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土壤环境研究室
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  一.研究室概况

  土壤与环境研究室前身是1956年成立的中国科学院重庆土壤研究室,挂靠西南农学院。1978年划归中国科学院成都山地所,1980年转为中国科学院成都分院直属研究室,改名为中国科学院成都土壤研究室。1991年再次并入中国科学院成都山地所。

  土壤与环境研究室属成都山地所创新研究单元,研究室现有固定人员16人,其中高级研究人员5人,中、初级研究人员11人,具有博士学位者5人。科学研究主要依托盐亭紫色土农业生态站(CERN站、国家站),针对山区粮食安全、农业环境退化和生态重建的关键科学问题,以科学发展观为指导,研究高强度人为活动影响与全球变化作用下山地土壤资源的演变规律与退化防治措施,提出农业与环境协调的坡地生态农业发展模式,为改良坡地土壤质量、保障我国山区粮食安全、长江上游生态安全和水环境安全提供科技支撑。

  二.主要研究方向

  1.坡地土壤资源演变与可持续利用

  研究长江上游山地土壤资源生产力及其变化过程,揭示高强度人为活动与全球变化影响下山地土壤资源的演变和时空分异规律,准确监测和预测紫色土资源演化及其对农业可持续利用的影响;提出不同类型坡地土壤资源的优化利用模式,防治土壤退化,实现退化土壤的恢复重建。

  2.坡地土壤-水分-植物界面过程

  研究不稳定坡地土壤与水体、植物(农作物)之间的物质交换过程、主要控制因素和相互作用机理。揭示坡地土壤利用方式和强度对土壤与水体质量的影响及其机理,以及农田生态系统对全球变化的响应机理。

  3.坡地土壤养分与植物营养调控

  研究坡地土壤养分作用机理与植物营养调控机制,揭示土壤-植物-肥料-环境四者相互作用过程和机制,通过农艺措施和生物学途径,实现土壤水分和养分资源的高效利用,减少土壤集约化利用条件下施肥对环境的污染。

  4.土壤污染及其修复

  研究长江上游土壤重金属、农药和持久性有毒污染物的分布规律及其污染过程与机制,揭示主要污染物对农田生产力和农产品质量的影响,污染土壤环境的物理化学控制和植物学与微生物修复原理和技术及其评估管理系统。

  5.土壤侵蚀过程与机理

  研究坡地降雨产流、产沙过程,明确主要影响因子与影响机制,查明径流与泥沙的形成过程。研究坡面不同空间尺度的径流、泥沙迁移、蓄存和输移过程,结合数据分析与模型模拟,逐步构建不同尺度的水文和土壤侵蚀模型。

  三.研究平台与主要技术支撑条件

  1.野外观测研究平台

  主要依托中国科学院盐亭紫色土农业生态试验站(以下简称盐亭站)。盐亭站1980年正式建站,1991年成为中国生态系统研究网络(CERN)的农业生态站,2005年经遴选成为国家首批农田生态系统野外科学观测研究站。盐亭站拥有生活、试验用房1200m2,试验区土地面积35hm2,为一完整集水区,自有试验用地100亩。野外已建成自动气象辐射观测站、农地综合观测场、集水区测流站、坡地养分平衡场、紫色母岩风化试验场等各种野外试验与观测场15套。拥有光合作用测定仪、原子吸收分光光谱仪、气相色谱仪、显微镜等先进进口仪器30套件。

  (1)紫色土坡地农田生态系统综合观测试验场

  

  

  (2)坡地不同尺度土壤-水-植物界面过程研究平台

  

  

  (3)坡地土壤-水界面过程控制模拟研究平台

  

  

  2.实验分析支撑条件

  建成土壤与环境样品测定的理化分析室,拥有原子吸收、GC-MS、流动注射仪、TOC测定仪、紫色-可见分光光度计等大型物理、化学分析仪器、设备20多套件,能够满足土壤与环境研究中物质形态变化与迁移的分析测试。

  四.取得的主要成果

  1.中国紫色土系统研究

  紫色土研究是土壤与环境研究室长期以来主要特色成果之一。自土壤与环境室(前身土壤室)成立以来,就全面开展紫色土的基础和应用研究,取得了一系列成果。先后在1991年和2003年完成了系列学术专著,由科学出版社出版了《中国紫色土》(上篇)、(下篇)。

  2.紫色土退化坡地土壤肥力恢复与重建理论与技术体系

  紫色土坡耕地退化主要表现为“旱”、“薄”、“瘦”、“蚀”,核心是“蚀”引起的“薄”,其根源在于“蚀”。因此,首先必须解决“蚀”的问题,才能从根本上解决“薄”、“瘦”、“旱”的问题。通过长期定位试验,建立了紫色土旱坡地“聚土免耕耕作技术”、“生物化学带状培肥技术”和“坡地粮经弹性结构种植技术”等肥力恢复与重建技术体系,在退化紫色土恢复重建实践中广泛应用。

  3.构建小流域侵蚀泥沙与非点源污染控制技术体系与模式

  通过对不同土地利用类型坡地、集水区和小流域径流、泥沙与养分物质迁移的长期定位监测并结合面上调查与采样分析。查明川中丘陵小流域氮磷来源、迁移过程与通量。提出了川中丘陵区坡地节肥增效、小流域泥沙控制、山区自然沟渠系统和人工湿地有机衔接的农村非点源污染控制理论与技术体系,取得明显的控污效果。

  4.查明紫色土坡耕地土壤硝酸盐淋失过程机理

  紫色土坡耕地土壤硝酸盐因过量施用氮肥造成累积,紫色土因土层浅,夏季降雨丰富,坡地壤中流极为发育,年均流量达108.1±13.7mm,占雨季径流的58.25%,壤中流通过对土壤累积硝酸盐的溶解并在坡面叠加汇入壤中流成为紫色土硝酸盐迁移的主要驱动力,硝酸盐随壤中流迁移是其淋失的重要机制。硝酸盐随壤中流迁移负荷高达31.76 kg.hm-2,导致紫色土区浅层地下水硝酸盐含量偏高。

  5.阐明紫色土农林生态系统温室气体排放通量及动态格局

  通过对林地、旱地、水稻田CO2、N2O、CH4排放过程与通量的长期观测研究,查明了紫色土农、林生态系统温室气体排放的过程特征、通量及其影响因素,结合模型模拟与插值运算,估算了川中丘陵区温室气体年排放通量与时空分配格局。

  五.目前承担的重要科研项目

  (1)中国科学院知识创新工程重要方向性项目课题“农田生态系统氮磷界面迁移及其环境效应”(KZCX2-413-5)

  (2)中国科学院知识创新工程重要方向性项目“长江上游典型小流域侵蚀产沙与调控机制研究”(KZCX3-SW-330)

  (3)中国科学院知识创新重大项目“中国陆地和近海生态系统碳收支”(KZCX-SW-01)

  (4)中国科学院西部行动计划课题“三峡库区面源污染物迁移规律与控制关键技术”

  (5)全球环境保护基金项目(GEF)“长江上游关键生态功能评估与生态功能保护区规划” 

  

  

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