• 2019年第56卷第5期文章目次
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    • >新视角与前沿
    • 中国土壤微生物组数据平台的构建与实现

      2019, 56(5):1023-1033. DOI: 10.11766/trxb201812240642

      摘要 (2000) HTML (360) PDF 8.96 M (1464) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,高通量测序等新技术的快速发展,为大规模、快速、准确、全面认识土壤微生物多样性提供了技术保障。国际上已经建成了一些具有影响力的土壤微生物组数据管理及分析平台,但大多数已有平台聚焦于提供数据存储、管理、访问、注释等基础性服务,难以满足土壤微生物研究需求。借助空间数据库技术、网络地理信息系统(WebGIS)技术,设计并构建了包含土壤及微生物数据集成、数据可视化、知识发现和区域空间制图等功能的中国土壤微生物组数据平台,该平台将进一步推动我国土壤微生物组数据的标准化整合,并为整合数据的充分挖掘利用提供支撑。

    • >综述与评论
    • 环境中生物质炭稳定性研究进展

      2019, 56(5):1034-1047. DOI: 10.11766/trxb201808220426

      摘要 (1632) HTML (756) PDF 2.04 M (1810) 评论 (0) 收藏

      摘要:生物质炭是生物质在厌氧或缺氧条件下高温裂解得到的炭质材料,由于其具有储碳、固定土壤污染物和废弃物资源化等优点,正被越来越广泛地应用于农业和环境等领域。生物质炭在环境中的稳定性决定了其环境效应的稳定性,是评价生物质炭环境功能及环境意义的重要方面。本文主要论述了生物质炭在环境中可能经历的物理、化学和生物分解三大作用过程及其影响因素,同时分析了生物质炭自身性质与其在环境中稳定性的关系;指出物理破碎作用、物理迁移作用、化学溶解作用、化学氧化作用、生物分解代谢作用、以及生物质炭自身性质共同影响了生物质炭在环境中的稳定性。提出了以下几点值得重点关注的研究方向:(1)水流作用下生物质炭微粒的释放、迁移行为及其影响因素,(2)生物质炭自身的氧化还原活性与其在环境中的化学氧化作用之间的关系,(3)植物根际圈内生物质炭的物理、化学和微生物分解作用。系统而深入地研究生物质炭在环境中的作用过程有利于完善人们对生物质炭流失过程的认识,从而更全面地了解生物质炭在环境中的稳定性。

    • 大气沉降对土壤和作物中重金属富集的影响及其研究进展

      2019, 56(5):1048-1059. DOI: 10.11766/trxb201812130538

      摘要 (1980) HTML (298) PDF 2.02 M (1518) 评论 (0) 收藏

      摘要:以我国农田土壤-作物-大气系统为研究对象,综述了近年来大气沉降中重金属的来源及时空分布规律以及大气沉降对农田土壤和作物中重金属富集的影响及其研究进展。人为活动产生的重金属进入大气后,受多种自然和人为因素及环境保护政策等综合因素的影响,导致大气沉降中的重金属具有明显的时空分异特征:从时间分异来看,大气重金属含量呈现出冬季高于其他季节,供暖期高于非供暖期的特点;从空间分异来看,工业发达地区较高,燃煤为主的城市高于其他城市,城区高于郊区及远郊地区。大气沉降不仅会使土壤重金属含量上升,也会对农作物造成直接和间接的影响。大气中的重金属会通过气孔进入作物细胞,在细胞壁、液泡中积累,当含量过高时会影响作物正常生长或引起作物重金属超标风险,不利于农业安全生产。未来的研究应将传统分析方法与空间和地统计技术、多元同位素示踪技术、数学模型模拟等多种技术手段相结合,在区域尺度和田间自然条件下开展土壤-作物-大气系统重金属循环过程的研究,为区域农田重金属污染防控和环境管理提供科学依据和决策支撑。

    • >研究论文
    • 基于可见-近红外光谱与化学属性的土壤来源地判别

      2019, 56(5):1060-1071. DOI: 10.11766/trxb201809100397

      摘要 (1374) HTML (240) PDF 4.30 M (1149) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤是一种重要的法庭痕迹科学证据,可提供有价值的信息,在案件侦破和法庭审理中发挥关键作用。对于一个未知的土样,怎样确定其来源地,是一个值得研究的问题。分别从跨省和省内两种尺度,基于黑龙江、安徽和江苏三个省市的土壤可见-近红外波段光谱以及土壤化学数据,采用随机森林模型对土壤样本的来源地进行判别,比较了不同土壤测定数据集及其组合方案的判别效果,并分析了土壤化学属性和光谱数据在来源地判别中的相对重要性,以判别正确的样点占总样点数作为验证精度进行评价。结果发现:跨省尺度下,光谱主成分和化学数据结合建模判别验证精度最佳,为0.92;土壤光谱测量所需样品量少,当土壤物证材料量少,化学数据难以获取时,光谱主成分和吸收峰结合建模验证精度最高,为0.82。省内尺度下,依旧是光谱主成分和化学数据结合建模精度最佳,为0.83;在化学数据难以获取时,仅利用光谱主成分与吸收峰也取得了相当的精度(0.82),可见在省内尺度,可以利用光谱来替代化学数据进行建模判别。计算两种尺度下判别因子的重要性发现,跨省尺度下,影响模型判别的化学数据主要是土壤中的全钾、全磷,光谱数据主要是光谱第一主成分以及350~600 nm与1 800~2 100 nm波段的吸收峰;省内化学数据主要是全磷,光谱数据主要是第七主成分与1 300~1 600 nm以及2 100~2 200 nm波段的吸收峰。这表明,利用土壤可见-近红外光谱与化学数据可以有效地判别土壤的来源地。当模型的样点空间分布范围有差异时,可以考虑利用不同的判别因子建模和多个指标来评估判别结果。

    • 不同雨强下喀斯特坡耕地养分流失特征研究

      2019, 56(5):1072-1084. DOI: 10.11766/trxb201808270236

      摘要 (1401) HTML (359) PDF 2.23 M (1234) 评论 (0) 收藏

      摘要:为揭示西南喀斯特坡耕地的养分流失特征,通过人工模拟降雨试验,研究不同雨强下喀斯特坡耕地养分流失的过程机制及特征。结果表明:(1)喀斯特坡耕地产流产沙从地下过渡到地表的临界雨强在30 mm•h-1~50 mm•h-1之间,产流量和产沙量均随降雨强度的增大而增大,且产流产沙主要以地表为主。(2)小雨强(15 mm•h-1和30 mm•h-1)下,喀斯特坡耕地TN、TP、TK主要通过地下径流进行流失,大雨强(≥50 mm•h-1)下,喀斯特坡耕地TN、TP、TK地表流失比例为地下漏失的3倍左右;TP径流流失量及流失浓度均随雨强的增大而增大,TN和TK径流流失量及流失浓度却随雨强的增大变化不明显。(3)喀斯特坡耕地泥沙养分流失也主要是以地表流失为主,地表流失量较地下高出约5.03倍,且泥沙中流失的养分浓度均大于径流中流失的养分浓度;地表泥沙养分富集率整体高于地下漏失部分;地表、地下泥沙养分流失总量与养分流失模数均随降雨强度的增大而增大。(4)喀斯特坡耕地径流总量与径流养分(TP、TK)、泥沙养分(TN、TP、TK)均呈极显著正相关关系( P<0.05),径流总量与径流TN呈现极显著正相关关系( P<0.01)。研究结果可为喀斯特区坡耕地养分流失防治及面源污染治理等提供理论参考依据。

    • 近57年中国北方气候干湿变化及与太平洋年代际振荡的关系

      2019, 56(5):1085-1097. DOI: 10.11766/trxb201808260225

      摘要 (1481) HTML (709) PDF 8.17 M (1764) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用中国北方424个气象站点1960—2016年逐日地面观测资料,应用联合国粮农组织(FAO) Penman-Monteith模型计算潜在蒸散(ET0),基于降水量和潜在蒸散计算的湿润指数研究了1960—2016年中国北方干湿气候时空变化特征,分析了太平洋年代际振荡(PDO)对气候干湿变化的影响。结果表明:北方总体干湿变化不显著,空间上表现为西北、青藏高原、内蒙古湿润化而华北干旱化的特征。极端干旱区面积显著缩小,干旱区、半干旱区则明显扩张,表明气候敏感区域在扩张。极端干旱区和干旱区显著变湿润,半干旱区有变湿润的趋势。1960—1990年至1991—2016年,北方经历了变湿润的过程。西北西部、青藏高原湿润化趋势明显,极端干旱—干旱区的界线呈西界东移、南北界线收缩的变化。干旱化趋势主要发生在华北和东北部分地区,华北黄河沿线一带半干旱—半湿润区界线向东南方向扩张。东北中部和西北西部由于降水增加而ET0减少,气候变湿润。华北中西部、内蒙古东部和东北部分地区降水减少、ET0增加,气候变干旱。在PDO暖位相,西北、东北北部及内蒙古东部地区地表气候偏湿润;在PDO冷位相,地表气候偏干旱。而华北则相反。

    • 紫色土干湿交替条件下邻苯二甲酸二甲酯 迁移释放研究

      2019, 56(5):1098-1107. DOI: 10.11766/trxb201808100412

      摘要 (1133) HTML (194) PDF 2.76 M (862) 评论 (0) 收藏

      摘要:以三峡库区消落带典型土壤(紫色土)为对象,探讨消落带干湿交替过程中邻苯二甲酸二甲酯(DMP)在上覆水-间隙水-土壤之间的迁移释放特征。结果表明:土壤中DMP含量在两次淹水初期(0~2 d)明显下降,从第3天有反弹增高的趋势;间隙水、上覆水中DMP浓度总体呈现出微弱的增加、降低、再增加、再降低的振荡变化;两次落干初期(0~1 d),土壤中DMP均有不同程度的上升,在2~4 d有不同程度的下降,8~20 d时基本稳定在同一水平。土壤中初始DMP含量10~100 mg•kg-1淹水后在三相间的迁移释放趋势相似,然而当土壤初始DMP含量增加至200 mg•kg-1后,上覆水DMP含量出现了与其他三组不同的变化趋势,三相间DMP的分配波动更大。准二级动力学方程可以很好地描述间隙水和上覆水中DMP向土壤中迁移的过程,相关性分析表明,间隙水和上覆水DMP浓度存在显著正相关的关系(P<0.05),而土壤与间隙水中DMP浓度呈现较弱的负相关。

    • 长期秸秆还田对砂姜黑土矿质复合态有机质稳定性的影响

      2019, 56(5):1108-1117. DOI: 10.11766/trxb201812130546

      摘要 (1179) HTML (219) PDF 1.37 M (1215) 评论 (0) 收藏

      摘要:依托10 a定位试验研究了秸秆还田对典型砂姜黑土有机矿质复合体中有机质稳定性的影响机制。田间试验设置5个处理:氮磷钾配施下的小麦和玉米秸秆双季还田(WMS+F)、小麦秸秆还田(WS+F)、玉米秸秆还田(MS+F)、非秸秆还田(F)处理,以不施肥模式下的非秸秆还田为对照(CK)。结果显示,铁铝键合态和紧密结合态有机质含量累计占土壤总有机质的88.70%,且三者变化趋势一致,均呈现WS+F≈WMS+F≈MS+F>F>CK,并与土壤短程有序、有机结合态铁铝氧化物呈显著正相关,但与非晶型铁铝氧化物呈负相关性。秸秆还田显著促进了土壤有机质累积,并受到土壤铁铝键合态有机质的影响,但由于非晶型铁铝氧化物生成速度较慢,限制了土壤有机质的进一步累积。土壤紧密结合态有机质对其全量的贡献明显高于铁铝键合态有机质,相关机制值得进一步研究。

    • 红壤性水稻土不同粒级团聚体有机碳矿化及其温度敏感性

      2019, 56(5):1118-1127. DOI: 10.11766/trxb201805300285

      摘要 (1556) HTML (382) PDF 2.01 M (1077) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用室内培养方法,研究不同温度(15 °C、25 °C和35 °C)条件下红壤性水稻土不同粒级团聚体(>2 mm、1~2 mm、 0.25~1 mm、0.053~0.25 mm和<0.053 mm)中有机碳矿化特征,分析团聚体有机碳矿化对全土有机碳矿化的贡献并探讨团聚体有机碳矿化的温度敏感性。结果表明:>0.25 mm大团聚体较<0.25 mm微团聚体含有更多的有机碳和全氮,碳氮比随团聚体粒级减小而降低。全土和各粒级团聚体有机碳矿化速率在培养的前7d快速下降,之后缓慢降低并在培养后期趋于稳定。25 °C和35 °C培养时,有机碳累积矿化量在>1 mm团聚体中最高,在0.053~0.25 mm团聚体中最低,且有机碳累积矿化量与有机碳和全氮含量显著或极显著正相关。>2 mm和0.25~1 mm团聚体对全土有机碳矿化的贡献最大,贡献率分别为34.6%和28.8%。培养温度的升高显著提高了全土和团聚体的有机碳矿化速率、累积矿化量和矿化率。不同粒级团聚体有机碳矿化的温度敏感性系数为1.38~2.00,与有机碳、全氮和碳氮比均极显著正相关。综上所述,>0.25 mm大团聚体在红壤性水稻土有机碳矿化中发挥主导作用,升温促进了不同粒级团聚体有机碳的矿化,团聚体有机碳矿化的温度敏感性与有机质的数量和质量密切相关。

    • 长期施肥下红壤中类芬顿反应及其对碳储存的影响

      2019, 56(5):1128-1139. DOI: 10.11766/trxb201812120497

      摘要 (1466) HTML (558) PDF 9.18 M (1218) 评论 (0) 收藏

      摘要:以祁阳红壤长期定位试验站的施用有机肥和化肥的土壤为研究对象,结合不同孔径(1 000 μm、20 μm 和 0.45 μm)的原位微宇宙培养试验,通过高效液相色谱、高通量测序、同步辐射红外显微成像和 X 射线光电子能谱等技术手段研究了长期施肥处理对红壤中类芬顿反应的调控能力及其对红壤有机碳储存的影响。结果表明,长期施用化肥的红壤中H2O2、HO ?及Fe(II)含量均显著高于长期施用有机肥。根系分泌物和微生物的参与也能够调控 H2O2、HO ?和Fe(II)含量,且H2O2和HO ?含量呈线性关系。长期施用有机肥的红壤具有很好的H2O2缓冲性能,而长期施用化肥的红壤可能由于发生了退化(如土壤有机质含量低),H2O2缓冲性能较差。长期施用有机肥的红壤中微生物丰富度和多样性指数均显著高于长期施用化肥的红壤。植物根系和微生物的进入对长期施用有机肥的红壤中细菌群落结构影响较小,而对长期施用化肥的红壤中细菌群落结构影响较大。长期施用有机肥的细菌群落影响了土壤pH、可溶性有机碳、可溶性Fe和CO2释放;而长期施用化肥的细菌群落可能通过产生H2O2和还原态Fe(II)引发了土壤中的芬顿反应。根-土界面上黏土矿物(3 619 cm-1)、脂肪碳(2 914 cm-1)、羧酸碳(1 725 cm-1)、羟基碳(1 135 cm-1)的分布模式有较大差异,其中根系的出现增加了根-土界面上Fe(II)比例。综上,本文提出了有效增加亚热带红壤土壤有机碳的概念模型。

    • 黄土高原丘陵区地形和土地利用对土壤有机碳的影响

      2019, 56(5):1140-1150. DOI: 10.11766/trxb201901220367

      摘要 (1265) HTML (606) PDF 4.05 M (1248) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤有机碳(SOC)作为土壤中重要的组成部分及植物生长的主要元素,在地球生态系统中起着举足轻重的作用,是全球环境尤其是气候变化的重要影响因素。以黄土高原王茂沟小流域为研究对象,通过间隔为150 m经纬网格分5层采集0~100 cm土壤样品,采集土壤样品包括4种地形(坡顶、坡上、坡中、坡下)和5种土地利用类型(坡耕地、林地、草地、灌木、梯田),共采集土壤样品1 540个,探讨地形和土地利用方式对黄土丘陵沟壑区小流域SOC含量和分布影响,并通过Kriging插值计算流域内SOC空间分布。结果表明,黄土丘陵第一副区王茂沟小流域在0~100 cm土层中,SOC平均含量坡上(4.49 g•kg-1)和坡中(4.30 g•kg-1)含量最高,其次为坡下(3.97 g•kg-1),坡顶SOC含量最低(3.34 g•kg-1);坡耕地SOC含量最低。林地(4.31 g•kg-1)、梯田(4.25 g•kg-1)、草地(4.12 g•kg-1)和灌木(3.82 g•kg-1)分别较坡耕地(3.47 g•kg-1)SOC含量增加24.2%、22.4%、18.7%和10.1%。表层SOC更易受到环境因子的影响,梯田等水土保持措施可明显固存深层(>20 cm)SOC。方差成分估计表明,土地利用、地形、深度以及土地利用与地形的交互作用对流域剖面SOC含量空间分布有着极显著的影响(P <0.01),其中地形对SOC含量的贡献率最高(32.50 %)。土地利用与地形的交互作用在各因子的交互作用中表现出对SOC含量变异解释度最高(7.4 %)。流域SOC在空间上呈斑块分布,随着深度的增加,流域SOC的空间分布向均一性发展。研究结果为黄土区水土保持措施规划及退耕还林的固碳效益评价提供了科学依据。

    • 特制酒糟有机肥对喀斯特烟区烤烟生长与品质的影响

      2019, 56(5):1151-1160. DOI: 10.11766/trxb201809180395

      摘要 (1279) HTML (228) PDF 983.92 K (1033) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究适合贵州喀斯特地区烤烟生产的特制酒糟有机肥用量,通过大田小区分析并比较了不同类型和用量的特制酒糟有机肥措施:常规酒糟有机肥3 t•hm-2(CK)、特制酒糟有机肥3 t•hm-2(T1)、特制酒糟有机肥3.6 t•hm-2(T2)、特制酒糟有机肥3.6 t•hm-2+钾肥300 kg•hm-2(T3)、特制酒糟有机肥1 t•hm-2+化肥2 t•hm-2(T4)对烤烟生态及产质量的影响。结果表明,与对照相比,从烤烟生态来看,T1、T2及T4处理均不同程度增加烤烟株高、茎围及叶面积指标;T1、T2、T3处理的根鲜重、根干重及根体积均较CK有所增加,T4处理的各项根际指标均显著高于CK;T1、T2处理的黑胫病发病率较CK降低49.8%,T1、T3、T4处理的气候斑点病发病率分别较CK降低62.5%、37.5%及25%,T2、T3、T4处理的花叶病均未发现。添加特制酒糟有机肥处理中T4产量最高,达到1 623 kg•hm-2,T2处理为1 434 kg•hm-2,T1~T4处理的增产率为10.4%~25.0%;所有试验处理的烟碱、全氮、总糖、还原糖、磷、钾、氯离子含量均处于优质烟叶适宜范围,其中,施用特制酒糟有机肥能降低烟碱、全氮含量,提高磷、钾离子含量,使烤烟内在品质渐趋合理。

    • 慈溪1000年时间序列农田土壤氮矿化和硝化的变化

      2019, 56(5):1161-1170. DOI: 10.11766/trxb201810120465

      摘要 (2155) HTML (388) PDF 2.17 M (1267) 评论 (0) 收藏

      摘要:长时间序列土壤关键氮(N)转化过程和相关微生物的变化规律仍不清楚。以慈溪市滨海围垦农田土壤为研究对象,利用室内培养法研究了11个不同利用年限土壤(0~1 000 a)N矿化速率、硝化强度和硝化细菌数量。结果表明,随着利用年限的增加,土壤电导率和pH下降,而有机质和全氮逐渐积累,土壤性质在利用前50 a内变化幅度较快;土壤N矿化速率的大小表现为:220~1 000 a >0~50 a >60~200 a;硝化强度大体随着利用年限的延长而增强,而土壤硝化细菌数量表现为在0~20 a增加后逐渐降低的趋势,其中,20~60 a达到最高;皮尔森相关和聚类推进树(ABT)分析表明,土壤利用年限(45%)、电导率(12%)和有机质(11%)是影响硝化强度的主控因子,土壤中NH4+-N和有效磷含量分别是影响N矿化速率(86%)和硝化细菌数量(42%)的关键限制因子。因此,海陆界面土壤在持续农业利用过程中,硝化强度及硝化细菌丰度得到一定加强,但同时受到历史条件和当代环境因素的共同影响。

    • 模拟搅浆对水稻土结构和有机氮矿化的影响

      2019, 56(5):1171-1179. DOI: 10.11766/trxb201811050484

      摘要 (1305) HTML (126) PDF 2.31 M (830) 评论 (0) 收藏

      摘要:搅浆(Puddling)是传统水稻种植过程中的重要环节,搅浆会改变土壤结构,进而影响氮转化过程。通过室内模拟试验,设置不搅动(CK)、低强度搅动(LIS)和高强度搅动(HIS)三个处理,研究搅浆引起的土壤结构变化,及其对土壤有机氮矿化的影响。首先利用湿筛法测定不同处理团聚体分布及稳定性,采用CT扫描和图像分析方法研究不同处理土壤孔隙结构,并通过室内培养法测定土壤有机氮矿化量,进一步分析土壤结构与有机氮矿化之间的关系。结果显示,与CK相比,LIS和HIS两处理中大于1 mm的水稳性团聚体含量和平均重量直径(MWD)均显著降低,LIS和HIS处理间无显著差异。CK、LIS和HIS的土壤孔隙度分别为3.3%、3.2%和3.3%,各处理间无显著差异;但三个处理的土壤孔隙形态有明显差异,CK大孔隙分布较多且连通性好,LIS和HIS处理孔隙多为球状孔隙,连通性较差。矿化培养第一周,LIS和HIS处理矿化量均快速增加,高于CK处理;但是培养2周后CK矿化氮高于搅动处理,培养试验结束时(4周)CK累积矿化氮量(N28)和氮矿化潜势(N0)显著高于LIS和HIS处理,说明搅拌降低了有机氮的累积矿化量。相关分析表明,土壤有机氮矿化与粒径大于0.25 mm的团聚体含量和当量直径为30~100 μm的孔隙数量具有显著正相关关系,其内在机制尚待进一步研究。

    • 基于不同监测方法的太湖地区稻田基蘖肥期氨排放研究

      2019, 56(5):1180-1189. DOI: 10.11766/trxb201811050505

      摘要 (1386) HTML (185) PDF 1.50 M (1110) 评论 (0) 收藏

      摘要:稻田施用化学氮肥易产生氨挥发损失,目前我国稻田氨排放研究尚缺乏不同监测方法的同步对比研究,这影响到对稻田氨排放的科学评价以及稻田氮肥的合理施用。在太湖地区水稻基肥和分蘖肥施用后同时采用微气象学法(IHF)、密闭室抽气法和通气法对稻田氨排放进行监测研究。结果表明,采用三种方法监测的氨排放变化趋势大体一致,基肥施用后峰值出现在施肥后第3~4天,分蘖肥施用后峰值出现在施肥后第2天,两次施肥后氨排放持续时间均为1周左右。基肥施用后采用微气象学法、密闭室抽气法和通气法监测的氨排放峰值分别为8.8、11.3和3.2 kg·hm-2·d-1(以N计,下同),氨排放量分别为34.6、38.2和12.9 kg·hm-2,占基肥施氮量的32.0%、35.4%和11.9%;分蘖肥施用后三种方法监测的峰值分别为12.5、7.7和5.3 kg·hm-2·d-1,氨排放量分别为26.7、16.8和11.8 kg·hm-2,占分蘖肥施氮量的33.0%、20.7%和14.6%。三种方法之间具有良好的相关性。综合基肥和分蘖肥期氨排放总量,密闭室抽气法与微气象学法结果接近,通气法低估了氨排放量。密闭室抽气法可用于监测稻田基蘖肥施用后的氨排放,须保证监测期间的换气次数及抽气流量,并确保施肥后试验区田埂保水保肥。

    • 江汉平原稻田田面水氮磷变化特征研究

      2019, 56(5):1190-1200. DOI: 10.11766/trxb201811230529

      摘要 (1100) HTML (219) PDF 1.82 M (989) 评论 (0) 收藏

      摘要:在江汉平原地区,因水肥管理粗放,特别是人为排放刚施肥泡田水,水稻种植引发的氮磷面源污染问题比较严重,迫切需要掌握稻田氮、磷动态特征,并据此进行科学的肥水管理。采用大田试验的方法,设置不同氮磷梯度,研究了江汉平原稻田田面水氮磷形态与浓度动态变化特征及施肥的影响。结果表明:施尿素后,田面水可溶性总氮(DTN)、可溶性有机氮(DON)和铵态氮(NH4+-N)占总氮(TN)的比例分别在88.0%、44.7%和31.6%以上,且随施氮量增加而增大;施磷肥后,田面水中颗粒态磷(PP)占总磷(TP )的比例为76%~93%,且随施磷量的增加而降低。田面水中氮素浓度与施氮量之间呈分段线性相关关系,当施氮量分别超过287.8、289.9、231.5和336.7 kg·hm-2后,TN、DTN、NH4+-N和DON的浓度会跃增;田面水中各形态磷素浓度均随施磷量的增加而线性增加。施氮肥后,田面水中TN和DTN浓度均在施肥后1 d达到峰值,在基肥和分蘖肥后5 d、穗肥后2 d降低至与不施氮肥基本接近;NH4+-N浓度在基肥和分蘖肥后2 d、穗肥后1d达到峰值,基肥和分蘖肥后5 d、穗肥后2 d后降低至与不施氮肥趋同。施磷肥后TP、PP和可溶性总磷(DTP)的浓度均在施肥后1 d达到峰值,3 d后急剧降低,降幅均在79.0%以上。可见,在江汉平原地区,施尿素后田面水中氮素以DTN为主,尤其是DON和NH4+-N,施磷肥后以PP为主。减少氮、磷肥用量可降低稻田氮、磷损失,且氮肥施用量应尽可能控制在231.5 kg·hm-2以内。施基肥和分蘖肥后5 d内、施穗肥后2 d内是江汉平原稻田氮素损失的关键控制期,施磷肥后3 d内是磷素流失的关键控制期。

    • 生物质炭对贵州黄壤朝天椒减氮的生物效应及氮肥利用率的影响

      2019, 56(5):1201-1209. DOI: 10.11766/trxb201809260438

      摘要 (1385) HTML (237) PDF 1.22 M (1274) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究生物质炭对贵州黄壤朝天椒减氮的施用效果,采用大田试验,研究了生物质炭与氮肥减量配施(CF100B0(化肥氮100%)、CF90B10(化肥氮90%+生物质炭氮10%)、CF85B15(化肥氮85%+生物质炭氮15%)、CF80B20(化肥氮80%+生物质炭氮20%))对贵州黄壤朝天椒产量、品质、养分积累和氮肥利用率的影响。结果表明:与常规施肥(CF100B0)处理相比,CF90B10处理可提高朝天椒产量,其中鲜椒增产7.3%、干椒增产2.5%,但是增产效果并不显著,而CF85B15和CF80B20处理的产量略有降低;生物质炭与氮肥减量配施处理可显著影响朝天椒果实中的硝酸盐和Vc含量,其中,CF90B10、CF85B15和CF80B20处理的硝酸盐含量降低了4.8%~8.9%,而CF90B10处理的Vc含量则较CF100B0处理提高了9.6%,但还原糖和游离氨基酸含量在各处理间无差异;此外,与CF100B0处理相比,生物质炭与氮肥减量配施可使氮肥偏生产力(PFPN)提高2.08~2.62 kg·kg-1,以CF90B10处理最高,而氮肥农学效率(AEN)和氮肥表观利用率(REN)则随着生物质炭替代化学氮肥比例的增加呈降低趋势,以CF90B10处理的AEN和REN最高,分别为7.70 kg·kg-1和40.3%。综上,生物质炭与氮肥减量配施可有效保证贵州朝天椒稳产增效,因此,短期条件下推荐生物质炭替代化学氮肥10%作为贵州黄壤朝天椒氮肥减施替代的最适比例。

    • 缙云山不同森林植被下土壤微生物群落结构特征研究

      2019, 56(5):1210-1220. DOI: 10.11766/trxb201807160157

      摘要 (1484) HTML (394) PDF 2.57 M (1297) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解缙云山国家自然保护区不同森林植被对表层土中微生物群落结构和丰度的影响,以缙云山4种森林植被(针叶林、常绿阔叶林、针-阔混交林和竹林)土壤为研究对象,采用克隆文库、末端限制性片段多态性分析(Terminal restriction fragment length polymorphism analysis,T-RFLP)和荧光定量PCR(qPCR)等分子技术,研究不同森林植被对细菌、真菌和古菌群落结构和丰度的影响。结果表明:1) 在4种植被类型中,针叶林土壤中微生物的拷贝数均低于其他植被。细菌16S rDNA拷贝数在3种微生物中最高且受植被影响最为明显(P<0.05)。微生物拷贝数与土壤理化性质的皮尔逊相关分析显示:细菌和古菌拷贝数分别与pH(r=0.607,P<0.05)和含水量(r=-0.919,P<0.01)显著相关。2) 根据T-RFLP图谱,群落结构的α-多样性指数显示:真菌的群落结构多样性最高,而古菌最低且受植被变化影响最显著(P<0.05)。非度量多维尺度分析(Non-metric multidimensional scaling,NMDS)和热图分析(Heatmap analysis)均显示:在不同植被间,土壤微生物群落组成表现出显著差异(P<0.05),其中针叶林土壤中细菌和真菌群落结构最独特;3) 不同植被中土壤微生物均存在不同的优势种群。其中,竹林土壤中微生物优势种群最突出。4) 冗余分析(Redundancy analysis,RDA)显示3种微生物的群落结构显著受pH、钾和磷元素的影响(P<0.05)。在缙云山地区,植被类型的变化对土壤表层微生物的群落结构和丰度均有显著影响。以上研究有助于了解土壤微生物与森林生产力及其发展演替的关系,为天然林的保护和可持续经营提供科学依据。

    • 不同林型红松林土壤真菌群落组成和多样性

      2019, 56(5):1221-1234. DOI: 10.11766/trxb201810290533

      摘要 (1435) HTML (456) PDF 14.87 M (941) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用基于ITS(Internal Transcribed Spacer)序列的Illumina MiSeq高通量测序技术,分析凉水国家级自然保护区的云冷杉红松林、椴树红松林、红松人工林和红松天然次生林四种林型的土壤真菌群落组成和多样性。共获得1 316个OTUs,四种林型的土壤含有大量未知真菌,在已知真菌类群中,子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)为优势菌门,其中后者在四种林型土壤中的分布差异显著(P<0.05)。α多样性分析结果表明:原始红松林(云冷杉红松林和椴树红松林)真菌群落丰富度指数(Ace和Chao1指数)显著高于红松天然次生林(P<0.05)。β多样性分析显示:四种林型土壤真菌群落组成差异显著(r=0.537,P=0.001),但两种原始红松林之间、人工林和天然次生林之间组成无显著差异。土壤全氮、总有机碳、pH、水分含量和总孔隙度是显著影响四种林型土壤真菌群落组成的环境因子(P<0.05)。研究结果为原始红松林的保护、人工植被恢复和真菌资源的开发利用提供依据。

    • 山药根际土壤微生物16SrRNA多样性及 影响因素

      2019, 56(5):1235-1246. DOI: 10.11766/trxb201810290494

      摘要 (1367) HTML (292) PDF 14.49 M (988) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过采集山药连作2年的植株根际土壤及根茎,采用高通量测序技术研究根际土壤细菌多样性,分析7个样本中菌群的组成、丰度、α多样性、β多样性、菌群差异性。采用典型相关分析(Canonical Correlation Analysis, CCA)分析优势菌群与土壤化学因子、根茎糖类物质的关系,探讨根际土壤中细菌群落与土壤化学指标、根茎糖类物质的相关性。结果表明:山药根际土壤细菌优势群落为变形菌、绿弯菌、酸杆菌、放线菌;土壤pH是影响细菌群落结构及分布的重要因子;酸杆菌和硝化螺旋菌与土壤中蔗糖酶、脲酶活性及总有机碳、碱解氮呈正相关,奇古菌和绿弯菌与土壤总有机碳、碱解氮呈正相关,土壤中碳、氮养分又与山药根茎中可溶性糖、粗多糖及淀粉呈正相关关系,说明这些微生态环境因子可能对山药根茎糖类物质积累有促进作用。

    • 电极接触与间距对土壤电阻率测量的影响

      2019, 56(5):1247-1258. DOI: 10.11766/trxb201810160413

      摘要 (1282) HTML (515) PDF 2.71 M (1586) 评论 (0) 收藏

      摘要:电阻率法在土壤测试的精确性方面存在较多不足,而电极是影响精度的重要原因,尤其是二极法。若能确定电极与土壤的接触程度及两电极间距离对测试结果的影响,将最大程度避免电极的干扰。基于米勒盒(Miller soil-box)测试模型,采用锌污染砂作为模拟土壤,以测试其交流电阻为例,进行系统的试验研究,建立了新的串联导电模型,分析了电极接触与间距对电阻的影响,又通过COMSOL软件仿真进行核准和补充,量化了测试误差。结果表明:试验研究和数值仿真能够相互验证和补充,说明建立的导电测试模型是正确的。导电模型划分了导电正常段与受电极影响的过渡段串联,过渡段长度随接触程度的增大而减小;过渡段中电流流网的变化产生了收缩电阻,随接触程度的增大而减弱,但二者不受电极间距的影响。过渡段长度与电流偏离程度又可借助仿真得出的径向电流密度精确表达,进而从数值上得出过渡段与正常段电阻率的偏差情况。误差分析中,测试所得的综合电阻率随着接触程度的增大和电极间距的增加而逐渐接近正常电阻率。上述研究可有效分析出因电极接触与间距而引起的测试偏差,得出正常电阻率,为测试中完善电极布置与提高测试精度提供合理建议。

    • >研究简报
    • 基于LCA分析的间作小麦土壤酸化气体排放

      2019, 56(5):1259-1268. DOI: 10.11766/trxb201809120312

      摘要 (1125) HTML (191) PDF 1.43 M (1268) 评论 (0) 收藏

      摘要:为综合分析小麦蚕豆间作的环境酸化效应以及产量优势,通过2个试验点为期2年(A和B试验点:2014—2016年)的田间定位试验,分析比较了小麦蚕豆间作产量以及基于生命周期评价(Life cycle assessment,LCA)的能源消耗、环境酸化等指标的差异。结果表明,两个试验点的间作小麦产量均显著高于单作,平均增幅达到了22.04%,土地当量比(LER)均大于1,表现出明显的间作优势。与单作小麦相比,间作小麦的能源消耗和环境酸化影响指数较单作小麦分别平均减少了18.59%和17.45%,硫氧化物(SOx)、氨气(NH3)和氮氧化物(NOx)酸化气体分别平均减少了17.42%、17.68%和17.82%,间作小麦的能源消耗和环境酸化的环境影响减缓潜力平均增加了18.96%和17.45%。表明小麦蚕豆间作可显著提高产量,减少酸化气体排放,具有明显的间作优势。

    • 基于多时相Sentinel-1 SAR地表土壤水分反演的Alpha近似模型改进

      2019, 56(5):1269-1278. DOI: 10.11766/trxb201807270361

      摘要 (1189) HTML (232) PDF 1.83 M (1093) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对多时相SAR数据反演土壤水分的Alpha近似模型存在入射角变化影响模型适用性的问题,在小扰动模型SPM的理论基础上推导得出改进的Alpha模型,并使用时间序列Sentinel-1 SAR数据结合地面观测网络在黑河和温尼伯两个实验区进行算法验证。对反演结果和实测数据进行相关分析,使用改进后模型反演得到的土壤水分与实测数据间的相关系数分别由0.473、0.601提高至0.851和0.821,在严格的α系数边界设定条件下,均方根误差(m3•m-3)分别由0.053、0.152减小至0.023和0.065;为进一步评价模型质量,引入水文领域中常用的模型评价指标纳什系数NSE,改进前后的NSE分别为-0.532、-1.243和0.713、0.588。结果表明,原始模型反演结果虽然和实测数据间呈现一定的相关性,但存在较大误差,而通过本文提出的改进模型可以很好地校正由于入射角变化带来的影响,得到较为可靠的结果,扩展了Alpha模型的应用。

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