2020年第57卷第2期文章目次
> 综述与评论
2020, 57(2):259-272.
DOI: 10.11766/trxb201903180031
摘要:
全球化土壤环境问题的出现对基础输入数据的精度、尺度和时序提出了更高要求，面向数字土壤制图的土壤采样研究得到了快速发展。首先利用文献计量学的方法定量化分析国内外土壤采样研究学科分布和研究热点变化；随后重点梳理了国内外土壤采样研究的文献，根据不同的土壤调查目的、调查区历史采样点将土壤采样设计分为：土壤全面采样设计、土壤补充采样设计、土壤验证采样设计和土壤监测采样设计；最后介绍了基于样点的推理制图方法。在此基础上，对未来在多尺度的土壤采样设计、土壤-环境因子关系的新型假设和采样设计中现实问题的量化等方面进行了展望，旨在为数字土壤调查工作的开展提供参考依据。
全球化土壤环境问题的出现对基础输入数据的精度、尺度和时序提出了更高要求，面向数字土壤制图的土壤采样研究得到了快速发展。首先利用文献计量学的方法定量化分析国内外土壤采样研究学科分布和研究热点变化；随后重点梳理了国内外土壤采样研究的文献，根据不同的土壤调查目的、调查区历史采样点将土壤采样设计分为：土壤全面采样设计、土壤补充采样设计、土壤验证采样设计和土壤监测采样设计；最后介绍了基于样点的推理制图方法。在此基础上，对未来在多尺度的土壤采样设计、土壤-环境因子关系的新型假设和采样设计中现实问题的量化等方面进行了展望，旨在为数字土壤调查工作的开展提供参考依据。
> 研究论文
2020, 57(2):273-283.
DOI: 10.11766/trxb201812210567
摘要:
选取重庆市境内分别由夹卵石黄色黏土（PC）、黄色黏土（YC）、红色黏土（RC）等更新统沉积物发育的6个典型旱地和水田土壤剖面为研究对象，探讨其土壤特性及系统分类归属。结果表明，PC发育的旱地土壤富含砾石且无铁锰斑纹，YC发育的旱地土壤不含砾石但有铁锰斑纹，RC发育的旱地土壤耕作层以下黏粒淀积明显。在PC和YC发育的水田土体内，上部土层的有机质累积明显且彩度较下部低，游离铁在下部土层有明显聚积，而母质为RC的水田土体内游离铁则迁移不明显。3个旱地土壤分别被划归为普通简育湿润雏形土、普通铁质湿润雏形土和红色铁质湿润淋溶土3个亚类，3个水田土壤则分别被划归为普通铁聚水耕人为土和普通简育水耕人为土2个亚类，共可建立6个土族和6个土系。YC发育的普通铁质湿润雏形土有铁锰斑纹存在，这是古水文条件的反映，现已完全脱离地下水的影响，故不再具有潮湿土壤水分状况；沉积物特征、区域气候等会影响旱地土体内黏粒的淋溶淀积，进而影响其土纲划分；水耕活动使更新统沉积物发育的雏形土和淋溶土演变为水耕人为土；地块筛选、坡改梯、拣拾等人为活动会显著减少PC发育的水田土体内砾石含量，影响其土族控制层段的颗粒大小级别判定。
选取重庆市境内分别由夹卵石黄色黏土（PC）、黄色黏土（YC）、红色黏土（RC）等更新统沉积物发育的6个典型旱地和水田土壤剖面为研究对象，探讨其土壤特性及系统分类归属。结果表明，PC发育的旱地土壤富含砾石且无铁锰斑纹，YC发育的旱地土壤不含砾石但有铁锰斑纹，RC发育的旱地土壤耕作层以下黏粒淀积明显。在PC和YC发育的水田土体内，上部土层的有机质累积明显且彩度较下部低，游离铁在下部土层有明显聚积，而母质为RC的水田土体内游离铁则迁移不明显。3个旱地土壤分别被划归为普通简育湿润雏形土、普通铁质湿润雏形土和红色铁质湿润淋溶土3个亚类，3个水田土壤则分别被划归为普通铁聚水耕人为土和普通简育水耕人为土2个亚类，共可建立6个土族和6个土系。YC发育的普通铁质湿润雏形土有铁锰斑纹存在，这是古水文条件的反映，现已完全脱离地下水的影响，故不再具有潮湿土壤水分状况；沉积物特征、区域气候等会影响旱地土体内黏粒的淋溶淀积，进而影响其土纲划分；水耕活动使更新统沉积物发育的雏形土和淋溶土演变为水耕人为土；地块筛选、坡改梯、拣拾等人为活动会显著减少PC发育的水田土体内砾石含量，影响其土族控制层段的颗粒大小级别判定。
2020, 57(2):284-295.
DOI: 10.11766/trxb201901080603
摘要:
砒砂岩陡坡是黄河中游泥沙和粗沙的重要来源地，草本植物恢复是防治土壤侵蚀的重要措施，然而对草本植物防治砒砂岩陡坡侵蚀机理的研究却较少。为明确草本植物防治砒砂岩陡坡土壤侵蚀的水动力学机理，通过小区径流冲刷实验，分析不同苜蓿密度（株间距为2 cm、4 cm、5.6 cm、8 cm）下砒砂岩陡坡产流产沙和径流水动力学特性变化。结果表明，苜蓿覆盖下砒砂岩陡坡产沙主要发生在径流冲刷前期，产沙过程呈单峰形式。产沙速率与径流流速和水流功率均呈幂函数形式关系，决定系数（ R2）分别为0.94和0.68。苜蓿能减小砒砂岩陡坡径流量，影响径流水动力性质。株间距增大的过程中坡面径流阻力呈幂函数形式减小，导致径流流速和水流功率呈幂函数形式增大，苜蓿通过茎秆和根系影响径流水动力过程。细沟形成前，苜蓿主要通过茎秆的作用增大径流阻力；细沟形成后苜蓿还可能通过其出露于细沟中的根系影响股流的阻力状况。由于径流水动力性质和土壤抗冲性质的变化，砒砂岩陡坡侵蚀量大大减小，产沙量随苜蓿盖度增大呈幂函数形式减小（ R2=0.55）。相比于盖度，苜蓿株间距与产沙的关系更为密切（ R2=0.93），原因可能是株间距更能综合地反映苜蓿整体 (地上和地下部分) 防治砒砂岩陡坡侵蚀的作用。研究可以为砒砂岩陡边坡侵蚀防治中草本植物的配置提供一定的科学依据。
砒砂岩陡坡是黄河中游泥沙和粗沙的重要来源地，草本植物恢复是防治土壤侵蚀的重要措施，然而对草本植物防治砒砂岩陡坡侵蚀机理的研究却较少。为明确草本植物防治砒砂岩陡坡土壤侵蚀的水动力学机理，通过小区径流冲刷实验，分析不同苜蓿密度（株间距为2 cm、4 cm、5.6 cm、8 cm）下砒砂岩陡坡产流产沙和径流水动力学特性变化。结果表明，苜蓿覆盖下砒砂岩陡坡产沙主要发生在径流冲刷前期，产沙过程呈单峰形式。产沙速率与径流流速和水流功率均呈幂函数形式关系，决定系数（ R2）分别为0.94和0.68。苜蓿能减小砒砂岩陡坡径流量，影响径流水动力性质。株间距增大的过程中坡面径流阻力呈幂函数形式减小，导致径流流速和水流功率呈幂函数形式增大，苜蓿通过茎秆和根系影响径流水动力过程。细沟形成前，苜蓿主要通过茎秆的作用增大径流阻力；细沟形成后苜蓿还可能通过其出露于细沟中的根系影响股流的阻力状况。由于径流水动力性质和土壤抗冲性质的变化，砒砂岩陡坡侵蚀量大大减小，产沙量随苜蓿盖度增大呈幂函数形式减小（ R2=0.55）。相比于盖度，苜蓿株间距与产沙的关系更为密切（ R2=0.93），原因可能是株间距更能综合地反映苜蓿整体 (地上和地下部分) 防治砒砂岩陡坡侵蚀的作用。研究可以为砒砂岩陡边坡侵蚀防治中草本植物的配置提供一定的科学依据。
2020, 57(2):296-306.
DOI: 10.11766/trxb201902190602
摘要:
黄土高原退耕还林还草工程实施后，下垫面环境条件的变化可能对流域水文过程、水文通量、水量平衡以及生态系统产生十分重要的影响。研究极端暴雨条件下剖面土壤蓄水能力和入渗规律，对于阐明流域产汇流过程和影响机制具有重要的科学价值。采用土壤墒情仪对陕北“7•26”特大暴雨事件下黄土丘陵沟壑区草地剖面土壤水分进行了实时动态监测，分析了极端暴雨条件下剖面土壤水分的动态变化和蓄水过程，利用Horton入渗模型模拟了剖面土壤水分湿润锋的运动过程，揭示了极端暴雨条件下剖面土壤水分的入渗规律。结果表明：（1）极端暴雨条件下，黄土丘陵沟壑区坡面草地不同深度层次土壤水分与降雨过程的响应不同，具有层次性和明显的滞后效应，其中，0~140 cm是影响该地区土壤水文过程的关键层次；（2）土壤水分再分配结束时，湿润锋最深深度达140 cm，土壤蓄水量达225.99 mm，较降雨前95.37 mm增加了1.37倍；（3）极端暴雨过程中湿润锋的运动随时间呈对数递减关系，其稳渗速率随容重增加而减小，呈指数函数递减；（4）极端降雨过程中该地区坡面草地的产流机制仍以超渗产流为主，对于揭示流域的产汇流机制和完善水文预报模型具有重要的科学意义。
黄土高原退耕还林还草工程实施后，下垫面环境条件的变化可能对流域水文过程、水文通量、水量平衡以及生态系统产生十分重要的影响。研究极端暴雨条件下剖面土壤蓄水能力和入渗规律，对于阐明流域产汇流过程和影响机制具有重要的科学价值。采用土壤墒情仪对陕北“7•26”特大暴雨事件下黄土丘陵沟壑区草地剖面土壤水分进行了实时动态监测，分析了极端暴雨条件下剖面土壤水分的动态变化和蓄水过程，利用Horton入渗模型模拟了剖面土壤水分湿润锋的运动过程，揭示了极端暴雨条件下剖面土壤水分的入渗规律。结果表明：（1）极端暴雨条件下，黄土丘陵沟壑区坡面草地不同深度层次土壤水分与降雨过程的响应不同，具有层次性和明显的滞后效应，其中，0~140 cm是影响该地区土壤水文过程的关键层次；（2）土壤水分再分配结束时，湿润锋最深深度达140 cm，土壤蓄水量达225.99 mm，较降雨前95.37 mm增加了1.37倍；（3）极端暴雨过程中湿润锋的运动随时间呈对数递减关系，其稳渗速率随容重增加而减小，呈指数函数递减；（4）极端降雨过程中该地区坡面草地的产流机制仍以超渗产流为主，对于揭示流域的产汇流机制和完善水文预报模型具有重要的科学意义。
2020, 57(2):307-315.
DOI: 10.11766/trxb201902250030
摘要:
土壤养分空间分布规律的研究对于土壤养分分区管理、基本农田建设等有重要意义。以渝西丘陵区的潼南国家农业科技园核心区为研究对象，结合普通克里格法和聚类分析法对研究区土壤速效钾（Readily available potassium，AK）的水平和垂直空间异质性进行研究。结果表明，（1）0~20、20~40和40~60 cm土层AK平均含量分别为111.6、96.1和90.2 mg·kg-1，为中等-缺乏水平；各土层变异系数均属中等变异。（2）0~20和20~40 cm土层AK的全局莫兰指数（Global Moran’s I）均为负值，存在空间孤立；40~60 cm为正值，存在空间集聚。（3）0~20和20~40 cm土层最优模型为高斯模型，40~60 cm土层为球形模型。0~20和40~60 cm土层AK空间变异以随机因素变异为主，20~40 cm土层是结构因素和随机因素共同造成的。（4）0~20 cm土层AK高值区集中于研究区中部，低值区分布较为随机。20~40和40~60 cm土层AK分布趋势相似，高值区集中于东南部，低值区集中于东北部。AK垂直空间分布表现为三种类型，其面积由大到小依次为均匀型、低钾递减型、高钾递减型。土壤类型、地形地貌和土地利用类型对AK含量的空间分布存在一定影响，且在水平和垂直空间上影响程度不同。研究结果为研究区基本农田建设的土地整治选址、方案优化和整治后养分分区管理提供了科学依据。
土壤养分空间分布规律的研究对于土壤养分分区管理、基本农田建设等有重要意义。以渝西丘陵区的潼南国家农业科技园核心区为研究对象，结合普通克里格法和聚类分析法对研究区土壤速效钾（Readily available potassium，AK）的水平和垂直空间异质性进行研究。结果表明，（1）0~20、20~40和40~60 cm土层AK平均含量分别为111.6、96.1和90.2 mg·kg-1，为中等-缺乏水平；各土层变异系数均属中等变异。（2）0~20和20~40 cm土层AK的全局莫兰指数（Global Moran’s I）均为负值，存在空间孤立；40~60 cm为正值，存在空间集聚。（3）0~20和20~40 cm土层最优模型为高斯模型，40~60 cm土层为球形模型。0~20和40~60 cm土层AK空间变异以随机因素变异为主，20~40 cm土层是结构因素和随机因素共同造成的。（4）0~20 cm土层AK高值区集中于研究区中部，低值区分布较为随机。20~40和40~60 cm土层AK分布趋势相似，高值区集中于东南部，低值区集中于东北部。AK垂直空间分布表现为三种类型，其面积由大到小依次为均匀型、低钾递减型、高钾递减型。土壤类型、地形地貌和土地利用类型对AK含量的空间分布存在一定影响，且在水平和垂直空间上影响程度不同。研究结果为研究区基本农田建设的土地整治选址、方案优化和整治后养分分区管理提供了科学依据。
2020, 57(2):316-325.
DOI: 10.11766/trxb201809010441
摘要:
土壤污染近年来备受瞩目，我国已出台多项法律法规来规范防治，合理评价不同地区土壤重金属的污染情况，具有现实和长远意义。2017年11—12月在研究区采集的29个表层土壤（0~20 cm），分析测定土壤pH、有机质和8种重金属元素砷(As)、镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、汞(Hg)、镍(Ni)、铅(Pb)和锌(Zn)的含量，采用最新发布的《土壤环境质量—农用地土壤污染风险管控标准（试行）》(GB 15618-2018)进行污染评价，运用GIS地统计学方法分析重金属空间分布特征。结果表明，研究区土壤pH呈现酸性至中性；有机质平均含量为17.73 mg•kg-1，较为缺乏；8种重金属元素（As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn）的平均含量分别为8.27、0.17、70.84、24.74、0.20、32.07、28.48和73.57 mg•kg-1，除As外，其他重金属含量均超过南京市江宁区土壤环境背景值，但未超过国家现行标准，总体无重金属污染。其中Cd、Cu和Hg元素在局部地区达到了警戒线，风险区主要分布在西南部和南部，呈现带状分布，农业生产上需引起重视。
土壤污染近年来备受瞩目，我国已出台多项法律法规来规范防治，合理评价不同地区土壤重金属的污染情况，具有现实和长远意义。2017年11—12月在研究区采集的29个表层土壤（0~20 cm），分析测定土壤pH、有机质和8种重金属元素砷(As)、镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、汞(Hg)、镍(Ni)、铅(Pb)和锌(Zn)的含量，采用最新发布的《土壤环境质量—农用地土壤污染风险管控标准（试行）》(GB 15618-2018)进行污染评价，运用GIS地统计学方法分析重金属空间分布特征。结果表明，研究区土壤pH呈现酸性至中性；有机质平均含量为17.73 mg•kg-1，较为缺乏；8种重金属元素（As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn）的平均含量分别为8.27、0.17、70.84、24.74、0.20、32.07、28.48和73.57 mg•kg-1，除As外，其他重金属含量均超过南京市江宁区土壤环境背景值，但未超过国家现行标准，总体无重金属污染。其中Cd、Cu和Hg元素在局部地区达到了警戒线，风险区主要分布在西南部和南部，呈现带状分布，农业生产上需引起重视。
2020, 57(2):326-335.
DOI: 10.11766/trxb201902110023
摘要:
为揭示粉垄耕作对土壤团聚体结构的影响，探明其变化机理，通过团粒分析、扫描电镜（SEM）、Brunauer-Emmett-Teller（BET）比表面积及孔径分析等表征手段对赤红壤进行形貌和结构分析，结合耕作后土壤养分的变化，分析比较了常规旋耕（CT20）、深翻旋耕（DT40）、粉垄20 cm（FL20）和粉垄40 cm（FL40）四种耕作方式下赤红壤理化特性的变化。结果表明：FL40相对其他耕作方式，增加了1～0.25 mm粒径机械稳定性团聚体含量（P<0.05），减少了大于3 mm粒径水稳性团聚体含量（P<0.05）。相对于CT20和DT40，粉垄耕作处理土壤微形态改变呈现出骨骼颗粒细小且排列紧密、表面光滑、土壤比表面积较大、孔隙分布更丰富等特点；DT40速效养分含量较CT20、FL20和FL40均达到显著差异（P<0.05）。相对于CT20和DT40，粉垄耕作能增加赤红壤的中团聚体含量，使赤红壤形态特征存在明显差异；其中，FL20使作物增产显著。
为揭示粉垄耕作对土壤团聚体结构的影响，探明其变化机理，通过团粒分析、扫描电镜（SEM）、Brunauer-Emmett-Teller（BET）比表面积及孔径分析等表征手段对赤红壤进行形貌和结构分析，结合耕作后土壤养分的变化，分析比较了常规旋耕（CT20）、深翻旋耕（DT40）、粉垄20 cm（FL20）和粉垄40 cm（FL40）四种耕作方式下赤红壤理化特性的变化。结果表明：FL40相对其他耕作方式，增加了1～0.25 mm粒径机械稳定性团聚体含量（P<0.05），减少了大于3 mm粒径水稳性团聚体含量（P<0.05）。相对于CT20和DT40，粉垄耕作处理土壤微形态改变呈现出骨骼颗粒细小且排列紧密、表面光滑、土壤比表面积较大、孔隙分布更丰富等特点；DT40速效养分含量较CT20、FL20和FL40均达到显著差异（P<0.05）。相对于CT20和DT40，粉垄耕作能增加赤红壤的中团聚体含量，使赤红壤形态特征存在明显差异；其中，FL20使作物增产显著。
2020, 57(2):336-346.
DOI: 10.11766/trxb201905280227
摘要:
探讨胶体颗粒在多孔介质中迁移所发生的物理、化学及生物作用过程，在许多学科中具有重要的科学意义。采用室内石英砂柱实验，开展了定水头条件下不同浓度和粒径的胶体颗粒在饱和多孔介质中的运移行为研究。共使用了3种胶体粒径、3种浓度的胶体溶液和3种粒径范围的石英砂。实验表明：多孔介质的相对渗透系数K/K0（K为各时刻计算所得的渗透系数，K0为初始渗透系数）减小程度与颗粒浓度成正比；胶体颗粒越大，越易在表层沉积，而小颗粒易向下部迁移，但总体来看粒径效应没有浓度效应明显；当胶体颗粒在不同粒径的饱和多孔介质中迁移时，粒径大的多孔介质各段K/K0均有明显降低，而粒径小的只在表层变化明显。不同条件下总体相对渗透系数与时间之间呈二次方相关关系，但当多孔介质粒径较小时，相关性不显著。介质渗流流速及砂柱不同位置胶体颗粒浓度变化与介质渗透性变化相对应。用扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）进行定性表征，进一步说明胶体颗粒会堵塞多孔介质孔隙影响其渗透性。实验中发现当输入浓度C0小于0.5 g•L-1且 dp /Dp >0.018（ dp为胶体颗粒粒径，Dp 为石英砂算数平均粒径）时，会出现多孔介质局部K/K0增大的现象。
探讨胶体颗粒在多孔介质中迁移所发生的物理、化学及生物作用过程，在许多学科中具有重要的科学意义。采用室内石英砂柱实验，开展了定水头条件下不同浓度和粒径的胶体颗粒在饱和多孔介质中的运移行为研究。共使用了3种胶体粒径、3种浓度的胶体溶液和3种粒径范围的石英砂。实验表明：多孔介质的相对渗透系数K/K0（K为各时刻计算所得的渗透系数，K0为初始渗透系数）减小程度与颗粒浓度成正比；胶体颗粒越大，越易在表层沉积，而小颗粒易向下部迁移，但总体来看粒径效应没有浓度效应明显；当胶体颗粒在不同粒径的饱和多孔介质中迁移时，粒径大的多孔介质各段K/K0均有明显降低，而粒径小的只在表层变化明显。不同条件下总体相对渗透系数与时间之间呈二次方相关关系，但当多孔介质粒径较小时，相关性不显著。介质渗流流速及砂柱不同位置胶体颗粒浓度变化与介质渗透性变化相对应。用扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）进行定性表征，进一步说明胶体颗粒会堵塞多孔介质孔隙影响其渗透性。实验中发现当输入浓度C0小于0.5 g•L-1且 dp /Dp >0.018（ dp为胶体颗粒粒径，Dp 为石英砂算数平均粒径）时，会出现多孔介质局部K/K0增大的现象。
2020, 57(2):347-358.
DOI: 10.11766/trxb201905090250
摘要:
层状土壤是自然界常见的土体结构，其水分运移规律不同于均质土；大气降水、灌溉水等水分的入渗是土壤水文过程的一个重要环节，同时它也与地下水补给、污染物运移等过程紧密相关。土壤初始含水量、土体构型及供水强度等因素均会影响水分的入渗过程。为探究积水深度、土体构型、初始含水量三种因素对层状土壤水分运移的影响，通过室内积水入渗试验对湿润锋、累积入渗量、土壤剖面压力水头进行观测，并利用Hydrus-1D模型反演水力参数并对相应条件下的水分运移规律进行模拟和分析。结果表明，层状土壤中湿润锋随时间的推进方式由非线性过渡至线性，入渗率逐渐减小。三种因素作用下，层状土壤水分运移特征有明显差异：积水深度、土壤初始含水量增加时，湿润锋运移速率和入渗率均增大，且各观测点压力水头升高加快，土壤不饱和程度降低；上砂壤下粉砂壤构型较上粉砂壤下砂壤构型而言，整体湿润锋推进速率和入渗率较大，出流快，且入渗后期界面处的压力水头高于其他观测点。且结果表明，反演的水力学参数较拟合实测的参数更适用于层状土壤入渗的模拟和预测。该研究旨在揭示和掌握层状土壤水分运移规律和影响因素的作用机制，并进一步为农田灌溉措施的合理制定提供科学依据。
层状土壤是自然界常见的土体结构，其水分运移规律不同于均质土；大气降水、灌溉水等水分的入渗是土壤水文过程的一个重要环节，同时它也与地下水补给、污染物运移等过程紧密相关。土壤初始含水量、土体构型及供水强度等因素均会影响水分的入渗过程。为探究积水深度、土体构型、初始含水量三种因素对层状土壤水分运移的影响，通过室内积水入渗试验对湿润锋、累积入渗量、土壤剖面压力水头进行观测，并利用Hydrus-1D模型反演水力参数并对相应条件下的水分运移规律进行模拟和分析。结果表明，层状土壤中湿润锋随时间的推进方式由非线性过渡至线性，入渗率逐渐减小。三种因素作用下，层状土壤水分运移特征有明显差异：积水深度、土壤初始含水量增加时，湿润锋运移速率和入渗率均增大，且各观测点压力水头升高加快，土壤不饱和程度降低；上砂壤下粉砂壤构型较上粉砂壤下砂壤构型而言，整体湿润锋推进速率和入渗率较大，出流快，且入渗后期界面处的压力水头高于其他观测点。且结果表明，反演的水力学参数较拟合实测的参数更适用于层状土壤入渗的模拟和预测。该研究旨在揭示和掌握层状土壤水分运移规律和影响因素的作用机制，并进一步为农田灌溉措施的合理制定提供科学依据。
2020, 57(2):359-369.
DOI: 10.11766/trxb201904150631
摘要:
森林生态系统中丰富的植硅体可以将部分有机碳封存于土壤中，形成稳定的碳库，对全球碳平衡起到重要作用。以重庆市缙云山的竹林、阔叶林、针叶林和针阔叶混交林4种亚热带森林植被为研究对象，研究不同林分下土壤植硅体及植硅体碳在0~20、20~40、40~60 和 60~100 cm土壤剖面上的分布规律。结果表明，整个土壤剖面（0~100 cm）上，不同林分下竹林土壤有机碳含量和储量、土壤植硅体和植硅体碳含量及植硅体碳储量均最高，显著高于其他3种林分（P<0.05）。4种林分下有机碳和植硅体碳含量呈现一定的表层（0~20 cm）富集现象，并呈现随土层深度增加含量减少的趋势。相关性分析发现，植硅体和植硅体中的有机碳存在显著的负相关关系（P<0.05），而与植硅体碳存在极显著的正相关关系（P<0.01）。缙云山4种林分中，竹林土壤有机碳含量、储量，植硅体、植硅体碳含量、储量均为最高，是较好的富碳森林类型。
森林生态系统中丰富的植硅体可以将部分有机碳封存于土壤中，形成稳定的碳库，对全球碳平衡起到重要作用。以重庆市缙云山的竹林、阔叶林、针叶林和针阔叶混交林4种亚热带森林植被为研究对象，研究不同林分下土壤植硅体及植硅体碳在0~20、20~40、40~60 和 60~100 cm土壤剖面上的分布规律。结果表明，整个土壤剖面（0~100 cm）上，不同林分下竹林土壤有机碳含量和储量、土壤植硅体和植硅体碳含量及植硅体碳储量均最高，显著高于其他3种林分（P<0.05）。4种林分下有机碳和植硅体碳含量呈现一定的表层（0~20 cm）富集现象，并呈现随土层深度增加含量减少的趋势。相关性分析发现，植硅体和植硅体中的有机碳存在显著的负相关关系（P<0.05），而与植硅体碳存在极显著的正相关关系（P<0.01）。缙云山4种林分中，竹林土壤有机碳含量、储量，植硅体、植硅体碳含量、储量均为最高，是较好的富碳森林类型。
2020, 57(2):370-380.
DOI: 10.11766/trxb201904110079
摘要:
研究离子交换中的离子特异性效应有助于揭示离子-带电表面相互作用机制。以蒙脱石Cu2+饱和样为研究对象，采用恒流法研究不同浓度碱金属离子Li+、Na+和K+的吸附动力学过程，并建立1：1型（LiNO3、NaNO3、KNO3）电解质溶液中离子平衡吸附量与体系吸附活化能之间的关系。结果发现：(1) Li+、Na+和K+在蒙脱石-Cu2+表面的吸附过程仅呈现出弱静电力作用下的一级动力学特征，并存在明显的离子特异性效应。(2) 离子非经典极化作用与体积效应共同决定了离子在双电层中的位置，从而导致表面电位存在差异；并且表面电位(绝对值)随着电解质浓度降低而增加，表现为Li+ > Na+ > K+。(3) 根据新建立的模型可预测吸附离子在双电层中的位置，进而求出体系的吸附活化能，并发现离子特异性效应产生的根本原因是由活化能决定的，同时本研究表明建立的新模型在固/液界面反应中具有普适性。本研究将对固/液界面反应理论的完善提供新思路。
研究离子交换中的离子特异性效应有助于揭示离子-带电表面相互作用机制。以蒙脱石Cu2+饱和样为研究对象，采用恒流法研究不同浓度碱金属离子Li+、Na+和K+的吸附动力学过程，并建立1：1型（LiNO3、NaNO3、KNO3）电解质溶液中离子平衡吸附量与体系吸附活化能之间的关系。结果发现：(1) Li+、Na+和K+在蒙脱石-Cu2+表面的吸附过程仅呈现出弱静电力作用下的一级动力学特征，并存在明显的离子特异性效应。(2) 离子非经典极化作用与体积效应共同决定了离子在双电层中的位置，从而导致表面电位存在差异；并且表面电位(绝对值)随着电解质浓度降低而增加，表现为Li+ > Na+ > K+。(3) 根据新建立的模型可预测吸附离子在双电层中的位置，进而求出体系的吸附活化能，并发现离子特异性效应产生的根本原因是由活化能决定的，同时本研究表明建立的新模型在固/液界面反应中具有普适性。本研究将对固/液界面反应理论的完善提供新思路。
2020, 57(2):381-391.
DOI: 10.11766/trxb201809170258
摘要:
土壤胶体是土壤具备肥力与生态功能的物质基础，土壤胶体凝聚与分散影响着土壤中一系列微观过程和宏观现象。采用动态光散射技术比较研究三种碱金属阳离子（Li+、Na+、K+）引发不同类型黏土矿物（2:1型蒙脱石和1:1型高岭石）胶体凝聚中的Hofmeister效应。研究发现，Li+、Na+、K+作用下蒙脱石、高岭石胶体的凝聚速率、临界聚沉浓度及活化能都存在明显差异，表现出强烈的Hofmeister效应。当电解质浓度为20 mmol•L-1时，K+引发蒙脱石胶体凝聚的速率为66.61 nm•min-1，远高于Na+、Li+引发蒙脱石胶体凝聚速率（5.93、4.41 nm•min-1）；而与之对应的临界聚沉浓度则呈现K+（蒙脱石21.8 mmol•L-1、高岭石34.6 mmol•L-1）低于 Na+ （蒙脱石57.6 mmol•L-1、高岭石85.8 mmol•L-1）低于 Li+（蒙脱石81.8 mmol•L-1、高岭石113.9 mmol•L-1）规律，胶体凝聚中活化能可合理解释此现象。电解质浓度为25 mmol•L-1时，Li+、Na+、K+引发蒙脱石、高岭石胶体凝聚的活化能分别为1.97 kT、1.43 kT、0 kT和2.94 kT、1.71 kT、0.49 kT，说明蒙脱石、高岭石胶体凝聚过程中Hofmeister效应序列均为Li+ < Na+ < K+。并且，在给定阳离子及相同浓度条件下，蒙脱石胶体凝聚的活化能低于高岭石。考虑到蒙脱石表面电荷密度（0.1227 C•m-2）高于高岭石（0.0583 C•m-2），本研究明确了强外电场中离子非经典极化作用是导致带电胶体颗粒凝聚中Hofmeister效应的根本原因。
土壤胶体是土壤具备肥力与生态功能的物质基础，土壤胶体凝聚与分散影响着土壤中一系列微观过程和宏观现象。采用动态光散射技术比较研究三种碱金属阳离子（Li+、Na+、K+）引发不同类型黏土矿物（2:1型蒙脱石和1:1型高岭石）胶体凝聚中的Hofmeister效应。研究发现，Li+、Na+、K+作用下蒙脱石、高岭石胶体的凝聚速率、临界聚沉浓度及活化能都存在明显差异，表现出强烈的Hofmeister效应。当电解质浓度为20 mmol•L-1时，K+引发蒙脱石胶体凝聚的速率为66.61 nm•min-1，远高于Na+、Li+引发蒙脱石胶体凝聚速率（5.93、4.41 nm•min-1）；而与之对应的临界聚沉浓度则呈现K+（蒙脱石21.8 mmol•L-1、高岭石34.6 mmol•L-1）低于 Na+ （蒙脱石57.6 mmol•L-1、高岭石85.8 mmol•L-1）低于 Li+（蒙脱石81.8 mmol•L-1、高岭石113.9 mmol•L-1）规律，胶体凝聚中活化能可合理解释此现象。电解质浓度为25 mmol•L-1时，Li+、Na+、K+引发蒙脱石、高岭石胶体凝聚的活化能分别为1.97 kT、1.43 kT、0 kT和2.94 kT、1.71 kT、0.49 kT，说明蒙脱石、高岭石胶体凝聚过程中Hofmeister效应序列均为Li+ < Na+ < K+。并且，在给定阳离子及相同浓度条件下，蒙脱石胶体凝聚的活化能低于高岭石。考虑到蒙脱石表面电荷密度（0.1227 C•m-2）高于高岭石（0.0583 C•m-2），本研究明确了强外电场中离子非经典极化作用是导致带电胶体颗粒凝聚中Hofmeister效应的根本原因。
2020, 57(2):392-402.
DOI: 10.11766/trxb201809200474
摘要:
土壤胶体表面所带电荷是土壤具有一系列物理、化学性质的根本原因。表面电荷数量、比表面积、表面电荷密度、表面电场强度以及表面电位是土壤胶体颗粒重要性质，影响土壤中物理、化学、生物化学过程。运用带电颗粒表面性质联合分析法，测定黄土高原子午岭地区不同植被类型下土壤表面电荷性质，研究自然植被恢复过程对土壤表面电荷性质的影响。结果表明：随着植被的演替，子午岭林区土壤表面电荷数量、比表面积、表面电荷密度均随植被的恢复增加，变化范围分别为10.88~19.85 cmol•kg−1、40.67~61.71 m2•g−1和0.22~0.31 c•m−2，平均值分别为16.18 cmol•kg−1、54.88 m2•g−1和0.28 c•m−2，土壤表面电场强度达108 V•m−1数量级；土壤黏粒、有机碳含量是影响表面电荷性质的主要因素，解释率分别为62.5%和27.9%；土壤基本性质对表面电荷性质的影响由强到弱依次为：黏粒、有机碳、砂粒、全氮、C/N、粉粒、碳酸钙、pH。研究结果对于进一步认识黄土高原土壤颗粒表面性质，加深理解土壤中发生的一系列物理化学过程具有重要意义。
土壤胶体表面所带电荷是土壤具有一系列物理、化学性质的根本原因。表面电荷数量、比表面积、表面电荷密度、表面电场强度以及表面电位是土壤胶体颗粒重要性质，影响土壤中物理、化学、生物化学过程。运用带电颗粒表面性质联合分析法，测定黄土高原子午岭地区不同植被类型下土壤表面电荷性质，研究自然植被恢复过程对土壤表面电荷性质的影响。结果表明：随着植被的演替，子午岭林区土壤表面电荷数量、比表面积、表面电荷密度均随植被的恢复增加，变化范围分别为10.88~19.85 cmol•kg−1、40.67~61.71 m2•g−1和0.22~0.31 c•m−2，平均值分别为16.18 cmol•kg−1、54.88 m2•g−1和0.28 c•m−2，土壤表面电场强度达108 V•m−1数量级；土壤黏粒、有机碳含量是影响表面电荷性质的主要因素，解释率分别为62.5%和27.9%；土壤基本性质对表面电荷性质的影响由强到弱依次为：黏粒、有机碳、砂粒、全氮、C/N、粉粒、碳酸钙、pH。研究结果对于进一步认识黄土高原土壤颗粒表面性质，加深理解土壤中发生的一系列物理化学过程具有重要意义。
2020, 57(2):403-413.
DOI: 10.11766/trxb201901300064
摘要:
酸性硫酸盐土是发育于还原性硫化物成土母质的一种恶劣土壤类型，虽然其分布区气候条件十分有利于水稻生长，但由于土壤条件限制，水稻生产潜力难以发挥。为筛选出适应该土壤的水稻品种，在酸性硫酸盐土（pH 3.69）上种植了240个水稻品种，但是所有水稻品种均未获得经济产量，却发现两种野生植物在该土壤中生长茂盛。经形态和分子鉴定，两种野生植物为野荸荠（ Eleocharis kuroguwai）和五棱飘拂草（Fimbristylis quinquangularis）。进一步分析了水稻和两种野生植物的根际和非根际土壤性质、根部和地上部矿质元素含量。结果表明，根际土壤pH、交换性铝和有效锰含量不能解释水稻和两种野生植物耐性差异，锰毒和缺氮亦不是酸性硫酸盐土限制植物生长的关键因子，而植物地上部矿质元素含量与植物耐性差异相关。铝毒、铁毒和较低的养分（磷、钾、钙、镁）吸收是酸性硫酸盐土中水稻生长不良的主要因子。相反，两种野生植物对铝毒和铁毒的耐性较强，对养分吸收能力较强，所以生长良好。
酸性硫酸盐土是发育于还原性硫化物成土母质的一种恶劣土壤类型，虽然其分布区气候条件十分有利于水稻生长，但由于土壤条件限制，水稻生产潜力难以发挥。为筛选出适应该土壤的水稻品种，在酸性硫酸盐土（pH 3.69）上种植了240个水稻品种，但是所有水稻品种均未获得经济产量，却发现两种野生植物在该土壤中生长茂盛。经形态和分子鉴定，两种野生植物为野荸荠（ Eleocharis kuroguwai）和五棱飘拂草（Fimbristylis quinquangularis）。进一步分析了水稻和两种野生植物的根际和非根际土壤性质、根部和地上部矿质元素含量。结果表明，根际土壤pH、交换性铝和有效锰含量不能解释水稻和两种野生植物耐性差异，锰毒和缺氮亦不是酸性硫酸盐土限制植物生长的关键因子，而植物地上部矿质元素含量与植物耐性差异相关。铝毒、铁毒和较低的养分（磷、钾、钙、镁）吸收是酸性硫酸盐土中水稻生长不良的主要因子。相反，两种野生植物对铝毒和铁毒的耐性较强，对养分吸收能力较强，所以生长良好。
2020, 57(2):414-424.
DOI: 10.11766/trxb201904200187
摘要:
通过室内培养试验研究了秸秆、秸秆堆肥、秸秆生物质炭对黄河三角洲地区盐土腐殖物质组成和结构特征的影响。结果表明，秸秆、秸秆堆肥和秸秆生物质炭主要增加了胡敏素含量，由对照的5.48 g·kg-1分别增加至11.20 g·kg-1、16.66 g·kg-1和20.60 g·kg-1。秸秆堆肥和生物质炭配施胡敏酸含量增加至1.36 g·kg-1，秸秆处理的富里酸由培养30 d时的3.77 g·kg-1下降至3.32 g·kg-1。土壤胡敏素含量与土壤有机碳含量在培养30 d（R2 = 0.84, P< 0.001, n= 10）和180 d（R2 = 0.98, P< 0.001,n= 10）时均呈显著正相关关系。秸秆、秸秆堆肥、生物质炭均有利于富里酸脂族碳相对含量的增加。生物质炭有利于土壤胡敏酸芳香类物质的增加；而秸秆或秸秆堆肥进入土壤初期，尤其是秸秆堆肥更有利于胡敏酸中脂族和碳水化合物或多糖类物质的积累。总之，生物质炭主要增加了胡敏素含量，秸秆堆肥与生物质炭配施更有利于增加胡敏酸含量。秸秆在进入土壤初期增加了富里酸含量。生物质炭与秸秆或秸秆堆肥配施时，生物质炭所占比例对胡敏素含量、胡敏酸芳香类物质含量和富里酸脂族碳含量影响较大。
通过室内培养试验研究了秸秆、秸秆堆肥、秸秆生物质炭对黄河三角洲地区盐土腐殖物质组成和结构特征的影响。结果表明，秸秆、秸秆堆肥和秸秆生物质炭主要增加了胡敏素含量，由对照的5.48 g·kg-1分别增加至11.20 g·kg-1、16.66 g·kg-1和20.60 g·kg-1。秸秆堆肥和生物质炭配施胡敏酸含量增加至1.36 g·kg-1，秸秆处理的富里酸由培养30 d时的3.77 g·kg-1下降至3.32 g·kg-1。土壤胡敏素含量与土壤有机碳含量在培养30 d（R2 = 0.84, P< 0.001, n= 10）和180 d（R2 = 0.98, P< 0.001,n= 10）时均呈显著正相关关系。秸秆、秸秆堆肥、生物质炭均有利于富里酸脂族碳相对含量的增加。生物质炭有利于土壤胡敏酸芳香类物质的增加；而秸秆或秸秆堆肥进入土壤初期，尤其是秸秆堆肥更有利于胡敏酸中脂族和碳水化合物或多糖类物质的积累。总之，生物质炭主要增加了胡敏素含量，秸秆堆肥与生物质炭配施更有利于增加胡敏酸含量。秸秆在进入土壤初期增加了富里酸含量。生物质炭与秸秆或秸秆堆肥配施时，生物质炭所占比例对胡敏素含量、胡敏酸芳香类物质含量和富里酸脂族碳含量影响较大。
2020, 57(2):425-434.
DOI: 10.11766/trxb201902180011
摘要:
借助潮土36 a长期定位施肥试验平台，利用物理化学相结合的方法，研究了不同施肥处理对耕层土壤有机碳组分的影响。试验处理包括不施肥（CK）、施氮磷钾肥不同组合（N、NP、NPK）、施有机肥（M）、施氮肥和有机肥（MN）、施氮磷肥和有机肥（MNP）及施氮磷钾肥和有机肥（MNPK）。结果表明：施肥能显著提高土壤易氧化有机碳（EOC）含量，与CK相比，MNPK处理提高效果最为显著，增幅为72.17%；NPK处理对颗粒有机碳（POC）和矿物结合态有机碳（MOC）含量的提升效果高于N处理，但低于施有机肥处理；施有机肥处理的POC含量较不施有机肥处理平均增加92.69%，与CK相比，MNPK处理的POC分配比例增加了13.33%；施有机肥条件下，所增加的总有机碳对MOC的贡献率明显提高，MNPK处理所增加的总有机碳可1:1进入POC和MOC组分。有机肥施用尤其是氮磷钾平衡施用并增施有机肥，能有效改善土壤化学性质、提升土壤碳组分含量、促进新碳在各碳组分均衡分配。
借助潮土36 a长期定位施肥试验平台，利用物理化学相结合的方法，研究了不同施肥处理对耕层土壤有机碳组分的影响。试验处理包括不施肥（CK）、施氮磷钾肥不同组合（N、NP、NPK）、施有机肥（M）、施氮肥和有机肥（MN）、施氮磷肥和有机肥（MNP）及施氮磷钾肥和有机肥（MNPK）。结果表明：施肥能显著提高土壤易氧化有机碳（EOC）含量，与CK相比，MNPK处理提高效果最为显著，增幅为72.17%；NPK处理对颗粒有机碳（POC）和矿物结合态有机碳（MOC）含量的提升效果高于N处理，但低于施有机肥处理；施有机肥处理的POC含量较不施有机肥处理平均增加92.69%，与CK相比，MNPK处理的POC分配比例增加了13.33%；施有机肥条件下，所增加的总有机碳对MOC的贡献率明显提高，MNPK处理所增加的总有机碳可1:1进入POC和MOC组分。有机肥施用尤其是氮磷钾平衡施用并增施有机肥，能有效改善土壤化学性质、提升土壤碳组分含量、促进新碳在各碳组分均衡分配。
2020, 57(2):435-445.
DOI: 10.11766/trxb201810310455
摘要:
针对我国南方稻田氮素流失污染严重问题，为明确高产稻田秸秆还田下氮肥施用效应，采用田间试验，研究秸秆全量还田下不同氮肥用量对水稻产量及稻田田面水氮素动态变化的影响，以期为长江下游径流易发地区探寻兼顾产量与环境效益的秸秆还田配施氮肥措施。结果表明：（1）秸秆还田下配施氮肥可显著提高水稻产量，但当氮肥用量过高则增产效应降低，连续秸秆还田4年以上可以发挥秸秆部分替代氮肥的增产效应；（2）稻田田面水总氮TN、NH4+-N在每次施肥后1~2 d达到峰值，之后迅速下降至相对低浓度水平，施肥后一周内是氮素径流损失的风险期，秸秆还田可有效降低水稻生育前期稻田田面水TN浓度，但同时一定程度增大了可溶性有机氮（DON）的流失潜力；（3）秸秆还田下搭配减氮施肥（SN1）较推荐氮肥（SN2）与常规施肥（SN3）可分别减少25%、40%氮肥用量，同时可分别降低田面水中9.6%、20.8% TN含量（P <0.05），是兼顾产量与环境效益的最佳措施。因此，推荐长江中下游径流易发的水稻种植区，对秸秆长期全量还田，配施氮肥用量180~225 kg∙hm-2。
针对我国南方稻田氮素流失污染严重问题，为明确高产稻田秸秆还田下氮肥施用效应，采用田间试验，研究秸秆全量还田下不同氮肥用量对水稻产量及稻田田面水氮素动态变化的影响，以期为长江下游径流易发地区探寻兼顾产量与环境效益的秸秆还田配施氮肥措施。结果表明：（1）秸秆还田下配施氮肥可显著提高水稻产量，但当氮肥用量过高则增产效应降低，连续秸秆还田4年以上可以发挥秸秆部分替代氮肥的增产效应；（2）稻田田面水总氮TN、NH4+-N在每次施肥后1~2 d达到峰值，之后迅速下降至相对低浓度水平，施肥后一周内是氮素径流损失的风险期，秸秆还田可有效降低水稻生育前期稻田田面水TN浓度，但同时一定程度增大了可溶性有机氮（DON）的流失潜力；（3）秸秆还田下搭配减氮施肥（SN1）较推荐氮肥（SN2）与常规施肥（SN3）可分别减少25%、40%氮肥用量，同时可分别降低田面水中9.6%、20.8% TN含量（P <0.05），是兼顾产量与环境效益的最佳措施。因此，推荐长江中下游径流易发的水稻种植区，对秸秆长期全量还田，配施氮肥用量180~225 kg∙hm-2。
2020, 57(2):446-456.
DOI: 10.11766/trxb201810180282
摘要:
探究不同深松施肥措施对黑土活性有机碳氮组分及酶活性的影响对黑土有机质保育有重要意义。于东北黑土典型地区-黑龙江省绥化市试验点开展为期2年春玉米种植试验， 共设5个处理：免耕+单施化肥（T1）、深松25 cm+单施化肥（T2）、深松25 cm+化肥有机肥配施（T3）、深松35 cm+单施化肥（T4）和深松35 cm+化肥有机肥配施（T5）处理，分析黑土活性有机碳氮组分和相关土壤酶活性的变化。结果表明：深松、施肥及其交互作用均显著影响土壤活性有机碳氮组分，对颗粒有机碳和颗粒有机氮影响最显著（P<0.001）。相对T1处理，单纯改变深松深度（T2和T4处理）会显著降低土壤活性有机碳氮组分，尤其颗粒有机碳和颗粒有机氮下降幅度最大；深松+化肥有机肥配施则可以显著增加土壤活性有机碳氮组分含量，与施化肥的T2处理相比，T3处理土壤有机碳、易氧化有机碳、颗粒有机碳和颗粒有机氮含量分别增加8.37%、35.10%、46.64%和42.39%（P<0.05）；深松能够提高土壤碳氮稳定性，相比T1免耕处理，深松25cm和深松35 cm土壤微生物生物量碳/有机碳、颗粒有机碳/有机碳比例均显著降低（P<0.05），深松35 cm 下土壤颗粒有机氮/总氮比例也显著降低（P<0.05）。深松对土壤乙酰基β-葡萄糖胺酶、纤维素酶、β-葡萄糖苷酶和木聚糖酶活性均没有显著影响，而增施有机肥（T3相对T2处理）显著提高了土壤纤维素酶活性。综合而言，深松25 cm+化肥有机肥配施措施能够保持土壤活性有机碳氮组分含量，是该地区黑土地保育和有机质提升的推荐技术。
探究不同深松施肥措施对黑土活性有机碳氮组分及酶活性的影响对黑土有机质保育有重要意义。于东北黑土典型地区-黑龙江省绥化市试验点开展为期2年春玉米种植试验， 共设5个处理：免耕+单施化肥（T1）、深松25 cm+单施化肥（T2）、深松25 cm+化肥有机肥配施（T3）、深松35 cm+单施化肥（T4）和深松35 cm+化肥有机肥配施（T5）处理，分析黑土活性有机碳氮组分和相关土壤酶活性的变化。结果表明：深松、施肥及其交互作用均显著影响土壤活性有机碳氮组分，对颗粒有机碳和颗粒有机氮影响最显著（P<0.001）。相对T1处理，单纯改变深松深度（T2和T4处理）会显著降低土壤活性有机碳氮组分，尤其颗粒有机碳和颗粒有机氮下降幅度最大；深松+化肥有机肥配施则可以显著增加土壤活性有机碳氮组分含量，与施化肥的T2处理相比，T3处理土壤有机碳、易氧化有机碳、颗粒有机碳和颗粒有机氮含量分别增加8.37%、35.10%、46.64%和42.39%（P<0.05）；深松能够提高土壤碳氮稳定性，相比T1免耕处理，深松25cm和深松35 cm土壤微生物生物量碳/有机碳、颗粒有机碳/有机碳比例均显著降低（P<0.05），深松35 cm 下土壤颗粒有机氮/总氮比例也显著降低（P<0.05）。深松对土壤乙酰基β-葡萄糖胺酶、纤维素酶、β-葡萄糖苷酶和木聚糖酶活性均没有显著影响，而增施有机肥（T3相对T2处理）显著提高了土壤纤维素酶活性。综合而言，深松25 cm+化肥有机肥配施措施能够保持土壤活性有机碳氮组分含量，是该地区黑土地保育和有机质提升的推荐技术。
2020, 57(2):457-467.
DOI: 10.11766/trxb201903130071
摘要:
为探究石灰施用的长期和短期效应对酸化红壤钾素的影响，依托始于1990年的国家红壤肥力与肥料效益监测长期定位试验，选取化肥氮磷配施(NP)、氮磷钾配施(NPK)、氮磷钾配施+半量秸秆还田(NPKS)及其增加常量石灰（NPL、NPKL、NPKSL）6个处理。室内土柱淋溶试验设置0 L、0.5 L、1 L和1.5 L石灰施用量，监测田间和淋溶后0 ~ 50 cm土层速效钾和缓效钾含量、pH及淋溶液中钾离子（K+）含量的变化。结果表明：1）施用石灰4年后，与NPKS、NPK、NP相比，各处理均增加了相应土层的缓效钾含量；NPKSL和NPL处理分别增加了0 ~ 40 cm和0~10 cm速效钾含量，增幅分别为2.06 % ~ 36.39 %和27.26 %。2）石灰施用量相同，各处理土壤累积K+淋溶量由大到小依次为NPKS处理、NPK处理和NP处理。施用石灰减少了NPKS和NPK处理淋溶液中累积K+含量，降幅为18.10 % ~ 57.70 %，且K+淋溶率也下降。3）施石灰提高了表层土壤pH；土壤中钾素盈余情况下，石灰当季施用量每增加1 000 kg·hm-2，K+淋溶损失率降低11.7%；施用石灰和施肥是显著影响平均淋溶K+量和K+累积淋溶量的主效应。可见，施用石灰的短期和长期效应均能提高表层土壤pH；减少速效钾在剖面的运移，增加剖面下层缓效钾的含量；土壤淋溶K+量、累积K+淋溶量和K+淋溶率均随土壤中速效钾含量的增加而增加，随施用石灰而降低。合理的石灰用量能够有效降低酸化红壤K+淋溶损失风险。
为探究石灰施用的长期和短期效应对酸化红壤钾素的影响，依托始于1990年的国家红壤肥力与肥料效益监测长期定位试验，选取化肥氮磷配施(NP)、氮磷钾配施(NPK)、氮磷钾配施+半量秸秆还田(NPKS)及其增加常量石灰（NPL、NPKL、NPKSL）6个处理。室内土柱淋溶试验设置0 L、0.5 L、1 L和1.5 L石灰施用量，监测田间和淋溶后0 ~ 50 cm土层速效钾和缓效钾含量、pH及淋溶液中钾离子（K+）含量的变化。结果表明：1）施用石灰4年后，与NPKS、NPK、NP相比，各处理均增加了相应土层的缓效钾含量；NPKSL和NPL处理分别增加了0 ~ 40 cm和0~10 cm速效钾含量，增幅分别为2.06 % ~ 36.39 %和27.26 %。2）石灰施用量相同，各处理土壤累积K+淋溶量由大到小依次为NPKS处理、NPK处理和NP处理。施用石灰减少了NPKS和NPK处理淋溶液中累积K+含量，降幅为18.10 % ~ 57.70 %，且K+淋溶率也下降。3）施石灰提高了表层土壤pH；土壤中钾素盈余情况下，石灰当季施用量每增加1 000 kg·hm-2，K+淋溶损失率降低11.7%；施用石灰和施肥是显著影响平均淋溶K+量和K+累积淋溶量的主效应。可见，施用石灰的短期和长期效应均能提高表层土壤pH；减少速效钾在剖面的运移，增加剖面下层缓效钾的含量；土壤淋溶K+量、累积K+淋溶量和K+淋溶率均随土壤中速效钾含量的增加而增加，随施用石灰而降低。合理的石灰用量能够有效降低酸化红壤K+淋溶损失风险。
2020, 57(2):468-478.
DOI: 10.11766/trxb201810090507
摘要:
为探讨长期不同施肥对旱地红壤细菌群落的影响，以中国农业科学院祁阳红壤实验站的冬小麦—夏玉米定位试验为研究对象，选取不施肥（CK）、单施氮肥（N）、施化学氮磷钾肥（NPK）和化学氮磷钾+有机肥配施（NPKM）4个处理，于试验开展25年（2015年）小麦收获后采集各处理0~20 cm的土壤样品，利用Illumina MiSeq高通量测序技术对土壤细菌群落进行测定，并深入揭示影响旱地红壤细菌群落的关键因素。结果表明：（1）长期不同施肥显著改变了旱地红壤的化学性质，N和NPK处理的土壤pH显著降低至4.02和4.15，而NPKM处理的土壤pH显著上升至5.99。NPK和NPKM处理均显著改善土壤肥力，但后者效果明显优于前者，而N处理对土壤肥力的提升效果微弱。（2）长期不同施肥改变了旱地红壤优势菌的相对丰度，非度量多维度分析（NMDS）和相似性分析（ANOSIM）表明不同处理的土壤细菌群落发生显著变化。（3）与CK相比，N处理的4种多样性指数（物种丰富度、Chao1指数、系统发育多样性和香农指数）显著降低了21.4%~49.4%，而NPKM处理显著增加了7.0%~66.9%，NPK处理也会使系统发育多样性和香农指数显著降低10.3%和13.0%。（4）逐步回归分析表明土壤pH是决定优势菌相对丰度及4种多样性指数的首要因素，多元回归树分析（MRT）探明土壤pH共解释了83.1%的细菌群落变异，不同处理间细菌群落转变均由土壤pH驱动。（5）STAMP分析发现，N、NPK和NPKM处理与CK分别有11、14和8个显著差异细菌属。综上所述，长期施肥后旱地红壤细菌群落主要受土壤pH的影响，而土壤肥力的作用相对较弱，长期施用化学氮肥造成的红壤酸化的负面效应已远超肥力改善的正面效应。因此，旱地红壤施肥应以防治土壤酸化为前提，长期化肥有机肥配施是一项适宜的施肥措施。
为探讨长期不同施肥对旱地红壤细菌群落的影响，以中国农业科学院祁阳红壤实验站的冬小麦—夏玉米定位试验为研究对象，选取不施肥（CK）、单施氮肥（N）、施化学氮磷钾肥（NPK）和化学氮磷钾+有机肥配施（NPKM）4个处理，于试验开展25年（2015年）小麦收获后采集各处理0~20 cm的土壤样品，利用Illumina MiSeq高通量测序技术对土壤细菌群落进行测定，并深入揭示影响旱地红壤细菌群落的关键因素。结果表明：（1）长期不同施肥显著改变了旱地红壤的化学性质，N和NPK处理的土壤pH显著降低至4.02和4.15，而NPKM处理的土壤pH显著上升至5.99。NPK和NPKM处理均显著改善土壤肥力，但后者效果明显优于前者，而N处理对土壤肥力的提升效果微弱。（2）长期不同施肥改变了旱地红壤优势菌的相对丰度，非度量多维度分析（NMDS）和相似性分析（ANOSIM）表明不同处理的土壤细菌群落发生显著变化。（3）与CK相比，N处理的4种多样性指数（物种丰富度、Chao1指数、系统发育多样性和香农指数）显著降低了21.4%~49.4%，而NPKM处理显著增加了7.0%~66.9%，NPK处理也会使系统发育多样性和香农指数显著降低10.3%和13.0%。（4）逐步回归分析表明土壤pH是决定优势菌相对丰度及4种多样性指数的首要因素，多元回归树分析（MRT）探明土壤pH共解释了83.1%的细菌群落变异，不同处理间细菌群落转变均由土壤pH驱动。（5）STAMP分析发现，N、NPK和NPKM处理与CK分别有11、14和8个显著差异细菌属。综上所述，长期施肥后旱地红壤细菌群落主要受土壤pH的影响，而土壤肥力的作用相对较弱，长期施用化学氮肥造成的红壤酸化的负面效应已远超肥力改善的正面效应。因此，旱地红壤施肥应以防治土壤酸化为前提，长期化肥有机肥配施是一项适宜的施肥措施。
2020, 57(2):479-489.
DOI: 10.11766/trxb201905060077
摘要:
研究了等量氮素肥料处理下小麦秸秆全量还田结合化肥（S-CF）、小麦秸秆全量还田结合沼液（S-BS）和全量化肥（CF）处理对水稻幼苗生长、氮磷积累及土壤微生物群落的影响。结果表明，不同施肥处理的水稻幼苗生长明显被促进，其中CF处理的促进效果最好，其次是S-BS处理。S-BS处理的水稻叶片可溶性糖含量明显高于其他施肥处理，其叶片含氮量也明显高于CF处理。CF处理的土壤细菌总量明显高于S-BS处理，而S-BS处理的土壤细菌总量均显著高于对照（CK，不施肥）和S-CF处理；其中CF处理变形菌门细菌相对丰度显著高于其他处理。而CK和S-CF处理的真菌总量明显高于S-BS和CF处理，S-BS处理的真菌总量最低，其中，CK土壤优势真菌子囊菌门、担子菌门的相对丰度显著高于其他处理，S-CF处理土壤的壶菌门真菌相对丰度也显著高于其他处理。S-CF和S-BS处理的细菌Chao1丰富度指数和香农（Shannon）多样性指数要明显高于CF处理和CK，而S-CF处理的土壤真菌的Chao1指数和香农指数要明显高于CK，CF处理的土壤真菌Chao1指数和香农指数最低。秸秆、沼液短期替代化肥的处理下水稻植株生长低于全化肥处理的，但秸秆、沼液、化肥结合施用对水稻幼苗的促生作用依然很明显，尤其是秸秆还田结合沼液灌溉的全量替代化肥处理。全量替代化肥处理下，即秸秆和沼液处理的土壤质量和细菌丰富度及多样性即使在短期施用条件下也被明显促进。
研究了等量氮素肥料处理下小麦秸秆全量还田结合化肥（S-CF）、小麦秸秆全量还田结合沼液（S-BS）和全量化肥（CF）处理对水稻幼苗生长、氮磷积累及土壤微生物群落的影响。结果表明，不同施肥处理的水稻幼苗生长明显被促进，其中CF处理的促进效果最好，其次是S-BS处理。S-BS处理的水稻叶片可溶性糖含量明显高于其他施肥处理，其叶片含氮量也明显高于CF处理。CF处理的土壤细菌总量明显高于S-BS处理，而S-BS处理的土壤细菌总量均显著高于对照（CK，不施肥）和S-CF处理；其中CF处理变形菌门细菌相对丰度显著高于其他处理。而CK和S-CF处理的真菌总量明显高于S-BS和CF处理，S-BS处理的真菌总量最低，其中，CK土壤优势真菌子囊菌门、担子菌门的相对丰度显著高于其他处理，S-CF处理土壤的壶菌门真菌相对丰度也显著高于其他处理。S-CF和S-BS处理的细菌Chao1丰富度指数和香农（Shannon）多样性指数要明显高于CF处理和CK，而S-CF处理的土壤真菌的Chao1指数和香农指数要明显高于CK，CF处理的土壤真菌Chao1指数和香农指数最低。秸秆、沼液短期替代化肥的处理下水稻植株生长低于全化肥处理的，但秸秆、沼液、化肥结合施用对水稻幼苗的促生作用依然很明显，尤其是秸秆还田结合沼液灌溉的全量替代化肥处理。全量替代化肥处理下，即秸秆和沼液处理的土壤质量和细菌丰富度及多样性即使在短期施用条件下也被明显促进。
2020, 57(2):490-499.
DOI: 10.11766/trxb201902250026
摘要:
为探究轮作藜麦、玉米及连作对马铃薯根系生理及根系发育的影响及其机制，比较了3种种植模式（轮作藜麦、轮作玉米及连作）对马铃薯根际土壤微环境、根系生理、根系发育及植株生长的影响，以期为减轻马铃薯连作障碍、筛选较好的轮作模式提供理论依据。结果表明：（1）轮作藜麦、玉米明显降低土壤pH，提高土壤中有机质、碱解氮和有效磷含量，增强土壤肥力相关酶的活性，增加土壤细菌、放线菌数量和细菌与真菌数量比值（B/F），降低真菌数量，改善马铃薯根际土壤微环境，对植株生长发育起到促进作用，表现在马铃薯的株高、茎粗、地上部干重、根干重、单株薯重均有一定程度的增加。（2）轮作藜麦、玉米使得马铃薯根系超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性上升，超氧阴离子产生速率下降，丙二醛（MDA）含量减少，渗透调节物质含量增加，表明通过轮作藜麦和玉米使得连作对马铃薯植株造成的胁迫得到了一定程度缓解。（3）轮作藜麦、玉米显著提高了马铃薯根系总根长、根表面积、根体积、根平均直径和根尖数，说明轮作藜麦及玉米促进了马铃薯根系的生长发育，这与轮作藜麦及玉米改善土壤理化性质、生物学性质及促进马铃薯地上部分的发育相对应。比较轮作藜麦及轮作玉米的整体表现，以轮作玉米调控马铃薯连作障碍的效果较好。
为探究轮作藜麦、玉米及连作对马铃薯根系生理及根系发育的影响及其机制，比较了3种种植模式（轮作藜麦、轮作玉米及连作）对马铃薯根际土壤微环境、根系生理、根系发育及植株生长的影响，以期为减轻马铃薯连作障碍、筛选较好的轮作模式提供理论依据。结果表明：（1）轮作藜麦、玉米明显降低土壤pH，提高土壤中有机质、碱解氮和有效磷含量，增强土壤肥力相关酶的活性，增加土壤细菌、放线菌数量和细菌与真菌数量比值（B/F），降低真菌数量，改善马铃薯根际土壤微环境，对植株生长发育起到促进作用，表现在马铃薯的株高、茎粗、地上部干重、根干重、单株薯重均有一定程度的增加。（2）轮作藜麦、玉米使得马铃薯根系超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性上升，超氧阴离子产生速率下降，丙二醛（MDA）含量减少，渗透调节物质含量增加，表明通过轮作藜麦和玉米使得连作对马铃薯植株造成的胁迫得到了一定程度缓解。（3）轮作藜麦、玉米显著提高了马铃薯根系总根长、根表面积、根体积、根平均直径和根尖数，说明轮作藜麦及玉米促进了马铃薯根系的生长发育，这与轮作藜麦及玉米改善土壤理化性质、生物学性质及促进马铃薯地上部分的发育相对应。比较轮作藜麦及轮作玉米的整体表现，以轮作玉米调控马铃薯连作障碍的效果较好。
> 研究简报
2020, 57(2):500-507.
DOI: 10.11766/trxb201811290496
摘要:
为全面了解仰韶文化时期古人类不同活动内容和程度，在仰韶村遗址内分别采集古人类遗址不同功能区（地基、饮食、瓮棺、陶窑）和未受到古人类活动干扰的土壤剖面（简称自然剖面）土样，进行色度、磁化率、颗粒组成、游离铁、矿质全量、土壤微形态分析，通过与自然剖面数据比较，获知古人类不同活动对土壤的影响程度。结果显示，在地基区，黏粒含量最高，CaO含量较高，P含量最高，土壤微形态显示了古人类在石灰面中加入多种不同的集料。在饮食区，土壤微形态显示炭屑含量丰富，且排列呈现一定方向。在瓮棺区，χfd为最大值，游离铁和游离度均为最大值。在陶窑区，χlf为最大值，P含量较高，土壤微形态显示经过高温煅烧。结论表明，古人类选择黏土和石灰混合铺设地面，长期居住产生大量含磷物质；古人类长期在饮食区烹煮食物，并对灰烬进行清理；瓮棺中的尸体在腐烂过程中，由于土壤动物和微生物的参与，不仅增加土壤细颗粒，还促进了土壤发育；古人类烧制陶器时，可能将生活垃圾进行燃烧，因此P富集。
为全面了解仰韶文化时期古人类不同活动内容和程度，在仰韶村遗址内分别采集古人类遗址不同功能区（地基、饮食、瓮棺、陶窑）和未受到古人类活动干扰的土壤剖面（简称自然剖面）土样，进行色度、磁化率、颗粒组成、游离铁、矿质全量、土壤微形态分析，通过与自然剖面数据比较，获知古人类不同活动对土壤的影响程度。结果显示，在地基区，黏粒含量最高，CaO含量较高，P含量最高，土壤微形态显示了古人类在石灰面中加入多种不同的集料。在饮食区，土壤微形态显示炭屑含量丰富，且排列呈现一定方向。在瓮棺区，χfd为最大值，游离铁和游离度均为最大值。在陶窑区，χlf为最大值，P含量较高，土壤微形态显示经过高温煅烧。结论表明，古人类选择黏土和石灰混合铺设地面，长期居住产生大量含磷物质；古人类长期在饮食区烹煮食物，并对灰烬进行清理；瓮棺中的尸体在腐烂过程中，由于土壤动物和微生物的参与，不仅增加土壤细颗粒，还促进了土壤发育；古人类烧制陶器时，可能将生活垃圾进行燃烧，因此P富集。
2020, 57(2):508-514.
DOI: 10.11766/trxb201901140585
摘要:
针对传统土壤阳离子交换量测定方法中的玻璃棒搅拌所存在的分析效率低的问题，开展了运用磁力搅拌替代玻璃棒搅拌的探索性研究。通过平行性实验、条件实验、实验室间对比和不同黏粒含量土壤的CEC测定结果检验，分析了磁力搅拌法的精准度、可操作性、稳定性和适用性。研究结果表明，磁力搅拌法测定土壤CEC的准确度、精密度均不低于甚至高于玻璃棒搅拌方法，土壤CEC测定值与土壤标准物质认定值吻合。当搅拌时间在1min、搅拌速度850 r min-1以上时，延长搅拌时间和提高搅拌速度对分析结果无影响。不同实验室间测定结果相关性好、没有显著性差异。相比传统的玻璃搅拌法，磁力搅拌法具有操作简单、高效，测定结果稳定性好、精准度高等优点，非常适用于大批量土壤CEC的测定。
针对传统土壤阳离子交换量测定方法中的玻璃棒搅拌所存在的分析效率低的问题，开展了运用磁力搅拌替代玻璃棒搅拌的探索性研究。通过平行性实验、条件实验、实验室间对比和不同黏粒含量土壤的CEC测定结果检验，分析了磁力搅拌法的精准度、可操作性、稳定性和适用性。研究结果表明，磁力搅拌法测定土壤CEC的准确度、精密度均不低于甚至高于玻璃棒搅拌方法，土壤CEC测定值与土壤标准物质认定值吻合。当搅拌时间在1min、搅拌速度850 r min-1以上时，延长搅拌时间和提高搅拌速度对分析结果无影响。不同实验室间测定结果相关性好、没有显著性差异。相比传统的玻璃搅拌法，磁力搅拌法具有操作简单、高效，测定结果稳定性好、精准度高等优点，非常适用于大批量土壤CEC的测定。
