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摘 要：该文通过研究桂平市土壤有机质现状，客观了解基本情况，分析土壤有机质含量低的主要原因，提出提高桂平市土壤有机质的主要措施。
关键词：土壤；有机质；现状；改良；措施
2007年桂平市被列为农业部测土配方施肥补贴项目县，9年来，我们对全市范围所履盖土壤进行采样并进行测试，通过测试发现，桂平市耕地土壤有机质含量低，同时由于大量使用商品化肥，复种指数高，对耕地不注意合理轮作培肥土壤，造成土壤板结，质量下降，有机质含量低下，对粮食生产造成较大的影响，导致农作物产量不高，生产成本增加，产品质量差，因此必须引起足够重视。本文主要围绕土壤有机质含量状况进行讨论，为桂平市测土配方施肥项目成果应用和今后培肥土壤提供技术支撑。
1 桂平市土壤有机质含量概况
1.1 耕地土壤有机质含量概况 通过对全市普查的6.78万hm2耕地耕层土壤分析化验结果表明，桂平市26个乡镇耕地土壤有机质含量范围在4.9～57.02g/kg，平均为20.49g/kg。根据自治区土壤肥料工作总站有关文件的养分分级标准，把全市耕地土壤有机质含量划分为五级，其中3、4级为丰富，共计面积6 380hm2，占耕地总面积的93.67%；2级为较少，面积3 587hm2，占耕地总面积的5.27%；1、5级为缺乏，面积720hm2，占耕地总面积的0.97%。可见，桂平市耕地土壤有机质含量中低水平居多。桂平市域26个乡镇和4个林场耕地耕层土壤有机质含量区域差异不大，都是以3、4级为主，白石山、厚禄乡、罗秀镇、白沙镇、西山镇耕地耕层土壤有机质平均含量稍高，其它乡镇相差不大。
1.2 不同利用类型耕地土壤有机质含量状况
1.2.1 水田土壤有机质含量 通过对全市4.99万hm2水田耕层土壤有机质测定结果统计，桂平市水田土壤有机质含量范围在4.96～56.59g/kg，平均含量为20.54g/kg。根据自治区土壤肥料工作总站有关文件的养分分级标准，把全市水田土壤有机质含量划分为5级，其中3、4级为丰富，共计面积4.66万hm2，占水田面积的93.57%；2级为少量，面积2 653hm2，占水田面积的5.32%；1、5级为缺乏，面积553hm2，占水田面积的1.11%。由此可见，桂平市域水田有机质含量总体上中低水平居多，耕地土壤总体水平低。桂平市域26个乡镇和4个林场耕地耕层水田有机质含量区域差异不大，都是以3、4级为主。
1.2.2 旱地土壤有机质含量 通过对全市1.83万hm2旱地耕层土壤有机质测定结果统计，有机质含量范围在4.49～57.02g/kg，平均含量为20.39g/kg。根据自治区土壤肥料工作总站有关文件的养分分级标准，将全市旱地土壤有机质含量划分为五级，其中3、4级为丰富，共计面积1.72万hm2，占旱地面积的93.95%；2级为少量，面积933hm2，占旱地面积的5.12%；1、5级为缺乏，面积173hm2，占旱地面积的0.93%。由此可见，桂平市域旱地土壤有机质含量中低水平居多。26个乡镇耕地耕层旱田有机质含量区域差异不大，都是以3、4级为主。
1.2.3 不同母质发育的土壤耕层土壤有机质含量 不同成土母质，土壤有机质含量不同。花岗岩、石灰岩、第四纪红土等发育的土壤耕层有机质含量较高，紫色岩、河流冲积物、沙页岩等发育的土壤耕层有机质含量相对稍低一点。
1.3 土壤有机质含量变化情况 与第二次土壤普查结果比较，水田土壤有机质相对下降，有机质含量>30g/kg的比例由第二次土壤普查时的17.31%下降到5.97%，减少了11.34%；有机质含量在20～30g/kg之间的比例由第二次土壤普查时的66.52%下降为42.04%，下降了24.48%，有机质含量≤20g/kg的水田面积在第二次土壤普查时占16.17%上升为51.99%，上升了35.82个百分点。旱地土壤有机质含量明显上升，有机质含量>30g/kg的比例由第二次土壤普查时的1.64%上升到5.48%，增加了3.84个百分点，有机质含量在20～30g/kg的比例由第二次土壤普查时的25.16%上升为41.19%，上升了16.03个百分点，有机质含量≤20g/kg的比例由第二次土壤普查的73.2%下降为53.33%，下降了19.87个百分点。
2 造成土壤有机质含量低的主要原因
全市耕地土壤有机质含量范围在4.9～57.02g/kg，平均为20.48g/kg。根据自治区土壤肥料工作总站有关文件的养分分级标准，把全市耕地土壤有机质含量划分为五级，其中3、4级为主，占耕地总面积的93.67%；2级为较少，占耕地总面积的5.27%；1、5级为缺乏，占耕地总面积的0.97%。与第二次土壤普查结果比较，水田土壤有机质相对下降，有机质含量>30g/kg的比例由第二次土壤普查时的17.31%下降到5.97%，减少了11.34个百分点；有机质含量在20～30g/kg的比例由第二次土壤普查时的66.52%下降为42.04%，下降了24.48%。有机质含量≤20g/kg的水田面积在第二次土壤普查时占16.17%上升为51.99%，上升了35.82个百分点。旱地土壤有机质含量明显上升，有机质含量>30g/kg的比例由第二次土壤普查时的1.64%上升到5.48%，增加了3.84个百分点，有机质含量在20～30g/kg的比例由第二次土壤普查时的25.16%上升为41. 19%，上升了16.03个百分点，有机质含量≤20g/kg的比例由第二次土壤普查的73.2%下降为53.33%，下降了19.87个百分点。可见，桂平市耕地土壤有机质含量属中低水平居多。综合分析造成土壤有机质含量低的主要原因有如下几点：
2.1 土壤有机质的投入量持续下降 这与长期以来有机物质的投入量持续下降有关，20世纪80年代初桂平市耕地上农家肥年使用量在167kg/hm2，进入90年代以后，有机肥使用量急剧减少。
3.2.4 根据土壤pH值选择肥料种类 土壤的酸碱度与施用肥料的选择关系很大。pH值小于5.5以下的酸性水稻土，不宜施硫酸铵、过磷酸钙等酸性肥料，因为它会增强土壤的酸性，减弱有益微生物的活动，促使还原性铁、锰、铝等物质的溶解，对水稻发生有害作用。对pH值大于7.5的碱性土壤应停施石灰、碳酸氢铵等碱性肥料。若增施碱性肥料会增大土壤碱性，土壤粘结、变硬、团聚结构遭到破坏，理化性状受影响，作物植株矮小，不分蘖或少分蘖，有效穗少，结实率低，成熟不一致。
3.2.5 加厚培肥耕作层，提高蓄水保肥能力 水、肥、气、热、光能是农作物生活的重要因素，满足作物诸因素的要求首先要从改善农作物赖以生存的土壤着手，创立良好的耕作层结构，使其深厚、肥沃、疏松、上虚下实，有利于通气、升温、保肥、保水，达到调节土壤中水、肥、气、热状况，保证作物的丰产环境条件，为水稻稳产、高产奠定基础。耕作层的深浅，土壤熟化程度的高低，土层发育程度的好坏，对作物根系生长发育纵横伸展影响很大。高产稳产的水稻土要求有20cm以上的耕作层。在肥料的配合下，适当加深耕作层，有利于高产。深耕要根据实际况情，因地制宜，土壤熟化程度高的，深耕一些，熟化程度低的浅耕一些，逐造逐年加深，不要一次耕得过深，更不要搅乱土壤层次。深耕后要施足肥料，精耕细作，使土、肥相融，加速土壤熟化，使生土变熟土，熟土变肥土，达到提高作物产量的目的。
深耕、培肥与改良土壤质地要结合起来，调整耕作层的沙、泥比例，使质地适中，达到三沙七泥或四沙六泥。如沙土田、潮沙田、潴育沙土田、紫沙田和杂沙田等可以掺入塘泥、粘土等；如果是黄泥田、腊泥田、粉结田和紫粘田等可以掺入河沙泥、潮沙泥等改粘。
3.2.6 因土种植，充分、合理利用土地资源 不同的土壤类型有不同的土壤性状，不同性状的土壤有不同的改良和利用。只有根据土壤性状的不同特点进行合理利用，才能充分发挥各种土壤的增产潜力。在土壤的利用方面还要考虑到土壤质地，把那些蓄水保肥能力强，理化性状较好的轻壤土、中壤土、重壤土或轻粘土、中粘土的水田用来种迟熟、高产粮食作物。那些沙土、沙壤土质地水田，可因地因时制宜，推广水旱轮作，种水稻、种花生、大豆、甘蔗等。利用铁子土、石砾土等可发展有固氮作用的大豆、蚕豆、豌豆、绿豆等耐早、耐瘦豆科作物。这样一方面能地尽其力，另一方面又增加作物产量。河滩、山岭脚较平缓的冲积、洪积，赤红壤土，可种植甘蔗、麻类及蚕桑，发展多种经营。低丘、中丘地带应发展荔枝、龙眼、柑桔、三华里、八角、玉桂、药材等经济林木，高丘、山地、高山应种上阔叶林、用材林、新炭林，迅速提高复盖率。合理利用土地将有利于保持水土，防止水土流失，确保生态平衡，种茶、种果、种竹、种木，养牛、养马、养羊，农、林、牧、副、渔全面发展，增加农民收入。 （责编：吴祚云）
摘要 以江苏省张家港市为研究对象，对比分析1980年和2008年2次土壤普查时土壤有机质的变化趋势。结果表明：2008年的土壤有机质含量较1980年明显增加，有机质的平均含量增加2.2 g/kg。水稻土有机质含量增加的幅度较潮土快，水稻土平均增加了3.8 g/kg，潮土平均增加了1.1 g/kg。同时，对如何提高张家港市土壤有机质的含量提出了相应对策。
关键词 土壤有机质；变化趋势；秸秆综合利用；有机肥；绿肥；江苏张家港
土壤有机质是评价耕地质量的重要指标之一[1]，是指存在于土壤中的所有有机物质。它包括土壤中的各种动植物残体、微生物体及其分解和合成的各种有机物质[1]。土壤有机质的含量水平对作物的供肥能力、土壤耕性、通气性以及透水性等都有着直接的影响。国内外研究表明，自然环境的改变，肥料施用和轮作方式的不同，都会影响土壤有机质的含量。如果土壤缺乏有机质，则需要较长一段时间才可恢复[2]。因此，研究土壤有机质含量的变化趋势，对掌握当地耕地地力情况有着重要的现实意义。
本项目以江苏省张家港市为研究对象，收集并整理张家港市的相关资料，对比分析1980年和2008年2次土壤普查时土壤有机质的变化趋势，为张家港市测土配方施肥工作提供有效支撑。
1 区域概况与研究方法
1.1 区域概况
张家港市位于长江三角洲平原，江苏省东南部，地理位置为北纬31°43′～32°02′、东经120°22′～120°52′。张家港市总面积998.48 km2，其中陆地面积785.55 km2，占78.67%，长江水域面积212.93 km2，占21.33%。张家港市的土壤发育于全新统海积冲积物和全新统泻湖相沉积物。地貌类型属三角洲平原，地形南高北低。农用土地总面积4.220 3万hm2，其中，耕地3.458 8万hm2，园地0.121 1万hm2，林地0.071 7万 hm2，其他0.568 7万hm2。耕地中灌溉水田2.981 8万hm2，水浇地0.053 5万hm2，旱地0.423 5万hm2。全年平均日照时数为2 133.1 h，无霜期251 d，年平均气温15.2 ℃，年降雨量1 039.3 mm。境内地质属第四系沉积覆盖，覆盖层厚度为90～240 m，是全新统现代沉积。第四系覆盖层的可耕层为2～3 m，耕层下面是砂质黏土、黏土层，厚度为50～70 m；在地面以下70～150 m之间，有细砂层、黏质砂层、中砂层、砾石层；在地面140～240 m以下便是砂岩、灰岩、砾岩层[3]。张家港市共分为八镇两区：杨舍镇、金港镇、锦丰镇、乐余镇、凤凰镇、南丰镇、大新镇、塘桥镇、常阴沙现代农业示范园区、双山岛旅游度假区。
1.2 研究方法
张家港市耕地面积4.092 2万hm2，按照《农业部测土配方施肥技术规范》的要求共设调查采样点2 193个，样点平均代表面积18.66 hm2。共设耕地环境调查采样点557个，样点平均代表面积73.46 hm2。土样于2007年、2008年秋收前后10月中、下旬采集。采样深度为水稻土0～15 cm、潮土0～20 cm。本项目采用重铬酸钾-硫酸溶液-油浴法对样品进行分析。
2 结果与分析
2.1 土壤有机质的现状和空间分布
据2 193个耕层土样的化验分析，土壤有机质平均含量22.2 g/kg，按第2次土壤普查时的分级标准，处于较高水平的下限。其中，>25 g/kg的样品占27.2%，20.1～25.0 g/kg的样品占33.3%，15.1～20.0 g/kg的样品占31.9%，12～15 g/kg的样品占5.7%，
在不同土壤类型地区，土壤有机质的含量具有明显差异，表现为水稻土区土壤有机质的含量高于潮土地区（表1），水稻土区有机质平均含量25.9 g/kg，高于潮土区的20.4 g/kg。
土壤有机质含量在不同行政区域间也有较大差异，有机质含量最高的是塘桥镇，平均为26.75 g/kg；含量最低的是乐余镇，平均18.29 g/kg。土壤有机质由高到低在镇间的排列次序是：塘桥、凤凰、金港、杨舍、现代农业示范园区、大新、锦丰、南丰、乐余（表2、图1）。
2.2 土壤有机质的变化趋势
与1980年土壤有机质的含量相比较，土壤有机质含量呈现出逐年上升的趋势，2008年土壤有机质的平均含量较1980增加2.2 g/kg。对1980年和2008年土壤有机质采用插值法处理的结果表明，绝大部分面积土壤有机质含量上升了0～5 g/kg，约有8 000 hm2的土壤面积上升了5～10 g/kg，占土壤总面积的10%，仅较小面积的土壤有机质有轻微的降低。水稻土有机质含量增加的幅度较潮土快，水稻土平均增加了3.8 g/kg，潮土平均增加了1.1 g/kg。潮土中有机质含量在20～25 g/kg的土壤面积上升了5.78%，水稻土中有机质含量大于25 g/kg的土壤面积上升了27.15%（表3、图2、图3）。
耕作制度和土壤有机质变化对土壤有机质含量的有着重要的影响。据对153个相同采样田块1980年、1996年、2008年3个不同年份有机质含量的分析统计，平均含量分别为19.2、19.5、1.2 g/kg，表现为稳定上升的趋势。
但在不同土壤类型的年份之间具有显著差异，潮土区101个田块，3个年份土壤有机质平均含量分别为17.3、17.0、18.7 g/kg，1996年比1980年下降0.3 g/kg，其中有机质下降的57个田块，占56.4%；1996―2008年，扭转了土壤有机质下降的趋势，平均含量反比1996年增加了1.7 g/kg，有机质下降的田块数也减少到35个，占34.7%（图4）。
其原因主要是从1982年开始，该区有3个镇的耕作制度长期实行麦棉轮作，不利于土壤有机质的积累。1996年以后，种植模式发生变化，增加了水稻种植，实行水旱轮作，对提高土壤有机质的含量发挥了重要作用。
水稻土区由于长期实行稻麦轮作，加上该区农业机械较配套，多年进行麦秸秆全量机械化还田，对土壤有机质的积累更为有利，因此，土壤有机质含量的上升幅度和平均值都明显高于潮土区。52个田块平均，1980年有机质含量23.0 g/kg，1996年上升到24.2 g/kg，2008年又上升到26.2 g/kg。从土壤有机质上升的幅度比较，1996―2008年的12年间，有机质含量的平均值增加了2 g/kg，多于1980―1996的16年增加值1.2 g/kg（图4）。
其原因是前16年秸秆还田的方法以传统的人工方法为主，秸秆的还田数量和面积受到限制；后12年农业机械化水平的提高为增加秸秆还田的数量和范围提供了条件，所以土壤有机质含量上升的幅度也增大。
3 结论与对策
土壤有机质对培育土壤地力具有极其重要的作用，是土壤养分库的重要部分，提供作物生长所需的多种养分；可促进土壤团粒结构的形成，改善土壤物理性状；能提高土壤的保肥能力和缓冲性能，防止土壤养分流失和调节土壤酸碱性；具有吸附和络合作用，防止某些金属离子对作物的毒害和DDT等残留农药对农产品的污染等。在当前的新形势下，增加土壤有机质的技术措施主要有抓好秸秆还田和推广使用商品有机肥、绿肥。
3.1 结论
根据2193个耕层土样的化验分析结果表明，20世纪80年代以来，土壤有机质含量呈显著上升趋势。与1980年土壤有机质的含量相比较，2008年的土壤有机质含量明显增加，有机质的平均含量增加2.2 g/kg。水稻土有机质含量增加的幅度较潮土快，水稻土平均增加了3.8 g/kg，潮土平均增加了1.1 g/kg。
3.2 对策
3.2.1 稻麦秸秆全量连茬机械还田。麦秸秆全量机械化还田，对土壤有机质的积累是一个非常有利的过程。张家港市作为江苏省秸秆综合利用示范县，常年推广“1+X”秸秆综合利用模式，以秸秆机械化全量还田为主，同时积极探索秸秆肥料化、能源化、饲料化、基料化、工业原料化等多种利用形式。①旱耕（犁旋）水整秸秆还田作业。技术路线：联合收割机适当留茬收获小麦、麦秸秆切碎匀抛施基肥（增施氮肥）旋耕机旱作灭茬还田（犁旋一体复式机还田作业）放水泡田平田整地水稻机插秧。作业要求：要求联合收割机收割留茬≤15 cm，秸秆切碎≤10 cm，并均匀抛撒于田间，旋耕机作业深度≥15 cm（犁耕深度≥22 cm）。机具配备：联合收割机加装相应的秸秆切碎抛撒装置；一般采用51.45 kW 以上拖拉机，匹配相应幅宽的旋耕机（犁旋一体复式机）、秸秆还田机械（水田埋茬耕整机）。②水耕水整秸秆还田作业。技术路线：联合收割机适当留茬收获小麦、麦秸秆切碎匀抛施基肥（增施氮肥）放水泡田水田秸秆还田机耕整地（2遍作业）水稻机插秧。作业要求：要求联合收割机收割留茬≤15 cm，秸秆切碎≤10 cm，均匀抛撒于田里，秸秆还田机作业深度≥15 cm。机具配备：联合收割机加装相应的秸秆切碎抛撒装置；一般采用51.45 kW 以上拖拉机，匹配相应幅宽的秸秆还田机械[4-10]。
秸秆还田用机械化全程作业，有效地解决了农村季节与劳力紧缺的矛盾，确保了农村其他产业发展所需的劳力，促进农村经济的发展。同时，秸秆采用机械化还田突破了传统人工还田还草量只能达到22.50～33.75 t/hm2的范围，实现了稻麦秸秆全量就地还田，提高了还田质量，并且有效地解决了农村多余秸秆对环境带来的污染。
3.2.2 麦子（油菜）套播水稻秸秆自然还田技术。从2000年开始，在借鉴扬州地区超高茬麦套稻技术的基础上，进行了连续的应用研究，取得了较理想的效果。水稻免耕套播技术的社会效益表现在有利提高耕地的复种指数，节约水稻生产的秧田用地，使复种指数提高7%～10%；简化了水稻生产农艺，减轻了劳动强度又大大地节约了生产用工；减去了土壤机械耕作，有利于节约能源。
生态效益表现在有利于水稻前茬小麦、油菜秸秆的全量自然还田，使秸秆中的养分重新进入农田生态系统，参与再循环，提高土壤有机质，改良土壤理化性状；并有利于防止土壤水土流失，保护农田生态系统；另外，由于免耕套播的施肥量比常规移栽节约了31.2%，也同时减轻了化肥使用带来的面污染。因此，水稻免耕套播技术也是一项有利于自然生态保护的技术。
3.2.3 大力推广商品有机肥。商品有机肥是有机肥的一种，是将畜禽粪便经堆制发酵加工而成。商品有机肥含有植物所需的各种大量营养元素、微量元素和有机质，有机质中的氨基酸、酰胺和核酸可以直接被植物吸收，有机质中的糖类和脂肪是土壤微生物生命活动的能源[4]。
以青菜施用情况为例。青菜施用商品有机肥3 t/hm2，其产量较单独施用化肥有所增加，增幅在9.94%～29.2%。施用商品有机肥能够有效地降低作物中硝酸盐的含量，提高作物安全品质。
在张家港市，每年至少推广商品有机肥8 500 t，主要施用于经济作物，少量施用于水稻和小麦。其主要原因是张家港市稻麦种植面积较经济作物甚广，而施用商品有机肥的人工成本相对较高。综合比较，施用在水稻小麦方面的商品有机肥则较少，这一定程度上影响了稻麦体系的土壤有机质含量。对此，更应该大力推广商品有机肥在稻麦田块的施用，并且大力发展机械化施肥技术。
3.2.4 大力推广绿肥施用技术。绿肥是一种很好的生物肥料，翻压后可以丰富土壤有机质，改善土壤物理性状，富集土壤中养分，提高碳素营养，防止土壤侵蚀和养分流失，防止植物病害和有害的生物和化学的影响[5]。长期施用绿肥等有机肥能提高土壤松结态腐殖质、稳结态腐殖质以及紧结态腐殖质含量。而单施化肥不但不利于土壤有机质的保持，而且容易造成土壤原有有机质品质的恶化，使土壤有机质逐渐老化，不利于调节土壤中的养分供应。
自2009年，张家港市已连续7年推广绿肥项目。经过大力开展科普宣传工作以及鼓励农户种植，绿肥提升农产品品质、节肥增效等重要性性已深入人心，不少农户主动种植。为了进一步做好推广工作，助力生态农业建设，张家港市每年保持种植蚕豆、黄花苜蓿666.67 hm2以上。同时，免费发放种子至各镇，并且跟踪绿肥种植情况，确保黄花苜蓿等绿肥生长正常，为绿肥种植面积的不断扩大提供保障。
摘要 采用重铬酸钾容量法，加热方法用传统油浴法和改进沸水浴法测定土壤有机质，5个国标土样用2种方法的测定值都在国标认定值范围内，15个随机土样油浴加2种方法的SD均小于1.48，CV小于4%，无显著差异，2种加热方法精密度良好。与传统的油浴法相比，沸水浴加热法无油污，好清洗，操作方便，同时克服了稀释热法（水合热法）受室温变化影响和加热不均匀的缺点，此方法适合批量检测有机质。
关键词 容量法；土壤有机质；加热方法；标准样品；随机样品；精密度
土壤有机质是土壤中各种营养元素特别是氮磷的重要来源，能改善土壤的物理性状，使土壤具有保肥力和缓冲性，是土壤肥力高低的一个重要指标。土壤有机质的测定方法有干烧法、湿烧法、比色法和容量法等。目前，各国在土壤有机质研究中普遍使用的是重铬酸钾容量分析法[1-2]，在采用容量分析法测定时，又分为外加热法和稀释热法（水合热法）。外加热法是国标法，油浴温度为180 ℃，沸腾5 min，此法氧化完全，不受室温变化的影响，但空气污染较为严重，沸腾的时间不好掌握，操作麻烦，成本高。稀释热法（水合热法）是利用浓硫酸和重铬酸钾（2∶1）混合时产生的热（温度为120 ℃左右）来氧化有机碳，此法操作方便、成本低，但受室温变化影响较大，有机质氧化程度较低[3-5]。
本试验在水合热法的基础上，尝试用沸水浴加热法加速有机质氧化，保持温度的稳定，为土壤有机质的测定提供了科学的依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.1.1 试剂。0.8 mol/L的重铬酸钾标准溶液；0.2 mol/L硫酸亚铁溶液；邻菲啉指示剂；浓硫酸（1.84 g/L）。
1.1.2 仪器。油浴锅；铁丝笼；电热恒温水浴锅；250 mL三角瓶；弯颈小漏斗；硬质试管（25 mm×200 mm）。
1.2 试验方法
1.2.1 试验原理。在过量的硫酸存在下，用重铬酸钾氧化有机碳，剩余的重铬酸钾用硫酸亚铁来滴定，从所消耗的重铬酸钾量，计算出有机碳含量。
1.2.2 试验方法。称取过0.25 mm孔径风干土样0.05～0.50 g，分别放入到硬质试管和三角瓶中，各做4次重复。加入5 mL重铬酸钾标准溶液和5 mL浓硫酸，迅速摇匀。把加样后的三角瓶迅速封口放入水浴锅的沸水浴中，水刚过三角瓶液面即可，在沸水浴中加热30 min后取出，待测液中加入40 mL蒸馏水；加样后硬质试管插入铁丝笼，放到180 ℃油浴锅加热，沸腾5 min后取出，将试管中的待测液用蒸馏水全部洗入到三角瓶中，保持体积在50～60 mL。加热后的待测液为橙黄或黄绿色，如为绿色说明有机质没有被充分氧化，需弃去重做，减少土样称样量。
以上各待测液分别加入3～5滴邻菲啉指示剂，用硫酸亚铁滴定剩余的重铬酸钾，由橙黄―蓝绿―棕红为终点。同时做空白试验。沸水浴加热法氧化校正系数为1.16，油浴加热法氧化校正系数为1.1。
2 结果与分析
试验选取5个国标土样，分别为GBW07458、GBW07459、GBW07142a、GBW07414a和GBW07417a，并从中随机抽取15个土壤样品，分别采用2种加热方法来测定土壤有机质的含量。
由表1可以看出，用国标土样，2种方法的测定值都在国标范围内，同一国标土样，沸水浴法测定值比油浴法测定值都稍高些，可能因为沸水浴法加热时间长，反应更为充分些。
由表2可以看出，样品有机质含量在6.33～133.99 g/kg，包涵了不同等级含量。油浴加热法的标准偏差（SD）在0.24～1.44，变异系数（CV）在1.02%～3.79%；沸水浴加热法SD在0.21～1.48，CV在1.20%～3.25%；2种方法的SD均小于1.48，CV小于4%，无显著差异。沸水浴加热法除11号测定数值略低于油浴加热法，其余都比油浴加热法稍高一些。由表1（上接第206页）
和表2看出，2种加热方法精密度良好。
3 结论
对5个国标土样和随机抽取15个土壤样品进行有机质含量测定，国标土样2种方法的测定值都在国标范围内，随机样品油浴加热法的标准偏差（SD）在0.24～1.44，变异系数（CV）在1.02%～3.79%；沸水浴加热法SD在0.21～1.48，CV在1.20%～3.25%；2种方法的SD均小于1.48，CV小于4%，无显著差异，2种加热方法精密度良好。与传统的油浴法相比，沸水浴加热法无油污，好清洗，操作方便，同时克服了稀释热法（水合热法）受室温变化影响和加热不均匀的缺点。此方法适合批量检测有机质，并有待推广。
摘 要：该文通过对灵璧县黄湾、韦集2乡镇土壤普查和农业部测土配方施肥项目化验，表明土壤酸碱度呈下降趋势，其pH值已由偏碱性的8.5下降到偏酸性的6.5，个别田块已接近5.0；2个乡镇的酸碱度相差0.5个单位，说明相邻乡镇的pH值差异是由于施肥习惯、种植模式等人为农事操作造成的，次数分布呈正态分布。土壤有机质从20世纪70～80年代持续增加，以后的近20a则表现出增长缓慢或略有降低趋势。相关分析表明：pH值在6.5～7.0之间，相关系数最高，r=0.279233*，说明土壤有机质积累需要合适的酸碱度。
关键词：砂姜黑土；pH值；土壤有机质；变化趋势；探讨
全国沙姜黑土面积371.1万hm2，淮北地区占总面积1/2以上[1]。砂姜黑土粘粒含量较高、质地粘重、土壤结构和孔隙性差、土壤有效水含量和有机质含量低。受不良的土壤理化性质影响， 砂姜黑土在生产性能上表现为适耕期短，易受旱、涝（渍）灾害，作物产量年际间波动较大[2-3]。
在砂姜黑土的供肥能力、肥水配合的作物效应、对产量的影响及土壤改良等方面研究较多[5-7]，针对淮北地区沙姜黑土酸碱度和有机质随时间的变化规律及它们之间的关系研究报到尚少，本文从典型砂姜黑土区――灵璧县黄湾、韦集2个乡镇35a时间跨度的测土结果来分析研究，以期发现淮北地区砂姜黑土酸碱度和有机质变化之间的规律，为培肥土壤、增加肥力和提高农作物产量提供依据。
1 材料与方法
灵璧县的沙姜黑土主要分布在该县县南、沿北沱河到淮河之间，研究黄湾、韦集2乡镇土样理化性状和肥力水平有较强的代表性。
根据黄湾、韦集2次土壤普查结果和2007―2009年农业部测土配方施肥项目中832个土样的化验结果进行对比分析，采用次数分布、T测验和相关分析的方法。
2 结果与分析
2.1 1973年和1985年2次土壤普查结果 从表1中可以看出：1973年当时的土壤碱性较强，尽管取样深度不同，但pH值没有变化，是典型的碱性土壤。耕层土壤有机质含量在11.2g/kg，随深度增加，有机质含量有下降趋势。
1985年随着家庭承包责任制的实行，农民种田的积极性空前高涨，加之化肥的普遍使用，土壤有机质含量增加很快，已由原来的11g/kg左右提高到18g/kg；pH值已由原来的8.5下降到8.0左右，并越往下碱性越强。
2.2 2007―2009年农业部测土配方施肥项目化验结果 从表2中可以看出：土壤有机质的变幅很大，黄湾镇高低相差近5倍，有机质含量和80年代相比没有增加，基本持平；韦集虽有增加，但和前2次增加速度相比，相对较小。pH值下降速度之快，出乎意料。
2.3 酸碱度、有机质变化趋势
2.3.1 砂浆黑土的酸碱度变化趋势 结合表1、2可得出：1973年，土壤pH值为8.5，而1985年降到8.0，70cm以下仍为8.2；从2个乡镇化验结果来看耕层已经降到总体平均的6.44～6.91。在相近的时间段内，降幅越来越大，特别是后10多年，pH值下降1.0～1.5个单位。表3中不难看出，尽管2个乡镇的酸碱度有差异，但总体都在不同程度的下降，极端最低值接近5.0。相邻2乡镇出现的差异可能与化肥的选用、种植习惯、栽培技术等方面关系密切。为了更真切的反应变化趋势，采用次数分布进行进一步分析，以0.5个pH值作为区段，进行划分，可以看出黄湾土壤的酸碱度众值，主要集中在5.7～7.2，而韦集则相对集中在6.2～7.7中间，虽然都呈正态分布，但黄湾土壤的pH值要低于韦集0.5个单位。另外还体现出黄湾镇的偏碱性土壤有一定比例。
表4的T测验结果：黄湾高出95%置信区间的ph值在7.5～8.7，平均值8.16，没有低出的数值，这可能与黄湾镇本身的pH值较低有关，都涵盖在区间值范围内。韦集镇的酸碱度从统计数来看，分布相对较为集中，即使是最高值间仅相差0.6，最低值只相差0.3。
2.3.2 土壤有机质积累与变化 从表1可知：20世纪70～80年代土壤有机质含量呈增加趋势；以后的近20a则表现出增加缓慢或略有降低趋势。将土壤的有机质按递增3‰为梯度进行归类，并统计次数（见表5）。可以看出，不同的地方土壤有机质含量分布不同，黄湾镇有机质大都集中在13～19g/kg，明显低于第二次土壤普查结果，而韦集镇的有机质分布在16～22g/kg；这就是韦集有机质高于黄湾的原因。另一方面，黄湾镇还有个别土壤有机质含量低于10.0以下；韦集则出现大于31.0g/kg以上的土样。
表6的T测验结果：黄湾有机质高出95%置信区间的，分布在18.5～30.8g/kg，平均为23.6g/kg；韦集较高，分布在23.5～33.4g/kg，平均为26.51g/kg；黄湾有机质低出95%区间的，主要分布在6.2～11.9g/kg；韦集14.0～14.9g/kg。平均为14.4g/kg。
2.4 土壤有机质含量与土壤酸碱度之间的关系
2.4.1 2个土壤理化性状的次数分布 虽然有机质和酸碱度是土壤的2个独立的理化指标，但从次数分布来看，尽管度量单位不同，划分区段有异，但表3、表5向我们揭示出：都呈正态分布，黄湾镇pH值众值在5.7～6.7，而其有机质含量13～21g/kg；韦集的pH值众值6.2～7.2时，其有机质含量则在16～26.5g/kg。在5.7～7.2区间内，pH值每升高0.5个单位，有机质含量上升5g/kg左右。
2.4.2 土壤酸碱度、有机质极值之间的关系 表4中，黄湾镇17个土样，其pH值7.5～8.7，有机质含量范围8.8～23.8g/kg；韦集14个样本，其pH值7.2～7.8，有机质含量波动17.3～26.7g/kg。pH值低出的样本较少，只有韦集的3个土样，有机质区间在13.9～23.4g/kg，pH值在6.3～6.5。说明在酸性较强的土壤中，其有机质含量波动很大，且没有极端值出现，不利培肥土壤。
表6数据则反应出黄湾的15个样本中，有机质高出的pH值是7.9以上的有3个，但平均值较低；而pH值低于6.2的，出现4个样本，都在20.5以下，其中有机质30.80g/kg的土样，其pH值为6.5；韦集数据也反应出相同的变化趋势，它的有机质最大值33.4g/kg的pH值是6.8。
有机质低出范围的可以看出：黄湾的pH值大都集中在8.0以上或6.0以下，而韦集出现的土样较少，应该没有代表性。
2.4.3 划分不同的pH值取值范围 6.0以下、6.0～7.0、7.0～8.0，进行pH值与有机质含量之间的相关分析，相关系数依次为r=0.055869、0.260603、-0.01294。再细分pH值范围，按pH值8.0再进行相关分析，其相关系数以pH值取6.5～7.0，相关系数最高，r=0.279233，其余都为负值。由此看来，土壤有机质积累需要合适的酸碱度，结合以上分析，其底线应该在6.0以上，最佳范围是6.5～7.0。这就能解释黄湾偏酸性土壤较多，其有机质含量明显低于韦集的原因。
3 小结与讨论
（1）沙姜黑土的酸碱度有逐渐降低的趋势，正在由偏碱性向偏酸性逐渐过渡。因种植习惯、施肥种类、栽培技术等人为因素而差异较大，个别田块酸碱度已接近5.0。土壤有一定的修复缓冲作用，但超过一定的数值以后作物就不能正常生长或严重减产。随着土壤酸化进程加快，有必要开展这方面研究工作。
（2）20世纪80年代中后期以前土壤有机质积累逐年增加，随后增长缓慢，后发展到与第二次土壤普查持平（1985年），有的还有所降低。分析表明：土壤有机质快速积累要求一定的酸碱度范围，当土壤pH值较低时，可能加剧有机质矿化，土壤pH值在6.5～7.0范围内有利于有机质增加。
摘 要：如果将整个农田生态循环当做一个整体，那么，农作物的秸秆将是构成这个整体系统中最关键的因素，也是农田生态循环过程中的重要物质基础，它在很大程度上维持了农田生态系统的平衡。
关键词：秸秆还田；农田土壤；有机质
1 分析秸秆还田对农业土壤有机质提升的意义
1.1 蓄积了土壤的水分
在实施秸秆还田以及秸秆翻压的过程中，通过同步开展还田以及机械深耕的方式，不仅使大气的降水得到有效蓄积，而且能够使地下水在此过程中充分发挥其功效与价值。在秋季深耕30cm时可以促进大气降水提升下渗深度，有效的避免了由于地表径流较多而对部分水资源的损耗问题；秸秆还田的广泛展开，对大气降水也起到了一定的拦蓄作用。因此，整个农田的土壤可以接纳到更均衡更有效的自然降水，并且也有效的抑制了农田土壤水分的蒸发。也就是说，秸秆还田技术的广泛应用，为所在的土壤形成了有利的蓄水库，在农田休整时期，积极的发挥着集水的功效，在农作物的生长时期，则有效的发挥着耗水的功效，从而使农田的土壤含水量得到了很大程度的提升。
1.2 改善了土壤的物理性状
秸秆还田的技术主要有机械翻压还田以及覆盖还田，都能显著提升土壤有机质的含量，并且使土壤内部出现许多五碳糖和六碳糖的成分，这些都会在很大程度上促进农作物更好的生长与发育，其功效甚至比直接使用化肥更显著。值得特别说明的是，通过机械翻压，可以使许多秸秆深埋在土壤内部，当土壤内部的有机质以及养分相当活跃时，会大大增加这块土壤的矿化效率，从而为农作物的生长提供了充足的养分支持。
1.3 提高了土壤有机质的含量
在实施秸秆还田的过程中，周边区域的微生物翻转规模与速度都有了显著提升，微生物加快繁殖速度会带动土壤内部的微生物的活动也加剧，使得运转速度有所提升，此时，秸秆中所含的养分便可以充分且及时的向土壤中释放，通过这种方式，土壤的结构不断被优化与改善，肥料、养分、水分与大气之间的联系相对来说更平衡，有利于形成良好的生态体系。
2 生态效益与经济效益――以明水县玉米秸秆还田为例
明水县位于黑龙江省西南部，松嫩平原东北部，耕地面积0.14万m2。明水县地处高纬度地带，属中温带亚湿润气候，平均气温3.4℃，年日照达到2560h，年平均降水量476.9mm左右。明水县的农作物种类很多，以玉米、水稻、大豆为主，近些年来玉米的播种面积不断扩大，玉米秸秆的产量也在相应增加，对秸秆的利用上也发生了明显变化，由此取得了显著的生态效益与经济效益。
2.1 玉米秸秆还田的生态效益
在多点进行试验观察后的结果表明，玉米秸秆还田几年之后，土壤的有机质以及含水量都比之前有了明显的提高。在还田3a后土壤的有机质提升了0.04%～0.08%，还田6a后提升了0.10%～0.11%，还田9a后提升了0.25%～0.29%。秸秆还田之后，微生物在分解初期，必须在土壤中吸取氮素来组成自身的细胞，从而使得土壤中的氮素生物被固定，也就暂时保存了土壤中的氮素，而当微生物死亡之后，这部分的氮素又被分解释放，再回归到土壤中来，从而达到了保墒调肥的效果。同期测定的土壤含水量在秸秆还田3a后增加了1.33%～1.86%，还田6a后增加了1.69%～1.92%，还田9a后增加了1.75%～2.16%。蚯蚓以及微生物的数量也有明显的增加，秸秆还田还使得玉米的秸秆被充分有效的利用，并且避免了在田间大肆焚烧秸秆造成环境污染。有机质以及微生物的增加对土壤的结构也起到了很好的改善作用，水稳性的团粒结构增加了，土壤容重也有显著的降低。由于土壤自身的肥力不断提升，也对化肥的使用率有了明显降低，从而对农作物的环境有了明显改善，不仅提高了作物的质量，更大力发展了绿色生态农业。
2.2 玉米秸秆还田的经济效益
除了生态效益，玉米秸秆还田还产生了显著的经济效益。根据多点的实验观测以及分析统计，把秸秆还田3a后的玉米地与未还田的玉米地相对照，产量平均增加了516kg/hm2玉米，增加率达到7.25%，增加了625元的收入；还田6a后产量平均增加了715kg/hm2，增加率达到9.34%，增加了853元的收入；还田9a后的产量平均增加了1225kg/hm2，增加率高达16.83%，增加了1486元的收入。秸秆还田之后土壤的肥力得到了提升，因而对化肥的使用量明显减少，使用的肥料费用减少了100～1925元/hm2，还田的机械投入增加了140元/hm2，而在收割秸秆的费用上省了320元/hm2，因此节约了180元/hm2，总的来说，玉米秸秆还田后增值了815～1709元，玉米的生产成本降低了0.04～0.08元/kg。
3 结 语
秸秆还田的措施不但充分利用了自然资源，而且还优化与改善了土壤的结构，对农作物的生长创造了良好的环境，创造了相当大的生态效益与社会效益，因此，要把秸秆还田技术广泛的运用到农产品的生产中。
摘 要：该文根据测土配方施肥项目中获取的测土成果，8214个耕地农化样有机质含量的进行统计分析，明确了太湖县耕地耕层有机质含量分布特点和变化趋势，并提出提升其含量的对策。
关键词：耕地；有机质；提升对策
太湖县位于安徽省西南部，大别山南麓。全县总面积2 040km2，辖15个乡镇174个行政村10个居委会，人口57万。常用耕地面积25 786hm2，其中：水田20 395hm2，占79.09%；旱地5 391hm2，占20.91%。是一个以种植水稻为主的山区农业县，也是首批测土配方施肥补贴项目县之一。随着测土配方施肥项目的持续推进，我县获取了大量的测土成果，为研究耕地养分状况提供了依据。有机质含量是评价耕地肥力状况的重要指标，为此，作者选择有代表性的耕地耕层农化样有机质含量进行统计分析，全面了解全县耕地有机质含量分布特点与变化趋势，从而为精准施肥实现化肥零增长行动提供参考。
1 全县耕地耕层有机质含量统计结果
1.1 全县耕地耕层有机质状况 通过对8 214个土样的化验结果统计：全县耕地耕层有机质平均含量为22.75g/kg，最大值45.2g/kg，最小值3.96g/kg，标准差6.22，变异系数27%（表1）。
对照耕地有机质分级标准，水田耕层有机质含量：极缺的（低于10g/kg）占0.67%；缺的（10～20g/kg）占24.45%；中等的（20～30g/kg）占44.81%；较丰的（30～40g/kg）占11.29%；丰富的（高于40g/kg）占0.34%；旱地耕层有机质含量：极缺的（低于10g/kg）占0.83%；缺的（10～20g/kg）占8.5%；中等的（20～30g/kg）占7.16%；较丰的（30～40g/kg）占1.94%；丰富的（高于40g/kg）占0.02%。（表2）。
1.2 各乡镇耕层土壤有机质状况 将8 124个农化样按采样乡镇进行统计分析，从境内西北山区向东南圩坂排序，各乡镇耕层有机质含量分别是：北中镇20.93g/kg，百里镇23.98g/kg，弥陀镇21.86g/kg，牛镇镇20.83g/kg，刘坂乡21.01g/kg，汤泉乡19.74g/kg，寺前镇18.95g/kg，天华镇22.16g/kg，小池镇21.1g/kg，晋熙镇23.17g/kg，城西乡25.38g/kg，新仓镇24.18g/kg，江塘乡28.14g/kg，徐桥镇25.34g/kg，大石乡22.77g/kg（表3）。
2 分析与结论
2.1 全县耕地耕层土壤有机质含量稳中略升 从全县耕地耕层有机质含量统计结果看：全县有机质平均含量为22.75g/kg，与第二次土壤普查含量22.72g/kg（表4）相比增加了0.03g/kg，增长0.13%，耕层有机质呈稳中略升趋势。这说明全县耕地肥力水平稳中向好，没有出现地力减退迹象。
2.2 不同区域耕层土壤有机质含量差异明显 从分乡镇统计结果看：耕地耕层有机质含量总趋势是：山区乡镇低于坂区乡镇。山区北中、百里、弥陀、牛镇、刘坂、汤泉、寺前、天华等8个乡镇，有机质含量最高的是百里镇23.98g/kg，有机质含量最低的是寺前镇18.95g/kg，平均为21.28g/kg；坂区小池、晋熙、城西、新仓、江塘、徐桥、大石等7个乡镇，有机质最高的是江塘乡28.14g/kg，有机质含量最低的是小池镇21.1g/kg，平均为24.16g/kg。这是因为一是山区地理条件差，受水土流失的影响，耕层质地偏粗，耕层有机质矿化作用强烈，有机质积累减少；二是山区受光热资源的影响，复种指数低，以种植一季作物为主，施肥水平和作物产量相对较低，耕层留存的作物残茬远低于圩坂区所致；三是受交通条件的限制，近年组织实施的土壤有机质提升行动补贴项目基本没有覆盖到山区乡镇。
3 耕层有机质提升的对策
根据我县耕地耕层有机质含量不高，处于中等水平，且山区乡镇低于圩坂区乡镇，旱地低于水田的特点，提出以下提升对策。
3.1 加大投入，建设高标准农田 据不完全统计，2009年以来，全县总投资近3亿元，在圩坂区实施了土地整治项目6个，通过对项目区田、水、路、林、村统一规划，综合整治，建成“田成方、树成行、路相通、渠相连”高标准农田示范区5 333hm2。受投资规模的影响，山区未得到整治，要抓住中央一号文件“藏粮于地”的精神，争取更多的项目资金，安排山区耕地综合治理，建设高标准农田，减少水土流失，提升有机质含量。
3.2 推广商品有机肥料 在设施栽培或旱作高效栽培绿色增长模式上，要大力推广商品有机肥料，减少化肥用量，实现化肥零增长目标。
3.3 扎实实施耕地有机质提升项目 我县从2010年起，组织实施了土壤有机质提升行动补贴项目，2010―2012年，实施种植绿肥子项目，2a累计共发放110万元补贴款采购的花草种，项目区扩种绿肥3 667hm2；2012―2014年，实施农作物秸秆还田子项目，2a累计发放300万元补贴款采购的速腐剂，秸秆速腐还田面积达到2万hm2。2015年100万元补贴款采购速腐剂项目正在招标之中，建议向山区倾斜，增加山区农作物秸秆还田量，改善山区耕地有机质状况。 （责编：吴祚云）
摘 要：耕作层不仅影响耕地的质量水平还是农作物生长的重要基础。目前，国内建设占用耕地时耕作层没有得到有效的保护，一部分原因是耕作层保护的技术不完善，而表土剥离是保护耕作层的一个有效措施。因此，该文针对耕作层在剥离后储存期间的土壤进行培肥技术研究，通过设置3个试验小区，进行表土培肥试验，研究培肥后剥离土壤的有机质变化情况。研究结果显示：3个试验小区的4个处理中，土壤的有机质含量总体呈下降趋势，添加培肥均是有利于土壤有机质的积累；对于长时间的堆放，猪粪培肥效果最好；其次是秸秆培肥，秸秆加菌肥效果最差。对于丘陵和山地试验小区，猪粪培肥效果最好；在平原试验小区，秸秆和猪粪均有利于有机质的积累。
关键词：表土剥离；培肥；有机质
1 引言
有机质主要储存在土壤表层中，是评价土壤肥力的一个重要指标，也是表征土壤质量的一个重要因子。建设占用地的耕作层土壤剥离后，有着十分重要的用途，如可用来毁损地的整理复耕用土、土地整治和高标准基本农田项目的土壤改良、土壤补充、开垦项目的土层增厚和土壤改良等用途。然而，目前在建设用地时，用地单位对于挖出来的耕作层土壤处理方式，要么将其浪费，随意处理，要么将其用作弃土填方工程，对资源的浪费极大。表土剥离是近年来土地整理项目中亟待开发并推广至全国的一个保护耕地资源的项目，其原理是将耕地表层土壤剥离出来，再原地和异地用于土地整治。为了减少对环境的破坏，以及减少对农业生产的威胁，在耕地资源日见匮乏、人地矛盾日渐突出、农田污染加剧的背景下，开展耕地表层土壤剥离再利用工作具有非常重要的现实意义[1]。如今，表土剥离工作得到许多国家的重视。国外的表土剥离工作开展较早，且已形成了较为成熟的方法和制度[2]，国内除少数省份开展表土剥离工作较早而得到比较完备的成果外，其他省份都或多或少的正在开启这项工作，但并未形成一套完整的技术方案及制度。其中，培肥是表土剥离长期工作中一个非常重要的环节。土壤有机质是表征土壤质量的重要因子，也是陆地生态系统中碳循环的重要“源”与“汇”[3-4]。在培肥方面，经过先辈们的长期研究，实践结果表明合理培肥可以改善土壤的基本理化性状[5-7]。刘允芬等研究[8]认为气温、地温与土壤碳排放有明显的正相关性。温度和水分在短期内对土壤有机碳和易氧化有机碳的影响差异不显著，但土壤温度和水分变化能影响土壤有机碳的含量，低温度低水分条件有利于土壤有机碳的存在[9]。但迄今为止，在开展的表土剥离工作中，剥离的表土大多都是直接覆土后进行培肥，在储存期间也只是简单的播种无污染草籽而对具体的培肥未做过多描述。本文通过在安徽省巢湖和宿州设置试验小区，对试验小区的耕地表土进行剥离，对剥离后储存的表土进行自然培肥、秸秆培肥、秸秆加菌肥培肥以及猪粪培肥，在分析了土壤有机质与地形、土壤容重、成土母质、质地等之间的相关关系，得到剥离土壤的有机质养分变化情况，并为农业土壤提供剥离后的土壤是否需要培肥提供依据。
2 材料与方法
2.1 研究区概况 安徽省地形有平原、丘陵和山地，平原与丘陵、低山相间排列，地形呈现多样性。长江和淮河自西向东横贯全境，巢湖位于安徽中部，全省大致可分为5个自然区域：淮北平原、江淮丘陵、皖西大别山区、沿江平原和皖南山区。安徽地处暖温带与亚热带过渡地区，气候温暖湿润，四季分明，光热水资源丰富且雨热同季。
2.2 试验设计 2014年9月，腾空试验区，让其自然变干；2014年10月18～19日，在巢湖市栏杆镇石门村的2个试验小区（一个代表丘陵区；一个模拟山地区：山地是在在巢湖栏杆镇石门村寻找的一个与山地环境相似的低山丘陵区的耕地，用于模拟山地培肥特性。）进行堆土培肥实验；2014年10月27日，在宿州市桥区朱仙庄镇镇西村的试验小区（代表平原区）进行堆土培肥实验。
2.2.1 试验小区设置 试验小区设置为100m2的剥土区，储存之土壤堆成底宽3.0m、高1.5m、顶宽1.5m的长条梯形型土堆，土堆长共计9.5m（其中试验小区总共8m，分为4个部分每个部分长2.0m长，包含两头各0.75m、共1.5m的斜坡长度），土堆按顺序安排关培肥措施，小区之间用防渗漏塑料薄膜隔离，四周修建排水沟。
2.2.2 培肥设计 每个试验小区分对照试验和培肥试验。整个培肥实验周期为6个月，每隔2个月进行取样一次（表1）。
2.2.3 样品采集 每隔2个月用取土工具从上到下均匀采集土样，四分法后约取1 000g土壤样品，以及初期未培肥的土样1 000g，将土样带回实验室风干、研磨、待化验；未剥离前，原土采集方法――采用多点混合取农化样，多余的用四分法舍弃；培养期采样――分别在每个试验小区，采集全断面样品，混合、四分法获得化验样约1 000g。备注：第一次采样时已对为开始培肥的土壤容重进行了测定，丘陵、山地、平原3个试验小区平均值分别为：1.376g/cm3、1.334 g/cm3、1.258 g/cm3。
2.2.4 样品测定 猪粪和土壤有机质测定方法：重铬酸钾容量法-外加热法[10]。
3 结果与分析
3.1 丘陵试验小区不同培肥方式，有机质含量随着时间的变化规律 从图1中可以看出：随着时间的增加，丘陵试验区的有机质的含量总体是下降的。有机质含量的变化趋势是：除猪粪培肥外其他3种培肥方式的土堆有机质含量变化情况为大致为减少―增加―减少，10月到12月土堆有机质含量大量减少，12月到2月有机质含量略微增加，2月到4月有机质含量略微减少；而猪粪培肥的土堆有机质含量在10月到12月略有增加，12月到4月一直在逐渐降低。从培肥开始到培肥结束4种培肥方式的土堆有机质含量全部降低，分别减少了4.091、2.750、5.751、4.319，所占百分比为15.76%、10.59%、22.15%、16.63%，秸秆+菌肥这种处理方式的有机质减少最多，减少比例为22.15%，添加秸秆的处理方式有机质减少最少，减少比例为10.59%。
对于丘陵试验小区，在有机质变化曲线上看出，有机质含量是添加秸秆>自然培肥>秸秆加菌肥，添加秸秆增加了土壤碳库的输入，而自然培肥因没有额外的有机质输入所以总量上较加秸秆少。在有机质消耗方面，自然培肥和添加秸秆中，添加秸秆会增加微生物的活动量，进而将秸秆转化为土壤有机质，同时也会消耗一部分有机质作为自身能源，因总量较自然状况下高，所以在变化过程中，有机质含量一直高于自然培肥。在添加秸秆和菌肥的情况下，菌肥会大大增加土壤微生物的总量，虽然添加了秸秆，提高了土壤有机质库的总量，但是因微生物量的增加，土壤有机质的消耗量也大大增加，致使有机质含量比自然状况下低。添加猪粪的处理中，因猪粪是经过动物消化分解的残渣，加入到土壤中很容易就转化为土壤有机质，所以在加入猪粪的短期内有机质含量迅速上升。在后期菌肥的作用下微生物量增加，消耗大量的有机质，使总量降低。
3.2 山地试验小区不同培肥方式，有机质含量随着时间的变化规律 从图2中可以看出：在变化趋势中，随着时间的增加，山地地区4种培肥方式的土堆有机质含量变化情况各不相同。10月到12月，除猪粪培肥外，其他3种培肥方式土堆有机质含量大量减少，猪粪培肥土堆有机质含量上升；12月到次年2月，自然培肥、秸秆+菌肥土堆有机质含量略微增加，猪粪培肥与秸秆培肥有机质含量降低；2月到4月，猪粪培肥有机质含量趋于稳定，其他3种培肥方式土堆有机质的含量略微减少。从培肥开始到培肥结束四种培肥方式的土堆有机质含量全部降低，分别减少了3.593、3.533、4.304、1.434，所占百分比为18.76%、18.44%、22.47%、7.49%，秸秆+菌肥这种处理方式的有机质减少最多，减少比例为22.47%，添加猪粪的处理方式有机质减少最少，减少比例为7.49%。
对于山地试验小区，从有机质变化曲线上看出，有机质含量是添加猪粪>添加秸秆>秸秆加菌肥>自然培肥。添加猪粪的处理中，因猪粪是经过动物消化分解的残渣，加入到土壤中很容易就转化为土壤有机质，所以在加入猪粪的短期内有机质含量迅速上升。在后期菌肥的作用下微生物量增加，消耗大量的有机质，使总量降低，但山地地区的猪粪中有机质含量较高，随着时间的增长，有机质的含量也在缓慢上升。在初期添加秸秆的处理下降速率小于添加秸秆和菌肥的处理。因为添加秸秆加菌肥会大大增加土壤微生物的总量，会使有机碳分解速率加快，但是随着时间的增长，微生物的量是一定的，有机质含量在缓慢上升，但是到达一定的时间，秸秆和菌肥分解的有机碳小于微生物分解的量，土堆中的有机质含量快速下降。而添加秸秆的处理，初期秸秆分解有机碳的速率较慢，土堆有机质含量在下降；随着时间的增长，秸秆在分解，但小于微生物分解的量，所以土堆中的有机质含量一直缓慢下降。自然培肥因没有额外的有机质输入所以总量上较其他培肥少。
3.3 平原试验小区不同培肥方式，有机质含量随着时间的变化规律 从图3中可看出，在变化趋势中，随着时间的增加，平原地区4种培肥方式的土堆有机质含量变化情况为缓慢减少，自然培肥土堆中2月到4月有机质含量大量减少，添加猪粪培肥土堆中有机质在2月后增加，但仍低于背景值。从培肥开始到培肥结束4种培肥方式的土堆有机质含量全部降低，分别减少了5.891、4.484、5.320、3.655，所占百分比为31.57%、24.03%、28.51%、19.58%，自然培肥这种处理方式的有机质减少最多，减少比例为31.57%，添加猪粪的处理方式有机质减少最少，减少比例为19.58%。
对于平原试验小区，在有机质变化曲线上看出，有机质含量是自然培肥>添加秸秆>秸秆加菌肥，添加秸秆增加了土壤碳库的输入，而自然培肥因没有额外的有机质输入所以总量上较加秸秆少。平原地区土壤较山地和丘陵肥沃，土壤微生物总量高，添加秸秆提高了土壤的碳氮比，促进微生物的繁殖。在有机质消耗方面上，自然培肥和添加秸秆中，添加秸秆会增加微生物的活动量，进而将秸秆转化为土壤有机质，同时微生物量增加也会增加有机质的消耗，因总量较自然状况下略低。添加秸秆和菌肥的情况下，菌肥会大大增加土壤微生物的总量，虽然添加了秸秆，提高的土壤有机质库的总量，但是因微生物量的增加，土壤有机质的消耗量也大大增加，致使有机质含量比自然状况下低。在添加猪粪的处理中，因猪粪经过动物消化分解的残渣，加入到土壤中很容易就转化为土壤有机质，所以随加入猪粪的时间的增长有机质含量逐渐上升。在后期菌肥的作用下微生物量增加，消耗大量的有机质，使总量降低。
3.4 不同的培肥方式，3个试验小区有机质含量随着时间的变化规律 从图4、图5、图6、图7中可以看出：对于不同的培肥方式，3个试验小区的有机质含量均是呈下降趋势。从培肥开始到培肥结束：自然培肥的有机质含量丘陵、山地、平原3个试验小区分别减少了4.091、3.593、5.891，所占百分比为15.76%、18.76%、31.57%，平原地区土壤有机质减少比例最多，为31.57%，丘陵土壤有机质减少比例最少，为15.76%；秸秆培肥分别减少了2.750、3.533、4.484，所占百分比为10.59%、18.44%、24.03%，平原地区土壤有机质减少比例最多，为24.03%，丘陵土壤有机质减少比例最少，为10.59%；秸秆加菌肥培肥分别减少了5.751、4.304、5.320，所占百分比为22.15%、22.47%、28.51%，平原地区土壤有机质减少比例最多，为28.51%；猪粪培肥分别减少了4.319、1.434、3.655，所占百分比为16.63%、7.49%、19.58%。
有机质含量总体上是丘陵试验小区>山地试验小区>平原试验小区。对于同一种培肥，不同试验小区的土堆有机质含量整体是呈下降趋势的，但下降的速率不同，由于表土层的剥离，会使得原有土壤变松，类似于旱地耕作，会使得原有有机质因为激发效应而降低。丘陵试验小区是由下面黄土母质发育而来的黄褐土，山地试验小区是由岩石风化物发育而来的粗骨土，平原试验小区是由第四纪河湖相沉积物发育而来的砂姜黑土。丘陵、山地试验小区都是在长期耕种后形成的水稻土，而平原试验小区是在长期种植小麦形成的旱作土。据沈阳农业大学观测，旱作土壤施新新鲜猪粪，其腐殖系数为27.5%，而水稻土为38.4%。武婕[11]也研究得到灌溉水田土壤有机质平均含量最高，旱地最低。这说明水稻土有机质含量总体上是高于旱作土的。丘陵试验小区处于地势较为平缓的地区，排灌条件好；而山地试验小区处于地势较高地段，不受地下水影响，水源不足，且容易造成水土流失。因此尽管添加不同培肥，有机质含量总体上依然是丘陵试验小区>山地试验小区>平原试验小区。
4 结论与讨论
（1）综上所述：土壤类型、土壤成土母质、质地以及温度都对土壤中有机质的含量有很大影响。对于3个试验小区，4个处理土堆的有机质含量是总体是呈下降趋势，添加培肥均是有利于土壤有机质的积累；对于长时间的堆土，猪粪培肥效果最好，其次是秸秆培肥，秸秆加菌肥效果最差。对于丘陵和山地试验小区，猪粪培肥效果最好；在平原试验小区，秸秆和猪粪均有利于有机质的积累。通过以上研究可以为耕作层堆放保护与培肥措施提供参考建议，为表土剥离工作的进展提供技术参考。
（2）讨论3个试验小区土壤的有机质含量整体呈下降趋势，这与土壤碳库的输出大于输入有关。孔宏敏[12]研究得出土壤有机质增加或减少归结于农田的碳素的平衡。而土壤有机碳的变化可能是因为表土层的剥离，会使得原有土壤变松，类似于旱地耕作，会使得原有有机质因为“激发效应”而降低。黄文昭等学者[13-14]研究，土壤中新添加的有机碳能影响土壤有机碳的矿化，引发正的或负的激发效应。王志明[15]等通过研究，发现秸秆加入量的增多会使土壤原有碳的分解速率提高。这就可能导致添加培肥处理后基本都是下降的其中一个原因。
由于地形影响土壤水热条件和成土物质的再分配，不同的地形位置土壤特性有很大的差异，并且影响土壤中养分的含量。宁茂岐[16]研究得到不同地形条件下土壤肥力性质有很大的差异，在丘陵山地区对土壤养分管理是可行的。丘陵、山地、平原这3种地形的在同一种培肥方式下有机质含量各不相同，这与其自身的有机质含量有关；而在添加了不同的培肥方式的情况下，这3种地形的有机质含量也变化颇大，这可能与其本身存在的微生物量有关，微生物量不同，对有机质的分解有很大影响。这与臧逸飞[17]的研究相符。武婕[11]研究得到土壤类型、耕层质地等都对土壤有机质有明显的影响。丘陵、山地的试验小区都是在长期耕种后形成的水稻土，水稻土有利于有机质的积累，并且腐殖系数要高于旱作土壤。而平原试验小区是由第四纪河湖相沉积物发育而来的砂姜黑土，在长期种植小麦等作物而形成了旱作土。这就可能导致丘陵、山地试验小区的有机质含量从总体上高于平原试验小区。
在处理中也发现有机质的含量受温度的影响较大。除猪粪处理外，3种地形的曲线基本上都是在10～12月份，有机质下降速率最高，在12月至次年2月或略微上升或下降速率降慢，2～4月缓慢下降。因10～12月份气温较12月至次年2月高，微生物活动频繁，消耗的有机质大于自身降解产生的有机质量，使总量降低，微生物在低温下降低了代谢速度，消耗量下降，有机质呈积累状态，2～4月亦是积累小于消耗状态，有机质总量降低。所以可能在相对低温状态下降低微生物的代谢速率，有利于土壤有机质的总量积累，这与国秀丽[9]的研究也相符。
摘要 应用石墨消化炉加热法测定土壤有机质含量，结果表明：该方法精密度高、温度均匀、工作效率高，适合大批量土壤样品的测定，值得大力推广。
关键词 石墨消化炉加热法；有机质含量；土壤
土壤有机物质包括各种动植物残体及其生命活动的各种有机产物。其中相对稳定的是经过复杂的生物化学转化过程，主要是微生物的生命活动形成的土壤腐殖质[1]。测定土壤中有机质含量的方法有很多，其中多采用农业标准NY/T 85-1988中的砂浴加热法。除此之外，还有微波加热法、砂浴加热法、烧失量法、水合热重铬酸钾氧化-比色法、TOC分析仪法、甘油浴法、磷酸浴法等。但是各种方法都各有缺点，如微波加热法步骤繁琐，不简便快捷，不能进行大批量样品的测定[2]；砂浴加热法表面温度不均匀，温度难以控制；烧失量法精密度较低，往往与真值有较大的偏差；水合热重铬酸钾氧化-比色法测得结果比真值偏低；TOC分析仪法方法不成熟，土壤基质较为复杂，较多用于植株或有机肥料有机质含量的测定[3]；甘油浴法温度难以控制；磷酸浴法气味难闻且容量瓶外壁难以清洗[4-5]。本文主要研究石墨消化炉加热消解法在土壤有机质含量测定上的应用效果，以提供更加科学与易于操作的方法。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试土壤：取自国家系列标准物质土样，土样1：GWB07413a，土样2：GWB07417，土样3：GWB07412，土样4：GWB07413，土样5：GWB07415，土样6：GWB07416。
供试仪器设备：ZEROM-ProD40型智能石墨消化炉、北京光明医疗厂DK-3电砂浴。
供试试剂：0.200 0 mol/L重铬酸钾标准溶液、0.2xxx mol/L硫酸亚铁滴定溶液、0.4 mol/L重铬酸钾-硫酸溶液、邻菲罗啉指示剂[6-7]。
1.2 试验方法
准确称取国家标准系列物质土样0.300 0 g，倒入150 mL三角瓶中，加入10 mL 0.4 mol/L重铬酸钾-硫酸溶液，小心摇匀，盖上弯头漏斗于石墨炉上加热，至瓶内开始有大量气泡翻滚开始计时，沸腾4 min[8-9]。
2 结果与分析
2.1 消解时间的选择
以砂浴加热法消解时间为对照，加热温度为220 ℃，改变石墨消化炉加热的时间，分别选择加热沸腾时间为2、3、4、5 min，测得有机质含量，选择最佳的消解时间。
如图1所示，消解时间小于4 min时，消解不完全，测定结果较低，在4～5 min之间测定值没有多大的变化。如图2所示，消解时间小于4 min时，氧化率小于100%，氧化不完全，而大于4 min时氧化率超过了100%，测定结果偏高。消解时间过长，结果不稳定，因此，最佳的消解时间是4 min。
2.2 消解温度的选择
以砂浴加热法消解温度为对照，加热时间为4 min，改变石墨消化炉加热的温度，分别选择加热沸腾温度为210、220、230 ℃，测得有机质含量，选择最佳的消解温度。
如图3所示，消解温度小于210 ℃时，消解不完全，测定结果较低，在220～230 ℃之间测定值没有多大的变化。如图4可知，消解温度小于210 ℃时，氧化率小于100%，氧化不完全，而大于220 ℃时氧化率超过了100%，测定结果偏高。消解温度过高，结果不稳定，因此，最佳的消解温度是220 ℃。
2.3 方法的精密度考查
按照石墨消化炉加热法测定土壤中有机质含量的最佳条件为消解时间4 min，消解温度220 ℃。取土壤样品6份，按照取得的测定条件，与砂浴加热法同时测定，得到方法的精密度，结果如表1所示。另取4个不同性质的土壤样品进行测定，2种方法同时测定，按照各自的测定条件进行加热，结果测定值与标准值相比较，结果如表2所示。可以看出，石墨加热法方法的精密度为3.49%～3.55%，而砂浴法的精密度为3.44%～3.69%，2种方法的精密度相差不大，符合精密度小于5%的标准要求。且2种方法的测定值都在不确定度范围内，没有偏离标准值。
2.4 方法的可行性分析
一是精密度高。石墨消化炉加热法方法精密度符合标准要求。二是温度均匀。石墨消化炉温度稳定，均匀且易于控制，炉内石墨板具有传热快、温度均匀的特点，用温度计探测炉面板各个方位的温度，几乎能达到一致，无死角。而砂浴加热法面板温度难于控制且极不均匀，用温度计探测表面温度，中心温度能达到设定值，而周边温度远没有达到设定值，相差温度可达20 ℃左右。三是工作效率高。石墨消化炉由于温度均匀，一次性可放入32个单样，样品放入炉内开始计时，共计耗时7 min可完成一批样品加热，而砂浴法一次性只可放入9个单样，由样品放入砂浴上开始计时，共计耗时13 min，耗时较长。可见用石墨消化炉实验，过程简便快捷，稳定性好，能有效提高工作效率，适合大批量土壤样品的测定[10-12]。
3 结论与讨论
石墨消化炉加热法与各种加热法相比，具有快速、简便和稳定等优点。应用石墨消化炉加热测定的结果与砂浴法加热测定结果相一致。因此，利用石墨消化炉测定土壤中的有机质是最佳选择，值得大力推广。
摘要：我国页岩气资源丰富，主要分布在我国南方的志留系马溪组、寒武系筇竹寺组以及奥陶系五峰组的富有机质页岩中。富有机质页岩是页岩气的主要富集储层，因此明确富有机质页岩的组分对于页岩气的形成机理以及勘探页岩气都具有一定的指导意义。文章对此进行了研究。
关键词：页岩气；有机质；矿物组分；压裂技术；形成机理；地质勘探
到目前为止美国开采的非常天然气产量约占天然气总量的一半左右，据专家估测，这一数目预计到2020年将达到54%～55%，而到2030年更将达到65%，可见随着人们对能源需求的不断攀升，非常规天然气在美国天然气总量中占据的位置已经不再是冰山一角，这其中非常规天然气主要依赖于页岩气，致密砂岩气以及煤层气，从全球范围来看，目前全球非常规天然气产量大约为3242亿m3/年，大概为常规天然气资源量的4.56倍。这其中，页岩气资源量大约占据456万亿m3，致密砂岩气资源量大约为209.72万亿m3，煤层气资源量大约为256.3万亿m3。从这一数据我们也可以看出，不久的将来，页岩气或许会替代石油以及其他常规能源而登上舞台，进而也许影响着全球经济，政治甚至军事格局。
根据页岩气聚集机理和中美页岩气地质条件相似性对比，中国页岩气富集地质条件优越，具有与美国大致相同的页岩气资源前景及开发潜力。据相关学者估计我国页岩气资源总量约为26×1012m3，其中南方、北方、西北及青藏地区各自占页岩气可采资源总量的46.8%、8.9%、43%和1.3%，其中南方地区以志留系龙马溪组、寒武系筇竹寺组以及奥陶系五峰组最为发育。然而泥页岩作为页岩气的有利储存区，对其进行岩石矿物组分分析是我们进行页岩气地球物理勘探和评价之前的首要任务。
1 X射线衍射定量分析原理
X射线衍射分析（X-Ray Diffraction，简称XRD），是利用晶体形成的X射线衍射，对物质进行内部原子在空间分布状况的结构分析方法。X射线衍射方法具有不损伤样品、无污染、快捷、测量精度高、能得到有关晶体完整性的大量信息等优点。X射线衍射定量分析技术已被广泛地应用于材料科学与工程的研究中。X射线衍射物相定量分析有外标法、内标法、绝热法、K值法等常规分析方法。其目的是在物相鉴定基础上，测定物质中各相含量。根据衍射强度与该物质参与衍射的体积或重量的增加而增加关系（非线性），表示为n相混合物中，j相某衍射线的强度与参与衍射的该相的体积Vj或重量分数Wj的关系式：
为定量分析普适公式（Alexander定量分析公式），其中：
常数
强度因子
结构因子（i为晶胞中原子）
注意：公式中，因各相μm不同，每相Vj或Wj的变化引起μm总体变化，导致Ij-Vj或Wj的非线性。由处理Kj与总体μm的不同引伸出多种定量分析方法，以满足实际需求。
其中外标法要纯标样，它不加到待测样中，该法实用于大批量试样中某相定量测量。要在相同的实验条件，测选定的同一衍射线强度；内标法待测试样为n相，μmj不同，加恒量Ws的标样到混合样中的定量方法。标样可选α-Al2O3、ZnO、KCl、LiF、CaF2、MgO、SiO2、CaCO3、NaCl或NiO之一，优选吸收系数与颗粒大小相近，衍射线不重叠的作标样；K值法是1974年由F.H.Chang创立，它是内标法的发展，K值与加入标样含量无关，无需作定标曲线，且K值易求，称K值法也称基本冲洗法。其中K值法的优点是：（1）与内标法相比无需求它标曲线，K值易求；（2）只要内标物质，待测相与实验条件相同K值恒定，故有普适性；（3）只作一次扫测即可得所有强度数据；（4）可以对感兴趣的j相进行测量，试样中可有非晶。K值法的缺点是要加入S相稀释样品，只适用粉末试样；绝热法的原理是：在n相待测样中，均为结晶相（不可有非晶相），各相的K值已知，可不加标样（由待测样中j相充当标样，只要实测各相的Ii，hkl，I=1.2…j…n，且对应K值为已知）即可求所有结晶相含量。其中绝热法的优点是：（1）不加内标，不作定标曲线，不稀释基体，不增加额外谱线；（2）可用块状和粉末状试样；（3）用一个试样可测全部物相含量。绝热法的缺点是不能有非晶相和含未鉴定的相，各相K值均需已知。
2 页岩矿物组分分析及其应用
本次试验的富有机质页岩来源于我国南方地区志留系龙马溪组，对20块页岩岩芯样品进行全岩X-射线衍射定量分析，结果显示该类页岩矿物组分中除常见的粘土矿物外，还含有方解石、石英、黄铁矿、长石及少量硬石膏等矿物成分。
从分析中我们可以知道富有机质页岩的石英含量较高，这对于后期进行压裂具有促进作用，因为压裂方法的选择以及如何压裂对于页岩气的采集起到至关重要的作用，这是因为从现实看来压裂增产技术的进步也显著提高了页岩气的产量，含气页岩一般属于低孔，特低渗，因此一般页岩均需要人工压裂改造之后才具有商业价值，美国在压裂技术方面主要采用：（1）水力压裂技术；（2）水平井分段压裂技术；（3）重复压裂；（4）同步分裂。其中水平钻井与分段压裂技术的综合运用，使页岩气开发在纵向和横向领域得到延伸，这使单井产量上了一个新台阶，重复压裂与同步压裂可延长页岩气井的高产时期。
3 结语
从以上实验可以得知：富有机质页岩矿物组分复杂多样，其中包括方解石、石英、黄铁矿等多类矿物，其中石英含量是页岩脆性的标志性矿物，可以大概知道该区域页岩的脆性程度，这对于后期页岩气压裂开采具有很大帮助；黄铁矿含量是页岩复电阻率实验引起激发极化效应的主导者，且黄铁矿含量高，激发极化（IP）效应越明显，因此对页岩进行矿物组分分析对于页岩气的形成机理以及勘探页岩气都具有一定的指导意义。
本研究采用培养法，通过DOC、pH、280nm吸光度指标研究水稻秸秆腐解不同阶段产生DOM的生物降解特性与结构变化，阐明秸秆还田对土壤CO2排放与碳固定的影响，为选择秸秆还田的正确方法提供科学依据，为可持续发展战略提供科学资料。
通过培养不同天数的水稻腐解液来控制变量，以研究不同腐解天数的DOM溶液中DOC降解特性及pH、280nm吸光度变化。DOC采用比色法；pH值采用电极法；280nm吸光度值采用分光光度法。
基于DOM是不同降解速率和不同降解程度的成分的混合物的假定，我们使用双倍指数模型（Double Exponential Model）来描述DOC的矿化动力学，模型公式表达式为：
残留C%=（100-b）+be （1）
式中：t为时间/天， b为稳定DOC所占最初DOC的百分含量（%），100-b为易矿化DOC所占最初DOC的百分含量（%），k1为易矿化DOC矿化速率常数（天），k2为稳定DOC矿化速率常数（天）。
同时计算半衰期：
1.不同腐解阶段产生DOM的生物降解性
水稻秸秆不同腐解阶段DOM液的DOC随时间变化如图1所示。
图1 不同腐解阶段DOM残留DOC随时间的变化
不同腐解阶段DOM整个降解过程都可分为残留DOC的迅速减少和缓慢减少两个阶段。在14天前DOC的浓度迅速降低，14天后降解速率明显减慢，DOC浓度趋于稳定。但不同腐解阶段DOM降解特性表现出较大差异。双指数模型方程拟合结果（见表1）表明，矿化率表现为7天DOM矿化率达46.79%，而180dDOM矿化率仅为11.23%，矿化率总体表现为随腐解时间延长而减小。DOM可以分为易矿化性C库和稳定性C库两个组分，易矿化性C库的半衰期为1～3天，而稳定性C库的半衰期为173～693天。稳定性C库的比例则表现为随腐解时间延长而增加。由此可见，随腐解时间延长，DOM生物有效性降低，DOM越稳定。
表1不同腐解阶段DOM降解过程使用双指数模型拟合参数比较
注：拟合方程为：残留C%=（100-b）e-k1t+be-k2t；
①易矿化C半衰期=ln2/k1。
②稳定性C半衰期=ln2/k2。
③r2为拟合方程的相关系数之平方。
2.不同腐解阶段产生DOM的pH的变化
DOM 是一类组分非常复杂的混合物，它既含低分子量物质（如游离的氨基酸、糖类），又含各类大分子成分（如酶、氨基糖、多酚和腐殖酸等）。pH值不同，反映DOM化学组成上的差异，与酸性基团、碱性基团的相对含量有关。本试验分别选取了腐解初期7d与腐解末期180d两个阶段DOM，研究其降解过程中pH值的变化，结果见图2。从图中我们可以看出，7dDOM溶液与180dDOM溶液初始pH值有较大差异，7dDOMpH值为7.9，而180dDOM pH仅为7.1，虽均为弱碱性，但两者化学组成不同。在整个降解过程中，7dDOM表现为先下降后上升，并逐渐趋于稳定，180dDOM则表现为先上升后趋于稳定。两者都表现为在降解0-7天之内pH值迅速发生变化，原因是这段时间内DOC的迅速降解，化学组成发生较大变化。与DOC含量变化相一致。图2还表明，最后两者pH值相近，表明两者在化学组成上趋于相似。
图2 DOM降解过程中pH的变化
3.不同腐解阶段产生DOM的280nm下吸光度的变化
E280值主要反映有机质组成中芳香化合物的含量，两者成正相关关系。7d与180dDOM溶液降解过程中280nm吸光度随时间变化如图3所示。两者变化趋势明显不同，7dDOM在降解初期E280值较小，随着降解进行，7天后E280值迅速升高，14天后趋于稳定，并与180dDOME280值接近。而180dDOM在整个降解过程中变化不大。KalbitzK等指出，DOM由碳水化合物、脂肪、羧基化合物、芳环物质等组成[12]。不同组分物质被微生物利用的难易程度有显著不同，碳水化合物最先被微生物利用，芳环物质结构复杂表现为相对稳定[13]。由此可见，180dDOM生物有效性低且较稳定，与其化学组成中芳香化合物含量较高有密切关系。7dDOM芳香化合物含量相对较少，生物有效性较高，在降解初期碳水化合物、脂肪等易利用组分迅速减少，芳香化合物不易矿化而相对富集，从而导致E280值迅速增加；14天后DOC含量变化不大，E280值也趋于稳定。
3.讨论
微生物对DOM的利用包括两个交替或连续的过程：①微生物对DOM 的同化吸收；②为获取能量和无机养分而完全分解DOM 成CO2或CH4。微生物对DOM的降解改变DOM的性质，而微生物能否利用DOM也决定于DOM本身的性质：即化学组成和结构特征。因此，不同来源DOM生物可降性不同。本试验研究了水稻秸秆腐解不同阶段DOM的生物降解性，结果表明不同阶段DOM的生物降解性表现出较大差异，矿化率在11.23%～46.79%，随腐解时间延长，矿化率依次降低，DOM越稳定。7dDOM与180dDOM pH值和E280值随降解过程的变化表明，化学组成和结构特征的差异是导致其可降解性不同的主要因素。
本研究秸秆腐解初期DOM主要来源于秸秆中水溶性物质，其主要成分为单糖、氨基酸、氨基糖等，这些物质极具生物有效性，是微生物最易利用的碳源，将诱导秸秆腐解所需微生物大量繁殖。随着微生物活性增强，微生物代谢产物、微生物死亡残骸、秸秆中纤维素和木质素等的降解都成为DOM的组成来源，从而使DOM的组成结构发生变化。秸秆旺盛分解期DOM主要来源于纤维素和木质素等的降解产物以及微生物代谢产物，此时DOM含丰富的羧酸类物质、强氧化木质多酚类物质以及芳香族和脂肪族物质，碳水化合物和氨基糖减少，糖醛酸和半乳糖增多，疏水性较强。在秸秆腐解后期阶段，DOM中木质素多酚类物质降解产物大大增加。因此，随腐解时间延长，表现为DOM的生物可降解性逐渐降低，DOM趋于稳定。
4.结论
（1）DOM生物降解过程残留DOC随时间变化符合双指数模型方程。生物降解大致可分为快速矿化期和缓慢矿化期两个阶段。不同腐解阶段DOM的生物降解特性有较大差异。随着水稻秸秆腐解进行，DOM生物降解越弱，DOC越稳定，41天DOC矿化率表现为180天DOM7天DOM。
（2）DOM生物降解过程中pH的变化随着DOM成分的改变而改变。7dDOM溶液与180dDOM溶液初始pH值虽都呈偏弱碱性，但仍有较大差异，表明两者化学组成不同。另外，在整个降解过程中，7dDOM表现为先下降后上升并逐渐趋于稳定，180dDOM则表现为先上升后趋于稳定。
（3）DOM生物降解过程中E280值的变化表明，7dDOM在降解初期E280值较小，随着降解迅速升高，14天后趋于稳定，并与180dDOM E280值接近。而180dDOM在整个降解过程中变化不大。芳香性化合物含量的不同是导致DOM生物可降解性不同的重要原因。
摘要 利用自动控温的恒温油浴锅，采用油浴加热重铬酸钾氧化-容量法测定土壤有机质，对最适油浴温度和时间进行研究，结果表明，油浴前油浴锅温度选定180 ℃，油浴时间选定4.5 min或5.0 min，得出的结果相对最为精确、误差最小。其他的温度与时间处理，其有机质测定结果均偏大或者谝小，而且超出允许误差范围，结果不准确。
关键词 土壤有机质；测定；油浴；温度；时间；条件优化
土壤有机质测定是采用油浴加热重铬酸钾氧化-容量法，将装有待测土样锅的试管插入铁丝笼中，再将铁丝笼沉入已在电炉上加热至185～190 ℃的油浴内，要求放入试管后温度下降至170～180 ℃，待试管中的溶液沸腾开始计时，并控制电炉温度，不使溶液剧烈沸腾，同时维持在170～180 ℃，5 min±0.5 min后将铁丝笼油浴锅中提出。2007―2009年间，霍山县农技推广中心土肥站实施测土配方项目，笔者参与了其中的化验工作，对所有样品的有机质的含量进行化验。此次化验与以往相比，设备上有较大的变化，以自动控制温度的恒温油浴锅代替电炉加热、用温度计观测温度变化的油浴锅，因此温度变化通过油浴锅上面的温度表自动显示[1-2]。由于设备发生变化，需要对上述方法中铁丝笼沉入油浴锅前油浴锅内的温度是否合适、能否在试管中溶液沸腾之前降至170～180 ℃，以及油浴过程维持的最合适时间等问题进行研究。因此，找出最佳温度和时间是有机质测定过程中最重要的环节，直接影响到最后结果的精确性和准确性[3-4]。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试土样：标准控制土样，有机质测试值为（12.3±0.6） g/kg。主要试验设备：恒温油浴锅，（18～25） mm×200 mm的硬质试管、铁丝笼、滴定管、三角瓶、烧杯。试验试剂：0.4 mol/L重铬酸钾-硫酸溶液，0.2 mol/L重铬酸钾标准溶液，0.2 mol/L硫酸亚铁溶液，邻菲啉指示剂。
1.2 试验设计
采用油浴加热重铬酸钾氧化-容量法测定土样的有机质含量。油浴前油锅最高温度分别选定3个起始温度处理，分别为185、180、175 ℃；维持油浴时间分别选定4个处理，分别为4.5、5.0、5.5 min，每个温度点对应1个时间点作为1个试验设计，每个处理设5个平行，3次重复。
2 结果与分析
不同油浴前油锅温度和油浴维持时间处理下，土壤样本的有机质含量测试结果如表1所示。通过测试结果可以看出，当油浴前油浴锅温度选定为185 ℃时，油浴时间4.5～5.5 min的各处理其土壤有机质测定结果普遍偏高，而且超出允许误差范围，结果不准确。当油浴前油浴锅温度选定为180°，油浴时间选定为4.5、5.0 min时，测试结果最接近标准值，在允许误差范围内，结果最可信；油浴时间选定为5.5 min时，其结果也偏高，而且超出允许误差范围。当油浴前油浴锅温度选定175 ℃，其结果则普遍偏低，接近允许误差临界值，结果不可靠。
3 结论与讨论
试验结果表明，用自动控温的恒温油浴锅进行有机质的测定时，当油浴前油浴锅温度选定180 ℃，油浴时间选定4.5 min或5.0 min，得出的结果相对最为精确、误差最小。其他的温度与时间处理，其有机质测定结果均偏大或者偏小，而且超出允许误差范围，结果不准确。因此，控制好油浴的时间和温度十分重要[5-6]。此外，在175～185 ℃、4.5～5.5 min范围内是否有更加合适的温度和时间点，有待进一步试验论证。
摘 要：生活垃圾主要成分决定了污染性质，垃圾中有机质的分解将产生硫化氢及氨等臭气，分解形成的高浓度有机废水对水环境影响巨大，因此垃圾中有机质含量决定了生活垃圾污染程度。文章通过对重庆市简易生活垃圾场的监测报告分析，研究重庆市简易填埋场有机质含量与填埋年限的大致对应关系。
关键词：简易填埋场；有机质；填埋年限
1 总述
本次研究主要选取重庆地区3座大型生活垃圾简易堆放场（沙坪坝区凉风垭垃圾场（170万m3，现目前已封场）、九龙坡区兴隆垃圾场（80万m3，已采取封场措施）、巴南区祺龙垃圾场（220万m3，已采取封场措施）垃圾有机质监测数据对重庆市生活垃圾堆放场降解规律进行分析，最终得到各堆放场填埋时间与有机质含量等相关特征值。
1.1 影响垃圾有机质降解速率因素
影响垃圾有机质降解速率因素包括：（1）气候条件；（2）垃圾含水；（3）温度。
1.2 研究地区选择
由于全国各地区降水、温度、垃圾组分存在一定的差异，生活垃圾有机质降解的外部条件不一，使得各地生活垃圾降解速率存在差异，本研究利用监测数据来自重庆地区，因此，研究结论可从一定程度上反映重庆地区以及与重庆地区气候条件类似地区的生活垃圾降解规律。
2 监测数据分析
2.1 凉风垭垃圾堆放场
2.1.1 堆放场概况
凉风垭垃圾堆放场占地面积约45000m2，总堆放量约170万m3。垃圾场于1988年4月投入使用，2002年停用。
2.1.2 监测结果
监测时间：2010年9月。
有机质监测：共设两个采样点，取样点均位于垃圾表层，属于距现在时间较近的垃圾，垃圾中有机质含量分别为24.7%与20.3%，按平均有机质表示垃圾体有机质含量为22.5%。
2.1.3 有机质含量衰减分析
凉风垭垃圾场从1988年开始使用，到采样监测时最短填埋时间为8年（即2002年停用后到2010年监测），由于监测采样为表层较新垃圾，降解时间在8年左右，重庆市新鲜垃圾有机质含量通常在40%左右，通过8年降解后，有机质降至约22.5%左右；按照有机物随时间降解公式①，可推算出从2002年封场后到2024年垃圾中有机质随着时间变化与垃圾降解关系。见表1所示。
2.3 祺龙垃圾堆放场
2.3.1 堆放场概况
重庆市祺龙村垃圾堆放场地处巴南区七公里半。该场于1986年开始使用，2000年停用，由开始300吨/日的入场量增至2000年的1200吨/日，占地面积约33000m2，总填埋量220万t。
2.3.2 监测结果
监测时间：2010年2月。
监测点：共设置21个监测井。
采样深度：表层8m以下。
2.4 垃圾填埋时间与有机质降解分析
凉风垭垃圾堆放场采样深度在3m以内，为表层垃圾样品，降解速率可大致反应表层垃圾的降解规律。典型规律见表4。
兴隆垃圾场采样深度主要为3m、6m、9m、12m、15m、20m几个层位，反应了兴隆垃圾场垃圾填埋不同深度上的一个有机质衰减规律，ZK1、ZK2、ZK3、ZK5几个钻孔3m处有机质（分别为13.0%、18.1%、15.4%、17.5%）属于一个数值区间，填埋年限差异也不大（分别为12年、10年、8年、16年），有机质的变化规律基本跟凉风垭垃圾场表层垃圾有机质变化规律（表4）一致。
祺龙垃圾堆放场监测点位于1990年前填埋区域，样品填埋年限推测20年，监测结果显示有机质含量为3.08～11.1%，平均有机质约7.11%，仅14.2%的样品有机质低于5%，可以推测出祺龙垃圾堆放场垃圾有机质要降解至5%以下还需经过3～5年时间，填埋深度超过8m时垃圾有机质变化规律也适合表4所示规律，即填埋年限大于25年时，垃圾有机质可能降至5%以下，垃圾填埋年限在20～25年时，垃圾有机质可能在5～10%之间。
兴隆垃圾堆放场采有深层垃圾有机样（8m深以上），推测填埋年限在10～20年的钻孔分别为ZK1（填埋12年，9m处有机质监测值为2.9%）、ZK2（填埋10年，9m处有机质监测值为11.5%）、ZK6（填埋11年，9m处有机质监测值为40.7%）、ZK8（填埋20年，9m处有机质监测值为4.43%），典型生活垃圾经过25～30年降解，通常有机质含量约5%左右，再继续降解难得很大，ZK1孔有机质含量2.9%，局部有机质偏低，该数据无法反应有机质变化规律。ZK6垃圾经过11年降解，有机质含量约40.7%，接近新鲜垃圾有机质含量，偏差过大，不作为有机质变化规律分析数据；ZK8监测孔在3m、6m、9m深度有机质监测数据非常接近，与大部分监测孔埋深不同降解程度不同的典型规律有一定的出入，因此不作为有机质变化规律分析数据；因此，仅ZK2监测数据较符合垃圾降解典型规律，在9m处有机质监测值为11.5%，降解时间为10年，与表4中“填埋年限10～19年，垃圾有机质含量为10～20%基本吻合”。
综上所述，重庆地区简易生活垃圾堆放场垃圾降解时间与有机质变化规律基本符合表4所示。
2.5 建议
根据上述对垃圾有机质降解与填埋时间关系的分析，提出如下建议：（1）重庆地区简易生活垃圾堆放场有机质含量可参照本规律研究结论进行推算。（2）与重庆地区气候条件及垃圾组分类似的地区可参照本研究结论选取参数。（3）由于尚未建立垃圾有机质降解与气候条件之间的模型关系，因此，研究结论不适用与重庆地区气候条件差异较大的区域。
3 结束语
重庆市简易生活垃圾堆放场的分布广泛，影响范围大，堆放场的治理迫切且必要；生活垃圾有机质降解与填埋年限规律研究对简易生活垃圾堆放场治理措施初步判断提供了依据，提高了工作效率，为重庆市简易生活垃圾堆放场的治理的实施提供了有力保障。
阜新市地处辽西风沙带，土层薄、有机质含量低、结构松散，孔隙度大、保水保肥能力差，作物单产较低，严重制约了农业现代化的发展。调查表明，土壤有机质的含量与土壤肥力水平成正相关的关系，土壤有机质的含量越高，土壤肥力越高。土壤的固体物质中，除土壤矿物质以外，最重的组成部分就是有机质，是土壤肥力主要的物质基础之一。因此，在农业生产过程中，因地制宜采取多种措施提高土壤有机质含量，是实现作物高产、优质、高效的前提。
一、土壤有机质对土壤肥力的作用
1.土壤有机质是土壤养分的主要来源 有机质中含有作物生长所需的各种养分，可以直接或间接地为作物生长提供氮、磷、钾、钙、镁、硫和各种微量元素。特别是土壤中的氮素95%以上是以有机状态存在。土壤矿物质一般不含氮素，除施入的氮肥外，土壤氮素的主要来源就是有机质分解后提供的。土壤有机质分解所产生的二氧化碳，可以供给绿色植物进行光合作用。此外，有机质也是土壤中磷、硫、钙、镁以及微量元素的重要来源。
2.促进作物的生长发育 土壤有机质中的胡敏酸，具有芳香族的多元酚官能团，可以加强植物呼吸过程，提高细胞膜的渗透性，促进养分迅速进入植物体。胡敏酸的钠盐对植物根系生长具有促进作用。土壤有机质中还含有维生素B1、B2、吡醇酸和烟碱酸、激素、异生长素（β-吲哚乙酸）、抗生素（链霉素、青霉素）等对植物的生长起促进作用，并能增强植物抗性。
3.改善土壤物理性质和土壤结构 有机质中的腐殖质是土壤团聚体的主要胶结剂，土壤有机胶体是形成水稳性团粒结构不可缺少的胶结物质，所以有助于黏性土形成良好的结构，从而改变了土壤孔隙状况和水、气比例，创造适宜的土壤松紧度。土壤有机质的黏性远远小于黏粒的黏性，它既能降低黏性土壤的黏性，减少耕作阻力，提高耕作质量，又可提高砂土的团聚性，改善其过分松散的状态。
4.提高土壤的保肥能力和缓冲性能 土壤有机质中的有机胶体，带有大量负电荷，具有强大的吸附能力，能吸附大量的阳离子和水分，其阳离子交换量和吸水率比黏粒要大几倍、甚至几十倍，所以它能提高土壤保肥蓄水的能力，同时也能提高土壤对酸碱的缓冲性。
5.促进土壤微生物的活动 土壤有机质供应土壤微生物所需的能量和养分，有利于微生物活动。
6.提高土壤温度 有机质颜色较暗，一般是棕色到黑褐色，吸热能力强，可以提高地温，满足作物根系生长发育的需要。
7.提高土壤养分性 有机质中腐殖质具有络合作用，有助于消除土壤的污染。对低产田来说，通过增加有机质含量可以培肥土壤，提高地力水平。对高产田来说，由于有机质不断分解，也需要不断补充有机质。腐殖质能和磷、铁、铝离子形成络合物或螯合物，避免难溶性磷酸盐的沉淀，提高有效养分的数量。
二、增加土壤有机质的五项措施
1.增施有机肥 有机肥是很好的土壤改良剂，它既能熟化土壤，保持土壤的良好结构，又能增强土壤的保肥供肥能力，不断供给作物生长需要的养分，为作物生长创造良好的土壤条件。有机肥料来源广泛，种类包括堆肥、沤肥、饼肥、人畜粪肥、河泥等，其中常见的羊粪中有机质含量为2.5%～4.0%。每年亩施羊粪5000公斤，连施3年土壤有机质含量可由0.6%～0.7%增加至1.0%～1.1%，效果显著。风沙土连年施用有机肥并合理经济施用化肥，不仅可以改善土壤物理性质，而且还能培肥土壤，提升土壤有机质含量。
2.实施秸秆还田 推广以小麦、玉米等秸秆还田以及喷施腐化剂技术，既能有效地利用资源，又能改善土壤结构，增强土壤保肥供肥性能，节约化肥投入，降低生产成本。作物秸秆主要成分是纤维素、半纤维素、蛋白质和糖等，这些物质经过发酵、分解，转化为土壤有机质。如将玉米秸秆的1/2还田后，土壤有机质含量由0.6%增加至1.0%，效果显著。作物从土壤中吸收大量营养元素、氮、磷、钾等矿物质元素，可通过施肥得到补充，而有机质很难通过化学方法速补，因此秸秆还田是提升有机质的重要举措。
3.实行轮作养地 近年来，农作物复种指数越来越高，致使许多土壤有机质含量降低，肥力下降。实行轮、间作制度，调整种植结构，做到用地与养地相结合，不仅保持和提高土壤有机质含量，而且改善农产品品质，促进农业可持续发展。如选用适宜阜新风沙地区的草木犀绿肥进行粮――草――粮3年轮作，绿肥当年秋天进行翻压，可为土壤提供丰富的有机质和氮素，土壤有机质含量由0.6%增加至1.1%，作物产量增加15%。
4.铺施草炭 辽西风沙地区草炭资源极为丰富，草炭是半腐熟的植物残体，含有大量的腐殖质，蓄水保肥能力很强，是改良风沙土的极好肥料。试验证明，风沙地每亩铺施草炭10000公斤，1～2年后土壤理化性质有明显改善，土壤含砂量下降，有机质含量由0.6%增加至1.1%，效果显著。
5.开展测土配方施肥 测土配方施肥是以土壤养分测试和肥料田间试验为基础，根据作物需肥规律、土壤供肥性能和肥料效应，在合理施用有机肥的基础上，提出氮、磷、钾及中、微量元素的施用数量、施肥时期和施肥方法。它能满足作物均衡吸收各种养分，达到有机与无机养分平衡，减少养分流失和环境污染，大幅度提高作物产量。
作者简介 李艳武（1975.11-），女，农艺师，从事农业技术推广工作。
