• 2016年第53卷第3期文章目次
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    • >综述与评论
    • 多环芳烃污染土壤生物联合强化修复研究进展

      2016, 53(3):561-571. DOI: 10.11766/trxb201511300474

      摘要 (2752) HTML (0) PDF 1016.76 K (3279) 评论 (0) 收藏

      摘要:多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)是广泛存在于环境中的一类有毒有机污染物。在PAHs污染土壤修复领域中,运用一些生物化学的方式来强化生物联合修复技术可以有效缩短生物修复的时间,大大提高修复效率,最具发展前景和应用价值。本文主要以植物-微生物、植物-微生物-土壤动物两种生物联合修复方式为对象,结合各自的特点、机理和实例,推断了其修复机制的内在原因,总结了影响土壤中PAHs降解效率的主要因素(包括:PAHs的浓度水平、根系分泌物的种类、外源添加降解菌和土壤动物的数量和种类、菌属或土壤动物之间的种间竞争和部分环境因素等);同时通过综述近年来国内外强化生物联合修复PAHs污染土壤的技术原理、应用成果和存在的一些问题,指出了不同情况下制约PAHs强化降解进程的潜在限制因子(包括:表面活性剂和固定化微生物的添加量、不同表面活性剂的适度混合、载体材料的性质、固定化方式的选取、土壤养分和水分含量等);并强调在进行强化修复的过程中,要注重现场应用和安全性评价,为多环芳烃污染土壤的生物联合强化修复研究提供了理论依据和技术参考。

    • >研究论文
    • 地形对黑土区典型坡面侵蚀-沉积空间分布特征的影响

      2016, 53(3):572-581. DOI: 10.11766/trxb201508240314

      摘要 (2657) HTML (0) PDF 1.13 M (2909) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究地形对黑土区坡面侵蚀-沉积空间分布特征的影响可以为水土保持措施配置提供科学依据。以典型黑土区——黑龙江省宾县东山沟小流域为研究区域,在流域上游、中游和下游各选取2个典型坡面,坡面种植作物均为玉米。典型坡面坡顶、坡上、坡中、坡下和坡脚的平均坡度分别为3.1°,3.0°,4.0°,2.8°,1.2°。利用137Cs示踪技术,分析了坡度、坡长和坡形对坡面侵蚀—沉积空间分布特征的影响。结果表明:研究流域农耕地坡面以侵蚀为主,平均侵蚀速率为448 t km-2a-1;坡面不同部位土壤侵蚀-沉积分布特征差异明显,坡顶、坡上、坡中和坡下主要表现为侵蚀,平均侵蚀速率分别为819、376、1 000和634 t km-2 a-1,而坡脚表现为明显的沉积,平均沉积速率为-1382 t km-2 a-1。不同坡形坡面侵蚀-沉积分布存在差异,凸形坡坡面表现为先侵蚀后沉积的分布特征,而复合坡坡面呈现出侵蚀-沉积交错分布特征;坡面土壤侵蚀速率与坡度和坡长均呈极显著的幂函数关系,而坡度对黑土区坡面侵蚀的影响明显大于坡长,反映了即使在长坡缓地形的黑土区坡度对侵蚀的影响仍然有重要作用。因此,在黑土区配置合理的水土保持措施时,应尽量削弱坡度对坡耕地土壤侵蚀的影响。

    • 近30年来川中紫色丘陵区土壤碳氮时空演变格局及其驱动因素

      2016, 53(3):582-593. DOI: 10.11766/trxb201508220172

      摘要 (3250) HTML (0) PDF 1.68 M (3065) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于1981年全国第二次土壤普查数据和2012年555个表层土壤实测数据,探讨近30年来川中紫色丘陵区土壤碳氮时空演变特征及其驱动力。运用方差分析和回归分析对比了地形、成土母质、土壤类型、土地利用方式、植被对土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)时空演变的影响。结果表明研究区1981年和2012年表层SOC含量上升110%,TN含量上升27.27%,变异系数均呈下降趋势。近30年来,SOC、TN由于受结构性因素和随机性因素共同影响变为更倾向于受随机性因素的影响,时空演变上大部分区域SOC、TN含量均有增加。近30年来土地利用方式对研究区SOC、TN时空变异的影响增强并成为主导因素,土壤类型的影响下降,地形因子的影响程度大幅下降而植被贡献率上升。全区碳氮含量及碳氮比值上升,碳氮之间的相关系数有所下降。

    • 基于土槽冲刷法的紫色土侵蚀细沟剥蚀率研究

      2016, 53(3):594-601. DOI: 10.11766/trxb201510070289

      摘要 (1945) HTML (0) PDF 1.74 M (2329) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过试验获得紫色土侵蚀细沟水流含沙量随沟长变化的过程数据,并采用过程数据估算细沟剥蚀率。分别给出了由试验数据及其解析表达式计算细沟剥蚀率的方法:由含沙量随细沟长度分布的实测数据及其解析数据计算细沟剥蚀率,并给出了计算原理与公式。用试验数据计算了不同水力条件下的细沟剥蚀率,给出了细沟剥蚀率随细沟长度分布的过程、随含沙量变化的关系。结果表明:细沟剥蚀率随沟长增加呈幂指数下降;随含沙量增加呈线性递减。在坡度较陡、流量较大时,拟合效果最好。用解析法所得结果与用试验数据计算得到结果具有很好的一致性,表明了解析法估算细沟剥蚀率的合理性,可为紫色土细沟侵蚀过程模拟提供支持。

    • 干湿交替下三峡支流消落带沉积物粒径组成及氮分布特征

      2016, 53(3):602-611. DOI: 10.11766/trxb201507030082

      摘要 (2118) HTML (0) PDF 1.11 M (2883) 评论 (0) 收藏

      摘要:以三峡支流澎溪河消落带为研究区域,采集澎溪河消落带上、中、下游3个水文断面,2个水位高程,5个深度的沉积物样品,结合沉积物颗粒分形理论探讨沉积物粒径组成与总氮(TN)、总可转化态氮(TF-N)、铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)含量和分布特征的关系。 结果表明:澎溪河消落带沉积物粒径组成为砂粒(49.75%)>粉粒(36.16%)>黏粒(14.09%),粒径分布具有分形特征,分形维数(Dm)在2.612~2.781之间,均值为2.727。随消落带水位高程下降、流域断面自上至下、深度由表至底,黏粒、粉粒比例、Dm降低,砂粒比例升高。TN、TF-N、NO3--N含量分布与黏粒、粉粒、Dm正相关,与砂粒呈极显著负相关。Dm可作为判断沉积物粒径组成与氮含量关系的潜在指标。沉积物总体质地结构良好,但频繁的干湿交替使澎溪河下游和低水位高程沉积物保水保肥能力下降和砂质化,并通过改变粒径组成影响氮分布。落干期上游和高水位高程沉积物TF-N增加,提高了淹水期氮素进入水体并导致水体富营养化的风险。

    • 不同措施对滨海盐渍土壤呼吸、电导率和有机碳的影响

      2016, 53(3):612-620. DOI: 10.11766/trxb201512070458

      摘要 (2556) HTML (0) PDF 1.09 M (2976) 评论 (0) 收藏

      摘要:在苏北滩涂围垦区的轻度和中度盐渍土上,通过田间试验,研究了不同农田管理措施(传统耕作、施用有机肥、氮肥增施、秸秆还田和免耕)对土壤盐分、呼吸和有机碳等的影响。结果表明,0~40cm土层平均电导率在玉米种植季明显升高,小麦种植季出现小幅降低,轻度盐渍土的电导率为4.57~8.20 dS m-1,中度盐渍土为4.89~10.13 dS m-1,处理之间秸秆还田最低,免耕最高,秸秆还田和施用有机肥有效减少了土壤盐分含量。与中度盐渍土相比,轻度盐渍土的呼吸强度较高,在夏玉米和冬小麦种植季节分别高约16%和18%。有机肥、氮肥增施、秸秆还田处理的土壤呼吸均高于对照,而免耕较低。两组试验的土壤有机碳和微生物生物量碳均有缓慢增加,其中施用有机肥和秸秆还田可以大幅提高其含量。轻度盐渍土壤代谢熵高于中度盐渍土,总体上对照最高,免耕最低。

    • 基于高频探地雷达的土壤表层含水量测定

      2016, 53(3):621-626. DOI: 10.11766/trxb201506160196

      摘要 (2456) HTML (0) PDF 967.47 K (2227) 评论 (0) 收藏

      摘要:高精度快速探测土壤表层水分状况,对于精准农业生产、水资源精确管理及防治坡耕地水土流失具有重要意义。现有探地雷达(Ground Penetrating Radar, GPR)低频探测技术不能满足表层土壤含水量高精度要求,需要发展和应用高精度探测技术。本研究采集江宁某蔬菜地水稻土表层(0~20 cm)土壤(粉砂质黏壤土),通过室内模拟试验,利用高频(1GHz和2GHz)探地雷达在不同土壤含水量状况下进行探测,获取GPR数据图像信息,提取电磁波谱特征参数,分析其与土壤含水量之间的定量关系。结果表明:1GHz和2GHz频率GPR探测的土壤介电常数ε与实测土壤含水量θ拟合的ε~θ模型决定系数R2分别为0.94与0.97,高频探地雷达技术预测粉砂质黏壤土表层土壤含水量是可行的;与低频探地雷达技术相比,高频探地雷达技术能够高精度探测表层土壤含水量。

    • 基于光谱吸收特征的土壤含水量预测模型研究

      2016, 53(3):627-635. DOI: 10.11766/trxb201507020256

      摘要 (2421) HTML (0) PDF 982.94 K (3138) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了定量分析土壤含水量与反射光谱特征之间关系、并为土壤含水量速测提供理论依据。以黑土作为研究对象,测定实验室光谱反射率,利用去包络线方法提取反射光谱特征指标,建立土壤水分含量高光谱预测模型。研究结果表明:黑土含水量与1 420 nm、1 920 nm附近吸收谷的主要光谱特征(吸收谷深度、宽度、面积)呈显著正相关;1 920 nm附近吸收谷可作为黑土土壤水分的特征吸收谷,由其光谱特征参数预测黑土含水量;以1 920 nm附近吸收谷面积为自变量建立的一元线性回归模型预测精度高,输入量少,可以作为土壤含水量速测仪器研制的理论依据。

    • 北京妙峰山优质玫瑰生产基地的土壤微形态特征

      2016, 53(3):636-645. DOI: 10.11766/trxb201509090324

      摘要 (2048) HTML (0) PDF 4.03 M (2226) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过对北京妙峰山优质玫瑰生产基地土壤薄片的观察,利用土壤切片图像处理分析系统和image-pro plus 6.0等软件对图像进行处理和分析,从土壤微结构、有机物质、粗骨颗粒和孔隙等方面进行定性和定量研究,并选择北京凤凰岭林地土壤剖面进行对比分析。结果表明:土壤微形态特征主要受下伏基岩岩性和地质构造的影响;与凤凰岭剖面相比,北京妙峰山玫瑰生产基地的土壤结构发育良好,以黏结型基质和中度分离亚棱角块状微结构为主;妙峰山剖面有机物质来源丰富,其各个土层的有机物质频率均高于凤凰岭剖面,生物活动剧烈;妙峰山剖面土壤的粗骨颗粒平均粒径较小,在17 μm以下,磨圆程度较高;妙峰山剖面各个土层总孔隙百分比虽然小于凤凰岭剖面的对应土层,但堆叠型孔隙较多,孔隙间相互连通性好,土层储水保水效果更好,有利于妙峰山玫瑰独特品质的形成。

    • 开垦对黑土表层土壤压缩—回弹行为的影响

      2016, 53(3):646-653. DOI: 10.11766/trxb201511160357

      摘要 (2361) HTML (0) PDF 992.52 K (2394) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨开垦对典型黑土表层土壤压缩与回弹行为的影响,以未经开垦天然次生林和开垦年限为17 a、30 a、40 a耕地的表层(0~10 cm)土壤为研究对象,采用快速固结试验方法,研究了土壤压缩与回弹过程中土壤孔隙比(e)、压缩指数(Cc)、压缩系数(a)和回弹指数(Cs)的变化。结果表明:土壤孔隙比(e)、压缩指数(Cc)、压缩系数(a)和回弹指数(Cs)随着开垦年限的增加而降低,CcaCs变化范围分别为0.252~0.426、0.002 04~0.003 70 kPa-1、0.041~0.070;未经开垦天然次生林地土壤CcCs显著高于耕地土壤(p<0.05);CcaCs与容重均呈极显著负相关(p<0.01),与有机质含量呈极显著正相关(p<0.01)。土壤压缩性与回弹能力随着开垦年限的增加逐渐降低,容重、有机质含量对其影响最大。

    • 四种常规方法提取伊利石有效钾的机制比较

      2016, 53(3):654-662. DOI: 10.11766/trxb201510230472

      摘要 (2287) HTML (0) PDF 1.49 M (2230) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用化学分析、X射线衍射、中红外光声光谱以及原子力显微镜的方法,比较了0.2 mol L-1四苯硼钠法、1 mol L-1沸硝酸法、2 mol L-1冷硝酸法和2 mol L-1热盐酸法浸提伊利石中有效钾的机制。结果表明,四苯硼钠法浸提时,伊利石中钾素释放量达到全钾量的59.5%,且基本均通过层间交换反应予以释放,结构离子铁、铝和硅释放量极低;采用三种酸溶液浸提时,其钾素释放量仅占全钾量的1.53% ~ 2.46%,通过层间交换反应释放的钾量占释放量的比例为88.4% ~ 94.0%。四苯硼钠浸提时伊利石层间距扩大,产生次生过渡矿物,并形成富硅表层,但在伊利石表面无溶蚀特征;三种酸溶液浸提时伊利石结构无改变,但其结晶度降低,且表面有明显的溶蚀特征。因此,土壤矿物层间钾是作物可利用有效钾的主要来源,三种酸溶液浸提方法一方面低估了有效钾容量,另一方面提取了一部分不能为植物所利用的结构态钾,不适宜于用来评价伊利石及土壤有效钾库容量。

    • 不同改良剂对退化黄壤及其下渗水养分的影响

      2016, 53(3):663-674. DOI: 10.11766/trxb201509280423

      摘要 (2099) HTML (0) PDF 1.17 M (2438) 评论 (0) 收藏

      摘要:以添加了改良剂的退化黄壤为研究对象,通过种植莴笋―空心菜―莴笋的盆栽试验,对比分析添加生物质灰渣改良剂与其他改良剂对蔬菜产量、土壤养分的影响,并进一步研究了不同改良剂处理下,退化土壤下渗水养分状况,以期为综合评价改良剂的修复效果提供科学依据。结果表明:(1)NPKH(氮磷钾化肥配施灰渣)和NPKW(氮磷钾化肥配施生物质肥)处理的莴笋产量增幅最大;(2)经改良剂处理的退化土壤有机质的含量和pH提高,随种植时间增加,土壤有机质含量均下降,但NPKH处理的下降幅度最小,其次为NPKC(氮磷钾化肥配施草炭)处理;各改良剂处理对碱解氮的影响差异并不明显,NPKH处理较其他处理能显著提高土壤有效磷(P)、速效钾(K)含量,其中有效P较NPK(单施化肥)处理提高了190.0% ~ 242.9% ;(3)单施化肥在退化土壤上易造成氮素的流失(总氮(TN)流失浓度22.08 ~ 39.06 mg L-1),NPKH、NPKW和NPKC处理的下渗水TN浓度均低于其他处理;NO3?-N是土壤氮素损失的主要形式,其变化趋势与TN较一致,呈极显著的相关关系(P<0.01, r=0.869);在整个盆栽过程中,土壤下渗水总磷(TP)、可溶性磷(DP)浓度呈极显著的相关性(P<0.01, r=0.892),DP浓度占TP的60%以上;NPKH处理中的灰渣含有大量的磷元素,除供作物生长外,部分会随水流失,其下渗水中TP和DP分别为0.70 ~ 1.35 mg L-1和0.67 ~ 1.27 mg L-1,明显高于其他处理,易造成水体富营养化。

    • 沼液化肥配施对红壤旱地土壤养分和花生产量的影响

      2016, 53(3):675-684. DOI: 10.11766/trxb201509210375

      摘要 (2439) HTML (0) PDF 1017.40 K (2898) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过沼液化肥配施定位实验,研究等氮量条件下沼液替代化肥的不同比例(沼液全氮分别占总N 0%、15%、30%、45%、100%)对红壤旱地土壤养分库和花生产量的影响。结果表明,沼液施用2年后,花生平均产量显著增加,较无肥和单施化肥处理分别增产33.15% ~ 48.29% 和10.24% ~ 22.77%,其中30%处理达到最高(3 332 kg hm-2),较其他处理显著增产4.0% ~ 48.3%。同时土壤有机质(OM)、活性有机质(LOM)及碳库管理指数(CMI)也发生了显著变化,30%处理较其他处理表现为显著增加。可见沼液化肥均衡配施在提高土壤有机质含量的同时显著改善了有机质质量。同时较不施肥和单施化肥处理,30%处理显著提高了土壤全氮、NH4+ -N、NO3 -N、NO2 -N、有效磷和速效钾含量。对花生产量与土壤各养分指标进行Pearson相关分析,发现相关系数最高的是有效磷(0.956**),表明有效磷是当前红壤旱地花生持续高产的首要限制因子。作物产量与LOM显著正相关(0.826*),而与OM无显著相关性。同时,LOM与OM(0.920**)、全氮(0.894*)、全磷(0.867*)、有效磷(0.872*)和速效钾(0.821*)均呈极显著或显著正相关,而OM除与LOM达到显著相关外,仅与全氮(0.922**)和有效磷(0.862*)呈极显著或显著正相关。这表明LOM较OM更能客观反映土壤质量的变化,应成为土壤施肥的良好评价指标。本实验条件下,红壤旱地花生产区沼液化肥均衡配施(30%)既显著提高花生产量、减少化肥使用量,又可以提高土壤养分库,增加土壤有机质和活性有机质含量,应成为红壤旱地地区花生增产和地力培肥的有效途径。

    • 间作小麦蚕豆不同生长期根际有机酸和酚酸变化

      2016, 53(3):685-693. DOI: 10.11766/trxb201508180222

      摘要 (2310) HTML (0) PDF 1.04 M (2371) 评论 (0) 收藏

      摘要:有机酸和酚酸是根系分泌物的主要组成部分,其在根际过程中发挥重要作用。根系有机酸和酚酸的分泌及其在根际中的含量与作物种类、营养状况、耕作方式有关。但人们对种植方式(间作)改变根际过程的研究并不多,尤其是间作条件下根际有机酸、酚酸的变化情况尚不清楚。小麦蚕豆间作是云南最常见的间作模式,它可以显著提高作物产量、提高养分利用效率,且其间作优势的形成与地下部根际效应密切相关。为了探讨间作对根际的影响,通过建立高效液相色谱(HPLC)分析方法,分析了盆栽试验条件下小麦蚕豆间作不同生育期根际有机酸和酚酸的变化特征。结果表明:在营养生长阶段(57~120 d),间作改变了蚕豆根际有机酸的含量,尤其在蚕豆分枝期(57 d)、结荚期(120 d),间作根际有机酸总量是单作的21.7倍和1.95倍,其中主要是促进了柠檬酸和富马酸在蚕豆根际的累积。在生殖生长阶段(120~169 d),间作提高了小麦根际有机酸的含量,尤其在孕穗期(120 d)、灌浆期(142 d),间作根际有机酸总量是单作的3.73倍和2.3倍;其中主要是改变了乳酸、富马酸和乙酸在小麦根际的累积。此外,间作降低了小麦根际酚酸的含量,抑制了酚酸在小麦根际的累积,但对酚酸种类没有影响;间作也改变了蚕豆根际酚酸的种类,其中主要是促进了蚕豆根际香草酸和丁香酸的累积、减少了香豆酸含量。总之,间作可能通过改变根际有机酸和酚酸的累积而改变根际过程。

    • 秸秆深还及配施化肥对土壤腐殖质组成和胡敏酸结构的影响

      2016, 53(3):694-702. DOI: 10.11766/trxb201510210437

      摘要 (2730) HTML (0) PDF 1.01 M (3079) 评论 (0) 收藏

      摘要:中国每年农作物秸秆总量巨大,大部分农民选择焚烧,焚烧秸秆会减少表层土壤有机质,损害土壤墒情,引起环境污染,进而危害人类健康。将玉米秸秆施入土壤亚表层(20~40 cm之间),即“秸秆深还”(Corn stover deep incorporation,CSDI),可以有效解决秸秆利用问题,以及由于焚烧秸秆造成的诸多问题,继而达到固碳、蓄水、培肥、稳产的目的。以吉林农业大学试验站玉米连作耕地0~20 cm和20~40 cm土层土壤为研究对象,设CK(未施用秸秆)、CS(秸秆深还)、NPK(单施化肥)、CS+NPK(秸秆深还配施化肥)4种处理,主要研究秸秆深还及配施化肥对土壤腐殖质组成和胡敏酸(HA)结构的影响。腐殖质组成采用腐殖质组成修改法测定,胡敏酸样品采用IHSS方法提取纯化,其结构经元素组成、红外光谱进行研究。结果表明:秸秆深还及秸秆配施化肥对不同土层土壤有机碳(SOC)含量以及腐殖质各组分含碳量均有显著积累作用,PQ值(胡敏酸在腐殖酸中所占的比例)无显著变化。秸秆深还及秸秆配施化肥均能使HA分子的芳香结构比例增加,但CS处理还能同时增加脂族链烃的比例;而CS+NPK处理则使HA的缩合度提高,氧化度下降。说明CS和CS+NPK使HA变稳定的机制有所不同,除了分子结构芳香性提高的作用以外,前者还体现在疏水性的提高上;而后者则体现在分子结构变复杂上。

    • 重金属镉对三种潮虫的毒性效应及其回避行为研究

      2016, 53(3):703-712. DOI: 10.11766/trxb201507140242

      摘要 (2012) HTML (0) PDF 1.06 M (2109) 评论 (0) 收藏

      摘要:选择潮虫亚目三种常见种:普通卷甲虫 Armadillidium vulgare (Latreille, 1804),多霜腊鼠妇Porcellionides pruinosus (Brandt, 1833)和中华蒙潮虫Mongoloniscus sinensis (Dollfus, 1901)为研究对象,以农田自然土壤为实验土壤,人工添加重金属镉(Cd)进行毒理研究。结果表明:(1)急性毒性试验采取滤纸接触法和自然土壤法开展Cd对三种潮虫的急性毒性试验,三者的半致死浓度(LC50)大小关系为:A. vulgareP. pruinosusM. sinensis,说明不同潮虫对Cd的忍耐限度和敏感程度不同。(2) 三种潮虫对Cd的富集强弱关系为:M. sinensisP. pruinosusA. vulgare。说明陆生等足类能存活于一定浓度的污染土壤中,但不同潮虫对Cd的富集能力不同。 (3) 三种潮虫对土壤中Cd均表现出明显的回避行为反应,回避能力大小关系为:A. vulgareP. pruinosusM. sinensis。与急性毒性试验的测试终点LC50相比,潮虫行为测试终点对土壤中重金属镉的反应更为敏感。根据实验结果,中华蒙潮虫体内Cd的富集量随着Cd浓度的增加呈上升趋势,所以其富集能力和耐受性强于普通卷甲虫和多霜腊鼠妇,在将来有望成为土壤重金属污染生物修复的首选动物类群。

    • 生物炭对退化蔬菜地土壤及其修复过程中N2O产排的影响

      2016, 53(3):713-723. DOI: 10.11766/trxb201509170443

      摘要 (2475) HTML (0) PDF 1.14 M (2784) 评论 (0) 收藏

      摘要:高氮投入的设施蔬菜地土壤易发生次生盐渍化、酸化、板结化等土壤退化现象,也会引起地下水污染、N2O大量排放等环境后果,严重影响了蔬菜农业的可持续发展。强还原土壤灭菌(Reductive Soil Disinfestation, RSD)作为新兴的退化设施蔬菜地土壤修复方法,能够有效缓解土壤退化,但也导致N2O大量排放。本研究选用生物炭作为调节剂,评估不同生物炭施加量对退化设施蔬菜地土壤及其强还原修复过程中N2O排放的影响,并测定反硝化功能基因(一氧化氮还原酶基因norB和氧化亚氮还原酶基因nosZ)丰度来反映反硝化微生物活性。结果显示:RSD法显著降低了土壤硝酸盐含量、提高了土壤pH,缓解了土壤退化,但其N2O累计排放量是非修复土壤的950倍以上;施加生物炭具有减排效果,其中施加5%的生物炭显著降低了退化设施蔬菜地土壤及其强还原修复过程中的N2O排放,其减排量分别为68.7%和16.0%;Pearson相关分析显示,非强还原修复过程和强还原修复过程中土壤N2O排放速率均与pH显著负相关,而在强还原修复过程中土壤N2O排放速率还与NO3--N含量显著正相关;施加生物炭显著改变了土壤norBnosZ基因,线性回归分析表明,非强还原修复过程和强还原修复过程中土壤N2O排放的微生物机理不同,前者显著受nosZ基因丰度影响,而后者显著受norB基因丰度影响。在退化设施蔬菜地土壤中施加5%生物炭可有效减低退化设施蔬菜地土壤及其强还原修复过程中的N2O排放。

    • 外源性NH4+和NO3-输入对亚热带人工林土壤N2O排放的影响

      2016, 53(3):724-734. DOI: 10.11766/trxb201507280291

      摘要 (1824) HTML (0) PDF 1.22 M (1991) 评论 (0) 收藏

      摘要:中国亚热带人工林处于全球氮沉降高值区,土壤氮素相对富集,土壤氧化亚氮(N2O)产生与排放对外源性氮素输入响应敏感。然而,现有氮沉降模拟控制实验多采用单一氮肥类型,没有原位区分氧化态氮与还原态氮素影响的差异。以千烟洲亚热带湿地松林为研究对象,增氮控制实验采用随机区组设计,包括2种形态(NO3-、NH4+)和3个施氮水平(0、40、120 kg hm-2 a-1)。利用静态箱—气相色谱法高频(8次 月-1)测定土壤N2O净交换通量以及温度、水分、溶解性氮含量等相关环境变量,分析土壤N2O通量对外源性氮素输入的响应特征及主控因子。结果表明:施氮不影响亚热带人工林土壤温度和水分,显著增加了土壤NO3--N、NH4+-N和总溶解性氮(TDN)的含量,对溶解性有机氮(DON)含量无显著影响。施氮显著促进亚热带人工林土壤N2O排放,增幅为378%~847%,施加NH4Cl的促进效应显著高于Na NO3。土壤N2O通量与10 cm土壤温度、10 cm土壤体积含水量呈正相关,土壤N2O通量的变化量与土壤无机氮含量的变化量呈正相关。上述研究结果表明,虽然水热因子驱动着亚热带人工林土壤N2O的排放,但是氮素富集条件下土壤N2O的增加主要由底物可利用性的变化所致,并且还原态NH4+的促进效应显著高于氧化态NO3-

    • 施肥方式对冬小麦―夏玉米轮作土壤N2O排放的影响

      2016, 53(3):735-745. DOI: 10.11766/trxb201510080392

      摘要 (2822) HTML (0) PDF 1.09 M (2470) 评论 (0) 收藏

      摘要:氧化亚氮(N2O)是一种重要的农田温室气体,本研究利用紫色土长期施肥试验平台,采用静态箱/气相色谱法对紫色土旱作农田冬小麦—夏玉米轮作系统的 N2O排放进行了定位观测(2012年11月至2013年9月),研究单施氮肥(N)、常规氮磷钾肥(NPK)、猪厩肥(OM)、猪厩肥配施氮磷钾肥(OMNPK)和秸秆还田配施氮磷钾肥(ICRNPK)等施肥方式对紫色土N2O排放特征的影响;不施肥(NF)作为对照计算排放系数,以探寻紫色土地区可操作性强、环境友好的施肥方式。结果表明,所有施肥方式的N2O排放均呈现双峰排放,峰值出现在施肥初期;玉米季N2O排放峰值显著高于小麦季 (p < 0.05)。在相同的施氮水平(小麦季130 kg hm-2,玉米季150 kg hm-2 )下,施肥方式对N2O排放和作物产量均有显著影响(p< 0.05)。N、OM、NPK、OMNPK和ICRNPK处理的土壤N2O周年累积排放量分别为1.93、1.96、1.12、1.50和0.79 kg hm-2,排放系数分别为0.62%、0.63%、0.33%、0.47%和0.21%,全年作物产量分别为4.35、11.95、8.39、9.77、10.93 t hm-2。施用猪厩肥显著增加N2O排放量,而秸秆还田在保证作物产量的同时显著降低N2O排放量,可作为紫色土地区环境友好的施肥方式。土壤无机氮 (NO3?-N和NH4+-N)是N2O排放的主要限制因子。因此,在施氮水平相同时,施肥方式对紫色土活性氮含量的影响导致N2O排放差异显著,是土壤N2O排放差异的根本原因。土壤孔隙充水率也是影响N2O排放的重要环境因子,并且其对N2O排放的影响存在阈值效应。

    • 不同氮水平下有机碳对蕹菜碳氮代谢及生长的影响

      2016, 53(3):746-756. DOI: 10.11766/trxb201509060378

      摘要 (2370) HTML (0) PDF 1.06 M (2027) 评论 (0) 收藏

      摘要:碳是植物必需的首要营养元素,但在植物营养、平衡施肥等理论和技术层面上长期被忽略,碳营养已成为影响作物高产优质的短板。本研究分别在三个氮水平下,研究了外源喷施两种不含氮的有机碳对蕹菜鲜重、干重、分枝数、碳氮代谢及营养品质指标的影响。结果表明,在不同氮水平下喷施有机碳有促进蕹菜生长的作用,效果因不同的氮水平及有机碳源而异。中氮(100 mg kg-1)水平下,以丙三醇的效果最好,其鲜重、干重、全碳含量及全氮含量与CK相比均有显著提高,增幅分别为12.88%、15.48%、7.05%和8.33%,且铁(Fe)含量与CK相比也显著提高,增幅高达16.2%,亚硝酸盐及钾(K)含量显著降低。高氮(120 mg kg-1)水平下,以α-酮戊二酸的效果最好,其鲜重、干重、全碳及全氮与CK相比均差异显著,增幅分别为17.97%、20.91%、7.97%和9.56%,蕹菜中的锌(Zn)与CK相比也显著提高,增幅高达16.18%,亚硝酸盐及K含量显著降低。在试验的三种氮水平下,有机碳处理可使蕹菜叶片中水溶性碳占全碳的百分比(WC/TC)及水溶性氮占全氮的百分比(WN/TN)下降,表明外源有机碳可促进蕹菜碳氮的合成代谢,从而促进生长,改善品质。研究结果提供了一条通过施肥补碳调控碳氮平衡实现蔬菜高产优质的新途径。

    • 保水缓释肥对盐胁迫下水稻生长和光合特性的调控

      2016, 53(3):757-767. DOI: 10.11766/trxb201509100385

      摘要 (2109) HTML (0) PDF 1.60 M (2037) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探讨保水缓释肥对作物生长的调控,以“盐稻12号”为材料,研究了不同配比(1%、2%和4%)的盐碱地保水缓释肥(ZL 2012 1 0400570.0)对盐胁迫20、40、80 d水稻幼苗植株形态、根系发育、干重、叶绿素含量、气体交换参数和水分利用效率的影响。结果表明:无论是低盐还是高盐处理下,随着肥料施用配比的增加,植株长势逐渐增强,总根长、根体积、根表面积、根尖数、植株干重均显著上升,尤其在4%肥料施用下这些促进效果尤为明显;随着肥料施用配比的增加,叶片叶绿素含量、气体交换各参数、水分利用效率等均逐渐上升,而气孔限制值显著下降。综上所述,该盐碱地保水缓释肥明显增强水稻幼苗的耐盐性,主要与其能促进盐胁迫下根系生长,提高叶绿素含量,改善气孔限制,促进植株的光合作用并提高水分利用效率有关。

    • 高原鼠兔干扰强度对高寒草甸土壤碳氮分布的影响

      2016, 53(3):768-778. DOI: 10.11766/trxb201509010422

      摘要 (2020) HTML (0) PDF 1.08 M (2517) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用高原鼠兔(Ochotona curzoniae)有效洞口数差异划分其干扰梯度的方法,研究其不同干扰强度对高山嵩草(Kobresia pygmaea)草甸土壤有机碳和速效氮分布特征及耦合关系的影响。结果表明:随着高原鼠兔干扰强度的增加,植被覆盖区和裸斑生境窗区各土层有机碳含量均先升高后降低,在干扰强度Ⅱ(有效洞口数密度为192个 hm-2)时显著升高达到最大值(p <0.05),相比干扰强度Ⅰ时增加了21.51%和46.03%;裸斑生境窗区速效氮含量先升高后降低,在干扰强度Ⅱ时最大且显著高于植被覆盖区(p <0.05),高于植被覆盖区155.63%。高原鼠兔干扰下植被覆盖区0~10 cm土层有机碳、速效氮和铵态氮含量均显著高于10~20 cm土层,而硝态氮含量显著低于10~20 cm土层(p <0.05),且表层土壤有机碳占整个土层的69.74%;裸斑生境窗区0~10 cm土层速效氮和铵态氮含量均显著低于10~20 cm土层,硝态氮含量显著高于10~20 cm土层(p <0.05),而不同土层间有机碳含量仅在干扰强度Ⅰ时差异显著。高原鼠兔干扰下,土壤有机碳与速效氮、硝态氮、铵态氮在植被覆盖区为极显著的负相关关系(p <0.01),而在裸斑生境窗区为极显著正相关关系(p <0.01)。这说明高原鼠兔改变了土壤碳氮的耦合关系,适宜的干扰强度能明显提高高山嵩草草甸土壤有机碳的含量和形成氮素含量较高的裸斑生境窗区。

    • 长期秸秆还田对潮土土壤各形态磷的影响

      2016, 53(3):779-789. DOI: 10.11766/trxb201509210416

      摘要 (2176) HTML (0) PDF 1.03 M (2488) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于黄淮海低平原区潮土上33年长期肥料定位试验,采用蒋柏藩―顾益初的石灰性土壤无机磷分级方法,研究冬小麦―夏玉米轮作中长期不同氮磷用量下秸秆还田对土壤全磷、有效磷(Olsen-P)及各形态无机磷的影响。结果表明:黄淮海低平原区潮土上冬小麦―夏玉米轮作中P2O5用量0 ~ 240 kg hm-2,随磷肥用量的增加,土壤全磷、Olsen-P、无机磷总量及无机磷中Ca2-P、Ca8-P、Al-P和Fe-P均显著增加,O-P和Ca10-P无显著变化;当土壤输入磷量低于作物输出磷量时,无论秸秆还田与否,土壤全磷、无机磷总量、Olsen-P和无机磷中除Ca8-P外的其他各形态磷均无显著变化;当土壤输入磷量高于作物输出磷量时,随秸秆用量的增加土壤全磷、Olsen-P和无机磷中的Ca2-P、Ca8-P、Al-P均显著增加,其中以Olsen-P增幅最大,无机磷中以Ca2-P增幅最大,其次为Ca8-P,再次为Al-P;土壤磷素盈余和亏缺量与土壤中各磷形态含量均呈显著正相关关系。

    • 杉木凋落物及其生物炭对土壤微生物群落结构的影响

      2016, 53(3):790-799. DOI: 10.11766/trxb201509050424

      摘要 (2354) HTML (0) PDF 1.13 M (2938) 评论 (0) 收藏

      摘要:以福建建瓯万木林自然保护区内的杉木人工林土壤为研究对象,设置单独添加生物炭、单独添加凋落物以及混合添加凋落物和生物炭处理,进行一年的室内培养实验,研究不同添加物处理对土壤性质及微生物群落结构的影响。结果表明:与对照(S)相比,单独添加凋落物与混合添加凋落物和生物炭均使土壤磷脂脂肪酸(PLFA)总量、真菌丰度以及真菌/细菌比值显著增加;单独添加生物炭与混合添加凋落物和生物炭均使革兰氏阳性细菌/革兰氏阴性细菌比值显著增加。混合添加凋落物和生物炭处理的放线菌丰度显著高于单独添加凋落物处理的。主成分分析表明,不同添加物处理的土壤微生物群落结构存在显著差异;典范对应分析表明,不同添加物处理通过改变土壤pH、全碳、全氮、C/N、可溶性有机碳(DOC)和可溶性有机氮(DON)等性质,进而影响土壤微生物群落结构。

    • 基于InVEST模型的商洛市水土保持生态服务功能研究

      2016, 53(3):800-807. DOI: 10.11766/trxb201510070343

      摘要 (2540) HTML (0) PDF 2.07 M (2619) 评论 (0) 收藏

      摘要:以南水北调中线工程重要水源地商洛市为研究对象,采用生态系统服务和交易的综合评估模型(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Trade-offs, InVEST)中的土壤保持模块(Sediment Retention Model),从水文角度对商洛市的地块截留、土壤侵蚀与土壤保持进行生态系统功能定量评估和空间异质性分析,进一步探讨该区在水库清淤和保证水质两种情境下的土壤保持效益与空间特征。结果表明:(1)商洛市潜在与实际土壤侵蚀量分别为1.21×109 t、3.4×107 t。该区整体处于轻度侵蚀与中度侵蚀级别,无极强度侵蚀。(2)全区输出的产沙总量为1.61×106 t,土壤保持总量为1.17×109 t,其中泥沙持留量为2.9×107t。旬河、金钱河与乾佑河泥沙持留能力强。(3)InVEST模型评估排除死库容后在减轻泥沙淤积和保证水质治理花费两种情境下,土壤保持总价值分别为205.5亿元和616.3亿元。单位面积土壤保持价值量分别为313.6元hm-2 a-1和824.1元hm-2 a-1

    • 侵蚀地形对马尾松林下土壤特性的影响

      2016, 53(3):808-819. DOI: 10.11766/trxb201509220260

      摘要 (2140) HTML (0) PDF 1.50 M (2650) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤是植被生长的重要物质基础,其分布和发育受土壤侵蚀的影响。红壤丘陵区马尾松林下土壤侵蚀严重,生态环境脆弱,探清该区马尾松林下土壤侵蚀对土壤分布及其特性的影响,对该地区的植被重建和生态恢复具有重要意义。基于调查取样和分析测试获取的数据,采用统计和灰色关联度分析法分析侵蚀地形对红壤丘陵区马尾松林下土壤特性的影响。结果表明:不同侵蚀地形的土壤特性差异显著,相对于山脊坡和鞍部坡,切沟土壤理化性质的大部分指标含量最高,微生物数量最多,土壤酶活性最大;不同侵蚀地形的土壤特性指标间的相关性差异较大,与山脊坡和鞍部坡相比,切沟的土壤理化性质指标与土壤酶及微生物指标的显著正相关明显增多,土壤特性与切沟的关联度也最高;切沟形成的微环境提升了土壤特性,为植被恢复提供了有利的条件。因此,加大侵蚀沟的环境研究可为快速恢复该地区的土壤与植被提供科学依据。

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