• 2017年第54卷第1期文章目次
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    • 水耕人为土时间序列铁氧化物与磁化率演变特征

      2017, 54(1):1-13. DOI: 10.11766/trxb201605170194

      摘要 (3101) HTML (0) PDF 1.19 M (3556) 评论 (0) 收藏

      摘要:以我国亚热带地区不同母质起源的水耕人为土时间序列为研究对象,分析不同形态铁氧化物和磁化率随成土时间的动态演变特征及其影响因素。结果表明,石灰性母质起源的水耕人为土0~120 cm 土体中全铁 (Fet) 、游离铁 (Fed) 和游离度 (Fe Fed/Fet)随时间序列演变均逐渐增加,0~50 a内Fet、Fed和Fed/Fet增加速率分别为3.2 t hm-2a-1、1.2 t hm-2a-1和0.04%a-1,50~1000 a内Fet、Fed和Fed/Fet增加速率分别为0.1 t hm-2a-1、0.15 t hm-2a-1和0.01%a-1;而酸性母质起源的水耕人为土0~120 cm 土体中Fet、Fed和Fed/Fet随时间序列演变均逐渐下降,0~60 a内Fet、Fed和Fed/Fet下降速率分别为0.2 t hm-2a-1、0.5 t hm-2a-1和0.03%a-1,60~300 a内Fet、Fed和Fed/Fet下降速率分别为0.9 t hm-2a-1、1.2 t hm-2a-1和0.06%a-1。土壤pH、Eh、以及外源铁输入与土体内铁淋失的相对强度是控制不同母质水耕人为土中铁氧化物转化速率与途径的主要因素。石灰性母质起源的水耕人为土中不同磁学指标随时间演变分为三个阶段:0~50 a内表现为质量磁化率 (MS),饱和等温剩磁 (SIRM) 和软剩磁 (IRMs) 的急剧降低;50~300 a内表现为MS,SIRM和IRMs的持续、缓慢降低以及硬剩磁(IRMh)的相对稳定发展;300~1000 a内表现为MS,SIRM和IRMs的持续、缓慢降低以及IRMh的快速下降。酸性母质起源的水耕人为土0~20 cm 和20~120 cm土壤中磁学指标演变呈现截然不同的两个阶段:0~60 a0~20 cm 内MS,SIRM和IRMs的急剧降低,IRMh具有明显增加;而20~120 cm内MS,SIRM和IRMs缓慢下降,IRMh明显降低。60~300 a0~20 cm内不同磁学指标变化幅度均很小,而20~120 cm内IRMh相对比较稳定,MS,SIRM和IRMs在种稻150 a后快速下降。淹水还原条件下亚铁磁性矿物的破坏是不同母质水耕人为土演变过程中磁性衰减的主要机制。

    • 西安地区第5层古土壤中的铁质薄膜类型与水文特征

      2017, 54(1):14-22. DOI: 10.11766/trxb201603280072

      摘要 (1964) HTML (0) PDF 1.77 M (2014) 评论 (0) 收藏

      摘要:揭示西安地区第5层古土壤中还原层的类型和水分平衡,对认识西安地区S5古土壤发育时的气候和植被以及地下水补给来源具有重要科学意义。通过对西安地区第5层古土壤(S5)的调查和多个剖面的观察,在西安东郊任家坡剖面、南郊双竹村剖面和蓝田田家坡剖面首次发现该层古土壤黏化层中含有1~5mm大小的低价氧化铁的灰绿色斑点。低价铁的灰绿色斑点是在地势较高和地下水位较深的还原作用下形成的,属于高位还原层,不同于以往认识的潴育化类型。灰绿色斑点指示S5古土壤发育时土壤中上部出现了雨季积水并处于还原环境,当时雨季还原层含水量达到了饱和状态,土壤中上部含水量为42%左右,土壤水分非常充足。该层古土壤的红色铁质胶膜迁移到了上部古土壤黏化层顶界之下6.3 m深的黄土中,表明当时高含量重力水分布达到了6.3 m左右深度,至少出现过较长时期适于茂盛森林植被发育的气候。在西安地区S5古土壤发育时,土壤水分的收入量大于支出量,土壤水分为显著正平衡。当时大气降水在经过蒸发、蒸腾与地表径流损失之后,还有较多剩余的水分通过入渗补给深部土层水。S5古土壤发育时降水较丰富是导致该层古土壤出现高位还原层的主要因素。

    • 河南仰韶村文化遗址的土壤指示特征研究

      2017, 54(1):23-35. DOI: 10.11766/trxb201610140175

      摘要 (1895) HTML (0) PDF 3.27 M (2333) 评论 (0) 收藏

      摘要:人类作为生物因素的重要组成部分,其对土壤的影响越来越受到关注。在古人类遗址土壤研究中,通过分析土壤理化性质以及包含物特征,可还原古人类活动类型以及强度。在河南仰韶村文化遗址内,分别选取一个受到古人类活动干扰的土壤剖面(简称文化剖面)和没有受到古人类活动干扰的土壤剖面(简称自然剖面),通过观察和分析,比较两个剖面在遗物遗迹、土壤理化性质以及植物遗存方面的差别,从而获取该遗址的土壤指示特征。研究结果显示文化剖面中出现陶片、石器、灰坑、灰烬层和文化层;通体粒度组成偏砂,在灰烬层砂粒含量达到最大;低频磁化率(χlf)高于自然剖面,且出现异常高值,频率磁化率(χfd)略低于自然剖面;色度参数红度(a*)、黄度(b*)、亮度(L*)值低于自然剖面,均在灰烬层出现最小值;容重小于自然剖面,在文化层出现最小值;全磷含量高于自然剖面,在灰烬层和文化层出现极大值和最大值;禾本科(Gramineae)和藜科(Artemisia)含量高于自然剖面,存在驯化的粟、黍、水稻植硅体;有机碳同位素(δ13C)值较自然剖面偏正,指示剖面植物类型以C4为主;炭屑含量大约为自然剖面的4倍。土壤在古人类活动影响下,宏观上,土体中的侵入体和剖面形态特征与自然剖面具有明显的差别;微观上,粒度组成、磁化率、色度、全磷、容重、孢粉、植硅体、炭屑和有机碳同位素也与自然剖面有明显的差别。

    • 土壤图更新中基于土壤类型面积分级的训练样点选择方法

      2017, 54(1):36-47. DOI: 10.11766/trxb201604210130

      摘要 (2339) HTML (0) PDF 2.13 M (2628) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于数据挖掘模型的土壤图更新是一项重要的研究。数据挖掘模型构建中训练样点的质量不仅决定其对研究区土壤-环境关系表达的充分程度,而且会对推理制图的结果产生至关重要的影响。本文提出一种基于土壤类型面积分级的典型训练样点选择方法,即依据土壤面积对土壤类型分级,并按照等级之间的比例关系基于典型点选择训练样点。将方法应用于更新美国威斯康星州Raffelson流域的传统土壤图,并与另外两种训练样点选择方法对比,以验证该方法的有效性。结果表明,500次重复实验中,本研究方法与另外两种训练样点选择方法相比,能够更新传统土壤图的比例分别为79.5%、71.8%和63.6%,而且其推理制图结果更符合研究区土壤分布的特征。本研究所提方法是一种有效的训练样点选择方法。

    • 跌水高度对元谋干热河谷冲沟沟头侵蚀产沙特征的影响初探

      2017, 54(1):48-59. DOI: 10.11766/trxb201604240209

      摘要 (2156) HTML (0) PDF 5.06 M (3184) 评论 (0) 收藏

      摘要:元谋干热河谷冲沟侵蚀强烈,以沟头溯源侵蚀过程为主,而陡立沟壁跌坎是活跃沟头的重要形态特征之一。采用野外原位放水冲刷试验,研究了25和50 cm两种不同跌水高度对侵蚀产沙过程的影响。结果表明:2种跌水高度下,(1)径流跌水冲刷力差异显著。跌水势能转化量平均值分别为4.89和9.78 J s-1,跌水剪切力平均值分别为25.9和53.5 Pa,均呈现倍数关系。(2)跌穴发育形态特征及下游侵蚀量差异大。2个小区跌水最大下切深度分别为7.38和7.50 cm,平均下切深度分别为3.87和5.16 cm;沟头沟壁及下游沟床部位侵蚀量累积贡献平均为41%和54%;(3)径流含沙量差异显著(p< 0.1)。整个试验中2个小区径流平均含沙量分别为7.51和18.76 g L-1,且径流经过沟壁跌坎后,含沙量分别平均增大6.25 和25.49 g L-1。初步认为沟壁跌坎高度差异影响径流冲刷力及其侵蚀产沙特征,但仍需进一步开展更多跌坎高度下的相关研究,为干热河谷区冲沟沟头溯源侵蚀动力学机制研究提供补充。

    • 沙层厚度和粒径组成对覆沙黄土坡面产流产沙的影响

      2017, 54(1):60-72. DOI: 10.11766/trxb201604190106

      摘要 (2877) HTML (0) PDF 1.26 M (3262) 评论 (0) 收藏

      摘要:片沙覆盖黄土区是水蚀风蚀交错带内土壤侵蚀最为强烈的区域,研究该区内土壤侵蚀特征可对水蚀风蚀交错带水土流失的预报及防治提供理论依据。采用室内模拟降雨,研究黄土坡面不同覆沙厚度(2 cm、5 cm和10 cm)和沙层粒径组成(100%<0.25 mm、75%<0.25 mm +25%>0.25 mm、50%<0.25 mm +50%>0.25 mm、未处理原沙和100%>0.25 mm)对坡面产流产沙的影响。结果表明,覆沙黄土坡面较黄土坡面的初始产流时间明显延长,产流速率和产流量减小,产沙速率和产沙量增大,降雨过程中产流产沙波动性增大,且这些变化随覆沙厚度增加而明显加强;沙层粒径组成在不同覆沙厚度下对坡面产流产沙的影响不同,2 cm覆沙厚度坡面在降雨前期随粒径变粗产流产沙呈增大趋势,降雨后期无明显变化;5 cm覆沙厚度坡面随沙层粒径变粗产流速率呈增加趋势,降雨前期上覆粗粒径沙层坡面的侵蚀速率高于细粒径沙层坡面,降雨后期恰好相反;10 cm覆沙厚度的坡面产流产沙随沙层粒径组成变化不明显。典型覆沙黄土坡面的产流过程为雨水垂直入渗―沙土界面潜流―沙层边缘渗流―地表径流,产沙过程为沙层边缘渗流侵蚀―沙层坍塌重力侵蚀―地表径流输移,明显不同于无覆沙黄土坡面的超渗产流方式及溅蚀―片蚀―细沟侵蚀的侵蚀发展过程。

    • 新型W-OH材料对崩积体土壤分离速率的影响

      2017, 54(1):73-80. DOI: 10.11766/trxb201604200200

      摘要 (2108) HTML (0) PDF 831.36 K (2438) 评论 (0) 收藏

      摘要:崩岗崩积体土壤颗粒容易脱离母体而发生侵蚀,而新型亲水性聚氨酯材料(W-OH)能有效增加土壤颗粒之间的粘结力,从而抑制侵蚀的发生。为此,通过变坡式水槽实验,研究不同浓度的W-OH材料(2.0%、3.0%、4.0%、5.0%)对崩岗崩积体土壤分离速率的影响。结果表明:W-OH材料能够显著降低崩积体土壤的分离速率,土壤分离速率的大小随W-OH浓度的升高而降低;由于固结表层的存在,W-OH材料显著改变了表层土壤的侵蚀过程,使得土壤分离速率与坡度、水流剪切力、水流功率等参数之间的函数关系相对于对照发生了改变,并且表层土壤发生分离的临界水流剪切力也得到了提升。

    • 基于GIS的农业土壤重金属风险评价研究——以南京市八卦洲为例

      2017, 54(1):81-91. DOI: 10.11766/trxb201603100033

      摘要 (3047) HTML (0) PDF 1.14 M (4587) 评论 (0) 收藏

      摘要:农产品产地环境安全受到广泛关注,合理评价农产品产地土壤重金属的风险状况,具有现实和长远意义。以南京市八卦洲农业土壤为例,选取对人体危害较大的As、Cd、Cr、Hg、Pb五种重金属元素,对表层土壤进行采样分析,分别采用传统标准方法、农业部发布的《全国农产品产地土壤重金属安全评估技术规定》(产地评估标准方法)和改进地累积综合指数法对该地区农业土壤重金属风险状况进行评价,运用GIS地统计学方法分析重金属风险等级的分布特征。结果表明:5种重金属元素的平均含量分别为11.0、0.38、92.1、0.08和34.5 mg kg-1,除元素Hg以外,均超过南京市土壤环境背景值。产地评估标准方法表明八卦洲超过80%的耕地无重金属风险,风险区零散分布在八卦洲西南部、南部以及东部地区,Cd和Pb是造成低风险的主要元素;传统标准方法仅显示了Cd元素的超标特征;地累积指数法表明Cd、Cr、Pb三种元素受人为活动影响较大,改进地累积综合指数法表明研究区总体生态状况良好。传统标准方法与产地评估标准方法能共同识别无风险的区域,而产地评估标准方法能更好地评价和划分农业土壤重金属风险区域,建议与改进地累积指数法结合使用,共同评估该地区农业土壤重金属风险水平、空间分布以及生态风险特征。

    • 基于文献数据的广西典型土壤铅含量特征及其风险研究

      2017, 54(1):92-107. DOI: 10.11766/trxb201604200011

      摘要 (2217) HTML (0) PDF 1.09 M (4687) 评论 (0) 收藏

      摘要:为阐述广西土壤铅含量现状及其潜在风险,通过检索20世纪90年代至今国内外关于广西土壤铅含量的文献,共筛选出目标文献57篇,涉及广西20多个地区,样品5 807个。结果表明,广西区土壤铅含量范围为18.80~6 350 mg kg-1,几何均值为147.9 mg kg-1。不同功能区的土壤铅含量分布存在较大差异,清洁土壤、城区土壤、工矿土壤、非矿区农用土壤和矿区农用土壤铅含量的几何均值分别为26.17、32.88、244.5、42.93和347.6 mg kg-1,分别是广西土壤铅背景值的1.391倍、1.747倍、12.99倍、2.281倍、18.47倍。调查区域中铅污染指数大于1的样本占总量的23%,有7%的样本属于重度污染,主要分布在南丹县、融安县等地,这可能与该区域的矿业活动有关。基于广西区铅矿产分布及目前未涉及调查的区域,建议对重污染区南丹、金城江、环江、融安、阳朔和崇左县等地采取治理措施,对铅锌矿分布较多的大新县、武宣县、岑溪县、贺县等地区作进一步的调查研究。

    • 肯尼亚水稻土和甘蔗地土壤中14C-六氯苯和14C-滴滴涕的自然消解

      2017, 54(1):108-117. DOI: 10.11766/trxb201603300126

      摘要 (2028) HTML (0) PDF 1.11 M (3191) 评论 (0) 收藏

      摘要:氯代持久性有机污染物的农田土壤污染呈现污染浓度低、面积大、新源污染不断输入的特点。农田土壤本身微生物种类丰富,对氯代有机污染物具有较大的降解潜力和未知性。本试验以典型高氯代和低氯代持久性有机污染物——六氯苯(HCB)和滴滴涕(DDT)为研究对象,结合C14同位素示踪技术,研究HCB和DDT在热带水稻土和甘蔗地土壤的矿化现象,同时监测HCB和DDT在两种土壤中的挥发、降解产物以及结合残留。结果表明,经84 d好氧培养,HCB和DDT在两种土壤中的矿化量分别仅为0.14%和3%,低氯代有机污染物DDT的矿化速率显著高于高氯代有机污染物HCB。然而,两种土壤对HCB或DDT的矿化没有显著性差异。HCB或DDT在水稻土中的挥发量略微高于甘蔗地土壤,两种土壤中HCB和DDT的挥发量在0.1% ~ 0.6%之间,表明挥发不是其主要的环境过程。在DDT污染水稻土和甘蔗地土壤中添加1.25%的堆肥增加了DDT在土壤中的矿化与结合残留,减少了DDT的挥发。本研究结果表明土壤在好样条件下对氯代持久性有机污染物的自然消解能力非常弱,而有机肥的使用有助于土壤中持久性氯代有机污染物的矿化消除。

    • 新农药哌虫啶在三种典型土壤中的吸附与淋溶研究

      2017, 54(1):118-127. DOI: 10.11766/trxb201604200104

      摘要 (2077) HTML (0) PDF 541.04 K (2825) 评论 (0) 收藏

      摘要:应用振荡平衡法和柱淋洗法研究了哌虫啶在红壤、棕壤和黑土三种典型土壤中的吸附和淋溶特性,并探讨了三种土壤改良剂对其淋溶的影响。根据其吸附动力学确定哌虫啶在黑土、红壤和棕壤中的吸附平衡时间分别为12、12和9 h,分配系数Kd分别为23.16、11.24和4.68,吸附常数Kf分别为22.03、11.69和5.05,Koc值分别为1 619、2 094和495,吸附自由能值分别为-16.96、-17.59和-14.02 kJ mol-1,Freundlich和线性等温吸附模型均能较好地描述哌虫啶在土壤中的吸附过程,其吸附能力顺序分别为黑龙江黑土>福建红壤>山东棕壤。哌虫啶在3种供试土壤中淋溶性存在差异,在棕壤中迁移性最强,随着施药量的增加,其淋出率也略有提高,但三个不同水平施药量差异不显著。在黑土中迁移性最弱,红壤和黑土中的哌虫啶残留量随着土壤深度的增加逐渐降低。土壤中添加0.5%的活性炭、腐殖酸和草炭能显著地降低农药哌虫啶在土壤中的淋溶性,减少对地下水的污染风险。

    • 基于东亚金发藓监测土壤镉污染的生物学机理

      2017, 54(1):128-137. DOI: 10.11766/trxb201604180090

      摘要 (1984) HTML (0) PDF 2.14 M (1814) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用对镉具有高敏感性特征的苔藓植物——东亚金发藓(Pogonatum inflexum)为材料,以不同浓度梯度镉污染基质作为胁迫条件,观测该植物在镉胁迫下的生长发育状况、镉富集能力、叶绿素含量、可溶性蛋白含量及MDA含量,并分析比较了各项指标变化特征与土壤中全镉含量及有效镉含量的相关性。结果显示,供试土壤中有效镉含量约占全镉含量的20%~40%,东亚金发藓对镉的富集能力总体较弱,其最大富集浓度值为1.627 mg kg-1,最高富集系数为63.9%,植株富集浓度与土壤有效镉含量之间的相关性高于全镉;东亚金发藓对镉污染表现出显著反应特征,植株孢子体和配子体受害症状明显,1~2 mg kg-1以上的镉胁迫(土壤有效镉含量大于0.559 mg kg-1时)即可使叶部黄化、褐变,5 mg kg-1的镉处理导致蒴柄弯折、植株枯亡;东亚金发藓叶绿素含量、可溶性蛋白含量、丙二醛(MDA)含量等生理指标变化特征受镉胁迫影响明显,且与有效镉含量呈显著相关性,适合作为东亚金发藓监测土壤镉污染及镉生物有效性的指示指标。

    • 不同肥力红壤水稻土根际团聚体组成和碳氮分布动态

      2017, 54(1):138-149. DOI: 10.11766/trxb201605060123

      摘要 (2546) HTML (0) PDF 1.26 M (2972) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究水稻种植期间表层土壤团聚体数量及其有机碳、全氮含量的变化,对揭示人为耕作的影响、认知土壤肥力的演变规律具有重要意义。选择两种不同肥力的红壤性水稻土进行田间根袋试验,分别于水稻插秧前、分蘖期、孕穗期和成熟期采样,分析了水稻生长过程中根际和非根际土壤团聚体组成、稳定性以及有机碳、全氮分布的动态变化。结果表明,低肥力土壤团聚体以>0.25 mm大团聚体为主(56.2%~64.0%),0.25~1 mm粒级团聚体含量最高;除1~2 mm粒级外,水稻生育期内根际土壤各粒级团聚体含量均有显著变化;取样时期、根际作用与取样时期的交互效应对0.25~1 mm和0.053~0.25 mm粒级含量有显著影响。高肥力土壤中以<0.25 mm微团聚体为主(59.8%~72.0%),0.053~0.25 mm粒级团聚体比例最高,取样时期显著影响>0.25 mm大团聚体含量,根际作用与取样时期的交互效应对>2 mm粒级含量有极显著影响。与非根际相比,根际土壤大团聚体的破坏率较低,平均重量直径(MWD)较高,种植水稻有助于提高根际土壤的稳定性。两种肥力土壤团聚体中有机碳和全氮含量均表现为1~2 mm粒级最高,0.053~0.25 mm粒级最低,大团聚体中显著高于微团聚体。根际土壤中,水稻成熟期各粒级团聚体有机碳含量与插秧前无显著差异,而分蘖期和孕穗期有明显波动;水稻的生长降低了大团聚体中的全氮含量,对高肥力土壤的影响更为显著。总体而言,低肥力土壤中,根际作用主要影响团聚体组成和稳定性,取样时期影响团聚体碳氮含量;高肥力土壤中,团聚体组成和碳氮分布受根际作用和取样时期的共同影响。

    • 秸秆深还不同年限对黑土腐殖质组成和胡敏酸结构特征的影响

      2017, 54(1):150-159. DOI: 10.11766/trxb201608110398

      摘要 (2443) HTML (0) PDF 759.63 K (2479) 评论 (0) 收藏

      摘要:秸秆深还(Corn stover deep incorporation,CSDI)指将作物秸秆深埋于土壤亚表层20~40 cm深处,用以解决秸秆焚烧和土壤肥力退化的可持续利用模式。本文以吉林农业大学玉米连作耕地试验田未施用秸秆和秸秆深还不同年限的土壤为研究对象,设置CK、CSDI(2014)、CSDI(2013)和CSDI(2012)共4种处理,分别代表未施入秸秆、2014年秸秆深还(深还第1年)、2013年秸秆深还(深还第2年)、2012年秸秆深还(深还第3年)。研究秸秆深还不同年限对黑土腐殖质组成和胡敏酸结构特征的影响。通过腐殖质组成修改法提取富里酸(Fulvic acid,FA)、胡敏酸(Humic acid,HA)和胡敏素(Humin,HM),国际腐殖质协会(International Humic Substances Society,IHSS)推荐的方法提取HA样品,通过元素组成、红外光谱和差热分析测定HA结构。结果表明:与CK相比,秸秆深还1年后显著提高了土壤和腐殖质各组分有机碳含量,亚表层累积效果更明显,其土壤有机碳(SOC)、HA、FA和HM有机碳含量分别增加了23.7%、30.5%、27.3%和46.1%,但PQ值(HA在可提取腐殖物质的比例)没有显著变化;HA氧化度和缩合度降低明显,表层和亚表层(O+S)/ C比值分别降低14.31 %和14.68 %,H/C比值分别增加27.74 %和28.86 %,脂族链烃和芳香碳含量增加,热稳定性降低,HA结构趋于简单化。随着年限增加,深还3年后SOC、FA和HM有机碳含量呈下降趋势,HA有机碳含量呈上升趋势,PQ值变化显著,HA缩合度、氧化度呈上升趋势,脂族性减弱,芳香性增强,HA结构趋于复杂化。说明随着年限增加,秸秆不断矿化分解,秸秆深还对土壤腐殖质组成和结构特征的影响效果减弱。

    • 太白山不同海拔土壤碳、氮、磷含量及生态化学计量特征

      2017, 54(1):160-170. DOI: 10.11766/trxb201604140096

      摘要 (3222) HTML (0) PDF 634.54 K (3608) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究太白山土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量垂直分布特征,阐明土壤C、N、P生态化学计量学特征对海拔梯度的响应规律,在秦岭太白山1 700~3 500 m区域以100 m海拔间隔进行研究。结果表明:(1)不同海拔高度下土壤有机碳、全氮、全磷变化范围分别是23.56~83.59 g kg-1、2.00~5.77 g kg-1、0.32~0.47 g kg-1。土壤有机碳与全氮含量随海拔梯度升高先增后降,土壤全磷含量空间变异较小;(2)土壤C:N、C:P、N:P范围分别为7.17~18.41、60.61~190.4、5.81~12.26。随海拔增加,土壤C:N在阔叶林带呈降低趋势,针叶林带时转变为增加趋势。土壤C:P随海拔梯度的变化趋势与土壤C:N类似,N:P随海拔梯度增加先升后降,至3 200 m有所升高;(3)两个阔叶林带(辽东栎林带和桦木林带)与高山草甸的土壤C、N含量及生态化学计量比高。冷杉林带C、N含量及其生态化学计量比最小;(4)温度、含水量、海拔和植被对土壤C、N、P化学计量特征具有重要影响,通过冗余分析揭示每个因素分别可解释系统变异信息的25.0%、24.3%、11.1%和6.9%,合计为67.3%。可见这些环境因素直接决定了土壤养分及生态化学计量特征。结果可为探明森林土壤养分供应状况和限制因素及太白山生态系统的保护、森林土壤质量评价等提供基础。

    • 秸秆生物炭输入对冻融期棕壤磷有效性的影响

      2017, 54(1):171-179. DOI: 10.11766/trxb201606120232

      摘要 (2317) HTML (0) PDF 562.08 K (2595) 评论 (0) 收藏

      摘要:冻融交替是东北地区土壤常见的温度变化现象。通过室内模拟冻融循环方法,分析秸秆生物炭输入对冻融期东北地区棕壤有效磷影响规律及机理,探讨生物炭还田对东北春季作物生长初期土壤养分供应状况的影响。结果表明:(1)除在0~5次冻融循环中冻融次数对有效磷含量无显著影响外,冻融循环次数、生物炭施加量以及二者交互作用对土壤有效磷含量在各冻融阶段(0~5次、5~30次、0~30次)均有极显著影响。(2)培养结束后施加生物炭量2%、4%和6%处理,有效磷含量随生物炭施入量增大而依次增加,且均明显高于对照处理20%以上。各处理在第5次冻融左右达到峰值,有效磷含量增加幅度随生物炭施加量增加而减小。在第20次冻融循环后各处理有效磷含量达到相对谷值,此时施加生物炭处理有效磷含量较未冻融时有明显降低。说明,生物炭在常温培养时可以增加土壤有效磷含量,但是,在冻融过程中,相对于对照处理可以较好固持土壤磷素,减小磷素随融雪过程流失的风险。(3)通过分析生物炭输入后棕壤pH、电导率、有机质和中性磷酸酶活性等生物化学性质对冻融循环过程响应,以及不同冻融循环阶段与土壤有效磷相关分析,发现有机质含量在冻融循环过程中变化显著且与有效磷含量具有显著相关性。生物炭通过增强团聚体稳定性,减少有机质释放来固持土壤磷素。

    • 高浓度CO2地下泄漏对土壤微生物群落结构的影响

      2017, 54(1):180-190. DOI: 10.11766/trxb201607110265

      摘要 (2254) HTML (0) PDF 3.76 M (2365) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过模拟高浓度CO2在农田土壤中的地下泄漏,研究了不同浓度CO2泄漏情景下土壤微生物多样性的变化。实验设置了400 g m-2d-1、800 g m-2d-1、1 200 g m-2d-1和2 000 g m-2d-1持续CO2通气60 d共计4个处理,并与对照组、恢复组(2 000 g m-2d-1组停止通气60 d后)分期采集土壤样品,分析土壤理化性质、土壤闭蓄的气体浓度、微生物多样性指数及主要类群变化规律。结果表明,4种处理均提高了土壤中CO2浓度,分别为1.60%、4.80%、10.80%和19.60%。土壤微生物多样性Chao指数和Shannon指数随CO2通入量增加而减少,降幅分别达17.00%~27.80%和6.10%~9.50%。相反,非度量多维尺度(NMDS)分析显示土壤微生物β多样性在中、低浓度升高,在高、极端浓度表现为降低。拟杆菌属(Bacteroidales)相对丰度随CO2泄漏量增加从3.09%上升至21.20%,可作为高浓度CO2泄漏生态安全性评估的敏感性指标。基于高通量序列相似度OTU分类的RDA分析表明土壤环境因子的变化能够较好地解释微生物多样性演替。研究结果为评估和监测地下CO2泄漏对近地表生态系统环境风险提供科学依据。

    • 模拟干湿交替对水稻土古菌群落结构的影响

      2017, 54(1):191-203. DOI: 10.11766/trxb201603140046

      摘要 (2454) HTML (0) PDF 1.46 M (3171) 评论 (0) 收藏

      摘要:干湿交替是自然界普遍存在的现象,但长期以来由于技术的限制,复杂土壤中微生物对水分变化的响应规律仍不清楚。针对我国江苏常熟湖泊底泥发育的典型水稻土,在室内开展湿润-风干以及风干-湿润各三次循环,每次循环中湿润、风干状态各维持7d,利用微生物核糖体rRNA的通用引物进行PCR扩增,通过高通量测序分析土壤古菌多样性变化,同时结合实时荧光定量PCR技术,在DNA和RNA水平研究古菌数量对干湿交替过程的响应规律。结果表明:水稻土湿润-风干过程中,在DNA水平土壤古菌数量降幅约为149倍~468倍,而在RNA水平降幅最高仅为2.06倍;水稻土风干-湿润过程中,在DNA水平古菌数量增幅在147倍~360倍之间,而在RNA水平增幅最高仅为2.95倍。表明在干湿交替过程中,DNA水平的古菌16S rRNA基因数量变化远高于RNA水平。基于高通量测序多样性的结果表明,在DNA和RNA水平,湿润土壤3次风干、以及风干土壤3次加水湿润7d恢复后,土壤古菌群落结构均发生统计显著性改变。在微生物门、纲、目、科和属的不同分类水平下,水稻土古菌主要包括3、10、13、14、10种不同的类群,在RNA和DNA水平的结果基本一致。干湿交替导致部分古菌类群发生显著变化,其中在微生物分类学目水平发生显著变化的古菌最高达到6种,主要包括产甲烷古菌和氨氧化古菌,如Methanobacteriales、Methanosarcinales、Methanomicrobiales和Nitrososphaerales等。这些研究结果表明,反复的干湿交替并未显著改变水稻土中古菌的主要类群组成,古菌类群的绝对数量和相对丰度发生了一定程度的变化,但这些变化与微生物生理作用的联系仍需进一步研究;风干土壤中古菌RNA序列极可能来自于完整的古菌细胞,暗示了这些古菌细胞能够较好地适应水稻土中水分的剧烈变化,风干状态的土壤在一定程度也可用于土壤古菌群落组成研究。

    • 不同用量秸秆生物炭对辣椒疫病防控效果及土壤性状的影响

      2017, 54(1):204-215. DOI: 10.11766/trxb201604140027

      摘要 (2253) HTML (0) PDF 1.44 M (3119) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用盆栽试验研究了不同用量秸秆生物炭对辣椒疫病防控效果及土壤性状的影响,并解析生物炭用量、土壤性状与防控效果之间的关系。结果表明,随着生物炭用量的增加,土壤pH和有机质含量逐步上升,电导率、有效磷和速效钾含量迅速上升,而铵态氮和硝态氮含量变化较小。细菌、真菌及四种功能菌数量随着用量的增加而逐步增加,但辣椒疫霉数量呈现先上升后下降的趋势。土壤酶活性方面,脲酶和β-葡糖苷酶逐步降低,FDA酶和蔗糖酶则先上升后下降。微生物代谢能力、微生物多样性及微生物均匀度均与用量呈倒U型曲线关系,在1.33%用量下获得最高值。DGGE图谱显示,低用量生物炭对微生物区系影响较小,而1.33%和2%用量则能显著改变微生物群落结构。0.33%、0.66%、1.33%和2%用量的防效分别为-9.8%、8.6%、56.7%和35.1%,与用量也呈倒U型曲线关系,1.33%生物炭用量对辣椒疫病的防效最好。一定范围内防效随生物炭用量的增加而增加,这可能是因为生物炭对土壤性状的改善作用,而随后防效下降,则与高用量生物炭对土壤性状产生的负面影响有关。

    • 综合生物防控烟草青枯病及其对土壤微生物群落结构的影响

      2017, 54(1):216-226. DOI: 10.11766/trxb201601140582

      摘要 (2736) HTML (0) PDF 1.78 M (3271) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用生物有机肥结合相应的农艺措施进行生物防控是近年来的研究热点。分别采用常规施肥(T1)、常规施肥+生石灰(T2)、常规施肥+L-25生物有机肥(T3)、常规施肥+生石灰+ L-25生物有机肥(T4)四个处理来探究生物防控烟草青枯病的效果。结果表明:2014年T4处理在烟草全生育期的防控效果显著高于T2和T3处理,在90 d后防控效果分别是T2和T3的6.26倍和1.99倍。经过三年修复,青枯病综合防控效果高达61.3%。2013年和2014年T4处理产量显著高于其他各处理。2013年生物有机肥各处理的拮抗菌在70 d之前均显著高于各自对应的病原菌数量,2014年T4病原菌数量则始终处于106 cfu g-1数量级以下,其他处理在烟草移栽90 d后病原菌数量均增长至107 cfu g-1以上。T4处理的根际土壤微生物物种丰度水平、运算分类单位(OTU)、香农多样性指数(Shannon index)均高于T1处理,主成分与聚类分析表明T3和T4处理的微生物区系结构相似,明显不同于T1处理。综合的生物防控措施可以有效防控重病区青枯病,对烤烟产量产值具有明显的提高作用,并能有效改良土壤微生物区系,具有良好的推广应用前景。

    • 土壤悬液培养法研究长期施肥下花生根际解磷菌溶磷特性

      2017, 54(1):227-236. DOI: 10.11766/trxb201605130144

      摘要 (2373) HTML (0) PDF 643.44 K (2254) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于长期野外定位试验和室内土壤悬液培养,研究长期不同有机与无机肥料配施(纯化肥(NPK)、化肥与厩肥配施(NPKM)和化肥与稻草秸秆配施(NPKS))下,花生根际土壤解磷菌对Ca3(PO4)2 (Ca-P)、FePO4(Fe-P)和AlPO4(Al-P)的溶解特性。结果表明:有机无机肥配施促进了解磷菌的繁殖,在Ca-P和Fe-P固体NBRIP(国际植物研究所磷酸盐生长培养基)培养基中,NPKM处理可培养解磷菌密度分别为6.15和5.80 log (cfu g-1 dry soil),高于其他处理。在分别以Ca-P、Fe-P和Al-P为唯一磷源的NBRIP液体培养基中添加土壤悬液培养9 d发现, NPKM处理对Fe-P和Al-P的最高溶磷量分别为221.8 mg kg-1和205.5 mg kg-1; NPKS处理对Ca-P的溶解有明显的优势。相比于单一菌株,解磷菌溶磷能力无绝对优势,但更能反映田间复杂条件下实际溶磷效果。通过土壤悬液培养法,从微生物群体角度发现:长期无机肥和厩肥配施更能促进花生根际解磷菌的繁殖以及对无机磷的溶解,从而改善土壤缺磷状况,提高花生生物量和产量。

    • 海拔对表居土壤动物不同取食功能群多度分布的影响

      2017, 54(1):237-245. DOI: 10.11766/trxb201603270047

      摘要 (2097) HTML (0) PDF 776.83 K (3073) 评论 (0) 收藏

      摘要:物种多度分布格局是群落生态学研究的前沿领域之一。海拔梯度下开展土壤动物多度分布研究有利于认识分解者群落的构建过程如何响应环境变化。选用5种常见的生态位分配模型(断棍模型、生态位优先占领模型、生态位重叠模型、随机分配模型和优势优先模型),分别采用个体数量与生物量作为多度表征指标,对分布于北京东灵山辽东栎林下不同海拔范围的表居土壤动物群落整体与不同取食功能群(杂食者、植食者、捕食者、腐食者)的相对多度分布进行研究。结果表明,拟合表居土壤动物群落整体的最优生态位分配模型不受海拔影响,均为断棍模型。但表居土壤动物各功能群多度分布受海拔影响,杂食者随海拔升高,最优模型由断棍模型转变为生态位优先占领模型,而植食者与之相反。多度表征指标选择影响拟合表居土壤动物不同功能群(捕食者和腐食者)多度分布的最优模型。总体而言,海拔和多度指标选择并未影响表居土壤动物整体的多度分布,但对表居土壤动物中不同取食功能群的多度分布有影响。

    • 养分化学计量比对稻田土壤葡萄糖矿化及其激发效应的影响

      2017, 54(1):246-254. DOI: 10.11766/trxb201604260070

      摘要 (2347) HTML (0) PDF 712.33 K (2789) 评论 (0) 收藏

      摘要:选择13C-葡萄糖作为稻田土壤典型易利用态外源有机碳,通过室内培养试验,研究不同C/N/P/S计量比条件下,葡萄糖分解矿化的动态规律及其激发效应。结果表明,稻田土壤中葡萄糖-碳(C)快速矿化,60 d培养实验后,有65.5%~74.6%的葡萄糖-C矿化。养分元素的添加使土壤中葡萄糖-C快速转化碳库的比例逐渐由58%增加至65%,从而使葡萄糖-C矿化率提高了3.9%~12.5%,养分元素的添加量与葡萄糖-C快速转化碳库的比例和矿化率均表现出显著的正相关关系(R 2 = 0.63,p< 0.05;R 2 = 0.83,p< 0.05)。葡萄糖-C矿化过程中,导致稻田土壤碳的累积负激发效应为-370~-570 mg kg-1,养分元素添加比例越大,其负激发效应越强,二者呈显著的负相关性(R 2 = 0.66,p < 0.05)。研究表明,稻田土壤中易利用态碳的矿化受C/N/P/S元素计量比的影响,高比例养分元素的添加,促进土壤中易利用态碳的矿化,抑制土壤原有有机质的分解,增强负激发效应。本研究可为深入了解稻田生态系统碳循环、实现农田土壤肥力提升和温室气体减排提供理论依据。

    • 磷石膏、红糖等对蚯蚓改良滨海盐土的促进作用

      2017, 54(1):255-264. DOI: 10.11766/trxb201603170607

      摘要 (2547) HTML (0) PDF 941.92 K (2696) 评论 (0) 收藏

      摘要:前期研究表明,施入园林废弃物作为饵料并投放蚯蚓能够降低滨海盐土盐分。通过田间对比试验,研究同时添加磷石膏和红糖对蚯蚓改良滨海盐土的促进作用。结果表明,在每平方米施入6.5 kg园林废弃物及50条蚯蚓(平均质量0.334 g)的基础上,添加磷石膏能够显著降低土壤pH以及水溶性钠离子(Na+)和氯离子(Cl-)的含量,但同时会显著增加土壤水溶性钙离子(Ca2+)及硫酸根离子(SO42-)含量;随着磷石膏施入量的提高,土壤全盐量呈现先降低后升高的趋势。添加红糖能够间接降低盐碱土壤水溶性Na+和Cl-的含量以及全盐量,但不同红糖施入量的处理间并无显著差异。根据试验结果,推荐在施入园林废弃物作为饵料并投放蚯蚓的基础上,同时添加1 kg m-2的磷石膏及0.4 kg m-2的红糖,以取得最佳的降盐效果。

    • >研究简报
    • 磷和柠檬酸共存对高岭石和针铁矿吸附铅的影响

      2017, 54(1):265-272. DOI: 10.11766/trxb201606160113

      摘要 (2199) HTML (0) PDF 805.10 K (2363) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过平衡吸附试验及矿物电动电位(Zeta电位)的变化分析,研究了磷(P)和柠檬酸(CA)共存对针铁矿和高岭石吸附铅的影响。结果表明:(1)针铁矿和高岭石对铅的吸附量随柠檬酸浓度的升高呈现“峰形”曲线变化,铅吸附量达到峰值的柠檬酸浓度均为0.5 mmol L-1,不同浓度磷存在下柠檬酸对矿物吸附Pb2+量有不同程度增加。(2)随着磷添加浓度的增加,两种矿物对铅吸附量均呈增加趋势,磷添加浓度分别为1 mmol L-1和0.6 mmol L-1时,针铁矿和高岭石吸附铅量达到平衡;当处理中添加不同浓度柠檬酸,两种矿物均表现为对铅的吸附量增加,且随着柠檬酸浓度增加促进铅吸附的作用增强,说明在磷及试验浓度柠檬酸存在下促进了矿物对铅的吸附。(3)高岭石体系中,加入磷或(和)柠檬酸后,Zeta电位-pH曲线向负值方向位移,降低程度大小顺序为1.0 mmol L-1P +0.5 mmol L-1CA > 0.5 mmol L-1CA > 1.0 mmol L-1 P,说明高岭石表面增加的负电荷也部分增加了其对铅的电性吸附;添加磷和柠檬酸处理针铁矿的Zeta电位显著降低,且随着体系pH的升高其Zeta电位没有明显变化,表明磷和柠檬酸均主要是通过吸附到针铁矿表面而增加对铅的专性吸附。

    • 基于氮流失控制的种植结构调整与配套生态补偿措施——以竺山湾小流域为例

      2017, 54(1):273-280. DOI: 10.11766/trxb201604050088

      摘要 (2015) HTML (0) PDF 446.60 K (2471) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过实地和查阅文献的方式调研了竺山湾小流域稻麦、蔬菜和果树的常规生产、清洁生产模式下的经济效益和氮(N)素流失等数据,采用线性优化模型,统筹考虑经济收益最大和污染排放总量控制,根据N流失总量高低对竺山湾小流域种植业结构设置了五种情景(I、II、III、IV和V)进行调整。情景I以经济收益最高为目标,情景II、III分别在削减情景I 设定的N流失量20%和30%的约束下,各自实现其经济收益最高的两个情景。对于情景II和情景III,其N投入量、N流失量分别为6 267 t、511 t和5 567 t、447 t。与常规种植结构相比,这两种情景均达到了N肥投入减少20%、N流失量减少30%的项目预期目标,相对净收益分别达到8.456亿元、7.966亿元,高于未调整前常规种植结构的7.873亿元,属于五种结构调整情景中的最优和次优情景。估算了与种植结构调整相配套的生态补偿资金,包括机会成本补贴和生态效益奖励两部分。除去交易成本后,最优情景和次优情景相应的生态补偿总金额分别为961万元和3 507万元,补偿标准分别为739 Yuan hm-2和2 696 Yuan hm-2。提出了本区域内种植业结构调整的政策建议,以促进竺山湾小流域农田面源污染治理,加快本区域种植业由传统生产方式向清洁生产方式的转型升级。

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