• 2021年第58卷第1期文章目次
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    • >新视角与前沿
    • 论合理施氮的原则和指标

      2021, 58(1):1-13. DOI: 10.11766/trxb202006220322

      摘要 (2955) HTML (1699) PDF 2.71 M (1864) 评论 (0) 收藏

      摘要:施用氮肥的主要目的是获得较高目标产量、相应品质和经济效益以及维持或提高土壤肥力。针对我国近年来过度强调施肥的环境影响,而放松施肥的生产目标和土壤培肥,导致无原则的"减氮"可能影响作物生产的趋势,本文定义了合理施氮的原则,即在特定的气候-土壤-作物体系,在一定的经营管理措施下(轮作与耕作、品种、灌溉等),能够实现可获得的目标产量、相应品质和经济效益并维持或提高土壤肥力,将环境效应降低至可接受的范围内的合理施氮量区间;论述了确定合理施氮量的方法和评判指标;论证了在当前农户常规氮素管理基础上"减氮"的实质,是要通过施肥技术的改进减少氮素损失,而不是简单地降低氮肥施用量;强调了合理施氮需要综合考虑"4R"施肥理念或技术、与有机肥和秸秆还田的结合、与磷钾肥和中微量元素的平衡施肥以及与其他农艺措施的配合与协调等。最后,建议将全国划分为不同的气候-土壤区或亚区,在这些区域的代表作物上,同时开展产量、品质、效益以及氨挥发、硝酸盐淋洗、氧化亚氮排放和土壤肥力的长期试验;研究肥料氮-土壤氮-作物吸氮之间的关系,应用氮素输入、输出、盈余、氮素利用率、损失和土壤有机碳变化等指标,综合评判生产目标、环境效应和土壤肥力状况,切忌顾此失彼;需要根据各区域的气候-土壤和生产条件,研究切实可行的施肥技术,降低氮素损失,使施用的氮肥能够被作物充分吸收利用,形成同类地区能够机械操作的规范化种植模式与合理施肥措施。

    • >综述与评论
    • 土壤原生动物——研究方法及其在土传病害防控中的作用

      2021, 58(1):14-22. DOI: 10.11766/trxb202002010039

      摘要 (2171) HTML (2091) PDF 2.73 M (1810) 评论 (0) 收藏

      摘要:原生动物是原生生物的一种,是土壤食物网中的消费者,能捕食细菌和真菌等其他微生物。除了对土壤微生物群落和物质循环产生重要影响外,根际原生动物与细菌、真菌等土壤微生物共同组成生物网络屏障,并在抵御土传病原菌入侵作物根系的过程中发挥着重要作用。然而,相对于根际有益细菌和有益真菌,国内外关于原生动物防控土传病害的效果及作用机制的研究非常有限。本文梳理了土壤原生动物在土传病害防控中的效果、作用机制及其相关研究方法,并对未来原生动物的研究和应用作出了展望。呼吁更多学者关注土壤原生动物及其在生态系统中的功能,挖掘其在土壤健康和农业可持续发展中的重要价值。

    • 丛枝菌根真菌调控土壤氧化亚氮排放的机制

      2021, 58(1):23-30. DOI: 10.11766/trxb201907010336

      摘要 (1393) HTML (541) PDF 1.50 M (1412) 评论 (0) 收藏

      摘要:氮素是陆地生态系统初级生产力的主要限制因子,自Haber-Bosch反应以来,氮肥的生产和施用极大地提高了粮食产量。然而过量施用氮肥导致氮肥利用率低,并造成了严重的环境污染,包括氮沉降、硝态氮淋洗以及N2O排放等。微生物直接参与土壤氮素循环,固氮微生物、氨氧化和反硝化微生物分别在土壤固氮、铵态氮转化和硝态氮转化过程中起着重要作用。作为一类共生微生物,丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)在土壤氮素循环中的作用日益引起人们的重视。最新的研究表明,AMF显著影响土壤硝化、反硝化过程以及N2O排放过程。本文重点阐述了菌根真菌对N2O排放的影响并对其作用机制进行了总结。菌根真菌主要通过三个途径实现N2O减排:(I)影响氨氧化微生物活性,降低了氨氧化过程中产生的N2O;(II)菌丝分泌物缓解了N2O还原酶在电子竞争中的劣势,促进完全反硝化过程(N2O→N2);(III)促进宿主植物吸收土壤氮素,降低氮素有效性,并减少N2O排放。在农业生产中可以通过强化土著菌根真菌实现N2O减排,为应用菌根真菌提高氮素利用效率、调控土壤N2O排放和氮循环过程提供科学依据。

    • 中国不同生态系统土壤硅的研究进展

      2021, 58(1):31-41. DOI: 10.11766/trxb202005310409

      摘要 (1328) HTML (1774) PDF 509.38 K (1502) 评论 (0) 收藏

      摘要:硅是土壤和岩石的一种基本成分,具有促进植物的生长、增强植物抗性、参与生物地球化学循环过程、调节全球碳循环和缓解全球气候变暖趋势等方面的作用。本文在全面介绍土壤硅的形态、有效性及生物循环特征基础上,分析了我国不同生态系统中土壤硅及植硅体含量状况,阐明了影响土壤有效硅及植硅体的因素,重点阐述了近年来有关稻田土壤有效硅与水稻生长及森林土壤有效硅与林分植硅体形成关系,以及植硅体的形成机制及其在全球土壤碳汇中的重要作用,并提出需要进一步研究的问题,可为未来我国开展土壤有效硅与植硅体研究提供借鉴。

    • >研究论文
    • 基于高光谱特征指数的土壤有机质含量建模

      2021, 58(1):42-54.

      摘要 (1402) HTML (636) PDF 8.07 M (1118) 评论 (0) 收藏

      摘要:以江苏中部的水稻土和潮土为研究对象,采集178个表层土壤(0~20 cm)样品,并测定了土壤有机质含量(Soil Organic Matter,SOM)。运用ASD FieldSpec 3光谱仪测量了土壤的高光谱曲线,首先对原始光谱进行倒数对数和去包络线变换,分析了不同SOM含量梯度和土壤类型的高光谱特征。其次,基于原始光谱、倒数对数变换和去包络线变换等三种光谱数据,分别计算弓曲差、差值指数、比值指数和归一化指数等光谱特征指数,并分析其与SOM含量的相关性。最后,筛选光谱特征指数建立SOM的回归预测模型,并比较模型精度。结果表明:(1)SOM含量与原始光谱呈极显著负相关,与倒数对数光谱呈极显著正相关,且在400~900 nm波段相关性最强,相关系数绝对值在0.6以上。去除包络线处理后,土壤光谱曲线特征差异明显,在420 nm、480 nm、660 nm和900 nm附近出现了明显吸收谷。(2)原始光谱、倒数对数变换和去包络线变换光谱在600 nm处的弓曲差与SOM含量极显著相关(P<0.01),相关系数分别为-0.66,0.61和-0.33。(3)利用3种光谱数据的差值指数、比值指数和归一化指数分别结合弓曲差,建立的SOM预测模型效果较好,建模的R2和RMSE分别介于0.56~0.64和4.98~5.50 g·kg-1,验证的R2和RMSE介于0.67~0.73和3.21~3.51 g·kg-1。为快速有效测定苏中平原SOM含量提供技术支持。

    • 新疆典型干旱土和盐成土的系统分类归属

      2021, 58(1):55-68. DOI: 10.11766/trxb201910290572

      摘要 (909) HTML (763) PDF 4.52 M (1209) 评论 (0) 收藏

      摘要:以新疆维吾尔自治区17个典型干旱土和盐成土的代表性单个土体作为本文研究对象,基于剖面形态特征和理化性质的分析,确定在中国土壤系统分类(CST)中的归属。研究过程中发现CST对于干旱表层的判定条件与盐积正常干旱土的定义有矛盾之处,致使分类时将一些含有盐积层的土壤划归到干旱土中,从而使干旱土扩大,盐成土减少,不利于盐成土的改良利用。本文提出修改建议,在干旱表层定义(2)后加上不满足盐积层条件的限定,将盐积正常干旱土的盐积层出现深度改为30 cm以下。还建议在钙积正常干旱土下设立高盐钙积正常干旱土亚类。并且按照建议方案对供试剖面进行归属。进行世界土壤资源参比基础(WRB)、美国土壤系统分类(ST)、中国土壤系统分类(CST)之间的参比。本文可以为修订和完善《中国土壤系统分类检索》(第四版)提供资料和建议。

    • 县域尺度下样点距离和土壤分类对农田土壤细菌多样性的影响

      2021, 58(1):69-81. DOI: 10.11766/trxb201907170324

      摘要 (1073) HTML (294) PDF 4.91 M (844) 评论 (0) 收藏

      摘要:样点空间距离和土壤分类粒度是衡量土壤样点代表性和调查精度的重要指标。在江苏省常熟市稻麦轮作区考虑不同土壤分类粒度,按村、镇、县域3种空间尺度选择8个农田样区,每个农田样区选择4个相邻田块作为采样区,每个采样区按梅花状采集表层土壤混合样品,合计32个。利用高通量测序分析技术,研究土壤细菌多样性在不同样点空间距离和土壤分类粒度下的变异性特征。结果表明,土壤细菌α多样性指数变异系数随土壤分类粒度和空间距离的减小而降低。细菌群落相异度随土壤分类粒度的减小有降低趋势,从田块到乡镇尺度随样点空间距离增大而显著性增加,但扩大到县域尺度增加微弱。两种尺度共同作用下,土壤细菌α多样性指数的变异系数和细菌群落相异度较单一尺度均有所降低,但乡镇尺度下样点土壤分类粒度减小后的α多样性指数变异系数与群落相异度较乡村尺度的减少更为明显。哑元相关分析表明,细菌群落相异度与空间距离尺度的相关性较土壤分类粒度更强,土壤理化性质和农田管理措施在空间尺度上变化是样区空间距离尺度影响土壤细菌群落结构的重要因素。因此,农田土壤微生物调查,首先需考虑样点空间距离尺度,在乡镇以上尺度的样点调查还需考虑土壤分类粒度,土壤分类粒度越小,样点越具代表性。研究结果对县域农田土壤微生物多样性研究及其调查样点布设具有积极参考价值。

    • 长江三角洲典型城市农田土壤重金属累积特征与来源

      2021, 58(1):82-91.

      摘要 (1193) HTML (408) PDF 2.39 M (1130) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究农田土壤重金属累积特征和来源对科学管理、安全利用土壤资源具有重要意义。通过野外采样与实验室分析研究了长江三角洲典型城市农田土壤重金属(Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu)含量、累积状况,识别了农田土壤重金属来源。结果表明:(1)六种土壤重金属的累积程度按照由重到轻的顺序为:Hg > Cd > Cu > As > Pb > Cr;(2)以《土壤环境质量-农用地土壤污染风险管控标准》(GB 15618-2018)为参考,土壤中Cu、Cd和Hg超过风险筛选值的比例分别为2.13%、1.06%和0.53%,As、Pb和Cr未超过风险筛选值;利用地累积指数法进行土壤重金属污染评价发现,Cd和Hg的污染较其他四种元素严重,其污染比例分别为12.83%和21.28%;(3)地理探测器分析表明,化肥和农药的使用量以及工业总产值均能解释六种重金属的空间分异,其他环境因子能解释某些特定重金属的空间分异;(4)研究区土壤中As和Cr的主要来源为农业源和工业源;Cd和Hg的来源除了农业源与工业源外,还有土壤母质;Cu来源与研究区农业活动、畜禽养殖活动以及工业活动有关,Pb主要来源于农业源、工业源和交通源。总之,研究的六种重金属存在不同的累积趋势,农业和工业活动是研究区土壤重金属累积的主要原因。研究区交通、社会活动等对土壤重金属累积的影响还需进一步研究与讨论。

    • 黄土区薄厚层浮土土质道路降雨侵蚀过程差异

      2021, 58(1):92-105. DOI: 10.11766/trxb201908280282

      摘要 (1059) HTML (401) PDF 3.19 M (808) 评论 (0) 收藏

      摘要:土质道路经长期碾压产生了大量浮土,加剧了道路侵蚀。本文通过人工模拟降雨试验,研究不同雨强及坡度条件下薄层1.0 cm和厚层4.0 cm浮土土质道路的产流产沙特征。根据侵蚀物质的差异,将浮土道路侵蚀过程分为单独浮土侵蚀阶段和浮土、道路混合侵蚀阶段。结果表明:(1)浮土侵蚀阶段、混合侵蚀阶段薄层浮土平均径流率为厚层浮土的1.01倍~1.52倍、1.26倍~2.44倍。2.5 mm·min-1雨强时3个坡度下的平均次降雨产流量为43.44 L,较1.0~2.0 mm·min-1雨强提高37.36%~82.05%;(2)混合侵蚀阶段16°坡面平均含沙量均值为227.30 g·L-1,为4°和8°的2.14倍和1.37倍。小雨强(1.0、1.5 mm·min-1)时厚层浮土次降雨产沙量为薄层浮土的1.39倍~2.14倍;大雨强(2.0、2.5 mm·min-1)时薄层浮土次降雨产沙量为厚层浮土的1.14倍~1.67倍。1.0 mm·min-1雨强时3个坡度下的平均次降雨产沙量为2.08 kg,占1.5~2.5 mm·min-1雨强的23.57%~68.59%;(3)混合侵蚀阶段及次降雨过程薄层浮土含沙量与径流率相关性较厚层浮土均增强。结果可为黄土区浮土道路侵蚀防治工作的开展提供科学依据。

    • 有机质影响溅蚀破坏土壤团聚体的主要作用机制

      2021, 58(1):106-114. DOI: 10.11766/trxb201907270327

      摘要 (1345) HTML (447) PDF 1.97 M (1099) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤有机质是团聚体的重要组成部分,其在团聚体形成过程中作用机制已有大量研究,但有机质在团聚体破坏过程中起何种作用尚未明晰,其对团聚体破坏过程中雨滴机械打击和消散作用贡献的影响也有待深入研究。为研究不同有机质含量对土壤团聚体的影响,选取5种不同退耕还林年限的土壤为研究对象,利用95%酒精和超纯水作为降雨液体,分别在4个高度下(0.5、1、1.5和2 m)对其进行溅蚀试验。结果表明:随有机质含量的增加,团聚体稳定性逐渐增强,土壤对雨滴机械打击和消散作用的敏感程度越来越弱,土壤抵抗侵蚀的能力越来越强;降雨前后大团聚体数量随着有机质含量的增加逐渐趋近相似,且酒精雨滴作用下的大团聚体含量明显大于超纯水作用下的大团聚体含量;在相同的降雨动能条件下,有机质含量增加使消散作用的贡献率呈现减小的趋势,且其对消散作用的影响在降雨动能较小时较为显著。研究结果对深入理解溅蚀过程中团聚体稳定性评价以及团聚体破坏因子具有重要作用。

    • 两种工程堆积体坡面细沟形态与产沙关系对比研究

      2021, 58(1):115-127. DOI: 10.11766/trxb201909100333

      摘要 (781) HTML (316) PDF 764.25 K (700) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究不同土壤类型工程堆积体坡面细沟形态与水动力学参数及侵蚀产沙间的关系,选取沟宽、沟深、宽深比等作为细沟形态参数,在放水流量8、12、16、20 L·min-1和坡度32°条件下,对红土和塿土工程堆积体进行冲刷试验。结果表明:(1)两种堆积体坡面细沟沟宽、沟深在前24 min均发育迅速;随放水流量增大,沟宽和沟深均呈增大趋势,红土沟宽均值(较8 L·min-1)分别增加0.8%、19.3%、27.2%,沟深均值分别增加24.5%,126.2%,95.1%,而塿土则为3.7%、62.4%、108.2%和18.2%、87.9%、95.5%;红土沟宽、沟深与冲刷历时均呈极显著线性函数关系(R2>0.858,P<0.01),而塿土则为极显著对数函数关系(R2>0.689,P<0.01);(2)两种堆积体坡面细沟宽深比呈先波动(0~24 min)后(25~45 min)平稳的变化趋势;放水流量增至16 L·min-1,两种堆积体宽深比均值减幅最大(较8 L·min-1),红土最大减少了1.15,塿土最大减少了0.20;(3)两种堆积体坡面细沟水流剪切力、水流功率与沟宽、沟深均呈现幂函数关系(R2>0.602,P<0.01);径流剪切力更适合描述红土沟深的发育状况,而径流功率更能体现塿土沟宽的发育过程;(4)两种堆积体坡面累计产沙量与沟宽和沟深均呈极显著线性函数关系(R2>0.897,P<0.01);沟宽、沟深对红土坡面累计产沙量的贡献率分别为84.9%、15.1%,对塿土则为22.5%和77.5%;该研究可为不同土壤类型工程堆积体坡面水土保持措施合理配置提供理论依据。

    • 含岩屑紫色土水力特性及饱和导水率传递函数研究

      2021, 58(1):128-139. DOI: 10.11766/trxb202003250399

      摘要 (822) HTML (189) PDF 4.89 M (928) 评论 (0) 收藏

      摘要:紫色土中存在的岩石碎屑会对土壤的水力性质如饱和导水率、水分特征曲线产生显著影响。以两种不同母质发育的土壤(紫色页岩和紫色泥岩)为研究对象,设置0.25~2、2~5、5~10 mm三个岩屑粒径水平,0、30%、50%、70%、100%五个岩屑含量水平,采用压力膜仪法和定水头法分别测定水分特征曲线和土壤饱和导水率。利用BP神经网络,选择特定输入变量建立土壤饱和导水率传递函数PTF1和PTF2(PTF1的输入变量为岩屑含量、岩屑粒径、初始土壤容重和机械组成,PTF2的输入变量为岩屑含量、岩屑粒径、初始土壤容重、机械组成、进气压力值和S指数(土壤水分特征曲线拐点处斜率的绝对值))。结果表明:添加岩屑极大提高了土壤饱和导水率和S指数,并且随岩屑含量的增加而增加,相比之下,进气压力值随岩屑含量增加而减小,饱和导水率也随岩屑粒径的增加而增加,岩屑粒径从0.25~2 mm增加至5~10 mm,饱和导水率平均提高了2.3倍。岩屑粒径对进气压力值和S指数影响较小。PTF2和PTF1的几何平均数、几何标准偏差、均方根误差以及AIC指数分别为1.27、5.57、0.16、2.94和1.17、1.70、0.060、-53.2808,PTF2的相关值均小于PTF1,表明PTF2模型的预测效果更好。综上所述,岩屑的存在显著影响了紫色土的水力特性,使饱和紫色土导水能力增加而保水能力减弱,利用神经网络所构建的传递函数PTF2可很好地实现含岩屑土壤饱和导水率的预测。

    • 覆盖作物根系对砂姜黑土压实的响应

      2021, 58(1):140-150. DOI: 10.11766/trxb201909250409

      摘要 (1000) HTML (475) PDF 2.59 M (986) 评论 (0) 收藏

      摘要:轮作直根系的覆盖作物被认为是缓解土壤压实的有效手段,但不同覆盖作物对土壤压实的适应性在不同气候和土壤条件下存在较大差异。为筛选更适宜缓解砂姜黑土压实的覆盖作物品种(模式),在安徽典型砂姜黑土设置不压实(Non-compacted,NC)与压实(Compacted,C)处理,通过种植不同覆盖作物(休闲、苜蓿、油菜、萝卜+毛苕子混播),分析覆盖作物根系对压实土壤的响应。结果表明:与不压实处理相比,压实处理显著增加了0~30 cm土层土壤容重(8.65%);显著增加了0~27.5 cm和37.5~45 cm土层的穿透阻力;显著改变0~20 cm土层土壤收缩特征。同时,土壤压实大幅度降低了0~50 cm土层苜蓿、油菜、萝卜+毛苕子的根干重密度,增加了苜蓿、油菜、萝卜+毛苕子的根比表面积。压实处理下50~70 cm土层萝卜+毛苕子根干重密度、根体积密度和根长密度均大于苜蓿和油菜,表明萝卜+毛苕子混播种植模式下根系穿透压实土壤能力最强。压实处理下不同覆盖作物地上覆盖度和生物量均表现为由大到小依次为萝卜+毛苕子、油菜、苜蓿。与不压实处理相比,压实处理分别减少苜蓿、油菜、萝卜+毛苕子地上部分生物量的62.5%、67.6%、15.8%,地下部分生物量的61.4%、57.7%、47.8%。因此,萝卜+毛苕子种植模式下根系生长受压实影响最小,在压实土壤中适应性最好。

    • 贵州茂兰喀斯特森林不同小生境类型对岩石溶蚀的影响

      2021, 58(1):151-161. DOI: 10.11766/trxb201911040354

      摘要 (881) HTML (350) PDF 8.56 M (909) 评论 (0) 收藏

      摘要:喀斯特山区土层浅薄、生态环境脆弱,碳酸盐岩溶蚀是喀斯特山区主要成土方式,研究碳酸盐岩溶蚀对喀斯特山区土壤环境保护及土壤可持续利用具有重要意义。以贵州茂兰喀斯特森林不同类型小生境(石洞、石缝、石沟、石槽、土面、石面)为研究对象,通过溶蚀试片法于小生境内进行野外溶蚀试验,观察溶蚀速率、溶蚀形态在时间、空间上的变化,分析溶蚀速率与小生境类型、土壤理化指标、微生物的关系,探讨茂兰喀斯特森林碳酸盐岩溶蚀与成土的关系。结果表明,溶蚀时间介于0.5~2年,置于生境表面的岩石试片中,石槽的试片溶蚀速率最大,其次是土面,再次是石面,石沟轻微溶蚀,石洞、石缝未见明显溶蚀;总体上,埋于生境土壤以下的岩石溶蚀速率较置于生境表面高。相关性分析和随机森林分析表明,小生境类型是影响试片溶蚀速率的首要因子,土壤含水率、pH分别显著促进、抑制试片溶蚀。在溶蚀速率明显变化的生境中,溶蚀形态随着溶蚀时间增加而愈发明显。研究结果证实了小生境类型对碳酸盐岩溶蚀速率存在显著影响。

    • 添加葡萄糖对红壤农田肥料氮转化及其酸化的影响

      2021, 58(1):162-168. DOI: 10.11766/trxb201907190315

      摘要 (1369) HTML (685) PDF 1.72 M (1060) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用室内培养实验,初步研究了外加葡萄糖对红壤肥料氮素转化及其酸化作用的影响,其中葡萄糖添加量充足,为8 g·kg-1干土,氮肥以(NH42SO4和KNO3为例。结果表明,在对照、单施(NH42SO4或KNO3处理中,土壤中氮转化过程主要以有机氮净矿化和铵态氮净硝化为主,这主要是由于红壤可利用碳源较少。而外加足够葡萄糖碳源可快速(2 d内)促进土壤及其100 mg·kg-1氮肥中的NH4+-N和NO3--N几乎全部被微生物同化,30 d培养期间微生物同化促进28%~50%的肥料氮迅速转化为固相有机态氮。单施(NH42SO4或KNO3主要通过硝化作用和盐效应降低土壤pH,但微生物对NH4+-N的生物固定可抑制其硝化导致的酸化作用,而微生物对NO3--N的生物固定可提高土壤pH高达0.78个单位。因此,添加葡萄糖等碳源可促进农田土壤中NH4+-N和NO3--N的微生物同化,缓解氮肥引起的土壤酸化作用。研究结果对提高农田土壤的保氮能力和氮肥利用率、抑制土壤酸化等具有重要意义。

    • 石灰和双氰胺对红壤酸化和硝化作用的影响及其机制

      2021, 58(1):169-179. DOI: 10.11766/trxb201908080361

      摘要 (1053) HTML (341) PDF 718.93 K (965) 评论 (0) 收藏

      摘要:施用石灰是改良酸性土壤的重要措施,但其对土壤硝化作用的增强不仅加速土壤酸化,也增加硝态氮流失风险。传统的硝化抑制剂双氰胺(Dicyandiamide,DCD)能否在石灰改变pH的条件下始终有效抑制硝化是当前红壤区生产中亟需解决的问题。采用短期土壤培养试验,探讨了不同用量石灰与DCD配合施用对土壤酸化和硝化作用的影响及其机制。结果表明:施用一定量的石灰(≤ 4 g·kg-1)显著提高土壤pH,通过促进氨氧化细菌的生长以促进硝化作用。在不同pH条件下,DCD对红壤硝化过程均有显著抑制效果。在较高pH(pH 7.0~7.8)条件下,DCD主要通过降低氨氧化细菌的丰度以抑制硝化,而在低pH(pH<6.0)条件下,DCD对氨氧化古菌和氨氧化细菌的丰度均有抑制作用。此外,DCD通过抑制土壤硝化,显著提高了土壤pH。上述结果表明,适宜量(2~4 g·kg-1)的石灰和DCD结合施用不仅能够减缓红壤酸化,而且能够抑制硝化作用,降低硝态氮的潜在环境风险。

    • 近30年山东省耕地土壤pH时空变化特征及影响因素

      2021, 58(1):180-190. DOI: 10.11766/trxb201908300416

      摘要 (1457) HTML (3546) PDF 6.24 M (1217) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过研究山东省第二次土壤普查省级汇总(1984年)和省级耕地地力评价(2015年)耕地土壤pH数据,分析了土壤酸化的总体情况和动态变化,探讨了土壤酸化的自然和人为驱动因素。结果表明,30年来,山东省耕地土壤pH平均值由7.6降至7.2,降低了约0.4个单位,整体表现为酸性耕地面积明显增加,弱碱性和中性耕地面积相对减少,局部耕地酸化。目前,山东省弱碱性、中性和弱酸性耕地土壤比较多,占92.74%,酸性耕地土壤占7.04%;酸性耕地土壤主要分布于胶东半岛和东南部沿海的威海、烟台、青岛、日照、临沂和枣庄等6个市。不同地市酸碱度变化差异较大,威海变化最大,降低了1.3个单位;其次是泰安、日照、烟台和青岛,分别降低了1.1、1.1、1.0和1.0个单位。全省耕地土壤pH变化由大到小依次为:水稻土(潮土型)、棕壤、粗骨土、砂姜黑土、褐土和潮土。全省耕地土壤酸化主要影响因素为土壤类型、植物收获以及化肥不适当施用。

    • 菌根与间作对紫色土-水界面氮流失的削减效应

      2021, 58(1):191-201. DOI: 10.11766/trxb201909110290

      摘要 (859) HTML (376) PDF 866.88 K (785) 评论 (0) 收藏

      摘要:揭示土著丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)与间作对紫色土-水界面各形态氮流失的削减效应,可为保护水环境、减缓紫色土坡耕地氮流失带来的农业面源污染提供理论依据。通过自然降雨条件下的径流模拟试验,设置不同种植模式(单作玉米、玉米/大豆间作、单作大豆)和不同菌根处理(抑菌、未抑菌),在雨季不同时间采集7次径流和侧渗水样,分析比较各不同处理下径流及侧渗各氮形态变化迁移特征。研究结果表明,侧渗即壤中流为紫色土-水界面氮素流失的主要途径,硝态氮为紫色土-水界面氮素流失的主要形态。随取样时间后延,径流总氮、硝态氮浓度均呈现出波浪式上升的趋势,而铵态氮浓度整体表现出先上升再下降的趋势;侧渗总氮浓度趋势则呈现先下降后上升再下降的趋势,硝态氮浓度整体表现出下降后趋于平缓的趋势,铵态氮浓度则表现出先上升后下降并趋于平缓的趋势。所有复合处理中,未抑菌-间作处理的径流、侧渗及总流失量中总氮、铵态氮浓度均最低,且其径流、总流失量中硝态氮浓度也明显低于其他处理。在未抑菌处理下,与单作玉米、单作大豆处理相比,间作处理使径流和侧渗总氮浓度分别下降约13.4%、20.3%和56.5%、48.7%,总流失量中总氮浓度分别下降约50.1%和43.5%;使径流和总流失量中的硝态氮浓度分别降低约10.0%、16.7%和51.3%、42.9%;并使径流和总流失量中铵态氮浓度分别显著降低约10.5%、26.0%和21.7%、30.2%,侧渗铵态氮浓度也相应降低约29.6%和33.7%。可见土著菌根真菌与玉米/大豆间作体系对协同削减紫色土-水界面氮素的流失表现出了较大的潜力。

    • 中国稻作区土壤速效钾和钾肥偏生产力时空变化

      2021, 58(1):202-212. DOI: 10.11766/trxb201910300311

      摘要 (1168) HTML (376) PDF 698.56 K (1003) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于农业农村部布置在全国的水稻土监测样点(1988-2017),分析不同稻作区水稻土的速效钾、钾肥偏生产力和钾素表观平衡的时空变化趋势。在30 a间,东北区水稻土速效钾含量显著高于长江三角洲(长三角)、长江中游、华南和西南地区。随试验年限的延长,除了长江中游的水稻土速效钾为先增加后稳定的趋势外,东北、长三角和华南区的水稻土速效钾含量均呈现出先稳定后增加的趋势,而西南区的水稻土速效钾含量则无显著变化。线性拟合方程表明,土壤速效钾含量每增加10 mg·kg-1,30 a间东北、长三角、长江中游、华南的钾肥偏生产力提升幅度分别为0.31、1.51、0.26和0.49 kg·kg-1。除西南区域外,其他区域的钾素表观平衡与土壤速效钾含量均存在显著的正相关关系(P<0.05)。因此,1988-2017年,全国尺度上水稻土的速效钾含量呈增加趋势,但不同稻作区土壤速效钾含量及年均增幅则差异较大。土壤速效钾含量的增加显著促进了水稻钾肥偏生产力的提升,而长期进行水稻种植导致的钾素表观盈余则进一步有利于土壤速效钾含量的提升。

    • 秸秆还田模式对小麦-玉米轮作体系土壤有机碳固存的影响

      2021, 58(1):213-224. DOI: 10.11766/trxb201909020267

      摘要 (1315) HTML (353) PDF 530.33 K (1135) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决麦玉轮作体系小麦秸秆直接粉碎还田存在的弊端,基于多年麦玉秸秆还田定位试验,筛选高产-节本-地力提升为一体的还田模式。选择4种还田模式,即小麦玉米秸秆均不还田(WN-MN,CK1)、小麦玉米秸秆均粉碎还田(WC-MC,CK2)、小麦高留茬还田(WH-MN)和小麦高留茬-玉米粉碎还田(WH-MC)为研究对象,比较其产量表现、土壤有机碳贮量盈亏、碳库管理指数等指标,评价将小麦秸秆粉碎还田改成高留茬还田后形成的还田模式与两季秸秆均粉碎还田的优劣。结果表明,与WN-MN相比,WC-MC和WH-MC的土壤碳储量分别增加24.23%和16.05%;与试验开始前土壤有机碳储量相比,4种还田模式的土壤碳固持为-0.83~6.14 Mg·hm-2;维持土壤初始碳储量水平的最小碳投入量为4.06 Mg·hm-2·a-1。各处理不稳定有机碳组分的含量随着土层加深呈下降趋势。与WN-MN相比,WC-MC、WH-MC和WH-MN显著增加了0~20 cm表层不稳定碳组分的含量;WC-MC和WH-MC也显著增加了各土层的碳库管理指数。2015-2016周年产量,WC-MC、WH-MC平均较其他两个处理分别增加了34.5%、20.1%;2016-2017周年产量,以WH-MC最高,较其他处理平均高出11.1%。小麦高留茬-玉米粉碎还田模式下土壤有机碳储量、不稳定有机碳组分、碳库管理指数和作物产量均较高,且节本增效,表明该模式有利于关中平原麦玉轮作体系粮食生产可持续发展。

    • 有机物料对植烟土壤氮素矿化及微生物性质的影响

      2021, 58(1):225-234. DOI: 10.11766/trxb201907220320

      摘要 (1191) HTML (371) PDF 2.23 M (1013) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用稻草、油菜、黑麦草和菜籽饼等4种有机物料,采集高有机质含量(68.2 g·kg-1)烟-稻轮作土壤和低有机质含量(17.2 g·kg-1)旱地植烟土壤,在等氮(100 mg·kg-1)投入条件下通过室内培育实验,分析了不同培育时段土壤无机氮(NO3-、NH4+)矿化动态、土壤酶活性以及微生物功能多样性的变化。结果表明:植烟土壤矿化氮动态特征与施用有机物料碳氮比(C/N)密切相关,高有机质植烟土壤中添加稻草、油菜和黑麦草显著降低土壤净矿化氮水平,而低C/N的菜籽饼添加显著促进了土壤净矿化速率,引起土壤无机氮积累。在低有机质植烟土壤添加各有机物料明显提升了土壤硝化速率,但稻草和油菜添加显著降低了培养前期土壤无机氮浓度;而菜籽饼添加显著促进了土壤的净矿化速率,在短期培养内(7 d)土壤铵态氮浓度较对照土壤增加了3.3倍~3.7倍。施入高C/N的有机物料显著提升了土壤微生物功能多样性,引起土壤酶活性增高;但不同物料添加下土壤微生物群落变异不同,诱导了对碳源利用类型不同的微生物种群变化。因此,烟-稻轮作区的高有机质植烟土壤上合理施用稻草是改善烤烟品质重要措施,而对旱地植烟土壤应更加重视高氮源有机肥料的施用,以实现不同植烟区提质增效的目标。

    • 华北平原典型农田土壤微生物生物量碳氮磷库的县域分布特征——以河北省曲周县为例

      2021, 58(1):235-245. DOI: 10.11766/trxb201910310367

      摘要 (1031) HTML (347) PDF 4.10 M (1201) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤微生物生物量是土壤中的活性养分库,直接参与土壤碳氮磷硫等元素的形态转化与生物地球化学循环过程,是反映土壤肥力与质量的重要生物指标。基于网格法采样,运用地统计学方法分析华北平原典型农田土壤微生物生物量碳氮磷库的空间分布特征及影响因子。结果表明:河北省曲周县域农田耕层(0~30 cm)土壤微生物生物量库在空间上呈斑块状分布,具有中等变异强度和明显的空间自相关性,微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP)库储量分别为(C)64.14×103t、(N)24.55×103t、(P)2.80×103t,作物产量与MBC和MBN存在显著正相关关系。不同种植体系下单位质量土壤MBC、MBN、MBP的量存在显著差异,小麦/玉米轮作体系下单位质量土壤微生物生物量的平均量高于棉花连作。土壤微生物生物量库的大小和空间分布均受种植体系和土壤肥力的影响,其中土壤有机碳含量是影响土壤微生物生物量库容及空间分布的一个主要因子。研究结果表明土壤微生物生物量库是我国北方典型农田土壤中不可忽视的潜在有效养分库。

    • 嘎隆拉山铁杉林土壤线虫群落结构与多样性研究

      2021, 58(1):246-258. DOI: 10.11766/trxb201907170173

      摘要 (916) HTML (334) PDF 991.28 K (1084) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解西藏墨脱嘎隆拉山铁杉林土壤生态系统线虫群落的结构及多样性特征,采用种类组成、个体密度、多样性指数、功能性指数等特征值分析土壤线虫群落结构及多样性特点,并通过冗余分析及线性相关性分析探讨线虫群落与土壤理化性质间的关系。结果显示,嘎隆拉山铁杉林土壤线虫隶属于5目29科34属,个体密度介于0~1 231条·100 g-1干土之间,平均278条·100 g-1干土,土层间无明显差异;群落优势属为垫咽属Tylencholaimus和细齿属Leptonchus;食真菌性线虫是最主要的营养类群;土壤有机质以真菌降解途径为主;嘎隆拉山铁杉林生态系统成熟度高,目前处于相对稳定状态;土壤速效钾含量显著影响线虫群落的数量和多样性;有机质、全氮、碱解氮、有效磷会对线虫数量造成影响;土壤含水量是嘎隆拉铁杉林土壤线虫群落的重要环境影响因子之一。

    • 接种蚯蚓与添加有机物料对茶园土壤结构的影响

      2021, 58(1):259-268. DOI: 10.11766/trxb201911040281

      摘要 (1197) HTML (339) PDF 2.94 M (1130) 评论 (0) 收藏

      摘要:蚯蚓通过取食、排泄、分泌黏液、挖掘洞穴等活动,可显著改善土壤结构,提高土壤肥力。为探究蚯蚓与有机物料不同配施方式对茶园土壤肥力的调控效果与机理,设计5个处理组:不施肥(CK),不施肥+蚯蚓(BE),菜籽饼+蚯蚓(CE),茶树修剪物+蚯蚓(JE),生物质炭+蚯蚓(TE),分别进行室内模拟实验。结果显示,与不施肥(CK)相比,接种蚯蚓(BE)处理使土壤的总碳含量呈升高趋势;添加有机物料(CE、JE、TE)三个处理的土壤的全碳、全氮含量、有机质含量均高于BE组,其中TE处理最高。单独接种蚯蚓处理可提高土壤总有机质含量,接种蚯蚓配施有机物料对提高土壤肥力有明显作用,其中茶生物质炭与蚯蚓共同作用效果最好。经过3个月的培养,5个处理中土壤pH均呈降低趋势,其中BE组pH降低最大(6.81到5.82)。在采用同步辐射红外显微成像技术(SR-FTIR)对土壤微团聚体中矿物-有机复合体进行表征后,结果显示土壤团聚体中多糖、蛋白质、脂肪和黏土矿物均呈高度异质性分布,CE和JE组中黏土矿物与大分子有机物具有较高的分散性;黏土矿物与多糖的分布模式较为相似,而黏土矿物与蛋白质类物质、脂肪的分布模式有较大差异,且这种分布模式不受蚯蚓与有机物料互作的影响。各处理土壤团聚体的黏土矿物和有机官能团的相关性决定系数R2由小到大均依次为:黏土矿物-蛋白质、黏土矿物-多糖、黏土矿物-脂肪,表明黏土矿物与大分子有机物的亲和性有差异,且不受蚯蚓与有机物料互作的影响。

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