2014年第51卷第2期文章目次
> 综述与评论
2014, 51(2):207-215.
DOI: 10.11766/trxb201311100523
摘要:
综述了近年来可变电荷土壤化学研究的进展，着重总结了可变电荷土壤中的盐吸附、铁铝氧化物对土壤自然酸化的抑制作用和离子强度对离子专性吸附的影响等特殊化学现象及其微观机制的研究进展。用颗粒表面扩散层重叠导致有效电荷数量减小的原理解释了盐吸附现象和铁铝氧化物对土壤自然酸化的抑制作用。阐明了可变电荷土壤和矿物中介质离子强度影响离子专性吸附的机制，用四层吸附模型解释了离子专性吸附随离子强度增大而增加的现象，并根据胶体zeta电位随离子强度改变而变化的趋势进一步证明了离子强度增大使胶体专性吸附面上静电电位的绝对值减小，是离子专性吸附随离子强度增大而增加的主要原因。带电颗粒表面双电层结构和双电层相互作用的深入研究，有助于阐明可变电荷土壤中一些特殊化学现象的微观机理，从而进一步完善土壤化学理论。
综述了近年来可变电荷土壤化学研究的进展，着重总结了可变电荷土壤中的盐吸附、铁铝氧化物对土壤自然酸化的抑制作用和离子强度对离子专性吸附的影响等特殊化学现象及其微观机制的研究进展。用颗粒表面扩散层重叠导致有效电荷数量减小的原理解释了盐吸附现象和铁铝氧化物对土壤自然酸化的抑制作用。阐明了可变电荷土壤和矿物中介质离子强度影响离子专性吸附的机制，用四层吸附模型解释了离子专性吸附随离子强度增大而增加的现象，并根据胶体zeta电位随离子强度改变而变化的趋势进一步证明了离子强度增大使胶体专性吸附面上静电电位的绝对值减小，是离子专性吸附随离子强度增大而增加的主要原因。带电颗粒表面双电层结构和双电层相互作用的深入研究，有助于阐明可变电荷土壤中一些特殊化学现象的微观机理，从而进一步完善土壤化学理论。
2014, 51(2):216-225.
DOI: 10.11766/trxb201312110588
摘要:
目前人们提到的我国肥料利用率数据都是基于常规公式获得的当季肥料表观利用率的计算结果，并由此认定我国肥料利用率比较低。本文提出养分真实利用率的计算方法，养分真实利用率是作物吸收的养分占种植作物消耗的养分比例。养分来源既包括施用的各种肥料养分，也包括土壤贮存的养分，其公式为：作物吸收的养分量 / （施肥量 – 土壤养分的盈亏量）。养分真实利用率也可采用100%减去养分的损失率来计算，因各种途径未被作物吸收利用并离开耕层土壤的养分才是损失，而贮存在耕层土壤中的养分则不能算作损失。我国耕地土壤肥力的维持和作物吸收的养分都主要来自于各种肥料，因而养分真实利用率的计算公式，基本等同于肥料养分真实利用率的计算公式。利用这一新的公式，我国的肥料养分真实利用率无论是当季还是长期利用率都将远远高于当前文献报道的数据。新的算法获得的肥料养分利用率直接与肥料养分的损失率相对应，将有利于揭示肥料对粮食生产的实际贡献率和损失率，并推动土壤肥力的培育目标及施肥策略与养分损失率相对应，促进施肥技术向减少肥料损失的方向发展，而不是片面地提高目标不太明确却广泛使用的肥料表观利用率。未来大田作物的施肥量并不需要高度依赖测土施肥，而应主要依赖于作物生长对养分的消耗量和养分损失率来确定。
目前人们提到的我国肥料利用率数据都是基于常规公式获得的当季肥料表观利用率的计算结果，并由此认定我国肥料利用率比较低。本文提出养分真实利用率的计算方法，养分真实利用率是作物吸收的养分占种植作物消耗的养分比例。养分来源既包括施用的各种肥料养分，也包括土壤贮存的养分，其公式为：作物吸收的养分量 / （施肥量 – 土壤养分的盈亏量）。养分真实利用率也可采用100%减去养分的损失率来计算，因各种途径未被作物吸收利用并离开耕层土壤的养分才是损失，而贮存在耕层土壤中的养分则不能算作损失。我国耕地土壤肥力的维持和作物吸收的养分都主要来自于各种肥料，因而养分真实利用率的计算公式，基本等同于肥料养分真实利用率的计算公式。利用这一新的公式，我国的肥料养分真实利用率无论是当季还是长期利用率都将远远高于当前文献报道的数据。新的算法获得的肥料养分利用率直接与肥料养分的损失率相对应，将有利于揭示肥料对粮食生产的实际贡献率和损失率，并推动土壤肥力的培育目标及施肥策略与养分损失率相对应，促进施肥技术向减少肥料损失的方向发展，而不是片面地提高目标不太明确却广泛使用的肥料表观利用率。未来大田作物的施肥量并不需要高度依赖测土施肥，而应主要依赖于作物生长对养分的消耗量和养分损失率来确定。
2014, 51(2):226-237.
DOI: 10.11766/trxb201305070218
摘要:
泥炭湿地占全球陆地表面积的2%~3%和全球湿地面积的40%~70%，却存储3.0×1017~6.0×1017 g碳。以前有关泥炭湿地碳储量的研究主要偏重于土壤，尤其在北方，缺乏对植被和枯枝落叶层的综合报道。本文综述了近些年来全球泥炭地碳储量(土壤碳储量、植被碳储量和枯枝落叶层碳储量)核算的研究进展。目前，全球泥炭地碳储量的核算仍存在较大的不确定性，其主要原因是全球泥炭地碳储量核算方法的数据信息不足，缺乏植被生物量、地表凋落物、碳质量分数、深度、容重和面积等全面数据，尤其是关于全球泥炭地面积较大的地区或国家；其次，人为干扰活动也进一步增加了全球泥炭地碳储量估算的不确定性，使得碳储量估算变得更困难。我国湿地面积居亚洲第一，世界第四，然而泥炭地/湿地有机碳储量估算与其他国家比较，相差较大，数据信息不足且存在较大波动。因此，为了提高泥炭湿地碳储量的估计精度和预测陆地生态系统应对气候变化响应机制的准确性，进一步加大泥炭地碳储量研究是非常必要的。
泥炭湿地占全球陆地表面积的2%~3%和全球湿地面积的40%~70%，却存储3.0×1017~6.0×1017 g碳。以前有关泥炭湿地碳储量的研究主要偏重于土壤，尤其在北方，缺乏对植被和枯枝落叶层的综合报道。本文综述了近些年来全球泥炭地碳储量(土壤碳储量、植被碳储量和枯枝落叶层碳储量)核算的研究进展。目前，全球泥炭地碳储量的核算仍存在较大的不确定性，其主要原因是全球泥炭地碳储量核算方法的数据信息不足，缺乏植被生物量、地表凋落物、碳质量分数、深度、容重和面积等全面数据，尤其是关于全球泥炭地面积较大的地区或国家；其次，人为干扰活动也进一步增加了全球泥炭地碳储量估算的不确定性，使得碳储量估算变得更困难。我国湿地面积居亚洲第一，世界第四，然而泥炭地/湿地有机碳储量估算与其他国家比较，相差较大，数据信息不足且存在较大波动。因此，为了提高泥炭湿地碳储量的估计精度和预测陆地生态系统应对气候变化响应机制的准确性，进一步加大泥炭地碳储量研究是非常必要的。
> 研究论文
2014, 51(2):238-246.
DOI: 10.11766/trxb201301150031
摘要:
为研究北京地区红色黏土的成土过程及其系统分类，选取6个发育在石灰岩类和花岗岩类母岩上的红色黏土剖面，研究了土壤剖面形态、理化性质、黏土矿物组成等，并分析了其成土条件和发生过程。结果表明：所有土壤剖面的土壤结构体面上均有黏粒胶膜，通体无石灰反应，铁的游离度高，活化度低。石灰岩类发育的红色黏土质地更细，其土壤黏粒游离铁较多，颜色更红，结构体团聚程度更强。花岗岩发育的红色黏土因含有大量难以风化的石英，因而含有较多的砂粒，结构体团聚程度较低。这些土壤形成过程中发生了强烈的黏化和铁质化作用，可以推断其是在古湿热气候条件下形成的。而目前土壤的pH呈微碱或中性，交换性盐基离子以Ca2 为主，盐基饱和度较高，则是受现代黄土降尘的影响，发生了复盐基过程的结果。在此基础上，依据《中国土壤系统分类检索（第三版）》确定的原则和方法，确定研究剖面分属于淋溶土纲下的4个不同亚类。
为研究北京地区红色黏土的成土过程及其系统分类，选取6个发育在石灰岩类和花岗岩类母岩上的红色黏土剖面，研究了土壤剖面形态、理化性质、黏土矿物组成等，并分析了其成土条件和发生过程。结果表明：所有土壤剖面的土壤结构体面上均有黏粒胶膜，通体无石灰反应，铁的游离度高，活化度低。石灰岩类发育的红色黏土质地更细，其土壤黏粒游离铁较多，颜色更红，结构体团聚程度更强。花岗岩发育的红色黏土因含有大量难以风化的石英，因而含有较多的砂粒，结构体团聚程度较低。这些土壤形成过程中发生了强烈的黏化和铁质化作用，可以推断其是在古湿热气候条件下形成的。而目前土壤的pH呈微碱或中性，交换性盐基离子以Ca2 为主，盐基饱和度较高，则是受现代黄土降尘的影响，发生了复盐基过程的结果。在此基础上，依据《中国土壤系统分类检索（第三版）》确定的原则和方法，确定研究剖面分属于淋溶土纲下的4个不同亚类。
2014, 51(2):247-254.
DOI: 10.11766/trxb201305200247
摘要:
实现土壤有机碳（SOC）动态模拟结果的不确定性定量评价是农田管理决策成败的关键之一。采用贝叶斯推断和马尔科夫链蒙特卡洛方法（MCMC），对DNDC模型模拟江苏省宜兴市一个具有22年稻-麦轮作历史的田块的SOC动态变化，进行模型参数校正和模拟结果的不确定性定量评价。结果表明，DNDC模型适宜长期监测田块的SOC动态变化的模拟，但模型的模拟结果存在一定的不确定性；在DNDC模型输入参数数据质量不明的情况下，利用贝叶斯推断和MCMC方法能够有效地实现模型输入参数的自动校正和SOC模拟结果不确定性的定量评价，从而为实现区域或国家尺度农田SOC动态模拟的不确定性定量评价提供理论和方法依据。
实现土壤有机碳（SOC）动态模拟结果的不确定性定量评价是农田管理决策成败的关键之一。采用贝叶斯推断和马尔科夫链蒙特卡洛方法（MCMC），对DNDC模型模拟江苏省宜兴市一个具有22年稻-麦轮作历史的田块的SOC动态变化，进行模型参数校正和模拟结果的不确定性定量评价。结果表明，DNDC模型适宜长期监测田块的SOC动态变化的模拟，但模型的模拟结果存在一定的不确定性；在DNDC模型输入参数数据质量不明的情况下，利用贝叶斯推断和MCMC方法能够有效地实现模型输入参数的自动校正和SOC模拟结果不确定性的定量评价，从而为实现区域或国家尺度农田SOC动态模拟的不确定性定量评价提供理论和方法依据。
2014, 51(2):255-262.
DOI: 10.11766/trxb201305310273
摘要:
结合线源测量方法，在Lewis-Milne方程的基础上推导出了本文作者提出的土壤入渗性能线源入流计算模型的近似解析解。进行了线源入渗测量室内试验，利用数值算法及近似算法分别计算得到了土壤入渗过程。将计算结果与双环法进行了比较，同时利用水量平衡原理，通过比较入渗水量与实际总供水量得到不同计算模型的相对误差。其中数值解为7.21%~14.8%；解析解较低，为3.31%~12.4%。本研究可以直接得到土壤入渗性能及累计入渗量的时间方程，为降雨产汇流过程、灌溉系统设计与管理等相关研究提供了非常有效的工具。
结合线源测量方法，在Lewis-Milne方程的基础上推导出了本文作者提出的土壤入渗性能线源入流计算模型的近似解析解。进行了线源入渗测量室内试验，利用数值算法及近似算法分别计算得到了土壤入渗过程。将计算结果与双环法进行了比较，同时利用水量平衡原理，通过比较入渗水量与实际总供水量得到不同计算模型的相对误差。其中数值解为7.21%~14.8%；解析解较低，为3.31%~12.4%。本研究可以直接得到土壤入渗性能及累计入渗量的时间方程，为降雨产汇流过程、灌溉系统设计与管理等相关研究提供了非常有效的工具。
2014, 51(2):263-269.
DOI: 10.11766/trxb201212180517
摘要:
将纳米材料应用于土壤物理学领域是该领域的一个新的突破，对减少土壤水分流失、提高土壤水肥利用效率、优化土壤物理结构有着重要的意义。基于扰动黄绵土土柱室内一维入渗试验，研究了纳米碳含量（质量含量分别为0、0.001、0.005、0.007、0.010g g-1）对扰动黄绵土的水分入渗过程及饱和导水率的影响。结果表明：(1)纳米碳对扰动黄绵土水分入渗有显著影响。一定入渗历时内，随着纳米碳含量增大，累积入渗量及湿润锋推进速率均呈显著减小趋势。(2)Kostiakov公式和Philip方程均能较好地描述添加纳米碳的扰动黄绵土累积入渗量随时间的变化过程。其中，Kostiakov公式拟合精度更高。(3)湿润锋随时间变化符合幂函数关系。(4)纳米碳对扰动黄绵土的饱和质量含水量和饱和导水率影响同样显著。随纳米碳含量增加，前者增大，后者减小，与纳米碳含量变化分别符合二项式和指数函数关系。
将纳米材料应用于土壤物理学领域是该领域的一个新的突破，对减少土壤水分流失、提高土壤水肥利用效率、优化土壤物理结构有着重要的意义。基于扰动黄绵土土柱室内一维入渗试验，研究了纳米碳含量（质量含量分别为0、0.001、0.005、0.007、0.010g g-1）对扰动黄绵土的水分入渗过程及饱和导水率的影响。结果表明：(1)纳米碳对扰动黄绵土水分入渗有显著影响。一定入渗历时内，随着纳米碳含量增大，累积入渗量及湿润锋推进速率均呈显著减小趋势。(2)Kostiakov公式和Philip方程均能较好地描述添加纳米碳的扰动黄绵土累积入渗量随时间的变化过程。其中，Kostiakov公式拟合精度更高。(3)湿润锋随时间变化符合幂函数关系。(4)纳米碳对扰动黄绵土的饱和质量含水量和饱和导水率影响同样显著。随纳米碳含量增加，前者增大，后者减小，与纳米碳含量变化分别符合二项式和指数函数关系。
2014, 51(2):270-277.
DOI: 10.11766/trxb201303140117
摘要:
通过设置不同的葡萄糖/腐殖酸配比模拟还原性土壤体系，考察长期（约74 d）淹水培养过程中铁锰元素在土壤溶液/矿物相中的分布形态演变。结果表明：在淹水培养初期，葡萄糖的添加可以促进铁锰离子的还原溶出，同时土壤中可交换态和酸可提取态铁、以及可交换态锰的含量也会随之增加；而腐殖酸的添加则会促进土壤中可氧化态铁/锰含量的升高。随着培养时间的增加，铁锰离子浓度及各个土壤提取形态的铁锰含量大多呈现降低趋势，铁锰元素逐渐转化成提取性更低的矿物形态。因此，淹水环境中铁锰还原溶出-分布形态演变受到土壤中有机物质种类和含量的显著影响，呈现出不同的金属移动性和生物有效性。
通过设置不同的葡萄糖/腐殖酸配比模拟还原性土壤体系，考察长期（约74 d）淹水培养过程中铁锰元素在土壤溶液/矿物相中的分布形态演变。结果表明：在淹水培养初期，葡萄糖的添加可以促进铁锰离子的还原溶出，同时土壤中可交换态和酸可提取态铁、以及可交换态锰的含量也会随之增加；而腐殖酸的添加则会促进土壤中可氧化态铁/锰含量的升高。随着培养时间的增加，铁锰离子浓度及各个土壤提取形态的铁锰含量大多呈现降低趋势，铁锰元素逐渐转化成提取性更低的矿物形态。因此，淹水环境中铁锰还原溶出-分布形态演变受到土壤中有机物质种类和含量的显著影响，呈现出不同的金属移动性和生物有效性。
2014, 51(2):278-285.
DOI: 10.11766/trxb201307130335
摘要:
研究我国南方两类典型土壤（红壤和棕色石灰土）对五价锑[Sb(V)]的等温吸附、动力学吸附-解吸过程，比较常用动力学方程对吸附动态曲线的拟合效果，采用分级提取方法分析锑在土壤中的结合形态。试验结果表明，酸性红壤对Sb(V)的吸附量（13.8 μmol g-1）和吸附速度（0.58 μmol g-1 h-1）均大于棕色石灰土（9.19 μmol g-1; 0.38 μmol g-1 h-1），Sb(V)在红壤表面吸附是一个快速不可逆过程。锑主要以结合较强的Fe、Al氧化物结合态和残渣态存留在两种土壤中，专性和非专性吸附形态含量很低，也说明锑在土壤中以不可逆吸持为主。比较4种动力学吸附方程对实验结果的拟合程度发现，对于红壤而言，浓度较高的情况下Elovich方程（R2=0.96）的拟合性较好，浓度较低的情况下拟二阶动力学方程（R2=0.97、1.00）的拟合性较好；而对于棕色石灰土，在3种浓度下，双常数方程（R2=0.96、0.94、0.93）的拟合性均较好。
研究我国南方两类典型土壤（红壤和棕色石灰土）对五价锑[Sb(V)]的等温吸附、动力学吸附-解吸过程，比较常用动力学方程对吸附动态曲线的拟合效果，采用分级提取方法分析锑在土壤中的结合形态。试验结果表明，酸性红壤对Sb(V)的吸附量（13.8 μmol g-1）和吸附速度（0.58 μmol g-1 h-1）均大于棕色石灰土（9.19 μmol g-1; 0.38 μmol g-1 h-1），Sb(V)在红壤表面吸附是一个快速不可逆过程。锑主要以结合较强的Fe、Al氧化物结合态和残渣态存留在两种土壤中，专性和非专性吸附形态含量很低，也说明锑在土壤中以不可逆吸持为主。比较4种动力学吸附方程对实验结果的拟合程度发现，对于红壤而言，浓度较高的情况下Elovich方程（R2=0.96）的拟合性较好，浓度较低的情况下拟二阶动力学方程（R2=0.97、1.00）的拟合性较好；而对于棕色石灰土，在3种浓度下，双常数方程（R2=0.96、0.94、0.93）的拟合性均较好。
2014, 51(2):286-294.
DOI: 10.11766/trxb201305240257
摘要:
在浙江慈溪地区，由于不同时期围海造田形成了具有长时间尺度序列的典型水稻土和旱地土壤，为研究长期的土壤氮素生物地球化学循环过程提供了很好的对象。本研究运用封管水解Bremner法测定了不同种植年限下土壤氨基酸氮、氨基糖氮、氨态氮、未知氮等酸解性有机氮组分，以探究不同种植年限和种植方式对土壤有机氮组分的影响。结果显示，旱地土壤的不同氮组分含量仅为水稻土相对应氮组分含量的50%~60%，水稻种植较旱地更利于土壤氮素的保存和利用。从长时间尺度来看，除氨基酸氮和水稻土氨基糖氮外，有机氮各组分含量随时间呈指数变化趋势，水稻土主要呈增加趋势，而旱地土壤则表现为降低趋势。该地区土壤氨基酸氮占全氮比例为23.5%~29.3%，氨基糖氮比例为6.0%~7.6%，氨态氮为21.0%~28.8%，未知氮为13.0%~21.1%，不同种植方式和种植年限对土壤主要有机氮组分所占全氮比例影响不大。
在浙江慈溪地区，由于不同时期围海造田形成了具有长时间尺度序列的典型水稻土和旱地土壤，为研究长期的土壤氮素生物地球化学循环过程提供了很好的对象。本研究运用封管水解Bremner法测定了不同种植年限下土壤氨基酸氮、氨基糖氮、氨态氮、未知氮等酸解性有机氮组分，以探究不同种植年限和种植方式对土壤有机氮组分的影响。结果显示，旱地土壤的不同氮组分含量仅为水稻土相对应氮组分含量的50%~60%，水稻种植较旱地更利于土壤氮素的保存和利用。从长时间尺度来看，除氨基酸氮和水稻土氨基糖氮外，有机氮各组分含量随时间呈指数变化趋势，水稻土主要呈增加趋势，而旱地土壤则表现为降低趋势。该地区土壤氨基酸氮占全氮比例为23.5%~29.3%，氨基糖氮比例为6.0%~7.6%，氨态氮为21.0%~28.8%，未知氮为13.0%~21.1%，不同种植方式和种植年限对土壤主要有机氮组分所占全氮比例影响不大。
2014, 51(2):295-305.
DOI: 10.11766/trxb201305200245
摘要:
以国抗棉GK12号为供试材料，以等养分量复合肥作对照，研究不同控释肥施用量对大田棉花生长和土壤肥力的影响。结果表明，控释肥处理的棉花株高、茎粗、叶面积均较普通复合肥具有优势。控释肥对大田果枝数、桃数影响显著。在施氮量为75 kg hm-2 和150 kg hm-2条件下，控释肥处理的棉花产量较复合肥处理分别增加18.9%和13.6%。在多个棉花生育期，与复合肥处理相比，控释肥处理提高了0~20 cm和20~40 cm土层硝态氮含量，未对土壤的铵态氮含量造成显著影响，土壤中有效磷和速效钾含量与普通复肥处理间未出现显著的差异。
以国抗棉GK12号为供试材料，以等养分量复合肥作对照，研究不同控释肥施用量对大田棉花生长和土壤肥力的影响。结果表明，控释肥处理的棉花株高、茎粗、叶面积均较普通复合肥具有优势。控释肥对大田果枝数、桃数影响显著。在施氮量为75 kg hm-2 和150 kg hm-2条件下，控释肥处理的棉花产量较复合肥处理分别增加18.9%和13.6%。在多个棉花生育期，与复合肥处理相比，控释肥处理提高了0~20 cm和20~40 cm土层硝态氮含量，未对土壤的铵态氮含量造成显著影响，土壤中有效磷和速效钾含量与普通复肥处理间未出现显著的差异。
2014, 51(2):306-313.
DOI: 10.11766/trxb201309020393
摘要:
采用田间试验研究了稻草覆盖等量施肥条件下，配施控释肥（controlled release fertilizer, CRF）20%（MF20）、40%（MF40）、60%（MF60）、传统一次施肥（MF0）、不施肥（CK1）以及无覆盖分次施肥（CK2）对花生产量、氮素吸收利用及土壤有效氮平衡的影响。结果表明：在一次性施肥条件下，配施20%控释肥（MF20）处理，花生产量最佳，达到分次施肥产量水平，过多配施控释肥将影响产量；氮素表观利用率随控释肥配施比例的增大先增加后降低，MF20处理氮肥表观利用率最高（57.39%），分别较MF0和CK2处理增加20.94%和3.84%。MF20处理氮肥农学利用率、偏生产力、氮素吸收效率以及花生吸氮量均最高，但随着控释肥配施比例的增加均呈降低趋势，而氮素表观损失率的变化趋势相反。土壤氮盈余则随着控释肥比例增大而明显增加。综合有效氮平衡，本试验的土壤条件下，减氮施肥技术对挖掘花生自身固氮潜力、提高肥料利用率、保证红壤区花生高产稳产等具有重要的意义。
采用田间试验研究了稻草覆盖等量施肥条件下，配施控释肥（controlled release fertilizer, CRF）20%（MF20）、40%（MF40）、60%（MF60）、传统一次施肥（MF0）、不施肥（CK1）以及无覆盖分次施肥（CK2）对花生产量、氮素吸收利用及土壤有效氮平衡的影响。结果表明：在一次性施肥条件下，配施20%控释肥（MF20）处理，花生产量最佳，达到分次施肥产量水平，过多配施控释肥将影响产量；氮素表观利用率随控释肥配施比例的增大先增加后降低，MF20处理氮肥表观利用率最高（57.39%），分别较MF0和CK2处理增加20.94%和3.84%。MF20处理氮肥农学利用率、偏生产力、氮素吸收效率以及花生吸氮量均最高，但随着控释肥配施比例的增加均呈降低趋势，而氮素表观损失率的变化趋势相反。土壤氮盈余则随着控释肥比例增大而明显增加。综合有效氮平衡，本试验的土壤条件下，减氮施肥技术对挖掘花生自身固氮潜力、提高肥料利用率、保证红壤区花生高产稳产等具有重要的意义。
2014, 51(2):314-324.
DOI: 10.11766/trxb201303210133
摘要:
利用中国农业科学院红壤实验站开始于1982年的水稻长期定位试验，研究长期有机无机肥配施对水稻产量及土壤速效氮、磷、钾含量的动态变化（1982—2011年）特征。29年研究结果表明：长期有机无机肥配施（NPKM）能提高水稻产量，培肥地力。长期施用化肥（NPK）导致水稻产量下降。稻谷产量随着施肥量的增加而增加。在等氮投入情况下，增施化学磷肥的增产效应要高于化学钾肥，且早稻表现尤为明显；长期单施有机肥和单施化肥对稻谷产量的影响没有显著差异。随着施肥时间的延长，各处理水稻产量差异越显著。各施肥处理土壤碱解氮增加速率表现为慢-快-慢三个阶段，有机肥的施用相较单施化肥，能够显著提高土壤碱解氮含量（p<0.05）。土壤有效磷的累积主要与化学磷肥的施用有关，各施肥处理土壤有效磷历年平均含量变化趋势为：NPKM、NPM、PKM > NPK > M、NKM（p<0.01）；土壤速效钾以有机肥和化学钾肥配施的处理（NPKM、NKM、PKM）增加最快，单施化学肥料的处理（NPK）增加最慢。随着氮、磷施用量的增加，土壤中氮、磷素出现盈余，但NPKM处理相比其他处理能够有效降低盈余量；各处理土壤中钾素均表现为亏缺状态，红壤性水稻田至少每年应补充投入钾素200 kg hm-2才能基本维持土壤钾素平衡。
利用中国农业科学院红壤实验站开始于1982年的水稻长期定位试验，研究长期有机无机肥配施对水稻产量及土壤速效氮、磷、钾含量的动态变化（1982—2011年）特征。29年研究结果表明：长期有机无机肥配施（NPKM）能提高水稻产量，培肥地力。长期施用化肥（NPK）导致水稻产量下降。稻谷产量随着施肥量的增加而增加。在等氮投入情况下，增施化学磷肥的增产效应要高于化学钾肥，且早稻表现尤为明显；长期单施有机肥和单施化肥对稻谷产量的影响没有显著差异。随着施肥时间的延长，各处理水稻产量差异越显著。各施肥处理土壤碱解氮增加速率表现为慢-快-慢三个阶段，有机肥的施用相较单施化肥，能够显著提高土壤碱解氮含量（p<0.05）。土壤有效磷的累积主要与化学磷肥的施用有关，各施肥处理土壤有效磷历年平均含量变化趋势为：NPKM、NPM、PKM > NPK > M、NKM（p<0.01）；土壤速效钾以有机肥和化学钾肥配施的处理（NPKM、NKM、PKM）增加最快，单施化学肥料的处理（NPK）增加最慢。随着氮、磷施用量的增加，土壤中氮、磷素出现盈余，但NPKM处理相比其他处理能够有效降低盈余量；各处理土壤中钾素均表现为亏缺状态，红壤性水稻田至少每年应补充投入钾素200 kg hm-2才能基本维持土壤钾素平衡。
2014, 51(2):325-334.
DOI: 10.11766/trxb201302270090
摘要:
以室内模拟的方法研究了好气、淹水和干湿交替3种水分条件下有机物料碳在红壤水稻土中分解和分布的差异。试验结果表明，干湿交替条件下有机物料的分解速率最高，好气条件下次之，淹水条件下较低。好气和淹水条件下添加物料促进土壤原有有机碳的矿化，产生正激发效应，而干湿交替条件显著抑制了土壤原有有机碳的矿化，呈负激发效应，随着培养时间的延长激发效应减弱。干湿交替条件下添加有机物料处理的土壤胡敏酸（Humic acid，HA）色调系数和E4/E6比值显著低于淹水和好气条件，淹水培养使土壤胡敏酸的结构简单化，干湿交替使胡敏酸芳构化和腐殖化程度增加，结构复杂化。有机物料碳在土壤腐殖质组分中的分配比例显示，干湿交替和好气条件促进了胡敏酸的形成，提高了土壤原有富里酸（Fulvic acid，FA）组分的转化和胡敏酸组分的分解；淹水条件下物料碳在富里酸组分中分布比例较高，且抑制了土壤原有胡敏酸组分的分解。有机物料碳在＞0.053 mm 粒级团聚体中分布比例较大，干湿交替和淹水条件下更为明显。
以室内模拟的方法研究了好气、淹水和干湿交替3种水分条件下有机物料碳在红壤水稻土中分解和分布的差异。试验结果表明，干湿交替条件下有机物料的分解速率最高，好气条件下次之，淹水条件下较低。好气和淹水条件下添加物料促进土壤原有有机碳的矿化，产生正激发效应，而干湿交替条件显著抑制了土壤原有有机碳的矿化，呈负激发效应，随着培养时间的延长激发效应减弱。干湿交替条件下添加有机物料处理的土壤胡敏酸（Humic acid，HA）色调系数和E4/E6比值显著低于淹水和好气条件，淹水培养使土壤胡敏酸的结构简单化，干湿交替使胡敏酸芳构化和腐殖化程度增加，结构复杂化。有机物料碳在土壤腐殖质组分中的分配比例显示，干湿交替和好气条件促进了胡敏酸的形成，提高了土壤原有富里酸（Fulvic acid，FA）组分的转化和胡敏酸组分的分解；淹水条件下物料碳在富里酸组分中分布比例较高，且抑制了土壤原有胡敏酸组分的分解。有机物料碳在＞0.053 mm 粒级团聚体中分布比例较大，干湿交替和淹水条件下更为明显。
2014, 51(2):335-341.
DOI: 10.11766/trxb201305060217
摘要:
设施蔬菜种植易引起土壤酸化和次生盐渍化及土传疾病的发生，严重影响蔬菜生产的可持续发展，亟需发展快速有效改良退化土壤的方法和技术。通过盆栽试验，比较研究了稻草、黑麦草和鸡粪用量分别为1%、3%和7%时，淹水15 d改良退化设施蔬菜地土壤的效果。结果表明，与不淹水不加有机物料处理(CKd)和淹水不加有机物料处理(CKf)相比，淹水添加有机物料加速土壤Eh的下降，能有效消除土壤积累的硝态氮，降低硫酸根含量，显著提高土壤pH，其变化幅度随有机物料添加量的增加而增大。退化设施蔬菜地土壤改良后，除稻草和鸡粪添加量为7%处理外，各有机物料处理黄瓜长势和产量均高于CKd和CKf处理。有机物料对退化土壤的改良效果表现为黑麦草>稻草>鸡粪，而有机物料添加量增大，并不显著改善黄瓜长势和提高产量。
设施蔬菜种植易引起土壤酸化和次生盐渍化及土传疾病的发生，严重影响蔬菜生产的可持续发展，亟需发展快速有效改良退化土壤的方法和技术。通过盆栽试验，比较研究了稻草、黑麦草和鸡粪用量分别为1%、3%和7%时，淹水15 d改良退化设施蔬菜地土壤的效果。结果表明，与不淹水不加有机物料处理(CKd)和淹水不加有机物料处理(CKf)相比，淹水添加有机物料加速土壤Eh的下降，能有效消除土壤积累的硝态氮，降低硫酸根含量，显著提高土壤pH，其变化幅度随有机物料添加量的增加而增大。退化设施蔬菜地土壤改良后，除稻草和鸡粪添加量为7%处理外，各有机物料处理黄瓜长势和产量均高于CKd和CKf处理。有机物料对退化土壤的改良效果表现为黑麦草>稻草>鸡粪，而有机物料添加量增大，并不显著改善黄瓜长势和提高产量。
2014, 51(2):342-350.
DOI: 10.11766/trxb201304190186
摘要:
水分是影响土壤活性碳库和惰性碳库周转过程的主导因子，而土壤有机碳的周转速率会对气候变化造成潜在的重要影响。以农田水稻土为供试土壤，通过培育试验研究了干湿交替过程对土壤有机碳矿化的影响，并利用两库叠加模型对土壤不同碳库及其降解动力学进行初步评估。结果表明：干湿交替激发了土壤呼吸，增加了土壤微生物代谢活性。三次湿润过程对土壤呼吸的激发量分别为119.3%、159.5%和87.3%，激发效应随干湿交替频率的增加先升高后降低。多次干湿交替后，土壤累积CO2释放量低于恒湿土壤，湿润所引起的激发的矿化量不足以弥补干旱期降低的矿化量。在湿润的数小时内，土壤溶解性有机碳含量先升高后降低。干湿交替提升了土壤活性碳库的降解速率，降低了惰性碳库的降解速率，湿润后土壤活性碳库显著增加。多次干湿交替降低了土壤真菌/细菌比，使土壤微生物群落结构发生变化，细菌成为优势种群。
水分是影响土壤活性碳库和惰性碳库周转过程的主导因子，而土壤有机碳的周转速率会对气候变化造成潜在的重要影响。以农田水稻土为供试土壤，通过培育试验研究了干湿交替过程对土壤有机碳矿化的影响，并利用两库叠加模型对土壤不同碳库及其降解动力学进行初步评估。结果表明：干湿交替激发了土壤呼吸，增加了土壤微生物代谢活性。三次湿润过程对土壤呼吸的激发量分别为119.3%、159.5%和87.3%，激发效应随干湿交替频率的增加先升高后降低。多次干湿交替后，土壤累积CO2释放量低于恒湿土壤，湿润所引起的激发的矿化量不足以弥补干旱期降低的矿化量。在湿润的数小时内，土壤溶解性有机碳含量先升高后降低。干湿交替提升了土壤活性碳库的降解速率，降低了惰性碳库的降解速率，湿润后土壤活性碳库显著增加。多次干湿交替降低了土壤真菌/细菌比，使土壤微生物群落结构发生变化，细菌成为优势种群。
2014, 51(2):351-359.
DOI: 10.11766/trxb201302070074
摘要:
通过33年施肥试验研究了不同施磷处理对山原红壤中磷素形态转化及含量的影响。结果表明，长期施用磷肥增加了红壤中全磷和速效磷的含量；施磷处理下土壤表层无机磷、有机磷显著积累。不同施肥处理下土壤无机磷组分均以Fe-P为主，占总量的50%左右；相关分析表明无机磷组分中的Fe-P、Al-P与速效磷分别呈极显著（r=0.908）、显著正相关（r=0.706），表明Fe-P、Al-P为山原红壤的有效磷源。对于土壤有机磷而言，所有施肥处理的土壤中稳性有机磷比例最高，其次为中等活性有机磷，再次为高稳性有机磷，活性有机磷最低，前二者占有机磷总量的90%左右。有机磷组分与速效磷的相关性分析结果表明，中等活性有机磷、中稳性有机磷分别与土壤速效磷呈极显著正相关（r=0.861、显著正相关（r=0.840）。说明中等活性有机磷和中稳性有机磷是土壤速效磷的主要来源。增施磷肥尤其是氮、磷、钾肥与农家肥配施后，可促进其他形态有机磷向有利于作物吸收的中等活性有机磷、中稳性有机磷转变。
通过33年施肥试验研究了不同施磷处理对山原红壤中磷素形态转化及含量的影响。结果表明，长期施用磷肥增加了红壤中全磷和速效磷的含量；施磷处理下土壤表层无机磷、有机磷显著积累。不同施肥处理下土壤无机磷组分均以Fe-P为主，占总量的50%左右；相关分析表明无机磷组分中的Fe-P、Al-P与速效磷分别呈极显著（r=0.908）、显著正相关（r=0.706），表明Fe-P、Al-P为山原红壤的有效磷源。对于土壤有机磷而言，所有施肥处理的土壤中稳性有机磷比例最高，其次为中等活性有机磷，再次为高稳性有机磷，活性有机磷最低，前二者占有机磷总量的90%左右。有机磷组分与速效磷的相关性分析结果表明，中等活性有机磷、中稳性有机磷分别与土壤速效磷呈极显著正相关（r=0.861、显著正相关（r=0.840）。说明中等活性有机磷和中稳性有机磷是土壤速效磷的主要来源。增施磷肥尤其是氮、磷、钾肥与农家肥配施后，可促进其他形态有机磷向有利于作物吸收的中等活性有机磷、中稳性有机磷转变。
2014, 51(2):360-372.
DOI: 10.11766/trxb201307280354
摘要:
以水稻田田间定位试验为研究对象，利用三维荧光光谱技术（3D EEMs）和454测序技术，采集4个施磷水平（0、30、60、90 kg hm-2a-1）土壤，测定其有机碳矿化、溶解有机碳（DOC）组成和结构特征及细菌群落结构和丰度的变化。结果显示：水田施磷增加了土壤速效磷（Olsen-P），从而提高了土壤DOC含量，加速了有机碳的矿化速率和累积矿化量。3D EEMs 结果表明，施磷分别显著增加了荧光指数和鲜度指数值1%～10%和3%～21%，而降低了腐殖化指数，且与土壤生化性质（Olsen-P、DOC和β-葡萄糖苷酶）具有显著相关性。说明施磷通过提高Olsen-P，促进了微生物源DOC的生成，同时降低了DOC的芳香化程度、分子量及腐殖化程度，从而提高了DOC生物可降解性。同时，施磷提高了细菌群落的丰度和多样性，特别是磷诱导了多种具有碳降解功能细菌的增加，从而加速了复杂有机碳的降解和甲烷氧化。此外，主成分分析表明稻田磷素施用量在30～60 kg hm-2a-1时对土壤有机碳矿化及细菌群落多样性的提高作用最为明显。因此，适度施磷能显著提高涉碳降解微生物的活性，从而提高DOC的生物可降解性，加速有机碳的矿化速率，促进稻田土壤有机碳循环。
以水稻田田间定位试验为研究对象，利用三维荧光光谱技术（3D EEMs）和454测序技术，采集4个施磷水平（0、30、60、90 kg hm-2a-1）土壤，测定其有机碳矿化、溶解有机碳（DOC）组成和结构特征及细菌群落结构和丰度的变化。结果显示：水田施磷增加了土壤速效磷（Olsen-P），从而提高了土壤DOC含量，加速了有机碳的矿化速率和累积矿化量。3D EEMs 结果表明，施磷分别显著增加了荧光指数和鲜度指数值1%～10%和3%～21%，而降低了腐殖化指数，且与土壤生化性质（Olsen-P、DOC和β-葡萄糖苷酶）具有显著相关性。说明施磷通过提高Olsen-P，促进了微生物源DOC的生成，同时降低了DOC的芳香化程度、分子量及腐殖化程度，从而提高了DOC生物可降解性。同时，施磷提高了细菌群落的丰度和多样性，特别是磷诱导了多种具有碳降解功能细菌的增加，从而加速了复杂有机碳的降解和甲烷氧化。此外，主成分分析表明稻田磷素施用量在30～60 kg hm-2a-1时对土壤有机碳矿化及细菌群落多样性的提高作用最为明显。因此，适度施磷能显著提高涉碳降解微生物的活性，从而提高DOC的生物可降解性，加速有机碳的矿化速率，促进稻田土壤有机碳循环。
2014, 51(2):373-380.
DOI: 10.11766/trxb201302250083
摘要:
采用以磷酸铝为磷源的蒙金娜（PVK）液体培养基研究了从红壤土中筛选出的4种溶磷菌的溶磷效果，选出其中的优势菌株B1，并对其溶磷机理做出初步探讨。结果表明，所筛选出的4株溶磷菌在液体培养条件下均有显著的溶磷效果，其中菌株B1在培养4d后有效溶磷量最大，达到292.8 mg L-1。各处理培养液pH在培养期间均有显著下降，pH从7.0下降至3.2~4.7。高效液相色谱测定发现，各菌株培养液中有机酸的种类与含量随培养时间变化而不同，其中菌株B1主要分泌草酸和苹果酸，培养1d后有机酸总量可达到5 mmol L-1；通过添加有机酸对磷酸铝活化的试验表明，分泌有机酸溶磷仅是菌株B1溶磷机制之一，可能还存在其他溶磷机制。菌株B1生长的适宜pH范围为5~9，最适培养温度为30℃，100ml三角瓶的最适装液量为30~40ml。经鉴定，菌株B1与苏云金芽孢杆菌有99.9%的相似性。
采用以磷酸铝为磷源的蒙金娜（PVK）液体培养基研究了从红壤土中筛选出的4种溶磷菌的溶磷效果，选出其中的优势菌株B1，并对其溶磷机理做出初步探讨。结果表明，所筛选出的4株溶磷菌在液体培养条件下均有显著的溶磷效果，其中菌株B1在培养4d后有效溶磷量最大，达到292.8 mg L-1。各处理培养液pH在培养期间均有显著下降，pH从7.0下降至3.2~4.7。高效液相色谱测定发现，各菌株培养液中有机酸的种类与含量随培养时间变化而不同，其中菌株B1主要分泌草酸和苹果酸，培养1d后有机酸总量可达到5 mmol L-1；通过添加有机酸对磷酸铝活化的试验表明，分泌有机酸溶磷仅是菌株B1溶磷机制之一，可能还存在其他溶磷机制。菌株B1生长的适宜pH范围为5~9，最适培养温度为30℃，100ml三角瓶的最适装液量为30~40ml。经鉴定，菌株B1与苏云金芽孢杆菌有99.9%的相似性。
2014, 51(2):381-388.
DOI: 10.11766/trxb201303150120
摘要:
为了寻求钾肥替代技术，从江西红壤中筛选到一株解钾效率为27.62%的高效解钾菌株G4，结合菌落形态特征、生理生化特性、16S rDNA序列分析，初步鉴定为类芽孢杆菌属（Paenibacillus sp.）；通过单因素试验与正交试验对G4的发酵条件进行优化，结果表明G4的最佳发酵条件为：麦芽糖1%（w/v）、蛋白胨0.2%（w/v）、磷酸氢二钾 0.05%（w/v）、培养温度25 ℃、初始pH7.5、装液量80 ml/250 ml（250 ml三角瓶装液量为80 ml）、培养时间48 h、接种量7%。G4有较强的解钾能力，有望用于微生物肥料的开发。
为了寻求钾肥替代技术，从江西红壤中筛选到一株解钾效率为27.62%的高效解钾菌株G4，结合菌落形态特征、生理生化特性、16S rDNA序列分析，初步鉴定为类芽孢杆菌属（Paenibacillus sp.）；通过单因素试验与正交试验对G4的发酵条件进行优化，结果表明G4的最佳发酵条件为：麦芽糖1%（w/v）、蛋白胨0.2%（w/v）、磷酸氢二钾 0.05%（w/v）、培养温度25 ℃、初始pH7.5、装液量80 ml/250 ml（250 ml三角瓶装液量为80 ml）、培养时间48 h、接种量7%。G4有较强的解钾能力，有望用于微生物肥料的开发。
2014, 51(2):389-394.
DOI: 10.11766/trxb201304110171
摘要:
以赤子爱胜蚓(Eisenia fetida) 为供试生物，研究了暴露于含有亚致死剂量毒死蜱的人工土壤中8周时间内蚯蚓超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH－Px)活性的变化。结果表明，毒死蜱对蚯蚓SOD、CAT、GSH-Px酶活性具有显著抑制。蚯蚓抗氧化防御系统酶对毒死蜱毒性具有一定的指示作用。除蚯蚓的LC50、产卵率、卵孵化率等常用的蚯蚓生态毒理学指标外，蚯蚓的SOD、CAT、GSH－Px抗氧化酶活性与实验农药的毒性效应具有相关性，但各指标在对毒性的响应敏感性上存在差异，其中，SOD、GSH-Px最为敏感，而CAT 最不敏感。因此，在生态毒性诊断时，应选择不同指标作为一套指标体系相互补充，以增强污染诊断的灵敏性及长期诊断。
以赤子爱胜蚓(Eisenia fetida) 为供试生物，研究了暴露于含有亚致死剂量毒死蜱的人工土壤中8周时间内蚯蚓超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH－Px)活性的变化。结果表明，毒死蜱对蚯蚓SOD、CAT、GSH-Px酶活性具有显著抑制。蚯蚓抗氧化防御系统酶对毒死蜱毒性具有一定的指示作用。除蚯蚓的LC50、产卵率、卵孵化率等常用的蚯蚓生态毒理学指标外，蚯蚓的SOD、CAT、GSH－Px抗氧化酶活性与实验农药的毒性效应具有相关性，但各指标在对毒性的响应敏感性上存在差异，其中，SOD、GSH-Px最为敏感，而CAT 最不敏感。因此，在生态毒性诊断时，应选择不同指标作为一套指标体系相互补充，以增强污染诊断的灵敏性及长期诊断。
2014, 51(2):394-401.
DOI: 10.11766/trxb201303150119
摘要:
为探明生物土壤结皮对土壤微生物生物量碳和氮的影响，以腾格里沙漠东南缘的人工植被固沙区生物土壤结皮覆盖的沙丘土壤为研究对象，根据固沙时间的不同将样地分为4个不同的区进行采样(55、47、30和20 a固沙区)，以流沙区(0 a)和天然植被区(>100 a)为对照。研究表明：人工植被固沙区的藻-地衣结皮和藓类结皮均可显著提高土壤微生物生物量碳（SMBC）和氮（SMBN）含量（p<0.05），且固沙年限与SMBC和SMBN含量存在显著的正相关关系（p<0.05）；结皮类型显著影响土壤微生物生物量，藓类结皮下SMBC和SMBN含量显著高于藻-地衣结皮下SMBC和SMBN含量（p<0.05）；此外，生物土壤结皮可显著提高0~20 cm土层SMBC和SMBN含量（p<0.05），且这种影响随土层的增加而减弱。而且，生物土壤结皮下SMBC和SMBN含量表现明显的季节变化，表现为夏季＞春季＞秋季。水热因子是决定土壤微生物生物量季节变化的主要因子，而生物土壤结皮通过调节土壤温度和湿度而影响土壤微生物生物量的季节变化。
为探明生物土壤结皮对土壤微生物生物量碳和氮的影响，以腾格里沙漠东南缘的人工植被固沙区生物土壤结皮覆盖的沙丘土壤为研究对象，根据固沙时间的不同将样地分为4个不同的区进行采样(55、47、30和20 a固沙区)，以流沙区(0 a)和天然植被区(>100 a)为对照。研究表明：人工植被固沙区的藻-地衣结皮和藓类结皮均可显著提高土壤微生物生物量碳（SMBC）和氮（SMBN）含量（p<0.05），且固沙年限与SMBC和SMBN含量存在显著的正相关关系（p<0.05）；结皮类型显著影响土壤微生物生物量，藓类结皮下SMBC和SMBN含量显著高于藻-地衣结皮下SMBC和SMBN含量（p<0.05）；此外，生物土壤结皮可显著提高0~20 cm土层SMBC和SMBN含量（p<0.05），且这种影响随土层的增加而减弱。而且，生物土壤结皮下SMBC和SMBN含量表现明显的季节变化，表现为夏季＞春季＞秋季。水热因子是决定土壤微生物生物量季节变化的主要因子，而生物土壤结皮通过调节土壤温度和湿度而影响土壤微生物生物量的季节变化。
> 研究简报
2014, 51(2):402-406.
DOI: 10.11766/trxb201306260302
摘要:
2014, 51(2):407-409.
DOI: 10.11766/trxb201305270264
摘要:
2014, 51(2):410-414.
DOI: 10.11766/trxb201305070219
摘要:
2014, 51(2):415-422.
DOI: 10.11766/trxb201305130228
摘要:
2014, 51(2):423-428.
DOI: 10.11766/trxb201304110172
摘要:
