摘要:城市绿色基础设施可以解决由城市化引发的诸多环境问题，但城市绿色基础设施建设所需要的大量土壤资源却很匮乏。人工技术土壤（Constructed Technosols，CT）是利用有机和无机固体废弃物创造的用于种植植物的新土壤，可通过调整组成材料和配方满足不同的植被类型、土地用途和立地条件等要求，最终回归城市，用于绿色基础设施建设。CT可同时缓解大量城市固废的处置难题和解决城市绿色基础设施建设的土壤缺乏问题，具有低碳、低成本、低影响的特点，还可产生经济效益。本文主要从CT对植物生长、碳捕获、生物多样性保护、径流污染物滤除方面的作用和人为生物调控方面介绍了CT的研究现状及在我国的应用潜力，并对CT的研究发展进行了展望，提出了一些CT研究中需要解决的问题与建议。旨在推动城市固体废物资源化综合利用和绿色基础设施低碳发展，增加城市碳固存，改善城市地区生态环境和增进人民健康福祉。

摘要:土壤水分是地表和大气水热过程交换的重要纽带，对于农业生产、生态规划、水资源管理等具有十分重要的意义。微波遥感具有基本不受天气条件影响，具有较好探测植被覆盖下的土壤信息和土壤水分变化趋势等优势，成为目前遥感精确反演土壤水分的热点。本文整理了现有全球尺度的基于微波遥感的土壤水分产品；分析比较了土壤水分反演中主动微波遥感、被动微波遥感、主被动微波协同技术的原理、特点、适用范围和关键技术进展：主动微波遥感和被动微波遥感的 优势分别在于高空间分辨率和高时间分辨率，高空间分辨率可以很好捕捉地表细微的空间信息特征，但囿于土壤水分与后向散射系数之间的复杂关系，特别是植被、地表粗糙度等对雷达后向散射系数的干扰，使得反演土壤水分的精度不高，因而根据现实情况选取不同散射模型以及利用多源数据协同是目前改善精度的研究热点。而高时间分辨率可以实现全球及大尺度下的土壤水分监测，但是很难满足小尺度或者小区域范围的实际研究需求，为了能使实测数据在空间上得以较好匹配，提出多种降尺度方法。结合以上两种微波遥感方式的优劣，依托更为丰富的数据源、相对成熟的观测技术来对两者进行融合以提取更多的水分信息，以提升反演精度或者获得长时间序列数据。在目前的方法中，土壤水分反演在小尺度下表现出良好的性能，但在全球尺度上会出现数据缺失、适用性不强、反演精度不高以及反演过程过于复杂等诸多问题，可以借助多种观测方式（多极化、多角度、多波段）、多时相重复观测、在原有模型上引入新的算法以及数据同化等方面着手进行改进，同时全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）中长期稳定、高时空分辨率的L波段微波信号在陆面遥感领域的快速发展也为我国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）的发展提供了借鉴，展现出在土壤水分反演方面的巨大潜力。

摘要:盐碱地是我国重要的后备耕地资源，我国历来高度重视盐碱地的改良和利用工作，但目前盐碱区淡水资源日益短缺严重制约了盐碱地的改良利用。如何在水资源约束下，优化统筹土壤水肥盐动态调控是当前盐碱地可持续利用中亟待解决的关键科学问题。近年来，大量研究利用有机培肥、耕作、节水灌溉、田间覆盖、咸水利用等农艺措施，在盐碱地建立“控盐、保肥、保水”的肥沃耕作层，显著改变了水肥盐在土壤-植物-大气连续体中的运移过程，实现了盐碱地质量和产能快速提升，上述内容也日益成为盐碱地改良利用中的重要研究方向。本文系统总结了盐碱地改良和肥沃耕层构建等方面的研究进展，并针对盐碱地肥沃耕层构建下土壤水肥盐综合调控及其与植物生长的协同关系等进行了展望，以期为盐碱地可持续改良利用提供参考。

摘要:准确把握土壤有机碳（SOC）的时空演变规律对于土壤资源的高效持续利用、发挥土壤生态系统服务功能，以及应对气候变化等均具有重要意义。以江苏省南部为研究区，以明确表达微生物分解作用的微生物模型MIMICS为对象，以模型参数敏感性分析为切入点，分析了不同参数优化方法对MIMICS模型预测苏南农田表层（0～20 cm）SOC时空演变动态的影响。结果表明，批处理和点对点两种参数优化方法下，MIMICS模型均能较好地模拟1980—2015年苏南农田表层SOC密度先增加后减少的总体趋势；采用考虑模型参数空间异质性的点对点参数优化方法时，MIMICS模型预测精度最高，其预测误差（RMSE）较采用默认参数值时分别降低22.2%（2000年独立验证）和14.7%（2015年独立验证），但2015年SOC密度预测精度依然偏低（R²= 0.13，RMSE = 1.22 kg·m^-2）。上述结果表明进一步改进微生物模型的结构、提高模型输入数据的精度及分辨率，将是微生物模型建模区域尺度SOC时空动态所面临的重要挑战。

摘要:砂姜黑土黏闭僵硬问题突出，耕作是改良其结构的重要措施之一。基于安徽龙亢农场砂姜黑土耕作试验基地，采集免耕（No-tillage，NT）、旋耕（Rotary tillage，RT）和深翻（Deep ploughing，DP）处理的原状土柱（高20 cm，直径10 cm），利用X射线CT扫描技术和ImageJ软件等对土壤孔隙结构进行三维重建和可视化处理，定量分析不同耕作方式对土壤孔隙度、孔径大小分布、孔隙形态特征、网络特征以及土壤饱和导水率的影响。结果表明：（1）与免耕相比，旋耕和深翻下土壤的大孔隙度分别增加了192.7%和261.1%（P< 0.05）；与旋耕相比，深翻下土壤大孔隙度增加了23.4%；（2）相较于免耕，旋耕和深翻显著增加了土壤孔隙的水力半径、紧密度、分形维数和全局连通性（P < 0.05），显著降低了各向异性程度和欧拉数（P< 0.05），土壤饱和导水率得到显著提升，且深翻的改良效果总体优于旋耕；（3）相关分析表明土壤饱和导水率与除水力半径外的孔隙结构特征参数均存在显著相关（P < 0.05），其中与连通性最大孔隙度的相关性最高（r=0.833**，P< 0.01）。综上所述，深翻扩大了土壤孔隙的水力半径，改善了连通性，提升了复杂程度，从而构建了相对良好的土壤孔隙形态和网络结构，提高了导水能力，消减砂姜黑土结构性障碍效果显著。

摘要:确定改善土壤理化性质和作物出苗率的最佳生物炭施用量，可为田间管理提供依据。以新疆盐碱土为研究对象，在生物炭施用量分别为0、10、50及100 t·hm^-2条件下，开展了膜下滴灌田间小区试验，对比了生物炭施用量对土壤容重、温度、有机碳等理化性质和作物出苗率的影响，并进一步分析了作物出苗率与土壤理化性质的关系。结果表明，生物炭施用量增加显著降低了0～30 cm土层的容重，棉花和甜菜的土壤容重分别降低0～0.32和0.04～0.25 g·cm^-3。与不施用处理比较，100 t·hm^-2的生物炭施用量显著增加了棉花和甜菜不同生育期的5 cm地温，但10和50 t·hm^-2的施用量只显著增加了棉花蕾期和铃期的5 cm地温。施用生物炭增加了棉花和甜菜的土壤有机碳含量，不区分年份和生育期增幅相应为0.98～13.2和0.66～12.1 g·kg^-1；苗期和收获期（不区分年份和作物）增幅分别为1.20～7.43和0.66～13.2 g·kg^-1，苗期各施用量下有机碳均显著增加，部分施用量下收获期的有机碳显著增加。随生物炭施用量增加，棉花和甜菜的出苗率先增加后减小。出苗率大致随容重增加而增加，随土壤温度增加先增加后减小，最适宜作物出苗的温度为22～26℃；出苗率随土壤有机碳增加先增加后减小，但高生物炭施用量导致的土壤有机碳增加过高抑制了作物出苗。当生物炭施用量为10 t·hm^-2时，棉花和甜菜的出苗率大于0.7，高于其他3种生物炭处理，因此推荐10 t·hm^-2作为最优生物炭施用量。

摘要:稳定同位素技术是研究土壤元素循环的重要技术手段。研究同位素标记后的停留时间对水稻地上和地下部分及利用其制备的生物质炭的¹³C丰度（δ¹³C）和¹⁵N丰度（δ¹⁵N）的影响，可为深入研究生物质炭对土壤碳、氮过程的影响提供基础。以水稻为材料，利用¹³C-CO₂脉冲标记和¹⁵N-尿素叶面喷施的方法对水稻进行了¹³C和¹⁵N双标记，¹⁵N标记结束后设置4 h、6 h和24 h三个停留时间，将标记后的水稻分为地上和地下部分，分别在300℃和500℃下制备成生物质炭，利用同位素质谱仪测定水稻及其生物质炭的δ¹³C和δ¹⁵N。结果表明，随着停留时间的延长，水稻地上部分的δ¹³C由872‰逐渐降低至578‰，而地下部分的δ¹³C由226‰逐渐升高至869‰。与δ¹³C不同，水稻地上部分δ¹⁵N呈现先增加后降低的趋势，停留时间6 h时δ¹⁵N最大（1 764‰），而地下部分的δ¹⁵N呈现先降低后增加的趋势。整体而言，与水稻原料相比，生物质炭的δ¹³C和δ¹⁵N分别降低了52.1%和15.9%。而且，生物质炭的δ¹³C和δ¹⁵N均在停留时间为24 h时最高，300℃生物质炭表现的更加明显。随着停留时间的延长，300℃生物质炭的热水可提取有机碳的δ¹³C比残留固体的δ¹³C降低的比例由4.14%提高到11.0%，而对于500℃生物质炭则由32.3%降低到18.9%，表明延长停留时间分别降低和提高了300℃和500℃生物质炭的¹³C均匀性。综上所述，本研究发现标记后的停留时间对水稻δ¹³C和δ¹⁵N的影响不同，并且这种影响没有延续至生物质炭，停留时间和制备温度共同影响水稻生物质炭的¹³C均匀性。

摘要:基岩出露的石漠化区露石岩面在承接降水（含穿透雨）后易形成岩面流，并携带岩面有机或无机物质输送至岩周土壤中，对岩-土界面土壤养分变化具有重要影响。为探明岩面流对岩-土界面土壤氮磷的淋溶与输入影响，选取基岩明显出露的休耕地（1年岩面流作用）、退耕灌草地（5年岩面流作用）和坡耕地（无/少岩面流作用）3种样地，并分别选择外凸、平直和内凹3种特殊的岩面形状，研究了距岩面不同水平距离及土层的岩-土界面及非岩-土界面土壤的全氮和全磷变化特征。结果表明：岩面流对0～10 cm表层岩-土界面土壤氮磷产生输入或淋溶作用，对10～20 cm层岩-土界面土壤氮磷作用不明显。不同岩面形状形成的岩面流对岩-土界面土壤氮磷的淋溶与输入作用强度依次为：内凹型>平直型>外凸型。其中，在1年岩面流作用的休耕地中，内凹型岩面形成的岩面流对岩-土界面土壤氮素的影响主要表现为淋溶，而平直型和外凸型岩面表现为输入作用；不同形状岩面流对岩-土界面土壤磷素的影响均表现为淋溶。然而，在植被生长较好的退耕灌草地中，5年岩面流作用下不同形状岩面流对岩-土界面土壤氮磷的影响主要表现为输入。研究结果可为深入认识出露岩石对喀斯特生态系统土壤特性的影响提供科学依据。

摘要:基于土壤磷储存容量的变化差异，准确评估与判断坡耕旱地与稻田红壤磷的剖面流失风险。以江西鹰潭孙家典型红壤小流域内位于坡上（T）、坡中（M）及坡下（B）的花生旱地（PU）及稻田（PF）各发生层土壤为对象，分析了各发生层土壤全磷（TP）、有效磷（Olsen-P）、磷饱和率（PSR）、磷吸持指数（phosphorus sorption index，PSI）及磷储存容量（Soil phosphorus storage capacity，SPSC）随剖面的变化特征及差异，估测了坡耕地红壤磷的剖面流失风险，探讨了土壤pH、Eh及容重（BD）等因子对坡耕地红壤发生层SPSC的影响差异。结果表明，不同坡位花生旱地与稻田红壤表层TP、Olsen-P含量均显著高于底层土壤，且稻田红壤TP与Olsen-P的剖面变异显著高于花生旱地剖面。与耕作表层（Ap1）相比，花生旱地底层土壤PSI显著增加了33.1%～146%，且随剖面深度增加而缓慢降低；而稻田红壤PSI则随着剖面深度增加而增大。花生旱地与稻田红壤（PF-M除外）PSR均随着剖面深度的增加而逐渐降低，SPSC变化范围分别为-89.2～298.3 mg·kg^-1与-138.1～101.1 mg·kg^-1。PU-T与PU-M剖面SPSC均为正值，且随剖面深度增加呈降低趋势；而PU-B（耕作层Ap2除外）剖面的SPSC均为负值。PF-T（氧化还原层Br2除外）、PF-M（Ap1除外）及PF-B剖面各发生层的SPSC均为负值，且随剖面深度增加变化显著。基于SPSC理论对坡耕红壤剖面土壤磷储量及其环境流失风险的评估，花生旱地土壤磷沿剖面及坡位的迁移与运移迹象明显，当土壤Olsen-P > 27.6 mg·kg^-1时，花生旱地剖面土壤磷的流失风险将急剧增加，应及时采取管控措施。稻田红壤剖面各发生层均存在不同程度的磷流失风险，需立即停止施磷并及时采取有效措施。

摘要:糖-黏土团聚体对磷素的转化具有重要的调控作用，为揭示纳米尺度下糖介导的微团聚体初始形成过程及对磷的吸附效果，选择人工改性的纳米黏土硅酸镁锂，以及不同分子量的葡萄糖及葡聚糖，通过拉曼光谱和原子力显微镜观察不同糖与硅酸镁锂形成的微团聚体结构，利用单分子力谱解释了不同分子量糖和硅酸镁锂间的作用力差异，并比较微团聚体对磷素的吸附能力差异。结果表明：糖能有效胶结硅酸镁锂，形成稳定的糖-硅酸镁锂微团聚体，其中高分子量糖和硅酸镁锂具有更强的相互作用力，能形成更大粒径的微团聚体结构。当不同分子的糖-硅酸镁锂微团聚体形成后，均能对磷产生吸附效应，但吸附能力会随着糖分子量提升而降低，主要是由于不同分子量糖的添加，均能增加微团聚体表面羟基数目并提升微团聚体的表面电势，从而增加磷的吸附量；而高分子量的糖同时还会增加微团聚体的粒径，由于尺寸效应，吸附磷的量反而少于低分子量糖。说明高分子量糖促进微团聚体形成，同时所有糖会促进微团聚体与磷的结合，但是该效应随糖分子量提升会有一定程度降低。

摘要:铁在矿质土壤中含量丰富，但在中性和碱性土壤中大多以不易被植物吸收利用的氧化物或氢氧化物形式存在；稻田土壤在淹水条件时氧化还原电位较低，大量铁以易被植物吸收利用的亚铁形式存在。土壤中铁的生物有效性过低或过高均会导致植物的生长发育受阻。本研究对缺铁（0 μmol·L^-1）、铁充足（40 μmol·L^-1）和高铁（350和500 μmol·L^-1）条件生长的水稻地上部进行了非标记蛋白质组学分析。结果显示，与铁充足条件相比，缺铁和两种浓度的高铁胁迫水稻中分别有130、157和118个蛋白质的丰度发生显著变化。基因本体富集分析显示，缺铁和高铁胁迫下的差异蛋白在初级代谢过程、有机氮化合物代谢过程、蛋白质代谢过程和细胞成分组织或生物发生等生物学过程均显著富集；差异蛋白还参与核糖体、光合作用和氧化磷酸化等代谢途径。缺铁胁迫显著影响参与苯丙烷类物质和辅助因子生物合成的蛋白质丰度，而高铁胁迫则引起氨基酸生物合成过程的蛋白质丰度发生显著变化。本研究发掘到一系列可用于水稻铁高效育种工作的候选蛋白，还发现了一些功能未知的差异蛋白可作为后续水稻铁胁迫响应的研究目标，同时为理解植物应对铁胁迫的完整响应网络提供了补充信息。

摘要:明确我国主要麦区土壤有效铁锰铜锌含量分布和影响因素，对了解麦田土壤微量元素供应能力、指导小麦丰产与优质生产至关重要。于2016—2021年连续6年，在我国17个小麦主产省/市采集1 314份耕层土壤样品，参考中国土壤有效微量元素分级标准，评价了我国麦田土壤有效铁锰铜锌丰缺状况，并采用随机森林方法定量分析了主要土壤化学性质对铁锰铜锌有效性的贡献。结果表明，我国主要麦区土壤有效铁含量介于1.8～612 mg·kg^-1，平均为49.1 mg·kg^-1，8.9%的样本未达到缺铁临界值4.5 mg·kg^-1，且主要集中在北方、西北麦区的山西、陕西、甘肃等地，西南和长江中下游麦区有效铁较高。土壤有效锰介于0.1～176 mg·kg^-1，平均为22.1 mg·kg^-1，低于缺锰临界值5 mg·kg^-1的样本占6.9%，缺锰土壤分布在西北、北方麦区的山西、陕西、甘肃、内蒙古等地，西南、长江中下游麦区土壤有效锰含量较高。土壤有效铜介于0.1～10.8 mg·kg^-1，平均为1.9 mg·kg^-1，仅1.8%样本未达到缺铜临界值0.5 mg·kg^-1。土壤有效锌介于0.1～26.0 mg·kg^-1，平均为1.4 mg·kg^-1，14.3%的样本低于缺锌临界值0.5 mg·kg^-1，主要分布在西北和北方麦区的山西、陕西、甘肃、内蒙古等省份，云南、贵州等西南麦区的有效锌较高。土壤基本化学性质中，pH对有效铁、有效锰含量影响最大，有效铁是铜有效性的重要因素，影响有效锌的主要因素是有效磷和有效铜。我国麦田土壤有效铁锰铜锌含量存在较大的区域变异，铁、锰、锌不足主要发生在北方石灰性土壤，南方麦田供应充足，几乎所有麦田土壤有效铜可满足作物铜需求。

摘要:明确不同生育时期干旱胁迫对水稻影响与钾素调控干旱胁迫机制，可为水稻的钾素管理和节水抗旱提供理论依据。采用不同时期水分和钾素管理两因素盆栽试验，设置施钾（+K）、不施钾（-K）两个钾肥处理；有效分蘖期干旱胁迫（TD）、孕穗期干旱胁迫（BD）、灌浆期干旱胁迫（MD）和正常灌溉（WW）四个水分处理，分析在不同生育期干旱胁迫钾肥对水稻产量和生理性状的影响。结果表明：干旱胁迫显著降低了稻谷产量，TD、BD、MD处理相较于WW处理，在-K条件下稻谷分别减产53.9%、45.2%、7.6%；而在+K条件下稻谷分别减产28.3%、16.5%和5.9%，不同生育期的干旱胁迫对产量的影响程度为：TD>BD>MD，且缺钾加剧了水分亏缺的负面影响。同时，干旱胁迫也造成冠层蒸腾速率、叶水势和叶片净光合速率下降，减少干物质积累，TD、BD处理相较于WW处理，叶片生物量分别平均降低42.9%、31.2%；茎鞘生物量分别降低43.8%和38.0%。不同生育期水分亏缺对生物量的影响为：TD>BD。而缺钾不仅造成净光合速率下降，也使叶面积和叶绿素含量降低，植株截获光辐射能力显著下降，干物质积累量减少，相较于+K处理，TD、BD及相应同时期WW处理的叶片生物量在缺钾条件下分别降低52.6%、32.7%、42.1%、31.2%，茎鞘生物量分别降低55.3%、63.6%、52.2%、28.0%，干旱胁迫加剧缺钾的消极影响。综上，干旱胁迫会降低净光合速率与叶水势，造成水稻减产，其中有效分蘖期和孕穗期的减产效应较灌浆期明显；缺钾不仅降低叶片净光合速率，也减少叶面积与叶绿素含量，水稻同化积累物质能力下降，抗旱性显著降低。

摘要:研究不同植物源生物质炭的性质，评价其对云南东川地区镉（Cd）污染应用效果。开展了稻秆炭（RBC）、麦秆炭（WBC）、玉米秆炭（MBC）、麻秆炭（HBC）、田菁炭（TBC）、花生壳炭（PBC）的Cd吸附特征研究和傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析、X射线衍射（XRD）分析；通过盆栽试验分析了上述生物质炭对东川镉污染土壤的Cd赋存形态和油麦菜Cd吸收的影响。结果表明，Langmuir吸附等温线及准二级动力学曲线能较好模拟生物质炭对Cd的吸附，TBC饱和吸附量最大分别为37.1和27.9 mg·g^-1；WBC、RBC、TBC解吸率较低，各浓度梯度下均不超过10%；FTIR分析表明田菁炭含有较多的含氧官能团；XRD分析表明各生物质炭元素种类存在差异。与不添加生物质炭处理（CK）比较，TBC处理土壤有效Cd降幅最大为24.3%，且达显著水平（P<0.05）；同时土壤Cd形态由酸溶态向稳定态转化。与CK相比，HBC处理油麦菜地上Cd含量降幅最大为26.4%，且达显著水平；WBC、HBC处理显著降低油麦菜体内Cd的转运系数，转运系数分别为0.662 0、0.692 8。聚合增强树分析（ABT）分析结果表明，土壤可溶性有机碳（DOC）与土壤pH是土壤有效Cd的主要影响因素，呈极显著负相关，贡献率分别为33.0%和21.9%。综上，供试各植物源生物质炭能降低东川Cd污染土壤中Cd的有效性，减少植物对Cd的吸收及转运，不同生物质炭间存在差异。综合材料性质及试验结果，TBC是东川地区修复Cd污染土壤的较优材料选择。

摘要:土壤胶体尤其是水分散性胶体，作为一种重要的污染物载体，在重金属吸附、迁移以及生物吸收过程起着重要作用。通过土壤培养试验探讨了外源添加水稻秸秆在氧化还原波动条件下如何影响土壤液相中及水分散性胶体中重金属的分布。结果表明，外源秸秆增加厌氧过程液相中溶解性有机质（DOC）、砷（As）、铁（Fe）、锰（Mn）、钙（Ca）、钾（K）、硅（Si）、铝（Al）、镁（Mg）等浓度，降低了厌氧过程氧化还原电位（Eh）及铜（Cu）、铅（Pb）等浓度，提高了好氧过程Pb浓度。利用非对称流场流分馏-紫外可见-电感耦合等离子体-质谱联用技术（AF4-UV-ICP-MS），测得水分散性胶体颗粒主要分布在0.3～3 kDa、3～40 kDa和130 kDa～450 nm三个粒径范围，各粒径颗粒的组成有所差异，主要含有机质、无机黏土矿物和铁矿物等。外源秸秆促进液相中Fe和As由胶体态向溶解态转化，促进镉（Cd）和Cu由溶解态向胶体态转化。本研究有助于揭示农业活动影响重金属迁移转化及有效性的界面机制。

摘要:土壤重金属污染快速诊断与评价是污染防控与风险管理的前提。以广东省典型设施蔬菜产地土壤为研究对象，采用便携式X射线荧光光谱法（portable X-ray fluorescence spectroscopy，PXRF）原位快速获取土壤重金属（镉（Cd）、铜（Cu）、铬（Cr）、铅（Pb）、锌（Zn）、砷（As）、镍（Ni）及汞（Hg））含量，在传统实验室方法验证PXRF的准确性和稳定性的基础上，对广东省设施菜地表层土壤重金属的污染状况进行快速诊断，并对土壤重金属污染风险进行评价。结果表明：（1）异位PXRF法对土壤Cd、Cu、Cr、Pb、Zn、As及Ni的测定值与传统实验室方法测定值极显著相关（P<0.01），土壤Pb和As含量的PXRF原位测定值与传统实验室方法测定值极显著相关（P<0.01）；（2）土壤含水量为150 g·kg^-1～200 g·kg^-1时，Cr、Pb、Zn和As的PXRF原位测定值与实验室测定值的相关性达到了极显著水平（P<0.01）；（3）土壤Cd和Cu的超标现象较为突出，其点位超标率分别为20.9%和10.0%。设施菜地土壤Cd的平均含量为0.21 mg·kg^-1，约为露天农田土壤的1.2倍。珠江三角洲地区设施土壤中各重金属的含量整体较其他地区高；（4）土壤Cd、Cu、Cr、Pb、Zn、As、Ni及Hg的单项污染指数均小于1，由高到低依次为Cd>Cu>Pb>Zn>Cr>As>Ni>Hg，内梅罗综合污染指数的均值为0.69。就整体平均值而言，土壤重金属污染程度处于清洁水平。PXRF实现了广东省设施菜地土壤重金属污染的快速诊断，并快速识别出Cd和Cu为设施菜地污染风险较高的潜在污染元素，研究结果可为设施农业土壤重金属污染快速诊断与评价提供方法和数据支撑。

摘要:为研究强还原土壤处理（Reductive soil disinfestation，RSD）对连作土壤微生物群落稳定性的影响，以及微生物群落稳定性变化与其功能的联系，以云南省石屏县连续种植多年的洋桔梗栽培土壤为研究对象，设置4个处理：对照（CK）；分别添加高碳氮比有机物料（C/N 122，15 t·hm^-2，SB），低碳氮比有机物料（C/N 19，15 t·hm^-2，BD），高、低碳氮比有机物料等质量混合（15 t·hm^-2，SB+BD）的RSD处理。采用Biolog微平板法、定量PCR及高通量测序等技术手段分析了土壤微生物群落稳定性及碳、氮代谢功能。结果表明，与CK相比，RSD处理能够大幅降低细菌群落组成和丰度的稳定性，且SB+BD处理的影响较SB和BD处理强烈，但对真菌群落组成和丰度的稳定性无显著影响。同时，RSD处理能够显著提高细菌和真菌群落相互作用关系的稳定性，且SB和BD处理对其提升效果优于SB+BD处理。回归分析表明，土壤微生物群落的相互作用关系稳定性与其组分和丰度的稳定性关系密切。相关性分析显示，土壤微生物群落稳定性与其活性、碳代谢功能以及反硝化能力高度相关。综上，强还原土壤处理能够通过降低微生物群落组成和丰度的稳定性来提高类群间相互作用关系的稳定性，促进土壤微生物活性恢复和群落生态功能改善。

摘要:为研究设施生态系统丛枝菌根（Arbuscular mycorrhiza，AM）真菌群落变化的关键驱动过程，采集设施番茄不同生长季（休耕、花期、果期）土壤样品，利用Illumina MiSeq高通量测序技术分析AM真菌物种和谱系多样性及群落结构变化特征，并结合群落谱系分析方法探讨不同生长季随机性过程和确定性过程之间的相对贡献。结果表明，不同生长季AM真菌的物种多样性和谱系多样性均发生显著改变：相比于休耕期，番茄生育期（花期、果期）土壤中AM真菌丰富度、Shannon多样性、Pielou均匀度、谱系多样性（PD）和平均成对谱系距离（MPD）分别显著下降了42.82%～59.18%、43.25%～48.31%、17.46%～25.40%、57.14%～67.86%和50.00%；除球囊霉属相对多度显著增加，近明球囊霉属和类球囊霉属相对多度均显著下降，原囊霉属相对多度先增加后降低。置换多元方差分析（PERMANOVA）和非度量多维度分析（NMDS）结果表明休耕期基于物种组成和谱系组成的AM真菌群落结构显著差别于番茄生育期，但花期和果期之间差异不显著。谱系分析结果显示，休耕期净亲缘关系指数NRI = 0，表明AM真菌在谱系结构上是随机的，花期和果期NRI > 0，表明谱系聚集，暗示了AM真菌群落构建由随机性过程主导向确定性过程主导的转变，中性群落模型（NCM）结果也支持该推断。Mantel检验结果显示，土壤pH、养分（有机碳、全量氮磷钾和有效磷）、盐分含量以及土壤温湿度作为确定性因素显著影响AM真菌群落的季相变化。综上所述，设施生态系统高集约化生产方式促进了AM真菌群落构建从随机性过程主导向确定性过程主导转变，导致多样性降低和群落结构变化，研究结果对揭示设施蔬菜栽培条件引起的土壤质量退化及其过程中的微生物组演变规律具有重要意义。

摘要:土壤微生物群落稳定性是土壤健康的重要组成部分和评价指标，揭示长期不同施肥的农田土壤微生物群落稳定性有助于指导田间施肥管理，保障农田生态系统的土壤健康和可持续发展。依托中国科学院封丘农业生态实验站长期定位试验，通过对三种不同施肥处理的潮土进行干旱扰动和复水回复的培养试验，从多种微生物群落响应指标（脱氢酶活性、细菌群落alpha多样性、关键物种丰度、微生物群落结构和分子生态网络拓扑属性）分别量化和比较了不同施肥处理的微生物群落稳定性（抵抗力和回复力）。结果表明，与不施肥处理（CK）和平衡施用化肥处理（NPK）相比，有机无机肥配施处理（OM）能够显著增加微生物群落稳定性，表现在OM的微生物群落响应指标在干旱-复水过程中的变化最小，抵抗力与回复力均优于CK和NPK。复水后不同施肥处理的细菌群落alpha多样性、关键物种丰度和网络拓扑参数能够回复到初始水平，而群落结构和脱氢酶活性不能完全回复，说明细菌群落alpha多样性的回复快于群落结构和功能。表明有机无机肥配施能显著提高微生物群落稳定性，是保障农田生态系统土壤健康和可持续发展的优良管理措施。

摘要:马尾松林（Pinus massoniana Lamb.）是典型的外生菌根（ectomycorrhiza，ECM）优势林，但是近年来受到松材线虫病的影响，生态服务功能下降，逐渐被丛枝菌根（arbuscular mycorrhiza，AM）占优势的阔叶林所替代，但亚热带地区马尾松林转变为阔叶林过程中，优势菌根类型的改变对土壤有机碳积累的影响仍不清楚。以建德市马尾松林和阔叶林为研究对象，通过高效液相色谱和中性脂肪酸、磷脂脂肪酸等技术，测定优势菌根真菌生物量、球囊霉素相关土壤蛋白（GRSP）含量以及土壤胞外酶活性和微生物群落特征。结果表明：AM真菌占优势的阔叶林（AMD）取代ECM真菌占优势的马尾松林（ECMD），土壤有机碳显著提高了36.81%，微生物碳利用效率（CUE）显著提高了53.85%，AM真菌生物量提高了25.57%，ECM真菌生物量下降45.04%，并且ECM真菌占优势的马尾松林受到更严重的氮限制。磷脂脂肪酸分析显示，相比于AM真菌占优势的阔叶林，ECM真菌占优势的马尾松林革兰氏阳性细菌（G⁺）以及革兰氏阳性与阴性细菌之比（G⁺/G^-）分别显著下降了21.47%和6.46%。冗余分析（redundancy analysis，RDA）结果表明，AM真菌占优势和ECM真菌占优势的森林之间土壤微生物群落结构存在显著差异（P<0.05），其中AM真菌生物量和土壤有机碳与微生物群落结构变异显著相关。GRSP含量下降以及不同类型菌根真菌招募微生物类群不同是导致ECM真菌占优势森林土壤有机碳下降的重要原因。因此，亚热带地区马尾松林被阔叶林替代后增加森林土壤有机碳含量，提高森林碳汇功能。

摘要:土壤团聚体有机碳和胞外酶对于改善土壤结构和提高土壤碳固存能力至关重要，且易受农艺生产措施的影响。为探讨秸秆还田下土壤有机碳组分及胞外酶活性变化，开展了35年水稻-小麦轮作试验。本试验设置了无肥区（CK）、化肥区（NPK）和秸秆还田+化肥区（NPKS），研究了不同农艺措施对土壤团聚体有机碳（SOC）及其活性组分（可溶性有机碳（DOC）、易氧化有机碳（EOC）、微生物生物量碳（MBC））含量与碳循环相关胞外酶（β-1，4-葡萄糖苷酶（BG）、β-1，4-木糖苷酶（BX）、β-D-纤维二糖水解酶（CBH））活性的影响。结果发现，大于0.25 mm团聚体中SOC、DOC和MBC含量显著高于小于0.25 mm粒级，且均以NPKS处理的效果最优，促进了土壤大团聚体有机碳组分更新。各粒级团聚体中MBC/SOC和DOC/SOC比值相对稳定，这表明MBC和DOC与SOC的动态变化趋势较为一致，可作为评价土壤有机碳的敏感指标。2～0.25 mm粒级是团聚体胞外酶主要载体，均以NPKS处理活性最高；但大于2 mm团聚体酶活性在不同农艺措施之间差异不显著。土壤团聚体中有机碳组分与胞外酶表现为互相促进的关系，其中SOC、DOC和MBC分配差异的主要影响因子为CBH，次要影响因子是BG；而EOC仅受到CBH的正向影响。CBH和BG可促进土壤有机碳周转，且在2～0.25 mm大团聚体中互促作用更剧烈。综上，长期秸秆还田配施化肥不仅有利于提升大团聚体碳的更新和周转速率，还提高了SOC含量，是稻田土壤可持续固碳的重要农艺途径。

摘要:脱硫石膏溶解产生的Ca²⁺会和土壤中含碳的阴离子（CO₃^2-、HCO₃^-）反应，最终将CO₂吸收并固定为土壤无机碳。脱硫石膏在碱土改良中的无机固碳作用对实现“碳中和”具有重要意义。以新疆阜康三工河流域的荒漠碱土为研究对象，以脱硫石膏为钙源物对0～20 cm土层进行改良。探究不同时间0～40 t·hm^-2脱硫石膏施用量下土壤无机碳（SIC）和土壤无机碳密度（SICD）的变化，从而研究碱土改良中的无机固碳作用。结果表明：施用脱硫石膏能显著减轻土壤碱害（pH下降），增加土壤盐分，同时具有无机固碳作用（SIC和SICD上升）（P<0.05）。脱硫石膏最佳施用量为30 t·hm^-2，此时改良土层pH降至最低（8.24）。改良后0～46d SIC含量相较对照组增加0.93 g·kg^-1，SICD增加0.29 kg·m^-2（即CO₂固定量为1.06 kg·m^-2）。改良过程中，脱硫石膏施用量与SIC、SO₄^2-和Ca²⁺呈显著正相关（P<0.05），与pH、CO₃^2-、HCO₃^-和Na⁺呈显著负相关（P<0.05）。气候因子对土壤无机固碳存在影响，增大相对湿度和降水量会抑制SIC含量和SICD增加，而增大风速、温度和太阳总辐射则有促进作用。研究结果为施用脱硫石膏改良碱土能增加土壤固碳潜力提供了直接证据。

摘要:为了分析研究酸化环境对紫色母岩风化产物交换性盐基离子及其酸缓冲容量的影响规律。本研究以侏罗纪紫色岩层中的遂宁组（J₃s）、沙溪庙组（J₂s）和蓬莱镇组（J₃p）为研究对象，设置pH分别为2.5、3.5、4.5、5.6等4个酸性环境，以及去离子水（pH=7.0）为对照处理（CK），采用循环浸泡试验和模拟淋溶试验，研究酸性环境对紫色母岩风化产物特征的影响。结果表明，通过酸化环境处理后，3组紫色母岩风化产物交换性盐基离子及其总量均随酸化环境的pH降低而减小，且3组紫色母岩风化产物的酸缓冲容量与其交换性K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺含量以及交换性盐基总量均呈极显著正相关关系（P<0.01）。以pH =7.0 （CK）处理为对照，循环浸泡处理后的遂宁组（J₃s）、蓬莱镇组（J₃p）和沙溪庙组（J₂s）风化产物中交换性盐基总量的减小幅度分别为8.75%～18.21%、10.83%～23.18%和5.85%～18.41%。而且模拟淋溶24次后，遂宁组（J₃s）、沙溪庙组（J₂s）和蓬莱镇组（J₃p）风化产物中交换性盐基总量较模拟淋溶12次时分别减小为1.77%～24.85%、8.99%～25.75%和8.05%～25.66%。此外，在同一酸度处理下，风化产物中的交换性盐基离子均表现为Ca²⁺> Mg²⁺> Na⁺> K⁺。本试验中淋溶处理下风化产物酸缓冲容量、交换性盐基离子及盐基总量低于浸泡处理。可见，丘陵地带坡面的矿物或养分的迁移以淋溶作用为主，平地的矿物或养分的迁移以浸泡作用为主。因此，酸沉降可能在一定程度上加速坡面土壤侵蚀的发生，进而导致平原化进程的加速。

摘要:研究秸秆还田形式对旱作覆膜农田土壤团聚特性、有机碳含量及玉米产量的影响，为优化覆膜耕作措施，实现旱作覆膜农田可持续性生产提供理论依据。以长期定位旱作玉米覆膜农田（始于2012年）为研究对象，设置双垄沟覆膜（P）和传统平作（T），分别施加秸秆（S）和生物炭（C），以不还田为对照（N），共形成 6个处理：覆膜秸秆还田（PS）、覆膜生物炭还田（PC）、覆膜不还田（PN）、平作秸秆还田（TS）、平作生物炭还田（TC）和平作不还田（TN）。测定土壤团聚体组成及团聚体有机碳含量，并分析了双垄沟覆膜和不同秸秆碳投入对土壤有机碳含量、团聚体稳定性及玉米产量的影响。研究结果表明，各秸秆还田处理较不还田处理均可显著（P<0.05）改善各粒级团聚体分布及其稳定性，其中> 0.25 mm团聚体含量平均显著（P<0.05）提高47.32%，各双垄沟覆膜处理MWD和GMD较平作处理分别平均提高9.19%和4.15%；各还田处理可显著（P<0.05）提高0～60 cm土层土壤有机碳含量，其中PC和TC处理分别较对应PS和TS处理土壤有机碳含量提高2.60%和2.73%；各处理团聚体有机碳含量均随粒径增大而增大，秸秆碳投入可显著（P<0.05）提高各粒级团聚体有机碳含量，而双垄沟覆膜处理则降低了土壤有机碳及团聚体有机碳含量；还田方式、种植方式及土壤有机碳对玉米产量有促进作用，施加秸秆及生物炭均能显著（P<0.05）提高旱作覆膜农田玉米产量，平均提高14.6%，而秸秆直接还田处理与生物炭还田处理的增产效果无显著差异。综合分析，在双垄沟覆膜条件下投入秸秆碳能够明显提高土壤稳定性、土壤有机碳含量和作物产量，其中，双垄沟覆膜与生物炭还田的耦合效应对改善农田土壤质量及地力提升有积极作用。