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土壤中生物可降解塑料的生态效应及微生物降解研究进展
2025,62(6):1585-1597, DOI: 10.11766/trxb202405270210
摘要：
生物可降解塑料因其易生物降解的特性，被认为是传统塑料的理想替代品，应用前景广阔。土壤是各类生物可降解塑料废弃物的重要归趋，全面了解生物可降解塑料在土壤环境中的生态效应，可为评价生物可降解塑料的生态安全性提供科学依据，是实现其大规模推广应用的基础和前提。同时，微生物降解是土壤中生物可降解塑料降解的主要途径，对土壤环境中生物可降解塑料微生物降解过程及其降解机理的透彻掌握，可为实现生物可降解塑料的原位高效可控降解提供理论指导。本文首先从土壤理化性质、土壤微生物、植物、动物角度综述了生物可降解塑料对土壤生态系统的生态毒理效应。进入土壤环境中的生物可降解塑料不但是一种物理输入，更是一种化学输入，其能够改变土壤容重、孔隙度、养分含量等理化性质，直接或间接地影响土壤微生物群落结构与功能，并会对植物生长发育及土壤动物的存活、繁殖等行为产生影响，具有一定的动植物毒性。然后，进一步归纳总结了土壤中生物可降解塑料的微生物降解机制及影响降解效率的关键因素。土壤微生物主要通过“在塑料表面定殖—分泌胞外酶催化聚合物解聚—低聚物或小分子单体被矿化”这3个关键步骤实现对生物可降解塑料的完全降解。生物可降解塑料在实际土壤环境中的降解速度较为缓慢，其降解效率受到塑料本身性质、土壤环境及气候条件等多种因素的影响。同时，对参与生物可降解塑料降解的微生物和酶进行了系统梳理。最后，针对目前研究现状与不足，展望了未来的重点研究方向，旨在为土壤中生物可降解塑料的生态效应与微生物降解研究提供科学参考。
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40年来嫩江市耕地土壤有机质和容重时空变异特征及驱动因素
刘星诺，秦诗涵，李德成，张骏达，胡文友，迟凤琴，张超，孙继光，徐英德，汪景宽
2025,62(6):1598-1610, DOI: 10.11766/trxb202412300517
摘要：
明晰东北典型黑土地土壤有机质、容重的时空变化及驱动因素对编制区域“变瘦、变硬”清单，保障农业绿色可持续发展具有重要意义。本研究以位于典型黑土分布腹地的嫩江市为研究对象，于2023年对第二次全国土壤普查时期的点位重新进行原位实地现状调查，测定表层（0～20 cm）和亚表层（20～40 cm）土壤理化性质，通过“点对点”的方式直观反映40年来土壤属性的时空变化特征，进而通过相关性分析、冗余分析等方法探讨嫩江市土壤有机质、容重变化的影响因素。结果表明，土壤有机质、容重在嫩江市的分布呈现出较为明显的空间差异，有机质呈东部高西部低，容重呈西南高东北低的空间分布特征。40余年来，随着农业生产等人类活动的加剧，嫩江市耕地土壤有机质含量呈整体下降趋势，表层和亚表层土壤分别下降11.89%和6.99%，且呈现出初始含量越高的点位下降幅度越大的趋势；同时，土壤容重呈整体上升趋势，表层和亚表层土壤分别上升12.14%和17.09%。不同土壤类型不同层次土壤中均表现出黑土平均有机质含量下降幅度最大，而草甸土平均有机质含量却有上升；同时，所有土壤类型的平均容重均有上升，且以暗棕壤上升幅度最大。此外，影响土壤有机质的因素中，土壤全氮、耕层厚度、全磷、坡度均与土壤有机质变化呈正相关性，其中全氮和全磷与有机质变化协同性最强；而土壤容重变化则更大程度上受到黏粒含量、气候因素（有效积温和年均降水量）和地形因素（坡度）的影响。综上，嫩江市土壤有机质和容重的变化受到土壤、气候和地形等多重因素影响，以后应着重解决嫩江市西南部土壤培肥和犁底层消除等问题。
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重庆市酉阳天坑沉积物记录的近百年来岩溶小流域土壤侵蚀历史
2025,62(6):1611-1623, DOI: 10.11766/trxb202412220500
摘要：
岩溶区土壤侵蚀历史研究可为评估区域生态恢复潜力和区域水土保持工作提供参考。尽管，近50年土壤侵蚀研究已有大量成果，然而，重庆市岩溶区近百年土壤侵蚀演变机制尚不清楚。本研究以重庆市酉阳天坑为研究对象，应用137Cs、210Pb定年法确定剖面年代框架，计算小流域土壤侵蚀模数，结合区域史志资料、环境代用指标，对比前人研究资料，探讨近百年来重庆市岩溶区土壤侵蚀历史和机制。结果表明：研究区土壤侵蚀历史可分为三个阶段，1897—1955年，1955—1965年和1965—2023年；研究区小流域近百年沉积速率和平均侵蚀模数变化较大，1955—1965年期间的沉积速率和侵蚀模数分别为2.30 cm·a–1和1 109 t·km–2·a–1，显著高于其他两阶段的沉积速率和侵蚀模数；与重庆市巫山常家洼洼地和重庆市中梁山洼地的土壤侵蚀历史研究对比发现，近百年来重庆市岩溶小流域的沉积速率与侵蚀模数变化基本一致，均经历了先升高后降低的过程，其侵蚀模数高值出现在20世纪50年代末；小流域侵蚀模数的高值阶段（1955—1965年）与极端干旱及20世纪50年代末的大面积伐木事件耦合，史志资料显示该事件导致森林面积显著减少，此外，沉积剖面的δ13Corg值与磁化率的突增，也指示着极端干旱和强烈的人类活动对环境的共同作用。该时期的极端干旱与大面积伐木事件是加剧重庆市岩溶区土壤侵蚀的重要原因。本研究为重庆岩溶区近百年流域土壤侵蚀过程研究提供了新的资料，对全面理解该地区近百年来石漠化演变历史和推进该地区水土保持工作有一定意义。
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不同类型有机物料添加对红壤坡耕地土壤质量和花生产量的影响
2025,62(6):1624-1634, DOI: 10.11766/trxb202501080016
摘要：
为探讨植物源和动物源有机肥对红壤质量提升作用的差异，依托江西鹰潭始于2011年的长期定位试验，利用CT断层扫描、宏基因组测序和随机森林算法等技术手段，分析了在施用化肥（NPK）的基础上，等碳量投入植物源的秸秆（NPKS）、生物质炭（NPKB）以及动物源猪粪（NPKM）等有机物料对红壤坡耕地土壤质量和产能的影响。结果表明，配施3种有机物料对红壤质量的提升效果差异显著，与NPK处理相比，动物源有机肥（NPKM处理）对红壤质量的提升效果优于植物源（NPKS和NPKB处理）；NPKM显著改善了土壤孔隙结构，使大孔隙度和连通性孔隙度分别提高了53%和60%（P<0.05），而NPKS与NPKB处理无显著影响。NPKM显著提高了土壤的化学性质，与NPK处理相比，pH提高了0.9个单位，有机碳（SOC）和全氮（TN）分别提高了89%和63%；植物源有机物料中，仅NPKB显著提高了SOC含量（P<0.05）。此外，NPKM显著增加了土壤微生物的多样性，香农指数由1.8提高至2.0，辛普森指数由0.3降低至0.2；NPKB仅显著提高了香农指数，而NPKS显著降低了辛普森指数（P<0.05）。配施不同有机物料改变了门水平优势菌群的群落结构分布，减少了绿弯菌门（Chloroflexi）的相对丰度，增加了变形菌门（Proteobacteria）的相对丰度，其中NPKM处理的改变幅度最大。配施有机物料显著提高了花生产量，其中配施猪粪的增产效果最显著，达到了104%。影响花生产量的主要因素为TN、SOC、pH和微生物丰度。相关研究结果为红壤坡耕地高效培肥提供了重要科学依据。
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黄土高原土壤质量评价及其主导影响因素
2025,62(6):1635-1650, DOI: 10.11766/trxb202412260510
摘要：
黄土高原的土壤退化问题已成为制约区域可持续发展的主要障碍之一。土壤质量评价对土壤资源的保护和合理利用至关重要。本研究基于与土壤质量相关的土壤物理、化学、生物等指标数据，运用土壤质量指数法，对黄土高原的土壤质量进行了全面而系统的评价。结果表明：（1）黄土高原土壤质量呈三段空间分布：西北部毛乌素沙地及干旱区土壤质量最低，中西部丘陵区中等，南部、东部和北部山地及黄土塬—平原区最佳。（2）在不同土地利用和地貌类型中，黄土高原土壤质量分别呈现出林地>耕地>草地>未利用地，山地>黄土塬>平原>黄土丘陵的递减趋势；在主要农业区黄土高原耕地土壤质量呈现出汾渭平原>银川平原>黄土塬>黄土丘陵的递减趋势。（3）黄土高原土壤质量由土壤养分（全氮、有机质、全磷）、土壤生物活性（线虫丰度、土壤呼吸强度）及土壤质地（黏粒、粉粒含量）共同主导。本研究可为黄土高原土壤资源保护与土壤质量改善提供重要依据。
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不同秸秆还田方式对土壤质量的影响及其效应评价
2025,62(6):1651-1664, DOI: 10.11766/trxb202501150030
摘要：
秸秆还田在改善土壤结构、减少土壤侵蚀、提高土壤肥力等方面发挥着积极作用，科学合理地评估秸秆还田下的土壤质量对推进秸秆高效利用、实现作物高产具有重要意义。本研究以不同秸秆还田方式（秸秆不还田、秸秆覆盖还田、秸秆翻耕还田）下的稻-油轮作农田土壤为研究对象，分析土壤性状的变化，并运用土壤质量指数进行质量评价，深入探讨秸秆还田的影响及作用机理。结果表明：（1）秸秆覆盖还田显著增加了>1 mm粒径团聚体含量，土壤团聚体平均质量直径、几何平均直径分别增加6.60%和23.58%，秸秆翻耕还田则表现出与之相反的变化；（2）秸秆覆盖还田显著增加了各粒径土壤团聚体有机碳含量，粒径2～1 mm团聚体的养分含量最高，但>5 mm粒径土壤团聚体养分贡献率最大；（3）秸秆覆盖还田显著提高了各粒径团聚体的碳氮比和碳磷比，而秸秆翻耕还田下其比值降低；（4）基于最小数据集评价不同秸秆还田方式下的土壤质量，覆盖还田的土壤质量指数显著高于其他处理，采用研究多个变量之间多层因果关系及其相关强度的路径分析表明，团聚体稳定性对土壤质量的影响最为显著，作用强度达到了0.681。综上，秸秆覆盖还田是提高农田土壤质量、保存土壤养分、维持团聚体化学计量平衡的最佳还田方式。
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基于Meta分析的东北黑土坡耕地水土保持措施效益研究
2025,62(6):1665-1679, DOI: 10.11766/trxb202501100021
摘要：
东北黑土区是中国粮食生产的重要基地，受自然和人为因素的影响存在严重的水土流失。目前国内外学者开展了许多水土保持措施的研究，但不同水土保持措施的综合效益及其适用性评价还较缺乏。基于此，本研究收集了2000—2023年间有关东北黑土坡面侵蚀已发表的59篇文献（共414组研究数据），利用Meta分析方法，综合评估了18种水土保持措施对坡面径流和泥沙量的阻控效益及其对坡度、土壤类型的响应，并评价了不同措施的适用性与有效性。结果表明：所有水土保持措施对黑土坡耕地径流和泥沙的平均阻控效率分别为63.1%和73.2%，组合措施的平均效益优于单一措施。除生物质炭改良（Bi）和掺沙（As）措施外，其他措施对减少径流与泥沙均呈现显著效应，其中垄间竹节壕（Bt）的减流减沙效果最佳（98.9%和99.9%），其次为深松 + 秸秆覆盖 + 垄向区田（SSR）的组合措施（92.4%和99.4%）。水土保持措施的阻控效益对坡度和土壤类型响应显著，4°～6°水土保持措施的平均阻控效益最高（减流效率：66.4%，减沙效率：80.6%）；暗棕壤的减流效益最显著（78.7%），黑钙土的减沙效果最佳（96.4%）；中坡段7°～9°的减流减沙效率的协同关系更为一致。基于径流泥沙相对减少评价指数（Relatively Reduced Evaluation Index，RREI），从水土保持效益角度可优选地埂植物带（Rp）等6种高效水保措施；但从水土保持和社会经济可行性双重维度考虑，东北黑土坡耕地优先推广垄间竹节壕（Bt）等3种措施。本研究为东北黑土区坡耕地侵蚀治理的精准施策提供了理论支撑。
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三种pH电极长期原位监测土壤酸碱度的稳定性
张雪晴，张凤，冯天华，李科伟，洪志能，时仁勇，施杨潇潇，姜军，徐仁扣
2025,62(6):1680-1688, DOI: 10.11766/trxb202412090478
摘要：
及时准确地获取原位土壤pH对指导农业生产和管控土壤污染具有重要意义，但pH电极在长期土壤监测过程中的稳定性尚不明确。本研究选择了三种pH电极（球泡玻璃电极、锥形玻璃pH复合电极和锑（Sb）金属pH电极），将pH敏感部位埋入酸性红壤中，进行了为期350天的土壤pH原位监测，同时使用额外的锥形玻璃pH复合电极进行原位pH测定。结果表明，3种电极在埋入土壤前后的电极斜率变化较小，球泡和锥形玻璃电极、Sb金属pH电极的斜率分别为-60.30～-58.07、-55.65～-50.79和-35.24 ～-34.38mV/pH，其中球泡玻璃电极的灵敏度最高。与额外的锥形玻璃电极原位测定得到的土壤pH进行相关性分析结果表明，球泡玻璃电极和Sb金属pH电极原位监测与测定得到的pH之间存在极显著相关（P<0.01），相关系数r分别为0.74、0.75、0.56和0.80，而锥形玻璃电极两种方法获得的pH之间没有相关性，r分别为-0.38和0.15（P>0.05）。因此，球泡玻璃电极和Sb金属pH电极均可用于土壤pH的长期监测，带有保护装置的球泡玻璃电极适用于短期精确的土壤pH原位监测，而Sb金属电极则更适合长期原位监测。
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基于高镉积累水稻品种的土壤镉减量修复技术
2025,62(6):1689-1698, DOI: 10.11766/trxb202410080387
摘要：
镉是中国耕地土壤的首要污染物，危害土壤环境质量和农产品安全。污染土壤中镉的减量修复是改善土壤环境质量的关键。不同水稻品种对镉的富集能力差异高达10倍～32倍，同时，水稻拥有较高的生物量（16.3～22.7 t·hm–2），具有土壤镉减量修复的潜力。通过在常熟开展连续三年的大田试验（土壤镉：0.35 mg·kg–1，pH：5.61）和湖南湘潭的田间试验（土壤镉：0.89 mg·kg–1，pH：5.50），以高镉积累水稻品种W4为研究对象，采用孕穗期至成熟期稻田排水，以提升土壤镉有效性的田间管理措施，评估了W4对土壤镉的移除效率及长效性。结果表明，在常熟的大田试验中，W4的秸秆生物量为13.6～16.1 t·hm–2，为当地常规水稻品种的1.4倍～1.6倍；其秸秆镉含量为6.85～7.44 mg·kg–1，是常规水稻品种的3.3 倍～4.5倍；稻谷中镉的含量为2.38～3.38 mg·kg–1，是常规水稻品种的6.3倍～9.4倍；单季移除耕层土壤镉量为101.9～132.2 g·hm–2，土壤镉的移除效率高达11.8%～16.5%，为常规水稻的4.7倍～8.9倍。在湖南湘潭的田间试验中，W4的秸秆和稻谷产量分别为13.8 t·hm–2和6.5 t·hm–2，其镉含量分别为10.22 mg·kg–1和6.05 mg·kg–1，地上部镉的移除量（单季）为180.6 g·hm–2，移除效率为7.4%。假设生物富集系数保持恒定，通过模型计算，应用该高镉积累水稻可在9个种植季内将土壤镉从1.0 mg·kg–1（安全利用类耕地）降低至0.3 mg·kg–1（风险筛选值）。鉴于水稻种植技术门槛和成本较低，利用高镉积累水稻有望为我国土壤镉减量修复提供一种简易、绿色、高效的技术。
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典型森林和草原生态系统土壤多环芳烃污染现状和源解析
2025,62(6):1699-1710, DOI: 10.11766/trxb202412240507
摘要：
工业化和城镇化过程中排放的污染物通过迁移影响自然生态系统功能。为探究多环芳烃（PAHs）这一典型的持久性有机污染物在自然生态系统中的赋存特征和污染来源，采集了5个典型森林、3个典型草原自然生态系统的土壤样品，分析了土壤理化性质及PAHs含量和组成，利用特征比值法和正定矩阵因子分解模型对PAHs来源进行了解析。结果表明，草原生态系统土壤总PAHs含量范围为7.11～137.42μg·kg–1；森林生态系统土壤中总PAHs含量范围为10.87～976.47μg·kg–1。其中，北京西山森林生态系统土壤的总PAHs含量最高，为208.82～976.47μg·kg–1。交通排放源和燃煤源是森林生态系统土壤PAHs主要来源，贡献率分别为41.6%～55.9%和18.3%～31.8%；除张北坝上草原的土壤PAHs主要来源为交通排放源外，其余草原生态系统土壤PAHs的主要来源均为燃煤源（39.6%～50.2%），草原生态系统的生物质燃烧源对土壤PAHs的贡献率高于森林。尽管大多数自然生态系统土壤PAHs的污染程度仍较低，但人类活动对自然生态系统土壤PAHs的影响不可忽视，为了保障自然生态系统功能，应持续推进污染物减排和环境风险管控。
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三种农田土壤中阿特拉津矿化及细菌群落响应的比较研究
2025,62(6):1711-1721, DOI: 10.11766/trxb202411120435
摘要：
阿特拉津是广泛使用的三嗪类除草剂，其在不同类型农田土壤中的矿化特征和微生物群落效应差异及其原因尚缺乏研究。选取黑土、潮土和红壤区旱地土壤，开展微宇宙培养试验，借助同位素示踪、降解基因定量、高通量测序等手段，研究了阿特拉津的矿化动态及细菌群落变化情况。结果表明，阿特拉津在不同土壤中的矿化过程差异明显：潮土中快速矿化，黑土矿化速率稳定，而红壤矿化活性低；56 d内三种土壤阿特拉津累积矿化率分别为75.2%、35.5%和0.810%。阿特拉津刺激潮土和黑土中三嗪氯水解酶基因trzN丰度显著增加，结合细菌相对丰度变化，推测拟节杆菌（Paenarthrobacter）是潮土中的主要降解菌，但黑土中降解菌仍不明确。三种土壤中细菌群落对阿特拉津具有不同的响应：潮土中阿特拉津作为生长底物促进降解菌的富集，细菌种间协同和多样性增加；黑土细菌群落对阿特拉津较不敏感；阿特拉津残留严重影响红壤细菌群落结构和多样性，体现为胁迫效应。上述发现揭示了不同类型土壤中阿特拉津矿化的巨大差异及其对微生物群落的决定作用，提示阿特拉津残留风险与土壤类型存在关联，为除草剂的合理使用和污染控制提供了科学依据。
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叶面喷施生物纳米硒对小青菜根际土壤中抗生素抗性基因的影响
2025,62(6):1722-1733, DOI: 10.11766/trxb202412120485
摘要：
生物纳米硒（SeNP）作为新型功能肥料已被广泛应用于富硒农产品生产，但SeNP施用对不同类型土壤中抗生素抗性基因（ARGs）及其宿主微生物的作用规律尚不清楚。以SeNP为供试叶面肥，以碱性土壤和pH中性土壤为研究对象，利用盆栽种植小青菜（矮脚黄，Brassica rapa L.），解析叶面喷施不同浓度SeNP对两种根际土壤ARGs丰度和细菌群落结构的影响。结果表明，叶面喷施1～5 mg·L–1 SeNP能够有效提升小青菜生长指标及其根际土壤碱解氮含量；相较不喷SeNP的对照组，喷施处理后pH中性土壤细菌菌群丰度可显著增加27.09%；相反，碱性土壤细菌菌群丰度显著降低14.56%，ARGs和可移动遗传原件（MGEs）绝对丰度也较对照组显著降低；叶面喷施SeNP既促进了不同土壤有益细菌（如芽单胞菌门、硝化螺菌门和酸杆菌门）相对丰度的提升，同时又降低了碱性土壤中ARGs潜在宿主细菌（绿弯菌门）的丰度。由此可见，SeNP能够作为有效控制土壤ARGs扩散的潜在候选材料，但同时也应关注SeNP对土壤抗生素抗性基因的影响效果会因土壤酸碱度的不同而表现出较大差异，后续实际生产应用需结合农田土壤特性做系统评估，以期为SeNP在农业生产中的高效安全应用提供参考。
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农药百菌清对土壤N2O排放的影响及机制
2025,62(6):1734-1744, DOI: 10.11766/trxb202412270511
摘要：
农田土壤是温室气体氧化亚氮（N2O）重要排放源。农药百菌清被广泛用于农业生产中，其对土壤生态环境产生了重要影响，但针对百菌清影响农业土壤N2O排放及其关联微生物机制的研究较少。通过室内培养试验揭示了三种农田土壤（S1-菜地土、S2-稻田土和S3-麦田土）N2O排放对不同浓度百菌清添加的响应特征，百菌清浓度梯度设置为0（CK）、5（T5）、10（T10）和25 mg·kg–1（T25）。通过实时定量PCR，同步分析了微生物功能基因丰度。结果表明：（1）与CK相比，百菌清添加均增加了三种农田土壤N2O排放。与CK相比，S1酸性菜地土壤T5、T10和T25处理分别导致N2O排放增加1868%、1264%和232%；S2中性稻田土壤T5、T10和T25处理分别导致N2O排放增加4%、138%和334%；S3碱性麦田土壤T5、T10和T25处理导致N2O排放分别增加230%、119%和23%。（2）百菌清添加改变了土壤理化及微生物特性，显著增加了土壤可溶性有机碳（DOC）含量、氨氧化细菌（AOA）、氨氧化古菌（AOB）、亚硝酸还原菌基因（nirK、nirS）、氧化亚氮还原菌基因（nosZ）及总细菌（16S rRNA）基因丰度。相关性分析表明，N2O排放上升主要与土壤碳氮底物含量和微生物功能基因丰度的增加有关，且主要归因于总细菌、氨氧化菌和nir型反硝化菌基因丰度的增加，以及土壤DOC含量的增加。综上，百菌清通过提高土壤DOC含量和微生物功能基因丰度共同驱动土壤N2O排放增加，其影响程度取决于土壤性质及施用浓度。本研究结果为深入了解百菌清施用驱动农田土壤N2O排放及其微生物学机制提供了科学依据，同时对科学评估农业百菌清施用的潜在生态环境风险具有重要指导意义。
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汾河河岸带土壤硝化速率时空分布特征及其影响因子
2025,62(6):1745-1754, DOI: 10.11766/trxb202406110229
摘要：
水陆交错带是有效拦截径流氮污染物进入水体的最后屏障。硝化作用是土壤氮循环的一个关键过程，研究河岸水陆交错带土壤硝化速率时空分布特征及影响因素有助于了解河岸水陆交错带土壤脱氮作用。选取汾河太原段河岸水陆交错带作为研究对象，通过对距岸边不同距离、不同深度及不同季节的土壤样品进行硝化速率和理化指标的测定分析，揭示河岸水陆交错带土壤硝化速率和理化性质的时空分布特征，通过Spearman相关分析、RDA排序分析及结构方程模型进一步探讨影响土壤硝化速率的主要驱动因子。研究结果表明：（1）研究区水陆交错带土壤含水率、有机质、全氮、铵态氮和硝态氮随距岸边距离的增加而降低，而容重随距岸边距离的增加而增加；土壤含水率、电导率、有机质、全氮、铵态氮、硝态氮随土层深度的增加而降低；夏季土壤含水率、容重、有机质、全氮、硝态氮平均值均低于秋季，铵态氮则高于秋季；（2）土壤硝化速率随距岸边距离的增加呈先升高后降低的趋势，表层土壤硝化速率（20.43 mg·kg–1·d–1）高于底层（8.97 mg·kg–1·d–1）；夏季和秋季土壤硝化速率的平均值分别为15.12 mg·kg–1·d–1、14.28 mg·kg–1·d–1；（3）土壤全氮是影响水陆交错带夏季土壤硝化速率的主要影响因子。土壤全氮是影响水陆交错带夏季土壤硝化速率的主要影响因素。综上，在河流氮污染严重的情况下，充分保护1 m以内的水陆交错带，有助于提高河岸带土壤拦截径流氮污染的能力，并为河岸带驳岸生态建设及保护和管理提供科学依据。
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秸秆预处理方式对秸秆在土壤中矿化和激发效应的影响
2025,62(6):1755-1765, DOI: 10.11766/trxb202406290265
摘要：
秸秆还田是农业可持续发展的一种有效方式，秸秆预处理方式对秸秆在土壤中的分解和激发效应的影响很少受到关注。通过室内培养实验结合自然丰度法，探究热解秸秆、腐解秸秆和原秸秆在土壤中的矿化和激发效应。结果表明：培养60 d后秸秆材料在土壤中的累积碳矿化量由高到低依次为腐解秸秆（1 945 mg·kg–1）、原秸秆（1 576 mg·kg–1）、热解秸秆（27 mg·kg–1）。热解秸秆和原秸秆对土壤有机碳的激发效应分别为持续的负激发效应和正激发效应。腐解秸秆的激发效应由培养初期的正效应转变为培养后期的负效应。原秸秆和腐解秸秆添加显著增加土壤真菌丰度以及β-葡萄糖苷酶、纤维素酶活性（P < 0.05），热解秸秆的添加对土壤真菌丰度和β-葡萄糖苷酶、纤维素酶活性影响不显著。高通量测序结果表明，腐解秸秆的添加显著增加土壤放线菌门相对丰度，原秸秆的添加显著增加了土壤厚壁菌门相对丰度（P < 0.05）。热解秸秆在农田土壤中的低矿化量和负激发效应使其较腐解秸秆和原秸秆具有更好的有机碳固存潜力。
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基于稀土元素示踪法定量分析冻融作用下黑土团聚体周转和有机碳的变化
2025,62(6):1766-1779, DOI: 10.11766/trxb202412230501
摘要：
土壤团聚体是土壤结构的基本单元，土壤有机碳（SOC）是土壤肥力的核心。为探究在冻融作用下土壤团聚体的周转路径和有机碳的定量表征，利用稀土元素示踪技术，以黑龙江省嫩江市鹤山农场耕地和林地黑土为研究对象，通过室内培养，分别设置0、3、6、10、15、25次冻融循环次数，采用干湿循环法标记不同粒径土壤团聚体（5～2 mm、2～0.2 5 mm、0.25～0.053 mm、<0.053 mm），通过Na2O2碱熔法测定稀土元素浓度，量化团聚体周转过程，探究冻融循环作用下土壤团聚体稳定性（平均重量直径，MWD）、粒径分布、团聚体周转路径以及SOC的变化情况。研究结果显示，冻融循环加速相邻团聚体之间的转换，促使各粒径团聚体向2～0.053 mm团聚体粒径转化更加剧烈。MWD和5～2 mm团聚体含量随冻融循环次数的增加而逐渐降低，而2～0.053 mm团聚体含量逐渐增加。土壤团聚体周转时间随着冻融循环次数的增加而增加，且0.25～0.053 mm团聚体增加最显著。经冻融处理后全土有机碳含量无显著变化，但随冻融次数的增加5～2 mm团聚体有机碳含量上升，其他粒径团聚体有机碳含量下降。所以，冻融作用通过加剧土壤团聚体周转过程中的破坏和形成进而影响土壤结构动态变化的内在过程，降低土壤团聚体稳定性，改变土壤有机碳含量。研究结果进一步揭示了冻融作用下黑土微观结构演变特征及其有机碳的定量表征，为冻融侵蚀下黑土各粒径土壤结构变化和团聚体周转过程深入研究提供理论依据。
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基于冬油菜产量和环境友好的氮肥用量研究
2025,62(6):1780-1791, DOI: 10.11766/trxb202408060321
摘要：
在冬油菜生产中普遍存在为追求高产而过量施用氮肥的情况，导致经济收获偏低和氮素大量损失，进而增加了环境风险，确定适宜的氮肥用量对于实现冬油菜高产和环境友好具有重要意义。于2019—2020年在长江中下游冬油菜主产区湖北荆门、安徽池州和江苏镇江三个试验点开展田间试验，设置五个氮肥用量（0、90、180、270和360 kg·hm–2），探究氮肥用量对冬油菜产量、氮素积累量、无机氮残留量及氮素表观平衡的影响，并综合评估产量与氮输入-输出平衡的关系以确定基于产量和环境友好的冬油菜适宜氮肥用量。结果表明，施氮显著提高油菜籽产量，并有随着氮肥用量的增加产量不断提升的趋势，当氮肥用量达到270 kg·hm–2时产量趋于稳定，三试验点各两个品种的平均产量为3 146 kg·hm–2。地上部氮素积累量的变化趋势与产量一致，当高量或过量施氮时非籽粒器官的氮素积累量明显提高，以施氮270 kg·hm–2为参照，当氮肥用量提高至360 kg·hm–2时，植株氮素积累量平均增加6.85%，非籽粒器官中的氮素比例平均提高0.49个百分点。油菜收获期土壤无机氮残留量及土壤-作物系统的氮素表观平衡量与施氮量呈正相关，随着氮肥用量的增加，二者呈现出先缓慢增长后急剧上升的变化趋势。当氮肥施用量为270 kg·hm–2时，无机氮残留量和氮素表观盈余平均分别为40 kg·hm–2和95 kg·hm–2。基于维持作物产量和土壤肥力所允许的氮素表观盈余量（80 kg·hm–2），湖北、安徽和江苏三个试验点推荐氮肥用量平均分别为207、219和250 kg·hm–2，相应的产量平均分别为3 083、3 054和3 149 kg·hm–2，耕层土壤无机氮残留量分别为22、45和51 kg·hm–2，该推荐量既可保证冬油菜稳产又可控制氮素损失风险，有助于实现冬油菜高产和环境友好的双重目标。
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不同程度碱胁迫下栽培稗草生长动态及土壤养分的响应特征
2025,62(6):1792-1802, DOI: 10.11766/trxb202501120025
摘要：
为探究不同程度碱胁迫下栽培稗草的生长状况及其对土壤养分的影响，以毛乌素盐碱化沙地为研究区域，根据毛乌素沙地盐碱化程度分别设置pH 8.4、pH 9.0、pH 9.4、pH 9.7和pH 10.0等5个碱胁迫处理，以裸土为对照（CK），监测栽培稗草生长动态及土壤养分变化，分析栽培稗草用于毛乌素盐碱化沙地植被恢复的适宜性。结果表明：栽培稗草生长指标和光合特性随pH升高总体呈先增大后减小趋势，其中pH 9.0处理下单株叶面积、平均分蘖数、干物质量、净光合速率和水分利用效率均显著高于其他处理，pH 10.0处理下各项指标较CK显著降低。种植栽培稗草后0～60 cm土壤全氮（TN）含量显著降低，铵态氮（NH4+-N）含量显著提高，而有机质（SOM）和硝态氮含量仅在0～10 cm土层显著降低。相关性分析显示，栽培稗草分蘖数、株高与光合特性显著正相关，根长密度与SOM、TN、全磷和有效磷等养分变化量显著正相关，与NH4+-N变化量显著负相关。综上所述，栽培稗草具有较强的耐碱胁迫能力，且对土壤氮素矿化具有促进作用，证实了其在毛乌素盐碱化沙地种植的适宜性。
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东北漫川漫岗黑土区次降雨对坡耕地土壤微生物多样性及群落结构的影响
2025,62(6):1803-1814, DOI: 10.11766/trxb202409110364
摘要：
水力侵蚀是东北黑土区最主要的侵蚀类型，但现阶段水力侵蚀对土壤微生物的影响研究较为薄弱，本文旨在探析次降雨对土壤微生物多样性的影响规律。选取东北典型黑土区试验坡耕地，采用野外人工模拟降雨试验，分析三种径流小区（裸地、大豆和玉米）次降雨前后坡耕地土壤微生物多样性和群落结构的变化。结果表明，次降雨导致裸地径流小区土壤细菌和真菌Alpha多样性增加，大豆径流小区土壤细菌Alpha多样性降低、真菌Alpha多样性增加，玉米径流小区土壤细菌和真菌Alpha多样性降低。次降雨对三种径流小区土壤细菌和土壤真菌的优势种群影响不显著，但对部分细菌种群和真菌种群的相对丰度影响显著（P<0.05）。在细菌种群中，裸地径流小区中绿弯菌门（Chloroflexi）、奇古菌门（Thaumarchaeota）、酸杆菌门（Acidobacteria）的相对丰度在次降雨后显著变化；大豆径流小区中拟杆菌门（Bacteroidetes）、疣微菌门（Verrucomicrobia）、放线菌门（Actinobacteria）的相对丰度在次降雨后显著变化；玉米径流小区中浮霉菌门（Planctomycetes）的相对丰度在次降雨后显著变化。在真菌种群中，裸地径流小区中粪壳菌纲（Sordariomycetes）、锤舌菌纲（Leotiomycetes）的相对丰度在次降雨后显著变化；大豆径流小区中粪壳菌纲（Sordariomycetes）、银耳纲（Tremellomycetes）的相对丰度在次降雨后显著变化；玉米径流小区中座囊菌纲（Dothideomycetes）、被孢霉纲（Mortierellomycetes）的相对丰度在次降雨后显著变化。研究结果旨在为东北漫川漫岗黑土区坡耕地土壤侵蚀的生态环境效应精准调控提供重要数据和理论依据。
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玉米秸秆及其生物炭分解过程中的禾谷镰刀菌消长机制
2025,62(6):1815-1827, DOI: 10.11766/trxb202404280172
摘要：
秸秆及生物炭施用是提升土壤肥力的重要措施之一，但其分解过程中对土壤中导致小麦赤霉病的禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum，Fg）含量的影响尚不清楚。基于室内培育实验，以玉米秸秆为对照（S），在模拟田间Fg菌源充足的条件下，施用等碳量的秸秆（SF）、生物炭（BF）及其混合物（BSF），研究Fg含量随秸秆或生物炭等有机物料分解进程的动态变化，及其与有机物料养分变化和真菌群落组成变化之间的潜在关系。结果表明，培育7、21、42和70 d的Fg含量平均值大小顺序为：BF>SF>BSF，其中BSF处理分别较BF和SF处理低84.07%和69.11%。相关性分析结果显示，培育7 d和70 d时的Fg含量与残余有机物料的TC、TN、TP和TK显著正相关，而这些养分含量在BF处理中均处于最高水平。此外，不同处理的真菌群落组成两两差异显著，其变化受禾谷镰刀菌和残余有机物料的全碳及养分性质的共同驱动。进一步分析发现，BF处理显著富集了与植物病害发生有关的Dirkmeia和外瓶霉属（Exophiala），而BSF处理则明显富集了具有潜在生防效应的帚枝霉属（Sarocladium）。上述研究结果表示，有机物料分解过程中Fg含量的动态变化同时受制于残留有机物料的养分变化及其驱动的真菌群落变化的影响。研究为从小麦赤霉病防治角度合理选择适宜的有机物料进行土壤培肥提供了新视角。
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三种温带成熟林土壤植物源和微生物源有机碳的变化
刘新颖，陶玉兰，王延平，赵学超，杨善武，王善第，黄鹂，李文惠，王清奎
2025,62(6):1828-1838, DOI: 10.11766/trxb202406130233
摘要：
森林生态系统是陆地生态系统中最大的碳库，森林土壤则是陆地生态系统中最大的有机碳库。土壤有机碳（SOC）是陆地生态系统碳库的重要组成部分，植物源有机碳和微生物源有机碳是其重要组分，深入理解森林类型对土壤微生物源有机碳和植物源有机碳的影响极其重要。以赤松林、刺槐林和麻栎林三种温带森林为研究对象，采集0～10 cm矿质土壤，分析土壤植物源和微生物源有机碳的生物标志物木质素酚和氨基糖的含量，以及土壤基本理化性质、微生物的群落结构与活性等。结果表明：赤松林中土壤总氨基糖、氨基葡萄糖、氨基半乳糖和胞壁酸的含量显著低于刺槐林和麻栎林，细菌、真菌和微生物残体碳含量显著低于麻栎林和刺槐林，刺槐林和麻栎林微生物残体碳的含量分别是赤松林1.9倍和2.3倍；在刺槐林、麻栎林和赤松林中微生物残体碳对SOC的贡献分别为56.8%、57.4%和52.5%，其中真菌残体碳对有机碳的贡献远大于细菌残体碳，是细菌残体碳的12.8倍～16.6倍。总木质素酚及其三类单体（V类、S类和C类）的含量由高到低依次为刺槐林、麻栎林和赤松林，刺槐林和麻栎林总木质素酚的含量分别是赤松林的2.8倍和3倍。同时，刺槐林土壤中香草基酚类和紫丁香酚类的酸醛比值即（Ad/Al）v和（Ad/Al）s显著高于赤松林和麻栎林，说明在刺槐林中土壤木质素的分解程度更高。随机森林模型预测结果显示土壤全氮、有机碳、全磷、pH、木聚糖酶是影响土壤微生物、细菌、真菌残体碳和木质素酚的主要因子。结构方程模型表明土壤理化学性质和微生物性质是对土壤微生物残体碳和木质素含量影响较大的潜变量，在温带森林经营中，可通过提高土壤养分和微生物性质来促进微生物的生长，并且提高微生物和植物源有机碳的含量及对SOC库的贡献，进而最大程度地发挥其固碳的潜力。
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菌根类型对土壤微生物生物量碳含量及其分布的影响
2025,62(6):1839-1849, DOI: 10.11766/trxb202406120230
摘要：
土壤微生物生物量碳（Soil microbial biomass carbon，SMBC）是表征土壤微生物活性的重要指标，菌根类型对SMBC含量存在潜在影响。为探究菌根类型对土壤微生物生物量碳的影响，明确不同菌根类型在全球气候变化下对土壤微生物生物量碳的影响，基于前人建立的SMBC数据库，通过划分不同土层（0～100 cm、0～40 cm、40～100 cm）和确定数据库中植物的菌根类型，研究不同菌根类型植物的SMBC含量及其分布。结果表明，不同土层丛枝菌根（Arbuscular mycorrhiza，AM）和外生菌根（Ectomycorrhiza，ECM）植物SMBC存在显著差异，其中ECM植物SMBC显著高于AM植物。不同菌根类型植物SMBC对土壤因子（土壤深度、土壤全氮）和气候因子（年平均温度、年平均降水量）的响应也存在差异，0～40 cm土层，AM和ECM植物土壤因子（48.9%、47.99%）对SMBC的影响均显著大于气候因子（8.45%、2.25%）。40～100 cm土层，ECM植物SMBC受气候因子影响（53.94%）大于土壤因子（25.32%）影响，而AM植物土壤则相反，土壤因子（45.17%）影响大于气候因子（25.32%）。不同菌根类型影响下SMBC与土壤有机碳和土壤全氮均显著正相关（P<0.01），其中ECM受土壤有机碳和土壤全氮的影响对SMBC作用更明显。方差分解分析结果发现，随着土壤深度的增加，在深层土壤AM植物SMBC主要受土壤因子影响，而ECM植物SMBC主要受气候因子影响。综上，ECM植物土壤SMBC含量显著高于AM植物土壤，对土壤有机碳和土壤全氮的响应同样高于AM植物。
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氮磷对秸秆输入下稻田土壤微生物群落及其残体的影响
2025,62(6):1850-1861, DOI: 10.11766/trxb202406220253
摘要：
稻田土壤固碳潜力巨大，秸秆添加对微生物介导的土壤有机碳（SOC）周转有重要影响。为探究秸秆输入驱动SOC形成的微生物贡献机制及氮磷调控效应，以亚热带红壤水稻土为研究对象，通过为期300天的室内培养实验，分别以磷脂脂肪酸（PLFA）和氨基糖（AS）为活体微生物和死亡微生物残体标识物，探讨秸秆（S）及秸秆耦合氮磷添加（S+NP）对微生物群落及其残体积累过程的影响。结果显示：与对照（CK）相比，S和S+NP处理显著增加土壤总PLFA含量（P＜0.05），且真菌生物量的增幅（65.1%～130.1%）大于细菌（22.7%～34.3%）。在培养300 d时，S+NP处理中真菌生物量显著高于其他处理，且真菌细菌生物量比值（F/B）相较于CK显著增加（P＜0.05）。表明秸秆耦合氮磷添加会在较长的时间尺度上对土壤微生物群落结构产生影响，使土壤微生物群落逐渐转为真菌主导的群落结构。在整个培养期间，S和S+NP处理中微生物残体积累量均显著高于对照（P＜0.05），真菌残体的变化与之相似。但细菌残体在培养结束时降低，S+NP处理中其含量显著低于S处理（P＜0.05），这可能与培养后期细菌残体发生矿化有关。相关性分析表明，微生物生物量、微生物残体及SOC之间呈显著正相关关系（P＜0.05），证明了外源秸秆输入后稻田SOC形成和转化主要由微生物驱动，与微生物介导机制紧密相关。综上，秸秆还田对稻田土壤有机碳库的影响与微生物群落结构及其介导的残体积累过程密切相关，并且这一过程受外源氮磷养分的供给调控。从元素计量平衡角度，补充适量的氮磷养分，有助于较长时间尺度上促进微生物来源有机碳组分的积累，尤其是真菌来源残体碳，这对于通过农田养分管理措施来调控微生物介导的有机碳截获过程具有重要指导意义。
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不同富集策略下土壤可培养解钾细菌群落特征变化
2025,62(6):1862-1876, DOI: 10.11766/trxb202406230255
摘要：
解钾细菌（Potassium-solubilizing bacteria，KSB）具有独特解钾优势，被视为生态农业可持续发展的核心植物促生菌。为充分发掘环境中的解钾细菌资源，探究多种富集策略下土壤解钾细菌群落特征变化，选用解钾细菌富集培养基（KM），并以细菌富集培养基（BM）作为对照，通过液体（L）与固体（S）培养法，连续传代三次（1st、2nd和3rd）富集培养供试土壤中细菌或解钾细菌，收集每一代次可培养微生物富集物，再运用高通量测序技术分析土壤本底和富集物中16S rRNA基因，评估不同富集策略下可培养细菌或解钾细菌占土壤本底细菌群落的比例、组成和多样性变化规律。结果表明：培养基BM和KM富集的细菌多样性显著低于土壤本底，且KM富集的细菌多样性显著高于BM。在L-KM和S-KM中共检测到细菌17门、38纲、91目、145科和267属，在门水平占土壤本底细菌比例最高，约为29.31%。培养基L-KM富集的细菌分类单元数在各水平上均高于S-KM。在门水平，L-KM中的优势门为Firmicutes、Proteobacteria；S-KM优势门为Actinobacteriota、Proteobacteria。在属水平上，通过连续三次传代富集了生理代谢特征具有明显差异的类群，其中L-KM中优势属为Aminobacter、Chelatococcus、Cupriavidus、Hydrogenophilus、Microvirga、Paenibacillus、Phenylobacterium，S-KM中优势属仅Cupriavidus属与L-KM相同，其他优势属主要是Burkholderia、Luteibacter、Massilia、Pseudomonas、Ralstonia等。与已知解钾细菌数据库比对发现，KM中仅富集50个已知属，未知解钾细菌占比81%以上。利用零模型反演不同培养基连续传代富集的细菌群落构建过程，发现确定性过程主导了细菌从土壤悬液至培养基的第一代次群落结构变化，而以遗传漂变为主的随机性过程则主导了代际间的细菌群落演替。上述结果表明培养基成分和形态是影响可培养解钾细菌群落的主控因子，但连续传代富集不会导致群落结构同质化和单一化。不同富集策略下可获得较多的已知和未知解钾细菌属，丰富了现有解钾细菌种质资源库，为解钾细菌资源进一步开发和利用提供借鉴。
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酸紫泥田水稻土生物膜提取及其种间互作的矿物响应特性
2025,62(6):1877-1887, DOI: 10.11766/trxb202406210252
摘要：
土壤矿物作为生物膜的主要载体，调控着土壤多物种生物膜的形成，深刻影响着生物膜内细菌种间互作类型。为进一步揭示土壤活性组分与多物种生物膜的互作机制，选取土壤中常见的矿物高岭石、蒙脱石和针铁矿，以及从稻田土壤中提取的菌株作为研究对象，将单一菌株两两组合并与土壤矿物共培养，借助激光共聚焦扫描显微镜原位监测，结合结晶紫染色法，旨在探究多物种生物膜的形成以及生物膜内细菌种间相互作用对土壤矿物的响应。结果表明：与纯菌体系相比，高岭石和蒙脱石处理均显著抑制了多物种生物膜的形成，且以高岭石处理体系中S-1+S-14组合（S-x为单一菌株，x为菌株序号）受抑制程度最大，其生物膜生物量降低了42.57%；高岭石添加使S-1+S-2菌株组合的互作由原协同作用转为中立，使S-1+S-8组合由中立调整为拮抗作用；蒙脱石添加缓解了S-1+S-14和S-1+S-15组合菌株间的拮抗互作，其相互作用关系转变为中立。针铁矿处理显著促进了四组混合菌群多物种生物膜的形成，且以S-1+S-14组合的生物膜生物量提升程度最大（46.45%）；针铁矿添加显著增强了S-1+S-2混合菌群的协同效应，使S-1+S-8和S-1+S-14组合中菌群间的互作关系分别由原本的中立和拮抗作用转变为协同作用，使S-1+S-15组合由原拮抗互作调整为中立。本研究明确了不同类型土壤矿物对多物种生物膜形成的影响，揭示了生物膜内菌群间相互作用关系转换的潜在机制，研究结果可为深刻理解土壤组分的微生物效应和土壤生物过程，以及进一步挖掘土壤生物资源提供一定的理论指导价值。
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巨桉皆伐迹地营造混交林对土壤胞外酶及化学计量的影响
万仁平，唐剑东，何博，樊戢，赵智，梁正川，邹星丞，胡峻，周世兴，黄从德
2025,62(6):1888-1901, DOI: 10.11766/trxb202410170399
摘要：
土壤胞外酶在驱动土壤养分循环和能量流动中起着至关重要的作用，其化学计量可用来表征微生物代谢所需的养分限制状况。人工纯林转换为混交林是实现人工林可持续发展的重要途径。然而，人工纯林转换为混交林后对土壤胞外酶及化学计量的影响尚不清晰。以巨桉（Eucalyptus grandis）人工纯林皆伐后营造的红叶碧桃（Prunus persica'Atropurpurea'）＋西府海棠（Malus × micromalus）、杉木（Cunninghamia lanceolata）＋桢楠（Phoebe zhennan）＋红叶碧桃、香樟（Cinnamomum camphora）＋水杉（Metasequoia glyptostroboides）3种混交林，以及巨桉纯林（对照）为对象，研究了营建混交林对土壤理化性质、微生物生物量、胞外酶活性及化学计量特征的影响。结果表明：（1）与巨桉纯林相比，3种混交林均提高了土壤β-1，4-N-乙酰氨基葡糖苷酶和亮氨酸氨基肽酶活性，但降低了土壤β-1，4-葡糖苷酶和酸性磷酸单酯酶活性。（2）各林分类型的土壤胞外酶矢量长度介于0.68～0.88，土壤胞外酶矢量角度介于72.59°～81.18°，表明4种林分类型的土壤微生物均受到碳和磷的共同限制。（3）3种混交林均通过提高土壤有机碳、全氮、pH和微生物生物量C：N以及降低土壤C：P和N：P缓解了土壤微生物的碳和磷限制。（4）土壤全氮和微生物生物量氮分别是影响土壤胞外酶活性和酶化学计量的主控因子。综上所述，巨桉人工纯林转换为混交林后缓解了土壤微生物的碳和磷限制。
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非饱和土壤水一维流动有限元法求解编程思路
2025,62(6):1902-1909, DOI: 10.11766/trxb202412010459
摘要：
《新时代中国土壤物理学主要领域进展与展望》指出我国土壤物理学研究存在的一个问题是原创性研究较少，其原因之一是从事我国土壤物理学研究的大部分学者数理基础不强，因此较难在土壤物理过程数值模拟上有突破。土壤物理过程数值模拟的关键方程是理查兹方程。目前关于有限元法求解理查兹方程的论文不少，但是大多理论性强且可操作性较差，对数理基础不强的研究人员而言，理解与编程实现存在较大困难。因此，本文旨在提供一份包含详细推导步骤的有限元法求解一维理查兹方程的编程思路：首先通过加权余量方程的建立得到理查兹方程的弱形式，继而利用雅可比变换和高斯数值积分等方法将弱形式方程转化为非线性代数方程，最后采用牛顿-拉夫逊法并代入边界条件求解非线性代数方程。基于上述编程思路编写了相应代码，模拟结果通过了实测土壤入渗试验数据的验证。本文提供的编程思路及代码可让数理基础不强的初学研究人员能够较快实现一维理查兹方程有限元法数值模拟，以期对我国在土壤物理过程数值模拟上实现突破起到一些积极作用。
综述与评论
研究论文
问题讨论
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微生物介导的土壤颗粒态-矿物结合态有机碳动态研究进展
DOI: 10.11766/trxb202505260240
摘要：
土壤有机碳的转化与稳定是陆地生态系统碳循环的核心问题，对自然气候解决方案的贡献约达25%。土壤有机碳中颗粒态有机碳（Particulate organic carbon，POC) 和矿物结合态有机碳（Mineral-associated organic carbon，MAOC）是土壤碳周转的关键组分。土壤微生物是碳循环的主要驱动者，其通过“体外修饰”途径将植物碳分解形成POC，通过“体内周转”途径累积的微生物残体碳与土壤矿物相结合形成MAOC。然而微生物对POC和MAOC的作用受养分管理措施、土壤性质以及气候因素的多重影响，成为利用微生物调控农田土壤碳固持的限制因素。本文系统介绍了POC和MAOC的组分特征及其生态意义，探讨了生长合成代谢（微生物活体和残体）和非生长合成代谢（酶和胞外聚合物）对POC和MAOC的贡献，阐述了微生物群落结构和生理功能对POC和MAOC的调控机制，并解析了其影响因素。在此基础上，本研究系统思考了微生物调控提升土壤有机碳的机制和途径，为构建基于物理-生物协同调控的土壤有机碳提升理论提供重要依据。
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绿色智能肥料：智能调控的创新思路与产业化途径
张福锁, 程凌云, 黄成东, 张林, 王建超, 吕阳, 鲁振亚, 危常州, 马文奇, 马航, 申建波
DOI: 10.11766/trxb202508230411
摘要：
随着全球农业的发展和环境保护需求的提升，绿色智能肥料作为一种新型肥料，逐渐成为提高作物生产力和资源利用效率的重要途径。本文综述了绿色智能肥料的核心理念和发展现状，探讨了植物-微生物-环境互作的智能调控原理，以及基于根际生命共同体理论的肥料设计与应用策略。绿色智能肥料通过最大化利用作物和微生物的生物学潜力，调控植物-土壤-微生物互作系统，促进植物生长并减少对环境的影响。展望未来，智能肥料将在材料创新、工艺优化和数智配肥等方面实现跨越式发展，有力推动农业绿色转型，为粮食安全和生态环境保护提供重要支撑。
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多年CO2浓度升高对水稻子代植株磷素吸收与分配的影响*
DOI: 10.11766/trxb202502280084
摘要：
水稻作为最重要的口粮作物，客观真实地探究其子代磷素吸收与分配对持续多年 CO2浓度（[CO2]）升高对土壤磷素的管理具有重要意义，有利于农业的可持续发展。在江苏常熟的自由大气CO2富集系统（FACE）中进行子代FACE实验，在正常大气[CO2]和高[CO2]（较对照高200 μmol?mol-1）条件下将扬稻6号（籼稻）和武运粳23（粳稻）连续子代培育七代，分析当代和子代在植株磷素浓度、积累量以及分配比例对[CO2]升高方面的响应差异。结果表明，连续多年[CO2]升高对扬稻6号和武运粳23当代与子代植株各器官磷浓度均无显著性的影响。连续多年[CO2]升高能显著增加两个品种当代与子代地上部的磷素积累量，扬稻6号子代植株地上部和穗的磷素积累量的增幅要低于当代植株，高[CO2]对武运粳23号子代植株各器官的磷素积累量的增幅要高于当代植株。高[CO2]对武运粳23号秸秆磷素分配比例的增幅效应随着母本种子在高[CO2]处理下的代数的增加而显著线性增加。结果表明，基于过去FACE试验都是当季的，其结果不能准确反映未来持续高[CO2]对水稻植株磷素吸收与分配的真实效应。本研究对未来[CO2]升高背景下田间磷素管理具有重要的指导意义。
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缺氧微场对土壤呼吸的影响及其在土壤团聚体中的分布特征
张旭升, 汪霞, 赵云飞, 苑梦晗, 王飞, 夏捷一, 李柳君
DOI: 10.11766/trxb202501050008
摘要：
缺氧微场是抑制土壤有机碳损失的潜在重要贡献者。土壤团聚体作为缺氧微场潜在的适宜发育场所，同时与土壤有机碳的积累密切相关，却少有研究涉及缺氧微场对土壤团聚体中有机碳的影响。此研究采集了四种生态修复类型的旱地土壤，采用土壤培养和气相色谱法测定并计算其缺氧保护强度；在无氧条件下通过干剥离法得到大团聚体内外层土壤样品，比较其缺氧微场丰度和有机质组分。结果显示，天然灌木林和草地的缺氧保护强度较高，为 33.5%和 36%，其次是人工林地，为15.9%，农田最低，为-8.9%。另外，大团聚体内层的Fe2+含量更高，普遍存在更丰富的缺氧微场，芳烃、脂质和木质素等受缺氧微场选择性保护的有机质相对含量更高。土壤呼吸速率与缺氧保护强度呈显著负相关。以上结果揭示了土壤团聚体内层缺氧微场的形成机制、稳定性和对有机质的保护作用。稳定的土壤环境是缺氧保护发挥作用的关键。缺氧微场选择性保护了大团聚体内层的还原性有机物质，并且在一定程度上抑制了土壤有机碳的损失，为土壤碳循环和碳汇功能提供了新的认识。
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聚苯乙烯微塑料在玉米种子萌发与幼苗生长过程中的吸收转运特征及毒害机制
DOI: 10.11766/trxb202508150399
摘要：
为探究聚苯乙烯微塑料（PS-MPs）在梯度浓度与多粒径谱系中的内吞转运行为及生理毒性机制，以玉米为模式植物，设计种子萌发与水培胁迫实验，外源投加荧光标记PS-MPs，系统评估其对种子萌发和幼苗生长发育的抑制作用，并阐明其毒性作用机制。结果表明，玉米种子萌发及幼苗生长进程受微塑料胁迫的强度，呈现显著的浓度梯度效应与粒径依赖性规律。在种子萌发期，通过激光共聚焦电子显微镜观测发现，PS-MPs荧光微球主要聚集在胚根的根毛区域。此外，部分微球穿透了根表皮进入皮层组织，甚至抵达了负责水分和养分运输的木质部导管。这种在关键输导组织中的存在，干扰了种子的萌发过程并引发了氧化损伤。在幼苗时期，低浓度（20 mg·L-1）的PS-MPs荧光微球促进发芽，而中高浓度（50和100 mg·L-1）则抑制发芽。本研究证实了微塑料可被玉米吸收并向地上部转运，初步揭示了微塑料在玉米中的吸收和转移特征，进一步阐明了微塑料对玉米的毒害机理，为深入了解微塑料在植物中的迁移转化规律提供了重要的实验基础，也为评估其对农业生态和食品安全的影响提供了科学依据。
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基于最小数据集的旱区农田土壤健康评价
DOI: 10.11766/trxb202509010431
摘要：
土壤健康评价是农田可持续管理的重要技术手段，然而，现有土壤健康评价体系常面临指标冗余和成本高昂的挑战。本研究旨在构建适用于黄土高原半干旱区农田的低成本、高效土壤健康评价最小数据集（MDS），并验证其科学性和适用性。以山西省五寨县旱区农田为研究对象，采集100个土壤样品并测定23项物理、化学和生物学指标。综合运用主成分分析、Norm值计算及Pearson相关分析筛选MDS，并结合土壤健康指数（SHI）法进行综合评价。结果表明，MDS筛选出土壤容重、全氮、脲酶、纤维二糖水解酶、细菌和真菌Shannon指数6项关键指标，MDS可解释全数据集（TDS）土壤指标的82.47%，其中生物指标占比三分之二，强调了其在旱区土壤健康评价中的重要性。基于MDS和TDS计算的SHI在非线性与线性评分函数下均呈显著正相关（P<0.001），证实MDS可有效替代TDS进行该区域土壤健康评价。通过作物产量验证，非线性评分函数MDS（r= 0.7）的拟合效果优于线性评分函数（r=0.64），表明其在该地区更具适用性。研究区农田土壤健康指数平均值为0.49，整体处于中等水平，且空间分布呈现北低南高的趋势，主要受北部黄土易蚀性和干旱气候的影响。本研究揭示了微生物多样性指标在旱区土壤健康评价中的关键作用，建议未来加强微生物功能参数在评价体系中的应用，以期更高效地预测旱区农田土壤健康水平。
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微塑料对农田土壤生态系统功能影响的研究进展
徐勇峰, 滕应, 滕应1, 胡文博, 李妍凝, 卢皖成, 骆永明
DOI: 10.11766/trxb202509170457
摘要：
微塑料是近年来在农田土壤中被广泛检出的一类新兴污染物，其通过地膜覆盖、污水灌溉、有机肥施用等多种方式进入土壤环境并不断累积，对土壤生态系统造成潜在危害。农田土壤生态系统功能对于维持农业可持续发展、保障粮食安全与支撑全球生态平衡具有十分重要的作用。因此，深入理解微塑料对农田土壤生态系统功能的影响过程与作用机制，对科学评估其生态环境风险、发展污染管控与修复策略具有重要的科学意义和实践价值。本文首先系统综述微塑料在农田土壤中的迁移转化行为，进而分析其对土壤物理化学性质、微生物群落、土壤动物及农作物的多方面生态效应，重点总结微塑料对土壤养分循环、温室气体排放、农作物生产力和土壤健康等核心生态系统功能的综合影响。在此基础上，指出目前在真实环境中微塑料的复杂环境行为机制、多营养级之间的互作效应以及生态风险与土壤健康的系统评估等方面存在的关键科学问题，提出未来的研究思路与重点方向，以期为农田土壤微塑料污染的风险防控与绿色修复提供理论依据。
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光谱技术测定土壤不同形态铁含量的精度与经济性分析
唐 运, 高维常, 潘文杰, 蔡 凯, 曾韵涛, 杨 静, 姜超英, 郑光辉, 李德成, 曾 荣
DOI: 10.11766/trxb202503280144
摘要：
铁（Fe）是植物生长必需的微量营养元素，不同形态铁（全铁Total Fe、有效铁Available Fe、游离铁Free Fe）的精准监测对土壤健康管理和农业生产优化至关重要，全铁和游离铁也是某些土壤类型鉴定的必需指标。与传统土壤测定方法相比，光谱技术具有快速、经济、环保的优势，近年来逐渐成为土壤Fe测定的替代方案。但光谱技术在系统反演不同形态铁方面报道甚少，为此，本研究基于贵州省501个典型农田耕作层（0~20 cm）土壤样品的颜色参数（CP）、可见-近红外光谱（VNIR）、中红外光谱（MIR）及融合光谱（SF）数据，对光谱进行Savitzky-Golay（SG）平滑去噪处理，再用标准正态变量变换（SNV）方法进行基线校正，分别应用偏最小二乘回归（PLSR）和支持向量机（SVM）两种方法进行建模，系统比较了单一光谱与融合光谱对三种形态铁的预测性能，通过成本效率比（CER）和效率指数（EI）两个指标量化不同预测策略精度与成本的关系。结果表明：（1）单一光谱模型中，VNIR光谱在全铁预测中表现最优（决定系数R2=0.85，相对分析偏差RPD=2.59，均方根误差RMSE=5.48 g·kg-1），MIR光谱在游离铁预测中精度最高（R2=0.80，RPD=2.23，RMSE=4.15 g·kg-1）；决策级融合（SF3）光谱进一步提高了3种形态铁的预测精度，其中有效铁提升幅度最大，但仍难做到有效预测（RPD=1.37），因此不推荐使用光谱技术对土壤有效铁进行预测。（2）成本-精度分析显示，光谱技术可显著降低成本（降幅达40%~85%），其中VNIR和MIR技术在全铁和游离铁预测中兼具高精度和高经济性，适用于需综合考虑精度与成本的场景，而融合光谱（SF）精度提升有限且成本增加较多，适合精度要求更高场景。该研究表明光谱技术能在保证一定预测精度的基础上显著降低土壤铁含量测定成本，可替代传统方法实现全铁与游离铁的高效监测，从而为精准农业实施提供有效的技术支持。
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不规范垃圾填埋场土壤-地下水系统中微塑料赋存特征及风险评估
杜运田, 唐司萌, 丁 玲, 单晓玲, 仇欣然, 张 斌, 梁旭军, 郭学涛
DOI: 10.11766/trxb202504300202
摘要：
全球每年产生大量的塑料垃圾，填埋是处置塑料垃圾最常见的方式。然而，进入填埋场的塑料垃圾会在物理、化学和生物的作用下持续产生微塑料，进而对周边生态环境和人体健康产生影响。本研究以浙江省台州市某不规范垃圾填埋场为研究对象，探究了填埋场土壤-地下水系统中微塑料的赋存特征，并通过污染负荷指数法（PLI）、聚合物风险指数法（H）和潜在生态危害指数法（PERI）评估了该区域微塑料的生态风险。结果表明，填埋场垃圾堆体、渗滤液、土壤和地下水中均检测出微塑料，其丰度分别为28313 ± 7687个·kg-1、7789 ± 585个·L-1、25660 ± 2614个·kg-1和183 ± 41个·L-1。其中，大多数微塑料为薄膜状、小尺寸（0~50 μm）的聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）。此外，该不规范垃圾填埋场的垃圾堆体、土壤、渗滤液和地下水的微塑料生态风险分别处于极高风险、高风险、高风险和中风险水平。因此，垃圾填埋场作为微塑料的重要来源，给周边环境带来了潜在影响，本研究可为垃圾填埋场土壤-地下水系统中微塑料污染评估和管控提供理论支撑。
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聚苯乙烯纳米塑料胁迫下烟草的生长与代谢响应机制
DOI: 10.11766/trxb202507310366
摘要：
微纳塑料作为新兴污染物在土壤环境中广泛分布，但目前研究多聚焦于水生生态系统与粮食作物，对烟草等具有特殊经济价值和复杂次生代谢的陆生嗜好类作物关注不足。本研究以本氏烟草（Nicotiana benthamiana）为研究对象，采用盆栽和水培相结合的实验方法，系统探究了聚苯乙烯纳米塑料（PS-NPs）根系暴露对烟草生长发育及生理代谢的影响。盆栽实验表明，与对照组相比，150、500和800 mg·kg-1的PS-NPs促使烟草幼苗株高分别显著下降了18.80%、29.42%和30.67%。烟草水培暴露30天后，50和150 μg·mL-1的PS-NPs显著抑制株高并促进根系伸长，增幅达43.52%和47.20%；同时，烟草地上部的鲜重显著高于对照组，而干重则被PS-NPs显著抑制。生理生化分析显示，PS-NPs诱导根系氧化应激，导致过氧化氢和丙二醛含量升高及超氧化物歧化酶活性增强。代谢组学结果表明，根系中糖酵解与TCA循环关键中间产物（如葡萄糖-6-磷酸、柠檬酸、α-酮戊二酸）显著下调，而异亮氨酸、缬氨酸等游离氨基酸积累，表明氮资源重分配以维持渗透调节和基础防御。叶片则通过碳截留积累可溶性糖及磷酸己糖，并增强黄酮类次生代谢物与非蛋白氨基酸等防御化合物的生物合成，表现出明显的器官特异性代谢调控。综上，PS-NPs根系暴露显著抑制烟草地上部生长并诱导氧化应激，激活了抗氧化系统且扰动了相关代谢通路。根系和叶片通过差异化代谢策略协同应对胁迫，体现出器官特异性的适应机制。本研究揭示了植物对微纳塑料胁迫的代谢适应机制，对科学评估陆地环境中微纳塑料的潜在生态环境风险具有重要指导意义。
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土壤铁氧化物与有机碳的耦合机制及其对碳固持的研究进展
DOI: 10.11766/trxb202502020044
摘要：
土壤作为重要的陆地有机碳库，在缓解气候变化和促进农业可持续发展中具有重要作用。铁氧化物是土壤中重要的活性组分，在有机碳的固定和周转中发挥着核心作用。一方面，铁氧化物通过吸附和共沉淀等方式与有机碳结合，形成结构稳定的铁结合态有机碳；另一方面，铁作为催化剂通过美拉德反应促进有机碳向稳定性更高的分子转化。然而，铁氧化物对有机碳的保护作用受环境因素调控，特别是铁在氧化还原过程中通过释放活性氧和促进电子传递可加速有机碳的周转。本文系统梳理了土壤铁氧化物在碳固持与周转过程中的作用机制，阐述了有机碳分子对铁氧化物形态转化的反馈效应，深入探讨了环境因素和生物作用对铁碳耦合的调控机制，强调了矿物保护和生物活性限制在维持土壤碳库稳定中的重要作用。最后，对铁碳研究领域的未来发展进行展望，包括土壤有机碳聚合反应的直观验证与量化、土壤微区生物过程对铁碳耦合的调控机制、铁氧化还原过程中有机碳固定与形态转化的权衡机制、铁碳耦合的跨尺度模型整合与碳汇潜力评估等。以上工作的开展将有助于精准解析土壤铁碳耦合的物理-化学-生物机制，为铁碳周转及其碳汇效应提供理论支撑。
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生物培肥对玉米光合碳分配特征及其生产力的影响*
龚永琪, 樊聪聪, 殷畅, 朱国繁, 赵丽霞, 沈仁芳, 王晓玥, 蒋瑀霁
DOI: 10.11766/trxb202503060105
摘要：
为探讨不同生物培肥对玉米光合碳分配及玉米生物量的影响，基于中国科学院红壤生态实验站生物培肥田间定位试验，选择其中4个处理：① 施加化肥+有机肥处理（FO）、② 施加化肥+有机肥+菌剂处理（FOP）、③ 施加化肥+有机肥+线虫处理（FON）、④ 施加化肥+有机肥+菌剂+线虫处理（FOPN），采集土壤样品并开展13C脉冲标记盆栽试验，研究不同处理下玉米-土壤系统中光合碳的分配。13C脉冲标记结果表明，FOPN处理较FO显著提升了地上和地下部光合碳的总量，并且地上部光合碳的提升更为显著，降低了光合碳地下-地上部分配比。同时，不同处理中玉米地上、地下部生物量的趋势与光合碳分配的趋势相似。各生物培肥处理也显著增加了土壤全量和速效养分、线虫总量并改变线虫群落组成，其中FOPN处理最为显著。随机森林分析和结构方程模型共同揭示：生物培肥通过提高线虫总量并改变线虫群落组成，提高养分有效性，增加地上部光合碳含量分配，从而提高玉米地上部生物量。本研究明确了线虫群落对玉米生产力的影响机制，对红壤生物培肥技术具有重要的理论指导意义。
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植物-土壤反馈驱动的土壤健康机制与调控策略
DOI: 10.11766/trxb202506290314
摘要：
健康土壤是保障粮食安全的基础，是实现农业绿色发展的核心支撑。然而，当前集约化农业生产主要以作物产量提升为目标，过分依赖高产品种和外源化肥、农药等投入品，忽视了作物和田间管理措施对土壤健康的影响，造成土壤退化，对作物产量和农产品品质产生负面影响。借鉴生态学研究中的“植物-土壤反馈”理论，本文提出以土壤健康培育为核心的协同提升耕地质量和作物产能的系统化研究新范式。未来的可持续农业亟需构建基于植物-土壤反馈的系统化思路和解决方案，将地上作物管理和地下土壤过程紧密结合。通过深入解析土壤生态系统各组分之间的互馈作用机制，发展基于植物-土壤正向反馈的土壤健康管理技术，促进产能与土壤其他多功能性的协同。具体反映在个体水平上，借助现代分子育种与功能基因组学手段，定向改良植物的根系形态、分泌物组成和信号传导特性等，精准招募有益微生物、抑制病原菌，发挥级联放大效应，强化正反馈，减少负反馈。在田间管理上，通过作物-微生物协同育种、优化养分管理、保护性耕作和多样化种植等综合措施，促进作物-土壤之间的有益互作，减少外部投入，提高系统的内在效率，实现产量提升与土壤健康的协同提升。
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土壤微塑料赋存规律、污染溯源和环境风险评价研究进展
赵越, 邹丽, 姜晓旭, 郭曼琳, 吴超, 桑银青, 罗海江
DOI: 10.11766/trxb202507070332
摘要：
环境中的塑料垃圾分解成小尺寸的微塑料（<5 mm）进入土壤后，对土壤理化性质、生态系统以及人类健康产生潜在风险。然而，当前针对土壤微塑料的赋存规律、污染溯源方法和环境风险评价的研究有限。本文立足支撑土壤微塑料的管控和治理，从丰度、聚合物类型、粒径、颜色和形状等不同角度对微塑料的赋存规律进行梳理，介绍了微塑料污染特征分析法、排放清单法、多元统计模型法和共生污染物辅助判断法等污染溯源方法，探讨了各类土壤微塑料环境风险评价方法的优缺点，分析了环境风险评价方法的主要挑战，提出未来土壤微塑料的研究方向：一是加快建立科学、规范的土壤微塑料分析方法标准体系，为污染溯源和风险评价提供多维度精准信息；二是加强土壤微塑料溯源技术方法基础研究，建立健全土壤微塑料溯源信息库；三是加强土壤微塑料风险评价方法研究，构建毒理数据库，量化复合污染协同效应，明确微塑料在粒径、形状、颜色和老化程度等因素对环境风险的影响，为科学开展土壤微塑料污染风险防控提供科学依据。
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农田土壤–作物系统中微塑料界面转化过程与食物链传递风险*
DOI: 10.11766/trxb202508190404
摘要：
微塑料污染已成为农田生态系统亟需关注的环境问题,涉及土壤学、环境科学、植物生理与生态毒理等多个交叉学科。本文系统综述了微塑料在农田土壤–作物系统不同界面的转化过程,重点介绍其在土–液界面、土–根界面及根–茎界面发生的转化过程与迁移路径,梳理了微塑料在作物体内的累积特征及其在“土壤–作物–动物”食物链中的传递特征。微塑料在根际及作物体内的行为具有明显的粒径效应、聚合物差异性与生物调控特征,能够穿越植物根系屏障并向可食部位迁移,通过食物链对动物和人体健康造成潜在风险。建议未来加强微塑料在农田土壤–作物系统中界面转化机制与植物体内迁移路径的研究,聚焦其生物可吸收性、生态毒性与风险阈值,推动面向食物链暴露的系统评估与污染控制技术的研发,为农业环境安全与人类健康防护提供科学依据。
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微塑料对不同性质水稻土中溶解性有机质组成与特性的影响
DOI: 10.11766/trxb202505300251
摘要：
土壤溶解性有机质（DOM）在维持土壤碳循环与生态功能中发挥重要作用，而农田土壤中微塑料的积累可能会干扰DOM的组成与稳定性。当前，不同聚合物类型微塑料在不同性质土壤中对DOM影响机制仍不明确。本研究以酸性金华水稻土（JH，pH5.03）与碱性慈溪水稻土（CX，pH8.26）为供试土壤，分别添加0%和0.5%的聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚乳酸/聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯共混物（PLA+PBAT，Bio）微塑料，开展为期60 d的微宇宙培养实验，结合紫外-可见光谱和三维荧光光谱-平行因子分析法技术，研究不同土壤中微塑料对土壤基础理化性质、DOM芳香性、分子量及荧光组分特征的影响。结果表明：微塑料在酸性JH土产生的扰动效应显著强于碱性CX土，且Bio微塑料的影响最为突出。与CK相比，培养结束时Bio处理使酸性JH土pH、溶解性有机碳（DOC）含量及光谱斜率（SR）分别上升约2.09%、4.58%和8.26%，而PE和PVC处理效应较弱。在培养前期（15 d），微塑料显著降低JH土在254 nm下的吸光度系数（SUVA254值），表明其促进DOM中芳香类化合物的转化或降解，且该效应随时间逐渐减弱。相比之下，CX土对微塑料扰动响应不显著，相关指标波动较小。综合而言，酸性、质地松散的JH土DOM以类色氨酸物质为主，在培养过程中表现出芳香性降低、分子量减小、结构趋于简单的特征，其中Bio的扰动效应最强；而碱性、质地细腻的CX土则以类腐殖物质为主，对各类微塑料均表现出展现较强的DOM稳定性和抗扰动能力。
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生物可降解塑料地膜在土壤中的环境行为研究进展
DOI: 10.11766/trxb202505290248
摘要：
农用塑料地膜在提高作物产量的同时也导致严重的“白色污染”，生物可降解地膜（BDMs）作为环境友好型替代产品近年来备受关注。本文系统综述了BDMs在土壤中的环境行为研究进展，重点分析了其降解机制、微塑料和添加剂释放特征及其环境风险。BDMs通过化学水解、光氧化和微生物酶解的协同作用实现降解，但其速率受土壤温湿度、微生物群落等环境因素的影响。BDMs降解过程中通常导致微塑料的集中释放，其丰度较传统地膜升高30%~50%，微塑料残片能够进一步吸附其它污染物。BDMs添加剂呈现种类多和土壤实际淋溶量高的特征，其实际毒性风险仍不明确。当前研究在BDMs的 “降解-释放-响应”级联机制、跨介质迁移及其风险评估方面仍存在不足。未来研究需通过材料创新、环境行为解析与政策协同，优化BDMs的降解性能并降低生态风险。
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不同径级根系根际土壤净氮转化对氮沉降的差异化响应*
DOI: 10.11766/trxb202503200125
摘要：
受根系影响，根际土壤养分含量丰富且微生物生化作用活跃，其氮素循环过程显著快于非根际土壤。然而，不同径级根系根际土壤氮素转化特征是否存在差异目前尚不明晰，其对氮沉降的响应是否显著亦不甚明确。本研究以黄土高原油松3个径级根系（极细细根，0～0.5 mm；中等细根，＞0.5～1.0 mm；较粗细根，＞1.0～2.0 mm）根际土壤为对象，建立4个长期模拟氮沉降水平（N 0、3、6、9 g·m-2·a-1）小区，通过室内培养实验研究土壤净氮矿化、净硝化速率特征，以及对氮沉降的响应。结果发现：1）不同径级根系根际土壤净氮转化速率差异显著（P<0.05），极细细根根际土壤净氮转化速率最快（平均净氮矿化速率2.16 mg·kg-1·d-1、平均净硝化速率6.67 mg·kg-1·d-1）。2）根际土壤净氮矿化与净硝化速率随氮添加水平提高先减慢后加快，在氮沉降6 g·m-2·a-1或9 g·m-2·a-1处理中有最大值，而非根际土壤净氮转化速率在氮添加处理下显著降低（P<0.05）。极细细根根际土壤净氮转化速率对氮添加的响应比较粗细根根际土壤和非根际土壤更明显。3）相关性分析及结构方程模型表明，低氮对净氮转化速率的抑制与土壤铵态氮含量显著相关，高氮的促进与土壤碳氮比显著相关。本研究表明，氮沉降能够改变根际土壤氮转化过程，且不同径级根系根际土壤的变化存在明显差异，加强植物根际土壤氮转化过程研究有助于细化根际效应和森林土壤氮循环评估。
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稻田根际与非根际亚硝酸盐型厌氧甲烷氧化过程研究
DOI: 10.11766/trxb202503250136
摘要：
稻田是重要的人为甲烷排放源，厌氧甲烷氧化（Anaerobic oxidation of methane, AOM）是减少稻田甲烷排放的重要途径。氮肥施用使得亚硝酸盐成为稻田AOM过程的主要电子受体，然而有关根际土亚硝酸盐型AOM活性大小和功能微生物群落特征尚不清楚。本研究通过室内泥浆培养结合13CH4稳定性同位素示踪技术、定量PCR和高通量测序技术，系统探究不同施肥处理下（CF：无机肥，OF：有机肥配施无机肥，SF：秸秆还田配施无机肥）稻田根际土和不同深度非根际土（0~10、10~20和20~30 cm）亚硝酸盐型AOM活性、NC10细菌基因丰度及群落结构特征。结果表明，根际土亚硝酸盐型AOM活性为1.03~2.42 nmol·g-1·d-1，显著高于0~10、10~20和20~30 cm非根际土AOM活性，pH、有机碳和亚硝态氮含量是影响AOM活性的主要环境因子。并且，根际土和0~10 cm 非根际土NC10细菌基因丰度（4.49×106~2.37×107 copies·g-1）显著高于10~20和20~30 cm 非根际土（1.31×106~1.25×107 copies·g-1）。此外，高通量测序发现NC10细菌群落结构在根际土和非根际土之间表现出显著差异，土壤含水量、pH以及硝态氮含量是影响NC10细菌群落结构的主要环境因子。研究结果揭示了不同施肥处理下稻田根际土和非根际土亚硝酸盐型AOM活性及微生物群落结构差异，表明根际是亚硝酸盐型AOM的活性热区，该发现有助于深入理解稻田AOM过程，为稻田甲烷减排提供理论依据。
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周丛生物群落特征及生态功能研究进展
张智珂, 石 晴, 赵 彬, 魏雨泉, 张昊, 蔡林颖, 宋易南, 陈伟胜
DOI: 10.11766/trxb202502170064
摘要：
周丛生物广泛分布于各类水生生态系统中，是水-土-气多界面之间的重要载体，在能量流动、物质循环和污染修复等方面发挥着重要的生态效应。本文对国内外周丛生物的最新研究成果进行总结归纳，分析周丛生物的群落结构以及在不同时空环境背景条件下的群落分布特征，剖析其在水生生态系统中的系统生态功能，并揭示影响周丛生物生长与生态功能的关键环境条件和介质因子。最后评估了将周丛生物研究成果应用于环境治理、科技农业、生态调控等的新型可持续生态工程的潜力。在此研究的基础上，建议未来需对周丛生物在新污染物处理、反应器工程化应用等方面开展进一步深入系统性研究。研究结论可以为周丛生物群落结构特征认知、系统生态功能优化与实践、可持续生态修复等交叉学科基础研究和技术发展提供理论支撑与科学借鉴。
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金鸡河流域不同土地类型典型耐药菌和耐药基因的分布特征
DOI: 10.11766/trxb202502130059
摘要：
为系统探究不同土地利用类型对土壤中抗生素耐药菌（ARB）及耐药基因（ARGs）分布的影响，采集北京市金鸡河流域6种典型土地利用类型（菜地、麦地、花圃、果园、苗圃和养殖场）土壤样品，对其总可培养细菌、金霉素耐药菌、磺胺甲噁唑耐药菌和代表性ARGs的丰度进行测定，并结合高通量测序技术分析典型土壤微生物群落结构特征。结果表明，金鸡河流域张镇和龙湾屯镇所受抗性污染程度最高，菜地土壤中ARB、ARGs及intI1的丰度显著高于其他土地利用类型（P<0.05）；拟杆菌门（Bacteroidetes）、厚壁菌门（Firmicutes）、髌骨细菌门（Saccharibacteria）和异常球菌-栖热菌门（Deinococcus-Thermus）是土壤中的优势菌门；溶杆菌（Lysobacter）和德沃斯氏菌（Devosia）是ARGs的主要宿主菌，与sul1、sul2、tetG、tetX及intI1均呈显著正相关（P<0.05）。金鸡河流域菜地土壤的耐药水平显著高于其他土地利用类型，应注重有机肥的优化施用以降低土壤微生物耐药性和生态健康的潜在风险。
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光照条件下施加生物质炭的水土界面中活性氧形成行为及影响因素
DOI: 10.11766/trxb202506200296
摘要：
为探索施用生物质炭的水土界面中活性氧（Reactive oxygen species, ROS）形成规律，在模拟太阳光照条件下，利用化学探针法定量分析了含10 gkg-1生物质炭的水土界面中羟基自由基（?OH）、过氧化氢（H2O2）和超氧阴离子自由基（O2??）三种典型ROS的生成动力学过程及机制，并考察了生物质炭制备温度（300℃、500℃和700℃）、生物质炭溶解性碳（DBC）、黏土矿物（高岭石）和可溶性有机质（富里酸）对水土界面中ROS形成的影响。结果表明：光照条件下，施加生物质炭的水土界面中产生了大量的?OH和H2O2，其浓度范围分别是0.43~0.83 μmolL-1和21.12~30.93 μmolL-1，分别是不含生物质炭水土界面（对照组）的1.39倍~2.65倍和1.31倍~1.91倍；但O2??浓度则较低（< 0.2 μmolL-1），低于对照组。DBC对水土界面中ROS形成具有重要作用，去除DBC之后，含生物质炭的水土界面中H2O2生成受到显著抑制，但?OH的生成不受影响。高岭石能显著抑制光照下生物质炭介导固液界面生成ROS的能力（高温生物质炭除外），并抑制H2O2向?OH的转化效率。富里酸能显著增加光照下含生物质炭水土界面中H2O2的生成能力，但降低了?OH的浓度。光照对含生物质炭水土界面介导ROS形成具有重要作用，它促进含生物质炭水土界面中H2O2的生成与转化，有助于O2??的转化及?OH的生成，但生物质炭介导的水土界面ROS生成不完全依赖于光照。生物质炭表面的持久性自由基、含氧官能团以及水土界面中溶解性有机碳和Fe2+含量共同决定了光照下施加生物质炭水土界面中ROS的形成。本研究结果对认识生物质炭施用土壤中ROS的形成和分布具有重要参考价值。
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聚谷氨酸与灌溉定额协同调控对盐碱土壤及棉花产量的影响
王闪, 张金珠, 王振华, 张继红, 刘梦洁, 马占利, 郑继亮
DOI: 10.11766/trxb202506130284
摘要：
为探究盐碱化棉田土壤改良及棉花增效的协同调控策略，2024年在新疆玛纳斯县中度盐碱棉田开展田间试验。通过双因素完全组合设计，设置3种聚谷氨酸（γ-PGA）施用量（F1：7.5 kg·hm-2、F2：15 kg·hm-2、F3：22.5 kg·hm-2）和2个灌溉定额水平（W1：4 000 m3·hm-2、W2：4 500 m3·hm-2），研究二者对土壤理化性质及棉花生理生长、产量与品质的影响。结果表明，与F1、F2相比，F3土壤盐分和pH峰值均降低，多酚氧化酶、过氧化氢酶、脲酶及蔗糖酶活性均提高，其中脲酶活性显著提高了30.13%~35.22%，同时促进根系生长及干物质积累，显著增加棉花产量，产量相关参数提高3.02%~27.96%。此外，提高灌溉定额会降低土壤盐分和pH峰值，显著增强4种酶活性，增幅为9.16%~48.33%，根系指标及吐絮期各器官生物量均得到提高，产量相关参数显著提高11.10%~30.34%。主成分分析和相关性分析显示，土壤酶活性、根系指标与棉花产量构成要素呈显著正相关（P<0.05），土壤盐分、pH与棉花纤维品质呈显著负相关（P<0.05）。综合评价表明，4 500 m3·hm-2灌溉定额配合22.5 kg·hm-2 γ-PGA施用可通过改善根区土壤微环境、促进棉花干物质积累等途径，实现盐碱地棉花生产的提质增效。
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土壤混合堆肥环境中聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯微塑料膜降解菌筛选及降解特性
周倩, 代国利, 潘晨楠, 蒋佳妙, 魏吉安, 张峻, 张明, 张道勇, 潘响亮
DOI: 10.11766/trxb202507050330
摘要：
聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（Poly(butylene adipate-co-terephthalate)，PBAT）是传统塑料地膜的重要替代品，但由于芳香族链的存在，其较其他大多数可生物降解塑料（如聚乳酸）更难降解，且现有PBAT生物降解菌种资源少、降解效率不高。通过土壤混合堆肥法筛选PBAT地膜降解菌株。试验采用60 ℃高温堆肥环境富集菌群，以PBAT为唯一碳源进行驯化培养，筛选出6种菌株（分别命名为B1~B6）。通过质量损失、表面形貌、羰基指数（CI）和水接触角等多指标评估降解效果。结果表明，菌株B3在7 d内对PBAT的降解率最高，达17.85%±11.22%；原子力显微镜（AFM）分析显示，B3暴露组中PBAT地膜表面粗糙度（Ra）增至44.84±26.48 nm；水接触角由78.85±4.65°降至63.21°±11.23°，表明其显著改变了PBAT的理化性质。通过16S rRNA 基因序列分析，菌株B3属于就地堆肥地芽孢杆菌（Paragebobacillus toebii）。通过全基因组测序和京都基因与基因组百科全书（KEGG）基因功能注释，菌株B3存在羧酸酯酶、芳基酯酶、长链酰基辅酶A合成酶、醛脱氢酶、醇脱氢酶和儿茶酚2,3-双加氧酶等编码PBAT降解酶的相关基因。研究结果将为生物降解PBAT基地膜及微塑料污染控制提供理论参考和技术支撑。
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植酸改性生物质炭通过调控pH和团聚体结构降低土壤Cd释放
DOI: 10.11766/trxb202507010321
摘要：
植酸改性生物质炭对水溶液中镉（Cd）具有良好的吸附性能，但其对重度Cd污染土壤的修复效果和影响机制尚不清楚。通过180 d的土壤培养试验，系统评估了竹质生物质炭（BBC）、植酸改性竹炭（PABC）和植酸钠改性竹炭（SPBC）在Cd污染土壤中的动态修复过程。结果表明，在前期和中期（0~120 d），3种生物质炭显著降低了土壤溶液中的Cd浓度（降幅为24.60%~99.35%），并表现出明显的剂量效应，植酸改性生物质炭尤其是SPBC效果最佳。除自身的吸附机制外，生物质炭还通过影响土壤和土壤溶液的化学（pH、全磷、全碳）、物理（团聚体结构）和生物性质（脲酶、酸性磷酸酶）间接抑制Cd释放，其中，土壤pH和微团聚体含量是影响Cd释放的关键因子。后期（120~180 d），土壤团聚体稳定性增强，生物质炭通过提高脲酶和酸性磷酸酶活性进一步促进该过程。植酸改性生物质炭对重度Cd污染土壤具有较强的修复及土壤改良潜力，具有较大的应用价值。
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生物质炭施用对水稻土不同密度组分有机碳组成的影响*
朱孟涛, 马睿凌, 蔡颖, 扆祺, 姜硕, 刘志伟, 卞荣军, 张旭辉, 郑聚锋, 李恋卿
DOI: 10.11766/trxb202502170063
摘要：
土壤有机碳（Soil Organic Carbon，SOC）与土壤矿物的结合是维持有机质长期稳定固存与养分持续供应的关键机制。然而，稻田土壤有机碳与不同类型矿物的结合状态及其对生物质炭施用的响应规律尚不清楚。本研究基于连续密度分组技术，系统解析了生物质炭施用两年后田间土壤样品各密度组分的颗粒形貌、矿物成分、SOC含量及其赋存特征。结果表明：（1）通过扫描电镜（SEM）及X射线衍射（XRD）表征，土壤密度梯度可依据SOC含量及土壤矿物学特征划分为三个典型区域：颗粒态有机碳（POC）区（<1.85 g·cm–3）、黏土矿物区（1.85～2.45 g·cm–3）和原生矿物区（>2.45 g·cm–3）。红外光谱分析（FTIR）显示，脂肪族O-H键及芳香族C=C键的峰强度在施用生物质炭（C15）和未施生物质炭（C0）处理中均随密度增加呈递减趋势，而SOC的稳定性则逐渐增加。（2）生物质炭施用显著降低部分黏土矿物区（1.85～2.05 g·cm–3）土壤有机碳的相对贡献（-37.4%），但分别促使<1.65 g·cm–3和1.65～1.85 g·cm–3组分的有机碳相对贡献显著增加150.1%和60.9%。δ13C同位素示踪分析表明，各密度组分中均存在来源于玉米秸秆源生物质炭，但本底有机碳（native SOC）含量在<1.65、1.85～2.05、2.05～2.25、2.45～2.65、>2.65 g·cm–3组分中均出现不同程度的消减，特别是POC区因生物质炭输入诱导产生的正激发效应对本底有机碳的消耗尤为突出，而且这种效应进一步延伸至相对稳定的矿物保护性碳库。因此，尽管表观上看生物炭施用两年后土壤总有机碳含量显著增加，但本底有机碳因生物质炭施用产生的激发效应的变化不容忽视。本研究对评估生物质炭施用下水稻土的固碳潜力及深化土壤矿物固碳机制提供了新的认识。
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土壤微生物群落生活史策略分类理论及其应用研究进展
梁书欣, 邵佳慧, 叶锦如, 祁禹豪, 张瑞福, 沈其荣, 荀卫兵
DOI: 10.11766/trxb202502180068
摘要：
土壤微生物驱动元素地球化学循环，对促进土壤健康和生态系统可持续性至关重要。然而土壤微生物物种组成复杂、功能多样，使得基于微生物功能性状的分类和利用面临巨大的挑战。微生物生活史研究将微生物代谢特征与其生态过程联系起来，对理解微生物群落与生态系统服务功能之间的关系具有重要意义。本文系统综述了土壤微生物生活史策略理论框架的发展与应用进展，梳理了微生物生活史策略的核心理论及其发展历程，重点探讨了二分法（r-K理论和寡营养-富营养分类）和三分法（C-S-R和Y-A-S分类框架等）的核心内涵及其在土壤微生物研究中的实践价值。然而，当前的研究主要依赖微生物功能基因组成的描述性分析，缺乏对微生物功能的动态表达解析和调控机制研究，在此基础上提出土壤微生物群落生活史策略研究支撑农业绿色发展的研究方向，强调了未来需要建立微生物群落生活史策略的多维动态解析体系，解析土壤微生物生活史策略转换的驱动机制，同时完善农业生态系统服务功能的土壤微生物生活史策略响应框架，将微生物生活史策略分类发展为生态系统功能调控的核心理论工具，为应对全球变化与粮食安全提供土壤微生物组解决方案。
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土壤中不同类型微塑料老化特征及其对蚯蚓毒性效应的影响
DOI: 10.11766/trxb202502190070
摘要：
微塑料（MPs）对土壤动物的生态毒性被广泛认知，但不同暴露时间下MPs的老化程度及其对土壤动物的毒性效应差异和毒性动态变化过程知之甚少。本研究通过微宇宙暴露试验，对比了聚乙烯微塑料（PE-MP）和聚乳酸微塑料（PLA-MP）暴露30天和60天的老化程度及其对蚯蚓的生态毒性。研究结果显示，PE-MP和PLA-MP老化后，在717 cm-1和1000~1257 cm-1范围内的特征峰强度发生显著变化；PE-MP的羰基指数（Carbonyl Index, CI）从0.26增加至0.72，PLA-MP的CI值从3.23增加至3.35；同时，扫描电子显微镜（SEM）观察证实两种MPs表面均出现明显的裂缝和断裂等老化迹象。进一步研究发现，MPs老化显著增强了其对蚯蚓的毒性。暴露于PE-MP和PLA-MP均破坏了蚯蚓体内的氧化-抗氧化平衡，诱发活性氧（ROS）水平变化和氧化应激。暴露60天后，PE-MP和PLA-MP暴露处理蚯蚓体内丙二醛活性分别增加了36.22%（PE-MP）和11.47%（PLA-MP）；谷胱甘肽-S转氨酶活性增加了107.32%和33.44%；超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性分别降低了27.07%和30.62%，24.78%和55.51%，52.90%和47.78%。SEM与组织病理分析表明，相较于PE-MP，暴露于PLA-MP的蚯蚓表皮和肠道组织损伤更为明显，且随着暴露时间延长，两种MPs在肠道中的生物累积量由初始的2.50±0.28 μg·mg–1显著增加至6.17±0.13 μg·mg–1，这种累积效应最终导致蚯蚓产生不可逆的生理功能障碍。综上所述，PE-MP和PLA-MP在土壤中的老化过程均会对赤子爱胜蚓造成显著的生理损伤，并诱导发生氧化应激反应。值得注意的是，相较于PE-MP，PLA-MP更易老化，并诱导更强的生理毒性。
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海南热带农田土壤氮素循环研究进展与展望
巨晓棠, 张翀, 张丽梅, 宋晓桐, 李婷玉, 刘烁然, 刘四义
DOI: 10.11766/trxb202503020097
摘要：
海南是我国唯一全省处于热带地区的省份，光热水资源丰富，是我国最典型的热带农业生产基地。然而，土壤“瘦、酸、漏”等障碍性因素及高氮肥投入导致了农田氮损失风险大、环境污染严重等问题。海南农业面源污染形势严峻，农业排放的氮和磷通过较短的迁移路径进入近海水体，导致珊瑚礁和海草床严重退化。然而，海南热带农田土壤氮素循环研究基础薄弱，阻碍了制定科学和有针对性的氮素调控措施。针对热带农业资源特点，本文提出未来需要从海南热带土壤氮素转化特征、氮去向和损失途径、作物氮高效利用机制、氮肥减施增效原理与调控措施四个方面重点研究。尤其是需要关注有机物介导的土壤地力提升和酸化矫正对砖红壤氮素转化特征的影响、酸性土壤高氨排放和深层剖面高硝态氮累积机制、有机物料投入对氧化亚氮排放的影响等方面。进而明确农田土壤氮素转化迁移特征与作物氮素利用的关系，阐明土壤碳库扩容对氮素转化迁移、保氮与阻损的影响机制。进而提出以“增碳保氮、碳氮耦合、损失阻控、协调供氮”为核心的氮肥减施增效原理，形成创新的理论和解决方案。以期为热带高效绿色农业发展提供科技支撑，并为理解全球不同气候-土壤带氮素生物地球化学循环区域差异提供科学基础。
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土壤微塑料污染特征、生态效应及研究挑战
王锴, 张金瑞, 徐笠, 刘勤, 胡灿, 任思洋, 刘秀婷, 朱彤, 严昌荣, 刘学军
DOI: 10.11766/trxb202504200184
摘要：
土壤微塑料污染已成为一个全球性环境问题，并对人体健康和粮食安全产生威胁，该问题受到的关注也日益增加，但其污染现状一直没有明确统一的结论，也缺乏相应的治理措施，明晰土壤微塑料的污染现状对其污染治理具有重要意义。本文对微塑料概念及发展进行深入阐述，对当前研究中土壤微塑料的污染特征、来源及生态环境效应进行总结，提炼了当前土壤微塑料研究中存在的阻碍及不确定问题。针对现有研究空白和技术壁垒，展望了土壤微塑料未来研究的突破方向，并基于此提出土壤微塑料污染的应对治理策略，以期为土壤微塑料污染及其防控治理研究奠定基础。
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坡改梯与作物类型对紫色土区坡耕地土壤有机碳库及其组成的影响
DOI: 10.11766/trxb202502120058
摘要：
紫色土是中国所特有的土壤类型，具有母质快速风化、低渗透性和抗侵蚀能力差的特点，所以采取大量的坡改梯以防治水土流失，但该措施与作物类型的协同作用对当地坡耕地有机碳库及其组成的影响尚不明确。本研究选取重庆东河小流域内玉米顺坡、玉米坡改梯、柑橘顺坡、柑橘坡改梯、玉米柑橘套种梯田为研究对象，利用生物标志物的方法，比较不同类型坡耕地土壤有机碳库及其组成的差异，揭示坡改梯与作物类型对紫色土区坡耕地土壤有机碳库及其组成的影响。结果表明：（1）不同类型坡耕地中SOC、POC、MAOC的含量均会随坡改梯的实施而降低；（2）坡改梯会显著降低玉米样地的总木质素酚含量，也会显著降低柑橘样地木质素酚的氧化程度；（3）各样地微生物源有机碳的主要来源均为真菌残体碳，其占比为74.50%~98.88%，且单一作物种植模式下，坡改梯会降低土壤中真菌残体碳含量。总之，坡改梯虽然有助于减少水土流失，但对紫色土区坡耕地土壤有机碳库及其组成有着复杂的影响，本文研究结果为优化紫色土区农业管理实践、实现可持续的土地利用提供了科学依据。
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典型喀斯特岩溶泉水中微塑料污染特征及潜在风险
安显金, 张亚琴, 王艳玲, 姚佳佳, 傅慧城, 赵挺洁, 田旖旎, 杜鹏辉, 安立会
DOI: 10.11766/trxb202506190294
摘要：
微塑料是一类新污染物，在各种环境介质中广泛分布，但对于岩溶区地下水中微塑料污染特征的了解仍非常有限，尤其是对作为饮用水的岩溶泉水中微塑料污染及其潜在风险的了解仍不足。研究采集了四个季节的岩溶泉水（Raw water，RW）及家庭末梢水（End water，EW）样本，使用显微拉曼光谱仪分析了喀斯特山区岩溶泉水微塑料的季节性赋存特征，并通过Mantel检验分析水体理化参数与微塑料赋存的关联机制，最后利用污染负荷指数评估了岩溶区地下水微塑料季节性污染特征及其潜在风险。研究表明，在所有岩溶泉水水样（n=72）中共检出2 273个以碎片（50.37%）和纤维（40.61%）为主的微塑料，粒径主要分布在100~300 μm（59.08%），并且以透明微塑料（78.79%）为主，材质上以聚乙烯（44.08%）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（35.02%）和聚丙烯（16.89%）为主。所有水样中微塑料平均丰度为1.58±1.43 items·L-1，RW（1.89±1.70 items·L-1）高于EW（1.26±1.05 items·L-1），并且呈现秋季(2.67±2.08 items·L-1) >春季(1.58±1.30 items·L-1) >夏季(1.13±0.63 items·L-1 ) >冬季(0.94±0.53 items·L-1)的趋势（P<0.05）。污染负荷指数为1.10，说明研究区域地下水整体风险较低。相关性分析结果显示微塑料丰度与水体DOC呈显著正相关性（P<0.05），而与水体Ca2+存在一定负相关性（R2=0.40），与采样点月降雨量无显著相关性（P>0.05），这说明水体化学性质是影响地下水微塑料迁移的重要因素。基于以上研究结果，建议加强岩溶泉水环境质量安全保护，并建立长期监测体系以防范微塑料污染风险。
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不同有机肥料对波罗蜜根际微生物碳源利用、线虫群落及养分吸收的影响
陈红兴, 莫云聪, 许亚东, 苏兰茜, 白亭玉, 吴刚, 荀卫兵, 徐志辉, 赵青云
DOI: 10.11766/trxb202506120277
摘要：
研究不同有机类肥料对波罗蜜根际微生物、线虫群落及养分吸收的调控差异，从而根据土壤状况选择适宜的有机类肥料构建健康土壤微生态，为实现土壤质量的定向调控提供理论依据。以马来西亚1号嫁接苗为材料，花岗岩发育形成的砖红壤为供试土壤，设置CK（不施肥）、DF（黄豆粉有机肥）、YF（羊粪有机肥）、JF（鸡粪有机肥）、NF（牛粪有机肥）、CF（单施化肥）6个处理，比较不同肥料对波罗蜜生物量积累、养分吸收及土壤微环境的影响。结果表明，施用有机肥总体上促进了波罗蜜的生物量积累及养分吸收，增加了土壤pH和有机质。其中，NF提高土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾养分的比例显著优于其他处理，但提高土壤有效磷的比例显著低于其他有机肥处理。施用JF对土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量也有明显的提高作用。YF处理对土壤碱解氮和速效钾含量的提升效果在所有有机肥处理中最弱。YF处理的土壤总线虫及不同食性线虫数量最多，NF处理次之，有机肥处理的土壤线虫香农-维纳多样性指数和均匀度指数均显著高于CK和CF处理。不同施肥处理的土壤微生物群落均表现为对碳水化合物类、氨基酸类和羧酸类碳源的代谢较为活跃，而对多聚物类、酚酸类和胺类碳源代谢能力则较弱。DF处理的土壤微生物群落结构多样性和均匀度指数均显著高于其他有机肥处理。植株生物量、线虫群落、线虫营养类群、微生物碳源利用与土壤pH的?曼特尔（Mantel）分析显著相关，线虫群落、食细菌线虫和杂食/捕食性线虫与有机质的Mantel分析也显著相关。施用有机肥可促进波罗蜜的生长及养分吸收，增加土壤有机质，改善土壤微生态。其中，羊粪和牛粪有机肥有利于增加土壤线虫总数和各营养类群线虫数量，黄豆粉有机肥可提高根际微生物的活性，促进对碳源的利用。在实际应用中，可根据土壤基础条件选用特定有机类肥料或其组合进行土壤健康的定向调控，为作物高产和资源高效利用提供理论依据。
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东北地区化肥投入下农业环境成本的时空变化特征
DOI: 10.11766/trxb202505200230
摘要：
东北作为我国重要粮仓与化肥消费市场，长期过量施肥导致农业生态问题凸显。核算化肥施用的环境成本，对区域农业可持续发展和国家粮食安全至关重要。利用能值分析和伤残调整生命年评估相结合的方法，分析东北地区1990—2022年化肥施用所引起不同类型潜在污染的环境成本、综合环境成本和环境成本负荷的时空分布特征，评估不同省市化肥施用环境成本的差异及其潜在原因。结果表明，（1）1990—2022年，东北地区化肥施用综合环境成本逐步增加，从4 212万yuan增长至320 055万yuan，增长了75倍，年均增长率达14.49%。（2）2022年东北地区化肥施用引起大气、水体和土壤污染的总环境成本分别为54 237万yuan、74 936万yuan和190 881万yuan。其中，氨气和硝酸盐分别在大气、水体/土壤污染中的贡献最大，两者合计达到总成本的82.64%。（3）化肥施用的农业环境成本增幅最大区域主要集中在佳木斯市-赤峰市一线，而延边朝鲜族自治州-大连市一线变化较小。环境成本负荷高值区集中在辽宁大部及通辽市、双鸭山市和鸡西市周边地区，而低值区主要在四平市、伊春市、大兴安岭地区和锡林郭勒盟等地。此外，化肥施用环境成本负荷总体呈现“南强北弱”的空间特征。未来需持续推广科学施肥与合理轮作，提高化肥利用效率，实现减量与环境友好目标，保障东北农业可持续发展。
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产碱菌株筛选及其改良酸化土壤的作用
刘 冲, 刘 洋, 王 丹, 卢钰升, 朱晓璇, 温书恒, 王 勇, 朱子昕, 李雅莹, 谷 峻, 顾文杰
DOI: 10.11766/trxb202505230237
摘要：
耕地土壤酸化治理对保障国家粮食安全和农业可持续发展具有重要意义。微生物在土壤改良中具有重要的应用价值，然而产碱功能微生物及其改良酸性土壤的机理研究还较为缺乏。本研究通过系统筛选从华南酸化土壤中分离出109株产碱细菌（芽孢杆菌属占65%）和24株产碱真菌（木霉属占33%），发现细菌的产碱能力与稳定性均高于真菌，其中纺锤形赖氨酸芽孢杆菌（Lysinibacillus fusiformis LW-3）改良酸性土壤的效果最佳。室内模拟试验表明，持续培养15周内，连续多次接种该菌可使土壤pH持续升高1.5个单位，交换性铝含量降低23.46%，水解性酸减少31.80%。基因组学分析揭示，L. fusiformis LW-3携带完整脲酶基因簇（ureABCEFGD），其可能通过增强土壤脲酶和蛋白酶活性，代谢释放氨；并通过碳酸氢根消耗氢离子，降低土壤活性酸和潜性酸含量，协同改良酸性土壤。田间试验证实，施用L. fusiformis LW-3菌剂后，小白菜生长期内土壤pH稳定提高0.2个单位，产量提高11.6%~14.7%。本研究阐明了产碱菌通过产碱代谢、酶活性调控及酸形态转化等多途径协同改良酸化土壤的机制，发现产碱菌L. fusiformis LW-3在改良酸性土壤方面具有良好的应用前景，为产碱菌应用于耕地酸化治理提供了支撑。
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土壤浸提液中自然丰度和低浓度标记NH4+-15N测定方法优化
DOI: 10.11766/trxb202505080209
摘要：
土壤铵态氮（NH4+-N）的15N同位素比值在氮转化研究中具有重要的应用价值。扩散法作为分离转化土壤NH4+-N的最有效方法，其在低浓度标记丰度、自然丰度NH4+-N上的应用仍有限。通过优化酸阱材料及制作方法、培养时间、反应体积和培养温度，探讨仅使用扩散法转化、测定低浓度（≤1 mg·L-1）标记和自然丰度NH4+-15N的可行性。结果发现：（1）使用价格低廉的纯聚四氟乙烯（PTFE）膜并改进制作方式的扩散包式酸阱不仅降低成本、操作简便，且提高回收率至99.8%。（2）扩散法可准确、灵敏测定低至0.2 mg·L-1的标记NH4+-15N丰度，误差低于0.060 atom%，经校正后与理论值差距小于0.020 atom%；单独使用扩散法也能准确、灵敏测定大于等于1 mg·L-1的自然丰度NH4+-15N，误差小于等于0.30‰，测定值与理论值的差距小于0.38‰；更低浓度的标记或自然丰度NH4+-15N需将扩散法与其他方法结合。（3）加温虽能有效缩短扩散时间，提高回收率，却也增大了杂质氮和可溶性有机氮的干扰，在实际测定中需谨慎使用。扩散法仍然是转化、测定土壤中NH4+-15N丰度的有力方法，改进后的扩散法可用于不同浓度、丰度的NH4+-15N测定。
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持续集约化森林经营下土壤微生物多样性对土壤多功能性的影响
DOI: 10.11766/trxb202505240239
摘要：
土壤微生物作为沟通土壤有机和无机环境因子的重要媒介，在调节多项土壤功能中发挥着重要作用。森林经营是森林土壤最主要的人为干扰活动，但持续森林经营管理下土壤微生物对森林土壤多功能性的影响机制尚不清楚。以大别山山核桃次生林为研究对象，分析了不同经营时间（0 a、3 a、8 a、15 a、20 a）和经营方式（CK，无管理经营；EM，粗放经营；IM，集约经营）下土壤微生物多样性和4种土壤功能（养分供应、养分储存、养分循环和碳储存）的特征变化，旨在揭示土壤微生物多样性对土壤多功能性的调控机制。结果表明，无论是集约经营还是粗放经营，短期的森林经营活动有利于提高土壤微生物多样性和土壤多功能性，但随着经营时间的增加，二者均显著降低；与经营方式相比，经营时间对土壤微生物多样性和土壤多功能性的影响更显著；集约化经营放大了经营时间对土壤多功能性变化的影响。土壤功能指标中，土壤有机碳、全磷、微生物生物量碳、碱解氮、全钾、微生物生物量氮、蔗糖酶和β-1,4-葡萄糖苷酶是影响大别山山核桃次生林土壤多功能性的关键指标。土壤微生物多样性通过影响土壤中的养分含量和胞外酶活性，间接影响了土壤多功能性。上述结果表明，长期森林经营管理（尤其是集约经营管理）导致的土壤微生物多样性丧失是土壤多功能性退化的重要因素。研究结果将为山区经济林经营管理和维持土壤生态系统功能提供理论依据。
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低温驯化的南美蟛蜞菊根际土壤微生物对其不同地理种群耐寒性的影响
李一凡, 宫宗志, 刘俊臻, 祁珊珊, 程鹏飞, 戴志聪, †, 杜道林
DOI: 10.11766/trxb202504040158
摘要：
入侵植物南美蟛蜞菊 (Sphagneticola trilobata ) 因其对环境的快速适应性，自入侵中国以来不断向高纬度地区扩张。根际微生物群落作为根际环境的组成部分，在植物入侵和抵御非生物胁迫过程中起重要作用，但关于根际微生物对入侵植物耐寒性影响亟待解析。以南美蟛蜞菊在中国的最南方（三亚）和最北方（温州）两个地理种群为研究对象，以其各自经过低温驯化的南美蟛蜞菊根际土壤微生物作为菌剂，通过土壤反馈试验探究低温驯化后的根际土壤微生物对南美蟛蜞菊不同种群耐寒性的影响。结果表明：在低温胁迫下，接种根际微生物群落显著提高南美蟛蜞菊的生物量、根系生长、叶绿素和叶氮含量；接种北方种群驯化的根际土壤微生物菌剂显著增强南美蟛蜞菊的最大光化学效率和光合性能指数，显著减少花青素相对含量，表明其更少受到低温胁迫影响。上述研究结果表明，南美蟛蜞菊可通过招募根际微生物提高自身对低温胁迫的耐受能力，并且北方种群的效果更佳，预示着驯化招募的耐寒根际微生物可促进南美蟛蜞菊向更高纬度地区扩张。本研究从根际微生物角度解释了不同种群南美蟛蜞菊耐寒性差异的可能原因，强调了加强对南美蟛蜞菊当前入侵边界区监管的必要性与紧迫性。
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土壤中轮胎磨损颗粒的来源、行为与效应
DOI: 10.11766/trxb202507210355
摘要：
随着全球机动车保有量的快速增长，机动车轮胎磨损颗粒的释放量也持续增加。轮胎磨损颗粒会通过大气沉降、降水及地表径流等多种途径进入土壤，对土壤生态系统构成潜在威胁。分离和检测技术的复杂性限制了对土壤中轮胎磨损颗粒的深入研究。近年来，随着检测手段的不断完善，土壤中轮胎磨损颗粒的行为与效应研究得到了快速发展。本文综述了轮胎磨损颗粒的来源和输入土壤的主要途径，分析了轮胎磨损颗粒及其添加剂在土壤中的主要行为过程，探讨了轮胎磨损颗粒及其释放物对植物、土壤动物以及土壤微生物产生的影响。在此基础上，分析了当前研究存在的不足，并展望了未来的研究方向，旨在为深入理解轮胎磨损颗粒在土壤中的行为机制与生态风险评估提供依据。
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微塑料对玉米种植体系中土壤溶解性有机质组分特征的影响
DOI: 10.11766/trxb202507200354
摘要：
土壤是微塑料（MPs）重要的汇，每年进入土壤的 MPs 是进入海洋的 4倍~23倍。因此，对土壤中 MPs 潜在的环境效应的评估不容忽视。MPs 作为一种非自然碳源，其对土壤-作物体系中溶解性有机质（DOM）的影响机制仍不明晰。本研究选取传统聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）及可生物降解聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）和聚乳酸（PLA），开展玉米种植盆栽试验，测定加入MPs后体系中溶解性有机碳（DOC）浓度、DOM荧光特征以及DOM分子组成及特性变化。结果表明，微塑料增加土壤DOC含量及DOM 腐殖化程度和稳定性；同时，微塑料降低土壤-植物体系中DOM 分子的H/C值及氨基酸、碳水化合物和蛋白质类分子的相对含量，且提高芳香度指数（aromaticity index，AI）、碳标准氧化态（nominal oxidation state of carbon，NOSC）值。综上所述，本研究揭示了不同类型MPs对土壤-作物体系中DOM组分的影响，为全面评估 MPs 环境风险和塑料管控政策的制定提供了重要理论基础。
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土壤-植物系统中微/纳米塑料的标记技术研究进展
刘子健, 涂 晨, 丰 凯, 杨 杰, 马世琦, 张 杰, 刘 颖, 马旖旎, 骆永明
DOI: 10.11766/trxb202507010319
摘要：
微/纳米塑料（Microplastics and Nanoplastics, MNPs）在土壤环境中广泛存在。由于土壤-植物系统中物质交换过程频繁，MNPs可从土壤迁移进入植物体内，并在不同植物组织中积累分布，进而对土壤-植物系统的健康构成潜在威胁。深入研究MNPs在土壤–植物系统中的迁移行为与生态效应亟需发展高效、精准的MNPs标记技术，以实现对MNPs的可视化示踪和精准化定量。本文系统综述了荧光标记法、金属标记法、稳定同位素标记法和放射性同位素标记法等4种主要的MNPs标记方法的主要原理、适用范围和应用案例。其中，荧光标记法具有成本低、操作简便等优点，但易受光漂白和环境因素干扰；金属标记法结合电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）可实现长期稳定定量检测，但可能改变塑料的理化性质；稳定同位素标记法具备高特异性，可追踪降解路径，但技术复杂、成本较高；放射性同位素标记法灵敏度高，但面临较大的环境安全风险。在此基础上，本文重点介绍了稀土元素标记技术，该技术利用镧系元素螯合物的荧光性能及其可定量分析的特性，可同步实现MNPs的可视化示踪与精准化定量，特别适用于研究土壤-植物系统中MNPs的环境行为与食物链传递风险。未来应开发更加精准高效的新型标记物，同时研发多种标记手段相结合的新型标记技术，以更系统全面地揭示MNPs的环境归趋和生态风险，为土壤-植物系统中MNPs的污染管控提供科学依据。
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流变学方法研究生物质炭添加对土壤结构力学稳定性的影响
何 冰, 李江文, 周 琳, 孙 健, 许晨阳, 杜 伟, 胡斐南
DOI: 10.11766/trxb202502220080
摘要：
生物质炭作为一种土壤改良剂，在改善土壤理化性质、增强土壤结构稳定性等方面扮演着重要角色。然而，较少研究从流变学方法的角度探讨生物质炭添加对土壤结构力学稳定性的影响。本研究基于两年田间试验，以不同生物质炭添加量（0%、1%、3%、5%、10%）的土壤为研究对象，测定各处理土壤的基础理化性质，并采用振幅扫描模式测定土壤在不同含水率（30%、37.5%、45%、60%）条件下的抗剪强度及黏弹性参数，分析不同含量生物质炭添加下土壤抗剪强度及黏弹性参数的变化规律。结果表明，生物质炭添加通过改善土壤基础理化性质（如提高土壤阳离子交换量和有机碳含量等），提高了土壤储能模量和剪切应力，特别是在低含水率（30%～37.5%）条件下。生物质炭扩大了土壤的线性黏弹区范围和屈服点应力，提高了土壤的结构稳定性；当生物质炭添加量达到10%时，即使在高含水率条件下仍能表现出稳定性较强的特征。生物质炭添加通过提高土壤的抗剪强度和黏弹性进而改善了土壤结构力学稳定性，从而可为黄土区土壤结构改良措施的制定提供理论依据。
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套种珍贵树种对杉木林土壤化学性质及微生物群落的影响
DOI: 10.11766/trxb202503300148
摘要：
杉木（Cunninghamia lanceolata）是我国亚热带地区一种重要的用材树种，栽培历史悠久。然而，长期的单一经营模式导致多种生态问题，如土壤养分耗竭、生物多样性丧失和森林生产力下降。为实现杉木人工林的可持续发展，提高其生态功能和经济效益，将珍贵树种引入杉木人工林并探究套种对土壤化学性质及微生物群落的影响。以浙江省庆元林场杉木纯林（PC）及4种杉木-珍贵树种混交林（南方红豆杉-MTC、红豆树-MOC、浙江楠-MPC、厚朴-MHC）为对象，基于多点采样法获取0~10 cm土层样品，结合化学分析、高通量测序及网络模型，系统解析套种对林地土壤-微生物互作的影响。结果表明：（1）套种显著改善土壤化学性质，MPC处理土壤pH提升11.2%（P<0.05），MTC处理土壤有机碳含量达31.8 g·kg-1，较PC增加26.2%（P<0.05），MOC处理有效磷含量较PC提高3.96倍（P<0.01）。（2）混交林细菌共现网络节点数、边数及路径长度增加，各处理下微生物共现网络的度中心性、接近中心性和特征向量中心性存在显著差异（P<0.05），其中MTC处理下土壤细菌共现网络的度中心性和特征向量中心性最高，形成了更高效、稳定的细菌群落结构。（3）功能基因分析表明，PC处理以氮呼吸和固氮功能为主，而MTC和MPC处理分别激活木聚糖分解及硝酸盐还原功能。（4）偏最小二乘路径模型（PLS-PM）表明，土壤化学性质通过调控关键微生物类群（如放线菌门）间接影响碳氮循环基因表达。套种珍贵树种通过优化土壤理化性质、增强微生物网络复杂性与功能冗余性，显著提升杉木林生态系统稳定性。今后应优先推广南方红豆杉-杉木混交模式，并辅以浙江楠套种协同优化土壤质量。
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城市绿地土壤细菌和真菌群落结构对有机物料的响应
DOI: 10.11766/trxb202412230502
摘要：
添加有机物料显著影响土壤微生物群落结构及多样性，但城市绿地土壤微生物对有机物料的响应尚不明确。本研究采用尼龙网袋法，研究6种有机物料，包括园林绿化废弃物（绿废）、绿废堆肥、沼渣、沼渣堆肥、泥炭和生物炭，添加16个月后对城市绿地土壤理化性质、细菌和真菌群落特征及微生物网络关系的影响。结果表明，添加不同类型有机物料均提高城市绿地土壤电导率、有机碳和全氮含量，增幅分别为12.7%~49.0%、34.1%~87.0%和4.2%~14.7%。添加有机物料对细菌Alpha（?）多样性无影响，而显著促进真菌?多样性，土壤电导率是主要影响因子。子囊菌门（Ascomycota）是城市绿地土壤优势真菌，添加绿废和绿废堆肥处理土壤真菌群落显著区别于其他有机物料处理，pH和微生物生物量碳是影响真菌群落的重要因素；变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）和厚壁菌门（Fimicutes）等为土壤优势细菌，添加沼渣和沼渣堆肥与其他处理土壤细菌群落明显分离，有机物料芳香度指数是驱动细菌群落差异的主要因子。共现网络分析获得6个生态模块，不同模块中物种相对丰度与有机物料芳香度指数和土壤养分有较强相关性，其中，模块2、3、4中的细菌群落相对丰度在沼渣和沼渣堆肥处理中最高，其与土壤溶解性有机碳、微生物生物量碳和全氮含量呈显著正相关关系，表明添加沼渣和沼渣堆肥能提高土壤养分有效性，刺激细菌数量及活性。综上，不同类型有机物料可通过影响城市绿地土壤理化性质改变微生物群落组成和互作关系，进而调控土壤碳循环，添加低芳香度指数有机物料有利于碳的分解和周转，高芳香度指数有机物料则可能促进碳的稳定与留存。研究结果对于评价有机废弃物资源化利用协同提升城市绿地土壤微生物多样性及功能具有重要意义。
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土壤强还原处理防控番茄青枯病的微生物多界互作机制
徐淑楠, 谢祎, 卢芝钰, 李瑞敏, 闫元元, 任轶, 周杏, 蔡祖聪, 黄新琦
DOI: 10.11766/trxb202506070264
摘要：
土壤微生物群落相互关系在维持植物健康中发挥重要作用。作为一种高效防控作物土传病害的生态调控措施，土壤强还原处理（Reductive soil disinfestation, RSD）对土壤微生物群落相互关系的影响及其对植物病害防控效果的贡献仍不清晰。本研究基于两处田间试验，系统研究RSD对土壤细菌、真菌和原生生物群落界内和跨界互作的影响，以及群落互作与番茄生长之间的关联。结果表明：较对照相比，RSD处理后番茄青枯病发生率显著下降90.2%，存活植物株高和番茄产量分别提高13.5%和57.4%。RSD处理后土壤细菌和真菌群落多样性指数显著下降，且细菌、真菌和原生生物群落结构均发生显著变化。RSD处理富集的微生物类群包括细菌Proteobacteria和Acidobacteria、真菌Ascomycota和Mortierellomycota、原生生物Rhizaria和Archaeplastida。RSD处理后土壤细菌、原生生物以及跨界群落总内聚力显著提升。相关性分析结果表明，相较于群落多样性和组成结构，细菌、细菌-真菌以及细菌-真菌-原生生物群落总内聚力与植物发病率、株高和产量表现出更强和更稳定的联系，与番茄发病率呈显著负相关，与产量和株高呈显著正相关。本研究强调了细菌及跨界群落互作在决定植物生长方面的重要作用，并为RSD处理的抑病机制提供了新的认识。
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生态集约化提升农田土壤多功能性的研究进展
DOI: 10.11766/trxb202505040204
摘要：
在全球粮食需求持续增长与气候变化加剧的双重压力下，人类比以往任何时候都更加依赖土壤所提供的多种生态功能。然而，传统集约化农业过度追求粮食产量，长期“重种轻养”，导致生物多样性丧失、土壤退化及环境污染等一系列生态问题。生态集约化农业以“基于自然的解决方案”为核心，强调生产与生态功能的协调发展，旨在以最小的环境代价提升土壤多功能性，推动农业向绿色生产模式转型。本文系统阐述了生态集约化提升土壤多功能性的内在机制，并解析了典型管理措施（保护性耕作、多样化种植、有机物料施用及有益生物介入）对土壤多功能性的调控路径。基于研究现状，总结了当前面临的主要挑战，包括土壤多功能性评价体系尚不完善，功能协同与权衡关系研究不足，以及多措施协同作用机制认识有限，并提出应对策略。最后，本文展望了未来的研究方向，强调需在时空维度上构建动态化、多尺度的土壤多功能性研究框架；深化机制解析，推动理论与方法创新；推进多措并举和“因地制宜、因时制宜”的区域适应性管理策略。通过科学研究与实践应用的互相促进，生态集约化有望实现农业生产与生态功能的双重提升，为农业可持续发展提供坚实支撑。
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基于地球关键带理论的耕地土壤安全评价——以黑龙江绥化市为例
DOI: 10.11766/trxb202503250139
摘要：
东北黑土区是中国重要的商品粮生产基地，确保东北黑土区的土壤安全是保障国家粮食供应与促进资源永续利用的前提。然而，现有评价体系缺乏对地球关键带多圈层互动机制方面的整合，难以量化自然基底与人类活动的协同效应，制约了东北黑土区耕地资源可持续利用的系统性决策。本研究聚焦黑土典型区域绥化市，以地球关键带理论为指导，构建了“状态（C1）-性能（C2）-资本（C3）-关联性（C4）”四维评价体系，从土壤物理、化学、生物性质等方面选取17项指标（如黑土层厚度、阳离子交换量、土壤有机质含量等），刻画绥化市耕地土壤安全格局，并结合随机森林模型揭示地球关键带要素对土壤安全的影响机制。结果表明：（1）C1状态分值呈现东北高西南低的空间分异特征；C2分值整体较高；C3资本分值的空间特征与C1相反，呈现出东北低西南高的空间分异特征；C4在空间上没有明显的规律。（2）土壤安全综合分值为54.3～88.4（平均值77.7），84.9%的耕地处于中度安全及以上水平，较高安全度区域（56.5%）集中于北林区、安达市和海伦市，临界及不安全区域（15.1%）主要分布于庆安县和明水县。（3）17项指标的平均均方误差增加值（%IncMSE）为1.3%，黑土层厚度和土壤有机碳含量的%IncMSE分别为10.7%和3.7%，特征重要性远超其他指标。综上，文章基于地球关键带圈层互动理论所构建的四维评价体系可量化自然基底与人类活动的相互作用，阐明黑土区土壤安全的地球关键带圈层响应机制，为黑土区耕地资源的可持续管理提供了系统性决策工具。
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不同水稻品种土壤养分和微生物群落对臭氧浓度升高的响应
纪洋, 杜一鸣, 赵梦颖, 张艺嘉, 李雨欣, 尚博, 冯兆忠
DOI: 10.11766/trxb202502060048
摘要：
近地层臭氧（O3）浓度升高对水稻生产的威胁日益加剧，但其对土壤养分循环及微生物等地下生态系统的影响机制及剂量效应尚不明晰。本研究以长江三角洲地区3种主栽水稻品种（淮稻5号、南粳5055号、武运粳27号)为对象，通过开顶气箱（Open Top Chamber）模拟不同O3浓度梯度 [NF（环境大气）、NF20（环境大气+20 nmol·mol-1 O3）、NF40（环境大气+40 nmol·mol-1 O3）、NF60（环境大气+60 nmol·mol-1 O3）]的84 d熏蒸试验，系统解析O3浓度升高对稻田土壤养分含量及微生物群落的剂量效应。结果表明，O3浓度升高显著改变水稻灌浆期表层土壤硝态氮（NO3--N）和有效磷（AP）含量、甲烷氧化菌（pmoA）和古菌丰度，而可溶性有机碳（DOC）、全碳（TC）、速效钾（AK）含量、细菌和产甲烷菌丰度无显著响应。不同水稻品种存在特异性响应规律，O3和水稻品种的交互效应显著影响土壤铵态氮（NH4+-N）、NO3--N和AP含量，其中O3熏蒸显著降低淮稻5号土壤NO3--N和NH4+-N含量、武运粳27号NO3--N含量，其抑制作用随O3浓度升高而减弱；而高浓度NF60处理下南粳5055号NO3--N、武运粳27号NH4+-N含量显著增加。淮稻5号土壤AP含量与O₃浓度呈显著负相关，而其他两个品种无显著剂量效应。O3熏蒸显著增加南粳5055和武运粳27品种土壤pmoA丰度，其促进效应与O3浓度呈显著正相关。同时O₃浓度升高显著改变土壤细菌群落结构，其中南粳5055品种绿弯菌门（Chloroflexi）、武运粳27品种拟杆菌门（Bacteroidota）的相对丰度与O3浓度呈显著正相关，南粳5055品种Bacteroidota、淮稻5品种脱硫菌门（Desulfobacterota）则呈显著负相关，而南粳5055、武运粳27品种碳氮代谢通路丰度随O3浓度升高呈非线性剂量关系。研究结果表明不同水稻品种的土壤养分含量和微生物群落对O3胁迫存在特异性响应，且其对O3的敏感度可能存在阈值浓度，因此关于O3胁迫对地下生态系统元素循环的影响机制及其关键生态阈值的精确量化，仍需长期定位观测来深入解析。研究可为量化O3污染的稻田生态风险及抗性品种选育提供理论依据。
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碱性土壤小麦高累积镉的机制与阻控策略探讨
高岩, 樊广萍, 李云涛, 史高玲, 童非, 李江叶, 陈未, 葛成浩, 周东美
DOI: 10.11766/trxb202502060046
摘要：
小麦作为全球三分之一人口的主粮，其籽粒镉（Cd）的富集能力及其引发的膳食暴露风险长期未得到充分关注。本文通过整合国内外文献分析与前期研究基础，初步明确了受污染碱性土壤中小麦具有较高的Cd累积能力和超标风险。在稻麦轮作农田系统中，相同点位小麦籽粒Cd富集系数显著高于水稻，且碱性土壤Cd浓度低于风险筛选值时，小麦籽粒Cd超标率仍较高。随土壤pH的升高，小麦对成人日均膳食Cd暴露量的贡献率增加，而水稻贡献率则降低，表明碱性土壤环境显著加剧小麦的Cd暴露风险。文章进一步讨论了碱性土壤Cd的赋存形态及其影响因素，分析了旱作碱性土壤小麦根际界面Cd分配过程与形态转化驱动机制，探讨了小麦Cd-微量元素吸收转运互作效应。未来需加强小麦根际界面Cd迁移转化过程与Cd-微量元素吸收转运的分子互作机制研究，以发展适配碱性Cd污染土壤特性的小麦安全生产技术体系。
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聚乙烯微塑料对土壤物理性质的影响：粒径与含量的交互效应
DOI: 10.11766/trxb202412240508
摘要：
新疆地膜的广泛使用导致农田土壤中富集大量微塑料，使土壤理化性质发生改变，从而影响作物产量。本研究模拟农田微塑料残留环境，系统探索聚乙烯微塑料粒径与含量对土壤物理性质的交互效应。通过设计不同微塑料含量、粒径的处理试验组，并将其指标与空白对照组进行比较，评价了微塑料对土壤物理性能的影响。结果表明，聚乙烯微塑料通过粒径－含量协同作用显著改变土壤热动力学、结构稳定性及水分运移特性。在温度调控方面，微塑料通过增加地表粗糙度及孔隙度降低热导率，使5 cm土壤层日平均温度最高提升0.97 ℃（1 700 μm-1%处理），且热效应随深度衰减（25 cm降幅0.67～0.93 ℃）；在结构重塑方面，大粒径（≥550 μm）与高含量（≥0.25%）处理显著降低容重，提升孔隙度（1 700 μm处理组达55.62%～59.41%），并通过物理吸附促进大团聚体（>0.2 mm）形成（比例提升93%，平均重量直径达3.70 mm）；水分运移特性显示，低含量（0.1%～0.25%）下大粒径微塑料（≥550 μm）因形成毫米级裂隙使失水速率较48 μm处理高1.2倍，而高含量（1%）时粒径效应被覆盖。相关性分析进一步揭示土壤参数非线性耦合机制，大团聚体比例与平均粒径呈极显著正相关，容重与孔隙度呈负相关。研究指出，当粒径>550 μm、含量>0.25%时，微塑料通过重构孔隙网络及团聚体架桥结构，可能引发土壤抗侵蚀能力退化及水热耦合失衡等生态风险。未来需结合微生物功能与作物生理研究，量化微塑料污染的级联效应，为农田污染治理及风险评估提供跨尺度理论支撑。
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某历史不规范填埋场及周边农田土壤微塑料污染特征与生态风险评估
DOI: 10.11766/trxb202507040328
摘要：
历史不规范填埋场因防渗系统缺失，持续向周边土壤释放微塑料（Microplastics, MPs），加剧场地及其周边环境的生态风险。本文以华东地区典型区域——浙江省嘉善县某历史不规范填埋场及周边农田表层土壤为研究对象，利用傅里叶变换显微红外光谱技术（Fourier Transform Infrared Microspectroscopy, µ-FTIR）结合污染负荷指数法（Pollution Load Index, PLI）、改进风险商法（Risk Characterization Ratio, RCR）、多特征潜在风险指数法（Multi-characteristics Potential Ecological Risk Index, MPERI）以及蒙特卡罗模拟，揭示了MPs污染分布特征及生态风险。结果表明：（1）填埋场土壤MPs丰度（7425.5~21306.5 个·kg⁻1）显著高于周边农田土壤（199.5~2868.5 个·kg⁻1），两地均以聚对苯二甲酸乙二酯（Polyethylene Terephthalate, PET）和聚乙烯（Polyethylene, PE）为主要类型（占比 > 70%），小尺寸MPs（< 1 mm）在填埋场和农田土壤中的占比分别为70.9%和66.3%，透明MPs占比达71.8%和53.1%，填埋场可能是农田MPs的重要输入源之一；（2）多方法风险评价显示，PLI判定填埋场属中高风险，而农田为中低风险，但RCR与MPERI均显示两地以中低风险为主，含聚丙烯腈（Polyacrylonitrile, PAN）点位风险显著升高；（3）蒙特卡罗模拟表明，农田PLI低风险概率显著大于填埋场，且RCR与MPERI可能低估了填埋场MPs的生态风险；敏感性分析显示，MPs的类型为生态风险贡献的关键参数。本研究通过实证-模型耦合分析，为历史不规范填埋场及周边环境MPs污染分级管控提供了科学依据，推动概率风险评估模型在污染场地的应用。
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东北黑土区硅粉富集层的空间分异与影响因素——以辽宁省为例
DOI: 10.11766/trxb202503210129
摘要：
在中国东北黑土区，硅粉富集层显著影响土壤物理特性，阻碍植物根系穿透和水分运移，加剧坡地侵蚀。以辽宁省为典型区域，整合野外调查采样与全国第二次土壤普查数据共333个土壤剖面样本，运用机器学习量化硅粉富集层空间分布及特性。结果表明，硅粉富集层主要分布于辽宁省的沈阳、铁岭、抚顺、本溪、丹东及朝阳等地，总面积约4 261 km2，模型预测精度达0.42。其特性表现为：辽宁中部阶地丘陵区硅粉积累深厚，东部山地区较浅。二氧化硅新生体丰度和密度中部高四周低（丰度为6.66%～27.35%、密度为132.70～611.94 g·dm-3），硅粉富集层的出现深度在辽宁中部和北部较深（21.06～74.06 cm），厚度在辽宁东部较薄（31.78～97.71 cm）。年均地温、相对湿度和降水量显著影响硅粉富集层分布。沈阳东部因地下水活动频繁、气候相对温暖湿润，硅粉富集层深厚；抚顺等山地地区受地下水影响有限，地势较高，受生物富集作用和降水量影响较大，硅的淋溶量小，且淋溶和沉积的深度浅薄，因而硅粉富集层浅薄。本研究为理解硅粉富集层的空间分布及其影响因素提供了科学依据，并为制定有效的土壤改良策略提供了指导。
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酸性菜地土壤性质及生产力对施用碳酸钙和有机物的响应
耿锦沼, 李振轮, 张敏, 陈福慧, 马征, 梁康, 栾慧琳
DOI: 10.11766/trxb202503130114
摘要：
蔬菜生产普遍存在氮肥用量高、轮作强度大等特点，导致土壤酸化、结构恶化、有害微生物滋生等问题，严重阻碍了菜地健康可持续发展。因此，本研究在酸性菜地上，以不施改良剂（CK）为对照，施用有机肥、腐殖酸钾、碳酸钙及其组合，通过测定土壤理化性质、有机碳组分、微生物群落结构，探索短时间内提升耕地质量的有效措施。结果表明：(1)与CK相比，单施全量有机肥显著提高了非根际土壤全氮、有效磷、速效钾含量，土壤非根际和根际易氧化有机碳分别显著提高22.70%和9.76%。单施全量碳酸钙处理显著提升了土壤pH，但降低了非根际土壤有效磷及根际土壤碱解氮、速效钾、有机碳含量。三种改良剂复合施用较CK不仅显著提升土壤pH和白菜产量，还增加了有机碳、易氧化有机碳、可溶性有机碳含量，同时增加了土壤细菌、真菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和放线菌含量。（2）土壤理化性质与微生物群落结构间相关性分析表明：碱解氮和易氧化有机碳与非根际土壤中各类微生物群均显著正相关，可溶性有机碳与细菌显著正相关。在根际土壤中，可溶性有机碳与细菌和革兰氏阴性菌显著正相关。冗余分析的结果表明，在非根际土壤中，土壤碱解氮对微生物群落的影响最大；在根际土壤中，土壤速效钾和可溶性有机碳含量是影响根际土壤微生物群落的主要因子。(3)土壤理化性质及产量间相关性分析表明：产量与非根际土壤pH和根际土壤交换性钙、交换性镁显著正相关，与根际土壤碱解氮显著负相关。此外，结构方程模型表明，交换性钙、有效磷、碱解氮对白菜产量有显著正效应，革兰氏阴性菌通过有效磷而对产量产生间接影响。综上所述，三种改良剂复合施用在降低土壤酸度的同时，提高了土壤有机碳固存，增加土壤中各类微生物的生物量，进而稳定提升土壤的生产能力。
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市售酸性土壤调理剂的信息统计与性质分析
于俊峰, 郭心怡, 李忠意, 付登伟, 王远鹏, 周 佳, 王 帅
DOI: 10.11766/trxb202503290145
摘要：
直接施用调理剂是改良酸性土壤的重要方法。为了深入了解我国市售酸性土壤调理剂的性质特征，本研究对我国酸性土壤调理剂的产品登记情况和发明专利申请信息进行了系统整理与分析，并针对24种市售酸性土壤调理剂包装上标注的形态特征和主要有效成分进行了测定、匹配和验证。通过X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析，进一步明确了这些商品化酸性土壤调理剂的主要化学组分。结果显示，我国酸性土壤调理剂产品种类丰富，在各类土壤调理剂中占比高达78%。受市场需求、原料产地以及农业发展特点等因素影响，酸性土壤调理剂的生产厂商主要集中于广东和山东地区。我国酸性土壤调理剂产品的发明专利授权率较低，不足10%，其中已授权专利所涉及的原材料以有机物料和工农业副产品为主，天然矿物和化工产品次之。在产品登记信息中，碳酸盐矿物和牡蛎壳是最常用的原材料。与专利申请相比，实际生产中选择的原材料更加廉价且易获取。我国酸性土壤调理剂的形态主要包括粉剂和颗粒态，其产品登记比例约为2:1。pH、CaO和MgO三个碱度指标是衡量酸性土壤调理剂改善土壤酸度及补充盐基养分效果的关键参数。然而，部分商品化酸性土壤调理剂在包装上未完全标明这三项重要参数。通过对24种市售酸性土壤调理剂的测定发现，所有样品均具有较高的pH和CaO含量，大部分产品还含有少量MgO，绝大多数调理剂产品的碱度测定值与其标明值或标明范围相符。XRD和FTIR分析结果表明，我国市售酸性土壤调理剂的主要成分为CaCO₃。此外，因原材料和加工工艺的不同，部分产品还含有Ca(OH)₂、CaO、CaMg(CO₃)₂、MgO等快速调节土壤酸度的碱性物质。除上述碱性物质外，大多数酸性土壤调理剂中还含有硅酸盐矿物或SiO₂等含硅物质。综上所述，当前我国酸性土壤调理剂的主要功能集中于调节土壤酸度。然而，由于产品功能较为单一，市场推广面临一定挑战。为满足农业生产多样化的实际需求，亟需进一步研发既能调节土壤酸度，又兼具培肥功能的多功效调理剂产品，以提升产品实用性和市场竞争力。此外，酸化土壤改良是一项系统工程。除了加强新产品的研发，还需同步推进土壤酸化监测与预警、酸化土壤改良技术与模式集成等相关工作，从而切实推动我国酸性耕地的改良进程及其可持续利用。
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长期施肥下砂姜黑土矿物结合态有机碳（MAOC）源解析
俞子洲, 郭自春, 丁天宇, 王道中, 花可可, 郭志斌, 高 磊, 彭新华
DOI: 10.11766/trxb202503120112
摘要：
土壤碳库中矿物结合态有机碳（Mineral-associated Organic Carbon，MAOC）的稳定性高，其组分比例的增加对提升耕地质量具有至关重要的意义。尽管长期施肥显著提升了砂姜黑土MAOC在土壤有机碳（Soil Organic Carbon， SOC）中的占比，但MAOC中植物与微生物源碳的积累特征及其对SOC的相对贡献尚不明确。本研究依托砂姜黑土长期施肥定位试验（1982—），采用生物标志物法和化学计量学法，探究了不同施肥措施[对照（CK）、单施化肥（NPK）、秸秆半量还田与化肥配施（NPKLS）和秸秆全量还田与化肥配施（NPKHS）]下耕层（0~20 cm）土壤MAOC中植物和微生物源碳的累积特征与相对贡献。结果表明，与CK处理相比，NPKHS和NPKLS处理使MAOC含量显著提高29.6%~54.3%（P < 0.05），且MAOC与SOC（R2=0.95, P<0.05）和碳投入量（R2=0.98, P<0.01）均呈显著线性正相关。植物源组分中，NPKHS处理下香草基酚类（Vanillyl phenols，V）和丁香基酚类（Syringyl phenols，S）的含量相较于CK分别增加了14.8%和13.3%，S/V和肉桂基酚类（Cinnamyl phenols，C）与香草基酚类之比C/V降低了1.27%~9.46%，但酸醛比(Ad/Al)V和(Ad/Al)S差异不显著（P>0.05）。微生物源组分中，NPKHS处理显著提高了氨基糖含量，与CK处理相比增幅高达91.4%（P<0.05）。其中，真菌残体碳（fungal necromass carbon，FNC）和细菌残体碳（bacterial necromass carbon，BNC）含量分别增加了92.7%和48.5%，并且真菌残体碳维持绝对优势（FNC/BNC=4.39）。生物标志物法表明微生物源碳贡献率高达72.6%~73.4%，而化学计量学法显示植物源碳贡献为74.0%~82.6%。与以往的草地/森林生态系统研究结果（53%~65%）相比，化学计量学法可能高估了植物源碳的贡献。综上，长期施肥主要通过增加微生物源碳积累促进了砂姜黑土MAOC的形成和稳定，对砂姜黑土区秸秆资源高效利用和耕地质量提升具有重要意义。
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聚氯乙烯和聚酰胺微塑料在土壤中的长期自然老化行为研究
DOI: 10.11766/trxb202505220234
摘要：
老化会改变微塑料的理化性质，进而调控其环境归趋及生态风险。然而，目前有关微塑料长期自然老化行为的研究较为匮乏。选取聚氯乙烯（PVC）和聚酰胺（PA）两种典型微塑料，构建空气-土壤表层-土壤内部多介质暴露体系，开展为期12个月的自然老化实验。利用显微光学、光谱学和热力学等多重技术手段对老化前后微塑料的理化性质进行表征，同时基于化学降解和热降解方法评估不同老化微塑料的稳定性。结果表明，暴露于空气中的PVC微塑料发生了剧烈的光老化，伴随含氧官能团生成、共轭双键形成及主链断裂等光化学反应，导致其表面形貌、颜色和粒径均发生显著变化；同时，剧烈的光老化导致PVC微塑料的稳定性降低。暴露于土表（0 cm）和土内（10 cm）的PVC微塑料的老化程度相当，但明显低于暴露于空气中的PVC微塑料，表明滞留在土壤中的PVC微塑料将呈现较长的持久性。暴露于空气中的PA微塑料同样发生了明显的光解，导致其粒径显著降低（P < 0.05），但羰基指数（CI）和稳定性评估结果表明，暴露于空气中的PA微塑料的老化程度与土壤暴露组相当。本研究通过多环境介质老化实验，揭示了PVC和PA微塑料在自然环境中的差异性老化行为。研究成果为完善两种微塑料环境风险评估体系和优化室内模拟老化实验方案提供理论支撑。
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蚯蚓皮肤对铕标记纳米塑料的吸收与排出过程
DOI: 10.11766/trxb202506030255
摘要：
纳米塑料（Nanoplastics, NPs）在土壤中积蓄可能危害蚯蚓健康。探明蚯蚓对NPs的吸收与排出过程是评估暴露风险的关键，但复杂基质中NPs的量化难题制约了相关研究的进展。采用稀土元素铕标记的聚苯乙烯纳米颗粒为NPs代表材料，实现了对NPs在蚯蚓体内的吸收、分布和排出动力学的定量分析。结果表明，纳米尺度的塑料颗粒可跨越蚯蚓表皮屏障，既能通过外表皮转运至器官组织，又能从内表皮反向渗出，且皮肤渗入率显著高于渗出率。皮肤在NPs代谢过程中主要发挥吸收功能，特别是在蚯蚓进食减少或禁食状态下，皮肤吸收成为其摄取和累积土壤中NPs的主要途径，这归因于土壤中NPs对蚯蚓皮肤的持续暴露效应。本研究揭示了皮肤渗透作为蚯蚓摄入NPs的关键机制，为完善土壤NPs生态风险评估模型提供了理论依据。
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羊粪配施木醋液对盐碱土壤养分及冬小麦耐盐能力的影响
郄莹, 李义红, 王广恩, 蒋龙刚, 李东晓, 张月辰, 郭 丽
DOI: 10.11766/trxb202503030099
摘要：
为探究羊粪配施不同用量木醋液对河北低平原内陆盐碱障碍土壤改良效果和冬小麦耐盐能力的影响，于2022—2024年进行大田试验，试验设置常规施肥（CK）、羊粪27 t?hm-2（T0）、羊粪27 t?hm-2+木醋液270 kg?hm-2（T1）、羊粪27 t?hm-2+木醋液540 kg?hm-2（T2）、羊粪27 t?hm-2+木醋液810 kg?hm-2（T3）五个处理，分析羊粪配施不同用量木醋液对土壤养分、冬小麦耐盐特征、养分吸收利用以及产量的影响。结果表明：在0~20 cm土层，T2的土壤容重、电导率较CK分别平均下降8.03%、13.17%（P < 0.05），而T2的土壤总孔隙度、有机质和速效钾含量较CK显著提高，T2的硝态氮、有效磷含量较CK、T0显著提高；在20~40 cm土层，T2的有效磷含量较CK显著提高。T2的旗叶在各灌浆时期可溶性糖含量和超氧化物歧化酶（SOD）活性、灌浆前中期可溶性蛋白含量和过氧化物酶（POD）活性及灌浆前期游离氨基酸含量均较CK、T0和T1显著提高，超氧阴离子自由基则与SOD活性呈相反趋势。T2处理较CK、T0、T1的冬小麦地上部氮、磷、钾总累积量显著提高，增幅为8.30%~25.79%。T2旗叶叶片气孔特征参数均较CK显著提高，其中气孔开度较CK提高了21.23%。T2处理的产量较CK、T0、T1显著提高5.93%~17.29%。对木醋液最佳用量进行方程拟合，两年模拟结果与配施540 kg?hm-2木醋液接近。综上，建议该区盐碱土壤消障及提升冬小麦产能时，优选施用羊粪27 t?hm-2的基础上配施木醋液量在535.46~551.03 kg?hm-2。
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表面光谱-能谱技术解析氧化铁与硒代蛋氨酸的相互作用特征
王锐, 刘鑫, 侯瑞晨, 杨慧, 杨顺评, 谌雪乐, 龙婷, 向文军, 魏世勇, 谭文峰
DOI: 10.11766/trxb202503240131
摘要：
有机硒是土壤硒（Se）的重要存在形态，阐明有机硒与土壤氧化铁矿物之间的界面作用机制有助于深入理解硒元素在土壤环境中的迁移转化行为。通过测试水铁矿、针铁矿和赤铁矿吸附硒代蛋氨酸前后的X-射线光电子能谱（XPS）、X-射线吸收精细结构谱（XAFS）与衰减漫反射傅里叶红外光谱（DRIFTS-IR），分析了硒代蛋氨酸作用后的氧化铁表面物种、铁（Fe）元素配位结构以及吸附态硒代蛋氨酸的构型。结果表明：硒代蛋氨酸中的羧基以双齿配位垂直构型吸附于水铁矿表面；硒代蛋氨酸对针铁矿显示出明显的溶解效应，吸附态硒代蛋氨酸以卧式构型通过羧基与表面Fe原子发生单齿配位，并且存在Se原子与表面Fe的配位作用；硒代蛋氨酸对赤铁矿具有微弱的溶解性和最强的还原效应，氨基氮和Se原子均可通过表面配位作用吸附在赤铁矿表面。此外，三种氧化铁与硒代蛋氨酸相互作用时，硒代蛋氨酸存在完全矿化为亚硒酸根和不完全氧化的两种转化路径。
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盐碱地作物“根际适生微域”理论架构与技术路径思考
李光杰, 于震, 王冲, 施卫明, 王昭月, 李彦, 张琳, 刘兆辉
DOI: 10.11766/trxb202503050101
摘要：
盐碱地是一种重要的农业土地资源。近年来，中国在盐碱地治理方面采取了多种改良措施并取得了重要进展。然而，盐碱地改良和利用依然面临成本高、水资源严重制约的问题，且改良后的盐碱地稳定性差、易反复，低耗水、高效率的技术支撑有待加强。针对上述重大问题，提出盐碱地作物“根际适生微域”学术思路，围绕盐碱地作物“出苗难、立地难”的问题，与整体改土策略相对，阐释盐碱地作物“根际适生微域”(RSM) 理论框架，即在植物根系范围微小空间，人为建造与周围环境有所不同的特定局部环境，具备独特的物理、化学和生物特征，能够支持特定的生物群落或生命活动。拟通过土壤培肥增碳降盐、养分均衡供应抑盐、物理结构优化消板、根际生物功能强化等多理论交叉创新，提出“活土促根、离子养根、酸化调根、生物护根”为核心的技术路径构建设想，系统描绘“根际适生微域”构建原理和技术路径的探索。以耐盐高值作物品种为先锋，通过水分调控促进根际钠离子的运移，并思考以新型缓控释肥料为核心，辅以抗盐、促生和生物强化因子的盐碱地作物“根际适生微域”技术路径，文章指出了作物“根际适生微域”与盐碱地改良研究的重点方向与内容，以期推动盐碱地改良技术瓶颈突破和相关学科发展。
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覆盖作物轮作改善砂姜黑土生物孔隙结构的多尺度研究
DOI: 10.11766/trxb202504260193
摘要：
为全面揭示土壤生物孔隙分布特征，本研究采用高分辨率X射线CT技术，从三个尺度（直径10 cm、高20 cm的大土柱，直径5 cm、高5 cm的小土柱，以及3~5 mm的团聚体）探究不同轮作模式对砂姜黑土0~20 cm土层生物孔隙结构特征的影响，并对比分析不同尺度下生物孔隙结构特征差异。结果表明：与小麦-玉米轮作相比，小麦-羊角豆轮作显著提高了三个尺度下的生物孔隙度，增幅分别为237%、243%和119%（P<0.05）；小麦-决明子轮作分别提升了111%、217%和114%（P<0.05）。大土柱尺度下生物孔隙平均直径（1444~3374 μm）和最大直径（4792~8854 μm）均显著高于其他尺度，能够完整捕获粗大生物孔隙并揭示其垂直分布特征，但无法有效识别细生物孔隙（<60 μm）；小土柱尺度适用于中细生物孔隙（>30 μm）识别，常用于评估土壤的水气传输特性；团聚体尺度则能检测极细生物孔隙（>6 μm），且其生物孔隙比例较高（21.6%~34.4%）。综上，覆盖作物轮作在三个尺度下均能够有效改善砂姜黑土生物孔隙结构，建议未来研究中联用多尺度CT观测手段，以更全面揭示生物孔隙的空间分布与演变规律。
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有机粪肥施入对农田剖面土壤固碳潜力的影响
李甜甜, 朱 奇, 沈李东, 朱田燊, 张佳凯, 马煜春, 夏龙龙
DOI: 10.11766/trxb202502260087
摘要：
农田土壤有机碳（SOC）是陆地生态系统碳库的重要组成部分，施用有机粪肥作为一种重要的农业管理措施，已被广泛证实可以显著提升SOC储量。但目前大多数研究主要集中在0～20 cm表层土壤的SOC固定及机制，深层土壤的固碳潜力亟待深入研究。本研究采用Meta分析方法，系统分析有机粪肥施入对全球农田土壤剖面SOC分布及储量的影响。结果表明，施用有机粪肥处理表层土层（0～20 cm）SOC储量从28.3 t·hm-2增加至36.4 t·hm-2，增幅为28.6%；20～40 cm土层SOC储量从23.6 t·hm-2增长至27.5 t·hm-2，增幅为16.5%；而在>40 cm土层 SOC储量从45.6 t·hm-2增长至48.7 t·hm-2，增幅为6.8%。新SOC固存效率表现为0～20 cm土层最高（14.1%），显著高于20～40 cm（10.0%）和>40 cm土层（2.9%）。土壤固碳效率受自然因素（年均温度、年均降水量）和人为因素（施肥类型、氮肥用量、土地利用方式、施用年限）的共同调控。其中年均温度、年均降水量对固碳效率的影响在不同土层存在差异，而有机粪肥配施氮肥可显著提升表层土壤SOC储量。本研究为制定基于土壤剖面特征的差异化固碳策略提供了理论依据，对优化农业管理增强土壤碳储存和缓解气候变化，实现农业可持续发展具有重要意义。
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添加模拟自然老化的聚酰胺微塑料对贵州黄壤吸附重金属的影响
DOI: 10.11766/trxb202501110023
摘要：
微塑料和重金属污染是全球性问题，威胁生态系统和人类健康。微塑料在土壤中与土壤颗粒相互作用，影响土壤的物理和化学性质，进而影响土壤中重金属的行为。本研究以贵州黄壤为对象，系统探究聚酰胺（PA）微塑料对镉（Cd2+）、铬（Cr3+）、铜（Cu2+）的吸附解吸行为，通过多次冻融、高温、氧化模拟PA在自然环境下的老化过程，阐明其老化和吸附机理。结果表明，PA对三种重金属的吸附过程可分为快速吸附（0~90 min），缓慢吸附（90~150 min）和平衡吸附（150 min）两阶段，吸附量达饱和量的99%以上，动力学行为符合伪二级模型（R2 > 0.999），表明化学吸附为主导机制。朗格缪尔（Langmuir）模型较弗罗因德利希（Freundlich）模型更精准地描述吸附等温线（R2 > 0.978），且PA显著增强土壤对Cr3+的吸附能力（平衡常数KL提升59.1%）。经21 d老化后，PA表面粗糙度、比表面积（+44.49%）及负电荷密度（?36.53 mV）显著增加，结晶度提高，导致重金属吸附量上升（P < 0.05）且解吸率降低，其中Cd2+解吸量降幅最大（18.7%），Cr3+最小（4.2%）。老化过程中，PA表面氧化生成的羧基（?COOH）和羟基（?OH）通过配位与静电作用强化重金属固定，而结晶区比例增加，进一步抑制解吸。本研究揭示了老化PA对土壤重金属的吸附增强机制，为微塑料?重金属复合污染土壤的风险评估与治理提供了理论依据。
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大气CO2浓度升高影响稻田土壤固氮潜势的微生物机理
DOI: 10.11766/trxb202412250509
摘要：
生物固氮可将惰性氮气转化为植物可利用态氮，是维持土壤氮素循环和支撑农业生态系统生产力的核心环节。本研究旨在阐明大气CO2浓度升高影响稻田土壤生物固氮过程的微生物驱动机制，为气候变化背景下稻田氮循环优化和农业可持续氮管理提供科学依据。利用基于开顶式气室的CO2浓度自动调控平台，设置CK（环境CO2浓度）和EC（环境CO2浓度升高200 μmol·mol?1）2个处理，通过微宇宙培养、实时荧光定量PCR、高通量测序等技术分析稻田土壤理化性质、固氮潜势（NFP）、固氮菌（nifH基因）的丰度及群落组成等指标，探讨大气CO2浓度升高影响稻田生物固氮的微生物驱动机制。结果表明，就全生育期而言，与CK相比，EC处理使稻田土壤微生物生物量氮（MBN）含量显著升高3.3%，使土壤NH4+?N含量显著下降11.6%。同时，EC处理使稻田土壤的NFP和nifH基因丰度均显著增加。在水稻成熟期，EC处理的nifH基因群落结构较CK处理发生了显著变化。此外，稻田土壤TN含量与土壤NFP呈显著正相关，而土壤NFP由土壤MBN含量、土壤有机碳含量和nifH基因丰度综合调控。综上，大气CO2浓度升高通过增加土壤MBN含量和固氮菌的数量，从而使NFP增强并增加稻田土壤氮含量。
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生物质炭与硅藻土调控滨海盐渍土硝化及氨氧化微生物机制
DOI: 10.11766/trxb202501170036
摘要：
生物质炭和硅藻土作为土壤改良剂备受关注，但其对滨海盐渍土硝化过程及氨氧化古菌（AOA）和氨氧化细菌（AOB）的影响及作用机制尚不清楚。本研究选取黄河三角洲典型滨海盐渍化土壤，进行42 d的室内培养试验，设置不施肥对照（CK）、尿素（U）、尿素+双氰胺（DCD）、尿素+硅藻土（DE）和尿素+生物质炭（BC）5个处理，探究其对土壤硝化作用的影响，并采用定量PCR和高通量测序技术分析AOA和AOB的丰度及群落结构。结果表明，DCD在短期内显著抑制了硝化过程，抑制率达73.1%，但其抑制效果随时间逐渐减弱；生物质炭在短期内也表现出硝化抑制作用，但后期促进了AOA丰度；而硅藻土对硝化抑制不显著，却显著提高了AOB丰度。相关性分析表明，AOA和AOB的amoA基因丰度对硝化过程呈现显著相反的调控作用：AOA与铵态氮（NH??-N）含量和硝化抑制率（NIR）呈显著正相关，与硝态氮（NO??-N）含量呈显著负相关；而AOB与NH??-N含量和NIR呈显著负相关，与NO??-N含量、净硝化速率（NNR）呈极显著正相关，且AOB与NNR的相关性显著强于AOA。聚类分析显示，BC和DCD处理的AOA和AOB群落结构更为相似，这可能与两者均通过调控土壤氮素转化过程和微生物活动有关。本研究揭示了生物质炭和硅藻土在滨海盐渍土中对氨氧化微生物群落的差异化调控机制，为盐渍土改良提供了新的理论依据。
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H+与表面氧原子的极化诱导共价作用促进黏土矿物溶解
DOI: 10.11766/trxb202501090018
摘要：
黏土矿物溶解反应是自然土壤酸化和矿物风化的重要过程之一。但黏土矿物溶解反应的表面反应机制仍不清晰。矿物表面电荷产生的强电场使矿物表面氧（O）原子与氢离子（H+）之间会产生新的共价性相互作用，即极化诱导共价作用（PICB）。本研究以蒙脱石（MMT）、伊利石（ILI）和高岭石（KLI）为研究对象，通过矿物溶解分析和水热实验，探究PICB促进黏土矿物溶解的界面反应机制。研究结果表明，矿物中元素溶出密度随pH降低而增加，矿物溶解初期阶段较好地符合脱盐基化、脱硅化、富铁铝化三个化学风化阶段。PICB增强了H+吸附能密度（γH(0)），且|γH(0)|随pH降低而增大，表明低pH条件下H+与矿物表面相互作用更强。理论分析与实验结果均表明，H+-矿物极化诱导共价作用和矿物元素溶出密度的临界pH为3.0。当pH < 3.0时，PICB明显增强，导致Si-O键能明显减弱，硅酸盐矿物的溶解大幅提高。尽管不同矿物的元素溶出密度随pH的变化表现出较大差异，但是元素溶出密度与γH(0)的关系均服从同一规律，表明γH(0)对黏土矿物结构具有重要影响。随着γH(0)的增强，MMT水热反应产物中SiO2含量增加，以Al2O3为代表的其余产物随之减少。H+-矿物极化诱导共价作用增强了H+-矿物表面O原子的γH(0)而减弱矿物Si-O键能，从而促进矿物结构解体。本研究定量阐述了H+与矿物相互作用对矿物化学风化的影响，为提出矿物结构稳定性的定向调控技术提供理论指导。
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长期植稻土壤团聚体有机质组分的变化特征及其积累机制
DOI: 10.11766/trxb202408270343
摘要：
作为陆地生态系统中重要的碳源和碳汇，稻田土壤有机质（SOM）积累过程已较为明晰，但团聚体中SOM分子组成的变化及其对SOM积累的作用机制尚不明确。本研究借助慈溪地区稻田土壤时间序列，结合傅立叶变换红外光谱（FTIR）和三维荧光光谱（3D-EEM）技术，探究了长期植稻土壤不同粒径团聚体中SOM分子组成的变化特征及其在固碳过程中的贡献。结果发现：大团聚体（>250 μm）和微团聚体（<250 μm）中的有机碳含量均在前100年快速增加，之后缓慢增长。脂肪族类 SOM在植稻100年间由12% ~ 13 %快速降至1%，而芳香族类SOM 由16% ~17%增至30%~38%。可溶性有机质（DOM）中的色氨酸类DOM由16%~17%增至33%，而富里酸和胡敏酸类腐殖质由41%~42%分别下降至36%~37%和31%。此后，各类组分均保持相对稳定。DOM的荧光指数（FI）和自生源指数（BIX）均先升后降，而腐殖化指数（HIX）则是先降后增。这表明植稻初期微生物群落活跃，活性代谢物质含量高；长期植稻后，微生物持续产生复杂结构的腐殖类物质。综上所述，长期植稻下不同粒径团聚体中有机质分子组成的变化较小，但也进一步证实了稻田土壤有机碳的积累不仅受团聚体的化学吸附和物理保护的作用，微生物的转化作用同样重要。研究结果将为完善稻田土壤有机碳积累机制以及土壤肥力的可持续提供科学依据。
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镉污染土壤的可持续利用：基于植物镉积累机制的安全利用策略
黄赳, 胡蝶, 高永强, 陈昌招, 姜萌萌, 王浩宇, 钟崇巍, 郑璐, 沈仁芳, 朱晓芳
DOI: 10.11766/trxb202502260089
摘要：
重金属镉污染对农业生产和人类健康构成严重威胁。本文探讨了土壤镉的化学行为及其生物有效性的影响因素，阐明了镉对植物的毒害作用；重点综述了参与植物对镉的吸收、转运、解毒过程的金属转运蛋白（包括Nramp、HMA、ZIP、ABC、YSL等转运蛋白家族）以及在抵御镉胁迫中发挥重要作用的调节性转录因子家族（WRKY、MYB、bHLH、NAC等）。这些基因功能机制的解析可以为靶向调控作物镉积累提供理论依据。此外，基于上述理论基础，提出了基于分子设计的污染土壤可持续利用的新策略。本文旨在为降低农产品中镉含量、确保食品安全并推动可持续农业发展提供科学依据。
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农田黑土自然恢复过程中土壤有机碳及其组分的变化特征
DOI: 10.11766/trxb202503140117
摘要：
农田恢复为自然草地的过程能够显著提高土壤有机碳（SOC）含量。为探究植被恢复过程中黑土SOC的变化规律，基于19年的长期定位试验，研究农田黑土恢复为草原化草甸植被过程中SOC数量及其组分随时间的动态变化，并与农田（CL）和无植被覆盖的裸地（BL）进行对比分析。结果表明：（1）与初始土壤相比，自然恢复草地（GL）使表层（0~20 cm）SOC含量显著增加了26.19%，年均增长率为1.38%（0.41g·kg-1·a-1），而BL处理的SOC含量显著降低了7.99%，CL处理则无显著变化；（2）从整个0~100 cm土层来看，GL不仅提升了表层SOC含量，还显著增加了20~60 cm土层的SOC含量，其中0~20、20~40和40~60 cm土层的增幅分别为26.19%、12.08%和8.70%，而CL和BL处理对20 cm以下土层的SOC含量无显著影响；（3）与初始土壤相比，GL处理使土壤游离态轻组碳（fLFC）、闭蓄态轻组碳（oLFC）和重组碳（HFC）含量分别增加了199.45%、112.83%和12.00%，同时提升了fLFC和oLFC两个活性组分的比例，降低了HFC的比例；（4）从腐殖质组分来看，GL处理使土壤富里酸（FA）、胡敏酸（HA）和胡敏素（HM）含量分别增加了74.82%、29.69%和11.46%，并降低了胡敏酸与富里酸比值（HA/FA），表明土壤有机质的腐质化程度有所下降。综上所述，农田长期恢复能够有效提升黑土有机碳含量，并促进活性SOC组分的积累。
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轮胎磨损颗粒对土壤肥力和理化性质的影响：环境中典型老化模式的作用
DOI: 10.11766/trxb202410300414
摘要：
轮胎磨损颗粒（TWPs）作为微塑料污染的一个关键来源，其对人类与环境的长远影响日益受到重视。研究了TWPs在土壤中重金属和硫的释放及其对土壤理化性质和肥力的影响，并探讨了不同老化模式（光老化、湖水老化和雪水老化）的作用。通过室内模拟实验，制备了新鲜及老化TWPs，并将其加入土壤中孵育不同时间。结果表明，老化显著改变了TWPs的理化性质，涵盖表面形貌、官能团及比表面积等方面，进而影响了其在土壤中重金属及硫的释放行为。TWPs 加入土壤后，致使土壤有机质（OM）含量降低，但对阳离子交换量（CEC）和 pH的影响较小。同时，TWPs 显著提高了土壤有效磷和碱解氮含量，对速效钾影响微弱。不同老化模式下的 TWPs 对土壤理化性质和肥力的影响各有差异，光老化和雪水老化的影响尤为突出。皮尔逊相关性分析显示，TWPs 的理化性质与土壤响应存在显著内在联系。随着 TWPs 在土壤中孵育时间延长，其对土壤肥力指标 OM的不利影响逐渐加剧。此外，TWPs 可能通过影响 CEC进而干扰土壤养分循环，尤其对氮循环的影响更为显著。本研究为深入理解 TWPs 对土壤生态的长期影响并开展准确风险评估提供了重要依据。
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覆盖作物对砂姜黑土生物孔隙鞘有机碳及微生物群落的影响*
谢婉玉, 刘帅, 郭自春, 高磊, 陈晏, 沈心涛, 张中彬, 彭新华
DOI: 10.11766/trxb202412300513
摘要：
种植覆盖作物是调控土壤结构、增加土壤有机碳的重要措施。覆盖作物能通过根系穿插腐解形成生物孔隙，改善土壤孔隙结构，但不同覆盖作物对生物孔隙鞘土壤有机碳累积和微生物群落的调控作用尚未明晰。本研究在典型砂姜黑土上开展不同覆盖作物类型（休闲、苜蓿、油菜、萝卜+毛苕子混播）与夏玉米轮作的田间试验，测定不同处理20～40 cm土层生物孔隙鞘中有机碳、全氮含量，利用高通量测序技术探究不同处理生物孔隙鞘中细菌、真菌群落结构的差异。结果表明：与非孔隙鞘相比，苜蓿处理下生物孔隙鞘有机碳含量显著增加了33.4%，苜蓿和萝卜+毛苕子混播处理下生物孔隙鞘全氮含量分别显著提高了24.6%和18.5%，不同覆盖作物生物孔隙鞘的有机碳和全氮含量无显著差异。覆盖作物种类与土壤生境的交互作用显著影响微生物群落结构。生物孔隙鞘的细菌群落α多样性指数和生态位宽度指数均显著高于非孔隙鞘，尤其是在萝卜+毛苕子混播处理中；但在真菌群落中则无显著差异。与非孔隙鞘相比，生物孔隙鞘中的微生物群落向富营养菌群转变；苜蓿处理生物孔隙鞘中假单胞菌属（Pseudomonas）和芽孢杆菌属（Bacillus）的相对丰度总和高于其他处理。相关性分析表明，参与碳分解和转化过程的核心微生物类群的相对丰度与土壤有机碳含量呈显著正相关。综上所述，苜蓿处理的生物孔隙鞘中有机碳和全氮含量显著增加，土壤有机碳含量可能通过影响细菌α多样性指数、生态位宽度指数和核心微生物的相对丰度来调节生物孔隙鞘的微生物群落结构。
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不同生物质材料对盐碱土理化特性及水盐运移特征的影响
孙燕, 刘建旗, 吴建鑫, 冯振龙, 刘先何, 胡子付, 叶锦豪
DOI: 10.11766/trxb202409300379
摘要：
土壤盐碱化导致耕地肥力下降、作物生产力低下，严重制约着旱区农业高质量发展。生物质材料在盐碱地改良方面表现出较好的作用效果。本研究通过室内一维垂直入渗试验，旨在探讨添加不同生物质材料（8‰生物质炭（B）、8‰生化黄腐酸（BF）以及4‰生物质炭与4‰生化黄腐酸混合施用（BBF））对盐碱土理化特性及水盐运移特征，每层土壤与生物质材料完全混合，且按等体积装置。结果表明：施加生物炭与生化黄腐酸均能使土壤容重减小、孔隙度增大，B处理与其他处理差异显著（P<0.05）。在相同入渗时间下，B、BF、BBF处理的湿润锋运移深度与CK相比均明显减小，其中同一入渗时间下，BF处理的湿润锋运移深度最小。Kostiakov和Philip两种模型均能很好的模拟入渗过程，吸渗率S表现出CK＞B＞BBF＞BF的变化规律。B、BF、BBF处理显著提高了0~15 cm土层的土壤体积含水率，且各处理之间差异显著（P<0.05）。15 cm土层处的土壤含盐量在B、BF、BBF处理下均高于CK，且20~30 cm土层土壤含盐量随着深度增加逐渐增大，BF处理对含盐量影响最显著。各处理土壤pH值低于初始值，在0~15 cm土层B、BF、BBF处理的pH较CK有所增加。同时，0~15 cm土层内土壤盐分离子浓度较CK增大，尤其是水溶性Na+浓度显著增加。研究表明，生物炭和生化黄腐酸在盐碱土改良中显著减小容重、增大孔隙，同时降低入渗速率并提高累积量，但Na+浓度增加可能影响长期效果，因此在改良盐碱土中应侧重于考虑生物质材料自身的理化特性，建议选择理化特性合适且盐分较低的生物质材料，并进行除盐处理以优化治理效果。
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改良措施对苏打盐化草甸土团聚体稳定性及腐殖质组成的影响
李思岩, 梁晓艳, 王辰, 王雨晴, 谢威, 杨迪, 张明聪
DOI: 10.11766/trxb202501060011
摘要：
研究不同改良措施对苏打盐碱地土壤结构及腐殖质特性的调控机制。采用大田对比试验，设置常规（CK）、生物炭（T1）、有机肥（T2）和复合改良剂（T3）处理，研究其对苏打盐化草甸土团聚体稳定性及腐殖质组成及大豆产量的影响。结果表明，与CK相比，T1、T2和T3处理均显著促进微团聚体向大团聚体的转化。T3处理效果最为显著，>2 mm粒径团聚体质量分数增加12.66%（P<0.05），显著高于T1和T2。T3处理通过降低土壤pH 3.02%并同步提高有效磷（67.84%）、碱解氮（7.98%）含量，显著改善养分有效性；其土壤平均重量直径和几何平均直径值分别提高7.99%和2.39%，同时使微团聚体（0.053～0.25 mm）有机碳含量提升24.58%～31.14%，显著高于其他处理。在腐殖质组分上，T3处理各粒径胡敏酸、富里酸和胡敏素含量增幅分别为19.95%～29.62%、3.64%～6.48%和7.33%～36.92%，均优于T1和T2处理；T3处理显著提升腐殖质复杂程度，E4/E6比值显著增加84.84%。PLS-PM结构方程模型揭示土壤有机碳（路径系数0.96）通过调控腐殖酸总量（1.13）和胡敏素（1.29）显著影响团聚体稳定性。产量分析表明T3处理通过增加株高（61.32%）和单株荚数（11.96%）实现大豆产量2653.97 kg·hm-2，增产42.67%。研究表明复合改良剂（T3）通过重构腐殖质分子结构，使大粒级团聚体分子结构复杂化，促进胶结物质增加，提高有机碳含量，显著提高了>2 mm粒径团聚体质量分数和土壤团聚体稳定性，有效改善了苏打盐化草甸土耕层土壤结构，为苏打盐碱地改良与产能协同提升提供理论依据。
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桥梁施工对红树林土壤真菌多样性和共存网络的影响
DOI: 10.11766/trxb202412090480
摘要：
桥梁施工强烈影响着滨海湿地土壤微生物群落结构与功能，然而，其对红树林土壤真菌群落的影响尚未可知。本研究探究了红树林桥梁施工区域：钢护筒围堰（Steel casing pipe, SC）、钢板桩围堰（Sheet pile cofferdam, SP）与未干扰区域（Undisturbed areas, UD）的土壤真菌群落，结果表明，UD和SC生境土壤的主要真菌生物标志物为子囊菌门（Ascomycota），而SP生境则以担子菌门（Basidiomycota）为主。SP生境土壤真菌物种丰富度显著（P < 0.01）高于SC和UD生境。此外，SP生境土壤的腐生营养型真菌物种丰富度显著（P < 0.05）高于SC和UD生境，且SC生境的腐生营养型真菌相对丰度也显著（P < 0.05）高于UD生境。土壤C/N比、TN和pH是影响真菌功能类群的主要环境驱动因子。共存网络分析表明UD生境的网络复杂性（avgK = 1.94）高于SC和SP生境。本研究揭示了桥梁施工对红树林土壤真菌群落的影响，为滨海湿地土壤生物多样性保护和施工活动的环境管理提供了理论依据。
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有机替代对作物-土壤-微生物化学计量特征及土壤磷形态的影响
DOI: 10.11766/trxb202412120486
摘要：
针对稻麦轮作系统不同比例有机肥替代化肥下作物-土壤-微生物养分化学计量比规律认识不清的问题，以中国科学院常熟农业生态实验站宜兴基地有机肥等养分替代5年定位试验为研究对象，选取不施磷肥（CK）、常量施化学磷肥（CF）、有机肥替代30%化学磷肥（TM）、有机肥替代50%化学磷肥（FM）以及有机肥替代100%化学磷肥（HM）5个处理，探究等氮磷钾养分投入下有机肥替代比例对作物-土壤-微生物化学计量比及磷有效性的影响。五年十季结果表明：水稻和小麦的籽粒、秸秆产量以及全碳、全氮、全磷养分化学计量比在各处理间无显著差异。TM、FM、HM处理下土壤有效态化学计量比，包括可溶性有机碳:有效氮、可溶性有机碳:有效磷、有效氮:有效磷范围分别为7.08~7.39、23.1~26.8，3.59~4.06。与CF处理相比，TM、FM和HM处理的土壤全量养分化学计量比无显著差异，显著提高土壤有机磷组分（增幅为49.7%~58.2%，以中等活性有机磷NaOH-Po为主）；同时土壤微生物生物量碳（MBC）、微生物生物量氮（MBN）和微生物生物量磷（MBP）分别增加14.3%~61.1%、4.37%~36.2%和46.4%~50.8%。各处理下土壤MBC:MBN为11.6~14.5，MBC:MBP为68.3~106，MBN:MBP为5.32~7.32。TM和FM处理显著降低了土壤酶活性化学计量比EEA（C:N），但对土壤-微生物化学计量平衡无显著影响。以上结果表明，有机肥等养分替代30%化肥在维持作物产量的同时，能够有效提高土壤有效磷含量。研究表明，科学调控有机肥替代比例对于优化土壤养分管理、提升土壤肥力及促进农业可持续发展具有重要意义。
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生物培肥对根际解磷细菌群落及玉米产量的影响
彭紫怡, 郑洁, 朱国繁, 石广萍, 王晓玥, 丁杨惠勤, 周顺桂, 蒋瑀霁
DOI: 10.11766/trxb202412310518
摘要：
根际解磷细菌群落作为土壤磷素循环的重要功能类群，其丰度、群落组成和多样性的变化决定了土壤碱性磷酸酶（Alkaline phosphomonoesterase, ALP）活性和磷素有效性。为探讨不同生物培肥对旱地红壤解磷细菌群落和玉米产量的影响，基于中国科学院鹰潭红壤生态实验站设置的旱地红壤生物培肥长期定位试验（11年），选取化肥+有机肥（FO）、化肥+有机肥+解磷细菌（FOP）、化肥+有机肥+线虫（FON）、化肥+有机肥+解磷细菌+线虫（FOPN）4个处理，采用荧光定量PCR和高通量测序技术揭示生物培肥对根际解磷细菌群落、ALP活性和玉米产量的作用机制。结果表明：（1）与FO处理相比，生物培肥（FOP、FON、FONP）均显著改善了土壤肥力以及提升玉米产量，其中复合接种处理（FOPN）的效果最佳，土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、碱解氮（AN）、有效磷（AP）和玉米产量分别提高了8.1%、24.2%、30.5%、20.2%及39.7%。（2）生物培肥下，根际解磷细菌群落丰度显著增加，且存在显著的交互效应，而Shannon指数均低于FO处理；解磷细菌群落丰度与TN和AN呈显著正相关。（3）碱解氮、解磷细菌丰度及ALP活性是玉米产量的最重要驱动因子。结构方程模型表明，碱解氮不仅直接促进玉米产量，还通过增加解磷细菌丰度和提高ALP活性间接增加玉米产量。综上，生物培肥处理显著增加了解磷细菌丰度，解磷细菌丰度的变化可能是调控玉米磷吸收的潜在机制。生物培肥通过提升旱地红壤肥力，间接增加解磷细菌丰度和ALP活性，从而促进有机磷矿化及玉米生长。
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牦牛粪添加对高寒草甸土壤酶活性的时空变化特征
DOI: 10.11766/trxb202501160033
摘要：
牦牛粪是影响高寒草地生态系统土壤养分循环的重要因素，而土壤酶活的变化可以有效衡量土壤养分循环过程。为探索高寒草甸牦牛粪添加下土壤酶活性的时空变化特征，利用96微孔酶标板荧光分析法，以青藏高原东缘高寒草甸土壤中参与土壤碳氮转化过程的关键酶（β-葡萄糖苷酶（BG）、过氧化物酶（PER）和酚氧化酶（PPO），β-N-乙酰葡萄糖苷酶（NAG）和蛋白酶（LAP））为研究对象，分析牦牛粪在冷暖季不同分解时间以及不同堆积距离（牛粪底下（D0）、距离牛粪10 cm（D10）和20 cm（D20））对土壤酶活性的潜在影响。结果表明：（1）冷暖季牛粪分解均显著增加了上述五种酶的活性，且D0下土壤酶活性达到最高。随着暖季向冷季分解时间的推移和牛粪为中心向外辐射距离的增加土壤酶活性逐渐降低；（2）冷暖季牛粪分解均显著提高了土壤全量养分（总碳、总氮、总磷）和速效养分（铵态氮、硝态氮、速效磷），土壤水分和 pH，但冷暖季分解时间对以上土壤环境因子的影响存在差异；冷季的土壤理化性质与酶活性之间的相关性显著强于暖季，其中冷季的C/N比对酶活性的影响最为显著。外源性养分的添加导致营养物和有机物的重新分配，酶活性变化具有时空梯度分布特征，其变化规律与距牛粪的空间距离（向外辐射）与土层（向下延伸）呈显著相关性。
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增温对黄土高原草地土壤有机碳三库分解影响特征与机制
DOI: 10.11766/trxb202411150440
摘要：
草地作为分布广泛的生态系统，其土壤有机碳库分解对全球碳循环具有重要影响。然而全球增温对草地土壤有机碳三库分解动态的影响及其微生物-酶学调控机制尚不明确。选取黄土高原半干旱草原表层土壤，分别在15 ℃和25 ℃温度下进行553 d（约1.5年）的恒温恒湿培养，同时监测土壤呼吸速率、MBC（微生物生物量碳）、胞外酶活性和微生物群落组成等指标。结果表明：（1）与15 ℃培养相比，25 ℃培养显著增强了土壤呼吸速率、累积碳排放以及三库（活性、缓效、惰性）分解速率，但这种增强效应随着培养时间的延长逐渐减弱。在培养过程中，活性碳库的呼吸速率下降最快，缓效碳库次之，而惰性碳库的呼吸速率下降最慢。（2）微生物生物量碳和细菌多样性在25 ℃培养中下降更快，微生物群落组成变化更为剧烈。富营养型微生物（如变形菌门和子囊菌门）的相对丰度随着培养时间的推移而降低，而寡营养型微生物（如放线菌门和子囊菌门）的相对丰度则随时间升高。15 ℃培养中富营养型微生物的相对丰度较高，而25 ℃培养中寡营养型微生物的相对丰度较高。培养过程中，微生物的氧化代谢、氮需求和磷需求逐渐增强，25 ℃培养下这些指标整体高于15 ℃培养。（3）三库分解对温度变化的响应主要受胞外酶及微生物群落组成调控。逐步线性回归显示，在15 ℃培养下，MBC和氧化酶分别是活性和缓效碳库分解的正向调控因子；在25 ℃培养下，氧化酶、NAG（β-1,4-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶）和AKP（碱性磷酸酶）是惰性碳库分解的正向调控因子。偏最小二乘路径模型分析表明，培养温度和时间对微生物群落组成均产生显著的调控作用。微生物群落组成对胞外酶起正向调控作用，并分别对缓效和惰性碳库分解表现出负向调控和正向调控。胞外酶作为活性和惰性碳库分解的关键调控因子，在两者的分解过程中分别起到负向调控和正向调控。本研究揭示了微生物群落变化，尤其是不同生态策略微生物组成的转变，对胞外酶活性及其计量学的调控是草地土壤碳库分解动态响应温度变化的关键因素，为理解全球碳循环和气候变化提供了重要的科学依据。
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强酸性红壤风化壳酸缓冲容量的垂直分异特征及主控因素
DOI: 10.11766/trxb202503090107
摘要：
探究强酸性红壤风化壳的酸缓冲容量及其主控因素，以期为评估地表系统酸缓冲性能和创新酸化改良技术提供科学依据。以江西省鹰潭市余江区孙家农业小流域pH小于5.0的强酸性红壤风化壳为研究对象，该红壤风化壳起源于第四纪红黏土（上层为均质红黏土层，下层为网纹红黏土层），下伏基岩为红砂岩。通过钻孔技术采集了旱地近8 m深的岩土芯样品，样品分为均质红黏土层、网纹红黏土层、风化砂岩层、砂岩基岩层样品，通过风化壳酸缓冲容量（pHBC）及相关理化性质测定，线性和随机森林模型拟合，以及酸缓冲理论分析，系统研究了红壤风化壳不同层次中有机质、机械组成、矿物组成、铁铝氧化物、交换性盐基、交换性酸和pH对pHBC垂直变异的相对贡献。红壤风化壳酸缓冲容量呈现显著的层次分异特征。pHBC在均质红黏土层最高，为2.53 ± 0.41 cmol·kg-1·pH unit1；在网纹红黏土层居中，为1.93 ± 0.59 cmol·kg-1·pH unit-1；在风化砂岩层最低，为1.39 ± 0.22 cmol·kg-1·pH unit-1。均质红黏土层pHBC随深度增加而升高；网纹红黏土层pHBC随深度增加而降低；风化砂岩层pHBC随深度增加而降低，从风化砂岩层过渡至砂岩基岩时，pHBC升高。处于强酸性状态的第四纪红黏土层的交换性盐基离子已基本耗尽，对酸缓冲容量的贡献较低。酸缓冲容量在均质红黏土层主要依赖于晶形氧化铁和有机质的质子化过程，在网纹红黏土层主要依赖于无定形和晶形氧化铝的溶解作用以及无定形和晶形氧化铁的质子化过程，在风化砂岩层主要决定于长石溶解作用和交换性钙镁的阳离子交换作用，在砂岩基岩层碳酸盐溶解发挥了关键作用。强酸性红壤风化壳缓冲机制以铁铝氧化物的质子化和溶解过程为核心，研究结果可为红壤生态系统酸化评估和改良提供理论支持。
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设施土壤溶解性有机质含量和质量对不同碳组分有机肥的响应
DOI: 10.11766/trxb202411190446
摘要：
溶解性有机质（DOM）是土壤碳库中最活跃的功能组分，施用有机肥是设施土壤固碳培肥的有效措施。然而，关于设施土壤DOM含量和质量对有机肥的响应尚不清楚，阻碍了设施土壤活性碳库调控机理认知与有机肥精准施用技术的发展。利用田间试验，设置不施肥（CK）、单施化肥（F）以及3种不同碳组分特征有机肥替代30%化肥氮（秸秆有机肥FMs、鸡粪有机肥FMc、菇渣有机肥FMm）处理，探究设施菜地土壤表层和亚表层溶解性有机碳（DOC）、溶解性有机氮（DON）含量的响应，结合三维荧光光谱技术和平行因子分析方法，分析土壤DOM的荧光光谱特征参数与组分构成。结果表明，与CK相比，F处理对表层和亚表层土壤DOC含量均没有显著影响；仅显著增加了亚表层土壤DON的含量，增幅达到1.22倍。与F处理相比，活性碳组分含量最高的FMc处理显著提高表层土壤DOC和DON含量，增幅分别为44.2%和78.1%；但是FMs和FMm处理表层土壤仅DON含量显著增加。与CK相比，施用化肥和有机肥显著降低表层和亚表层土壤DOC/DON比值，且表层土壤DOM腐殖化系数（HIX）显著提高1.06倍~2.07倍，并在FMc处理达到最高；亚表层土壤DOM的荧光光谱特征参数对施肥均没有显著响应。DOC、DON含量与分子量较小的富里酸类组分显著负相关，而与分子量较大的胡敏酸、芳香类腐殖质组分显著正相关。综上所述，施用活性碳组分含量高的鸡粪有机肥，能够更有效地增加表层土壤DOC和DON的含量，提高表层土壤DOM腐殖化程度，增加亚表层土壤DOM抗分解组分比例，对于实现设施菜地全耕层土壤活性碳库的含量和质量“双提升”更有裨益。
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不同施肥处理紫色土胶体性质及其凝聚动力学研究
DOI: 10.11766/trxb202411010420
摘要：
土壤胶体的凝聚与分散影响着土壤结构、水土流失、土壤养分及污染物迁移等宏观现象。不同施肥处理土壤所处环境条件不同，使得土壤胶体数量、性质及其凝聚与分散行为存在差异，探索施肥处理对土壤胶体性质及其凝聚动力学的影响对于联结土壤微观行为与宏观现象有着重要意义。本研究以西南地区紫色土为研究对象，设置不施肥（CK）、单施尿素（N）、有机肥替代10%尿素氮（LM）、有机肥替代30%尿素氮（HM）四种施肥处理，在60 d室内土壤培养后，通过测定各施肥处理土壤胶体数量、黏土矿物组成及表面电化学性质和土壤胶体凝聚过程，探究不同施肥处理紫色土胶体凝聚动力学的差异及其原因。研究发现，试验用紫色土胶体矿物组成主要有水云母、绿泥石、蒙脱石、蛭石、高岭石，短期施肥处理对胶体含量和矿物组成无明显影响。N处理紫色土胶体表面电荷密度最高，颗粒间静电排斥力最大；LM、HM处理降低了紫色土胶体表面电荷密度，降低程度与有机肥添加量成正比。不同施肥处理紫色土胶体的凝聚动力学存在差异，临界聚沉浓度（CCC）由高到低依次为：N处理紫色土胶体、CK处理紫色土胶体、LM处理紫色土胶体、HM处理紫色土胶体；相同施肥处理紫色土胶体的CCC值表现出离子特异性效应，由高到低依次为：Na+、K+、Mg2+、Ca2+。相关性分析表明，紫色土胶体的CCC值与表面电荷密度存在较强正相关，与比表面积、有机质含量存在较强负相关。综上，不同施肥处理主要通过改变紫色土胶体表面化学性质影响土粒间相互作用力，进而影响胶体凝聚与分散行为。
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玉米幼苗能吸收和积累纤维微塑料
刘 璐, 李连祯, 陈浙宽, 弭懿烜, 苏时康, 刘思志, 王颜昊, 刘少冲, 于雅琪, 佘希林
DOI: 10.11766/trxb202412200497
摘要：
微塑料污染已成为全球性环境问题。其中纤维微塑料因其在环境中的广泛存在，对生态系统和人类健康构成潜在危害。然而，纤维微塑料在高等植物中的吸收和转运机制尚不明确，限制了对其生态风险的全面评估。本研究以玉米为模型植物，采用静电纺丝技术结合荧光标记技术，制备了长径比为20 ± 5的聚丙烯腈（Polyacrylonitrile, PAN）纤维微塑料，研究了其在玉米体内的吸收和转运过程。研究结果表明，通过激光共聚焦显微镜及扫描电子显微镜观察发现，荧光标记的PAN纤维微塑料可通过玉米根部新生侧根裂缝进入根内部，并沿木质部导管向上运输至地上部。本研究证实了纤维微塑料可被高等植物吸收并向地上部转运，初步揭示了纤维微塑料在植物-水培系统中的吸收和转移特征，为深入了解不同形态微塑料在土壤-植物系统中的迁移转化规律提供了重要的实验基础，也为评估其对生态环境健康和食品安全的影响提供了科学依据。
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青藏高原色季拉山土壤元素地球化学特征及化学风化强度研究
张 楚, 杨金玲, 杨飞, 叶明亮, 谷 俊, 陈雅敏, 张甘霖
DOI: 10.11766/trxb202503130113
摘要：
为揭示青藏高原南部山地土壤的风化强度和元素地球化学特征，选择位于林芝地区的色季拉山作为研究区，在不同景观-海拔选取15个典型土壤剖面，分析了土壤元素地球化学特征并估算了不同土层的风化强度。结果表明：色季拉山土壤受高寒气候影响，总体而言发育程度较弱，土壤类型以寒冻雏形土为主；土壤矿物以原生矿物为主，次生矿物含量很低；化学蚀变指数（CIA）介于47～62之间，绝大部分土壤处于弱风化状态，降水量、海拔、坡度、母质等成土因素对土壤化学风化影响的差异不明显，揭示寒性土壤温度状况是本区域土壤化学风化和土壤发育的限制性因子。土壤剖面的风化强度指标（CIA、风化淋溶系数ba、帕克风化指数WIP）自表层向下具有不同的分布模式，主要受风力、重力、径流等外营力引起的搬运、堆积作用影响，化学风化对成土作用影响较小。高山环境控制着土壤的整体发育，从而削弱了其他成土因素产生的差异。本研究结果可为理解青藏高原土壤发生演变以及土壤制图提供理论依据，为高原山地生态系统管理提供土壤学的依据。
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微塑料除草剂复合污染对土壤呼吸与可溶性有机质光谱特征的影响
DOI: 10.11766/trxb202501190038
摘要：
微塑料、除草剂广泛残存于农田土壤中，但二者复合污染对土壤碳循环的影响研究鲜有报道。本研究以氟磺胺草醚和聚乳酸微塑料为模式污染物，通过土壤呼吸培养试验结合紫外和荧光光谱技术探究微塑料除草剂复合污染对土壤二氧化碳（CO2）排放速率与可溶性有机质（DOM）组分特征的影响。结果表明，在培养试验的7~45 d，氟磺胺草醚和聚乳酸微塑料均能提高黑土和红壤CO2的排放速率，但在第60 天氟磺胺草醚导致红壤CO2排放速率降低了14.8%~21.6%，且氟磺胺草醚和聚乳酸微塑料存在协同作用，其复合污染下红壤的CO2排放速率降低了54.3%~79.7%。添加0.1%和1%聚乳酸微塑料均能提高土壤DOM含量。紫外/荧光光谱结果表明，聚乳酸微塑料增强了黑土的DOM腐殖化与芳香性。高添加量氟磺胺草醚-聚乳酸微塑料复合污染加速了红壤有机质转化。平行因子分析解析出三种荧光组分，分别为陆源类腐殖酸、短波段腐殖酸和类富里酸，聚乳酸微塑料是提高黑土中三种组分含量的关键因子，而氟磺胺草醚-聚乳酸微塑料复合污染对红壤DOM三种组分无显著影响。综上，本研究为理解微塑料除草剂复合污染对土壤碳循环的影响提供了科学认知，有利于深化对土壤生态健康及环境管理的理解。
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全球尺度上微生物残体碳与土壤团聚体稳定性的关系
DOI: 10.11766/trxb202409030355
摘要：
土壤有机碳库是陆地生态系统中最大的碳库，在缓解气候变化和维持土壤肥力方面发挥重要作用。微生物残体碳（MNC）占土壤有机碳的50%左右，对稳定土壤碳库至关重要。MNC在土壤中的积累转化与土壤团聚体的形成稳定密切相关，但目前尚未有研究全面系统地探讨两者之间的关系。本研究结合Meta分析和机器学习方法，深入探讨了MNC与土壤团聚体稳定性（以平均重量直径MWD为指标）之间的关系。研究结果表明，MWD是MNC的重要预测变量，且两者在全球范围内存在显著的正相关关系（P < 0.05）。基于全球预测数据的相关性分析进一步验证了这一关系，并发现其在不同生态系统中普遍存在。偏最小二乘路径模型（PLS-PM）分析结果揭示，土壤团聚体通过形成物理屏障直接保护MNC，同时也通过调节土壤物理性质和养分状况间接影响MNC的积累与转化。尤其在土壤养分方面，土壤养分对MNC的正向影响最为显著（路径系数 = 0.67，P < 0.05）。此外， MWD影响MNC的具体过程在不同生态系统中存在显著差异，具体表现在路径的方向和强度有所不同，如通过土壤物理性质和养分的间接作用在农田生态系统中较为显著，而在森林生态系统中直接作用较强。这些发现有助于深化对微生物残体碳积累转化过程与土壤团聚体形成稳定过程之间相互作用的理解，并为将团聚体稳定性作为MNC预测模型的潜在指标提供了理论支持。
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不同有机物料对盐碱土胶体稳定性的影响
DOI: 10.11766/trxb202408300349
摘要：
土壤胶体稳定性在土壤养分保持、结构形成和作物生长中起着重要作用。施用有机物料是改良盐碱土的有效措施，但有机物料施入盐碱土后对土壤胶体稳定性的影响尚不清楚。通过室内土壤培养和胶体稳定性实验，探究生物炭（BC）、牛粪（CM）和玉米秸秆（MS）对不同盐碱程度土壤（非盐碱土、轻度盐碱土和中度盐碱土）胶体稳定性的影响。研究结果表明：（1）添加有机物料显著降低盐碱土胶体颗粒直径，使其与非盐碱土胶体直径相近。轻度盐碱土中，MS处理效果最为明显，胶体粒径由785.7 nm降至360.2 nm；中度盐碱土中，CM处理效果最为明显，胶体粒径由675.8 nm降至393.6 nm；（2）土壤胶体稳定性与土壤盐碱程度有关。与非盐碱土和轻度盐碱土相比，中度盐碱土胶体具有极高的稳定性，这可能与其高pH、高碱度相关。（3）不同有机物料对非盐碱土和轻度盐碱土胶体稳定性的影响较小，但CM和MS处理显著降低了中度盐碱土胶体稳定性，胶体颗粒发生聚沉。因此在中度盐碱土中，与生物炭相比，施用牛粪和玉米秸秆可能具备更加明显的改良效果。综上所述，有机物料的施用改善了盐碱土胶体的基本理化性质，优化了土壤胶体状态；与生物炭相比，牛粪和玉米秸秆因其丰富的官能团和养分，施入土壤后显著降低了中度盐碱土胶体稳定性，进而导致胶体颗粒絮凝，促进微团聚体的形成。
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典型可降解微塑料与噻虫啉的复合污染研究
DOI: 10.11766/trxb202409150367
摘要：
微塑料（Microplastics, MPs）和新烟碱农药是农田土壤中普遍存在的污染物，但它们之间的相互作用尚未得到充分研究。本研究主要关注可降解MPs聚丁二酸丁二醇酯（Poly（butylene succinate），PBS）和新烟碱类农药噻虫啉（Thiacloprid，THI）之间的相互作用。运用吸附动力学和等温线模型研究了THI在PBS上的吸附过程和机理，通过改变溶液的pH、盐度和溶解有机物浓度，研究常见环境因素对吸附的影响，以纯水和模拟肠液（SIF）为背景溶液，研究THI在PBS上的解吸过程。此外，利用薄膜扩散梯度（DGT）技术比较和分析了向红壤和黑土中添加不同比例的PBS后THI生物利用度的变化。结果显示，PBS对THI的吸附过程更符合伪二级动力学模型，表明化学吸附为主。吸附等温线分析表明，PBS对THI的吸附为多层吸附，亨利（Henry）模型和弗罗因德利希（Freundlich）模型均能很好地拟合吸附数据（R2 > 0.99），而朗缪尔（Langmuir）模型拟合效果不佳。环境因素对吸附的影响研究发现，pH和盐度的增加促进了THI的吸附，而溶解性有机质浓度对吸附影响不显著。解吸实验发现，在模拟肠道液中PBS对THI的最大解吸量为39.4 μg?g-1，为纯水中的1.157倍，表明SIF环境下THI更易解吸。梯度扩散薄膜技术的应用揭示了添加PBS对土壤中THI生物有效性的影响，随着PBS添加比例的增加，生物有效性进一步提高。总体而言，PBS可吸附和解吸THI，土壤中的PBS会影响THI的生物利用度。上述发现为理解MPs在实际环境条件下对新烟碱农药环境行为的影响提供了重要信息，并为农药的环境风险评估和管理提供了新的视角。
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土壤有机碳对化肥减施或有机肥替代的响应特征及影响因素
DOI: 10.11766/trxb202408190332
摘要：
深入探讨化肥减施和有机肥替代对土壤有机碳的影响，对于理解农业土壤有机碳库对施肥的响应过程，并对早日实现农业减肥固碳具有重要意义。本研究运用Meta整合分析法及随机森林模型分析了化肥减施和有机肥替代下土壤有机碳含量的变化特征，系统研究了各种因子对土壤有机碳的影响程度。结果表明，化肥减施下土壤有机碳总体下降2.61%，地处温带地区（年均气温<10 ℃、年均降水<1 000 mm）有机碳损失较大，但随海拔高度变化，有机碳无显著损失。初始有机碳含量高的土壤有利于有机碳的保持。随土壤初始pH和有效磷含量的增加，土壤有机碳的损失总体呈增强趋势，有机碳含量最高可下降6.91%。而初始速效钾的影响却正好相反。化肥减施下农田和果园有机碳下降幅度相近，菜地的有机碳变化不显著。有机肥替代下土壤有机碳显著增加14.39%，地处中低海拔和年均降水<600 m的亚热带地区更有利于有机碳的积累。除低碱解氮水平外（50 mg·kg-1），不同水平初始有机碳、全氮和碱解氮含量土壤有机碳未表现出显著差异。随初始pH和有效磷含量的提高，有机碳的累积效应增强，而初始速效钾的影响却正好相反。有机肥替代下以水旱轮作和菜地利用最有利于有机碳的积累。pH和碱解氮分别是影响减施化肥和有机肥替代土壤有机碳的最重要因子。
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不同温度条件下微塑料浓度和粒径对农田土壤N2O排放的影响
石梦玄, 李昊宸, 周鹏宇, 万权, 陈宗海, 刘一戈, 卢瑛, 李博
DOI: 10.11766/trxb202406040221
摘要：
微塑料（Microplastic, MP）体积小、可降解性低，被认为是陆地生态系统中潜在的持久性有机污染物，引起了全球广泛关注。微塑料进入陆地生态系统中，通过改变土壤物理、化学和生物学性质影响土壤氮素循环过程，进而影响土壤氧化亚氮（N2O）排放，但其影响过程和机制尚不清楚。为探究不同温度下微塑料污染对农田土壤N2O排放的影响机制，采集华南地区农田土壤进行室内培养试验，在三个温度（10℃、20℃和30℃）下设置五个处理，分别为（1）不添加微塑料（CK）；（2）添加质量浓度为0.1%、粒径为74 μm的微塑料（Nlp-0.1%）；（3）添加质量浓度为0.5%、粒径为74 μm的微塑料（Nlp-0.5%）；（4）添加质量浓度为0.1%、粒径为25 μm的微塑料（Nsp-0.1%）；（5）添加质量浓度为0.5%、粒径为25 μm的微塑料（Nsp-0.5%），测定土壤N2O浓度以及无机氮和微生物功能基因。结果表明：温度升高显著增加了农田土壤N2O排放量（P＜0.001），30℃下土壤N2O的累积排放量分别为10℃和20℃下的43.3倍和6.3倍；此外，随着温度升高，土壤硝态氮（NO– 3-N）含量逐渐增加，氨氧化细菌调控基因（AOB amoA）、全程氨氧化菌调控基因（Comammox，com2）、亚硝酸盐还原酶调控基因(nirS和nirK)、N2O 还原酶调控基因（nosZ）丰度在20℃最高、30℃最低。不同粒径的微塑料添加对土壤N2O排放量和相关氮循环功能基因的影响差异较大。与CK处理相比，Nlp处理在10℃、20℃下显著增加了土壤N2O排放量的37.5%、838.7%（P＜0.001）。Nsp处理显著降低土壤中com2和nirK功能基因丰度、显著提高nirS功能基因丰度（P＜0.001）。相关性分析与随机森林分析结果表明，土壤N2O排放与温度和NO– 3-N含量存在显著正相关关系，与氨氧化古菌调控基因（AOA amoA）、nirK、nirS和nosZ功能基因丰度存在显著负相关关系（P＜0.05），且nosZ功能基因和温度是影响土壤N2O排放的主要因素。本研究结果可为微塑料富集对农田土壤N2O的排放机理探究以及风险评估提供科学依据。
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土壤温度预报方程研究进展
DOI: 10.11766/trxb202210220581
摘要：
土壤温度（尤其是地表温度）是陆地和大气之间相互作用中关键的物理量，在地球系统中扮演了十分重要的角色。土壤温度预报技术一直是陆面模式、数值天气预报和气候预测中核心科学问题。本文系统回顾了土壤温度预报方程的研究进展，从经典的热传导方程到考虑了土壤水分垂直运动物理过程的热传导-对流方程，从用单一正弦波逼近到用傅里叶级数逼近地表温度日变化，从假设对流参数无日变化为常数到考虑其日变化，着重概述了土壤热传导-对流方程的创建、改进及求解。最后，本文对热传导-对流方程在地表能量平衡、土壤水分垂直运动、水通量和地震、冻土热传输研究中的应用进行了回顾。同时指出，全相态的土壤水和植物根系对热传导-对流方程的影响是土壤温度预报方程未来的研究方向。
期刊介绍
主管单位： 中国科学院
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主编：徐仁扣
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