• 2020年第57卷第3期文章目次
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    • >新视角与前沿
    • 土壤微生物生物地理学:国内进展与国际前沿

      2020, 57(3):515-529. DOI: 10.11766/trxb202001090010

      摘要 (2802) HTML (1189) PDF 833.03 K (3371) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤微生物生物地理学是研究土壤中微生物空间分布格局及其随时间变化的一门科学,是土壤微生物学和微生物生态学等领域的研究前沿。近年来,尽管土壤微生物生物地理学研究取得了巨大进展,目前仍面临诸多难题与挑战。本文简要回顾了土壤微生物生物地理学的发展历程,重点介绍近年来我国在森林、草地和农田生态系统中土壤微生物生物地理学研究的主要进展。同时进一步阐述了目前土壤微生物生物地理学研究的国际前沿方向,包括微生物群落空间分布及其驱动机制、群落构建过程与共存网络、微生物地理分布与生态系统功能的关联以及预测微生物群落对全球变化的响应。最后,对土壤微生物生物地理学未来的研究方向进行了展望,强调了清晰的微生物物种定义、微生物群落的时间动态、多组学与合成生物学技术以及高精度的预测模型在土壤微生物生物地理学研究中的重要性。

    • 微尺度重金属土壤化学研究进展与展望

      2020, 57(3):530-539. DOI: 10.11766/trxb201910160445

      摘要 (3238) HTML (445) PDF 4.85 M (2206) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤重金属污染是我国面临的重要生态环境问题,有效管控与修复重金属污染土壤有必要弄清重金属与土壤固相组分的作用机制。土壤组成多样、结构复杂、空间异质,加之土壤团聚体粒径大小不一,形成微观结构和表面性质各异的土壤微域,控制着重金属的形态转化及生物有效性。因此,深入认识微尺度的重金属土壤化学对于预测和管控土壤重金属环境化学行为至关重要。同步辐射X射线微探针(Microprobe)、X射线扫描透射显微术(STXM)及纳米二次离子质谱技术(NanoSIMS)等技术具有微纳米级空间分辨率,为在环境意义尺度上探究微尺度重金属土壤化学提供了独特的支撑平台。本文从环境土壤化学发展历程及当前发展瓶颈、现代微尺度分析技术及其在微尺度重金属土壤化学中的应用进展等方面综述,并对该领域未来的发展进行了展望。

    • >综述与评论
    • 稻田生物固氮研究进展及方向

      2020, 57(3):540-546. DOI: 10.11766/trxb201912060662

      摘要 (1849) HTML (1459) PDF 677.32 K (2537) 评论 (0) 收藏

      摘要:稻田淹水产生的合适pH和氧化-还原条件为固氮微生物的固氮提供了适宜环境条件,使得稻田在多年不施氮肥条件下仍能维持一定产量,而旱地产量则逐年下降。随着化学氮肥用量的增加,导致了严重的环境污染,迫切需要增加生物固氮来保证粮食生产和减少环境污染。为发挥稻田生物固氮功能,我们对稻田生物固氮的研究方法、固氮量、固氮微生物、影响因素、调控及其研究方向进行综述,以期为稻田生物固氮研究提供参考。

    • 青藏高原土壤侵蚀研究进展

      2020, 57(3):547-564. DOI: 10.11766/trxb201907020127

      摘要 (1862) HTML (257) PDF 844.26 K (1862) 评论 (0) 收藏

      摘要:青藏高原地貌类型多样,气候复杂,存在冻融、风力、水力和重力等多种侵蚀营力。在气候变化和高原人口增长的背景下,青藏高原的土壤侵蚀不断加剧。然而,相比我国其他区域,青藏高原的土壤侵蚀研究相对薄弱。通过梳理文献,对青藏高原的冻融侵蚀、风力侵蚀、水力侵蚀和重力侵蚀的研究现状进行了整理与分析,研究发现:冻融侵蚀的定义存在分歧,地质侵蚀和土壤侵蚀的概念存在混淆,与土壤侵蚀相关的基础研究缺乏。未来青藏高原研究应加强土壤侵蚀监测等基础工作,关注温度变化对土壤侵蚀的影响,重视土壤侵蚀防治工作,为保障我国生态屏障安全提供决策依据。

    • 大空间尺度土壤质量评价研究进展与启示

      2020, 57(3):565-578. DOI: 10.11766/trxb201908120364

      摘要 (2362) HTML (614) PDF 1.72 M (2284) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤质量评价的空间尺度决定了评价结果的适用范围与功能,然而一直以来大空间尺度相关研究相对缺乏。为了分析其核心内容、方法论特征和发展趋势,构建了土壤质量评价相关概念认知框架,综述了当前大空间尺度理论研究和多国实践。分析结果表明:(1)全球-地区尺度土壤质量评价研究基本遵循了“制定评价目标-明确评价对象和涉及的土壤功能-选取评价指标与评价模型-输出评价结果”的技术路线,在评价目标、对象和指标选取等方面侧重反映土壤的自然资源属性与固有质量,常见综合评价模型应用;(2)土壤功能分解与表达逐渐成为土壤质量评价的核心,驱动了相关研究的多维度、多尺度发展。目前亟待开展:对应复合管理目标的广域空间土壤质量统一评价,根据土壤功能分布、土壤类型特征及土地利用方式,明确国家土壤资源分区利用与保护策略;通过多源地学数据集成与基于土壤功能的评价模型研发,发现大空间尺度土壤质量演变规律,协同大、中、小空间尺度研究以探明土壤质量评价的尺度效应。

    • >研究论文
    • 重庆市黄壤的成土特点与系统分类研究

      2020, 57(3):579-589. DOI: 10.11766/trxb201904080062

      摘要 (1225) HTML (1173) PDF 2.26 M (1435) 评论 (0) 收藏

      摘要:选取重庆市境内4种母质(第四系更新统老冲积物、须家河组砂岩风化物、石灰岩风化物和紫色岩风化物)发育的5个代表性黄壤剖面为研究对象,探讨其成土特点及系统分类归属,并与其他分类体系进行参比。结果表明,各供试土壤中,须家河组砂岩母质发育的黄壤脱硅富铝化最为明显,蓬莱镇组紫色砂、泥岩母质发育的黄壤次之,石灰岩母质和更新统老冲积物发育的黄壤脱硅富铝化程度则相对较低;相比而言,须家河组砂岩母质发育的黄壤较为典型,在海拔350 m~1 300 m范围内均有分布。依据《中国土壤系统分类检索(第三版)》,5个供试土壤剖面分别归为淋溶土和雏形土2个土纲、3个亚纲、5个土类、5个亚类和5个土族;与发生分类的参比表明,供试土壤的系统分类与发生分类之间并非简单的一一对应关系,相较于发生分类,系统分类具有更高的区分度;被中国土壤系统分类(CST)归为淋溶土的供试剖面分属活性淋溶土和高活性强酸土2个世界土壤资源参比基础(WRB)一级单元,而被CST归为雏形土的供试剖面则同样也被WRB归为雏形土(一级单元)。

    • 东北黑土区长缓复合侵蚀坡面土壤可蚀性参数特征

      2020, 57(3):590-599. DOI: 10.11766/trxb201901280036

      摘要 (1147) HTML (233) PDF 668.88 K (1304) 评论 (0) 收藏

      摘要:东北黑土区长缓坡耕地是土壤侵蚀的主要来源,土壤可蚀性是影响土壤侵蚀的重要因素。以黑龙江省克山农场典型长缓坡耕地为研究对象,在坡面上沿垄作方向从南向北选取150 m坡面,分别于2018年4月和9月测定原状土的土壤剪切力,同时取样应用Le Bissonnais法中的慢速湿润处理测定水稳性团聚体含量,计算土壤团聚体平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和质量分形维数(D),分析黑土区长缓坡耕地的土壤可蚀性参数特征。结果表明:MWD、GMD、D、>0.2 mm土壤团聚体含量和剪切力在春季不同坡长大小顺序均表现为0m >30m >150m>60m >120 m>90m ;秋季则总体上表现为30m >0m >150m >120m >60m >90m,说明在坡中60 m、90m 、120 m处土壤抗蚀性较差,并且随着土层深度增加土壤抗蚀性增大。秋季MWD值和GMD值分别为春季的1.27倍和1.37倍,>0.2 mm土壤团聚体含量和剪切力秋季均高于春季,D值春季高于秋季,说明黑土区长缓坡面秋季土壤抗蚀性好于春季。水稳性团聚体各指标之间相关性显著,与剪切力无显著性相关。土壤水稳性团聚体可作为评价土壤可蚀性的稳定指标,剪切力评价土壤可蚀性影响程度低于水稳性团聚体指标,具有不稳定性。研究结果可以为东北黑土区长缓坡耕地复合侵蚀防治提供科学依据。

    • 含水率对安溪县花岗岩崩岗土体胀缩特性的影响

      2020, 57(3):600-609. DOI: 10.11766/trxb201903230072

      摘要 (1239) HTML (176) PDF 2.29 M (1070) 评论 (0) 收藏

      摘要:崩壁土壤水分变化是导致崩岗发生和发展的主要因素之一。降雨可以导致崩岗崩壁失稳发生崩塌,降雨过程中土体在不同含水率下的胀缩特性是决定崩壁失稳的关键因素之一。本研究以安溪县典型崩岗崩壁土体为对象,通过室内无荷膨胀率和线性收缩率试验,研究不同梯度含水率对崩壁不同土层胀缩特性的影响。结果表明:不同土层的无荷膨胀率均随初始含水率增大而减小,线性收缩率则相反。初始含水率与崩壁不同层次土壤无荷膨胀率之间存在着明显的指数递减关系,各土层拟合所得到的回归方程均可表达为:δe=ae( /b) +cR2>0.96;初始含水率与崩壁不同层次土壤线性收缩率之间则存在着明显的指数递增关系,各土层拟合所得到的回归方程均可表达为:δsl =ae(ω /b) +cR2>0.96。对于同一土层,膨胀的变化幅度大于收缩的变化幅度。比较不同土层的膨胀和收缩变化幅度发现,红土层变化幅度最大,分别较砂土层高2.58%和3.33%,较碎屑层高3.61%和4.67%。这种不可逆的干湿胀缩现象可能是造成土体产生裂隙进而引起崩壁坍塌的原因,这对于认识崩壁失稳崩塌原因和崩岗发生机理具有重要意义。

    • 不同耕作措施对红壤坡耕地耕层质量的影响

      2020, 57(3):610-622. DOI: 10.11766/trxb201902190034

      摘要 (1534) HTML (0) PDF 950.38 K (1331) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探明不同耕作措施对云南红壤坡耕地耕层土壤抗侵蚀性能和生产性能的影响,以常规耕作为对照,设置免耕、翻耕20 cm、翻耕20 cm+压实、翻耕20 cm+深松30 cm四种耕作措施,采用土壤质量指数法对不同耕作措施下耕层质量变化特征进行分析评价。结果表明:(1)不同耕作措施对红壤坡耕地耕层土壤抗侵蚀性能影响显著。翻耕20 cm+深松30 cm处理下土壤饱和导水率最大(1.19 mm·min-1);与常规耕作相比,翻耕20 cm+深松30 cm处理下水稳性团聚体平均质量直径增加28.13%;免耕处理下土壤抗剪强度最高(12.12 kg·cm-2),耕层土壤饱和导水率最大(1.27 mm·min-1);翻耕20 cm处理下大于0.25 mm水稳性团聚体含量、水稳性团聚体平均质量直径、几何平均直径均显著高于其他措施,分别为69.64 g·kg-1、1.74 mm、0.77 mm。(2)不同耕作措施对红壤坡耕地耕层生产性能影响具有差异性表现,免耕处理下土壤容重显著增大,土壤有机质、有效磷在表层富集;翻耕20 cm、翻耕20 cm+深松30 cm处理下,耕层增厚效果显著,土壤有机质、有效磷含量显著增加。(3)红壤坡耕地耕层土壤质量及诊断指标的适宜性对耕作措施响应有差异,翻耕20 cm+深松30 cm处理耕层土壤质量指数最大(0.58);翻耕20 cm、翻耕20 cm+深松30 cm处理的耕层厚度、容重及有效磷指标均在适宜性阈值范围。上述研究结论可为红壤坡耕地适宜耕作措施选择以及坡耕地合理耕层的构建与评价提供参考。

    • 极端暴雨下裸地坡面径流及壤中流中碳素输移特征

      2020, 57(3):623-635. DOI: 10.11766/trxb201812150531

      摘要 (1196) HTML (0) PDF 5.74 M (1369) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用人工模拟降雨的方法,研究了不同雨强(90、120、150 mm•h-1)和坡度(5°、8°、15°、25°)条件下,南方风化花岗岩母质土壤红土层裸地降雨坡面径流和壤中流中总碳(Total carbon,TC)的流失量及流失过程,并分析了雨强和坡度对TC流失量的影响。结果表明,在坡面径流中,坡度和雨强的增大对碳素质量浓度变化过程影响较小,且流失率曲线与质量浓度曲线呈极显著相关关系,TC流失率变化主要受质量浓度的影响;在壤中流中,TC质量浓度曲线呈现出迅速上升达到最大值后缓慢下降直至平稳的趋势;在试验条件范围内,各坡度条件下,随着雨强的增大,坡面径流中TC流失量增大,而壤中流中TC流失量减小;在大雨强下,坡面径流中TC流失量与坡度没有明显的线性关系,而随着雨强的增大,坡度与壤中流中TC流失量线性关系明显增加;在试验雨强和坡度下,雨强对TC流失总量和坡面径流中TC流失量的影响较坡度更显著,而在壤中流中坡度的影响则更显著。径流中碳素流失量与雨强、坡度及场降雨径流总量之间均有明显的线性关系, R2>0.800。结果可为我国南方风化花岗岩母质土壤裸坡径流中TC单位面积流失量的估算提供依据。

    • 基于PLSR-BP复合模型的红壤有机质含量反演研究

      2020, 57(3):636-645. DOI: 10.11766/trxb201904160060

      摘要 (1107) HTML (0) PDF 2.77 M (1130) 评论 (0) 收藏

      摘要:对红壤地区土壤有机质进行快速预测,以满足智慧农业与精准施肥的需要。以江西省奉新县北部为研究区域,采用1 km × 1 km标准格网划分研究区进行采样,共得到红壤样本248个。对土壤光谱进行了包含分数阶导数在内的3种数学变换方法,将经过P=0.01显著性检验的波段用于模型的构建,选用偏最小二乘回归(PLSR)和BP神经网络建立土壤有机质含量预测模型。结果表明:当对红壤光谱数据进行1.5阶导数变换后再使用PLSR-BP复合模型对土壤有机质含量进行预测时的结果为最优,训练集R2=0.89,RMSE=4.68 g∙kg-1,验证集R2=0.87,RMSE=5.55 g∙kg-1,RPD=2.75。1.5阶导数对红壤光谱数据的变换能够更好地突出与有机质相关的特征信息,有助于其含量预测。PLSR-BP复合模型预测精度优于单一模型,能够较好地预测红壤有机质含量,为精准农业快速监测红壤有机质含量提供了新的途径。

    • 基于电磁感应仪数据的南疆棉田土壤电导率反演模型研究

      2020, 57(3):646-655. DOI: 10.11766/trxb201902190068

      摘要 (1080) HTML (0) PDF 2.18 M (1070) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤盐渍化是南疆棉田优质高产的主要障碍因素,定额灌溉可有效改良土壤盐渍化,EM38-MK2可快速、动态获取土壤盐渍化数据,适时监测土壤盐渍化,为棉田定额灌溉提供数字依据。针对电磁感应仪(EM38-MK2)的发射圈和接收圈设计了不同采样方案,在同一条田内采集了6个不同时期的土壤表观电导率数据及相应的剖面土样,分析了不同土壤采集方案及土壤含水量对表观电导率模型精度的影响,对比了以单一时期数据建模的局部模型和6个时期整体数据建模的全局模型的反演精度。结果表明,由单点采集电磁感应仪发射线圈位置土样所构建的模型精度更高,稳定性更好,能有效减少由采样带来的误差。当土壤含水量低于10%时,表观电导率与实测电导率之间的相关性较低,决定系数为0.58,反演模型只具备粗略估计实测电导率的能力;当土壤含水量高于10%时,表观电导率与实测电导率具有很好的相关性,决定系数达到0.80以上,反演模型具有较好的预测能力。EMH+EMV多测定模式下表观电导率与实测电导率之间的模型精度高于EMH或EMV单一测定模式,确立ECh0.375 +(ECh0.75 +EC v0.75)/2+ECv1.5为建模因子,有效提高了反演模型的精度。不同深度土层的局部模型反演精度均高于全局模型精度,局部模型的RPD均大于2.0,具有较好的预测能力。

    • 咸水/微咸水入渗对土壤渗透性和盐分阳离子运移的影响

      2020, 57(3):656-666. DOI: 10.11766/trxb201906180279

      摘要 (1149) HTML (0) PDF 1.11 M (818) 评论 (0) 收藏

      摘要:在淡水资源短缺的干旱、半干旱及滨海地区,地下微咸水/咸水资源较为丰富。为保障粮食安全和农业可持续发展,需利用微咸水/咸水进行合理灌溉,以缓解淡水资源短缺状况。与此同时,微咸水/咸水灌溉入渗,会引起土壤物理、化学及生物等性质的变化。通过室内土柱出流试验,探讨了灌溉水盐分种类和浓度对土壤渗透性能及盐分阳离子运移的影响。选用灌溉水盐分种类为NaCl、 MgCl2、 CaCl2,浓度为3 g·L-1、5 g·L-1(代表微咸水)、10 g·L-1(代表咸水)。结果表明:土壤对微咸水与咸水的响应机理基本一致,Na+在土壤中的迁移会导致土壤渗透性的降低;Ca2+、Mg2+在土壤中的迁移会提高土壤的渗透性;且三种离子对表层土壤的影响均大于下层土壤。土壤相对渗透系数K/K0K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Na+浓度成正比;Ca2+、Mg2+ 对土壤渗透性能的影响相似,土壤相对渗透系数增加的程度与Ca2+、Mg2+ 浓度成反比,其中Ca2+对提升土壤渗透性的能力强于Mg2+;不同条件下土柱整体相对渗透系数与时间及离子浓度均成二次方相关关系;在NaCl溶液入渗过程中,土壤中被置换出来的Ca2+、Mg2+含量随着NaCl溶液浓度的升高而增加,而且随着入渗深度的增加而增大;土壤含盐量取决于入渗水的种类和浓度,在灌溉过程中容易发生土壤积盐的情况,入渗溶液浓度越高,积盐越严重。研究结果对合理开发利用咸水/微咸水灌溉具有一定指导意义。

    • 有机肥及复配硫酸盐对土壤-水稻系统砷镉有效性的调控

      2020, 57(3):667-679. DOI: 10.11766/trxb201907250387

      摘要 (1343) HTML (337) PDF 1.30 M (1287) 评论 (0) 收藏

      摘要:探索了有机肥(OF)及其与硫酸盐复配(SOF)对砷/镉(As/Cd)复合污染水稻土As/Cd水溶性、作物有效性和赋存形态转化的影响。结果表明,OF处理使土壤孔隙水As(Ⅲ)浓度在淹水前10周内下降明显,但使孔隙水Cd显著增加,使土壤固相As/Cd均向生物有效性较高的赋存形态转化;复配硫酸盐对有机肥所引起的土壤As/Cd水溶性变化和固相赋存形态转化不能产生显著逆转作用,但SO42-向S2-的还原转化使土壤硫化砷较对照(CK,不施有机肥或硫酸盐)增加了71%。水稻盆栽试验进一步显示,OF处理使水稻幼苗茎叶和根部As积累量降低44%~47%,但使成熟期水稻糙米总As和白米无机As含量分别增加22%和12%;同时,OF处理显著增加了水稻幼苗Cd累积量并使糙米Cd含量达到CK的1.2倍。复配硫酸盐可明显逆转有机肥所引起的水稻糙米As含量升高,但对糙米Cd积累和白米无机As浓度的增加不能产生显著减控作用。综上,向As/Cd污染稻田中施用有机肥对稻米质量安全所产生的潜在威胁值得引起高度关注。

    • 基于Web of Science对土传病害研究现状和趋势的计量分析

      2020, 57(3):680-690. DOI: 10.11766/trxb201908190236

      摘要 (1547) HTML (0) PDF 13.91 M (1042) 评论 (0) 收藏

      摘要:土传病害是限制我国作物产量和品质的重要因素,同时土传病害的田间蔓延也使得作物产量对农药依赖程度越来越大,造成环境污染问题。为了了解土传病害国内外的研究状况,本文利用CiteSpace知识图谱分析工具、VOSviewer可视化分析软件与HistCite引文图谱分析工具,对Web of Science核心合集数据库中土传病害研究领域的发文数量与学科分布、发文的主要国家(地区)与机构、发文的主要学术期刊、主要研究学者、主要研究热点及其变化趋势等进行计量分析。结果表明:(1)土传病害相关研究受到的重视程度越来越高,进一步支持土壤科学工作者对土传病害的研究将有重要意义。(2)美国、中国、澳大利亚、法国等国家在该领域发文较多,且国家之间合作密切。(3)土传病害研究领域的本地引用次数列前二的期刊为PhytopathologyPlant Disease,其中5年影响因子较高的主要发文期刊有:Soil Biology & Biochemistry Plant DiseasePlant and Soil以及Applied Soil Ecology等。(4)土传病害领域高产学者有Shen Qirong(沈其荣)、Gilligan Christopher A、Mazzola Mark、Weller David M、Cao Aocheng(曹坳程)和Cai Zucong(蔡祖聪)等。(5)生物防控是土传病害的一个研究热点,典型的病原微生物有立枯丝核菌、大丽轮枝菌、尖孢镰刀菌、青枯雷尔氏菌等。(6)土传病害未来研究趋势主要集中于土壤微生物多样性与土传病害间的关系、寄主植物与病原微生物间的关系及土传病害防控机制与技术等方面。

    • 高pH胁迫下拟南芥根转录组学与网络应答

      2020, 57(3):691-701. DOI: 10.11766/trxb201902160084

      摘要 (1086) HTML (299) PDF 4.92 M (1311) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤碱化是影响作物产量的重要因素。为进一步了解植物应答土壤碱化的转录调控机制,利用转录组测序技术对正常pH(pH 6.0)和高pH(pH 8.0)条件下生长的拟南芥根进行全基因表达谱分析,共筛选出1 129个差异表达基因。基因本体论GO(Gene Ontology)功能注释显示,差异表达基因主要与胁迫应答、转录、细胞组织发生、运输、蛋白质代谢和信号转导等生物学过程相关。其中,参与离子运输、细胞壁合成、钙离子信号和植物激素等过程的基因表达量发生了显著性变化,暗示这些基因参与植物对高pH胁迫的响应。转录调控网络预测分析表明,花卉同源蛋白质2/乙烯反应元件结合蛋白AP2-EREBP(APETALA2/Ethylene-responsive element binding proteins)、髓母细胞瘤病毒致癌基因同源物MYB(Myeloblastosis viral oncogene homolog)、具有高度保守结构域的转录调控因子WRKY和无顶端分生组织,拟南芥转录激活因子NAC(No apical meristem,Arabidopsis transcription activation factor and Cup-shaped cotyledon)家族转录因子与高pH胁迫响应基因存在密切的转录调控关系。本研究为植物耐碱分子机理的解析和耐碱品种的培育提供了方向和依据。

    • 有机物料施用下原生盐碱土胡敏酸结构特征

      2020, 57(3):702-709. DOI: 10.11766/trxb201904030131

      摘要 (1044) HTML (255) PDF 608.65 K (979) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究不同有机物料对原生盐碱土胡敏酸官能团组成的影响,以吉林省大安市原生盐碱地为研究对象,设置空白处理(CK)、颗粒状秸秆处理(KL)、正常玉米秸秆处理(JG)、牧草处理(MC)和羊粪处理(YF),通过红外光谱与主成分分析(Principal component analysis, PCA )相结合,研究不同有机物料施用下土壤胡敏酸红外光谱特征。结果表明,有机物料各处理与CK处理相比增加了土壤胡敏酸中脂肪碳和芳香碳的相对含量,减少了羧基碳的含量。除KL处理外,其他处理均增加了土壤胡敏酸中氨基化合物的相对含量。同时有机物料的施用增加了土壤胡敏酸的脂族碳/羧基碳和脂族碳/芳香碳比值,表征有机物料的施用使得土壤胡敏酸结构缩合度和氧化度下降,脂族性增强,芳香性降低,胡敏酸结构趋于脂族化、简单化、年轻化。对比两种秸秆处理,发现KL处理更有利于土壤新形成结构年轻化、简单化、脂族性强的胡敏酸分子。根据PCA结果,有机物料的施用是土壤中脂族性碳、芳香族碳以及氨基化合物的主要来源之一,为探讨胡敏酸官能团的来源提供依据。通过红外光谱结合PCA,发现了土壤胡敏酸官能团组成对有机物料的不同响应,为研究有机物料的施用对土壤胡敏酸性质的影响机制提供理论依据。

    • 集约经营对毛竹林土壤反硝化细菌丰度的影响

      2020, 57(3):710-720. DOI: 10.11766/trxb201810150520

      摘要 (1012) HTML (207) PDF 1.67 M (1256) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究集约经营过程中反硝化细菌丰度的变化情况,采用实时荧光定量PCR(real-time PCR)方法,对集约经营0(CK)、10、15、20、25 a毛竹林表层(0~20 cm)和亚表层(20~40 cm)三种反硝化细菌nirKnirSnosZ丰度进行分析。结果表明:毛竹林土壤反硝化细菌基因丰度(1.45×106~3.03×108copies•g-1干土)高于其他生态系统。随着集约经营时间的增加,两层土壤的三种功能基因丰度在集约经营10年时表现增加或不变的一致规律。除表层土壤nirS基因外,三种功能基因在集约经营过程的某一阶段(15或20 a)出现不同程度的下降;但集约经营持续25 a时,除表层土壤nosZ基因丰度仍低于对照外,其他基因丰度均恢复甚至超过对照水平,说明土壤反硝化细菌表现出对集约经营干扰的抵抗和恢复反应。表层nirSnosZ土壤基因丰度显著高于亚表层土壤,但nirK基因丰度出现相反现象。土壤性质与基因丰度的相关性分析和冗余分析表明,集约经营措施对土壤反硝化细菌影响明显,主要通过土壤氮和有机碳变化综合影响反硝化细菌的活动和功能。毛竹林集约经营土壤的反硝化细菌功能基因丰度较高,积极参与氮循环过程,可加剧N2 O温室气体的排放。

    • 生物质炭与秸秆施用对红壤有机碳组分和微生物活性的影响

      2020, 57(3):721-729. DOI: 10.11766/trxb201812150623

      摘要 (1438) HTML (245) PDF 1.39 M (1789) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用玉米秸秆、玉米秸秆生物质炭及其两者配合施用于红壤旱地的田间试验,通过有机碳分组、微孔板荧光法及底物诱导呼吸手段,研究不施肥条件下土壤有机碳组分、土壤酶活性及微生物底物利用速率的变化。结果表明:施用9个月后,与对照(不施任何物料)相比,单施秸秆提高土壤易矿化碳含量,对pH、总有机碳含量、惰性碳含量影响较小,而生物质炭及其与秸秆配施显著提高土壤总有机碳和惰性有机碳含量。单施秸秆提高土壤β-葡萄糖苷酶活性,而生物质炭及其与秸秆配施对土壤酶活性无影响。单施秸秆提高土壤微生物对葡萄糖、天冬氨酸和丁香酸的利用速率,提高土壤基础呼吸速率,而生物质炭及其与秸秆配施对土壤呼吸和微生物底物利用速率无影响。生物质炭与秸秆配施对土壤易矿化碳组分和基础呼吸呈显著互作效应。土壤基础呼吸与易矿化碳含量、β-葡萄糖苷酶活性及葡萄糖利用速率呈显著正相关。因此,秸秆炭化相比秸秆直接施用更有利于提高土壤稳定性碳库,降低土壤碳排放。

    • 长期施肥对红壤旱地团聚体磷素储存容量的影响

      2020, 57(3):730-738. DOI: 10.11766/trxb201902010582

      摘要 (1240) HTML (251) PDF 708.06 K (1104) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤磷素储存容量(SPSC)是基于磷饱和度(DPS)概念提出与发展的指标,可以有效地评估及监测土壤磷素的存储状态及释放潜能。以红壤旱地长期肥料定位试验地(1988—)为依托,以无机肥区的NK、NPK、NP、PK、NPKCa、NPKCaS及有机无机配施的1/2NPK(CK)、1/2NPK+花生秸秆还田(PS)、1/2NPK+稻秆(RS)、1/2NPK+鲜萝卜菜(FR)、1/2NPK+猪厩肥(PM)共11小区的土壤为对象,采用湿筛法获得各粒级团聚体样本,分析红壤旱地及各粒级团聚体SPSC的变化特征,探讨土壤供磷水平对SPSC的影响,评估红壤旱地磷素的流失风险,预测红壤旱地可继续容纳外源磷的“安全寿命”。结果表明:在无机肥区,长期未施磷肥的NK处理土壤SPSC高达265 mg•kg-1,分别为NPK、NP、PK、NPKCa与NPKCaS处理的1.9倍、1.6倍、1.9倍、2.0倍和2.4倍;各粒级团聚体对土壤SPSC的贡献率由高到低依次为1~0.25 mm、 0.053~0.25 mm、 > 2 mm、 1~2 mm;按现有施磷量,红壤旱地仍可以继续安全施用磷肥30年。在有机无机肥配施区,与CK处理相比,配施猪厩肥(PM)处理的SPSC呈现出负值且高达-333 mg•kg-1,应立即停止施肥或调整施肥量;而配施花生秸秆(PS)、稻秆(RS)及鲜萝卜菜(FR)处理的SPSC仍为正值且处理间差异不显著,各粒级团聚体对土壤SPSC的贡献率由高到低依次为1~0.25 mm、 > 2 mm、 0.053~0.25 mm、 1~2 mm;按现有施磷量,可继续安全施磷41年、30年、14年,CK处理则可安全施磷51年。由SPSC与TP、Bray-P的相关关系可以发现,当SPSC > 10 mg•kg-1时,红壤旱地磷是绝对“安全”的;当-10 mg•kg-1 ≤ SPSC ≤ 10 mg•kg-1时,红壤旱地磷处于极度不稳定状态,极易或已经开始向周围环境或水体释放,需随时监测或停止施磷;当SPSC < -10 mg•kg-1时,红壤旱地磷已经向周围环境或水体释放,应立刻停止施磷,并调整施肥方案,降低土壤磷素的环境风险。

    • 猪粪施用量对红壤旱地理化性质及酶活性的影响

      2020, 57(3):739-749. DOI: 10.11766/trxb201811230589

      摘要 (1216) HTML (156) PDF 455.92 K (1185) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究猪粪的合理施用及其对红壤旱地地力提升的效应,利用在第四纪红壤旱地中连续3年分别施用0、7.5、15、30、45 t∙hm-2猪粪的小区定位试验,比较不同处理下菠菜和玉米地上部生物量、土壤相关理化性质、碳氮磷循环相关酶活性的差异。结果表明:菠菜和玉米地上部生物量、土壤有机质、土壤全量和速效态氮磷钾含量均随猪粪施用量的增加呈线性增加。当猪粪施用量达45 t∙hm-2时菠菜、玉米平均地上部生物量分别达到11.48、20.84 t∙hm-2,土壤有机质和全氮、全磷含量分别达14.6、1.07、0.73 g∙kg-1,土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量分别达85.47、106.9、411.7 mg∙kg-1,但与猪粪施用量为15和30 t∙hm-2时土壤养分含量的差异不显著,而土壤中与碳氮磷循环相关的6种酶活性则与猪粪施用量呈线性相关,且在施用量为30或45 t∙hm-2时出现显著差异;6种酶活性与土壤有机质、养分含量间均具有显著或极显著正相关关系。研究结果显示,第四纪红壤旱地在本试验猪粪施用量范围内,土壤有机质和养分含量、酶活性等指标均随施用量的增加而相应提高,作物地上部生物量亦呈线性增加,但同时须注意土壤速效态养分含量过高可能带来的氮磷流失加剧等问题。

    • 不同连作年限番茄根系淀积物的变化及其与根结线虫的关系

      2020, 57(3):750-759. DOI: 10.11766/trxb201904300132

      摘要 (1218) HTML (498) PDF 3.41 M (1545) 评论 (0) 收藏

      摘要:了解蔬菜连作与土传病虫害的关系有助于发展绿色农业。基于根系淀积物在植物-土壤之间功能反馈中的重要地位,选择野外定位试验中番茄第2、第6和第8茬的不同连作年限处理,研究根结线虫的变化及其与土壤性质特别是根系淀积物组成的关系。结果显示:与第2茬相比,连作茬数增加导致土壤pH显著降低(P< 0.05),而土壤有机碳和硝态氮含量显著升高;同时,根系淀积物的组分类别及其相对含量也有显著变化,其主要组分中有机酸类物质的数量和相对含量随连作茬数的增加而增加。土壤化学性质、根系淀积物和根结指数三者的网络结构分析表明,根结指数与网络中其他节点之间的联系伴随连作年限而增强。在第8茬中,根结指数与月桂酸含量呈负相关,与土壤NO3--N含量以及颠茄碱、麦角甾醇的含量呈正相关,说明连作番茄根结线虫病害加重与土壤化学性质尤其是根系淀积物的变化有密切联系。

    • 不同玉米秸秆还田量的土壤大型动物夏季群落动态特征

      2020, 57(3):760-772. DOI: 10.11766/trxb201811260410

      摘要 (1049) HTML (181) PDF 1.42 M (1595) 评论 (0) 收藏

      摘要:调查不同玉米秸秆还田量下的农田大型土壤动物群落动态特征,于2016年6—9月玉米生育期内进行,采用手拣法捕获土壤动物。结果表明:共捕获大型土壤动物2 681只,隶属于41个类群。方差分析显示,13 500 kg•hm-2还田处理(SR4)显著提高了大型土壤动物个体数,12 000 kg•hm-2还田处理(SR3)显著提高了大型土壤动物类群数。多样性表明:多样性指数和丰富度指数随玉米生长季总体呈现出先增加后下降的趋势;均匀度指数随玉米生长季总体呈现出下降的趋势;优势度指数总体与多样性指数变化趋势相反,随玉米生长季呈现出先下降后增加的趋势。垂直分布表明:随玉米的生长时期的推移,表层0~10 cm土层的大型土壤动物有向10~20 cm土层下移的趋势。功能群特征表明:捕食性大型土壤动物个体数随玉米生长季呈现先增加后下降的趋势;植食性和腐食性大型土壤动物个体数随玉米生长季呈现增加的趋势;杂食性大型土壤动物个体数在玉米生长季无明显变化。RDA分析表明:受农田土壤环境因子影响较大的大型土壤动物类群主要是研究区的优势类群,大型土壤动物的个体数与土壤有机质含量和土壤含水量关系紧密。总体上,玉米秸秆还田影响地表土壤的微环境,进而影响了大型土壤动物群落的组成、分布特征和功能群,玉米秸秆还田有益于农田大型土壤动物功能群的发展。

    • AM真菌对桑树根围土壤团聚体的影响机制

      2020, 57(3):773-782. DOI: 10.11766/trxb201903170534

      摘要 (1142) HTML (265) PDF 3.47 M (1472) 评论 (0) 收藏

      摘要:为揭示丛枝菌根 (Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌对植桑土壤的影响及机制,采用盆栽试验研究接种摩西管柄囊霉 (Funneliformis mosseae)和根内根生囊霉 (Rhizophagus intraradices)对土壤有机碳(Soil organic carbon, SOC)、球囊霉素相关土壤蛋白 (Glomalin related soil protein, GRSP)及团聚体组成与稳定性的影响。结果表明:⑴ 接种R. intraradices显著增加土壤大团聚体百分比,并提高平均质量直径 (Mean weight diameter, MWD)和几何平均直径 (Geometric mean diameter, GMD)、显著降低团聚体破坏率 (Percentage of aggregate destruction, PAD)。⑵ 接种F. mosseaeR. intraradices均显著增加微团聚体SOC含量,接种F. mosseae显著降低大团聚体总GRSP含量,而接种R. intraradices却显著增加大团聚体和微团聚体总GRSP含量及易提取GRSP含量。⑶ 接种AM真菌对整体SOC的效应为负,土壤总GRSP对SOC占比在25.5%~76.5%之间,土壤易提取GRSP对SOC占比在4.87%~5.93%之间,且R. intraradices的接种效应高于F. mosseae。⑷ 总GRSP、易提取GRSP和SOC对团聚体组成表现均为正向显著影响,其中易提取GRSP是主要驱动因子,而总GRSP是土壤团聚体稳定性的主要影响因子。综上,AM真菌作用下桑树根围土壤团聚体得以改善并趋于稳定,R. intraradices的接种效应明显大于F. mosseae;土壤团聚体的形成主要依赖易提取GRSP,而其稳定性主要受总GRSP影响。

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