2024年第61卷第4期文章目次
> 新视角与前沿
摘要:
健康土壤是保障粮食安全、耕地产能提升和农业高质量发展的基础。目前土壤健康评价已成为全球土壤学领域研究的焦点和热点，国内外学者对于土壤健康评价方法及指标的选择进行了系统总结，然而缺乏具体评价过程中的实操性建议。本文重点剖析了土壤健康的特点与多功能性、评价的通用原则、指标选择的n+X模式及评价方法的选择与落地实现，提出了土壤健康差与基准值、基础指标和约束性指标的选择及指标选择的制宜性，明确了土壤健康指标体系建立需要考虑土壤质地、作物类型、土地利用方式、气候条件等因素，建议土壤健康技术和模式落地实现需要与相关政策结合。未来需要继续开展土壤健康驱动机制和健康土壤培育机理研究；基于长期定位试验和耕地质量长期监测网点，构建基于土壤质地、作物类型、土地利用、管理目标和评价尺度的指标体系和阈值、数据库和决策支持系统；结合相关政策和区域环境的约束性，形成跨区域、跨国家的共识、公约和行动，推动全球土壤健康行动落地和农业可持续发展。
健康土壤是保障粮食安全、耕地产能提升和农业高质量发展的基础。目前土壤健康评价已成为全球土壤学领域研究的焦点和热点，国内外学者对于土壤健康评价方法及指标的选择进行了系统总结，然而缺乏具体评价过程中的实操性建议。本文重点剖析了土壤健康的特点与多功能性、评价的通用原则、指标选择的n+X模式及评价方法的选择与落地实现，提出了土壤健康差与基准值、基础指标和约束性指标的选择及指标选择的制宜性，明确了土壤健康指标体系建立需要考虑土壤质地、作物类型、土地利用方式、气候条件等因素，建议土壤健康技术和模式落地实现需要与相关政策结合。未来需要继续开展土壤健康驱动机制和健康土壤培育机理研究；基于长期定位试验和耕地质量长期监测网点，构建基于土壤质地、作物类型、土地利用、管理目标和评价尺度的指标体系和阈值、数据库和决策支持系统；结合相关政策和区域环境的约束性，形成跨区域、跨国家的共识、公约和行动，推动全球土壤健康行动落地和农业可持续发展。
> 综述与评论
摘要:
多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs）是一类持久性有机污染物，容易在土壤中累积并且毒性显著，但PAHs在土壤固相上的吸附性较强，基于土壤污染总量暴露会导致高估人群健康风险。本研究基于2000—2020年间发表的123篇文献，总结了我国土壤中16种优先控制多环芳烃（∑16PAHs）的污染浓度分布和组成特征，介绍了11种常见的模拟PAHs生物可给性测试方法和主要影响因素，并总结了PAHs的生物可给性系数范围。调研表明土壤∑16PAHs最高与平均浓度分别为23 250 和1 314.7 μ·kg-1，污染较为严重；近年来PAHs生物可给性测试方法主要基于生理原理提取法（PBET），在模拟消化过程和吸附剂等方面不断完善和改进，并且消化条件、土壤性质等因素对生物可给性结果影响较大。16种PAHs的生物可给性平均值范围为13.2%～72.4%，其中?和苯并[b]荧蒽的生物可给性较高，对∑16PAHs暴露产生贡献较高。本调研结果为开展土壤PAHs污染精细化风险评估研究提供重要理论参考依据。
多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs）是一类持久性有机污染物，容易在土壤中累积并且毒性显著，但PAHs在土壤固相上的吸附性较强，基于土壤污染总量暴露会导致高估人群健康风险。本研究基于2000—2020年间发表的123篇文献，总结了我国土壤中16种优先控制多环芳烃（∑16PAHs）的污染浓度分布和组成特征，介绍了11种常见的模拟PAHs生物可给性测试方法和主要影响因素，并总结了PAHs的生物可给性系数范围。调研表明土壤∑16PAHs最高与平均浓度分别为23 250 和1 314.7 μ·kg-1，污染较为严重；近年来PAHs生物可给性测试方法主要基于生理原理提取法（PBET），在模拟消化过程和吸附剂等方面不断完善和改进，并且消化条件、土壤性质等因素对生物可给性结果影响较大。16种PAHs的生物可给性平均值范围为13.2%～72.4%，其中?和苯并[b]荧蒽的生物可给性较高，对∑16PAHs暴露产生贡献较高。本调研结果为开展土壤PAHs污染精细化风险评估研究提供重要理论参考依据。
摘要:
分子氢是多种微生物代谢之间相互作用的关键中介物，环境中产氢微生物和耗氢微生物的活动决定了全球氢气循环，对其他重要元素生物地球化学循环具有潜在的驱动作用。环境功能微生物在维持环境生态系统平衡、消除次生环境污染等领域中扮演着不容忽视的重要作用。因此，理解环境中氢气代谢（氢气的产生和消耗）微生物对生态环境的影响及其在环境生物修复中的作用与功能，对认识氢气的生态环境效应并将该生物能源应用于生物修复具有重要的科学意义和实践价值。系统分析了氢气代谢过程及氢化酶的分类和功能，总结了微生物产生和消耗氢气的多种途径及其对土壤生态环境效应和生物修复作用的影响，指出了目前氢气代谢过程及氢化酶应用于环境生物修复领域存在的关键科学技术问题，提出了未来的研究思路与重点方向，以推动氢气这种生物能源成就一种有前景的环境污染修复策略。
分子氢是多种微生物代谢之间相互作用的关键中介物，环境中产氢微生物和耗氢微生物的活动决定了全球氢气循环，对其他重要元素生物地球化学循环具有潜在的驱动作用。环境功能微生物在维持环境生态系统平衡、消除次生环境污染等领域中扮演着不容忽视的重要作用。因此，理解环境中氢气代谢（氢气的产生和消耗）微生物对生态环境的影响及其在环境生物修复中的作用与功能，对认识氢气的生态环境效应并将该生物能源应用于生物修复具有重要的科学意义和实践价值。系统分析了氢气代谢过程及氢化酶的分类和功能，总结了微生物产生和消耗氢气的多种途径及其对土壤生态环境效应和生物修复作用的影响，指出了目前氢气代谢过程及氢化酶应用于环境生物修复领域存在的关键科学技术问题，提出了未来的研究思路与重点方向，以推动氢气这种生物能源成就一种有前景的环境污染修复策略。
摘要:
稻田上覆水中富含有机质、亚硝酸盐和硝酸盐等光敏活性物质，在太阳光作用下会产生三重激发态有机质（3CDOM*）、单线态氧（1O2）和羟基自由基（·OH）等活性组分，其对稻田污染物转化和碳氮等元素循环具有重要意义。基于此，综述了稻田上覆水中光致活性组分产生过程和机制，重点介绍了水稻不同生长周期内光活性组分的类型、通量变化趋势；探讨了不同环境因素对自由基产生的影响；阐述了上覆水光致活性组分对稻田中砷和不同有机污染物的非生物转化贡献与机制，并展望了稻田上覆水光化学过程的未来研究方向。
稻田上覆水中富含有机质、亚硝酸盐和硝酸盐等光敏活性物质，在太阳光作用下会产生三重激发态有机质（3CDOM*）、单线态氧（1O2）和羟基自由基（·OH）等活性组分，其对稻田污染物转化和碳氮等元素循环具有重要意义。基于此，综述了稻田上覆水中光致活性组分产生过程和机制，重点介绍了水稻不同生长周期内光活性组分的类型、通量变化趋势；探讨了不同环境因素对自由基产生的影响；阐述了上覆水光致活性组分对稻田中砷和不同有机污染物的非生物转化贡献与机制，并展望了稻田上覆水光化学过程的未来研究方向。
> 研究论文
摘要:
土壤学始于对土壤剖面及其形态特征的观察，剖面发生层的划分与发生层边界特征的描述是土壤调查的基础。实地划分发生层需要丰富的土壤学实践经验，存在主观和缺乏统一划分标准的问题。以紫色土剖面图像为研究对象，采用K-means聚类和图像分割技术，结合图像的颜色特征（CIE Lab色彩空间）和纹理特征（Entropy）识别紫色土剖面发生层边界，并与实地划分的结果进行比较。结果表明：（1）CIE Lab色彩空间的a、b通道和Entropy纹理特征，可以划分出供试剖面的主要发生层（A、B、C）和基岩（R）；（2）聚类识别的发生层数量和发生层深度与实地识别的结果基本一致；除Z2剖面的C层和Z6剖面的Ap层聚类识别与实地识别的发生层下边界深度相差较大（分别为13 cm和8 cm）外，其余发生层下边界深度相差均在3 cm以内；（3）聚类识别的发生层边界形状更为不规则，明显度更为模糊。K-means聚类和图像分割技术实现了紫色土剖面发生层边界的客观识别，可为土壤剖面智能辨识系统的开发提供科学参考。
土壤学始于对土壤剖面及其形态特征的观察，剖面发生层的划分与发生层边界特征的描述是土壤调查的基础。实地划分发生层需要丰富的土壤学实践经验，存在主观和缺乏统一划分标准的问题。以紫色土剖面图像为研究对象，采用K-means聚类和图像分割技术，结合图像的颜色特征（CIE Lab色彩空间）和纹理特征（Entropy）识别紫色土剖面发生层边界，并与实地划分的结果进行比较。结果表明：（1）CIE Lab色彩空间的a、b通道和Entropy纹理特征，可以划分出供试剖面的主要发生层（A、B、C）和基岩（R）；（2）聚类识别的发生层数量和发生层深度与实地识别的结果基本一致；除Z2剖面的C层和Z6剖面的Ap层聚类识别与实地识别的发生层下边界深度相差较大（分别为13 cm和8 cm）外，其余发生层下边界深度相差均在3 cm以内；（3）聚类识别的发生层边界形状更为不规则，明显度更为模糊。K-means聚类和图像分割技术实现了紫色土剖面发生层边界的客观识别，可为土壤剖面智能辨识系统的开发提供科学参考。
摘要:
准确掌握黑土层厚度分布信息对于黑土资源评价和保护具有重要意义。然而，传统土层厚度测定方法包括土壤剖面法、插钎法和钻孔法等对于大范围的土壤厚度测定效率较低且连续性较差。本研究利用探地雷达探测了东北黑土区直型、凸型和凹型3种坡型坡面的黑土层厚度。室内模拟试验对黑土及黄土母质土壤分别设置不同的容重和含水量，探究土壤含水量和容重对土壤介电常数的影响以及探地雷达测定黑土厚度的可行性。野外试验通过开挖剖面和预埋标识物，验证了探地雷达测量黑土厚度的准确性。结果表明：土壤介电常数随容重的增大而增大，随土壤含水量的增加而减小；黑土和黄土母质层土壤含水量、容重和介电常数之间的关系可以用两个对数方程来描述，其精确度为95.26%～99.66%。探地雷达测量黑土厚度与剖面实测厚度相比，精确度为87.05%～95.58%。3个坡面的黑土厚度空间分布不同，且坡脚发生沉积处的黑土厚度较大，坡肩和坡背土壤侵蚀较严重处的黑土厚度较薄。本研究可为进一步探明和保护黑土资源提供一种高效、准确的土壤厚度调查方法。
准确掌握黑土层厚度分布信息对于黑土资源评价和保护具有重要意义。然而，传统土层厚度测定方法包括土壤剖面法、插钎法和钻孔法等对于大范围的土壤厚度测定效率较低且连续性较差。本研究利用探地雷达探测了东北黑土区直型、凸型和凹型3种坡型坡面的黑土层厚度。室内模拟试验对黑土及黄土母质土壤分别设置不同的容重和含水量，探究土壤含水量和容重对土壤介电常数的影响以及探地雷达测定黑土厚度的可行性。野外试验通过开挖剖面和预埋标识物，验证了探地雷达测量黑土厚度的准确性。结果表明：土壤介电常数随容重的增大而增大，随土壤含水量的增加而减小；黑土和黄土母质层土壤含水量、容重和介电常数之间的关系可以用两个对数方程来描述，其精确度为95.26%～99.66%。探地雷达测量黑土厚度与剖面实测厚度相比，精确度为87.05%～95.58%。3个坡面的黑土厚度空间分布不同，且坡脚发生沉积处的黑土厚度较大，坡肩和坡背土壤侵蚀较严重处的黑土厚度较薄。本研究可为进一步探明和保护黑土资源提供一种高效、准确的土壤厚度调查方法。
摘要:
为区分土壤团聚体形成和破碎过程，阐明冻融循环对黑土土壤结构的影响，本文利用稀土氧化物（REOs）示踪技术，通过室内模拟实验，探究不同初始含水量（50%田间持水量（T50）vs. 100%田间持水量（T100））和冻融循环次数（0次、3次、6次、12次和20次）对团聚体粒径分布、平均质量直径（MWD）以及团聚体周转过程的影响。结果表明：同一初始含水量下，随着冻融循环次数的增加，MWD、>0.25 mm和<0.053 mm团聚体含量显著降低，0.25～0.053 mm团聚体含量显著增加（P<0.05）。6次冻融循环后，T50处理下的MWD显著高于T100处理（P<0.05），5～2 mm和<0.25 mm团聚体含量无显著差异。除5～2 mm团聚体外，相邻粒级团聚体之间周转更为激烈；在同一冻融循环次数下，5～2 mm团聚体向0.25～0.053 mm团聚体的破碎量在T100处理下显著高于T50处理（P<0.05）。冻融循环促进了>0.25 mm团聚体的破碎和＜0.053 mm团聚体的团聚，表现为0.25～0.053 mm团聚体的累积。冻融循环过程中，MWD与各粒径团聚体相对形成量呈显著正相关，与其相对破碎量呈显著负相关（P<0.05）。随着冻融循环次数的增加，各粒径团聚体周转时间显著增加（P<0.05）。同一冻融循环次数下，>0.25 mm团聚体的周转时间高于>0.25 mm团聚体，T100处理下的团聚体周转时间显著高于T50处理（P<0.05）。综上所述，冻融循环次数和土壤初始含水量通过影响团聚体形成和破碎过程改变土壤结构的稳定性。本研究结果可为进一步探究冻融循环下黑土土壤结构变化提供理论依据。
为区分土壤团聚体形成和破碎过程，阐明冻融循环对黑土土壤结构的影响，本文利用稀土氧化物（REOs）示踪技术，通过室内模拟实验，探究不同初始含水量（50%田间持水量（T50）vs. 100%田间持水量（T100））和冻融循环次数（0次、3次、6次、12次和20次）对团聚体粒径分布、平均质量直径（MWD）以及团聚体周转过程的影响。结果表明：同一初始含水量下，随着冻融循环次数的增加，MWD、>0.25 mm和<0.053 mm团聚体含量显著降低，0.25～0.053 mm团聚体含量显著增加（P<0.05）。6次冻融循环后，T50处理下的MWD显著高于T100处理（P<0.05），5～2 mm和<0.25 mm团聚体含量无显著差异。除5～2 mm团聚体外，相邻粒级团聚体之间周转更为激烈；在同一冻融循环次数下，5～2 mm团聚体向0.25～0.053 mm团聚体的破碎量在T100处理下显著高于T50处理（P<0.05）。冻融循环促进了>0.25 mm团聚体的破碎和＜0.053 mm团聚体的团聚，表现为0.25～0.053 mm团聚体的累积。冻融循环过程中，MWD与各粒径团聚体相对形成量呈显著正相关，与其相对破碎量呈显著负相关（P<0.05）。随着冻融循环次数的增加，各粒径团聚体周转时间显著增加（P<0.05）。同一冻融循环次数下，>0.25 mm团聚体的周转时间高于>0.25 mm团聚体，T100处理下的团聚体周转时间显著高于T50处理（P<0.05）。综上所述，冻融循环次数和土壤初始含水量通过影响团聚体形成和破碎过程改变土壤结构的稳定性。本研究结果可为进一步探究冻融循环下黑土土壤结构变化提供理论依据。
摘要:
前期含水量是影响土壤团聚体稳定性的重要因素，而其对砖红壤结构稳定性的影响缺乏系统研究，本文以海南地区3种典型利用方式（林地、荒地、耕地）下玄武岩发育砖红壤团聚体为研究对象，测定其理化性质，干、湿筛团聚体组成及不同前期含水率（3%、5%、10%、15%、20%）条件下3～5 mm粒径团聚体破碎后粒径分布状况，采用冗余分析探究了土壤性质及前期含水率对不同土地利用方式砖红壤团聚体水稳性的影响。结果表明：（1）不同土地利用方式下，土壤部分性质存在显著差异，如土壤pH、有机碳、阳离子交换量及部分交换性盐基离子等，其余性质差异较小。（2）土壤水稳性团聚体组成总体呈现“单峰”或“双峰”分布，峰值主要出现在2～1 mm和0.5～0.25 mm处，对于表层土壤而言，林地土壤团聚体稳定性最高，而耕地土壤团聚体稳定性较弱，表下层土壤稳定性显著（P<0.05）低于表层土壤。（3）在风干条件下，表层土壤团聚体水稳性普遍较高（WSA>90%，MWD>1.5，GMD>1.2），随着前期含水率的增加，团聚体破碎后大团聚体（>2 mm）含量有不同程度的变化，整体呈现水稳性大团聚体含量随前期含水率增加而增加。（4）土壤有机碳是影响砖红壤团聚体水稳性的最主要因素，其对团聚体水稳性差异的解释率达80.6%。
前期含水量是影响土壤团聚体稳定性的重要因素，而其对砖红壤结构稳定性的影响缺乏系统研究，本文以海南地区3种典型利用方式（林地、荒地、耕地）下玄武岩发育砖红壤团聚体为研究对象，测定其理化性质，干、湿筛团聚体组成及不同前期含水率（3%、5%、10%、15%、20%）条件下3～5 mm粒径团聚体破碎后粒径分布状况，采用冗余分析探究了土壤性质及前期含水率对不同土地利用方式砖红壤团聚体水稳性的影响。结果表明：（1）不同土地利用方式下，土壤部分性质存在显著差异，如土壤pH、有机碳、阳离子交换量及部分交换性盐基离子等，其余性质差异较小。（2）土壤水稳性团聚体组成总体呈现“单峰”或“双峰”分布，峰值主要出现在2～1 mm和0.5～0.25 mm处，对于表层土壤而言，林地土壤团聚体稳定性最高，而耕地土壤团聚体稳定性较弱，表下层土壤稳定性显著（P<0.05）低于表层土壤。（3）在风干条件下，表层土壤团聚体水稳性普遍较高（WSA>90%，MWD>1.5，GMD>1.2），随着前期含水率的增加，团聚体破碎后大团聚体（>2 mm）含量有不同程度的变化，整体呈现水稳性大团聚体含量随前期含水率增加而增加。（4）土壤有机碳是影响砖红壤团聚体水稳性的最主要因素，其对团聚体水稳性差异的解释率达80.6%。
摘要:
土壤水热参数是研究土壤水热传输的基本物理参数。当前热脉冲探针法（HPP）可同步测定土壤水热参数，但该方法仅限于在点尺度下测定。与其具有相同理论基础的加热光纤法（SPHP-DTS），可将测定尺度增大至田间千米尺度，但其测定精度尚未得到有效验证。为了探知SPHP-DTS法的误差，本研究进行了SPHP-DTS法与HPP法测定土壤水热参数的对比试验。结果表明，以HPP为标准，加热光纤法测定热导率的精度RMSE为0.13 W·m–1.·℃–1。SPHP-DTS法测定的热导率显著高于HPP法，主要原因在于加热光纤时产生的温度效应。通过热导率法测定土壤含水率时，在热导率测定误差的影响下，SPHP-DTS法的测定精度明显低于HPP法。SPHP-DTS法测定土壤水热参数的其他误差来源包括光纤与土壤之间多个界面的接触热阻、光纤的温度敏感性、噪音干扰以及温度梯度驱动下的水分迁移。本研究可为SPHP-DTS法提升土壤水热参数测定精度提供理论参考。
土壤水热参数是研究土壤水热传输的基本物理参数。当前热脉冲探针法（HPP）可同步测定土壤水热参数，但该方法仅限于在点尺度下测定。与其具有相同理论基础的加热光纤法（SPHP-DTS），可将测定尺度增大至田间千米尺度，但其测定精度尚未得到有效验证。为了探知SPHP-DTS法的误差，本研究进行了SPHP-DTS法与HPP法测定土壤水热参数的对比试验。结果表明，以HPP为标准，加热光纤法测定热导率的精度RMSE为0.13 W·m–1.·℃–1。SPHP-DTS法测定的热导率显著高于HPP法，主要原因在于加热光纤时产生的温度效应。通过热导率法测定土壤含水率时，在热导率测定误差的影响下，SPHP-DTS法的测定精度明显低于HPP法。SPHP-DTS法测定土壤水热参数的其他误差来源包括光纤与土壤之间多个界面的接触热阻、光纤的温度敏感性、噪音干扰以及温度梯度驱动下的水分迁移。本研究可为SPHP-DTS法提升土壤水热参数测定精度提供理论参考。
摘要:
为揭示长期耕作对黑土耕地水文退化的作用，以典型黑土区不同纬度带的未经机械耕作的林地与长期耕作的耕地土壤进行对比，研究沟垄耕作对土壤垂直和水平方向物理性质和水力性质的影响。结果表明：长期耕作使得总体物理与土壤水力性质严重退化，与林地土壤相比，耕地土壤质地未发生变化，有机质含量显著降低，容重从1.03（0.84～1.17）g·cm–3显著提高至1.31（1.20～1.46）g·cm–3，穿透阻力显著增加，持水供水与导水性显著降低，有效含水量从0.19（0.14～0.23）cm3·cm–3降至0.15（0.10～0.21）cm3·cm–3。物理质量指数S值从0.061（优）降至0.025（差）。长期沟垄耕作使得犁底层的饱和导水率（6.61 cm·d–1）仅为耕作层的1/10.。耕作导致耕作层垂直方向导水率（64.67 cm·d–1）低于水平方向（82.84 ccm·d–1）。犁底层的穿透阻力（897.04 kPa）为耕作层的1.89倍，造成了耕作层与犁底层水力性质分层。长期耕作导致的耕地土壤水力性质分层和方向分异是促进耕地坡面径流“沟渠效应”而加速侵蚀退化的重要原因。
为揭示长期耕作对黑土耕地水文退化的作用，以典型黑土区不同纬度带的未经机械耕作的林地与长期耕作的耕地土壤进行对比，研究沟垄耕作对土壤垂直和水平方向物理性质和水力性质的影响。结果表明：长期耕作使得总体物理与土壤水力性质严重退化，与林地土壤相比，耕地土壤质地未发生变化，有机质含量显著降低，容重从1.03（0.84～1.17）g·cm–3显著提高至1.31（1.20～1.46）g·cm–3，穿透阻力显著增加，持水供水与导水性显著降低，有效含水量从0.19（0.14～0.23）cm3·cm–3降至0.15（0.10～0.21）cm3·cm–3。物理质量指数S值从0.061（优）降至0.025（差）。长期沟垄耕作使得犁底层的饱和导水率（6.61 cm·d–1）仅为耕作层的1/10.。耕作导致耕作层垂直方向导水率（64.67 cm·d–1）低于水平方向（82.84 ccm·d–1）。犁底层的穿透阻力（897.04 kPa）为耕作层的1.89倍，造成了耕作层与犁底层水力性质分层。长期耕作导致的耕地土壤水力性质分层和方向分异是促进耕地坡面径流“沟渠效应”而加速侵蚀退化的重要原因。
摘要:
为解析黄土高原地区典型草地土壤分离能力变化的力学机制，选择代表性的须根系和直根系草地作为研究对象，基于室内径流冲刷试验，估算了相对土壤分离能力（RSD），测定了土壤抗剪强度和根系抗拉力，并基于Wu氏模型估算了根系黏聚力（Cr）。结果表明，须根系草地的RSD较直根系草地显著低77.27%，而Cr较直根系草地高14.84%。直根系草地的Cr对RSD的表达效果优于根长密度，而须根系草地效果差异不明显。RSD与200 KPa正应力下抗剪强度（τ200）的相关性优于其他正压力。根土复合体中，Cr对土壤分离的效应强于τ200。通过根土复合体力学参数能够有效预测直根系草地的土壤分离能力，但对于须根系草地的预测还需进一步探究。研究结果可为黄土高原根系减蚀机理的完善提供参考。
为解析黄土高原地区典型草地土壤分离能力变化的力学机制，选择代表性的须根系和直根系草地作为研究对象，基于室内径流冲刷试验，估算了相对土壤分离能力（RSD），测定了土壤抗剪强度和根系抗拉力，并基于Wu氏模型估算了根系黏聚力（Cr）。结果表明，须根系草地的RSD较直根系草地显著低77.27%，而Cr较直根系草地高14.84%。直根系草地的Cr对RSD的表达效果优于根长密度，而须根系草地效果差异不明显。RSD与200 KPa正应力下抗剪强度（τ200）的相关性优于其他正压力。根土复合体中，Cr对土壤分离的效应强于τ200。通过根土复合体力学参数能够有效预测直根系草地的土壤分离能力，但对于须根系草地的预测还需进一步探究。研究结果可为黄土高原根系减蚀机理的完善提供参考。
摘要:
砖红壤铬（Cr）的背景值和锰氧化物的含量均较高，当土壤中Cr溶出或者受到Cr（III）污染，可能被氧化生成毒性较高的Cr（VI），从而对周围环境造成威胁。为考察砖红壤中Cr的环境风险，以云南、海南和广东采集的部分砖红壤为对象，研究土壤中Cr的溶出和外源Cr（III）的氧化。连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-重碳酸钠法提取和电子探针扫描分析的结果表明，砖红壤中的Cr主要与铁氧化物和硅酸盐矿物结合，呈非活性状态。盐酸和柠檬酸的酸化和络合作用促进了Cr的溶出，但即使1 mol·L–1的盐酸也仅使海南3和广东9砖红壤中3.68%和3.54%的Cr溶出。向砖红壤中添加Cr（III）并培养42 d，发现少量添加的Cr（III）氧化为Cr（VI），但不同土壤中Cr（VI）的生成量与亚锰的净产生量不一致，说明土壤中Cr（III）氧化生成的Cr（VI）可能会被土壤有机质重新还原为Cr（III）。去除土壤有机质后，一次平衡实验中观察到外源添加的Cr（III）氧化为Cr（VI），氧化量与土壤易还原锰的含量一致。随着溶液pH的增加，Cr（III）的氧化量呈先上升后降低的趋势，在pH 4.5时Cr（III）氧化量达最大值，但Cr（III）的氧化转化量在Cr（III）添加量中的占比很小，外源Cr（III）在土壤中氧化转化的风险也很低。虽然砖红壤的背景Cr和易还原锰的含量较高，但自然条件下Cr的溶解和Cr（III）的氧化反应很难发生，Cr（III）不易转化为Cr（VI），因此无需过度担忧砖红壤中Cr的环境风险。
砖红壤铬（Cr）的背景值和锰氧化物的含量均较高，当土壤中Cr溶出或者受到Cr（III）污染，可能被氧化生成毒性较高的Cr（VI），从而对周围环境造成威胁。为考察砖红壤中Cr的环境风险，以云南、海南和广东采集的部分砖红壤为对象，研究土壤中Cr的溶出和外源Cr（III）的氧化。连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-重碳酸钠法提取和电子探针扫描分析的结果表明，砖红壤中的Cr主要与铁氧化物和硅酸盐矿物结合，呈非活性状态。盐酸和柠檬酸的酸化和络合作用促进了Cr的溶出，但即使1 mol·L–1的盐酸也仅使海南3和广东9砖红壤中3.68%和3.54%的Cr溶出。向砖红壤中添加Cr（III）并培养42 d，发现少量添加的Cr（III）氧化为Cr（VI），但不同土壤中Cr（VI）的生成量与亚锰的净产生量不一致，说明土壤中Cr（III）氧化生成的Cr（VI）可能会被土壤有机质重新还原为Cr（III）。去除土壤有机质后，一次平衡实验中观察到外源添加的Cr（III）氧化为Cr（VI），氧化量与土壤易还原锰的含量一致。随着溶液pH的增加，Cr（III）的氧化量呈先上升后降低的趋势，在pH 4.5时Cr（III）氧化量达最大值，但Cr（III）的氧化转化量在Cr（III）添加量中的占比很小，外源Cr（III）在土壤中氧化转化的风险也很低。虽然砖红壤的背景Cr和易还原锰的含量较高，但自然条件下Cr的溶解和Cr（III）的氧化反应很难发生，Cr（III）不易转化为Cr（VI），因此无需过度担忧砖红壤中Cr的环境风险。
摘要:
为了解青藏高原腹地天然草地土壤稳定性碳储量，掌握其固碳能力和增汇潜力，将三江源地区土壤按地域空间和3种典型草地类型进行划分，以活动层土壤为对象，进行土壤总有机碳（TOC）及铁（铝）键合碳[Fe（Al）-C]分析，并与地理、气候资料建立关系模型，反演近60年（1961—2020年）时空变化规律。结果表明：（1）江源地区Fe（Al）-C平均含量6.07 g·kg–1，[Fe（Al）-C]/TOC平均16.87 %，其含量分布地带性特征明显，中、东部地区显著高于西部地区（P<0.05）；（2）3种草地类型Fe（Al）-C含量在2.35～8.81 g·kg–1，[Fe（Al）-C]/TOC 11.99%～20.52%，高山灌丛草甸和高寒草甸均显著高于高寒草原（P<0.05）；3种高寒草地Fe（Al）-C与TOC呈极显著正相关（P<0.01）；（3）模拟数字化制图结果显示，近20年（2001—2020年）三江源地区Fe（Al）-C分布面积变化相比过去两个时段（1961—1980年和1981—2000年，其含量≥5.75 g·kg–1的分布面积平均增加了1.64 %），整体处于碳汇状态，三江源地区土壤铁（铝）键合碳在土壤稳定中的固碳潜力不容忽视。
为了解青藏高原腹地天然草地土壤稳定性碳储量，掌握其固碳能力和增汇潜力，将三江源地区土壤按地域空间和3种典型草地类型进行划分，以活动层土壤为对象，进行土壤总有机碳（TOC）及铁（铝）键合碳[Fe（Al）-C]分析，并与地理、气候资料建立关系模型，反演近60年（1961—2020年）时空变化规律。结果表明：（1）江源地区Fe（Al）-C平均含量6.07 g·kg–1，[Fe（Al）-C]/TOC平均16.87 %，其含量分布地带性特征明显，中、东部地区显著高于西部地区（P<0.05）；（2）3种草地类型Fe（Al）-C含量在2.35～8.81 g·kg–1，[Fe（Al）-C]/TOC 11.99%～20.52%，高山灌丛草甸和高寒草甸均显著高于高寒草原（P<0.05）；3种高寒草地Fe（Al）-C与TOC呈极显著正相关（P<0.01）；（3）模拟数字化制图结果显示，近20年（2001—2020年）三江源地区Fe（Al）-C分布面积变化相比过去两个时段（1961—1980年和1981—2000年，其含量≥5.75 g·kg–1的分布面积平均增加了1.64 %），整体处于碳汇状态，三江源地区土壤铁（铝）键合碳在土壤稳定中的固碳潜力不容忽视。
摘要:
系统分析水稻不同种植方式碳足迹及经济效益对水稻生产碳减排和发展低碳农业具有重要意义，目前在省级尺度上关于不同水稻种植方式碳足迹和经济效益综合评价的研究尚少见报道。基于江苏水稻农情调查数据，利用生命周期评价方法定量分析江苏水稻不同种植方式碳足迹及经济效益。结果表明，2016—2020年不同水稻种植方式单位面积碳足迹为11.28～14.39 t·hm–2，单位产量碳足迹为1.30～1.52 kg·kg–1，单位产值碳排放为0.49～0.58 kg·yuan–1，单位面积碳足迹、单位产量碳足迹和单位产值碳足迹从大到小依次为抛秧水稻或手插水稻、机插水稻、直播水稻。机插水稻和手插水稻生产单位面积碳足迹随年份的增加呈下降趋势。机插水稻、手插水稻和直播水稻单位产量碳足迹随年份的变化呈下降趋势。不同水稻生产种植方式碳足迹中占比最大的是稻田甲烷排放，其次为氮肥施用导致的碳足迹、稻田氧化亚氮排放和灌溉用电导致的碳足迹。氮肥和灌溉用电是影响不同水稻种植方式碳足迹差异的主要驱动因素。不同水稻种植方式总收益为2.51×103～2.75×103 yuan·hm–2，资源投入成本为1.88×103～1.99×103 yuan·hm–2，碳排放成本为0.20×103～0.25×103yuan·hm–2，考虑碳排放的净收益（NI-CO2）为0.39×103～0.64×103 yuan·hm–2。机插水稻NI-CO2低于其他三种水稻种植方式，这与机插水稻较高的总收益和较低的资源投入成本和较低的碳排放成本有关。综上所述，仅考虑碳排放，直播水稻是最为低碳的水稻种植方式，综合碳排放和经济效益，机插水稻优于手插、直播和抛秧水稻。
系统分析水稻不同种植方式碳足迹及经济效益对水稻生产碳减排和发展低碳农业具有重要意义，目前在省级尺度上关于不同水稻种植方式碳足迹和经济效益综合评价的研究尚少见报道。基于江苏水稻农情调查数据，利用生命周期评价方法定量分析江苏水稻不同种植方式碳足迹及经济效益。结果表明，2016—2020年不同水稻种植方式单位面积碳足迹为11.28～14.39 t·hm–2，单位产量碳足迹为1.30～1.52 kg·kg–1，单位产值碳排放为0.49～0.58 kg·yuan–1，单位面积碳足迹、单位产量碳足迹和单位产值碳足迹从大到小依次为抛秧水稻或手插水稻、机插水稻、直播水稻。机插水稻和手插水稻生产单位面积碳足迹随年份的增加呈下降趋势。机插水稻、手插水稻和直播水稻单位产量碳足迹随年份的变化呈下降趋势。不同水稻生产种植方式碳足迹中占比最大的是稻田甲烷排放，其次为氮肥施用导致的碳足迹、稻田氧化亚氮排放和灌溉用电导致的碳足迹。氮肥和灌溉用电是影响不同水稻种植方式碳足迹差异的主要驱动因素。不同水稻种植方式总收益为2.51×103～2.75×103 yuan·hm–2，资源投入成本为1.88×103～1.99×103 yuan·hm–2，碳排放成本为0.20×103～0.25×103yuan·hm–2，考虑碳排放的净收益（NI-CO2）为0.39×103～0.64×103 yuan·hm–2。机插水稻NI-CO2低于其他三种水稻种植方式，这与机插水稻较高的总收益和较低的资源投入成本和较低的碳排放成本有关。综上所述，仅考虑碳排放，直播水稻是最为低碳的水稻种植方式，综合碳排放和经济效益，机插水稻优于手插、直播和抛秧水稻。
摘要:
CH4是仅次于CO2的第二大温室气体，而稻田是CH4的主要排放源，但未来大气CO2浓度升高情景下（elevated CO2，eCO2），水稻土好氧甲烷氧化过程及其功能微生物群落适应规律尚不清楚。依托中国FACE（Free Air CO2 Enrichment）水稻田试验平台，通过13C-CH4示踪的室内微宇宙培养实验，采用稳定性同位素核酸探针（DNA-SIP）和高通量测序技术，研究未来大气CO2浓度升高对水稻土甲烷氧化活性及其功能微生物的影响规律。结果表明：与常规大气CO2浓度（ambient CO2，aCO2）相比，eCO2条件下的甲烷氧化活性显著增加，从243 nnmol·g–1 d.w.s·h–1增加至302 nmol·g–1d.w.s·h–1，增幅高达24.3%，甲烷氧化菌数量则增加了1.1倍～ 1.2倍。通过超高速离心获得活性甲烷氧化菌同化13CH4后合成的13C-DNA，高通量测序发现，未来大气CO2升高情景下水稻土活性好氧甲烷氧化微生物群落极可能发生明显演替，与对照相比，类型I甲烷氧化菌甲基杆菌属Methylobacter的相对丰度增加16.2%～17.0%，而甲基八叠球菌属Methylosarcina的相对丰度下降4.7%～11.1%；同时刺激了食酸菌属Acidovorax和假单胞菌属Pseudomonas等非甲烷氧化菌的活性。综上所述：未来大气CO2升高情景下，水稻土好氧甲烷氧化微生物群落结构发生分异，促进了甲烷氧化通量，而甲烷氧化的代谢产物可能引发土壤中微生物食物网的级联反应，是土壤碳储存和周转的重要功能微生物群。
CH4是仅次于CO2的第二大温室气体，而稻田是CH4的主要排放源，但未来大气CO2浓度升高情景下（elevated CO2，eCO2），水稻土好氧甲烷氧化过程及其功能微生物群落适应规律尚不清楚。依托中国FACE（Free Air CO2 Enrichment）水稻田试验平台，通过13C-CH4示踪的室内微宇宙培养实验，采用稳定性同位素核酸探针（DNA-SIP）和高通量测序技术，研究未来大气CO2浓度升高对水稻土甲烷氧化活性及其功能微生物的影响规律。结果表明：与常规大气CO2浓度（ambient CO2，aCO2）相比，eCO2条件下的甲烷氧化活性显著增加，从243 nnmol·g–1 d.w.s·h–1增加至302 nmol·g–1d.w.s·h–1，增幅高达24.3%，甲烷氧化菌数量则增加了1.1倍～ 1.2倍。通过超高速离心获得活性甲烷氧化菌同化13CH4后合成的13C-DNA，高通量测序发现，未来大气CO2升高情景下水稻土活性好氧甲烷氧化微生物群落极可能发生明显演替，与对照相比，类型I甲烷氧化菌甲基杆菌属Methylobacter的相对丰度增加16.2%～17.0%，而甲基八叠球菌属Methylosarcina的相对丰度下降4.7%～11.1%；同时刺激了食酸菌属Acidovorax和假单胞菌属Pseudomonas等非甲烷氧化菌的活性。综上所述：未来大气CO2升高情景下，水稻土好氧甲烷氧化微生物群落结构发生分异，促进了甲烷氧化通量，而甲烷氧化的代谢产物可能引发土壤中微生物食物网的级联反应，是土壤碳储存和周转的重要功能微生物群。
摘要:
纹枯病（sheath blight）作为一种土传病害，其发生和发展严重威胁到水稻（Oryza sativa L.）的生产。目前，大气CO2浓度（[CO2]）和温度升高如何影响感病植株内病程相关蛋白（pathogenesis related proteins，PR蛋白）和防御酶尚不清楚。本研究以纹枯病易感品种（Lemont）和抗性品种（YSBR1）为实验材料，利用田间开放式自由大气[CO2]和温度升高（T-FACE）平台设置四个处理：对照、[CO2]升高（[CO2]升高至590 μmol·mol–1）、温升（冠层温度升高2℃）及[CO2]升高和温升交互，通过人工接种R. solani，探究不同抗性品种叶片和茎鞘PR蛋白与防御酶活性，以及土壤基本理化性状的响应。研究结果表明：高[CO2]和温升下耕作土制成的土壤浸提液培养基中R. solani生长速率无显著差异，接种R. solani后病斑发展速率与土壤基本理化性状无关。水稻植株感病后，两个品种叶片和茎鞘中PR蛋白和相关防御酶表现出明显差异，且在高[CO2]和温升条件下，该差异进一步增大。对于茎鞘中的PR蛋白和防御酶，高[CO2]和温升交互处理明显增加Lemont和YSBR1茎鞘中过氧化氢酶（CAT）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）、β-1，3-葡聚糖酶（GLU）和超氧化物歧化酶（SOD）活性。对于两个水稻品种，当R. solani入侵后，在各处理下，YSBR1叶片中PR蛋白和相关防御酶以及茎鞘中SOD和CAT活性均显著高于Lemont，且YSBR1病斑发展速率显著低于Lemont。在整个发病过程中，温升处理及其与高[CO2]互作处理均显著增加易感品种Lemont的病斑发展速率（增加了21% ～ 45%），而对抗性品种YSBR1的病斑发展速率无显著影响。相关性分析结果表明，各处理下Lemont和YSBR1植株纹枯病病斑的发展速率均与其茎鞘中GLU活性存在显著正相关。因而，在R. solani侵染后，抗病品种中较高的PR蛋白和防御酶活性形成的防卫反应，能够有效减轻未来高[CO2]和温升条件对纹枯病病斑发展速度的影响。研究结果对选育纹枯病抗性品种来适应未来气候变化背景下的水稻生产提供重要的借鉴意义。
纹枯病（sheath blight）作为一种土传病害，其发生和发展严重威胁到水稻（Oryza sativa L.）的生产。目前，大气CO2浓度（[CO2]）和温度升高如何影响感病植株内病程相关蛋白（pathogenesis related proteins，PR蛋白）和防御酶尚不清楚。本研究以纹枯病易感品种（Lemont）和抗性品种（YSBR1）为实验材料，利用田间开放式自由大气[CO2]和温度升高（T-FACE）平台设置四个处理：对照、[CO2]升高（[CO2]升高至590 μmol·mol–1）、温升（冠层温度升高2℃）及[CO2]升高和温升交互，通过人工接种R. solani，探究不同抗性品种叶片和茎鞘PR蛋白与防御酶活性，以及土壤基本理化性状的响应。研究结果表明：高[CO2]和温升下耕作土制成的土壤浸提液培养基中R. solani生长速率无显著差异，接种R. solani后病斑发展速率与土壤基本理化性状无关。水稻植株感病后，两个品种叶片和茎鞘中PR蛋白和相关防御酶表现出明显差异，且在高[CO2]和温升条件下，该差异进一步增大。对于茎鞘中的PR蛋白和防御酶，高[CO2]和温升交互处理明显增加Lemont和YSBR1茎鞘中过氧化氢酶（CAT）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）、β-1，3-葡聚糖酶（GLU）和超氧化物歧化酶（SOD）活性。对于两个水稻品种，当R. solani入侵后，在各处理下，YSBR1叶片中PR蛋白和相关防御酶以及茎鞘中SOD和CAT活性均显著高于Lemont，且YSBR1病斑发展速率显著低于Lemont。在整个发病过程中，温升处理及其与高[CO2]互作处理均显著增加易感品种Lemont的病斑发展速率（增加了21% ～ 45%），而对抗性品种YSBR1的病斑发展速率无显著影响。相关性分析结果表明，各处理下Lemont和YSBR1植株纹枯病病斑的发展速率均与其茎鞘中GLU活性存在显著正相关。因而，在R. solani侵染后，抗病品种中较高的PR蛋白和防御酶活性形成的防卫反应，能够有效减轻未来高[CO2]和温升条件对纹枯病病斑发展速度的影响。研究结果对选育纹枯病抗性品种来适应未来气候变化背景下的水稻生产提供重要的借鉴意义。
摘要:
江苏滨海盐土（盐碱土）约66.22万公顷，大多未开发利用，主要因为含盐量很高，迫切需要进行改良。本试验采用田间试验方法，利用磷肥厂副产物磷石膏进行盐（碱）土改良试验。试验设置不施肥、不施用磷石膏、单施复合肥、施用复合肥+磷石膏不同用量等8个处理进行。结果表明，施用磷石膏可以降低盐碱土土壤pH，与不施用磷石膏的对照相比，施用磷石膏后表层0～20 cm土壤pH下降0.07～0.40单位，碳酸氢根离子下降15.81%～43.53%；土壤钠离子浓度下降17.25%～89.83%，土壤钾离子含量增加8.17%～384.90%，土壤钙离子含量增加59.51%～1977.72%，土壤有机质增加4.51%～19.50%。施用磷石膏处理小区小麦叶片全氮含量较不施磷石膏处理增加7.85%～26.21%，叶片全磷含量增加5.02%～35.97%；小麦增产11.41%～45.26%。滨海盐土及盐碱土可以采用磷石膏进行改良，有较好的改良效果。综合考虑，以处理为30%复合肥1 050 kg·hm-2＋磷石膏1 125 kg·hm-2和30%复合肥1 050 kg·hm-2＋磷石膏2250 kg·hm-2处理效果最好。
江苏滨海盐土（盐碱土）约66.22万公顷，大多未开发利用，主要因为含盐量很高，迫切需要进行改良。本试验采用田间试验方法，利用磷肥厂副产物磷石膏进行盐（碱）土改良试验。试验设置不施肥、不施用磷石膏、单施复合肥、施用复合肥+磷石膏不同用量等8个处理进行。结果表明，施用磷石膏可以降低盐碱土土壤pH，与不施用磷石膏的对照相比，施用磷石膏后表层0～20 cm土壤pH下降0.07～0.40单位，碳酸氢根离子下降15.81%～43.53%；土壤钠离子浓度下降17.25%～89.83%，土壤钾离子含量增加8.17%～384.90%，土壤钙离子含量增加59.51%～1977.72%，土壤有机质增加4.51%～19.50%。施用磷石膏处理小区小麦叶片全氮含量较不施磷石膏处理增加7.85%～26.21%，叶片全磷含量增加5.02%～35.97%；小麦增产11.41%～45.26%。滨海盐土及盐碱土可以采用磷石膏进行改良，有较好的改良效果。综合考虑，以处理为30%复合肥1 050 kg·hm-2＋磷石膏1 125 kg·hm-2和30%复合肥1 050 kg·hm-2＋磷石膏2250 kg·hm-2处理效果最好。
摘要:
低品位磷矿开发应用困难的关键问题在于其活化释放困难以及磷素在土壤中易被固定。将不同添加量的天然腐殖质材料及其衍生物作为促释材料，采用连续水浸提法、X-射线衍射以及红外光谱分析了促释材料对低品位磷矿粉的水溶性磷释放特性以及磷矿粉的结构与成键变化的影响，并通过盆栽试验进一步验证磷矿粉与促释材料在最优配比下的生物肥效。结果表明：随着促释材料添加量的提高，水溶性磷的释放也呈现增加趋势，当天然腐殖质材料和HNO3处理天然腐殖质材料分别与低品位磷矿粉混合的质量比为20：80时，5次水溶性磷释放总量分别为对照处理的1.54倍和1.72倍。X-射线衍射分析结果表明，天然腐殖质材料或HNO3处理天然腐殖质材料混合低品位磷矿粉经过5次浸提后，P2O5和Ca（PO3）2对应的特征衍射峰出现显著下降。红外光谱分析结果表明，天然腐殖质材料或HNO3处理天然腐殖质材料混合低品位磷矿粉经过5次浸提后，可明显看到位于966 cm-1处PO43-对称伸缩振动v1吸收峰消失，同时位于1 127、673和612 cm-1处PO43-非对称伸缩振动v3吸收峰、H2PO4-相关吸收峰和HPO42-相关吸收峰强度均显著下降。盆栽试验进一步表明，天然腐殖质材料或HNO3处理天然腐殖质材料作为一种优质有机物料按照6 g·kg-1或9 g·kg-1的施用量同时与低品位磷矿粉按照20：80的质量比混合后可显著提升土壤的有效磷含量，同时可快速提升土壤有机质含量。天然腐殖质材料按9 g·kg-1的施用量同时与低品位磷矿粉按20：80的质量比混合，在播种后第14、30、60天土壤有效磷分别较对照处理增加了29.86%、29.47%、36.48%，土壤有机质分别较CK增加34.16%、8.05%、47.40%。HNO3处理天然腐殖质材料按9 g·kg-1的施用量同时与低品位磷矿粉按20：80的质量比混合，在播种后第14、30、60天土壤有效磷分别较CK增加了36.97%、94.44%、34.51%，土壤有机质分别较CK增加27.29%、14.57%、45.41%。天然腐殖质材料或HNO3处理天然腐殖质材料呈酸性、高比表面积、腐殖质含量高、活性官能团数量多等特性是提升低品位磷矿粉的水溶性磷和土壤有效磷含量的主要原因。
低品位磷矿开发应用困难的关键问题在于其活化释放困难以及磷素在土壤中易被固定。将不同添加量的天然腐殖质材料及其衍生物作为促释材料，采用连续水浸提法、X-射线衍射以及红外光谱分析了促释材料对低品位磷矿粉的水溶性磷释放特性以及磷矿粉的结构与成键变化的影响，并通过盆栽试验进一步验证磷矿粉与促释材料在最优配比下的生物肥效。结果表明：随着促释材料添加量的提高，水溶性磷的释放也呈现增加趋势，当天然腐殖质材料和HNO3处理天然腐殖质材料分别与低品位磷矿粉混合的质量比为20：80时，5次水溶性磷释放总量分别为对照处理的1.54倍和1.72倍。X-射线衍射分析结果表明，天然腐殖质材料或HNO3处理天然腐殖质材料混合低品位磷矿粉经过5次浸提后，P2O5和Ca（PO3）2对应的特征衍射峰出现显著下降。红外光谱分析结果表明，天然腐殖质材料或HNO3处理天然腐殖质材料混合低品位磷矿粉经过5次浸提后，可明显看到位于966 cm-1处PO43-对称伸缩振动v1吸收峰消失，同时位于1 127、673和612 cm-1处PO43-非对称伸缩振动v3吸收峰、H2PO4-相关吸收峰和HPO42-相关吸收峰强度均显著下降。盆栽试验进一步表明，天然腐殖质材料或HNO3处理天然腐殖质材料作为一种优质有机物料按照6 g·kg-1或9 g·kg-1的施用量同时与低品位磷矿粉按照20：80的质量比混合后可显著提升土壤的有效磷含量，同时可快速提升土壤有机质含量。天然腐殖质材料按9 g·kg-1的施用量同时与低品位磷矿粉按20：80的质量比混合，在播种后第14、30、60天土壤有效磷分别较对照处理增加了29.86%、29.47%、36.48%，土壤有机质分别较CK增加34.16%、8.05%、47.40%。HNO3处理天然腐殖质材料按9 g·kg-1的施用量同时与低品位磷矿粉按20：80的质量比混合，在播种后第14、30、60天土壤有效磷分别较CK增加了36.97%、94.44%、34.51%，土壤有机质分别较CK增加27.29%、14.57%、45.41%。天然腐殖质材料或HNO3处理天然腐殖质材料呈酸性、高比表面积、腐殖质含量高、活性官能团数量多等特性是提升低品位磷矿粉的水溶性磷和土壤有效磷含量的主要原因。
摘要:
中国农用钾肥严重依赖进口，通过改变钾元素的存在形态进一步提高钾的利用效率，具有重要现实意义。以花生（品种为花育22）为供试作物，2020—2021年连续进行了两季大田试验，采用完全随机区组设计，考察自由离子态钾（无机盐钾）与山梨醇螯合态钾对花生产量、干物质积累量、钾积累量以及花生根际土壤细菌群落结构的影响。在常规施肥基础上进行花生不同生育期喷施试验，设置清水对照（CK）、无机钾（IK）、山梨醇混合无机钾（MK）、山梨醇螯合钾（SK，自制）和市售螯合钾（LK，国外产品）5个处理。结果表明，叶面追施钾肥可显著提高花生产量，与IK或LK处理相比，SK处理两年平均增产率分别提高18.9%、14.97%，产量构成要素百仁重、百果重、饱果率均得到显著提升；山梨醇螯合钾处理的花生植株干物质积累量、钾积累量均得到显著提高，说明自制山梨醇螯合钾能够促进钾营养元素在植株中的分配。与其他处理相比，山梨醇螯合钾处理增加了花生根际土壤微生物多样性与丰富度。相关性分析表明，产量的增加与钾元素吸收、分配及根际微生物变化显著相关。综上，在相同的施钾水平上，与无机盐钾形态相比，山梨醇螯合钾更能促进花生植株对钾素的吸收和积累，综合表现为产量的增加。该研究结果可为提高钾肥利用效率提供理论及实际参考。
中国农用钾肥严重依赖进口，通过改变钾元素的存在形态进一步提高钾的利用效率，具有重要现实意义。以花生（品种为花育22）为供试作物，2020—2021年连续进行了两季大田试验，采用完全随机区组设计，考察自由离子态钾（无机盐钾）与山梨醇螯合态钾对花生产量、干物质积累量、钾积累量以及花生根际土壤细菌群落结构的影响。在常规施肥基础上进行花生不同生育期喷施试验，设置清水对照（CK）、无机钾（IK）、山梨醇混合无机钾（MK）、山梨醇螯合钾（SK，自制）和市售螯合钾（LK，国外产品）5个处理。结果表明，叶面追施钾肥可显著提高花生产量，与IK或LK处理相比，SK处理两年平均增产率分别提高18.9%、14.97%，产量构成要素百仁重、百果重、饱果率均得到显著提升；山梨醇螯合钾处理的花生植株干物质积累量、钾积累量均得到显著提高，说明自制山梨醇螯合钾能够促进钾营养元素在植株中的分配。与其他处理相比，山梨醇螯合钾处理增加了花生根际土壤微生物多样性与丰富度。相关性分析表明，产量的增加与钾元素吸收、分配及根际微生物变化显著相关。综上，在相同的施钾水平上，与无机盐钾形态相比，山梨醇螯合钾更能促进花生植株对钾素的吸收和积累，综合表现为产量的增加。该研究结果可为提高钾肥利用效率提供理论及实际参考。
摘要:
石灰性土壤普遍存在铁有效性低导致的植物缺铁黄化现象，严重影响农业可持续发展。筛选高效溶铁细菌并探讨其与菌根真菌（AMF）协同提高土壤有效铁含量、改善植物铁营养机制具有重要意义。以石灰性土壤和番茄（Lycopersicon esculentum）为试材进行盆栽试验，分别接种Advenella kashmirensis（B1）、Arthrobacter cupressi（B2）、Klebsiella variicola（B3）、Variovorax guangxiensis（B4）和Enterobacter ludwigii（B5）5株细菌，以不接菌处理为对照（CK），筛选出高效溶铁菌株B1、B2和B3。将其与纯培养得到的AM真菌孢子（Rhizoshagu irregularis，Ri）组合，设置单独接种AM真菌（Ri）、单菌与Ri（B1+Ri、B2+Ri和B3+Ri）、菌群与Ri（B1+B2+B3+Ri）共接种处理，进一步探究单菌及菌群与AMF协同促进石灰性土壤难溶性铁的活化和促进植物铁吸收的机制。结果表明：（1）与对照相比，接种B1、B2和B3能够显著促进番茄生长，根系和地上部全铁积累量分别提高6.48倍和2.61倍（B1）、4.11倍和2.03倍（B2）、4.37倍和2.25倍（B3）；新叶活性铁含量分别提高74.21%、1.33倍和1.75倍。（2）与单接AMF相比，不同共接种组合显著增加番茄生物量，各部位平均全铁积累量显著提高58.32%～119.43%，其中B3+Ri处理、B1+B2+B3+Ri处理下番茄根系活性铁含量分别提高41.47%和44.30%、新叶活性铁含量分别提高12.61%和12.77%。不同共接种组合处理显著提高AM真菌的菌根侵染率，较单接AM真菌处理提高13.35%～30.99%；根系铁还原酶活性增加9.86%～22.07%，根系LeFIT1、LeFRO2和LeMYB72基因表达显著上调。与单接AM真菌相比，B3+Ri和B1+B2+B3+Ri处理下根际土壤pH分别降低0.21和0.09，土壤有效铁含量分别提高15.78%和55.23%。综上，AM真菌与3株高效溶铁细菌的协同作用可显著提高石灰性土壤铁有效性并改善植物铁营养，不同类型溶铁细菌与AMF的协同作用机制不同，为解决石灰性土壤铁有效性低的问题提供了微生物途径。
石灰性土壤普遍存在铁有效性低导致的植物缺铁黄化现象，严重影响农业可持续发展。筛选高效溶铁细菌并探讨其与菌根真菌（AMF）协同提高土壤有效铁含量、改善植物铁营养机制具有重要意义。以石灰性土壤和番茄（Lycopersicon esculentum）为试材进行盆栽试验，分别接种Advenella kashmirensis（B1）、Arthrobacter cupressi（B2）、Klebsiella variicola（B3）、Variovorax guangxiensis（B4）和Enterobacter ludwigii（B5）5株细菌，以不接菌处理为对照（CK），筛选出高效溶铁菌株B1、B2和B3。将其与纯培养得到的AM真菌孢子（Rhizoshagu irregularis，Ri）组合，设置单独接种AM真菌（Ri）、单菌与Ri（B1+Ri、B2+Ri和B3+Ri）、菌群与Ri（B1+B2+B3+Ri）共接种处理，进一步探究单菌及菌群与AMF协同促进石灰性土壤难溶性铁的活化和促进植物铁吸收的机制。结果表明：（1）与对照相比，接种B1、B2和B3能够显著促进番茄生长，根系和地上部全铁积累量分别提高6.48倍和2.61倍（B1）、4.11倍和2.03倍（B2）、4.37倍和2.25倍（B3）；新叶活性铁含量分别提高74.21%、1.33倍和1.75倍。（2）与单接AMF相比，不同共接种组合显著增加番茄生物量，各部位平均全铁积累量显著提高58.32%～119.43%，其中B3+Ri处理、B1+B2+B3+Ri处理下番茄根系活性铁含量分别提高41.47%和44.30%、新叶活性铁含量分别提高12.61%和12.77%。不同共接种组合处理显著提高AM真菌的菌根侵染率，较单接AM真菌处理提高13.35%～30.99%；根系铁还原酶活性增加9.86%～22.07%，根系LeFIT1、LeFRO2和LeMYB72基因表达显著上调。与单接AM真菌相比，B3+Ri和B1+B2+B3+Ri处理下根际土壤pH分别降低0.21和0.09，土壤有效铁含量分别提高15.78%和55.23%。综上，AM真菌与3株高效溶铁细菌的协同作用可显著提高石灰性土壤铁有效性并改善植物铁营养，不同类型溶铁细菌与AMF的协同作用机制不同，为解决石灰性土壤铁有效性低的问题提供了微生物途径。
摘要:
为探究生物质炭对水稻土壤溶解性有机质（DOM）的影响及其与有机肥配施的协同效应，通过5年连续定位试验，探讨了生物质炭施用5年后不同施肥处理：对照（CK）、生物质炭（BC）、化肥（F）、生物质炭+化肥（F+BC）、化肥+有机肥（25%氮替代，MF）和化肥+生物质炭+有机肥（25%氮替代，MF+BC）对水稻产量和土壤pH、全氮、有效磷、速效钾、有机碳、易氧化有机碳（ROC）及溶解性有机碳的影响。采用紫外-可见光谱、荧光光谱结合平行因子分析方法对土壤中DOM的光谱特征和荧光组分进行表征，分析了DOM的紫外光吸收系数和紫外光斜率系数以及荧光指数、腐殖化指数、生物指数和富里酸、色氨酸、胡敏酸相对含量。结果表明：施用生物质炭和有机肥均能有效提高水稻产量，缓解土壤酸化，并且MF+BC处理水稻产量和土壤有效磷含量最高。水稻产量与DOM生物可利用性、芳香化程度、腐殖化程度、色氨酸组分含量和亲水性呈显著正相关（P＜0.05）。提高DOM生物可利用性和腐殖化程度均表现为有机肥大于生物质炭。生物质炭显著增加DOM富里酸和色氨酸组分含量，并且促进了水稻土中ROC向难氧化有机碳转化；而有机肥有效增加DOM富里酸、色氨酸、胡敏酸和ROC含量。生物质炭和有机肥协同配施对提升水稻产量及增加ROC、DOM富里酸和色氨酸含量、芳香化程度、腐殖化程度和生物可利用性方面具有交互作用。综上所述，在本研究条件下生物质炭配施有机肥在水稻增产和水稻土有机碳及DOM组分功能多样性提升方面具有长期效应。
为探究生物质炭对水稻土壤溶解性有机质（DOM）的影响及其与有机肥配施的协同效应，通过5年连续定位试验，探讨了生物质炭施用5年后不同施肥处理：对照（CK）、生物质炭（BC）、化肥（F）、生物质炭+化肥（F+BC）、化肥+有机肥（25%氮替代，MF）和化肥+生物质炭+有机肥（25%氮替代，MF+BC）对水稻产量和土壤pH、全氮、有效磷、速效钾、有机碳、易氧化有机碳（ROC）及溶解性有机碳的影响。采用紫外-可见光谱、荧光光谱结合平行因子分析方法对土壤中DOM的光谱特征和荧光组分进行表征，分析了DOM的紫外光吸收系数和紫外光斜率系数以及荧光指数、腐殖化指数、生物指数和富里酸、色氨酸、胡敏酸相对含量。结果表明：施用生物质炭和有机肥均能有效提高水稻产量，缓解土壤酸化，并且MF+BC处理水稻产量和土壤有效磷含量最高。水稻产量与DOM生物可利用性、芳香化程度、腐殖化程度、色氨酸组分含量和亲水性呈显著正相关（P＜0.05）。提高DOM生物可利用性和腐殖化程度均表现为有机肥大于生物质炭。生物质炭显著增加DOM富里酸和色氨酸组分含量，并且促进了水稻土中ROC向难氧化有机碳转化；而有机肥有效增加DOM富里酸、色氨酸、胡敏酸和ROC含量。生物质炭和有机肥协同配施对提升水稻产量及增加ROC、DOM富里酸和色氨酸含量、芳香化程度、腐殖化程度和生物可利用性方面具有交互作用。综上所述，在本研究条件下生物质炭配施有机肥在水稻增产和水稻土有机碳及DOM组分功能多样性提升方面具有长期效应。
摘要:
秸秆与化肥和鸡粪配施改变了土壤微生物群落结构及微生物间的相互作用关系，但这种变化与小麦产量间的关系尚不清楚。依托7年长期定位试验，选取5个施肥处理：不施化肥+秸秆离田（N0S0）、不施化肥+秸秆还田（N0S）、常规施化肥+秸秆离田（NS0）、常规施化肥+秸秆还田（NS）和施化肥+秸秆还田+鸡粪替代20%氮肥（NSM），研究不同施肥方式对细菌-真菌共现网络中微生物组成的影响，以及关键微生物与小麦产量间的相关关系。结果表明，与N0S0处理相比，NS0、NS和NSM处理的小麦籽粒产量分别提升539.20%、611.56%和676.56%，而N0S处理无显著变化。细菌和真菌群落组成均可分成显著不同的3组，分别为N0S0+N0S、NS0以及NS+NSM，即微生物群落组成在是否施用化肥之间显著不同；相同施用化肥情况下，在是否有施用有机物料之间显著不同。将重要性由高到低排序，导致不同处理细菌群落结构变化的主要土壤理化性质是有效磷（AP）、电导率（EC）、微生物生物量氮（MBN）、土壤有机碳（SOC）、易氧化有机碳（ROC）和颗粒有机碳（POC），导致不同处理真菌群落结构变化的主要土壤理化性质是EC、MBN、ROC、POC、AP和SOC。细菌-真菌共现网络中，两个关键模块（模块1和模块4）与小麦产量变化显著相关。NS+NSM处理提升了模块4中与小麦产量正相关的类诺卡氏菌属（Nocardioides）、纤维单胞菌属（Cellulomonas）、Pir4_lineage、金孢子菌属（Chrysosporium）、无茎真菌属（Acaulium）和裂壳菌属（Schizothecium）等有益菌的相对丰度，它们可降解纤维素和木质素、促进养分转化和循环或抑制病原菌生长；并显著降低了模块1中与小麦产量负相关的葡萄穗霉属（Stachybotrys）、无色穗孢属（Achroiostachys）和Fusicolla的相对丰度，它们为不利于土壤健康和作物生长的植物病原真菌。因此，化肥配施秸秆及化肥配施秸秆和鸡粪利于关键有益微生物增加及病原真菌减少，关键微生物的功能和相对丰度对小麦产量具有影响。
秸秆与化肥和鸡粪配施改变了土壤微生物群落结构及微生物间的相互作用关系，但这种变化与小麦产量间的关系尚不清楚。依托7年长期定位试验，选取5个施肥处理：不施化肥+秸秆离田（N0S0）、不施化肥+秸秆还田（N0S）、常规施化肥+秸秆离田（NS0）、常规施化肥+秸秆还田（NS）和施化肥+秸秆还田+鸡粪替代20%氮肥（NSM），研究不同施肥方式对细菌-真菌共现网络中微生物组成的影响，以及关键微生物与小麦产量间的相关关系。结果表明，与N0S0处理相比，NS0、NS和NSM处理的小麦籽粒产量分别提升539.20%、611.56%和676.56%，而N0S处理无显著变化。细菌和真菌群落组成均可分成显著不同的3组，分别为N0S0+N0S、NS0以及NS+NSM，即微生物群落组成在是否施用化肥之间显著不同；相同施用化肥情况下，在是否有施用有机物料之间显著不同。将重要性由高到低排序，导致不同处理细菌群落结构变化的主要土壤理化性质是有效磷（AP）、电导率（EC）、微生物生物量氮（MBN）、土壤有机碳（SOC）、易氧化有机碳（ROC）和颗粒有机碳（POC），导致不同处理真菌群落结构变化的主要土壤理化性质是EC、MBN、ROC、POC、AP和SOC。细菌-真菌共现网络中，两个关键模块（模块1和模块4）与小麦产量变化显著相关。NS+NSM处理提升了模块4中与小麦产量正相关的类诺卡氏菌属（Nocardioides）、纤维单胞菌属（Cellulomonas）、Pir4_lineage、金孢子菌属（Chrysosporium）、无茎真菌属（Acaulium）和裂壳菌属（Schizothecium）等有益菌的相对丰度，它们可降解纤维素和木质素、促进养分转化和循环或抑制病原菌生长；并显著降低了模块1中与小麦产量负相关的葡萄穗霉属（Stachybotrys）、无色穗孢属（Achroiostachys）和Fusicolla的相对丰度，它们为不利于土壤健康和作物生长的植物病原真菌。因此，化肥配施秸秆及化肥配施秸秆和鸡粪利于关键有益微生物增加及病原真菌减少，关键微生物的功能和相对丰度对小麦产量具有影响。
摘要:
为充分认识球囊霉素在维持土壤有机碳平衡和土壤团聚体稳定性中的重要作用，建立改善土壤结构和提升土壤质量的管理策略，通过收集整理近些年来已发表的19篇文献中的332组数据，定量分析球囊霉素在不同粒径土壤团聚体中的分布特征，系统解析其影响因素，并比较了不同土地利用方式下球囊霉素在土壤团聚体中的分配差异。结果表明：无论总球囊霉素还是易提取球囊霉素，在大团聚体（>2 000 μm）和小团聚体（2 000～250μm）中的质量百分比（分别约占30%）均显著高于微团聚体（250～53μm）和黏粉粒级微团聚体（<53μm）（分别约占15%）。易提取球囊霉素占总球囊霉素的比例在粉黏粒级微团聚体（<53 μm）中更低，约为20%，其他粒径均在30%以上。球囊霉素中碳占土壤有机碳的比例在各团聚体中无显著差异，不同粒径团聚体中易提取球囊霉素约占有机碳的2%左右，而总球囊霉素约占有机碳的8%左右。大于250 μm团聚体中球囊霉素随温度和降水的增加而增加，而随着pH的升高而降低。在小于250 μm团聚体中未发现显著相关性，但发现球囊霉素随土壤有机碳增加而增加，呈显著正相关。通过比较不同利用方式的土壤，本研究还发现林地土壤各粒径团聚体中的球囊霉素均不低于耕地和草地土壤，说明林地土壤较其他类型土壤更有利于球囊霉素的积累。
为充分认识球囊霉素在维持土壤有机碳平衡和土壤团聚体稳定性中的重要作用，建立改善土壤结构和提升土壤质量的管理策略，通过收集整理近些年来已发表的19篇文献中的332组数据，定量分析球囊霉素在不同粒径土壤团聚体中的分布特征，系统解析其影响因素，并比较了不同土地利用方式下球囊霉素在土壤团聚体中的分配差异。结果表明：无论总球囊霉素还是易提取球囊霉素，在大团聚体（>2 000 μm）和小团聚体（2 000～250μm）中的质量百分比（分别约占30%）均显著高于微团聚体（250～53μm）和黏粉粒级微团聚体（<53μm）（分别约占15%）。易提取球囊霉素占总球囊霉素的比例在粉黏粒级微团聚体（<53 μm）中更低，约为20%，其他粒径均在30%以上。球囊霉素中碳占土壤有机碳的比例在各团聚体中无显著差异，不同粒径团聚体中易提取球囊霉素约占有机碳的2%左右，而总球囊霉素约占有机碳的8%左右。大于250 μm团聚体中球囊霉素随温度和降水的增加而增加，而随着pH的升高而降低。在小于250 μm团聚体中未发现显著相关性，但发现球囊霉素随土壤有机碳增加而增加，呈显著正相关。通过比较不同利用方式的土壤，本研究还发现林地土壤各粒径团聚体中的球囊霉素均不低于耕地和草地土壤，说明林地土壤较其他类型土壤更有利于球囊霉素的积累。
摘要:
为明确温度和外源砷对水稻生长发育的影响，选取江苏地区常见的8个水稻品种为试验材料，通过添加不同浓度外源砷[0（As0）、0.5（As0.5）和1 mg·L-1（As1）]和模拟不同温度[白天/夜晚分别为30℃/25℃（T0）和35℃/30℃（T1）]，在人工气候箱内进行了发芽和苗期培养试验，并分析了8个品种水稻种子萌发、幼苗生长及砷含量状况。结果表明，外源砷对水稻的芽长和活力指数具有抑制作用，与对照（T0As0）相比，T0As1处理使不同品种水稻的芽长和活力指数分别降低13.69%～43.34%和28.14%～52.88%。 而温度对水稻种子萌发的影响与水稻品种有关。在T1处理下，盐两优1618的发芽率、芽长和活力指数均优于其他品种。温度和外源砷的共同作用显著降低了不同品种水稻的芽长（P<0.05）。与T0As0相比，T1As1使水稻芽长显著降低5.66%～43.34%。水稻根长和根系活力显著受到温度和外源砷的单一因素的影响。与T0As0相比，T0As1处理使水稻根系活力降低3.01%～58.21%。温度和外源砷的共同作用抑制了水稻根长和根系活力，其中T1As1使水稻根系活力显著降低53.80%～89.01%。不同品种水稻的苗高和根系活力在相同温度或外源砷处理下具有显著差异（P<0.05），其中盐两优888的苗高和根系活力均处于较高水平。水稻茎叶砷含量在外源砷处理下显著增加，在增温处理下却降低。与单一的砷处理相比，温度和外源砷的共同作用降低了水稻茎叶的砷含量。综上可知，温度和外源砷影响水稻的生长及砷吸收，但水稻生长状况具有明显的品种间差异，其中盐两优888和盐两优1618在增温和外源砷共存条件下的种子萌发和生长状况优于其他水稻品种。
为明确温度和外源砷对水稻生长发育的影响，选取江苏地区常见的8个水稻品种为试验材料，通过添加不同浓度外源砷[0（As0）、0.5（As0.5）和1 mg·L-1（As1）]和模拟不同温度[白天/夜晚分别为30℃/25℃（T0）和35℃/30℃（T1）]，在人工气候箱内进行了发芽和苗期培养试验，并分析了8个品种水稻种子萌发、幼苗生长及砷含量状况。结果表明，外源砷对水稻的芽长和活力指数具有抑制作用，与对照（T0As0）相比，T0As1处理使不同品种水稻的芽长和活力指数分别降低13.69%～43.34%和28.14%～52.88%。 而温度对水稻种子萌发的影响与水稻品种有关。在T1处理下，盐两优1618的发芽率、芽长和活力指数均优于其他品种。温度和外源砷的共同作用显著降低了不同品种水稻的芽长（P<0.05）。与T0As0相比，T1As1使水稻芽长显著降低5.66%～43.34%。水稻根长和根系活力显著受到温度和外源砷的单一因素的影响。与T0As0相比，T0As1处理使水稻根系活力降低3.01%～58.21%。温度和外源砷的共同作用抑制了水稻根长和根系活力，其中T1As1使水稻根系活力显著降低53.80%～89.01%。不同品种水稻的苗高和根系活力在相同温度或外源砷处理下具有显著差异（P<0.05），其中盐两优888的苗高和根系活力均处于较高水平。水稻茎叶砷含量在外源砷处理下显著增加，在增温处理下却降低。与单一的砷处理相比，温度和外源砷的共同作用降低了水稻茎叶的砷含量。综上可知，温度和外源砷影响水稻的生长及砷吸收，但水稻生长状况具有明显的品种间差异，其中盐两优888和盐两优1618在增温和外源砷共存条件下的种子萌发和生长状况优于其他水稻品种。
摘要:
为揭示纳米级Fe3O4（Fe3O4NPs）调控作物耐盐的效应和机理，采用共沉淀法成功合成10 nm粒径的Fe3O4NPs，并通过了表征分析和鉴定；进一步研究其0、1、10、50、100、200、300、400 mg·L-1分散液浸种处理对NaCl胁迫下番茄种子萌发、幼苗生长及其抗氧化的影响。结果表明：盐胁迫下1 mg·L-1Fe3O4NPs浸种明显降低番茄种子发芽、幼苗胚根和下胚轴生长，随着浸种浓度上升，其发芽逐步得到改善；100 mmol·L-1NaCl胁迫下，200 mg·L-1Fe3O4NPs浸种的种子发芽势和下胚轴长达到峰值，显著高于仅盐处理的对照。100 mmol·L-1NaCl胁迫明显降低番茄种子成苗率、幼苗鲜物质量和含水量，1 mg·L-1Fe3O4NPs浸种，导致其进一步降低，随着Fe3O4NPs浸种浓度上升，其数值逐渐上升，200 mg·L-1Fe3O4NPs浸种的幼苗鲜物质量和含水量达到峰值，显著高于仅盐处理的对照。盐胁迫下，1 mg·L-1Fe3O4NPs浸种的幼苗超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性显著上升，而过氧化氢酶（CAT）活性下降，随着Fe3O4NPs浸种浓度上升，SOD和POD酶活逐渐下降再逐渐回升，CAT酶活逐渐上升再回落，100～200 mg ·L-1Fe3O4NPs浸种的幼苗SOD和POD酶活、丙二醛（MDA）、脯氨酸（Pro）含量、超氧阴离子自由基（O2·－）和过氧化氢（H2O2）含量均最低，而其CAT酶活最高。相关性分析表明，幼苗鲜物质量、成苗率与SOD和POD活性以及MDA和活性氧含量均呈极显著负相关。综上所述，在盐胁迫下Fe3O4NPs浸种处理的番茄种子萌发和成苗依赖于Fe3O4NPs不同浓度的调控特征，即1 mg·L-1Fe3O4NPs浸种处理展示了进一步抑制的典型特征，其氧化胁迫加剧；而200 mg·L-1Fe3O4NPs浸种处理表现为促进萌发、成苗和壮苗的显著作用，与其抗氧化得到明显改善直接相关。
为揭示纳米级Fe3O4（Fe3O4NPs）调控作物耐盐的效应和机理，采用共沉淀法成功合成10 nm粒径的Fe3O4NPs，并通过了表征分析和鉴定；进一步研究其0、1、10、50、100、200、300、400 mg·L-1分散液浸种处理对NaCl胁迫下番茄种子萌发、幼苗生长及其抗氧化的影响。结果表明：盐胁迫下1 mg·L-1Fe3O4NPs浸种明显降低番茄种子发芽、幼苗胚根和下胚轴生长，随着浸种浓度上升，其发芽逐步得到改善；100 mmol·L-1NaCl胁迫下，200 mg·L-1Fe3O4NPs浸种的种子发芽势和下胚轴长达到峰值，显著高于仅盐处理的对照。100 mmol·L-1NaCl胁迫明显降低番茄种子成苗率、幼苗鲜物质量和含水量，1 mg·L-1Fe3O4NPs浸种，导致其进一步降低，随着Fe3O4NPs浸种浓度上升，其数值逐渐上升，200 mg·L-1Fe3O4NPs浸种的幼苗鲜物质量和含水量达到峰值，显著高于仅盐处理的对照。盐胁迫下，1 mg·L-1Fe3O4NPs浸种的幼苗超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性显著上升，而过氧化氢酶（CAT）活性下降，随着Fe3O4NPs浸种浓度上升，SOD和POD酶活逐渐下降再逐渐回升，CAT酶活逐渐上升再回落，100～200 mg ·L-1Fe3O4NPs浸种的幼苗SOD和POD酶活、丙二醛（MDA）、脯氨酸（Pro）含量、超氧阴离子自由基（O2·－）和过氧化氢（H2O2）含量均最低，而其CAT酶活最高。相关性分析表明，幼苗鲜物质量、成苗率与SOD和POD活性以及MDA和活性氧含量均呈极显著负相关。综上所述，在盐胁迫下Fe3O4NPs浸种处理的番茄种子萌发和成苗依赖于Fe3O4NPs不同浓度的调控特征，即1 mg·L-1Fe3O4NPs浸种处理展示了进一步抑制的典型特征，其氧化胁迫加剧；而200 mg·L-1Fe3O4NPs浸种处理表现为促进萌发、成苗和壮苗的显著作用，与其抗氧化得到明显改善直接相关。
