧条件,土壤剖面N_(2)和N_(2)O的产生均表现为表层高于深层;有氧条件下(2.5%~15.0%O_(2))土壤N_(2)产生速率(以N计)为5.3~7.1μg·h^(-1)·kg^(-1)(0.2m)和0.5~2.3μg·h^(-1)·kg^(-1)(0.5 m和2.0 m),显著低于无氧下速率的93.0%~93.7%。同样地,有氧条件下N_(2)O产生速率(以N计)为1.1μg·h^(-1)·kg^(-1)(0.2 m)和<0.2μg·h^(-1)·kg^(-1)(0.5 m和2.0 m),显著低于无氧条件下速率的84.0%~99.1%。原位观测的土壤O_(2)浓度>2.5%(0.2 m和0.5 m)和>14.0%(2m),表明在无氧条件下的观测会高估土壤真实条件下的N_(2)和N_(2)O产生速率。无氧显著增加深层土壤的N_(2)O/(N_(2)O+N_(2))值,这可能是由于深层土壤的碳更加缺乏,不利于N_(2)O被进一步还原。基于有氧条件下观测的N_(2)和N_(2)O产生速率,估算得到玉米生长季(按120d计)剖面0~2.0 m土体的反硝化(N_(2)+N_(2)O)损失量可达219 kg·hm^(-2),表明土壤对其剖面累积的NO_(3)^(-)-N具有很强的脱氮能力,从而极大地减少了包气带累积NO_(3)^(-)-N进一步向地下水迁移的风险。 展开更多
关键词 土壤剖面 反硝化 N_(2) N_(2)O O_(2)浓度 NO_(3)^(-)-N含量
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水氮调控对设施土壤剖面无机氮分布和番茄产量的影响
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作者 尹俊慧 张懋炜 +3 位作者 梁斌 郝祥蕊 刘蕊 陈清 《天津农业科学》 CAS 2023年第1期27-32,44,共7页
结合土壤墒情实时原位检测技术,分析水肥一体化精准灌溉条件下不同灌溉幅度和施氮量对设施菜地无机氮剖面分布和番茄产量的影响,为设施菜地合理水肥管理措施的制定提供理论指导。在山东省寿光市设施番茄大棚设置了4种水肥管理模式:施氮1... 结合土壤墒情实时原位检测技术,分析水肥一体化精准灌溉条件下不同灌溉幅度和施氮量对设施菜地无机氮剖面分布和番茄产量的影响,为设施菜地合理水肥管理措施的制定提供理论指导。在山东省寿光市设施番茄大棚设置了4种水肥管理模式:施氮100 kg·hm^(-2)宽幅灌溉(W100),施氮100 kg·hm^(-2)窄幅灌溉(N100),施氮150 kg·hm^(-2)宽幅灌溉(W150),施氮150 kg·hm^(-2)窄幅灌溉(N150)。宽幅和窄幅灌溉的水分变化区间分别控制在田间持水量的65%~75%和68.5%~71.5%。采集番茄苗期、开花结果期、成熟采摘期的土壤剖面样品并测定其硝态氮、铵态氮含量和番茄产量。结果表明:施化肥氮100 kg·hm^(-2)条件下窄幅灌溉处理对于减小硝态氮累积效果较好。与宽幅灌溉相比,窄幅灌溉可显著提高设施番茄产量达80 t·hm^(-2)以上。因此,为了减少土壤中无机氮的累积迁移并提高作物产量,在水肥一体化下建议在施用化肥氮100 kg·hm^(-2)条件下使用高频窄幅灌溉方式。 展开更多
关键词 设施番茄 水肥一体化 土壤剖面 硝酸盐 产量
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贵州典型茶园土壤剖面磷素形态及有效性
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作者 王渊 舒英格 +2 位作者 张忠梁 贾宽宽 任明慧 《农业资源与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期384-392,共9页
为了解茶园土壤剖面磷素分布的有效性规律,采用Bowman-Cole有机磷分级方法、张守敬和Jackson无机磷分级方法,对贵州省典型茶园土壤剖面磷素形态及其有效性进行研究。结果表明:茶园土壤剖面各层总无机磷含量占全磷含量的比例为52.19%~68.... 为了解茶园土壤剖面磷素分布的有效性规律,采用Bowman-Cole有机磷分级方法、张守敬和Jackson无机磷分级方法,对贵州省典型茶园土壤剖面磷素形态及其有效性进行研究。结果表明:茶园土壤剖面各层总无机磷含量占全磷含量的比例为52.19%~68.99%,以铝磷(Al-P)和铁磷(Fe-P)为主,占总无机磷含量的比例分别为44.52%~51.51%、28.19%~36.40%;有机磷以中等活性有机磷(MPo)和中等稳定性有机磷(MRPo)为主,占总有机磷含量的比例分别为44.26%~60.98%、22.00%~27.99%。土壤垂直剖面各层中有效性磷的来源对应于不同磷素形态,有效磷的活性磷源有0~20 cm土层的MPo、20~40 cm和80~100 cm土层的Al-P,重要转换性磷源有0~60 cm土层和80~100 cm土层的MRPo;潜在的非活性磷源有40~60 cm土层的钙磷(Ca-P)和高稳定性有机磷(HRPo)、60~80 cm土层的闭蓄态磷(O-P)、0~40 cm和80~100 cm土层的HRPo;活性有机磷(LPo)的贡献源有0~20 cm土层的Al-P、20~80 cm土层的Fe-P及80~100 cm土层的HRPo。综上,茶园土壤应重视剖面磷素分布规律及有效性的研究,以促进茶园土壤磷素高效利用。 展开更多
关键词 贵州省 典型茶园 土壤剖面 磷素形态 磷有效性
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地球化学元素高背景农作区土壤剖面重金属来源解析及污染评价
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作者 何溱 李婷 +3 位作者 骆虹伶 乔盼 李长青 杨宗达 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期4253-4263,共11页
为探明典型地球化学元素高背景农作区土壤剖面重金属的含量及污染风险,以四川省富顺县典型农作区田和旱地为研究对象,明晰其土壤中重金属元素(Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn)的垂直分布特征,并利用正定矩阵因子分析法(PMF)探究其重金属污染来... 为探明典型地球化学元素高背景农作区土壤剖面重金属的含量及污染风险,以四川省富顺县典型农作区田和旱地为研究对象,明晰其土壤中重金属元素(Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn)的垂直分布特征,并利用正定矩阵因子分析法(PMF)探究其重金属污染来源,基于PMF得到的源成分谱,利用地累积指数法和内梅罗综合风险指数法分析区域内每种源对重金属累积及污染风险的贡献.结果表明,Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn在水田土壤剖面中的含量分别为0.19—0.62、47.94—51.15、19.90—21.02、25.61—29.67、18.75—22.15、59.24—71.13 mg·kg^(−1),旱地土壤剖面中的含量分别为0.15—0.62、47.53—58.39、18.91—22.04、25.26—32.13、17.45—21.75、59.78—77.58 mg·kg^(−1).6种重金属中仅Cd元素含量的平均值高于四川省背景值.水田和旱地土壤的Cd和Pb具有明显的表聚性,而Cr、Cu、Ni、Zn则随土层加深整体呈先降低后增加的趋势.PMF模型结果表明农业源的贡献率随土层加深而降低,在表土层中的贡献尤为突出(水田,50.6%;旱地,55.1%),混合源的贡献率随土层加深而升高,在底土层中的贡献尤为突出(水田55.5%;旱地58.7%),自然源的贡献率受土层影响不大、较为均匀,为21.3—33.3%.基于源成分谱的污染累积与生态风险评价表明,研究区土壤Cd元素存在较强的污染累积和生态风险,且以农业源的风险最大,混合源风险最小;其余5种重金属元素无污染累积风险,但存在轻微生态风险.3种源中以农业源对生态风险的贡献最大,平均达65.3%,其次为混合源(29.1%),自然源贡献率平均仅为5.6%.研究结果表明,应重点关注该区域土壤重金属Cd污染问题,且需加强对农业源的防治. 展开更多
关键词 土壤剖面 重金属 垂直分布 正定矩阵因子分解PMF 污染评价
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畜禽有机肥对典型蔬果地土壤剖面重金属与抗生素分布的影响 被引量：64
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作者 潘霞 陈励科 +4 位作者 卜元卿 章海波 吴龙华 滕应 骆永明 《生态与农村环境学报》 CAS CSSCI CSCD 北大核心 2012年第5期518-525,共8页
采集不同类型的畜禽有机肥及施用后的土壤,测定其重金属浓度,同时利用超声波提取-SPE-LC/MS/MS方法分析土壤中14种抗生素的污染特征,研究长期施用畜禽有机肥对典型蔬果地土壤剖面重金属与抗生素分布的影响。结果表明,猪粪、羊粪、鸡粪3... 采集不同类型的畜禽有机肥及施用后的土壤,测定其重金属浓度,同时利用超声波提取-SPE-LC/MS/MS方法分析土壤中14种抗生素的污染特征,研究长期施用畜禽有机肥对典型蔬果地土壤剖面重金属与抗生素分布的影响。结果表明,猪粪、羊粪、鸡粪3种畜禽有机肥中最易造成土壤污染的是猪粪,Cu、Zn和Cd含量分别为197.0、947.0和1.35 mg·kg-1。不同土地利用方式下,施用有机肥均使重金属在土壤剖面呈现表聚现象,以设施菜地最为突出,Zn和Cd积累明显,0～20 cm土层含量分别为203和0.48 mg·kg-1。不同土地利用方式下,14种抗生素的含量与组成在土壤剖面上存在明显分异,随土层深度增加含量迅速下降,但在>80～100 cm土层仍有检出;设施菜地表层土壤抗生素含量为39.5μg·kg-1,积累和残留明显高于林地和果园,特别是四环素类和氟喹诺酮类,含量分别为34.3和4.75μg·kg-1。可见,农田土壤长期大量施用畜禽有机肥可引起重金属和抗生素的复合污染,具潜在生态风险。 展开更多
关键词 畜禽有机肥 蔬菜地 果园 土壤剖面 重金属 抗生素
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玉米根系在土壤剖面中的分布研究 被引量：82
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作者 刘晶淼 安顺清 +2 位作者 廖荣伟 任三学 梁宏 《中国生态农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期517-521,共5页
玉米根系在土壤剖面中的分布是准确量化植被与气候相互作用不可缺少的参数,也是玉米生产科学管理和节水农业发展的重要科学依据。在中国气象科学研究院固城生态环境与农业气象实验站内的大型根系观测系统中,采用地下室玻璃窗观测法和方... 玉米根系在土壤剖面中的分布是准确量化植被与气候相互作用不可缺少的参数,也是玉米生产科学管理和节水农业发展的重要科学依据。在中国气象科学研究院固城生态环境与农业气象实验站内的大型根系观测系统中,采用地下室玻璃窗观测法和方形整段标本法,观测了"屯玉46号"玉米的根深、根宽、根长和根重,分析了玉米根长、根长密度、根重密度和根系粗度等在土壤剖面中的分布状况。结果表明,玉米根长、根干重均随土壤深度的增加基本呈递减类型。吐丝期0～40cm土层根长占整层根长51.5%,0～80cm土层占76.2%,0～120cm土层占90.5%。乳熟后期其分布趋势与吐丝期相似。玉米根系粗度随着土壤深度增加,在上层呈减少分布型,在下层呈增加分布型。乳熟后期,玉米最大根深可达230cm,根长总量达8.288km·m?2,显示出该玉米品种有较发达的根系。通过玻璃窗观测的根深大于远离玻璃窗处的根深。 展开更多
关键词 玉米 根系分布 土壤剖面 根长 根密度
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土壤剖面元素分布及其地质、环境意义 被引量：40
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作者 周国华 马生明 +2 位作者 喻劲松 朱立新 王徽 《地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2002年第6期70-75,共6页
土壤垂直剖面上物化性质、矿物和化学组成的深入研究,可以提供有关成土母质、成壤演化作用的重要信息,识别人类活动叠加的污染强度和影响深度,为土壤地球化学背景值调查、土壤污染及其生态环境影响的评价、环境地球化学灾害的监控与预... 土壤垂直剖面上物化性质、矿物和化学组成的深入研究,可以提供有关成土母质、成壤演化作用的重要信息,识别人类活动叠加的污染强度和影响深度,为土壤地球化学背景值调查、土壤污染及其生态环境影响的评价、环境地球化学灾害的监控与预警研究提供科学的方法和依据。根据广东珠江三角洲、湖北江汉平原、四川成都盆地部分土壤剖面实测资料,分析研究了土壤化学组成的剖面变化与成土母质类型及组成、土壤成熟度和污染影响的关系,探讨了土壤剖面地球化学特征的地质与环境指示意义,判断分析了土壤受到的污染叠加作用及其影响深度。 展开更多
关键词 土壤剖面 元素 表生作用 污染 生态环境 成土母质
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三峡库区消落带土壤剖面中重金属分布特征 被引量：30
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作者 裴廷权 王里奥 +2 位作者 韩勇 黄川 龚勋 《环境科学研究》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期72-78,共7页
通过对三峡库区消落带土壤的研究,探讨了土壤剖面中重金属的分布特征.结果表明:紫色土淋溶层(A层)w(Cd)和w(Hg)平均值,母质层(C层)w(Cd),w(Zn)和w(Hg)平均值均高于全国同类、同层次土壤的平均水平;石灰岩土A层及C层的重金属质量分数平... 通过对三峡库区消落带土壤的研究,探讨了土壤剖面中重金属的分布特征.结果表明:紫色土淋溶层(A层)w(Cd)和w(Hg)平均值,母质层(C层)w(Cd),w(Zn)和w(Hg)平均值均高于全国同类、同层次土壤的平均水平;石灰岩土A层及C层的重金属质量分数平均值均低于全国同类、同层次土壤的平均水平.从上游至下游,w(Cu)和w(Zn)平均值呈降低趋势,其他重金属质量分数的变化不明显.城区附近土壤重金属质量分数明显高于其他地区.土壤中w(Cd),w(Cr),w(As),w(Hg)和w(Ni)服从正态分布(Sig.>0.05),土壤pH与w(Cd)和w(Cu)之间具有正相关关系(显著性水平为0.01).土壤中w(Cd)与w(Cu),w(Cd)与w(Ni),w(Cu)与w(Zn),w(Cu)与w(Cr),w(Pb)与w(Zn),w(Pb)与w(As),w(Pb)与w(Hg),w(Pb)与w(Ni),w(Zn)与w(Ni)和w(Hg)与w(Ni)之间具有一定的正相关关系;w(Cd)与w(Pb),w(Cd)与w(Zn),w(Cd)与w(As),w(Cu)与w(Ni)和w(Hg)与w(Cr)之间具有一定的负相关关系. 展开更多
关键词 三峡库区 消落带 土壤剖面 重金属 分布特征
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天津地区典型土壤剖面多环芳烃的垂向分布特征 被引量：22
18
作者 张枝焕 王学军 +5 位作者 陶澍 彭正琼 崔艳红 吴水平 叶必雄 苑金鹏 《地理科学》 CSCD 北大核心 2004年第5期562-567,共6页
天津地区不同环境功能区表层土中均检出萘、苊、苊烯、联苯、菲、惹烯、芴、二苯并呋喃、二苯并噻吩、荧蒽、芘、屈、苯并芴、苯并蒽、苯并荧蒽、苯并芘、、二苯并[a,h]蒽、茚并[1,2,3-cd]芘、苯并[g,h,i]等多环芳烃化合物,但含量... 天津地区不同环境功能区表层土中均检出萘、苊、苊烯、联苯、菲、惹烯、芴、二苯并呋喃、二苯并噻吩、荧蒽、芘、屈、苯并芴、苯并蒽、苯并荧蒽、苯并芘、、二苯并[a,h]蒽、茚并[1,2,3-cd]芘、苯并[g,h,i]等多环芳烃化合物,但含量差别显著,南、北排污河污灌区多环芳烃含量明显高于非污染区及北部山区。不同剖面表土中多环芳烃的组成特征也存在明显差别,与非污灌耕地及北部山地相比,污灌耕地和滨海盐土耕地四环以上芳烃相对含量明显较高,而烷基取代物含量明显较低。剖面表层至40cm土壤中多环芳烃含量相对较高,深处含量明显降低,但不同剖面变化幅度存在明显差别,污灌耕地和滨海盐土耕地降低幅度最大,其它剖面变化较小,但剖面深部(>40cm)芳烃化合物组成特征基本趋于一致。 展开更多
关键词 土壤剖面 多环芳烃 污染物 纵向分异 天津
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不同土地利用类型下氮、磷在土壤剖面中的分布特征 被引量：52
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作者 陆安祥 赵云龙 +1 位作者 王纪华 马智宏 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第9期3923-3929,共7页
在北京市东南郊大兴区采取了44处0～20cm,20～40cm,40～60cm,60～80cm,80～100cm5个不同深度的土壤剖面样品。按土地利用类型,采样点可分为农田、菜地、果园、林地、草地。土壤剖面中,由表层向深层,pH值升高,有机质、速效磷、全磷、硝... 在北京市东南郊大兴区采取了44处0～20cm,20～40cm,40～60cm,60～80cm,80～100cm5个不同深度的土壤剖面样品。按土地利用类型,采样点可分为农田、菜地、果园、林地、草地。土壤剖面中,由表层向深层,pH值升高,有机质、速效磷、全磷、硝态氮、全氮降低,且在20～40cm处有较大变化。表层土壤受土地利用影响,不同土地利用类型的土壤性质差别较大,尤以菜地土壤,pH为8.01低于其他类型土壤的平均值8.27,有机质、速效磷、全磷、硝态氮、全氮都高于其他类型的土壤,分别是其他类型土壤的110%～198%,355%～1629%,162%～224%,724%～1540%,130%～248%,速效磷和硝态氮远高于其他土壤。深层土壤性质差异不大,各项土壤性质差异随深度而变小,但菜地80～100cm处,硝态氮含量为18.8mgkg-1,是同深度其他类型土壤的175%～389%。土壤中硝态氮的积累情况,菜地>农田、果园、林地>草地。磷的积累与氮不同,速效磷在0～20cm大量积累,不同类型的土壤,速效磷积累差异显著,在40～60cm处,菜地速效磷含量是其他利用类型土壤的161%～602%;在80～100cm处,不同利用类型的土壤中速效磷无显著性差异。这一情况表明,菜地的过量施用氮、磷肥导致了土壤中的磷和氮大量积累,并以速效磷、硝态氮的形态向下淋溶并在深层土壤中积累。硝态氮在80～100cm的积累仍相当严重,有继续向下淋溶的可能,速效磷的淋溶在80～100cm处已较为微弱,其淋溶过程主要在0～60cm处。对速效磷和硝态氮的累积进行多元线性回归分析,发现速效磷与全磷含量有着良好的线性相关性,而与有机质和全氮含量关系不大。硝态氮则受土壤中pH、有机质和全氮3因素的共同影响。 展开更多
关键词 土地利用 氮 磷 土壤剖面
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冬小麦/夏玉米轮作中NO_3^-N在土壤剖面的累积及移动 被引量：89
20
作者 巨晓棠 刘学军 张福锁 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第4期538-546,共9页
通过田间试验研究了冬小麦 /夏玉米轮作中NO- 3 N在土壤剖面的累积及移动 ,结果表明 ,尿素施入旱地土壤后 ,硝化作用一般在 7d之内完成 ,NH+ 4 N只在施肥后的短期内保持较高浓度 ,其它时期NH+ 4 N含量基本在 1～ 3mgkg- 1 范围内 ,土壤... 通过田间试验研究了冬小麦 /夏玉米轮作中NO- 3 N在土壤剖面的累积及移动 ,结果表明 ,尿素施入旱地土壤后 ,硝化作用一般在 7d之内完成 ,NH+ 4 N只在施肥后的短期内保持较高浓度 ,其它时期NH+ 4 N含量基本在 1～ 3mgkg- 1 范围内 ,土壤剖面不同层次NH+ 4 N一般也低于 4mgkg- 1 ,NH+ 4 N的含量不能反映土壤有效氮的水平。土壤剖面中的NO- 3 N随施氮量的增加而显著升高。在低施氮量条件下 (N <12 0kghm- 2 ) ,NO- 3 N主要在 0～ 40cm土层内移动 ,但当施氮量高于N 2 40kghm- 2 时 ,冬小麦季即有相当数量的氮移出 0～ 10 0cm土体。NO- 3 N在土体中的移动存在着很大的年际变化 ,在干旱年份 ,即使夏玉米季 ,NO- 3 N向深层移动的可能性也很小。试验年份中 ,除 1999年夏玉米季发生了较严重的气体损失以外 (该季节特别干旱 ) ,其余季节损失的肥料氮主要以NO- 3 N的形式在深层土壤剖面中累积 ,这在两个试验点的结果相当一致。 展开更多
关键词 冬小麦 夏玉米 轮作 NO3^-N 土壤剖面 养分累积 田间试验
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