摘要:为探究生物质炭对水稻土壤溶解性有机质（DOM）的影响及其与有机肥配施的协同效应，通过5年连续定位试验，探讨了生物质炭施用5年后不同施肥处理：对照（CK）、生物质炭（BC）、化肥（F）、生物质炭+化肥（F+BC）、化肥+有机肥（25%氮替代，MF）和化肥+生物质炭+有机肥（25%氮替代，MF+BC）对水稻产量和土壤pH、全氮、有效磷、速效钾、有机碳、易氧化有机碳（ROC）及溶解性有机碳的影响。采用紫外-可见光谱、荧光光谱结合平行因子分析方法对土壤中DOM的光谱特征和荧光组分进行表征，分析了DOM的紫外光吸收系数和紫外光斜率系数以及荧光指数、腐殖化指数、生物指数和富里酸、色氨酸、胡敏酸相对含量。结果表明：施用生物质炭和有机肥均能有效提高水稻产量，缓解土壤酸化，并且MF+BC处理水稻产量和土壤有效磷含量最高。水稻产量与DOM生物可利用性、芳香化程度、腐殖化程度、色氨酸组分含量和亲水性呈显著正相关（P＜0.05）。提高DOM生物可利用性和腐殖化程度均表现为有机肥大于生物质炭。生物质炭显著增加DOM富里酸和色氨酸组分含量，并且促进了水稻土中ROC向难氧化有机碳转化；而有机肥有效增加DOM富里酸、色氨酸、胡敏酸和ROC含量。生物质炭和有机肥协同配施对提升水稻产量及增加ROC、DOM富里酸和色氨酸含量、芳香化程度、腐殖化程度和生物可利用性方面具有交互作用。综上所述，在本研究条件下生物质炭配施有机肥在水稻增产和水稻土有机碳及DOM组分功能多样性提升方面具有长期效应。

摘要:从有机肥料中提取的溶解性有机质（DOM）可为不同的商业有机肥料的潜在应用提供新的见解。选用四种不同来源有机肥（生物质炭肥，WSB；羊粪有机肥，SM；海藻有机肥，SW；虾肽有机肥，SP）与昌化矿区周边土壤为研究材料，进行为期三个月的培养试验，采用多元光谱分析研究土壤DOM分子特征对有机肥分解的响应。与对照组相比，在培养过程中添加四种有机肥均增加土壤DOM的含量，WSB处理增加量最低，SW处理增加最高。激发发射矩阵结合平行因子分析（EEM-PARAFAC）表明培养过程中添加WSB提高了土壤DOM中类胡敏酸组分，减少了类富里酸组分；添加SM、SW和SP在0～45 d内降低了土壤DOM中微生物转化的类胡敏酸组分的比例而提高类富里酸组分，在45～90 d内增加难降解的类胡敏酸组分的比例。二维红外相关分析（2D-FTIR-COS）表明CK和SP处理中土壤DOM的芳香性或羧酸碳优先对分解时间发生响应；而添加WSB、SW和SM处理组中土壤DOM的烯烃或多糖类碳优先对分解时间发生响应；添加WSB和SP处理土壤提取液中也出现了Si-O-Al等土壤纳米矿物类官能团响应信号。碳近边X射线吸收精细结构（C 1s NEXAFS）分析结果表明：培养结束后，与未添加有机肥处理相比，WSB处理提高土壤DOM中含氧脂肪族碳组分比例，而减少芳香与酚类碳比例；SW处理主要增加了芳香碳、羰基碳的比例，而减少了脂族碳和氧烷基碳含量；SM、SP处理增加了酚类碳、芳香碳以及脂族碳比例，减少了羧基碳、氧烷基碳和羰基碳比例。本研究结果可增强对不同来源有机肥分解影响土壤DOM分子特征的了解，对于评估土壤中施用商品有机肥料的生态环境效应至关重要。

摘要:土壤异养呼吸是影响土壤有机碳积累的关键因素。以南方红壤水土流失区不同恢复年限的马尾松林（未治理地（Y0）、恢复14 a（Y14）、恢复31 a（Y31））为对象，对不同呼吸组分进行测定并结合温度、水分以及微生物等因子，研究马尾松林恢复对土壤异养呼吸的影响。结果表明：不同恢复年限马尾松林土壤异养呼吸差异显著，恢复31 a显著大于恢复14 a以及未治理地，未治理地异养呼吸速率仅为0.99 μmol·m–2·s–1，而治理14 a、31 a分别为2.20、2.80 μmol·m–2·s–1；温度是异养呼吸季节变化的主要影响因子，分别解释季节变化的40.6%（Y0）、62.2%（Y14）、66.6%（Y31）；马尾松林恢复后土壤异养呼吸温度敏感性（Q10）显著增加，Y0、Y14、Y31的 Q10分别为1.58、1.93和1.82；不同恢复年限土壤异养呼吸占土壤总呼吸比例为77.94%（Y0）、70.84%（Y14）、77.35%（Y31）。结构方程表明，在马尾松林恢复过程中，土壤有机碳（SOC）、温度以及土壤微生物多样性变化是影响土壤异养呼吸变化的主要因子，其中SOC、土壤微生物与异养呼吸显著正相关，而植被恢复过程中土壤温度变化与异养呼吸显著负相关。本研究结果表明，马尾松林植被恢复过程中SOC的积累以及缺乏有效的物理保护增加了微生物对SOC的分解，另一方面土壤环境温度的降低和细菌、真菌丰度的增加以及群落中变形菌、子囊菌、酸杆菌的增加，更进一步加剧微生物对原有土壤有机质的分解强度，导致异养呼吸碳排放的持续增加，最终限制了马尾松林土壤碳吸存效率。因此，较高的土壤异养呼吸可能是影响红壤侵蚀退化区土壤有机质进一步提升的关键。

摘要:植物-土壤反馈效应及农田生产特点决定了农田土壤生产力的不可持续性，因而必须采用适当的措施方可保持地力常新。施用化肥解决了农田土壤的养分贫化问题，极大地提高了作物产量，但激发了土传病原生物的活性，作物土传病频发成为制约集约化农业可持续发展的瓶颈问题。现有的研究成果表明，地上生物多样性与土壤微生物多样性紧密联系，植物提供的有机物质是连接二者的物质基础。单一作物种植的集约化农业提供给土壤微生物可利用的有机物质来源单一，导致土壤微生物多样性下降，削弱对土传病原生物致病性的抑制作用。本文提出，在作物生长过程中添加土壤有益微生物偏好利用的有机物质，激活土壤有益微生物，可能是维持集约化农业土壤生物健康，抑制作物土传病的有效途径。为此，有必要开展各种土壤微生物偏好利用的有机物质以及作物生长过程中如何施用有机物质的方法。

摘要:提升土壤属性空间预测精度对实现农田精准施肥和保护生态环境具有重要意义。利用河北省滦平县采集的1773个样点耕地表层（0～20 cm）土壤有机质（SOM）及其地理环境数据，通过逐步回归分析方法筛选出最优环境变量；基于其中1426个农田样点分别建立多元线性回归（Multiple Linear Regression，MLR）、随机森林（Random Forest，RF）、贝叶斯正则化神经网络（Bayesian regularization，BRNNBP）以及与普通克里格（OK）整合模型 （MLR-OK、RF-OK和BRNNBP-OK）预测SOM空间分布，以其余347个样点数据为测试集检验分析不同模型预测精度，并对模型残差进行半方差函数和空间自相关分析以评价模型拟合效果。结果表明，研究区耕地表层土壤SOM处在8.62～35.64 g·kg-1变化区间，变异系数为20.26%，属中等程度空间变异；SOM高值区主要分布在东北及东南海拔较高地区，低值区多分布在西南及中部河谷地区；海拔、坡度和年均温度与SOM关系密切（P<0.001）；整合模型BRNNBP-OK的平均绝对误差MAE和均方根误差RMSE最低分别为2.162 g·kg-1和2.801g·kg-1，相较于OK、MLR、RF、BRNNBP、MLR-OK和RF-OK预测模型，R2提升1.84%～43.72%，成为SOM空间预测优选模型。与单一模型相比，整合模型残差块金系数大于0.75，Morans I指数均小于0且数值更趋近于0，表明整合模型残差空间自相关性减弱且空间分布呈离散状态。同时，各模型精度与模型残差Morans I指数呈显著相关。因此，整合模型可以拟合更多的趋势项，模型残差空间聚集性降低甚至趋于离散时，模型总体精度提升，揭示了模型精度提升的内在原因。

摘要:木本泥炭和秸秆配施有快速提升土壤有机质（SOM）和作物产量的潜力，但其配施比例如何影响作物产量及其微生物机制尚不清楚。本研究通过田间试验，在施用秸秆和激发剂（RJ）基础上，比较分析了木本泥炭和秸秆三种施用比例2：1（RJM1）、3：1（RJM2）、4：1（RJM3）对土壤理化性质、细菌群落组成和水稻产量影响，并与不施用有机物料的对照（CK）进行比较；同时基于网络分析和路径分析，明确不同处理特定细菌菌群与作物产量之间潜在关系。结果表明，RJM1、RJM2、RJM3间的水稻产量差异不明显，但平均较RJ和CK显著增产16.09%和31.46%。五个处理按土壤理化性质分成显著不同的三组（P < 0.01），第一组为RJM2+RJM3，以pH、SOM、可溶性有机碳（DOC）、有效磷（AP）、速效钾（AK）含量显著升高为特征；第二组为RJ+RJM1，以硝态氮（NO3--N）和可溶性有机氮（DON）含量显著升高为特征；第三组为CK。RJM2+RJM3的SOM、DOC、AP较RJM1处理平均提高29.69%、22.65%和23.95%，表示RJM2+RJM3能迅速提升土壤有机质含量。RJM2和RJM3的细菌群落组成类似，并主要受制于土壤pH、SOM、DOC的变化，但与RJM1的群落组成显著不同。RJM2+RJM3显著增加了与水稻产量正相关的盖勒氏菌（Gaiellaceae unidentified）、类诺卡氏菌（Nocardioidaceae unidentified）、土壤球菌（Terracoccus）、从毛单胞菌（Comamonadaceae unidentified）、WD2101 unidentified、鞘脂杆菌（Sphingobacteriales unidentified）的丰度，而RJM1显著增加了上述除鞘脂杆菌外的其他5个物种的丰度，表示RJM2+RJM3较RJM1刺激更多的与作物产量有正相关的优势物种。上述结果表明，RJM2+RJM3通过改善土壤pH、SOM、DOC，较RJM1刺激更多的有利于作物增产的优势物种；同时由于RJM1的SOM含量与对照没有显著变化，导致其增产的可持续性要低于RJM2+RJM3处理。综合上述结果和经济效益，推荐RJM2，即木本泥炭和秸秆的施用比例为3：1时具有同时快速提升SOM和作物产量的效果。

摘要:基于空间自相关理论，探讨黄淮海平原旱作农田土壤有机质含量的空间分布结构，以及有机质与土壤黏粒含量和容重的空间相关关系。结果表明：黄淮海旱作农田土壤不同土层有机质含量区域均值分别为20.11±6.46（0~10 cm），14.76±5.11（10~20 cm），9.96±4.14（20~30 cm），8.03±3.45（30~40 cm）g·kg-1，分别处在三级至五级水平；0~20 cm各土层中，高值区域主要分布在太行山山前平原、山东引黄灌区等传统农业生产地带，以及河南南部和安徽北部的砂姜黑土区。随着土层深度的增加，有机质含量的空间分布结构趋于明显，10~40 cm各土层中，河北平原和鲁西北地区呈现LL（低-低）/HL（高-低）型分布特征；河南和安徽地区主要为HH（高-高）/LH（低-高）型，但不同土层的具体分布差异较大。有机质含量与黏粒含量之间存在显著的数理相关关系，与容重之间关系并不明显；有机质/黏粒含量和有机质/容重的双变量局部空间自相关类型中，LL/HL型主要分布在河北平原和鲁西北地区，其中HL型在0~20 cm各土层中集中分布在太行山山前平原和山东引黄灌区地带，HH/LH型样点主要分布在河南和安徽地区，但不同土层具体分布差异明显。有机质与黏粒含量的空间自相关结构更明显；0~10 cm、10~20 cm土层较20~30 cm、30~40 cm土层的空间自相关结构更明显；农业管理措施及其地域差异性是造成各分布结构在空间水平方向及土壤垂直分层方向上差异化的重要原因。

摘要:近年来，关于微生物残体在土壤有机质积累和转化过程中的作用越来越受到研究者的关注。土壤有机质中微生物残体的数量和组成比例变化与土壤有机质的形成、容量大小及周转特征密切相关。对目前土壤微生物残体研究方面的相关进展进行了梳理和总结，在明确土壤微生物残体的来源及其重要性的基础上，介绍了土壤微生物残体定量和转化的表征方法，阐述了微生物残体在土壤有机质积累转化过程中的作用及其主要影响因素，探讨了微生物残体在土壤中的稳定机制，提出了微生物通过同化代谢作用驱动细胞残体积累进而促进土壤有机质积累和稳定过程中亟待探讨的科学问题。期望为进一步探究陆地生态系统土壤有机质周转与微生物过程的相互作用机理提供一定的思考。

摘要:以江苏中部的水稻土和潮土为研究对象，采集178个表层土壤（0~20 cm）样品，并测定了土壤有机质含量（Soil Organic Matter，SOM）。运用ASD FieldSpec 3光谱仪测量了土壤的高光谱曲线，首先对原始光谱进行倒数对数和去包络线变换，分析了不同SOM含量梯度和土壤类型的高光谱特征。其次，基于原始光谱、倒数对数变换和去包络线变换等三种光谱数据，分别计算弓曲差、差值指数、比值指数和归一化指数等光谱特征指数，并分析其与SOM含量的相关性。最后，筛选光谱特征指数建立SOM的回归预测模型，并比较模型精度。结果表明：（1）SOM含量与原始光谱呈极显著负相关，与倒数对数光谱呈极显著正相关，且在400~900 nm波段相关性最强，相关系数绝对值在0.6以上。去除包络线处理后，土壤光谱曲线特征差异明显，在420 nm、480 nm、660 nm和900 nm附近出现了明显吸收谷。（2）原始光谱、倒数对数变换和去包络线变换光谱在600 nm处的弓曲差与SOM含量极显著相关（P<0.01），相关系数分别为-0.66，0.61和-0.33。（3）利用3种光谱数据的差值指数、比值指数和归一化指数分别结合弓曲差，建立的SOM预测模型效果较好，建模的R2和RMSE分别介于0.56~0.64和4.98~5.50 g·kg-1，验证的R2和RMSE介于0.67~0.73和3.21~3.51 g·kg-1。为快速有效测定苏中平原SOM含量提供技术支持。

摘要:土壤有机质是团聚体的重要组成部分，其在团聚体形成过程中作用机制已有大量研究，但有机质在团聚体破坏过程中起何种作用尚未明晰，其对团聚体破坏过程中雨滴机械打击和消散作用贡献的影响也有待深入研究。为研究不同有机质含量对土壤团聚体的影响，选取5种不同退耕还林年限的土壤为研究对象，利用95%酒精和超纯水作为降雨液体，分别在4个高度下（0.5、1、1.5和2 m）对其进行溅蚀试验。结果表明：随有机质含量的增加，团聚体稳定性逐渐增强，土壤对雨滴机械打击和消散作用的敏感程度越来越弱，土壤抵抗侵蚀的能力越来越强；降雨前后大团聚体数量随着有机质含量的增加逐渐趋近相似，且酒精雨滴作用下的大团聚体含量明显大于超纯水作用下的大团聚体含量；在相同的降雨动能条件下，有机质含量增加使消散作用的贡献率呈现减小的趋势，且其对消散作用的影响在降雨动能较小时较为显著。研究结果对深入理解溅蚀过程中团聚体稳定性评价以及团聚体破坏因子具有重要作用。