2025年第62卷第2期文章目次
> 新视角与前沿
2025, 62(2):297-307.
DOI: 10.11766/trxb202412310519
摘要:
本文聚焦国家自然科学基金委员会地球科学部环境地球科学学科管理的土壤学3个二级申请代码（D0701环境土壤学、D0709基础土壤学、D0710土壤侵蚀与土壤肥力），对2024年度国家自然科学基金面上、青年科学基金、地区科学基金、国家杰出青年科学基金、优秀青年科学基金、重点等项目的申请、受理、评议、资助、研究队伍、关键词等情况进行了介绍与分析。
本文聚焦国家自然科学基金委员会地球科学部环境地球科学学科管理的土壤学3个二级申请代码（D0701环境土壤学、D0709基础土壤学、D0710土壤侵蚀与土壤肥力），对2024年度国家自然科学基金面上、青年科学基金、地区科学基金、国家杰出青年科学基金、优秀青年科学基金、重点等项目的申请、受理、评议、资助、研究队伍、关键词等情况进行了介绍与分析。
2025, 62(2):308-321.
DOI: 10.11766/trxb202405280211
摘要:
氮肥是粮食安全的重要保障，但过量施用会导致活性氮排放，造成严重的生态环境问题。在全面推动绿色发展的新时期，明确我国氮肥合理需求与化学氮肥减量路径对农业转型升级具有重要意义。本文综合分析了我国31种主要作物的产量潜力和氮素需求，并结合不同作物在优化管理下的氮素合理盈余水平，确定了我国在满足粮食安全和生态可持续发展要求下的氮肥合理需求。绿色发展背景下我国氮素养分合理需求总量为3 100万t，在不改变氮素投入结构的情况下，化学氮肥合理需求量为1 904万t，占总需求的61%。未来我国氮肥合理化应用调整路径应考虑氮肥定额、提高有机养分投入及替代比例、增加豆科作物种植比例提高生物固氮潜力，以及优化氮肥产品结构等方面。在此路径下，化学氮肥减量潜力为26%～53%。如在合理的氮素投入情况下（氮肥定额），通过提高有机养分替代比例到适宜水平40%，可将化学氮肥需求量下调至1 428万t N，减量潜力为44%。在此基础上，进一步提高豆科作物种植面积（增加大豆-玉米轮作比例），化学氮肥合理需求量可下调至1 360万t N，减量潜力为47%。最后，进一步通过优化氮肥产品结构，我国化学氮肥合理需求可进一步降低至1 213万t N，减量潜力达53%。本文对氮肥合理需求的评估和氮肥绿色发展路径的探索将有助于实施更科学的管理体系，并为我国氮肥产业升级提供科学支持。
氮肥是粮食安全的重要保障，但过量施用会导致活性氮排放，造成严重的生态环境问题。在全面推动绿色发展的新时期，明确我国氮肥合理需求与化学氮肥减量路径对农业转型升级具有重要意义。本文综合分析了我国31种主要作物的产量潜力和氮素需求，并结合不同作物在优化管理下的氮素合理盈余水平，确定了我国在满足粮食安全和生态可持续发展要求下的氮肥合理需求。绿色发展背景下我国氮素养分合理需求总量为3 100万t，在不改变氮素投入结构的情况下，化学氮肥合理需求量为1 904万t，占总需求的61%。未来我国氮肥合理化应用调整路径应考虑氮肥定额、提高有机养分投入及替代比例、增加豆科作物种植比例提高生物固氮潜力，以及优化氮肥产品结构等方面。在此路径下，化学氮肥减量潜力为26%～53%。如在合理的氮素投入情况下（氮肥定额），通过提高有机养分替代比例到适宜水平40%，可将化学氮肥需求量下调至1 428万t N，减量潜力为44%。在此基础上，进一步提高豆科作物种植面积（增加大豆-玉米轮作比例），化学氮肥合理需求量可下调至1 360万t N，减量潜力为47%。最后，进一步通过优化氮肥产品结构，我国化学氮肥合理需求可进一步降低至1 213万t N，减量潜力达53%。本文对氮肥合理需求的评估和氮肥绿色发展路径的探索将有助于实施更科学的管理体系，并为我国氮肥产业升级提供科学支持。
> 综述与评论
2025, 62(2):322-333.
DOI: 10.11766/trxb202312120526
摘要:
崩岗是我国南方红壤丘陵区特有的土壤侵蚀地貌，由水力和重力共同作用形成。崩岗侵蚀破坏土地资源，影响农业生产，严重阻碍社会经济的可持续发展。崩岗侵蚀调查旨在明确区域水土流失现状，掌握崩岗的基本信息，有利于科学制定南方红壤丘陵区水土保持措施策略。本文聚焦于崩岗调查方法，从发生区域、组成要素介绍崩岗个体调查的方法，并结合崩岗侵蚀的影响因素阐述调查内容，在此基础上梳理崩岗监测技术、风险评估方法及防治措施。探明崩岗侵蚀研究方法和技术对土壤侵蚀防治有重要意义，也可为类似侵蚀地貌的研究提供样本。
崩岗是我国南方红壤丘陵区特有的土壤侵蚀地貌，由水力和重力共同作用形成。崩岗侵蚀破坏土地资源，影响农业生产，严重阻碍社会经济的可持续发展。崩岗侵蚀调查旨在明确区域水土流失现状，掌握崩岗的基本信息，有利于科学制定南方红壤丘陵区水土保持措施策略。本文聚焦于崩岗调查方法，从发生区域、组成要素介绍崩岗个体调查的方法，并结合崩岗侵蚀的影响因素阐述调查内容，在此基础上梳理崩岗监测技术、风险评估方法及防治措施。探明崩岗侵蚀研究方法和技术对土壤侵蚀防治有重要意义，也可为类似侵蚀地貌的研究提供样本。
2025, 62(2):334-347.
DOI: 10.11766/trxb202404140154
摘要:
有机磷作为土壤磷库的重要组成部分，其矿化过程在全球磷循环中发挥着重要作用，深入理解土壤有机磷矿化过程有助于陆地生态系统中磷的高效利用与管理。土壤有机磷矿化机制主要关注由能量需求驱动的微生物对有机质氧化的生物矿化，以及植物对磷养分需求驱动的磷酸酶介导有机磷水解的生化矿化。近年来，非生物矿化尤其是矿物表面催化水解矿化机制及其作用也越来越受到重视。土壤生态系统中的碳和氮等生源要素与土壤有机磷矿化密切相关，其中碳通过有效驱动微生物对有机磷进行矿化，而氮则通过酶代谢的方式实现，二者相互作用，深刻影响土壤有机磷矿化过程。此外，不同农艺措施（如施肥方式、耕作方式、施用生物炭等）、土壤理化性质（如pH、温度、土壤含水量、土壤通气状况等）、微生物生物量、土壤CO2浓度、植被、污染物等诸多因素均会影响土壤有机磷矿化并产生相应的环境生态效应。本文综述了土壤有机磷矿化研究进展，归纳了有机磷矿化的土壤过程、影响因素和调控途径，并提出了当前存在的问题与未来展望。
有机磷作为土壤磷库的重要组成部分，其矿化过程在全球磷循环中发挥着重要作用，深入理解土壤有机磷矿化过程有助于陆地生态系统中磷的高效利用与管理。土壤有机磷矿化机制主要关注由能量需求驱动的微生物对有机质氧化的生物矿化，以及植物对磷养分需求驱动的磷酸酶介导有机磷水解的生化矿化。近年来，非生物矿化尤其是矿物表面催化水解矿化机制及其作用也越来越受到重视。土壤生态系统中的碳和氮等生源要素与土壤有机磷矿化密切相关，其中碳通过有效驱动微生物对有机磷进行矿化，而氮则通过酶代谢的方式实现，二者相互作用，深刻影响土壤有机磷矿化过程。此外，不同农艺措施（如施肥方式、耕作方式、施用生物炭等）、土壤理化性质（如pH、温度、土壤含水量、土壤通气状况等）、微生物生物量、土壤CO2浓度、植被、污染物等诸多因素均会影响土壤有机磷矿化并产生相应的环境生态效应。本文综述了土壤有机磷矿化研究进展，归纳了有机磷矿化的土壤过程、影响因素和调控途径，并提出了当前存在的问题与未来展望。
> 研究论文
2025, 62(2):348-361.
DOI: 10.11766/trxb202402030056
摘要:
通过数字土壤制图获取更高精度的土壤类型空间分布，对于人们合理利用土地资源具有重要意义。本研究基于实地采样点根据母质类型筛选环境因子，并使用随机森林，土壤景观推理模型方法（Soil-land Inference Model，SoLIM）、K邻近算法（K-Nearest Neighbor，KNN）等三种不同制图方法分别分区建模，得到制图结果后合并形成全域土壤类型空间分布图，继而，使用FP-Growth算法挖掘环境因子内部关联关系（频繁项集），分别将其与上述三种制图结果结合，再次推理土壤类型空间分布。制图结果显示：（1）按母质类型分开制图的效果和精度均较母质一起制图时好，且土壤类型空间分布的推理也更加合理。（2）随机森林与频繁项集结合制图在本研究中精度最高，为70.73%，且与另外两种结合方法推理的土壤类型空间分布也有一定的相似性，通过对比分析能够确定研究区土种类型的空间分布。（3）与频繁项集结合后，三种方法的制图精度和Kappa系数均有提升，提升最多的为KNN方法（分别提升9.76%，11.70%），最少的为随机森林方法（分别提升4.88%，5.85%），验证了本文设计结合方法的有效性。本研究主要进行了两方面探究，一方面探究了母质对环境因子筛选的影响，为数字土壤制图的因子筛选提供参考；另一方面通过将频繁项集与不同制图方法相结合为数字土壤制图提供了新的方法和思路，同时也为关联关系的信息化应用提供了参考。
通过数字土壤制图获取更高精度的土壤类型空间分布，对于人们合理利用土地资源具有重要意义。本研究基于实地采样点根据母质类型筛选环境因子，并使用随机森林，土壤景观推理模型方法（Soil-land Inference Model，SoLIM）、K邻近算法（K-Nearest Neighbor，KNN）等三种不同制图方法分别分区建模，得到制图结果后合并形成全域土壤类型空间分布图，继而，使用FP-Growth算法挖掘环境因子内部关联关系（频繁项集），分别将其与上述三种制图结果结合，再次推理土壤类型空间分布。制图结果显示：（1）按母质类型分开制图的效果和精度均较母质一起制图时好，且土壤类型空间分布的推理也更加合理。（2）随机森林与频繁项集结合制图在本研究中精度最高，为70.73%，且与另外两种结合方法推理的土壤类型空间分布也有一定的相似性，通过对比分析能够确定研究区土种类型的空间分布。（3）与频繁项集结合后，三种方法的制图精度和Kappa系数均有提升，提升最多的为KNN方法（分别提升9.76%，11.70%），最少的为随机森林方法（分别提升4.88%，5.85%），验证了本文设计结合方法的有效性。本研究主要进行了两方面探究，一方面探究了母质对环境因子筛选的影响，为数字土壤制图的因子筛选提供参考；另一方面通过将频繁项集与不同制图方法相结合为数字土壤制图提供了新的方法和思路，同时也为关联关系的信息化应用提供了参考。
2025, 62(2):362-374.
DOI: 10.11766/trxb202311070459
摘要:
白浆层是白浆土土体内的主要障碍层次，其埋深与厚度显著影响作物生长。本文通过野外调查并结合文献检索获取不同区域白浆层的埋深与厚度数据，基于经典统计学与地统计学方法，研究了三江平原东南部（鸡东县、密山市、虎林市、宝清县）白浆层埋深与厚度的空间分布及驱动因素（气候因子、地形因子、土壤矿物和人为因素等）。结果表明：（1）白浆层埋深平均为23.7 cm，自西南向东北呈现逐渐变深的趋势（13～37 cm）；厚度平均为18.5 cm，自西南向东北逐渐增加（8～35 cm），局部区域埋深与厚度呈相反规律。（2）白浆层埋深主要受到人为耕作方式的影响，翻耕相较于旋耕显著增加了白浆层埋深。（3）白浆层厚度与海拔（r=-0.355，P<0.01）、年均蒸发量（r=–0.441，P<0.01）、年均气温（r=–0.273，P<0.05）和黏粒矿物蒙脱石（r=–0.432，P<0.01）呈负相关，与年均降水（r=0.463，P<0.01）、年均湿润指数（r=0.461，P<0.01）和粗粒水云母（r=0.446，P<0.01）、石英（r=0.321，P<0.05）呈正相关。三江平原白浆土白浆层埋深与耕作方式有关，厚度主要受到气象、地形和土壤矿物等因素的共同作用，形成了“西南部浅而薄，东北部深而厚”的空间分布格局。
白浆层是白浆土土体内的主要障碍层次，其埋深与厚度显著影响作物生长。本文通过野外调查并结合文献检索获取不同区域白浆层的埋深与厚度数据，基于经典统计学与地统计学方法，研究了三江平原东南部（鸡东县、密山市、虎林市、宝清县）白浆层埋深与厚度的空间分布及驱动因素（气候因子、地形因子、土壤矿物和人为因素等）。结果表明：（1）白浆层埋深平均为23.7 cm，自西南向东北呈现逐渐变深的趋势（13～37 cm）；厚度平均为18.5 cm，自西南向东北逐渐增加（8～35 cm），局部区域埋深与厚度呈相反规律。（2）白浆层埋深主要受到人为耕作方式的影响，翻耕相较于旋耕显著增加了白浆层埋深。（3）白浆层厚度与海拔（r=-0.355，P<0.01）、年均蒸发量（r=–0.441，P<0.01）、年均气温（r=–0.273，P<0.05）和黏粒矿物蒙脱石（r=–0.432，P<0.01）呈负相关，与年均降水（r=0.463，P<0.01）、年均湿润指数（r=0.461，P<0.01）和粗粒水云母（r=0.446，P<0.01）、石英（r=0.321，P<0.05）呈正相关。三江平原白浆土白浆层埋深与耕作方式有关，厚度主要受到气象、地形和土壤矿物等因素的共同作用，形成了“西南部浅而薄，东北部深而厚”的空间分布格局。
2025, 62(2):375-387.
DOI: 10.11766/trxb202401310052
摘要:
为优选培肥改良砂姜黑土的秸秆还田方式，该研究基于砂姜黑土连续6年耕作与秸秆还田定位试验，结合高分辨率X射线CT技术（XCT）和机器学习方法，探究不同秸秆还田方式（免耕还田、旋耕还田、深翻还田）对不同土层（0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm）6～8 mm团聚体内颗粒有机质（particulate organic matter，POM）（包括新鲜残体和旧POM）空间分布及其孔隙特征的影响。研究结果表明：整体而言，三种秸秆还田处理下各土层中团聚体内POM以新鲜残体为主，占76.4%～87.0%；免耕还田处理下0～10 cm土层团聚体存在大量POM，其中新鲜残体和旧POM分布在连通性孔隙中的比例分别为0.788和0.569；深翻还田处理下20～40 cm土层团聚体POM体积密度较高，新鲜残体和旧POM分布在连通性孔隙中的比例分别为0.729和0.536。与旋耕还田相比，免耕还田使0～10 cm土层中团聚体内总POM和新鲜残体体积密度分别提高了54.4%和56.7%（P < 0.05）；然而，在10～20 cm土层中，三种还田方式下新鲜残体和旧POM体积密度及其在连通性孔隙中的分布无显著性差异（P> 0.05）；在20～40 cm土层中，与旋耕还田相比，深翻还田使总POM体积密度分别显著提高了2.78倍，其中新鲜残体和旧POM体积密度分别提高了3.10倍和1.72倍，同时显著提高了团聚体孔隙度（>16 μm）、连通孔隙度（P < 0.05）。综上所述，新鲜残体构成了POM主要成分，在免耕还田表层（0～10 cm）和深翻还田深层（20～40 cm）土壤中，团聚体内POM体积密度提升主要以通过新鲜残体体积密度显著增加实现的，连通性孔隙是新鲜残体累积和分解转化的重要场所。本研究认为深翻还田有利于深层（20～40 cm）土壤团聚体连通性孔隙形成和POM累积，对农田土壤质量提升和土壤固碳具有重要意义。
为优选培肥改良砂姜黑土的秸秆还田方式，该研究基于砂姜黑土连续6年耕作与秸秆还田定位试验，结合高分辨率X射线CT技术（XCT）和机器学习方法，探究不同秸秆还田方式（免耕还田、旋耕还田、深翻还田）对不同土层（0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm）6～8 mm团聚体内颗粒有机质（particulate organic matter，POM）（包括新鲜残体和旧POM）空间分布及其孔隙特征的影响。研究结果表明：整体而言，三种秸秆还田处理下各土层中团聚体内POM以新鲜残体为主，占76.4%～87.0%；免耕还田处理下0～10 cm土层团聚体存在大量POM，其中新鲜残体和旧POM分布在连通性孔隙中的比例分别为0.788和0.569；深翻还田处理下20～40 cm土层团聚体POM体积密度较高，新鲜残体和旧POM分布在连通性孔隙中的比例分别为0.729和0.536。与旋耕还田相比，免耕还田使0～10 cm土层中团聚体内总POM和新鲜残体体积密度分别提高了54.4%和56.7%（P < 0.05）；然而，在10～20 cm土层中，三种还田方式下新鲜残体和旧POM体积密度及其在连通性孔隙中的分布无显著性差异（P> 0.05）；在20～40 cm土层中，与旋耕还田相比，深翻还田使总POM体积密度分别显著提高了2.78倍，其中新鲜残体和旧POM体积密度分别提高了3.10倍和1.72倍，同时显著提高了团聚体孔隙度（>16 μm）、连通孔隙度（P < 0.05）。综上所述，新鲜残体构成了POM主要成分，在免耕还田表层（0～10 cm）和深翻还田深层（20～40 cm）土壤中，团聚体内POM体积密度提升主要以通过新鲜残体体积密度显著增加实现的，连通性孔隙是新鲜残体累积和分解转化的重要场所。本研究认为深翻还田有利于深层（20～40 cm）土壤团聚体连通性孔隙形成和POM累积，对农田土壤质量提升和土壤固碳具有重要意义。
2025, 62(2):388-399.
DOI: 10.11766/trxb202309060360
摘要:
苏打盐碱土集中分布于我国东北松嫩平原西部，长期以来人们在苏打盐碱地治理中采用了多种物料或措施进行土壤改良，也取得了较好的改良效果。然而，这些改良措施多是定点的单一评估，缺少不同改良剂多点位的综合比较。为此本研究利用Meta分析，从近30年有关苏打盐碱土改良报道的589篇文献中遴选出符合条件的854组相关数据，综合量化评估了石膏类改良剂、生物炭和混合改良剂（2种及2种以上改良物料配施）对苏打盐碱土的改良效果，采用随机森林方法解析了影响不同改良剂改良效果的因素。结果表明，石膏类改良剂、生物炭和混合改良剂在稻田上施用后土壤碱度分别降低21.5%、19.6%和37.0%，改良效果显著，改良剂之间差异不显著；生物炭对土壤养分含量提升效果最佳（47.8%），石膏类改良剂相对最低（26.4%）。三种改良剂多用于中、重度苏打盐碱土表层（0～20 cm）土壤改良，其施用量和施用年限对土壤改良效果存在差异。改良剂施用量是影响石膏类改良剂、生物炭和混合改良剂降低土壤碱度和盐分效果的主要因素。石膏类改良剂主要作用原理是降低土壤碱度，进而间接提升土壤养分和促进作物生长，生物炭和混合改良剂兼具降低土壤碱度和直接提供土壤养分的作用。土壤改良剂在选择使用上不仅要考虑用量，种植作物类型、改良剂成本、作用效果持久性以及环境安全性问题也是重要的参考因素。
苏打盐碱土集中分布于我国东北松嫩平原西部，长期以来人们在苏打盐碱地治理中采用了多种物料或措施进行土壤改良，也取得了较好的改良效果。然而，这些改良措施多是定点的单一评估，缺少不同改良剂多点位的综合比较。为此本研究利用Meta分析，从近30年有关苏打盐碱土改良报道的589篇文献中遴选出符合条件的854组相关数据，综合量化评估了石膏类改良剂、生物炭和混合改良剂（2种及2种以上改良物料配施）对苏打盐碱土的改良效果，采用随机森林方法解析了影响不同改良剂改良效果的因素。结果表明，石膏类改良剂、生物炭和混合改良剂在稻田上施用后土壤碱度分别降低21.5%、19.6%和37.0%，改良效果显著，改良剂之间差异不显著；生物炭对土壤养分含量提升效果最佳（47.8%），石膏类改良剂相对最低（26.4%）。三种改良剂多用于中、重度苏打盐碱土表层（0～20 cm）土壤改良，其施用量和施用年限对土壤改良效果存在差异。改良剂施用量是影响石膏类改良剂、生物炭和混合改良剂降低土壤碱度和盐分效果的主要因素。石膏类改良剂主要作用原理是降低土壤碱度，进而间接提升土壤养分和促进作物生长，生物炭和混合改良剂兼具降低土壤碱度和直接提供土壤养分的作用。土壤改良剂在选择使用上不仅要考虑用量，种植作物类型、改良剂成本、作用效果持久性以及环境安全性问题也是重要的参考因素。
2025, 62(2):400-410.
DOI: 10.11766/trxb202311050456
摘要:
为了准确评估土壤改良剂施用对中国酸性土壤的降酸培肥效果，对127篇已发表的相关文献进行了Meta分析，明确了酸性土壤改良剂施用对土壤酸度、土壤肥力和作物产量的影响。结果显示：改良剂在极强酸性土壤（pH≤4.5）中的降酸效果最好，施用后土壤pH增幅达14.39%，土壤交换性铝和交换性酸的削减率分别为68.61%和69.90%。改良剂本身的pH和碱度是影响改良剂降酸效果的主要因素，其中以石灰类改良剂降酸效果最好，施用后土壤pH增加18%，交换性酸减少75.81%。改良剂本身的养分含量和施用量是影响改良剂培肥土壤的主要因素，其中有机肥类改良剂施用对土壤速效氮、有效磷的提升效果最好（分别为60.16%和135.30%），生物质炭类改良剂对土壤速效钾和有机质的提升效果最好（达75.52%和76.02%）。施用改良剂通过降低土壤酸度、增加土壤肥力达到增产的效果，其中以生物质炭类改良剂的增产效果最好（达78.23%）。综上，对于强酸性土壤建议施用石灰、高碱度生物质炭等高pH、高碱度改良剂；对于酸性且有机质含量较低的土壤建议施用高碱度有机肥、生物质炭等改良剂；对于酸性且有机质含量较高的土壤建议施用生物质炭、矿物类改良剂；而对于弱酸性土壤，建议施用普通有机肥。未来有必要进一步加强无机类和有机类改良剂的配合施用研究，以此获得较好的酸性土壤改良效果。
为了准确评估土壤改良剂施用对中国酸性土壤的降酸培肥效果，对127篇已发表的相关文献进行了Meta分析，明确了酸性土壤改良剂施用对土壤酸度、土壤肥力和作物产量的影响。结果显示：改良剂在极强酸性土壤（pH≤4.5）中的降酸效果最好，施用后土壤pH增幅达14.39%，土壤交换性铝和交换性酸的削减率分别为68.61%和69.90%。改良剂本身的pH和碱度是影响改良剂降酸效果的主要因素，其中以石灰类改良剂降酸效果最好，施用后土壤pH增加18%，交换性酸减少75.81%。改良剂本身的养分含量和施用量是影响改良剂培肥土壤的主要因素，其中有机肥类改良剂施用对土壤速效氮、有效磷的提升效果最好（分别为60.16%和135.30%），生物质炭类改良剂对土壤速效钾和有机质的提升效果最好（达75.52%和76.02%）。施用改良剂通过降低土壤酸度、增加土壤肥力达到增产的效果，其中以生物质炭类改良剂的增产效果最好（达78.23%）。综上，对于强酸性土壤建议施用石灰、高碱度生物质炭等高pH、高碱度改良剂；对于酸性且有机质含量较低的土壤建议施用高碱度有机肥、生物质炭等改良剂；对于酸性且有机质含量较高的土壤建议施用生物质炭、矿物类改良剂；而对于弱酸性土壤，建议施用普通有机肥。未来有必要进一步加强无机类和有机类改良剂的配合施用研究，以此获得较好的酸性土壤改良效果。
2025, 62(2):411-421.
DOI: 10.11766/trxb202401040012
摘要:
降雨会改变崩壁土壤中水分的运移进而影响土壤颗粒表面的离子界面反应，同时大量雨水积累对下覆土层产生的极高渗透压力会导致土壤侵蚀。本研究以安溪县典型崩岗的崩壁红土层为研究对象，利用不同价态和浓度的离子溶液来调控土壤颗粒表面的离子界面反应，分析其对崩壁红土层渗压特性的影响。结果表明：离子界面反应下土壤的渗压过程受土壤中离子价态和浓度的影响主要体现在其改变土壤内力进而影响土壤孔隙状况。K+和Mg2+分别降低和提高土壤的渗透系数和孔隙比，土壤渗透系数与电解质浓度间存在良好的单指数递增关系，各级固结压力下的拟合方程均可表达为：k=ae–x/t+b，R2>0.845，P<0.1。
降雨会改变崩壁土壤中水分的运移进而影响土壤颗粒表面的离子界面反应，同时大量雨水积累对下覆土层产生的极高渗透压力会导致土壤侵蚀。本研究以安溪县典型崩岗的崩壁红土层为研究对象，利用不同价态和浓度的离子溶液来调控土壤颗粒表面的离子界面反应，分析其对崩壁红土层渗压特性的影响。结果表明：离子界面反应下土壤的渗压过程受土壤中离子价态和浓度的影响主要体现在其改变土壤内力进而影响土壤孔隙状况。K+和Mg2+分别降低和提高土壤的渗透系数和孔隙比，土壤渗透系数与电解质浓度间存在良好的单指数递增关系，各级固结压力下的拟合方程均可表达为：k=ae–x/t+b，R2>0.845，P<0.1。
2025, 62(2):422-435.
DOI: 10.11766/trxb202311080466
摘要:
自然土壤通常是多种胶体和多种电解质同时并存的，然而已有的土壤胶体凝聚研究大多在单一电解质和单一胶体条件下进行。利用动态光散射（DLS）技术，系统研究了混合电解质条件下“蒙脱石（Mont）-胡敏酸（HA）”混合胶体的凝聚动力学过程。结果表明：（1）在混合电解质条件下，无论是单一胶体还是混合胶体，实验仅观察到一个临界凝聚浓度（CCC），这表明混合电解质中两种阳离子共同作用于胶体的凝聚。（2）虽然混合电解质体系中两种阳离子共同作用于胶体凝聚，但从胶体凝聚速率、CCC或凝聚活化能可以发现，竞争吸附能力强的那种离子在凝聚中起决定性作用。例如，在99%Mont+1%HA混合胶体体系中，Na+K混合体系的CCC（97.41 mmol·L–1）非常接近K+单独存在的CCC（94.91 mmol·L–1），表明Na+在此混合胶体凝聚中的作用几乎可以忽略，即在Na+K混合体系中K+对胶体凝聚起决定性作用。（3）增加HA的含量显著提高了混合胶体的稳定性，导致需要更高的电解质浓度才能引发胶体凝聚。该效应可归因于HA的加入增加了有机/无机复合胶体颗粒的表面电荷密度，进而增强了颗粒之间的静电排斥力。本研究的科学发现对于进一步揭示土壤有机-无机复合体的形成机制具有指导意义。
自然土壤通常是多种胶体和多种电解质同时并存的，然而已有的土壤胶体凝聚研究大多在单一电解质和单一胶体条件下进行。利用动态光散射（DLS）技术，系统研究了混合电解质条件下“蒙脱石（Mont）-胡敏酸（HA）”混合胶体的凝聚动力学过程。结果表明：（1）在混合电解质条件下，无论是单一胶体还是混合胶体，实验仅观察到一个临界凝聚浓度（CCC），这表明混合电解质中两种阳离子共同作用于胶体的凝聚。（2）虽然混合电解质体系中两种阳离子共同作用于胶体凝聚，但从胶体凝聚速率、CCC或凝聚活化能可以发现，竞争吸附能力强的那种离子在凝聚中起决定性作用。例如，在99%Mont+1%HA混合胶体体系中，Na+K混合体系的CCC（97.41 mmol·L–1）非常接近K+单独存在的CCC（94.91 mmol·L–1），表明Na+在此混合胶体凝聚中的作用几乎可以忽略，即在Na+K混合体系中K+对胶体凝聚起决定性作用。（3）增加HA的含量显著提高了混合胶体的稳定性，导致需要更高的电解质浓度才能引发胶体凝聚。该效应可归因于HA的加入增加了有机/无机复合胶体颗粒的表面电荷密度，进而增强了颗粒之间的静电排斥力。本研究的科学发现对于进一步揭示土壤有机-无机复合体的形成机制具有指导意义。
2025, 62(2):436-447.
DOI: 10.11766/trxb202401150028
摘要:
土壤环境中普遍存在的胶体物质深刻地影响着污染物在土壤和地下水中迁移转化，而微塑料作为一种新兴的污染物，其对胶体及胶体协同污染物运移的影响尚不明确。为此，以聚苯乙烯（Polystyrene，PS）微塑料为研究对象，采用室内砂柱实验，结合沉降实验及傅里叶红外光谱（Fourier transform infrared spectroscopy，FTIR）等手段，探讨微塑料对土壤胶体、铜（Cu2+）及其共运移的影响机制。结果表明，PS通过与土壤胶体异质聚集、竞争多孔介质表面沉积位点及空间位阻作用，促进了土壤胶体的迁移，且在Cu2+存在时，促进作用更显著。与土壤胶体相比，低浓度低吸附性的PS对Cu2+迁移的影响不明显，83.47%的Cu2+以溶解态的形式迁移，而土壤胶体作用下35.25%的Cu2+以胶体态的形式迁移。PS虽然增强了土壤胶体的移动性，但是降低了其对Cu2+的吸附，促进了溶解态Cu2+的迁移，对总Cu的出流浓度没有显著影响。此外，PS的移动性也受到土壤胶体和Cu2+的影响。总体而言，土壤环境中的微塑料不仅直接与Cu2+相互作用，而且还可以改变土壤胶体的性质，胶体性质的改变可能是微塑料影响Cu环境行为的主要原因。
土壤环境中普遍存在的胶体物质深刻地影响着污染物在土壤和地下水中迁移转化，而微塑料作为一种新兴的污染物，其对胶体及胶体协同污染物运移的影响尚不明确。为此，以聚苯乙烯（Polystyrene，PS）微塑料为研究对象，采用室内砂柱实验，结合沉降实验及傅里叶红外光谱（Fourier transform infrared spectroscopy，FTIR）等手段，探讨微塑料对土壤胶体、铜（Cu2+）及其共运移的影响机制。结果表明，PS通过与土壤胶体异质聚集、竞争多孔介质表面沉积位点及空间位阻作用，促进了土壤胶体的迁移，且在Cu2+存在时，促进作用更显著。与土壤胶体相比，低浓度低吸附性的PS对Cu2+迁移的影响不明显，83.47%的Cu2+以溶解态的形式迁移，而土壤胶体作用下35.25%的Cu2+以胶体态的形式迁移。PS虽然增强了土壤胶体的移动性，但是降低了其对Cu2+的吸附，促进了溶解态Cu2+的迁移，对总Cu的出流浓度没有显著影响。此外，PS的移动性也受到土壤胶体和Cu2+的影响。总体而言，土壤环境中的微塑料不仅直接与Cu2+相互作用，而且还可以改变土壤胶体的性质，胶体性质的改变可能是微塑料影响Cu环境行为的主要原因。
2025, 62(2):448-458.
DOI: 10.11766/trxb202312090523
摘要:
污染场地原位化学氧化修复技术（ISCO）的环境足迹评估对推动绿色可持续修复具有重要的科研价值与实践意义。以华北某氯代烃污染场地为研究对象，地下水ISCO修复分为材料消耗、运输过程、修复过程和样品测试四个环节，采用SiteWiseTM工具开展环境足迹评估。结果表明，采用ISCO技术修复7.38万m3污染含水层，温室气体（GHG）排放1 261 t CO2-eq、总能耗16 876 GJ、硫氧化物（SOx）排放4 096 kg、氮氧化物（NOx）排放2 678 kg、可吸入颗粒物（PM10）排放912 kg，其环境足迹主要来自材料过硫酸钠和氢氧化钠的使用，施工电能消耗造成了较高的大气污染物排放。蒙特卡洛分析结果表明，温室气体排放量的变异系数低于10%，不确定性来源主要包括ISCO冗余设计以及国内外机械效率和排放因子等方面差别较大。SiteWiseTM工具对中国污染场地ISCO修复工程的环境足迹评估具有参考价值，未来研究工作中应考虑机械类型与效率、排放因子和计量单位等进行本土化更新，以更适用于我国污染场地环境足迹评估工作。
污染场地原位化学氧化修复技术（ISCO）的环境足迹评估对推动绿色可持续修复具有重要的科研价值与实践意义。以华北某氯代烃污染场地为研究对象，地下水ISCO修复分为材料消耗、运输过程、修复过程和样品测试四个环节，采用SiteWiseTM工具开展环境足迹评估。结果表明，采用ISCO技术修复7.38万m3污染含水层，温室气体（GHG）排放1 261 t CO2-eq、总能耗16 876 GJ、硫氧化物（SOx）排放4 096 kg、氮氧化物（NOx）排放2 678 kg、可吸入颗粒物（PM10）排放912 kg，其环境足迹主要来自材料过硫酸钠和氢氧化钠的使用，施工电能消耗造成了较高的大气污染物排放。蒙特卡洛分析结果表明，温室气体排放量的变异系数低于10%，不确定性来源主要包括ISCO冗余设计以及国内外机械效率和排放因子等方面差别较大。SiteWiseTM工具对中国污染场地ISCO修复工程的环境足迹评估具有参考价值，未来研究工作中应考虑机械类型与效率、排放因子和计量单位等进行本土化更新，以更适用于我国污染场地环境足迹评估工作。
2025, 62(2):459-471.
DOI: 10.11766/trxb202312170531
摘要:
探讨了通过不同加工方法获得的两种天然腐殖质改性材料在滴灌条件下对玉米生长的影响。首先，通过元素分析、扫描电镜和傅里叶变换红外光谱等手段分析了天然腐殖质材料砂磨液（M1）和全水溶硝基腐殖酸钾（M2）的物理和化学特性，然后在田间试验中，通过滴灌施用不同浓度（0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0 g·L–1）和用量（650、1 300、1 950 L·hm–2）的两种材料，研究了玉米植株的株高、生物量和产量的变化趋势。结果表明：1）M1和M2在化学组成和微观结构方面有显著区别。M1的分子量较高，结构复杂；M2的分子量较低，但腐殖质活性组分含量更高。2）尽管施用M1和M2对玉米株高的影响不明显，但却显著提升了玉米的生物量和产量。特别是M2，当其浓度为1.0 g·L–1、用量为1 300或1 950 L·hm–2时，玉米植株的生物量较CK分别显著增加40.11%、40.74%，产量较CK分别显著增加25.75%、27.45%。总体而言，滴灌施用M1和M2两种材料均能有效促进玉米生长，其中M2在相同条件下表现出更大的生长潜力。综合成本等因素，建议在田间施用M2，浓度为1.0 g·L–1、用量为1 300 L·hm–2的组合。本研究为农业生产提供了新的视角和实践依据。
探讨了通过不同加工方法获得的两种天然腐殖质改性材料在滴灌条件下对玉米生长的影响。首先，通过元素分析、扫描电镜和傅里叶变换红外光谱等手段分析了天然腐殖质材料砂磨液（M1）和全水溶硝基腐殖酸钾（M2）的物理和化学特性，然后在田间试验中，通过滴灌施用不同浓度（0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0 g·L–1）和用量（650、1 300、1 950 L·hm–2）的两种材料，研究了玉米植株的株高、生物量和产量的变化趋势。结果表明：1）M1和M2在化学组成和微观结构方面有显著区别。M1的分子量较高，结构复杂；M2的分子量较低，但腐殖质活性组分含量更高。2）尽管施用M1和M2对玉米株高的影响不明显，但却显著提升了玉米的生物量和产量。特别是M2，当其浓度为1.0 g·L–1、用量为1 300或1 950 L·hm–2时，玉米植株的生物量较CK分别显著增加40.11%、40.74%，产量较CK分别显著增加25.75%、27.45%。总体而言，滴灌施用M1和M2两种材料均能有效促进玉米生长，其中M2在相同条件下表现出更大的生长潜力。综合成本等因素，建议在田间施用M2，浓度为1.0 g·L–1、用量为1 300 L·hm–2的组合。本研究为农业生产提供了新的视角和实践依据。
2025, 62(2):472-483.
DOI: 10.11766/trxb202311180483
摘要:
油菜是我国最重要的油料作物之一，探明我国冬油菜主产区不同镁肥品种对油菜籽产量和品质的影响，可为油菜生产中镁肥的合理施用提供理论依据。于2019—2020年在我国冬油菜主要种植区开展56个镁肥品种田间试验，设置不施镁（CK）、施用硫酸镁（MgSO4·H2O，用量45 kg·hm–2（以MgO计，下同），表示为MgSO4）和施用氯化镁（MgCl2，用量45 kg·hm–2，表示为MgCl2）3个处理，分析两种镁肥对油菜籽产量、产量构成因子、镁吸收量、部分油菜籽品质指标和脂肪酸组分的影响。结果表明，施MgSO4和MgCl2均显著提高油菜籽产量，增产率分别为14.1%和11.8%。施镁主要通过增加油菜单株角果数和每角粒数来提高籽粒产量。土壤镁含量是限制施镁增产效果的主要因素，土壤硫含量对增产效果的影响较小。施镁提高了油菜各部位镁含量和镁累积量，显著改善了油菜籽品质，油脂、油酸和亚油酸的含量较CK处理分别提高了5.5%和4.8%（MgSO4和MgCl2处理，下同）、8.3%和7.7%、7.8%和11.4%，降低了硬脂酸、棕榈酸和芥酸的含量4.60%和26.1%（MgSO4和MgCl2处理，下同）、7.5%和13.9%、33.2%和24.1%。虽然MgSO4处理显著增加了硫甙含量，但其低于国家规定的双低油菜食用菜籽油和饲用饼粕的限量。可见，在我国冬油主产区施用MgSO4和MgCl2均有显著的增产提质效果，且MgSO4的效果略优于MgCl2。
油菜是我国最重要的油料作物之一，探明我国冬油菜主产区不同镁肥品种对油菜籽产量和品质的影响，可为油菜生产中镁肥的合理施用提供理论依据。于2019—2020年在我国冬油菜主要种植区开展56个镁肥品种田间试验，设置不施镁（CK）、施用硫酸镁（MgSO4·H2O，用量45 kg·hm–2（以MgO计，下同），表示为MgSO4）和施用氯化镁（MgCl2，用量45 kg·hm–2，表示为MgCl2）3个处理，分析两种镁肥对油菜籽产量、产量构成因子、镁吸收量、部分油菜籽品质指标和脂肪酸组分的影响。结果表明，施MgSO4和MgCl2均显著提高油菜籽产量，增产率分别为14.1%和11.8%。施镁主要通过增加油菜单株角果数和每角粒数来提高籽粒产量。土壤镁含量是限制施镁增产效果的主要因素，土壤硫含量对增产效果的影响较小。施镁提高了油菜各部位镁含量和镁累积量，显著改善了油菜籽品质，油脂、油酸和亚油酸的含量较CK处理分别提高了5.5%和4.8%（MgSO4和MgCl2处理，下同）、8.3%和7.7%、7.8%和11.4%，降低了硬脂酸、棕榈酸和芥酸的含量4.60%和26.1%（MgSO4和MgCl2处理，下同）、7.5%和13.9%、33.2%和24.1%。虽然MgSO4处理显著增加了硫甙含量，但其低于国家规定的双低油菜食用菜籽油和饲用饼粕的限量。可见，在我国冬油主产区施用MgSO4和MgCl2均有显著的增产提质效果，且MgSO4的效果略优于MgCl2。
2025, 62(2):484-494.
DOI: 10.11766/trxb202312010505
摘要:
土壤气体CO2浓度常高于大气，目前土壤有机碳矿化相关研究多在大气或模拟大气CO2浓度增加条件下展开，可能导致研究结果与土壤剖面实际有机碳矿化过程有所偏差，土壤中高浓度CO2如何影响有机碳矿化尚不清楚。采用室内培养试验，设置CK（400 µmol·mol–1，大气水平）、800、2 000、4 000、6 000和 8 000 µmol·mol–16个CO2浓度梯度，研究不同浓度CO2对土壤有机碳矿化的影响。结果表明：1）土壤中高浓度CO2（2 000～8 000 µmol·mol–1）显著抑制土壤有机碳矿化，矿化速率降低6.27%～45.61%，累积矿化量降低1.72%～40.82%；2）土壤中较低浓度的CO2（800 µmol·mol–1）显著促进土壤有机碳矿化，矿化速率增加4.26%～16.75%，累积矿化量增加17.37%～48.43%；3）土壤中CO2浓度影响了活性有机碳组分的含量，在一定CO2浓度范围内，土壤微生物生物量碳（MBC）含量较CK显著增加，可溶性有机碳（DOC）含量较CK显著降低，易氧化有机碳（EOC）含量变化不显著；4）CO2浓度与有机碳矿化特征、EOC显著负相关，与DOC显著正相关，与MBC无显著相关性；5）在温湿度适宜条件下，CO2浓度对土壤有机碳累积矿化量贡献率达22.93%。综上，高浓度CO2通过影响土壤有机碳易利用性碳源，显著抑制了土壤有机碳矿化，可能是维持土壤有机碳稳定的重要因素之一。
土壤气体CO2浓度常高于大气，目前土壤有机碳矿化相关研究多在大气或模拟大气CO2浓度增加条件下展开，可能导致研究结果与土壤剖面实际有机碳矿化过程有所偏差，土壤中高浓度CO2如何影响有机碳矿化尚不清楚。采用室内培养试验，设置CK（400 µmol·mol–1，大气水平）、800、2 000、4 000、6 000和 8 000 µmol·mol–16个CO2浓度梯度，研究不同浓度CO2对土壤有机碳矿化的影响。结果表明：1）土壤中高浓度CO2（2 000～8 000 µmol·mol–1）显著抑制土壤有机碳矿化，矿化速率降低6.27%～45.61%，累积矿化量降低1.72%～40.82%；2）土壤中较低浓度的CO2（800 µmol·mol–1）显著促进土壤有机碳矿化，矿化速率增加4.26%～16.75%，累积矿化量增加17.37%～48.43%；3）土壤中CO2浓度影响了活性有机碳组分的含量，在一定CO2浓度范围内，土壤微生物生物量碳（MBC）含量较CK显著增加，可溶性有机碳（DOC）含量较CK显著降低，易氧化有机碳（EOC）含量变化不显著；4）CO2浓度与有机碳矿化特征、EOC显著负相关，与DOC显著正相关，与MBC无显著相关性；5）在温湿度适宜条件下，CO2浓度对土壤有机碳累积矿化量贡献率达22.93%。综上，高浓度CO2通过影响土壤有机碳易利用性碳源，显著抑制了土壤有机碳矿化，可能是维持土壤有机碳稳定的重要因素之一。
2025, 62(2):495-503.
DOI: 10.11766/trxb202311030452
摘要:
复种油菜是南方稻区促进稳粮增油的重要种植模式，研究秸秆全量还田下，稻油复种不同种植措施对土壤有机碳积累及其稳定性特征的影响，对深入解析稻田土壤碳循环、充分利用冬闲田种植油菜具有重要意义。基于田间定位试验（8年），以水稻-水稻-冬闲（稻稻闲）为对照，探究水稻–水稻–油菜（稻稻油）、水稻–油菜翻耕（稻油翻）和水稻–油菜免耕（稻油免）三种稻油复种处理下土壤有机碳及其组分积累特征。结果表明：相对稻稻闲，稻油复种各处理使有机碳含量在0～20 cm土层增加5.28%～25.13%，尤其稻稻油处理，在20～40 cm土层增幅为18.48%～43.97%，其中稻油翻和稻油免处理达到显著水平；稻油复种均显著提高了不同层次土壤中矿物结合态有机碳（Mineral-associated organic carbon，MAOC）含量。同时，在0～20 cm和20～40 cm土层中，稻油复种各处理均显著降低了有机碳中颗粒态有机碳（Particulate organic carbon，POC）的比例，提高了其MAOC的占比，且在两个土层中提高比例分别为2.31%～7.49%和1.56 %～2.66%。其原因可能是稻油复种不同程度地提高了0～20 cm土层中有机碳转化相关酶（β-葡萄糖苷酶、β-1,4-葡聚糖酶和漆酶）活性以及微生物生物量碳，进而促进土壤颗粒有机碳向矿物结合态有机碳的转化。综上，秸秆全量还田下冬季复种油菜促进了稻田土壤有机碳的积累，且提高了矿物结合态有机碳的占比，增强了土壤碳库的稳定性。
复种油菜是南方稻区促进稳粮增油的重要种植模式，研究秸秆全量还田下，稻油复种不同种植措施对土壤有机碳积累及其稳定性特征的影响，对深入解析稻田土壤碳循环、充分利用冬闲田种植油菜具有重要意义。基于田间定位试验（8年），以水稻-水稻-冬闲（稻稻闲）为对照，探究水稻–水稻–油菜（稻稻油）、水稻–油菜翻耕（稻油翻）和水稻–油菜免耕（稻油免）三种稻油复种处理下土壤有机碳及其组分积累特征。结果表明：相对稻稻闲，稻油复种各处理使有机碳含量在0～20 cm土层增加5.28%～25.13%，尤其稻稻油处理，在20～40 cm土层增幅为18.48%～43.97%，其中稻油翻和稻油免处理达到显著水平；稻油复种均显著提高了不同层次土壤中矿物结合态有机碳（Mineral-associated organic carbon，MAOC）含量。同时，在0～20 cm和20～40 cm土层中，稻油复种各处理均显著降低了有机碳中颗粒态有机碳（Particulate organic carbon，POC）的比例，提高了其MAOC的占比，且在两个土层中提高比例分别为2.31%～7.49%和1.56 %～2.66%。其原因可能是稻油复种不同程度地提高了0～20 cm土层中有机碳转化相关酶（β-葡萄糖苷酶、β-1,4-葡聚糖酶和漆酶）活性以及微生物生物量碳，进而促进土壤颗粒有机碳向矿物结合态有机碳的转化。综上，秸秆全量还田下冬季复种油菜促进了稻田土壤有机碳的积累，且提高了矿物结合态有机碳的占比，增强了土壤碳库的稳定性。
2025, 62(2):504-516.
DOI: 10.11766/trxb202401030009
摘要:
土壤有机碳（SOC）与铁氧化物之间的关系对土壤碳持久性的调节至关重要。在陆地生态系统中，亚表层土壤作为重要的有机碳库，其动态过程越来越受到关注。然而，不稳定碳输入如何影响土壤矿物与有机碳之间的相互作用尚不清楚，尤其在亚表层土壤中研究甚少。为了解决这个问题，本试验研究了两种不同晶体形态的铁氧化物—针铁矿和水铁矿，对亚热带森林表层土壤（0～10 cm）和亚表层土壤（20～40 cm）碳激发效应的影响。通过室内培养试验，加入13C标记的葡萄糖来量化激发效应的强度。结果表明：激发效应随着土层深度的增加而减小，表层和亚表层土壤碳激发效应分别为1.63 mg·g–1和0.61 mg·g–1。铁氧化物类型与土层深度之间对土壤碳激发效应产生交互影响。在表层土壤中，针铁矿的添加显著降低了激发效应的强度（P<0.05），水铁矿的添加对激发效应没有影响。亚表层土壤中，水铁矿的添加显著增加了激发效应的强度（P<0.05），针铁矿添加对激发效应没有显著影响。表层土壤中，针铁矿添加后，共沉淀产生铁结合有机碳抑制了SOC的矿化，激发效应受到碳限制的影响。在亚表层土壤中，激发效应受到碳限制和磷限制的影响。水铁矿的还原溶解，降低了铁氧化物对SOC的保护作用，进而增强了土壤有机碳矿化。可见，铁氧化物既可通过矿物保护固持SOC，又能通过氧化还原反应导致SOC矿化。总之，表层和亚表层土壤碳激发效应对铁氧化物的响应存在差异，铁氧化物对有机碳的累积作用受到自身性质和土壤条件的影响。
土壤有机碳（SOC）与铁氧化物之间的关系对土壤碳持久性的调节至关重要。在陆地生态系统中，亚表层土壤作为重要的有机碳库，其动态过程越来越受到关注。然而，不稳定碳输入如何影响土壤矿物与有机碳之间的相互作用尚不清楚，尤其在亚表层土壤中研究甚少。为了解决这个问题，本试验研究了两种不同晶体形态的铁氧化物—针铁矿和水铁矿，对亚热带森林表层土壤（0～10 cm）和亚表层土壤（20～40 cm）碳激发效应的影响。通过室内培养试验，加入13C标记的葡萄糖来量化激发效应的强度。结果表明：激发效应随着土层深度的增加而减小，表层和亚表层土壤碳激发效应分别为1.63 mg·g–1和0.61 mg·g–1。铁氧化物类型与土层深度之间对土壤碳激发效应产生交互影响。在表层土壤中，针铁矿的添加显著降低了激发效应的强度（P<0.05），水铁矿的添加对激发效应没有影响。亚表层土壤中，水铁矿的添加显著增加了激发效应的强度（P<0.05），针铁矿添加对激发效应没有显著影响。表层土壤中，针铁矿添加后，共沉淀产生铁结合有机碳抑制了SOC的矿化，激发效应受到碳限制的影响。在亚表层土壤中，激发效应受到碳限制和磷限制的影响。水铁矿的还原溶解，降低了铁氧化物对SOC的保护作用，进而增强了土壤有机碳矿化。可见，铁氧化物既可通过矿物保护固持SOC，又能通过氧化还原反应导致SOC矿化。总之，表层和亚表层土壤碳激发效应对铁氧化物的响应存在差异，铁氧化物对有机碳的累积作用受到自身性质和土壤条件的影响。
2025, 62(2):517-527.
DOI: 10.11766/trxb202311160476
摘要:
可溶性有机质（DOM）对环境变化高度敏感，其动态变化对理解全球变化情景下区域/全球碳循环至关重要。然而，氮沉降背景下土壤DOM分子特性如何变化尚不明确。采用尿素添加模拟野外氮沉降，在黄山松林设置了三个氮添加水平（0、40和80 kg·hm–2·a–1）。利用高分辨傅立叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR MS），探究了短期（三年）氮添加对0～10 cm土壤DOM分子组成及其稳定性的影响。FT-ICR MS分析结果表明，DOM分子主要集中在250～400 Da，碳氢氧化合物占全部化合物的50%以上。在DOM分子的八种类别中，木质素类分子在土壤DOM分子中占主导地位，其次是单宁类和缩合芳烃，而易分解的小分子（包括脂质、蛋白质和碳水化合物）的相对丰度较低。尽管氮添加未改变DOM含量和光学特性，但DOM的分子组成变化显著。相比于高氮处理，低氮处理显著降低了DOM中碳水化合物分子的相对丰度，降低幅度73.33%。这可能主要归功于微生物生物量和水解酶活性的增加。此外，低氮添加下双键当量（DBE）显著增加，说明DOM的分子稳定性有所提升。皮尔森（Pearson）相关分析发现，DBE与碳水化合物和蛋白质/氨基糖等小分子化合物呈显著的负相关，而与木质素及缩合芳烃等大分子的相关性不显著。这说明短期氮添加下DOM的分子稳定性可能取决于碳水化合物等易分解小分子的减少而非难分解分子的增加。综合而言，本研究为理解氮沉降下土壤DOM的行为提供了分子层面的新视角。
可溶性有机质（DOM）对环境变化高度敏感，其动态变化对理解全球变化情景下区域/全球碳循环至关重要。然而，氮沉降背景下土壤DOM分子特性如何变化尚不明确。采用尿素添加模拟野外氮沉降，在黄山松林设置了三个氮添加水平（0、40和80 kg·hm–2·a–1）。利用高分辨傅立叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR MS），探究了短期（三年）氮添加对0～10 cm土壤DOM分子组成及其稳定性的影响。FT-ICR MS分析结果表明，DOM分子主要集中在250～400 Da，碳氢氧化合物占全部化合物的50%以上。在DOM分子的八种类别中，木质素类分子在土壤DOM分子中占主导地位，其次是单宁类和缩合芳烃，而易分解的小分子（包括脂质、蛋白质和碳水化合物）的相对丰度较低。尽管氮添加未改变DOM含量和光学特性，但DOM的分子组成变化显著。相比于高氮处理，低氮处理显著降低了DOM中碳水化合物分子的相对丰度，降低幅度73.33%。这可能主要归功于微生物生物量和水解酶活性的增加。此外，低氮添加下双键当量（DBE）显著增加，说明DOM的分子稳定性有所提升。皮尔森（Pearson）相关分析发现，DBE与碳水化合物和蛋白质/氨基糖等小分子化合物呈显著的负相关，而与木质素及缩合芳烃等大分子的相关性不显著。这说明短期氮添加下DOM的分子稳定性可能取决于碳水化合物等易分解小分子的减少而非难分解分子的增加。综合而言，本研究为理解氮沉降下土壤DOM的行为提供了分子层面的新视角。
2025, 62(2):528-542.
DOI: 10.11766/trxb202401010001
摘要:
土地复垦是高潜水位矿区土壤生产力恢复的重要手段，但多数复垦土壤肥力等功能低下，复垦土壤多功能性形成与恢复的微生物学机制缺少深入认知。为此，本研究选取山东省邹城市东滩矿区复垦9年、12年、15年和18年等 4个复垦年限和1个对照样，共采集75个0～20 cm表层土样，测定有机碳等18个土壤物理化学生物指标，探究复垦土壤微生物多样性与土壤多功能性之间互作关系及多功能性变化的微生物学机制。结果表明：（1）土地复垦显著改善了矿区土壤多功能性，复垦18年土壤多功能性几乎达到对照样水平，其中土壤有机碳、pH、有效磷和大多数酶活性是多功能性的重要影响因子；（2）微生物群落多样性随复垦年限增加呈现显著增长，但丰富度表现迥异，细菌丰富度在复垦12年后增长率趋于平缓，真菌丰富度仅复垦18年有显著增加。（3）微生物群落多样性正向作用于网络复杂程度，增强了物种之间关联，从而提高多功能性。相比真菌，细菌网络复杂程度对复垦土壤多功能性恢复的影响更大。本研究揭示了东部平原矿区复垦土壤多功能性恢复的驱动机制，对深入理解复垦土壤微生物区系发育与功能演替及质量管护具有重要指导意义。
土地复垦是高潜水位矿区土壤生产力恢复的重要手段，但多数复垦土壤肥力等功能低下，复垦土壤多功能性形成与恢复的微生物学机制缺少深入认知。为此，本研究选取山东省邹城市东滩矿区复垦9年、12年、15年和18年等 4个复垦年限和1个对照样，共采集75个0～20 cm表层土样，测定有机碳等18个土壤物理化学生物指标，探究复垦土壤微生物多样性与土壤多功能性之间互作关系及多功能性变化的微生物学机制。结果表明：（1）土地复垦显著改善了矿区土壤多功能性，复垦18年土壤多功能性几乎达到对照样水平，其中土壤有机碳、pH、有效磷和大多数酶活性是多功能性的重要影响因子；（2）微生物群落多样性随复垦年限增加呈现显著增长，但丰富度表现迥异，细菌丰富度在复垦12年后增长率趋于平缓，真菌丰富度仅复垦18年有显著增加。（3）微生物群落多样性正向作用于网络复杂程度，增强了物种之间关联，从而提高多功能性。相比真菌，细菌网络复杂程度对复垦土壤多功能性恢复的影响更大。本研究揭示了东部平原矿区复垦土壤多功能性恢复的驱动机制，对深入理解复垦土壤微生物区系发育与功能演替及质量管护具有重要指导意义。
2025, 62(2):543-554.
DOI: 10.11766/trxb202310310445
摘要:
氨化作用是微生物将有机氮转化为无机氮的过程，可提升土壤氮素供应状况，不同肥料长期施用情景下土壤有机氮发生显著变化，但其氨化过程尚不清楚。据此，依托沈阳农业大学29年长期定位施肥试验，针对4个不同的施肥处理，包括不施肥（CK）、施用化肥（HCF）、施用减量化肥（LCF）和化肥减量配施有机肥（CMF），3个土壤深度（0～20 cm、20～40 cm和40～60 cm）和3个采样时期（播种前、玉米抽雄期和收获后），采用实时荧光定量PCR（qPCR）方法，研究长期不同施肥处理后玉米生长期不同土层中土壤氨化基因gdh丰度、活性和氮矿化变化规律，揭示施肥、季节、土壤深度及其相互作用对氨化细菌和土壤净氮矿化速率的影响。结果表明：1）相比于土层和施肥处理，采样时期对gdh基因丰度和活性的影响最显著；三个采样时期中，玉米抽雄期土壤gdh基因活性和净氮矿化速率显著高于播种前和收获后（P < 0.05）；2）与不施肥（CK）相比，长期施加化肥（LCF和HCF）显著增加抽雄期土壤氮矿化速率（P < 0.05），CMF则表现出稳定或增加收获后土壤氮矿化速率；3）氨化细菌丰度、活性与土壤净氮矿化速率呈极显著正相关，铵硝比是影响氨化细菌的重要因子（P < 0.01）。综上，施氮与作物吸收改变了土壤铵硝比，引起土壤氨化细菌丰度与活性差异，导致土壤氮矿化速率发生变化。LCF和HCF有利于增加播种前和抽雄期表层土壤氮矿化速率，CMF则有助于稳定收获后土壤氨化细菌活性，促进土壤有机氮的氨化过程。
氨化作用是微生物将有机氮转化为无机氮的过程，可提升土壤氮素供应状况，不同肥料长期施用情景下土壤有机氮发生显著变化，但其氨化过程尚不清楚。据此，依托沈阳农业大学29年长期定位施肥试验，针对4个不同的施肥处理，包括不施肥（CK）、施用化肥（HCF）、施用减量化肥（LCF）和化肥减量配施有机肥（CMF），3个土壤深度（0～20 cm、20～40 cm和40～60 cm）和3个采样时期（播种前、玉米抽雄期和收获后），采用实时荧光定量PCR（qPCR）方法，研究长期不同施肥处理后玉米生长期不同土层中土壤氨化基因gdh丰度、活性和氮矿化变化规律，揭示施肥、季节、土壤深度及其相互作用对氨化细菌和土壤净氮矿化速率的影响。结果表明：1）相比于土层和施肥处理，采样时期对gdh基因丰度和活性的影响最显著；三个采样时期中，玉米抽雄期土壤gdh基因活性和净氮矿化速率显著高于播种前和收获后（P < 0.05）；2）与不施肥（CK）相比，长期施加化肥（LCF和HCF）显著增加抽雄期土壤氮矿化速率（P < 0.05），CMF则表现出稳定或增加收获后土壤氮矿化速率；3）氨化细菌丰度、活性与土壤净氮矿化速率呈极显著正相关，铵硝比是影响氨化细菌的重要因子（P < 0.01）。综上，施氮与作物吸收改变了土壤铵硝比，引起土壤氨化细菌丰度与活性差异，导致土壤氮矿化速率发生变化。LCF和HCF有利于增加播种前和抽雄期表层土壤氮矿化速率，CMF则有助于稳定收获后土壤氨化细菌活性，促进土壤有机氮的氨化过程。
2025, 62(2):555-564.
DOI: 10.11766/trxb202311200486
摘要:
毒死蜱残留是食品安全中的一个重要问题，应用微生物降解是消除其残留的有效方法。但其微生物降解受降解菌与目的环境中土著微生物互作关系的影响，目前缺少对该微生态过程的研究。以毒死蜱降解菌Shingopyxis granuli CP-2为材料，从毒死蜱降解菌与土著微生物互作的角度，首先从土壤中分离出一批细菌，并对其进行16S rRNA基因全长测序鉴定；然后从中筛选对CP-2生长有促进作用的土著细菌帮手，并结合以上测序数据分析帮手的相关生物信息学结果；最后初步研究CP-2的土著细菌帮手对其降解毒死蜱的影响。结果表明，分离到的109株土著细菌隶属于变形菌门、厚壁菌门、拟杆菌门和放线菌门；其中45株细菌显著促进CP-2的生长，属于CP-2的土著细菌帮手；该帮手库中45株细菌主要隶属于3个门、4个纲、7个目、13个科和20个属；从中选择一株对CP-2生长促进作用较强的B72菌株，检测发现，该菌及其无菌发酵液显著促进CP-2对毒死蜱的降解。综上，该研究建立由45株土著细菌构成的毒死蜱降解菌CP-2的帮手库，为后续土壤中毒死蜱或者其他污染物的微生物降解相关研究及应用提供丰富的菌种资源，且毒死蜱降解菌CP-2的土著细菌帮手显著促进其降解毒死蜱的能力，为今后毒死蜱降解菌和土著细菌帮手的共接种修复污染提供理论指导和技术支撑。
毒死蜱残留是食品安全中的一个重要问题，应用微生物降解是消除其残留的有效方法。但其微生物降解受降解菌与目的环境中土著微生物互作关系的影响，目前缺少对该微生态过程的研究。以毒死蜱降解菌Shingopyxis granuli CP-2为材料，从毒死蜱降解菌与土著微生物互作的角度，首先从土壤中分离出一批细菌，并对其进行16S rRNA基因全长测序鉴定；然后从中筛选对CP-2生长有促进作用的土著细菌帮手，并结合以上测序数据分析帮手的相关生物信息学结果；最后初步研究CP-2的土著细菌帮手对其降解毒死蜱的影响。结果表明，分离到的109株土著细菌隶属于变形菌门、厚壁菌门、拟杆菌门和放线菌门；其中45株细菌显著促进CP-2的生长，属于CP-2的土著细菌帮手；该帮手库中45株细菌主要隶属于3个门、4个纲、7个目、13个科和20个属；从中选择一株对CP-2生长促进作用较强的B72菌株，检测发现，该菌及其无菌发酵液显著促进CP-2对毒死蜱的降解。综上，该研究建立由45株土著细菌构成的毒死蜱降解菌CP-2的帮手库，为后续土壤中毒死蜱或者其他污染物的微生物降解相关研究及应用提供丰富的菌种资源，且毒死蜱降解菌CP-2的土著细菌帮手显著促进其降解毒死蜱的能力，为今后毒死蜱降解菌和土著细菌帮手的共接种修复污染提供理论指导和技术支撑。
2025, 62(2):565-578.
DOI: 10.11766/trxb202312070519
摘要:
土壤细菌群落特征是土壤质量的重要评价指标。目前，设施栽培模式对微生物学性质的影响仍然不明。明晰土壤细菌群落和功能对设施栽培的响应对于设施土壤的可持续利用具有重要的指导意义。对宁夏回族自治区67个设施-大田配对土壤样品进行比较分析，基于扩增子测序技术研究设施栽培对土壤细菌群落多样性、组成、种间互作和构建过程等的影响，旨在揭示集约化设施栽培下土壤细菌群落的变化规律及其主要影响因素。结果表明：相较于大田，设施栽培细菌数量、多样性指数（Shannon）、丰富度指数（ACE）和均匀度指数（Pielou）分别增加了63.3%、3.20%、11.4%和1.69%。设施栽培显著改变土壤细菌群落结构，冗余分析（RDA）表明有效磷、pH、电导率是影响细菌群落结构的主要环境因子。pH、有效养分含量等土壤理化因子显著影响设施土壤细菌群落的组成，气候因子中年均降水、年均温显著影响大田土壤细菌群落的组成。门水平上，设施土壤中浮霉菌门和厚壁菌门的相对丰度显著增加，芽单胞菌门和黏球菌门的相对丰度显著降低；属水平上，设施土壤显著富集了芽孢杆菌属、假单胞菌属等优势属。共现网络分析表明，大田土壤细菌互作网络的边、平均度、聚类系数、模块化程度分别高于设施土壤10.8倍、11.0倍、36.8%、1.78倍，设施栽培显著降低了土壤细菌网络的复杂性和模块化程度。利用原核生物功能注释数据库（FAPROTAX）进行功能预测表明，设施栽培显著增加了碳、氮等元素循环及病原菌有关的细菌功能类群的相对丰度。设施土壤细菌群落距离衰减关系弱于大田土壤，其群落构建受确定性过程影响较大，扩散受到的限制高于大田土壤。综上，宁夏设施栽培显著改变了土壤细菌群落的多维度特征。本研究可为促进当地设施土壤可持续利用提供理论参考。
土壤细菌群落特征是土壤质量的重要评价指标。目前，设施栽培模式对微生物学性质的影响仍然不明。明晰土壤细菌群落和功能对设施栽培的响应对于设施土壤的可持续利用具有重要的指导意义。对宁夏回族自治区67个设施-大田配对土壤样品进行比较分析，基于扩增子测序技术研究设施栽培对土壤细菌群落多样性、组成、种间互作和构建过程等的影响，旨在揭示集约化设施栽培下土壤细菌群落的变化规律及其主要影响因素。结果表明：相较于大田，设施栽培细菌数量、多样性指数（Shannon）、丰富度指数（ACE）和均匀度指数（Pielou）分别增加了63.3%、3.20%、11.4%和1.69%。设施栽培显著改变土壤细菌群落结构，冗余分析（RDA）表明有效磷、pH、电导率是影响细菌群落结构的主要环境因子。pH、有效养分含量等土壤理化因子显著影响设施土壤细菌群落的组成，气候因子中年均降水、年均温显著影响大田土壤细菌群落的组成。门水平上，设施土壤中浮霉菌门和厚壁菌门的相对丰度显著增加，芽单胞菌门和黏球菌门的相对丰度显著降低；属水平上，设施土壤显著富集了芽孢杆菌属、假单胞菌属等优势属。共现网络分析表明，大田土壤细菌互作网络的边、平均度、聚类系数、模块化程度分别高于设施土壤10.8倍、11.0倍、36.8%、1.78倍，设施栽培显著降低了土壤细菌网络的复杂性和模块化程度。利用原核生物功能注释数据库（FAPROTAX）进行功能预测表明，设施栽培显著增加了碳、氮等元素循环及病原菌有关的细菌功能类群的相对丰度。设施土壤细菌群落距离衰减关系弱于大田土壤，其群落构建受确定性过程影响较大，扩散受到的限制高于大田土壤。综上，宁夏设施栽培显著改变了土壤细菌群落的多维度特征。本研究可为促进当地设施土壤可持续利用提供理论参考。
2025, 62(2):579-591.
DOI: 10.11766/trxb202312110525
摘要:
分离鉴定冻融条件下植被混凝土中的自生固氮菌，探究其对植被混凝土理化性质和黑麦草生长的影响。采用选择性固氮培养基从经历多次冻融循环的植被混凝土中分离得到自生固氮菌GDJ-1与GDJ-2，从形态学特征、生理生化特征、16S rDNA以及系统发育分析等方面对菌株进行种类鉴定，探究目标菌株对植被混凝土理化指标以及黑麦草生长的影响。结果表明，菌株GDJ-1为蛋白水解微杆菌（Microbacterium proteolyticum），革兰氏阳性菌，菌落呈圆形黄色。经GDJ-1菌液处理后，黑麦草的地上鲜物质量和干物质量较对照组分别增加29.09%、5.05%，地下鲜物质量和干物质量分别增加13.40%、16.40%。植被混凝土有机质、全氮、碱解氮、有效磷含量均得到提高，其中碱解氮的提升高达62.95%。菌株GDJ-2为皮氏罗尔斯顿菌（Ralstonia pickettii），革兰氏阴性菌，菌落呈圆形米色。经GDJ-2菌液处理后，黑麦草的地上鲜物质量和干物质量较对照组分别增加35.71%、4.93%，地下鲜物质量和干物质量分别增加46.38%、13.79%。植被混凝土有机质、全氮、碱解氮、有效磷含量均得到提高，其中有效磷的提升达到35.73%。两菌株在形态学、产酶代谢上存在较大差异，但均可改善植被混凝土的养分状况，促进黑麦草生长。在植被混凝土生态修复中，自生固氮菌GDJ-1与GDJ-2具备应用潜力。其中，GDJ-1具有较强的固氮作用，能够有效转化土壤中的养分，更适用于土壤贫瘠或养分缺乏的地区。GDJ-2的环境适应性较好，尤其对碱性环境有更高的耐受性，更适用于盐碱地等环境较为苛刻的地区。
分离鉴定冻融条件下植被混凝土中的自生固氮菌，探究其对植被混凝土理化性质和黑麦草生长的影响。采用选择性固氮培养基从经历多次冻融循环的植被混凝土中分离得到自生固氮菌GDJ-1与GDJ-2，从形态学特征、生理生化特征、16S rDNA以及系统发育分析等方面对菌株进行种类鉴定，探究目标菌株对植被混凝土理化指标以及黑麦草生长的影响。结果表明，菌株GDJ-1为蛋白水解微杆菌（Microbacterium proteolyticum），革兰氏阳性菌，菌落呈圆形黄色。经GDJ-1菌液处理后，黑麦草的地上鲜物质量和干物质量较对照组分别增加29.09%、5.05%，地下鲜物质量和干物质量分别增加13.40%、16.40%。植被混凝土有机质、全氮、碱解氮、有效磷含量均得到提高，其中碱解氮的提升高达62.95%。菌株GDJ-2为皮氏罗尔斯顿菌（Ralstonia pickettii），革兰氏阴性菌，菌落呈圆形米色。经GDJ-2菌液处理后，黑麦草的地上鲜物质量和干物质量较对照组分别增加35.71%、4.93%，地下鲜物质量和干物质量分别增加46.38%、13.79%。植被混凝土有机质、全氮、碱解氮、有效磷含量均得到提高，其中有效磷的提升达到35.73%。两菌株在形态学、产酶代谢上存在较大差异，但均可改善植被混凝土的养分状况，促进黑麦草生长。在植被混凝土生态修复中，自生固氮菌GDJ-1与GDJ-2具备应用潜力。其中，GDJ-1具有较强的固氮作用，能够有效转化土壤中的养分，更适用于土壤贫瘠或养分缺乏的地区。GDJ-2的环境适应性较好，尤其对碱性环境有更高的耐受性，更适用于盐碱地等环境较为苛刻的地区。
