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农田土壤健康评价体系构建的若干思考
2024,61(4):879-891, DOI: 10.11766/trxb202310020406
摘要：
健康土壤是保障粮食安全、耕地产能提升和农业高质量发展的基础。目前土壤健康评价已成为全球土壤学领域研究的焦点和热点，国内外学者对于土壤健康评价方法及指标的选择进行了系统总结，然而缺乏具体评价过程中的实操性建议。本文重点剖析了土壤健康的特点与多功能性、评价的通用原则、指标选择的n+X模式及评价方法的选择与落地实现，提出了土壤健康差与基准值、基础指标和约束性指标的选择及指标选择的制宜性，明确了土壤健康指标体系建立需要考虑土壤质地、作物类型、土地利用方式、气候条件等因素，建议土壤健康技术和模式落地实现需要与相关政策结合。未来需要继续开展土壤健康驱动机制和健康土壤培育机理研究；基于长期定位试验和耕地质量长期监测网点，构建基于土壤质地、作物类型、土地利用、管理目标和评价尺度的指标体系和阈值、数据库和决策支持系统；结合相关政策和区域环境的约束性，形成跨区域、跨国家的共识、公约和行动，推动全球土壤健康行动落地和农业可持续发展。
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中国优控多环芳烃土壤污染特征及国内外生物可给性研究进展
2024,61(4):892-915, DOI: 10.11766/trxb202304170151
摘要：
多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs）是一类持久性有机污染物，容易在土壤中累积并且毒性显著，但PAHs在土壤固相上的吸附性较强，基于土壤污染总量暴露会导致高估人群健康风险。本研究基于2000—2020年间发表的123篇文献，总结了我国土壤中16种优先控制多环芳烃（∑16PAHs）的污染浓度分布和组成特征，介绍了11种常见的模拟PAHs生物可给性测试方法和主要影响因素，并总结了PAHs的生物可给性系数范围。调研表明土壤∑16PAHs最高与平均浓度分别为23 250 和1 314.7 μ·kg-1，污染较为严重；近年来PAHs生物可给性测试方法主要基于生理原理提取法（PBET），在模拟消化过程和吸附剂等方面不断完善和改进，并且消化条件、土壤性质等因素对生物可给性结果影响较大。16种PAHs的生物可给性平均值范围为13.2%～72.4%，其中?和苯并[b]荧蒽的生物可给性较高，对∑16PAHs暴露产生贡献较高。本调研结果为开展土壤PAHs污染精细化风险评估研究提供重要理论参考依据。
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氢气代谢及其环境生物修复功能研究进展
2024,61(4):916-928, DOI: 10.11766/trxb202301180025
摘要：
分子氢是多种微生物代谢之间相互作用的关键中介物，环境中产氢微生物和耗氢微生物的活动决定了全球氢气循环，对其他重要元素生物地球化学循环具有潜在的驱动作用。环境功能微生物在维持环境生态系统平衡、消除次生环境污染等领域中扮演着不容忽视的重要作用。因此，理解环境中氢气代谢（氢气的产生和消耗）微生物对生态环境的影响及其在环境生物修复中的作用与功能，对认识氢气的生态环境效应并将该生物能源应用于生物修复具有重要的科学意义和实践价值。系统分析了氢气代谢过程及氢化酶的分类和功能，总结了微生物产生和消耗氢气的多种途径及其对土壤生态环境效应和生物修复作用的影响，指出了目前氢气代谢过程及氢化酶应用于环境生物修复领域存在的关键科学技术问题，提出了未来的研究思路与重点方向，以推动氢气这种生物能源成就一种有前景的环境污染修复策略。
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稻田上覆水中光致活性组分形成过程及其环境效应研究进展
2024,61(4):929-938, DOI: 10.11766/trxb202302010037
摘要：
稻田上覆水中富含有机质、亚硝酸盐和硝酸盐等光敏活性物质，在太阳光作用下会产生三重激发态有机质（3CDOM*）、单线态氧（1O2）和羟基自由基（·OH）等活性组分，其对稻田污染物转化和碳氮等元素循环具有重要意义。基于此，综述了稻田上覆水中光致活性组分产生过程和机制，重点介绍了水稻不同生长周期内光活性组分的类型、通量变化趋势；探讨了不同环境因素对自由基产生的影响；阐述了上覆水光致活性组分对稻田中砷和不同有机污染物的非生物转化贡献与机制，并展望了稻田上覆水光化学过程的未来研究方向。
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基于K-means聚类和图像分割的紫色土发生层边界识别
2024,61(4):939-951, DOI: 10.11766/trxb202302070050
摘要：
土壤学始于对土壤剖面及其形态特征的观察，剖面发生层的划分与发生层边界特征的描述是土壤调查的基础。实地划分发生层需要丰富的土壤学实践经验，存在主观和缺乏统一划分标准的问题。以紫色土剖面图像为研究对象，采用K-means聚类和图像分割技术，结合图像的颜色特征（CIE Lab色彩空间）和纹理特征（Entropy）识别紫色土剖面发生层边界，并与实地划分的结果进行比较。结果表明：（1）CIE Lab色彩空间的a、b通道和Entropy纹理特征，可以划分出供试剖面的主要发生层（A、B、C）和基岩（R）；（2）聚类识别的发生层数量和发生层深度与实地识别的结果基本一致；除Z2剖面的C层和Z6剖面的Ap层聚类识别与实地识别的发生层下边界深度相差较大（分别为13 cm和8 cm）外，其余发生层下边界深度相差均在3 cm以内；（3）聚类识别的发生层边界形状更为不规则，明显度更为模糊。K-means聚类和图像分割技术实现了紫色土剖面发生层边界的客观识别，可为土壤剖面智能辨识系统的开发提供科学参考。
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利用探地雷达测定东北黑土层厚度在坡面的空间变化
2024,61(4):952-963, DOI: 10.11766/trxb202212120687
摘要：
准确掌握黑土层厚度分布信息对于黑土资源评价和保护具有重要意义。然而，传统土层厚度测定方法包括土壤剖面法、插钎法和钻孔法等对于大范围的土壤厚度测定效率较低且连续性较差。本研究利用探地雷达探测了东北黑土区直型、凸型和凹型3种坡型坡面的黑土层厚度。室内模拟试验对黑土及黄土母质土壤分别设置不同的容重和含水量，探究土壤含水量和容重对土壤介电常数的影响以及探地雷达测定黑土厚度的可行性。野外试验通过开挖剖面和预埋标识物，验证了探地雷达测量黑土厚度的准确性。结果表明：土壤介电常数随容重的增大而增大，随土壤含水量的增加而减小；黑土和黄土母质层土壤含水量、容重和介电常数之间的关系可以用两个对数方程来描述，其精确度为95.26%～99.66%。探地雷达测量黑土厚度与剖面实测厚度相比，精确度为87.05%～95.58%。3个坡面的黑土厚度空间分布不同，且坡脚发生沉积处的黑土厚度较大，坡肩和坡背土壤侵蚀较严重处的黑土厚度较薄。本研究可为进一步探明和保护黑土资源提供一种高效、准确的土壤厚度调查方法。
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基于稀土氧化物示踪法探究冻融循环对黑土团聚体周转的影响
2024,61(4):964-977, DOI: 10.11766/trxb202212060674
摘要：
为区分土壤团聚体形成和破碎过程，阐明冻融循环对黑土土壤结构的影响，本文利用稀土氧化物（REOs）示踪技术，通过室内模拟实验，探究不同初始含水量（50%田间持水量（T50）vs. 100%田间持水量（T100））和冻融循环次数（0次、3次、6次、12次和20次）对团聚体粒径分布、平均质量直径（MWD）以及团聚体周转过程的影响。结果表明：同一初始含水量下，随着冻融循环次数的增加，MWD、>0.25 mm和<0.053 mm团聚体含量显著降低，0.25～0.053 mm团聚体含量显著增加（P<0.05）。6次冻融循环后，T50处理下的MWD显著高于T100处理（P<0.05），5～2 mm和<0.25 mm团聚体含量无显著差异。除5～2 mm团聚体外，相邻粒级团聚体之间周转更为激烈；在同一冻融循环次数下，5～2 mm团聚体向0.25～0.053 mm团聚体的破碎量在T100处理下显著高于T50处理（P<0.05）。冻融循环促进了>0.25 mm团聚体的破碎和＜0.053 mm团聚体的团聚，表现为0.25～0.053 mm团聚体的累积。冻融循环过程中，MWD与各粒径团聚体相对形成量呈显著正相关，与其相对破碎量呈显著负相关（P<0.05）。随着冻融循环次数的增加，各粒径团聚体周转时间显著增加（P<0.05）。同一冻融循环次数下，>0.25 mm团聚体的周转时间高于>0.25 mm团聚体，T100处理下的团聚体周转时间显著高于T50处理（P<0.05）。综上所述，冻融循环次数和土壤初始含水量通过影响团聚体形成和破碎过程改变土壤结构的稳定性。本研究结果可为进一步探究冻融循环下黑土土壤结构变化提供理论依据。
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不同土地利用方式砖红壤团聚体水稳性及其对前期含水率的响应
2024,61(4):978-988, DOI: 10.11766/trxb202301060007
摘要：
前期含水量是影响土壤团聚体稳定性的重要因素，而其对砖红壤结构稳定性的影响缺乏系统研究，本文以海南地区3种典型利用方式（林地、荒地、耕地）下玄武岩发育砖红壤团聚体为研究对象，测定其理化性质，干、湿筛团聚体组成及不同前期含水率（3%、5%、10%、15%、20%）条件下3～5 mm粒径团聚体破碎后粒径分布状况，采用冗余分析探究了土壤性质及前期含水率对不同土地利用方式砖红壤团聚体水稳性的影响。结果表明：（1）不同土地利用方式下，土壤部分性质存在显著差异，如土壤pH、有机碳、阳离子交换量及部分交换性盐基离子等，其余性质差异较小。（2）土壤水稳性团聚体组成总体呈现“单峰”或“双峰”分布，峰值主要出现在2～1 mm和0.5～0.25 mm处，对于表层土壤而言，林地土壤团聚体稳定性最高，而耕地土壤团聚体稳定性较弱，表下层土壤稳定性显著（P<0.05）低于表层土壤。（3）在风干条件下，表层土壤团聚体水稳性普遍较高（WSA>90%，MWD>1.5，GMD>1.2），随着前期含水率的增加，团聚体破碎后大团聚体（>2 mm）含量有不同程度的变化，整体呈现水稳性大团聚体含量随前期含水率增加而增加。（4）土壤有机碳是影响砖红壤团聚体水稳性的最主要因素，其对团聚体水稳性差异的解释率达80.6%。
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加热光纤法同步测定土壤水热参数误差分析
2024,61(4):989-997, DOI: 10.11766/trxb202301160020
摘要：
土壤水热参数是研究土壤水热传输的基本物理参数。当前热脉冲探针法（HPP）可同步测定土壤水热参数，但该方法仅限于在点尺度下测定。与其具有相同理论基础的加热光纤法（SPHP-DTS），可将测定尺度增大至田间千米尺度，但其测定精度尚未得到有效验证。为了探知SPHP-DTS法的误差，本研究进行了SPHP-DTS法与HPP法测定土壤水热参数的对比试验。结果表明，以HPP为标准，加热光纤法测定热导率的精度RMSE为0.13 W·m–1.·℃–1。SPHP-DTS法测定的热导率显著高于HPP法，主要原因在于加热光纤时产生的温度效应。通过热导率法测定土壤含水率时，在热导率测定误差的影响下，SPHP-DTS法的测定精度明显低于HPP法。SPHP-DTS法测定土壤水热参数的其他误差来源包括光纤与土壤之间多个界面的接触热阻、光纤的温度敏感性、噪音干扰以及温度梯度驱动下的水分迁移。本研究可为SPHP-DTS法提升土壤水热参数测定精度提供理论参考。
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长期耕作对典型黑土水力性质的影响
2024,61(4):998-1008, DOI: 10.11766/trxb202212010665
摘要：
为揭示长期耕作对黑土耕地水文退化的作用，以典型黑土区不同纬度带的未经机械耕作的林地与长期耕作的耕地土壤进行对比，研究沟垄耕作对土壤垂直和水平方向物理性质和水力性质的影响。结果表明：长期耕作使得总体物理与土壤水力性质严重退化，与林地土壤相比，耕地土壤质地未发生变化，有机质含量显著降低，容重从1.03（0.84～1.17）g·cm–3显著提高至1.31（1.20～1.46）g·cm–3，穿透阻力显著增加，持水供水与导水性显著降低，有效含水量从0.19（0.14～0.23）cm3·cm–3降至0.15（0.10～0.21）cm3·cm–3。物理质量指数S值从0.061（优）降至0.025（差）。长期沟垄耕作使得犁底层的饱和导水率（6.61 cm·d–1）仅为耕作层的1/10.。耕作导致耕作层垂直方向导水率（64.67 cm·d–1）低于水平方向（82.84 ccm·d–1）。犁底层的穿透阻力（897.04 kPa）为耕作层的1.89倍，造成了耕作层与犁底层水力性质分层。长期耕作导致的耕地土壤水力性质分层和方向分异是促进耕地坡面径流“沟渠效应”而加速侵蚀退化的重要原因。
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基于力学参数解析黄土高原典型草地的土壤分离能力研究
2024,61(4):1009-1020, DOI: 10.11766/trxb202302060048
摘要：
为解析黄土高原地区典型草地土壤分离能力变化的力学机制，选择代表性的须根系和直根系草地作为研究对象，基于室内径流冲刷试验，估算了相对土壤分离能力（RSD），测定了土壤抗剪强度和根系抗拉力，并基于Wu氏模型估算了根系黏聚力（Cr）。结果表明，须根系草地的RSD较直根系草地显著低77.27%，而Cr较直根系草地高14.84%。直根系草地的Cr对RSD的表达效果优于根长密度，而须根系草地效果差异不明显。RSD与200 KPa正应力下抗剪强度（τ200）的相关性优于其他正压力。根土复合体中，Cr对土壤分离的效应强于τ200。通过根土复合体力学参数能够有效预测直根系草地的土壤分离能力，但对于须根系草地的预测还需进一步探究。研究结果可为黄土高原根系减蚀机理的完善提供参考。
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砖红壤中铬的溶出和外源三价铬的氧化转化
2024,61(4):1021-1030, DOI: 10.11766/trxb202301290034
摘要：
砖红壤铬（Cr）的背景值和锰氧化物的含量均较高，当土壤中Cr溶出或者受到Cr（III）污染，可能被氧化生成毒性较高的Cr（VI），从而对周围环境造成威胁。为考察砖红壤中Cr的环境风险，以云南、海南和广东采集的部分砖红壤为对象，研究土壤中Cr的溶出和外源Cr（III）的氧化。连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-重碳酸钠法提取和电子探针扫描分析的结果表明，砖红壤中的Cr主要与铁氧化物和硅酸盐矿物结合，呈非活性状态。盐酸和柠檬酸的酸化和络合作用促进了Cr的溶出，但即使1 mol·L–1的盐酸也仅使海南3和广东9砖红壤中3.68%和3.54%的Cr溶出。向砖红壤中添加Cr（III）并培养42 d，发现少量添加的Cr（III）氧化为Cr（VI），但不同土壤中Cr（VI）的生成量与亚锰的净产生量不一致，说明土壤中Cr（III）氧化生成的Cr（VI）可能会被土壤有机质重新还原为Cr（III）。去除土壤有机质后，一次平衡实验中观察到外源添加的Cr（III）氧化为Cr（VI），氧化量与土壤易还原锰的含量一致。随着溶液pH的增加，Cr（III）的氧化量呈先上升后降低的趋势，在pH 4.5时Cr（III）氧化量达最大值，但Cr（III）的氧化转化量在Cr（III）添加量中的占比很小，外源Cr（III）在土壤中氧化转化的风险也很低。虽然砖红壤的背景Cr和易还原锰的含量较高，但自然条件下Cr的溶解和Cr（III）的氧化反应很难发生，Cr（III）不易转化为Cr（VI），因此无需过度担忧砖红壤中Cr的环境风险。
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三江源地带性土壤铁（铝）键合碳分布特征
2024,61(4):1031-1041, DOI: 10.11766/trxb202212130690
摘要：
为了解青藏高原腹地天然草地土壤稳定性碳储量，掌握其固碳能力和增汇潜力，将三江源地区土壤按地域空间和3种典型草地类型进行划分，以活动层土壤为对象，进行土壤总有机碳（TOC）及铁（铝）键合碳[Fe（Al）-C]分析，并与地理、气候资料建立关系模型，反演近60年（1961—2020年）时空变化规律。结果表明：（1）江源地区Fe（Al）-C平均含量6.07 g·kg–1，[Fe（Al）-C]/TOC平均16.87 %，其含量分布地带性特征明显，中、东部地区显著高于西部地区（P<0.05）；（2）3种草地类型Fe（Al）-C含量在2.35～8.81 g·kg–1，[Fe（Al）-C]/TOC 11.99%～20.52%，高山灌丛草甸和高寒草甸均显著高于高寒草原（P<0.05）；3种高寒草地Fe（Al）-C与TOC呈极显著正相关（P<0.01）；（3）模拟数字化制图结果显示，近20年（2001—2020年）三江源地区Fe（Al）-C分布面积变化相比过去两个时段（1961—1980年和1981—2000年，其含量≥5.75 g·kg–1的分布面积平均增加了1.64 %），整体处于碳汇状态，三江源地区土壤铁（铝）键合碳在土壤稳定中的固碳潜力不容忽视。
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江苏水稻种植方式碳足迹和经济效益综合评价
季国军，纪洪亭，程琨，刘满强，江瑜，胡正锟，张岳芳，胡乃娟，胡锋
2024,61(4):1042-1054, DOI: 10.11766/trxb202212180695
摘要：
系统分析水稻不同种植方式碳足迹及经济效益对水稻生产碳减排和发展低碳农业具有重要意义，目前在省级尺度上关于不同水稻种植方式碳足迹和经济效益综合评价的研究尚少见报道。基于江苏水稻农情调查数据，利用生命周期评价方法定量分析江苏水稻不同种植方式碳足迹及经济效益。结果表明，2016—2020年不同水稻种植方式单位面积碳足迹为11.28～14.39 t·hm–2，单位产量碳足迹为1.30～1.52 kg·kg–1，单位产值碳排放为0.49～0.58 kg·yuan–1，单位面积碳足迹、单位产量碳足迹和单位产值碳足迹从大到小依次为抛秧水稻或手插水稻、机插水稻、直播水稻。机插水稻和手插水稻生产单位面积碳足迹随年份的增加呈下降趋势。机插水稻、手插水稻和直播水稻单位产量碳足迹随年份的变化呈下降趋势。不同水稻生产种植方式碳足迹中占比最大的是稻田甲烷排放，其次为氮肥施用导致的碳足迹、稻田氧化亚氮排放和灌溉用电导致的碳足迹。氮肥和灌溉用电是影响不同水稻种植方式碳足迹差异的主要驱动因素。不同水稻种植方式总收益为2.51×103～2.75×103 yuan·hm–2，资源投入成本为1.88×103～1.99×103 yuan·hm–2，碳排放成本为0.20×103～0.25×103yuan·hm–2，考虑碳排放的净收益（NI-CO2）为0.39×103～0.64×103 yuan·hm–2。机插水稻NI-CO2低于其他三种水稻种植方式，这与机插水稻较高的总收益和较低的资源投入成本和较低的碳排放成本有关。综上所述，仅考虑碳排放，直播水稻是最为低碳的水稻种植方式，综合碳排放和经济效益，机插水稻优于手插、直播和抛秧水稻。
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水稻土好氧甲烷氧化菌对大气CO2浓度升高的适应规律
2024,61(4):1055-1065, DOI: 10.11766/trxb202302160061
摘要：
CH4是仅次于CO2的第二大温室气体，而稻田是CH4的主要排放源，但未来大气CO2浓度升高情景下（elevated CO2，eCO2），水稻土好氧甲烷氧化过程及其功能微生物群落适应规律尚不清楚。依托中国FACE（Free Air CO2 Enrichment）水稻田试验平台，通过13C-CH4示踪的室内微宇宙培养实验，采用稳定性同位素核酸探针（DNA-SIP）和高通量测序技术，研究未来大气CO2浓度升高对水稻土甲烷氧化活性及其功能微生物的影响规律。结果表明：与常规大气CO2浓度（ambient CO2，aCO2）相比，eCO2条件下的甲烷氧化活性显著增加，从243 nnmol·g–1 d.w.s·h–1增加至302 nmol·g–1d.w.s·h–1，增幅高达24.3%，甲烷氧化菌数量则增加了1.1倍～ 1.2倍。通过超高速离心获得活性甲烷氧化菌同化13CH4后合成的13C-DNA，高通量测序发现，未来大气CO2升高情景下水稻土活性好氧甲烷氧化微生物群落极可能发生明显演替，与对照相比，类型I甲烷氧化菌甲基杆菌属Methylobacter的相对丰度增加16.2%～17.0%，而甲基八叠球菌属Methylosarcina的相对丰度下降4.7%～11.1%；同时刺激了食酸菌属Acidovorax和假单胞菌属Pseudomonas等非甲烷氧化菌的活性。综上所述：未来大气CO2升高情景下，水稻土好氧甲烷氧化微生物群落结构发生分异，促进了甲烷氧化通量，而甲烷氧化的代谢产物可能引发土壤中微生物食物网的级联反应，是土壤碳储存和周转的重要功能微生物群。
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大气CO2浓度升高和温升对水稻纹枯病侵染后的相关蛋白和防御酶的影响
2024,61(4):1066-1076, DOI: 10.11766/trxb202302220074
摘要：
纹枯病（sheath blight）作为一种土传病害，其发生和发展严重威胁到水稻（Oryza sativa L.）的生产。目前，大气CO2浓度（[CO2]）和温度升高如何影响感病植株内病程相关蛋白（pathogenesis related proteins，PR蛋白）和防御酶尚不清楚。本研究以纹枯病易感品种（Lemont）和抗性品种（YSBR1）为实验材料，利用田间开放式自由大气[CO2]和温度升高（T-FACE）平台设置四个处理：对照、[CO2]升高（[CO2]升高至590 μmol·mol–1）、温升（冠层温度升高2℃）及[CO2]升高和温升交互，通过人工接种R. solani，探究不同抗性品种叶片和茎鞘PR蛋白与防御酶活性，以及土壤基本理化性状的响应。研究结果表明：高[CO2]和温升下耕作土制成的土壤浸提液培养基中R. solani生长速率无显著差异，接种R. solani后病斑发展速率与土壤基本理化性状无关。水稻植株感病后，两个品种叶片和茎鞘中PR蛋白和相关防御酶表现出明显差异，且在高[CO2]和温升条件下，该差异进一步增大。对于茎鞘中的PR蛋白和防御酶，高[CO2]和温升交互处理明显增加Lemont和YSBR1茎鞘中过氧化氢酶（CAT）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）、β-1，3-葡聚糖酶（GLU）和超氧化物歧化酶（SOD）活性。对于两个水稻品种，当R. solani入侵后，在各处理下，YSBR1叶片中PR蛋白和相关防御酶以及茎鞘中SOD和CAT活性均显著高于Lemont，且YSBR1病斑发展速率显著低于Lemont。在整个发病过程中，温升处理及其与高[CO2]互作处理均显著增加易感品种Lemont的病斑发展速率（增加了21% ～ 45%），而对抗性品种YSBR1的病斑发展速率无显著影响。相关性分析结果表明，各处理下Lemont和YSBR1植株纹枯病病斑的发展速率均与其茎鞘中GLU活性存在显著正相关。因而，在R. solani侵染后，抗病品种中较高的PR蛋白和防御酶活性形成的防卫反应，能够有效减轻未来高[CO2]和温升条件对纹枯病病斑发展速度的影响。研究结果对选育纹枯病抗性品种来适应未来气候变化背景下的水稻生产提供重要的借鉴意义。
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磷石膏改良滨海盐土效果及对小麦生长的影响
吴洪生，陈小青，马文舟，王晓云，程诚，丁军，李妍慧，刘政，段亚军，邸明春，李贞伟，冯迎辰，石佑华
2024,61(4):1077-1087, DOI: 10.11766/trxb202302010038
摘要：
江苏滨海盐土（盐碱土）约66.22万公顷，大多未开发利用，主要因为含盐量很高，迫切需要进行改良。本试验采用田间试验方法，利用磷肥厂副产物磷石膏进行盐（碱）土改良试验。试验设置不施肥、不施用磷石膏、单施复合肥、施用复合肥+磷石膏不同用量等8个处理进行。结果表明，施用磷石膏可以降低盐碱土土壤pH，与不施用磷石膏的对照相比，施用磷石膏后表层0～20 cm土壤pH下降0.07～0.40单位，碳酸氢根离子下降15.81%～43.53%；土壤钠离子浓度下降17.25%～89.83%，土壤钾离子含量增加8.17%～384.90%，土壤钙离子含量增加59.51%～1977.72%，土壤有机质增加4.51%～19.50%。施用磷石膏处理小区小麦叶片全氮含量较不施磷石膏处理增加7.85%～26.21%，叶片全磷含量增加5.02%～35.97%；小麦增产11.41%～45.26%。滨海盐土及盐碱土可以采用磷石膏进行改良，有较好的改良效果。综合考虑，以处理为30%复合肥1 050 kg·hm-2＋磷石膏1 125 kg·hm-2和30%复合肥1 050 kg·hm-2＋磷石膏2250 kg·hm-2处理效果最好。
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天然腐殖质材料对低品位磷矿粉水溶性磷的促释效果
2024,61(4):1088-1098, DOI: 10.11766/trxb202212130689
摘要：
低品位磷矿开发应用困难的关键问题在于其活化释放困难以及磷素在土壤中易被固定。将不同添加量的天然腐殖质材料及其衍生物作为促释材料，采用连续水浸提法、X-射线衍射以及红外光谱分析了促释材料对低品位磷矿粉的水溶性磷释放特性以及磷矿粉的结构与成键变化的影响，并通过盆栽试验进一步验证磷矿粉与促释材料在最优配比下的生物肥效。结果表明：随着促释材料添加量的提高，水溶性磷的释放也呈现增加趋势，当天然腐殖质材料和HNO3处理天然腐殖质材料分别与低品位磷矿粉混合的质量比为20：80时，5次水溶性磷释放总量分别为对照处理的1.54倍和1.72倍。X-射线衍射分析结果表明，天然腐殖质材料或HNO3处理天然腐殖质材料混合低品位磷矿粉经过5次浸提后，P2O5和Ca（PO3）2对应的特征衍射峰出现显著下降。红外光谱分析结果表明，天然腐殖质材料或HNO3处理天然腐殖质材料混合低品位磷矿粉经过5次浸提后，可明显看到位于966 cm-1处PO43-对称伸缩振动v1吸收峰消失，同时位于1 127、673和612 cm-1处PO43-非对称伸缩振动v3吸收峰、H2PO4-相关吸收峰和HPO42-相关吸收峰强度均显著下降。盆栽试验进一步表明，天然腐殖质材料或HNO3处理天然腐殖质材料作为一种优质有机物料按照6 g·kg-1或9 g·kg-1的施用量同时与低品位磷矿粉按照20：80的质量比混合后可显著提升土壤的有效磷含量，同时可快速提升土壤有机质含量。天然腐殖质材料按9 g·kg-1的施用量同时与低品位磷矿粉按20：80的质量比混合，在播种后第14、30、60天土壤有效磷分别较对照处理增加了29.86%、29.47%、36.48%，土壤有机质分别较CK增加34.16%、8.05%、47.40%。HNO3处理天然腐殖质材料按9 g·kg-1的施用量同时与低品位磷矿粉按20：80的质量比混合，在播种后第14、30、60天土壤有效磷分别较CK增加了36.97%、94.44%、34.51%，土壤有机质分别较CK增加27.29%、14.57%、45.41%。天然腐殖质材料或HNO3处理天然腐殖质材料呈酸性、高比表面积、腐殖质含量高、活性官能团数量多等特性是提升低品位磷矿粉的水溶性磷和土壤有效磷含量的主要原因。
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叶面喷施山梨醇螯合钾对花生产量及根际土壤微生物群落的影响
孙伟，张欢洋，魏倩倩，曾凡鹤，李腾升，赵立，韩传浩，张静，张子琪，石祥，颜冬云
2024,61(4):1099-1110, DOI: 10.11766/trxb202301030003
摘要：
中国农用钾肥严重依赖进口，通过改变钾元素的存在形态进一步提高钾的利用效率，具有重要现实意义。以花生（品种为花育22）为供试作物，2020—2021年连续进行了两季大田试验，采用完全随机区组设计，考察自由离子态钾（无机盐钾）与山梨醇螯合态钾对花生产量、干物质积累量、钾积累量以及花生根际土壤细菌群落结构的影响。在常规施肥基础上进行花生不同生育期喷施试验，设置清水对照（CK）、无机钾（IK）、山梨醇混合无机钾（MK）、山梨醇螯合钾（SK，自制）和市售螯合钾（LK，国外产品）5个处理。结果表明，叶面追施钾肥可显著提高花生产量，与IK或LK处理相比，SK处理两年平均增产率分别提高18.9%、14.97%，产量构成要素百仁重、百果重、饱果率均得到显著提升；山梨醇螯合钾处理的花生植株干物质积累量、钾积累量均得到显著提高，说明自制山梨醇螯合钾能够促进钾营养元素在植株中的分配。与其他处理相比，山梨醇螯合钾处理增加了花生根际土壤微生物多样性与丰富度。相关性分析表明，产量的增加与钾元素吸收、分配及根际微生物变化显著相关。综上，在相同的施钾水平上，与无机盐钾形态相比，山梨醇螯合钾更能促进花生植株对钾素的吸收和积累，综合表现为产量的增加。该研究结果可为提高钾肥利用效率提供理论及实际参考。
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根际溶铁细菌与AM真菌协同提高石灰性土壤铁有效性的机制研究
彭海英，邵雅东，栗晗，李培根，丁百玲，杨天杰，徐阳春，沈其荣，董彩霞
2024,61(4):1111-1122, DOI: 10.11766/trxb202212080680
摘要：
石灰性土壤普遍存在铁有效性低导致的植物缺铁黄化现象，严重影响农业可持续发展。筛选高效溶铁细菌并探讨其与菌根真菌（AMF）协同提高土壤有效铁含量、改善植物铁营养机制具有重要意义。以石灰性土壤和番茄（Lycopersicon esculentum）为试材进行盆栽试验，分别接种Advenella kashmirensis（B1）、Arthrobacter cupressi（B2）、Klebsiella variicola（B3）、Variovorax guangxiensis（B4）和Enterobacter ludwigii（B5）5株细菌，以不接菌处理为对照（CK），筛选出高效溶铁菌株B1、B2和B3。将其与纯培养得到的AM真菌孢子（Rhizoshagu irregularis，Ri）组合，设置单独接种AM真菌（Ri）、单菌与Ri（B1+Ri、B2+Ri和B3+Ri）、菌群与Ri（B1+B2+B3+Ri）共接种处理，进一步探究单菌及菌群与AMF协同促进石灰性土壤难溶性铁的活化和促进植物铁吸收的机制。结果表明：（1）与对照相比，接种B1、B2和B3能够显著促进番茄生长，根系和地上部全铁积累量分别提高6.48倍和2.61倍（B1）、4.11倍和2.03倍（B2）、4.37倍和2.25倍（B3）；新叶活性铁含量分别提高74.21%、1.33倍和1.75倍。（2）与单接AMF相比，不同共接种组合显著增加番茄生物量，各部位平均全铁积累量显著提高58.32%～119.43%，其中B3+Ri处理、B1+B2+B3+Ri处理下番茄根系活性铁含量分别提高41.47%和44.30%、新叶活性铁含量分别提高12.61%和12.77%。不同共接种组合处理显著提高AM真菌的菌根侵染率，较单接AM真菌处理提高13.35%～30.99%；根系铁还原酶活性增加9.86%～22.07%，根系LeFIT1、LeFRO2和LeMYB72基因表达显著上调。与单接AM真菌相比，B3+Ri和B1+B2+B3+Ri处理下根际土壤pH分别降低0.21和0.09，土壤有效铁含量分别提高15.78%和55.23%。综上，AM真菌与3株高效溶铁细菌的协同作用可显著提高石灰性土壤铁有效性并改善植物铁营养，不同类型溶铁细菌与AMF的协同作用机制不同，为解决石灰性土壤铁有效性低的问题提供了微生物途径。
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生物质炭和有机肥配施对水稻土溶解性有机质光谱学特征的影响
梁栋，周巧林，张辉，马洪波，宁运旺，张永春，徐聪，焦加国，汪吉东
2024,61(4):1123-1133, DOI: 10.11766/trxb202302020039
摘要：
为探究生物质炭对水稻土壤溶解性有机质（DOM）的影响及其与有机肥配施的协同效应，通过5年连续定位试验，探讨了生物质炭施用5年后不同施肥处理：对照（CK）、生物质炭（BC）、化肥（F）、生物质炭+化肥（F+BC）、化肥+有机肥（25%氮替代，MF）和化肥+生物质炭+有机肥（25%氮替代，MF+BC）对水稻产量和土壤pH、全氮、有效磷、速效钾、有机碳、易氧化有机碳（ROC）及溶解性有机碳的影响。采用紫外-可见光谱、荧光光谱结合平行因子分析方法对土壤中DOM的光谱特征和荧光组分进行表征，分析了DOM的紫外光吸收系数和紫外光斜率系数以及荧光指数、腐殖化指数、生物指数和富里酸、色氨酸、胡敏酸相对含量。结果表明：施用生物质炭和有机肥均能有效提高水稻产量，缓解土壤酸化，并且MF+BC处理水稻产量和土壤有效磷含量最高。水稻产量与DOM生物可利用性、芳香化程度、腐殖化程度、色氨酸组分含量和亲水性呈显著正相关（P＜0.05）。提高DOM生物可利用性和腐殖化程度均表现为有机肥大于生物质炭。生物质炭显著增加DOM富里酸和色氨酸组分含量，并且促进了水稻土中ROC向难氧化有机碳转化；而有机肥有效增加DOM富里酸、色氨酸、胡敏酸和ROC含量。生物质炭和有机肥协同配施对提升水稻产量及增加ROC、DOM富里酸和色氨酸含量、芳香化程度、腐殖化程度和生物可利用性方面具有交互作用。综上所述，在本研究条件下生物质炭配施有机肥在水稻增产和水稻土有机碳及DOM组分功能多样性提升方面具有长期效应。
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秸秆与有机无机肥配施对潮土关键微生物及小麦产量的影响
2024,61(4):1134-1146, DOI: 10.11766/trxb202303010086
摘要：
秸秆与化肥和鸡粪配施改变了土壤微生物群落结构及微生物间的相互作用关系，但这种变化与小麦产量间的关系尚不清楚。依托7年长期定位试验，选取5个施肥处理：不施化肥+秸秆离田（N0S0）、不施化肥+秸秆还田（N0S）、常规施化肥+秸秆离田（NS0）、常规施化肥+秸秆还田（NS）和施化肥+秸秆还田+鸡粪替代20%氮肥（NSM），研究不同施肥方式对细菌-真菌共现网络中微生物组成的影响，以及关键微生物与小麦产量间的相关关系。结果表明，与N0S0处理相比，NS0、NS和NSM处理的小麦籽粒产量分别提升539.20%、611.56%和676.56%，而N0S处理无显著变化。细菌和真菌群落组成均可分成显著不同的3组，分别为N0S0+N0S、NS0以及NS+NSM，即微生物群落组成在是否施用化肥之间显著不同；相同施用化肥情况下，在是否有施用有机物料之间显著不同。将重要性由高到低排序，导致不同处理细菌群落结构变化的主要土壤理化性质是有效磷（AP）、电导率（EC）、微生物生物量氮（MBN）、土壤有机碳（SOC）、易氧化有机碳（ROC）和颗粒有机碳（POC），导致不同处理真菌群落结构变化的主要土壤理化性质是EC、MBN、ROC、POC、AP和SOC。细菌-真菌共现网络中，两个关键模块（模块1和模块4）与小麦产量变化显著相关。NS+NSM处理提升了模块4中与小麦产量正相关的类诺卡氏菌属（Nocardioides）、纤维单胞菌属（Cellulomonas）、Pir4_lineage、金孢子菌属（Chrysosporium）、无茎真菌属（Acaulium）和裂壳菌属（Schizothecium）等有益菌的相对丰度，它们可降解纤维素和木质素、促进养分转化和循环或抑制病原菌生长；并显著降低了模块1中与小麦产量负相关的葡萄穗霉属（Stachybotrys）、无色穗孢属（Achroiostachys）和Fusicolla的相对丰度，它们为不利于土壤健康和作物生长的植物病原真菌。因此，化肥配施秸秆及化肥配施秸秆和鸡粪利于关键有益微生物增加及病原真菌减少，关键微生物的功能和相对丰度对小麦产量具有影响。
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球囊霉素在土壤团聚体中的分布特征及影响因素的Meta分析
2024,61(4):1147-1155, DOI: 10.11766/trxb202301170024
摘要：
为充分认识球囊霉素在维持土壤有机碳平衡和土壤团聚体稳定性中的重要作用，建立改善土壤结构和提升土壤质量的管理策略，通过收集整理近些年来已发表的19篇文献中的332组数据，定量分析球囊霉素在不同粒径土壤团聚体中的分布特征，系统解析其影响因素，并比较了不同土地利用方式下球囊霉素在土壤团聚体中的分配差异。结果表明：无论总球囊霉素还是易提取球囊霉素，在大团聚体（>2 000 μm）和小团聚体（2 000～250μm）中的质量百分比（分别约占30%）均显著高于微团聚体（250～53μm）和黏粉粒级微团聚体（<53μm）（分别约占15%）。易提取球囊霉素占总球囊霉素的比例在粉黏粒级微团聚体（<53 μm）中更低，约为20%，其他粒径均在30%以上。球囊霉素中碳占土壤有机碳的比例在各团聚体中无显著差异，不同粒径团聚体中易提取球囊霉素约占有机碳的2%左右，而总球囊霉素约占有机碳的8%左右。大于250 μm团聚体中球囊霉素随温度和降水的增加而增加，而随着pH的升高而降低。在小于250 μm团聚体中未发现显著相关性，但发现球囊霉素随土壤有机碳增加而增加，呈显著正相关。通过比较不同利用方式的土壤，本研究还发现林地土壤各粒径团聚体中的球囊霉素均不低于耕地和草地土壤，说明林地土壤较其他类型土壤更有利于球囊霉素的积累。
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温度和砷对不同品种水稻幼苗生长和砷吸收的影响
2024,61(4):1156-1165, DOI: 10.11766/trxb202302120058
摘要：
为明确温度和外源砷对水稻生长发育的影响，选取江苏地区常见的8个水稻品种为试验材料，通过添加不同浓度外源砷[0（As0）、0.5（As0.5）和1 mg·L-1（As1）]和模拟不同温度[白天/夜晚分别为30℃/25℃（T0）和35℃/30℃（T1）]，在人工气候箱内进行了发芽和苗期培养试验，并分析了8个品种水稻种子萌发、幼苗生长及砷含量状况。结果表明，外源砷对水稻的芽长和活力指数具有抑制作用，与对照（T0As0）相比，T0As1处理使不同品种水稻的芽长和活力指数分别降低13.69%～43.34%和28.14%～52.88%。 而温度对水稻种子萌发的影响与水稻品种有关。在T1处理下，盐两优1618的发芽率、芽长和活力指数均优于其他品种。温度和外源砷的共同作用显著降低了不同品种水稻的芽长（P<0.05）。与T0As0相比，T1As1使水稻芽长显著降低5.66%～43.34%。水稻根长和根系活力显著受到温度和外源砷的单一因素的影响。与T0As0相比，T0As1处理使水稻根系活力降低3.01%～58.21%。温度和外源砷的共同作用抑制了水稻根长和根系活力，其中T1As1使水稻根系活力显著降低53.80%～89.01%。不同品种水稻的苗高和根系活力在相同温度或外源砷处理下具有显著差异（P<0.05），其中盐两优888的苗高和根系活力均处于较高水平。水稻茎叶砷含量在外源砷处理下显著增加，在增温处理下却降低。与单一的砷处理相比，温度和外源砷的共同作用降低了水稻茎叶的砷含量。综上可知，温度和外源砷影响水稻的生长及砷吸收，但水稻生长状况具有明显的品种间差异，其中盐两优888和盐两优1618在增温和外源砷共存条件下的种子萌发和生长状况优于其他水稻品种。
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纳米级Fe3O4分散液浸种对NaCl胁迫下番茄种子萌发及幼苗保护酶系统的影响
2024,61(4):1166-1178, DOI: 10.11766/trxb202302090055
摘要：
为揭示纳米级Fe3O4（Fe3O4NPs）调控作物耐盐的效应和机理，采用共沉淀法成功合成10 nm粒径的Fe3O4NPs，并通过了表征分析和鉴定；进一步研究其0、1、10、50、100、200、300、400 mg·L-1分散液浸种处理对NaCl胁迫下番茄种子萌发、幼苗生长及其抗氧化的影响。结果表明：盐胁迫下1 mg·L-1Fe3O4NPs浸种明显降低番茄种子发芽、幼苗胚根和下胚轴生长，随着浸种浓度上升，其发芽逐步得到改善；100 mmol·L-1NaCl胁迫下，200 mg·L-1Fe3O4NPs浸种的种子发芽势和下胚轴长达到峰值，显著高于仅盐处理的对照。100 mmol·L-1NaCl胁迫明显降低番茄种子成苗率、幼苗鲜物质量和含水量，1 mg·L-1Fe3O4NPs浸种，导致其进一步降低，随着Fe3O4NPs浸种浓度上升，其数值逐渐上升，200 mg·L-1Fe3O4NPs浸种的幼苗鲜物质量和含水量达到峰值，显著高于仅盐处理的对照。盐胁迫下，1 mg·L-1Fe3O4NPs浸种的幼苗超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性显著上升，而过氧化氢酶（CAT）活性下降，随着Fe3O4NPs浸种浓度上升，SOD和POD酶活逐渐下降再逐渐回升，CAT酶活逐渐上升再回落，100～200 mg ·L-1Fe3O4NPs浸种的幼苗SOD和POD酶活、丙二醛（MDA）、脯氨酸（Pro）含量、超氧阴离子自由基（O2·－）和过氧化氢（H2O2）含量均最低，而其CAT酶活最高。相关性分析表明，幼苗鲜物质量、成苗率与SOD和POD活性以及MDA和活性氧含量均呈极显著负相关。综上所述，在盐胁迫下Fe3O4NPs浸种处理的番茄种子萌发和成苗依赖于Fe3O4NPs不同浓度的调控特征，即1 mg·L-1Fe3O4NPs浸种处理展示了进一步抑制的典型特征，其氧化胁迫加剧；而200 mg·L-1Fe3O4NPs浸种处理表现为促进萌发、成苗和壮苗的显著作用，与其抗氧化得到明显改善直接相关。
新视角与前沿
综述与评论
研究论文
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基于Meta分析的苏打盐碱土改良效果评估
黄广志, 黄立华, 刘伯顺, 蒋小曈, 杨璨, 梁燕萍, 蔡婧晖
DOI: 10.11766/trxb202309060360
摘要：
苏打盐碱土集中分布于我国东北松嫩平原西部，长期以来人们在苏打盐碱地治理中采用了多种物料或措施进行土壤改良，也取得了较好的改良效果。然而，这些改良措施多是定点的单一评估，缺少不同改良剂多点位的综合比较。为此本研究利用Meta分析，从近30年有关苏打盐碱土改良报道的589篇文献中遴选出符合条件的854组相关数据，综合量化评估了石膏类改良剂、生物炭和混合改良剂（2种及2种以上改良物料配施）对苏打盐碱土的改良效果，采用随机森林方法解析了影响不同改良剂改良效果的因素。结果表明，石膏类改良剂、生物炭和混合改良剂在稻田上施用后土壤碱度分别降低21.5%、19.6%和37.0%，改良效果显著，改良剂之间差异不显著；生物炭对土壤养分含量提升效果最佳（47.8%），石膏类改良剂相对最低（26.4%）。三种改良剂多用于中、重度苏打盐碱土表层（0~20 cm）土壤改良，其施用量和施用年限对土壤改良效果存在差异。改良剂施用量是影响石膏类改良剂、生物炭和混合改良剂降低土壤碱度和盐分效果的主要因素。石膏类改良剂主要作用原理是降低土壤碱度，进而间接提升土壤养分和促进作物生长，生物炭和混合改良剂兼具降低土壤碱度和直接提供土壤养分的作用。土壤改良剂在选择使用上不仅要考虑用量，种植作物类型、改良剂成本、作用效果持久性以及环境安全性问题也是重要的参考因素。
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一种基于数字图像技术量化土壤结构体形状的方法
DOI: 10.11766/trxb202307110263
摘要：
土壤结构是土壤中各种过程的物理框架，对土壤物理、化学及生物化学过程定量化研究具有极为重要的意义。现有土壤结构的量化方法过度依赖于实验室技术，导致其受限于样本量级、分辨率和成本等因素的影响。为了克服这些限制，本研究以高分辨率土壤剖面图像为研究对象，利用数字图像技术量化土壤结构体形状。结果表明：典型的结构分类和主观描述可以转化为定量的形态计量学指标（如圆角率、圆度、长轴椭圆角、长宽比、坚固度和宽高比等）；9个土壤剖面中表层土壤结构体的平均圆角率、圆度和宽高比（0.79、0.74和1.05）均高于心土层（0.64、0.68和0.94），平均长宽比和长轴椭圆角（1.35°和42.73°）均低于心土层（1.79°和49.33°）。因此，利用数字图像技术能够准确地量化和直观地表征土壤结构体的形态特征，且该技术阐明了成土过程中土壤结构体形状逐渐从块状结构向圆球状结构转化的规律。
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高浓度CO2对土壤有机碳矿化的影响
DOI: 10.11766/trxb202312010505
摘要：
土壤气体CO2浓度常高于大气，目前土壤有机碳矿化相关研究多在大气或模拟大气CO2浓度增加条件下展开，可能导致研究结果与土壤剖面实际有机碳矿化过程有所偏差，土壤中高浓度CO2如何影响有机碳矿化尚不清楚。采用室内培养试验，设置CK（400 μmol·mol-1，大气水平）、800、2 000、4 000、6 000和 8 000 μmol·mol-1 6个CO2浓度梯度，研究不同浓度CO2对土壤有机碳矿化的影响。结果表明：1）土壤中高浓度CO2 (2 000 ~8 000 μmol·mol-1) 显著抑制土壤有机碳矿化，矿化速率降低6.27%~45.61%，累积矿化量降低1.72%~40.82%；2）土壤中较低浓度的CO2(800 μmol·mol-1）显著促进土壤有机碳矿化，矿化速率增加4.26%~16.75%，累积矿化量增加了17.37%~48.43%；3）土壤中CO2浓度影响了活性有机碳组分的含量，在一定CO2浓度范围内，土壤微生物生物量碳（MBC）含量较CK显著增加，可溶性有机碳（DOC）含量较CK显著降低，易氧化有机碳（EOC）含量变化不显著；4）CO2浓度与有机碳矿化特征、EOC显著负相关，与DOC显著正相关，与MBC无显著相关性；5）在温湿度适宜条件下，CO2浓度对土壤有机碳累积矿化量贡献率达22.93%。综上，高浓度CO2通过影响土壤有机碳易利用性碳源，显著抑制了土壤有机碳矿化，可能是维持土壤有机碳稳定的重要因素之一。
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宁夏地区设施栽培模式对土壤细菌群落的影响
孙殷沁沁, 闫元元, 曲继松, 张丽娟, 朱倩楠, 赵军, 张金波, 蔡祖聪, 黄新琦
DOI: 10.11766/trxb202312070519
摘要：
土壤细菌群落特征是土壤质量的重要评价指标。目前，设施栽培模式对微生物学性质的影响仍然不明。明晰土壤细菌群落和功能对设施栽培的响应对于设施土壤的可持续利用具有重要的指导意义。对宁夏回族自治区67个设施-大田配对土壤样品进行比较分析，基于扩增子测序技术研究设施栽培对土壤细菌群落多样性、组成、种间互作和构建过程等的影响，旨在揭示集约化设施栽培下土壤细菌群落的变化规律及其主要影响因素。结果表明：相较于大田，设施栽培细菌数量、多样性指数（Shannon）、丰富度指数（ACE）和均匀度指数（Pielou）分别增加了63.3%、3.20%、11.4%和1.69%。设施栽培显著改变土壤细菌群落结构，冗余分析（RDA）表明有效磷、pH、电导率是影响细菌群落结构的主要环境因子。pH、有效养分含量等土壤理化因子显著影响设施土壤细菌群落的组成，气候因子中年均降水、年均温显著影响大田土壤细菌群落的组成。门水平上，设施土壤中浮霉菌门和厚壁菌门的相对丰度显著增加，芽单胞菌门和黏球菌门的相对丰度显著降低；属水平上，设施土壤显著富集了芽孢杆菌属、假单胞菌属等优势属。共现网络分析表明，大田土壤细菌互作网络的边、平均度、聚类系数、模块化程度分别高于设施土壤10.8倍、11.0倍、36.8%、1.78倍，设施栽培显著降低了土壤细菌网络的复杂性和模块化程度。利用原核生物功能注释数据库（FAPROTAX）进行功能预测表明，设施栽培显著增加了碳、氮等元素循环及病原菌有关的细菌功能类群的相对丰度。设施土壤细菌群落距离衰减关系弱于大田土壤，其群落构建受确定性过程影响较大，扩散受到的限制高于大田土壤。综上，宁夏设施栽培显著改变了土壤细菌群落的多维度特征。本研究可为促进当地设施土壤可持续利用提供理论参考。
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短期低氮添加改变黄山松土壤可溶性有机质的分子组成及稳定性
元晓春, 张晓晴, 周茜, 吴联钻, 陈俊明, 曾泉鑫, 柏欣宇, 李文周, 陈岳民
DOI: 10.11766/trxb202311160476
摘要：
可溶性有机质（DOM）对环境变化高度敏感，其动态变化对理解全球变化情景下区域/全球碳循环至关重要。然而，氮沉降背景下土壤DOM分子特性如何变化尚不明确。采用尿素添加模拟野外氮沉降，在黄山松林设置了三个氮添加水平(0、40和80 kg?hm-2?a-1)。利用高分辨傅立叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR MS），探究了短期（三年）氮添加对0～10 cm土壤DOM分子组成及其稳定性的影响。FT-ICR MS分析结果表明，DOM分子主要集中在250～400 Da，碳氢氧化合物占全部化合物的50%以上。在DOM分子的八种类别中，木质素类分子在土壤DOM分子中占主导地位，其次是单宁类和缩合芳烃，而易分解的小分子（包括脂质、蛋白质和碳水化合物）的相对丰度较低。尽管氮添加未改变DOM含量和光学特性，但DOM的分子组成变化显著。相比于高氮处理，低氮处理显著降低了DOM中碳水化合物分子的相对丰度，降低幅度73.33%。这可能主要归功于微生物生物量和水解酶活性的增加。此外，低氮添加下双键当量（DBE）显著增加，说明DOM的分子稳定性有所提升。皮尔森（Pearson）相关分析发现，DBE与碳水化合物和蛋白质/氨基糖等小分子化合物呈显著的负相关，而与木质素及缩合芳烃等大分子的相关性不显著。这说明短期氮添加下DOM的分子稳定性可能取决于碳水化合物等易分解小分子的减少而非难分解分子的增加。综合而言，本研究为理解氮沉降下土壤DOM的行为提供了分子层面的新视角。
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秸秆碳类型对土壤团聚体真菌群落特征的影响
王 萍, 董建新, 夏龙龙, 何 京, 况 帅, 徐艳丽, 丛 萍
DOI: 10.11766/trxb202309250398
摘要：
真菌的分解作用是驱动土壤养分循环和能量流动的主要动力，然而在团聚体尺度上，真菌群落对不同类型秸秆碳输入的响应特征及关键环境因子尚不明确。以玉米秸秆为原料，设置常规粉碎秸秆（RS）、腐熟秸秆（DS）和秸秆生物质炭（BC）3种秸秆碳类型的等碳量还田处理，并以不施秸秆（CK）为对照，探讨秸秆碳类型对土壤大团聚体（> 0.25 mm）和微团聚体（< 0.25 mm）中真菌多样性、真菌群落组成及分布、菌群内部相互作用关系的影响，并进一步探究影响土壤真菌群落变化的关键环境因子。2年田间试验结果表明，RS处理显著降低了< 0.25 mm微团聚体和> 0.25 mm大团聚体中真菌的 α 多样性（P < 0.05）。各处理的优势菌门前三位的为子囊菌门（Ascomycota）、被孢霉门（Mortierellomycota）、担子菌门（Basidiomycota），优势菌属前三位的为小不整球壳属（Plectosphaerella）、毛壳菌属（Chaetomium）、被孢霉属（Mortierella）。与不同团聚体粒级相比，秸秆碳处理显著引起了真菌群落结构的分异（P < 0.01），其中RS处理的真菌群落结构显著区分于其他处理。共现网络分析表明，BC处理提高了纳入真菌共现网络的节点数量（10.08%）和模块性（5.55%），DS处理提高了纳入共现网络的节点（11.17%）、边的数量（32.57%）和节点平均度（19.27%），均提高了土壤团聚体真菌群落结构的稳定性。Mantel test分析发现，铵态氮（AN）和pH是影响土壤团聚体真菌群落结构的关键环境因子，且RS处理的真菌群落受土壤环境因子影响最大。真菌群落功能预测分析表明，3种秸秆碳的输入均能降低病原型真菌的相对丰度，减少农田土传病害的发生。综上所述，短期内秸秆还田，不同土壤团聚体真菌更易受秸秆碳类型的影响而产生分异，添加腐熟秸秆和秸秆生物质炭短期内能提升土壤AN含量，进而提高真菌网络的复杂性，促进真菌群落稳定，因此在实际生产中应考虑适当增加腐熟态或炭化态秸秆碳投入以促进土壤生态功能稳定。
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基于InVEST模型的川滇生态屏障区土壤保持功能评价
DOI: 10.11766/trxb202307260292
摘要：
以川滇生态屏障区为研究对象，采用生态系统服务和交易的综合评估模型（Integrated Valuation of Ecosystem Services and Trade-offs, InVEST）对2000年、2010年、2015年和2020年的土壤侵蚀和土壤保持情况进行分析，并运用地理探测器探测土壤侵蚀的主控因子。结果表明：川滇生态屏障区不同年份的土壤侵蚀模数和土壤侵蚀总量呈先减少后增加的趋势。侵蚀强度以微度侵蚀为主，约占整个区域的85%，主要分布在川滇生态屏障区东部，轻度及以上侵蚀强度多分布于西部地区。不同年份的土壤保持模数分别为4.0×103、3.5×103、3.5×103、4.5×103 tkm-2，土壤保持总量分别为9.6×108、8.3×108、8.2×108、1.1×109 t。各影响因子对土壤侵蚀的影响程度从高到低依次为：土地利用类型、高程、植被覆盖度、土壤可蚀性因子、降雨侵蚀力因子、坡度，其中土地利用类型与土壤可蚀性因子的交互协同作用对土壤侵蚀的解释力最强。
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三维空间土壤推测与土壤模型构建研究进展
DOI: 10.11766/trxb202311140473
摘要：
土壤是具有高度异质性的复合体。早期的数字土壤制图研究主要关注水平方向的土壤空间变异和制图，对垂直方向空间变异和土壤三维制图考虑较少。近年来，三维地理信息技术和对地观测与探测技术的快速发展，极大地促进了土壤三维空间数据获取、三维空间推测、三维数据模型、三维模型构建和可视化方法等方面的研究。本文对三维空间土壤推测与土壤模型构建的已有方法进行梳理和评述，以期为三维数字土壤制图的应用和发展提供建议。以三维土壤制图、三维GIS、三维数据模型、三维地质建模、三维可视化、土壤空间变异、空间推测、克里格插值、土壤-景观分析、深度函数、机器学习、地统计学、随机模拟等为关键词检索Web of Science数据库，基于相关度、引用率和文献来源等因素进一步筛选出重点文献进行分析。归纳整理了土壤空间变异性、三维空间土壤推测、三维空间数据模型和三维模型构建等关键技术的现有研究体系，对各种三维推测和建模方法的优缺点和适用场景作出评价。针对目前研究中存在的垂直方向土壤数据稀少、土壤三维推测精度低、三维模型质量待提高等问题，提出一些可行的研究思路。
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原子力显微镜原位探测铵态氮对沉淀态钙磷的溶解动力学
DOI: 10.11766/trxb202309210395
摘要：
现代农业对磷肥的过度施用导致了其在集约农田中的大量累积，且大部分以枸溶性和难溶性的沉淀态存在，因此提高沉淀态磷的有效性是磷肥高效利用的关键。目前，大量宏观的田间试验已揭示了氮肥对磷肥的活化具有促进效应。然而，微纳尺度上氮肥和沉淀态磷肥相互作用的原位研究仍然缺乏。本研究选用土壤中常见的磷酸钙矿物（磷酸氢钙（DCPD）、羟基磷灰石（HAP））作为供试材料，设置5个浓度氯化铵（0.5、5、50、500、1 000 mmol?L-1）为氮源，利用原位原子力显微镜原位观察了不同氮肥添加水平下，DCPD和HAP的表面溶解动力学。结果表明，氯化铵的添加驱动DCPD表面以三角形蚀坑的形式迅速溶解，且随着添加浓度的提高，DCPD表面溶解速率显著增强。结合DCPD表面溶解的定量表征，发现随着氯化铵浓度从0.5 mmol?L-1增至1 000 mmol?L-1，溶出磷的质量从27.00 mg?kg-1显著增至145.0 mg?kg-1。对于HAP而言，即使氯化铵浓度增至1 000 mmol?L-1，HAP表面形貌几乎不变，未出现明显溶解，且溶出磷的质量仅为5.00 mg?kg-1，与超纯水溶出磷的质量相当（3.00 mg?kg-1）。分子水平的动力学力谱结果表明，铵根阳离子和DCPD之间的相互作用力（230.6 pN）显著大于其与HAP之间的相互作用力（154.0 pN）。这表明铵根阳离子在不同磷酸钙表面的结合强度差异显著，造成矿物表面水化层不同程度的破坏，从而带来矿物表面溶解的显著差异。本研究在纳米尺度原位表征了磷酸钙表面溶解动力学，并揭示了氯化铵调控其表面溶解的分子机制，为氮磷配施增强土壤供磷能力提供了直接依据。
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基于土壤剖面发生层和环境变量的安徽省土壤有机碳空间分布特征
高文静, 夏 冰, 芦园园, 应蓉蓉, 胡鹏杰, 李轶湑, 陈红枫, 钱家忠
DOI: 10.11766/trxb202402040063
摘要：
为了解安徽省土壤有机碳的空间分布特征和提高区域土壤固碳潜力，本文以安徽省典型土壤剖面的发生层为切入点，测定了451个典型土壤剖面表土层（A层）、心土层（B层）和母质层（C层）土壤有机碳含量，运用地统计学方法分析土壤剖面有机碳分布特征，并利用相关分析、随机森林回归分析方法探讨了土壤有机碳含量空间分异的影响因素，绘制了土壤有机碳含量空间分布图。结果表明：安徽省土壤剖面有机碳平均含量为8.47 g?kg-1，总体水平较低，其中A层平均为15.86 g?kg-1，远高于B层（平均值5.80 g?kg-1）和C层（平均值3.74 g?kg-1），且所有层次均具有中等强度的空间变异性；各发生层有机碳含量在空间分布上均大体呈现由北向南递增的特征；影响土壤有机碳空间变异A层是土壤颗粒组成和容重，B层是地形因子和土壤颗粒组成，C层是土壤黏粒、粉粒含量、地形因子和容重。土壤颗粒组成是驱动安徽省土壤有机碳空间分布特征的主要因子，但在制定土壤有机碳调控措施时也要充分考虑地形因子和土壤容重的影响。
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硅-铁改性生物质炭对水土环境中镉砷的吸附及钝化机制研究
李诗怡, 茹东周, 房友田, 田欣, 连斌, 赵科理, 李章涛, 吴骥子
DOI: 10.11766/trxb202307150277
摘要：
土壤、水体中共存的镉（Cd）、砷（As）极易通过食物链危害人类健康，是亟待解决的全球性环境问题。通过共沉淀-物理混合法制备新型硅-铁改性生物质炭（CMSMB），并通过Cd、As复合污染水体吸附试验与土壤培养试验探究其修复能力与机理。结果表明，CMSMB对Cd(Ⅱ)、As(Ⅲ)复合污染修复效果优异，最大吸附容量分别为272.73和17.59 mg?g-1，两种元素在CMSMB表面的吸附过程同时存在拮抗和协同作用，其相对强弱取决于溶液中Cd(Ⅱ)和As(Ⅲ)的浓度。拮抗作用主要源于Cd(Ⅱ)、As(Ⅲ)对羟基和芳环表面结合位点的竞争，而协同作用主要通过静电吸附、Cd-As共沉淀和三元表面络合物的形成实现。土壤培养20 d后，CMSMB的添加提高了土壤pH和可溶性有机碳含量，从而促进土壤中有效态Cd浓度的显著降低（降幅64.86%~74.25%），是CMSMB与土壤理化性质变化交互引起的静电吸附、沉淀、络合等机制共同作用的结果。而短期土壤培养下CMSMB对土壤As有效性影响不显著，有效态As浓度仅随培养时间增加而略有降低。综上所述，CMSMB是一种对Cd(Ⅱ)、As(Ⅲ)复合污染水体有着良好修复能力的环境功能材料，其在短期内能实现对复合污染土壤中Cd的钝化和抑制As有效性升高的趋势，可应用于矿尾水、农用地污灌水等镉砷复合污染污水及农用地土壤的修复，但其长期修复能力及修复所包含迁移转化和微生物组学机制，有待进一步探究和验证。
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东部平原矿区复垦土壤微生物多样性驱动土壤多功能性变化
DOI: 10.11766/trxb202401010001
摘要：
土地复垦是高潜水位矿区土壤生产力恢复的重要手段，但多数复垦土壤肥力等功能低下，复垦土壤多功能性形成与恢复的微生物学机制缺少深入认知。为此，本研究选取山东省邹城市东滩矿区复垦9年、12年、15年和18年等 4个复垦年限和1个对照样，共采集75个0～20 cm表层土样，测定有机碳等18个土壤物理化学生物指标，探究复垦土壤微生物多样性与土壤多功能性之间互作关系及多功能性变化的微生物学机制。结果表明:（1）土地复垦显著改善了矿区土壤多功能性，复垦18年土壤多功能性几乎达到对照样水平，其中土壤有机碳、pH、有效磷和大多数酶活性是多功能性的重要影响因子；（2）微生物群落多样性随复垦年限增加呈现显著增长，但丰富度表现迥异，细菌丰富度在复垦12年后增长率趋于平缓，真菌丰富度仅复垦18年有显著增加。（3）微生物群落多样性正向作用于网络复杂程度，增强了物种之间关联，从而提高多功能性。相比真菌，细菌网络复杂程度对复垦土壤多功能性恢复的影响更大。本研究揭示了东部平原矿区复垦土壤多功能性恢复的驱动机制，对深入理解复垦土壤微生物区系发育与功能演替及质量管护具有重要指导意义。
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生物质炭与化肥减量配施对红壤线虫群落特征的影响
程刘竹, 朱柏菁, 成艳红, 万兵兵, 刘婷, 陶邑恒, 陈小云, 胡锋, 刘满强
DOI: 10.11766/trxb202311120469
摘要：
增施有机物料并结合化肥减施是提高资源利用率并协同作物产量提升、生态环境保护和可持续发展的关键措施。生物质炭作为生物质热解产生的富碳、碱性和多孔的有机物料，其性质与红壤的贫碳、酸化和粘重的不利因素形成互补，因而在红壤耕地的生物多样性和土壤健康提升方面潜力巨大。本研究在亚热带旱地红壤红薯-油菜种植农田中设置2×3全因子交互式设计试验，包括3个有机物料（无有机物料施用的对照、秸秆、生物质炭）和2个化肥施用量（全量化肥NPK和减量化肥60%NPK），一共6个处理，探究生物质炭施用5年后对旱地红壤线虫群落的影响及驱动机制。结果表明，全量化肥施用下，与不施用有机物料的对照相比，生物质炭的施用显著增加了食细菌线虫数量、食微线虫与植食性线虫数量的比例，降低了红薯根冠比和土壤可溶性有机碳含量，提高了土壤矿质氮含量；相比之下，减量化肥施用下，与对照和秸秆相比，生物质炭显著增加了土壤线虫总数、食细菌线虫和植食性线虫以及捕杂食线虫数量，同时提高了红薯根系生物量和根冠比，以及土壤pH，但显著降低了土壤矿质氮含量。通过分析土壤线虫群落与植物生长和土壤性质的关系，表明生物质炭与化肥减量配施会造成土壤养分有效性降低，进而通过养分限制促使植物将更多光合产物投资到地下，从而增加作物根系生物量和植食性线虫数量。本研究表明，在我国化肥减量和有机物料增施的背景下，生物质炭施用和化肥减量相结合的土壤施肥措施应全面考虑土壤养分缺乏对作物生长的潜在不利影响。
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聚苯乙烯对饱和多孔介质中土壤胶体与铜共运移的影响及机制
DOI: 10.11766/trxb202401150028
摘要：
土壤环境中普遍存在的胶体物质深刻地影响着污染物在土壤和地下水中迁移转化，而微塑料作为一种新兴的污染物，其对胶体及胶体协同污染物运移的影响尚不明确。为此，以聚苯乙烯（Polystyrene，PS）微塑料为研究对象，采用室内砂柱实验，结合沉降实验及傅里叶红外光谱（Fourier transform infrared spectroscopy，FTIR）等手段，探讨微塑料对土壤胶体、铜（Cu2+）及其共运移的影响机制。结果表明，PS通过与土壤胶体异质聚集、竞争多孔介质表面沉积位点及空间位阻作用，促进了土壤胶体的迁移，且在Cu2+存在时，促进作用更显著。与土壤胶体相比，低浓度低吸附性的PS对Cu2+迁移的影响不明显，83.47%的Cu2+以溶解态的形式迁移，而土壤胶体作用下35.25%的Cu2+以胶体态的形式迁移。PS虽然增强了土壤胶体的移动性，但是降低了其对Cu2+的吸附，促进了溶解态Cu2+的迁移，对总Cu的出流浓度没有显著影响。此外，PS的移动性也受到土壤胶体和Cu2+的影响。总体而言，土壤环境中的微塑料不仅直接与Cu2+相互作用，而且还可以改变土壤胶体的性质，胶体性质的改变可能是微塑料影响Cu环境行为的主要原因。
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四川盆地耕地表层土壤容重缺失数据填补方法
李艾雯, 李文丹, 宋靓颖, 冉 敏, 陈 丹, 成金礼, 齐浩然, 郭聪慧, 李启权
DOI: 10.11766/trxb202311270498
摘要：
构建土壤容重高精度预测方法是准确补全区域土壤属性数据库的需要。本研究基于全国第二次土壤普查时获得的四川盆地（含四川省和重庆市）2 883个典型耕地样点数据，运用相关分析、方差分析和回归分析等方法揭示表层土壤容重的统计特征及其主控因素，采用传统土壤传递函数(PTFs)、多元线性回归(MLR)模型、径向基函数神经网络(RBFNN)模型和随机森林(RF)模型通过不分区、分流域以及分土类3种建模方式建立土壤容重预测模型，以期实现对该区域土壤容重缺失值的填补。结果表明：研究区耕地表层土壤容重处于0.60 ~ 1.71 g·cm-3之间，均值为1.29 g·cm-3。土壤有机质、土壤亚类和夏季降雨量是土壤容重最重要的影响因素。分流域构建的RBFNN预测模型能较好地捕捉土壤容重与各影响因素的非线性关系以及这种关系的空间非平稳性，432个独立验证样点预测结果的决定系数(R2)和均方根误差(RMSE)分别为0.519和0.095 g·cm-3，明显优于其他方法，其不仅有助于提高四川盆地耕地表层土壤容重缺失值的填补精度，也为其他区域土壤性质缺失值的填补提供了方法参考。
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毒死蜱降解菌Shingopyxis granuli CP-2土著细菌帮手的筛选
李梅, 王中阳, 荆莉莉, 侯玉刚, 马丽雅, 生弘杰, 余向阳
DOI: 10.11766/trxb202311200486
摘要：
毒死蜱残留是食品安全中的一个重要问题，应用微生物降解是消除其残留的有效方法。但其微生物降解受降解菌与目的环境中土著微生物互作关系的影响，目前缺少对该微生态过程的研究。以毒死蜱降解菌Shingopyxis granuli CP-2为材料，从毒死蜱降解菌-土著微生物互作的角度，首先从土壤中分离出一批细菌，并对其进行16S rRNA基因全长测序鉴定；然后从中筛选对CP-2生长有促进作用的土著细菌帮手，并结合以上测序数据分析帮手的相关生物信息学结果；最后初步研究CP-2的土著细菌帮手对其降解毒死蜱的影响。结果表明，分离到的109株土著细菌隶属于变形菌门、厚壁菌门、拟杆菌门和放线菌门；其中45株细菌显著促进CP-2的生长，属于CP-2的土著细菌帮手；该帮手库中45株细菌主要隶属于3个门、4个纲、7个目、13个科和20个属；从中选择一株对CP-2生长促进作用较强的B72菌株，检测发现，该菌及其无菌发酵液显著促进CP-2对毒死蜱的降解。综上，该研究建立由45株土著细菌构成的毒死蜱降解菌CP-2的帮手库，为后续土壤中毒死蜱或者其他污染物的微生物降解相关研究及应用提供丰富的菌种资源，且毒死蜱降解菌CP-2的土著细菌帮手显著促进其降解毒死蜱的能力，为今后毒死蜱降解菌和土著细菌帮手们的共接种修复污染提供理论指导和技术支撑。
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红壤丘陵区崩岗侵蚀调查与监测防治技术进展
DOI: 10.11766/trxb202312120526
摘要：
崩岗是我国南方红壤丘陵区特有的土壤侵蚀地貌，由水力和重力共同作用形成。崩岗侵蚀破坏土地资源，影响农业生产，严重阻碍社会经济的可持续发展。崩岗侵蚀调查旨在明确区域水土流失现状，掌握崩岗的基本信息，有利于科学制定南方红壤丘陵区水土保持措施策略。本文聚焦于崩岗调查方法，从发生区域、组成要素介绍崩岗个体调查的方法，并结合崩岗侵蚀的影响因素阐述调查内容，在此基础上梳理崩岗监测技术、风险评估方法及防治措施。探明崩岗侵蚀研究方法和技术对土壤侵蚀防治有重要意义，也可为类似侵蚀地貌的研究提供样本。
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根际微生物组功能补偿装配的概念、内涵和展望
DOI: 10.11766/trxb202310140417
摘要：
根际微生物组能通过活化根区养分、增强植物耐逆和抗病能力等功能促进植物生长和健康，充分挖掘根际微生物组的功能，是支撑农业绿色发展的重要途径。系统解析作物根际微生物组的装配过程、作用机制和调控机理是增强农业生态系统服务功能和促进作物增产提质增效的重要前提。植物在不同环境中都能招募特定的对自身生长有利的功能微生物定殖，因此植物应对环境压力的功能需求与其根际微生物组的功能特征之间是内在关联的，本文将这种根际微生物组装配过程中通过其特定功能“补偿”作物应对环境压力所“需求”的功能，称为根际微生物组“功能补偿”装配。本文重点梳理根际微生物组功能补偿装配概念形成的4个阶段：（1）根际微生物组装配理论的发展与现状；（2）根际微生物组的结构特征和影响因素；（3）根际微生物组的功能特征与作用机制；（4）根际微生物组功能补偿装配的概念与内涵。在此基础上，提出根际微生物组功能补偿促进作物健康高产和农业资源高效的研究方向，强调了未来需要系统揭示根际微生物组的功能补偿机制和调控途径，完善功能补偿装配理论体系，并将其纳入土壤质量评价和诊断体系中，为推动我国农业绿色转型提供新思路。
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不同坡位柑橘园土壤团聚体矿物结合态有机碳矿化特征
唐开钊, 张君耀, 吴 聪, 王 帅, 廖文娟, 尹力初, 周卫军, 崔浩杰
DOI: 10.11766/trxb202311170478
摘要：
矿物结合态有机碳(MAOC)是土壤有机碳(SOC)的主要组成部分，其矿化特性对土壤固碳和全球气候变化具有重要影响。坡位作为重要的地形因子，显著影响有机碳与土壤矿物的相互作用及稳定性。然而，目前关于不同坡位土壤MAOC矿化特征尚不清楚。本研究以南方丘陵区典型柑橘园土壤为研究对象，通过室内培养探究了不同坡位(坡上、坡中和坡下)柑橘园土壤团聚体MAOC的矿化特征，分析了土壤理化因子和疏水性对MAOC矿化的影响。结果表明：坡下柑橘园土壤MAOC的累积矿化量(Ct)、矿化速率和潜在可矿化量(Co)均明显高于坡上和坡中，但坡下土壤Co/MAOC的比值明显低于坡上和坡中。随着团聚体粒径的减小，各坡位柑橘园土壤MAOC的Ct、矿化速率和Co均呈上升的变化趋势，而MAOC的矿化强度逐渐减弱。冗余分析(RDA)表明，MAOC潜在可矿化量(Co)与pH、SOC、MAOC、TN和C/N呈显著正相关(P < 0.05)，与铁铝氧化物(Fed/Ald、Feo/Alo和Fep/Alp)和疏水性呈显著负相关(P<0.05)。Co/MAOC与铁铝氧化物和MAOC疏水性呈显著正相关，而与Co、Ct、pH、SOC、MAOC、TN和C/N呈显著负相关。层次分割分析表明，Alo、Alp和Fep是影响MAOC矿化的重要因子。变差分解分析表明，Alo、Alp、Fep、C/N、MAOC和Feo的共同作用显著影响不同坡位团聚体中MAOC的矿化。研究结果对深入认识南方丘陵区不同坡位柑橘园土壤团聚体中矿物结合态有机碳形成机制、稳定特性以及提高土壤固碳具有重要意义。
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有机物料品种和用量对设施土壤过量硝酸盐和硫酸盐的去除效果研究
DOI: 10.11766/trxb202305030168
摘要：
淹水并添加有机物料的厌氧处理已被证明能够降低设施菜地土壤中的过量盐分，改善土壤质量。田间有机物料品种多样，关于筛选具有良好修复效果的有机物料的原则尚未有研究。本研究向次生盐渍化土壤中施用不同碳/氮（C/N）和碳/硫（C/S）的六种有机物料并进行淹水厌氧培养。结果显示，淹水并添加有机物料可快速创造出土壤的还原环境，在培养的第一天氧化还原电位（Eh）就已迅速降至0 mV附近，同时伴随土壤电导率（EC）、硫酸盐（SO42?）和硝酸盐（NO3??N）的快速下降，至厌氧培养过程结束时，NO3??N近乎被完全去除，有机物料的品种和添加量对NO3??N的去除无显著影响。而C/S较低的油菜秸秆去除SO42?的效果较弱，去除比例为58%，C/S较高的玉米秸秆可将SO42?由初始的153 mg·kg?1降至17 mg·kg?1，降幅达89%。不同物料添加量仅影响SO42?去除的速度而不影响最终的去除效果，至培养结束时，添加2 g·kg?1与添加8 g·kg?1有机物料的处理去除SO42?效果无显著差异。除有机硫含量显著升高外，其他形态硫的含量变化不明显，说明减少的SO42?大部分转化成了有机硫。若以修复土壤中过量的SO42?为目的，建议选用C/S较高的有机物料如玉米秸秆，并将添加量设置为2 g·kg?1即可获得良好效果。
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微生物利用性不同的有机碳源阻控尿素诱导红壤酸化的作用机制
DOI: 10.11766/trxb202308140323
摘要：
为研究有机物料中不同类型碳源对肥料氮转化及其引起土壤酸化的调控作用，选择葡萄糖、苯甲酸钠、纤维素、木质素四种微生物利用程度不同的碳源，在外加碳源和尿素的C/N = 40的条件下进行45 d的室内培养实验，分析有机碳源与尿素配合施用对红壤氮素形态转化和酸度的影响。结果表明，在红壤中单施尿素会发生强烈的硝化作用，培养结束时土壤pH降低1.17个单位。与单施尿素处理相比，有机碳源与尿素配施处理土壤呼吸作用显著增强，土壤无机氮和NO3--N分别减少了17.1%~99.4%和46.1%~99.9%，土壤微生物生物量氮和固相有机氮共增加了3.0%~14.8%，土壤pH提高0.67~3.11个单位。有机碳源与氮肥配施促进了土壤微生物对肥料氮的同化作用和土壤固持，显著降低硝化作用及其诱导的土壤酸化。其中微生物易利用的葡萄糖有利于促进前期肥料氮被微生物快速同化和后期有机氮的矿化作用，对肥料氮可起暂存和缓释作用；较难利用的纤维素促进肥料氮微生物同化的作用比葡萄糖滞后，但同化作用强、效率高，有利于肥料氮在土壤中较长时间的固持；难利用的木质素促进肥料氮的微生物同化作用弱，但直接抑制了硝化作用，以上有机碳源调控氮素转化过程可提升土壤pH约0.6个单位。而苯甲酸钠作为易利用有机酸盐，虽然促进肥料氮的微生物同化作用显著低于葡萄糖和纤维素，但其具有直接抑制硝化作用的能力，而且苯甲酸钠的脱羧作用可以快速消耗H+，可大幅提升土壤pH约3.0个单位。综上，有机碳源本身的化学性质，如化学结构的复杂程度、微生物碳利用效率、有机物本身的毒性效应等是影响土壤碳、氮转化过程及其耦合的土壤酸化过程的重要因素，研究结果为农田土壤养分和酸度调控的高效管理提供重要理论依据。
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棉隆熏蒸和强还原处理对农田土壤抗生素抗性基因的影响研究
于文豪, 李舒, 林于蓝, 张晶清, 徐晨伟, 刘亮亮, 张金波, 蔡祖聪, 赵军
DOI: 10.11766/trxb202309100369
摘要：
化学熏蒸和强还原处理（Reductive soil disinfestation, RSD）是农业生产上广泛应用的土壤灭菌措施，但它们是否同样能够消减土壤中富集的抗生素抗性基因（Antibiotics resistance genes, ARGs），目前还不得而知。本研究以长期鸡粪施用导致ARGs富集的农田土壤为研究对象，分别设置0.02%的棉隆熏蒸（DZ）和以1%的乙醇（ET，总有机碳：521.7 g·kg-1）、苜蓿粉（AL，总有机碳：454.9 g·kg-1，碳氮比：21.2）、糖蜜（MO，总有机碳：270.1 g·kg-1，碳氮比：12.6）以及苜蓿粉和糖蜜复合物（AM，m/m=1:1）为有机物料的RSD处理，同时设置最大持水量（FCK）和不处理对照（CK），利用荧光定量PCR技术研究土壤中主要ARGs和可移动遗传元件（Mobile genetic elements, MGEs）在绝对丰度和相对丰度上的变化，并通过消减率来评估不同处理对土壤ARGs和MGEs的消减效果。研究发现，RSD处理能够消减aadA21、msrE、tetG、tetM、ErmF等基因的相对丰度，其中AL、MO和AM处理对aadA21基因相对丰度的消减率达到50.5%~58.3%，而ET处理对msrE、tetG和tetM基因相对丰度的消减效果显著，其消减率分别高达80.9%、78.3%和66.9%。同时，RSD处理能够显著降低土壤中MGEs（IS6100和IS26）的相对丰度，消减率分别为67.7%~74.3%和38.1%~42.6%。此外，DZ处理对土壤中ARGs和MGEs的相对丰度具有一定的增加作用，其中ARGs和IS26的相对丰度分别提高了21.9%和42.6%。综上，RSD处理能够通过降低ARGs和MGEs的相对丰度，限制ARGs的水平转移能力，实现对土壤ARGs的消减，且其消减效果与所使用的有机物料类型有关。此外，相较于棉隆熏蒸，RSD处理对ARGs和MGEs的消减效果更好，具备快速修复ARGs污染土壤的潜力。
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稻油复种不同措施下土壤有机碳组分积累及其稳定性特征
舒业勤, 彭复细, 雷文硕, 姜彤彤, 陈玉梅, 刘伟民, 张振华, 夏银行
DOI: 10.11766/trxb202311030452
摘要：
复种油菜是南方稻区促进稳粮增油的重要种植模式，研究秸秆全量还田下，稻油复种不同种植措施对土壤有机碳积累及其稳定性特征的影响，对深入解析稻田土壤碳循环、充分利用冬闲田种植油菜具有重要意义。本文基于田间定位试验（8年），以水稻-水稻-冬闲（稻稻闲）为对照，探究水稻-水稻-油菜（稻稻油）、水稻-油菜-翻耕（稻油翻）和水稻-油菜-免耕（稻油免）三种稻油复种处理下土壤有机碳及其组分积累特征。结果表明：相对稻稻闲，稻油复种各处理使有机碳含量在0~20 cm土层增加5.28%~25.13%，尤其稻稻油处理，在20~40 cm土层增幅为18.48%~43.97%，其中稻油翻和稻油免处理达到显著水平；除稻油翻处理在0~20 cm土层外，稻油复种均显著提高了不同层次土壤中矿物结合态有机碳（MAOC）含量。同时，在0~20 cm和20~40 cm土层中，稻油复种各处理均显著降低了有机碳中颗粒态有机碳（POC）的比例，提高了其MAOC的占比，且在两个土层中提高比例分别为2.31%~7.49%和1.56 %~2.66%。其原因可能是稻油复种不同程度地提高了0~20 cm土层中有机碳转化相关酶（β-葡萄糖苷酶、β-1,4-葡聚糖酶和漆酶）活性以及微生物生物量碳，进而促进土壤颗粒有机碳向矿物结合态有机碳的转化。综上，秸秆全量还田下冬季复种油菜促进了稻田土壤有机碳的积累，且提高了矿物结合态有机碳的占比，增强了土壤碳库的稳定性。
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种植年限对枳壳根际微生物群落和土壤性质的影响
DOI: 10.11766/trxb202308140224
摘要：
根际微生物影响土壤养分的有效性与转化，与植物的生长和健康密切相关。探讨不同种植年限枳壳根际微生物和土壤性质的变化，为枳壳的田间管理提供科学依据。采集重庆市种植4、20和40年的枳壳根际土壤，高通量测序技术分析不同种植年限土壤细菌和真菌多样性和群落结构变化规律，进一步研究微生物群落与土壤性质的相关性。结果表明，连续种植40年的土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量显著高于4和20年，而土壤pH则显著降低（P<0.05）。随着种植年限的增加，细菌的多样性指数无明显变化，而真菌的多样性和均匀度指数显著增加（P<0.05）。主坐标分析显示，种植40年的枳壳根际土壤细菌和真菌群落结构和组成与其它年限显著不同。在门水平上，优势细菌门为变形菌门、酸杆菌门、放线菌门和芽单胞菌门，占总丰度的61.07~87.79%；优势真菌门为子囊菌门和担子菌门，占总丰度的64.70~85.75%。在属水平上，随种植年限的增加，40年枳壳根际土壤有益细菌和真菌属丰度比第4年的显著减少（P<0.05），如鞘氨醇单胞菌属、苍白杆菌属、类诺卡氏菌属、假单胞菌属、毛孢子菌属和毛壳菌属，分别下降了51.21%、91.32%、78.60%、81.87%、70.58%和60.74%。此外，致病菌属丰度显著增加，如镰刀属、Plectosphaerella属和Ilyonectria属分别增加了117.6%、323.9%和1631%。Mantel分析表明，土壤pH值和营养因素是影响细菌和真菌群落组成的重要环境因子。枳壳长期种植会改变根际微生物群落结构和组成，随着种植年限增加，真菌的多样性指数显著增加，有益的根际细菌和真菌属丰度减少，而潜在的致病菌属丰度增加，这可能是枳壳长期栽培长势变差和病害逐渐加重的主要原因。
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培养基和代次影响土壤可培养解磷菌多样性评估
夏围围, 张泽霖, 邹萌萌, 次仁拉姆, 陈晓芬, 孙祥鑫, 王玉芳, 贾仲君
DOI: 10.11766/trxb202306130113
摘要：
利用高通量测序技术，研究连续传代微生物培养过程中土壤可培养解磷菌的群落变化。采用固体和液体无机磷（IPM）和有机磷培养基（OPM）分别对供试水稻土中解磷菌进行传代富集培养，获得第一代（1st-En）、第二代（2nd-En）和第三代（3rd-En）可培养微生物集合，通过高通量测序技术分析富集物和土壤DNA中细菌16S rRNA基因，评估土壤可培养“潜在”解磷菌群落富集规律及其占本底土著细菌群落的比例。结果表明：供试土壤共检测到本底细菌群落58门、160纲、373目、575科和979属，而利用四种培养基连续传代三次共富集20门、35纲、80目、121科和223属“潜在”解磷菌。OPM富集“潜在”解磷菌分类单元数普遍高于IPM。可培养“潜在”解磷菌在土壤本底土著细菌群落中的比例在门水平最高（8.62%~25.9%），而在其他分类水平上仅为3.22%~12.5%。与本研究构建的“已知解磷菌”数据库进行比较，土壤本底包括“已知解磷菌”110属，而四种培养基连续传代三次共富集“已知解磷菌”83属，对土壤“已知解磷菌”属的培养比例为75.5%，亦表明土壤中至少约24.5%“已知解磷菌”属未被富集或遗漏。不同培养基和代次富集了优势解磷菌门，主要包括Proteobacteria、Actinobacteriota和Firmicutes，三者之和为97.20~99.97%；而在属水平下，不同培养基和代次富集了具有明显生理代谢特征差异的解磷菌属。另外，培养基还富集到大量尚未被证实具有解磷功能或特征基因的细菌属140个，占可培养“潜在”解磷菌群落62.8%，其中绝大部分为数量弱势的稀有属，少数具生长富集优势，如Chelatococcus等。通过将传统微生物培养技术与高通量测序技术相结合，本研究揭示了培养基成分、培养基形态和传代次数均能强烈影响土壤可培养解磷菌多样性评估，为环境解磷菌资源的定向发掘和研究提供了参考。
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反映样点微域空间变异的多穴位黑土层厚度快速勘察与预测方法研究
高 张, 马利霞, 于东升, 胡文友, 李德成, 高 磊, 刘 峰, 张久明, 姜 军, 匡恩俊, 王 鑫, 宋 洁, 王 桐, 丁琪洵, 王昌昆, 迟凤琴, 赵玉国
DOI: 10.11766/trxb202308210333
摘要：
黑土层厚度作为土壤质量的重要标志，在土壤可持续发展、粮食安全和生态功能中发挥着不可替代作用。然而，基于土壤剖面调查数据分析，往往样本数量少、区域范围小，多数仅依据点位数据统计，缺乏空间变异预测分析，迫切需要黑土层厚度快速调查与高性能空间预测方法。通过新建调查样点黑土层厚度多穴位“浅层挖掘+深层土钻”快速获取方法，在黑龙江省获取357个样点的黑土层厚度系列样本数据；通过对随机森林预测模型参数优化，预测黑土层厚度空间变异及其不确定性；分析不同穴位观测值及其均值样本对优化模型预测精度及稳定性影响，评价模型空间预测潜能。研究区耕地预测平均黑土层厚度为53.42 cm，新建黑土层厚度快速获取与预测方法行之有效，可替代剖面调查方法。优化随机森林模型预测黑土层厚度的空间变化解释力R2达到60%，可精细刻画黑土层厚度空间分异；样点单个观测穴位的随机性可改变模型预测协变量重要性数值，甚至影响黑土层厚度空间预测分布格局；相较于样点多穴位观测均值的空间预测，单穴位观测值预测的空间分布不确定性评估准确性较低，预测精度显著下降；交叉验证指标和散点图分析表明，优化随机森林模型对黑土层厚度具有稳定的空间预测潜能。本研究为黑土层厚度高精度快速调查与预测提供了新经验、新途径。
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铝氧化物对层状硅酸盐矿物和红壤酸化过程中铝活化的影响
DOI: 10.11766/trxb202311260497
摘要：
层状硅酸盐矿物和铝氧化物是土壤酸化过程中铝活化的主要来源，二者也是土壤中化学反应较为活跃的部分。关于铝氧化物对层状硅酸盐矿物和土壤酸化过程中铝活化的影响及机制还有待深入研究。本文利用恒pH自动电位滴定仪精确控制模拟矿物和土壤悬液的pH，研究了三水铝石对高岭石、无定型铝氧化物对高岭石和蒙脱石酸化过程中铝活化的影响；此外，还研究了两种铝氧化物和两种层状硅酸盐矿物在不同pH条件下的铝活化动力学；最后，选择了一种第四纪红黏土发育的红壤进行了包铝处理，研究了包铝对土壤铝活化的影响。结果表明，三水铝石对高岭石酸化过程中铝活化有促进作用。而包铝处理对高岭石酸化过程中交换性铝的产生有抑制作用，对水溶性铝的产生有促进作用。对于蒙脱石，无定型铝氧化物主要对交换性铝的产生有明显的促进作用。四种矿物的铝活化动力学结果表明，矿物铝释放的难易程度为：无定型铝氧化物＞蒙脱石＞高岭石＞三水铝石。土壤包铝处理后，在pH4.3条件下，土壤交换性铝和水溶性铝含量均明显增加，水溶性铝含量增加幅度更大。这与高岭石包铝处理后的结果一致，主要原因是该土壤中的主要黏土矿物为高岭石。因此，铝氧化物对不同层状硅酸盐矿物铝活化有不同影响，主要与矿物的本性有关（如1:1或2:1型矿物）。而对于土壤酸化过程中铝活化的影响主要与其所含黏土矿物类型有关。
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改良剂施用下的土壤降酸培肥效果——基于中国酸性土壤改良研究的Meta分析
明润廷, 万方, 那立苹, 吴海程, 王薇, 谭文峰, 伍玉鹏
DOI: 10.11766/trxb202311050456
摘要：
为了准确评估土壤改良剂施用对中国酸性土壤的降酸培肥效果，对127篇已发表的相关文献进行了Meta分析，明确了酸性土壤改良剂施用对土壤酸度、土壤肥力和作物产量的影响。结果显示：改良剂在极强酸性土壤（pH≤4.5）中的降酸效果最好，施用后土壤pH增幅达14.39%，土壤交换性铝和交换性酸的削减率分别为68.61%和69.90%。改良剂本身的pH和碱度是影响改良剂降酸效果的主要因素，其中以石灰类改良剂降酸效果最好，施用后土壤pH增加18%，交换性酸减少75.81%。改良剂本身的养分含量和施用量是影响改良剂培肥土壤的主要因素，其中有机肥类改良剂施用对土壤速效氮、有效磷的提升效果最好（分别为60.16%和135.30%），生物质炭类改良剂对土壤速效钾和有机质的提升效果最好（达75.52%和76.02%）。施用改良剂通过降低土壤酸度、增加土壤肥力达到增产的效果，其中以生物质炭类改良剂的增产效果最好（达78.23%）。综上，对于强酸性土壤建议施用石灰、高碱度生物质炭等高pH、高碱度改良剂；对于酸性且有机质含量较低的土壤建议施用高碱度有机肥、生物质炭等改良剂；对于酸性且有机质含量较高的土壤建议施用生物质炭、矿物类改良剂；而对于弱酸性土壤，建议施用普通有机肥。未来有必要进一步加强无机类和有机类改良剂的配合施用研究，以此获得较好的酸性土壤改良效果。
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稻田土壤溶解性有机质组成及其与Cd2+络合过程研究
DOI: 10.11766/trxb202310180426
摘要：
镉（Cd）是我国稻田土壤超标率最高的重金属污染物。土壤的溶解性有机质（DOM）影响Cd的生物有效性和迁移性。稻田是我国重要的粮食产地，同时稻田种养作为重要的生态农业模式，稻田环境改建和养殖等环节会改变DOM，但稻田以及稻田种养过程中土壤DOM与Cd2+的络合过程尚未清晰。基于紫外可见-吸收光谱、三维荧光光谱和同步荧光光谱，结合平行因子分析和二维相关分析、修正型Stern-Volmer 络合反应模型等方法，以稻虾种养（RS）和水稻单作（CK）两种模式作为试验对象，对稻田土壤DOM与Cd2+的络合过程进行研究。结果显示，RS与CK土壤DOM组分相似，包括一个色氨酸物质组分（C1）和三个类腐殖质组分（C2、C3、C4），相比CK，RS的C2和C4比例低，C3比例较高，C1差异不显著；紫外吸光度CK较RS高，吸收峰位于200~230 nm；同步荧光和二维相关分析表明，两种稻田系统土壤DOM荧光强度随Cd2+增加而发生变化，但不同模式土壤DOM与Cd2+的络合顺序不同，RS土壤DOM与Cd2+发生络合作用的顺序依次为腐殖质（310 nm）、色氨酸、腐殖质（375 nm），而CK为色氨酸、腐殖质（375 nm）、腐殖质（310 nm）；络合反应模型表明稻田土壤DOM中色氨酸组分C1和富里酸组分C4与Cd2+络合后发生了显著的荧光猝灭，且C1和C4的络合常数lgK值表现为RS＞CK。上述结果表明，RS与CK的土壤DOM均以腐殖质为主，但二者组成比例不同，DOM中存在较多芳香结构，这影响了腐殖质DOM与Cd2+的络合稳定性，种养同时也增强了色氨酸和富里酸DOM与Cd2+的络合能力。本研究结果可为稻田土壤Cd的污染机理研究与污染防治提供科学参考。
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长期保护性耕作下土壤团聚体全氮与氮功能微生物关系研究
DOI: 10.11766/trxb202307120214
摘要：
长期不同的耕作措施能够显著改变农田土壤团聚体分布、微生物丰度以及全氮储量，但其之间是否存在相关性尚不清楚。依托连续10年（2009—2020）旱地长期耕作试验为平台，比较传统耕作（翻耕+秸秆还田，PT）和保护性耕作（深松耕+秸秆还田，CPT；免耕+秸秆还田，ZT）下土壤团聚体氮含量的变化及其与功能基因（amoA-AOA、amoA-AOB、nirS、nirK、nosZⅠ和nosZⅡ）丰度之间的关系。结果表明，长期保护性耕作（CPT和ZT）处理显著增加了机械稳定性和水稳定性宏团聚体（>2 mm）和大团聚体（0.25~2 mm）的质量百分比，降低了微团聚体（<0.25 mm）质量百分比。与传统耕作相比，长期CPT和ZT处理0~20 cm土层的全氮含量分别提高了53.4%和49.9%，宏团聚体全氮贡献率分别提高了16.2%和21.8%，但土壤氮矿化速率、硝化潜势和反硝化潜势显著降低。通过q-PCR定量发现CPT和ZT显著提高了细菌、真菌以及氮功能基因（除氨氧化细菌（amoA-AOB外））丰度；在各粒级团聚体内部，大团聚体内部真菌、nirS、nosZⅠ的丰度显著高于微团聚体和宏团聚体，而nosZⅡ基因丰度则表现出相反趋势。Mantel分析结果表明，团聚体尺寸、土壤质地、矿质氮素含量、蔗糖酶活性、脲酶活性等因素是调控团聚体内部氮功能微生物丰度的关键因子。相关性分析表明，团聚体土壤全氮含量与微生物生物量氮、可溶性有机氮、细菌、真菌、amoA-AOB和nosZⅡ基因丰度呈现显著正相关关系，而与nirS和nirK型反硝化基因丰度呈现显著负相关关系。综上，长期保护性耕作不仅有利于改善旱作农田土壤团聚体组分，增加全氮在土壤团聚体中的储存，还调控了细菌、真菌和氮功能微生物在团聚体内部的丰度，从而改善了旱作农田土壤氮循环的趋势，有助于提升旱作农田土壤肥力。
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林冠氮沉降对毛竹林土壤磷组分的影响
魏经纬, 肖向前, 卓寿佳, 蒋文婷, 孙宏洋, 陈有超, 李永夫, 余兵, 蔡延江
DOI: 10.11766/trxb202309110372
摘要：
大气氮沉降是影响森林土壤磷循环的一个重要全球变化因素。以往在森林生态系统中的研究通常采用林下喷施无机氮的方式来模拟氮沉降，该研究方法忽略了林冠对氮的截留吸收，且未考虑大气中有机氮的影响，因而无法全面、准确地评估氮沉降的生态环境效应。因此，同步对比分析林冠、林下不同形态氮沉降对土壤磷的影响，可为更准确地评估氮沉降下森林土壤磷的动态变化提供重要科学依据。基于浙江农林大学毛竹林林冠氮沉降试验平台（包括林冠对照、林冠无机氮沉降、林冠有机氮沉降、林下对照、林下无机氮沉降和林下有机氮沉降处理），测定土壤理化性质、磷组分、微生物生物量磷、酸性磷酸酶活性和磷循环功能基因丰度等，探究不同模拟方式氮沉降和不同形态沉降氮对土壤磷组分的影响及其作用机制。结果显示，林下模拟氮沉降下土壤全磷、难利用磷和易利用磷含量分别显著高于林冠模拟氮沉降下相应的磷组分15.1%~26.5%、18.3%~21.5%和9.7%~38.3%。但是，土壤磷组分在林冠有机氮和无机氮沉降处理间无显著差异，而林下无机氮沉降较林下有机氮沉降显著降低了树脂磷和易利用磷含量。酸性磷酸酶、pH是影响毛竹林土壤磷组分的主要因素，磷循环功能基因丰度并未对氮沉降产生显著响应。综上可知，林冠方式模拟氮沉降显著降低了毛竹林土壤全磷和磷组分中难利用磷和易利用磷的含量，而用传统的林下方式模拟氮沉降则会低估该削减效应。
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有机物料单施及与生物质炭配施对红壤微生物群落组成的影响
徐祎萌, 章磊, 白美霞, 周燕, 秦华, 徐秋芳, 陈俊辉
DOI: 10.11766/trxb202308200332
摘要：
为明确有机物料不同还田方式对土壤微生物群落特征的影响，依托2年的旱地红壤改良田间试验，利用定量PCR和高通量测序技术分析了玉米秸秆、羊粪单施以及与生物质炭配施下土壤微生物群落丰度和结构的变化。结果表明：（1）与对照（不施任何物料）相比，单施羊粪显著提高了土壤养分含量和pH，而单施秸秆对土壤pH和养分无显著影响。与单施秸秆和羊粪相比，生物质炭配施秸秆和羊粪处理土壤有机碳含量分别显著提高了133.5%、81.47%。（2）单施羊粪处理细菌和真菌丰度分别显著提高了448.7%、1 709%，且与生物质炭配施处理细菌丰度进一步提高了35.34%；而单施秸秆仅提高了真菌丰度。单施秸秆及其与生物质炭配施显著降低了细菌多样性和丰富度，而对真菌多样性无显著影响。（3）秸秆、羊粪单施及与生物质炭配施均显著改变了细菌和真菌群落结构，且存在显著的交互效应。功能预测分析表明，生物质炭与有机物料配施降低了碳水化合物代谢和潜在植物病原菌丰度。有效磷、pH、全氮和速效钾是影响土壤微生物群落丰度和结构的主要因素。综上，羊粪与生物质炭联合施用可有效提升旱地红壤肥力，提高土壤微生物丰度，降低潜在病原菌数量，因而可作为改善旱地红壤肥力和维护土壤健康的有效措施。
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缙云山两种森林表层土壤胡敏酸的性质及凝聚特征研究
DOI: 10.11766/trxb202309280403
摘要：
区域土壤的植被覆盖类型影响着胡敏酸（HA）的数量、质量和组成，进一步影响其凝聚特性。以重庆缙云山竹林（海拔580 m）和阔叶林（海拔280 m）表层土壤HA为研究对象，采用元素分析、热重分析（TG）和傅里叶红外光谱分析（FTIR）表征其结构特性，结合动态光散射（DLS）和?电位测定，比较研究了Na+、Mg2+、Ca2+离子引发两种HA胶体凝聚的动力学特征。结果发现，竹林土壤HA具有更高的碳氮比（C/N）和碳氢比（C/H）、更强的热稳定性以及更多的芳香性红外吸收谱带，意味着竹林土壤HA结构更复杂、芳香性官能团更多，因此竹林土壤HA腐殖化程度更高。光散射研究结果表明，竹林土壤HA凝聚需要的Na+、Mg2+、Ca2+的临界聚沉浓度分别为1 097.9 mmol?L-1、8.6 mmol?L-1、5.1 mmol?L-1；阔叶林土壤HA在Na+体系中不凝聚，在Mg2+、Ca2+体系中的临界聚沉浓度分别为80.7 mmol?L-1和20.2 mmol?L-1。竹林土壤HA的?电位远低于阔叶林土壤HA，具体表现为：竹林土壤HA的?电位绝对值是阔叶林土壤HA的3.43倍，可用于解释二者凝聚特征的差异；竹林土壤HA对三种阳离子的敏感程度远高于阔叶林土壤HA，能够快速形成有效粒径更大的凝聚体。覆盖植被类型的改变会引起表层土壤中HA性质差异，高海拔竹林土壤HA腐殖化程度更高，对土壤溶液中阳离子的敏感程度也更强烈。研究结果对深入理解有机物质输入土壤后HA的形成及稳定性具有重要作用。
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中国设施种植土壤可持续利用的难点与应对策略
董金龙, 徐烨红, 全智, 尹义蕾, 赵云云, 徐乔, 田康, 黄斌, 蔡祖聪, 马艳, 段增强
DOI: 10.11766/trxb202311010449
摘要：
中国设施种植大多采用中低端装备土壤栽培模式，具有高投入、高产出和高强度利用的特点。截至2021年，设施播种面积在267万hm2左右，占全球设施总面积80%以上。但长期设施种植导致土壤质量下降，诱发面源污染加剧、温室气体排放增加、农产品产量和质量下降等诸多问题。本文聚焦设施种植土壤，总结分析了中国设施土壤可持续利用的难点，主要表现为：土壤养分失衡、环境质量下降、农产品产量和质量降低、设施农用地管理制度不健全等。设施种植可持续利用难题主要归因于：装备水平落后导致设施微环境和土壤养分供应调控不精准、施肥不合理和作物种类单一诱发土壤连作障碍、设施农用地管理制度革新动力不足导致土壤管理技术集成创新缓慢等。本文围绕设施土壤可持续利用提出了7项应对策略：建设期耕作层构建、休闲期土壤改良、设施微环境调控、投入品管控、轮作模式构建、作物抗逆调控以及设施农用地管理制度优化，旨在为小农中低端装备条件下设施土壤可持续利用提供研究思路和科学依据。
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典型黑土区坡耕地土壤微生物多样性及群落结构对侵蚀-沉积的响应
DOI: 10.11766/trxb202308150325
摘要：
东北黑土区是中国重要的商品粮生产基地，但严重的土壤侵蚀导致该区域土壤健康和生态功能下降。以典型黑土区坡耕地土壤为研究对象，分析了不同坡面位置土壤的微生物多样性及其与共现网络之间的关系，并结合土壤理化性质探究了侵蚀-沉积现象对土壤微生物群落的影响。结果表明：（1）土壤侵蚀显著降低了微生物α多样性，而沉积有利于其增加。有机碳（SOC）、平均重量直径（MWD）与微生物多样性存在显著的正相关性。（2）侵蚀-沉积未改变细菌和真菌门、科水平的主要优势菌群。真菌门、科水平的主要优势菌群相对丰度变化较细菌明显。（3）冗余分析结果表明侵蚀-沉积通过改变SOC、全磷（TP）、MWD等，导致受其影响显著的物种相对丰度出现了不同的变化趋势。（4）土壤侵蚀显著影响了细菌共现网络复杂性，其节点数和边数分别从540、572（坡顶）下降至488、520（坡下），而沉积又使两者分别增加至546、602。土壤侵蚀显著增大了细菌网络聚类系数，其值从0.38（坡顶）增至0.41（坡下）。同时，侵蚀-沉积显著改变了真菌网络节点数，其值从223（坡顶）降至187（坡下）后增至201（坡脚）。此外，随着侵蚀强度的增大，细菌网络稳定性呈下降趋势，而真菌网络稳定性呈现出先下降后增大的趋势。总体而言，本研究揭示了侵蚀-沉积作用下黑土区坡耕地土壤微生物多样性和群落结构的变化及驱动因素，为进一步了解黑土区坡耕地土壤理化性质与微生物的相互作用提供了一定的理论依据。
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基于食物系统全链条定量的可持续氮素管理框架研究
DOI: 10.11766/trxb202307310303
摘要：
氮素的环境排放贯穿于整个食物链和生态链，单一农田系统的优化已无法有效控制氮素污染，亟需创新系统化的研究方法和管理手段。本研究基于氮素阶梯流动（Cascade flow）概念及全链条氮素研究框架（CAFE），以全球13个国家为研究对象，定量各地区种植、种养、食物链子系统到区域生态的氮素通量，分析各子系统氮素盈余（N surplus）和氮素利用率（NUE），剖析相邻子系统间氮素盈余增量的驱动因素，并提出全链条氮素管理优化方案。从作物生产到动物生产、初级农产品、食品生产及消费，绝大多数国家的氮素盈余不断增加而利用率逐渐下降。尽管所有国家盈余增加的趋势一致，但不同国家盈余增加的幅度差异较大，决定了每个国家改善氮素管理的优先序不同。对于中国而言，高氮素盈余主要来自种植系统，因此科学施肥技术和相关的政策仍是研究和管理的重点。对于大部分西方国家，农田以外系统对总氮素盈余贡献更大，需要重视相关系统的氮素循环利用。如荷兰需重点关注种养结构的匹配，日本需进一步减少食物浪费或增加循环，非洲国家则需要降低作物储存浪费和提高整体生产率等。对全球CAFE系统的分析发现，影响系统盈余增量的主要因素包括农田氮素投入结构、养殖密度、饲料自给率以及食品贸易与国内供需关系等，而这些因素目前尚未在全球氮素管理中得到重视。CAFE为全球氮素全链条管理提供了一致的定量研究方法，有助于跨区域的比较、经验分享和政策制定。
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基于REE示踪对红壤细沟间侵蚀团聚体周转和泥沙迁移特征的研究
DOI: 10.11766/trxb202306270248
摘要：
土壤团聚体是土壤结构的基本单元，土壤表层团聚体的粒径分布变化对土壤结构和侵蚀过程发育具有重要意义。为探究细沟间侵蚀过程中土壤团聚体周转和泥沙迁移路径过程，本研究基于微型土槽，设置90 mm·h-1雨强，10°坡度的条件，进行室内模拟降雨试验。利用稀土元素示踪技术标记土壤团聚体，通过ICP-MS测定稀土元素浓度，对不同粒径土壤团聚体（5~2 mm、2~0.2 5 mm、0.25~0.053 mm、<0.053 mm）的破碎和形成过程进行定量分析，同时量化侵蚀泥沙的来源特征。结果表明，细沟间侵蚀过程中，侵蚀泥沙颗粒主要由同等粒径大小的团聚体受径流搬运形成，且该粒径泥沙含量随降雨时间增加而减少；残留团聚体呈明显的周转过程，<0.25 mm的团聚体更易粘结或吸附至大粒径团聚体上，而˃0.25 mm团聚体倾向于发生破碎（破碎率分别为45.8%和43.3%），且破碎程度不断增加；<0.053 mm和2~0.25 mm 大小的泥沙含量及相应粒径的团聚体在泥沙中的贡献率对径流系数和泥沙粒径分形维数具有重要作用。所以，细沟间侵蚀过程中土壤表土结构变化、泥沙迁移与团聚体粒径密切相关，该成果进一步为土壤侵蚀过程模型和水土保持措施提供理论依据。
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浏览器/服务器架构场地土—水系统中有机污染物多场耦合模拟与可视化系统
杨 蕴, 杨 浩, 徐 斌, 左劲松, 熊贵耀, 赵 良, 王锦国, 吴吉春
DOI: 10.11766/trxb202306150233
摘要：
场地土壤—地下水系统（土—水系统）中有机污染驱动机制复杂，污染物时空分布的预测与可视化是科学、规范开展土水污染绿色低碳修复管控的前提。基于WebGIS地理信息系统基础平台，嵌入有机污染多相流场—温度场—化学场多场耦合模拟与Cesium可视化技术，自主开发浏览器/服务器（Browser/Server，B/S）架构的场地土—水系统有机污染物时空分布模拟与可视化系统。本系统可应用于场地土—水系统中有机污染调查与监测数据的集成管理、有机污染物时空分布图形化建模和多场耦合污染过程的场景可视化表达，与场地污染物实测数据相比，系统模拟误差小于30%，可为场地进一步开展有机污染风险评估、精准防控和综合管理提供信息化平台。
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土壤微生物碳利用效率对农田管理措施响应的机制
DOI: 10.11766/trxb202309020351
摘要：
为明确农田生态系统中土壤微生物CUE（Carbon Use Efficiency, CUE）对不同管理措施的响应及驱动因素，深刻理解土壤有机碳周转、快速提升土壤肥力和有效减缓气候变化。本研究收集全球已公开发表198组文献数据，通过整合分析（Meta-analysis）和皮尔森（Pearson）分析方法探究不同农田管理措施对土壤微生物CUE的影响和主控因素。结果表明：添加生物质炭能够增加土壤微生物CUE13C和CUE18O，而降低土壤微生物CUEST。施用化肥降低土壤微生物CUE18O（-4.71%），但提高土壤微生物CUEST（28.20%）。秸秆还田导致土壤微生物CUE18O和CUEST分别降低14.08%和28.64%。免耕/少耕使通过三种方法评估的土壤微生物CUE均得到显著增加。特定气候、土壤属性和试验条件显著影响了土壤微生物CUE的变化趋势。干旱指数和土壤pH是影响土壤微生物CUE13C效应值的关键因素。土壤微生物CUE18O效应值随着土壤微生物生长速率和微生物生物量碳的增加而增加。土壤微生物CUEST效应值与土壤有机碳和微生物细胞外酶活性呈显著正相关关系（P＜0.05），与土壤黏粒含量呈显著负相关关系（P＜0.01）。因此，充分考虑特定地点的气候、土壤化学性质以及微生物活性和功能对农田管理措施的响应有利于调节作用于微生物群落或者细胞层面的土壤微生物CUE，从而更有效地促进农田生态系统中土壤有机碳的形成和积累。
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滴灌条件下盐碱地垦殖对土壤盐度和肥力影响的长期观测
霍伟歌, 彭 懿, 张少民, 刘盛林, 白灯沙•买买提艾力, 冯 固
DOI: 10.11766/trxb202309080368
摘要：
膜下滴灌种植模式下内陆干旱区盐碱地垦殖后理化性状的演变过程，尤其是土壤盐分和有效养分含量的变化规律一直受到广泛关注。以新疆硫酸盐灰漠土为对象，采用长期定位观测的方法开展研究。在新疆玛纳斯县选择了始于1996年的不同年份开荒样地，于2010—2020年间开展了四次定位调查，定点监测了垦荒后膜下滴灌条件下土壤盐度和肥力性状指标的动态变化，比较了不同种植年限样地的差别。主要结果如下：荒地开垦植棉后耕层（表层0~20 cm）土壤盐分显著降低，垦种6~10年后达到轻度盐渍化水平，各地块的盐分含量平均下降至3.71 g·kg-1，年均下降速率为 1.41 g·kg-1·a-1，随着开垦年限的增加（垦种11~25年），耕层土壤盐分基本维持在2.1 g·kg-1，达到非盐化水平。不同开垦年限地块的土壤pH在垦种后呈现显著下降的趋势，随着开垦年限增加（垦种11~25年），土壤pH维持在8.2~8.5之间。土壤有效磷含量随垦种年限延长而显著增加，磷素肥力明显提升，垦种11~25年后平均有效磷水平在13~20 mg·kg-1之间。不同垦种年份土壤有效磷变化速率不同，近年开垦地块土壤有效磷上升幅度较大。土壤有机质含量在垦种6~10年开始显著增加；土壤速效钾含量在垦种1~5年显著降低，垦种6~10年开始缓慢增加，垦种11~16年能够增加至初始水平，然后维持稳定。土壤无机氮含量在垦种6~15年处于显著增加阶段，垦种16~25年基本维持稳定。综上，盐化灰漠土荒地开垦后采用膜下滴灌模式种植棉花25年能有效降低土壤盐度并将耕层盐分含量控制在轻度盐渍化水平以下，荒地开垦后需要6~10年时间可变为良田。本研究可为内陆干旱区盐碱地节水种植对土壤剖面盐分含量控制和肥力培育的长效机制提供依据。
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臭氧污染和EDU喷施对小麦根际细菌群落的影响
张浩然, 施羽, 刘园园, 程诚, 王琪, 徐彦森, 冯兆忠
DOI: 10.11766/trxb202307010254
摘要：
为揭示臭氧（O3）浓度升高、亚乙基二脲（Ethylenediurea，EDU）喷施及其交互作用对小麦根际细菌群落多样性与结构的影响，利用完全开放式熏蒸系统（Free-Air Concentration Enrichment，FACE）对“农麦88”进行环境O3浓度（A处理）和1.5倍环境O3浓度（E处理）熏蒸，同时设置叶面喷施6次450 mg·L-1 EDU或等量清水的处理。结果表明，EDU喷施使小麦根系生物量上升8%~58%、土壤pH下降4%~10%，且A处理下均达到显著水平。O3浓度升高、EDU处理及其交互作用对细菌群落alpha-多样性没有显著影响。O3浓度升高改变了细菌群落结构，而E处理下EDU对细菌群落的影响较A处理更为显著。所有处理根际土中Proteobacteria（相对丰度占比28%~39%）、Bacteroidota（11%~20%）、Acidobacteria（7%~11%）为最优势菌门。E处理和EDU处理均显著降低了Alphaproteobacteria的相对丰度，但提高了Chloroflexi的相对丰度。E处理使Nitrospirota菌门的相对丰度提高了71%~164%，EDU处理使Planctomycetota菌门的相对丰度提高了23%~70%。Spearman相关性分析结果表明，土壤速效钾含量与Chloroflexi和Nitrospirota菌门的相对丰度呈显著负相关(r = -0.846 ~ -0.586)，而与Alphaproteobacteria菌门的相对丰度呈显著正相关（r = 0.604）。综上，小麦可能通过降低富营养菌群和提高贫营养菌群相对丰度来提高自身对O3浓度升高的适应性，而叶面喷施EDU可能也通过该途径来缓解小麦的O3胁迫。
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稻田土壤中病毒多样性研究
DOI: 10.11766/trxb202306130230
摘要：
病毒是地球上最丰富多样的微生物类群，广泛存在于各种生物体及环境中，但关于稻田土壤的病毒组研究较少。使用公共数据库中的稻田土壤宏基因组测序数据，构建由8 791个病毒操作分类单元（viral operational taxonomic units, vOTU）和168 940个蛋白序列组成的稻田土壤病毒数据库（Paddy soil virus database，PSVD），该数据库中31.41%的序列能够预测出物种分类地位信息，这些病毒序列分属于76个已知的病毒科，以有尾病毒纲（Caudoviricetes）病毒为主，宿主分布在11个细菌门中。同时还对稻田土壤病毒中所携带的辅助代谢基因（Auxiliary Metabolic Genes, AMGs）进行分析，发现了39个可能广泛存在与稻田系统的碳水化合物活性酶（carbohydrate active enzymes，CAZymes）,该类基因的存在，可能对生物地球化学循环产生潜在的影响。综上，本研究创新性构建了PSVD数据库，并利用DRAM-v挖掘了稻田土壤系统中的AMGs基因，为后期稻田土壤病毒组的研究奠定了研究基础，并为稻田病毒群落的解析提供新的见解。
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生物质炭负载硫化纳米零价铁活化过硫酸盐降解土壤中典型恶臭苯系物的规律与机制
李炎璐, 杨兴伦, 卞永荣, 马智勇, 谷成刚, 宋洋, 相雷雷, 王芳, 蒋新
DOI: 10.11766/trxb202310240433
摘要：
纳米零价铁（nZVI）以及硫化纳米零价铁（S-nZVI）活化过硫酸盐（PS）降解土壤中的有机污染物是目前场地原位氧化修复技术的研究热点之一。苯系物（BTEX）是石化污染场地中典型的恶臭污染物，实现BTEX的高效去除并探究其降解机理有着重要的环境意义。本研究建立了以生物质炭负载硫化纳米零价铁（S-nZVI@BC）为活化剂的过硫酸盐氧化体系，探究不同条件下BTEX的降解效果，并与其他材料催化PS降解体系的效果进行了比较。同时基于化学探针实验、电子顺磁共振实验（EPR）及吹扫捕集-气质联用法（PT-GC-MS）测定的转化产物推测BTEX可能的降解途径。结果表明，S-nZVI@BC/PS体系在pH=3、S/Fe=1/4、Fe/C=1/2、材料投加量为0.01 g•g-1、PS浓度为30 mmol•L-1时对土壤中BTEX均有着95%以上的降解效果；S-nZVI@BC/PS 体系下苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯的降解率在2 h内分别可达到96.7%、98.5%、96.9%、98.4%；S-nZVI@BC催化体系在所研究的五种不同催化剂体系表现最佳，即催化效果表现为：PS
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长期种植作物对中国农田土壤有机碳影响的Meta分析
DOI: 10.11766/trxb202308230339
摘要：
探讨长期种植作物对农田土壤有机碳的影响程度，对于早日实现农业“碳中和”与可持续发展具有重要意义。以Meta整合分析法定量分析长期种植作物下中国农田土壤有机碳含量的变化特征，并系统分析各类因素的影响程度。结果表明，中国长期种植作物耕层土壤有机碳含量整体提高了17.85%，但随土层加深有机碳增幅呈降低趋势。当海拔为200~600 m、温度为8~15 ℃和降水为600~1000 mm时土壤有机碳的积累程度最大。除pH和碱解氮外，随着初始土壤养分含量的增加，有机碳增幅呈下降趋势，其中土壤有机碳为0~10 g·kg-1、全氮为0~0.9 g·kg-1、速效磷为0~10 mg·kg-1、速效钾为0~75 mg·kg-1时有机碳增幅最大。中国相对温暖湿润的低海拔暖温带地区更有利于农田土壤有机碳的积累。随土层加深，长期种植作物对土壤有机碳的增加逐渐降低。除碱解氮外，初始养分越贫瘠的土壤越有利于有机碳的积累。在各类田间管理措施中，秸秆全量还田对促进土壤有机碳的积累最为有效。
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黄土高原旱地夏闲期残留肥料氮淋溶特性研究
DOI: 10.11766/trxb202308250340
摘要：
冬小麦-夏休闲是黄土高原旱地典型的种植模式，夏闲期间为该地区雨季，加上土壤表面裸露，一季作物收获后土壤残留肥料氮的淋失特性是值得关注的问题。在大型渗漏池(3 m×2.2 m×3 m)上采用15N示踪技术于第一季（2014年）小麦播种前基施15N肥料（150 kg•hm-2），测定小麦收获后15N肥料被小麦吸收和土壤残留的量，之后连续3年（2015—2017年）夏季休闲期间测定第一季小麦收获后土壤中残留的15N肥料在0~200 cm土壤剖面中的15N丰度及含量变化，旨在研究残留肥料氮连续多年在夏季休闲期间的淋溶特性。结果表明，小麦对当季15N肥料的利用率（吸收量/施氮量）为53.9%，一季小麦收获后残留于0~100 cm土壤中的肥料氮平均为施氮量的36.3%。第一年夏季休闲前残留肥料氮主要累积在0~40 cm土层，15NO3--N多累积在80 cm以上土层；而休闲后60~100 cm土层残留肥料氮显著增加，80~100 cm土层15NO3--N累积量显著增加。随着年限增加，残留肥料氮及15NO3--N持续向土壤深层迁移；在正常降水条件下，一个夏季休闲期间残留肥料氮向下迁移的速度平均为20 cm。夏季休闲期间0~100 cm土壤中残留肥料氮减少，100~200 cm土壤中增加，同一年休闲前后0~200 cm土壤剖面残留肥料氮累积总量损失小，说明残留肥料氮在土壤剖面的再分配是其迁移的主要机制。
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放牧对中国北部草地土壤真菌群落组成和功能的影响：Meta分析
DOI: 10.11766/trxb202304150149
摘要：
为明确放牧对中国北部草地土壤真菌群落组成和功能影响的普遍规律，并为草原生态保护提供理论依据，收集了119条放牧草地的土壤真菌原始数据，使用统一的生物信息学处理方式和Meta分析方法探究放牧草地土壤真菌α-多样性、群落组成和功能群落的变化，并使用加权混合效应模型进行环境因素分析。结果表明：放牧使土壤真菌α-多样性降低，同时显著降低了土壤中病原真菌、木腐真菌、土壤腐生真菌、内生真菌的相对丰度。土壤真菌α-多样性降低以及功能真菌相对丰度的改变依赖于不同地区环境因素的变化。在土壤有机碳含量和碳氮比较低以及年均降水量高的地区，放牧对土壤真菌α-多样性的负效应被适当缓解。初始有机碳含量和禁牧时间影响了土壤功能真菌丰度变化的趋势。长期禁牧能够恢复土壤腐生型和共生型真菌的相对丰度。随初始碳氮比的升高，放牧条件下病原真菌相对丰度的减少程度减弱，而腐生真菌相对丰度的减少程度增强。降水量越低的地区，放牧会更大程度减少腐生和共生真菌的相对丰度。总体而言，放牧对中国北部草地土壤真菌群落的α-多样性和功能产生负效应，但负效应程度和趋势依赖于当地环境状况。
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“非粮化”土壤优质耕层快速重构材料的创制及其评价方法
DOI: 10.11766/trxb202307140272
摘要：
优质耕层快速构建是耕层剥离型“非粮化”土壤复耕前提，但目前缺乏相应的重构材料。应用草本泥炭、苔藓泥炭、稻壳生物炭、木屑生物炭，蔬菜玉米壳及微生物菌剂，按不同配方创制耕层重构材料，并构建相应的评价方法体系。研究表明，苔藓泥炭与稻壳生物炭配置形成的耕层重构材料质地疏松，蓄水保墒能力强；有机质含量高，范围介于658.85～704.92 g·kg-1之间，同时有机碳难降解指数范围为75.27%～84.71%，具备较高的固碳增汇潜力；有机碳、活性碳组分I、总腐殖酸、全氮、全钾、毛管孔隙度、pH可作为耕层重构材料的评价指标体系，结合质量指数模型可以评价耕层重构材料综合质量，依托该体系筛选出了最佳耕层重构材料配方，即当苔藓泥炭(M)与稻壳生物炭(R)按质量比1：1、2 ：1、3：1，再按质量比10:1与蔬菜玉米壳(C)((M+R)10C1、(2M+R)10C1、(3M+R)10C1)混合配置时可以形成优质耕层重构材料；将优质耕层重构材料施入“非粮化”土壤可以显著降低土壤容重、增加土壤有机质及活性养分含量，增强土壤固碳潜力，提高小麦产量。本研究所建立的指标评价体系可以全面客观评价耕层重构材料的综合质量，以苔藓泥炭、稻壳生物炭为原料创制的耕层重构材料在改善土壤质量、提高土壤固碳能力以及恢复作物生产方面均表现出较高的应用价值。
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便携式土壤多参数快速检测仪原位测量东北黑土pH
张凤, 胡文友, 王亮亮, 李德成, 张超, 谢恩泽, 严国菁, 姜军, 徐仁扣
DOI: 10.11766/trxb202304200157
摘要：
土壤pH是耕地质量的重要指标之一，准确快速获取土壤pH对数字农业具有重要意义。以我国东北黑土地区耕地土壤为研究对象，利用便携式土壤多参数快速检测仪（SHMI2000）对辽河平原和松嫩平原黑土pH进行原位测量调查，并将结果与实验室电位法（HJ 962–2018）测定结果进行比较。结果发现：（1）实验室电位法测定我国黑土区表层和亚表层黑土pH分别为4.04~10.09和4.01~10.06，平均值分别为6.13和6.47，变异系数分别为19.64%和18.37%，属于中等变异强度。整体上，黑土呈现西南（黑龙江西部、吉林北部和内蒙古南部地区）偏碱，东部（三江平原）、北部（松嫩平原）和黑吉辽南部偏酸的空间分布格局。（2）利用SHMI2000在野外原位测定了表层和亚表层土壤pH，与HJ 962–2018法测定的pH具显著相关，皮尔逊相关系数r达到0.81（P=9.11×10-52）（3）以0.2个单位的原位pH为步长，对两种方法获得的黑土pH进行移动平均处理后，皮尔逊相关系数r提高至0.93。因此，SHMI2000原位测定黑土pH准确可靠，适合东北黑土pH的快速获取。
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绿肥、秸秆和石灰联用对红壤性水稻土酸度特征和水稻产量的影响
刘芳禧, 方畅宇, 庾振宇, 高雅洁, 张江林, 鲁艳红, 廖育林, 曹卫东, 聂军, 屠乃美
DOI: 10.11766/trxb202304040125
摘要：
长期耕作和施肥加快了红壤性水稻土壤酸化，为研究绿肥、秸秆还田和石灰联用对水稻土壤酸度特征及水稻产量的影响，基于2016年开始的长期定位微区试验，探究不施肥（CK）、化肥（F）、化肥+紫云英+稻草还田（GRF）、化肥+紫云英+稻草还田+石灰（GRFL）处理对水稻产量、红壤性水稻土壤不同形态酸、土壤盐基离子及土壤酸碱缓冲容量的影响，解析土壤酸碱缓冲容量、交换性酸、有机质及交换性盐基离子之间的相关性。连续7年的微区试验结果表明，与F处理相比，GRF处理的早、晚稻产量分别提高了19.9%和5.1%，7年平均增产率分别为12.8%和5.9%；GRFL处理的早、晚稻产量分别提高了23.4%和14.2%，7年平均增产率分别为11.1%和8.9%。CK、F和GRF处理早、晚稻土壤pH均呈逐年下降的变化趋势，而GRFL处理早、晚稻土壤pH呈先上升后下降的变化趋势，下降幅度最小，且一直处于较高水平。同时，与F处理相比，GRF与GRFL处理显著提高了早、晚稻土壤交换性K+、交换性盐基离子总量和酸碱缓冲容量，GRF与GRFL处理间无显著差异，但GRFL处理各指标均有提高的趋势。相关分析表明，pH与交换性酸、交换性H+呈极显著负相关（P<0.01），与酸碱缓冲容量、交换性Na+、交换性Mg2+、交换性盐基离子总量呈极显著正相关（P<0.01）；土壤酸碱缓冲容量主要与交换性酸、交换性H+、交换性Na+和交换性Mg2+有关，水稻产量与土壤酸度性质和养分作用有关，就本研究而言，土壤酸度性质的影响最大。研究结果表明，翻压绿肥、秸秆还田可有效缓解稻田土壤的酸化并提高水稻产量，增施石灰可增强其效果，交换性酸、交换性H+、酸碱缓冲容量、交换性Na+、交换性Mg2+、交换性盐基离子总量是影响土壤pH的主要因素。
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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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