2025年第62卷第6期文章目次
> 综述与评论
2025, 62(6):1585-1597.
DOI: 10.11766/trxb202405270210
摘要:
生物可降解塑料因其易生物降解的特性，被认为是传统塑料的理想替代品，应用前景广阔。土壤是各类生物可降解塑料废弃物的重要归趋，全面了解生物可降解塑料在土壤环境中的生态效应，可为评价生物可降解塑料的生态安全性提供科学依据，是实现其大规模推广应用的基础和前提。同时，微生物降解是土壤中生物可降解塑料降解的主要途径，对土壤环境中生物可降解塑料微生物降解过程及其降解机理的透彻掌握，可为实现生物可降解塑料的原位高效可控降解提供理论指导。本文首先从土壤理化性质、土壤微生物、植物、动物角度综述了生物可降解塑料对土壤生态系统的生态毒理效应。进入土壤环境中的生物可降解塑料不但是一种物理输入，更是一种化学输入，其能够改变土壤容重、孔隙度、养分含量等理化性质，直接或间接地影响土壤微生物群落结构与功能，并会对植物生长发育及土壤动物的存活、繁殖等行为产生影响，具有一定的动植物毒性。然后，进一步归纳总结了土壤中生物可降解塑料的微生物降解机制及影响降解效率的关键因素。土壤微生物主要通过“在塑料表面定殖—分泌胞外酶催化聚合物解聚—低聚物或小分子单体被矿化”这3个关键步骤实现对生物可降解塑料的完全降解。生物可降解塑料在实际土壤环境中的降解速度较为缓慢，其降解效率受到塑料本身性质、土壤环境及气候条件等多种因素的影响。同时，对参与生物可降解塑料降解的微生物和酶进行了系统梳理。最后，针对目前研究现状与不足，展望了未来的重点研究方向，旨在为土壤中生物可降解塑料的生态效应与微生物降解研究提供科学参考。
生物可降解塑料因其易生物降解的特性，被认为是传统塑料的理想替代品，应用前景广阔。土壤是各类生物可降解塑料废弃物的重要归趋，全面了解生物可降解塑料在土壤环境中的生态效应，可为评价生物可降解塑料的生态安全性提供科学依据，是实现其大规模推广应用的基础和前提。同时，微生物降解是土壤中生物可降解塑料降解的主要途径，对土壤环境中生物可降解塑料微生物降解过程及其降解机理的透彻掌握，可为实现生物可降解塑料的原位高效可控降解提供理论指导。本文首先从土壤理化性质、土壤微生物、植物、动物角度综述了生物可降解塑料对土壤生态系统的生态毒理效应。进入土壤环境中的生物可降解塑料不但是一种物理输入，更是一种化学输入，其能够改变土壤容重、孔隙度、养分含量等理化性质，直接或间接地影响土壤微生物群落结构与功能，并会对植物生长发育及土壤动物的存活、繁殖等行为产生影响，具有一定的动植物毒性。然后，进一步归纳总结了土壤中生物可降解塑料的微生物降解机制及影响降解效率的关键因素。土壤微生物主要通过“在塑料表面定殖—分泌胞外酶催化聚合物解聚—低聚物或小分子单体被矿化”这3个关键步骤实现对生物可降解塑料的完全降解。生物可降解塑料在实际土壤环境中的降解速度较为缓慢，其降解效率受到塑料本身性质、土壤环境及气候条件等多种因素的影响。同时，对参与生物可降解塑料降解的微生物和酶进行了系统梳理。最后，针对目前研究现状与不足，展望了未来的重点研究方向，旨在为土壤中生物可降解塑料的生态效应与微生物降解研究提供科学参考。
> 研究论文
2025, 62(6):1598-1610.
DOI: 10.11766/trxb202412300517
摘要:
明晰东北典型黑土地土壤有机质、容重的时空变化及驱动因素对编制区域“变瘦、变硬”清单，保障农业绿色可持续发展具有重要意义。本研究以位于典型黑土分布腹地的嫩江市为研究对象，于2023年对第二次全国土壤普查时期的点位重新进行原位实地现状调查，测定表层（0～20 cm）和亚表层（20～40 cm）土壤理化性质，通过“点对点”的方式直观反映40年来土壤属性的时空变化特征，进而通过相关性分析、冗余分析等方法探讨嫩江市土壤有机质、容重变化的影响因素。结果表明，土壤有机质、容重在嫩江市的分布呈现出较为明显的空间差异，有机质呈东部高西部低，容重呈西南高东北低的空间分布特征。40余年来，随着农业生产等人类活动的加剧，嫩江市耕地土壤有机质含量呈整体下降趋势，表层和亚表层土壤分别下降11.89%和6.99%，且呈现出初始含量越高的点位下降幅度越大的趋势；同时，土壤容重呈整体上升趋势，表层和亚表层土壤分别上升12.14%和17.09%。不同土壤类型不同层次土壤中均表现出黑土平均有机质含量下降幅度最大，而草甸土平均有机质含量却有上升；同时，所有土壤类型的平均容重均有上升，且以暗棕壤上升幅度最大。此外，影响土壤有机质的因素中，土壤全氮、耕层厚度、全磷、坡度均与土壤有机质变化呈正相关性，其中全氮和全磷与有机质变化协同性最强；而土壤容重变化则更大程度上受到黏粒含量、气候因素（有效积温和年均降水量）和地形因素（坡度）的影响。综上，嫩江市土壤有机质和容重的变化受到土壤、气候和地形等多重因素影响，以后应着重解决嫩江市西南部土壤培肥和犁底层消除等问题。
明晰东北典型黑土地土壤有机质、容重的时空变化及驱动因素对编制区域“变瘦、变硬”清单，保障农业绿色可持续发展具有重要意义。本研究以位于典型黑土分布腹地的嫩江市为研究对象，于2023年对第二次全国土壤普查时期的点位重新进行原位实地现状调查，测定表层（0～20 cm）和亚表层（20～40 cm）土壤理化性质，通过“点对点”的方式直观反映40年来土壤属性的时空变化特征，进而通过相关性分析、冗余分析等方法探讨嫩江市土壤有机质、容重变化的影响因素。结果表明，土壤有机质、容重在嫩江市的分布呈现出较为明显的空间差异，有机质呈东部高西部低，容重呈西南高东北低的空间分布特征。40余年来，随着农业生产等人类活动的加剧，嫩江市耕地土壤有机质含量呈整体下降趋势，表层和亚表层土壤分别下降11.89%和6.99%，且呈现出初始含量越高的点位下降幅度越大的趋势；同时，土壤容重呈整体上升趋势，表层和亚表层土壤分别上升12.14%和17.09%。不同土壤类型不同层次土壤中均表现出黑土平均有机质含量下降幅度最大，而草甸土平均有机质含量却有上升；同时，所有土壤类型的平均容重均有上升，且以暗棕壤上升幅度最大。此外，影响土壤有机质的因素中，土壤全氮、耕层厚度、全磷、坡度均与土壤有机质变化呈正相关性，其中全氮和全磷与有机质变化协同性最强；而土壤容重变化则更大程度上受到黏粒含量、气候因素（有效积温和年均降水量）和地形因素（坡度）的影响。综上，嫩江市土壤有机质和容重的变化受到土壤、气候和地形等多重因素影响，以后应着重解决嫩江市西南部土壤培肥和犁底层消除等问题。
2025, 62(6):1611-1623.
DOI: 10.11766/trxb202412220500
摘要:
岩溶区土壤侵蚀历史研究可为评估区域生态恢复潜力和区域水土保持工作提供参考。尽管，近50年土壤侵蚀研究已有大量成果，然而，重庆市岩溶区近百年土壤侵蚀演变机制尚不清楚。本研究以重庆市酉阳天坑为研究对象，应用137Cs、210Pb定年法确定剖面年代框架，计算小流域土壤侵蚀模数，结合区域史志资料、环境代用指标，对比前人研究资料，探讨近百年来重庆市岩溶区土壤侵蚀历史和机制。结果表明：研究区土壤侵蚀历史可分为三个阶段，1897—1955年，1955—1965年和1965—2023年；研究区小流域近百年沉积速率和平均侵蚀模数变化较大，1955—1965年期间的沉积速率和侵蚀模数分别为2.30 cm·a–1和1 109 t·km–2·a–1，显著高于其他两阶段的沉积速率和侵蚀模数；与重庆市巫山常家洼洼地和重庆市中梁山洼地的土壤侵蚀历史研究对比发现，近百年来重庆市岩溶小流域的沉积速率与侵蚀模数变化基本一致，均经历了先升高后降低的过程，其侵蚀模数高值出现在20世纪50年代末；小流域侵蚀模数的高值阶段（1955—1965年）与极端干旱及20世纪50年代末的大面积伐木事件耦合，史志资料显示该事件导致森林面积显著减少，此外，沉积剖面的δ13Corg值与磁化率的突增，也指示着极端干旱和强烈的人类活动对环境的共同作用。该时期的极端干旱与大面积伐木事件是加剧重庆市岩溶区土壤侵蚀的重要原因。本研究为重庆岩溶区近百年流域土壤侵蚀过程研究提供了新的资料，对全面理解该地区近百年来石漠化演变历史和推进该地区水土保持工作有一定意义。
岩溶区土壤侵蚀历史研究可为评估区域生态恢复潜力和区域水土保持工作提供参考。尽管，近50年土壤侵蚀研究已有大量成果，然而，重庆市岩溶区近百年土壤侵蚀演变机制尚不清楚。本研究以重庆市酉阳天坑为研究对象，应用137Cs、210Pb定年法确定剖面年代框架，计算小流域土壤侵蚀模数，结合区域史志资料、环境代用指标，对比前人研究资料，探讨近百年来重庆市岩溶区土壤侵蚀历史和机制。结果表明：研究区土壤侵蚀历史可分为三个阶段，1897—1955年，1955—1965年和1965—2023年；研究区小流域近百年沉积速率和平均侵蚀模数变化较大，1955—1965年期间的沉积速率和侵蚀模数分别为2.30 cm·a–1和1 109 t·km–2·a–1，显著高于其他两阶段的沉积速率和侵蚀模数；与重庆市巫山常家洼洼地和重庆市中梁山洼地的土壤侵蚀历史研究对比发现，近百年来重庆市岩溶小流域的沉积速率与侵蚀模数变化基本一致，均经历了先升高后降低的过程，其侵蚀模数高值出现在20世纪50年代末；小流域侵蚀模数的高值阶段（1955—1965年）与极端干旱及20世纪50年代末的大面积伐木事件耦合，史志资料显示该事件导致森林面积显著减少，此外，沉积剖面的δ13Corg值与磁化率的突增，也指示着极端干旱和强烈的人类活动对环境的共同作用。该时期的极端干旱与大面积伐木事件是加剧重庆市岩溶区土壤侵蚀的重要原因。本研究为重庆岩溶区近百年流域土壤侵蚀过程研究提供了新的资料，对全面理解该地区近百年来石漠化演变历史和推进该地区水土保持工作有一定意义。
2025, 62(6):1624-1634.
DOI: 10.11766/trxb202501080016
摘要:
为探讨植物源和动物源有机肥对红壤质量提升作用的差异，依托江西鹰潭始于2011年的长期定位试验，利用CT断层扫描、宏基因组测序和随机森林算法等技术手段，分析了在施用化肥（NPK）的基础上，等碳量投入植物源的秸秆（NPKS）、生物质炭（NPKB）以及动物源猪粪（NPKM）等有机物料对红壤坡耕地土壤质量和产能的影响。结果表明，配施3种有机物料对红壤质量的提升效果差异显著，与NPK处理相比，动物源有机肥（NPKM处理）对红壤质量的提升效果优于植物源（NPKS和NPKB处理）；NPKM显著改善了土壤孔隙结构，使大孔隙度和连通性孔隙度分别提高了53%和60%（P<0.05），而NPKS与NPKB处理无显著影响。NPKM显著提高了土壤的化学性质，与NPK处理相比，pH提高了0.9个单位，有机碳（SOC）和全氮（TN）分别提高了89%和63%；植物源有机物料中，仅NPKB显著提高了SOC含量（P<0.05）。此外，NPKM显著增加了土壤微生物的多样性，香农指数由1.8提高至2.0，辛普森指数由0.3降低至0.2；NPKB仅显著提高了香农指数，而NPKS显著降低了辛普森指数（P<0.05）。配施不同有机物料改变了门水平优势菌群的群落结构分布，减少了绿弯菌门（Chloroflexi）的相对丰度，增加了变形菌门（Proteobacteria）的相对丰度，其中NPKM处理的改变幅度最大。配施有机物料显著提高了花生产量，其中配施猪粪的增产效果最显著，达到了104%。影响花生产量的主要因素为TN、SOC、pH和微生物丰度。相关研究结果为红壤坡耕地高效培肥提供了重要科学依据。
为探讨植物源和动物源有机肥对红壤质量提升作用的差异，依托江西鹰潭始于2011年的长期定位试验，利用CT断层扫描、宏基因组测序和随机森林算法等技术手段，分析了在施用化肥（NPK）的基础上，等碳量投入植物源的秸秆（NPKS）、生物质炭（NPKB）以及动物源猪粪（NPKM）等有机物料对红壤坡耕地土壤质量和产能的影响。结果表明，配施3种有机物料对红壤质量的提升效果差异显著，与NPK处理相比，动物源有机肥（NPKM处理）对红壤质量的提升效果优于植物源（NPKS和NPKB处理）；NPKM显著改善了土壤孔隙结构，使大孔隙度和连通性孔隙度分别提高了53%和60%（P<0.05），而NPKS与NPKB处理无显著影响。NPKM显著提高了土壤的化学性质，与NPK处理相比，pH提高了0.9个单位，有机碳（SOC）和全氮（TN）分别提高了89%和63%；植物源有机物料中，仅NPKB显著提高了SOC含量（P<0.05）。此外，NPKM显著增加了土壤微生物的多样性，香农指数由1.8提高至2.0，辛普森指数由0.3降低至0.2；NPKB仅显著提高了香农指数，而NPKS显著降低了辛普森指数（P<0.05）。配施不同有机物料改变了门水平优势菌群的群落结构分布，减少了绿弯菌门（Chloroflexi）的相对丰度，增加了变形菌门（Proteobacteria）的相对丰度，其中NPKM处理的改变幅度最大。配施有机物料显著提高了花生产量，其中配施猪粪的增产效果最显著，达到了104%。影响花生产量的主要因素为TN、SOC、pH和微生物丰度。相关研究结果为红壤坡耕地高效培肥提供了重要科学依据。
2025, 62(6):1635-1650.
DOI: 10.11766/trxb202412260510
摘要:
黄土高原的土壤退化问题已成为制约区域可持续发展的主要障碍之一。土壤质量评价对土壤资源的保护和合理利用至关重要。本研究基于与土壤质量相关的土壤物理、化学、生物等指标数据，运用土壤质量指数法，对黄土高原的土壤质量进行了全面而系统的评价。结果表明：（1）黄土高原土壤质量呈三段空间分布：西北部毛乌素沙地及干旱区土壤质量最低，中西部丘陵区中等，南部、东部和北部山地及黄土塬—平原区最佳。（2）在不同土地利用和地貌类型中，黄土高原土壤质量分别呈现出林地>耕地>草地>未利用地，山地>黄土塬>平原>黄土丘陵的递减趋势；在主要农业区黄土高原耕地土壤质量呈现出汾渭平原>银川平原>黄土塬>黄土丘陵的递减趋势。（3）黄土高原土壤质量由土壤养分（全氮、有机质、全磷）、土壤生物活性（线虫丰度、土壤呼吸强度）及土壤质地（黏粒、粉粒含量）共同主导。本研究可为黄土高原土壤资源保护与土壤质量改善提供重要依据。
黄土高原的土壤退化问题已成为制约区域可持续发展的主要障碍之一。土壤质量评价对土壤资源的保护和合理利用至关重要。本研究基于与土壤质量相关的土壤物理、化学、生物等指标数据，运用土壤质量指数法，对黄土高原的土壤质量进行了全面而系统的评价。结果表明：（1）黄土高原土壤质量呈三段空间分布：西北部毛乌素沙地及干旱区土壤质量最低，中西部丘陵区中等，南部、东部和北部山地及黄土塬—平原区最佳。（2）在不同土地利用和地貌类型中，黄土高原土壤质量分别呈现出林地>耕地>草地>未利用地，山地>黄土塬>平原>黄土丘陵的递减趋势；在主要农业区黄土高原耕地土壤质量呈现出汾渭平原>银川平原>黄土塬>黄土丘陵的递减趋势。（3）黄土高原土壤质量由土壤养分（全氮、有机质、全磷）、土壤生物活性（线虫丰度、土壤呼吸强度）及土壤质地（黏粒、粉粒含量）共同主导。本研究可为黄土高原土壤资源保护与土壤质量改善提供重要依据。
2025, 62(6):1651-1664.
DOI: 10.11766/trxb202501150030
摘要:
秸秆还田在改善土壤结构、减少土壤侵蚀、提高土壤肥力等方面发挥着积极作用，科学合理地评估秸秆还田下的土壤质量对推进秸秆高效利用、实现作物高产具有重要意义。本研究以不同秸秆还田方式（秸秆不还田、秸秆覆盖还田、秸秆翻耕还田）下的稻-油轮作农田土壤为研究对象，分析土壤性状的变化，并运用土壤质量指数进行质量评价，深入探讨秸秆还田的影响及作用机理。结果表明：（1）秸秆覆盖还田显著增加了>1 mm粒径团聚体含量，土壤团聚体平均质量直径、几何平均直径分别增加6.60%和23.58%，秸秆翻耕还田则表现出与之相反的变化；（2）秸秆覆盖还田显著增加了各粒径土壤团聚体有机碳含量，粒径2～1 mm团聚体的养分含量最高，但>5 mm粒径土壤团聚体养分贡献率最大；（3）秸秆覆盖还田显著提高了各粒径团聚体的碳氮比和碳磷比，而秸秆翻耕还田下其比值降低；（4）基于最小数据集评价不同秸秆还田方式下的土壤质量，覆盖还田的土壤质量指数显著高于其他处理，采用研究多个变量之间多层因果关系及其相关强度的路径分析表明，团聚体稳定性对土壤质量的影响最为显著，作用强度达到了0.681。综上，秸秆覆盖还田是提高农田土壤质量、保存土壤养分、维持团聚体化学计量平衡的最佳还田方式。
秸秆还田在改善土壤结构、减少土壤侵蚀、提高土壤肥力等方面发挥着积极作用，科学合理地评估秸秆还田下的土壤质量对推进秸秆高效利用、实现作物高产具有重要意义。本研究以不同秸秆还田方式（秸秆不还田、秸秆覆盖还田、秸秆翻耕还田）下的稻-油轮作农田土壤为研究对象，分析土壤性状的变化，并运用土壤质量指数进行质量评价，深入探讨秸秆还田的影响及作用机理。结果表明：（1）秸秆覆盖还田显著增加了>1 mm粒径团聚体含量，土壤团聚体平均质量直径、几何平均直径分别增加6.60%和23.58%，秸秆翻耕还田则表现出与之相反的变化；（2）秸秆覆盖还田显著增加了各粒径土壤团聚体有机碳含量，粒径2～1 mm团聚体的养分含量最高，但>5 mm粒径土壤团聚体养分贡献率最大；（3）秸秆覆盖还田显著提高了各粒径团聚体的碳氮比和碳磷比，而秸秆翻耕还田下其比值降低；（4）基于最小数据集评价不同秸秆还田方式下的土壤质量，覆盖还田的土壤质量指数显著高于其他处理，采用研究多个变量之间多层因果关系及其相关强度的路径分析表明，团聚体稳定性对土壤质量的影响最为显著，作用强度达到了0.681。综上，秸秆覆盖还田是提高农田土壤质量、保存土壤养分、维持团聚体化学计量平衡的最佳还田方式。
2025, 62(6):1665-1679.
DOI: 10.11766/trxb202501100021
摘要:
东北黑土区是中国粮食生产的重要基地，受自然和人为因素的影响存在严重的水土流失。目前国内外学者开展了许多水土保持措施的研究，但不同水土保持措施的综合效益及其适用性评价还较缺乏。基于此，本研究收集了2000—2023年间有关东北黑土坡面侵蚀已发表的59篇文献（共414组研究数据），利用Meta分析方法，综合评估了18种水土保持措施对坡面径流和泥沙量的阻控效益及其对坡度、土壤类型的响应，并评价了不同措施的适用性与有效性。结果表明：所有水土保持措施对黑土坡耕地径流和泥沙的平均阻控效率分别为63.1%和73.2%，组合措施的平均效益优于单一措施。除生物质炭改良（Bi）和掺沙（As）措施外，其他措施对减少径流与泥沙均呈现显著效应，其中垄间竹节壕（Bt）的减流减沙效果最佳（98.9%和99.9%），其次为深松 + 秸秆覆盖 + 垄向区田（SSR）的组合措施（92.4%和99.4%）。水土保持措施的阻控效益对坡度和土壤类型响应显著，4°～6°水土保持措施的平均阻控效益最高（减流效率：66.4%，减沙效率：80.6%）；暗棕壤的减流效益最显著（78.7%），黑钙土的减沙效果最佳（96.4%）；中坡段7°～9°的减流减沙效率的协同关系更为一致。基于径流泥沙相对减少评价指数（Relatively Reduced Evaluation Index，RREI），从水土保持效益角度可优选地埂植物带（Rp）等6种高效水保措施；但从水土保持和社会经济可行性双重维度考虑，东北黑土坡耕地优先推广垄间竹节壕（Bt）等3种措施。本研究为东北黑土区坡耕地侵蚀治理的精准施策提供了理论支撑。
东北黑土区是中国粮食生产的重要基地，受自然和人为因素的影响存在严重的水土流失。目前国内外学者开展了许多水土保持措施的研究，但不同水土保持措施的综合效益及其适用性评价还较缺乏。基于此，本研究收集了2000—2023年间有关东北黑土坡面侵蚀已发表的59篇文献（共414组研究数据），利用Meta分析方法，综合评估了18种水土保持措施对坡面径流和泥沙量的阻控效益及其对坡度、土壤类型的响应，并评价了不同措施的适用性与有效性。结果表明：所有水土保持措施对黑土坡耕地径流和泥沙的平均阻控效率分别为63.1%和73.2%，组合措施的平均效益优于单一措施。除生物质炭改良（Bi）和掺沙（As）措施外，其他措施对减少径流与泥沙均呈现显著效应，其中垄间竹节壕（Bt）的减流减沙效果最佳（98.9%和99.9%），其次为深松 + 秸秆覆盖 + 垄向区田（SSR）的组合措施（92.4%和99.4%）。水土保持措施的阻控效益对坡度和土壤类型响应显著，4°～6°水土保持措施的平均阻控效益最高（减流效率：66.4%，减沙效率：80.6%）；暗棕壤的减流效益最显著（78.7%），黑钙土的减沙效果最佳（96.4%）；中坡段7°～9°的减流减沙效率的协同关系更为一致。基于径流泥沙相对减少评价指数（Relatively Reduced Evaluation Index，RREI），从水土保持效益角度可优选地埂植物带（Rp）等6种高效水保措施；但从水土保持和社会经济可行性双重维度考虑，东北黑土坡耕地优先推广垄间竹节壕（Bt）等3种措施。本研究为东北黑土区坡耕地侵蚀治理的精准施策提供了理论支撑。
2025, 62(6):1680-1688.
DOI: 10.11766/trxb202412090478
摘要:
及时准确地获取原位土壤pH对指导农业生产和管控土壤污染具有重要意义，但pH电极在长期土壤监测过程中的稳定性尚不明确。本研究选择了三种pH电极（球泡玻璃电极、锥形玻璃pH复合电极和锑（Sb）金属pH电极），将pH敏感部位埋入酸性红壤中，进行了为期350天的土壤pH原位监测，同时使用额外的锥形玻璃pH复合电极进行原位pH测定。结果表明，3种电极在埋入土壤前后的电极斜率变化较小，球泡和锥形玻璃电极、Sb金属pH电极的斜率分别为-60.30～-58.07、-55.65～-50.79和-35.24 ～-34.38mV/pH，其中球泡玻璃电极的灵敏度最高。与额外的锥形玻璃电极原位测定得到的土壤pH进行相关性分析结果表明，球泡玻璃电极和Sb金属pH电极原位监测与测定得到的pH之间存在极显著相关（P<0.01），相关系数r分别为0.74、0.75、0.56和0.80，而锥形玻璃电极两种方法获得的pH之间没有相关性，r分别为-0.38和0.15（P>0.05）。因此，球泡玻璃电极和Sb金属pH电极均可用于土壤pH的长期监测，带有保护装置的球泡玻璃电极适用于短期精确的土壤pH原位监测，而Sb金属电极则更适合长期原位监测。
及时准确地获取原位土壤pH对指导农业生产和管控土壤污染具有重要意义，但pH电极在长期土壤监测过程中的稳定性尚不明确。本研究选择了三种pH电极（球泡玻璃电极、锥形玻璃pH复合电极和锑（Sb）金属pH电极），将pH敏感部位埋入酸性红壤中，进行了为期350天的土壤pH原位监测，同时使用额外的锥形玻璃pH复合电极进行原位pH测定。结果表明，3种电极在埋入土壤前后的电极斜率变化较小，球泡和锥形玻璃电极、Sb金属pH电极的斜率分别为-60.30～-58.07、-55.65～-50.79和-35.24 ～-34.38mV/pH，其中球泡玻璃电极的灵敏度最高。与额外的锥形玻璃电极原位测定得到的土壤pH进行相关性分析结果表明，球泡玻璃电极和Sb金属pH电极原位监测与测定得到的pH之间存在极显著相关（P<0.01），相关系数r分别为0.74、0.75、0.56和0.80，而锥形玻璃电极两种方法获得的pH之间没有相关性，r分别为-0.38和0.15（P>0.05）。因此，球泡玻璃电极和Sb金属pH电极均可用于土壤pH的长期监测，带有保护装置的球泡玻璃电极适用于短期精确的土壤pH原位监测，而Sb金属电极则更适合长期原位监测。
2025, 62(6):1689-1698.
DOI: 10.11766/trxb202410080387
摘要:
镉是中国耕地土壤的首要污染物，危害土壤环境质量和农产品安全。污染土壤中镉的减量修复是改善土壤环境质量的关键。不同水稻品种对镉的富集能力差异高达10倍～32倍，同时，水稻拥有较高的生物量（16.3～22.7 t·hm–2），具有土壤镉减量修复的潜力。通过在常熟开展连续三年的大田试验（土壤镉：0.35 mg·kg–1，pH：5.61）和湖南湘潭的田间试验（土壤镉：0.89 mg·kg–1，pH：5.50），以高镉积累水稻品种W4为研究对象，采用孕穗期至成熟期稻田排水，以提升土壤镉有效性的田间管理措施，评估了W4对土壤镉的移除效率及长效性。结果表明，在常熟的大田试验中，W4的秸秆生物量为13.6～16.1 t·hm–2，为当地常规水稻品种的1.4倍～1.6倍；其秸秆镉含量为6.85～7.44 mg·kg–1，是常规水稻品种的3.3 倍～4.5倍；稻谷中镉的含量为2.38～3.38 mg·kg–1，是常规水稻品种的6.3倍～9.4倍；单季移除耕层土壤镉量为101.9～132.2 g·hm–2，土壤镉的移除效率高达11.8%～16.5%，为常规水稻的4.7倍～8.9倍。在湖南湘潭的田间试验中，W4的秸秆和稻谷产量分别为13.8 t·hm–2和6.5 t·hm–2，其镉含量分别为10.22 mg·kg–1和6.05 mg·kg–1，地上部镉的移除量（单季）为180.6 g·hm–2，移除效率为7.4%。假设生物富集系数保持恒定，通过模型计算，应用该高镉积累水稻可在9个种植季内将土壤镉从1.0 mg·kg–1（安全利用类耕地）降低至0.3 mg·kg–1（风险筛选值）。鉴于水稻种植技术门槛和成本较低，利用高镉积累水稻有望为我国土壤镉减量修复提供一种简易、绿色、高效的技术。
镉是中国耕地土壤的首要污染物，危害土壤环境质量和农产品安全。污染土壤中镉的减量修复是改善土壤环境质量的关键。不同水稻品种对镉的富集能力差异高达10倍～32倍，同时，水稻拥有较高的生物量（16.3～22.7 t·hm–2），具有土壤镉减量修复的潜力。通过在常熟开展连续三年的大田试验（土壤镉：0.35 mg·kg–1，pH：5.61）和湖南湘潭的田间试验（土壤镉：0.89 mg·kg–1，pH：5.50），以高镉积累水稻品种W4为研究对象，采用孕穗期至成熟期稻田排水，以提升土壤镉有效性的田间管理措施，评估了W4对土壤镉的移除效率及长效性。结果表明，在常熟的大田试验中，W4的秸秆生物量为13.6～16.1 t·hm–2，为当地常规水稻品种的1.4倍～1.6倍；其秸秆镉含量为6.85～7.44 mg·kg–1，是常规水稻品种的3.3 倍～4.5倍；稻谷中镉的含量为2.38～3.38 mg·kg–1，是常规水稻品种的6.3倍～9.4倍；单季移除耕层土壤镉量为101.9～132.2 g·hm–2，土壤镉的移除效率高达11.8%～16.5%，为常规水稻的4.7倍～8.9倍。在湖南湘潭的田间试验中，W4的秸秆和稻谷产量分别为13.8 t·hm–2和6.5 t·hm–2，其镉含量分别为10.22 mg·kg–1和6.05 mg·kg–1，地上部镉的移除量（单季）为180.6 g·hm–2，移除效率为7.4%。假设生物富集系数保持恒定，通过模型计算，应用该高镉积累水稻可在9个种植季内将土壤镉从1.0 mg·kg–1（安全利用类耕地）降低至0.3 mg·kg–1（风险筛选值）。鉴于水稻种植技术门槛和成本较低，利用高镉积累水稻有望为我国土壤镉减量修复提供一种简易、绿色、高效的技术。
2025, 62(6):1699-1710.
DOI: 10.11766/trxb202412240507
摘要:
工业化和城镇化过程中排放的污染物通过迁移影响自然生态系统功能。为探究多环芳烃（PAHs）这一典型的持久性有机污染物在自然生态系统中的赋存特征和污染来源，采集了5个典型森林、3个典型草原自然生态系统的土壤样品，分析了土壤理化性质及PAHs含量和组成，利用特征比值法和正定矩阵因子分解模型对PAHs来源进行了解析。结果表明，草原生态系统土壤总PAHs含量范围为7.11～137.42μg·kg–1；森林生态系统土壤中总PAHs含量范围为10.87～976.47μg·kg–1。其中，北京西山森林生态系统土壤的总PAHs含量最高，为208.82～976.47μg·kg–1。交通排放源和燃煤源是森林生态系统土壤PAHs主要来源，贡献率分别为41.6%～55.9%和18.3%～31.8%；除张北坝上草原的土壤PAHs主要来源为交通排放源外，其余草原生态系统土壤PAHs的主要来源均为燃煤源（39.6%～50.2%），草原生态系统的生物质燃烧源对土壤PAHs的贡献率高于森林。尽管大多数自然生态系统土壤PAHs的污染程度仍较低，但人类活动对自然生态系统土壤PAHs的影响不可忽视，为了保障自然生态系统功能，应持续推进污染物减排和环境风险管控。
工业化和城镇化过程中排放的污染物通过迁移影响自然生态系统功能。为探究多环芳烃（PAHs）这一典型的持久性有机污染物在自然生态系统中的赋存特征和污染来源，采集了5个典型森林、3个典型草原自然生态系统的土壤样品，分析了土壤理化性质及PAHs含量和组成，利用特征比值法和正定矩阵因子分解模型对PAHs来源进行了解析。结果表明，草原生态系统土壤总PAHs含量范围为7.11～137.42μg·kg–1；森林生态系统土壤中总PAHs含量范围为10.87～976.47μg·kg–1。其中，北京西山森林生态系统土壤的总PAHs含量最高，为208.82～976.47μg·kg–1。交通排放源和燃煤源是森林生态系统土壤PAHs主要来源，贡献率分别为41.6%～55.9%和18.3%～31.8%；除张北坝上草原的土壤PAHs主要来源为交通排放源外，其余草原生态系统土壤PAHs的主要来源均为燃煤源（39.6%～50.2%），草原生态系统的生物质燃烧源对土壤PAHs的贡献率高于森林。尽管大多数自然生态系统土壤PAHs的污染程度仍较低，但人类活动对自然生态系统土壤PAHs的影响不可忽视，为了保障自然生态系统功能，应持续推进污染物减排和环境风险管控。
2025, 62(6):1711-1721.
DOI: 10.11766/trxb202411120435
摘要:
阿特拉津是广泛使用的三嗪类除草剂，其在不同类型农田土壤中的矿化特征和微生物群落效应差异及其原因尚缺乏研究。选取黑土、潮土和红壤区旱地土壤，开展微宇宙培养试验，借助同位素示踪、降解基因定量、高通量测序等手段，研究了阿特拉津的矿化动态及细菌群落变化情况。结果表明，阿特拉津在不同土壤中的矿化过程差异明显：潮土中快速矿化，黑土矿化速率稳定，而红壤矿化活性低；56 d内三种土壤阿特拉津累积矿化率分别为75.2%、35.5%和0.810%。阿特拉津刺激潮土和黑土中三嗪氯水解酶基因trzN丰度显著增加，结合细菌相对丰度变化，推测拟节杆菌（Paenarthrobacter）是潮土中的主要降解菌，但黑土中降解菌仍不明确。三种土壤中细菌群落对阿特拉津具有不同的响应：潮土中阿特拉津作为生长底物促进降解菌的富集，细菌种间协同和多样性增加；黑土细菌群落对阿特拉津较不敏感；阿特拉津残留严重影响红壤细菌群落结构和多样性，体现为胁迫效应。上述发现揭示了不同类型土壤中阿特拉津矿化的巨大差异及其对微生物群落的决定作用，提示阿特拉津残留风险与土壤类型存在关联，为除草剂的合理使用和污染控制提供了科学依据。
阿特拉津是广泛使用的三嗪类除草剂，其在不同类型农田土壤中的矿化特征和微生物群落效应差异及其原因尚缺乏研究。选取黑土、潮土和红壤区旱地土壤，开展微宇宙培养试验，借助同位素示踪、降解基因定量、高通量测序等手段，研究了阿特拉津的矿化动态及细菌群落变化情况。结果表明，阿特拉津在不同土壤中的矿化过程差异明显：潮土中快速矿化，黑土矿化速率稳定，而红壤矿化活性低；56 d内三种土壤阿特拉津累积矿化率分别为75.2%、35.5%和0.810%。阿特拉津刺激潮土和黑土中三嗪氯水解酶基因trzN丰度显著增加，结合细菌相对丰度变化，推测拟节杆菌（Paenarthrobacter）是潮土中的主要降解菌，但黑土中降解菌仍不明确。三种土壤中细菌群落对阿特拉津具有不同的响应：潮土中阿特拉津作为生长底物促进降解菌的富集，细菌种间协同和多样性增加；黑土细菌群落对阿特拉津较不敏感；阿特拉津残留严重影响红壤细菌群落结构和多样性，体现为胁迫效应。上述发现揭示了不同类型土壤中阿特拉津矿化的巨大差异及其对微生物群落的决定作用，提示阿特拉津残留风险与土壤类型存在关联，为除草剂的合理使用和污染控制提供了科学依据。
2025, 62(6):1722-1733.
DOI: 10.11766/trxb202412120485
摘要:
生物纳米硒（SeNP）作为新型功能肥料已被广泛应用于富硒农产品生产，但SeNP施用对不同类型土壤中抗生素抗性基因（ARGs）及其宿主微生物的作用规律尚不清楚。以SeNP为供试叶面肥，以碱性土壤和pH中性土壤为研究对象，利用盆栽种植小青菜（矮脚黄，Brassica rapa L.），解析叶面喷施不同浓度SeNP对两种根际土壤ARGs丰度和细菌群落结构的影响。结果表明，叶面喷施1～5 mg·L–1 SeNP能够有效提升小青菜生长指标及其根际土壤碱解氮含量；相较不喷SeNP的对照组，喷施处理后pH中性土壤细菌菌群丰度可显著增加27.09%；相反，碱性土壤细菌菌群丰度显著降低14.56%，ARGs和可移动遗传原件（MGEs）绝对丰度也较对照组显著降低；叶面喷施SeNP既促进了不同土壤有益细菌（如芽单胞菌门、硝化螺菌门和酸杆菌门）相对丰度的提升，同时又降低了碱性土壤中ARGs潜在宿主细菌（绿弯菌门）的丰度。由此可见，SeNP能够作为有效控制土壤ARGs扩散的潜在候选材料，但同时也应关注SeNP对土壤抗生素抗性基因的影响效果会因土壤酸碱度的不同而表现出较大差异，后续实际生产应用需结合农田土壤特性做系统评估，以期为SeNP在农业生产中的高效安全应用提供参考。
生物纳米硒（SeNP）作为新型功能肥料已被广泛应用于富硒农产品生产，但SeNP施用对不同类型土壤中抗生素抗性基因（ARGs）及其宿主微生物的作用规律尚不清楚。以SeNP为供试叶面肥，以碱性土壤和pH中性土壤为研究对象，利用盆栽种植小青菜（矮脚黄，Brassica rapa L.），解析叶面喷施不同浓度SeNP对两种根际土壤ARGs丰度和细菌群落结构的影响。结果表明，叶面喷施1～5 mg·L–1 SeNP能够有效提升小青菜生长指标及其根际土壤碱解氮含量；相较不喷SeNP的对照组，喷施处理后pH中性土壤细菌菌群丰度可显著增加27.09%；相反，碱性土壤细菌菌群丰度显著降低14.56%，ARGs和可移动遗传原件（MGEs）绝对丰度也较对照组显著降低；叶面喷施SeNP既促进了不同土壤有益细菌（如芽单胞菌门、硝化螺菌门和酸杆菌门）相对丰度的提升，同时又降低了碱性土壤中ARGs潜在宿主细菌（绿弯菌门）的丰度。由此可见，SeNP能够作为有效控制土壤ARGs扩散的潜在候选材料，但同时也应关注SeNP对土壤抗生素抗性基因的影响效果会因土壤酸碱度的不同而表现出较大差异，后续实际生产应用需结合农田土壤特性做系统评估，以期为SeNP在农业生产中的高效安全应用提供参考。
2025, 62(6):1734-1744.
DOI: 10.11766/trxb202412270511
摘要:
农田土壤是温室气体氧化亚氮（N2O）重要排放源。农药百菌清被广泛用于农业生产中，其对土壤生态环境产生了重要影响，但针对百菌清影响农业土壤N2O排放及其关联微生物机制的研究较少。通过室内培养试验揭示了三种农田土壤（S1-菜地土、S2-稻田土和S3-麦田土）N2O排放对不同浓度百菌清添加的响应特征，百菌清浓度梯度设置为0（CK）、5（T5）、10（T10）和25 mg·kg–1（T25）。通过实时定量PCR，同步分析了微生物功能基因丰度。结果表明：（1）与CK相比，百菌清添加均增加了三种农田土壤N2O排放。与CK相比，S1酸性菜地土壤T5、T10和T25处理分别导致N2O排放增加1868%、1264%和232%；S2中性稻田土壤T5、T10和T25处理分别导致N2O排放增加4%、138%和334%；S3碱性麦田土壤T5、T10和T25处理导致N2O排放分别增加230%、119%和23%。（2）百菌清添加改变了土壤理化及微生物特性，显著增加了土壤可溶性有机碳（DOC）含量、氨氧化细菌（AOA）、氨氧化古菌（AOB）、亚硝酸还原菌基因（nirK、nirS）、氧化亚氮还原菌基因（nosZ）及总细菌（16S rRNA）基因丰度。相关性分析表明，N2O排放上升主要与土壤碳氮底物含量和微生物功能基因丰度的增加有关，且主要归因于总细菌、氨氧化菌和nir型反硝化菌基因丰度的增加，以及土壤DOC含量的增加。综上，百菌清通过提高土壤DOC含量和微生物功能基因丰度共同驱动土壤N2O排放增加，其影响程度取决于土壤性质及施用浓度。本研究结果为深入了解百菌清施用驱动农田土壤N2O排放及其微生物学机制提供了科学依据，同时对科学评估农业百菌清施用的潜在生态环境风险具有重要指导意义。
农田土壤是温室气体氧化亚氮（N2O）重要排放源。农药百菌清被广泛用于农业生产中，其对土壤生态环境产生了重要影响，但针对百菌清影响农业土壤N2O排放及其关联微生物机制的研究较少。通过室内培养试验揭示了三种农田土壤（S1-菜地土、S2-稻田土和S3-麦田土）N2O排放对不同浓度百菌清添加的响应特征，百菌清浓度梯度设置为0（CK）、5（T5）、10（T10）和25 mg·kg–1（T25）。通过实时定量PCR，同步分析了微生物功能基因丰度。结果表明：（1）与CK相比，百菌清添加均增加了三种农田土壤N2O排放。与CK相比，S1酸性菜地土壤T5、T10和T25处理分别导致N2O排放增加1868%、1264%和232%；S2中性稻田土壤T5、T10和T25处理分别导致N2O排放增加4%、138%和334%；S3碱性麦田土壤T5、T10和T25处理导致N2O排放分别增加230%、119%和23%。（2）百菌清添加改变了土壤理化及微生物特性，显著增加了土壤可溶性有机碳（DOC）含量、氨氧化细菌（AOA）、氨氧化古菌（AOB）、亚硝酸还原菌基因（nirK、nirS）、氧化亚氮还原菌基因（nosZ）及总细菌（16S rRNA）基因丰度。相关性分析表明，N2O排放上升主要与土壤碳氮底物含量和微生物功能基因丰度的增加有关，且主要归因于总细菌、氨氧化菌和nir型反硝化菌基因丰度的增加，以及土壤DOC含量的增加。综上，百菌清通过提高土壤DOC含量和微生物功能基因丰度共同驱动土壤N2O排放增加，其影响程度取决于土壤性质及施用浓度。本研究结果为深入了解百菌清施用驱动农田土壤N2O排放及其微生物学机制提供了科学依据，同时对科学评估农业百菌清施用的潜在生态环境风险具有重要指导意义。
2025, 62(6):1745-1754.
DOI: 10.11766/trxb202406110229
摘要:
水陆交错带是有效拦截径流氮污染物进入水体的最后屏障。硝化作用是土壤氮循环的一个关键过程，研究河岸水陆交错带土壤硝化速率时空分布特征及影响因素有助于了解河岸水陆交错带土壤脱氮作用。选取汾河太原段河岸水陆交错带作为研究对象，通过对距岸边不同距离、不同深度及不同季节的土壤样品进行硝化速率和理化指标的测定分析，揭示河岸水陆交错带土壤硝化速率和理化性质的时空分布特征，通过Spearman相关分析、RDA排序分析及结构方程模型进一步探讨影响土壤硝化速率的主要驱动因子。研究结果表明：（1）研究区水陆交错带土壤含水率、有机质、全氮、铵态氮和硝态氮随距岸边距离的增加而降低，而容重随距岸边距离的增加而增加；土壤含水率、电导率、有机质、全氮、铵态氮、硝态氮随土层深度的增加而降低；夏季土壤含水率、容重、有机质、全氮、硝态氮平均值均低于秋季，铵态氮则高于秋季；（2）土壤硝化速率随距岸边距离的增加呈先升高后降低的趋势，表层土壤硝化速率（20.43 mg·kg–1·d–1）高于底层（8.97 mg·kg–1·d–1）；夏季和秋季土壤硝化速率的平均值分别为15.12 mg·kg–1·d–1、14.28 mg·kg–1·d–1；（3）土壤全氮是影响水陆交错带夏季土壤硝化速率的主要影响因子。土壤全氮是影响水陆交错带夏季土壤硝化速率的主要影响因素。综上，在河流氮污染严重的情况下，充分保护1 m以内的水陆交错带，有助于提高河岸带土壤拦截径流氮污染的能力，并为河岸带驳岸生态建设及保护和管理提供科学依据。
水陆交错带是有效拦截径流氮污染物进入水体的最后屏障。硝化作用是土壤氮循环的一个关键过程，研究河岸水陆交错带土壤硝化速率时空分布特征及影响因素有助于了解河岸水陆交错带土壤脱氮作用。选取汾河太原段河岸水陆交错带作为研究对象，通过对距岸边不同距离、不同深度及不同季节的土壤样品进行硝化速率和理化指标的测定分析，揭示河岸水陆交错带土壤硝化速率和理化性质的时空分布特征，通过Spearman相关分析、RDA排序分析及结构方程模型进一步探讨影响土壤硝化速率的主要驱动因子。研究结果表明：（1）研究区水陆交错带土壤含水率、有机质、全氮、铵态氮和硝态氮随距岸边距离的增加而降低，而容重随距岸边距离的增加而增加；土壤含水率、电导率、有机质、全氮、铵态氮、硝态氮随土层深度的增加而降低；夏季土壤含水率、容重、有机质、全氮、硝态氮平均值均低于秋季，铵态氮则高于秋季；（2）土壤硝化速率随距岸边距离的增加呈先升高后降低的趋势，表层土壤硝化速率（20.43 mg·kg–1·d–1）高于底层（8.97 mg·kg–1·d–1）；夏季和秋季土壤硝化速率的平均值分别为15.12 mg·kg–1·d–1、14.28 mg·kg–1·d–1；（3）土壤全氮是影响水陆交错带夏季土壤硝化速率的主要影响因子。土壤全氮是影响水陆交错带夏季土壤硝化速率的主要影响因素。综上，在河流氮污染严重的情况下，充分保护1 m以内的水陆交错带，有助于提高河岸带土壤拦截径流氮污染的能力，并为河岸带驳岸生态建设及保护和管理提供科学依据。
2025, 62(6):1755-1765.
DOI: 10.11766/trxb202406290265
摘要:
秸秆还田是农业可持续发展的一种有效方式，秸秆预处理方式对秸秆在土壤中的分解和激发效应的影响很少受到关注。通过室内培养实验结合自然丰度法，探究热解秸秆、腐解秸秆和原秸秆在土壤中的矿化和激发效应。结果表明：培养60 d后秸秆材料在土壤中的累积碳矿化量由高到低依次为腐解秸秆（1 945 mg·kg–1）、原秸秆（1 576 mg·kg–1）、热解秸秆（27 mg·kg–1）。热解秸秆和原秸秆对土壤有机碳的激发效应分别为持续的负激发效应和正激发效应。腐解秸秆的激发效应由培养初期的正效应转变为培养后期的负效应。原秸秆和腐解秸秆添加显著增加土壤真菌丰度以及β-葡萄糖苷酶、纤维素酶活性（P < 0.05），热解秸秆的添加对土壤真菌丰度和β-葡萄糖苷酶、纤维素酶活性影响不显著。高通量测序结果表明，腐解秸秆的添加显著增加土壤放线菌门相对丰度，原秸秆的添加显著增加了土壤厚壁菌门相对丰度（P < 0.05）。热解秸秆在农田土壤中的低矿化量和负激发效应使其较腐解秸秆和原秸秆具有更好的有机碳固存潜力。
秸秆还田是农业可持续发展的一种有效方式，秸秆预处理方式对秸秆在土壤中的分解和激发效应的影响很少受到关注。通过室内培养实验结合自然丰度法，探究热解秸秆、腐解秸秆和原秸秆在土壤中的矿化和激发效应。结果表明：培养60 d后秸秆材料在土壤中的累积碳矿化量由高到低依次为腐解秸秆（1 945 mg·kg–1）、原秸秆（1 576 mg·kg–1）、热解秸秆（27 mg·kg–1）。热解秸秆和原秸秆对土壤有机碳的激发效应分别为持续的负激发效应和正激发效应。腐解秸秆的激发效应由培养初期的正效应转变为培养后期的负效应。原秸秆和腐解秸秆添加显著增加土壤真菌丰度以及β-葡萄糖苷酶、纤维素酶活性（P < 0.05），热解秸秆的添加对土壤真菌丰度和β-葡萄糖苷酶、纤维素酶活性影响不显著。高通量测序结果表明，腐解秸秆的添加显著增加土壤放线菌门相对丰度，原秸秆的添加显著增加了土壤厚壁菌门相对丰度（P < 0.05）。热解秸秆在农田土壤中的低矿化量和负激发效应使其较腐解秸秆和原秸秆具有更好的有机碳固存潜力。
2025, 62(6):1766-1779.
DOI: 10.11766/trxb202412230501
摘要:
土壤团聚体是土壤结构的基本单元，土壤有机碳（SOC）是土壤肥力的核心。为探究在冻融作用下土壤团聚体的周转路径和有机碳的定量表征，利用稀土元素示踪技术，以黑龙江省嫩江市鹤山农场耕地和林地黑土为研究对象，通过室内培养，分别设置0、3、6、10、15、25次冻融循环次数，采用干湿循环法标记不同粒径土壤团聚体（5～2 mm、2～0.2 5 mm、0.25～0.053 mm、<0.053 mm），通过Na2O2碱熔法测定稀土元素浓度，量化团聚体周转过程，探究冻融循环作用下土壤团聚体稳定性（平均重量直径，MWD）、粒径分布、团聚体周转路径以及SOC的变化情况。研究结果显示，冻融循环加速相邻团聚体之间的转换，促使各粒径团聚体向2～0.053 mm团聚体粒径转化更加剧烈。MWD和5～2 mm团聚体含量随冻融循环次数的增加而逐渐降低，而2～0.053 mm团聚体含量逐渐增加。土壤团聚体周转时间随着冻融循环次数的增加而增加，且0.25～0.053 mm团聚体增加最显著。经冻融处理后全土有机碳含量无显著变化，但随冻融次数的增加5～2 mm团聚体有机碳含量上升，其他粒径团聚体有机碳含量下降。所以，冻融作用通过加剧土壤团聚体周转过程中的破坏和形成进而影响土壤结构动态变化的内在过程，降低土壤团聚体稳定性，改变土壤有机碳含量。研究结果进一步揭示了冻融作用下黑土微观结构演变特征及其有机碳的定量表征，为冻融侵蚀下黑土各粒径土壤结构变化和团聚体周转过程深入研究提供理论依据。
土壤团聚体是土壤结构的基本单元，土壤有机碳（SOC）是土壤肥力的核心。为探究在冻融作用下土壤团聚体的周转路径和有机碳的定量表征，利用稀土元素示踪技术，以黑龙江省嫩江市鹤山农场耕地和林地黑土为研究对象，通过室内培养，分别设置0、3、6、10、15、25次冻融循环次数，采用干湿循环法标记不同粒径土壤团聚体（5～2 mm、2～0.2 5 mm、0.25～0.053 mm、<0.053 mm），通过Na2O2碱熔法测定稀土元素浓度，量化团聚体周转过程，探究冻融循环作用下土壤团聚体稳定性（平均重量直径，MWD）、粒径分布、团聚体周转路径以及SOC的变化情况。研究结果显示，冻融循环加速相邻团聚体之间的转换，促使各粒径团聚体向2～0.053 mm团聚体粒径转化更加剧烈。MWD和5～2 mm团聚体含量随冻融循环次数的增加而逐渐降低，而2～0.053 mm团聚体含量逐渐增加。土壤团聚体周转时间随着冻融循环次数的增加而增加，且0.25～0.053 mm团聚体增加最显著。经冻融处理后全土有机碳含量无显著变化，但随冻融次数的增加5～2 mm团聚体有机碳含量上升，其他粒径团聚体有机碳含量下降。所以，冻融作用通过加剧土壤团聚体周转过程中的破坏和形成进而影响土壤结构动态变化的内在过程，降低土壤团聚体稳定性，改变土壤有机碳含量。研究结果进一步揭示了冻融作用下黑土微观结构演变特征及其有机碳的定量表征，为冻融侵蚀下黑土各粒径土壤结构变化和团聚体周转过程深入研究提供理论依据。
2025, 62(6):1780-1791.
DOI: 10.11766/trxb202408060321
摘要:
在冬油菜生产中普遍存在为追求高产而过量施用氮肥的情况，导致经济收获偏低和氮素大量损失，进而增加了环境风险，确定适宜的氮肥用量对于实现冬油菜高产和环境友好具有重要意义。于2019—2020年在长江中下游冬油菜主产区湖北荆门、安徽池州和江苏镇江三个试验点开展田间试验，设置五个氮肥用量（0、90、180、270和360 kg·hm–2），探究氮肥用量对冬油菜产量、氮素积累量、无机氮残留量及氮素表观平衡的影响，并综合评估产量与氮输入-输出平衡的关系以确定基于产量和环境友好的冬油菜适宜氮肥用量。结果表明，施氮显著提高油菜籽产量，并有随着氮肥用量的增加产量不断提升的趋势，当氮肥用量达到270 kg·hm–2时产量趋于稳定，三试验点各两个品种的平均产量为3 146 kg·hm–2。地上部氮素积累量的变化趋势与产量一致，当高量或过量施氮时非籽粒器官的氮素积累量明显提高，以施氮270 kg·hm–2为参照，当氮肥用量提高至360 kg·hm–2时，植株氮素积累量平均增加6.85%，非籽粒器官中的氮素比例平均提高0.49个百分点。油菜收获期土壤无机氮残留量及土壤-作物系统的氮素表观平衡量与施氮量呈正相关，随着氮肥用量的增加，二者呈现出先缓慢增长后急剧上升的变化趋势。当氮肥施用量为270 kg·hm–2时，无机氮残留量和氮素表观盈余平均分别为40 kg·hm–2和95 kg·hm–2。基于维持作物产量和土壤肥力所允许的氮素表观盈余量（80 kg·hm–2），湖北、安徽和江苏三个试验点推荐氮肥用量平均分别为207、219和250 kg·hm–2，相应的产量平均分别为3 083、3 054和3 149 kg·hm–2，耕层土壤无机氮残留量分别为22、45和51 kg·hm–2，该推荐量既可保证冬油菜稳产又可控制氮素损失风险，有助于实现冬油菜高产和环境友好的双重目标。
在冬油菜生产中普遍存在为追求高产而过量施用氮肥的情况，导致经济收获偏低和氮素大量损失，进而增加了环境风险，确定适宜的氮肥用量对于实现冬油菜高产和环境友好具有重要意义。于2019—2020年在长江中下游冬油菜主产区湖北荆门、安徽池州和江苏镇江三个试验点开展田间试验，设置五个氮肥用量（0、90、180、270和360 kg·hm–2），探究氮肥用量对冬油菜产量、氮素积累量、无机氮残留量及氮素表观平衡的影响，并综合评估产量与氮输入-输出平衡的关系以确定基于产量和环境友好的冬油菜适宜氮肥用量。结果表明，施氮显著提高油菜籽产量，并有随着氮肥用量的增加产量不断提升的趋势，当氮肥用量达到270 kg·hm–2时产量趋于稳定，三试验点各两个品种的平均产量为3 146 kg·hm–2。地上部氮素积累量的变化趋势与产量一致，当高量或过量施氮时非籽粒器官的氮素积累量明显提高，以施氮270 kg·hm–2为参照，当氮肥用量提高至360 kg·hm–2时，植株氮素积累量平均增加6.85%，非籽粒器官中的氮素比例平均提高0.49个百分点。油菜收获期土壤无机氮残留量及土壤-作物系统的氮素表观平衡量与施氮量呈正相关，随着氮肥用量的增加，二者呈现出先缓慢增长后急剧上升的变化趋势。当氮肥施用量为270 kg·hm–2时，无机氮残留量和氮素表观盈余平均分别为40 kg·hm–2和95 kg·hm–2。基于维持作物产量和土壤肥力所允许的氮素表观盈余量（80 kg·hm–2），湖北、安徽和江苏三个试验点推荐氮肥用量平均分别为207、219和250 kg·hm–2，相应的产量平均分别为3 083、3 054和3 149 kg·hm–2，耕层土壤无机氮残留量分别为22、45和51 kg·hm–2，该推荐量既可保证冬油菜稳产又可控制氮素损失风险，有助于实现冬油菜高产和环境友好的双重目标。
2025, 62(6):1792-1802.
DOI: 10.11766/trxb202501120025
摘要:
为探究不同程度碱胁迫下栽培稗草的生长状况及其对土壤养分的影响，以毛乌素盐碱化沙地为研究区域，根据毛乌素沙地盐碱化程度分别设置pH 8.4、pH 9.0、pH 9.4、pH 9.7和pH 10.0等5个碱胁迫处理，以裸土为对照（CK），监测栽培稗草生长动态及土壤养分变化，分析栽培稗草用于毛乌素盐碱化沙地植被恢复的适宜性。结果表明：栽培稗草生长指标和光合特性随pH升高总体呈先增大后减小趋势，其中pH 9.0处理下单株叶面积、平均分蘖数、干物质量、净光合速率和水分利用效率均显著高于其他处理，pH 10.0处理下各项指标较CK显著降低。种植栽培稗草后0～60 cm土壤全氮（TN）含量显著降低，铵态氮（NH4+-N）含量显著提高，而有机质（SOM）和硝态氮含量仅在0～10 cm土层显著降低。相关性分析显示，栽培稗草分蘖数、株高与光合特性显著正相关，根长密度与SOM、TN、全磷和有效磷等养分变化量显著正相关，与NH4+-N变化量显著负相关。综上所述，栽培稗草具有较强的耐碱胁迫能力，且对土壤氮素矿化具有促进作用，证实了其在毛乌素盐碱化沙地种植的适宜性。
为探究不同程度碱胁迫下栽培稗草的生长状况及其对土壤养分的影响，以毛乌素盐碱化沙地为研究区域，根据毛乌素沙地盐碱化程度分别设置pH 8.4、pH 9.0、pH 9.4、pH 9.7和pH 10.0等5个碱胁迫处理，以裸土为对照（CK），监测栽培稗草生长动态及土壤养分变化，分析栽培稗草用于毛乌素盐碱化沙地植被恢复的适宜性。结果表明：栽培稗草生长指标和光合特性随pH升高总体呈先增大后减小趋势，其中pH 9.0处理下单株叶面积、平均分蘖数、干物质量、净光合速率和水分利用效率均显著高于其他处理，pH 10.0处理下各项指标较CK显著降低。种植栽培稗草后0～60 cm土壤全氮（TN）含量显著降低，铵态氮（NH4+-N）含量显著提高，而有机质（SOM）和硝态氮含量仅在0～10 cm土层显著降低。相关性分析显示，栽培稗草分蘖数、株高与光合特性显著正相关，根长密度与SOM、TN、全磷和有效磷等养分变化量显著正相关，与NH4+-N变化量显著负相关。综上所述，栽培稗草具有较强的耐碱胁迫能力，且对土壤氮素矿化具有促进作用，证实了其在毛乌素盐碱化沙地种植的适宜性。
2025, 62(6):1803-1814.
DOI: 10.11766/trxb202409110364
摘要:
水力侵蚀是东北黑土区最主要的侵蚀类型，但现阶段水力侵蚀对土壤微生物的影响研究较为薄弱，本文旨在探析次降雨对土壤微生物多样性的影响规律。选取东北典型黑土区试验坡耕地，采用野外人工模拟降雨试验，分析三种径流小区（裸地、大豆和玉米）次降雨前后坡耕地土壤微生物多样性和群落结构的变化。结果表明，次降雨导致裸地径流小区土壤细菌和真菌Alpha多样性增加，大豆径流小区土壤细菌Alpha多样性降低、真菌Alpha多样性增加，玉米径流小区土壤细菌和真菌Alpha多样性降低。次降雨对三种径流小区土壤细菌和土壤真菌的优势种群影响不显著，但对部分细菌种群和真菌种群的相对丰度影响显著（P<0.05）。在细菌种群中，裸地径流小区中绿弯菌门（Chloroflexi）、奇古菌门（Thaumarchaeota）、酸杆菌门（Acidobacteria）的相对丰度在次降雨后显著变化；大豆径流小区中拟杆菌门（Bacteroidetes）、疣微菌门（Verrucomicrobia）、放线菌门（Actinobacteria）的相对丰度在次降雨后显著变化；玉米径流小区中浮霉菌门（Planctomycetes）的相对丰度在次降雨后显著变化。在真菌种群中，裸地径流小区中粪壳菌纲（Sordariomycetes）、锤舌菌纲（Leotiomycetes）的相对丰度在次降雨后显著变化；大豆径流小区中粪壳菌纲（Sordariomycetes）、银耳纲（Tremellomycetes）的相对丰度在次降雨后显著变化；玉米径流小区中座囊菌纲（Dothideomycetes）、被孢霉纲（Mortierellomycetes）的相对丰度在次降雨后显著变化。研究结果旨在为东北漫川漫岗黑土区坡耕地土壤侵蚀的生态环境效应精准调控提供重要数据和理论依据。
水力侵蚀是东北黑土区最主要的侵蚀类型，但现阶段水力侵蚀对土壤微生物的影响研究较为薄弱，本文旨在探析次降雨对土壤微生物多样性的影响规律。选取东北典型黑土区试验坡耕地，采用野外人工模拟降雨试验，分析三种径流小区（裸地、大豆和玉米）次降雨前后坡耕地土壤微生物多样性和群落结构的变化。结果表明，次降雨导致裸地径流小区土壤细菌和真菌Alpha多样性增加，大豆径流小区土壤细菌Alpha多样性降低、真菌Alpha多样性增加，玉米径流小区土壤细菌和真菌Alpha多样性降低。次降雨对三种径流小区土壤细菌和土壤真菌的优势种群影响不显著，但对部分细菌种群和真菌种群的相对丰度影响显著（P<0.05）。在细菌种群中，裸地径流小区中绿弯菌门（Chloroflexi）、奇古菌门（Thaumarchaeota）、酸杆菌门（Acidobacteria）的相对丰度在次降雨后显著变化；大豆径流小区中拟杆菌门（Bacteroidetes）、疣微菌门（Verrucomicrobia）、放线菌门（Actinobacteria）的相对丰度在次降雨后显著变化；玉米径流小区中浮霉菌门（Planctomycetes）的相对丰度在次降雨后显著变化。在真菌种群中，裸地径流小区中粪壳菌纲（Sordariomycetes）、锤舌菌纲（Leotiomycetes）的相对丰度在次降雨后显著变化；大豆径流小区中粪壳菌纲（Sordariomycetes）、银耳纲（Tremellomycetes）的相对丰度在次降雨后显著变化；玉米径流小区中座囊菌纲（Dothideomycetes）、被孢霉纲（Mortierellomycetes）的相对丰度在次降雨后显著变化。研究结果旨在为东北漫川漫岗黑土区坡耕地土壤侵蚀的生态环境效应精准调控提供重要数据和理论依据。
2025, 62(6):1815-1827.
DOI: 10.11766/trxb202404280172
摘要:
秸秆及生物炭施用是提升土壤肥力的重要措施之一，但其分解过程中对土壤中导致小麦赤霉病的禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum，Fg）含量的影响尚不清楚。基于室内培育实验，以玉米秸秆为对照（S），在模拟田间Fg菌源充足的条件下，施用等碳量的秸秆（SF）、生物炭（BF）及其混合物（BSF），研究Fg含量随秸秆或生物炭等有机物料分解进程的动态变化，及其与有机物料养分变化和真菌群落组成变化之间的潜在关系。结果表明，培育7、21、42和70 d的Fg含量平均值大小顺序为：BF>SF>BSF，其中BSF处理分别较BF和SF处理低84.07%和69.11%。相关性分析结果显示，培育7 d和70 d时的Fg含量与残余有机物料的TC、TN、TP和TK显著正相关，而这些养分含量在BF处理中均处于最高水平。此外，不同处理的真菌群落组成两两差异显著，其变化受禾谷镰刀菌和残余有机物料的全碳及养分性质的共同驱动。进一步分析发现，BF处理显著富集了与植物病害发生有关的Dirkmeia和外瓶霉属（Exophiala），而BSF处理则明显富集了具有潜在生防效应的帚枝霉属（Sarocladium）。上述研究结果表示，有机物料分解过程中Fg含量的动态变化同时受制于残留有机物料的养分变化及其驱动的真菌群落变化的影响。研究为从小麦赤霉病防治角度合理选择适宜的有机物料进行土壤培肥提供了新视角。
秸秆及生物炭施用是提升土壤肥力的重要措施之一，但其分解过程中对土壤中导致小麦赤霉病的禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum，Fg）含量的影响尚不清楚。基于室内培育实验，以玉米秸秆为对照（S），在模拟田间Fg菌源充足的条件下，施用等碳量的秸秆（SF）、生物炭（BF）及其混合物（BSF），研究Fg含量随秸秆或生物炭等有机物料分解进程的动态变化，及其与有机物料养分变化和真菌群落组成变化之间的潜在关系。结果表明，培育7、21、42和70 d的Fg含量平均值大小顺序为：BF>SF>BSF，其中BSF处理分别较BF和SF处理低84.07%和69.11%。相关性分析结果显示，培育7 d和70 d时的Fg含量与残余有机物料的TC、TN、TP和TK显著正相关，而这些养分含量在BF处理中均处于最高水平。此外，不同处理的真菌群落组成两两差异显著，其变化受禾谷镰刀菌和残余有机物料的全碳及养分性质的共同驱动。进一步分析发现，BF处理显著富集了与植物病害发生有关的Dirkmeia和外瓶霉属（Exophiala），而BSF处理则明显富集了具有潜在生防效应的帚枝霉属（Sarocladium）。上述研究结果表示，有机物料分解过程中Fg含量的动态变化同时受制于残留有机物料的养分变化及其驱动的真菌群落变化的影响。研究为从小麦赤霉病防治角度合理选择适宜的有机物料进行土壤培肥提供了新视角。
2025, 62(6):1828-1838.
DOI: 10.11766/trxb202406130233
摘要:
森林生态系统是陆地生态系统中最大的碳库，森林土壤则是陆地生态系统中最大的有机碳库。土壤有机碳（SOC）是陆地生态系统碳库的重要组成部分，植物源有机碳和微生物源有机碳是其重要组分，深入理解森林类型对土壤微生物源有机碳和植物源有机碳的影响极其重要。以赤松林、刺槐林和麻栎林三种温带森林为研究对象，采集0～10 cm矿质土壤，分析土壤植物源和微生物源有机碳的生物标志物木质素酚和氨基糖的含量，以及土壤基本理化性质、微生物的群落结构与活性等。结果表明：赤松林中土壤总氨基糖、氨基葡萄糖、氨基半乳糖和胞壁酸的含量显著低于刺槐林和麻栎林，细菌、真菌和微生物残体碳含量显著低于麻栎林和刺槐林，刺槐林和麻栎林微生物残体碳的含量分别是赤松林1.9倍和2.3倍；在刺槐林、麻栎林和赤松林中微生物残体碳对SOC的贡献分别为56.8%、57.4%和52.5%，其中真菌残体碳对有机碳的贡献远大于细菌残体碳，是细菌残体碳的12.8倍～16.6倍。总木质素酚及其三类单体（V类、S类和C类）的含量由高到低依次为刺槐林、麻栎林和赤松林，刺槐林和麻栎林总木质素酚的含量分别是赤松林的2.8倍和3倍。同时，刺槐林土壤中香草基酚类和紫丁香酚类的酸醛比值即（Ad/Al）v和（Ad/Al）s显著高于赤松林和麻栎林，说明在刺槐林中土壤木质素的分解程度更高。随机森林模型预测结果显示土壤全氮、有机碳、全磷、pH、木聚糖酶是影响土壤微生物、细菌、真菌残体碳和木质素酚的主要因子。结构方程模型表明土壤理化学性质和微生物性质是对土壤微生物残体碳和木质素含量影响较大的潜变量，在温带森林经营中，可通过提高土壤养分和微生物性质来促进微生物的生长，并且提高微生物和植物源有机碳的含量及对SOC库的贡献，进而最大程度地发挥其固碳的潜力。
森林生态系统是陆地生态系统中最大的碳库，森林土壤则是陆地生态系统中最大的有机碳库。土壤有机碳（SOC）是陆地生态系统碳库的重要组成部分，植物源有机碳和微生物源有机碳是其重要组分，深入理解森林类型对土壤微生物源有机碳和植物源有机碳的影响极其重要。以赤松林、刺槐林和麻栎林三种温带森林为研究对象，采集0～10 cm矿质土壤，分析土壤植物源和微生物源有机碳的生物标志物木质素酚和氨基糖的含量，以及土壤基本理化性质、微生物的群落结构与活性等。结果表明：赤松林中土壤总氨基糖、氨基葡萄糖、氨基半乳糖和胞壁酸的含量显著低于刺槐林和麻栎林，细菌、真菌和微生物残体碳含量显著低于麻栎林和刺槐林，刺槐林和麻栎林微生物残体碳的含量分别是赤松林1.9倍和2.3倍；在刺槐林、麻栎林和赤松林中微生物残体碳对SOC的贡献分别为56.8%、57.4%和52.5%，其中真菌残体碳对有机碳的贡献远大于细菌残体碳，是细菌残体碳的12.8倍～16.6倍。总木质素酚及其三类单体（V类、S类和C类）的含量由高到低依次为刺槐林、麻栎林和赤松林，刺槐林和麻栎林总木质素酚的含量分别是赤松林的2.8倍和3倍。同时，刺槐林土壤中香草基酚类和紫丁香酚类的酸醛比值即（Ad/Al）v和（Ad/Al）s显著高于赤松林和麻栎林，说明在刺槐林中土壤木质素的分解程度更高。随机森林模型预测结果显示土壤全氮、有机碳、全磷、pH、木聚糖酶是影响土壤微生物、细菌、真菌残体碳和木质素酚的主要因子。结构方程模型表明土壤理化学性质和微生物性质是对土壤微生物残体碳和木质素含量影响较大的潜变量，在温带森林经营中，可通过提高土壤养分和微生物性质来促进微生物的生长，并且提高微生物和植物源有机碳的含量及对SOC库的贡献，进而最大程度地发挥其固碳的潜力。
2025, 62(6):1839-1849.
DOI: 10.11766/trxb202406120230
摘要:
土壤微生物生物量碳（Soil microbial biomass carbon，SMBC）是表征土壤微生物活性的重要指标，菌根类型对SMBC含量存在潜在影响。为探究菌根类型对土壤微生物生物量碳的影响，明确不同菌根类型在全球气候变化下对土壤微生物生物量碳的影响，基于前人建立的SMBC数据库，通过划分不同土层（0～100 cm、0～40 cm、40～100 cm）和确定数据库中植物的菌根类型，研究不同菌根类型植物的SMBC含量及其分布。结果表明，不同土层丛枝菌根（Arbuscular mycorrhiza，AM）和外生菌根（Ectomycorrhiza，ECM）植物SMBC存在显著差异，其中ECM植物SMBC显著高于AM植物。不同菌根类型植物SMBC对土壤因子（土壤深度、土壤全氮）和气候因子（年平均温度、年平均降水量）的响应也存在差异，0～40 cm土层，AM和ECM植物土壤因子（48.9%、47.99%）对SMBC的影响均显著大于气候因子（8.45%、2.25%）。40～100 cm土层，ECM植物SMBC受气候因子影响（53.94%）大于土壤因子（25.32%）影响，而AM植物土壤则相反，土壤因子（45.17%）影响大于气候因子（25.32%）。不同菌根类型影响下SMBC与土壤有机碳和土壤全氮均显著正相关（P<0.01），其中ECM受土壤有机碳和土壤全氮的影响对SMBC作用更明显。方差分解分析结果发现，随着土壤深度的增加，在深层土壤AM植物SMBC主要受土壤因子影响，而ECM植物SMBC主要受气候因子影响。综上，ECM植物土壤SMBC含量显著高于AM植物土壤，对土壤有机碳和土壤全氮的响应同样高于AM植物。
土壤微生物生物量碳（Soil microbial biomass carbon，SMBC）是表征土壤微生物活性的重要指标，菌根类型对SMBC含量存在潜在影响。为探究菌根类型对土壤微生物生物量碳的影响，明确不同菌根类型在全球气候变化下对土壤微生物生物量碳的影响，基于前人建立的SMBC数据库，通过划分不同土层（0～100 cm、0～40 cm、40～100 cm）和确定数据库中植物的菌根类型，研究不同菌根类型植物的SMBC含量及其分布。结果表明，不同土层丛枝菌根（Arbuscular mycorrhiza，AM）和外生菌根（Ectomycorrhiza，ECM）植物SMBC存在显著差异，其中ECM植物SMBC显著高于AM植物。不同菌根类型植物SMBC对土壤因子（土壤深度、土壤全氮）和气候因子（年平均温度、年平均降水量）的响应也存在差异，0～40 cm土层，AM和ECM植物土壤因子（48.9%、47.99%）对SMBC的影响均显著大于气候因子（8.45%、2.25%）。40～100 cm土层，ECM植物SMBC受气候因子影响（53.94%）大于土壤因子（25.32%）影响，而AM植物土壤则相反，土壤因子（45.17%）影响大于气候因子（25.32%）。不同菌根类型影响下SMBC与土壤有机碳和土壤全氮均显著正相关（P<0.01），其中ECM受土壤有机碳和土壤全氮的影响对SMBC作用更明显。方差分解分析结果发现，随着土壤深度的增加，在深层土壤AM植物SMBC主要受土壤因子影响，而ECM植物SMBC主要受气候因子影响。综上，ECM植物土壤SMBC含量显著高于AM植物土壤，对土壤有机碳和土壤全氮的响应同样高于AM植物。
2025, 62(6):1850-1861.
DOI: 10.11766/trxb202406220253
摘要:
稻田土壤固碳潜力巨大，秸秆添加对微生物介导的土壤有机碳（SOC）周转有重要影响。为探究秸秆输入驱动SOC形成的微生物贡献机制及氮磷调控效应，以亚热带红壤水稻土为研究对象，通过为期300天的室内培养实验，分别以磷脂脂肪酸（PLFA）和氨基糖（AS）为活体微生物和死亡微生物残体标识物，探讨秸秆（S）及秸秆耦合氮磷添加（S+NP）对微生物群落及其残体积累过程的影响。结果显示：与对照（CK）相比，S和S+NP处理显著增加土壤总PLFA含量（P＜0.05），且真菌生物量的增幅（65.1%～130.1%）大于细菌（22.7%～34.3%）。在培养300 d时，S+NP处理中真菌生物量显著高于其他处理，且真菌细菌生物量比值（F/B）相较于CK显著增加（P＜0.05）。表明秸秆耦合氮磷添加会在较长的时间尺度上对土壤微生物群落结构产生影响，使土壤微生物群落逐渐转为真菌主导的群落结构。在整个培养期间，S和S+NP处理中微生物残体积累量均显著高于对照（P＜0.05），真菌残体的变化与之相似。但细菌残体在培养结束时降低，S+NP处理中其含量显著低于S处理（P＜0.05），这可能与培养后期细菌残体发生矿化有关。相关性分析表明，微生物生物量、微生物残体及SOC之间呈显著正相关关系（P＜0.05），证明了外源秸秆输入后稻田SOC形成和转化主要由微生物驱动，与微生物介导机制紧密相关。综上，秸秆还田对稻田土壤有机碳库的影响与微生物群落结构及其介导的残体积累过程密切相关，并且这一过程受外源氮磷养分的供给调控。从元素计量平衡角度，补充适量的氮磷养分，有助于较长时间尺度上促进微生物来源有机碳组分的积累，尤其是真菌来源残体碳，这对于通过农田养分管理措施来调控微生物介导的有机碳截获过程具有重要指导意义。
稻田土壤固碳潜力巨大，秸秆添加对微生物介导的土壤有机碳（SOC）周转有重要影响。为探究秸秆输入驱动SOC形成的微生物贡献机制及氮磷调控效应，以亚热带红壤水稻土为研究对象，通过为期300天的室内培养实验，分别以磷脂脂肪酸（PLFA）和氨基糖（AS）为活体微生物和死亡微生物残体标识物，探讨秸秆（S）及秸秆耦合氮磷添加（S+NP）对微生物群落及其残体积累过程的影响。结果显示：与对照（CK）相比，S和S+NP处理显著增加土壤总PLFA含量（P＜0.05），且真菌生物量的增幅（65.1%～130.1%）大于细菌（22.7%～34.3%）。在培养300 d时，S+NP处理中真菌生物量显著高于其他处理，且真菌细菌生物量比值（F/B）相较于CK显著增加（P＜0.05）。表明秸秆耦合氮磷添加会在较长的时间尺度上对土壤微生物群落结构产生影响，使土壤微生物群落逐渐转为真菌主导的群落结构。在整个培养期间，S和S+NP处理中微生物残体积累量均显著高于对照（P＜0.05），真菌残体的变化与之相似。但细菌残体在培养结束时降低，S+NP处理中其含量显著低于S处理（P＜0.05），这可能与培养后期细菌残体发生矿化有关。相关性分析表明，微生物生物量、微生物残体及SOC之间呈显著正相关关系（P＜0.05），证明了外源秸秆输入后稻田SOC形成和转化主要由微生物驱动，与微生物介导机制紧密相关。综上，秸秆还田对稻田土壤有机碳库的影响与微生物群落结构及其介导的残体积累过程密切相关，并且这一过程受外源氮磷养分的供给调控。从元素计量平衡角度，补充适量的氮磷养分，有助于较长时间尺度上促进微生物来源有机碳组分的积累，尤其是真菌来源残体碳，这对于通过农田养分管理措施来调控微生物介导的有机碳截获过程具有重要指导意义。
2025, 62(6):1862-1876.
DOI: 10.11766/trxb202406230255
摘要:
解钾细菌（Potassium-solubilizing bacteria，KSB）具有独特解钾优势，被视为生态农业可持续发展的核心植物促生菌。为充分发掘环境中的解钾细菌资源，探究多种富集策略下土壤解钾细菌群落特征变化，选用解钾细菌富集培养基（KM），并以细菌富集培养基（BM）作为对照，通过液体（L）与固体（S）培养法，连续传代三次（1st、2nd和3rd）富集培养供试土壤中细菌或解钾细菌，收集每一代次可培养微生物富集物，再运用高通量测序技术分析土壤本底和富集物中16S rRNA基因，评估不同富集策略下可培养细菌或解钾细菌占土壤本底细菌群落的比例、组成和多样性变化规律。结果表明：培养基BM和KM富集的细菌多样性显著低于土壤本底，且KM富集的细菌多样性显著高于BM。在L-KM和S-KM中共检测到细菌17门、38纲、91目、145科和267属，在门水平占土壤本底细菌比例最高，约为29.31%。培养基L-KM富集的细菌分类单元数在各水平上均高于S-KM。在门水平，L-KM中的优势门为Firmicutes、Proteobacteria；S-KM优势门为Actinobacteriota、Proteobacteria。在属水平上，通过连续三次传代富集了生理代谢特征具有明显差异的类群，其中L-KM中优势属为Aminobacter、Chelatococcus、Cupriavidus、Hydrogenophilus、Microvirga、Paenibacillus、Phenylobacterium，S-KM中优势属仅Cupriavidus属与L-KM相同，其他优势属主要是Burkholderia、Luteibacter、Massilia、Pseudomonas、Ralstonia等。与已知解钾细菌数据库比对发现，KM中仅富集50个已知属，未知解钾细菌占比81%以上。利用零模型反演不同培养基连续传代富集的细菌群落构建过程，发现确定性过程主导了细菌从土壤悬液至培养基的第一代次群落结构变化，而以遗传漂变为主的随机性过程则主导了代际间的细菌群落演替。上述结果表明培养基成分和形态是影响可培养解钾细菌群落的主控因子，但连续传代富集不会导致群落结构同质化和单一化。不同富集策略下可获得较多的已知和未知解钾细菌属，丰富了现有解钾细菌种质资源库，为解钾细菌资源进一步开发和利用提供借鉴。
解钾细菌（Potassium-solubilizing bacteria，KSB）具有独特解钾优势，被视为生态农业可持续发展的核心植物促生菌。为充分发掘环境中的解钾细菌资源，探究多种富集策略下土壤解钾细菌群落特征变化，选用解钾细菌富集培养基（KM），并以细菌富集培养基（BM）作为对照，通过液体（L）与固体（S）培养法，连续传代三次（1st、2nd和3rd）富集培养供试土壤中细菌或解钾细菌，收集每一代次可培养微生物富集物，再运用高通量测序技术分析土壤本底和富集物中16S rRNA基因，评估不同富集策略下可培养细菌或解钾细菌占土壤本底细菌群落的比例、组成和多样性变化规律。结果表明：培养基BM和KM富集的细菌多样性显著低于土壤本底，且KM富集的细菌多样性显著高于BM。在L-KM和S-KM中共检测到细菌17门、38纲、91目、145科和267属，在门水平占土壤本底细菌比例最高，约为29.31%。培养基L-KM富集的细菌分类单元数在各水平上均高于S-KM。在门水平，L-KM中的优势门为Firmicutes、Proteobacteria；S-KM优势门为Actinobacteriota、Proteobacteria。在属水平上，通过连续三次传代富集了生理代谢特征具有明显差异的类群，其中L-KM中优势属为Aminobacter、Chelatococcus、Cupriavidus、Hydrogenophilus、Microvirga、Paenibacillus、Phenylobacterium，S-KM中优势属仅Cupriavidus属与L-KM相同，其他优势属主要是Burkholderia、Luteibacter、Massilia、Pseudomonas、Ralstonia等。与已知解钾细菌数据库比对发现，KM中仅富集50个已知属，未知解钾细菌占比81%以上。利用零模型反演不同培养基连续传代富集的细菌群落构建过程，发现确定性过程主导了细菌从土壤悬液至培养基的第一代次群落结构变化，而以遗传漂变为主的随机性过程则主导了代际间的细菌群落演替。上述结果表明培养基成分和形态是影响可培养解钾细菌群落的主控因子，但连续传代富集不会导致群落结构同质化和单一化。不同富集策略下可获得较多的已知和未知解钾细菌属，丰富了现有解钾细菌种质资源库，为解钾细菌资源进一步开发和利用提供借鉴。
2025, 62(6):1877-1887.
DOI: 10.11766/trxb202406210252
摘要:
土壤矿物作为生物膜的主要载体，调控着土壤多物种生物膜的形成，深刻影响着生物膜内细菌种间互作类型。为进一步揭示土壤活性组分与多物种生物膜的互作机制，选取土壤中常见的矿物高岭石、蒙脱石和针铁矿，以及从稻田土壤中提取的菌株作为研究对象，将单一菌株两两组合并与土壤矿物共培养，借助激光共聚焦扫描显微镜原位监测，结合结晶紫染色法，旨在探究多物种生物膜的形成以及生物膜内细菌种间相互作用对土壤矿物的响应。结果表明：与纯菌体系相比，高岭石和蒙脱石处理均显著抑制了多物种生物膜的形成，且以高岭石处理体系中S-1+S-14组合（S-x为单一菌株，x为菌株序号）受抑制程度最大，其生物膜生物量降低了42.57%；高岭石添加使S-1+S-2菌株组合的互作由原协同作用转为中立，使S-1+S-8组合由中立调整为拮抗作用；蒙脱石添加缓解了S-1+S-14和S-1+S-15组合菌株间的拮抗互作，其相互作用关系转变为中立。针铁矿处理显著促进了四组混合菌群多物种生物膜的形成，且以S-1+S-14组合的生物膜生物量提升程度最大（46.45%）；针铁矿添加显著增强了S-1+S-2混合菌群的协同效应，使S-1+S-8和S-1+S-14组合中菌群间的互作关系分别由原本的中立和拮抗作用转变为协同作用，使S-1+S-15组合由原拮抗互作调整为中立。本研究明确了不同类型土壤矿物对多物种生物膜形成的影响，揭示了生物膜内菌群间相互作用关系转换的潜在机制，研究结果可为深刻理解土壤组分的微生物效应和土壤生物过程，以及进一步挖掘土壤生物资源提供一定的理论指导价值。
土壤矿物作为生物膜的主要载体，调控着土壤多物种生物膜的形成，深刻影响着生物膜内细菌种间互作类型。为进一步揭示土壤活性组分与多物种生物膜的互作机制，选取土壤中常见的矿物高岭石、蒙脱石和针铁矿，以及从稻田土壤中提取的菌株作为研究对象，将单一菌株两两组合并与土壤矿物共培养，借助激光共聚焦扫描显微镜原位监测，结合结晶紫染色法，旨在探究多物种生物膜的形成以及生物膜内细菌种间相互作用对土壤矿物的响应。结果表明：与纯菌体系相比，高岭石和蒙脱石处理均显著抑制了多物种生物膜的形成，且以高岭石处理体系中S-1+S-14组合（S-x为单一菌株，x为菌株序号）受抑制程度最大，其生物膜生物量降低了42.57%；高岭石添加使S-1+S-2菌株组合的互作由原协同作用转为中立，使S-1+S-8组合由中立调整为拮抗作用；蒙脱石添加缓解了S-1+S-14和S-1+S-15组合菌株间的拮抗互作，其相互作用关系转变为中立。针铁矿处理显著促进了四组混合菌群多物种生物膜的形成，且以S-1+S-14组合的生物膜生物量提升程度最大（46.45%）；针铁矿添加显著增强了S-1+S-2混合菌群的协同效应，使S-1+S-8和S-1+S-14组合中菌群间的互作关系分别由原本的中立和拮抗作用转变为协同作用，使S-1+S-15组合由原拮抗互作调整为中立。本研究明确了不同类型土壤矿物对多物种生物膜形成的影响，揭示了生物膜内菌群间相互作用关系转换的潜在机制，研究结果可为深刻理解土壤组分的微生物效应和土壤生物过程，以及进一步挖掘土壤生物资源提供一定的理论指导价值。
2025, 62(6):1888-1901.
DOI: 10.11766/trxb202410170399
摘要:
土壤胞外酶在驱动土壤养分循环和能量流动中起着至关重要的作用，其化学计量可用来表征微生物代谢所需的养分限制状况。人工纯林转换为混交林是实现人工林可持续发展的重要途径。然而，人工纯林转换为混交林后对土壤胞外酶及化学计量的影响尚不清晰。以巨桉（Eucalyptus grandis）人工纯林皆伐后营造的红叶碧桃（Prunus persica'Atropurpurea'）＋西府海棠（Malus × micromalus）、杉木（Cunninghamia lanceolata）＋桢楠（Phoebe zhennan）＋红叶碧桃、香樟（Cinnamomum camphora）＋水杉（Metasequoia glyptostroboides）3种混交林，以及巨桉纯林（对照）为对象，研究了营建混交林对土壤理化性质、微生物生物量、胞外酶活性及化学计量特征的影响。结果表明：（1）与巨桉纯林相比，3种混交林均提高了土壤β-1，4-N-乙酰氨基葡糖苷酶和亮氨酸氨基肽酶活性，但降低了土壤β-1，4-葡糖苷酶和酸性磷酸单酯酶活性。（2）各林分类型的土壤胞外酶矢量长度介于0.68～0.88，土壤胞外酶矢量角度介于72.59°～81.18°，表明4种林分类型的土壤微生物均受到碳和磷的共同限制。（3）3种混交林均通过提高土壤有机碳、全氮、pH和微生物生物量C：N以及降低土壤C：P和N：P缓解了土壤微生物的碳和磷限制。（4）土壤全氮和微生物生物量氮分别是影响土壤胞外酶活性和酶化学计量的主控因子。综上所述，巨桉人工纯林转换为混交林后缓解了土壤微生物的碳和磷限制。
土壤胞外酶在驱动土壤养分循环和能量流动中起着至关重要的作用，其化学计量可用来表征微生物代谢所需的养分限制状况。人工纯林转换为混交林是实现人工林可持续发展的重要途径。然而，人工纯林转换为混交林后对土壤胞外酶及化学计量的影响尚不清晰。以巨桉（Eucalyptus grandis）人工纯林皆伐后营造的红叶碧桃（Prunus persica'Atropurpurea'）＋西府海棠（Malus × micromalus）、杉木（Cunninghamia lanceolata）＋桢楠（Phoebe zhennan）＋红叶碧桃、香樟（Cinnamomum camphora）＋水杉（Metasequoia glyptostroboides）3种混交林，以及巨桉纯林（对照）为对象，研究了营建混交林对土壤理化性质、微生物生物量、胞外酶活性及化学计量特征的影响。结果表明：（1）与巨桉纯林相比，3种混交林均提高了土壤β-1，4-N-乙酰氨基葡糖苷酶和亮氨酸氨基肽酶活性，但降低了土壤β-1，4-葡糖苷酶和酸性磷酸单酯酶活性。（2）各林分类型的土壤胞外酶矢量长度介于0.68～0.88，土壤胞外酶矢量角度介于72.59°～81.18°，表明4种林分类型的土壤微生物均受到碳和磷的共同限制。（3）3种混交林均通过提高土壤有机碳、全氮、pH和微生物生物量C：N以及降低土壤C：P和N：P缓解了土壤微生物的碳和磷限制。（4）土壤全氮和微生物生物量氮分别是影响土壤胞外酶活性和酶化学计量的主控因子。综上所述，巨桉人工纯林转换为混交林后缓解了土壤微生物的碳和磷限制。
> 问题讨论
2025, 62(6):1902-1909.
DOI: 10.11766/trxb202412010459
摘要:
《新时代中国土壤物理学主要领域进展与展望》指出我国土壤物理学研究存在的一个问题是原创性研究较少，其原因之一是从事我国土壤物理学研究的大部分学者数理基础不强，因此较难在土壤物理过程数值模拟上有突破。土壤物理过程数值模拟的关键方程是理查兹方程。目前关于有限元法求解理查兹方程的论文不少，但是大多理论性强且可操作性较差，对数理基础不强的研究人员而言，理解与编程实现存在较大困难。因此，本文旨在提供一份包含详细推导步骤的有限元法求解一维理查兹方程的编程思路：首先通过加权余量方程的建立得到理查兹方程的弱形式，继而利用雅可比变换和高斯数值积分等方法将弱形式方程转化为非线性代数方程，最后采用牛顿-拉夫逊法并代入边界条件求解非线性代数方程。基于上述编程思路编写了相应代码，模拟结果通过了实测土壤入渗试验数据的验证。本文提供的编程思路及代码可让数理基础不强的初学研究人员能够较快实现一维理查兹方程有限元法数值模拟，以期对我国在土壤物理过程数值模拟上实现突破起到一些积极作用。
《新时代中国土壤物理学主要领域进展与展望》指出我国土壤物理学研究存在的一个问题是原创性研究较少，其原因之一是从事我国土壤物理学研究的大部分学者数理基础不强，因此较难在土壤物理过程数值模拟上有突破。土壤物理过程数值模拟的关键方程是理查兹方程。目前关于有限元法求解理查兹方程的论文不少，但是大多理论性强且可操作性较差，对数理基础不强的研究人员而言，理解与编程实现存在较大困难。因此，本文旨在提供一份包含详细推导步骤的有限元法求解一维理查兹方程的编程思路：首先通过加权余量方程的建立得到理查兹方程的弱形式，继而利用雅可比变换和高斯数值积分等方法将弱形式方程转化为非线性代数方程，最后采用牛顿-拉夫逊法并代入边界条件求解非线性代数方程。基于上述编程思路编写了相应代码，模拟结果通过了实测土壤入渗试验数据的验证。本文提供的编程思路及代码可让数理基础不强的初学研究人员能够较快实现一维理查兹方程有限元法数值模拟，以期对我国在土壤物理过程数值模拟上实现突破起到一些积极作用。
