• 2022年第59卷第3期文章目次
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    • >新视角与前沿
    • 农业生产对石灰性土壤无机碳库损失的影响

      2022, 59(3):593-602. DOI: 10.11766/trxb202109270522

      摘要 (597) HTML (302) PDF 4.35 M (561) 评论 (0) 收藏

      摘要:一般认为,土壤无机碳(SIC)周转缓慢,在全球农田碳循环及应对气候变化等方面的作用有限。近年来越来越多的证据表明,土壤无机碳转化速率也较快,在土壤肥力、碳库转化和调节大气二氧化碳浓度方面的作用不容小觑。总结了国内外关于农田无机碳方面的研究进展,强调无机碳在农田土壤固碳、缓冲土壤pH等方面具有重要作用;农业生产特别是氮肥大量施用导致我国一些地区农田无机碳消耗,加速土壤酸化,增加了作物重金属污染风险,影响了农田土壤健康。认为我国“秦岭-淮河”南北分界区非石灰性土壤与石灰性过渡区、山东半岛棕壤与潮土过渡区、东北黑土与黑钙土过渡区等区域SIC含量相对较低、降水量相对较高,长期大量施用氮肥会导致农田表层SIC发生损失,属SIC损失敏感区。提出应进一步研究的问题,包括:查明农业生产特别是施用氮肥对土壤无机碳去向的影响,研究土壤有机碳-二氧化碳-钙离子-无机碳相互作用机理及对氮肥的响应,在全球碳循环及土壤碳收支平衡研究中,应考虑人类活动特别是农业生产对土壤无机碳库的影响。建议定期监测我国无机碳损失敏感区农田土壤无机碳含量,合理施肥以减少土壤无机碳损失。

    • >综述与评论
    • 土壤健康指标体系与评价方法研究进展

      2022, 59(3):603-616. DOI: 10.11766/trxb202102150097

      摘要 (739) HTML (932) PDF 2.32 M (998) 评论 (0) 收藏

      摘要:康土壤能够保障健康食物生产,维持土壤生态系统多功能性,是农业绿色发展的基础。明确土壤健康现状,系统开展土壤健康诊断是培育健康土壤和提高土壤生产力的基础。然而,以往人们基于单一土壤功能即土壤生产力开展了大量的指标选择和评价工作,忽视了其他土壤功能,评价指标中土壤生物学特性未引起足够重视,对土壤过程的动态监测少。随着对可持续发展的关注以及农业绿色发展的需求,土壤健康指标体系和评价方法正在不断完善。针对不同空间尺度和不同作物体系,建立多目标协同的土壤健康评价体系成为土壤可持续利用的热点和前沿。本文总结了土壤健康指标体系的选择原则,分析了生物学指标在土壤健康评价中的重要性,重点阐述了我国、美国、新西兰等国家土壤健康评价方法以及基于土壤功能和土壤管理等评价方法的进展、优缺点和应用区域,提出了完善土壤健康评价系统的途径。未来需要构建基于区域自然禀赋环境特征的土壤-作物管理大数据平台,发展生物学指标,建立长期和全程动态监测体系,并与快速无损测试技术、智能化信息技术相结合,形成多目标协同、适用于不同区域和作物体系的土壤健康评价方法,通过多主体参与,为农业绿色发展提供重要支撑。

    • 土壤健康评估指标、框架及程序研究进展

      2022, 59(3):617-625. DOI: 10.11766/trxb202105240270

      摘要 (486) HTML (766) PDF 456.76 K (719) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤健康已经成为土壤学中的研究热点。对土壤健康进行科学的评估是进行土壤健康管理和实现可持续发展目标的基础。然而,由于土壤具有多种属性和生态服务功能,科学地进行土壤健康评估面临着巨大的挑战。本文回顾了土壤健康概念的发展历程,总结了进行土壤健康评估的物理、化学和生物学指标及其表征意义;介绍了目前常用的土壤健康评估框架及其适用性,梳理了土壤健康评估的一般程序,并指出我国未来的土壤健康评估应该关注碳汇指标、生物学指标和环境指标。本文旨在为建立符合我国国情的土壤健康评估方法提供借鉴。

    • 耕地和草地土壤健康研究进展与展望

      2022, 59(3):626-641. DOI: 10.11766/trxb202104090063

      摘要 (392) HTML (284) PDF 11.59 M (1249) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤是地球关键带的重要组成部分,为维持和保障农业生产、植物生长、动物栖息、生物多样性和环境质量提供了基本服务,是链接整个自然生态系统的核心要素之一。增强土壤健康对实现可持续发展目标至关重要,近年来在全世界范围内皆受到更多的重视和更广泛的研究。耕地和草地是当前地球上最大的土地利用类型,分别约占地球上无冰土地12%和26%。同时,“田”和“草”是“山水林田湖草生命共同体”中的重要组成部分,维护耕地和草地两种农牧地类型土壤健康对于维持整个自然生态系统健康和实现可持续发展具有重要意义。近二十年来,围绕这两种土地利用类型土壤健康的相关研究呈现兴起态势。中国在此研究领域虽比较活跃,但研究成果的影响力还有待加强,且还未从国家层面建立一个统一的土壤健康评估体系。本文首先厘清了土壤健康内涵的演变,并聚焦于以上两个典型的农牧地类型,归纳了当前国内外相关研究的热点内容;其次,梳理了当前国内外土壤健康评估研究工作现状,同时总结了中国在土壤健康维护方面已有的工作基础;最后,对我国未来土壤健康评估研究提出了建议和展望,以期为改善耕地和草地土壤功能、维护我国土壤健康提供依据和方法。

    • 激光诱导击穿原子光谱在土壤分析中的应用

      2022, 59(3):642-653. DOI: 10.11766/trxb202012100679

      摘要 (428) HTML (413) PDF 7.92 M (385) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤分析是土壤学研究及应用的前提和基础,传统土壤化学分析方法逐渐不能适应现代土壤学海量信息数据快速获取的需求。激光诱导击穿光谱作为一种全新的、反映土壤组成元素原子信息的光谱技术,其无需对样品进行复杂前处理,可实现原位、快速、多元素连续在线检测,每条光谱记录土壤样本独一无二的特征,可以视为土壤“指纹”,成为现代土壤分析的有效技术之一。首先介绍和分析了激光诱导击穿原子光谱的原理、光谱获取的主要影响因素、光谱数据处理的化学计量学方法等;然后阐述和梳理了基于激光诱导击穿光谱技术在土壤分析方面的应用成果和进展,包括土壤鉴定、土壤养分评估、土壤重金属测定、微观/介观尺度土壤原位表征等;最后讨论和总结了激光诱导击穿光谱技术在土壤分析中所面临的挑战及其应用展望。

    • 土壤中钨的环境行为与潜在风险:研究进展与展望

      2022, 59(3):654-665. DOI: 10.11766/trxb202011100503

      摘要 (330) HTML (423) PDF 2.48 M (334) 评论 (0) 收藏

      摘要:钨(W)已被美国环境保护署(EPA)列为一种新兴污染物。钨可通过多种途径在土壤中累积,进一步对土壤环境和生物生态系统造成潜在危害,而目前人类对土壤中钨的赋存、生物地球化学循环和生态风险等方面的认识严重不足。结合国内外研究进展和本课题组的试验数据,系统梳理了典型区域土壤钨含量水平、钨在土壤中的环境界面行为以及钨在生物中的富集特征和潜在健康风险。指出目前该研究领域存在的科学问题与研究方向,旨在呼吁更多学者关注土壤系统中钨的生态环境风险、生物地球化学过程及风险管控与治理修复。

    • >研究论文
    • 中国西沙群岛土系的建立

      2022, 59(3):666-677. DOI: 10.11766/trxb202103310173

      摘要 (510) HTML (297) PDF 3.94 M (365) 评论 (0) 收藏

      摘要:我国南海岛屿土壤资源极为稀罕且珍贵,但迄今对该区域海岛土壤研究尚不充分,在土壤分类方面,已建土系甚少或信息非常缺乏。本研究通过2020年对西沙群岛13个岛礁的土壤调查,对确定的7个典型土壤剖面进行了详细鉴定,7个剖面的成土母质均来自死亡的珊瑚和贝壳,2个剖面仅有暗沃表层,2个剖面有淡薄表层和雏形层,3个剖面仅有淡薄表层。7个剖面均为湿润土壤水分状况和高热土壤温度状况和具有珊瑚砂岩性特征,6个剖面有富磷特性。在高级分类单元上,2个剖面归属于磷质钙质湿润雏形土亚类、4个剖面归属于磷质湿润正常新成土亚类,1个剖面归属于钙质湿润正常新成土亚类。在此基础上,划分出4个土族,建立了晋卿岛系、甘泉岛系、永兴岛系、赵述岛系、南沙洲系和甘泉堤系6个土系。其中,晋卿岛系、甘泉岛系、永兴岛系、赵述岛系和南沙洲系分布于海岛中的蝶形洼地,有植被覆盖,为鸟类栖息地,枯枝落叶和鸟粪较多,土体中有机碳和磷的含量较高。甘泉堤系分布于环岛裸露海堤,无植被,鸟类活动甚少,土体有机碳和磷含量极低。本研究结果不仅对认识南海诸岛土壤有借鉴意义,还可为海岛土壤资源可持续利用和生态环境保护以及国土资源有效管控提供基础信息。

    • 水耕条件下两类富钙母岩发育土壤的系统分类归属及成因探讨

      2022, 59(3):678-687. DOI: 10.11766/trxb202007220408

      摘要 (221) HTML (247) PDF 667.21 K (275) 评论 (0) 收藏

      摘要:在重庆境内,遂宁组(J3s)钙质泥岩发育水耕人为土的剖面分异多不明显,而石灰岩发育水耕人为土则不尽如此,其原因尚不明确。为此,以上述两类母岩在不同坡位发育的水耕人为土为研究对象,分析水耕条件下钙质泥岩和石灰岩发育土壤的发生特征及系统分类归属,并以有机碳矿化特性为切入点,探讨其成因。结果表明,从中坡至坡麓,钙质泥岩发育的水耕人为土(CS)结构面上均仅有少量锈斑且游离铁的垂直分异不明显,而石灰岩发育的水耕人为土(LS)结构面上有少量至多量锈斑且在不同坡位的分布状况不同,特别是下坡呈酸性的土体中游离铁的下层聚集显著,表明两类母岩发育水耕人为土铁的剖面迁移特征有明显差异。CS的有机碳累积矿化量(C15)显著低于同坡位的LS(P < 0.05),较低量的易矿化有机碳使得CS土体中高价铁难以发生还原,铁的剖面迁移不明显,导致不同坡位的CS典型个体均被归为简育水耕人为土;从中坡至坡麓,LS的C15逐级增高,且坡麓的C15显著高于其他坡位(P < 0.05),加之受与坡位关联的土壤水分状况影响,其典型个体依次被归为“简育”、“铁聚”和“潜育”水耕人为土土类。易矿化有机碳含量可能是决定坡位能否引起富钙母岩发育的水耕人为土产生类型分异的重要因素。

    • 基于1︰5万数据库的福建省土壤全氮密度及储量估算研究

      2022, 59(3):688-698. DOI: 10.11766/trxb202008100447

      摘要 (264) HTML (220) PDF 3.85 M (352) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤全氮对于全球温室效应和水体富营养化具有重要的调控作用。基于福建省第二次土壤普查3 082个剖面数据和最新建立的1︰5万大比例尺矢量土壤图,对全省土壤全氮储量进行了估算。结果表明:福建省土壤总面积为12.08×106 hm2,表层(0~20 cm)和剖面(0~100 cm)土壤的全氮密度分别为0.35 kg·m–2和0.97 kg·m–2,储量为42.06 Tg和116.83 Tg。全省土壤全氮密度整体呈自北向南逐渐递减的趋势,且沿海低而内陆高。从不同土壤类型来看,山地草甸土的表层和剖面全氮密度最高,分别为0.85 kg·m–2和2.09 kg·m–2;而风沙土的表层和剖面全氮密度最低,分别为0.11 kg·m–2和0.27 kg·m–2。从不同行政区来看,南平市和龙岩市的表层土壤全氮密度最高,分别为0.40 kg·m–2和 0.39 kg·m–2,而南平市和三明市的剖面土壤全氮密度最高,分别为1.19 kg·m–2和 1.11 kg·m–2。总体而言,福建省土壤全氮密度和储量空间分布差异很大,今后可依据不同行政区和土壤类型的全氮分布制定合理的施肥管理措施。

    • 区域尺度生物结皮下伏土壤养分的空间分布特征——以毛乌素沙地为例

      2022, 59(3):699-708. DOI: 10.11766/trxb202007230412

      摘要 (259) HTML (317) PDF 2.85 M (333) 评论 (0) 收藏

      摘要:作为旱区广泛分布的活性地被物,生物结皮对荒漠生态系统的养分循环具有重要影响,目前有关区域尺度生物结皮养分效应的认识还非常有限。选取覆盖毛乌素沙地全域的146个样点,以地统计学结合多元统计分析方法,深入探讨了区域尺度上旱区荒漠生物结皮下伏土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)的空间异质性、分布格局及其影响因素。结果表明:生物结皮提升了荒漠土壤养分含量,3种养分含量的变异系数(CV)中等,变异性大小顺序为CVTP(60.5%)>CVSOC(37.9%)>CVTN(30.8%);不同养分的空间变异特征不同,TP最佳拟合模型为线性模型,空间自相关性强烈,SOC、TN为指数模型,空间自相关性中等;受到植被状况、地表水热平衡状况等因素的直接或间接影响,在区域尺度上生物结皮下伏土壤养分含量在研究区东部较高,西南部较低;TP含量自东向西递减,SOC、TN含量自东向西呈现高-低-高-低的带状分布特点,二者具有极显著正相关关系(r=0.818,P<0.01)。

    • 基于万维网大数据的农药场地土壤污染快速预测方法研究

      2022, 59(3):709-722. DOI: 10.11766/trxb202012300343

      摘要 (242) HTML (187) PDF 528.71 K (235) 评论 (0) 收藏

      摘要:及时高效预测和筛查潜在农药污染场地对环境染风险管控具有重要意义。基于万维网公开的46个农药场地样本数据,利用五分制层次分析法建立农药场地土壤污染快速预测指标体系,包括产品特性、局部气象条件、土壤属性和场地生产特性4个因素及其相应的产品毒性、产品持久性、年均气温、年均降水、年均风速、光照、土壤质地、pH、有机质含量、生产时间和闲置时间11个特征指标。结果表明,农药场地生产时间、产品毒性及其持久性指标五分制分级后与农药场地土壤污染均存在显著线性相关,三个指标不同组合对场地土壤污染的线性综合预测精度小于65%,而基于11个指标的机器学习方法(SVM模型和神经网络模型BP)综合预测精度为82%,但存在污染场地严重漏判问题。以综合评价指数值P≥0.6作为农药场地土壤污染的预测阈值,五分制层次分析法综合预测精度达到91%,优于线性预测以及机器学习方法,具有关键数据需求少、预测快速高效特点,体现 “宁严勿漏”的预测原则,可用于各类型农药场地的土壤污染筛查。

    • 生物质炭种类与混施深度对紫色土水分运移和氮磷流失的影响

      2022, 59(3):723-733. DOI: 10.11766/trxb202008130360

      摘要 (294) HTML (183) PDF 757.76 K (383) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤中施加生物质炭对改善土壤墒情及提高土壤肥力具有重要作用。为探明生物质炭种类与混施深度对土壤水分运移和养分拦截的作用特征,通过室内定水头土柱模拟试验,设置3种生物质炭(稻壳炭、玉米秸秆炭、竹炭)和2种混施深度(10 cm、20 cm),以裸土为对照,测定水分运移及氮磷流失变化过程。结果表明:生物质炭对土壤孔隙结构的改变以及生物质炭比表面积和粒径分布可共同影响土壤水分运移。混施不同种类生物质炭能使土壤容重降低,其中混施稻壳炭后容重降低幅度最大,且稻壳炭能显著提高土壤总孔隙度与饱和含水量。混施稻壳炭能显著促进湿润锋运移,提高入渗量,其中稻壳炭混入10 cm土层后对炭-土层入渗的促进作用最大,对水分渗漏影响较小;而混入20 cm土层会促进渗漏,提高饱和导水率。玉米秸秆炭比表面积与总孔体积最大,吸持水分能力强;玉米秸秆炭不含大于1 mm粒径的颗粒,混施后对土壤总孔隙度影响较小,土壤饱和含水量显著降低,能抑制水分运移,其中玉米秸秆炭混入20 cm土层对渗漏的抑制作用最强。混施竹炭对湿润峰运移和入渗过程影响不明显,混入20 cm土层对渗漏有抑制作用。混施稻壳炭后,全磷(total phosphorous,TP)流失量减少,但会使全氮(total nitrogen,TN)流失量增加;混施玉米秸秆炭对TN流失影响较小,能使全磷流失量减少;混施竹炭能吸附氮素,但会使TP流失量增加。在田间开展应用时,可选择将稻壳炭混入10 cm土层,能有效减少地表径流与TP流失,但需注意会增加TN流失;玉米秸秆炭混入20 cm土层能降低水分运移速率,有效减少水分渗漏与TP流失,适用于砂土等透水性强的土壤。竹炭对水分运移的影响不如稻壳炭与玉米秸秆炭,且增加了TP流失,不适合实际应用。

    • 滴灌灌水下限对夹砂层农田土壤水盐分布和玉米生长的影响

      2022, 59(3):734-745. DOI: 10.11766/trxb202006280339

      摘要 (306) HTML (331) PDF 994.56 K (495) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探明滴灌灌水下限对夹砂层土壤水盐分布和作物生长的影响,在河套灌区开展连续2年的田间试验。供试土壤60~100 cm深度为砂土层,供试作物为玉米。基于土壤基质势,设置5个滴灌灌水下限:–10 kPa(S1),–20 kPa(S2),–30 kPa(S3),–40 kPa(S4)和–50 kPa(S5)。结果表明夹砂层显著影响土壤水盐运移。0~60 cm根层含水量较低,而砂层较高;土壤盐分受水分影响,更多聚集在砂层。灌水下限显著影响土壤水盐分布和各层储量,下限越高,根层土壤含水量越高、含盐量越低,而砂层及以下处理间差异不显著。S1、S2和S3处理玉米籽粒产量显著高于S4和S5(P< 0.05),且前三者之间差异不显著,S3水分利用效率最高。因此,针对河套灌区夹砂层农田,建议膜下滴灌灌水下限为–30 kPa。<

    • 测量模拟土体zeta电位的简易流动电位装置及其使用方法

      2022, 59(3):746-756. DOI: 10.11766/trxb202101130023

      摘要 (183) HTML (225) PDF 6.06 M (315) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文展示了一款可应用于土壤学领域研究的简易流动电位测量装置。为验证该装置的可行性,采用石英砂和包铁石英砂模拟土体所具有的多孔结构和表面电荷特征,基于流动电位法测量了石英砂在不同浓度(0.01、0.05、0.1、0.5、1.0、2.0和5.0 mmol·L–1)NaCl溶液中的zeta电位和石英砂与包铁石英砂在不同pH(4.4、5.2、6.1、6.6、6.9、7.7和8.0)电解质溶液中的zeta电位。同时采用电泳法测量了石英砂胶体在不同pH电解质溶液的zeta电位以作比较。结果表明:在考虑表面电导时,流动电位法测得石英砂在不同浓度NaCl溶液中的zeta电位随溶液浓度的升高逐渐往正值方向移动。这是由于随着离子强度增加,石英砂的双电层厚度受到压缩,zeta电位的绝对值逐渐降低;相同离子强度下,随溶液pH升高,石英砂和包铁石英砂表面官能团发生去质子化作用,流动电位法测得石英砂和包铁石英砂的zeta电位均随pH升高而逐渐降低;由于电荷屏蔽作用,在带负电荷的石英砂表面包被带正电荷的氢氧化铁后,流动电位法测得包铁石英砂的等电点pH(IEP)介于石英砂和氢氧化铁的IEP。此外,流动电位法测得的石英砂颗粒在不同pH电解质溶液中的zeta电位与电泳法测得的石英砂胶体在不同pH电解质溶液中的zeta电位具有较好的一致性。可见采用自制流动电位装置所获结果均与理论预测及常规电泳法测定结果相符,准确度较高。自制流动电位装置结构简单、操作方便、加工制造容易。该装置可被土壤学领域的研究者借鉴参考,以望为土壤电化学研究工作做出贡献。

    • 喀斯特生态系统土壤表面电化学特征及其影响因子

      2022, 59(3):757-766. DOI: 10.11766/trxb202007200407

      摘要 (235) HTML (255) PDF 1.78 M (353) 评论 (0) 收藏

      摘要:以西南喀斯特典型石漠化生态系统土壤为研究对象,采用空间替代时间的方法,研究石漠化演替过程中土壤表面电化学特征演变规律及其与土壤理化性质的相关性。采用物质表面联合分析法对不同石漠化等级土壤表面电化学属性进行测定。结果表明,土壤表面电荷密度、表面电场强度、比表面、表面电荷数量随石漠化强度的增加而下降,其变化范围分别为0.34 C·m–2~0.42 C·m–2、4.85×108V·m–1~5.86×108V·m–1、47.11 m2·g–1~53.16 m2·g–1、16.86 cmol·kg–1~22.82 cmol·kg–1,土壤表面电位随石漠化强度的增加而上升,其变化范围为–113.74 mV~ –115.10 mV;研究区黏土矿物组成为伊利石、高岭石、绿泥石、伊蒙混层、绿蒙混层,且以绿蒙混层为主;土壤黏粒、砂粒、非晶质氧化铝、胡敏酸是影响喀斯特石漠化地区土壤表面电化学属性变化的主要因素,解释率分别为48.3%、38.1%、13.0%、12.0%;土壤粒径组成、有机质组分和金属氧化物对土壤表面电化学特征影响由强到弱依次分别为:土壤黏粒>砂粒>粉粒,胡敏酸>有机碳>富里酸,非晶质氧化铝>游离氧化铁>非晶质氧化铁。本研究对中国西南喀斯特石漠化土壤管理与调控、退化植被恢复重建具有重要意义。

    • 共沉淀引发的溶解性有机质在水铁矿/水界面的分子分馏特性

      2022, 59(3):767-775. DOI: 10.11766/trxb202009030393

      摘要 (226) HTML (136) PDF 1.49 M (309) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤矿物与溶解性有机质(DOM)的相互作用会引起DOM在矿物/水界面的结构分馏,进而影响DOM在土壤中的长期保存及其环境行为。水铁矿在环境中广泛存在,可通过两种不同方式(表面吸附或共沉淀)与DOM结合。目前,鲜有研究从分子尺度上揭示共沉淀反应诱发的DOM在水铁矿/水界面的结构分馏特性。为此,通过共沉淀方式在碳/铁比(C/Fe)不同的溶液中制备水铁矿-DOM复合体,将传统光谱手段(如,紫外(UV)-可见光光谱、Fe K边X射线吸收光谱(XAS)等)和近年来兴起的电喷雾-傅立叶变换-离子回旋共振质谱(ESI-FT-ICR-MS)相结合,从分子水平解析共沉淀过程中DOM在水铁矿/水界面的结构分馏行为。结果显示:水铁矿-DOM复合体中Fe主要以水铁矿的形式存在,所占比例与C/Fe值有关,介于68.0%~95.9%之间。UV和ESI-FT-ICR-MS分析共同表明,在共沉淀过程中,水铁矿优先固定DOM中具有高分子量的富含氧的芳香性组分(主要为燃烧过程中产生的致密多环芳香类物质和维管植物来源的多酚类物质),表明无论表面吸附还是共沉淀,水铁矿均倾向于固定芳香性强的高分子量组分。此外,本研究率先发现水铁矿对DOM的结构选择性随反应时间呈一定动态变化,表现为:燃烧过程中产生的致密多环芳香类组分优先被固定在复合体中,随着反应推进,维管植物来源的多酚类组分被固定。本研究结果有助于深入理解水铁矿形成过程中,通过共沉淀作用影响DOM环境地球化学行为的分子分馏机制。<

    • 长江下游地区水肥一体化对设施番茄氮肥利用率及氨挥发的影响

      2022, 59(3):776-785. DOI: 10.11766/trxb202007260420

      摘要 (215) HTML (295) PDF 748.53 K (323) 评论 (0) 收藏

      摘要:长江下游地区设施菜地面源污染问题突出、劳动力紧缺,亟需节工、增效且环境友好的施肥技术;水肥一体化滴灌施肥在北方设施蔬菜生产上得到广泛应用,而应用在长江下游地区后对氮肥利用率及氨挥发的影响如何,尚不明确。采用田间小区试验对设施番茄滴灌施肥后的氮肥利用率、土壤氨挥发和速效氮(铵态氮和硝态氮)残留等指标进行了系统观测和分析。结果表明:在相同施氮量下,相比传统肥料撒施方式,滴灌施肥可使氮肥利用率由23.92%提高至40.89%,全生育期氨挥发累积量由37.25 kg·hm–2减少至3.07 kg·hm–2,氨挥发损失率由16.56%减少至1.36%,显著减少了31.85%的土壤硝态氮(NO3-N)残留量。本研究为设施菜地水肥一体化技术在长江下游地区的推广应用提供了科学依据。

    • 紫云英翻压后稻田土壤可溶性有机氮迁移特性与损失风险

      2022, 59(3):786-796. DOI: 10.11766/trxb202009100469

      摘要 (192) HTML (332) PDF 691.22 K (248) 评论 (0) 收藏

      摘要:可溶性有机氮在氮素转化和生态环境安全方面具有重要的作用。在等氮磷钾条件下以单施化肥(CK)为对照,研究不同数量紫云英(CMV1,15 000 kg·hm–2;CMV2,30 000 kg·hm–2和CMV3,45 000 kg·hm–2)翻压后灰泥田土壤可溶性有机氮(SON)和溶解性有机氮(DON)的动态变化、迁移特征及损失量。结果表明,不同施肥处理20~40 cm和40~60 cm土层SON含量分别较0~20 cm土层降低了58.50%和78.47%;施用紫云英利于SON在灰泥田土壤剖面中累积,水稻生育期0~60 cm土层CMV1、CMV2和CMV3处理SON密度分别较CK处理提高5.57%、10.11%和21.39%;不同施肥处理DON总损失量介于18.33~58.55 kg·hm–2,占可溶性总氮的46.52%~50.16%,其中3.77~37.85 kg·hm–2(以N计,下同)随淹水层径流损失,14.5~18.02 kg·hm–2随渗滤液迁移损失,且DON在土层间的迁移具有一定的延迟性;每季水稻CMV1、CMV2和CMV3较CK可分别减少16.90、31.09和37.52 kg·hm–2的DON损失。上述结果表明DON是稻田土壤氮素损失的重要形态,施用紫云英后灰泥田DON的损失量低于施用等氮量尿素,可减少水田氮素面源污染。

    • 储存条件对气态和液态样品15N丰度的影响

      2022, 59(3):797-807. DOI: 10.11766/trxb202103250661

      摘要 (170) HTML (158) PDF 2.25 M (379) 评论 (0) 收藏

      摘要:15N稳定同位素技术已经广泛应用于土壤、水体氮循环研究中,不同形态样品的15N丰度是该类研究的关键数据。样品储存是实验过程中最基础也是极其重要的一步,储存过程中的不确定性可能影响样品15N丰度。以不同气态和液态样品为对象,研究储存容器、温度、时间、样品前处理等因素对样品15N丰度的影响。结果表明:对于气态样品,铝箔气袋稳定储存N2O样品的时间很短,在第10天15N丰度就明显发生变化;而螺口顶空瓶+丁基塞和钳口顶空瓶+丁基塞稳定储存时间可长达200 d左右。对于自然丰度的土壤浸提液,NO315N丰度在4 ℃和–20 ℃下可稳定储存10 d无明显变化,储存30 d则明显变化;而NH4+15N丰度在–20 ℃下可稳定储存60 d后才有明显变化,但在4 ℃下只能稳定储存10 d。对于15N富集的土壤浸提液,NO315N丰度在稳定储存160 d后发生变化;但其NH4+15N丰度在–20 ℃下仅能稳定储存30 d,4 ℃下仅能稳定储存10 d。对于自然丰度的河水样品,其NO3和NH4+的δ15N值在4 ℃或–20 ℃下稳定储存10 d后均发生变化。储存条件会显著影响气态和液态样品的15N丰度,这些研究结果为15N稳定同位素研究中样品储存提供了科学依据。

    • 长期有机无机配施下烤烟-玉米轮作优化土壤微生物活化无机磷

      2022, 59(3):808-818. DOI: 10.11766/trxb202008100448

      摘要 (260) HTML (263) PDF 625.03 K (263) 评论 (0) 收藏

      摘要:采集遵义市15年长期施肥定位试验的土壤,包括撂荒地(对照)、烤烟连作—单施化肥、烤烟连作—化肥有机肥配施、烤烟玉米轮作—单施化肥和烤烟玉米轮作—化肥有机肥配施等处理,通过土壤悬浊液与培养液混合培养技术、微生物高通量测序及常规分析,研究长期施肥对土壤无机磷活化的影响。结果表明,烤烟玉米轮作、施用有机肥和撂荒地的土壤可培养微生物(细菌、真菌、放线菌和无机磷细菌)数量增多,种群多样性增加,说明土壤生态环境改善。将土壤悬浊液接种至微生物培养液中,培养期间混合液中的有效磷含量以烤烟玉米轮作高于烤烟连作,化肥有机肥配施和撂荒地高于单施化肥,其中以烤烟玉米轮作—化肥有机肥配施最高,烤烟连作—单施化肥最低,说明合理种植和科学施肥有益于土壤无机磷的活化,在遵义烟区提倡烤烟玉米轮作—化肥有机肥配施很有必要。在混合液中,氢离子与溶解钙磷、有机酸与溶解铁磷和铝磷显著相关。与溶磷微生物的纯培养技术相比,土壤悬浊液培养既能反映微生物的溶磷特征,又更接近土壤微生物菌群复杂的溶磷状况。在供试土壤微生物中,存在柠檬酸合酶、蛋白葡萄糖脱氢酶和苹果酸合酶等的合成通路,处理间的差异可从分子生物学角度解释合理轮作和化肥有机肥配施促进土壤无机磷活化的原因。

    • 水土流失防治措施对马尾松林土壤微生物群落分子生态网络的影响

      2022, 59(3):819-832. DOI: 10.11766/trxb202008220475

      摘要 (249) HTML (368) PDF 1.23 M (516) 评论 (0) 收藏

      摘要:水土流失防治措施可以提高侵蚀退化林地的土壤质量。为了探究典型水土流失防治措施对土壤微生物分子生态网络的影响,在南方红壤区马尾松林下建立了水土流失防治措施小区,设置3种不同处理,分别为挖设鱼鳞坑加种植草本,挖设鱼鳞坑加种植草本与灌木,以及对坡面土壤不设置任何措施的对照。利用16S rRNA和18S rRNA基因Illumina MiSeq高通量测序技术,测定3种处理下的土壤微生物群落组成,基于随机矩阵的方法构建微生物网络。结果表明,措施实施后,绿弯菌门相对丰度显著降低,变形菌门与酸杆菌门的相对丰度显著升高(P < 0.05)。2种措施处理下微生物网络总节点数、总连接数、平均连通度以及模块性均较高,微生物网络的规模增大,微生物间互相作用更复杂。3个微生物网络均以负互相作用(60.59%~67.49%)为主,措施实施后物种间竞争作用进一步加强。绿弯菌门、放线菌门和变形菌门中的部分菌群在本研究区的微生物网络中起着重要的连接作用,此外,3个微生物网络的部分关键节点所属的菌群相对丰度较低(< 1%),对于构建微生物网络也具有关键作用。2种措施处理下微生物网络平均路径距离较长,微生物作用的响应速度慢,群落结构稳定性提高,其中挖设鱼鳞坑并种植草本与灌木的措施较挖设鱼鳞坑并只种植草本的措施效果更优。冗余分析表明,土壤容重(R2 = 0.465,P < 0.05)、pH(R2 = 0.377,P < 0.05)、有机质(R2 = 0.383,P < 0.05)、全氮(R2 = 0.545,P < 0.01)、对细菌群落结构有显著影响,土壤含水量(R2 = 0.485,P < 0.05)对真菌群落结构有显著影响。上述研究结果表明,水土流失防治措施实施后土壤微生物群落结构发生明显变化,网络规模增大、物种间互作强度以及微生物群落结构的稳定性提高。

    • 不同pH和氧气条件下土壤古菌与海洋古菌的竞争适应机制

      2022, 59(3):833-843. DOI: 10.11766/trxb202101220668

      摘要 (195) HTML (326) PDF 4.01 M (299) 评论 (0) 收藏

      摘要:pH和氧气是古菌氨氧化活性的关键限制因子。然而,复杂土壤中不同古菌生态型(土壤古菌和海洋古菌)对pH和氧气的竞争适应规律尚未有相关报道。选择活性氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)为类海洋古菌Group1.1a-associated的酸性森林土(pH5.40)和活性氨氧化古菌为土壤类古菌Group 1.1b的碱性水稻土(pH8.02),调节混合土壤pH和氧气浓度;设置稳定性同位素核酸探针实验,通过微宇宙室内培养,监测土壤硝化强度;利用实时荧光定量qPCR和454高通量测序研究pH和氧气对土壤氨氧化古菌和细菌的影响规律。结果表明:pH3.8下没有硝化作用发生,而pH6.0和7.6则发生了强烈硝化作用,且高氧环境下硝化作用强于低氧环境;加底物培养后,氨氧化古菌数量明显增加;活性氨氧化古菌几乎全为土壤类古菌Group 1.1b。研究表明:尽管氧气对硝化作用也有一定影响,但pH是影响硝化作用的主要因素;与类海洋古菌相比,土壤类古菌Group 1.1b更能适应高氧和低氧的碱性土壤环境,因此具有更强的竞争力。

    • 六六六对红壤和紫色土中细菌群落多样性及结构的影响

      2022, 59(3):844-853. DOI: 10.11766/trxb202008200416

      摘要 (215) HTML (353) PDF 866.88 K (269) 评论 (0) 收藏

      摘要:尽管六六六已被禁用多年,但由于难降解、易持留的特性,其在土壤中检出率仍较高。残存的六六六对土壤细菌群落多样性和组成结构的影响一直备受关注,相关认识仍待深化。采用小麦盆栽试验,借助高通量测序技术,模拟研究了不同施药浓度(0、600、1 500 g·hm–2)下六六六对旱地红壤和紫色土中细菌群落多样性和结构的影响。α指数分析结果表明,在培养初期,施用六六六显著提高红壤细菌群落多样性,而对紫色土无显著影响;但随培养时间延长,在第42天时细菌群落多样性均恢复至对照组(CK)水平。细菌群落组成分析显示,红壤中优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)。分析OTUs(可执行分类操作单元)丰度发现,六六六提高了红壤放线菌门和酸杆菌门(Acidobacteria)的多样性和丰度,从而导致红壤细菌群落多样性指数上升;紫色土中优势菌门为变形菌门和酸杆菌门。六六六增加了红壤中固氮菌Bradyrhizbium(慢生根瘤菌)丰度,600和1 500 g·hm–2六六六处理组较对照分别增长了150%和180%;紫色土中,随六六六处理浓度增大,固氮菌相对丰度降低。六六六引起土壤细菌群落和结构的变化,对红壤细菌群落的影响要强于紫色土。研究结果为明确六六六污染土壤的微生态效应提供理论依据。

    • 两种温度制备生物质炭在榉树人工林土壤中的原位稳定性

      2022, 59(3):854-863. DOI: 10.11766/trxb202012250648

      摘要 (162) HTML (323) PDF 1.94 M (263) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究生物质炭的稳定性是理解其土壤固碳功能的基础。以水稻为原料在两种温度(300 ℃和500 ℃)制备生物质炭,利用13C稳定同位素技术,通过182 d的野外原位试验,比较两种生物质炭在榉树人工林土壤中的稳定性。整个培养期间,300 ℃和500 ℃生物质炭的累积分解量分别为10.5和3.65 g·m–2。双指数模型拟合的结果显示,300 ℃和500 ℃生物质炭的难分解碳库的平均停留时间分别为99.8 a和302 a。300 ℃生物质炭的分解速率与土壤表层温度显著正相关(P = 0.034,r = 0.417,n = 26),而500 ℃生物质炭的相关性不显著(P = 0.549,r = 0.123,n =26),表明土壤温度对生物质炭稳定性的影响因制备温度而异。野外原位试验表明500 ℃生物质炭具有更高的稳定性,为深入探讨生物质炭的稳定性提供了基础数据。

    • >研究简报
    • 炭基肥对黄壤烤烟生理和氮素吸收与平衡的影响

      2022, 59(3):864-872. DOI: 10.11766/trxb202009290375

      摘要 (239) HTML (337) PDF 562.03 K (280) 评论 (0) 收藏

      摘要:以烤烟品种云烟87和贵州典型黄壤为试验材料,通过大田试验,设置不施氮(CN)、常规肥(CF)和炭基肥(BF)3个处理,探索不同施肥处理对烤烟氮素吸收相关生理、黄壤-烤烟体系氮素平衡的影响,为优化贵州烟区黄壤氮素管理和减少烟区农田生态环境污染提供科学指导。结果表明,BF处理显著提高土壤脲酶活性、烤烟根长度和根表面积、叶片谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶活性、吸氮量,烤烟吸氮量较CN和CF处理分别显著提高 35.06%和14.24%。BF处理烤烟根系活力和体积、干物质量及产量最高,显著高于CN处理。不同施肥处理黄壤-烤烟体系氮素均明显盈余,氮素输入主要是土壤起始无机氮,氮素输出主要是土壤无机氮残留以及烤烟吸氮量。BF处理提高了0~20 cm土层无机氮的残留,氮素表观损失量显著减少44.42 kg·hm–2,氮素盈余量减少37.70 kg·hm–2,氮肥表观利用率显著提高16.15%。合理施用炭基肥是贵州烟区优化黄壤氮素管理和保护烟区农田生态环境的有效途径之一。

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