• 2020年第57卷第4期文章目次
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    • >新视角与前沿
    • 土壤健康与农业绿色发展:机遇与对策

      2020, 57(4):783-796. DOI: 10.11766/trxb202002220064

      摘要 (3279) HTML (727) PDF 2.49 M (3524) 评论 (0) 收藏

      摘要:农业绿色发展是农业现代化的必由之路,土壤健康是农业绿色发展的基石。本文系统总结了国内外有关土壤健康的内涵、研究进展和发展趋势,探讨了提升土壤健康的途径和对策,并对我国未来健康土壤培育工程提出了建议和展望。健康土壤培育的核心是消除土壤障碍因子,深入挖掘土壤生物学潜力,增碳提高资源效率,强化生物学过程,协同地上和地下生物互作。通过优化土壤内部调节过程,最小化外部的投入,以实现土壤生产功能和其他生态服务的同步提升。健康土壤的培育是一个系统工程,需要对投入品-生产过程-产品品质-产品加工-废弃物循环等全产业链进行系统综合考虑,多学科交叉创新,政产学研用一体化联合攻关,同时还需要政策保障和激励措施,需要全社会行动起来。

    • >综述与评论
    • 基于文献计量分析的近30年国内外土壤侵蚀研究进展

      2020, 57(4):797-810. DOI: 10.11766/trxb201906030237

      摘要 (2268) HTML (187) PDF 7.91 M (1907) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过文献计量学可视化分析方法客观评价土壤侵蚀研究发展进程,了解国内外土壤侵蚀研究发展前沿,从而推动我国土壤侵蚀研究的发展。采用CiteSpace软件和文献计量学方法,以Web of Science数据库核心合集和中国知网(CNKI)数据库核心期刊为数据源,分析了近30年国内外土壤侵蚀研究的发展历程。研究发现国际土壤侵蚀研究在1992—2000年间以土壤侵蚀与土地生产力关系及评价方法的研究为重点,进而发展为注重气候变化与侵蚀的相互影响、土壤侵蚀量的精确估算以及大尺度宏观侵蚀研究;而我国土壤侵蚀研究受国家政策导向明显,在1992—2000年间是以经济效益为重点的土壤侵蚀治理研究;逐渐发展为结合GIS和遥感,以生态建设和可持续发展为核心的问题导向研究;近十年来,土壤侵蚀研究以RUSLE等模型研究为主,更注重土地利用、坡度等影响因素和土壤侵蚀关系的研究。最后,通过对比分析近30年国内外土壤侵蚀研究的热点和前沿,提出我国土壤侵蚀研究今后的发展方向。

    • >研究论文
    • 粉碎与颗粒秸秆高量还田对黑土亚耕层土壤有机碳的提升效应

      2020, 57(4):811-823. DOI: 10.11766/trxb201907150244

      摘要 (1912) HTML (422) PDF 1.59 M (1186) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对东北黑土亚耕层有机碳匮乏,且秸秆体量大、利用困难的问题,于2015—2018年开展田间定位实验,以秸秆不还田为对照(CK),探究粉碎秸秆(FS)与秸秆颗粒(KL)处理下1倍量(15 t•hm-2)、3倍量(45 t•hm-2)、5倍量(75 t•hm-2)的深埋还田对土壤有机碳含量、有机碳结构以及土壤养分比例的影响,旨在通过“变废为宝”促进黑土地可持续发展。结果表明:1)秸秆还田对20~40 cm土壤亚耕层有机碳提升效果显著,随着秸秆倍量的增加,亚耕层土壤有机碳在2%~20%(1 a)、5%~27%(2 a)、1%~18%(3 a)之间变化,高倍量还田优势显著;秸秆还田2 a土壤有机碳增长率最高,表明还田第2年是有机碳的主要积累时期,且秸秆倍量是影响有机碳变化更重要的因素。2)秸秆还田3 a后,FS5处理的脂化度较高而KL5处理的芳香度较高,粉碎秸秆高量还田更易促进烷基碳链型有机碳合成,而KL5处理易促进芳香烃类有机碳合成。3)高量还田后亚耕层土壤碳氮比与碳磷比增幅大于10%,碳钾比增幅大于20%,且秸秆颗粒还田对养分元素比例的提高具有短期快速效应,而粉碎秸秆具有长期缓释效应。秸秆高量深埋还田显著提高亚耕层土壤有机碳含量,平衡碳与氮、磷、钾养分元素比例关系,是增厚培肥黑土层以及解决东北秸秆还田问题的可行方法。

    • 开垦年限对黄河三角洲盐碱地土壤质量的影响

      2020, 57(4):824-833. DOI: 10.11766/trxb201905050105

      摘要 (1412) HTML (247) PDF 718.38 K (949) 评论 (0) 收藏

      摘要:以黄河三角洲开垦年限<5 a、10 ~ 15 a、20 ~ 25 a、30 ~ 35 a、50 ~ 60 a的小麦/玉米连作土地利用类型为研究对象,从土壤物理、化学、生物学指标出发,选取容重、有机质、全氮、有效磷、速效钾、全盐、pH、蔗糖酶、碱性磷酸酶等9个土壤质量指标,通过主成分分析,计算土壤质量综合指数(Soil Quality Index,SQI),定量评价不同开垦年限土壤质量变化过程。结果表明:土壤质量随开垦年限的增加呈增加的趋势,与未开垦荒地相比,开垦<5 a、10 ~ 15 a、20 ~ 25 a、30 ~ 35 a、50 ~ 60 a的SQI在0 ~ 20 cm和20 ~ 40 cm土层分别提高了36.70% ~ 161.49%和164.44% ~ 444.40%。SQI在不同开垦年限期间表现出不同的上升程度,与未开垦荒地相比,开垦初期(<5 a)0 ~ 20 cm和20 ~ 40 cm土层SQI分别提高了36.70%和164.44%,开垦10 ~ 15 a后,SQI较开垦初期(<5a)分别提高了38.27%和18.18%,开垦20 ~ 25 a后较10 ~ 15 a 分别提高了10.37%和39.35%,30 ~ 35 a较20 ~ 25 a分别提高了24.42%和24.79%,50 ~ 60 a较30 ~ 35 a分别提高了0.74%和0.17%。开垦<5 a、10 ~ 15 a、20 ~ 25 a、30 ~ 35 a、50 ~ 60 a的0 ~ 20 cm土层分别较20 ~ 40 cm土层 SQI提高了65.69%、93.85%、53.53%、53.08%、86.95%。表明开垦种植作物会提高黄河三角洲盐碱地土壤质量。

    • 南方丘陵区土壤硒空间分异特征及其影响因素 ——以丰城市为例

      2020, 57(4):834-843. DOI: 10.11766/trxb201904280083

      摘要 (2655) HTML (407) PDF 2.63 M (1087) 评论 (0) 收藏

      摘要:江西省丰城市是典型的富硒土壤分布区,基于丰城市2015—2016年采集的699个表层(0 ~ 20 cm)土壤样点数据,运用地统计分析、相关性分析、地理探测器等方法,系统分析了丰城市土壤硒的含量、空间分异特征及其影响因素,以期为土壤硒的涵养与富硒土地的生产功能提供有价值的参考。结果表明:丰城市土壤硒含量在0.13~0.69 mg∙kg-1之间,平均值为0.33 mg∙kg-1,是全国土壤硒元素背景值(0.29 mg∙kg-1)的1.14倍,变异系数为27.27%,呈中等程度变异性。经半方差函数分析,土壤硒变程为12.86 km,空间自相关范围较大;块金效应值为44.30%,表明土壤硒空间变异主要受结构性因素影响。在空间分布上,热点区(高值聚集)主要分布在泉港镇西部、董家镇东南部、尚庄街办中部、上塘镇西南部、曲江镇西北部、洛市镇中部和南部以及秀市镇西南部。砷、铜、汞、氧化钾、氧化钙、pH、成土母质和高程对土壤硒空间变异均有显著影响(P <0.05),但影响程度不一。其中,砷的独立解释能力最高,为29%,对丰城市表层土壤硒的富集与迁移起到重要作用。

    • 采煤沉陷坡面土壤氮磷钾养分有效性的空间变异性

      2020, 57(4):844-854. DOI: 10.11766/trxb201906140170

      摘要 (1044) HTML (133) PDF 3.64 M (915) 评论 (0) 收藏

      摘要:探索采煤沉陷坡面上土壤氮、磷和钾养分迁移转化的作用机理,对促进矿区生态环境综合整治的科学决策有重要理论和实践价值。以焦作九里山矿典型低潜水位采煤沉陷坑内的耕地和林地为研究对象,对比分析了土壤氮、磷和钾全量及有效态养分含量在不同土地利用类型(耕地和林地)、沉陷坡位(中心、坡底、坡中、坡顶和对照)和剖面深度(0~10、10~20、20~30、30~40、40~50 cm)的空间变异性。结果表明,沉陷坡面土壤养分含量空间变异性从大到小依次为:有效磷(118%)、有效氮(69%)、全氮(41%)、速效钾(27%)、全磷(19%)、全钾(4%)。相对于耕地,林地全磷和有效磷含量显著(P<0.001)降低,速效钾含量显著(P<0.001)升高。在沉陷坡面上,耕地土壤氮和钾的有效性在坡底凹陷区最大,而磷有效性在坡顶裂缝区最大;林地土壤氮、磷和钾的有效性均在坡底凹陷区最大,在中间坡面区最小。通过对土壤养分有效性在沉陷坡面上空间变异作用机理的分析,提出了低潜水位沉陷区土壤可持续管理的具体区划模式,以实现采煤沉陷区土地复垦改造的最小经济投入目标。

    • 应用Le Bissonnais法研究不同植被类型下红壤团聚体稳定性

      2020, 57(4):855-866. DOI: 10.11766/trxb201905090099

      摘要 (1265) HTML (220) PDF 4.80 M (1063) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤团聚体是影响土壤质量和抗侵蚀能力的关键因素之一,而植被恢复可以帮助提升土壤团聚体稳定性。以4种恢复种植5a的南方红壤区常用生态恢复和水土保持植物(马尼拉、香根草、多花木蓝、紫穗槐)为研究对象,使用Le Bissonnais法对其不同土层(0~10 cm、10~20 cm和20~30 cm)的土壤团聚体稳定性进行研究,包括3种破坏试验:快速湿润(FW)、预湿润后扰动(WS)和慢速湿润(SW)。结果表明:草本植物(马尼拉、香根草)覆盖下的土壤相较于灌木(多花木蓝、紫穗槐)具有更高的有机质含量、孔隙度以及更发达的根系,同时在3种破坏试验中,其团聚体稳定性在不同土层亦要显著高于灌木。有机质、容重、砂粒和根系等均对团聚体稳定性有显著影响,其中0.5~2 mm径级的细根系作用最为关键。FW试验中>0.25 mm团聚体含量为50.45%~79.59%,团聚体平均重量直径(MWD)为0.39~1.21 mm,皆要显著低于WS和SW试验,说明区域内土壤团聚体分解的主要机制是消散作用,FW是测定团聚体稳定性的较优方法。结果可为区域内团聚体稳定性研究以及植被恢复工作中的物种选择提供参考。

    • 基于光谱指数与机器学习算法的土壤电导率估算研究

      2020, 57(4):867-877. DOI: 10.11766/trxb201902190024

      摘要 (1497) HTML (541) PDF 3.81 M (964) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤盐分是干旱区土壤盐渍化评价的重要指标。以新疆维吾尔自治区渭干河-库车河三角洲绿洲为例,基于土壤电导率 (Electrical conductivity,EC) 及可见光-近红外 (Visible and near infrared, VIS-NIR) 光谱数据,通过蒙特卡洛交叉验证 (Monte Carlo cross validation, MCCV) 确定364个有效样本。采用原始光谱 (Raw reflectance, R) 及其经过微分、吸光度 (Absorbance, Abs)、连续统去除 (Continuum removal, CR) 等6种预处理后的数据构建光谱指数。基于遴选出的21个最优指数,采用BP神经网络 (Back propagation neural network, BPNN)、支持向量机 (Support vector machine, SVM)、极限学习机 (Extreme learning machine, ELM) 三种算法对EC进行估算,并引入偏最小二乘回归 (Partial least squares regression, PLSR) 进行比较。结果表明:在基于R与6种光谱预处理数据构建的21个最优光谱指数之中,R_FD_RSI (R1913,R2142) 表现最佳 (r = 0.649) ;与PLSR相比,机器学习算法能够显著提高模型的估算精度,R2提高了34.55%。三种机器学习算法模型中,ELM表现最优 (R2 = 0.884, RMSE = 3.071 mS?cm-1, RPIQ = 2.535) 。本研究中所构建的光谱指数在兼顾遥感机理的同时能深度挖掘更多的隐含信息,并且基于机器学习算法的土壤EC估算模型精度显著提高,为干旱区土壤盐分定量估算提供了科学参考。

    • 特制有机肥提高贵州黄壤氮矿化和硝化率的研究

      2020, 57(4):878-886. DOI: 10.11766/trxb201905310087

      摘要 (1199) HTML (0) PDF 673.29 K (833) 评论 (0) 收藏

      摘要:植烟土壤中的氮素形态比例是优质烟叶生产的关键,合理施用有机肥可以调节土壤中不同形态氮素矿化水平。以贵州植烟黄壤为研究对象,采用Stanford长期好气间歇淋洗培养法,研究并模拟了不同特制有机肥施用量(0(CK),750 kg•hm-2(1F),1 500 kg•hm-2(2F),2 250 kg•hm-2 (3F))下的土壤氮素矿化过程。结果表明,供试贵州黄壤培养5 d后硝化率低于10%,后期硝态氮释放比例严重偏低,土壤在烟草旺长期能供给的硝态氮总量为66.89 mg•kg-1,不能满足烟草全生育期内的需氮情况。特制有机肥施用后土壤速效氮矿化速率均呈“前快后慢”趋势,前期矿化量高,后期矿质氮素释放减少并逐渐稳定,符合烟草生长对氮的吸收规律。特制有机肥施用显著提高了土壤速效氮矿化量,速效氮矿化量最多增长420.1%,硝态氮最多增长276.6%。添加特制有机肥显著提高了植烟黄壤硝化率,硝化率增幅范围为8.1%~50.4%。3F处理特制有机肥施用量条件下,土壤硝化率变化范围为43.69%~51.22%,最符合烟草对不同形态氮素的吸收比例,有助于提高烟株产质量。综上所述,每公顷施用2 250 kg特制有机肥最适宜贵州黄壤烟草种植。

    • 酸性紫色土的阳离子交换特征及其对酸缓冲容量的影响

      2020, 57(4):887-897. DOI: 10.11766/trxb201905050146

      摘要 (1120) HTML (220) PDF 878.56 K (828) 评论 (0) 收藏

      摘要:明确酸性紫色土的交换性阳离子组成特征及其对土壤后续酸化进程的影响有助于评估紫色土的潜在酸化风险。为此,在重庆市合川区采集了38个酸性紫色土,进行了理化性质分析与酸缓冲容量测定,探讨了阳离子交换特征对土壤酸缓冲容量的影响。结果表明:部分紫色土的酸化程度较为严重,但酸性紫色土仍具有较高的交换性盐基阳离子含量和阳离子交换量(CEC)。紫色土的交换性Ca2+和交换性Mg2+含量分别为红壤的5.9倍和3.9倍。紫色土CEC也显著高于红壤和砖红壤。丰富的黏土矿物组成,尤其是较高的蒙脱石含量,是紫色土具有较高盐基阳离子含量和高CEC的主要原因。酸性紫色土的酸缓冲容量大小为3.18~25.6 mmol·kg-1·pH-1。酸缓冲容量与交换性盐基总量和CEC间均呈极显著的正相关性。较高的盐基阳离子含量和CEC有助于增加紫色土的酸缓冲容量,减缓土壤的酸化速度。因此,尽管部分紫色土酸化较为严重,但受成土母质和发育程度的影响,丰富的盐基阳离子含量能对进入土壤中的酸进行缓冲,减缓紫色土酸化速度。这是紫色土相对于其他地带性酸性土壤所具有的独特酸化特征。

    • Mn2+掺杂对晶质氧化铁结构与红外光谱特征的影响

      2020, 57(4):898-907. DOI: 10.11766/trxb201901110021

      摘要 (994) HTML (679) PDF 3.35 M (1039) 评论 (0) 收藏

      摘要:制备针铁矿和赤铁矿的混合晶质氧化铁(CIO)和不同摩尔比例(R)的Mn2+掺杂晶质氧化铁(CIO-Mnx(x=0.1、0.2、0.3和0.5))样品。根据样品的X-射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)结果分析Mn2+掺杂对晶质氧化铁结构与形貌的影响;对样品的傅里叶红外图谱(FT-IR)的高波数(3 000~3 700 cm-1)和低波数(450~750 cm-1)两个区间做分峰拟合,分析Mn2+掺杂晶质氧化铁的羟基官能团和晶体结构化学键的变化特征。结果显示,R为0.1~0.3的Mn2+掺杂抑制了针铁矿和赤铁矿等晶质氧化铁的形成;R为0.5的Mn2+掺杂导致样品中形成了掺锰磁铁矿,且存在少量的针铁矿而没有明显的赤铁矿。CIO样品中存在自由羟基、吸附水羟基、表面缔合羟基和结构羟基共四类羟基。在R为0.1~0.3范围内,随着R的增大,样品中自由羟基和吸附水羟基的相对含量降低,而表面缔合羟基和结构羟基的相对含量增大。此外,Mn2+掺杂导致样品中自由羟基和结构羟基的吸收带波数降低,而吸附水羟基和表面缔合羟基的吸收带波数随R的增大而增大。CIO样品中Fe-O振动在455 cm-1和619 cm-1附近红外吸收带的强度和峰形与样品中针铁矿颗粒的形貌有关,478 cm-1和560 cm-1附近的红外吸收与样品中赤铁矿的结晶度密切相关。分析表明,CIO-Mnx样品中的赤铁矿结构中阳离子空位与Mn2+耦合产生了567~589 cm-1附近的吸收,其强度随着R的增大而增强。CIO-Mn0.5样品中形成了Mn2+替代Fe2+的掺锰磁铁矿,导致样品在593 cm-1处出现了Mn-O晶格振动吸收带。

    • 鄱阳湖-赣江各支入湖段沉积物中微塑料分布及其组成特征

      2020, 57(4):908-916. DOI: 10.11766/trxb201901080016

      摘要 (1244) HTML (235) PDF 2.23 M (886) 评论 (0) 收藏

      摘要:微塑料作为一种新型污染物已受到全球的广泛关注。以鄱阳湖南矶山、赣江北支、赣江中支和赣江南支入湖段为研究区,湖泊湿地沉积物为研究对象,对不同区域不同水期沉积物进行采样,利用浮选分离法对沉积物中的微塑料进行分离,进一步进行微塑料分布特征及其组成研究。结果表明,四个区域沉积物中微塑料丰度由高到低依次为赣江中支、赣江南支、南矶山、赣江北支,其中赣江中支微塑料丰度达到1 936 ± 89 ind•kg-1。四个区域不同水期沉积物中微塑料丰度均表现为枯水期 高于平水期高于丰水期。南矶山沉积物中微塑料以发泡类为主,赣江北支沉积物中微塑料以纤维类为主,赣江中支和赣江南支沉积物中微塑料以碎片类为主。南矶山沉积物中微塑料粒径以2~3 mm为主,赣江各大支流沉积物中微塑料均以< 1 mm为主。不同类型微塑料表面形貌特征相差很大,组成成分也不相同,主要为聚乙烯和聚丙烯。

    • 养分管理对安溪茶园土壤肥力及茶叶品质的影响

      2020, 57(4):917-927. DOI: 10.11766/trxb201904300148

      摘要 (1284) HTML (256) PDF 2.64 M (1030) 评论 (0) 收藏

      摘要:安溪是铁观音的主产区,茶园养分管理滞后已成为该地区茶叶生产的瓶颈,本研究旨在为该地区茶园的养分管理提供科学依据。试验于2015年在安溪县采集了50个茶园的茶青与土壤样品,测定了土壤5项主要肥力指标和茶青中9种主要次生代谢物含量;并根据茶农氮肥用量调研数据,初步将茶园养分管理划分为:少量、中量和过度型等三种方式。限制性主坐标轴分析发现,此分类方式可解释34.4%(P<0.001)茶园土壤肥力参数的总体差异,说明此分类方式能反映出不同茶园养分管理的总体水平;并且,养分管理对表层土壤有效磷的影响最为显著。进一步分析表明,养分管理对茶青综合品质的影响可解释品质总差异的7.48%(P<0.001);大部分茶青次生代谢物在中量型管理下含量最高。说明养分管理影响安溪茶园土壤的肥力状况,施肥量过高或过低均不利于高品质茶叶的生产,该地区的建议施氮量约为200~400 kg·hm-2·a-1

    • 红壤地区直播油菜施硼对籽粒产量和品质的影响

      2020, 57(4):928-936. DOI: 10.11766/trxb201905280207

      摘要 (1119) HTML (145) PDF 1.18 M (772) 评论 (0) 收藏

      摘要:红壤地区是我国重要的油菜种植区,研究直播冬油菜硼肥施用效果,为直播油菜科学施硼提供理论依据,对促进区域油菜产业发展有重要意义。2017—2018年在江西、湖南、湖北南部和广西北部油菜主产区布置7个硼肥大田试验,设置不施硼、施硼肥(含硼量100 g·kg-1)4.5 kg·hm-2、9.0 kg·hm-2、13.5 kg·hm-2四个处理。结果表明,红壤地区土壤有效硼普遍含量低,直播油菜施硼增产效果显著,油菜籽平均产量和施硼经济效益在硼肥用量9.0 kg·hm-2时最高,与不施硼相比增产1 021 kg·hm-2,增产率达110.6%,分别较施用硼肥4.5 kg·hm-2和13.5 kg·hm-2增产16.6%和3.1%。施硼显著增加直播油菜收获密度、单株角果数和每角粒数,进而增加了油菜产量;同时硼肥的施用可显著提高油菜籽的含油率、油酸和亚油酸含量,与不施硼相比,施用硼肥9.0 kg·hm-2处理各品质指标分别增加26.9%、45.9%和72.6%,相应增加产油量136.1%。在硼肥用量13.5 kg·hm-2范围内,油菜地上部硼含量和硼累积量随着施硼量的增加而增加,但硼肥利用率呈现降低的趋势,硼肥用量为9.0 kg·hm-2处理的硼肥当季利用率也仅为9.4%。综合结果显示,红壤地区直播油菜施硼增产增收效果显著,直播油菜生产中应重视硼肥的合理施用,区域硼肥的推荐用量为9.0 kg·hm-2左右。

    • 近40年余江县高产水稻土有机碳及养分含量的演变特征

      2020, 57(4):937-942. DOI: 10.11766/trxb201904180202

      摘要 (1253) HTML (202) PDF 3.44 M (868) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤有机碳及养分是土壤肥力的重要指标,研究土壤肥力的演变规律对提升地力、维持农业可持续发展具有重要的理论指导意义。参照第二次土壤普查和2002年采样背景资料,通过田间采样分析及对比研究,探讨江西省余江县高产水稻土有机碳、养分、pH及阳离子交换量(CEC)的状况及其近40年的演变规律。结果表明,余江县域内上表层水稻土(0~10 cm)有机碳、全氮、有效磷和速效钾含量分别是(27.3±1.3)g·kg-1、(2.9±0.2)g·kg-1、(40.5±3.8)mg·kg-1、(148±7.9)mg·kg-1,土壤肥力处于较高水平。与1980年背景资料对比发现,有机碳和土壤养分均有显著提升;尤其自2002年以来,近15年0~10 cm层次水稻土有机碳、全氮及速效钾的增幅分别达35%、40%和34%,但有效磷含量变化并不显著,而在10~20 cm层有效磷含量显著增加了56%。与2002年采样结果相比,0~10 cm、10~20 cm和 20~40 cm pH显著降低,而CEC显著增加。长期植稻过程中施用化肥,尤以近15年来,土壤有机碳、养分及CEC显著提高,但同时造成土壤pH下降。

    • 杉木凋落物及其生物质炭对土壤原有有机碳矿化的影响

      2020, 57(4):943-953. DOI: 10.11766/trxb201906040226

      摘要 (1121) HTML (366) PDF 811.85 K (807) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用13C同位素技术和培养实验,研究不同添加量(0、10、20、30、40、50 g·kg-1)杉木凋落物和生物质炭(Biochar,BC,350℃热解)对土壤原有有机碳(原SOC)矿化及外源碳自身分解的影响。实验进行28 d,培养温度为25℃,水分保持为60%土壤持水量(Water holding capacity,WHC)。结果表明:凋落物及BC添加显著提高了土壤总CO2累积排放量(P<0.05),且凋落物的影响更为明显;来源于外源碳及原SOC的CO2累积排放量均随添加量的增加而增加。培养结束时,凋落物碳(LR-C)分解率为5.71%~13.68%,生物质炭碳(BC-C)分解率仅0.34%~0.50%,凋落物和BC处理下原SOC分解率分别为对照土壤的6.42倍~13.58倍与2.06倍~3.94倍。回归分析发现,2种外源碳处理下原SOC分解率与添加量均呈极显著的线性关系(P<0.01);LR-C分解率亦随添加量的增加而增加;但BC-C分解率则与添加量呈显著的开口向上的抛物线关系(P<0.05),并在10 g·kg-1添加量时达到最大。相关分析表明,短期内BC分解受微生物活动的影响较小,在土壤中更加稳定。因此,将凋落物制备为BC后施入更有利于杉木人工林土壤有机碳固存。

    • 杉木人工林凋落物添加与去除对土壤碳氮及酶活性的影响

      2020, 57(4):954-962. DOI: 10.11766/trxb201808060408

      摘要 (1619) HTML (206) PDF 559.34 K (1068) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解未来气候变化过程中森林生产力增加的背景下,凋落物增加如何影响土壤碳氮过程,在杉木人工林中通过模拟实验研究凋落物添加(一倍)与去除对土壤中碳氮、碳氮同位素(δ13C、δ15N)、微生物生物量碳氮(MBC、MBN)及酶活性的影响。结果表明:凋落物添加后土壤中氮获得酶(β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶)活性显著上升,加速对土壤中有机质的分解获取氮素;凋落物添加与去除处理对土壤碳的影响较小,土壤有机碳(SOC)与可溶性有机碳(DOC)均未发生显著变化;土壤中δ13C丰度与凋落物处理之间未呈现出相关规律性,而δ15N丰度在凋落物添加处理后显著上升。这些结果说明,凋落物处理对杉木林土壤中氮的影响较为敏感,对土壤碳的影响较小。因此,未来气候变化导致森林生产力提高、凋落物输入增加,可能会导致土壤中氮素的损失,迫使土壤微生物分泌更多的氮获得酶同植物竞争土壤氮,最终可能会造成土壤碳氮循环的不平衡,对整个生态系统造成严重影响。

    • 温带针阔叶林土壤有机碳动态和微生物群落结构对有机氮添加的响应特征

      2020, 57(4):963-974. DOI: 10.11766/trxb201908130350

      摘要 (1297) HTML (238) PDF 1.53 M (983) 评论 (0) 收藏

      摘要:森林生态系统土壤有机碳(soil organic carbon, SOC)转化和碳储量动态对大气氮沉降增加的响应是具有特异性的,取决于土壤初始氮状态、施氮类型、剂量与持续时间。过去相关研究主要集中在无机氮沉降效应方面,对有机氮沉降如何影响温带针阔混交林SOC及其组分含量尚不清楚,鲜有研究关注氮素富集条件下SOC变化的微生物学机制。以长白山温带针阔混交林为研究对象,设置4个尿素添加水平(0、40、80、120 kg•hm-2•a-1。以N计,下同)的原位控制试验。施肥三年后,采集0~10 cm矿质层土壤样品,测定土壤不同形态氮含量、土壤团聚体比例和不同粒径SOC含量;利用磷脂脂肪酸(PLFA)技术测定土壤微生物不同种群相对丰度与群落结构,探讨SOC含量变化与微生物群落变化之间的相关关系。结果表明,施氮三年显著增加了土壤NO3--N、DON和TN含量,土壤酸化明显。施氮虽然未显著增加表层土壤总SOC含量,但是显著增加活性SOC组分(颗粒态有机碳和团聚体结合态有机碳)含量,增幅介于27.5%~96.3%,导致SOC组分发生累积的大气氮沉降临界负荷为80 kg•hm-2•a-1。SOC含量的变化(ΔSOC)与团聚体结合态有机碳、颗粒态有机碳含量的变化正相关。除好氧细菌丰度外,施氮总体上未改变微生物种群丰度,但是显著改变了微生物的群落结构,革兰氏阳性细菌/革兰氏阴性细菌(G+/G-)丰度比例增加而好氧/厌氧细菌(A/AN)丰度比例下降。有机氮富集倾向于促进温带针阔混交林土壤团聚体的形成,局域产生厌氧微环境,好氧/厌氧细菌(A/AN)丰度比例下降。活性SOC组分含量、土壤团聚体百分比和微生物PLFA丰度之间显著相关,暗示微生物群落结构与SOC积累和稳定之间关系密切。上述研究结果表明,氮素富集会改变温带针阔混交林土壤微生物群落结构,进而导致土壤碳积累。

    • 典型农田根际土壤伯克霍尔德氏菌群落结构及其多样性

      2020, 57(4):975-985. DOI: 10.11766/trxb201901040008

      摘要 (1663) HTML (1262) PDF 8.01 M (1243) 评论 (0) 收藏

      摘要:在根际环境中伯克霍尔德氏菌(Burkholderiales)是一类重要的植物促生菌,其群落结构变化可能会影响植物的生长和发育。本研究针对伯克霍尔德氏菌目,采用特异性引物16S rRNA基因高通量测序技术,研究了田间条件下黑土、潮土和红壤中玉米根际伯克霍尔德氏菌群落结构及其对地上部作物生物量和产量的可能影响。结果表明:在三种土壤类型中,与未施肥相比,施肥对伯克霍尔德氏菌目的丰富度和多样性均没有显著影响。在伯克霍尔德氏菌的科水平主要检测到三类细菌,分别为草酸杆菌科(Oxalobacteraceae)、丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)和伯克氏菌科(Burkholderiaceae),且草酸杆菌科是其中的优势菌。此外,施肥显著增加了有机质含量较低的潮土中马赛菌(Massilia spp.和Massilia sp. WG5)和伯克氏菌(Burkholderia spp.)的相对丰度(P<0.05);增加了酸性红壤中草螺旋菌(Herbaspirillum sp. ZM319)的相对丰度,但降低了Herbaspirillum spp.的相对丰度(P<0.05);而在有机质含量最高的黑土中,所有检测到的伯克霍尔德氏菌均无明显地变化。进一步分析表明,土壤有效磷、速效钾含量和土壤pH是影响这几类细菌的主要因素,而马赛菌群落的变化可能会影响玉米地上部生物量和产量。本研究表明,尽管化学施肥是影响玉米地上部生物量和产量的主要原因,但是伯克霍尔德氏菌等根际微生物群落也可能是影响它们的潜在生物因素。

    • 沙坡头地区地衣和藓类结皮丛枝菌根真菌多样性研究

      2020, 57(4):986-994. DOI: 10.11766/trxb201904190054

      摘要 (1125) HTML (158) PDF 2.84 M (793) 评论 (0) 收藏

      摘要:丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)是自然界分布最广的一类植物共生真菌,可与生物土壤结皮(Biological soil crust, BSC)的隐花植物形成共生体,对荒漠植被的恢复和演替具有重要意义。目前针对不同类型BSC的AMF群落结构及其多样性研究较少,限制了AMF群落对BSC发育的作用和对荒漠生态系统贡献的理解。利用高通量测序技术,对腾格里沙漠东南缘沙坡头固沙植被区地衣和藓类结皮及其下层土壤AMF群落组成与多样性进行研究,分析不同结皮类型AMF群落结构的差异。结果发现,AMF群落丰富度和多样性表现为:藓类结皮下层土壤>地衣结皮下层土壤>藓类结皮>地衣结皮。地衣和藓类结皮及其下层土壤AMF均属于球囊菌门、球囊菌纲,以球囊霉属、类球囊霉属、盾巨孢囊霉属、巨孢囊霉属和一种未分类属为优势,且地衣和藓类结皮AMF群落在属水平差异显著。主成分分析结果显示,藓类结皮下层土壤中AMF群落物种组成与其他各组有显著差异,表明随着结皮的发育,AMF群落多样性增加,结皮演替与AMF群落多样性之间具有相互促进的作用。

    • 复合菌剂防控香蕉枯萎病的效果及其微生物学机制

      2020, 57(4):995-1007. DOI: 10.11766/trxb201904180111

      摘要 (1478) HTML (776) PDF 1.45 M (1320) 评论 (0) 收藏

      摘要:由病原菌尖孢镰刀菌古巴专化型(Fusarium oxysporum f. sp. cubense (Foc))侵染引起的香蕉枯萎病对全世界香蕉产业带来了毁灭性的影响,且目前尚无广泛采用的防治方法。研究复合生防真菌制剂对香蕉枯萎病的防治效果,以期为大田香蕉枯萎病的防治提供依据。设置3组不同的菌剂处理,分别为对照组CK、复合菌剂NFP、复合菌剂NFPT,通过两季的盆栽试验,研究复合菌剂对香蕉枯萎病的防治效果及其对土壤微生物多样性的影响;利用 Illumina Miseq 高通量测序平台对细菌16S rRNA基因和真菌ITS区域进行测序分析,采用实时荧光qPCR定量分析各处理病原菌的数量。结果表明:(1)复合菌剂处理(NFP和NFPT)对香蕉枯萎病有较好的防治效果,其防效分别为43%和48%。(2)施用复合菌剂增加了细菌和真菌群落丰富度和多样性。基于Bray-curtis距离矩阵的主坐标分析(PCoA)结果表明NFP和NFPT改变了细菌和真菌群落结构。NFP和NFPT处理增加了潜在有益微生物中与香蕉枯萎病病情指数呈显著负相关的大理石雕菌属Marmoricola、类诺卡氏菌属Nocardioides、野野村式菌属Nonomuraea norank_c__AcidobacteriaDS-100属和norank_f__Blastocatellaceae__Subgroup_4属的相对丰度,显著减少了病原菌尖孢镰刀菌的数量,重塑了土壤微生物结构和功能,增强其抗病性。

    • 湿地变形菌门甲烷氧化菌群的缺氧能量代谢

      2020, 57(4):1008-1016. DOI: 10.11766/trxb201904040135

      摘要 (1445) HTML (265) PDF 6.65 M (1040) 评论 (0) 收藏

      摘要:甲烷氧化菌以甲烷作为碳源和能源,在全球甲烷平衡和温室效应控制中扮演着重要角色。甲烷生物氧化过程跨越不同氧化还原生态位,近年来的研究表明,在湿地缺氧生态位下变形菌门甲烷氧化菌具有代谢潜力,但其能量代谢机制尚不清楚。本研究基于生物电化学技术、矿物学实验及微生物组学方法,结果表明变形菌门甲烷氧化菌主导的菌群具有直接和间接胞外电子传递潜力;在氧气耗尽时,甲烷氧化菌群可利用水铁矿作为电子受体完成能量代谢过程,缺氧体系中γ-Proteobacteria纲的甲烷氧化菌和非甲烷氧化微生物共同驱动铁矿还原。本研究探讨了变形菌门甲烷氧化菌主导菌群的缺氧能量代谢过程,拓展了反硝化厌氧甲烷氧化菌及厌氧甲烷氧化古菌主导的缺氧甲烷氧化理论,为甲烷生物控制提供了理论支持。

    • 喀斯特地区四种草本植物及其基质的优先选择

      2020, 57(4):1017-1031. DOI: 10.11766/trxb201907170370

      摘要 (1104) HTML (218) PDF 2.92 M (898) 评论 (0) 收藏

      摘要:为弄清植物对喀斯特基质的优先选择,用盆栽法研究了四种植物对喀斯特不同基质的适应性。结果表明:整体上随植物生长,基质理化性质除钾含量降低外,其他均增加;发芽率和存活率以石灰土、<1 mm砂、<1mm砂+石灰土最高,碎石、碎石+枯落物最低,白三叶草发芽率最高、狗牙根存活率最高;株数、株高、盖度以石灰土、<1mm砂、<1mm砂+枯落物高而碎石、碎石+枯落物低,且盖度均呈升高趋势;生物量和叶绿素含量狗牙根和白三叶草高而芒草和高羊茅较低,生物量以石灰土、<1mm砂、<1mm砂+枯落物高而碎石、碎石+枯落物低,叶绿素含量以<1mm砂+石灰土、石灰土+1mm~5mm砂高而碎石低;δ13C芒草和狗牙根高而白三叶草和高羊茅低,且δ13C与植物及生长基质有关。综上,四种植物对石灰土、<1mm砂、<1mm砂+枯落物适应性好,对碎石、碎石+枯落物适应性差;狗牙根和芒草适应性最强,白三叶草次之,高羊茅最差,喀斯特生态修复可优先选择芒草、狗牙根。

    • >问题讨论
    • 美国土壤系统分类中Pale-类型设置的演变历程

      2020, 57(4):1032-1039. DOI: 10.11766/trxb201910300222

      摘要 (880) HTML (366) PDF 449.17 K (1278) 评论 (0) 收藏

      摘要:美国土壤系统分类中的Pale-类型是用于归类发育程度高、年龄大的土壤,在比较分析了两版《土壤系统分类》及各版《土壤系统分类检索》后,概括介绍了Pale-类型的设置缘起,及其检索条件和检索顺序的修订历程,在此基础上阐述了Pale-类型设置的演变历程对中国土壤系统分类的启示。

    • >研究简报
    • 缓释肥对紫色土油菜生长和养分吸收利用的影响

      2020, 57(4):1040-1050. DOI: 10.11766/trxb201910140229

      摘要 (1117) HTML (166) PDF 670.03 K (909) 评论 (0) 收藏

      摘要:分析缓释专用配方肥与当地常用肥对油菜生物量、氮磷钾养分吸收利用及其在土壤中累积的影响,为油菜节肥高效生产提供依据。通过大田试验,以油菜品种三峡油5号为试验材料,设置6种施肥处理:以不施肥(F0)和常规施肥(Fc)为对照处理,缓释专用配方肥设置4种施肥水平(F375: 375 kg·hm-2,F525: 525 kg·hm-2,F675: 675 kg·hm-2,F825: 825 kg·hm-2)。结果表明,不同施用量的缓释专用肥料对油菜产量、单株有效角果数以F675处理最大,F825处理次之,F375处理最小,其分别较Fc 处理增产43.54%、36.82%、13.88%;施用缓释专用配方肥油菜氮养分损失率从Fc处理的78.30%降低至53.97% ~ 73.66%;磷养分损失率从Fc处理的56.65%降低至20.53% ~ 46.13%;施用缓释专用肥料油菜收获期根区土壤全氮、全磷与全钾含量从Fc处理的0.651 0 g·kg-1、0.404 4 g·kg-1与20.74 g·kg-1上升至0.661 7 ~0.691 4 g·kg-1、0.407 2~0.496 0 g·kg-1与28.96~29.50 g·kg-1。施肥大幅增加油菜生物量,缓释专用配方肥的施用不仅利于提升肥料利用率,同时使得根区土壤养分含量变化较小,结合农业可持续发展,实际生产应该施用缓释专用肥。

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