2026年第63卷第4期文章目次
> 新视角与前沿
2026, 63(4):995-1006.
DOI: 10.11766/trxb202502060046
摘要:
小麦作为全球1/3人口的主粮，其籽粒镉（Cd）的富集能力及其引发的膳食暴露风险长期未得到充分关注。本文通过整合国内外文献分析与前期研究基础，初步明确了受污染碱性土壤中小麦具有较高的Cd累积能力和超标风险。在稻麦轮作农田系统中，相同点位小麦籽粒Cd富集系数显著高于水稻，且碱性土壤Cd含量低于风险筛选值时，小麦籽粒Cd超标率仍较高。随土壤pH的升高，小麦对成人日均膳食Cd暴露量的贡献率增加，而水稻贡献率则降低，表明碱性土壤环境显著加剧小麦的Cd暴露风险。文章进一步讨论了碱性土壤Cd的赋存形态及其影响因素，分析了旱作碱性土壤小麦根际界面Cd分配过程与形态转化驱动机制，探讨了小麦Cd-微量元素吸收转运互作效应。未来需加强小麦根际界面Cd迁移转化过程与Cd-微量元素吸收转运的分子互作机制研究，以发展适配碱性Cd污染土壤特性的小麦安全生产技术体系。
小麦作为全球1/3人口的主粮，其籽粒镉（Cd）的富集能力及其引发的膳食暴露风险长期未得到充分关注。本文通过整合国内外文献分析与前期研究基础，初步明确了受污染碱性土壤中小麦具有较高的Cd累积能力和超标风险。在稻麦轮作农田系统中，相同点位小麦籽粒Cd富集系数显著高于水稻，且碱性土壤Cd含量低于风险筛选值时，小麦籽粒Cd超标率仍较高。随土壤pH的升高，小麦对成人日均膳食Cd暴露量的贡献率增加，而水稻贡献率则降低，表明碱性土壤环境显著加剧小麦的Cd暴露风险。文章进一步讨论了碱性土壤Cd的赋存形态及其影响因素，分析了旱作碱性土壤小麦根际界面Cd分配过程与形态转化驱动机制，探讨了小麦Cd-微量元素吸收转运互作效应。未来需加强小麦根际界面Cd迁移转化过程与Cd-微量元素吸收转运的分子互作机制研究，以发展适配碱性Cd污染土壤特性的小麦安全生产技术体系。
> 综述与评论
2026, 63(4):1007-1017.
DOI: 10.11766/trxb202503020097
摘要:
海南是我国唯一全省处于热带地区的省份，光热水资源丰富，是我国最典型的热带农业生产基地。然而，土壤“瘦、酸、漏”等障碍性因素及高氮肥投入导致了农田氮损失风险大、环境污染严重等问题。海南农业面源污染形势严峻，农业排放的氮和磷通过较短的迁移路径进入近海水体，导致珊瑚礁和海草床严重退化。然而，海南热带农田土壤氮素循环研究基础薄弱，阻碍了制定科学和有针对性的氮素调控措施。针对热带农业资源特点，本文提出未来需要从海南热带土壤氮素转化特征、氮去向和损失途径、作物氮高效利用机制、氮肥减施增效原理与调控措施四个方面重点研究。尤其是需要关注有机物介导的土壤地力提升和酸化治理对砖红壤氮素转化特征的影响、酸性土壤高氨排放和深层剖面高硝态氮累积机制、有机物料投入对氧化亚氮排放的影响等方面。进而明确农田土壤氮素转化迁移特征与作物氮素利用的关系，阐明土壤碳库扩容对氮素转化迁移、保氮与阻损的影响机制。进而提出以“增碳保氮、碳氮耦合、损失阻控、协调供氮”为核心的氮肥减施增效原理，形成创新的理论和解决方案。以期为热带高效绿色农业发展提供科技支撑，并为理解全球不同气候-土壤带氮素生物地球化学循环区域差异提供科学基础。
海南是我国唯一全省处于热带地区的省份，光热水资源丰富，是我国最典型的热带农业生产基地。然而，土壤“瘦、酸、漏”等障碍性因素及高氮肥投入导致了农田氮损失风险大、环境污染严重等问题。海南农业面源污染形势严峻，农业排放的氮和磷通过较短的迁移路径进入近海水体，导致珊瑚礁和海草床严重退化。然而，海南热带农田土壤氮素循环研究基础薄弱，阻碍了制定科学和有针对性的氮素调控措施。针对热带农业资源特点，本文提出未来需要从海南热带土壤氮素转化特征、氮去向和损失途径、作物氮高效利用机制、氮肥减施增效原理与调控措施四个方面重点研究。尤其是需要关注有机物介导的土壤地力提升和酸化治理对砖红壤氮素转化特征的影响、酸性土壤高氨排放和深层剖面高硝态氮累积机制、有机物料投入对氧化亚氮排放的影响等方面。进而明确农田土壤氮素转化迁移特征与作物氮素利用的关系，阐明土壤碳库扩容对氮素转化迁移、保氮与阻损的影响机制。进而提出以“增碳保氮、碳氮耦合、损失阻控、协调供氮”为核心的氮肥减施增效原理，形成创新的理论和解决方案。以期为热带高效绿色农业发展提供科技支撑，并为理解全球不同气候-土壤带氮素生物地球化学循环区域差异提供科学基础。
2026, 63(4):1018-1030.
DOI: 10.11766/trxb202507020322
摘要:
土壤管道侵蚀是由地下土壤管道形成与扩张引起的一种特殊侵蚀过程，对沟蚀发育过程以及崩塌和滑坡等重力侵蚀过程有重要贡献，其主要通过改变近地表土壤水文条件，进而影响坡面和流域的径流—侵蚀—输沙过程。然而，由于土壤管道侵蚀的隐蔽性以及成因的复杂性，其量化研究面临较大挑战。本文基于文献计量分析方法，系统梳理了土壤管道侵蚀研究的发展历程，识别了土壤管道侵蚀研究领域的热点与发展方向。针对当前研究热点，本文概述了土壤管道形成的动力过程，总结了影响土壤管道侵蚀的多重因素，分析了土壤管道侵蚀的动力机制与危害。未来应创新土壤管道侵蚀监测方法，阐明土壤管道侵蚀动力机制，量化关键影响因子的贡献，研发包含土壤管道侵蚀的水蚀预报模型，为土壤管道侵蚀风险评估与治理措施优化提供科学依据。
土壤管道侵蚀是由地下土壤管道形成与扩张引起的一种特殊侵蚀过程，对沟蚀发育过程以及崩塌和滑坡等重力侵蚀过程有重要贡献，其主要通过改变近地表土壤水文条件，进而影响坡面和流域的径流—侵蚀—输沙过程。然而，由于土壤管道侵蚀的隐蔽性以及成因的复杂性，其量化研究面临较大挑战。本文基于文献计量分析方法，系统梳理了土壤管道侵蚀研究的发展历程，识别了土壤管道侵蚀研究领域的热点与发展方向。针对当前研究热点，本文概述了土壤管道形成的动力过程，总结了影响土壤管道侵蚀的多重因素，分析了土壤管道侵蚀的动力机制与危害。未来应创新土壤管道侵蚀监测方法，阐明土壤管道侵蚀动力机制，量化关键影响因子的贡献，研发包含土壤管道侵蚀的水蚀预报模型，为土壤管道侵蚀风险评估与治理措施优化提供科学依据。
> 研究论文
2026, 63(4):1031-1044.
DOI: 10.11766/trxb202505280243
摘要:
土壤空间溯源在法医土壤学和司法鉴定领域具有重要应用价值。本研究基于安徽省265个表层土壤样本，比较两种土壤溯源策略：一是基于土壤属性相似性匹配与空间聚类分析，利用土壤光谱与理化属性相似度筛选相似样本，结合DBSCAN算法确定未知样品可能的来源区域；二是基于成土环境要素逆向推断，采用随机森林模型预测母质、土地利用、地形、气候和植被等环境要素，结合环境要素空间分布图进行来源地推断。通过模拟溯源分析，评估不同溯源策略的精度与适用性。结果表明，相似性匹配策略在空间邻近性强、数据库完善的条件下具有较高的定位精度，而成土环境推测策略在数据库有限或空间异质性强的区域溯源中表现出更优的空间限定能力。两种策略各具优势，融合应用有望进一步提升土壤空间溯源的准确性与空间解析分辨率。
土壤空间溯源在法医土壤学和司法鉴定领域具有重要应用价值。本研究基于安徽省265个表层土壤样本，比较两种土壤溯源策略：一是基于土壤属性相似性匹配与空间聚类分析，利用土壤光谱与理化属性相似度筛选相似样本，结合DBSCAN算法确定未知样品可能的来源区域；二是基于成土环境要素逆向推断，采用随机森林模型预测母质、土地利用、地形、气候和植被等环境要素，结合环境要素空间分布图进行来源地推断。通过模拟溯源分析，评估不同溯源策略的精度与适用性。结果表明，相似性匹配策略在空间邻近性强、数据库完善的条件下具有较高的定位精度，而成土环境推测策略在数据库有限或空间异质性强的区域溯源中表现出更优的空间限定能力。两种策略各具优势，融合应用有望进一步提升土壤空间溯源的准确性与空间解析分辨率。
2026, 63(4):1045-1056.
DOI: 10.11766/trxb202506100271
摘要:
土壤中金属元素的形态决定了其环境功能与效应，开发基于现有土壤性质的金属元素形态预测方法是扩充土壤数据信息、减少检测指标数量的重要途径，对基于有限信息的土壤数据挖掘具有重要意义。本研究以锰这一土壤中重要的微量元素与氧化还原活性物质为金属元素的代表，通过选取杭州市区的农田表层土壤为研究对象，分析了总计29个不同样点的土壤样品，获得了土壤有机质（SOM）、pH、总锰、阳离子交换量（CEC）等指标数据，并采用经典的Tessier连续提取法测定了土壤中的5种锰形态（离子交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物及硫化物结合态和残渣态锰），最后采用神经网络的权重分析法，对锰形态进行了以土壤理化性质为变量的预测。研究结果表明，杭州市土壤总锰含量均值为1.46 g·kg-1，高于浙江省土壤背景值；锰形态含量依次为铁锰氧化物结合态和残渣态，其次是有机物及硫化物结合态、离子交换态和碳酸盐结合态。空间分布特征显示，离子交换态和碳酸盐结合态呈现由北向南递减的“层状”结构。除残渣态外，其余锰形态间多呈显著正相关。理化因子中，pH与各种锰的形态相关性最强，尤其与离子交换态和碳酸盐结合态呈极显著负相关性；CEC与碳酸盐结合态及有机物及硫化物结合态呈显著正相关；土壤有机质含量与各种锰的形态无显著相关性。神经网络多参数模拟结果表明总锰、pH和CEC可以达到最好的预测效果，其决定系数R2从0.41提升至0.85，拟合误差从65%降低至16%。研究建立的神经网络多参数模拟方法为土壤常规普查数据的深度挖掘提供了可行思路，为快速估算特定金属形态的含量提供了可行路径。
土壤中金属元素的形态决定了其环境功能与效应，开发基于现有土壤性质的金属元素形态预测方法是扩充土壤数据信息、减少检测指标数量的重要途径，对基于有限信息的土壤数据挖掘具有重要意义。本研究以锰这一土壤中重要的微量元素与氧化还原活性物质为金属元素的代表，通过选取杭州市区的农田表层土壤为研究对象，分析了总计29个不同样点的土壤样品，获得了土壤有机质（SOM）、pH、总锰、阳离子交换量（CEC）等指标数据，并采用经典的Tessier连续提取法测定了土壤中的5种锰形态（离子交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物及硫化物结合态和残渣态锰），最后采用神经网络的权重分析法，对锰形态进行了以土壤理化性质为变量的预测。研究结果表明，杭州市土壤总锰含量均值为1.46 g·kg-1，高于浙江省土壤背景值；锰形态含量依次为铁锰氧化物结合态和残渣态，其次是有机物及硫化物结合态、离子交换态和碳酸盐结合态。空间分布特征显示，离子交换态和碳酸盐结合态呈现由北向南递减的“层状”结构。除残渣态外，其余锰形态间多呈显著正相关。理化因子中，pH与各种锰的形态相关性最强，尤其与离子交换态和碳酸盐结合态呈极显著负相关性；CEC与碳酸盐结合态及有机物及硫化物结合态呈显著正相关；土壤有机质含量与各种锰的形态无显著相关性。神经网络多参数模拟结果表明总锰、pH和CEC可以达到最好的预测效果，其决定系数R2从0.41提升至0.85，拟合误差从65%降低至16%。研究建立的神经网络多参数模拟方法为土壤常规普查数据的深度挖掘提供了可行思路，为快速估算特定金属形态的含量提供了可行路径。
2026, 63(4):1057-1070.
DOI: 10.11766/trxb202505210233
摘要:
滨海新增耕地实现可持续利用的关键是控制土壤盐分上升，覆盖和隔层是控制表层土壤积盐的常用措施，但是目前有关秸秆覆盖+生物质炭隔层的组合效应对东南沿海土壤水盐运移的影响尚不明确。本研究以福建滨海新增耕地为对象，探究了生物质炭隔盐层（埋深25 cm、45 cm）+秸秆覆盖对盐渍土壤水分入渗过程和蒸发过程中水盐分布的影响。结果表明：在淋洗过程中，生物质炭隔层可减缓湿润锋运移速率，其中T3-25（表层秸秆覆盖+25 cm处生物质炭隔层）处理效果最佳，入渗73 h时，其湿润锋运移距离较CK降低了4.07%。随淋洗时间延长，各处理淋洗液含盐量下降，淋洗第一天T3-45的淋洗液含盐量最高，为16.24 g·L-1，但从总脱盐量看，CK因无隔层阻碍表现为最优，淋洗结束后其pH也最高，为8.07。在0～45 cm土层，各处理土壤含盐量显著降低，CK的脱盐率最高，为68.68%，T3-45脱盐率高于T3-25。T3-25的平均Na+含量降幅最大，为74.76%。在地下水埋深65 cm的蒸发条件下，0～45 cm土层，T3-0和T3-45的含水率显著高于CK。蒸发45天后，各处理该土层土壤盐分和Na+含量均显著增加，T3-45的积盐率和Na+含量增幅最低，分别为3.49%和14.06%，CK则最大，分别为54.21%和150.19%，各处理pH较蒸发前显著升高，且较CK高0.71%～3.57%。以上结果表明，秸秆覆盖+45 cm处生物质炭隔层协同效应最佳，在减少水分蒸发的同时，其对促进滨海盐渍土降盐、抑盐的效果也最好。本研究发现T3-25处理与T3-45处理的效果接近，在兼顾前期成本的实际应用过程中，在东南地区滨海新增耕地中可考虑秸秆覆盖+ 25 cm处生物质炭隔层的改良措施。
滨海新增耕地实现可持续利用的关键是控制土壤盐分上升，覆盖和隔层是控制表层土壤积盐的常用措施，但是目前有关秸秆覆盖+生物质炭隔层的组合效应对东南沿海土壤水盐运移的影响尚不明确。本研究以福建滨海新增耕地为对象，探究了生物质炭隔盐层（埋深25 cm、45 cm）+秸秆覆盖对盐渍土壤水分入渗过程和蒸发过程中水盐分布的影响。结果表明：在淋洗过程中，生物质炭隔层可减缓湿润锋运移速率，其中T3-25（表层秸秆覆盖+25 cm处生物质炭隔层）处理效果最佳，入渗73 h时，其湿润锋运移距离较CK降低了4.07%。随淋洗时间延长，各处理淋洗液含盐量下降，淋洗第一天T3-45的淋洗液含盐量最高，为16.24 g·L-1，但从总脱盐量看，CK因无隔层阻碍表现为最优，淋洗结束后其pH也最高，为8.07。在0～45 cm土层，各处理土壤含盐量显著降低，CK的脱盐率最高，为68.68%，T3-45脱盐率高于T3-25。T3-25的平均Na+含量降幅最大，为74.76%。在地下水埋深65 cm的蒸发条件下，0～45 cm土层，T3-0和T3-45的含水率显著高于CK。蒸发45天后，各处理该土层土壤盐分和Na+含量均显著增加，T3-45的积盐率和Na+含量增幅最低，分别为3.49%和14.06%，CK则最大，分别为54.21%和150.19%，各处理pH较蒸发前显著升高，且较CK高0.71%～3.57%。以上结果表明，秸秆覆盖+45 cm处生物质炭隔层协同效应最佳，在减少水分蒸发的同时，其对促进滨海盐渍土降盐、抑盐的效果也最好。本研究发现T3-25处理与T3-45处理的效果接近，在兼顾前期成本的实际应用过程中，在东南地区滨海新增耕地中可考虑秸秆覆盖+ 25 cm处生物质炭隔层的改良措施。
2026, 63(4):1071-1084.
DOI: 10.11766/trxb202506130284
摘要:
为探究盐碱化棉田土壤改良及棉花增效的协同调控策略，2024年在新疆玛纳斯县中度盐碱棉田开展田间试验。通过双因素完全组合设计，设置3种聚谷氨酸（γ-PGA）施用量（F1：7.5 kg·hm-2、F2：15 kg·hm-2、F3：22.5 kg·hm-2）和2个灌溉定额水平（W1：4 000 m3·hm-2、W2：4 500 m3·hm-2），研究二者对土壤理化性质及棉花生理生长、产量与品质的影响。结果表明，与F1、F2相比，F3土壤盐分和pH峰值均降低，多酚氧化酶、过氧化氢酶、脲酶及蔗糖酶活性均提高，其中脲酶活性显著提高了30.13%～35.22%，同时促进根系生长及干物质积累，显著增加棉花产量，产量相关参数提高3.02%～27.96%。此外，提高灌溉定额会降低土壤盐分和pH峰值，显著增强4种酶活性，增幅为9.16%～48.33%，根系指标及吐絮期各器官生物量均得到提高，产量相关参数显著提高11.10%～30.34%。主成分分析和相关性分析显示，土壤酶活性、根系指标与棉花产量构成要素呈显著正相关（P<0.05），土壤盐分、pH与棉花纤维品质呈显著负相关（P<0.05）。综合评价表明，4 500 m3·hm-2灌溉定额配合22.5 kg·hm-2 γ-PGA施用可通过改善根区土壤微环境、促进棉花干物质积累等途径，实现盐碱地棉花生产的提质增效。
为探究盐碱化棉田土壤改良及棉花增效的协同调控策略，2024年在新疆玛纳斯县中度盐碱棉田开展田间试验。通过双因素完全组合设计，设置3种聚谷氨酸（γ-PGA）施用量（F1：7.5 kg·hm-2、F2：15 kg·hm-2、F3：22.5 kg·hm-2）和2个灌溉定额水平（W1：4 000 m3·hm-2、W2：4 500 m3·hm-2），研究二者对土壤理化性质及棉花生理生长、产量与品质的影响。结果表明，与F1、F2相比，F3土壤盐分和pH峰值均降低，多酚氧化酶、过氧化氢酶、脲酶及蔗糖酶活性均提高，其中脲酶活性显著提高了30.13%～35.22%，同时促进根系生长及干物质积累，显著增加棉花产量，产量相关参数提高3.02%～27.96%。此外，提高灌溉定额会降低土壤盐分和pH峰值，显著增强4种酶活性，增幅为9.16%～48.33%，根系指标及吐絮期各器官生物量均得到提高，产量相关参数显著提高11.10%～30.34%。主成分分析和相关性分析显示，土壤酶活性、根系指标与棉花产量构成要素呈显著正相关（P<0.05），土壤盐分、pH与棉花纤维品质呈显著负相关（P<0.05）。综合评价表明，4 500 m3·hm-2灌溉定额配合22.5 kg·hm-2 γ-PGA施用可通过改善根区土壤微环境、促进棉花干物质积累等途径，实现盐碱地棉花生产的提质增效。
2026, 63(4):1085-1096.
DOI: 10.11766/trxb202505230237
摘要:
耕地土壤酸化治理对保障国家粮食安全和农业可持续发展具有重要意义。微生物在土壤改良中具有重要的应用价值，然而产碱功能微生物及其改良酸性土壤的机理研究还较为缺乏。本研究通过系统筛选从华南酸化土壤中分离出109株产碱细菌（芽孢杆菌属占65%）和24株产碱真菌（木霉属占33%），发现细菌的产碱能力与稳定性均高于真菌，其中纺锤形赖氨酸芽孢杆菌（Lysinibacillus fusiformis LW-3）改良酸性土壤的效果最佳。室内模拟试验表明，持续培养15周内，连续多次接种该菌可使土壤pH升高1.5个单位，交换性铝含量降低23.46%，水解性酸减少31.80%。基因组学分析揭示，L. fusiformis LW-3携带完整脲酶基因簇（ureABCEFGD），其可能通过增强土壤脲酶和蛋白酶活性，代谢释放氨；并通过碳酸氢根消耗氢离子，降低土壤活性酸和潜性酸含量，协同改良酸性土壤。田间试验证实，施用L. fusiformis LW-3菌剂后，小白菜生长期内土壤pH稳定提高0.2个单位，产量提高11.6%～14.7%。本研究阐明了产碱菌通过产碱代谢、酶活性调控及酸形态转化等多途径协同改良酸化土壤的机制，发现产碱菌L. fusiformis LW-3在改良酸性土壤方面具有良好的应用前景，为产碱菌应用于耕地酸化治理提供了支撑。
耕地土壤酸化治理对保障国家粮食安全和农业可持续发展具有重要意义。微生物在土壤改良中具有重要的应用价值，然而产碱功能微生物及其改良酸性土壤的机理研究还较为缺乏。本研究通过系统筛选从华南酸化土壤中分离出109株产碱细菌（芽孢杆菌属占65%）和24株产碱真菌（木霉属占33%），发现细菌的产碱能力与稳定性均高于真菌，其中纺锤形赖氨酸芽孢杆菌（Lysinibacillus fusiformis LW-3）改良酸性土壤的效果最佳。室内模拟试验表明，持续培养15周内，连续多次接种该菌可使土壤pH升高1.5个单位，交换性铝含量降低23.46%，水解性酸减少31.80%。基因组学分析揭示，L. fusiformis LW-3携带完整脲酶基因簇（ureABCEFGD），其可能通过增强土壤脲酶和蛋白酶活性，代谢释放氨；并通过碳酸氢根消耗氢离子，降低土壤活性酸和潜性酸含量，协同改良酸性土壤。田间试验证实，施用L. fusiformis LW-3菌剂后，小白菜生长期内土壤pH稳定提高0.2个单位，产量提高11.6%～14.7%。本研究阐明了产碱菌通过产碱代谢、酶活性调控及酸形态转化等多途径协同改良酸化土壤的机制，发现产碱菌L. fusiformis LW-3在改良酸性土壤方面具有良好的应用前景，为产碱菌应用于耕地酸化治理提供了支撑。
2026, 63(4):1097-1109.
DOI: 10.11766/trxb202506030256
摘要:
土壤团聚体稳定性与养分生态化学计量特征是评估生态修复与土壤质量的重要指标。为探究亚热带丘陵区典型土地利用方式通过改变土壤团聚体的分布特征，从而影响土壤养分差异的机制，以湖北省英山县3种典型土地利用方式（林地、茶园和耕地）的土壤为研究对象，结合化学计量方法和多元统计模型，解析团聚体稳定性水平与土壤有机碳、全氮、全磷的分布特征。结果表明：（1）林地> 5 mm粒径含量分别为茶园和耕地的4.11倍和1.89倍，平均质量直径（MWD）与几何平均直径（GMD）表现为林地>耕地>茶园，茶园的可蚀性K值和分形维数D值最高；（2）林地土壤有机碳含量显著高于其他样地，达10.22 g·kg-1，全氮含量表现为林地>茶园>耕地，全磷含量则呈相反趋势；C:P与N:P均表现为林地>耕地>茶园；（3）团聚体特征与养分指标显著相关（P<0.05），> 5 mm团聚体对C：P和N：P起主要作用；偏最小二乘路径模型（PLS-PM）拟合优度均高于0.61，路径系数表明不同土地利用方式下团聚体粒径对化学计量特征的影响路径存在差异，尤以林地的直接影响最为显著。综上，林地作为土地利用方式可以有效提高团聚体稳定性，促进养分固存和平衡，是亚热带丘陵区提升土壤质量、实现可持续发展的有效措施。
土壤团聚体稳定性与养分生态化学计量特征是评估生态修复与土壤质量的重要指标。为探究亚热带丘陵区典型土地利用方式通过改变土壤团聚体的分布特征，从而影响土壤养分差异的机制，以湖北省英山县3种典型土地利用方式（林地、茶园和耕地）的土壤为研究对象，结合化学计量方法和多元统计模型，解析团聚体稳定性水平与土壤有机碳、全氮、全磷的分布特征。结果表明：（1）林地> 5 mm粒径含量分别为茶园和耕地的4.11倍和1.89倍，平均质量直径（MWD）与几何平均直径（GMD）表现为林地>耕地>茶园，茶园的可蚀性K值和分形维数D值最高；（2）林地土壤有机碳含量显著高于其他样地，达10.22 g·kg-1，全氮含量表现为林地>茶园>耕地，全磷含量则呈相反趋势；C:P与N:P均表现为林地>耕地>茶园；（3）团聚体特征与养分指标显著相关（P<0.05），> 5 mm团聚体对C：P和N：P起主要作用；偏最小二乘路径模型（PLS-PM）拟合优度均高于0.61，路径系数表明不同土地利用方式下团聚体粒径对化学计量特征的影响路径存在差异，尤以林地的直接影响最为显著。综上，林地作为土地利用方式可以有效提高团聚体稳定性，促进养分固存和平衡，是亚热带丘陵区提升土壤质量、实现可持续发展的有效措施。
2026, 63(4):1110-1125.
DOI: 10.11766/trxb202510090489
摘要:
为遏制土壤退化趋势和提升生态环境质量，黄土高原地区开展了大规模、长期的植被恢复工程，而典型植被恢复类型的长期土壤水分动态变化差异，特别是土壤水分变异性和差异性仍需深入探讨。为此，本研究选取黄土残塬沟壑区典型人工林（油松林、侧柏林、刺槐林）与天然林（辽东栎次生林），基于长时间序列（2006年—2025年）0～200 cm土壤水分动态变化，结合多期土壤理化性质、植被生长属性数据，采用单因素方差分析、主成分分析、Mantel test分析等统计方法，探讨林下土壤理化性质及植被生长参数在长期植被恢复中对林下土壤水文动态的影响。结果表明：（1）不同植被恢复类型存在显著的土壤水分差异性：与人工林相比，天然次生林的土壤水分含量整体较高，平均土壤含水量为16.8%，月均峰值可达30.4%，且具有较高的水分稳定性，变异系数平均值为12.89%；（2）不同植被恢复类型在土壤理化性质和植被属性方面存在显著差异，天然次生林的土壤氮（236.428 mg·kg-1）、磷（488.575 mg·kg-1）和有机碳含量（14.903 g·kg-1）高于其他三种人工林；乔木层和灌木层的生物量、高度等植被属性低于人工林；（3）主成分分析和Mantel test分析表明：土壤水分差异性主要由乔木属性和林下植被属性共同影响，而土壤水分变异性则主要受林下植被属性主导影响。该研究可为该区域天然次生林保护、人工林林下植被配置优化、强化林下植被培育提升水源涵养能力及水土保持管理提供理论依据。
为遏制土壤退化趋势和提升生态环境质量，黄土高原地区开展了大规模、长期的植被恢复工程，而典型植被恢复类型的长期土壤水分动态变化差异，特别是土壤水分变异性和差异性仍需深入探讨。为此，本研究选取黄土残塬沟壑区典型人工林（油松林、侧柏林、刺槐林）与天然林（辽东栎次生林），基于长时间序列（2006年—2025年）0～200 cm土壤水分动态变化，结合多期土壤理化性质、植被生长属性数据，采用单因素方差分析、主成分分析、Mantel test分析等统计方法，探讨林下土壤理化性质及植被生长参数在长期植被恢复中对林下土壤水文动态的影响。结果表明：（1）不同植被恢复类型存在显著的土壤水分差异性：与人工林相比，天然次生林的土壤水分含量整体较高，平均土壤含水量为16.8%，月均峰值可达30.4%，且具有较高的水分稳定性，变异系数平均值为12.89%；（2）不同植被恢复类型在土壤理化性质和植被属性方面存在显著差异，天然次生林的土壤氮（236.428 mg·kg-1）、磷（488.575 mg·kg-1）和有机碳含量（14.903 g·kg-1）高于其他三种人工林；乔木层和灌木层的生物量、高度等植被属性低于人工林；（3）主成分分析和Mantel test分析表明：土壤水分差异性主要由乔木属性和林下植被属性共同影响，而土壤水分变异性则主要受林下植被属性主导影响。该研究可为该区域天然次生林保护、人工林林下植被配置优化、强化林下植被培育提升水源涵养能力及水土保持管理提供理论依据。
2026, 63(4):1126-1138.
DOI: 10.11766/trxb202411010420
摘要:
土壤胶体的凝聚与分散影响着土壤结构、水土流失、土壤养分及污染物迁移等宏观现象。不同施肥处理土壤所处环境条件不同，使得土壤胶体数量、性质及其凝聚与分散行为存在差异，探索施肥处理对土壤胶体性质及其凝聚动力学的影响对于联结土壤微观行为与宏观现象有着重要意义。本研究以西南地区紫色土为研究对象，设置不施肥（CK）、单施尿素（N）、有机肥替代10%尿素氮（LM）、有机肥替代30%尿素氮（HM）四种施肥处理，在60 d室内土壤培养后，通过测定各施肥处理土壤胶体数量、黏土矿物组成及表面电化学性质和土壤胶体凝聚过程，探究不同施肥处理紫色土胶体凝聚动力学的差异及其原因。研究发现，试验用紫色土胶体矿物组成主要有水云母、绿泥石、蒙脱石、蛭石、高岭石，短期施肥处理对胶体含量和矿物组成无明显影响。N处理紫色土胶体表面电荷密度最高，颗粒间静电排斥力最大；LM、HM处理降低了紫色土胶体表面电荷密度，降低程度与有机肥添加量成正比。不同施肥处理紫色土胶体的凝聚动力学存在差异，临界聚沉浓度（Critical concentration of coagulation，CCC）由高到低依次为：N处理紫色土胶体、CK处理紫色土胶体、LM处理紫色土胶体、HM处理紫色土胶体；相同施肥处理紫色土胶体的CCC值表现出离子特异性效应，由高到低依次为：Na+、K+、Mg2+、Ca2+。相关性分析表明，紫色土胶体的CCC值与表面电荷密度存在较强正相关，与比表面积、有机质含量存在较强负相关。综上，不同施肥处理主要通过改变紫色土胶体表面化学性质影响土粒间相互作用力，进而影响胶体凝聚与分散行为。
土壤胶体的凝聚与分散影响着土壤结构、水土流失、土壤养分及污染物迁移等宏观现象。不同施肥处理土壤所处环境条件不同，使得土壤胶体数量、性质及其凝聚与分散行为存在差异，探索施肥处理对土壤胶体性质及其凝聚动力学的影响对于联结土壤微观行为与宏观现象有着重要意义。本研究以西南地区紫色土为研究对象，设置不施肥（CK）、单施尿素（N）、有机肥替代10%尿素氮（LM）、有机肥替代30%尿素氮（HM）四种施肥处理，在60 d室内土壤培养后，通过测定各施肥处理土壤胶体数量、黏土矿物组成及表面电化学性质和土壤胶体凝聚过程，探究不同施肥处理紫色土胶体凝聚动力学的差异及其原因。研究发现，试验用紫色土胶体矿物组成主要有水云母、绿泥石、蒙脱石、蛭石、高岭石，短期施肥处理对胶体含量和矿物组成无明显影响。N处理紫色土胶体表面电荷密度最高，颗粒间静电排斥力最大；LM、HM处理降低了紫色土胶体表面电荷密度，降低程度与有机肥添加量成正比。不同施肥处理紫色土胶体的凝聚动力学存在差异，临界聚沉浓度（Critical concentration of coagulation，CCC）由高到低依次为：N处理紫色土胶体、CK处理紫色土胶体、LM处理紫色土胶体、HM处理紫色土胶体；相同施肥处理紫色土胶体的CCC值表现出离子特异性效应，由高到低依次为：Na+、K+、Mg2+、Ca2+。相关性分析表明，紫色土胶体的CCC值与表面电荷密度存在较强正相关，与比表面积、有机质含量存在较强负相关。综上，不同施肥处理主要通过改变紫色土胶体表面化学性质影响土粒间相互作用力，进而影响胶体凝聚与分散行为。
2026, 63(4):1139-1154.
DOI: 10.11766/trxb202506120278
摘要:
土壤组分是决定其性质和重金属行为的物质基础，但其作用效应与影响机制尚不清楚。采用选择性去除法和外源添加法，通过吸附-解吸试验、连续形态分级及盆栽生物试验，探讨了紫色土有机质核心组分腐殖酸（胡敏酸HA，富里酸FA）、铁氧化物和锰氧化物对紫色土Cd吸附性能、赋存形态及生物有效性的影响。结果表明，紫色土各组分对土壤性质的影响存在明显差异：去除土壤有机质（ROM）和铁氧化物（RFe）均提高了土壤pH、比表面积（SSA），而去除锰氧化物（RMn）的作用则相反；各组分去除均降低了土壤阳离子交换量（CEC）、电荷数量（SCN）和密度（σ0），以RFe和RMn的影响最大；外源组分添加对土壤性质的影响明显弱于组分去除，仅添加含有机质组分（AHA和AFA）处理可提高土壤pH和CEC，但使SSA显著降低，而添加锰氧化物（AMn）明显增加SSA。土壤组分和性质的改变制约Cd的环境行为：ROM和RFe显著提升了土壤Cd的吸附容量和强度，而RMn影响不显著；组分添加处理中仅有AHA和AMn可提升土壤对Cd的吸附能力。紫色土Cd的有效性（Avail-Cd）受其赋存形态制约而与吸附能力无显著关联，土壤各形态Cd中仅有交换态Cd（EX-Cd）对Avail-Cd为正向贡献，碳酸盐结合态（CA-Cd）、有机结合态（OM-Cd）、铁锰结合态（FeMn-Cd）等其他形态Cd均为负向贡献，ROM和RFe及AHA通过促进EX-Cd向其他转化，从而使得土壤Avail-Cd降幅达39.30%～96.80%，而RMn、RFe-Mn和AFA处理则相反，使Avail-Cd显著增加2.38倍～2.91倍。盆栽生物试验进一步证实小白菜Cd累积主要受Cd有效性的制约，土壤组分改变通过影响pH、CEC、OM、SSA和Cd形态分配而调控Cd的生物有效性。研究结果初步阐释了紫色土关键组分对Cd生物活性的调控效应与机制，为土壤Cd污染修复治理提供了理论依据。
土壤组分是决定其性质和重金属行为的物质基础，但其作用效应与影响机制尚不清楚。采用选择性去除法和外源添加法，通过吸附-解吸试验、连续形态分级及盆栽生物试验，探讨了紫色土有机质核心组分腐殖酸（胡敏酸HA，富里酸FA）、铁氧化物和锰氧化物对紫色土Cd吸附性能、赋存形态及生物有效性的影响。结果表明，紫色土各组分对土壤性质的影响存在明显差异：去除土壤有机质（ROM）和铁氧化物（RFe）均提高了土壤pH、比表面积（SSA），而去除锰氧化物（RMn）的作用则相反；各组分去除均降低了土壤阳离子交换量（CEC）、电荷数量（SCN）和密度（σ0），以RFe和RMn的影响最大；外源组分添加对土壤性质的影响明显弱于组分去除，仅添加含有机质组分（AHA和AFA）处理可提高土壤pH和CEC，但使SSA显著降低，而添加锰氧化物（AMn）明显增加SSA。土壤组分和性质的改变制约Cd的环境行为：ROM和RFe显著提升了土壤Cd的吸附容量和强度，而RMn影响不显著；组分添加处理中仅有AHA和AMn可提升土壤对Cd的吸附能力。紫色土Cd的有效性（Avail-Cd）受其赋存形态制约而与吸附能力无显著关联，土壤各形态Cd中仅有交换态Cd（EX-Cd）对Avail-Cd为正向贡献，碳酸盐结合态（CA-Cd）、有机结合态（OM-Cd）、铁锰结合态（FeMn-Cd）等其他形态Cd均为负向贡献，ROM和RFe及AHA通过促进EX-Cd向其他转化，从而使得土壤Avail-Cd降幅达39.30%～96.80%，而RMn、RFe-Mn和AFA处理则相反，使Avail-Cd显著增加2.38倍～2.91倍。盆栽生物试验进一步证实小白菜Cd累积主要受Cd有效性的制约，土壤组分改变通过影响pH、CEC、OM、SSA和Cd形态分配而调控Cd的生物有效性。研究结果初步阐释了紫色土关键组分对Cd生物活性的调控效应与机制，为土壤Cd污染修复治理提供了理论依据。
2026, 63(4):1155-1166.
DOI: 10.11766/trxb202507010321
摘要:
植酸改性生物质炭对水溶液中镉（Cd）具有良好的吸附性能，但其对重度Cd污染土壤的修复效果和影响机制尚不清楚。通过180 d的土壤培养试验，系统评估了竹质生物质炭（BBC）、植酸改性竹炭（PABC）和植酸钠改性竹炭（SPBC）在Cd污染土壤中的动态修复过程。结果表明，在前期和中期（0～120 d），3种生物质炭显著降低了土壤溶液中的Cd浓度（降幅为24.60%～99.35%），并表现出明显的剂量效应，植酸改性生物质炭尤其是SPBC效果最佳。除自身的吸附机制外，生物质炭还通过影响土壤和土壤溶液的化学（pH、全磷、全碳）、物理（团聚体结构）和生物性质（脲酶、酸性磷酸酶）间接抑制Cd释放，其中，土壤pH和微团聚体含量是影响Cd释放的关键因子。后期（120～180 d），土壤团聚体稳定性增强，生物质炭通过提高脲酶和酸性磷酸酶活性进一步促进该过程。植酸改性生物质炭对重度Cd污染土壤具有较强的修复及土壤改良潜力，具有较大的应用价值。
植酸改性生物质炭对水溶液中镉（Cd）具有良好的吸附性能，但其对重度Cd污染土壤的修复效果和影响机制尚不清楚。通过180 d的土壤培养试验，系统评估了竹质生物质炭（BBC）、植酸改性竹炭（PABC）和植酸钠改性竹炭（SPBC）在Cd污染土壤中的动态修复过程。结果表明，在前期和中期（0～120 d），3种生物质炭显著降低了土壤溶液中的Cd浓度（降幅为24.60%～99.35%），并表现出明显的剂量效应，植酸改性生物质炭尤其是SPBC效果最佳。除自身的吸附机制外，生物质炭还通过影响土壤和土壤溶液的化学（pH、全磷、全碳）、物理（团聚体结构）和生物性质（脲酶、酸性磷酸酶）间接抑制Cd释放，其中，土壤pH和微团聚体含量是影响Cd释放的关键因子。后期（120～180 d），土壤团聚体稳定性增强，生物质炭通过提高脲酶和酸性磷酸酶活性进一步促进该过程。植酸改性生物质炭对重度Cd污染土壤具有较强的修复及土壤改良潜力，具有较大的应用价值。
2026, 63(4):1167-1179.
DOI: 10.11766/trxb202504020154
摘要:
为深入探究国内外宅基地复垦领域的研究现状，以“宅基地复垦”和“宅基地土壤重构”为检索词，在CNKI与WOS核心合集中开展文献检索工作，使用CiteSpace进行可视化分析，全面展现该领域的研究动态、热点及趋势，揭示其知识网络与发展方向。结果表明，国内外发文量的增多，反映出该领域研究热度和关注度的提高，国内学者将目光投向土地利用优化、城乡融合、生态保护以及市场流通等方面，而国外学者则更偏向于案例分析与技术突破。此外，国内研究宅基地复垦时，重点放在其与政策的交互作用上，而国际文献则依托案例分析与技术实践探讨复垦方案及其效果。国内外研究均认识到土壤质量是复垦成功的关键，但国内更强调“问题—对策”的实践闭环，国际则更注重“机制—影响”的科学解析。未来宅基地复垦研究需跨学科融合，推动生态系统长期监测和复垦生态服务功能的系统评估，同时深化土壤障碍治理技术创新，建立涵盖诊断、复垦、利用与管护的全链条技术体系，促进土地增值收益公平分配，实现生态保护与农户利益的协调发展，推动宅基地复垦由传统土地平整向高效多功能生态系统重构转型，促进生态环境与社会经济的可持续共赢。
为深入探究国内外宅基地复垦领域的研究现状，以“宅基地复垦”和“宅基地土壤重构”为检索词，在CNKI与WOS核心合集中开展文献检索工作，使用CiteSpace进行可视化分析，全面展现该领域的研究动态、热点及趋势，揭示其知识网络与发展方向。结果表明，国内外发文量的增多，反映出该领域研究热度和关注度的提高，国内学者将目光投向土地利用优化、城乡融合、生态保护以及市场流通等方面，而国外学者则更偏向于案例分析与技术突破。此外，国内研究宅基地复垦时，重点放在其与政策的交互作用上，而国际文献则依托案例分析与技术实践探讨复垦方案及其效果。国内外研究均认识到土壤质量是复垦成功的关键，但国内更强调“问题—对策”的实践闭环，国际则更注重“机制—影响”的科学解析。未来宅基地复垦研究需跨学科融合，推动生态系统长期监测和复垦生态服务功能的系统评估，同时深化土壤障碍治理技术创新，建立涵盖诊断、复垦、利用与管护的全链条技术体系，促进土地增值收益公平分配，实现生态保护与农户利益的协调发展，推动宅基地复垦由传统土地平整向高效多功能生态系统重构转型，促进生态环境与社会经济的可持续共赢。
2026, 63(4):1180-1190.
DOI: 10.11766/trxb202505200230
摘要:
东北作为我国重要粮仓与化肥消费市场，长期过量施肥导致农业生态问题凸显。核算化肥施用的环境成本，对区域农业可持续发展和国家粮食安全至关重要。利用能值分析和伤残调整生命年评估相结合的方法，分析东北地区1990—2022年化肥施用所引起不同类型潜在污染的环境成本、综合环境成本和环境成本负荷的时空分布特征，评估不同省市化肥施用环境成本的差异及其潜在原因。结果表明，（1）1990—2022年，东北地区化肥施用综合环境成本逐步增加，从4 212万yuan增长至320 055万yuan，增长了76倍，年均增长率达14.49%。（2）2022年东北地区化肥施用引起大气、水体和土壤污染的总环境成本分别为54 237万yuan、74 936万yuan和190 881万yuan。其中，氨气和硝酸盐分别在大气、水体/土壤污染中的贡献最大，两者合计达到总成本的82.64%。（3）化肥施用的农业环境成本增幅最大区域主要集中在佳木斯市-赤峰市一线，而延边朝鲜族自治州-大连市一线变化较小。环境成本负荷高值区集中在辽宁大部及通辽市、双鸭山市和鸡西市周边地区，而低值区主要在四平市、伊春市、大兴安岭地区和锡林郭勒盟等地。此外，化肥施用环境成本负荷总体呈现“南强北弱”的空间特征。未来需持续推广科学施肥与合理轮作，提高化肥利用效率，实现减量与环境友好目标，保障东北农业可持续发展。
东北作为我国重要粮仓与化肥消费市场，长期过量施肥导致农业生态问题凸显。核算化肥施用的环境成本，对区域农业可持续发展和国家粮食安全至关重要。利用能值分析和伤残调整生命年评估相结合的方法，分析东北地区1990—2022年化肥施用所引起不同类型潜在污染的环境成本、综合环境成本和环境成本负荷的时空分布特征，评估不同省市化肥施用环境成本的差异及其潜在原因。结果表明，（1）1990—2022年，东北地区化肥施用综合环境成本逐步增加，从4 212万yuan增长至320 055万yuan，增长了76倍，年均增长率达14.49%。（2）2022年东北地区化肥施用引起大气、水体和土壤污染的总环境成本分别为54 237万yuan、74 936万yuan和190 881万yuan。其中，氨气和硝酸盐分别在大气、水体/土壤污染中的贡献最大，两者合计达到总成本的82.64%。（3）化肥施用的农业环境成本增幅最大区域主要集中在佳木斯市-赤峰市一线，而延边朝鲜族自治州-大连市一线变化较小。环境成本负荷高值区集中在辽宁大部及通辽市、双鸭山市和鸡西市周边地区，而低值区主要在四平市、伊春市、大兴安岭地区和锡林郭勒盟等地。此外，化肥施用环境成本负荷总体呈现“南强北弱”的空间特征。未来需持续推广科学施肥与合理轮作，提高化肥利用效率，实现减量与环境友好目标，保障东北农业可持续发展。
2026, 63(4):1191-1205.
DOI: 10.11766/trxb202502060048
摘要:
近地层臭氧（O3）浓度升高对水稻生产的威胁日益加剧，但其对土壤养分循环及微生物等地下生态系统的影响机制及剂量效应尚不明晰。本研究以长江三角洲地区3种主栽水稻品种（淮稻5号、南粳5055号、武运粳27号）为对象，通过开顶气箱（Open Top Chamber）模拟不同O3浓度梯度 [NF（环境大气）、NF20（环境大气+20 nmol·mol-1 O3）、NF40（环境大气+40 nmol·mol-1 O3）、NF60（环境大气+60 nmol·mol-1 O3）]的84 d熏蒸试验，系统解析O3浓度升高对稻田土壤养分含量及微生物群落的剂量效应。结果表明，O3浓度升高显著改变水稻灌浆期表层土壤硝态氮（NO3--N）和有效磷（AP）含量、甲烷氧化菌（pmoA）和古菌丰度，而可溶性有机碳（DOC）、全碳（TC）、速效钾（AK）含量、细菌和产甲烷菌丰度无显著响应。不同水稻品种存在特异性响应规律，O3和水稻品种的交互效应显著影响土壤铵态氮（NH4+-N）、NO3--N和AP含量，其中O3熏蒸显著降低淮稻5号土壤NO3--N和NH4+-N含量、武运粳27号NO3--N含量，其抑制作用随O3浓度升高而减弱；而高浓度NF60处理下南粳5055号NO3--N、武运粳27号NH4+-N含量显著增加。淮稻5号土壤AP含量与O3浓度呈显著负相关，而其他两个品种无显著剂量效应。O3熏蒸显著增加南粳5055和武运粳27品种土壤pmoA丰度，其促进效应与O3浓度呈显著正相关。同时O3浓度升高显著改变土壤细菌群落结构，其中南粳5055品种绿弯菌门（Chloroflexi）、武运粳27品种拟杆菌门（Bacteroidota）的相对丰度与O3浓度呈显著正相关，南粳5055品种Bacteroidota、淮稻5品种脱硫菌门（Desulfobacterota）则呈显著负相关，而南粳5055、武运粳27品种碳氮代谢通路丰度随O3浓度升高呈非线性剂量关系。研究结果表明不同水稻品种的土壤养分含量和微生物群落对O3胁迫存在特异性响应，且其对O3的敏感度可能存在阈值浓度，因此关于O3胁迫对地下生态系统元素循环的影响机制及其关键生态阈值的精确量化，仍需长期定位观测来深入解析。研究可为量化O3污染的稻田生态风险及抗性品种选育提供理论依据。
近地层臭氧（O3）浓度升高对水稻生产的威胁日益加剧，但其对土壤养分循环及微生物等地下生态系统的影响机制及剂量效应尚不明晰。本研究以长江三角洲地区3种主栽水稻品种（淮稻5号、南粳5055号、武运粳27号）为对象，通过开顶气箱（Open Top Chamber）模拟不同O3浓度梯度 [NF（环境大气）、NF20（环境大气+20 nmol·mol-1 O3）、NF40（环境大气+40 nmol·mol-1 O3）、NF60（环境大气+60 nmol·mol-1 O3）]的84 d熏蒸试验，系统解析O3浓度升高对稻田土壤养分含量及微生物群落的剂量效应。结果表明，O3浓度升高显著改变水稻灌浆期表层土壤硝态氮（NO3--N）和有效磷（AP）含量、甲烷氧化菌（pmoA）和古菌丰度，而可溶性有机碳（DOC）、全碳（TC）、速效钾（AK）含量、细菌和产甲烷菌丰度无显著响应。不同水稻品种存在特异性响应规律，O3和水稻品种的交互效应显著影响土壤铵态氮（NH4+-N）、NO3--N和AP含量，其中O3熏蒸显著降低淮稻5号土壤NO3--N和NH4+-N含量、武运粳27号NO3--N含量，其抑制作用随O3浓度升高而减弱；而高浓度NF60处理下南粳5055号NO3--N、武运粳27号NH4+-N含量显著增加。淮稻5号土壤AP含量与O3浓度呈显著负相关，而其他两个品种无显著剂量效应。O3熏蒸显著增加南粳5055和武运粳27品种土壤pmoA丰度，其促进效应与O3浓度呈显著正相关。同时O3浓度升高显著改变土壤细菌群落结构，其中南粳5055品种绿弯菌门（Chloroflexi）、武运粳27品种拟杆菌门（Bacteroidota）的相对丰度与O3浓度呈显著正相关，南粳5055品种Bacteroidota、淮稻5品种脱硫菌门（Desulfobacterota）则呈显著负相关，而南粳5055、武运粳27品种碳氮代谢通路丰度随O3浓度升高呈非线性剂量关系。研究结果表明不同水稻品种的土壤养分含量和微生物群落对O3胁迫存在特异性响应，且其对O3的敏感度可能存在阈值浓度，因此关于O3胁迫对地下生态系统元素循环的影响机制及其关键生态阈值的精确量化，仍需长期定位观测来深入解析。研究可为量化O3污染的稻田生态风险及抗性品种选育提供理论依据。
2026, 63(4):1206-1218.
DOI: 10.11766/trxb202411190446
摘要:
溶解性有机质（DOM）是土壤碳库中最活跃的功能组分，施用有机肥是设施土壤固碳培肥的有效措施。然而，关于设施土壤DOM含量和质量对有机肥的响应尚不清楚，阻碍了设施土壤活性碳库调控机理认知与有机肥精准施用技术的发展。利用田间试验，设置不施肥（CK）、单施化肥（F）以及3种不同碳组分特征有机肥替代30%化肥氮（秸秆有机肥FMs、鸡粪有机肥FMc、菇渣有机肥FMm）处理，探究设施菜地土壤表层和亚表层溶解性有机碳（DOC）、溶解性有机氮（DON）含量的响应，结合三维荧光光谱技术和平行因子分析方法，分析土壤DOM的荧光光谱特征参数与组分构成。结果表明，与CK相比，F处理对表层和亚表层土壤DOC含量均没有显著影响；仅显著增加了亚表层土壤DON的含量，增幅达到1.22倍。与F处理相比，活性碳组分含量最高的FMc处理显著提高表层土壤DOC和DON含量，增幅分别为44.2%和78.1%；但是FMs和FMm处理表层土壤仅DON含量显著增加。与CK相比，施用化肥和有机肥显著降低表层和亚表层土壤DOC/DON比值，且表层土壤DOM腐殖化系数（HIX）显著提高1.06倍～2.07倍，并在FMc处理达到最高；亚表层土壤DOM的荧光光谱特征参数对施肥均没有显著响应。DOC、DON含量与分子量较小的富里酸类组分显著负相关，而与分子量较大的胡敏酸、芳香类腐殖质组分显著正相关。综上所述，施用活性碳组分含量高的鸡粪有机肥，能够更有效地增加表层土壤DOC和DON的含量，提高表层土壤DOM腐殖化程度，增加亚表层土壤DOM抗分解组分比例，对于实现设施菜地全耕层土壤活性碳库的含量和质量“双提升”更有裨益。
溶解性有机质（DOM）是土壤碳库中最活跃的功能组分，施用有机肥是设施土壤固碳培肥的有效措施。然而，关于设施土壤DOM含量和质量对有机肥的响应尚不清楚，阻碍了设施土壤活性碳库调控机理认知与有机肥精准施用技术的发展。利用田间试验，设置不施肥（CK）、单施化肥（F）以及3种不同碳组分特征有机肥替代30%化肥氮（秸秆有机肥FMs、鸡粪有机肥FMc、菇渣有机肥FMm）处理，探究设施菜地土壤表层和亚表层溶解性有机碳（DOC）、溶解性有机氮（DON）含量的响应，结合三维荧光光谱技术和平行因子分析方法，分析土壤DOM的荧光光谱特征参数与组分构成。结果表明，与CK相比，F处理对表层和亚表层土壤DOC含量均没有显著影响；仅显著增加了亚表层土壤DON的含量，增幅达到1.22倍。与F处理相比，活性碳组分含量最高的FMc处理显著提高表层土壤DOC和DON含量，增幅分别为44.2%和78.1%；但是FMs和FMm处理表层土壤仅DON含量显著增加。与CK相比，施用化肥和有机肥显著降低表层和亚表层土壤DOC/DON比值，且表层土壤DOM腐殖化系数（HIX）显著提高1.06倍～2.07倍，并在FMc处理达到最高；亚表层土壤DOM的荧光光谱特征参数对施肥均没有显著响应。DOC、DON含量与分子量较小的富里酸类组分显著负相关，而与分子量较大的胡敏酸、芳香类腐殖质组分显著正相关。综上所述，施用活性碳组分含量高的鸡粪有机肥，能够更有效地增加表层土壤DOC和DON的含量，提高表层土壤DOM腐殖化程度，增加亚表层土壤DOM抗分解组分比例，对于实现设施菜地全耕层土壤活性碳库的含量和质量“双提升”更有裨益。
2026, 63(4):1219-1229.
DOI: 10.11766/trxb202504290200
摘要:
针对科尔沁沙地沙质土壤有机碳库贫瘠化及水肥保持效能低下等问题，通过室内培养试验探究了秸秆颗粒化技术的改良机制。试验设置对照CK（不添加秸秆颗粒，0 t·hm-2）、PS75（秸秆颗粒添加量为75 t·hm-2）和PS150（秸秆颗粒添加量为150 t·hm-2）3个秸秆颗粒添加量处理，以及1年和连续2年的施用年限处理。结果表明，秸秆颗粒添加使土壤有机碳和全氮含量显著提升217.52%～749.15%和197.78%～679.25%（P<0.05）。秸秆颗粒添加显著增加颗粒态有机碳、矿物结合态有机碳和易氧化有机碳含量（P<0.05），且颗粒态、矿物结合态有机碳和易氧化有机碳与总有机碳呈极显著正相关（P<0.01），其中PS150处理连续施用2年使颗粒态有机碳占比显著提高31.81%（P<0.05）。秸秆颗粒添加显著降低土壤容重，改善持水能力与孔隙度。冗余分析表明，矿物结合态有机碳是影响土壤碳氮固持的关键主导因子。路径分析结果进一步说明，秸秆颗粒添加通过调控矿物结合态有机碳含量促进碳氮积累（P<0.05），同时该措施通过显著降低土壤容重有效改善了土壤持水性能（P<0.05）。秸秆颗粒化技术可提升沙地土壤有机碳组分含量，促进碳氮协同固持，并改善土壤物理性质。
针对科尔沁沙地沙质土壤有机碳库贫瘠化及水肥保持效能低下等问题，通过室内培养试验探究了秸秆颗粒化技术的改良机制。试验设置对照CK（不添加秸秆颗粒，0 t·hm-2）、PS75（秸秆颗粒添加量为75 t·hm-2）和PS150（秸秆颗粒添加量为150 t·hm-2）3个秸秆颗粒添加量处理，以及1年和连续2年的施用年限处理。结果表明，秸秆颗粒添加使土壤有机碳和全氮含量显著提升217.52%～749.15%和197.78%～679.25%（P<0.05）。秸秆颗粒添加显著增加颗粒态有机碳、矿物结合态有机碳和易氧化有机碳含量（P<0.05），且颗粒态、矿物结合态有机碳和易氧化有机碳与总有机碳呈极显著正相关（P<0.01），其中PS150处理连续施用2年使颗粒态有机碳占比显著提高31.81%（P<0.05）。秸秆颗粒添加显著降低土壤容重，改善持水能力与孔隙度。冗余分析表明，矿物结合态有机碳是影响土壤碳氮固持的关键主导因子。路径分析结果进一步说明，秸秆颗粒添加通过调控矿物结合态有机碳含量促进碳氮积累（P<0.05），同时该措施通过显著降低土壤容重有效改善了土壤持水性能（P<0.05）。秸秆颗粒化技术可提升沙地土壤有机碳组分含量，促进碳氮协同固持，并改善土壤物理性质。
2026, 63(4):1230-1242.
DOI: 10.11766/trxb202502170063
摘要:
土壤有机碳（Soil Organic Carbon，SOC）与土壤矿物的结合是维持有机质长期稳定固存与养分持续供应的关键机制。然而，稻田土壤有机碳与不同类型矿物的结合状态及其对生物质炭施用的响应规律尚不清楚。本研究基于连续密度分组技术，系统解析了生物质炭施用两年后田间土壤样品各密度组分的颗粒形貌、矿物成分、SOC含量及其赋存特征。结果表明：（1）通过扫描电镜（SEM）及X射线衍射（XRD）表征，土壤密度梯度可依据SOC含量及土壤矿物学特征划分为三个典型区域：颗粒态有机碳（POC）区（<1.85 g·cm-3）、黏土矿物区（1.85～2.45 g·cm-3）和原生矿物区（>2.45 g·cm-3）。红外光谱分析（FTIR）显示，脂肪族O-H键及芳香族C=C键的峰强度在施用生物质炭（C15）和未施生物质炭（C0）处理中均随密度增加呈递减趋势，而SOC的稳定性则逐渐增加。（2）生物质炭施用显著降低部分黏土矿物区（1.85～2.05 g·cm-3）土壤有机碳的相对贡献（-37.4%），但分别促使<1.65 g·cm-3和1.65～1.85 g·cm-3组分的有机碳相对贡献显著增加150.1%和60.9%。δ13C同位素示踪分析表明，各密度组分中均存在来源于玉米秸秆源生物质炭，但本底有机碳（native SOC）含量在<1.65、1.85～2.05、2.05～2.25、2.45～2.65、>2.65 g·cm-3组分中均出现不同程度的消减，特别是POC区因生物质炭输入诱导产生的正激发效应对本底有机碳的消耗尤为突出，而且这种效应进一步延伸至相对稳定的矿物保护性碳库。因此，尽管表观上看生物炭施用两年后土壤总有机碳含量显著增加，但本底有机碳因生物质炭施用产生的激发效应的变化不容忽视。本研究对评估生物质炭施用下水稻土的固碳潜力及深化土壤矿物固碳机制提供了新的认识。
土壤有机碳（Soil Organic Carbon，SOC）与土壤矿物的结合是维持有机质长期稳定固存与养分持续供应的关键机制。然而，稻田土壤有机碳与不同类型矿物的结合状态及其对生物质炭施用的响应规律尚不清楚。本研究基于连续密度分组技术，系统解析了生物质炭施用两年后田间土壤样品各密度组分的颗粒形貌、矿物成分、SOC含量及其赋存特征。结果表明：（1）通过扫描电镜（SEM）及X射线衍射（XRD）表征，土壤密度梯度可依据SOC含量及土壤矿物学特征划分为三个典型区域：颗粒态有机碳（POC）区（<1.85 g·cm-3）、黏土矿物区（1.85～2.45 g·cm-3）和原生矿物区（>2.45 g·cm-3）。红外光谱分析（FTIR）显示，脂肪族O-H键及芳香族C=C键的峰强度在施用生物质炭（C15）和未施生物质炭（C0）处理中均随密度增加呈递减趋势，而SOC的稳定性则逐渐增加。（2）生物质炭施用显著降低部分黏土矿物区（1.85～2.05 g·cm-3）土壤有机碳的相对贡献（-37.4%），但分别促使<1.65 g·cm-3和1.65～1.85 g·cm-3组分的有机碳相对贡献显著增加150.1%和60.9%。δ13C同位素示踪分析表明，各密度组分中均存在来源于玉米秸秆源生物质炭，但本底有机碳（native SOC）含量在<1.65、1.85～2.05、2.05～2.25、2.45～2.65、>2.65 g·cm-3组分中均出现不同程度的消减，特别是POC区因生物质炭输入诱导产生的正激发效应对本底有机碳的消耗尤为突出，而且这种效应进一步延伸至相对稳定的矿物保护性碳库。因此，尽管表观上看生物炭施用两年后土壤总有机碳含量显著增加，但本底有机碳因生物质炭施用产生的激发效应的变化不容忽视。本研究对评估生物质炭施用下水稻土的固碳潜力及深化土壤矿物固碳机制提供了新的认识。
2026, 63(4):1243-1255.
DOI: 10.11766/trxb202411150440
摘要:
草地土壤有机碳库分解对全球碳循环至关重要，然而全球增温对草地土壤有机碳三库分解动态的影响及其微生物-酶学调控机制尚不明确。选取黄土高原半干旱草原表层土壤，分别在15 ℃和25 ℃进行553 d（约1.5年）的恒温恒湿培养，同时监测土壤呼吸速率、微生物生物量碳（MBC）、胞外酶活性和微生物群落组成。结果表明：（1）与15 ℃培养相比，25 ℃培养显著增强了土壤呼吸速率、累积碳排放以及三库（活性、缓效、惰性）分解速率，但增强效应随时间延长逐渐减弱。培养过程中，活性碳库呼吸速率下降最快，缓效碳库次之，而惰性碳库呼吸速率下降最慢。（2）MBC和细菌多样性在25 ℃培养中下降更快，微生物群落组成变化更为剧烈。随培养时间延长，富营养型微生物（如变形菌门和子囊菌门）的相对丰度降低，而寡营养型微生物（如放线菌门和子囊菌门）的相对丰度升高。15 ℃培养中富营养型微生物的相对丰度较高，而25 ℃培养中寡营养型微生物的相对丰度较高。培养过程中，微生物的氧化代谢、氮需求和磷需求逐渐增强，25 ℃培养下这些指标整体高于15 ℃培养。（3）三库分解对温度变化的响应主要受胞外酶及微生物群落组成调控。逐步线性回归显示，15 ℃培养下，MBC和氧化酶分别是活性和缓效碳库分解的正向调控因子；25 ℃培养下，氧化酶、β-1，4-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶和碱性磷酸酶是惰性碳库分解的正向调控因子。偏最小二乘路径模型分析表明，培养温度和时间对微生物群落组成均产生显著的调控作用。微生物群落组成对胞外酶起正向调控作用，并对缓效和惰性碳库分解分别表现出负向和正向调控。胞外酶作为活性和惰性碳库分解的关键调控因子，在两者的分解过程中分别起到负向和正向调控。研究揭示了微生物群落变化，尤其是不同生态策略微生物组成的转变，对胞外酶活性及其计量学的调控是草地土壤碳库分解动态响应温度变化的关键因素，为理解全球碳循环和气候变化提供了重要的科学依据。
草地土壤有机碳库分解对全球碳循环至关重要，然而全球增温对草地土壤有机碳三库分解动态的影响及其微生物-酶学调控机制尚不明确。选取黄土高原半干旱草原表层土壤，分别在15 ℃和25 ℃进行553 d（约1.5年）的恒温恒湿培养，同时监测土壤呼吸速率、微生物生物量碳（MBC）、胞外酶活性和微生物群落组成。结果表明：（1）与15 ℃培养相比，25 ℃培养显著增强了土壤呼吸速率、累积碳排放以及三库（活性、缓效、惰性）分解速率，但增强效应随时间延长逐渐减弱。培养过程中，活性碳库呼吸速率下降最快，缓效碳库次之，而惰性碳库呼吸速率下降最慢。（2）MBC和细菌多样性在25 ℃培养中下降更快，微生物群落组成变化更为剧烈。随培养时间延长，富营养型微生物（如变形菌门和子囊菌门）的相对丰度降低，而寡营养型微生物（如放线菌门和子囊菌门）的相对丰度升高。15 ℃培养中富营养型微生物的相对丰度较高，而25 ℃培养中寡营养型微生物的相对丰度较高。培养过程中，微生物的氧化代谢、氮需求和磷需求逐渐增强，25 ℃培养下这些指标整体高于15 ℃培养。（3）三库分解对温度变化的响应主要受胞外酶及微生物群落组成调控。逐步线性回归显示，15 ℃培养下，MBC和氧化酶分别是活性和缓效碳库分解的正向调控因子；25 ℃培养下，氧化酶、β-1，4-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶和碱性磷酸酶是惰性碳库分解的正向调控因子。偏最小二乘路径模型分析表明，培养温度和时间对微生物群落组成均产生显著的调控作用。微生物群落组成对胞外酶起正向调控作用，并对缓效和惰性碳库分解分别表现出负向和正向调控。胞外酶作为活性和惰性碳库分解的关键调控因子，在两者的分解过程中分别起到负向和正向调控。研究揭示了微生物群落变化，尤其是不同生态策略微生物组成的转变，对胞外酶活性及其计量学的调控是草地土壤碳库分解动态响应温度变化的关键因素，为理解全球碳循环和气候变化提供了重要的科学依据。
2026, 63(4):1256-1268.
DOI: 10.11766/trxb202507040325
摘要:
土壤激发效应（Priming effect，PE）是调控土壤有机碳动态的关键过程，但其机制复杂且具有底物依赖性，限制了模型预测的准确性。为厘清其调控机制，基于全球2 122组观测数据，结合Meta分析、基于过程的模型分析、敏感性检验以及随机森林等方法，系统解析了不同碳底物条件下PE的机制、动态过程及其主控因子。结果表明：1）简单与复杂碳输入均诱发了显著的正PE，但强度在生态系统间差异明显，即农田的PE强度（约65%）显著高于森林生态系统（约33%），多变量分析揭示这种差异主要源于气候、土壤理化性质与微生物群落结构特征沿环境梯度的耦合变异。2）激发路径具有显著的底物特异性。简单碳输入主要通过微生物触发效应诱导产生强烈的正向表观PE；而复杂碳输入则主要通过底物优先利用机制抑制了原有土壤有机质分解，并产生负的真实PE。3）基于过程模型的结果进一步表明，PE的动态过程受底物质量控制，简单碳输入呈现“持续正向型”与“瞬态型”两类模式，而复杂碳输入则以“高表观-负真实型”模式为主，参数敏感性分析表明，该模式主要受微生物维持代谢的制约，反映了微生物在不同底物条件下的能量分配策略差异。4）此外，PE的主控因子具有层级分化特征，表观PE主要受微生物生物量碳与土壤碳氮比驱动；真实PE的主控因子则依赖于底物类型，在简单碳情景下以土壤有机碳含量与pH为主导，而在复杂碳情景下则转为以土壤碳氮比与外源碳添加量为主导。本研究通过解析不同碳底物输入条件下的PE控制机制，为土壤有机碳的准确预测和全球气候变化背景下的土壤碳平衡评估提供科学支撑。
土壤激发效应（Priming effect，PE）是调控土壤有机碳动态的关键过程，但其机制复杂且具有底物依赖性，限制了模型预测的准确性。为厘清其调控机制，基于全球2 122组观测数据，结合Meta分析、基于过程的模型分析、敏感性检验以及随机森林等方法，系统解析了不同碳底物条件下PE的机制、动态过程及其主控因子。结果表明：1）简单与复杂碳输入均诱发了显著的正PE，但强度在生态系统间差异明显，即农田的PE强度（约65%）显著高于森林生态系统（约33%），多变量分析揭示这种差异主要源于气候、土壤理化性质与微生物群落结构特征沿环境梯度的耦合变异。2）激发路径具有显著的底物特异性。简单碳输入主要通过微生物触发效应诱导产生强烈的正向表观PE；而复杂碳输入则主要通过底物优先利用机制抑制了原有土壤有机质分解，并产生负的真实PE。3）基于过程模型的结果进一步表明，PE的动态过程受底物质量控制，简单碳输入呈现“持续正向型”与“瞬态型”两类模式，而复杂碳输入则以“高表观-负真实型”模式为主，参数敏感性分析表明，该模式主要受微生物维持代谢的制约，反映了微生物在不同底物条件下的能量分配策略差异。4）此外，PE的主控因子具有层级分化特征，表观PE主要受微生物生物量碳与土壤碳氮比驱动；真实PE的主控因子则依赖于底物类型，在简单碳情景下以土壤有机碳含量与pH为主导，而在复杂碳情景下则转为以土壤碳氮比与外源碳添加量为主导。本研究通过解析不同碳底物输入条件下的PE控制机制，为土壤有机碳的准确预测和全球气候变化背景下的土壤碳平衡评估提供科学支撑。
2026, 63(4):1269-1283.
DOI: 10.11766/trxb202507020324
摘要:
稻田土壤碳循环是固碳增汇与地力提升的关键。水稻根区作为碳循环最活跃的区域，其碳周转过程与土壤氧化还原状态及铁相变化密切相关。但目前氧化还原梯度下铁介导的有机碳矿化过程尚不明确，碳-铁耦合机制仍有待系统揭示。采用土柱和人工根系建立简化的根际微生态系统，通过水分调节（60%土壤饱和含水量、80%土壤饱和含水量、100%土壤饱和含水量、3 cm淹水）构建4个氧化还原电位梯度，以13C葡萄糖作为模拟根系分泌物，用以探究不同氧化还原状态下铁相转变对水稻根区总有机碳矿化过程及激发效应的影响。结果表明：（1）土壤氧化还原电位（Eh）降低和外源葡萄糖输入均显著提高了甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）的排放总量；饱和含水条件下，输入葡萄糖处理的CH4排放增量显著高于CO2，非饱和含水条件下则反之。（2）有无葡萄糖输入处理中，土壤可溶性有机碳（DOC）含量较培养前整体降低，但饱和含水条件下的DOC芳香度增加。Eh降低和葡萄糖输入促进了亚铁（Fe2+）还原和铁结合态有机碳（Fe-OC）释放，且Fe-OC含量变化与土壤中铁形态及CO2释放速率显著相关。（3）碳循环水解酶和氧化酶活性均受到氧化还原梯度和葡萄糖输入的显著影响。其中，纤维二糖水解酶活性随Eh降低而降低，并与CH4和CO2排放速率之和负相关；饱和含水处理中的酚氧化酶活性高于非饱和含水处理，其活性与温室气体排放速率正相关；葡萄糖输入显著提高了氧化还原相关的酚氧化酶和过氧化氢酶活性。“铁门”和“酶闩”机制协同调控了CH4和CO2的排放过程。该研究结果可为预测亚热带富铁水稻土中根际碳的积累潜力、优化水分管理以实现稻田固碳减排提供必要参数和科学依据。
稻田土壤碳循环是固碳增汇与地力提升的关键。水稻根区作为碳循环最活跃的区域，其碳周转过程与土壤氧化还原状态及铁相变化密切相关。但目前氧化还原梯度下铁介导的有机碳矿化过程尚不明确，碳-铁耦合机制仍有待系统揭示。采用土柱和人工根系建立简化的根际微生态系统，通过水分调节（60%土壤饱和含水量、80%土壤饱和含水量、100%土壤饱和含水量、3 cm淹水）构建4个氧化还原电位梯度，以13C葡萄糖作为模拟根系分泌物，用以探究不同氧化还原状态下铁相转变对水稻根区总有机碳矿化过程及激发效应的影响。结果表明：（1）土壤氧化还原电位（Eh）降低和外源葡萄糖输入均显著提高了甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）的排放总量；饱和含水条件下，输入葡萄糖处理的CH4排放增量显著高于CO2，非饱和含水条件下则反之。（2）有无葡萄糖输入处理中，土壤可溶性有机碳（DOC）含量较培养前整体降低，但饱和含水条件下的DOC芳香度增加。Eh降低和葡萄糖输入促进了亚铁（Fe2+）还原和铁结合态有机碳（Fe-OC）释放，且Fe-OC含量变化与土壤中铁形态及CO2释放速率显著相关。（3）碳循环水解酶和氧化酶活性均受到氧化还原梯度和葡萄糖输入的显著影响。其中，纤维二糖水解酶活性随Eh降低而降低，并与CH4和CO2排放速率之和负相关；饱和含水处理中的酚氧化酶活性高于非饱和含水处理，其活性与温室气体排放速率正相关；葡萄糖输入显著提高了氧化还原相关的酚氧化酶和过氧化氢酶活性。“铁门”和“酶闩”机制协同调控了CH4和CO2的排放过程。该研究结果可为预测亚热带富铁水稻土中根际碳的积累潜力、优化水分管理以实现稻田固碳减排提供必要参数和科学依据。
2026, 63(4):1284-1298.
DOI: 10.11766/trxb202405090192
摘要:
土壤有机氮直接反映土壤供氮能力，为了阐明有机肥对土壤有机氮组分的影响机制，基于2008年开始的长期定位试验，设4个施肥处理（不施肥CK，单施有机肥M，单施化肥NPK，有机无机肥配施MNPK），探究渭北旱塬苹果园长期不同施肥对土壤有机氮组分含量的影响，通过土壤有机氮组分测定及代谢组学分析含氮代谢物组成，研究增施有机肥提升土壤有机氮组分的关键机制。结果表明，MNPK处理与NPK处理相比土壤含水量、有效磷、速效钾、可溶性有机氮和微生物生物量氮含量分别提升了5.4%、33.8%、41.7%、8.2%和21.7%；同时土壤酸解总氮、酸解铵态氮含量分别提升10.1%和8.9%。M处理的氨基酸态氮含量在整个生育期显著高于其余处理，MNPK处理次之，CK处理最低。土壤有机氮组分与土壤全氮、微生物生物量氮以及速效养分（有效磷和速效钾）含量呈显著正相关。除非酸解性氮外，各个有机氮组分与酸解总氮显著正相关。代谢组学结果显示，MNPK处理的含氮有机物显著高于其余处理，添加有机肥处理的氨基酸小分子氮的比例高于其余处理。相比NPK和CK处理，MNPK处理上调的含氮有机物中氨基酸态氮占重要比例，45种含氮有机物中包含8种氨基酸，其相对丰度与有效磷、速效钾和可溶性有机氮显著正相关。上述结果表明，增施有机肥对于土壤理化性质的改善有助于有机氮分解和氨基酸态氮的周转。
土壤有机氮直接反映土壤供氮能力，为了阐明有机肥对土壤有机氮组分的影响机制，基于2008年开始的长期定位试验，设4个施肥处理（不施肥CK，单施有机肥M，单施化肥NPK，有机无机肥配施MNPK），探究渭北旱塬苹果园长期不同施肥对土壤有机氮组分含量的影响，通过土壤有机氮组分测定及代谢组学分析含氮代谢物组成，研究增施有机肥提升土壤有机氮组分的关键机制。结果表明，MNPK处理与NPK处理相比土壤含水量、有效磷、速效钾、可溶性有机氮和微生物生物量氮含量分别提升了5.4%、33.8%、41.7%、8.2%和21.7%；同时土壤酸解总氮、酸解铵态氮含量分别提升10.1%和8.9%。M处理的氨基酸态氮含量在整个生育期显著高于其余处理，MNPK处理次之，CK处理最低。土壤有机氮组分与土壤全氮、微生物生物量氮以及速效养分（有效磷和速效钾）含量呈显著正相关。除非酸解性氮外，各个有机氮组分与酸解总氮显著正相关。代谢组学结果显示，MNPK处理的含氮有机物显著高于其余处理，添加有机肥处理的氨基酸小分子氮的比例高于其余处理。相比NPK和CK处理，MNPK处理上调的含氮有机物中氨基酸态氮占重要比例，45种含氮有机物中包含8种氨基酸，其相对丰度与有效磷、速效钾和可溶性有机氮显著正相关。上述结果表明，增施有机肥对于土壤理化性质的改善有助于有机氮分解和氨基酸态氮的周转。
2026, 63(4):1299-1311.
DOI: 10.11766/trxb202507010318
摘要:
氧化亚氮（N2O）作为一种温室气体，其增温潜势是二氧化碳（CO2）的296倍，微生物驱动的硝化和反硝化作用是产生N2O的重要过程。目前已有大量有关生物质炭和有机肥混施的研究，但相关效应的监测和研究年限较短，尤其是生物质炭对土壤N2O排放的遗留效应尚不明晰，其与有机肥的混施效应仍需进一步研究。本研究以长期（7年）施用生物质炭和有机肥的土壤样品为对象，包含四个处理：（1）对照（施用尿素，F）；（2）一次性基施生物质炭（FB）；（3）常年施用有机肥（OF）；（4）常年施用有机肥+一次性基施生物质炭（OFB）。施用有机肥的处理为有机肥氮替代尿素的25%。开展培养试验分析不同处理土壤N2O排放规律和氮循环功能基因丰度以及不同微生物过程对N2O排放的相对贡献。结果表明，与F相比，FB、OF及OFB分别显著降低了土壤N2O累积排放量的49.4%、38.4%和59.3%。生物质炭显著降低了真菌对N2O排放相对贡献率（Fungal denitrification contribution，FDC）的11.4%，提高了细菌贡献率（Bacterial denitrification contribution，BDC）的5.8%。有机肥降低了氨氧化细菌相对贡献率的15.3%而增加了BDC的12.1%，二者配施能够显著降低FDC的9.7%而增加BDC的15.7%。结构方程模型结果表明：生物质炭通过降低FDC，提高BDC，以及降低亚硝酸盐还原基因与N2O还原基因丰度的比值（nirS+nirK）/nosZ来减少土壤N2O排放；有机肥通过显著提高BDC以及降低（nirS+nirK）/nosZ比值减少N2O排放。上述结果表明，施用生物质炭和有机肥在减少农业土壤N2O排放方面具有持续潜力。本文揭示了二者调控N2O排放相关的微生物过程，为深入分析生物质炭和有机肥施用对土壤微生物过程的遗留效应提供了科学依据，为优化以减少农田土壤N2O排放为目标的施肥措施提供了科学指导。
氧化亚氮（N2O）作为一种温室气体，其增温潜势是二氧化碳（CO2）的296倍，微生物驱动的硝化和反硝化作用是产生N2O的重要过程。目前已有大量有关生物质炭和有机肥混施的研究，但相关效应的监测和研究年限较短，尤其是生物质炭对土壤N2O排放的遗留效应尚不明晰，其与有机肥的混施效应仍需进一步研究。本研究以长期（7年）施用生物质炭和有机肥的土壤样品为对象，包含四个处理：（1）对照（施用尿素，F）；（2）一次性基施生物质炭（FB）；（3）常年施用有机肥（OF）；（4）常年施用有机肥+一次性基施生物质炭（OFB）。施用有机肥的处理为有机肥氮替代尿素的25%。开展培养试验分析不同处理土壤N2O排放规律和氮循环功能基因丰度以及不同微生物过程对N2O排放的相对贡献。结果表明，与F相比，FB、OF及OFB分别显著降低了土壤N2O累积排放量的49.4%、38.4%和59.3%。生物质炭显著降低了真菌对N2O排放相对贡献率（Fungal denitrification contribution，FDC）的11.4%，提高了细菌贡献率（Bacterial denitrification contribution，BDC）的5.8%。有机肥降低了氨氧化细菌相对贡献率的15.3%而增加了BDC的12.1%，二者配施能够显著降低FDC的9.7%而增加BDC的15.7%。结构方程模型结果表明：生物质炭通过降低FDC，提高BDC，以及降低亚硝酸盐还原基因与N2O还原基因丰度的比值（nirS+nirK）/nosZ来减少土壤N2O排放；有机肥通过显著提高BDC以及降低（nirS+nirK）/nosZ比值减少N2O排放。上述结果表明，施用生物质炭和有机肥在减少农业土壤N2O排放方面具有持续潜力。本文揭示了二者调控N2O排放相关的微生物过程，为深入分析生物质炭和有机肥施用对土壤微生物过程的遗留效应提供了科学依据，为优化以减少农田土壤N2O排放为目标的施肥措施提供了科学指导。
2026, 63(4):1312-1324.
DOI: 10.11766/trxb202412120486
摘要:
针对稻麦轮作系统不同比例有机肥替代化肥下作物-土壤-微生物养分化学计量比规律认识不清的问题，基于中国科学院常熟农业生态实验站宜兴基地有机肥等养分替代5年定位试验，选取不施磷肥（CK）、常量施化学磷肥（CF）、有机肥替代30%化学磷肥（TM）、有机肥替代50%化学磷肥（FM）以及有机肥替代100%化学磷肥（HM）5个处理，探究等氮磷钾养分投入下有机肥替代比例对作物-土壤-微生物化学计量比及磷有效性的影响。五年十季结果表明：水稻和小麦的籽粒、秸秆产量以及全碳、全氮、全磷养分化学计量比在各处理间无显著差异。TM、FM、HM处理下土壤有效态化学计量比，包括可溶性有机碳∶有效氮、可溶性有机碳∶有效磷、有效氮∶有效磷范围分别为7.08～7.39、23.1～26.8、3.59～4.06。与CF处理相比，TM、FM和HM处理的土壤全量养分化学计量比无显著差异，显著提高土壤有机磷组分（增幅为49.7%～58.2%，以中等活性有机磷NaOH-Po为主）；同时土壤微生物生物量碳（MBC）、微生物生物量氮（MBN）和微生物生物量磷（MBP）分别增加14.3%～61.1%、4.37%～36.2%和46.4%～50.8%。各处理下土壤MBC∶MBN为11.6～14.5，MBC∶MBP为68.3～106，MBN∶MBP为5.32～7.32。TM和FM处理显著降低了土壤酶活性化学计量比EEA（C∶N），但对土壤-微生物化学计量平衡无显著影响。以上结果表明，有机肥等养分替代30%化肥在维持作物产量的同时，能够有效提高土壤有效磷含量。研究表明，科学调控有机肥替代比例对于优化土壤养分管理、提升土壤肥力及促进农业可持续发展具有重要意义。
针对稻麦轮作系统不同比例有机肥替代化肥下作物-土壤-微生物养分化学计量比规律认识不清的问题，基于中国科学院常熟农业生态实验站宜兴基地有机肥等养分替代5年定位试验，选取不施磷肥（CK）、常量施化学磷肥（CF）、有机肥替代30%化学磷肥（TM）、有机肥替代50%化学磷肥（FM）以及有机肥替代100%化学磷肥（HM）5个处理，探究等氮磷钾养分投入下有机肥替代比例对作物-土壤-微生物化学计量比及磷有效性的影响。五年十季结果表明：水稻和小麦的籽粒、秸秆产量以及全碳、全氮、全磷养分化学计量比在各处理间无显著差异。TM、FM、HM处理下土壤有效态化学计量比，包括可溶性有机碳∶有效氮、可溶性有机碳∶有效磷、有效氮∶有效磷范围分别为7.08～7.39、23.1～26.8、3.59～4.06。与CF处理相比，TM、FM和HM处理的土壤全量养分化学计量比无显著差异，显著提高土壤有机磷组分（增幅为49.7%～58.2%，以中等活性有机磷NaOH-Po为主）；同时土壤微生物生物量碳（MBC）、微生物生物量氮（MBN）和微生物生物量磷（MBP）分别增加14.3%～61.1%、4.37%～36.2%和46.4%～50.8%。各处理下土壤MBC∶MBN为11.6～14.5，MBC∶MBP为68.3～106，MBN∶MBP为5.32～7.32。TM和FM处理显著降低了土壤酶活性化学计量比EEA（C∶N），但对土壤-微生物化学计量平衡无显著影响。以上结果表明，有机肥等养分替代30%化肥在维持作物产量的同时，能够有效提高土壤有效磷含量。研究表明，科学调控有机肥替代比例对于优化土壤养分管理、提升土壤肥力及促进农业可持续发展具有重要意义。
2026, 63(4):1325-1335.
DOI: 10.11766/trxb202412090480
摘要:
桥梁施工强烈影响着滨海湿地土壤微生物群落结构与功能，然而，其对红树林土壤真菌群落的影响尚未可知。本研究探究了红树林桥梁施工区域：钢护筒围堰（Steel casing pipe，SC）、钢板桩围堰（Sheet pile cofferdam，SP）与未干扰区域（Undisturbed areas，UD）的土壤真菌群落。结果表明，UD和SC生境土壤的主要真菌生物标志物为子囊菌门（Ascomycota），而SP生境则以担子菌门（Basidiomycota）为主。SP生境土壤真菌物种丰富度显著（P< 0.01）高于SC和UD生境。此外，SP生境土壤的腐生营养型真菌物种丰富度显著（P< 0.05）高于SC和UD生境，且SC生境的腐生营养型真菌相对丰度也显著（P< 0.05）高于UD生境。土壤C/N、全氮和pH是影响真菌功能类群的主要环境驱动因子。共存网络分析表明UD生境的网络复杂性（avgK = 1.94）高于SC和SP生境。本研究揭示了桥梁施工对红树林土壤真菌群落的影响，为滨海湿地土壤生物多样性保护和施工活动的环境管理提供了理论依据。
桥梁施工强烈影响着滨海湿地土壤微生物群落结构与功能，然而，其对红树林土壤真菌群落的影响尚未可知。本研究探究了红树林桥梁施工区域：钢护筒围堰（Steel casing pipe，SC）、钢板桩围堰（Sheet pile cofferdam，SP）与未干扰区域（Undisturbed areas，UD）的土壤真菌群落。结果表明，UD和SC生境土壤的主要真菌生物标志物为子囊菌门（Ascomycota），而SP生境则以担子菌门（Basidiomycota）为主。SP生境土壤真菌物种丰富度显著（P< 0.01）高于SC和UD生境。此外，SP生境土壤的腐生营养型真菌物种丰富度显著（P< 0.05）高于SC和UD生境，且SC生境的腐生营养型真菌相对丰度也显著（P< 0.05）高于UD生境。土壤C/N、全氮和pH是影响真菌功能类群的主要环境驱动因子。共存网络分析表明UD生境的网络复杂性（avgK = 1.94）高于SC和SP生境。本研究揭示了桥梁施工对红树林土壤真菌群落的影响，为滨海湿地土壤生物多样性保护和施工活动的环境管理提供了理论依据。
2026, 63(4):1336-1347.
DOI: 10.11766/trxb202506120277
摘要:
研究不同有机类肥料对波罗蜜根际微生物、线虫群落及养分吸收的调控差异，从而根据土壤状况选择适宜的有机类肥料构建健康土壤微生态，为实现土壤质量的定向调控提供理论依据。以马来西亚1号嫁接苗为材料，花岗岩发育形成的砖红壤为供试土壤，设置CK（不施肥）、DF（黄豆粉有机肥）、YF（羊粪有机肥）、JF（鸡粪有机肥）、NF（牛粪有机肥）、CF（单施化肥）6个处理，比较不同肥料对波罗蜜生物量积累、养分吸收及土壤微环境的影响。结果表明，施用有机肥总体上促进了波罗蜜的生物量积累及养分吸收，提高了土壤pH和有机质。其中，NF提高土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾养分的比例显著优于其他处理，但提高土壤有效磷的比例显著低于其他有机肥处理。施用JF对土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量也有明显的提高作用。YF处理对土壤碱解氮和速效钾含量的提升效果在所有有机肥处理中最弱。YF处理的土壤总线虫及不同食性线虫数量最多，NF处理次之，有机肥处理的土壤线虫香农-威纳多样性指数和均匀度指数均显著高于CK和CF处理。不同施肥处理的土壤微生物群落均表现为对碳水化合物类、氨基酸类和羧酸类碳源的代谢较为活跃，而对多聚物类、酚酸类和胺类碳源的代谢能力则较弱。DF处理的土壤微生物群落结构多样性和均匀度指数均显著高于其他有机肥处理。植株生物量、线虫群落、线虫营养类群、微生物碳源利用与土壤pH的曼特尔（Mantel）分析显著相关，线虫群落、食细菌线虫和杂食/捕食性线虫与有机质的Mantel分析也显著相关。施用有机肥可促进波罗蜜的生长及养分吸收，增加土壤有机质，改善土壤微生态。其中，羊粪和牛粪有机肥有利于增加土壤线虫总数和各营养类群线虫数量，黄豆粉有机肥可提高根际微生物的活性，促进对碳源的利用。在实际应用中，可根据土壤基础条件选用特定有机类肥料或其组合进行土壤健康的定向调控，为作物高产和资源高效利用提供理论依据。
研究不同有机类肥料对波罗蜜根际微生物、线虫群落及养分吸收的调控差异，从而根据土壤状况选择适宜的有机类肥料构建健康土壤微生态，为实现土壤质量的定向调控提供理论依据。以马来西亚1号嫁接苗为材料，花岗岩发育形成的砖红壤为供试土壤，设置CK（不施肥）、DF（黄豆粉有机肥）、YF（羊粪有机肥）、JF（鸡粪有机肥）、NF（牛粪有机肥）、CF（单施化肥）6个处理，比较不同肥料对波罗蜜生物量积累、养分吸收及土壤微环境的影响。结果表明，施用有机肥总体上促进了波罗蜜的生物量积累及养分吸收，提高了土壤pH和有机质。其中，NF提高土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾养分的比例显著优于其他处理，但提高土壤有效磷的比例显著低于其他有机肥处理。施用JF对土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量也有明显的提高作用。YF处理对土壤碱解氮和速效钾含量的提升效果在所有有机肥处理中最弱。YF处理的土壤总线虫及不同食性线虫数量最多，NF处理次之，有机肥处理的土壤线虫香农-威纳多样性指数和均匀度指数均显著高于CK和CF处理。不同施肥处理的土壤微生物群落均表现为对碳水化合物类、氨基酸类和羧酸类碳源的代谢较为活跃，而对多聚物类、酚酸类和胺类碳源的代谢能力则较弱。DF处理的土壤微生物群落结构多样性和均匀度指数均显著高于其他有机肥处理。植株生物量、线虫群落、线虫营养类群、微生物碳源利用与土壤pH的曼特尔（Mantel）分析显著相关，线虫群落、食细菌线虫和杂食/捕食性线虫与有机质的Mantel分析也显著相关。施用有机肥可促进波罗蜜的生长及养分吸收，增加土壤有机质，改善土壤微生态。其中，羊粪和牛粪有机肥有利于增加土壤线虫总数和各营养类群线虫数量，黄豆粉有机肥可提高根际微生物的活性，促进对碳源的利用。在实际应用中，可根据土壤基础条件选用特定有机类肥料或其组合进行土壤健康的定向调控，为作物高产和资源高效利用提供理论依据。
2026, 63(4):1348-1360.
DOI: 10.11766/trxb202505240239
摘要:
土壤微生物作为沟通土壤有机和无机环境因子的重要媒介，在调节多项土壤功能中发挥着重要作用。森林经营是森林土壤最主要的人为干扰活动，但持续森林经营管理下土壤微生物对森林土壤多功能性的影响机制尚不清楚。以大别山山核桃次生林为研究对象，分析了不同经营时间（0 a、3 a、8 a、15 a、20 a）和经营方式（CK，无管理经营；EM，粗放经营；IM，集约经营）下土壤微生物多样性和4种土壤功能（养分供应、养分储存、养分循环和碳储存）的特征变化，旨在揭示土壤微生物多样性对土壤多功能性的调控机制。结果表明，无论是集约经营还是粗放经营，短期的森林经营活动有利于提高土壤微生物多样性和土壤多功能性，但随着经营时间的增加，二者均显著降低；与经营方式相比，经营时间对土壤微生物多样性和土壤多功能性的影响更显著；集约化经营放大了经营时间对土壤多功能性变化的影响。土壤功能指标中，土壤有机碳、全磷、微生物生物量碳、碱解氮、全钾、微生物生物量氮、蔗糖酶和β-1，4-葡萄糖苷酶是影响大别山山核桃次生林土壤多功能性的关键指标。土壤微生物多样性通过影响土壤中的养分含量和胞外酶活性，间接影响了土壤多功能性。上述结果表明，长期森林经营管理（尤其是集约经营管理）导致的土壤微生物多样性丧失是土壤多功能性退化的重要因素。研究结果将为山区经济林经营管理和维持土壤生态系统功能提供理论依据。
土壤微生物作为沟通土壤有机和无机环境因子的重要媒介，在调节多项土壤功能中发挥着重要作用。森林经营是森林土壤最主要的人为干扰活动，但持续森林经营管理下土壤微生物对森林土壤多功能性的影响机制尚不清楚。以大别山山核桃次生林为研究对象，分析了不同经营时间（0 a、3 a、8 a、15 a、20 a）和经营方式（CK，无管理经营；EM，粗放经营；IM，集约经营）下土壤微生物多样性和4种土壤功能（养分供应、养分储存、养分循环和碳储存）的特征变化，旨在揭示土壤微生物多样性对土壤多功能性的调控机制。结果表明，无论是集约经营还是粗放经营，短期的森林经营活动有利于提高土壤微生物多样性和土壤多功能性，但随着经营时间的增加，二者均显著降低；与经营方式相比，经营时间对土壤微生物多样性和土壤多功能性的影响更显著；集约化经营放大了经营时间对土壤多功能性变化的影响。土壤功能指标中，土壤有机碳、全磷、微生物生物量碳、碱解氮、全钾、微生物生物量氮、蔗糖酶和β-1，4-葡萄糖苷酶是影响大别山山核桃次生林土壤多功能性的关键指标。土壤微生物多样性通过影响土壤中的养分含量和胞外酶活性，间接影响了土壤多功能性。上述结果表明，长期森林经营管理（尤其是集约经营管理）导致的土壤微生物多样性丧失是土壤多功能性退化的重要因素。研究结果将为山区经济林经营管理和维持土壤生态系统功能提供理论依据。
2026, 63(4):1361-1371.
DOI: 10.11766/trxb202505200231
摘要:
土壤细菌群落是设施农业生态系统功能维持的关键驱动因素。磁化水（MTW）灌溉对设施栽培土壤细菌群落结构和功能的调控作用尚不明确。本研究以茄子、黄瓜和辣椒栽培小区土壤为对象，设置MTW与非磁化水（NMTW）灌溉处理，基于高通量测序技术和功能预测分析，系统评估MTW灌溉对细菌群落组成、多样性及环境驱动因子的影响。结果表明：MTW灌溉使各蔬菜栽培小区土壤中变形菌门和放线菌门细菌丰度分别提升7.43%～61.94%和1.95%～11.79%，绿弯菌门和芽单胞菌门细菌丰度分别降低3.98%～27.42%和7.89%～9.62%。属水平上，MTW灌溉提高了各蔬菜小区土壤链霉菌属和Chryseolinea属细菌丰度。α多样性分析显示，MTW灌溉使辣椒栽培小区细菌群落的Chao1、ACE及Shannon指数分别显著提升21.27%、26.74%和12.22%，而茄子与黄瓜栽培小区细菌群落多样性无显著变化。冗余分析（RDA）表明，MTW灌溉改变了影响土壤细菌群落的环境因子，土壤pH、速效磷和全磷成为调控优势细菌门丰度的关键因子。功能预测（FAPROTAX）显示，MTW灌溉显著促进纤维素分解、固氮作用等功能型细菌富集，同时降低人类病原体功能型细菌的丰度。本研究揭示了MTW灌溉对设施栽培土壤细菌群落多维度特征的影响，为调控细菌结构和功能，优化微生物生态网络，促进设施栽培土壤可持续利用提供了理论依据。
土壤细菌群落是设施农业生态系统功能维持的关键驱动因素。磁化水（MTW）灌溉对设施栽培土壤细菌群落结构和功能的调控作用尚不明确。本研究以茄子、黄瓜和辣椒栽培小区土壤为对象，设置MTW与非磁化水（NMTW）灌溉处理，基于高通量测序技术和功能预测分析，系统评估MTW灌溉对细菌群落组成、多样性及环境驱动因子的影响。结果表明：MTW灌溉使各蔬菜栽培小区土壤中变形菌门和放线菌门细菌丰度分别提升7.43%～61.94%和1.95%～11.79%，绿弯菌门和芽单胞菌门细菌丰度分别降低3.98%～27.42%和7.89%～9.62%。属水平上，MTW灌溉提高了各蔬菜小区土壤链霉菌属和Chryseolinea属细菌丰度。α多样性分析显示，MTW灌溉使辣椒栽培小区细菌群落的Chao1、ACE及Shannon指数分别显著提升21.27%、26.74%和12.22%，而茄子与黄瓜栽培小区细菌群落多样性无显著变化。冗余分析（RDA）表明，MTW灌溉改变了影响土壤细菌群落的环境因子，土壤pH、速效磷和全磷成为调控优势细菌门丰度的关键因子。功能预测（FAPROTAX）显示，MTW灌溉显著促进纤维素分解、固氮作用等功能型细菌富集，同时降低人类病原体功能型细菌的丰度。本研究揭示了MTW灌溉对设施栽培土壤细菌群落多维度特征的影响，为调控细菌结构和功能，优化微生物生态网络，促进设施栽培土壤可持续利用提供了理论依据。
2026, 63(4):1372-1383.
DOI: 10.11766/trxb202506200296
摘要:
为探索施用生物质炭的水土界面中活性氧（Reactive oxygen species，ROS）形成规律，在模拟太阳光照条件下，利用化学探针法定量分析了含10 g·kg-1生物质炭的水土界面中羟基自由基（·OH）、过氧化氢（H2O2）和超氧阴离子自由基（O2·-）三种典型ROS的生成动力学过程及机制，并考察了生物质炭制备温度（300℃、500℃和700℃）、生物质炭溶解性碳（DBC）、黏土矿物（高岭石）和可溶性有机质（富里酸）对水土界面中ROS形成的影响。结果表明：光照条件下，施加生物质炭的水土界面中产生了大量的·OH和H2O2，其浓度范围分别是0.43～0.83 μmol·L-1和21.12～30.93 μmol·L-1，分别是不含生物质炭水土界面（对照组）的1.39倍～2.65倍和1.31倍～1.91倍；但O2·-浓度则较低（< 0.2 μmol·L-1），低于对照组。DBC对水土界面中ROS形成具有重要作用，去除DBC之后，含生物质炭的水土界面中H2O2生成受到显著抑制，但·OH的生成不受影响。高岭石能显著抑制光照下生物质炭介导固液界面生成ROS的能力（高温生物质炭除外），并抑制H2O2向·OH的转化效率。富里酸能显著增加光照下含生物质炭水土界面中H2O2的生成能力，但降低了·OH的浓度。光照对含生物质炭水土界面介导ROS形成具有重要作用，它促进含生物质炭水土界面中H2O2的生成与转化，有助于O2·-的转化及·OH的生成，但生物质炭介导的水土界面ROS生成不完全依赖于光照。生物质炭表面的持久性自由基、含氧官能团以及水土界面中溶解性有机碳和Fe2+含量共同决定了光照下施加生物质炭水土界面中ROS的形成。本研究结果对认识生物质炭施用土壤中ROS的形成和分布具有重要参考价值。
为探索施用生物质炭的水土界面中活性氧（Reactive oxygen species，ROS）形成规律，在模拟太阳光照条件下，利用化学探针法定量分析了含10 g·kg-1生物质炭的水土界面中羟基自由基（·OH）、过氧化氢（H2O2）和超氧阴离子自由基（O2·-）三种典型ROS的生成动力学过程及机制，并考察了生物质炭制备温度（300℃、500℃和700℃）、生物质炭溶解性碳（DBC）、黏土矿物（高岭石）和可溶性有机质（富里酸）对水土界面中ROS形成的影响。结果表明：光照条件下，施加生物质炭的水土界面中产生了大量的·OH和H2O2，其浓度范围分别是0.43～0.83 μmol·L-1和21.12～30.93 μmol·L-1，分别是不含生物质炭水土界面（对照组）的1.39倍～2.65倍和1.31倍～1.91倍；但O2·-浓度则较低（< 0.2 μmol·L-1），低于对照组。DBC对水土界面中ROS形成具有重要作用，去除DBC之后，含生物质炭的水土界面中H2O2生成受到显著抑制，但·OH的生成不受影响。高岭石能显著抑制光照下生物质炭介导固液界面生成ROS的能力（高温生物质炭除外），并抑制H2O2向·OH的转化效率。富里酸能显著增加光照下含生物质炭水土界面中H2O2的生成能力，但降低了·OH的浓度。光照对含生物质炭水土界面介导ROS形成具有重要作用，它促进含生物质炭水土界面中H2O2的生成与转化，有助于O2·-的转化及·OH的生成，但生物质炭介导的水土界面ROS生成不完全依赖于光照。生物质炭表面的持久性自由基、含氧官能团以及水土界面中溶解性有机碳和Fe2+含量共同决定了光照下施加生物质炭水土界面中ROS的形成。本研究结果对认识生物质炭施用土壤中ROS的形成和分布具有重要参考价值。
