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植物-土壤反馈驱动的土壤健康机制与调控策略
2026,63(5):1385-1397, DOI: 10.11766/trxb202506290314
摘要：
健康土壤是保障粮食安全的基础，是实现农业绿色发展的核心支撑。然而，当前集约化农业生产主要以作物产量提升为目标，过分依赖高产品种和外源化肥、农药等投入品，忽视了作物和田间管理措施对土壤健康的影响，造成土壤退化，对作物产量和农产品品质产生负面影响。借鉴生态学研究中的“植物-土壤反馈”理论，本文提出以土壤健康培育为核心的协同提升耕地质量和作物产能的系统化研究新范式。未来的可持续农业亟需构建基于植物-土壤反馈的系统化思路和解决方案，将地上作物管理和地下土壤过程紧密结合。通过深入解析土壤生态系统各组分之间的互馈作用机制，发展基于植物-土壤正向反馈的土壤健康管理技术，促进产能与土壤其他多功能性的协同。具体反映在个体水平上，借助现代分子育种与功能基因组学手段，定向改良植物的根系形态、分泌物组成和信号传导特性等，精准招募有益微生物、抑制病原菌，发挥级联放大效应，强化正反馈，减少负反馈。在田间管理上，通过作物-微生物协同育种、优化养分管理、保护性耕作和多样化种植等综合措施，促进作物-土壤之间的有益互作，减少外部投入，提高系统的内在效率，实现产量提升与土壤健康的协同提升。
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绿色智能肥料：智能调控的创新思路与产业化途径
张福锁，程凌云，黄成东，张林，王建超，吕阳，鲁振亚，危常州，马文奇，马航，申建波
2026,63(5):1398-1408, DOI: 10.11766/trxb202508230411
摘要：
随着全球农业的发展和环境保护需求的提升，绿色智能肥料作为一种新型肥料，逐渐成为提高作物生产力和资源利用效率的重要途径。本文综述了绿色智能肥料的核心理念和发展现状，探讨了植物-微生物-环境互作的智能调控原理，以及基于根际生命共同体理论的肥料设计与应用策略。绿色智能肥料通过最大化利用作物和微生物的生物学潜力，调控植物-土壤-微生物互作系统，促进植物生长并减少对环境的影响。展望未来，智能肥料将在材料创新、工艺优化和数智配肥等方面实现跨越式发展，有力推动农业绿色转型，为粮食安全和生态环境保护提供重要支撑。
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层状双金属氢氧化物在农田土壤重金属原位钝化中的应用进展与展望
2026,63(5):1409-1423, DOI: 10.11766/trxb202509010430
摘要：
中国农田土壤重金属污染问题严峻，严重威胁农产品安全。研发长效、稳定的原位钝化材料成为当前重金属污染农田安全利用的研究热点。层状双金属氢氧化物（LDHs）具有比表面积大、离子交换能力强、结构可调及超稳矿化等独特优势，为突破传统材料瓶颈提供了新途径。本文从作用机制、材料设计与稳定性评估三个维度系统综述了LDHs在农田土壤重金属原位钝化中的研究进展。首先，剖析了其通过同晶替代、离子交换、吸附-沉淀及氧化还原-沉淀多路径协同钝化重金属的机制；其次，总结了单一LDHs及其复合材料对农田土壤重金属原位钝化的效果，探讨了通过层板阳离子调控、层间客体功能化及复合设计实现“分子工程”设计，以提升靶向性；最后，从化学、物理和生物角度评估了其钝化效果的长期稳定性，揭示了其抗环境干扰的潜力。最后，分析了当前LDHs研究中存在的挑战、展望了未来研究方向，旨在为LDHs原位钝化农田土壤重金属的靶向设计、精准施用、长效和安全性评估提供参考。
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多孔介质中生物膜生长过程建模与数值模拟研究进展
2026,63(5):1424-1448, DOI: 10.11766/trxb202505120216
摘要：
多孔介质中生物膜的生长演化涉及复杂的物理-化学-生物耦合过程，其显著的多尺度特性、介质非均质性以及模型参数的不确定性，导致不同尺度数值模型的理论体系存在本质差异，这为生物膜动态行为的精确刻画与预测带来了严峻挑战。近年来，基于孔隙尺度、连续介质尺度和跨尺度耦合的生物膜生长过程建模和数值模拟研究取得了重要突破，但在模型构建、验证和应用方面仍存在诸多瓶颈问题，主要包括三维微观孔隙结构表征困难、生物膜生长动力学过程模型构建复杂、跨尺度-多过程耦合策略量化标准缺失、模型参数化方案所需的实验数据稀缺等。综上，本文基于多孔介质内生物膜生长动力学过程机理，梳理了孔隙尺度、连续介质尺度和多尺度耦合数值模型的研究进展，解析了不同尺度生物膜生长模型的理论基础、数值算法、应用算例、适用范围和局限性，总结了三维成像技术的应用潜力、生物膜演化全过程的表征趋势，以及跨尺度耦合建模策略的优化路径。本综述为多孔介质中生物膜生长模型的优选与改进提供了理论依据，为土壤微生物技术在环境污染治理和生态修复等领域的工程化应用提供了技术支撑。
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中国土壤恢复力评价
2026,63(5):1449-1461, DOI: 10.11766/trxb202507010320
摘要：
土壤恢复力是指土壤在受到外界扰动后恢复其原有性质和功能的能力，是实现土壤资源可持续利用的重要生态指标。本文旨在构建适用于大尺度的土壤恢复力评价体系，并评估我国土壤恢复力的空间分布特征。研究基于现有研究成果，提炼指标构建逻辑，确定土壤性质、气候因素、地形因素、生物特性四个维度，共设定9项具体指标，采用层次分析法确定指标权重，并进行加权叠加分析，形成全国土壤恢复力空间分布图。结果表明，我国土壤恢复力呈现出由西向东、由北向南逐渐增强的空间格局。全国范围内，高与较高恢复力土壤分别占25%和39%，主要集中于华南和西南地区；恢复力相对较低的区域包括甘新区和黄土高原区。研究为建立我国宏观尺度的土壤特定功能评价在理论方法层面提供了技术支撑与决策依据。
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中国东北地区土壤黏化层厚度的数字制图
2026,63(5):1462-1475, DOI: 10.11766/trxb202507040326
摘要：
黏化层是由土壤黏粒显著积累而形成的次生层，其厚度影响着淋溶土的土壤过程和植被生长。但迄今对黏化层的空间分布变化了解有限，对其预测报道也甚少。传统的认知主要依赖大规模实地调查与地统计学方法结合。为快速获取大范围的黏化层厚度空间信息，本研究将我国东北三省311个含黏化层的土壤剖面样点与环境协变量（地形、气候、生物和土壤因子共71个变量）相结合，构建了一个相对可靠的预测模型。使用Pearson相关性分析和Boruta算法进行双重特征筛选后，采用分位数回归森林（Quantile regression forest，QRF）模型进行空间建模、交叉验证和不确定性估计。50次迭代的平均结果显示，模型预测的决定系数（R2）为0.32，均方根误差（Root mean square error，RMSE）为24.34 cm，平均绝对误差（Mean absolute error，MAE）为19.47 cm。预测区间覆盖概率（Prediction interval coverage percentage，PICP）显示，约有86.2%的验证样本落在预定义的90% PI范围内，这表明不确定性估计很大程度上是可靠的。在建模过程中，土壤变量和气候变量的重要性普遍高于生物变量和地形变量，其中土壤厚度（Soil thickness，ST）是最核心的驱动因子。相应的预测结果显示，在研究区内黏化层厚度沿西南—东北方向呈递减趋势。缺乏土壤调查点的地区具有较大的预测不确定性，后续研究应在这些区域进行适当的补充调查。该研究成果对于东北地区土地管理政策优化具有一定的指导意义。
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蒙东黑土区有效土层厚度空间制图及其地表基质制约机理研究
2026,63(5):1476-1489, DOI: 10.11766/trxb202502150061
摘要：
有效土层厚度是评价土壤健康和生产力的一个决定性指标，精确描绘有效土层厚度的空间分布格局及其对土地利用变化及地表基质类型的响应机制对于土壤资源的可持续保护具有重要意义。本文选取内蒙古东部黑土区为研究区，基于地表基质调查数据和土壤-景观建模，开展该地区有效土层厚度数字化制图与空间格局分析，通过SHAP解释模型（Shapley additive explanation）识别有效土层厚度空间变异的主控因子，查明不同土地利用类型和地表基质分区下有效土层厚度的差异性分布规律。结果表明：基于Cubist的有效土层厚度回归模型性能良好（R2=0.5，RMSE=43.8），所生成的空间分布图能够准确揭示其空间格局特征。SHAP分析揭示了地形和气候因子是决定有效土层厚度空间变异的主控因子，具体表现在同一流域内高海拔区域受侵蚀作用影响，土层较薄；而月均气温极值对有效土层厚度的影响为正向。地表基质分区和土地利用类型均对有效土层厚度的空间特征有重要制约作用，坡洪积土和坡积土区土层厚度整体大于残坡土区；林地由于多分布于山区或坡度较大的区域，有效土层厚度最低。本文为有效土层厚度的空间建模与表征提供了方法参考，研究结果可为查明区域自然资源本底条件及其对人类互动的响应机制提供数据基础。
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分数阶微分和光谱指数结合的典型黑土区有机质光谱预测研究
谢平如，洪永胜，徐向华，严国菁，张超，田康，樊亚男，陈剑，胡文友
2026,63(5):1490-1503, DOI: 10.11766/trxb202506250309
摘要：
土壤有机质（Soil organic matter，SOM）含量的快速、准确预测对土壤肥力评价和农业可持续发展至关重要。本研究基于室内可见-近红外（Visible and near-infrared，Vis-NIR）光谱数据，构建分数阶微分（Fractional-order derivative，FOD）与光谱指数协同建模策略，用于东北典型黑土区SOM含量的快速预测。采集227份耕地土壤样本，获取室内Vis-NIR光谱数据和SOM实测值，并对光谱数据进行0～2阶（间隔0.1）的FOD处理。计算二维和三维光谱指数，并分析其与SOM含量间的相关性，筛选出最优光谱指数。采用随机森林（Random forest，RF）和Cubist两种建模方法构建SOM光谱反演模型。结果表明，FOD处理可增强微弱的土壤光谱吸收特征，有效提升模型对SOM含量的预测能力。相比原始光谱和整数阶微分（一阶和二阶），基于0.3阶微分处理土壤光谱数据建立的Cubist模型性能最佳，验证R2为0.74。RF模型则适合1.6～1.9阶处理的土壤光谱数据，其R2稳定在0.63～0.65。相比二维光谱指数，三维光谱指数表现出与SOM更高的相关性，证实了多波段交互信息在提高特征变量解释力方面的潜力。基于最优光谱指数数据集建立的RF和Cubist模型在多个分数阶微分处理下展现出良好的模型精度。本研究验证了FOD处理和光谱指数在SOM预测中的可行性，可为光谱技术在复杂农业场景中进行高精度监测提供重要参考和技术支撑。
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基于CR-FOD变换XGBoost模型的高光谱土壤盐分反演及可解释性分析
2026,63(5):1504-1514, DOI: 10.11766/trxb202508020373
摘要：
本研究以黄河三角洲东营市为研究区，基于高光谱数据开展土壤盐分估算。对原始光谱进行Savitzky-Golay（S-G）滤波和多元散射校正（Multiplicative Scatter Correction，MSC）预处理后，进行倒数（1/R）、倒数对数（log（1/R））与连续统去除（Continuum Removal，CR）变换，并结合分数阶微分（Fractional Order Derivative，FOD）处理，构建10种典型二维光谱指数作为特征。在此基础上，采用贝叶斯优化（Bayesian Optimization，BO）方法训练偏最小二乘回归（Partial Least Squares Regression，PLSR）、卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN）、极限梯度提升（eXtreme Gradient Boosting，XGBoost）和支持向量机（Support Vector Machine，SVM）4种模型。结果表明：连续统去除组合二阶微分后的归一化差值指数（Normalized Difference Index，NDI）与土壤含盐量相关性最高（|r|=0.91）；基于该变换的XGBoost模型反演性能最优，测试集决定系数（R2）、均方根误差（Root Mean Square Error，RMSE）与相对分析误差（Residual Prediction Deviation，RPD）分别达0.94、0.85 g·kg-1和4.33；SHAP（SHapley Additive exPlanation）可解释性分析进一步揭示，广义指数1（Generalized Index 1，GDI 1）为模型中最重要的特征。本研究为区域盐渍化高光谱监测提供了有效方法支持。
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强酸性红壤风化壳酸缓冲容量的垂直分异特征及主控因素
2026,63(5):1515-1528, DOI: 10.11766/trxb202503090107
摘要：
探究强酸性红壤风化壳的酸缓冲容量及其主控因素，以期为评估地表系统酸缓冲性能和创新酸化改良技术提供科学依据。以江西省鹰潭市余江区孙家农业小流域pH小于5.0的强酸性红壤风化壳为研究对象，该红壤风化壳起源于第四纪红黏土（上层为均质红黏土层，下层为网纹红黏土层），下伏基岩为红砂岩。通过钻孔技术采集了旱地近8 m深的岩土芯样品，样品分为均质红黏土层、网纹红黏土层、风化砂岩层、砂岩基岩层样品，通过风化壳酸缓冲容量（pHBC）及相关理化性质测定，线性和随机森林模型拟合，以及酸缓冲理论分析，系统研究了红壤风化壳不同层次中有机质、机械组成、矿物组成、铁铝氧化物、交换性盐基、交换性酸和pH对pHBC垂直变异的相对贡献。红壤风化壳酸缓冲容量呈现显著的层次分异特征。pHBC在均质红黏土层最高，为2.53 ±0.41 cmol·kg-1·pH unit1；在网纹红黏土层居中，为1.93 ±0.59 cmol·kg-1·pH unit-1；在风化砂岩层最低，为1.39 ±0.22 cmol·kg-1·pH unit-1。均质红黏土层pHBC随深度增加而升高；网纹红黏土层pHBC随深度增加而降低；风化砂岩层pHBC随深度增加而降低，从风化砂岩层过渡至砂岩基岩时，pHBC升高。处于强酸性状态的第四纪红黏土层的交换性盐基离子已基本耗尽，对酸缓冲容量的贡献较低。酸缓冲容量在均质红黏土层主要依赖于晶形氧化铁和有机质的质子化过程，在网纹红黏土层主要依赖于无定形和晶形氧化铝的溶解作用以及无定形和晶形氧化铁的质子化过程，在风化砂岩层主要决定于长石溶解作用和交换性钙镁的阳离子交换作用，在砂岩基岩层碳酸盐溶解发挥了关键作用。强酸性红壤风化壳缓冲机制以铁铝氧化物的质子化和溶解过程为核心，研究结果可为红壤生态系统酸化评估和改良提供理论支持。
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秸秆还田配施腐解剂对中低产紫色土坡耕地土壤抗蚀性能的影响
2026,63(5):1529-1541, DOI: 10.11766/trxb202506180290
摘要：
秸秆还田在改善土壤结构、阻控水土流失、抑制土地退化等方面具有不可替代的作用，但自然条件下秸秆分解效率低成为制约其广泛应用的一个重要因素。腐解剂可促进秸秆分解，探究秸秆还田配施腐解剂对中低产坡耕地土壤抗蚀性能的影响及其机制，对于中低产坡耕地耦合农业废弃物资源化利用的水土流失阻控措施的应用具有重要意义。基于此，本研究通过野外原位监测试验，在秸秆全量还田的基础上，以不施用腐解剂为对照，根据腐解剂活菌数量设置1、2、3和4 kg·hm-2共4个腐解剂施用量，明确了不同腐解剂施用量下土壤抗蚀性能差异及其主控因素。结果表明：（1）秸秆腐解剂的施用显著提升了秸秆的分解效率，改善了土壤结构。其中，秸秆分解量和分解效率随腐解剂施用量的增加而显著提高；腐解剂的施用显著减少了土壤粉粒和黏粒含量，增加了砂粒含量，同时显著增加了土壤的饱和含水量、田间持水量和有机质含量。（2）综合来看，秸秆腐解剂的施用显著提高了土壤抗蚀性能，与对照相比，土壤抗蚀性能综合指数（comprehensive soil resistance index，CSRI）增加了43.24%～360.77%。（3）土壤抗蚀性能的增加与秸秆残余量和秸秆分解驱动的土壤理化性质的变化显著相关。偏最小二乘结构方程模型结果表明，CSRI的增加主要受残留秸秆的直接捆绑和固结作用（路径系数为0.43）以及秸秆通过分解增加土壤有机质含量的间接作用（路径系数为0.40）的共同影响。秸秆还田配施腐解剂能够显著提高中低产紫色土坡耕地的土壤抗侵蚀能力，且残留秸秆通过其直接作用提高土壤抗侵蚀能力的作用略大于秸秆通过分解增加有机质含量的间接作用。但仅当腐解剂用量大于3 kg·hm-2时，CSRI才显著增大。相关研究结果可为中低产紫色土坡耕地的可持续利用及长江经济带绿色高质量发展提供科学指导。
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不同耕作方式配合秸秆还田对潮土孔隙结构特征的影响
夏昊，王广帅，谢坤，钱泳其，蒋发辉，彭新华，尧水红，张中彬，张月玲，毕利东
2026,63(5):1542-1556, DOI: 10.11766/trxb202506300317
摘要：
潮土耕层浅薄、犁底层坚实板结，结构障碍突出，耕作及秸秆还田是改良其结构的重要措施。本研究基于河南农田生态系统国家野外观测研究站潮土耕作试验基地，采集秸秆还田（Straw returning，SR）和秸秆不还田（Control check，CK）下旋耕（Rotary tillage，RT）、深翻（Deep ploughing，DP）和隔年深翻（Biennial deep ploughing，BDP）处理的原状土柱（高20 cm，直径10 cm），利用X射线CT扫描（XCT）技术和ImageJ软件以及机器学习定量分析不同耕作方式和秸秆处理对土壤三维孔隙结构特征、土壤饱和导水率及导气速率的影响。结果表明，在秸秆不还田下，相较于旋耕，深翻及隔年深翻的大孔隙度分别提升了31.5%和5.7%；在秸秆还田下，深翻处理的大孔隙度相较旋耕和隔年深翻分别显著增加了92.9%和68.4%（P<0.05），且大孔隙的水力半径分别显著增加了53.8%以及42.9%，紧密度显著提升了1.5倍和2.9倍，全局连通性分别显著提高了12倍，土壤饱和导水率和导气速率均得到显著提升（P<0.05）。综上所述，秸秆深翻还田扩大了土壤大孔隙的水力半径，改善了连通性，提升了大孔隙的复杂程度，从而构建了相对良好的土壤孔隙形态和网络结构，进而提高了导水以及透气性，消减潮土结构性障碍效果显著。
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有机-无机物料覆盖调控盐碱地表土孔隙的显微CT解析与农艺效应
2026,63(5):1557-1567, DOI: 10.11766/trxb202506090267
摘要：
为明确有机-无机调控物料覆盖对盐碱土表层孔隙结构的影响，并筛选适宜作物种子萌发的覆盖物料。设置CK（原土）、JX1（牛粪+HA/CaO/MgO/SiO2/Na2SeO3）、JX2（菌渣+ HA/CaO/MgO/SiO2/Na2SeO3）、JX3（秸秆+HA/CaO/MgO/SiO2/Na2SeO3）4种试验处理，采用“V型沟→播种→覆盖调控物料→镇压”一体化田间作业方式，利用CT扫描技术解析土壤结构及其孔隙特征，结合田间试验与数理统计进行研究。结果表明，各处理均能降低土壤容重、提升土壤持水与导水性能，其中JX2、JX3饱和导水率达CK的2.4倍，田间持水量提高17.8%～19.5%。在孔隙结构方面，不同物料覆盖显著影响土壤孔隙数量与分布特征：JX2、JX3整体孔隙率及连通孔隙率显著提升，JX1整体孔隙率较低；JX3以大孔隙为主，小孔隙较少，JX2孔径孔隙分布更均衡。对比孔隙结构参数，JX2、JX3分形维数、各向异性和成圆率数值接近，但JX2的欧拉数显著低于JX3，说明两处理均增强孔隙结构的复杂性与稳定性，且JX2具有更优的孔隙连通性。这些结构优化显著改善种子萌发的微环境，提高谷子的出苗率与苗期生长性状，其中JX2尤为显著。综上所述，有机-无机调控物料覆盖可通过优化盐碱土孔隙特征增强土壤结构性能，为作物种子萌发创造适宜条件，其中菌渣（JX2）与秸秆（JX3）基物料效果突出，是高效调控滨海盐碱地微域环境、破除表土板结的有效技术途径。
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水肥调整对盐碱玉米地土壤理化性质、细菌群落组成及离子转运的影响
李涛，马小英，刘威帆，刘昊，万猛虎，马风兰，李月琪，李清云，吴娜，刘吉利
2026,63(5):1568-1582, DOI: 10.11766/trxb202507080335
摘要：
探讨不同水肥处理对盐碱玉米地土壤理化性质、细菌群落结构及离子转运功能的协同影响，为盐碱土壤的定向改良提供理论依据。以宁夏平罗县盐碱地为研究对象，采用裂区设计，主区设常规灌水w1（6 000 m3Ÿhm-2）和节水w2（4 800 m3Ÿhm-2）2个模式，副区设4个施肥模式：f1（单施氮肥）、f2（氮肥配施控释肥）、f3（氮肥配施有机肥）和f4（控释肥配施有机肥），测定土壤理化性质，利用16S rRNA高通量测序分析细菌群落结构，并基于PICRUSt2软件预测离子转运蛋白基因丰度。结果表明：与常规灌溉w1相比，节水灌溉w2对土壤理化性质并无显著影响。与w2f1处理相比，w2f3处理显著提高了土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾及钙离子含量（P<0.05），同时显著降低了pH、电导率及钠离子含量（P<0.05），水肥交互作用对钠、镁、钾、钙离子含量影响极显著（P<0.01）。微生物分析表明，w2f4处理显著提升了辛普森多样性指数和皮洛均匀度指数（P<0.05）；在门水平上，w2f3和w2f4处理显著增加了变形菌门（Proteobacteria）和放线菌门（Actinobacteria）相对丰度，降低了酸杆菌门（Acidobacteria）相对丰度（P<0.05）；属水平上，凯斯托巴克斯菌属（Kaistobacter）和溶菌芽孢杆菌属（Lysobacter）为优势菌属，w2f3处理显著提升了其丰度（P<0.05）。线性判别分析效应大小（Linear discriminant analysis effect size）鉴定出5门32个标志物，w2f3处理显著富集变形菌门和拟杆菌门（Bacteroidota）。离子转运基因预测表明，w2f3处理能同步激活镁转运基因CorA与Na+/H+逆向转运基因nhaA，变形菌门的生态优势受KefB和CorA基因正向调控。曼特尔检验（Mantel test）证实，土壤有机质和pH是驱动微生物群落结构演变的核心环境因子。节水灌溉下氮肥配施有机肥（w2f3）通过协同提升土壤肥力、优化细菌群落结构及激活离子稳态网络，实现了盐渍化土壤生态功能的系统性恢复，为盐碱地高效改良提供了理论与技术支撑。
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覆盖作物对砂姜黑土生物孔隙鞘有机碳及微生物群落的影响
2026,63(5):1583-1595, DOI: 10.11766/trxb202412300513
摘要：
种植覆盖作物是调控土壤结构、增加土壤有机碳的重要措施。覆盖作物能通过根系穿插腐解形成生物孔隙，改善土壤孔隙结构，但不同覆盖作物对生物孔隙鞘土壤有机碳累积和微生物群落的调控作用尚未明晰。在典型砂姜黑土上开展不同覆盖作物类型（休闲、苜蓿、油菜、萝卜+毛苕子混播）与夏玉米轮作的田间试验，测定不同处理20～40 cm土层生物孔隙鞘中有机碳、全氮含量，利用高通量测序技术探究不同处理生物孔隙鞘中细菌、真菌群落结构的差异。结果表明：与非孔隙鞘相比，苜蓿处理下生物孔隙鞘有机碳含量显著增加了33.4%，苜蓿和萝卜+毛苕子混播处理下生物孔隙鞘全氮含量分别显著提高了24.6%和18.5%，不同覆盖作物生物孔隙鞘的有机碳和全氮含量无显著差异。覆盖作物种类与土壤生境的交互作用显著影响微生物群落结构。生物孔隙鞘的细菌群落α多样性指数和生态位宽度指数均显著高于非孔隙鞘，尤其是在萝卜+毛苕子混播处理中；但在真菌群落中则无显著差异。与非孔隙鞘相比，生物孔隙鞘中的微生物群落向富营养菌群转变；苜蓿处理生物孔隙鞘中假单胞菌属（Pseudomonas）和芽孢杆菌属（Bacillus）的相对丰度总和高于其他处理。相关性分析表明，参与碳分解和转化过程的核心微生物类群的相对丰度与土壤有机碳含量呈显著正相关。综上，苜蓿处理的生物孔隙鞘中有机碳和全氮含量显著增加，土壤有机碳含量可能通过影响细菌α多样性指数、生态位宽度指数和核心微生物的相对丰度来调节生物孔隙鞘的微生物群落结构。
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土壤混合堆肥环境中聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯微塑料膜降解菌筛选及降解特性
周倩，代国利，潘晨楠，蒋佳妙，魏吉安，张峻，张明，张道勇，潘响亮
2026,63(5):1596-1609, DOI: 10.11766/trxb202507050330
摘要：
聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（Poly（butylene adipate-co-terephthalate），PBAT）是传统塑料地膜的重要替代品，但由于芳香族链的存在，其较其他大多数可生物降解塑料（如聚乳酸）更难降解，且现有PBAT生物降解菌种资源少、降解效率不高。通过土壤混合堆肥法筛选PBAT地膜降解菌株。试验采用60 ℃高温堆肥环境富集菌群，以PBAT为唯一碳源进行驯化培养，筛选出6种菌株（分别命名为B1～B6）。通过质量损失、表面形貌、羰基指数（CI）和水接触角等多指标评估降解效果。结果表明，菌株B3在7 d内对PBAT的降解率最高，达17.85%±11.22%；原子力显微镜（AFM）分析显示，B3暴露组中PBAT地膜表面粗糙度（Ra）增至44.84±26.48 nm；水接触角由78.85°±4.65°降至63.21°±11.23°，表明其显著改变了PBAT的理化性质。通过16S rRNA基因序列分析，菌株B3属于就地堆肥地芽孢杆菌（Paragebobacillus toebii）。通过全基因组测序和京都基因与基因组百科全书（KEGG）基因功能注释，菌株B3存在羧酸酯酶、芳基酯酶、长链酰基辅酶A合成酶、醛脱氢酶、醇脱氢酶和儿茶酚2，3-双加氧酶等编码PBAT降解酶的相关基因。研究结果将为生物降解PBAT基地膜及微塑料污染控制提供理论参考和技术支撑。
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典型石油污染黏土矿物的热脱附差异与机制研究
王冀星，徐宝柱，黎蔷，杜文强，李巨峰，张晓飞，翁艺斌，徐峰，郭书海，邹佳婧，向赓，邵志国
2026,63(5):1610-1621, DOI: 10.11766/trxb202507080334
摘要：
热脱附技术广泛应用于石油污染土壤修复，不同类型黏土矿物组成的石油污染土壤热脱附特性存在较大差异，对工艺参数确定和脱附效果产生较大影响。为明晰不同石油污染黏土矿物的热脱附差异与机制，指导热脱附工程应用参数的确定，研究了蒙脱石、绿泥石和高岭土三种矿物配置石油污染土壤的热脱附动力学特性，对其微观结构进行表征，探究热脱附差异机制及影响因素。结果表明，三类污染矿物的热脱附可分为三个阶段，阶段I（30～110 ℃）蒙脱石与绿泥石为三维扩散脱附机制，高岭土为一级动力学脱附机制，活化能分别为58.64、124.96、75.22 kJŸmol-1，阶段Ⅱ（110～370 ℃）和阶段Ⅲ（370～520 ℃）三者均为一级动力学机制。黏土矿物的理化特性和微观结构是导致热脱附特性差异的主要原因：蒙脱石以共沸汽提、导流扩散、催化裂解和层间结构吸附作用为主，整体促进了石油烃热脱附；绿泥石的影响机制为物理阻隔和催化裂解作用，低于200 ℃时呈现抑制作用，200 ℃以上促进了石油烃热脱附；高岭土的影响机制主要是化学吸附作用，整体抑制了石油烃热脱附。本研究为不同类型黏土矿物石油污染土壤热脱附工艺参数的确定提供了理论指导。
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一株解磷细菌去除溶液中镉和铅及促进作物生长的效应与机制
傅丽媛，刘梅静，李阳，和建华，梁新然，何永美，吴龙华，湛方栋
2026,63(5):1622-1634, DOI: 10.11766/trxb202508030376
摘要：
解磷细菌（Phosphorus-solubilizing bacteria，PSB）普遍存在于重金属污染土壤中，但关于PSB对土壤重金属及作物生长的影响仍了解有限。采用一株分离自云南高原玉米根际耐受镉（Cd）、铅（Pb）的解磷细菌——芽孢杆菌（Bacillus sp.）PSB32，研究其对溶液中Cd、Pb的去除及污染土壤中玉米（Zea mays L.）生长的影响与机制。结果表明，溶液Cd和Pb胁迫下，PSB32对溶液中Cd的去除以胞内累积和表面沉淀（分别占Cd总去除量的43.7%和43.2%）为主，胞外吸附为辅（占Cd总去除量的13.0%）；对溶液中Pb的去除以表面吸附（占总Pb去除量的53.2%）为主，表面沉淀和胞内累积为辅（分别占总Pb去除量的28.8%和18.0%）。扫描电镜分析发现，溶液Cd和Pb胁迫下PSB32菌体表面形成颗粒状沉积物，X射线衍射鉴定菌体表面的沉淀物为Cd3（PO4）2、Pb5（PO4）3Cl和Pb5（PO4）3OH；傅里叶红外光谱分析发现，-COOH、-OH、-NH2等官能团和PO43-、SO42-等阴离子基团参与菌体对溶液中Cd和Pb的表面络合；盆栽试验中，PSB32导致不同污染程度土壤（污染农田、尾矿、矿渣）残渣态Cd比例提高5.90%～9.43%，可还原态Pb比例降低7.2%～18.8%；有效磷含量增加3.00%～18.7%；促进玉米生物量增加25.7%～82.2%，污染农田和尾矿土壤中玉米茎叶Cd含量增加61.90%和32.91%，矿渣上玉米根系Cd、Pb含量显著增加365%和35.3%。总之，这株解磷细菌具有生物去除溶液镉铅，增加土壤Cd有效性及增强植物耐性的生态功能，可为重金属污染土壤的生物修复提供潜在菌种资源。
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生物质炭耦合种植模式对黑土有机碳组分和腐殖质特征及作物产量的影响
刘志华，张昕宇，侯丽坤，高芮淳，周欣，王玉超，张璐阳，宋接佳恩，姜振峰，李德萍
2026,63(5):1635-1646, DOI: 10.11766/trxb202509190459
摘要：
为探究生物质炭不同施用深度与种植模式耦合下对土壤碳库、作物产量的影响，利用2019年建立的定位试验，以不施生物质炭处理为对照（CK），种植模式为主区，生物质炭施用方式为副区，设置大豆-玉米轮作（SM），大豆连作（S）、玉米连作（M）三种种植模式，以及生物质炭0～20 cm混施（B1）、0～40 cm混施（B2）两种生物质炭施用处理，2023年采集0～20 cm、20～40 cm成熟期土壤，测定土壤碳组分、腐殖质及作物产量。结果表明，轮作土壤有机质、微生物生物量碳等碳组分含量显著高于连作，大豆连作有机质显著高于玉米连作；4 500 kg·hm-2生物质炭对0～20 cm土壤有机质含量无显著影响，但提高0～20 cm微生物生物量碳（增加11.3%～33.7%），优化腐殖质（胡敏酸含量增加6.7%～25.7%、富里酸含量减少0.4%～22.5%），提高作物产量（大豆增产24.2%～32.4%，玉米增产13.0%～24.3%）；轮作与生物质炭协同作用下，微生物生物量碳含量提高22.8%～33.7%，可溶性有机碳含量提高17.6%～31.1%，易氧化态有机碳含量提高14.9%～26.6%，胡敏酸（HA）含量提高14.5%，富里酸（FA）含量提高11.8%～15.5%，腐殖化PQ值（HA/（HA+FA））提高11.7%～17.4%。综上，生物质炭耦合轮作有利于改善土壤碳库，提升碳活性、优化腐殖质并增产，有望在未来农业生产和土壤环境改善中发挥重要作用。
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中国三种典型生态系统土壤氮素初级转化速率及其调控研究
2026,63(5):1647-1658, DOI: 10.11766/trxb202507290364
摘要：
土壤氮素初级转化过程是生态系统氮循环的基本与关键环节。为阐明不同土壤氮素初级转化速率的差异特征与调控机制，选取中国三种典型生态系统的七种土壤，分别来自林地（长沙、林芝、重庆）、草地（多伦、巴音布鲁克）和旱地（上庄、曲周），采用15N同位素稀释技术结合示踪模型，开展室内短期培养试验，评估了主要的土壤氮素转化过程的初级速率。结果表明，氮素矿化、固持和自养硝化是首要的转化过程。林地、草地和旱地的土壤氮初级矿化速率、初级固定速率和初级硝化速率均无显著差异。其平均速率（±标准差）分别为：初级矿化速率1.40±1.31、2.07±1.46和1.83±0.01 mg·kg-1·d-1（以N计，下同）；初级固定速率4.24±3.04、6.93±3.79和5.54±2.00 mg·kg-1·d-1；初级硝化速率1.47±1.30、3.75±1.86和5.26±2.52 mg·kg-1·d-1。不同土壤之间的初级矿化速率、初级硝化速率、惰性有机氮库的矿化速率与固定速率、自养硝化速率、氮素转化速率存在普遍的显著性差异，这些差异受土壤理化性质与环境因子的显著影响。相关性分析表明，初级矿化速率与土壤有机碳显著正相关（P < 0.05），与土壤容重显著负相关；初级硝化速率与土壤盐度呈显著正相关。综上，在全球变化背景下，阐明区域尺度氮素转化特征与调控机制，应采用多尺度、多因子的综合视角，系统考虑土地利用类型、土壤性质与环境条件的耦合效应，以提升生态系统氮素动态模拟与环境风险预测的科学性与准确性。
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臭氧浓度升高对稻田土壤甲烷产生过程的影响
王铭科，马锦峰，张艺嘉，杜一鸣，王燕波，郑海峰，尚博，纪洋，冯兆忠
2026,63(5):1659-1670, DOI: 10.11766/trxb202601160036
摘要：
近地层臭氧（O3）浓度升高可以降低稻田甲烷（CH4）排放，但其对稻田土壤CH4产生过程的影响机制尚不明晰。本研究以长三角地区主栽水稻品种“南粳9108”为试验材料，利用开顶气室（Open Top Chamber，OTC），设置环境大气（NF）和环境大气+40 nmol·mol-1 O3（NF40）处理。通过采集水稻典型生育期（灌浆期和成熟期）根际土壤，开展微宇宙培养试验，并同步测定水稻根系形态特征、土壤碳组分、微生物丰度及产甲烷菌群落结构，系统分析O3浓度升高对稻田土壤CH4产生过程的调控机制。结果表明，与NF处理相比，O3浓度升高抑制水稻灌浆期根系的比根长和比根面积，提高水稻成熟期根际土壤有机碳稳定性；同时改变根际土壤产甲烷菌群落结构，降低乙酸营养型产甲烷菌相对丰度，增加氢营养型产甲烷菌相对丰度。O3浓度升高降低稻田根际土壤CH4产生速率38.1%～46.8%，其中，乙酸型途径CH4产生速率降低66.6%～68.1%，而氢型途径CH4产生速率增加6.1%～24.7%。本研究从水稻根系性状—土壤碳稳定性—产甲烷菌群落结构的耦合角度，系统阐明了O3浓度升高对稻田根际土壤CH4产生过程的调控机制，为预测未来O3污染背景下农业生态系统CH4排放响应提供重要的过程依据。
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大气CO2浓度升高影响稻田土壤固氮潜势的微生物机理
2026,63(5):1671-1681, DOI: 10.11766/trxb202412250509
摘要：
生物固氮可将惰性氮气转化为植物可利用态氮，是维持土壤氮素循环和支撑农业生态系统生产力的核心环节。本研究旨在阐明大气CO2浓度升高影响稻田土壤生物固氮过程的微生物驱动机制，为气候变化背景下稻田氮循环优化和农业可持续氮管理提供科学依据。利用基于开顶式气室的CO2浓度自动调控平台，设置CK（环境CO2浓度）和EC（环境CO2浓度升高200 μmol·mol-1）2个处理，通过微宇宙培养、实时荧光定量PCR、高通量测序等技术分析稻田土壤理化性质、固氮潜势（NFP）、固氮菌（nifH基因）的丰度及群落组成等指标，探讨大气CO2浓度升高影响稻田生物固氮的微生物驱动机制。结果表明，就全生育期而言，与CK相比，EC处理使稻田土壤微生物生物量氮（MBN）含量显著升高3.3%，使土壤NH4+-N含量显著下降11.6%。同时，EC处理使稻田土壤的NFP和nifH基因丰度均显著增加。在水稻成熟期，EC处理的nifH基因群落结构较CK处理发生了显著变化。此外，稻田土壤TN含量与土壤NFP呈显著正相关，而土壤NFP由土壤MBN含量、土壤有机碳含量和nifH基因丰度综合调控。综上，大气CO2浓度升高通过增加土壤MBN含量和固氮菌的数量，从而使NFP增强并增加稻田土壤氮含量。
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基于器官和碳氮比差异的闽楠凋落物输入对土壤激发效应的影响及机理
2026,63(5):1682-1694, DOI: 10.11766/trxb202507200353
摘要：
凋落物质量是调控土壤激发效应强度与方向的关键因素。然而，当前同一植物不同器官或是同一器官不同碳氮比（C/N）凋落物输入是否对土壤激发效应产生差异化影响，及其潜在作用机制仍不清楚。为此，以13C标记闽楠（Phoebe bournei）幼苗为研究材料，通过施肥与不施肥处理获取低、高C/N比的叶、茎和根凋落物，探讨其对土壤激发效应的影响，并结合土壤微生物生物量碳氮、关键酶活性及有效氮（铵态氮+硝态氮）等指标解析其调控机制。结果表明，经过180 d培养，高、低C/N比叶及低C/N比根添加均抑制了土壤有机碳（SOC）矿化，矿化量分别减少11.09%、9.05%和8.07%，诱导明显的负激发效应，其余处理并未引起明显的激发效应。闽楠同一器官不同C/N比的影响主要集中在培养前8 d，表现为高C/N比凋落物较低C/N比凋落物诱发更强的负激发效应。这是由于高C/N比凋落物输入导致微生物氮固持，降低土壤有效氮，抑制微生物活性，从而减少SOC分解。培养后期，不同C/N比凋落物对微生物生物量碳及碳代谢相关酶活性的影响不显著，因而C/N比对土壤激发效应的影响随之减弱。不同器官凋落物中，叶凋落物引起的负激发强于根凋落物。叶添加引起的负激发效应强度随时间推移减弱，根添加则持续诱导负激发，茎添加引起的激发效应在正负间波动，累积效应未引起SOC分解显著变化。综上，闽楠凋落物输入对土壤激发效应的影响因器官而异，C/N比的影响主要集中在分解初期。叶凋落物主要通过降低土壤有效氮而抑制微生物活性，减少SOC分解；低C/N比根则因木质素含量高、可利用性低，使微生物受碳限制，进而减少SOC分解。
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生物培肥对根际解磷细菌群落及玉米产量的影响
彭紫怡，郑洁，朱国繁，石广萍，王晓玥，丁杨惠勤，周顺桂，蒋瑀霁
2026,63(5):1695-1705, DOI: 10.11766/trxb202412310518
摘要：
根际解磷细菌群落作为土壤磷素循环的重要功能类群，其丰度、群落组成和多样性的变化决定了土壤碱性磷酸酶（Alkaline phosphomonoesterase，ALP）活性和磷素有效性。为探讨不同生物培肥对旱地红壤解磷细菌群落和玉米产量的影响，基于中国科学院鹰潭红壤生态实验站设置的旱地红壤生物培肥长期定位试验（11年），选取化肥+有机肥（FO）、化肥+有机肥+解磷细菌（FOP）、化肥+有机肥+线虫（FON）、化肥+有机肥+解磷细菌+线虫（FOPN）4个处理，采用荧光定量PCR和高通量测序技术揭示生物培肥对根际解磷细菌群落、ALP活性和玉米产量的作用机制。结果表明：（1）与FO处理相比，生物培肥（FOP、FON、FONP）均显著改善了土壤肥力以及提升玉米产量，其中复合接种处理（FOPN）的效果最佳，土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、碱解氮（AN）、有效磷（AP）和玉米产量分别提高了8.1%、24.2%、30.5%、20.2%及39.7%。（2）生物培肥下，根际解磷细菌群落丰度显著增加，且存在显著的交互效应，而Shannon指数均低于FO处理；解磷细菌群落丰度与TN和AN呈显著正相关。（3）碱解氮、解磷细菌丰度及ALP活性是玉米产量的最重要驱动因子。结构方程模型表明，碱解氮不仅直接提升玉米产量，还通过增加解磷细菌丰度和提高ALP活性间接增加玉米产量。综上，生物培肥处理显著增加了解磷细菌丰度，解磷细菌丰度的变化可能是调控玉米磷吸收的潜在机制。生物培肥通过提升旱地红壤肥力，间接增加解磷细菌丰度和ALP活性，从而促进有机磷矿化及玉米生长。
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18S-rRNA基因引物选择对城市土壤真核生物多样性评估的影响比较：以宁波市为例
2026,63(5):1706-1720, DOI: 10.11766/trxb202507260360
摘要：
土壤真核生物是生态系统健康的关键指示生物，其多样性和群落结构的变化可有效反映土壤质量演变。在基于高通量测序的真核生物多样性研究中，扩增引物的选择直接影响检测类群的序列数，从而决定生物多样性评估的准确性。本研究以宁波市7种典型城市土地利用类型的土壤为研究对象，针对两对广泛使用的18S-rRNA基因V4区引物（NF1F_18Sr2bR、TAReuk454FWD1F_TAReukREV3R）进行扩增，并分析扩增子序列变体（ASVs）、操作分类单元（OTUs）两种生物信息学方法的差异，系统比较不同引物对土壤真核生物群落组成和多样性评估的影响。结果表明，在进行土壤真核生物多样性研究时，NF1F_18Sr2bR引物扩增的真核生物比例显著高于TAReuk454FWD1F_TAReukREV3R。引物对土壤真核生物类群具有偏好性，在ASVs水平上，NF1F_18Sr2bR引物偏好原生生物、线虫、节肢动物以及环节动物。在OTUs水平上，TAReuk454FWD1F_TAReukREV3R引物偏好原生生物和节肢动物；NF1F_18Sr2bR引物则偏好真菌、线虫和环节动物。其中，NF1F_18Sr2bR引物更适合用于稀有种的检测，其偏向扩增的真菌、线虫、环节动物的稀有种分别占各自总序列数的12.09%、38.31%、58.33%。TAReuk454FWD1F_TAReukREV3R更适合用于共有种的检测，其测得不同用地之间的共有OTUs达到了804条，高于另一条引物。引物和分析方法共同决定了α多样性评估的差异，但其不能决定β多样性的变化以及环境因子对群落结构的影响。在α多样性方面，两条引物在ASVs水平上计算的α多样性在不同用地之间的差异均多于OTUs；在β多样性方面，OTUs水平上对群落多样性的解释度高于ASVs水平。本研究揭示了引物选择对土壤真核生物多样性评估的关键影响，未来需根据目标类群和研究目的合理选择引物及分析方法，以确保群落结构和多样性评估的准确性。
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有机肥等氮替代化肥对水稻土壤性质、细菌群落和产量的影响
郭诗梦，李漪濛，刘佳欣，王悦，吴周周，王术，周婵婵，牟静怡，刘俊峰，梁超
2026,63(5):1721-1736, DOI: 10.11766/trxb202507300365
摘要：
为探明有机肥等氮替代化肥对稻田土壤微生物群落及水稻产量的影响，于2019—2023年在辽宁稻区开展定位试验，选用2个常规种植品种沈稻47（SD47）和沈稻505（SD505），在等氮、磷、钾条件下，设置全化肥处理（CF）、10%有机肥氮（N）替代化肥N（OR10）、20%有机肥N替代化肥N（OR20）、30%有机肥N替代化肥N（OR30）4个肥料处理。结果表明：（1）有机肥等氮替代通过增加有效穗数、结实率与千粒重实现水稻增产，以OR20处理产量最高；（2）有机肥等氮替代显著提升土壤耕层（0～20 cm）有机质、全氮及速效养分（碱解氮、有效磷、速效钾）含量，改善土壤肥力；（3）有机肥等氮替代显著提高根际与非根际土壤脲酶、蛋白酶、蔗糖酶和硝酸还原酶活性，并提高根际土壤细菌群落Chao1指数与香农（Shannon）指数；（4）门水平上，有机肥等氮替代通过提高变形菌门、拟杆菌门等碳、氮循环相关功能菌群的相对丰度，降低酸杆菌门等贫营养型菌门丰度，优化根际与非根际土壤的细菌群落结构；（5）功能预测分析结果表明，有机肥处理提升了非根际土中转录、碳水化合物转运代谢功能，增强了根际土壤中氨基酸转运代谢、无机离子转运代谢、脂肪转运代谢等代谢途径。综上所述，在相同氮、磷、钾施用量下，有机肥等氮替代通过改变非根际与根际土壤微环境，增强碳、氮循环关键酶活性，优化土壤微生物群落结构，从而提升土壤养分有效性和供给能力，最终实现水稻增产。
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城市绿地土壤细菌和真菌群落结构对有机物料的响应
2026,63(5):1737-1751, DOI: 10.11766/trxb202412230502
摘要：
添加有机物料显著影响土壤微生物群落结构与多样性，但城市绿地土壤微生物对有机物料的响应尚不明确。采用尼龙网袋法，研究6种有机物料，包括园林绿化废弃物（绿废）、绿废堆肥、沼渣、沼渣堆肥、泥炭和生物炭，添加16个月后对城市绿地土壤理化性质、细菌和真菌群落特征及微生物网络关系的影响。结果表明，添加不同类型有机物料均提高城市绿地土壤电导率、有机碳和全氮含量，增幅分别为12.7%～49.0%、34.1%～87.0%和4.2%～14.7%。添加有机物料对细菌Alpha（α）多样性无影响，而显著促进真菌α多样性，土壤电导率是主要影响因子。子囊菌门（Ascomycota）是城市绿地土壤优势真菌，添加绿废和绿废堆肥处理土壤真菌群落显著区别于其他有机物料处理，pH和微生物生物量碳是影响真菌群落的重要因素；变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）和厚壁菌门（Firmicutes）等为土壤优势细菌，添加沼渣和沼渣堆肥与其他处理土壤细菌群落明显分离，有机物料芳香度指数是驱动细菌群落差异的主要因子。共现网络分析获得6个模块，不同模块中物种相对丰度与有机物料芳香度指数和土壤养分有较强相关性，其中，模块2、3、4中的细菌群落相对丰度在沼渣和沼渣堆肥处理中最高，其与土壤溶解性有机碳、微生物生物量碳和全氮含量呈显著正相关关系，表明添加沼渣和沼渣堆肥能提高土壤养分有效性，刺激细菌数量及活性。综上，不同类型有机物料可通过影响城市绿地土壤理化性质改变微生物群落组成和互作关系，进而调控土壤碳循环，添加低芳香度指数有机物料有利于碳的分解和周转，高芳香度指数有机物料则可能促进碳的稳定与留存。研究结果对于评价有机废弃物资源化利用协同提升城市绿地土壤微生物多样性及功能具有重要意义。
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南亚热带山地森林不同海拔土壤胞外酶活性及其化学计量特征
欧梦菲，刘艳艳，黄忻婷，李志良，裴广廷，孙兆林，张建兵，李忠国，苏宏新，韦海勇，巢林
2026,63(5):1752-1767, DOI: 10.11766/trxb202511070532
摘要：
探究土壤胞外酶活性沿海拔梯度的分布规律及其调控因素，对于理解微生物养分限制和代谢过程至关重要，并有助于预测土壤生物地球化学循环对全球变化的响应。然而，目前关于土壤胞外酶活性及其化学计量特征的海拔格局及其驱动机制的认识仍然有限。以广西金钟山黑颈长尾雉国家级自然保护区不同海拔梯度土壤为研究对象，探究土壤理化性质、胞外酶活性及微生物养分限制的海拔分布格局，分析影响微生物胞外酶活性及其化学计量的驱动因素。结果表明，（1）随着海拔的升高，土壤含水量、土壤养分含量、化学计量比及微生物生物量均增加，但土壤容重、pH和有效磷含量随海拔的增加而降低。（2）碳氮降解相关的β-葡萄糖苷酶（BG）、N-乙酰氨基葡萄糖苷酶（NAG）、亮氨酸氨基肽酶（LAP）的活性随海拔增加无明显变化规律，但酸性磷酸酶（ACP）先增后减，呈单峰型变化。酶矢量分析显示，中高海拔（1 429～ 1 691 m）矢量长度较大，微生物受碳限制增强；而矢量角度均大于45°，表明不同海拔的土壤微生物普遍受到磷元素限制。（3）与全球尺度和中国区域土壤酶活性数据对比发现，地处东部湿润区向西部半湿润半干旱区过渡带的金钟山土壤碳、氮、磷降解相关酶活性整体偏低，土壤微生物受氮和磷限制相对更严重；相较于湿润区土壤碳、氮、磷循环酶活性更低，但与干旱区相比，碳、磷循环酶活性相对更高。（4）曼特尔（Mantel）检验发现，土壤胞外酶活性及其化学计量与土壤含水量、硝态氮、微生物生物量氮含量等密切相关。冗余分析（RDA）表明，硝态氮和微生物生物量磷是影响土壤酶活性及其化学计量最重要的因子。（5）偏最小二乘法路径模型（PLS-PM）发现，土壤物理性质和微生物生物量对土壤酶活性造成直接影响，土壤物理性质、化学性质及微生物生物量对酶化学计量造成直接影响。综上，海拔主要通过影响土壤理化性质和微生物生物量进而影响土壤胞外酶活性及其化学计量。该研究结果有助于全球气候变化背景下山地森林生态系统土壤胞外酶活性及其化学计量特征对海拔响应机制的理解。
新视角与前沿
综述与评论
研究论文
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氮磷添加对亚热带毛竹林不同土层土壤有机氮矿化的影响
DOI: 10.11766/trxb202512030574
摘要：
氮沉降是全球变化研究领域的重点问题之一。氮和磷是影响植物生长最主要的营养元素，氮沉降加剧了磷限制的亚热带森林土壤的氮磷失衡，对森林生态系统土壤氮循环具有重要影响。以亚热带毛竹林（Phyllostachys edulis）土壤为对象，设置CK（0 kg·hm-2·a-1）、N（120 kg·hm-2·a-1（以N计，下同））、P（120 kg·hm-2·a-1（以P计，下同））和NP（120 kg·hm-2·a-1+120 kg·hm-2·a-1）4个处理，研究了氮磷添加3年后对0~20、20~40和40~60 cm土层土壤有机氮矿化的影响。结果表明：（1）N和NP处理整体上降低了土壤C、N转化相关酶活性，P处理增加了土壤N转化相关酶活性。土层深度显著影响了土壤酶活性，酶活性随着土层加深呈递减趋势；（2）整体上，N处理和NP处理显著降低20~40和40~60 cm土层的微生物生物量碳（MBC）、微生物生物量氮（MBN）和溶解性有机碳（DOC）、溶解性有机氮（DON）；除20~40 cm土层中P处理降低了DOC和MBC外，P处理均有提高各土层MBC、MBN、DOC和DON的趋势。土层深度显著影响了土壤活性碳氮含量，均随土层加深逐渐降低；（3）N和NP处理对土壤有机氮矿化总体表现为抑制作用，P处理表现为促进作用，CK、N、P和NP处理之间的差异均未达显著水平；土层深度显著影响了土壤有机氮矿化速率，0~20 cm土层净氮矿化速率显著高于20~40和40~60 cm土层，后两者之间无显著差异；（4）结构方程模型揭示氮添加和土层效应通过降低β-葡萄糖苷酶（BG）和DON，间接抑制有机氮矿化；磷添加通过提高DON，间接促进有机氮矿化。综上，在氮素相对富集、磷限制的亚热带毛竹林土壤中，短期（3年）单独氮添加（N处理）和氮磷同时添加（NP处理）对有机氮矿化存在抑制趋势，磷添加（P处理）则呈现促进趋势，考虑到亚热带森林土壤无机氮的垂直移动性，需进一步关注长期氮磷添加对不同土层亚热带森林土壤氮矿化的持续影响。本文通过揭示氮磷添加和土层深度对毛竹林土壤有机氮矿化的影响特征及机制，可为明确氮沉降背景下土壤氮转化规律提供数据支持。
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激光衍射法和吸管法测定东北黑土区土壤机械组成的比较研究
DOI: 10.11766/trxb202509270475
摘要：
激光衍射法（简称“激光法”）因具备操作简便、测定效率高等优势，近年来在土壤机械组成测定中得到广泛应用。然而，受测定原理和实验流程尚未统一等因素影响，激光法所得土壤机械组成与传统吸管法之间的可比性仍然不足。本研究旨在比较激光法与吸管法测定东北黑土区土壤机械组成的差异特征，并分别基于回归分析法和林氏一致性相关系数法构建激光法向吸管法体系转换的校正模型。为此，采集了该地区36个主要土种的土样，分别采用激光法和吸管法开展土壤机械组成测定。结果表明：（1）两种方法所得土壤机械组成存在显著差异。相较于吸管法，激光法低估了所有土样的黏粒含量，高估所有土样的粉粒含量，而对砂粒含量的差异因样品而异。黏粒、粉粒和砂粒含量的平均绝对差异分别为-30.1%、34.5%和-4.4%。（2）回归分析法校正后，激光法的黏粒、粉粒和砂粒含量的平均绝对差异分别降低至0.9%、0.5%和-1.4%。采用林氏一致性相关系数法优化粒径分级阈值后，黏粒、粉粒和砂粒含量的平均绝对差异降低至1.3%、-3.4%和2.1%。两种方法均显著提高了激光法与吸管法结果的一致性，但回归分析法在计算过程上更为简便。（3）激光法直接判定土壤质地类型的准确率仅为5.6%，表明其原始结果不宜直接用于判定土壤质地分类。经校正后，判定准确率可提升至35%以上。
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纳米Fe3O4耦合Na2S2O4强化土壤中DDT厌氧降解研究
DOI: 10.11766/trxb202601200041
摘要：
为阐明纳米磁铁矿（Fe3O4）与连二亚硫酸钠（Na2S2O4）交互作用对土壤中2,2-双(4-氯苯基)-1,1,1-三氯乙烷（DDT）厌氧降解的影响及其作用机制，采用红壤性水稻土进行泥浆厌氧培养试验，设定8个处理：（1）未灭菌DDT污染土（CK），（2）未灭菌DDT污染土+纳米Fe3O4（Fe3O4），（3）未灭菌DDT污染土+Na2S2O4（Na2S2O4），（4）未灭菌DDT污染土+纳米Fe3O4+Na2S2O4（Fe3O4+Na2S2O4），（5）灭菌DDT污染土（S-CK），（6）灭菌DDT污染土+纳米Fe3O4（S-Fe3O4），（7）灭菌DDT污染土+Na2S2O4（S-Na2S2O4），（8）灭菌DDT污染土+纳米Fe3O4+Na2S2O4（S-Fe3O4+Na2S2O4）。通过测定反应体系的pH、氧化还原电位（Eh）、吸附态和溶解态二价铁含量变化，揭示纳米Fe3O4与Na2S2O4交互作用对DDT还原脱氯的影响机制。结果表明，不同处理DDT厌氧降解速率为：Fe3O4+Na2S2O4 > S-Fe3O4+Na2S2O4 > Na2S2O4 > S-Na2S2O4 > Fe3O4 > CK > S-Fe3O4 ≈ S-CK，厌氧培养42 d后，其DDT可提取态残留量分别减少了77.0%、68.4%、66.2%、60.8%、56.1%、52.6%、30.2%、29.4%，DDT的降解产物主要是2, 2-双(4-氯苯基)-1, 1-二氯乙烷（DDD）。分析表明，土壤微生物、纳米Fe3O4、Na2S2O4均对DDT厌氧降解有显著促进作用，且其作用由大到小依次为：Na2S2O4、土壤微生物、纳米Fe3O4，但三个因素之间无显著交互作用；DDT残留量与反应体系中吸附态Fe(Ⅱ)含量之间呈现显著负相关关系。因此，在淹水条件下联合应用纳米Fe3O4和Na2S2O4是修复多氯代有机化合物污染土壤的有效措施。
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煤矸石山复垦表土建植受限因素及细菌群落结构响应
DOI: 10.11766/trxb202604210201
摘要：
煤矸石山复垦通常采用表土覆盖与人工建植的方式，但复垦后部分区域仍难以形成稳定植被，识别其受限因素是科学指导煤矸石山生态修复工程的重要基础。以山西阳泉四座分别在1990、2005、2012和2018年完成复垦的煤矸石山为对象，对同一矸石山内部已建植样地与建植受限样地配对采样，探究表土理化性质、结构稳定性、酶活性、细菌丰度与群落组成差异，并结合响应比、分组曼特尔（Mantel）检验和偏最小二乘路径模型（PLS-PM）解析建植受限的表征因素及潜在作用路径。结果表明：硫组分累积与水分、养分不足是建植受限表土最突出的特征，建植受限样地在四个复垦年份中总硫分别为2.40、3.63、5.08和7.65 gkg-1，硫酸盐硫分别为337.2、528.8、863.7和1 947 mgkg-1；已建植样地容重在四个复垦年份中均显著低于建植受限样地，结构稳定性高；酶活性和细菌α多样性响应方向不稳定，而16S rRNA基因拷贝数在四个复垦年份中均显著高于建植受限样地，表明细菌丰度对建植状态分化具有稳定响应；各样地均以Micrococcaceae为优势类群，主坐标分析（PCoA）和置换多元方差分析（PERMANOVA）表明细菌群落结构分异显著；细菌群落Bray-Curtis距离与硫盐约束相关性最强；硫盐约束对水分、养分、结构稳定性和细菌响应均为显著负效应，PLS-PM揭示了表土限制因子间的相关关系。综上，硫盐累积、结构压实、水分和养分不足及细菌丰度降低共同构成建植受限表土障碍因素，总硫、硫酸盐硫、容重和16S rRNA基因拷贝数可作为优先诊断指标。研究结果可为煤矸石山表土质量诊断与生态修复调控提供参考。
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有机碳源质量对农田土壤反硝化产物特征的影响机制
DOI: 10.11766/trxb202512020572
摘要：
反硝化过程受碳源数量和质量特征共同影响。为揭示不同质量有机碳源对农田土壤反硝化N2O和N2排放及N2O/(N2O+N2)比值的影响机制，本研究以太湖地区的稻-麦轮作农田（稻田）、设施蔬菜地（菜地）土壤为对象，施用不同碳氮比的小麦（WS）、水稻（RS）和玉米秸秆（MS）及其对应生物质炭（WSB、RSB和MSB）；并设置相应的秸秆和生物质炭淋洗液处理（LWS、LRS、LMS、LWSB、LRSB和LMSB），利用Robot自动气体分析系统、qPCR以及傅里叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）分别解析土壤气态氮排放及N2O/(N2O+N2)比值、反硝化功能基因丰度及淋洗液溶解性有机质（DOM）分子组成特征。结果表明，在稻田土壤中，秸秆和生物质炭施用提高了nirS和nirK基因丰度，显著增加N2O排放及N2O/(N2O+N2)比值。秸秆和生物质炭的淋洗液同样促进N2O排放，其中LMS处理增幅最高，达242.4%；秸秆及其淋洗液施用后(nirS+nirK)/nosZ比值显著高于生物质炭处理，导致更高的N2O/(N2O+N2)比值。在菜地土壤中，秸秆和生物质炭施用显著增强N2O排放，该效应在淋洗液处理下更为显著。其中LWS处理的N2O累积排放量最高，达268.57 mg·kg?1，N2O/(N2O+N2)比值为0.87，这主要是由于高NO3?-N背景下nosZ基因丰度降低，削弱了N2O还原潜力。FT-ICR MS分析表明，秸秆淋洗液DOM以木质素类和稠环芳烃类等难降解组分为主，在LWS、LRS和LMS中的相对丰度之和分别为88.43%、86.90%和85.03%；难降解组分丰度和芳香性指数（AImod）的升高显著（P < 0.05）提高了N2O排放和N2O/(N2O+N2)比值。生物质炭淋洗液DOM中脂类和蛋白质/氨基糖类等易降解组分占主导，其中蛋白质/氨基糖类化合物的相对丰度与N2累积排放量呈显著正相关（P < 0.05）。综上，有机碳源的质量特征是调控农田土壤反硝化气态产物分配的关键因素。农田有机物料管理应关注碳源化学组成优化，并协同调控pH与NO3?-N水平，在实现高NO3?-N去除率的同时降低N2O/(N2O+N2)比值，促进反硝化产物向N2转化，从而推动农田活性氮减排与氮素良性循环。
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暖温带土壤发生与时空演变规律——以江苏邳州市为例
DOI: 10.11766/trxb202604060165
摘要：
为了研究暖温带主要土壤类型的成土过程和空间分布规律，在江苏邳州市，综合考虑地形、成土母质和土地利用等因素，布设和鉴定了65个土壤剖面，并对11个典型剖面作了深入研究。结果表明，邳州的主要土类是分布于平原地区的潮土，约占农用耕地的68%；还有褐土、棕壤和砂姜黑土等具区域特色的土类。自丘陵至平原，邳州土壤类型随地形变化呈现有规律的空间分布，形成“钙质（或中性）粗骨土—白浆化棕壤—淋溶褐土—潮褐土—砂姜黑土—棕潮土—黄潮土—盐化潮土”亚类土壤带谱。在平原或丘岗内部，还呈现随微地形起伏形成的土属或土种带谱。邳州低山丘陵，构造运动稳定，岩石出露和风化时间长，经历更新世暖湿气候，形成红黏土（古红土），成为棕壤和褐土的成土母质。棕壤的黏聚、铁锰胶结和白浆化特征，是对古红土的继承；而潮土发育于现代河流沉积物，成土年龄年轻。应将成土母质的起源，作为土壤发生的起点，以利于更好地研究各种土壤的形成过程。
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数字化表征东北黑土区白浆层空间分布
DOI: 10.11766/trxb202606140304
摘要：
白浆层是我国东北黑土区的一个主要土壤障碍层,以高容重、高紧实度及浅埋藏深度为典型特征,严重制约植物根系生长、水分和养分运移。本研究整合了我国东北黑土区实地调查的5个土壤剖面实测数据与系统整编的776个历史剖面信息,运用随机森林模型,结合17个环境协变量,定量解析白浆层的空间分布及特性。结果表明,白浆层主要分布于三江平原(佳木斯市、双鸭山市、鸡西市)、长白山北麓(牡丹江市、鹤岗市、哈尔滨市)及吉中低山丘陵区(辽源市、通化市、延边州等),总面积约29100 km2,模型预测Kappa系数达0.87。其特性表现为:埋藏深度呈现 “东北深、西南浅”分布格局,深值区集中于三江平原腹地及吉中丘陵区,浅值区分布于完达山南麓及长白山西麓,埋深介于13.44～38.29 cm；厚度呈现“中部厚、边缘薄”分布特征,厚值区主要分布于松嫩平原东部及张广才岭西麓,薄值区分布于小兴安岭南麓及辽北科尔沁沙地边缘,厚度介于12.98～33.36 cm。砂粒含量、地温、年蒸发量、距水流距离等环境因子显著影响白浆层的分布与发育:气候-地形交互作用调控白浆层的埋藏深度,水文-地貌-生物协同作用塑造白浆层厚度的空间格局,土壤属性与气候、地形因子的交互作用主导白浆层存在性分布。本研究构建了白浆层数字化表征方法体系,精准揭示了其空间分布格局及多因素驱动机制,为制定差异化土壤保护与改良策略、实现黑土区资源可持续利用提供了科学依据。
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毛乌素沙地人工恢复植物根系吸水来源及水文生态位特征
DOI: 10.11766/trxb202508270420
摘要：
了解固沙植物水分利用模式及其动态变化特征，有助于科学指导干旱半干旱区荒漠生态系统人工植被可持续建设和水资源高效利用。然而，在水分受限的荒漠生态系统中，关于不同固沙植物水分来源的季节性变化仍缺乏深入认识。本研究选取毛乌素沙地3种典型固沙植物（樟子松（Pinus sylvestris var. mongolica）、沙柳（Salix psammophila）和长柄扁桃（Amygdalus pcdunculata Pall））为研究对象，于2019—2021年生长季（5—10月）每月采集和测定植物木质部水及其潜在水源的氢氧同位素组成，结合MixSIAR模型定量分析了植物水分来源的季节变化，并使用相似性比例指数（PSI）量化了水文生态位分离与重叠度。结果表明：樟子松、沙柳和长柄扁桃的水分利用模式均表现出明显的季节变化特征。在旱季，樟子松和沙柳主要吸收120～300 cm土壤水（分别为63.43±8.42%和56.12±1.23%），长柄扁桃主要吸收40～200 cm土壤水（54.00±4.16%）；而在雨季3种植物均主要吸收0～120 cm土壤水（分别为57.18±5.84%、60.78±15.00%和60.43±6.80%）。与旱季相比，樟子松、沙柳和长柄扁桃在雨季均显著增加了对0～40 cm土壤水的吸收（P<0.05）。不同固沙植物水分利用模式的变化与其根系垂直分布及土壤水分有效性的季节性波动密切相关。樟子松和长柄扁桃的水文生态位重叠度相对较低（PSI<0.75），表明二者对同一水源的竞争较弱，因此适宜搭配种植。然而，樟子松和沙柳在整个生长季的水分利用策略非常相似，表现出明显的水分竞争。研究结果可为干旱半干旱区荒漠生态系统人工恢复植被科学配置和水资源管理提供科学依据。
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利用探地雷达技术快速识别水稻土潜育层的分布及其空间连续变化
张道宇, 赵明松, 罗方舟, 贾智慧, 菅 乐, 吴华勇, 陈颂超, 王福民, 熊昌盛, 胡文友, 赵永存
DOI: 10.11766/trxb202509230466
摘要：
准确识别和掌握土壤障碍层的分布信息对于改善土壤耕作能力具有重要意义。然而，对于大范围的土壤障碍层测定，传统测定方法包括土壤剖面法、土钻法等，存在效率低、时间成本高且连续性差的问题。探地雷达（Ground Penetrating Radar，GPR）以其无损、连续、尺度大的特点，在识别障碍层的研究中展现了较大的应用潜力。但由于土壤结构的空间异质性和数据处理技术的复杂性，利用GPR快速识别土壤障碍层仍存在较大挑战。本研究以海南省澄迈县典型潜育水稻土为研究对象，利用两种频率的GPR探测了具有表潜特征和底潜特征的水稻土潜育层的位置及厚度。通过对比小波变换和变分模态分解对GPR进行信号处理，发现后者识别土壤结构的能力更强。本研究利用变分模态分解识别土壤潜育层的垂直分布，并分析了两种频率的GPR识别土壤潜育层的准确性。结果表明：相较于小波变换，变分模态分解在7~36 cm深度范围内表现出更强的波谱振幅强度，揭示土壤结构的能力更强。在CM02和CM04田块中，1GHz天线探测潜育层厚度的误差（分别为1.5 cm和2 cm）均小于700MHz的（分别为2.4 cm和4 cm），表明1GHz天线具有更高的潜育层识别精度。典型表潜特征和底潜特征的潜育空间分布不同，且所有实验田的潜育层厚度变异系数均低于3%，700MHz测定潜育层位置的R2为0.83，绝对误差分布主要集中在2～9 cm，1GHz测定潜育层位置的R2为0.90，绝对误差分布主要集中在3～5 cm。本研究可为水稻土潜育层快速识别提供一种高效、准确的方法，以服务于水稻土障碍识别和耕地地力提升。
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降水能否穿透厚层黄土深剖面补给地下水—机制冲突与证据评估
DOI: 10.11766/trxb202604030164
摘要：
黄土高原发育了世界上最厚的风成黄土沉积，形成了深厚的包气带结构，使“降水能否穿透厚层黄土补给地下水”成为长期争议的核心科学问题。本文在系统梳理区域水文地质背景的基础上，综合评述了“降水入渗能够穿透厚层黄土剖面补给地下水”及其反面观点的核心内涵和证据。前者认为，在活塞流与优先流共同作用下，降水可通过缓慢推进或沿优势通道快速下渗，实现对地下水的长期或事件性补给；后者则基于土壤干层、水分亏缺、黄土-古土壤互层结构及非饱和裂隙阻水效应等证据，指出降水入渗深度有限，主要参与浅层水循环，难以贯通深厚包气带，并提出深层地下水可能为古气候条件下形成的“古地下水”。进一步分析表明，两种观点的差异主要源于研究尺度、观测方法及地貌条件的不同：小尺度或事件尺度研究可揭示优先流等快速过程，而区域尺度与长期观测则更反映缓慢或受限的入渗特征。此外，不同地貌单元（塬面、坡面与沟道）之间显著的水文条件差异，使地下水补给呈现强烈的空间非均质性。基于证据整合，本研究认为厚层黄土区地下水补给并非单一过程，补给机制具有明显的复杂性和多样性；降水通过面状入渗直接穿透深厚包气带形成区域性地下水补给的能力可能相对有限。未来需加强黄土深层包气带长期观测、多示踪技术联合应用及多尺度综合分析，以进一步厘清降水入渗与地下水补给之间的耦合关系。
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三江源地区高山草甸土成土年龄与发育模式研究
DOI: 10.11766/trxb202505110213
摘要：
三江源地区高山草甸土（Alpine Meadow Soil）形成时代与发育模式对理解青藏高原高山草甸土成土过程机制具有重要意义。本研究选取三江源地区21个高山草甸土剖面，利用光释光（OSL）测年技术对草毡层和母质层进行测年，并结合土壤粒度特征，分析其成土过程。结果表明：三江源地区高山草甸土剖面草毡层形成时间在1 ka以内。母质发育多数集中在末次冰消期以来，少数在末次冰期间冰阶。母质粒度曲线多呈现三峰模式，40~60 μm粉砂为主峰，含量最高，粒度频率曲线与典型黄土物质相似，指示风尘物质是草甸土发育的重要母质来源。末次冰消期至全新世阶段，气候因素主导风尘输入速率与成土强度，母质年代多集中于晚全新世，表明晚全新世干冷气候条件下，风尘释放增强，为草甸土提供了关键的成土物质，揭示三江源高山草甸土发育模式为“混合母质-风尘加积型”发育模式。
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滨海地区千年成土时间序列中土壤碳酸钙淋溶过程*
蔡雅晶, 赵成义, 焦彩霞, 曾 荣, 徐明星, 陈 胜, 刘耕苑, 顾佳菁, 张雅淇, 张文杰, Inamov Aziz
DOI: 10.11766/trxb202601280067
摘要：
摘 要：土壤无机碳（Soil inorganic carbon, SIC）对于土壤生态系统功能及碳循环过程具有重要意义。目前土壤有机碳的动态研究已相对充分，而对滨海地区土壤无机碳的长期演变过程的研究尚有不足。本研究通过构建滨海地区千年成土时间序列，以土壤碳酸钙为研究对象，分析了不同土层深度和不同成土年龄的碳酸钙储量，以揭示千年尺度下滨海地区土壤无机碳的时空变化规律。结果表明：SIC在剖面内20~100 cm的土壤中储量较高，在0~20 cm的表层土壤中储量较低；0~50 cm土层中SIC储量与整个土壤剖面（1 m）的SIC储量呈显著线性正相关（R2= 0.904，P<0.01），可用于本研究区1 m剖面中SIC储量的近似估算，为类似滨海围垦区SIC储量评估提供参考。SIC储量与成土年龄呈负相关关系，即随成土年龄增大而显著减少。SIC的淋溶速率与成土年龄和土层深度有关，即淋溶速率随成土年龄增加而变小、随土层深度增加而减小。本研究为估算区域无机碳储量及揭示成土过程中无机碳淋溶规律提供新思路，为完善碳循环模型、预测陆地碳汇潜力及制定科学的管理策略提供科学依据。
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微塑料老化对华南菜地土壤团聚体碳氮分布与稳定性的影响
DOI: 10.11766/trxb202511250563
摘要：
微塑料在陆地生态系统中的富集近些年来被广泛关注，其在农田土壤中会随着时间的推移逐渐老化，进而影响土壤质量。集约化菜地微塑料富集风险高，土壤团聚体丰富，微塑料在自然老化过程中对菜地土壤团聚体稳定性及其有机碳（SOC）、全氮（TN）分布特征的影响并不清楚。本研究基于两年的蔬菜种植盆栽模拟试验，设置对照组新鲜微塑料（CK）及0.1%、2%两个聚乙烯（PE）添加浓度处理，分别在PE老化2个月（2MA）、12个月（12MA）、24个月（24MA）时采集土壤样品，测定各粒级团聚体（>2 mm、2~0.25 mm、0.25~0.053 mm、<0.053 mm）含量、团聚体稳定性指标（R＞?.??、MWD、GMD、FD）以及各粒SOC与TN含量，辨析微塑料老化影响土壤团聚体稳定性的关键因子。结果表明，与CK相比，高浓度2%PE处理在12MA时显著增加122.29%的>2 mm粒级和43.88%的2~0.25mm粒级团聚体含量，显著降低66.67%的0.25~0.053 mm团聚体含量，并显著增加了0.25~0.053mm粒级SOC含量66.16%及TN含量10.45%（P＜0.05），团聚体稳定性指标R＞?.??、MWD、GMD在此时也分别达峰值81.19%、1.22 mm和0.93 mm；24MA时，与CK相比，2%PE处理显著提高305.18%的＜0.053mm粒级团聚体含量（P＜0.05），团聚体分形维数（FD）达到峰值2.75。此外，与CK相比，低浓度0.1%PE处理在12MA时显著提高>2 mm和2~0.25 mm粒级团聚体含量（分别提高27.71%和26.56%），显著降低47.54%的0.25~0.053 mm团聚体含量和13.03%的＜0.053mm粒级TN含量（P＜0.05），并在24MA时显著提高＜0.053mm粒级团聚体含量156.03%，显著降低＞2mm粒级TN含量10.39%（P＜0.05）。随机森林分析表明，<0.053 mm粒级的TN含量对团聚体不同稳定性指标贡献度均大于13%，是微塑料老化影响菜地土壤团聚体稳定性的首要驱动因子。因此，PE微塑料老化对菜地土壤粒级分布以及结构稳定性的影响存在动态效应，即12MA时结构稳定性达到峰值，而随着时间的推移则大团聚体破碎，结构稳定性降低。本研究可为评估微塑料老化对在农田土壤结构稳定性的影响及其碳氮耦合特性提供理论依据。
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可降解微塑料与氮肥共存对土壤微生物群落和生态功能的影响
DOI: 10.11766/trxb202512270617
摘要：
为了解可生物降解微塑料对农田土壤生态功能的影响,设置对照(CK)、添加尿素(N)、尿素和聚乳酸微塑料(NPL)以及尿素和聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯微塑料(NPB)4个处理,分析理化性质和微生物特征,探讨可生物降解微塑料与氮肥共存对土壤微生物介导的碳氮转化过程和土壤多功能性指数的影响。结果表明,NPL和NPB处理增加了土壤可溶性有机碳含量,缓解了尿素施用导致的pH下降。各处理理化性质的差异驱动细菌群落结构发生变化,NPL和NPB处理对微生物群落组分影响相似；N、NPL和NPB处理中氮转化(Nitrospirota门)菌和有机物降解菌(Arthrobacter和Rhodanobacter属)相对丰度增加。不同处理的碳氮功能基因丰度也发生了变化,NPL和NPB处理中反硝化相关基因(nirS、nosZ)以及固碳(rcbL)和产甲烷相关基因(mcr)丰度提高,而与硝化(amoA、amoB、amoC、hao)和甲烷氧化相关的基因(pmoA和mmoX)丰度均降低。N、NPL和NPB处理的土壤多功能指数(SMI)均低于CK,酶活性和碳氮基因丰度对SMI的影响均为正的直接效应,而养分养分变化通过影响酶活性和碳氮功能基因驱动土壤多功能指数变化。综上,可生物降解微塑料与尿素共存可改变土壤理化性质和微生物群落组成,进而影响土壤生态功能。
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干旱区煤矿周缘重金属污染土壤的环境磁学特征及污染源解析
DOI: 10.11766/trxb202512220609
摘要：
环境磁学方法已被广泛应用于土壤重金属污染的快速识别与溯源研究中，但传统的简单相关性分析难以揭示磁学参数与重金属之间的驱动方向和因果机制，尤其是在污染来源复杂、输入途径多样的矿区周缘地区。以新疆吐鲁番七泉湖某煤矿周缘土壤为研究对象，针对锌（Zn）、铅（Pb）、砷（As）、镍（Ni）、铬（Cr）和铁（Fe）等重金属，通过耦合环境磁学指标（磁化率（χ）、饱和等温剩磁（SIRM）、非磁滞剩磁（χARM）、χARM/SIRM、χARM/χ）、绝对主成分得分-多元线性回归（APCS-MLR）源解析模型与地理收敛交叉映射（GCCM）模型，旨在识别重金属来源，揭示其与磁学参数间的因果驱动机制。结果表明，研究区内土壤重金属污染具有显著的多源叠加特征。其中，Pb、Zn和Fe主要受近源冶炼活动影响，表现为近工业区磁化率明显增强；As和Ni则与煤矿开采及运输过程中产生的细粒磁性颗粒输入密切相关，对 χARM及其比值参数具有显著响应；Cr的异常富集主要来源于固废堆积的作用。基于 GCCM 模型的因果驱动分析进一步明确了不同磁学参数对各类污染源的响应差异及作用方向，有助于降低单纯相关性分析可能带来的误判风险。研究结果系统揭示了干旱区煤矿周缘土壤重金属污染的环境磁学响应特征及其来源机制，为复合污染区的环境管理与风险防控提供了科学支撑。
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不同改良材料对黄壤阳离子交换量的协同调控及贡献
DOI: 10.11766/trxb202512310626
摘要：
土壤阳离子交换量（CEC）是评价土壤肥力与缓冲性能的核心指标，准确评估土壤CEC对土壤改良具有重要意义。以黄壤为研究对象，主要采用矿物质和电解质材料，并结合有机材料进行室内培养实验，利用离子选择电极法测定了不同pH条件下的黄壤CEC，探究改良材料对黄壤CEC的影响及贡献机制。结果表明：（1）改良材料通过提升黄壤pH影响CEC，且CEC随pH升高而增大，例如培养75 d时，pH增加了0.38~1.27个单位，增幅达6.35%~21.24%，在培养实际pH下CEC提高了4.59~13.55 cmol·kg-1，增幅达35.56%~105.00%；（2）不同类型材料对黄壤pH、CEC具有显著的协同提升效果，在pH7条件下，培养75 d的矿物质+有机质（DB3CH）材料处理的CEC较单一矿物质（D和B1）材料处理分别提高了49.57%和35.01%，电解质+有机质（KCa3H）材料处理的CEC较单一电解质材料处理（K和Ca1）分别提高了19.27%和10.37%；（3）低pH范围内，土壤颗粒对pH变化的响应更敏感，多数处理组在pH4~7区间的CEC提升较高，在高pH段CEC提升减缓；（4）改良材料对黄壤CEC的直接贡献占据主导（72.98%~90.60%），而通过提升pH的间接贡献相对较低（9.40%~27.02%）。有机质材料、电解质材料和矿物质材料分别通过官能团解离、优化吸附环境、增加永久电荷/比表面积提升黄壤CEC。本研究结果可为酸性土壤改良和肥力提升提供理论依据与实践经验，未来可进一步结合田间长期定位试验，验证实际环境条件下不同改良材料的可持续性与生态效应的协同贡献，推动黄壤耕地质量定向培育与农业绿色发展。
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降水与母质共同调控中国北方土壤碳酸钙空间分异
DOI: 10.11766/trxb202602020077
摘要：
土壤无机碳是干旱与半干旱区陆地碳库的重要组成部分,其积累与分异机制深刻影响区域碳循环过程。气候是控制土壤碳酸盐积累的主导因素，但土壤碳酸盐的分布通常还受成土母质等非气候因素的影响。为阐明降水与母质在区域尺度上如何协同调控土壤碳酸钙的空间分异，沿中国东北平原至内蒙古高原的降水梯度带，系统分析了13个典型土壤剖面的碳酸钙含量、富集层深度及其主控因子。结果表明，降水主导了碳酸钙垂直分异的宏观格局，富集层深度与年均降水量呈显著正相关（R2=0.43, P<0.05）；而碳酸钙积累总量则由成土母质的钙源丰度控制，与降水量的关联性不显著。粒度特征分析进一步揭示，在母质均一剖面中，碳酸钙淀积深度对降水的响应极灵敏（R2=0.97, P<0.05）；但在母质不连续或质地突变的剖面中，水分运移受物理界面阻隔产生“悬停”或“滞留”效应，导致淀积层位显著偏离降水预测值。研究提出了土壤钙积过程受“降水调控淀积深度，母质决定钙源供给，质地调节溶质运移”的协同调控机制，揭示了干旱半干旱区土壤碳酸盐多因子互作过程。
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极化效应在土壤/矿物表面重金属吸附中的重要调控作用
DOI: 10.11766/trxb202511200556
摘要：
土壤/矿物中吸附作用是重金属污染修复的重要过程之一。由于对土壤/矿物独特性质缺乏深刻理解，重金属吸附的界面反应机制仍不明确。基于轨道杂化理论，结合表面性质评估、重金属离子吸附过程以及红外光谱技术，探讨了极化效应对重金属吸附的影响，明确了土壤/矿物界面各作用力对总吸附能的贡献。结果表明，（1）不同类型颗粒的比表面积和表面电荷数量均表现出由高到低依次为恒电荷蒙脱石、恒电荷为主的紫色土、可变电荷黄壤，但表面负电荷密度和负电场强度整体均表现出由高到低依次为紫色土、黄壤、蒙脱石；（2）土壤/矿物表面电荷密度和电场强度随pH升高而增大，且重金属吸附表现出强烈的离子特异性效应；（3）极化效应增强了重金属的吸附能力，不同类型颗粒表面重金属离子的吸附能力由强到弱依次为蒙脱石、紫色土、黄壤；（4）吸附能大小与离子强度呈负相关，而与pH呈正相关关系，各吸附能分量表现为库仑能、共价能、极化能依次降低，表明吸附过程依赖于极化效应的共价作用，并且极化作用仍然弱于库仑作用；（5）重金属的极化效应对其吸附具有重要调控作用，吸附强度可通过表面电场进行调节，表面电场依赖于pH和表面电荷密度（表面电荷数量与比表面积比值）。本研究从微观界面行为揭示土壤/矿物对重金属吸附的量子机制，为土壤重金属钝化/活化调控技术奠定理论基础。
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干湿循环条件下砾石风化特征及其养分资源化潜力
DOI: 10.11766/trxb202601090020
摘要：
针对西北砂田覆盖层砾石在水-岩作用下风化特征及其元素释放过程尚不明确的问题，以连续种植30年以上且处于休耕期的退化砂田为研究对象，选取砂田中主要粒径范围的砾石，分析其物理与化学风化特征对干湿循环的响应，并探讨元素释放对耕层土壤元素组成的影响。结果表明：（1）压砂砾石以硅酸盐矿物为主，具备一定的风化潜力和养分释放能力。干湿循环条件下弱碱性水体对砾石化学风化作用有限，物理风化占主导地位。水-岩作用显著促进砾石质量损失并提高吸水效率（P<0.05），其中，细粒砾石（5～10 mm）响应最为敏感，质量损失率和吸水率最高，分别为2.09%和1.70%，相较于对照组分别提高了242.11%和23.10%。（2）次生矿物之间未发生明显转化，但细粒级砾石中绿泥石含量下降最明显（10%），表明其在干湿循环过程中更易发生淋溶损失。伴随孔隙填充型富镁绿泥石的流失，耕层土壤中元素呈现不同程度富集，元素释放能力表现为：Mg＞Ca＞Fe＞Mn＞K＞Zn。（3）相关性与主成分分析进一步表明，砾石物理风化特征与土壤造岩元素含量显著相关（P<0.05），水-岩作用对砾石裂化及土壤元素组成具有显著影响。总之，干湿循环作用促进了压砂砾石的风化进程，砾石裂化过程中元素淋溶对耕层土壤养分有明显补充作用，且细粒砾石养分释放能力最强，表明退化砂田表层砾石具有一定的养分资源化利用潜力，能够为改良砂田土壤环境、遏制砂田退化及实现复垦提供新视角。
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生物质炭减缓外源酸驱动的土壤铝释放动力学
汪庆, 张卡, 时仁勇, 来宏伟, 姜军, 李九玉, 崔秀敏, 徐仁扣
DOI: 10.11766/trxb202511250564
摘要：
外源酸驱动土壤固相铝（Al）释放是酸性土壤限制作物生长的主要原因。生物质炭可降低等量酸输入时土壤活性Al含量，但其抑制土壤Al释放的动力学过程不清楚。通过搅流池模拟酸化实验，对比研究了两种生物质炭（花生秸秆炭和稻草炭）和熟石灰减缓土壤固相Al释放的动力学差异。结果表明，在酸化过程中，各处理土壤Al释放均呈现先加速后减速的阶段特征，可由一级动力学和拟一级动力学的分段函数拟合（R2>0.999）。两个阶段分别受质子扩散和潜在活性Al扩散控制。反应结束时，生物质炭处理的土壤Al累积释放量较熟石灰处理低8.98%~17.23%。在反应初期，生物质炭通过表面官能团质子化作用竞争参与Al释放的H+，同时降低H+扩散速率常数，减缓该阶段土壤固相Al释放速率。花生秸秆炭主要在此阶段抑制土壤Al释放，且抑制效果优于稻草炭。在反应后期，两种生物质炭一定程度（14.81%~51.06%）上降低了土壤Al扩散速率常数，但稻草炭同时使土壤潜在活性Al含量降低17.84%，导致土壤Al释放速率减缓。因此，在整个酸化过程中稻草炭减缓土壤Al释放的效果优于花生秸秆炭。综合而言，生物质炭可通过提高土壤酸缓冲容量、降低潜在活性Al含量和优化土壤孔隙结构，提升酸化过程中土壤固相Al释放的动力学稳定性。上述结果可为酸性土壤铝毒害的长效防治提供理论依据和技术支撑。
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移动式宇宙射线中子技术在荒漠光伏电站土壤水分监测中的适用性
王海仙, 张勇勇, 肖建华, 陈 涛, 马世军, 康文蓉, 吴绍雄
DOI: 10.11766/trxb202508130391
摘要：
为评估宇宙射线中子技术（Cosmic-Ray Neutron Sensing, CRNS）在荒漠光伏电站中尺度土壤水监测中的适用性，选取甘肃省张掖市三个荒漠光伏电站及其邻近对照区，结合蒙特卡洛中子传输模型（Monte Carlo N-Particle, MCNPX）与移动式CRNS野外观测，采用N0参数法反演土壤水，基于加权函数量化空间代表性。结果表明：（1）光伏组件对近地表中子通量的干扰可忽略；MCNPX模拟结果显示，有/无光伏板条件下总中子通量相对差异约1.27%，快中子段（0.5～1 000 eV）通量相对差异为0.12%；此外，CRNS实测结果显示有/无光伏板条件下中子强度无显著差异（P>0.05）；（2）CRNS反演值与烘干法实测值一致（R2 = 0.73，RMSE = 0.01 g·g-1），证实移动式CRNS可准确监测荒漠光伏电站土壤水分；（3）CRNS有效探测深度和水平半径范围分别为21～49 cm和123～151 m，光伏区平均有效探测深度（32 cm）略小于对照区（39 cm）。结果验证移动式CRNS在荒漠光伏电站中尺度土壤水监测的可行性，为干旱区光伏电站土壤水监测提供新技术。
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影响塔里木河流域土壤颗粒组成的环境因素及空间分布特征
胡 杨, 周 雷, 冀宏杰, 龙怀玉, 廖超子, 徐爱国, 徐孟泽
DOI: 10.11766/trxb202508280421
摘要：
土壤颗粒组成直接影响土壤质地、肥力、生态功能及农业生产潜力。本研究基于塔里木河流域107个典型土壤剖面（0~100 cm）样点，合计383个土层的土壤颗粒组成，通过非参数检验、相关性分析与随机森林算法，分析了环境因素对其的影响，并预测了其空间分布。结果表明：（1）流域土壤的颗粒组成以砂粒和粉粒为主，砂粒、粉粒和黏粒的含量分别为44.23%、45.26%和10.51%。砂粒与粉粒、黏粒均呈极显著负相关，粉粒与黏粒呈极显著正相关。塔里木河流域成土过程弱，物理风化相对较强、化学风化相对较弱。（2）地貌、土壤类型、≥3h日照天数、≥10℃活动积温、高程、年蒸发量等环境变量对流域土壤颗粒组成的空间分布具有重要影响，其中地貌的影响最大，在各土层中均超过20%；土壤类型次之，在各土层中均超过10%。（3）剖面垂直分布上，0~25 cm和25~50 cm层砂粒含量在沙漠区相对最高，50~75 cm和75~100 cm层砂粒含量则降低，西昆仑山脉全层砂粒含量较高；沙漠区0~25 cm和25~50 cm层粉粒和黏粒含量低于沙漠外围的环状山麓带，50~75 cm和75~100 cm层与之相反。（4）在宏观尺度上，流域土壤颗粒组成的空间分布特征受“两山夹一盆”的环状地貌格局的控制，地貌格局影响着土壤母质、土壤类型、气候等环境因素的空间分布，进而影响颗粒组成的空间分布。本研究结果为流域土壤资源精准管理提供依据，有助于保障绿洲农业的可持续发展和生态环境建设。
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水分驱动下土壤δ13C与δ15N信号变化及其对有机碳源解析的影响
DOI: 10.11766/trxb202509300481
摘要：
稳定碳氮同位素（δ13C 和 δ15N）因其良好的源特异性和相对保守性，已被广泛应用于土地利用类型识别和土壤侵蚀量化等研究。然而，在全球气候变化背景下，水分驱动下的土壤δ13C 和 δ15N分馏机制尚不明晰，限制了有机碳源解析的精准性。为此，本研究通过设置干旱、湿润、淹水和干湿交替四种典型水分情景的土壤培养实验，结合贝叶斯混合模型与随机森林方法，系统探讨了水分条件变化下δ13C 和 δ15N信号的变化规律及其对有机碳源解析的影响。研究结果表明，δ13C信号的源贡献偏差普遍＜10%，表现出较强的保守性，适宜作为可靠的示踪剂。δ15N对水分变化更为敏感，在淹水和干湿交替等极端条件下分馏效应显著，单独利用 δ15N 进行源解析时误差较大，源贡献偏差在0.067%~24.77%。δ13C 与 δ15N 的联合应用在多数水分情景下能有效提高解析精度，但在极端水分下仍受δ15N 分馏的干扰。综上，δ13C的稳健性凸显其作为碳源解析核心指标的潜力，而在水分变化条件下使用δ15N需引入校正方法以进一步提升结果的可靠性。本研究不仅加深了对气候变化背景下δ13C和δ15N信号分馏过程与机制的理解，也从机理层面打破了传统溯源中关于有机碳源解析方法中固有的黑箱理论，为优化气候变化背景下的有机碳源解析方法提供了科学支撑。
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东北苏打盐碱地野生植物根际细菌群落特征及高通量培养*
DOI: 10.11766/trxb202511130541
摘要：
根际细菌在植物抵御逆境胁迫、促进养分吸收过程中发挥着关键作用。然而,目前关于苏打盐碱地植物根际细菌的群落结构特征及其可培养潜力仍不清楚。本研究在松嫩平原的大安、肇源、镇赉、通榆4个典型苏打盐碱地分布区采集碱蓬、芦苇、狗尾草等7种常见野生植物的根际土壤样品。通过16S rRNA基因高通量测序分析根际细菌的群落结构,并利用1/10 TSB培养基开展根际细菌的高通量培养与鉴定,评估不同类群的培养偏好特征。结果表明：根际细菌的丰度在1.79×109至1.24×1010 gene copies g-1 d.w.s之间,不同植物根际细菌的多样性差异显著：蒲公英根际细菌丰度与多样性均较高；茵陈蒿根际细菌丰度低但多样性高；车前草和芦苇的根际细菌丰度与多样性均较低。主成分分析表明,不同野生植物根际细菌群落分异不显著,而采样地点对根际细菌群落结构具有显著影响。不同植物根际优势细菌类群基本一致。变形菌门(Proteobacteria)相对丰度最高,平均为26.3%,其次为放线菌门(Actinobacteria,17.2%)和酸杆菌门(Acidobacteria,11.3%)。优势属为节杆菌属(Arthrobacter)、微枝形杆菌属(Microvirga)、芽孢杆菌属(Bacillus)、沙壤土杆菌属(Ramlibacter)、斯克尔曼氏菌属(Skermanella)、红色杆菌属(Rubrobacter)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)和类诺卡氏菌属(Nocardioides)。高通量培养共获得117个纯菌ASV,隶属于52个属,4个门。分离效率为平均每100个阳性孔获得3.1个属和7.1个纯菌株。分离频率较高的类群为Proteobacteria、Firmicutes和Actinobacteria门,以及假单胞菌(Pseudomonas)、赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus)、红球菌(Rhodococcus)、淡水杆菌(Limnobacter)等属。根际中相对丰度前8位的属有5个成功获得纯培养。因此,在东北苏打盐碱地较大地理尺度下,采样位置而非植物类型是决定根际细菌分异的主要因素。尽管不同类群的培养偏好性差异很大,高通量培养技术能有效获取大部分优势类群,是盐碱地根际细菌资源挖掘的高效手段。
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长期香根草篱协同稻草覆盖改善红壤坡耕地孔隙结构并增强土壤导气性
周启涛, 丁天宇, 郭自春, 李嘉奇, 黄尚书, 吴 艳, 成艳红, 张帅普, 高 磊, 甘 磊, 彭新华
DOI: 10.11766/trxb202603020108
摘要：
红壤坡耕地长期侵蚀与耕作扰动易导致耕层孔隙结构退化，进而制约入渗与通气过程并影响作物生产力。依托连续15年水土保持定位试验，结合高分辨率X射线CT技术，探究不同水土保持措施：等高种植（CK）、香根草篱（H）、稻草覆盖（M）、稻草覆盖与香根草篱复合处理（HM），对耕层土壤孔隙结构特征的影响，并揭示其与土壤饱和导水率（Ks）、导气性（Ka）的关系。结果表明，与CK相比，HM处理使土壤大孔隙度（> 60 μm）、连通孔隙度、水力半径、> 150 μm孔隙度、平均孔径、全局连通性分别显著提高79.0%、113%、30.2%、112%、51.2%和54.4%（P < 0.05），使生物孔隙度和最大直径分别显著提高129%和80.0%（P < 0.05）；M处理使Ks显著增加了5.46%（P < 0.05），H和HM处理分别使Ka显著提高了8.15%和9.02%（P < 0.05）。相关分析表明，Ka与大孔隙度、连通孔隙度、水力半径、> 300 μm孔隙度、临界孔径呈显著正相关（P < 0.05）；就生物孔隙特征参数而言，Ka与生物孔隙度和长度密度呈显著正相关（P < 0.05）。综上所述，香根草篱协同稻草覆盖能够显著改善红壤坡耕地土壤孔隙结构并增强导气性，为该区水土保持与耕层结构改良提供技术支撑。
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野火扰动下土壤有机碳稳定化的结构与界面机制研究进展
韦婧, 蒙欣茹, 涂晨, 梁艳, 邓绍坡, WHITE C. Jason, 骆永明
DOI: 10.11766/trxb202604270214
摘要：
野火是全球变化背景下影响陆地生态系统碳循环的重要自然扰动，其发生频率和强度的增加正在持续改变火后土壤有机碳的迁移、周转与稳定化过程。本文围绕野火后土壤有机碳稳定化的结构与界面机制，系统综述土壤结构变化、矿物界面反应和微生物过程对火后碳库演化的调控作用。野火首先通过高温燃烧和热解作用造成表层有机碳快速损失，并引起团聚体解体、孔隙结构重组、土壤斥水性增强和径流侵蚀加剧，从而改变有机碳的暴露程度、剖面迁移及坡面–沉积区横向再分配。与此同时，高温诱导的黏土矿物脱羟基化、铁铝氧化物晶化及火生矿物相形成，可重塑矿物表面反应性和界面结合条件，进而影响热解溶解性有机质、热解碳、植物源有机质和微生物残体进入矿物保护体系的方式与效率。在生物层面，火后微生物群落经历由快速重组到代谢策略转向的演替过程，前期促进活性碳快速周转，后期则通过酶促氧化、代谢产物释放、残体积累及微生物–矿物电子传递等过程，推动有机碳由活性态或迁移态向矿物结合和物理保护状态转化。总体上，火后土壤碳库的演化并非由单一过程控制，而是结构变化、侵蚀–沉积再分配、矿物界面重构和微生物转化共同作用的结果。系统梳理这些过程及其耦合关系，有助于深化对火扰动条件下土壤碳稳定化机制的认识，并为火后碳汇评估和生态系统管理提供理论依据。
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不同施肥措施对植烟土壤微生物群落结构与功能的影响
刘思娜, 董建新, 夏龙龙, 肖鑫, 苏文燕, 张广雨, 丛萍
DOI: 10.11766/trxb202601070014
摘要：
为探究长期施肥驱动下植烟土壤根际与非根际微生物多样性的差异化响应及其关键养分因子，依托始于2010年的长期定位试验，采集不施肥（CK）、单施无机肥（NPK）、单施有机肥（OM）、有机无机肥配施（NPKO）和无机肥加绿肥还田（NPKG）5个试验处理下烟株的根际与非根际土壤，采用高通量测序、土壤理化性质测定和功能预测分析，评估不同施肥处理对根际与非根际土壤细菌和真菌群落组成、多样性及潜在功能的影响。结果表明：长期施肥对细菌群落结构的影响在根际与非根际土壤中均表现显著，而对真菌群落仅在非根际土壤表现突出；变形菌门、放线菌门、酸杆菌门以及子囊菌门、担子菌门等为根际与非根际土壤的共有优势类群。施肥普遍促进了鞘氨醇单胞菌属的富集；同时，NPKG处理的镰刀菌属丰度较CK显著增加117.20%，而NPKO处理则提升根际中腐质霉属丰度并使镰刀菌属降至所有处理中最低水平，较CK下降42.86%。施肥处理显著提升了土壤碳（32.32%–159.76%）、氮（17.68%–229.80%）组分含量，其中，土壤pH、全氮、总有机碳和可溶性有机碳是影响根际细菌群落演替的关键因子（P<0.05），而非根际真菌群落则主要受碱解氮水平的驱动。施肥增强了非根际细菌在碳氮代谢与跨膜运输方面的潜在功能丰度，NPKO不仅增强了真菌分解复杂有机底物的潜力，还降低了根际潜在病原菌相关的预测功能丰度。综上，细菌与真菌对长期不同施肥的响应存在明显生境分异，其演替分别受根际土壤多养分因子与非根际土壤碱解氮的差异化驱动，而有机无机配施处理更有利于协调养分周转并维持根际微生态健康。
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喀斯特不同岩土组构土壤水分模拟研究
李焱秋, 彭 韬, 周 利, 桂钰翔, 徐少强, 曹 乐, 翟 奖, 王世杰
DOI: 10.11766/trxb202512190602
摘要：
西南喀斯特区高异质性岩土组构深刻影响土壤水文过程，明晰其对土壤水分的控制作用及驱动因素，对理解区域水文循环、完善石漠化生态治理具有重要意义。本研究以石灰岩和白云岩两种典型岩性为对象，设计12个不同岩土组构模拟土槽，基于2023年3月至2024年2月水文年的土壤水分（10、20、40、70、100cm土层）与降雨、温度、湿度等气象监测数据，结合统计分析与拟合方法，探究不同岩土组构土壤水分变化特征、土壤水分含量差异受岩土组构与气象因素的影响。结果表明：喀斯特不同岩土组构土壤水分波动随土层深度增加呈减小趋势；石灰岩各岩土组构雨季土壤含水量（11.07~43.21%）及变异系数均高于旱季，40~70 cm土层水分含量最低而100 cm处较高，土壤水分含量受岩土比（负相关）和表层土壤厚度（正相关）共同控制，拟合公式为Z=-24.48X+0.88Y+100.47（R2=0.9328）；白云岩土壤含水量集中且低于石灰岩，雨季均值（18.36~28.70%）略高于旱季（15.10~25.53%），旱季变异系数更高，土壤水分含量随土层厚度呈指数型上升，拟合公式为Z=13.85e(X/12.70)-13.26（R2=0.9958）；石灰岩土壤水分含量与降雨、相对湿度显著相关，白云岩仅与相对湿度显著相关。本研究揭示了岩性差异主导的岩土组构对喀斯特土壤水分变化特征与土壤水分含量的调控机制，明确了岩土组构是喀斯特土壤水文研究的关键因子，为区域生态水文研究及石漠化治理提供了数据支撑与理论参考。
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基于探地雷达的砒砂岩区土壤厚度测定研究
DOI: 10.11766/trxb202604210203
摘要：
砒砂岩区上覆黄土层厚度对区域生态恢复至关重要，但目前尚缺乏高效探测手段。尽管探地雷达凭借其快速、无损的技术优势已在残积母质区获得成功应用，但其在运积母质（黄土）覆盖区探测土岩界面的适用性仍未得到系统验证。以砒砂岩区灌木林地、乔木林地和草地三种典型植被类型坡面为研究对象，利用探地雷达探测黄土层厚度，通过野外开挖与预埋铁管原位标定黄土介电常数，并对比介电常数实测值与Topp模型预测值，检验探地雷达测定精度。结果表明，灌木林地、乔木林地和草地的黄土相对介电常数实测值分别为13.33、19.57和13.92。Topp模型预测精度为92.51%~97.23%，与实测值无显著差异。探地雷达测定黄土厚度的精度为87.16%~97.78%，测定深度与实际埋深无显著差异。三个坡面黄土厚度均呈自坡上向坡下递增的趋势，草地平均厚度最大（36.16 cm），乔木林地最小（19.06 cm）。本研究可为砒砂岩区土壤厚度调查提供一种高效准确的方法，并为该区域水土保持及水文过程研究提供基础数据支撑。
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长期不同施肥处理下红壤水稻土有机质分子特征
DOI: 10.11766/trxb202602020076
摘要：
土壤有机质（SOM）的分子组成是理解农田生态系统碳循环过程的核心。然而，在长期不同施肥模式下，针对农田土壤SOM分子组成演变规律的研究仍较缺乏。依托红壤稻田长期定位试验，设置不施肥（CK）、有机质循环（C）、化学氮磷钾肥（NPK）及化学氮磷钾肥 + 有机质循环（NPKC）四个处理，采用傅里叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）技术，解析了长期不同施肥处理对SOM分子组成的调控机制。结果表明：（1）各施肥处理均显著提高了土壤有机碳（SOC）与全氮（TN）含量，但NPK处理显著提升了可溶性有机碳（DOC）和可溶性有机氮（DON）含量；（2）SOM组分以碳氢氧（CHO）型化合物为主（64.0%）；（3）与CK相比，施肥（尤其是NPKC）显著提高了脂质化合物的分布比例，而CK富集了更多源于植物的木质素类化合物；（4）不同施肥处理改变了SOM的分子类别。具体而言，脂质、单宁、木质素和碳水化合物的分子组成在不同施肥处理中显著不同，而稠环芳烃和不饱和烃化合物对施肥处理的响应不显著。本研究阐明了长期施肥主要通过调控碳水化合物、单宁、脂质和木质素等关键组分，重塑了红壤水稻土SOM分子组成，为施肥改变土壤有机质的分子类别提供了证据。
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基于漫反射光谱的铜陵红土赤铁矿定量反演与环境意义
DOI: 10.11766/trxb202602270101
摘要：
中国南方广泛分布的红土沉积物是记录中低纬度地区第四纪环境演变的重要载体，其中蕴含的赤铁矿（Hm）对古气候中的干热程度具有极高的指示意义。但传统化学方法难以在复杂的土壤基质中对其进行快速、精准的定量分析。本研究基于漫反射光谱（DRS）与多元线性回归（MLR）模型，定量提取了复杂矿物背景下的赤铁矿含量。通过对长江下游铜陵红土剖面的系统分析，重建了该地区中更新世以来的赤铁矿含量变化记录。结果表明，定量重建的赤铁矿含量与色度参数a*之间具有良好的对应关系，从绝对数据层面验证了色度作为赤铁矿替代指标的可靠性。此外，该定量结果为解析网纹红土的磁性亏损机制提供了证据，也进一步表明了DRS技术在南方红土古环境研究中的应用价值。
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盐胁迫对碱茅根际微生物有机磷矿化功能基因的影响
徐珊珊, 李晴, 李博, 李彦颉, 张冉, 杨亮, 卢英帅, 许驭丹, 赵祥, 陈晓鹏
DOI: 10.11766/trxb202602040081
摘要：
为揭示根际微生物有机磷矿化功能基因对盐胁迫的响应机制，以耐盐碱植物碱茅（Puccinellia distans）为研究对象，在土壤中添加NaCl设置对照（0 g·kg-1）、轻度（2 g·kg-1）、中度（4 g·kg-1）、重度（6 g·kg-1）和极度（8 g·kg-1）盐胁迫处理，利用宏基因组测序技术，测定碱茅根际和非根际微生物有机磷矿化功能基因相对丰度，并分析其与土壤理化性质、根系性状以及根系分泌物间的关系。结果表明：盐胁迫显著影响根际膦酸酯C-P键裂解途径相关基因（phnM、phnI、phnL）、 植酸酶编码基因（3-Phytase）和碱性磷酸酶编码基因（phoA）及非根际phoA和膦酸酯水解途径转氨酶编码基因（phnW）的相对丰度，但对碱性磷酸酶编码基因（phoD）和膦酸酯C-P键裂解途径相关基因（phnH）无显著影响。随盐胁迫增强，3-Phytase、phnI、phnL和phoA相对丰度呈先升高后降低的单峰型变化趋势。盐胁迫通过显著提高土壤电导率，抑制根系分泌萜类化合物、芪类化合物和醌类化合物，影响有机磷矿化功能基因相对丰度变化。上述结果为深入理解盐胁迫下植物耐盐机制提供科学依据。
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微生物胞外聚合物（EPS）驱动土壤有机碳稳定的研究进展与展望
易彧为, 吴一超, 张 铭, 戴 珂, 高春辉, 渠晨晨, 黄巧云, 蔡 鹏
DOI: 10.11766/trxb202511230558
摘要：
胞外聚合物（Extracellular polymeric substances, EPS）是微生物在同化作用中合成并分泌的生物大分子。虽然现有土壤有机碳（Soil organic carbon, SOC）循环理论强调微生物细胞残体是SOC形成的主要贡献者，但新近研究表明，EPS在土壤中广泛存在，其产生速率往往与细胞生物量相当甚至更高，构成了微生物向土壤输入碳的重要途径。本综述系统梳理了当前研究进展，重点阐释了EPS在土壤碳固持中的独特贡献。我们归纳了EPS促进SOC稳定的四种关键机制：形成矿物结合态有机质、参与地质聚合反应、驱动土壤团聚体形成以及调控孔隙结构，揭示了其通过直接与间接双重作用实现碳固存的作用路径。最后，本文展望了未来研究方向，指出亟需建立可靠的EPS提取与定量技术，将EPS动态纳入SOC模型，并深入解析环境因子与微生物过程对EPS产生与降解的调控机制。填补上述研究空白将有助于深化对微生物参与全球碳循环过程的认识，并为提升土壤碳汇功能提供科学依据。
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砂姜黑土酸化研究进展：现状、驱动因素与改良策略
韩天富, 郭自春, 赵彦锋, 陈 杰, 张会民, 柳开楼, 王慧颖, 张水清
DOI: 10.11766/trxb202511160547
摘要：
砂姜黑土是分布于我国黄淮海地区的重要耕作土壤类型，具有质地黏重、结构致密、有机质含量较低、养分有效性差等特征。近年来，受长期集约化施肥、酸沉降及作物养分移除等多重因素影响，砂姜黑土酸化问题日益凸显，已成为制约区域农业可持续发展的主要障碍之一。酸化不仅削弱了砂姜黑土的缓冲性能与养分供应能力，还导致土壤结构退化、微生物群落失衡和作物产量下降。本文系统综述了砂姜黑土酸化的研究进展，包括酸化的现状与特征、主要驱动因素及作用机制，以及常用的改良与调控策略，并进一步分析了当前研究的热点与未来发展方向，提出了以耕作制度优化、养分资源管理、改酸产品适配和生物高效互作为核心的酸化分类防控路径，旨在为砂姜黑土酸化分级防控与地力恢复提供科学依据。
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基于探地雷达和变分模态分解法的黑土层厚度快速识别与空间预测研究
贾智慧, 罗方舟, 于东升, 胡文友, 张道宇, 姜 军, 高 张, 徐英德, 饶文波, 匡恩俊, 张久明
DOI: 10.11766/trxb202511250565
摘要：
黑土层变薄是黑土地退化的主要问题之一，准确识别其厚度及空间变化对黑土地保护与可持续利用意义重大。本研究融合探地雷达（Ground penetrating radar，GPR）与变分模态分解（Variational mode decomposition，VMD）技术，构建黑土层厚度原位识别与空间预测方法。以黑龙江省嫩江市3个典型坡面（厚、中、薄层黑土）为研究对象，采用700 MHz探地雷达沿坡面探测黑土层厚度，结合土钻和剖面调查数据验证探地雷达的识别精度。采用VMD分解GPR信号，通过频谱分析选取关键模态分量，结合包络线分析精确识别黑土层厚度，并基于稀疏采样（横向50:1，纵向100:1）和自然邻域插值法预测坡面尺度黑土层厚度空间分布。结果显示，GPR-VMD方法有效分离噪声，剖面尺度黑土层厚度探测均方根误差为2.03 ~ 6.86 cm；田块尺度厚、中、薄层黑土平均均方根误差分别为6.26、4.30、3.73 cm，综合全部验证样点，该方法的总体探测均方根误差（RMSE）为6.08 cm，总体预测误差控制在9.7%以内，总体决定系数（R2）达0.94；坡面尺度黑土层厚度空间预测与实测数据显著相关，可实现黑土层厚度高效、无损、连续探测；空间分布图揭示了黑土层厚度与坡位、地形的关联，展现了侵蚀作用导致的黑土层厚度梯度变化及空间分异规律。融合GPR与VMD方法实现了对东北典型黑土区黑土层厚度的高效、无损、高精度原位识别与空间预测，可为揭示黑土层厚度时空变化及影响机制提供重要方法和技术支持。
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餐厨垃圾堆肥对亚热带菜田土壤盐分的影响
王建童, 陈佳艺, Mohammad Jawad Alami, 黄葳, 崔胜辉, 高兵
DOI: 10.11766/trxb202512110590
摘要：
餐厨垃圾堆肥还田对城市食物系统可持续发展具有重要意义。为探究餐厨垃圾不同方式堆肥携带盐分（NaCl）引起土壤盐渍化的风险，在蔬菜地开展了4季田间观测试验，共设五个处理：无氮对照（CK）、传统化肥（CF）、传统鸡粪+化肥（MF）、餐厨垃圾好氧肥+化肥（FWAF）、餐厨垃圾沼渣肥+化肥（FWDF）五个处理，测定了蔬菜产量、0～20 cm土层土壤电导率（EC）、钠离子（Na+）、氯离子（Cl-）、土壤钠吸附比（SAR）、植株Na+、Cl-吸收量，并核算周年尺度土壤Na+和Cl-的输入-输出平衡。结果表明：（1）在减氮20%条件下，两种方式餐厨垃圾堆肥相比CF和MF处理均增加了蔬菜产量，其中FWDF处理达显著水平。（2）与CF和MF处理相比，餐厨垃圾堆肥对土壤EC无明显影响，各处理土壤均未达到盐渍化水平。（3）FWAF、FWDF处理SAR较CF显著提高，但与MF处理无显著差异，所有处理SAR均低于风险阈值（小于13）。（4）0～20 cm土层，FWAF的Na+含量较CF显著提高25.5%，但与MF处理无显著差异；FWAF和FWDF处理Cl-含量显著高于CF处理，但与MF处理无显著差异。（5）Na+和Cl-平衡表明，研究区域浅层灌溉水是土壤Na+和Cl-主要来源，分别占Na+、Cl-年输入量51%～73%和63%～85%，远高于餐厨垃圾好氧肥（Na+29%、Cl-14%）和餐厨厌氧沼渣肥（Na+11%、Cl-2%）的输入占比。综上，沿海地区，餐厨垃圾好氧堆肥和厌氧沼渣堆肥还田带入的NaCl并非土壤盐渍化的主要因素。在东南沿海和华南降雨强淋溶区域，两种餐厨垃圾堆肥的土壤Na+和Cl-残留风险与传统有机肥鸡粪处理相比处于可控水平，该区域是餐厨垃圾堆肥产品还田的优先场所。
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长期耕种下黑土脂肪酸含量与组成变化及其主控因素
DOI: 10.11766/trxb202601110026
摘要：
脂肪酸被视为土壤有机质惰性最强的稳定组分，其含量与组成可在分子尺度为评估土壤有机质的分解程度和累积特征提供依据。探明土壤脂肪酸中相对活跃的游离态组分的演变规律与驱动因素，有助于深化对长期耕作下黑土有机质退化的理论认识。以三江平原百年耕种序列（5~100年）旱作黑土为研究对象，探究土壤有机质衰减过程中游离态脂肪酸含量和组成的变化规律，结合随机森林分析等揭示其关键影响因素与控制机制。结果表明，长期耕种显著降低土壤游离态脂肪酸含量，从开垦5年到100年后下降58.4%，高于SOC的降幅47.6%，表明游离态脂肪酸对耕种扰动具有更高的敏感性。随着耕种年限增加，短链脂肪酸占SOC的相对含量下降了43.9%，而长链脂肪酸占比则升高了30.2%，使得平均碳链长度（ACL）显著增加。耕种100年后，黑土中非饱和脂肪酸显著减少80.2%，碳优势指数（CPI）显著下降17.7%，反映出植物源脂肪酸遭受了更为剧烈的分解损失。上述脂肪酸分子组成的变化共同证实，在秸秆离田的传统管理模式下，长期耕种黑土有机质分解程度不断加剧。相关性分析和随机森林模型表明，短链脂肪酸主要由活性碳供给不足与微生物分解增强的共同驱动而快速损失，而长链脂肪酸则因其较高的化学惰性及黏粒保护作用而被选择性保存。因此，建议通过秸秆还田等外源有机物输入措施补充活性有机碳，有助于缓解微生物对内源稳定碳库分解造成的有机质损失。
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土壤-水稻系统锌同位素分馏特征与迁移转运机制
DOI: 10.11766/trxb202601120028
摘要：
为阐明水分管理制约土壤-水稻系统拔节期锌迁移转运过程与机制，采用盆栽试验，结合锌稳定同位素与基因表达，系统揭示淹水与落干条件下土壤-水稻系统中锌的同位素分馏行为及其迁移转运机理。结果表明，在不同水分管理下土壤中Zn同位素分馏模式相似：相较于土壤，土壤中HCl(Δ66ZnHCl-土壤=0.35‰~0.45‰)与CaCl2提取态Zn(Δ66ZnCaCl2-土壤=0.42‰~0.48‰)及根表铁膜(Δ66Zn铁膜-土壤=0.03‰~0.38‰)均富集较重的Zn同位素，孔隙水则富集轻Zn同位素(Δ66Zn孔隙水-土壤=-0.095‰±0.035‰)。植株吸收Zn的同位素分馏受水分管理影响大，淹水处理下：Δ66Zn水稻植株-孔隙水=0.16‰±0.09‰，落干处理下：Δ66Zn水稻植株-孔隙水=0.06‰±0.08‰，但Zn从根部向地上部(Δ66Zn地上部-根=0.32‰~0.36‰)以及茎部向叶片(Δ66Zn叶–茎=-0.11‰~-0.09‰)转运产生的分馏则不受影响。淹水处理显著上调了根部负责吸收的OsZIP5、OsZIP9和负责合成根部脱氧麦根酸(DMA)的OsNAAT1、OsTOM2及负责排出与对根外Zn-DMA吸收的OsYSL15表达。此外，淹水处理提高了根部OsHMA3，该基因与根部液泡隔离锌相关，同步降低了与液泡锌隔离相关的的OsHMA2的表达；但提高了参与根部-地上部转运的OsZIP3、OsZIP4、OsZIP7a、OsZIP8以及负责合成烟酰胺(NA)的OsNAS3的表基因达。这表明淹水处理下增强了根系对Zn(II)-DMA螯合物的吸收与通过专属蛋白吸收较重的Zn2+，以及促进了Zn(II)-NA通过OsYSL15与Zn2+通过专属蛋白根部转运至地上部。因此，本研究深化了水分管理模式下水稻Zn吸收转运的机制认知。
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多重气候变化因子对滨海湿地CH4排放的影响与机制
DOI: 10.11766/trxb202601270063
摘要：
滨海湿地是缓解气候变化的重要“蓝色”碳汇,同时也是海洋甲烷(CH4)排放的重要来源,然而滨海湿地CH4排放对多重气候变化因子的响应缺乏系统性评估。为此,本研究整合了1995-2025年间发表的41篇中英文文献,获得了241组观测数据,综合分析了大气CO2浓度升高(eCO2)、增温和海平面上升(SLR)对滨海湿地CH4排放的影响。结果表明,eCO2使CH4排放增加33.26%,但对以C4植物为主的湿地无显著影响,长时间eCO2会减弱其对CH4排放的刺激效应。增温使CH4排放增加58.15%,且增温幅度越大,促进作用越强,主动增温作用比被动增温作用更明显,氮添加则显著削弱了增温对CH4排放的促进作用。SLR对CH4排放的刺激效应最为强烈,增幅达112.85%,且与盐度显著负相关。此外,增温与SLR的交互作用显著增强了CH4排放,其促进作用明显高于单一增温处理。综上,eCO2、增温与SLR三种气候变化因子均可显著增加滨海湿地CH4排放,但其影响效应受多个生物与非生物因子调控。因此,亟需开展耦合多重气候变化因子的模拟试验,系统解析不同因子及其交互作用对滨海湿地CH4排放的影响机制,以提升对气候变化背景下滨海湿地温室气体反馈的预测能力。
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基于电阻率层析成像的河套灌区土壤剖面浸提液电导率反演
刘雪莲, 吴华勇, 王慧慧, 卢 瑛, 杨 飞, 赵玉国, 张甘霖
DOI: 10.11766/trxb202603020107
摘要：
构建西北盐渍化区土壤剖面浸提液电导率（EC1:5）反演模型，以期为盐渍化土壤快速监测和分区分类改造利用提供科学依据。以河套灌区典型盐碱耕地为研究对象，运用电阻率层析成像（ERT）技术获取35.5~71 m长、0~6 m深的土壤剖面电阻率，同步采集9个钻孔点3~5 m深度的土壤分层样品，测定土壤EC1:5、含水量和容重。基于土壤发生学理论，选取土壤电阻率、深度、含水量和容重作为输入变量，采用随机森林（RF）、支持向量机（SVM）、极端梯度提升树（XGBoost）和线性回归（LR）算法，构建田块尺度剖面土壤EC1:5反演模型。结果表明，土壤电阻率和深度为土壤EC1:5反演的关键变量，含水量和容重贡献相对较低；不同模型中，RF模型表现最优，独立验证精度的R²为0.65，均方根误差（RMSE）为56.51 μS·cm⁻¹，且较好地匹配了9个钻孔实测土壤EC1:5的垂直变化特征。反演的土壤EC1:5在二维剖面上呈现显著的空间异质性，介于170.58~441.01 μS·cm-1之间，均值为275.48±58.81 μS·cm-1，与土壤电阻率变化特征相反。基于ERT的土壤剖面EC1:5反演模型具有良好的适用性，可弥补电磁感应（EMI）技术在垂向分辨率上的不足，为土壤剖面高分辨盐分信息的快速获取提供了可靠技术。
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不同岩性发育的红壤关键带土壤酸缓冲容量的垂直分异特征及主控因素
李雅琼, 吴华勇, †, 李继福, 宋效东, 杨顺华, 王昭, 张甘霖
DOI: 10.11766/trxb202512080586
摘要：
解析不同岩性发育的林地覆盖红壤关键带土壤酸缓冲容量（pHBC）的特征及影响因素，以期为中国南方红壤酸化防控及林地生态稳定性维持提供理论依据。以千枚岩、红砂岩、花岗岩发育的林地覆盖红壤关键带土壤为研究对象，于4.5~6.0 m深度采集三种岩性来源的土壤样品，系统测定其pHBC、pH、机械组成、矿物组成以及有机质、铁铝氧化物、交换性酸和交换性盐基的含量。基于土壤酸缓冲理论，利用线性回归和随机森林模型，解析土壤pHBC的垂直变异特征及主要影响因素。结果表明，土壤pHBC呈现明显的垂直分异特征，在一定深度范围内随深度增加而降低，在到达拐点后随深度增加而升高。在pH 4.4~5.6范围内，土壤pHBC垂直分异特征由pH、黏粒和有机质含量主导，随pH降低及黏粒和有机质含量的升高呈现单调升高的规律。在pH总体主导下，千枚岩发育土壤的pHBC与有机质、黏粒、高岭石、晶形氧化铁含量呈显著线性正相关。红砂岩发育土壤的pHBC与黏粒、粉粒、高岭石、无定形氧化铝含量呈显著线性正相关。花岗岩发育土壤的pHBC与有机质、黏粒、粉粒、水云母、无定形氧化铝、晶形氧化铝、交换性K+、交换性Na+含量呈显著线性正相关。红壤关键带土壤风化程度高，交换性酸含量和铝饱和度高，交换性盐基总量较低且随深度变异较小，在4.5~6.0 m的深度范围内，盐基离子交换作用总体上对土壤pHBC的贡献较小。土壤有机质、黏粒、粉粒、铁铝氧化物、高岭石的固相表面质子化作用，以及铝氧化物溶解作用对pHBC的贡献较大。土壤中的次生硅酸盐黏土矿物以及含有的少量钙长石、钠长石或微斜长石等原生矿物，也可通过矿物溶解反应发挥一定的酸缓冲作用。
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连续13年不同麦秆施用量的稻田土壤甲烷排放效应与微生物机制
DOI: 10.11766/trxb202511100537
摘要：
探究长期秸秆还田对稻田甲烷(CH4)排放的影响及其微生物驱动机制，可为优化长期秸秆还田管理、协同实现“固碳减排”提供理论依据。基于连续13年（2006—2018）的稻麦轮作定位试验，设置4个秸秆还田梯度处理：S0（对照，0?t·hm-2）、S1（1.6?t·hm-2）、S2（3.2?t·hm-2）、S3（4.8?t·hm-2），观测2017—2018年间稻季CH4排放及相关土壤环境因子变化。结果表明，秸秆还田量与CH4累积排放量呈显著正相关，S1、S2和S3处理的累积排放量相较于S0处理分别增加166%~219%、420%~527%和660%~785%。这可能是由于秸秆输入提升土壤有机碳和可溶性有机碳含量，并降低土壤氧化还原电位，形成强厌氧环境，从而显著提高产甲烷菌功能基因(mcrA）丰度(S1、S2和S3处理较S0处理分别增加2.5倍、3.8倍和3.6倍），并富集多底物代谢的甲烷八叠球菌科(Methanosarcinaceae），导致CH4产生潜力大幅增加(S1、S2和S3处理较S0分别提升45%、103%和246%）。尽管甲烷氧化菌功能基因(pmoA）丰度及氧化潜力亦有所增加，但氧化潜力增幅远低于产生潜力增幅，造成“产生多氧化少”的代谢失衡，进一步加剧了CH4净排放。此外，S3虽能提升土壤固碳速率，但其减缓效益抵消率最高(12.93），而中低量还田(S1、S2）在减缓效益抵消率无显著差异的条件下，S1处理CH4排放系数最低(5.05%），S2处理固碳速率最高（2.27 t·hm-2·a-1），说明中低量秸秆还田可实现固碳与减排的协同。因此，适度秸秆还田可能是协调稻田“增汇”与“减排”矛盾的关键措施。
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基于文献计量分析的土壤与植物多样性研究现状及热点
DOI: 10.11766/trxb202512050582
摘要：
为了解土壤与植物多样性相关领域的研究现状与未来发展趋势，基于Web of Science（WOS）核心数据库与中国知网（CNKI）数据库，利用文献计量学和CiteSpace可视化软件对领域内的研究现状、研究热点和前沿趋势进行了系统分析。结果表明：2000—2024年土壤与植物多样性领域发文量中英文文献总量持续攀升，2016年前后呈爆发式增长，CNKI数据库总发文量为WOS数据库的17.72%；中国和美国在土壤与植物多样性领域的发文量分别占总发文量的34.85%和24.35%，中国科学院、美国加州大学与法国国家科学研究中心等是该领域的主要发文机构与枢纽；中文文献的关键词主要围绕多样性、植物群落、土壤养分与环境因子等，研究前沿是功能性状、海拔梯度、冗余分析、马尾松、β多样性；英文文献的关键词主要围绕植物多样性、生物多样性、物种丰富度、植被与群落等，研究前沿是生态系统多功能性、氮添加、系统发育多样性等。总结了目前研究存在维度失衡、尺度局限与路径依赖等困境，提出了构建多营养级互作网络、推动局地实证与全球模型的双向互馈、从相关性走向因果机制解析与构建生物多样性导向的生态管理技术等建议。未来研究应双向推进中国生态特色成果国际化与国际前沿方法的本土化，实现地域实践与全球理论的互馈发展。
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不同气候带土壤和铁锰结核铁稳定同位素组成特征及发生学意义
DOI: 10.11766/trxb202602110094
摘要：
为研究铁同位素组成可能对风化成土过程和铁锰结核形成的指示意义，分别在中国东部暖温带、亚热带和热带地区，设置典型土壤剖面，分析了土壤与铁锰结核的理化性状、元素地球化学和铁同位素组成特征。结果表明：不同气候带土壤的风化成土作用强度，主要受控于气候因素，还与母质有关。不同气候带铁锰结核均富铁富锰，但元素地球化学特征有显著差异。热带玄武岩发育的铁锰结核，全铁（Fet）和游离铁（Fed）分别达353.7 mg·g-1和293.5 mg·g-1，显著高于亚热带第四纪红色黏土和暖温带淋溶褐土形成的铁锰结核。但不同气候带不同母质发育的红土（或褐土），铁同位素组成却非常接近，δ56Fe变化介于0.018‰~0.120‰，均接近陆壳火成岩基准值。与此不同，三个气候带形成的铁锰结核δ56Fe均为负值，平均值为-0.330‰，显著富集轻铁。而且，自热带至亚热带再到暖温带，铁锰结核铁同位素有变轻趋势。
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微生物多样性丧失对稻田表层和底层土壤多功能性的差异化影响
DOI: 10.11766/trxb202511180552
摘要：
为阐明微生物多样性丧失对稻田土壤多功能性的影响，以及优势、中等丰度和稀有三类物种的调控作用，以稻田表层（0～20 cm）和底层（40～60 cm）土壤为对象，采用逐步稀释法构建微生物多样性梯度（D0、D1、D3、D6），结合高通量定量PCR技术测定土壤碳、氮、磷、硫循环相关的功能基因，通过平均值法与多阈值法定量评价土壤多功能性；同时利用高通量测序技术分析三类物种的多样性、群落结构和共现网络属性，并探究其与土壤多功能性的关联。结果表明，表层和底层土壤多功能性对微生物多样性丧失的响应存在显著差异：与原始土壤（D0）相比，基于平均值法的计算显示，不同稀释梯度（D1、D3、D6）均显著降低表层土壤多功能性，其中水稻-休闲（RF）、水稻-小麦（RW）和水稻-紫云英（RM）种植制度下的降幅分别为75.8%～85.8%、74.6%～80.0%和59.8%～64.8%，但各稀释梯度间无显著差异；而底层土壤多功能性虽存在小幅波动（变化范围为0.05～0.28），但除水稻-紫云英种植制度的D3处理外，其余稀释梯度与原始土壤均无显著差异。多阈值法分析结果进一步验证了该规律。尽管表层和底层土壤中三类物种的多样性均随稀释梯度显著下降，但稀有物种的群落结构未发生显著改变。共现网络分析表明，随多样性丧失程度增加，表层土壤三类物种的网络属性（度数、聚类系数）显著下降；而底层土壤中，稀有物种的网络属性在稀释前后无显著差异。相关分析进一步发现，表层土壤多功能性与三类物种的多样性、群落结构及网络属性均显著相关，而底层土壤多功能性主要与共现网络中稀有物种的度数和聚类系数呈正相关，表明微生物多样性丧失情况下，稀有物种在底层土壤多功能性的维持和调控中发挥重要作用。综上，微生物多样性丧失会引起表层和底层土壤多功能性的差异化响应，这与不同土层微生物特性（物种多样性、群落结构及共现网络）的调控作用密切相关。
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设施与露天菜地硝化微生物活性和N2O产生潜势的差异及热时效应
DOI: 10.11766/trxb202510100491
摘要：
设施菜地与露天菜地在环境条件上的差异，可能导致硝化作用强度及N2O产生水平不同。然而，目前对不同管理模式下硝化微生物活性、N2O产生的季节性动态及硝化微生物群落响应机制仍不清楚。基于此，采用静态箱法、多抑制剂法和高通量测序等方法，系统研究了设施菜地与露天菜地的N2O通量，以及完全氨氧化菌（Comammox）、氨氧化古菌（AOA）和氨氧化细菌（AOB）的丰度、硝化活性及N2O产生潜势的季节变化特征与生态位差异；并解析了环境因子对群落结构和硝化功能的影响。结果表明，设施菜地原位N2O排放通量显著大于露天菜地，在3月和5月具有“热时效应”，贡献全年总通量的71.23%±25.50%。总体而言，菜地土壤的硝化活性在7月和9月出现“热时效应”，主要受夏季高温驱动，占全年总硝化活性的52.41%±1.59%。此时期亦为N2O产生潜势的高峰期（61.35%±9.24%）。其中，设施菜地的硝化作用及N2O产生主要由AOB驱动，而露天菜地则以AOA为主导。设施管理增加了Comammox的丰度，但抑制了其硝化功能，而AOB的丰度与功能均被显著增强。相关性分析显示，土壤温度、溶解性有机碳（DOC）和pH是驱动菜地硝化功能变化的重要环境因素，硝态氮和DOC是影响硝化微生物群落结构的关键环境因子。本研究揭示了菜地的差异化管理对硝化微生物硝化过程的影响，表明露天菜地向设施菜地的转变可能增加由AOB所驱动的N2O产生，为优化菜地氮素管理与N2O减排策略提供科学依据。
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不同降雨间隔下白枪杆幼苗叶片功能性状及抗氧化酶对岩溶生境的适应策略
郑绍傑, 王琳, 石顺柔, 李乐豪, 张涛, 勾荣鑫, 张丞萌, 陈垚圯, 董琼
DOI: 10.11766/trxb202510180503
摘要：
为探讨岩溶区白枪杆（Fraxinus malacophylla）幼苗叶片功能性状及抗氧化酶对不同石漠化生境降雨特征的响应，以2年生白枪杆幼苗为研究对象，采用双因素随机区组试验，设置不同岩溶生境即无石全土S0（均为土壤层）、半石半土S1/2（上1/2为土壤层，下1/2为岩溶层）、多石少土S3/4（上1/4为土壤层，下3/4为岩溶层）和不同降雨时间间隔即3 d(I3d)、6 d (I6d)和9 d (I9d)，分析不同岩溶生境下白枪杆幼苗生长与生理变化特征。结果表明：相同降雨时间间隔下，白枪杆幼苗根生物量随岩溶裂隙厚度的增加而增加（P <0.05），茎叶生物量则表现为先增后减的趋势；随岩溶厚度加强，各器官生物量积累由高到低依次为根、茎、叶。3 d降雨间隔下，白枪杆幼苗叶面积、叶周长、叶长、叶宽以及各器官钾（K+）、钙（Ca2+）、钠（Na+）、镁（Mg2+）含量随岩溶裂隙厚度的增加而增加（P <0.05），而6 d与9 d间隔降雨S3/4岩溶生境明显抑制白枪杆幼苗叶片性状及其K+、Ca2+、Na+、Mg2+含量的积累。白枪杆幼苗通过生物量分配优化，器官间养分运输策略即Na?向茎转移，Ca2?/Mg2?在叶富集，减少叶片数（LN）以及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）酶活性的激活和可溶性蛋白（SP）含量的增加等多种生理生化调节策略来适应不同岩溶生境。总之，6 d降雨间隔与半石半土生境（I6dS1/2）是幼苗生长的最优组合。本研究为西南岩溶区不同石漠化等级下白枪杆幼苗的栽培推广提供理论依据，建议中度石漠化区域造林抚育采用6 d左右的补水间隔。
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盐度与施肥交互作用对滨海盐渍土土壤有机碳短期转化过程的影响及微生物机制
蒋雨涵, 姚瑶, 许立欣, Sohail Aslam, 万丹, 刘丛强, 余光辉
DOI: 10.11766/trxb202510050483
摘要：
本研究旨在阐明盐度与施肥交互作用对滨海盐渍土有机碳短期周转过程的影响及其微生物驱动机制。通过为期30 d的盆栽控制实验，设置了3个盐度梯度（0 g·kg-1、2 g·kg-1、4 g·kg-1NaCl）与4种施肥处理（对照CK、化肥NPK、化肥配施秸秆NPKS、生物有机肥BF），系统分析了土壤碳组分、矿物结合态碳、过氧化物酶活性、微生物群落结构及碳循环功能基因。结果表明，盐度与施肥存在显著交互效应。与0 g·kg-1盐度相比，NPKS处理在盐度2 g·kg-1下显著提升（约39%）了土壤溶解性有机碳（DOC）含量和过氧化物酶活性，同时驱动微生物群落由K-策略向r-策略转变。然而，盐度升高至4 g·kg-1则削弱了铁结合态有机碳（Fe-OC）的稳定性，与CK处理相比降幅超过50%。微生物r/K策略与土壤pH紧密耦合（r > 0.86），且碳循环功能基因表达呈非线性响应，并在2 g·kg-1盐度下达峰值。综上，化肥配施秸秆在短期内可通过调控微生物功能促进活性碳库转化，但盐度升高会通过削弱矿物保护机制而制约碳的稳定性。研究结果可为深入理解滨海盐碱地碳循环的短期响应及田间管理措施优化提供科学依据。
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有机物料与钙基材料配施对新垦红壤地力与作物生长协同提升效应
薛雅, 张丛志, 马学伟, 赵占辉, 马志伟, 陈卓, 王娅茹, 张楠, 潘慧, 范贝贝, 牛小妮, 申卫收, 张佳宝
DOI: 10.11766/trxb202510270512
摘要：
针对新垦红壤酸度高、有机质匮乏等障碍，为探讨有机物料与钙基改良剂（石灰和钙盐）配施提升土壤地力及控酸的效果，依托江西省吉安市新垦红壤田间定位试验（2023年至今），借助物理分组、电子显微镜（电镜）等方法分析了单施化肥（CK）、CK+天然腐殖质材料（9 000 kg·hm-2）+ 生物激发剂（1 500 kg·hm-2）+ 有机肥（7 500 kg·hm-2） + 1 500 kg·hm-2钙盐（T1）、CK +天然腐殖质材料（9 000 kg·hm-2）+ 生物激发剂（1 500 kg·hm-2）+ 有机肥（7 500 kg·hm-2）+3 000 kg·hm-2钙盐（T2）、CK +天然腐殖质材料（9 000 kg·hm-2）+ 生物激发剂（1 500 kg·hm-2）+ 有机肥（7 500 kg·hm-2）+1 500 kg·hm-2石灰（T3）、CK +天然腐殖质材料（9 000 kg·hm-2）+ 生物激发剂（1 500 kg·hm-2）+ 有机肥（7 500 kg·hm-2）+3 000 kg·hm-2石灰（T4）、CK +天然腐殖质材料（9 000 kg·hm-2）+ 生物激发剂（1 500 kg·hm-2）+ 有机肥（7 500 kg·hm-2）+7 500 kg·hm-2发酵渣（T5）6个处理对红壤地力与作物生长的影响特征。结果表明：石灰与钙盐添加处理显著调节土壤酸度（pH最高提升16.2%），并高效提升土壤磷素有效性（有效磷增幅超6倍）。天然腐殖质添加可快速提升土壤碳库，使总有机碳和颗粒有机碳增幅最高分别达84.0%与263.9%，但单一施用发酵渣则加剧土壤酸化并导致碳稳定性下降。电镜与多变量分析结果表明，“天然腐殖质与低施用量石灰或钙盐配施”能协同构建多孔结构、提升微生物生物量碳与可溶性有机碳（最高分别为94.6%、122.7%），并均衡促进油菜地上与地下生物量（增幅超7倍）。本研究揭示了有机物料与钙基材料配施对红壤酸化调控、碳稳定性方面的综合效应，对快速提升新垦红壤综合地力具有显著作用，为耕地质量提升提供了可靠的理论依据与技术参考。
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纳米氧化铈浸种对干旱-盐碱胁迫下紫花苜蓿种子萌发及生理特性的影响
DOI: 10.11766/trxb202510290517
摘要：
干旱-盐碱地的水分与高盐双重胁迫严重抑制作物生长，导致种子萌发和幼苗生长不良，造成显著经济损失，因此，迫切需要可持续的农业策略以提升植物抗逆性。纳米浸种技术作为一种创新的种子处理方法，具有经济、农艺及环境多方面的优势，显示出广阔的应用前景。本研究旨在探讨氧化铈纳米颗粒（CeO2 NPs）浸种对干旱-盐碱复合胁迫（60 000 mg·L-1聚乙二醇（6% PEG）+ 50 mmolL-1 盐碱（NaCl与Na2SO4摩尔比为9：4，NaHCO3调节pH））下紫花苜蓿种子萌发及早期幼苗生长的影响，并阐明其调控机制。以100 nm CeO2 NPs悬浊液对紫花苜蓿浸种12 h（设0、1.0、2.5、5.0、10.0、15.0、20.0 mg·L-1共7个浓度梯度），再进行14 d的干旱-盐碱胁迫处理。结果表明：干旱-盐碱复合胁迫显著抑制了紫花苜蓿种子的发芽状况及成苗状况，且随着CeO2 NPs浓度的增加，发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、根长、苗长和鲜物质量均呈现先升后降的趋势，以上指标均在5.0 mg·L-1 处理组达到峰值，该浓度下的上述指标均显著高于单独复合胁迫组。5.0 mg·L-1 CeO2 NPs处理显著降低了复合胁迫下紫花苜蓿的相对电解质渗漏率（REC）、丙二醛（MDA）和过氧化氢（H2O2）含量，同时提高了过氧化氢酶（CAT）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性、脯氨酸（Pro）及可溶性糖（SS）含量。相关性分析显示：生长指标间呈极显著正相关，而与膜损伤指标（MDA和REC）呈显著负相关，表明抗氧化系统与渗透调节物质协同作用有效缓解了膜损伤，从而促进种子萌发和幼苗生长。综上所述，CeO2 NPs浸种处理可减轻干旱-盐碱复合胁迫对紫花苜蓿种子萌发与幼苗生长带来的负面影响，其中5.0 mg·L-1 处理效果最佳，该研究为利用纳米技术提升作物在逆境条件下的建苗能力提供了理论依据和实践策略。
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基于高光谱和机器学习技术的矿区原状剖面土壤铜组分预测
DOI: 10.11766/trxb202510090490
摘要：
高光谱遥感技术在监测和评价土壤重金属污染方面具有较大的研究价值。为探究高光谱成像（HSI:400~1010 nm）光谱预测原状土壤剖面5种土壤铜形态属性的潜力：总铜、弱酸可提取态铜（F1）、可还原态铜（F2）、可氧化态铜（F3）和残渣态铜（F4）。本研究以江西省乐安河流域农田土壤为研究对象，共采集了22个深度约100 cm的原状土壤剖面样品，分别测定土壤剖面样品的光谱数据及其Cu含量，建立土壤Cu含量预测模型，比较偏最小二乘回归法（Partial Least Squares Regression，PLSR）、随机森林（Random Forest，RF）、Cubist混合线性回归决策树（Cubist Regression Tree，Cubist）、高斯过程回归（Gaussian Process Regression，GPR）和支持向量机（Support Vector Machine，SVM）方法与不同光谱预处理方法对土壤Cu含量预测精度的影响。结果显示，RF、Cubist、GPR和SVM这4种机器学习算法在R2上普遍优于线性PLSR模型，表现出更高的预测精度；采用吸光度转换结合一阶导数（Abs+FD）组合方法进行预处理后，基于SVM建立的模型在独立验证集中对5种土壤铜属性的预测效果较好（F1：R2p=0.78，RMSEp=0.56 mg·kg-1；F2：R2p=0.78，RMSEp=0.40 mg·kg-1；F3：R2p=0.67，RMSEp=1.33 mg·kg-1；F4：R2p=0.70，RMSEp=2.91 mg·kg-1；总铜：R2p=0.67，RMSEp=3.64 mg·kg-1）。这表明高光谱结合机器学习技术可实现对土壤剖面重金属多种形态含量的精准、快速预测，对深化理解重金属在土体中的迁移转化规律及开展区域土壤污染风险评估具有重要意义。
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根际微生物组与根系分泌物协同调控土传病害的研究进展
DOI: 10.11766/trxb202510140494
摘要：
全球人口增长与环境变化背景下，集约化农业连作模式加剧了土传病害频发与连作障碍，传统化学防控难以适配农业绿色可持续发展需求。健康土壤是作物抗病与产能稳定的基础，根际作为“土壤—植物—微生物”互作的核心微域，其微生物组与根系分泌物的双向动态协同调控是土传病害防御的核心内在机制。根系分泌物通过特异性信号分子定向调控根际微生物组功能基因表达，既可驱动有益菌群富集与抗病功能激活，也可能在连作条件下定向富集病原菌，形成恶性互作；根际微生物组则通过代谢产物反哺植物根系，优化分泌物组成与分泌节律，二者共同构成“良性互作—恶性互作”的动态平衡网络。土壤质地、pH、有机质含量等理化特性在此过程中发挥关键介导作用，直接影响互作效率与病害防控效果。本文系统综述了二者协同抗病的核心路径：根系分泌物通过“浓度/类型依赖性”机制直接抑制病原菌或定向招募有益微生物；根际微生物组通过直接拮抗、营养竞争、免疫激活、自毒物质降解等多重途径抑制病害。在此基础上，总结了合成微生物群落构建、农业实践优化、基因编辑与合成生物学等技术创新，分析当前技术田间推广的瓶颈，提出未来需构建“土壤类型—代谢物—受体—基因”精准调控网络，建立“短期—中期—长期”三级生态风险评估体系，为破解连作障碍下作物产能保障与生态安全的矛盾提供理论支撑与技术路径，同时为根际微生态调控对其他类型植物病害的协同抑制提供参考。
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土壤团聚体稳定性驱动农林复合系统温室气体排放研究进展
杨洪炳, 雷 蕾, 曾立雄, 刘俊涛, 黄志霖, 朱建华, 肖文发
DOI: 10.11766/trxb202508250415
摘要：
农林复合系统通过乔、灌、草和农作物的垂直层次配置与时空互补，增强土壤结构稳定性，并优化碳氮耦合，提升其减排增汇潜力。然而，其温室气体（Greenhouse gas ,GHG）通量的机理归因与尺度外推仍受土壤团聚体结构与微生境异质性的限制。作为驱动GHG排放的关键因素，土壤团聚体稳定性通过塑造孔隙网络及氧气与水分分布，决定底物供应、微生物活性与气体扩散，进而耦合CO2矿化、CH4产生与氧化，以及N2O在硝化与反硝化途径中的产生。基于层级团聚体理论与微生态过程模拟的视角，本综述系统梳理了农林复合系统中生物（根系、丛枝菌根真菌与微生物黏质）、理化（有机—矿物结合、铁铝氧化物及氢氧化物）与管理（套种、生物质炭、耕作）因素对团聚体稳定性的调控机制，及其作用于GHG排放的关键路径与情景差异（气候、土类和管理），展望了该领域今后研究方向：阐明根系—微生物—团聚体互作对GHG代谢的调控；建立原位观测与机理模型相结合的跨尺度研究体系；通过长期试验，验证因地制宜的固碳减排技术；预测极端事件与未来气候对系统排放的影响。
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生物质炭对土壤中蚯蚓的综合毒性作用评估及分子机制
DOI: 10.11766/trxb202510240509
摘要：
生物质炭对土壤动物尤其是蚯蚓的潜在影响，是评估其环境安全性的重要一环。尽管人们认识到生物质炭对蚯蚓可能产生一定的毒性效应，但对于生物质炭制备条件如何调控其毒性，以及毒性的具体来源仍缺乏系统认知，这严重制约了低风险生物质炭的筛选与应用。以赤子爱胜蚓为受试对象，综合利用个体存活率、酶活性、组织病理与转录组学指标，系统探究了生物质来源（水稻秸秆和易腐垃圾）和热解温度（350 ℃、500 ℃和650 ℃）对生物质炭毒性的影响，并对比了生物质炭及其浸出液的毒性差异。结果表明，（1）生物质炭对蚯蚓的毒性效应呈现显著的原料特异性与剂量依赖性。在2.5 g?kg?1剂量下，易腐垃圾炭显著降低蚯蚓存活率，而同剂量水稻秸秆炭无显著影响；5 g?kg?1剂量下两者均表现出明显致死效应。（2）氧化应激系统响应显示，生物质炭激发了蚯蚓的抗氧化防御机制，且氧化应激水平随热解温度升高而降低。综合生物标志物响应指数显示，易腐垃圾炭的生态风险高于水稻秸秆炭，且低温制备的生物质炭毒性风险更强。（3）组织病理学发现，生物质炭导致蚯蚓表皮和中肠损伤，易腐垃圾炭造成的损伤更为严重。转录组学揭示生物质炭干扰了蚯蚓体内与蛋白质消化、细胞外基质互作及维生素吸收相关的关键通路。（4）5 g?kg?1生物质炭浸出液虽具有一定毒性，但其毒性水平低于生物质炭本体，这说明全面评估生物质炭的生态安全性，需同时考量其浸出液的化学组分毒性与其固体颗粒的物理特性风险。综上，生物质炭对蚯蚓的毒性受原料、热解温度、剂量及组分等多重因素调控，本研究结果可为生物质炭的环境风险评估及安全施用提供理论依据。
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生物硝化抑制剂对有机杭白菊产量和品质的影响及增效机制
宋琦, 刘晓菲, 董刚强, 陆玉芳, 卢伟伟, 闵炬, 施卫明
DOI: 10.11766/trxb202510200504
摘要：
生物硝化抑制剂（BNIs）与化肥氮配施可减少氮损失并提高氮肥利用率（NUE），其与有机类氮肥配施的研究尚缺乏，增产增效效果及机制不明确。以有机杭白菊为对象，开展田间试验，设置不施（-N）和施用鱼蛋白有机水溶肥（N），以及N+50 g·kg-1 甲基3，4-羟苯基丙酸（MHPP）和 N+50 g·kg-1丁香酸（SA）4 个处理，研究BNIs与有机类氮肥配施对杭白菊产量、品质影响及增效机制。结果表明：N+SA处理产量最高，达6 154 kg·hm-2，与N处理相比，增产40.2%（P < 0.05），总黄酮提高9.1%（P < 0.05），NUE提升75.0%（P < 0.05）；相比N处理，N+MHPP有增产和提高NUE的趋势。N+SA使总根长显著增加了147.7%，根鲜物质量提高127%；促根作用显著优于N+MHPP。主成分分析表明，杭白菊产量、NUE 均与根长、根表面积、根体积高度正相关。推测配施SA 可能通过优化杭白菊根系构型增强氮捕获，并可能兼具生长促进活性，实现增产-增效-提质协同。研究首次证实 BNIs 在有机水溶肥体系中增产、增效、提质的显著潜力，为有机药用作物绿色高效施肥提供新路径。
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中国农业生产中镁肥施用现状与前景
张福锁, 陈志长, 吴良泉, 李春俭, 刘东晖, 田鑫月, 郝艳淑, Muhammad Atif Muneer, 马怡斐, 鲁振亚, 何冬冬
DOI: 10.11766/trxb202511090534
摘要：
镁是植物生长必需的矿质元素，在光合作用、物质运输、逆境响应、及提高养分利用效率等方面发挥关键作用。然而，我国农业生产中长期忽视施用镁肥，导致土壤缺镁现象普遍，影响作物的产量、品质和养分利用效率进一步提升。本文基于全国镁营养研究协作网多年的调查与田间试验数据，系统分析了我国土壤交换性镁浓度及镁肥施用现状、镁肥的提质增效作用以及我国农业生产中镁肥的需求与应用情况；并总结国际上、尤其是我国在镁的生理作用和功能研究方面取得的成果。1）调研结果显示，我国土壤交换性镁浓度呈北高南低的特征。北方地区平均浓度为271.7 mg kg-1，显著高于南方地区的174.6 mg kg-1。在生产中镁肥的施用比例不足9%，远远不能满足作物生产需求。2）最新的机理研究结果表明，镁直接参与叶片光反应和碳固定过程，调控光合作用昼夜节律，通过促进碳分配和信号调控促进氮吸收与同化；镁在植物受到铝毒、盐胁迫和高温胁迫等逆境时表现出多重保护作用，并能激活植物免疫反应，增强作物抗病性。3）田间试验示范结果证明，适量施镁可使作物平均增产14.6%，同时显著提升农产品营养与感官品质，并提高氮磷钾肥利用效率。4）预计我国农业生产的镁肥需求量为281—440万吨 MgO，但当前的镁肥施用量不足15万吨。多样性镁肥产品的研发和生产已成为我国农业绿色发展的关键瓶颈。未来需继续加强植物镁的基础理论与施用技术研究，同步完善镁肥生产与供应体系，并加大政策扶持力度，推动镁肥的规模化应用，助力农作物的增产提质增效和农业绿色发展。
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异化Fe(III)还原古菌的胞外电子传递研究进展
DOI: 10.11766/trxb202509230465
摘要：
异化Fe(III)还原是厌氧土壤和沉积物中重要的微生物呼吸途径，对铁（Fe）、碳（C）、硫等元素的生物地球化学循环具有深远影响。近年来研究发现，在特定环境条件下的土壤中，代谢活跃的古菌数量远超细菌，在碳、氮循环中发挥着不可忽视的作用。与细菌相比，异化Fe(III)还原古菌的研究起步较晚，但已有研究表明，它们可通过直接或间接的电子传递途径利用Fe(III)（氢）氧化物作为终端电子受体，实现厌氧呼吸。本文探讨了异化Fe(III)还原古菌的种类及其独特的胞外电子传递机制，其中，直接电子传递主要依赖多血红素c型细胞色素，也可能涉及古菌特有的钼蝶呤氧化还原酶、异二硫还原酶和甲烷吩嗪等关键组分；间接途径则可能通过分泌未知的电子穿梭体或利用外源性电子穿梭体实现。不同类群如嗜热古菌、产甲烷古菌与厌氧甲烷氧化古菌在底物利用、电子受体适应性及环境分布上呈现显著差异，反映了其电子传递系统的多样性与进化独特性。未来研究亟需发展高效的古菌遗传操作体系，筛选遗传学上易操作的模式菌株，并借助宏基因组学发掘未培养的Fe(III)还原古菌新类群，以揭示其电子传递途径的分子机制及生态功能。这对于量化古菌在全球Fe-C循环中的生态效应、理解土壤养分调控作用有重要意义。
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从根际生命共同体调控到绿色智能肥料——根系分泌物驱动的线虫病害绿色防控产品创新与应用
DOI: 10.11766/trxb202509020434
摘要：
根际生命共同体可通过植物-微生物-土壤互作的级联反应提升养分利用效率和消减土传病害，从而维持土壤-植物系统健康。基于该理论研发靶向调控根际过程的绿色智能肥料，是实现农业可持续发展的重要突破。面对该挑战，本文聚焦线虫病害造成的农业损失及化学防治带来的生态环境问题，从根际生命共同体的全新视角出发，系统探讨由根系分泌物驱动的土传病害绿色防控新途径。首先，文章阐述了根际生命共同体的理论内涵，重点论述了根系分泌物在塑造根际微生物群落、介导多物种协同互作及维持土壤-植物健康中的核心驱动作用。在此基础上，系统阐明了植物源功能活性物质招募有益微生物及靶向抑制植物寄生线虫的分子生理机制。最后，进一步探讨了将这些前沿的生物学原理向绿色智能肥料转化的技术构想、产品研发和效果验证，并展望了该领域未来的重点研究方向，从而为以根际生命共同体理论为依据实现绿色智能肥料产品的研发提供了切实可行的范例，更为农业绿色可持续发展和粮食安全提供了创新的理论和技术依据。
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盐碱化程度对外源有机碳在土壤团聚体中固存的影响
赵丽霞, 程 坤, 卞 清, 祝玲月, 郑 杰, 王晓玥, 蒋瑀霁
DOI: 10.11766/trxb202511060529
摘要：
盐碱地固碳潜力巨大，且秸秆添加对微生物介导的盐碱地土壤有机碳（SOC）固存具有重要影响。为探讨不同盐碱化程度对秸秆碳在团聚体中固存的影响，以苏打盐碱土为研究对象，通过90天的室内培养实验，采用13C连续标记结合氨基糖生物标志物技术，研究不同盐碱土团聚体中秸秆碳含量及其在团聚体中的分配、微生物残体碳含量与秸秆碳和微生物残体碳对土壤有机碳的贡献。结果表明：（1）从团聚体尺度上来看，秸秆碳主要被分配在2~0.25 mm团聚体，其含量显著高于其他粒级，而在>2 mm团聚体中分配含量最低。盐碱胁迫显著增加了>2 mm和<0.25 mm团聚体中秸秆碳分配含量，但降低了2~0.25 mm团聚体中秸秆碳分配含量。（2）盐碱土中微生物残体碳以真菌主导的真菌残体碳为主，其占比可达84.74%~95.29%。在团聚体尺度，13C-真菌和细菌残体碳含量在<0.25 mm团聚体中显著高于>2 mm和2~0.25 mm团聚体，但13C-真菌残体碳与13C-细菌残体碳比值在>2 mm团聚体中最大。盐碱胁迫显著增加了13C-真菌残体碳含量和13C-真菌残体碳与13C-细菌残体碳比值，但降低了13C-细菌残体碳含量。（3）秸秆碳对SOC的贡献和13C-微生物残体碳对13C-SOC的贡献均随着团聚体粒径的减小而增加，盐碱化程度增大显著增加了各粒级团聚体中秸秆碳对SOC的贡献率和2~0.25 mm和<0.25 mm团聚体中13C-真菌残体碳和13C-微生物残体碳对13C-SOC的贡献率，但显著降低>2 mm团聚体中13C-微生物残体碳对13C-SOC的贡献率和各粒级团聚体中13C-细菌残体碳对13C-SOC的贡献率。研究明确了秸秆碳在盐碱土团聚体中固存的微生物机制，为盐碱地通过秸秆还田措施调控土壤有机碳固存过程具有理论指导意义。
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荒漠草原土壤微生物多样性及其与环境因子对地上生物量的影响
杨壹, 李燕, 孙继斌, 邱开阳, 王国会, 郑翔, 海旭莹, 薛斌, 郭艳菊, 马玉龙, 谢应忠
DOI: 10.11766/trxb202505230236
摘要：
摘 要：植物–土壤微生物相互作用是维持草地生态系统功能与稳定性的基础。阐明植物生物量与土壤微生物多样性的关系及其环境响应特征，对于理解生态系统的维持机制及预测其未来变化趋势至关重要。然而，当前研究多聚焦于非根际土壤微生物，整合非根际与根际土壤微生物以解析其对植物生物量的影响及相对重要性的研究仍较为缺乏。以贺兰山东麓荒漠草原为研究对象，分析不同植物群落非根际土壤及其优势植物根际微生物群落特征，揭示生物和非生物因子综合作用下土壤微生物对植物地上生物量（AGB）的驱动作用。结果表明：1）非根际与根际土壤间微生物alpha多样性无显著差异（P > 0.05），而beta多样性具有显著差异（P < 0.05）；所有优势植物根际土壤细菌（除短花针茅Stipa breviflora外）、真菌绝对丰度均高于其非根际土壤；随机性过程主导非根际、根际土壤微生物群落组装。2）AGB与生物因子植物多样性、非根际土壤真菌Faith系统发育多样性，及非生物因子根围土壤pH和全氮含量呈显著正相关（P < 0.05），而与年平均温度、土壤含水量、非根际土壤有效磷含量呈显著负相关（P < 0.05）。3）植物多样性是解释AGB变异的最主要因子，其解释方差占比41.5%，土壤理化性质则次之。4）与根际微生物相比，非根际土壤微生物多样性是连接环境因子与AGB的关键中介，气候因子和土壤理化性质对AGB的影响主要通过该中介路径间接产生。综上，植物和非根际土壤微生物多样性是维持荒漠草原生态系统AGB的关键生物调节因子，而它们的作用又受到气候因子和土壤理化性质的调控。
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松嫩平原北部典型黑土区耕地土壤酸度特征及其主控因素
DOI: 10.11766/trxb202509040439
摘要：
松嫩平原北部典型黑土区土壤酸化问题突出，制约区域农业可持续发展。探究松嫩平原北部典型黑土区耕地土壤pH和交换性酸度特征及其影响因素，为土壤酸化分区分类调控施策提供科学依据。本研究以黑龙江省北安市和五大连池市耕地表层土壤（0~20 cm）为对象，采集了119个样点的土壤样品，测定了土壤酸度及其相关土壤性质，收集整理了相关环境和人为因素数据，运用皮尔逊相关性分析和随机森林模型，结合土壤酸碱缓冲理论，探究了影响土壤pH和土壤交换性酸（土壤交换性H+和交换性Al3+）含量空间变异的主控因素。研究发现，该研究区耕地表层土壤以强酸性和酸性土壤为主，土壤pH空间变异性低，而土壤交换性酸含量空间变异性高。暗棕壤、黑土、沼泽土和草甸土间土壤pH和交换性酸含量均无显著差异。皮尔逊相关性分析表明，土壤pH与交换性Ca2+、Mg2+含量、黏粒含量和年均温呈极显著正相关，与土壤有机质含量、粉粒含量、铝饱和度、年均降水量和高程呈极显著负相关；土壤交换性H+和Al3+含量均与土壤有机质含量、粉粒含量、铝饱和度、年均降水量和高程呈极显著正相关，与交换性Ca2+、Mg2+含量、黏粒含量和年均温呈极显著负相关。随机森林模型显示，15种影响因素对土壤pH和交换性酸空间变异的解释度分别为83.69%和70.51%，其中土壤因素对土壤pH和交换性酸的空间变异贡献最大（65.67%、55.10%），年均降水量等环境因素次之（17.90%、13.87%），人为因素对土壤pH和交换性酸的空间变异贡献微弱（0.12%、1.55%）。松嫩平原北部典型黑土区土壤高盐基饱和度和较多的长石矿物使土壤具有较高的酸缓冲能力，这与典型红壤区土壤存在明显差异，土壤酸度空间变异的主控因素为土壤交换性盐基离子（Ca²⁺和Mg²⁺）含量、铝饱和度和年均降水量。
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秸秆颗粒化还田的研究进展
DOI: 10.11766/trxb202510100492
摘要：
秸秆还田是中国现代农业土壤培肥的永恒难题与主题。针对传统秸秆还田方式存在的秸秆腐解慢、有机质提升难、减产风险大等典型不足，团队历时14年提出并研发了秸秆颗粒化还田技术，为我国节约集约用地提供全新解决方案。综述秸秆颗粒化还田研究进展，旨在为其高质量发展提供理论支撑和技术参考。本文首先回顾了秸秆颗粒化还田概念的提出——将秸秆二次粉碎并挤压成粒，同步解决秸秆腐解和还田难题；然后，基于实践总结其还田量大幅提高、土壤有机碳快速提升、作物产量稳定增加等十大优势，提出了三个科学问题——促腐过程机制、碳周转机理和增碳阈值，并展望了秸秆颗粒化还田在集约农业、有机农业、中低产田和后备耕地中的应用潜力；最后，针对其大范围且规模化应用短板，提出两项保障措施——秸秆粉碎造粒一体机的优化与推广、秸秆颗粒交易平台的建立与发展。总之，秸秆颗粒化还田可实现土壤肥力与作物产量的同步提升，助力国家实现“两藏”战略和“双碳”目标。
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褐土区典型县域农田全氮和氮素利用率的时空变化
DOI: 10.11766/trxb202504130178
摘要：
摘要：优化农田氮素管理水平是实现减肥增效战略和农业绿色发展的重要举措，探明褐土区典型县域近四十年来农田全氮（TN）和氮素利用率（NUE）的时空变化特征，可为提升褐土区农田氮素管理水平提供科学依据。基于山西省寿阳县1983、2010、2023年农田土壤性质（土壤养分等）和1980—2023年农业生产统计数据（种植面积、作物产量、施肥类型及用量、家畜养殖量等），运用经典统计学、地统计学等方法分析土壤全氮时空演变特征，采用氮平衡模型计算农田NUE及氮盈余，利用随机森林等方法探究土壤全氮变化的主要影响因素。结果表明：1983—2023年寿阳县农田土壤全氮含量由0.66 g·kg-1上升至1.02 g·kg-1，其中平头镇、尹灵芝镇以及朝阳镇东部土壤全氮含量提升显著。40年间，寿阳县农田NUE呈先降低后升高的变化趋势，由48.63%（1980s）下降到33.08%（2000s），之后在2010s上升到43.75%。空间上，1980s—2000s寿阳县各区域的农田NUE无显著差异；2010s时期北部（45.52%）的NUE显著高于中部（36.84%）和南部（36.80%）。随机森林结果表明，土壤有机碳和施氮量是影响寿阳县农田土壤全氮变化的关键因子，二者对农田土壤全氮含量变化影响的相对重要性分别为33.95%和10.57%。当前寿阳县农田NUE与氮盈余量分别为45.78%和97.2 kg·hm-2，未达到最佳氮素管理水平。其中，北部NUE相对较高且氮盈余量较大，南部的景尚乡与西洛镇NUE偏低且氮盈余量较高。总体而言，40年来寿阳县农田氮素管理水平有所提升，但仍未达到最佳状态。建议寿阳县全域尤其是北部地区的解愁乡、中部地区的朝阳镇及南部的景尚乡和西洛镇，需要注意氮肥合理施用，进一步提高农田NUE并降低氮盈余，以期达到最佳农田氮素管理水平。
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不同肥料施用下蚯蚓对土壤氮素利用及损失的影响
程依涵, 欧阳逸, 赵家欣, 裴祥宇, 张琳, 鲁耀雄, 伍玉鹏
DOI: 10.11766/trxb202503290146
摘要：
施用有机肥相比化肥可显著增加土壤中的蚯蚓密度，但不同肥料施用下蚯蚓活动如何影响土壤氮素去向仍不清楚。通过盆栽试验，探究化肥（尿素）和有机肥（堆肥）施用下蚯蚓活动对土壤氮素利用、损失及氮转化过程的影响。结果显示，蚯蚓显著增加植物鲜重和植物吸氮量，在化肥施用时分别增加12.14%和15.24%，在有机肥施用时分别增加18.38%和37.28%。蚯蚓显著增加土壤累积N2O排放量，但仅在化肥施用时显著增加土壤累积氨挥发量。蚯蚓对土壤氮淋溶损失量无显著影响。总体上，蚯蚓在化肥施用下增加了6.31 mg·pot-1的氮素损失，而在有机肥施用下增加了1.69 mg·pot-1的氮素损失。进一步计算总氮素植物利用量与总氮素损失量的比值，发现化肥施用时蚯蚓并未显著影响该比值，而有机肥施用时蚯蚓显著增加了该比值。土壤氮初级转化速率模型显示，相比施用化肥，蚯蚓在施用有机肥时影响更多的氮素转化过程，显著提高了土壤氮素总初级矿化速率。综上，无论何种肥料施用，蚯蚓均发挥了促进植物氮素利用与增加氮损失的双重作用，但从二者的比值上看，有机肥施用更有助于发挥蚯蚓在土壤氮循环中的有益效果。
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有机肥配施生物硝化抑制剂对旱作土壤硝化及氧化亚氮排放的影响
郭琪睿, 张英华, 陈美淇, 刘子涵, 景航, 王敬, Ahmed S. Elrys, 蔡祖聪, 程谊
DOI: 10.11766/trxb202505210232
摘要：
添加生物硝化抑制剂是抑制农田土壤硝化速率和温室气体氧化亚氮（N?O）排放的有效措施，但在有机肥施用下其效果与作用机理尚不清楚。为此，以农田旱作红壤和黑土为研究对象，采用微宇宙好氧培养实验，设置两种有机肥施用水平（鸡粪，N 0和100 mg·kg-1 soil）与三种生物硝化抑制剂添加量（1,9-癸二醇，0、1000和2000 mg·kg-1 soil），测定培养期间无机氮浓度和N?O排放量；同步采用实时荧光定量PCR技术，分析培养结束后氮转化过程微生物基因丰度。结果表明：不论有机肥施用与否，添加低、高浓度的1,9-癸二醇均显著抑制两种土壤的净硝化速率（P<0.05），硝化抑制率随添加量的增加而增加。在有机肥施用下，添加高浓度的1,9-癸二醇使黑土净硝化速率降低79%，甚至使红壤的净硝化速率由正转为负。与硝化相反，不论有机肥施用与否，添加低、高浓度的1,9-癸二醇均显著刺激两种土壤的N2O排放（P<0.05），且仅在黑土中，刺激程度随添加量的增加而增加。在红壤中，不论有机肥施用与否，添加1,9-癸二醇显著降低氨氧化古菌（AOA）和氨氧化细菌（AOB）amoA基因丰度（P<0.05），且降低程度随添加量的增加而增加，而黑土中的降低效果则显著弱于红壤。不论有机肥施用与否，仅在红壤中添加高浓度1,9-癸二醇才可显著降低典型反硝化微生物基因丰度。偏最小二乘回归分析表明，有机肥配施生物硝化抑制剂下，净矿化速率、AOA和AOB amoA基因丰度是影响净硝化速率的关键因子，而净硝化和净矿化速率是影响N?O排放的关键因子；净硝化速率与N?O排放量呈显著负相关（P<0.05），这表明反硝化而不是硝化是N?O排放的关键途径。综上，有机肥配施生物硝化抑制剂可显著降低红壤与黑土的硝化速率，但刺激N?O排放。因此，在旱作农田中应用生物硝化抑制剂时，应合理选择其种类与用量，以避免其在抑制硝化的同时刺激N?O排放。
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释光测年技术量化土壤扰动研究：原理与进展
DOI: 10.11766/trxb202508180402
摘要：
土壤扰动是普遍存在的地表动态过程,对土壤发育、养分与污染物迁移、土壤侵蚀及地貌演化均具有深刻影响。传统研究土壤扰动的方法主要依赖于野外观测、形态学分析或短周期放射性核素的空间分布特征。这些方法虽能提供有效信息,但操作繁琐,且定量研究仅适用于短时间尺度(近百年以来)。释光测年技术是第四纪研究中常用的测年手段,可用于确定矿物颗粒最后一次暴露于光照的时间。近年来,随着技术(尤其是单颗粒释光测年技术)的发展,其在量化近现代至千年尺度的土壤扰动方面逐渐展现出独特优势。本文从释光测年技术的基本原理出发,重点阐述其量化土壤扰动的方法体系,系统总结该技术在土壤发育过程解析、土壤生物扰动历史重建以及土壤侵蚀–地貌演化研究中的最新应用进展。最后,本文探讨该技术的优势与局限性,旨在向土壤学界展示这一第四纪测年技术在解决土壤学问题中的应用潜力,进而推动学科交叉创新。
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降水变化对高寒草甸土壤微生物生物量及其化学计量比的影响
DOI: 10.11766/trxb202504070161
摘要：
为揭示高寒草甸土壤微生物生物量及其化学计量比对降水变化的响应机制，本研究在四川省红原县高寒草甸开展模拟降水变化野外控制试验，设置降水量减少90%（0.1P）、减少50%（0.5P）、减少30%（0.7P）、对照（1P）及增加50%（1.5P）5个处理，测定土壤微生物生物量碳（MBC）、氮（MBN）、磷（MBP）含量及土壤理化性质指标。结果表明：1）土壤MBC和MBN随降水量的增加而增加，而土壤MBP对降水变化的响应不明显；2）土壤MBC∶MBN和MBC∶MBP也随降水量的增加而增加，但降水变化对MBN∶MBP影响不明显；3）相关分析结果显示，土壤MBC、MBN和MBP与土壤含水量（SWC）呈显著正相关，MBC和MBN与NO3−-N呈显著正相关，与DOC呈显著负相关，MBC∶MBP和MBN∶MBP与土壤C∶N呈显著正相关；4）多元线性回归分析结果显示，SWC、DOC、TP、土壤C∶N和N∶P分别对土壤微生物生物量及其化学计量比具有显著效应。综上，土壤水分与土壤养分协同驱动降水变化下高寒草甸土壤微生物生物量及其化学计量比的动态响应。研究成果为气候变化背景下高寒生态系统管理提供了微生物学视角的理论依据。
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滨海湿地好氧甲烷氧化菌群落结构及其环境驱动因素
DOI: 10.11766/trxb202503280141
摘要：
本研究探讨了中国东南沿海滨海湿地好氧甲烷氧化菌的群落结构特征及其主控环境因子。采集上海、福州、厦门、东莞四个滨海湿地的沉积物样品，通过甲烷氧化速率测定、理化性质分析，利用16S rRNA扩增子解析群落结构，结合冗余分析，评估温度、降水量和盐度等环境因子对群落分布的影响。结果表明：在甲烷氧化速率方面，各湿地沉积物存在显著差异，福州最高（0.11 mmol·L-1·d-1），东莞最低（0.058 mmol·L-1·d-1）；在群落组成方面，各湿地的群落结构组成也存在明显差异，上海和厦门站点以Methylomicrobium为优势类群，福州和东莞站点以Methylobacter和Methylocystis为主；冗余分析显示，温度、含水率和盐度是塑造甲烷氧化菌群落结构的关键因素，其中温度与Methylobacter丰度呈显著正相关，盐度与Methylocystis丰度呈显著负相关。滨海湿地好氧甲烷氧化菌的群落结构和代谢活性受到多重环境因子的调控，不同区域的差异主要源于功能菌群对局部环境的适应性响应。本研究揭示了滨海湿地好氧甲烷氧化菌群落的空间异质性和驱动机制，为理解湿地碳循环过程提供了理论支持。
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基于最小数据集的旱区农田土壤健康评价
DOI: 10.11766/trxb202509010431
摘要：
土壤健康评价是农田可持续管理的重要技术手段，然而，现有土壤健康评价体系常面临指标冗余和成本高昂的挑战。本研究旨在构建适用于黄土高原半干旱区农田的低成本、高效土壤健康评价最小数据集（MDS），并验证其科学性和适用性。以山西省五寨县旱区农田为研究对象，采集100个土壤样品并测定23项物理、化学和生物学指标。综合运用主成分分析、Norm值计算及Pearson相关分析筛选MDS，并结合土壤健康指数（SHI）法进行综合评价。结果表明，MDS筛选出土壤容重、全氮、脲酶、纤维二糖水解酶、细菌和真菌Shannon指数6项关键指标，MDS可解释全数据集（TDS）土壤指标的82.47%，其中生物指标占比三分之二，强调了其在旱区土壤健康评价中的重要性。基于MDS和TDS计算的SHI在非线性与线性评分函数下均呈显著正相关（P<0.001），证实MDS可有效替代TDS进行该区域土壤健康评价。通过作物产量验证，非线性评分函数MDS（r= 0.7）的拟合效果优于线性评分函数（r=0.64），表明其在该地区更具适用性。研究区农田土壤健康指数平均值为0.49，整体处于中等水平，且空间分布呈现北低南高的趋势，主要受北部黄土易蚀性和干旱气候的影响。本研究揭示了微生物多样性指标在旱区土壤健康评价中的关键作用，建议未来加强微生物功能参数在评价体系中的应用，以期更高效地预测旱区农田土壤健康水平。
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生物培肥对玉米光合碳分配特征及其生产力的影响*
龚永琪, 樊聪聪, 殷畅, 朱国繁, 赵丽霞, 沈仁芳, 王晓玥, 蒋瑀霁
DOI: 10.11766/trxb202503060105
摘要：
为探讨不同生物培肥对玉米光合碳分配及玉米生物量的影响，基于中国科学院红壤生态实验站生物培肥田间定位试验，选择其中4个处理：① 施加化肥+有机肥处理（FO）、② 施加化肥+有机肥+菌剂处理（FOP）、③ 施加化肥+有机肥+线虫处理（FON）、④ 施加化肥+有机肥+菌剂+线虫处理（FOPN），采集土壤样品并开展13C脉冲标记盆栽试验，研究不同处理下玉米-土壤系统中光合碳的分配。13C脉冲标记结果表明，FOPN处理较FO显著提升了地上和地下部光合碳的总量，并且地上部光合碳的提升更为显著，降低了光合碳地下-地上部分配比。同时，不同处理中玉米地上、地下部生物量的趋势与光合碳分配的趋势相似。各生物培肥处理也显著增加了土壤全量和速效养分、线虫总量并改变线虫群落组成，其中FOPN处理最为显著。随机森林分析和结构方程模型共同揭示：生物培肥通过提高线虫总量并改变线虫群落组成，提高养分有效性，增加地上部光合碳含量分配，从而提高玉米地上部生物量。本研究明确了线虫群落对玉米生产力的影响机制，对红壤生物培肥技术具有重要的理论指导意义。
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不同径级根系根际土壤净氮转化对氮沉降的差异化响应*
DOI: 10.11766/trxb202503200125
摘要：
受根系影响，根际土壤养分含量丰富且微生物生化作用活跃，其氮素循环过程显著快于非根际土壤。然而，不同径级根系根际土壤氮素转化特征是否存在差异目前尚不明晰，其对氮沉降的响应是否显著亦不甚明确。本研究以黄土高原油松3个径级根系（极细细根，0～0.5 mm；中等细根，＞0.5～1.0 mm；较粗细根，＞1.0～2.0 mm）根际土壤为对象，建立4个长期模拟氮沉降水平（N 0、3、6、9 g·m-2·a-1）小区，通过室内培养实验研究土壤净氮矿化、净硝化速率特征，以及对氮沉降的响应。结果发现：1）不同径级根系根际土壤净氮转化速率差异显著（P<0.05），极细细根根际土壤净氮转化速率最快（平均净氮矿化速率2.16 mg·kg-1·d-1、平均净硝化速率6.67 mg·kg-1·d-1）。2）根际土壤净氮矿化与净硝化速率随氮添加水平提高先减慢后加快，在氮沉降6 g·m-2·a-1或9 g·m-2·a-1处理中有最大值，而非根际土壤净氮转化速率在氮添加处理下显著降低（P<0.05）。极细细根根际土壤净氮转化速率对氮添加的响应比较粗细根根际土壤和非根际土壤更明显。3）相关性分析及结构方程模型表明，低氮对净氮转化速率的抑制与土壤铵态氮含量显著相关，高氮的促进与土壤碳氮比显著相关。本研究表明，氮沉降能够改变根际土壤氮转化过程，且不同径级根系根际土壤的变化存在明显差异，加强植物根际土壤氮转化过程研究有助于细化根际效应和森林土壤氮循环评估。
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稻田根际与非根际亚硝酸盐型厌氧甲烷氧化过程研究
DOI: 10.11766/trxb202503250136
摘要：
稻田是重要的人为甲烷排放源，厌氧甲烷氧化（Anaerobic oxidation of methane, AOM）是减少稻田甲烷排放的重要途径。氮肥施用使得亚硝酸盐成为稻田AOM过程的主要电子受体，然而有关根际土亚硝酸盐型AOM活性大小和功能微生物群落特征尚不清楚。本研究通过室内泥浆培养结合13CH4稳定性同位素示踪技术、定量PCR和高通量测序技术，系统探究不同施肥处理下（CF：无机肥，OF：有机肥配施无机肥，SF：秸秆还田配施无机肥）稻田根际土和不同深度非根际土（0~10、10~20和20~30 cm）亚硝酸盐型AOM活性、NC10细菌基因丰度及群落结构特征。结果表明，根际土亚硝酸盐型AOM活性为1.03~2.42 nmol·g-1·d-1，显著高于0~10、10~20和20~30 cm非根际土AOM活性，pH、有机碳和亚硝态氮含量是影响AOM活性的主要环境因子。并且，根际土和0~10 cm 非根际土NC10细菌基因丰度（4.49×106~2.37×107 copies·g-1）显著高于10~20和20~30 cm 非根际土（1.31×106~1.25×107 copies·g-1）。此外，高通量测序发现NC10细菌群落结构在根际土和非根际土之间表现出显著差异，土壤含水量、pH以及硝态氮含量是影响NC10细菌群落结构的主要环境因子。研究结果揭示了不同施肥处理下稻田根际土和非根际土亚硝酸盐型AOM活性及微生物群落结构差异，表明根际是亚硝酸盐型AOM的活性热区，该发现有助于深入理解稻田AOM过程，为稻田甲烷减排提供理论依据。
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土壤强还原处理防控番茄青枯病的微生物多界互作机制
徐淑楠, 谢祎, 卢芝钰, 李瑞敏, 闫元元, 任轶, 周杏, 蔡祖聪, 黄新琦
DOI: 10.11766/trxb202506070264
摘要：
土壤微生物群落相互关系在维持植物健康中发挥重要作用。作为一种高效防控作物土传病害的生态调控措施，土壤强还原处理（Reductive soil disinfestation, RSD）对土壤微生物群落相互关系的影响及其对植物病害防控效果的贡献仍不清晰。本研究基于两处田间试验，系统研究RSD对土壤细菌、真菌和原生生物群落界内和跨界互作的影响，以及群落互作与番茄生长之间的关联。结果表明：较对照相比，RSD处理后番茄青枯病发生率显著下降90.2%，存活植物株高和番茄产量分别提高13.5%和57.4%。RSD处理后土壤细菌和真菌群落多样性指数显著下降，且细菌、真菌和原生生物群落结构均发生显著变化。RSD处理富集的微生物类群包括细菌Proteobacteria和Acidobacteria、真菌Ascomycota和Mortierellomycota、原生生物Rhizaria和Archaeplastida。RSD处理后土壤细菌、原生生物以及跨界群落总内聚力显著提升。相关性分析结果表明，相较于群落多样性和组成结构，细菌、细菌-真菌以及细菌-真菌-原生生物群落总内聚力与植物发病率、株高和产量表现出更强和更稳定的联系，与番茄发病率呈显著负相关，与产量和株高呈显著正相关。本研究强调了细菌及跨界群落互作在决定植物生长方面的重要作用，并为RSD处理的抑病机制提供了新的认识。
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生态集约化提升农田土壤多功能性的研究进展
DOI: 10.11766/trxb202505040204
摘要：
在全球粮食需求持续增长与气候变化加剧的双重压力下，人类比以往任何时候都更加依赖土壤所提供的多种生态功能。然而，传统集约化农业过度追求粮食产量，长期“重种轻养”，导致生物多样性丧失、土壤退化及环境污染等一系列生态问题。生态集约化农业以“基于自然的解决方案”为核心，强调生产与生态功能的协调发展，旨在以最小的环境代价提升土壤多功能性，推动农业向绿色生产模式转型。本文系统阐述了生态集约化提升土壤多功能性的内在机制，并解析了典型管理措施（保护性耕作、多样化种植、有机物料施用及有益生物介入）对土壤多功能性的调控路径。基于研究现状，总结了当前面临的主要挑战，包括土壤多功能性评价体系尚不完善，功能协同与权衡关系研究不足，以及多措施协同作用机制认识有限，并提出应对策略。最后，本文展望了未来的研究方向，强调需在时空维度上构建动态化、多尺度的土壤多功能性研究框架；深化机制解析，推动理论与方法创新；推进多措并举和“因地制宜、因时制宜”的区域适应性管理策略。通过科学研究与实践应用的互相促进，生态集约化有望实现农业生产与生态功能的双重提升，为农业可持续发展提供坚实支撑。
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基于地球关键带理论的耕地土壤安全评价——以黑龙江绥化市为例
DOI: 10.11766/trxb202503250139
摘要：
东北黑土区是中国重要的商品粮生产基地，确保东北黑土区的土壤安全是保障国家粮食供应与促进资源永续利用的前提。然而，现有评价体系缺乏对地球关键带多圈层互动机制方面的整合，难以量化自然基底与人类活动的协同效应，制约了东北黑土区耕地资源可持续利用的系统性决策。本研究聚焦黑土典型区域绥化市，以地球关键带理论为指导，构建了“状态（C1）-性能（C2）-资本（C3）-关联性（C4）”四维评价体系，从土壤物理、化学、生物性质等方面选取17项指标（如黑土层厚度、阳离子交换量、土壤有机质含量等），刻画绥化市耕地土壤安全格局，并结合随机森林模型揭示地球关键带要素对土壤安全的影响机制。结果表明：（1）C1状态分值呈现东北高西南低的空间分异特征；C2分值整体较高；C3资本分值的空间特征与C1相反，呈现出东北低西南高的空间分异特征；C4在空间上没有明显的规律。（2）土壤安全综合分值为54.3～88.4（平均值77.7），84.9%的耕地处于中度安全及以上水平，较高安全度区域（56.5%）集中于北林区、安达市和海伦市，临界及不安全区域（15.1%）主要分布于庆安县和明水县。（3）17项指标的平均均方误差增加值（%IncMSE）为1.3%，黑土层厚度和土壤有机碳含量的%IncMSE分别为10.7%和3.7%，特征重要性远超其他指标。综上，文章基于地球关键带圈层互动理论所构建的四维评价体系可量化自然基底与人类活动的相互作用，阐明黑土区土壤安全的地球关键带圈层响应机制，为黑土区耕地资源的可持续管理提供了系统性决策工具。
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东北黑土区硅粉富集层的空间分异与影响因素——以辽宁省为例
DOI: 10.11766/trxb202503210129
摘要：
在中国东北黑土区，硅粉富集层显著影响土壤物理特性，阻碍植物根系穿透和水分运移，加剧坡地侵蚀。以辽宁省为典型区域，整合野外调查采样与全国第二次土壤普查数据共333个土壤剖面样本，运用机器学习量化硅粉富集层空间分布及特性。结果表明，硅粉富集层主要分布于辽宁省的沈阳、铁岭、抚顺、本溪、丹东及朝阳等地，总面积约4 261 km2，模型预测精度达0.42。其特性表现为：辽宁中部阶地丘陵区硅粉积累深厚，东部山地区较浅。二氧化硅新生体丰度和密度中部高四周低（丰度为6.66%～27.35%、密度为132.70～611.94 g·dm-3），硅粉富集层的出现深度在辽宁中部和北部较深（21.06～74.06 cm），厚度在辽宁东部较薄（31.78～97.71 cm）。年均地温、相对湿度和降水量显著影响硅粉富集层分布。沈阳东部因地下水活动频繁、气候相对温暖湿润，硅粉富集层深厚；抚顺等山地地区受地下水影响有限，地势较高，受生物富集作用和降水量影响较大，硅的淋溶量小，且淋溶和沉积的深度浅薄，因而硅粉富集层浅薄。本研究为理解硅粉富集层的空间分布及其影响因素提供了科学依据，并为制定有效的土壤改良策略提供了指导。
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农田黑土自然恢复过程中土壤有机碳及其组分的变化特征
DOI: 10.11766/trxb202503140117
摘要：
农田恢复为自然草地的过程能够显著提高土壤有机碳（SOC）含量。为探究植被恢复过程中黑土SOC的变化规律，基于19年的长期定位试验，研究农田黑土恢复为草原化草甸植被过程中SOC数量及其组分随时间的动态变化，并与农田（CL）和无植被覆盖的裸地（BL）进行对比分析。结果表明：（1）与初始土壤相比，自然恢复草地（GL）使表层（0~20 cm）SOC含量显著增加了26.19%，年均增长率为1.38%（0.41g·kg-1·a-1），而BL处理的SOC含量显著降低了7.99%，CL处理则无显著变化；（2）从整个0~100 cm土层来看，GL不仅提升了表层SOC含量，还显著增加了20~60 cm土层的SOC含量，其中0~20、20~40和40~60 cm土层的增幅分别为26.19%、12.08%和8.70%，而CL和BL处理对20 cm以下土层的SOC含量无显著影响；（3）与初始土壤相比，GL处理使土壤游离态轻组碳（fLFC）、闭蓄态轻组碳（oLFC）和重组碳（HFC）含量分别增加了199.45%、112.83%和12.00%，同时提升了fLFC和oLFC两个活性组分的比例，降低了HFC的比例；（4）从腐殖质组分来看，GL处理使土壤富里酸（FA）、胡敏酸（HA）和胡敏素（HM）含量分别增加了74.82%、29.69%和11.46%，并降低了胡敏酸与富里酸比值（HA/FA），表明土壤有机质的腐质化程度有所下降。综上所述，农田长期恢复能够有效提升黑土有机碳含量，并促进活性SOC组分的积累。
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青藏高原色季拉山土壤元素地球化学特征及化学风化强度研究
张 楚, 杨金玲, 杨飞, 叶明亮, 谷 俊, 陈雅敏, 张甘霖
DOI: 10.11766/trxb202503130113
摘要：
为揭示青藏高原南部山地土壤的风化强度和元素地球化学特征，选择位于林芝地区的色季拉山作为研究区，在不同景观-海拔选取15个典型土壤剖面，分析了土壤元素地球化学特征并估算了不同土层的风化强度。结果表明：色季拉山土壤受高寒气候影响，总体而言发育程度较弱，土壤类型以寒冻雏形土为主；土壤矿物以原生矿物为主，次生矿物含量很低；化学蚀变指数（CIA）介于47～62之间，绝大部分土壤处于弱风化状态，降水量、海拔、坡度、母质等成土因素对土壤化学风化影响的差异不明显，揭示寒性土壤温度状况是本区域土壤化学风化和土壤发育的限制性因子。土壤剖面的风化强度指标（CIA、风化淋溶系数ba、帕克风化指数WIP）自表层向下具有不同的分布模式，主要受风力、重力、径流等外营力引起的搬运、堆积作用影响，化学风化对成土作用影响较小。高山环境控制着土壤的整体发育，从而削弱了其他成土因素产生的差异。本研究结果可为理解青藏高原土壤发生演变以及土壤制图提供理论依据，为高原山地生态系统管理提供土壤学的依据。
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土壤温度预报方程研究进展
DOI: 10.11766/trxb202210220581
摘要：
土壤温度（尤其是地表温度）是陆地和大气之间相互作用中关键的物理量，在地球系统中扮演了十分重要的角色。土壤温度预报技术一直是陆面模式、数值天气预报和气候预测中核心科学问题。本文系统回顾了土壤温度预报方程的研究进展，从经典的热传导方程到考虑了土壤水分垂直运动物理过程的热传导-对流方程，从用单一正弦波逼近到用傅里叶级数逼近地表温度日变化，从假设对流参数无日变化为常数到考虑其日变化，着重概述了土壤热传导-对流方程的创建、改进及求解。最后，本文对热传导-对流方程在地表能量平衡、土壤水分垂直运动、水通量和地震、冻土热传输研究中的应用进行了回顾。同时指出，全相态的土壤水和植物根系对热传导-对流方程的影响是土壤温度预报方程未来的研究方向。
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基于机器学习与地统计学融合的山地丘陵区土壤厚度预测
DOI: 10.11766/trxb202512200605
摘要：
土壤厚度是表征土壤资源状况的关键属性，其准确的空间预测对理解土壤资源分布具有重要意义。针对传统预测模型在丘陵山区普适性差、纯机器学习模型忽略土壤空间自相关性的问题，以渝西山地丘陵区为研究对象，基于117个土壤剖面实测数据和38个环境协变量，系统对比了多元线性回归（MLR）、随机森林（RF）、极限梯度提升（XGBoost）三种基准模型与随机森林残差克里格（RFRK）混合模型的土壤厚度预测精度。采用方差膨胀因子（VIF）、Boruta算法和递归特征消除（RFE）进行多阶段变量筛选，从38个环境协变量中确定了7个核心变量。结果表明：（1）集水区总面积（TCA）、河网基准（CNBL）、土壤增强指数2（SER2）、河网距离（CND）、土壤增强指数1（SER1）、坡向（ASP）和坡度（SLP）是控制研究区土壤厚度空间分异的主导因素；（2）RFRK模型预测精度最高（决定系数R2=0.68，林氏一致性相关系数LCCC=0.79，平均绝对误差MAE=14.59 cm，均方根误差RMSE=19.86 cm），显著优于三种基准模型。与性能最优的基准模型RF相比，RFRK模型的R2提升了9.7%，MAE降低了12.3%，RMSE降低了6.2%。综上，融合机器学习与地统计学的RFRK混合模型能更精确地刻画复杂地形区土壤厚度的空间格局，可为区域尺度土壤资源评价与管理提供技术支撑。
期刊介绍
主管单位： 中国科学院
主办单位：中国土壤学会
主编：徐仁扣
地址：南京市江宁区麒麟街道创优路298号
邮政编码：211135
电话：025-86881237
邮箱：actapedo@issas.ac.cn
国际统一刊号：0564-3929
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