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碱性土壤小麦高累积镉的机制与阻控策略探讨
高岩，樊广萍，李云涛，史高玲，童非，李江叶，陈未，葛成浩，周东美
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。
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海南热带农田土壤氮素循环研究进展与展望
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。
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土壤管道侵蚀研究进展与未来展望
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。
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基于土壤属性相似性聚类与成土环境推测的土壤空间溯源比较研究
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。
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杭州市农田土壤锰形态特征分布及其神经网络预测模型研究
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。
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秸秆覆盖和生物质炭隔层对滨海新增耕地水盐运移的影响
乐丽格，程婕妤，黄种辉，吕义豪，谢文萍，林金石，蒋芳市，黄炎和，张越
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。
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聚谷氨酸与灌溉定额协同调控对盐碱土壤及棉花产量的影响
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。
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产碱菌株筛选及其改良酸化土壤的作用
刘冲，刘洋，王丹，卢钰升，谷峻，朱晓璇，温书恒，王勇，朱子昕，李雅莹，顾文杰
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。
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不同土地利用方式下土壤团聚体对养分及化学计量特征的影响
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。
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黄土残塬沟壑区典型植被恢复类型的长期土壤水分动态及其驱动因素
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。
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不同施肥处理紫色土胶体性质及其凝聚动力学研究
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。
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紫色土关键组分对镉生物有效性的调控效应
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。
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植酸改性生物质炭通过调控pH和团聚体结构降低土壤Cd释放
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。
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基于CiteSpace的国内外宅基地复垦研究现状和发展动态
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。
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东北地区化肥投入下农业环境成本的时空变化特征
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。
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不同水稻品种土壤养分和微生物群落对臭氧浓度升高的响应
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。
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设施土壤溶解性有机质含量和质量对不同碳组分有机肥的响应
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。
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秸秆颗粒输入通过提升沙质土壤有机碳组分促进土壤碳氮协同固持
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。
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生物质炭施用对水稻土不同密度组分有机碳组成的影响
朱孟涛，马睿凌，蔡颖，扆祺，姜硕，刘志伟，卞荣军，张旭辉，郑聚锋，李恋卿
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。
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增温对黄土高原草地土壤有机碳三库分解影响特征与机制
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。
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基于碳底物复杂性的土壤激发效应机制解析与预测
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。
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氧化还原梯度下水稻根区有机碳矿化的碳-铁耦合机制
刘斯洋，李颜，李雨霖，高威，胡腾，陈香碧，周萍，郭晓彬，吴金水
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。
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渭北旱塬苹果园长期不同施肥处理对土壤有机氮组分的影响
陈玉萌，赵志远，易树生，郑朝霞，郑邦玉，冯天宇，郑伟，翟丙年
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。
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生物质炭和有机肥对土壤N2O排放的遗留效应
杨丕珍，纪程，董彩霞，李诗锦，丁子豪，徐聪，宁运旺，梁栋，张永春，汪吉东
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。
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有机替代对作物-土壤-微生物化学计量特征及土壤磷形态的影响
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。
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桥梁施工对红树林土壤真菌多样性和共存网络的影响
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。
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不同有机肥料对波罗蜜根际微生物碳源利用、线虫群落及养分吸收的影响
陈红兴，莫云聪，许亚东，苏兰茜，白亭玉，吴刚，荀卫兵，徐志辉，赵青云
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。
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持续集约化森林经营下土壤微生物多样性对土壤多功能性的影响
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。
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磁化水灌溉对三种设施蔬菜土壤细菌群落特征及功能的影响
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。
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光照条件下施加生物质炭的水土界面中活性氧形成行为及影响因素
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。
新视角与前沿
综述与评论
研究论文
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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
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。
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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, 高芮淳, 周欣, 王玉超, 张璐阳, 宋接佳恩, 姜振峰, 李德萍
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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喷施山梨醇螯合钾对小麦叶片生理生化及叶际细菌群落的影响
郑瑞丽, 韩传浩, 赵立, 马宗斌, 张明霞, 周敏雪, 姜雨涵, 黄明丽, 颜冬云
DOI: 10.11766/trxb202509040438
摘要：
山梨醇螯合钾（SK）通过影响小麦叶片促进养分吸收利用的机制尚不明确。以山梨醇螯合钾为供试叶面肥，以泰农108小麦为供试作物，通过两季农田试验，解析叶面喷施不同形态钾对小麦叶片生理生化指标与叶际微生物群落结构的影响，并借助结构方程模型（SEM）量化各因子对小麦产量的贡献度，为螯合钾肥的增效机制提供理论依据。结果表明，与氯化钾（K）、山梨醇与氯化钾的混合物（S+K）处理相比，SK处理显著影响小麦叶片生理生化指标及细菌丰富度：（1）年均产量分别增加24.74%、18.76%；（2）2023年提高籽粒中锰含量（16.14%、12.12%）、钾含量（45.68%、21.96%）、灌浆后期叶片钾含量（81.01%、24.44%）及成熟期碳含量（2.52%、1.95%）；（3）2023年延缓过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶活性的下降，降低丙二醛含量（25.65%、7.51%），维持蛋白质合成酶（硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷丙转氨酶）在灌浆中期—后期活性；（4）2023年提高根际细菌厚壁菌门相对丰度（57.36%、50.00%），降低放线菌门（21.63%、4.26%）、蓝藻门的相对丰度（36.05%、62.03%）。SK处理通过协同调控小麦叶片元素含量、抗氧化系统及蛋白质合成酶活性达到增产提质效果，SEM模型进一步揭示，所有测试指标均与小麦产量构成直接或间接关系。
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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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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
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 kJmol-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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土壤矿物表面电场对Pb2+吸附的量子调控：极化与极化诱导共价作用
DOI: 10.11766/trxb202509090444
摘要：
重金属与矿物颗粒相互作用在重金属钝化/活化过程中扮演着关键角色，但难以定量表征其作用类型和强度。本研究基于轨道杂化理论，定量评估重金属铅（Pb2+）在矿物表面的库仑作用、极化作用与极化诱导共价作用及其贡献。结果表明，（1）矿物表面电荷数量由高到低依次为蒙脱石、二氧化硅、高岭石、赤铁矿，比表面积的差异导致表面负电荷密度和电场强度由高到低顺序为高岭石、二氧化硅、蒙脱石、赤铁矿；（2）Pb2+的吸附量依赖于矿物表面电荷数量，与电荷数量规律一致，但吸附强度则受表面电场调控；（3）Pb2+在土壤矿物表面的有效电荷系数由高到低依次为高岭石（1.848 ± 0.038）、蒙脱石（1.782 ± 0.062）、二氧化硅（1.615 ± 0.029）、赤铁矿（1.516 ± 0.036），根据有效电荷系数即可评估Pb2+在矿物表面吸附力类型和强度；（4）Pb2+在蒙脱石、高岭石和二氧化硅表面以库仑力吸附为主，占总吸附能的1/2以上，在赤铁矿表面则以共价能为主，其贡献达到65%，但依赖于表面电场的极化与极化诱导共价作用对Pb2+吸附的重要调控作用；（5）红外光谱分析表明，随着表面电场增强，含硅矿物表面Si-O键吸收峰蓝移，表明矿物表面氧原子与Pb2+间极化诱导共价作用增强。赤铁矿表面强电场增强了-OH基团和H2O分子的极化，Pb2+与OH基团之间产生了共价相互作用，从而使Fe-O-Fe键随pH升高而增强。本研究证明了土壤矿物表面吸附Pb2+存在极化与极化诱导共价作用，并定量评估了其贡献。Pb2+有效电荷系数随表面电场强度增强而增大，矿物表面与Pb2+间极化与极化诱导共价作用随pH升高而增强，表明极化与极化诱导共价作用对Pb2+-矿物表面相互作用的重要影响。本研究阐明了Pb2+在矿物表面吸附的界面调控机制，为进一步通过对作用力的调节，定向调控土壤重金属的钝化/活化奠定了理论基础。
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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
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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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
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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中国东北地区土壤黏化层厚度的数字制图
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设置适当的补充调查。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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利用生态系统多功能性评估三种调理剂对酸性红壤的改良效果
万 方, 明润廷, 那立苹, 顾雨雨, 王 薇, 胡红青, 谭文峰, 伍玉鹏
DOI: 10.11766/trxb202508050382
摘要：
为全面评估调理剂施用对酸性红壤的改良效果，本研究选取蚓粪-牡蛎壳粉-生物炭复合调理剂（C）、高碱度生物炭调理剂（B）和硅钙钾镁调理剂（S）3种酸性土壤调理剂，以不施用调理剂为对照（CK），在浙江省诸暨市酸性红壤区开展大田试验，通过测定土壤酸度、养分供给、微生物群落特性及植物生产力4大类指标中筛选的共20个反映基本生态过程的具体指标，解析其对生态系统多功能性（EMF）的影响。结果表明：与CK相比，3种调理剂均能有效降低土壤酸度，其中B处理降酸效果最佳，交换性Al3+和交换性酸总量降幅分别达61.81%和62.23%；与CK相比，C处理显著提高土壤全量养分和速效磷含量，增幅14.99%~22.43%；与CK相比，3种调理剂均显著提高细菌多样性和均匀度，C和S处理还增强了细菌群落稳定性；植物生产力方面，B和C处理产量较CK提高了26.87%和25.47%，S处理地上生物量较CK提升27.30%。生态系统多功能性评价显示，C、B、S处理的EMF较CK分别提高112.38%、95.98%和129.71%。研究结果表明，调理剂施用可显著提升酸性土壤的生态系统多功能性，但对各具体生态指标的作用大小存在一定差异，在实践应用中应依据酸性土壤特点及存在的复合障碍类型选择适宜的土壤调理剂进行施用。
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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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秸秆及其烧灰长期还田对水稻产量及土壤供钾能力的影响
周伊婷, 吴正, 魏雪娇, 袁玮琪, 魏宗强, 曾研华, 吴建富
DOI: 10.11766/trxb202508090386
摘要：
为评估秸秆及其烧灰长期还田对水稻产量及土壤供钾能力的影响，依托江西进贤自2010年起的长期定位试验，设置空白对照（CK）、单施化肥（NPK）、秸秆全量直接还田配施化肥（NPK+RS）和秸秆全量烧灰还田配施化肥（NPK+RA）4个处理。2023年晚稻收获后采集0~20 cm土壤，测定土壤全钾及各形态钾含量、黏土矿物吸附点位钾含量、钾释放过程和容量/强度（Q/I）关系，并分析水稻产量变化。结果表明，施肥显著提高水稻产量和土壤钾素含量。等量氮磷钾养分投入条件下，与NPK相比，NPK+RS和NPK+RA早稻年均产量分别提高5.22%和3.53%，晚稻分别提高3.68%和2.41%。各施肥处理土壤水溶性钾差异较小；与NPK相比，NPK+RS和NPK+RA非交换性钾分别提高13.16%和17.12%；NPK+RA交换性钾、有效钾和全钾分别提高5.41%、2.87%和3.09%，且交换性钾和有效钾较NPK+RS分别提高7.88%和4.99%。施肥显著提高土壤黏土矿物吸附点位钾含量，与NPK相比，NPK+RS矿物表面（p位点）、边缘（e位点）及层间（i位点）钾含量分别提高45.07%、10.09%和6.27%；NPK+RA各相应位点钾含量分别提高49.46%、16.97%和11.91%。钾释放过程中，施肥处理在快速释放阶段差异不显著；在缓慢释放阶段，NPK+RS和NPK+RA钾累积释放量较NPK分别提高19.69%和9.07%，释放速率分别提高19.66%和9.09%，且NPK+RS显著高于NPK+RA。容量/强度（Q/I）分析表明，NPK+RS与NPK+RA均可优化土壤供钾容量与强度，且效果优于NPK。综上，等量氮磷钾养分投入条件下，秸秆及其烧灰还田配施化肥在提高水稻产量及强化土壤供钾能力方面优于单施化肥。鉴于秸秆焚烧对环境的负面影响，建议优先推广秸秆直接还田配施化肥模式。
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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
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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露天煤矿排土场不同覆土厚度对土壤侵蚀及养分流失的影响机制
DOI: 10.11766/trxb202507310367
摘要：
覆土厚度是决定露天煤矿排土场生态修复成效的关键因素，合理的复垦厚度直接影响土壤侵蚀控制、养分保持及植被恢复效果。以抚顺西露天矿排土场为研究对象，通过室内物理模拟试验，构建排土场高度50 cm、平台宽度40 cm及坡度25°的平台-边坡模型，在120 mm·h⁻¹的降雨条件下，探究不同覆土厚度（10、20和30 cm）对土壤侵蚀特征、产流产沙过程及养分迁移规律的影响。结果表明，不同覆土厚度条件下，细沟侵蚀为主导，过程可分为沟头形成阶段、沟蚀发育演变阶段和稳定阶段，最大发育速度分别为0.65~3 cm∙min -1、1.5~16.75 cm∙min -1和0.38~1.25 cm∙min -1。覆土厚度与最大产流产沙速率时间、最大含沙量时间呈线性正相关，R2≥0.93，即增加覆土厚度可有效延缓侵蚀发生、降低泥沙输出。土壤养分流失比率于10、20和30 cm覆土条件下分别为4.34%~55.11%、4.97%~46.78%和2.61%~40.93%，流失程度整体表现为有效磷＞全氮＞速效钾＞有机质。养分流失动态与产流产沙速率呈现协同变化规律，细沟发育第一、第二和第三阶段累计产流贡献比分别为2.3%~3.4%、55%~71%和31%~43%，累计产沙贡献比为0.7%~3%、47%~88%和13%~52%，养分累计流失贡献比分别为0.61%~4.8%、35.10%~81.48%和14.48%~63.98%，细沟发育第二阶段为主要产流产沙及养分流失阶段，但流失率峰值随覆土厚度的增加而延迟出现。基于控制土壤侵蚀和养分流失的目标，建议在同类气候-土壤条件下排土场复垦工程中，将覆土厚度设置为30 cm。
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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
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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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
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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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
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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基于多时相合成遥感影像的耕地土壤肥力预测——以三江平原友谊农场为例
马海艺, 王昌昆, 刘 杰, 郭志英, 袁自然, 姚成硕, 王晓盼, 潘贤章
DOI: 10.11766/trxb202507090338
摘要：
东北地区是我国重要的粮食生产基地，近年来不合理的土地利用导致耕地土壤肥力下降，严重威胁我国粮食安全。本研究以三江平原友谊农场为研究区，采集了103个耕地表层土壤样品，利用2019—2023年4月、5月和6月潜在裸土期内的Sentinel-2遥感影像，采用随机森林模型实现土壤有机质、全氮、全磷和全钾的预测。为揭示影像时相对土壤肥力预测的影响，实现土壤肥力高精度预测，首先将影像划分为七个年份梯度（五个单一年份：2019、2020、2021、2022和2023年，两个多年份：2020—2022年以及2019—2023年），然后将同一年份梯度内的影像分为四个月份梯度（三个单一月份：4月、5月和6月，一个多月份：4—6月），共28种不同年份和月份梯度的多时相影像组合，最后将这28种多时相影像组合进行中值合成构建28景合成影像。结果表明，土壤有机质预测精度最高：R²= 0.62，RMSE = 6.58 g·kg-1，全氮的预测精度与有机质相似：R² = 0.58，RMSE = 0.34 g·kg-1，全磷的预测精度难以满足实际应用需求，最高精度仅为：R²= 0.13，RMSE = 0.01 g·kg-1，全钾的预测精度为：R² = 0.53，RMSE = 1.55 g·kg-1。不同时相的遥感影像预测结果表明，多年合成影像较单一年份合成影像具有更好的预测能力，且5月的合成影像预测精度最高。通过对遥感影像进行时相优选可实现土壤肥力属性中有机质、全氮和全钾的高精度预测，而全磷的预测则可能需要借助其他环境变量。本研究旨在为东北地区土壤肥力监测提供技术支持。
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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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植被恢复对土壤铁结合态有机碳的影响机制研究进展
DOI: 10.11766/trxb202509220463
摘要：
铁结合态有机碳（Fe-OC）是土壤有机碳（SOC）库的重要组成部分，因其较高的占比和相对稳定性在土壤碳循环中发挥着关键作用。植被恢复作为提升土壤碳储量、缓解气候变化的有效策略，其对土壤碳库的影响及驱动机制备受关注。本文综述了近年来关于植被恢复对土壤Fe-OC影响的研究，系统梳理了植被恢复下铁氧化物与SOC的结合方式，阐明了植被恢复下Fe-OC动态变化规律及其关键影响因素，深入剖析了植被恢复对Fe-OC形成、积累和稳定的影响机制。同时，总结了当前研究存在的问题与不足，提出未来研究需拓展多气候研究区覆盖范围，精准量化植物与微生物源碳贡献比例，解析土壤微生物功能在Fe-OC形成与稳定中的作用，综合纳入全球变化复杂因子模拟复合情景下土壤Fe-OC的动态变化，系统揭示植被恢复调控Fe-OC动态的内在机制。本文有助于深化对植被恢复调控土壤碳循环过程的全面理解，为制定应对气候变化的土壤碳汇管理策略提供重要的科学依据。
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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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根际微生物介导的植物根系细胞壁修饰及其在铝毒耐受中的作用
梁玉婷, 许 文, 张 理, 张 慧, 丁骥贤, 赵 远, 马志远, 姜美彤
DOI: 10.11766/trxb202510220506
摘要：
作为植物与微生物互作的重要界面，细胞壁在互作过程中常常发生组成或结构上的变化，这种变化被称为细胞壁修饰。细胞壁修饰不仅影响植物与微生物之间的互作过程，也可能在一定程度上调节植物对酸性土壤中铝毒的耐受性。因此，探讨微生物是否能够通过修饰植物根系细胞壁来减轻铝毒伤害，具有重要的科学意义与应用价值。本文综述了微生物对根系细胞壁的调控机制，重点分析了微生物修饰根系细胞壁的方式及其差异特征，并探讨了这一过程在提升植物酸铝耐受性中的潜在作用位点与调控途径。该综述旨在为深入理解植物-微生物互作机制提供理论参考，并为构建“耐铝作物-功能微生物”协同体系提供新的研究思路。
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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
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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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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Bordetella petrii B35 通过铁载体介导增强Sphingomonas sp. HJY对水稻的促生作用
王中阳, 李梅, 万群, 曹瑶瑶, 马丽雅, 冯发运, 葛静, 余向阳
DOI: 10.11766/trxb202508290425
摘要：
根际促生菌与土著微生物的互作对植物生长具有重要影响。本研究旨在明确土著细菌对水稻生长促生菌 Sphingomonas sp. HJY促进水稻生长能力的影响及其作用机制。首先从水稻根际土壤中分离出一批细菌，并采用共培养和无菌上清液培养的方法从中筛选对HJY生长有促进作用的土著细菌帮手，选择促进效果最明显的细菌作为代表，对其进行16S rRNA基因全长测序鉴定；然后探究土著细菌帮手促进HJY生长的机制；最后检测土著细菌帮手对HJY在自然土壤中促进水稻生长能力的影响。结果发现，编号为B35的土著细菌对HJY生长的促进作用最显著，B35菌体及其无菌发酵液分别使HJY生物量提高71.2%和95.4%，后者效果显著优于前者，该菌被鉴定为博德氏杆菌（Bordetella petrii）。B35菌株在限铁条件下铁载体分泌量显著高于富铁条件，且限铁发酵液对HJY的促生效果较富铁发酵液提升13.89%，表明B35分泌的铁载体是促进HJY生长的主要因子之一。土壤接种试验显示，HJY+B35无菌发酵液处理的水稻 18 d时株高、鲜物质量、叶绿素和根长分别较单接 HJY 提高5.9%、11.6%、12.7%和21.2%，而HJY+B35处理的水稻上述指标较单接HJY分别提高4.4%、7.6%、5.1% 和8.0%。说明B35及其无菌发酵液均能增强HJY对水稻生长的促进效果，且发酵液处理促进效果优于菌体处理。单独接种B35或其发酵液对水稻生长无显著影响。综上，土著细菌B35可通过产生铁载体促进HJY生长，进而协同增强其对水稻的促生效果。本研究为揭示根际微生物互作机制及开发高效复合菌剂提供了理论依据。
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南方典型农田土壤剖面氨氧化微生物特征及其N2O排放驱动因素
DOI: 10.11766/trxb202508290423
摘要：
本研究旨在探讨不同土地利用方式与土壤剖面对氨氧化微生物及氮循环过程的影响。以太湖流域典型农田生态系统为研究对象，选取稻麦轮作（Rice-wheat）、果园（Orchard）和设施菜地（Vegetable）三种土地利用类型，采集春夏两季0～100 cm土壤样本（0～20 cm为表层，20～50 cm为中层，50～100 cm为深层），利用功能基因定量、高通量测序及多抑制剂联用技术，揭示氨氧化古菌（AOA）、氨氧化细菌（AOB）与完全氨氧化菌（Comammox）的群落分布特征及其对氮循环过程的功能贡献。结果表明：表层土壤的氨氧化潜势与N2O排放速率最高，分别为6.1 ± 1.0 mg·kg-1·d-1（以N计，下同）和17.9 ± 6.1 ng·kg-1·d-1，且随深度显著下降。稻麦轮作土壤N2O排放速率（17.5 ± 5.6 ng·kg-1·d-1）显著高于设施菜地（1.5 ± 0.5 ng·kg-1·d-1）。在季节上，稻麦轮作夏季N2O排放潜势显著高于春季。AOB对硝化过程的功能贡献最大（表层占比56.6%，深层达64.9%），Comammox贡献随土壤深度增加而增强。微生物功能基因丰度和多样性具有显著的剖面异质性，并受土地利用类型显著影响。相关性分析显示，三种氨氧化微生物基因丰度与氨氧化潜势呈显著正相关，铵态氮和溶解性有机碳是调控氨氧化和N2O排放的重要因子，结构方程模型进一步揭示AOB为驱动氨氧化的关键因子。本研究系统评估了不同土地利用与土壤剖面对氨氧化微生物功能分化的影响，发现AOB主导氨氧化全过程，Comammox在深层土壤中功能增强，且共同调控N2O排放，为微生物导向的农业氮素管理策略提供理论支撑。
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土壤-秸秆系统孔隙结构介导N2O产生与排放的微观机制综述
DOI: 10.11766/trxb202508180403
摘要：
氧化亚氮（N2O）是重要的温室气体，其农田排放机制是当前研究热点。然而，以往研究多集中于气候、土壤、农田管理等驱动因素，对土壤孔隙异质性调控N2O产生与排放的微观机制缺乏系统性总结。本文系统梳理了土壤孔隙特征（孔隙度、孔径分布等）的动态变化对水分、气体和溶质运移过程的影响，进而阐明其塑造N2O产生与扩散的微环境过程。特别探讨了秸秆还田情况下，土壤物理结构、水分状态以及秸秆管理（种类、方式、年限）对孔隙异质性的影响。在此基础上，分类解析了孔隙尺度下碳、氮底物和氧气分布的微观异质性对N2O产生的关键调控作用，揭示了孔隙异质性是驱动N2O排放“热点效应”的关键因素。进一步总结了基于孔隙特征调控N2O排放的微观尺度措施（优化还田技术、生物互作调控技术）。通过构建孔隙尺度N2O产生与排放的微观调控框架，旨在深化对秸秆还田影响N2O排放机制的理解，为优化农田碳氮管理、实现固碳减排提供理论依据和新思路。
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我国土壤恢复力评价
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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农田土壤病毒荧光显微计数法优化
王丰, 刘灵芝, 刘蕊, 郭冰清, 孟奥, 陈美慧, 安婷婷, 汪景宽
DOI: 10.11766/trxb202508310429
摘要：
病毒在土壤微生物群落结构及宿主动态调控中发挥重要作用。受土壤环境复杂性影响，土壤病毒的有效提取和计数仍然面临诸多挑战。本研究通过病毒提取和显微观察条件优化，提高土壤病毒荧光显微检测的效率。选取沈阳农业大学棕壤长期定位施肥实验站土壤，评估三种关键因素对土壤病毒提取效率及荧光显微计数结果的影响：（1）防荧光淬灭方法（防淬灭剂Fluoromount-GTM和实验室制备防褪色剂）；（2）破碎方式（手持搅拌棒、涡旋混合器、超声波细胞粉碎机、水浴摇床）；（3）土壤与提取液比例（30:100和50:100；w：v）。采用SYBR Green I核酸染料对病毒颗粒进行染色，并利用荧光显微镜观察和计数。将所得优化方案应用于棕壤、黑土与草甸土，以验证其普遍性。结果表明：在荧光显微镜检测过程中，不使用任何防荧光淬灭剂（防褪色剂或防淬灭剂）时病毒颗粒在100×物镜下难以观察，而使用防淬灭剂（Fluoromount-GTM）后，病毒计数提升至3.75 × 108 virus-like particles（VLPs）?g-1，显著优于使用防褪色剂。此外，破碎方式显著影响病毒提取效率（P < 0.05），其中手持搅拌棒（650 W，50 Hz）处理3 min的提取效率最高，显著优于涡旋混合器和水浴摇床，而使用超声波细胞粉碎机未能检测到病毒颗粒。土液比的增加显著提升病毒提取效率（P < 0.05），土液比为50:100（w:v）时的病毒数量较30:100（w:v）时提高了1227.10%。三种类型土壤验证结果显示，优化方法在供试土壤中均能获得稳定、可靠的病毒计数结果，且不同类型土壤间病毒丰度差异显著。综上所述，本研究通过优化破碎方式、土液比及防淬灭剂选择，建立了一种高效、稳定且适用性较广的土壤病毒荧光显微计数方法，可有效提高土壤病毒的提取效率和荧光显微镜计数效果，为土壤病毒生态学研究提供技术支持。
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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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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
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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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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红壤穿透阻力特征曲线及其影响因子
DOI: 10.11766/trxb202507150348
摘要：
土壤穿透阻力限制作物的生长，进而影响农业的可持续生产。以我国亚热带4种母质发育的红壤为研究对象，分析不同穿透阻力模型的适用性及其影响因子，并探究机械和生物耕作对红黏土红壤穿透阻力的改善效果，明确影响作物生长的红壤穿透阻力阈值。结果表明：饱和应力模型对于4种红壤的拟合效果最好，其次是土壤含水量模型、土壤含水量和容重模型以及土壤基质势模型。红壤穿透阻力均随含水量降低而增加，穿透阻力在含水量降低至临界值（约0.32 cm3·cm-3）时急剧增大。低容重土壤（1.3 g·cm-3）的穿透阻力在低的含水量下发生骤增，而高容重（1.5 g·cm-3）土壤的穿透阻力在较高的土壤含水量时剧增。土壤质地（黏粒含量）也是影响不同母质红壤穿透阻力的主要因素，而有机质影响效果不明显。当土壤含水量为0.25 cm3·cm-3时，与对照免耕相比，机械耕作（深耕，翻耕30 cm）改善0~40 cm土层的穿透阻力（降低了1 034 kPa），而生物耕作除此之外（减少了785 kPa）还降低深层土壤的穿透阻力（减少了1 500 kPa）。4种红壤的穿透阻力阈值不低于2 500 kPa，且黏质红壤的穿透阻力阈值均高于砂质红壤。饱和应力模型适用于我国南方的4种红壤。土壤含水量、容重和质地是影响不同母质红壤穿透阻力的主要因素。本研究为我国亚热带红壤区从土壤穿透阻力角度判断季节性干旱的发生及合理选择预防干旱的耕作措施提供科学依据。
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紫色土橘园种植不同绿肥对坡面产流产沙的影响及其作用机理
DOI: 10.11766/trxb202508030377
摘要：
果园绿肥种植在改善土壤结构等理化性质，减少土壤侵蚀方面发挥着积极作用。本研究以柑橘园径流小区为研究对象，系统监测自然降雨条件下种植黑麦草、毛叶苕子和白三叶的小区及清耕小区（地表裸露）的产流产沙量，分析绿肥植株特征（茎粗、株高、根长、覆盖度）对土壤结构（孔隙度、容重、平均入渗率）和有机质的影响及其与产流产沙的关系，揭示绿肥种植对坡地果园土壤侵蚀的作用机理。结果表明：（1）绿肥植株特征在初花期至盛花期显著提高，毛叶苕子株高、根长最大，黑麦草茎粗最优，白三叶覆盖度最高。（2）土壤容重、孔隙度与绿肥根长密切相关，根系越发达，土壤容重越低，孔隙度越大（P＜0.05）。盛花期绿肥小区容重较幼苗期显著降低，孔隙度与平均入渗率显著升高，清耕小区则相反；与幼苗期相比，盛花期时各小区有机质含量均有所提升，但清耕小区的提升幅度最小。毛叶苕子小区容重的降幅、孔隙度和有机质的增幅均最大，分别为8.69%、8.22%、45.88%。黑麦草小区入渗特性表现最优，白三叶次之。（3）根长对壤中流及产沙的作用强度分别为0.66、0.71，株高、覆盖度分别对地表径流、地表产沙的作用强度为0.62、0.61。包括全生长期及清表翻耕期的一个自然年内，平均产流产沙量均表现为清耕＞毛叶苕子＞白三叶＞黑麦草，毛叶苕子小区平均径流含沙率最低；白三叶在幼苗期、初花期减流减沙率最高，黑麦草在盛花期、腐解期及非生长期减流减沙率最优。综上，在坡地橘园混合种植黑麦草和白三叶可起到最佳水土流失防控作用，这为不同生态功能区绿肥品种的混合搭配和时序配置提供了理论依据。
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豆科绿肥对苹果园土壤生态系统多功能性的影响及驱动机制
DOI: 10.11766/trxb202509110448
摘要：
绿肥覆盖已成为绿色果园管理的有效栽培模式，但其对土壤质量和生态系统多功能性的影响及机制尚不明确。通过田间定位试验，探究了半干旱地区绿肥覆盖（无绿肥覆盖、禾本科（黑麦草）覆盖、豆科（白三叶）覆盖、禾本科与豆科混播（质量比1:1）覆盖）对土壤生态系统多功能性的影响。结果表明，绿肥覆盖显著提高了土壤质量，豆科单播较禾本科单播和禾本科豆科混播分别提高了89.0%和88.5%；同时，绿肥覆盖能够提升土壤酶活性并缓解微生物碳氮限制，分别缓解了5.8%~8.6%的碳限制和5.0%~14.7%的氮限制。综上，绿肥覆盖通过改善土壤理化性质和减轻微生物碳氮养分限制，进而提高了土壤生态系统多功能性（提高了87.4%~100.2%）。本研究为半干旱果园提升土壤生态系统多功能性提供了绿色技术手段，其中绿肥覆盖首选豆科单播或混播豆科。
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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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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
刘威帆, 刘昊, 万猛虎, 马风兰, 李月琪, 李清云, 吴娜, 刘吉利
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 m3?hm-2)和节水w2(4 800 m3?hm-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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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
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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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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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
王定斌, 陈晓燕, 廖丛云, 陈立搏, 张胜辉, 张秋桔, 朱平宗
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。腐解剂作为促进秸秆分解的一种重要措施，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增加；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，同时显著增大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（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
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)和秸秆移除(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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草莓连作土壤中酚酸积累与微生物群落响应研究
DOI: 10.11766/trxb202509290480
摘要：
连作障碍是制约草莓产业可持续发展的关键问题。通过高通量测序等技术分析草莓连作土壤中酚酸动态、酶活性变化及微生物群落的演变，深入揭示了酚酸-微生物互作的关联特征。结果表明，长期连作导致土壤酸化（pH从7.35降至6.20），酚酸总量在连作18 a时高达247.3 mg·kg1，远超草莓自毒阈值。土壤酶活性在连作5 a时达到峰值后显著下降。细菌香农（Shannon）多样性降低，细菌/真菌比率下降43.3%，病原真菌（Fusarium）相对丰度明显增加。冗余分析表明，对香豆酸和阿魏酸是解释土壤细菌和真菌群落变异的主要因子（解释率分别达18.9%和21.2%）。结构方程模型揭示，酚酸对细菌群落变化有显著的直接影响，而pH与真菌群落结构变化直接相关。本研究明确了草莓连作“5 a”为生态功能转折的关键窗口期，为连作障碍的微生态调控提供了理论依据。
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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
DOI: 10.11766/trxb202502150061
摘要：
有效土层厚度是评价土壤健康和生产力一个决定性指标,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分析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。研究结果表明: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,残坡积土区土层厚度整体大于坡洪积土和坡积土区；高强度耕作对土壤的扰动导致耕地土层厚度显著低于林地和草地。不同地表基质分区有效土层厚度平均值顺序为残坡积土>坡洪积土>坡积土。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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氮磷添加对稻田土壤微生物同化秸秆碳过程的影响：微生物残体视角
DOI: 10.11766/trxb202508030379
摘要：
外源秸秆和养分输入会对微生物介导的土壤有机碳（SOC）形成和转化过程产生重要影响。为探究秸秆输入驱动稻田SOC形成的微生物介导机制及氮磷调控效应，以亚热带水稻土为研究对象，利用稳定同位素示踪技术结合微生物标识物方法，探讨了秸秆输入耦合不同水平氮磷添加条件下（氮添加0、41.6、125 mgkg-1和磷添加0、10、30 mgkg-1）微生物通过碳泵机制介导秸秆碳进入细胞残体（以13C-氨基糖（13C-ASs）指示）的过程及积累效率的差异。结果表明：秸秆输入后能够快速被微生物同化利用，促进13C-ASs的生成和积累。在培养前期（0~30 d），微生物同化秸秆碳形成细胞残体的数量（13C-ASs）和累积效率（CAE）明显增加，而随着培养的进行，13C-ASs和CAE均显著降低，细菌残体的降幅最大（18% ~ 28%）。氮磷添加对微生物同化秸秆碳过程的影响具有一定的时间依赖性，即前期无显著影响，而后期明显抑制。具体而言，前期各处理之间13C-ASs含量无显著差异，而在培养300 d结束时，氮磷添加处理中13C-ASs和CAE显著低于对照处理。该结果说明养分添加处理中13C-ASs的分解转化更快，这可能与随着培养的进行微生物的养分获取策略和碳分配原则发生改变有关，强调了养分供应与秸秆碳转化之间的复杂性。值得注意的是，尽管培养后期13C-ASs数量有所降低，但土壤总氨基糖含量较高。这说明微生物在利用外源秸秆碳的同时，也驱动了内源SOC向微生物残体碳的转化。因此，在探讨秸秆输入耦合养分添加对SOC形成和转化影响时，要同时关注微生物通过碳泵机制对外源碳及土壤原有有机碳的转化过程。研究结果加深了对外源有机物质输入驱动稻田土壤有机碳转化的微生物介导机制的认识。
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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, 李小艺, 梁新然, 何永美, 吴龙华, 湛方栋
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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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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微生物介导的土壤颗粒态-矿物结合态有机碳动态研究进展
DOI: 10.11766/trxb202505260240
摘要：
土壤有机碳的转化与稳定是陆地生态系统碳循环的核心问题，对自然气候解决方案的贡献约达25%。土壤有机碳中颗粒态有机碳（Particulate organic carbon，POC) 和矿物结合态有机碳（Mineral-associated organic carbon，MAOC）是土壤碳周转的关键组分。土壤微生物是碳循环的主要驱动者，其通过“体外修饰”途径将植物碳分解形成POC，通过“体内周转”途径累积的微生物残体碳与土壤矿物相结合形成MAOC。然而微生物对POC和MAOC的作用受养分管理措施、土壤性质以及气候因素的多重影响，成为利用微生物调控农田土壤碳固持的限制因素。本文系统介绍了POC和MAOC的组分特征及其生态意义，探讨了生长合成代谢（微生物活体和残体）和非生长合成代谢（酶和胞外聚合物）对POC和MAOC的贡献，阐述了微生物群落结构和生理功能对POC和MAOC的调控机制，并解析了其影响因素。在此基础上，本研究系统思考了微生物调控提升土壤有机碳的机制和途径，为构建基于物理-生物协同调控的土壤有机碳提升理论提供重要依据。
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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
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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缺氧微场对土壤呼吸的影响及其在土壤团聚体中的分布特征
张旭升, 汪霞, 赵云飞, 苑梦晗, 王飞, 夏捷一, 李柳君
DOI: 10.11766/trxb202501050008
摘要：
缺氧微场是抑制土壤有机碳损失的潜在重要贡献者。土壤团聚体作为缺氧微场潜在的适宜发育场所，同时与土壤有机碳的积累密切相关，却少有研究涉及缺氧微场对土壤团聚体中有机碳的影响。此研究采集了四种生态修复类型的旱地土壤，采用土壤培养和气相色谱法测定并计算其缺氧保护强度；在无氧条件下通过干剥离法得到大团聚体内外层土壤样品，比较其缺氧微场丰度和有机质组分。结果显示，天然灌木林和草地的缺氧保护强度较高，为 33.5%和 36%，其次是人工林地，为15.9%，农田最低，为-8.9%。另外，大团聚体内层的Fe2+含量更高，普遍存在更丰富的缺氧微场，芳烃、脂质和木质素等受缺氧微场选择性保护的有机质相对含量更高。土壤呼吸速率与缺氧保护强度呈显著负相关。以上结果揭示了土壤团聚体内层缺氧微场的形成机制、稳定性和对有机质的保护作用。稳定的土壤环境是缺氧保护发挥作用的关键。缺氧微场选择性保护了大团聚体内层的还原性有机物质，并且在一定程度上抑制了土壤有机碳的损失，为土壤碳循环和碳汇功能提供了新的认识。
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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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植物-土壤反馈驱动的土壤健康机制与调控策略
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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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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周丛生物群落特征及生态功能研究进展
张智珂, 石 晴, 赵 彬, 魏雨泉, 张昊, 蔡林颖, 宋易南, 陈伟胜
DOI: 10.11766/trxb202502170064
摘要：
周丛生物广泛分布于各类水生生态系统中，是水-土-气多界面之间的重要载体，在能量流动、物质循环和污染修复等方面发挥着重要的生态效应。本文对国内外周丛生物的最新研究成果进行总结归纳，分析周丛生物的群落结构以及在不同时空环境背景条件下的群落分布特征，剖析其在水生生态系统中的系统生态功能，并揭示影响周丛生物生长与生态功能的关键环境条件和介质因子。最后评估了将周丛生物研究成果应用于环境治理、科技农业、生态调控等的新型可持续生态工程的潜力。在此研究的基础上，建议未来需对周丛生物在新污染物处理、反应器工程化应用等方面开展进一步深入系统性研究。研究结论可以为周丛生物群落结构特征认知、系统生态功能优化与实践、可持续生态修复等交叉学科基础研究和技术发展提供理论支撑与科学借鉴。
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金鸡河流域不同土地类型典型耐药菌和耐药基因的分布特征
DOI: 10.11766/trxb202502130059
摘要：
为系统探究不同土地利用类型对土壤中抗生素耐药菌（ARB）及耐药基因（ARGs）分布的影响，采集北京市金鸡河流域6种典型土地利用类型（菜地、麦地、花圃、果园、苗圃和养殖场）土壤样品，对其总可培养细菌、金霉素耐药菌、磺胺甲噁唑耐药菌和代表性ARGs的丰度进行测定，并结合高通量测序技术分析典型土壤微生物群落结构特征。结果表明，金鸡河流域张镇和龙湾屯镇所受抗性污染程度最高，菜地土壤中ARB、ARGs及intI1的丰度显著高于其他土地利用类型（P<0.05）；拟杆菌门（Bacteroidetes）、厚壁菌门（Firmicutes）、髌骨细菌门（Saccharibacteria）和异常球菌-栖热菌门（Deinococcus-Thermus）是土壤中的优势菌门；溶杆菌（Lysobacter）和德沃斯氏菌（Devosia）是ARGs的主要宿主菌，与sul1、sul2、tetG、tetX及intI1均呈显著正相关（P<0.05）。金鸡河流域菜地土壤的耐药水平显著高于其他土地利用类型，应注重有机肥的优化施用以降低土壤微生物耐药性和生态健康的潜在风险。
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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
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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城市绿地土壤细菌和真菌群落结构对有机物料的响应
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及多样性，但城市绿地土壤微生物对有机物料的响应尚不明确。本研究采用尼龙网袋法，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（?）多样性无影响，而显著促进真菌?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（Fimicutes）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个生态模块，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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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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大气CO2浓度升高影响稻田土壤固氮潜势的微生物机理
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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H+与表面氧原子的极化诱导共价作用促进黏土矿物溶解
DOI: 10.11766/trxb202501090018
摘要：
黏土矿物溶解反应是自然土壤酸化和矿物风化的重要过程之一。但黏土矿物溶解反应的表面反应机制仍不清晰。矿物表面电荷产生的强电场使矿物表面氧（O）原子与氢离子（H+）之间会产生新的共价性相互作用，即极化诱导共价作用（PICB）。本研究以蒙脱石（MMT）、伊利石（ILI）和高岭石（KLI）为研究对象，通过矿物溶解分析和水热实验，探究PICB促进黏土矿物溶解的界面反应机制。研究结果表明，矿物中元素溶出密度随pH降低而增加，矿物溶解初期阶段较好地符合脱盐基化、脱硅化、富铁铝化三个化学风化阶段。PICB增强了H+吸附能密度（γH(0)），且|γH(0)|随pH降低而增大，表明低pH条件下H+与矿物表面相互作用更强。理论分析与实验结果均表明，H+-矿物极化诱导共价作用和矿物元素溶出密度的临界pH为3.0。当pH < 3.0时，PICB明显增强，导致Si-O键能明显减弱，硅酸盐矿物的溶解大幅提高。尽管不同矿物的元素溶出密度随pH的变化表现出较大差异，但是元素溶出密度与γH(0)的关系均服从同一规律，表明γH(0)对黏土矿物结构具有重要影响。随着γH(0)的增强，MMT水热反应产物中SiO2含量增加，以Al2O3为代表的其余产物随之减少。H+-矿物极化诱导共价作用增强了H+-矿物表面O原子的γH(0)而减弱矿物Si-O键能，从而促进矿物结构解体。本研究定量阐述了H+与矿物相互作用对矿物化学风化的影响，为提出矿物结构稳定性的定向调控技术提供理论指导。
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镉污染土壤的可持续利用：基于植物镉积累机制的安全利用策略
黄赳, 胡蝶, 高永强, 陈昌招, 姜萌萌, 王浩宇, 钟崇巍, 郑璐, 沈仁芳, 朱晓芳
DOI: 10.11766/trxb202502260089
摘要：
重金属镉污染对农业生产和人类健康构成严重威胁。本文探讨了土壤镉的化学行为及其生物有效性的影响因素，阐明了镉对植物的毒害作用；重点综述了参与植物对镉的吸收、转运、解毒过程的金属转运蛋白（包括Nramp、HMA、ZIP、ABC、YSL等转运蛋白家族）以及在抵御镉胁迫中发挥重要作用的调节性转录因子家族（WRKY、MYB、bHLH、NAC等）。这些基因功能机制的解析可以为靶向调控作物镉积累提供理论依据。此外，基于上述理论基础，提出了基于分子设计的污染土壤可持续利用的新策略。本文旨在为降低农产品中镉含量、确保食品安全并推动可持续农业发展提供科学依据。
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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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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*
谢婉玉, 刘帅, 郭自春, 高磊, 陈晏, 沈心涛, 张中彬, 彭新华
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。本研究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。综上所述，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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改良措施对苏打盐化草甸土团聚体稳定性及腐殖质组成的影响
李思岩, 梁晓艳, 王辰, 王雨晴, 谢威, 杨迪, 张明聪
DOI: 10.11766/trxb202501060011
摘要：
研究不同改良措施对苏打盐碱地土壤结构及腐殖质特性的调控机制。采用大田对比试验，设置常规（CK）、生物炭（T1）、有机肥（T2）和复合改良剂（T3）处理，研究其对苏打盐化草甸土团聚体稳定性及腐殖质组成及大豆产量的影响。结果表明，与CK相比，T1、T2和T3处理均显著促进微团聚体向大团聚体的转化。T3处理效果最为显著，>2 mm粒径团聚体质量分数增加12.66%（P<0.05），显著高于T1和T2。T3处理通过降低土壤pH 3.02%并同步提高有效磷（67.84%）、碱解氮（7.98%）含量，显著改善养分有效性；其土壤平均重量直径和几何平均直径值分别提高7.99%和2.39%，同时使微团聚体（0.053～0.25 mm）有机碳含量提升24.58%～31.14%，显著高于其他处理。在腐殖质组分上，T3处理各粒径胡敏酸、富里酸和胡敏素含量增幅分别为19.95%～29.62%、3.64%～6.48%和7.33%～36.92%，均优于T1和T2处理；T3处理显著提升腐殖质复杂程度，E4/E6比值显著增加84.84%。PLS-PM结构方程模型揭示土壤有机碳（路径系数0.96）通过调控腐殖酸总量（1.13）和胡敏素（1.29）显著影响团聚体稳定性。产量分析表明T3处理通过增加株高（61.32%）和单株荚数（11.96%）实现大豆产量2653.97 kg·hm-2，增产42.67%。研究表明复合改良剂（T3）通过重构腐殖质分子结构，使大粒级团聚体分子结构复杂化，促进胶结物质增加，提高有机碳含量，显著提高了>2 mm粒径团聚体质量分数和土壤团聚体稳定性，有效改善了苏打盐化草甸土耕层土壤结构，为苏打盐碱地改良与产能协同提升提供理论依据。
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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
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，碱解氮不仅直接促进玉米产量，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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牦牛粪添加对高寒草甸土壤酶活性的时空变化特征
DOI: 10.11766/trxb202501160033
摘要：
牦牛粪是影响高寒草地生态系统土壤养分循环的重要因素，而土壤酶活的变化可以有效衡量土壤养分循环过程。为探索高寒草甸牦牛粪添加下土壤酶活性的时空变化特征，利用96微孔酶标板荧光分析法，以青藏高原东缘高寒草甸土壤中参与土壤碳氮转化过程的关键酶（β-葡萄糖苷酶（BG）、过氧化物酶（PER）和酚氧化酶（PPO），β-N-乙酰葡萄糖苷酶（NAG）和蛋白酶（LAP））为研究对象，分析牦牛粪在冷暖季不同分解时间以及不同堆积距离（牛粪底下（D0）、距离牛粪10 cm（D10）和20 cm（D20））对土壤酶活性的潜在影响。结果表明：（1）冷暖季牛粪分解均显著增加了上述五种酶的活性，且D0下土壤酶活性达到最高。随着暖季向冷季分解时间的推移和牛粪为中心向外辐射距离的增加土壤酶活性逐渐降低；（2）冷暖季牛粪分解均显著提高了土壤全量养分（总碳、总氮、总磷）和速效养分（铵态氮、硝态氮、速效磷），土壤水分和 pH，但冷暖季分解时间对以上土壤环境因子的影响存在差异；冷季的土壤理化性质与酶活性之间的相关性显著强于暖季，其中冷季的C/N比对酶活性的影响最为显著。外源性养分的添加导致营养物和有机物的重新分配，酶活性变化具有时空梯度分布特征，其变化规律与距牛粪的空间距离（向外辐射）与土层（向下延伸）呈显著相关性。
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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
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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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。
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
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