排行榜
- 当前目次
- 优先出版
- 专辑论文
- 往期目次
-
土壤有机氯污染风险与调控：基于多过程耦合的视角
2024,61(5):1179-1187, DOI: 10.11766/trxb202312010504
摘要：
传统和新兴有机氯污染物（Organochlorine pollutants，OCPs）在环境中易形成持久性污染源，可对人类健康和生态环境造成巨大影响。已有大量研究证实，厌氧条件下由土壤微生物胞外呼吸电子传递介导的生源要素循环对OCPs的生物地球化学过程具有重要影响，将进一步调控土壤健康演变方向。从多过程耦合角度厘清残留OCPs的潜在土壤健康风险，在全球“一体化健康”的需求下显得尤为必要。有鉴于此，本文先简明扼要梳理近42年关于土壤中残留OCPs的研究进展与现况，明确热点领域与学术前沿；再从微生物介导的土壤氧化还原多过程耦合角度，梳理OCPs还原脱氯与土壤中关键元素生物化学循环过程之间的潜在关系，深入认识OCPs残留土壤的地下生态环境与健康风险；最后对我国土壤OCPs污染调控的未来研究方向提出建议和展望，为实现OCPs残留土壤的污染治理提供研究思路，以支撑完善土壤健康理论。
-
中国农田土壤重金属污染的人体健康风险评估：研究进展与展望
2024,61(5):1188-1200, DOI: 10.11766/trxb202306130229
摘要：
农田土壤重金属污染对食品安全和人体健康构成巨大的威胁。重金属主要通过经口摄入土壤、吸入土壤颗粒、皮肤接触和食物链摄取等暴露途径进入人体，其中经口摄入重金属污染土壤和农产品是主要的暴露途径。人体健康风险评估在农田土壤质量分类和风险管控中起着重要作用。因此，梳理了中国农田土壤重金属污染的人体健康风险评估的发展状况，介绍了人体健康风险评估的基本流程和评估技术，论述了影响人体健康风险评价准确性的主要因素及优化措施。在农田土壤重金属健康风险评估中，应加强耦合污染源识别技术、重视食物消费暴露途径、精准识别不同敏感受体、本土化敏感受体的暴露参数、纳入重金属的生物可给性，同时提高农田土壤重金属健康风险评估的准确性。未来可从加强应对健康风险评估过程不确定性的技术方法、考虑各种饮食的暴露途径和建立本土化的重金属毒性标准数据等多方面深化农田土壤重金属健康风险评估，以期推动中国农田土壤重金属人体健康风险评估的理论和技术发展。
-
连作根系分泌物加剧土传病害的机制和缓解措施研究进展
2024,61(5):1201-1211, DOI: 10.11766/trxb202307180281
摘要：
基于植物-土壤反馈理论，连作体系中的根系分泌物必然在加剧土传病害发生中起重要作用，但相关研究证据尚缺少系统总结。本文梳理了连作加剧土传病害发生的现象以及连作累积典型根系分泌物组分的案例。从有利于土传病原菌由土体向根际迁移、增殖和致病（“利病”）、破坏根际有益微生物群落防线（“压益”）和毒害根系免疫系统（“自毒”）等三个方面，阐述连作根系分泌物中某些物质促进土传病原菌入侵的机制。从根系分泌物的角度阐述轮作、间作、套作、伴生和嫁接等多样性种植方式缓解连作土传病害的发生机制。提出鉴定“利病”、“压益”和“自毒”物质以及构建对应的消减技术途径，可为土传病害绿色高效综合防控提供科学支撑。
-
生物质炭改良盐渍土CT孔隙图像的多重分形与相对熵特征
2024,61(5):1212-1223, DOI: 10.11766/trxb202304070130
摘要：
定量化分析土壤结构对于了解土壤的物理、化学和生物过程有至关重要的作用。结合尺度分析理论和图像处理技术可从微观角度阐明土壤结构演变过程，解决生物质炭添加对土壤结构影响的争议问题。本研究以江苏滨海盐渍土为研究对象，设置0%、2%、5%（占0～20 cm表层土壤质量比）3个生物质炭添加水平改良盐渍土。每年在水稻收割后，采用塑料环刀取表层（0～20 cm）原状土，进行Micro-CT扫描获取土壤CT孔隙结构，采用不同的理论方法（多重分形分析和相对熵分析）分析生物质炭改良土壤CT孔隙的复杂尺度行为。结果表明，多重分形分析适合于灰度图像，而相对熵分析适合于二值图像。所有处理的孔隙复杂度逐年增加，生物质炭添加能够加快土壤孔隙结构的发育，孔隙复杂度增加速率更快。在不同生物质炭处理中，2%生物质炭处理的孔隙结构复杂程度最高（Δα=0.061 ， RangeΔE=0.436），土壤的孔隙结构改善效果最好。高生物质炭的添加量（5%生物质炭处理）减少孔隙结构的复杂度（Δα=0.045 ， RangeΔE=0.531），降低生物质炭的改良效果。本研究从孔隙微观角度为生物质炭改良孔隙结构提供理论依据。
-
香根草和紫花苜蓿水培根系分泌物缓解黏质红壤机械阻力模拟研究
2024,61(5):1224-1235, DOI: 10.11766/trxb202304190155
摘要：
南方黏质红壤土壤机械阻力高，本文采用两种植物根系分泌物处理土壤，分析其对两种压实情况下的土壤机械阻力（SPR）影响。通过水培法提取须根系植物香根草和主根系紫花苜蓿根系分泌物，分析其组成特征、并冷冻干燥获取分泌物干物质。分泌物干物质按照4种施加水平处理土壤，之后对平衡后的重塑环刀土壤实施两种压实处理，并分析土壤SPR、含水量（SWC）、团聚体和容重。结果表明：紫花苜蓿根系分泌物中芳香基碳类、烷氧基碳类和羰基碳类相对含量（3.23%、6.83%、55.09%）较香根草高（1.64%、4.12%、45.78%），而疏水物质/亲水物质则呈现相反趋势。SPR随分泌物施加水平升高而降低，但只有施加水平≥0.2 mg·g-1时引起土壤SPR显著降低，且紫花苜蓿降低SPR幅度较香根草明显。相关性和回归分析证明根系分泌物中较低的疏水性物质/亲水性物质比和较高的烷氧基碳类相对含量，通过增加SWC和团聚体平均质量直径降低土壤SPR。综上所述，主根系植物根系分泌物对黏质红壤SPR的缓解效果优于须根系植物。
-
风化壳颗粒大小是决定典型干旱区硝态氮深部累积特征的关键因素
2024,61(5):1236-1246, DOI: 10.11766/trxb202303290119
摘要：
我国干旱区农田关键带过量施氮造成氮肥利用率低和土壤硝态氮大量累积，威胁生态环境安全。阐明干旱区土壤硝态氮累积特征及其影响因素，可为干旱区水肥综合管理提供科学参考。选择典型干旱区——新疆阿克苏地区为研究区域，从南向北沿地形序列布设三个钻孔点，分别为60年棉田XJ1（40°36′48.7″N，80°48′14.2″E）、32年老苹果园XJ2（41°16′16.2″N，80°19′9.1″E）和15年新苹果园XJ3（41°20′37.6″N，80°17′11.0″E），海拔依次为971 m、1 129 m和1 213 m，采样深度依次为7.75 m、10.52 m和9.91 m，利用线性和非线性相关分析方法研究了土壤有关理化性质与土壤硝态氮浓度变异的关系。结果表明，海拔低处棉田和海拔高处不同种植年限的苹果园土壤深部均出现了硝态氮显著累积特征，深部浓度高达44 mg·kg-1，最大累积深度超过10 m。土壤含水量和不同粒径颗粒（砾石、砂粒、粉粒与黏粒）含量等关键理化性质可解释土壤硝态氮浓度垂直变异的约50%。其中，土壤含水量和土壤颗粒大小是决定土壤硝态氮深部累积特征的重要因素，土壤含水量越高、土壤颗粒越细，土壤硝态氮浓度通常越高。棉田土壤硝态氮在4 m深地下水位以下发生了明显的反硝化作用，使累积的硝态氮浓度降至较低水平（< 1 mg·kg-1）。苹果园因地下水位较深，土壤硝态氮未发生明显的反硝化作用，且已大量迁移累积至植物根系难以触及的深部区域（> 5 m）。土壤含水量是影响土壤硝态氮深部累积特征的地下部直接性因素；土壤颗粒大小通过调控土壤含水量空间变异，而成为影响土壤硝态氮深部累积特征的地下部根本性因素。
-
森林土壤不同粒径颗粒的碳矿化研究
2024,61(5):1247-1259, DOI: 10.11766/trxb202303140102
摘要：
土壤是由不同粒径颗粒组成的，各粒径颗粒的性质差异大、在土壤中的空间位置不同。为了研究它们各自碳的变化差异，评估这些颗粒在土壤有机碳稳定和周转中的作用。选择亚热带阔叶林土壤，采用物理分组的方法，获得不同粒径土壤颗粒（>2 000、2 000～250、250～53、<53、53～20、20～2、<2μm），与全土等质量开展矿化试验，研究碳矿化量差异、主要碳形态变化及其相互关系，反向探究不同粒径颗粒在全土壤中的作用。结果表明，不同粒径颗粒按照质量比例作为权重计算的CO2累积排放量、全碳、C/N、芳香性指数、游离氧化铁含量占全土的95.0%～101.8%。< 2 μm和20～2 μm土壤颗粒CO2累积排放量显著高于其他颗粒和全土。全土及各颗粒土壤CO2累积排放量与比表面积、总孔隙体积、全碳、土壤可溶性有机碳（DOC，Dissolved organic carbon）、 土壤微生物生物量碳（Soil microbial biomass carbon，MBC）、易氧化有机碳、游离氧化铁呈正相关性，而与C/N呈负相关性。通过对不同粒径颗粒16个指标降维分析，综合特征指数显示<2 μm和20～2 μm颗粒最高，即它们的综合作用最大。因此，全土壤的碳变化可追溯到土壤不同粒径颗粒碳的不同变化及关系，且土壤小粒径的团聚或被大粒径颗粒包闭可能是降低全土碳矿化的机理之一，有利于维持全土壤碳的稳定或增加保存。
-
不同气候条件下土壤有机碳水热响应驱动机制研究
2024,61(5):1260-1270, DOI: 10.11766/trxb202305220077
摘要：
土壤有机碳（SOC）是陆地生态系统中最大的碳库，其对气候变化的响应直接影响全球碳循环。然而，关于土壤有机碳对长期水热变化的响应及其微生物调控机制尚不清楚。借助跨气候带土壤移置试验平台，开展了一项8年的土壤移置试验，其中将寒温带地区（中国海伦）的黑土剖面移置到温带和中亚热带地区（即封丘和鹰潭）来模拟土壤水热条件增加。水热增加提高了植被生物量，地上部植株C/N与微生物酶活性；降低了土壤有机碳、全氮、微生物残体碳（MNC）和活性矿物的相对含量。并且，微生物残体碳对有机碳的贡献也随着水热条件的增加而降低。通过计算
DMNC/ DSOC以表征水热增加后微生物残体碳损失速率。结果发现， DMNC/ DSOC随着水热条件的增加而显著增加，封丘地区为72.50%± 9.35%，而在鹰潭达到了82.67% ± 2.37%。重要的是，土壤活性矿物的变化与 DMNC/ DSOC呈强烈的负相关关系，突出了矿物保护在调控 DMNC/ DSOC发挥的关键作用。这些结果表明，水热增加降低了土壤矿物对微生物残体碳的保护和/或刺激了土壤中微生物对微生物残体碳的利用，通过减少微生物残体碳促进了有机碳的显著损失。 -
横坡垄作对坡耕地产流产沙及氮磷养分流失过程影响研究
2024,61(5):1271-1283, DOI: 10.11766/trxb202305040172
摘要：
横坡垄作是一种常见的水土保持耕作措施，它通过增大坡面拦蓄和入渗能力，进而影响坡面土壤侵蚀过程。为揭示黄土坡耕地养分流失特征，通过人工模拟降水试验，利用投影面积为 4.5 m× 1.5 m 的径流小区，设计降雨强度（ 90 mm·h–1）、5 个地表坡度（ 3°、 5°、 10°、 15°、 20°）以及横坡垄作和平整坡面两种坡面处理，探究横坡垄作对不同坡度坡耕地产流产沙特性及其携带的氮磷养分流失情况。结果表明： （ 1）坡面坡度小于 20°时，横坡垄作能明显降低降雨过程中坡面的产流产沙量，产流量和产沙量最大分别可降低 95%和 99%；而当坡度增大至 20°时，横坡垄作坡面发生断垄，横坡垄作对径流和泥沙的控制效应随之减弱，产流和产沙量会接近或大于平整坡面。（ 2）横坡垄作对养分流失浓度的影响较小，但对养分流失量具有明显影响。坡面坡度小于 20°时，横坡垄作具有较好的控制坡面养分流失量的效果；当坡度增大至 20°时，横坡垄作控制养分流失的作用减弱。径流中全氮的流失量始终大于全磷的流失量；除横坡垄作 10°坡面外，泥沙中全磷的流失量均大于全氮的流失量。（ 3）坡面养分流失量主要由坡面径流量和泥沙量决定。径流养分流失率和产流速率、泥沙养分流失率和产沙速率满足线性正相关关系。横坡垄作对径流和泥沙中养分减少效益分别可以达到 45%～100%、 59%～100%。整体而言，横坡垄作是控制坡面土壤侵蚀及减少养分流失的一种有效方法。
-
贵州典型喀斯特流域土壤氧化铁特征分异及其影响因素
2024,61(5):1284-1298, DOI: 10.11766/trxb202305040171
摘要：
探究亚热带喀斯特流域土壤氧化铁特征及其分异，对认识这类特殊地域综合体上土壤的发生发育及类型演化等具有重要意义。以贵州省普定县后寨河流域内53个典型剖面土壤为研究对象，测定诊断表层和诊断表下层不同形态氧化铁含量并计算其风化度指标，分析土壤氧化铁特征及其分异情况，探讨成土环境和土壤属性对氧化铁特征分异的影响。结果表明：由诊断表层至诊断表下层，全铁、游离铁呈增加趋势，平均增幅分别为25.54%和39.63%，铁氧化物具有在诊断表下层富集的特征；诊断表层铁活化度高于诊断表下层，而铁游离度和铁晶胶率与之相反。大部分诊断表下层土壤游离铁在30 g·kg-1以上，铁游离度≥50%，铁活化度< 30%，土壤处于中期脱硅富铝化阶段。母岩、土地利用、流域部位、有机质、pH、黏粒阳离子交换量和质地等对不同形态土壤氧化铁含量及其风化度指标分异均有显著影响（P<0.05）；地理探测器分析表明，母岩与有机质对各氧化铁特征（除铁游离度）分异的解释力较大，二者交互作用下的q值最大（全铁41.9%、游离铁39.8%、非晶质铁40.1%、铁活化度41%、铁晶胶率52.5%），因此母岩和有机质为亚热带喀斯特流域土壤氧化铁特征分异的主控因子。
-
骨粉生物质炭对酸性土壤的改良作用
赵文瑞，孔群芳，张文娟，胡程凯，林雨欣，陶炳娇，王国鑫，彭可睿，王聪，赵宽
2024,61(5):1299-1309, DOI: 10.11766/trxb202309150379
摘要：
以猪、鸡、牛和羊骨为原材料厌氧热解制备成生物质炭（骨炭）作为改良剂，探究骨炭最佳制备条件及其对酸性土壤改良效果，并从土壤固相和液相二个角度探究骨炭对酸性土壤铝（Al）形态的影响。结果表明：高温厌氧热解制备的骨炭富含CaO、CaCO3和Ca5（PO4）3（OH），同时含有NaO、MgO等碱性物质及-OH等多种官能团。但骨炭碱含量受热解温度影响较大，鸡骨和牛骨在800℃、猪骨和羊骨在900℃时其炭碱含量接近峰值并保持稳定，约为生石灰的90%，是最佳制备温度。此温度下制备的四种骨炭均可有效地提高pH<6.0的酸性红黏土、红砂土和砖红壤pH。骨炭中的碱性物质主要以H+缓冲剂的形式存在，从而导致其提高土壤pH的幅度与初始土壤pH成反比。pH=4.40的红黏土中添加5 g·kg-1猪、鸡、羊和牛骨炭后土壤溶液Al浓度分别较对照降低33%、34%、47%和41%，固相有机结合态Al含量无显著变化（P>0.05）。骨炭增加了酸性土壤阳离子交换量，并通过促进活性Al向土壤固相吸附态羟基Al和更稳定态Al转化从而降低土壤溶液Al及交换态Al含量。骨炭富含植物生长所需营养元素，具备无机和有机改良剂的双重特性，是可替代传统石灰作为酸性农田土壤改良剂的优质材料。
-
纳米Fe3O4/生物炭促进红壤性水稻土中六氯苯厌氧脱氯作用研究
2024,61(5):1310-1322, DOI: 10.11766/trxb202303290120
摘要：
为明确磁铁矿（Fe3O4）与生物炭对厌氧土壤中六氯苯（HCB）还原脱氯降解的影响及其机理，首先制备并表征了纳米Fe3O4、生物炭及纳米Fe3O4/生物炭复合材料，采用红壤性水稻土的泥浆进行厌氧培养试验，分析反应体系的pH、Eh、吸附态和溶解态Fe（Ⅱ）与HCB脱氯降解过程之间的内在关系。结果发现，灭菌对照处理的HCB脱氯降解作用很弱，表明HCB还原脱氯主要在微生物的作用下进行；添加生物炭可通过降低土壤的酸性、增强反应体系的还原性且促进生成吸附态Fe（Ⅱ）而加速HCB还原脱氯降解；纳米Fe3O4促进HCB还原脱氯的效果较生物炭更强，主要归因于添加纳米Fe3O4使反应体系中生成更多的吸附态Fe（Ⅱ）；纳米Fe3O4/生物炭复合材料促进HCB还原脱氯的效果较纳米Fe3O4更强，是因为Fe3O4/生物炭复合材料的比表面积更大且纳米Fe3O4的分散性更好，更有利于反应体系中的电子传递过程。因此，与纳米Fe3O4和生物炭相比，纳米Fe3O4/生物炭复合材料是一种更加理想的HCB污染土壤的修复剂。
-
基于“源-径-汇”关系的土壤重金属污染风险空间区划研究
2024,61(5):1323-1338, DOI: 10.11766/trxb202303220112
摘要：
构建土壤污染风险管控空间区划体系是对《中华人民共和国土壤污染防治法》“分类分区分阶段管理”思想的深入落实，高分辨率的风险空间区划地图能为划分风险管控优先区和大尺度统筹部署土壤污染防治铺排工作提供科学有效的决策指导。利用正定矩阵因子分析模型（PMF）明确了浙江省宁波市某工业集聚区铬、铜、砷、镉、铅、镍、锑和汞等8种重金属的污染源和贡献率，然后基于“源-径-汇”关系和质量平衡理论形成土壤重金属污染风险管控空间区划技术体系。结果表明，土壤重金属的空间分布具有明显异质性，主要排放源包括火力发电燃煤燃烧源（17.08%）、其他工业源（17.94%）、农业活动排放源（26.07%）、自然源（28.61%）和交通排放源（10.31%）等五类；利用构建的空间区划技术体系可将土壤重金属污染风险划分为极高、高、中、低和极低共五个等级，分别占研究区总面积的8.64%、17.28%、18.27%、22.92%和32.89%。区域风险胁迫水平的空间量化表达能有效识别高风险热点，进而采取优先管控措施实现土壤污染精准防治。
-
典型冶炼厂大气沉降区农田耕层土壤重金属（Cd、Cu、Pb）输入输出平衡研究
米雅竹，梁家妮，周俊，刘梦丽，寇乐勇，夏睿智，田瑞云，施颖，舒天才，舒伍星，周静
2024,61(5):1339-1348, DOI: 10.11766/trxb202302180064
摘要：
为探究不同大气沉降区农田耕层土壤镉（Cd）、铜（Cu）、铅（Pb）的质量平衡特征，以距离贵溪冶炼厂34 km（背景区）、6 km（中沉降区）、1 km（高沉降区）的0～20 cm农田耕层土壤为研究对象，通过化学质量平衡方法对土壤重金属的主要输入途径（大气沉降、灌溉水、农药肥料）和输出途径（地表径流、土壤淋溶、籽粒带走）开展为期三年的监测与定量分析。结果表明：背景区、中沉降区、高沉降区由大气沉降导致的Cd年均输入通量分别为0.84、2.26、9.01 mg·m-2·a-1，分别占比43.18%、38.33%、100%；Cu年均输入通量分别为17.62、99.68、747.6 mg·m-2·a-1，分别占比80.76%、86.24%、100%；Pb年均输入通量分别为13.93、27.43、73.17 mg·m-2·a-1，分别占比97.75%、92.36%、100%。背景区和中沉降区由灌溉水导致的Cd年均输入通量分别为1.05、3.60 mg·m-2·a-1，分别占比54.62%和60.82%；农药肥料带入的重金属年均输入量占比小于5%，可忽略不计。不同沉降区土壤的主要输出途径均为地表径流和土壤淋溶，输出占比介于86.66%～100%；籽粒带走的重金属输出占比介于2.88%～13.34%。2019-2021年，背景区、中沉降区、高沉降区土壤Cd、Cu、Pb的年均净输入通量均大于0，Cd年均净输入通量分别为1.54、1.96、4.38 mg·m-2·a-1；Cu年均净输入通量分别为12.72、28.02、184.0 mg·m-2·a-1；Pb年均净输入通量分别为13.03、21.31、55.04 mg·m-2·a-1。综上，建议加强研究区域大气污染源和灌溉水质的长期监测并采取一定的控制措施，同时避免秸秆直接还田。本研究可为区域农田环境质量保护及重金属污染修复治理提供理论支持。
-
滇东地质高背景区土壤镉的伴矿景天修复及其对后茬水稻的影响
吴拓铮，詹娟，周嘉文，周通，李柱，胡鹏杰，黄化刚，李廷轩，张锡洲，骆永明
2024,61(5):1349-1359, DOI: 10.11766/trxb202303060092
摘要：
云南是我国典型的重金属元素地球化学高背景区，超积累植物能否有效修复镉（Cd）地质高背景土壤，从而实现农产品安全生产，尚鲜见报道。以云南石林、富源和罗平等三地的典型Cd地质高背景农田土壤为对象，开展温室盆栽试验，探究Cd、锌（Zn）超积累植物伴矿景天对土壤Cd的吸取修复效果，及对后茬水稻生长和Cd吸收的作用。结果表明，种植三季伴矿景天使三地土壤全量Cd分别下降24.8%、30.9%和58.8%；伴矿景天在富源玄武岩风化物母质发育的土壤上长势最好，与富源土壤肥力相对最高有关；伴矿景天在罗平石灰岩风化物发育的土壤上重金属吸取修复效果最佳，与罗平土壤呈中性、酸化作用更为明显有关，这些差异由土壤母质、养分与重金属有效性等综合影响所致。经伴矿景天吸取修复三季后，全生育期淹水种稻，其糙米和秸秆Cd浓度均大幅降低，可实现糙米Cd安全生产。未经植物吸取修复，旱作处理下水稻糙米Cd存在超标风险。植物吸取修复后种植水稻，再结合水分管理措施，可进一步降低稻米中Cd浓度，实现稻米安全生产，为Cd地质高背景区土壤的农作物安全生产提供理论依据和技术支撑。
-
秸秆与有机无机肥配施对不同质地潮土土壤质量和小麦产量的影响
2024,61(5):1360-1373, DOI: 10.11766/trxb202306120228
摘要：
秸秆与化肥和粪肥配施是改善土壤质量的有效措施，但其在不同质地潮土中对小麦产量的影响及影响机制尚不清楚。本研究基于中国科学院封丘农业生态实验站设置的7年长期定位试验，选取砂质、壤质和黏质3种质地潮土（下文分别简称砂土、壤土和黏土），每种质地潮土均包含5个处理：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），研究了不同施肥模式在不同质地潮土中对土壤质量和小麦产量的影响。结果表明，在砂土、壤土和黏土中，与N0S0处理相比，NS处理的籽粒产量分别增加611.56%、440.00%和403.55%，NSM处理的籽粒产量分别增加676.56%、546.67%和492.86%。在砂土、壤土和黏土中，与N0S0处理相比，N0S和NS0处理的土壤质量指数（SQI）显著提升，NS处理则进一步提升。NSM处理在砂土中SQI优于NS处理，但在壤土和黏土中与NS处理无显著差异。随机森林分析表明，砂土中，pH、碱解氮（AHN）、可溶性有机氮（DON）、有效磷（AP）、有机碳（SOC）和速效钾（AK）是影响籽粒产量的关键土壤性质；壤土中，AP、pH、AK、AHN、微生物生物量碳（MBC）和SOC是影响籽粒产量的关键土壤性质；黏土中，AP、DON、AHN和pH是影响籽粒产量的关键土壤性质。偏最小二乘路径模型表明，在砂土、壤土和黏土中，影响小麦产量的关键土壤性质均受施肥模式显著调控，且均对SQI具有显著影响，而SQI均对小麦籽粒产量具有直接显著影响，影响小麦产量的关键土壤性质可以作为监测土壤质量和小麦产量变化的指标以指导优化施肥。此外，在壤土中，SQI还通过影响小麦产量构成因素而间接影响籽粒产量。因此，秸秆与化肥和鸡粪配施改善了土壤质量，并在不同质地潮土中通过不同作用方式直接或间接影响了小麦产量。
-
长期秸秆掩埋配施氮肥对土壤细菌群落特征的影响
2024,61(5):1374-1385, DOI: 10.11766/trxb202303090096
摘要：
为揭示典型潮土微生物群落及其生态网络对秸秆还田的响应机制，选择长期小麦-玉米轮作下不同秸秆还田处理的试验地为对象，应用高通量测序和生态网络等方法，阐明秸秆掩埋配施不同氮肥后土壤细菌群落组成、细菌网络共存关系以及与土壤养分的关联。结果表明：（1）与秸秆移除且不施氮肥处理相比，秸秆还田配合常规施肥处理显著降低土壤pH，提高了土壤TN、SOC、AP、AK和NO3--N含量（P < 0.05）。秸秆掩埋配施氮肥有利于增加土壤养分含量。（2）不同秸秆还田方式和氮肥施用量处理的细菌Alpha多样性无显著差异，而细菌群落结构差异显著。pH、SOC和TN等因子驱动了细菌群落结构变异。酸杆菌门、变形菌门、拟杆菌门和绿弯菌门是潮土细菌群落的主要优势菌门。（3）共现网络分析得到4个主要的生态集群，均与土壤养分有显著相关性。模块1中物种丰度与SOC、TN、TP、NO3--N、AP和AK呈极显著负相关（P < 0.001），与pH呈极显著正相关（P < 0.001）；模块2和模块3中物种丰度与大部分养分含量呈正相关，与pH呈负相关。综上所述，秸秆还田配施氮肥可以通过调节细菌生态关系，从而调控土壤肥力。研究结果可为秸秆的资源化利用和土壤施肥管理提供科学依据。
-
修复连作大蒜土壤生产力衰退的有机质补偿方案与初步机理
2024,61(5):1386-1397, DOI: 10.11766/trxb202303140101
摘要：
针对山东省金乡县品牌大蒜主产区长期连作大蒜田中土壤有机质亏缺和大蒜产量连年衰减的典型问题，以不同比例的有机肥替代化肥作为有机质补偿方案，研究了有机肥替代化肥对大蒜产量和土壤障碍的修复效果。试验选取了大于25年连作历史的代表性田块，以未种植大蒜的麦田作为非连作田块对照，设置常规化肥施肥（CF）、以氮（N）为基准进行有机肥替代化肥25%（M25）、50%（M50）和100%（M100）四个处理。结果表明，在长期大蒜连作土壤中，有机替代处理对大蒜的产量衰退具有显著的当季修复效果，增产幅度可达20%，同时改善了土壤中的氮素养分供应状态和土壤大于2 mm团聚体的比例；其中25%有机替代率（M25）具有较佳的经济效益；而在土壤有机质未出现亏缺的非连作土壤中，有机替代处理并无直接的增产效果。综上，本研究明确了增施有机肥仅在土壤有机质出现明显亏缺的连作大蒜土壤中可通过促进大颗粒土壤团聚体的形成和提升全生育期土壤有效态养分的固持能力，进而对连作大蒜土壤生产力的退化具有显著的修复效果。该研究对缓解连作体系中的类似土壤退化问题和维持土壤生产力的可持续性，具有有益的借鉴作用。
-
典型旱作农田土壤氧化亚氮排放的氨氧化微生物相对贡献
2024,61(5):1398-1409, DOI: 10.11766/trxb202303250115
摘要：
氨氧化过程对氧化亚氮（N2O）排放具有重要贡献。在不同土壤类型和农田管理下，氨氧化微生物类群对N2O排放的相对贡献组成规律还缺乏系统的研究。选取典型农田耕层土壤（潮土、黑土、砖红壤和红壤），以及有机肥改良的砖红壤剖面土壤，采用选择性抑制法（乙炔和辛炔）研究氨氧化细菌（AOB）、氨氧化古菌和全程硝化菌（AOA + comammox）以及异养硝化菌对土壤硝化潜势、净硝化速率及N2O排放的相对贡献。结果表明，在耕层的潮土、黑土、砖红壤和红壤中，硝化潜势随土壤由酸性至碱性显著提高（P < 0.05），分别为N 32.5、6.6、4.8和2.3 mg·kg-1·d-1，AOB主导四种土壤的硝化潜势（58%～100%）。对耕层的潮土、黑土和砖红壤进一步分析，表明净硝化速率和N2O排放均随pH的增加显著提高（P < 0.05），与硝化潜势的规律一致。在潮土和砖红壤中，AOB和AOA + comammox对净硝化速率贡献相当（均在30%～40%），而黑土的净硝化速率由AOB主导（72%）。在潮土、黑土和砖红壤中，N2O排放均由AOB主导（58%～92%）。在有机肥改良的砖红壤剖面土壤中，随土壤由深层至表层，pH、硝化潜势、净硝化速率及N2O排放显著提高（P < 0.05）。AOA + comammox主导表层硝化潜势及净硝化速率的提高（分别贡献63%和54%），AOB主导N2O排放的增加（贡献54%）。研究结果为制定与土壤氨氧化特性及土壤性质相匹配的N2O减排措施提供了新的科学依据。
-
提高水稻耐盐能力的根际核心菌株筛选及应用
2024,61(5):1410-1420, DOI: 10.11766/trxb202302190069
摘要：
根际微生物能通过多种途径增强作物对盐胁迫的适应性。为获得能显著提高水稻耐盐性的根际促生菌并探究其应用效果，选择耐盐品种湖南籼和盐敏感品种南粳46两个水稻品种，分别比较了耐盐水稻和盐敏感水稻在自然盐土和灭菌盐土中的生理指标，然后基于16S rRNA基因扩增子测序，通过根系细菌群落差异分析和共现网络分析，鉴定了在耐盐水稻根际富集且与耐盐性相关的关键类群。随后，采用根际微生物宏培养方法从耐盐水稻根际筛选出关键细菌类群的可培养菌株。最后通过盆栽试验评估了菌株增强盐敏感水稻耐盐能力的作用效果。结果表明，自然盐土中耐盐水稻株高和根长均显著高于灭菌土壤中的植株，而脯氨酸含量则显著低于灭菌土壤中的植株，表明耐盐水稻品种根际的微生物群落在增强水稻耐盐能力中具有重要作用。扩增子测序分析发现耐盐水稻品种和盐敏感水稻品种根际微生物群落差异显著，差异分析明确黄杆菌科（Flavobacteriaceae）和假单胞菌科（Pseudomonadaceae）为耐盐水稻根际富集的关键细菌类群。通过设置盐胁迫下盐敏感水稻发芽试验和苗期水培试验，筛选出普氏假单胞菌P34和大安金黄杆菌C18两株功能菌。最后通过盆栽试验证明C18和P34作为直接接种剂或种子包衣剂均能在盐胁迫下显著促进盐敏感水稻生长。综上，C18和P34具有良好的增强水稻耐盐能力的潜力，可作为开发盐碱地专用的种子包衣及微生物肥料的候选菌剂。
-
干湿变化调控稻田土壤活性细菌群落与潜在功能
丁晨晓，刘耀威，刘亥扬，叶鑫喆，陈雅雯，叶静，邸洪杰，徐建明，李勇
2024,61(5):1421-1431, DOI: 10.11766/trxb202302180065
摘要：
大量研究发现干湿变化显著影响土壤微生物群落和温室气体排放。然而，土壤干湿变化下活性微生物和温室气体排放的瞬时动态变化仍不清楚。因此，本实验首先观察稻田土壤在干旱、湿润和干湿变化三种情况下细菌群落和温室气体排放的动态变化，然后运用基于18O的稳定性同位素核酸探针技术（DNA-SIP）和高通量测序探讨干湿变化下土壤活性细菌群落的多样性、构建与潜在功能。相比于干旱和湿润处理，干湿变化显著促进二氧化碳的排放和含有更高相对丰度的放线菌门和浮霉菌门。干湿变化下变形菌门、放线菌门和浮霉菌门的相对丰度均随着培养时间呈现显著增长。而DNA-SIP试验结果表明干湿变化处理活性细菌的alpha多样性随着培养时间显著降低，变形菌门和放线菌门细菌是最主要的活性细菌，其中变形菌门中黏球菌目的相对丰度随培养时间呈显著增加。活性细菌的群落构建由确定性所主导，且随着培养进行，确定性的主导作用进一步加强。活性细菌的功能预测进一步发现碳水化合物代谢潜能随培养时间显著降低。综上，干湿变化处理显著改变土壤细菌群落，并促进稻田土壤二氧化碳排放，干湿变化处理的活性细菌由变形菌门和放线菌门细菌主导，活性细菌的群落构建由确定性过程主导。
-
两种母岩发育森林土壤微生物生物量碳代谢的差异性
2024,61(5):1432-1443, DOI: 10.11766/trxb202302210071
摘要：
针对不同母岩发育土壤的微生物生物量碳代谢特征及驱动因子不明确的科学问题，以石灰岩和碎屑岩两种母岩发育的森林土壤为研究对象，利用18O-H2O标记测定微生物生长速率、微生物呼吸速率、微生物生物量碳利用效率（CUE）以及微生物周转时间，并结合土壤理化性质、土壤有机质矿物保护特性和土壤酶活性以及微生物生物量和群落组成，明确岩性对森林土壤微生物生物量碳代谢的影响机制。结果表明：石灰岩发育土壤的pH和0.05mm～0.002 mm粒径含量高于碎屑岩发育土壤，而有机碳（SOC）、全氮（TN）、可溶性碳（DOC）、C：P和N：P却低于碎屑岩发育土壤（P<0.05）；石灰岩发育土壤交换性钙镁（Ca+Mg）和游离态铁铝（（Fe+Al）d）含量高于碎屑岩发育土壤，但非晶态铁铝（（Fe+Al）o）含量则低于碎屑岩发育土壤；石灰岩发育土壤碳氮磷循环、相关酶活性均显著低于碎屑岩发育土壤（P<0.05）；石灰岩发育土壤微生物生物量磷（MBP）高于碎屑岩发育土壤，但微生物生物量碳（MBC）、真菌细菌比（F：B）和革兰氏阳性菌阴性菌比（G+：G-）则显著低于碎屑岩发育土壤（P < 0.05）；石灰岩发育土壤微生物生长速率和周转速率显著高于碎屑岩发育土壤（P < 0.05），但微生物呼吸速率和CUE在两种土壤之间差异并不显著。土壤微生物生长速率和微生物周转速率均与土壤pH、（Ca+Mg）：（Fe+Al）o、（Ca+Mg）：SOC、（Fe+Al）d：SOC和革兰氏阴性细菌呈显著正相关（P<0.05），而与DOC、铁铝结合态有机碳、酶活性、MBC：MBN、F：B和G+：G-比呈显著负相关（P < 0.05）。此外，土壤CUE与MBC和MBC：MBN呈显著负相关（P < 0.05）；微生物呼吸速率仅与酚氧化酶活性呈显著负相关（P<0.05）。两种岩石发育的森林土壤微生物生物量碳代谢受生物和非生物因素的控制，这一研究结果为解释不同母岩发育森林土壤有机碳库的差异提供参考。
-
基于Meta分析的增温对土壤微生物残体积累影响
2024,61(5):1444-1454, DOI: 10.11766/trxb202303200109
摘要：
增温对微生物残体积累的影响对土壤碳库收支平衡具有重要意义。目前关于增温背景下微生物残体的响应规律和主要影响因素尚未明确。为此，以土壤氨基糖为微生物残体标识物，筛选国内外已发表的12篇文献，收集总氨基糖数据29组，氨基葡萄糖35组，胞壁酸39组，氨基半乳糖25组，利用Meta分析方法，探讨了增温对土壤微生物残体积累的影响及主控因素。结果表明：整体上，增温背景下微生物残体积累有所增加，但响应规律具有生态系统特异性，其中，农田生态系统中微生物残体对增温的响应更为敏感。增温对不同来源氨基糖的影响程度不同，表现为增温显著增加了土壤中氨基半乳糖和胞壁酸的含量，增幅分别为10.3%和5.0%。相应地，增温显著降低了氨基葡萄糖与胞壁酸的比值，说明增温有利于细菌残体的积累。增温背景下，细菌残体占土壤有机碳（SOC）比例显著增加，微生物残体和真菌残体对SOC的贡献比例无显著改变，暗示增温后真菌残体对有机碳库的贡献有所削弱。Meta分析发现，增温幅度是影响微生物残体积累的主要因子，增温幅度小于或等于2℃时，微生物残体的积累数量会增加，增加比例为2.7%～14.6%，而增温幅度大于2℃则会降低微生物残体在土壤中的积累，降低比例为8.0%～14.3%。此外，增温的时间尺度不同（短期、中期、长期）也会对微生物残体产生不同的影响效应。综上，增温会显著影响微生物残体在土壤中的积累动态及其对有机碳库的贡献比例，影响强度和方向又与生态系统类型和土壤深度有关，而增温幅度、增温时间和年均降水量是影响微生物残体积累的重要因素。
-
植被类型对煤矿区复垦土壤根际微生物的影响
2024,61(5):1455-1465, DOI: 10.11766/trxb202303140100
摘要：
煤矿开采改变了矿区土壤条件、地表植被覆盖和微生物生存环境。植被由于生长条件和根际分泌物的不同，影响根际土壤微生物的组成和多样性。以山西省晋华宫煤矿复垦区侧柏、云杉、樟子松、油松、桧柏5种复垦植被为研究对象，分析其土壤理化性质、根际土壤酶活性和微生物群落结构的差异性，并计算综合土壤肥力指数以反映不同复垦植被的生态恢复效果。结果表明：不同植被对土壤物理和化学性质、土壤酶活性、根际微生物多样性和群落结构具有显著影响，樟子松林具有最高的全碳、全氮含量，为微生物提供更多的碳氮等养分，导致其具有显著高的微生物丰度和多样性；不同植被类型间微生物群落差异性显著，变形菌门、酸杆菌门、放线菌门和拟杆菌门是优势菌门，全硫、容重和碱性蛋白酶是影响土壤根际微生物群落结构的关键因子；土壤综合肥力指数表明樟子松林和云杉林优于其他植被。综上，不同植被对矿区生态恢复的效果具有一定差异，樟子松林和云杉林有助于提高根际土壤细菌多样性和土壤肥力，研究可为半干旱区煤矿复垦区生态恢复的植被选择提供科学依据。
新视角与前沿
综述与评论
研究论文
-
噬菌体-有益菌协同消减土壤青枯菌生物障碍的效应初探
席宁博, 王硕, 李婷婷, 王孝芳, 徐阳春, 沈其荣, 韦中
DOI: 10.11766/trxb202405160200
摘要：
由土传青枯菌入侵引起的土壤青枯菌生物障碍造成番茄、马铃薯、烟草等粮经作物大面积减产甚至绝收，严重威胁了农产品的安全供给。根际微生物在消减土壤生物障碍的过程中发挥重要作用，其中有益细菌能够通过拮抗或营养竞争抑制病原菌，噬菌体能够通过专性侵染精准靶向病原菌。但在实际应用中，有益细菌或噬菌体单一施用通常消减效果不稳定，且菌种高密度发酵的成本较高。为建立高效稳定的土壤生物障碍消减技术，构建了拮抗竞争型和营养竞争型两类有益细菌与噬菌体的组合，探究有益菌-噬菌体协同消减土壤青枯菌生物障碍的效果，并进一步探究二者协同抑制青枯菌的潜在机制。结果发现，大部分噬菌体与有益菌组合具有协同效应，能够显著提升对病原青枯菌生长和土壤青枯菌生物障碍的抑制消减效果。温室试验结果表明，与对照相比，协同效应平均降低病情指数58.18%，其中营养竞争型有益菌WR21与噬菌体组合后病情指数显著降低67.28%。进一步研究发现在有益菌浓度较低时噬菌体-有益菌协同仍表现出良好的消减效果，其中T-5在104 CFU?g-1 基质浓度下，与噬菌体组合后较单独施用有益菌的病情指数降低21.56%，根际病原菌数量降低19.21%。研究发现噬菌体-营养竞争型有益菌组合时能够显著降低病原菌的碳源利用能力，同时发现病原菌在噬菌体-拮抗竞争型有益菌双重胁迫下，对T-5产生的拮抗物质的敏感性提高64.10%。本研究明确了噬菌体-有益菌组合消减土壤青枯菌生物障碍的潜力，并初步揭示了噬菌体-有益菌协同消减土壤青枯菌生物障碍的潜在机制，为建立高效消减土壤生物障碍的技术体系提供了理论和技术支撑。
-
草海自然保护区不同土地利用方式土壤氮初级转化速率研究
DOI: 10.11766/trxb202403110102
摘要：
为明确不同土地利用方式土壤中无机氮转化的过程速率，深入理解土地利用方式改变对土壤氮循环和生态环境的影响，以云贵高原草海自然保护区的湿地、旱地、菜地和林地土壤为对象，通过室内培养试验，采用15N同位素成对标记技术和FLUAZ数值优化模型研究不同利用方式土壤氮初级转化速率的差异。结果表明，土地利用方式对土壤氮初级转化速率具有显著影响。湿地土壤的氮初级矿化速率（11.95 mg∙kg−1∙d−1，以N计，下同）和固定速率（6.13 mg∙kg−1∙d−1）最高，林地土壤的氮初级矿化速率最低（2.39 mg∙kg−1∙d−1），但是氮初级固定速率（2.09 mg∙kg−1∙d−1）与旱地土壤（2.29 mg∙kg−1∙d−1）和菜地土壤（1.52 mg∙kg−1∙d−1）没有显著差异。林地土壤的初级硝化速率（0.77 mg∙kg−1∙d−1）显著低于湿地土壤（2.68 mg∙kg−1∙d−1）、旱地土壤（6.33 mg∙kg−1∙d−1）和菜地土壤（5.39 mg∙kg−1∙d−1）。旱地土壤和菜地土壤的初级硝化速率与铵态氮固定速率之比以及氮初级矿化速率与初级固定速率之比均大于1，而湿地土壤和林地土壤的初级硝化速率与铵态氮固定速率之比均小于1，且林地土壤的氮初级矿化速率与初级固定速率之比接近1。结果表明，林地土壤相对于其他三种土壤而言，土壤中氮素矿化和固定过程耦合更为紧密，从而减少了硝化作用的发生及硝态氮的淋溶风险。本研究结果可为草海自然保护区土地利用方式的合理布局及生态修复工程的环境效应评价提供科学依据。
-
模拟侵蚀与施肥对东北黑土土壤质量和玉米产量的影响
DOI: 10.11766/trxb202401220038
摘要：
土壤侵蚀是导致东北黑土区土壤退化和作物生产力降低的主要因素，但关于土壤侵蚀对黑土土壤质量和作物生产力影响的定量评价相对较少。基于2005年在黑龙江省嫩江市鹤山农场建立的土壤侵蚀—生产力关系田间小区试验，在试验布设后的第18年（2022年），系统研究了模拟侵蚀和施肥对土壤理化生性质、土壤质量和玉米产量的影响。试验为不同侵蚀程度（设0、10、20、30、40、50、60和70 cm 8个侵蚀深度）和施肥（不施肥和施肥2个水平）的二因素完全随机区组设计。测定项目包括土壤耕层（0~20 cm）的主要理化性质（包括容重、黏粒含量、含水量、pH、有机碳、碱解氮、速效磷、速效钾）、生物学性质（包括微生物生物量碳、微生物生物量氮及过氧化氢酶、脲酶、β-葡萄糖苷酶和纤维素酶活性）和玉米产量。结果表明：1）随模拟侵蚀深度增加，土壤黏粒、有机碳、碱解氮、速效磷、微生物生物量碳含量和纤维素酶活性显著下降，土壤容重和速效钾含量显著增加；施肥导致土壤容重、pH、速效钾含量和过氧化氢酶活性显著下降，黏粒、有机碳、碱解氮、速效磷含量及脲酶、?-葡萄糖苷酶、纤维素酶活性显著增加。施肥削弱了土壤脲酶活性、容重与其他理化性质间的相关关系。2）模拟侵蚀导致土壤质量和玉米产量显著降低，且主要发生在侵蚀深度为40 cm前。侵蚀深度40 cm时土壤质量指数分别下降28.1%（不施肥处理）和26.7%（施肥处理），玉米产量分别下降了45.8%（不施肥处理）和11.7%（施肥处理）。施肥使土壤质量指数和产量分别增加7.0%和3倍。3）影响侵蚀条件下土壤质量的主要因素在不施肥处理下为纤维素酶活性、微生物生物量碳和碱解氮含量，施肥处理则为纤维素酶活性、微生物生物量碳和速效磷含量。影响侵蚀条件下玉米产量的主要因素不施肥处理为碱解氮含量，施肥处理则为速效磷含量。上述结果初步阐明了土壤侵蚀影响黑土土壤质量和生产力的程度及主要因素，对于退化黑土土壤修复有一定指导价值。
-
钙质紫色泥岩对酸性紫色土的改良效果研究
DOI: 10.11766/trxb202403170116
摘要：
大面积的紫色土存在酸化问题，而钙质紫色泥岩具有高pH、矿物组成丰富和低重金属含量的特征，理论上可用于就近改良酸性紫色土。本研究通过80天的室内培养试验，探究了侏罗系沙溪庙组（J2s）和侏罗系遂宁组（J3sn）两种钙质紫色泥岩对酸性紫色土的改良效果。结果表明，两种紫色泥岩对酸性紫色土均有较好的改良效果，降低了土壤酸度，增加了土壤钾素含量及其生物有效性，钝化了土壤中的重金属。相比于J2s泥岩，J3sn泥岩由于钙质含量更为丰富等原因，对酸性紫色土的整体改良效果更佳。（1）J2s泥岩在2%、5%和10%的添加量下，酸性紫色土的pH由空白处理的4.73分别提高至4.93、5.30、6.27，土壤交换性酸由空白处理的2.84 cmol·kg-1分别降低至2.79、1.40、0.70 cmol·kg-1；J3sn泥岩在2%、5%和10%的添加量下，酸性紫色土的pH分别提高至7.20、7.87、8.00，土壤pH已提高至中性至碱性范围，土壤中已无交换性H+和Al3+。添加钙质泥岩还增加了土壤交换性Ca2+含量、有效阳离子交换量和盐基饱和度。（2）土壤的速效钾、缓效钾和全钾含量整体表现出随着两种钙质泥岩用量的增加而增加。培养80天后，添加2%、5%和10%的J3sn泥岩培养后的土壤有效态钾占全钾的比例从1.58%提高至1.91%、2.01%和2.24%，添加J2s泥岩后的土壤有效态钾占比随用量的增加分别升至1.76%、1.88%和2.08%。（3）添加紫色泥岩后，土壤中Cu、Zn、Ni、Pb、Cd 5种重金属的全量含量无显著增加，但有效态重金属含量及其占全量的比例均显著降低。在相同用量条件下，J3sn泥岩对酸性紫色土中的重金属钝化效果优于J2s泥岩。鉴于钙质紫色泥岩在紫色母岩出露区域具有价廉易得、破碎容易和施用方便的特点，可以低成本和高用量地就近改良酸化紫色土。建议在田间条件下改良酸性紫色土，高钙质含量的J3sn泥岩每亩施用量1~3吨，钙质含量稍低的J2s泥岩每亩施用量5~8吨为宜。
-
湖泊沉积物有机质分布变化对微生物群落结构的影响
曾奥琪, 聂小东, 廖文飞, 廖姗姗, 冉凤维, 刘 艺, 李忠武
DOI: 10.11766/trxb202311200488
摘要：
微生物在湖泊生态系统生物地球化学循环过程中起着重要作用，是影响湖泊有机碳长期固存的重要因素。然而，当前对沉积物微生物群落分布及其对碳动态变化影响的认知尚显不足。利用高通量测序分析了西洞庭湖沉积物中微生物群落的分布规律，并结合沉积物机械组成、总有机碳、有机质分子组成等参数研究了环境因子对微生物群落结构的影响，探究沉积物微生物群落结构的关键影响因子。结果表明：不同沉积层中微生物群落结构存在显著差异（细菌：R2=0.542，P<0.001；真菌：R2=0.430，P<0.001）。一方面，从表层（0~20 cm）至深层（50~100 cm），沉积物中富营养型微生物（如变形菌门）相对丰度显著减小，而寡营养型微生物（如绿弯菌门）相对丰度显著增加。另一方面，随着沉积深度的增加，微生物主要功能类群的丰度发生显著变化。特别是与好氧化学异养、好氧氨氧化作用有关的功能，在表层沉积物中的丰度显著高于次表层（20~50 cm）和深层。沉积物微生物群落结构变化主要受有机质含量的影响（细菌：R2=0.532，P<0.001；真菌：R2=0.534，P<0.001）。总有机碳含量显著影响着包括变形菌门、绿弯菌门、放线菌门、担子菌门、球囊菌门在内的多种微生物门类的丰度变化，分别解释了细菌与真菌群落结构76.2%（P<0.001）和58.2%（P<0.01）的变异。综上所述，有机质的分布变化是导致不同沉积层中微生物群落结构存在差异的主要原因。本研究有利于进一步揭示微生物在湖泊生态系统中的作用和反馈机制，对于探索湖泊生态系统的演化和稳定性具有重要意义。
-
溶解性有机质介导下Shewanella putrefaciens CN32与Geobacter sulfurreducens PCA共培养对汞形态转化的影响
宋恩, 王韫橙, 江杨昭, 赵皓宇, 胡大福, 胡玉洁, 卞永荣, 杨兴伦, 叶茂, 蒋新
DOI: 10.11766/trxb202402030060
摘要：
溶解性有机质和微生物影响稻田湿地厌氧条件下汞的形态转化，然而，目前还不清楚在这种条件下，特定有机质如何影响汞形态转化。为探明几种溶解性有机质（DOM）介导下微生物共培养对汞形态转化的影响，通过模拟厌氧环境，选择3种DOM（含巯基的半胱氨酸、谷胱甘肽与黄腐酸）和2种微生物（快速营造还原环境的希瓦氏菌（Shewanella putrefaciens CN32）与汞甲基化功能微生物地杆菌（Geobacter sulfurreducens PCA）），进行批处理试验，研究DOM介导和微生物共培养对汞形态转化的作用机理。结果表明，G. sulfurreducens PCA对Hg（Ⅱ）的单位细胞吸附/吸收容量仅为S. putrefaciens CN32的69.0%，半胱氨酸和谷胱甘肽未提高G. sulfurreducens PCA胞内总汞比例，而降低了S. putrefaciens CN32胞内总汞比例。对于G. sulfurreducens PCA培养体系，半胱氨酸促进了汞还原和甲基化，谷胱甘肽促进了汞还原，而黄腐酸抑制了汞还原和甲基化。在S. putrefaciens CN32与G. sulfurreducens PCA共培养体系，其半胱氨酸络合态汞甲基化比例高达18.7%，这主要归因于微生物共培养增强了G. sulfurreducens PCA汞甲基化。本研究进一步认识了厌氧条件下DOM介导和微生物共培养对汞形态转化的影响机制，为稻田湿地中汞污染修复提供了理论依据。
-
不同秸秆还田方式下砂姜黑土团聚体内颗粒有机质的空间分布特征 ——基于X射线CT技术和机器学习
DOI: 10.11766/trxb202401310052
摘要：
为优选培肥改良砂姜黑土的秸秆还田方式，该研究基于砂姜黑土连续6年耕作与秸秆还田定位试验，结合高分辨率X射线CT技术（XCT）和机器学习方法，探究了不同秸秆还田方式（免耕还田、旋耕还田、深翻还田）对不同土层（0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm）6~8 mm团聚体内颗粒有机质（particulate organic matter，POM）（包括新鲜残体和旧POM）空间分布及其孔隙特征的影响。研究结果表明：整体而言，三种秸秆还田处理下各土层中团聚体内POM以新鲜残体为主，占76.4%~87.0%；免耕还田处理下0~10 cm土层团聚体存在大量POM，其中新鲜残体和旧POM分布在连通性孔隙中的比例分别为0.788和0.569；深翻还田处理下20~40 cm土层团聚体POM体积密度较高，新鲜残体和旧POM分布在连通性孔隙中的比例分别为0.729和0.536。与旋耕还田相比，免耕还田使0~10 cm土层中团聚体内总POM和新鲜残体体积密度分别提高了54.4%和56.7%（P < 0.05）；然而，在10~20 cm土层中，三种还田方式下新鲜残体和旧POM体积密度及其在连通性孔隙中的分布无显著性差异（P > 0.05）；在20~40 cm土层中，与旋耕还田相比，深翻还田使总POM体积密度分别显著提高了2.78倍，其中新鲜残体和旧POM体积密度分别提高了3.10倍和1.72倍，同时显著提高了团聚体孔隙度（>16 μm）、连通孔隙度（P < 0.05）。综上所述，新鲜残体构成了POM主要成分，在免耕还田表层（0~10 cm）和深翻还田深层（20~40 cm）土壤中，团聚体内POM体积密度提升主要以通过新鲜残体体积密度显著增加实现的，连通性孔隙是新鲜残体累积和分解转化的重要场所。本研究认为深翻还田有利于深层（20~40 cm）土壤团聚体连通性孔隙形成和POM累积，对农田土壤质量提升和土壤固碳具有重要意义。
-
生菜对燃煤排放大气颗粒物沉降重金属的叶面吸收
DOI: 10.11766/trxb202401290047
摘要：
煤煤等化石能源燃烧排放大量颗粒物和重金属进入大气，再以干湿沉降的形式输入农田环境，从而直接影响作物生长及其重金属累积，并经食物链间接威胁人类健康；富含重金属的大气颗粒物可通过沉降至土壤中经根吸收和干沉降至作物叶表直接吸收2种途径进入植物体内，但其相应占比和具体机制尚不明确。设计了侧开式（覆细颗粒物（PM2.5）滤膜）透明气室进行蔬菜盆栽试验，模拟不同燃煤地区的实际大气颗粒物干沉降量，定量比较了我国南方、北方2种代表性燃煤电厂粉煤灰分别通过沉降至土壤和叶表两种方式对生菜生长和叶片累积典型重金属的影响。结果表明，大气沉降是农作物中镉（Cd）、铅（Pb）、铬（Cr）、砷（As）的重要来源，生菜叶片中重金属含量均随粉煤灰沉降量升高，叶面直接吸收是其累积大气颗粒物中Cd、Pb的主要途径，占比分别可达40.9%~84.2%和62.3%~85.6%；但当大气沉降通量较高或者生物有效性较低时，颗粒物中的重金属如As主要经土壤-根迁移、吸收、转运的途径被叶片累积。南方粉煤灰由于大部分重金属含量或在土壤-生菜系统中的生物有效性高于北方粉煤灰，相应的叶片重金属积累和光合活性降低及毒性效应减产也更强。因此，源头防控、削减燃煤等排放大气颗粒物的重金属沉降输入以及抑制叶面滞尘等综合污染治理措施对保障燃煤区农作物生长和叶菜类农产品质量安全具有重要环境健康意义。
-
一株高效植物促生菌阻控小麦从弱碱性农田土壤中吸收镉的作用
DOI: 10.11766/trxb202402170070
摘要：
中轻度镉（Cd）污染农田的安全利用对于农产品安全和人体健康具有重要意义。为研究具有钝化Cd功能的植物促生菌阻控小麦从弱碱性农田土壤吸收Cd的作用，以扬麦13为供试植物，以弱碱性重金属复合污染农田土壤为供试土壤，利用盆栽试验，研究台氏假单胞菌WRS8在拔节期、孕穗期及成熟期对小麦生长、根际土与小麦不同部位Cd含量以及根际土壤和根内细菌群落的动态影响。结果表明，相较于不接菌的对照，根际接种菌株WRS8使扬麦13地上部、根生物量及籽粒千粒重分别显著提高了34%~64%、60%~102%和10%~14%，并使地上部、根、籽粒及根际土壤Cd含量分别下降55%~60%、5%~8%、78%~82%和32%~49%，且接菌处理在孕穗期和成熟期显著提高了根际土壤的pH。就根际土壤和根内生细菌群落而言，接种菌株WRS8仅在孕穗期显著降低了根内细菌群落的α多样性指数；主坐标分析（PCoA）结果表明，接菌处理与生育期的延长均显著改变了根际土壤和根内细菌群落结构。接种菌株WRS8在降低根际土壤细菌绿弯菌门（Chloroflexi）和变形菌门（Proteobacteria）相对丰度的同时提高了节杆菌属（Arthrobacter）和芽孢杆菌属（Bacillus）相对丰度；并于拔节和孕穗期显著提高根内假单胞菌属（Pseudomonas）相对丰度。综上，菌株WRS8不仅能显著降低扬麦13从弱碱性农田土壤中吸收Cd，还能有效提高小麦生物量与产量，具有实现弱碱性重金属污染农田安全利用的潜能。
-
长期施氮对土壤氨化细菌和氮矿化作用的影响
刘灵芝, 郭冰清, 王丰, 孟奥, 梁敏杰, 安婷婷, 汪景宽
DOI: 10.11766/trxb202310310445
摘要：
氨化作用是微生物将有机氮转化为无机氮的过程，可提升土壤氮素供应状况，不同肥料长期施用情景下土壤有机氮发生显著变化，但其氨化过程尚不清楚。据此，依托沈阳农业大学29年长期定位施肥试验，针对4个不同的施肥处理，包括不施肥（CK）、施用化肥（HCF）、施用减量化肥（LCF）和化肥减量配施有机肥（CMF），3个土壤深度（0~20 cm、20~40 cm和40~60 cm）和3个采样时期（播种前、玉米抽雄期和收获后），采用实时荧光定量PCR（qPCR）方法，研究长期不同施肥处理后玉米生长期不同土层中土壤氨化基因gdh丰度、活性和氮矿化变化规律，揭示施肥、季节、土壤深度及其相互作用对氨化细菌和土壤净氮矿化速率的影响。结果表明：1）相比于土层和施肥处理，采样时期对gdh基因丰度和活性的影响最显著；三个采样时期中，玉米抽雄期土壤gdh基因活性和净氮矿化速率显著高于播种前和收获后（P < 0.05）；2）与不施肥（CK）相比，长期施加化肥（LCF和HCF）显著增加抽雄期土壤氮矿化速率（P < 0.05），CMF则表现出稳定或增加收获后土壤氮矿化速率；3）氨化细菌丰度、活性与土壤净氮矿化速率呈极显著正相关，铵硝比是影响氨化细菌的重要因子（P < 0.01）。综上，施氮与作物吸收改变了土壤铵硝比，引起土壤氨化细菌丰度与活性差异，导致土壤氮矿化速率发生变化。LCF和HCF有利于增加播种前和抽雄期表层土壤氮矿化速率，CMF则有助于稳定收获后土壤氨化细菌活性，促进土壤有机氮的氨化过程。
-
短期和长期氮磷添加对青藏高原草甸土壤微生物残体积累系数的影响
李一凡, 石碧婉, 杨志颖, 高文静, 马田, 朱剑霄, 贺金生
DOI: 10.11766/trxb202401090018
摘要：
微生物残体积累系数（NAC）是单位微生物生物量积累的微生物残体量，可用来指征微生物残体的积累效率，然而青藏高原草甸生态系统的土壤NAC对短期和长期氮磷添加的响应尚不明确。以青藏高原草甸氮磷添加1年（短期）和10年（长期）后的土壤为研究对象，量化了土壤微生物残体碳（MNC）、土壤微生物生物量碳（MBC），并估算了短期和长期养分添加后的NAC，同时综合土壤基本理化性质、微生物胞外酶活性、植物生物量等环境因子，分析了NAC的主要调控因素。结果显示，短期养分添加后0~10 cm和20~30 cm土层的NAC分别为31.33和38.12，不同氮磷添加处理对NAC无显著影响（P>0.05）；长期养分添加后0~10 cm和20~30 cm土层的NAC分别为14.46和17.49，氮磷添加显著降低了20~30 cm土层的NAC（P<0.05）。进一步的统计分析结果显示，pH是影响NAC的主要因素，长期氮磷添加导致土壤pH降低，从而降低了NAC。本研究探讨了NAC对氮磷添加的差异响应及影响因素，为理解氮磷沉降增加背景下微生物介导的碳积累提供了数据支持。
-
冬季积雪变化背景下AM真菌对荒漠土壤胞外酶活性的影响
DOI: 10.11766/trxb202310300444
摘要：
土壤胞外酶作为土壤生物化学反应的催化剂，直接驱动了土壤物质循环和能量流动过程，土壤胞外酶活性对冬季积雪变化响应敏感，对于缺水且养分贫瘠的荒漠生态系统养分循环过程影响显著。为研究暖湿趋势下古尔班通古特沙漠冬季积雪变化和丛枝菌根（Arbuscular mycorrhiza, AM）真菌对土壤酶活性的影响，设置冬季积雪变化和原位抑制AM真菌活性的双因素长期定位试验，采用裂区随机区组试验设计，主区为对照（增水40 mm，W）和AM抑制处理（增水40 mm同时添加苯菌灵，BW），副区为积雪增加100%（+S）、自然降雪（CK）和积雪减少100%（-S）。分土层采集土壤样品，测定不同处理下土壤理化性质及土壤碳、氮和磷循环相关酶活性，分析冬季积雪变化背景下AM真菌对荒漠土壤酶活性和微生物代谢限制的影响。结果表明:（1）AM真菌提高了植物地上部净初级生产力；降低土壤中速效磷和铵态氮含量，增加有机碳含量；在积雪增加和自然降雪基础上，AM真菌降低了土壤中与碳、氮和磷循环相关的酶活性；积雪减少基础上，AM真菌增加了碳和氮循环相关酶活性。（2）通过矢量分析得出，荒漠土壤微生物活性受土壤碳和磷的限制，在积雪增加和自然降雪基础上，AM真菌降低了土壤中微生物碳限制，在积雪减少基础上，AM真菌对土壤微生物碳和磷限制影响无一致性规律。综上所述，冬季积雪变化背景下，AM真菌对促进荒漠土壤速效磷和铵态氮吸收，提高土壤碳和氮循环相关酶活性，缓解土壤微生物碳限制等方面均起到重要作用。
-
三江平原白浆土白浆层埋深与厚度空间分布格局及其驱动因素
董芳瑾, 张中彬, 蒋发辉, 王健豪, 王秋菊, 李禄军, 彭新华
DOI: 10.11766/trxb202311070459
摘要：
白浆层是白浆土土体内的主要障碍层次，其埋深与厚度显著影响作物生长。本文通过野外调查并结合文献检索获取不同区域白浆层的埋深与厚度数据，基于经典统计学与地统计学方法，研究了三江平原东南部（鸡东县、密山市、虎林市、宝清县）白浆层埋深与厚度的空间分布及驱动因素（气候因子、地形因子、土壤矿物和人为因素等）。结果表明：（1） 白浆层埋深平均为23.7 cm，自西南向东北呈现逐渐变深的趋势（13~37 cm）；厚度平均为18.5 cm，自西南向东北逐渐增加（8~35 cm），局部区域埋深与厚度呈相反规律。（2） 白浆层埋深主要受到人为耕作方式的影响，翻耕相较于旋耕显著增加了白浆层埋深。（3） 白浆层厚度与海拔（r=-0.355，P<0.01）、年均蒸发量（r=-0.441，P<0.01）、年均气温（r=-0.273，P<0.05）和黏粒矿物蒙脱石（r=-0.432，P<0.01）呈负相关，与年均降水（r=0.463，P<0.01）、年均湿润指数（r=0.461，P<0.01）和粗粒水云母（r=0.446，P<0.01）、石英（r=0.321，P<0.05）呈正相关。三江平原白浆土白浆层埋深与耕作方式有关，厚度主要受到气象、地形和土壤矿物等因素的共同作用，形成了“西南部浅而薄，东北部深而厚”的空间分布格局。
-
不同碳氮比物料添加对紫色土激发效应的影响及其调控机制
DOI: 10.11766/trxb202311240495
摘要：
外源物料质量（碳氮比，C/N）可调控土壤激发效应，然而不同C/N物料添加对激发效应的影响及其调控机制尚不明确。以葡萄糖和硫酸铵为外源养分，通过室内培养实验探究不同C/N物料对长期秸秆配施无机肥后紫色土激发效应的影响及其调控机制。结果表明，不同C/N物料添加均产生正激发效应，但物料C/N为10时（CN10）的累积激发效应较C/N为50（CN50）和100（CN100）时显著降低了87.4 %和93.7 %。CN100和CN50处理较CN10显著提升土壤可溶性有机碳（DOC）、微生物生物量碳（MBC），显著降低了可溶性总氮（TDN）含量。在培养14 d和培养43 d后，CN100处理较CN10均显著提升了α-纤维素酶（CBH）、β-乙酰葡糖胺糖苷酶（NAG）、亮氨酸氨基肽酶（LAP）活性。前两周累积激发效应与MBC、CBH、NAG、LAP呈显著正相关关系，与TDN、（βG+CBH）/（NAG+LAP）（βG，β-葡糖苷酶）呈显著负相关关系；培养结束时累积激发效应与MBC、βG、CBH、NAG、LAP和（βG+CBH）/（NAG+LAP）呈显著正相关关系，与TDN仍呈显著负相关关系。综上所述，较低C/N物料能显著降低紫色土的激发效应，有助于土壤高效固碳；微生物主要通过调整关键酶活性来应对土壤环境中养分相对有效性的变化，进而调控激发效应。本研究可为区域制定高效固碳的施肥方案，以及深入理解农田生态系统碳动态及其微生物驱动机制提供理论依据。
-
不同氮肥施用量下白符跳(Folsomia candida)对土壤微团聚体的影响
由乐林, 张婷婷, 代文才, 肖乃川, 赵欢, 张雅蓉, 谢军
DOI: 10.11766/trxb202404080148
摘要：
阐明不同氮肥施用量下白符跳生长繁殖对土壤微团聚体的影响，可为改善土壤结构提供科学依据。采集田间试验不同氮肥施用量（N0：0 kg·hm-2、N90：90 kg·hm-2（以N计，下同）、N180：180 kg·hm-2、N270：270 kg·hm-2、N360：360 kg·hm-2）的土壤进行培养试验，研究不同施氮处理土壤在不同培养周期（28 d、42 d、56 d）下白符跳的繁殖数、总体重差异及其对土壤微团聚体的影响。结果表明，不同氮肥施用量对土壤pH产生显著影响，N360处理较N0处理pH下降了0.9个单位（P＜0.05）。随着培养周期的延长，白符跳的繁殖率随氮肥施用量增加受到显著的抑制作用，在56 d培养周期后，N0处理的繁殖数为其他处理的1.10倍 ~ 1.53倍（P＜0.05）。白符跳总体重与繁殖数基本呈现相同的趋势，三个培养周期均在N360处理出现最低值。不同氮施用量处理下白符跳均能显著提升0.05~0.01 mm微团聚体的数量，相较于对照处理的土样提升11.3% ~ 48.4%；同时显著降低2~0.25 mm小团聚体的数量，相较于未培养土壤降低了27.9% ~ 60.9%（P＜0.05）。各氮肥处理下土壤的平均重量直径和几何平均直径均显著低于未经过白符跳培养的土样（P＜0.05）。可见，白符跳的生长繁殖受氮肥施用的抑制，高密度的白符跳可提升土壤微团聚体含量但破坏小团聚体，从而导致土壤的稳定性下降。
-
花生/玉米间作增加花生土壤微生物活性促进土壤有机碳固持
DOI: 10.11766/trxb202312260540
摘要：
间作种植模式是利用农田生物多样化增加土壤碳（C）固存的有效途径。为探究间作体系中邻近玉米的花生根际微生物对土壤有机碳（SOC）固持的贡献，依托江苏省农业科学院花生/玉米间作长期实验平台，设置两行花生两行玉米带状种植，利用生态测试板（BIOLOG）和气相色谱等技术，分析玉米对邻近花生根际微生物C代谢能力的影响机制，解析微生物残体碳的积累规律。结果表明，相较于远离玉米的花生，邻近玉米的花生根际多酚氧化酶活性降低了19.0%，平均颜色变化率（AWCD）提高了22%，根际微生物对酚酸类和氨基酸类的代谢能力分别提高了149.4%和16.1%；邻近玉米的花生根际土壤总氨基糖含量（TAS）相较于远离玉米的花生提高了6.45%，并提高了其细菌残体碳和真菌残体碳的含量，最终促使SOC提高了12.9%。研究表明邻近玉米没有改变花生根际土壤呼吸速率，而是降低花生根际SOC分解酶活性并增强根际微生物对更广泛有机碳组分的代谢能力，进而通过积累微生物残体碳（包括细菌和真菌残体碳）来提升根际SOC固持。
-
薄层黑土土壤剖面微生物对外源碳氮添加的响应特征研究
DOI: 10.11766/trxb202402040062
摘要：
剖面是研究土壤发生发育的模式体系，然而，剖面微生物的群落生理代谢及其碳固持潜力尚不清楚。针对典型黑土表层（0~10 cm）、中层（30~40 cm）和深层（90~100 cm），利用13C标记葡萄糖与硝酸铵培养土壤，研究微生物生长繁殖合成的难溶解性有机碳（13C-SOC）、异化代谢产生的13C-CO2、激发效应、13C-碳利用效率及其氮素约束特征。结果表明：与对照水处理相比，外源13C-葡萄糖添加后，表层和中层土壤微生物数量增幅约为85.0%，底层增幅1.85倍；土壤呼吸强度增幅依次为表层（3.2倍）、中层（11.3倍）、底层（14.5倍）；相对激发效应分别为43.5% <150.5% <267.0%；碳利用效率分别为34.9%、37.3%和32.9%，大约44%~50%的葡萄糖被异化代谢为13CO2。同时，微生物利用葡萄糖合成的难溶解性细胞生物质13C-SOC分别为（111.6±11.7） mg·kg-1（表层）、（119.5±13.4）mg·kg-1（中层）、（105.2±21.6） mg·kg-1（底层），但其占土壤有机碳总量的比例为：0.98%（表层）<1.70%（中层）<4.76%（深层）。氮素添加后13C-SOC呈增加趋势但未有统计差异性，且显著抑制了土壤相对激发效应。高通量测序发现，无论何种碳氮处理，表层、中层和深层土壤微生物群落分别独立聚类；葡萄糖添加条件下，表层土壤微球菌科显著增加，可能是难溶解性微生物源有机碳的主要贡献者，而类诺卡氏菌属则是中层和深层土壤微生物源有机碳的主要贡献者。尽管底层土壤微生物多样性和数量均较低，但可利用外源易利用碳快速繁殖并产生难溶解新碳，其输入总量与表层土壤几乎一致。黑土剖面土壤微生物群落差异显著但功能可塑性较强，维系了土壤生态系统稳定性。
-
毛乌素沙地典型人工植被根际土壤磷形态特征
DOI: 10.11766/trxb202403290141
摘要：
人工植被对毛乌素沙地生态系统恢复具有重要作用，了解典型人工植被根际与非根际土壤磷（P）形态特征，可为该区科学开展植被建设提供依据。采集毛乌素沙地7种典型人工植被（樟子松、小叶杨、长柄扁桃、紫穗槐、沙柳、臭柏和沙蒿）根际和非根际土壤，采用蒋柏藩-顾益初分级方法对比分析不同形态P含量。结果表明，沙柳根际土全磷（TP）含量显著高于其他植被，小叶杨、长柄扁桃和沙蒿根际土有效磷（AP）含量显著高于非根际土，表明种植小叶杨等3种植被有利于AP的活化；不同植物根际土与非根际土之间P形态差异显著：樟子松、长柄扁桃、紫穗槐和沙柳4种人工植被根际土八钙型磷酸盐（Ca8-P）含量均低于非根际土，紫穗槐根际土铝结合态磷（Al-P）和铁结合态磷（Fe-P）较非根际土降幅最大，沙柳根际和非根际土的十钙型磷酸盐（Ca10-P）含量差异相对较小。Al-P和Fe-P在大多数植被根际土壤中与AP呈显著正相关关系，是参与土壤P转化的主要形态。研究结果从土壤磷可持续角度为现有人工林的管理和种植模式布局提供了科学依据。
-
高寒草原灌丛化对土壤碳库和土壤微生物群落结构的影响
DOI: 10.11766/trxb202310260437
摘要：
在气候变化和过度放牧等的影响下，全球草地灌丛化现象愈发严重。然而，高寒草地土壤微生物群落对灌丛化的响应尚不清楚。以青藏高原东缘3种典型灌丛化草地（高山绣线Spiraea alpina、金露梅Potentilla fruticosa、小叶锦鸡儿Caragana microphylla）和无灌丛生长的草地为研究对象，通过分析植物群落结构、土壤碳组分、细菌群落结构及菌群互作关系，拟揭示高寒草原灌丛化对土壤微生物群落结构和土壤碳库的影响。基于16S rRNA基因测序技术研究土壤细菌群落及其共生特征，并结合傅立叶变换红外光谱（FTIR）分析了土壤有机碳（SOC）化学组成。结果表明，灌丛化草地（小叶锦鸡儿和金露梅）地上植物群落组成均发生显著改变（P < 0.01），而地上植物群落多样性和丰富度无显著变化（P > 0.05）。三种灌丛样地地上生物量均显著高于草地（P < 0.05），而地下生物量则无显著差异（P > 0.05）。灌丛化对SOC和全氮（TN）含量无显著影响，但减小了表层与深层SOC含量的差异，具体表现为草地表层土壤SOC显著高于其深层（P < 0.05），但三种灌丛样地无此趋势。三种灌丛和草地表层和深层土壤SOC组分均以芳香族为主（除小叶锦鸡儿深层土壤外），灌丛和草地样地间芳香族含量无显著差异（P > 0.05），但小叶锦鸡儿样地中芳香族含量呈表聚型分布（P < 0.05）。通过随机森林模型分析发现，酸杆菌门和放线菌门分布是表层和深层土壤中灌丛化的最重要预测因子。非度量多维尺度分析（NMDS）结果表明，灌丛化显著改变了高寒草地土壤细菌群落组成（P < 0.05），且植物群落结构和SOC化学组成是影响土壤细菌群落结构变化的主要因子。通过功能预测分析得到4个生物代谢通路，分别为细胞过程（Cellular processes）、环境信息处理（Environmental information processing）、代谢（Metabolism）和遗传信息处理（Genetic information processing），其中土壤微生物的代谢功能在灌丛表层和深层土壤中富集（P < 0.05）。三种灌丛草地表层和深层土壤细菌共现网络均较未灌丛化草地更为复杂和稳定，并且偏利共生或共生关系在高寒草地细菌群落结构建立中发挥重要作用。综上所述，灌丛化对土壤细菌群落结构及土壤碳库有重要调控作用，研究结果丰富了高寒草地土壤微生物群落组成和多样性的研究内容，为高寒草地土壤碳源汇效应提供了一定的理论基础。
-
冻融条件下植被混凝土中自生固氮菌的分离鉴定及其特性
刘大翔, 徐志海, 高贤, 许博阳, 郑蔚, 夏栋, 许文年, 杨悦舒
DOI: 10.11766/trxb202312110525
摘要：
分离鉴定冻融条件下植被混凝土中的自生固氮菌，探究其对植被混凝土理化性质和黑麦草生长的影响。采用选择性固氮培养基从经历多次冻融循环的植被混凝土中分离得到自生固氮菌GDJ-1与GDJ-2，从形态学特征、生理生化特征、16S rDNA以及系统发育分析等方面对菌株进行种类鉴定，探究目标菌株对植被混凝土理化指标以及黑麦草生长的影响。结果表明，菌株GDJ-1为蛋白水解微杆菌（Microbacterium proteolyticum），革兰氏阳性菌，菌落呈圆形黄色。经GDJ-1菌液处理后，黑麦草的地上鲜物质量和干物质量较对照组分别增加29.09%、5.05%，地下鲜物质量和干物质量分别增加13.40%、16.40%。植被混凝土有机质、全氮、碱解氮、有效磷含量均得到提高，其中碱解氮的提升高达62.95%。菌株GDJ-2为皮氏罗尔斯顿菌（Ralstonia pickettii），革兰氏阴性菌，菌落呈圆形米色。经GDJ-2菌液处理后，黑麦草的地上鲜物质量和干物质量较对照组分别增加35.71%、4.93%，地下鲜物质量和干物质量分别增加46.38%、13.79%。植被混凝土有机质、全氮、碱解氮、有效磷含量均得到提高，其中有效磷的提升达到35.73%。两菌株在形态学、产酶代谢上存在较大差异，但均可改善植被混凝土的养分状况，促进黑麦草生长。在植被混凝土生态修复中，自生固氮菌GDJ-1与GDJ-2具备应用潜力。其中，GDJ-1具有较强的固氮作用，能够有效转化土壤中的养分，更适用于土壤贫瘠或养分缺乏的地区。GDJ-2的环境适应性较好，尤其对碱性环境有更高的耐受性，更适用于盐碱地等环境较为苛刻的地区。
-
菌渣有机肥对番茄生长及土壤抗生素抗性基因累积的影响
崔格格, 张耀中, 杨天杰, 王世梅, 黄艺烁, 徐阳春, 沈其荣
DOI: 10.11766/trxb202402180072
摘要：
菌渣是抗生素合成中间体（6-氨基青霉烷酸）发酵过程中产生的固体废弃物，可能具有增加抗生素抗性基因（ARGs）传播的风险。目前，堆肥化处理方法具有无害化和资源化等特点，已成为菌渣处理的主要手段。本研究旨在探究菌渣有机肥对番茄生长及土壤ARGs累积的影响，以评估菌渣有机肥的生态风险。以经济作物番茄为研究对象，通过田间试验，分析以菌渣为原料制备的有机肥施入土壤后，对番茄生理指标、土壤理化性质、细菌群落结构及ARGs的多样性和丰度变化的影响。结果表明，施用菌渣有机肥可提升田间番茄地上部干物质量，连续两季施用可增加番茄维生素C含量，增加土壤硝态氮含量。菌渣有机肥处理后根际土壤细菌群落多样性无显著变化，但与常规施肥相比，变形菌门丰度显著升高，绿湾菌门丰度显著降低。施用菌渣有机肥后番茄土壤中ARGs种类多样性无显著变化，但氨基糖苷类抗性基因aada1、磺胺类抗性基因sul(II)显著高于常规复合肥处理。藤黄单胞菌（Luteimonas）丰度与四环素类、氨基糖苷类和磺胺类抗性基因丰度均具有显著正相关性。施用菌渣有机肥番茄根际土壤中未富集β-内酰胺类ARGs，四环素类、氨基糖苷类和磺胺类等ARGs在根际微生物中积累的风险有待进一步评估。
-
锰改性生物质炭调控土壤-溶液体系中砷赋存形态的机制研究
黄琴, 童非, 王博, 杜晓菲, 樊广萍, 刘丽珠, 张明超, 邱一格, 高岩
DOI: 10.11766/trxb202401030007
摘要：
淹水稻田土壤中砷（As）的还原释放增强。利用具有高氧化和吸附能力的锰（Mn）改性生物质炭（MBC），通过炭-土混合和分离处理探究MBC抑制土壤-溶液体系中砷释放的作用机制，揭示其调控土壤砷形态转化的可能路径。结果表明，与对照和未改性生物质炭相比，负载锰氧化物的生物质炭（MBC）显著促进土壤溶液As(III)氧化为As(V)，在培养期间始终维持低浓度As(III)（0.02~0.88 mg?L-1），且向土壤溶液释放的Mn离子易与As(V)形成沉淀。MBC丰富的孔隙结构和含氧官能团促进吸附更多的无机砷（iAs），同时MBC对铁（Fe）表现出较好的亲和力（吸附的Fe含量达3.12 mg?g-1），显著降低了土壤溶液Fe浓度，并通过MBC上锰氧化物的还原提高土壤溶液pH（0.08~0.22个单位）以促进Fe离子在固相中沉淀，增强固相对iAs的吸附。28 d时MBC吸附的As含量为未改性生物质炭的12倍。MBC高氧化性能抑制铁矿物的还原溶解，显著降低土壤有效态Fe和As含量（P < 0.05），促进土壤有效态As向更稳定的铁锰结合态和残渣态As转变。综上，添加MBC能够抑制固相砷释放，促进淹水稻田土壤溶液中的砷向土壤稳态砷转化，显著降低稻田土壤砷活性与毒性。
-
餐厨垃圾堆肥对水稻土团聚体稳定性的影响及机制
DOI: 10.11766/trxb202402240077
摘要：
餐厨垃圾堆肥含有丰富的有机质与盐分，施用于土壤后对土壤结构的影响及其机制尚不清楚。为探究餐厨垃圾堆肥施用对水稻土团聚体稳定性的影响，本研究基于田间定位试验（包括六个处理：不施肥、化肥、餐厨新鲜堆肥、餐厨陈化堆肥、鸡粪有机肥、猪粪有机肥），采用多种团聚体稳定性测定方法分析不同处理下水稻土团聚体稳定性，运用相关性分析与冗余分析（RDA）探讨团聚体稳定性的主要影响因素，结合土壤表面电化学参数分析团聚体稳定机制。结果表明，施用餐厨垃圾堆肥可增强水稻土团聚体水稳定性，降低气爆作用和非均匀膨胀作用。土壤表面电化学性质是影响团聚体稳定性的主要因素，四种有机肥处理的土壤表面电荷密度均增加了29.0%~45.2%。有机质与表面电荷密度、比表面积、表面电荷数量具有显著相关性，相关系数分别为0.67、0.53、-0.63。交换性钙与有机质之间具有显著正相关性，相关系数为0.90。上述结果表明餐厨垃圾堆肥可通过增加有机质增强土壤表面电荷密度，从而增加交换性钙与土壤颗粒之间的胶结作用，进而增强土壤团聚体稳定性。
-
基于结合型制图方法的土壤类型推理研究
DOI: 10.11766/trxb202402030056
摘要：
通过数字土壤制图获取更高精度的土壤类型空间分布，对于人们合理利用土地资源具有重要意义。本研究基于实地采样点根据母质类型筛选环境因子，并使用随机森林，土壤景观推理模型方法（Soil-land Inference Model，SoLIM）、K邻近算法（K-Nearest Neighbor，KNN）等三种不同制图方法分别分区建模，得到制图结果后合并形成全域土壤类型空间分布图，继而，使用FP-Growth算法挖掘环境因子内部关联关系（频繁项集），分别将其与上述三种制图结果结合，再次推理土壤类型空间分布。制图结果显示：（1）按母质类型分开制图的效果和精度均较母质一起制图时好，且土壤类型空间分布的推理也更加合理。（2）随机森林与频繁项集结合制图在本研究中精度最高，为70.73%，且与另外两种结合方法推理的土壤类型空间分布也有一定的相似性，通过对比分析能够确定研究区土种类型的空间分布。（3）与频繁项集结合后，三种方法的制图精度和Kappa系数均有提升，提升最多的为KNN方法（分别提升9.76%，11.70%），最少的为随机森林方法（分别提升4.88%，5.85%），验证了本文设计结合方法的有效性。本研究主要进行了两方面探究，一方面探究了母质对环境因子筛选的影响，为数字土壤制图的因子筛选提供参考；另一方面通过将频繁项集与不同制图方法相结合为数字土壤制图提供了新的方法和思路，同时也为关联关系的信息化应用提供了参考。
-
离子界面反应对安溪县典型花岗岩崩岗砂壤红土层渗压特性的影响
吴云博, 章 智, 李晓非, 毛晓花, 张 越, 蒋芳市, 黄炎和, 林金石
DOI: 10.11766/trxb202401040012
摘要：
降雨会改变崩壁土壤中水分的运移进而影响土壤颗粒表面的离子界面反应，同时大量雨水积累对下覆土层产生的极高渗透压力会导致土壤侵蚀。本研究以安溪县典型崩岗的崩壁红土层为研究对象，利用不同价态和浓度的离子溶液来调控土壤颗粒表面的离子界面反应，分析其对崩壁红土层渗压特性的影响。结果表明：离子界面反应下土壤的渗压过程受土壤中离子价态和浓度的影响主要体现在其改变土壤内力进而影响土壤孔隙状况。K+和Mg2+分别降低和提高土壤的渗透系数和孔隙比，土壤渗透系数与电解质浓度间存在良好的单指数递增关系，各级固结压力下的拟合方程均可表达为：k=ae-x/t+b，R2>0.845，P<0.1。
-
铁氧化物对亚热带森林表层和亚表层土壤碳激发效应的影响
DOI: 10.11766/trxb202401030009
摘要：
土壤有机碳（SOC）与铁氧化物之间的关系对土壤碳持久性的调节至关重要。在陆地生态系统中，亚表层土壤作为重要的有机碳库，其动态过程越来越受到关注。然而，不稳定碳输入如何影响土壤矿物与有机碳之间的相互作用尚不清楚，尤其在亚表层土壤中研究甚少。为了解决这个问题，本试验研究了两种不同晶体形态的铁氧化物—针铁矿和水铁矿，对亚热带森林表层土壤（0~10 cm）和亚表层土壤（20~40 cm）碳激发效应的影响。通过室内培养试验，加入13C标记的葡萄糖来量化激发效应的强度。结果表明：激发效应随着土层深度的增加而减小，表层和亚表层土壤碳激发效应分别为1.63 mg·g−1和0.61 mg·g−1。铁氧化物类型与土层深度之间对土壤碳激发效应产生交互影响。在表层土壤中，针铁矿的添加显著降低了激发效应的强度（P<0.05），水铁矿的添加对激发效应没有影响。亚表层土壤中，水铁矿的添加显著增加了激发效应的强度（P<0.05），针铁矿添加对激发效应没有显著影响。表层土壤中，针铁矿添加后，共沉淀产生铁结合有机碳抑制了SOC的矿化，激发效应受到碳限制的影响。在亚表层土壤中，激发效应受到碳限制和磷限制的影响。水铁矿的还原溶解，降低了铁氧化物对SOC的保护作用，进而增强了土壤有机碳矿化。可见，铁氧化物既可通过矿物保护固持SOC，又能通过氧化还原反应导致SOC矿化。总之，表层和亚表层土壤碳激发效应对铁氧化物的响应存在差异，铁氧化物对有机碳的累积作用受到自身性质和土壤条件的影响。
-
狗牙根根系生长动态特征及其对土壤孔隙演变的影响研究
DOI: 10.11766/trxb202310310446
摘要：
狗牙根（Cynodon dactylon）是生态绿化、固土护坡、植被重建和水土保持的常用草本植物，其发达的根系网络和独特的生长特性对于土壤孔隙的形成和空间重组具有重要影响。然而，目前相关研究多聚焦于其根系对土壤团聚体形成和稳定的作用，根系生长过程对土壤孔隙的动态影响尚不清楚。本研究采用盆栽试验，选取狗牙根为模式植物，西南山地丘陵区典型紫色土和黄壤为培养基质，设置紫色土单种（G）、紫色土空白（CK）、黄壤单种（YG）和黄壤空白（YCK）4种不同处理。利用微根窗技术连续采集不同处理下的土壤剖面图像，通过优化的根系提取算法和图像处理技术量化不同时期的狗牙根根系性状和土壤孔隙结构参数，结合统计分析，探究狗牙根根系生长动态及其对土壤孔隙结构演变的影响。结果表明：（1）狗牙根在紫色土和黄壤中均呈生长状态，其根系生长速率在不同土壤类型间表现为：紫色土>黄壤，紫色土狗牙根的根长、根表面积和根体积分别是黄壤培养条件下的近3倍；（2）与未种植植物的CK和YCK相比，狗牙根的生长显著降低了紫色土和黄壤的孔隙数目、孔隙度和孔隙分形维数，并且根系对土壤孔隙的降低作用随根系生长不断增强；（3）冗余分析表明，根系累计解释了40.60% 的土壤孔隙结构变异，根长、根表面积和根体积是降低土壤孔隙结构参数的关键根系性状。综上所述，通过优化的微根窗技术实现了植物根系和土壤孔隙的定点连续观测，发现狗牙根在生长期间显著降低了孔隙数目等参数，这为根-孔交互作用的原位、无损、动态研究提供了方法学支撑，也为生态脆弱区植被恢复和水土保持提供了理论依据。
-
土壤有机磷的矿化及其调控研究进展
张万年, 杨子, 严玉鹏, 王小明, 殷辉, 徐仁扣, 谭文峰, 冯雄汉
DOI: 10.11766/trxb202404140154
摘要：
有机磷作为土壤磷库的重要组成部分,其矿化过程在全球磷循环中发挥着重要作用,深入理解土壤有机磷矿化过程有助于陆地生态系统中磷的高效利用与管理。土壤有机磷矿化机制主要关注由能量需求驱动的微生物对有机质氧化的生物矿化,以及植物对磷养分需求驱动的磷酸酶介导有机磷水解的生化矿化。近年来,非生物矿化尤其是矿物表面催化水解矿化机制及其作用也越来越受到重视。土壤生态系统中的碳(C)和氮(N)等生源要素与土壤有机磷矿化密切相关,其中碳通过有效驱动微生物对有机磷进行矿化,而氮则通过酶代谢的方式实现,二者相互作用,深刻影响土壤有机磷矿化过程。此外,不同农艺措施(如施肥方式、耕作方式、施用生物炭等)、土壤理化性质(如pH、温度、土壤含水量、土壤通气状况等)、微生物生物量、土壤CO2浓度、植被、污染物等诸多因素均会影响土壤有机磷矿化并产生相应的环境生态效应。本文综述了土壤有机磷矿化研究进展,归纳了有机磷矿化的土壤过程、影响因素和调控途径,并提出了当前存在的问题与未来展望。
-
肥料深施、红萍和土壤pH对稻田氨挥发的影响
DOI: 10.11766/trxb202301180026
摘要：
红萍具有高效的生物固氮能力，然而其生长对水体铵态氮敏感，且易受水体pH影响。肥料集中深施可有效降低田面水铵态氮浓度，但肥料集中深施模式下稻田养萍对不同酸碱度稻田土壤是否具有稳定的抑制氨挥发和增产效果，目前未知。为明确肥料集中深施模式下稻田养萍对不同酸碱度稻田土壤氨挥发和水稻产量的影响，采用盆栽实验，选取了三种水稻土（酸性、中性和碱性）、两种施肥方式（表施和肥料集中深施）以及是否放养红萍，共15个处理，检测整个稻季的氨挥发日通量及总量、水稻的籽粒和生物量。实验结果表明：（1）同一施氮水平下，三种土壤中，肥料集中深施的稻季氨挥发总量仅1.0~1.8 kg·hm-2（以N计），与表施相比，降幅达96%；表施模式下放养红萍可使氨挥发总量降低17%-50%；（2）放养红萍的各组水稻籽粒产量显著高于不放养各组，其中肥料集中深施结合稻田养萍在黑土上的水稻增产效果最大，与黑土表施不放养红萍的籽粒产量相比增幅达41%。综上所述，不同pH稻田土壤下，肥料集中深施均能大幅减小稻田氨挥发，肥料集中深施结合稻田养萍具有更好的增产效果。
-
连续11年不同秸秆还田量下稻田甲烷增排效应变化研究
DOI: 10.11766/trxb202402230076
摘要：
探究长期秸秆还田下稻田甲烷（CH4）增排效应变化及影响机制，可为长期秸秆还田模式下CH4排放准确评估提供依据。以亚热带地区典型双季稻田为对象，设置仅施化肥处理（CON）、低量秸秆还田处理（3.0 t?hm-2，LS）和高量秸秆还田处理（6.0 t?hm-2，HS），进行为期11年（2012—2022）的定位试验，观测了秸秆还田初期和后期CH4排放及相关土壤环境因子变化。结果表明： LS和HS的CH4排放显著大于CON（HS＞LS＞CON）（P＜0.05），但在第11年增幅相比第1年分别减弱了75.1%和83.5%。在第11年，LS和HS相对CON的土壤有机碳（SOC）、铵态氮（NH4+-N）和溶解性有机碳（DOC）整体分别显著提升7.90%和20.8%（LS和HS，下同）、15.0%和25.7%、19.5%和31.3%（P＜0.05）；氧化还原电位（Eh）和土壤容重（BD）分别显著降低14.1%和21.7%、10.3%和11.2%（P＜0.05）；LS和HS处理的mcrA、pmoA基因丰度和mcrA/pmoA丰度比值相对CON分别显著增加96.0%和152%、12.7%和34.8%、73.9%和85.8%（P＜0.05）。通过分析发现在秸秆还田第11年，稻田CH4排放与土壤中微生物mcrA丰度和mcrA/pmoA显著正相关（P＜0.05），其中SOC含量增加导致的BD降低和Eh的上升促进了pmoA丰度的上升，可能是导致秸秆还田11年后CH4排放增幅降低的主要原因。综上，与CON相比，在亚热带地区长期秸秆还田相较短期所产生的CH4增排幅度，会受SOC、BD和Eh改变的影响而显著减弱80%左右（P＜0.05），因此，针对秸秆还田模式下稻田CH4排放的评估需要根据还田持续时间进行动态调整。
-
农作物秸秆腐解规律及其可溶性有机质特征
DOI: 10.11766/trxb202311130472
摘要：
明确农作物秸秆的腐解规律及其释放的可溶性有机质（DOM）特性是掌握还田秸秆碳在农田土壤中环境行为的重要前提，然而目前相关研究获取的秸秆腐解信息极为有限。选取玉米、小麦、大豆和油菜等秸秆进行室内腐解，并利用光谱技术结合二维相关光谱（2D-COS）以及平行因子分析（PARAFAC）等揭示秸秆腐解的物质变化以及DOM特征。结果表明：腐解完成时秸秆的质量损失率分别为56.8%（油菜）、51.1%（玉米）、48.5%（大豆）和44.0%（小麦）；秸秆表面官能团的降解强弱依次为C=O、O-H、-CH2和-COO-；可溶性有机碳含量为10.7–23.6 mg·g-1秸秆，其中玉米和大豆秸秆SUVA254值和芳香百分比均高于小麦和油菜秸秆，E2/E3值则表现出相反的趋势；4种作物秸秆DOM均表现出从类蛋白质物质向类腐植酸物质和类富里酸物质转化的趋势。秸秆腐解过程以及释放的DOM含量均受作物类型影响，但秸秆及其DOM中物质的降解强弱和转化趋势表现出一致性。
-
有机培肥对根际解磷细菌群落及玉米生产力的影响
杨叶钰萍, 郑洁, 靳乐乐, 彭紫怡, 王晓玥, 徐勤松, 蒋瑀霁
DOI: 10.11766/trxb202311170480
摘要：
根际解磷细菌作为土壤中重要的功能微生物群，其丰度、群落组成和多样性变化能够影响土壤碱性磷酸酶（ALP）活性与磷循环。探究有机培肥处理下根际解磷细菌丰度、群落组成和多样性的影响机制具有重要意义。基于中国科学院鹰潭红壤生态实验站的有机培肥长期定位试验，设置了4个处理：不施肥对照（M0）、低量有机肥（M1）、高量有机肥（M2）和高量有机肥加石灰（M3），通过高通量测序技术，分析有机肥处理下根际解磷细菌丰度、群落组成和多样性的变化特征。结果发现，相比于M0处理，有机肥处理（M1、M2和M3）均显著提高了土壤pH、有机质（SOM）、全氮（TN）、全磷（TP）、速效磷（AP）、解磷细菌丰度、ALP活性以及玉米生产力，其中以M3处理提升效果最佳。施用有机肥影响了解磷细菌群落组成和多样性指数，高肥处理下（M2和M3）慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）、中慢生根瘤菌属（Mesorhizobium）和假单胞菌属（Pseudomonas）是解磷细菌群落的优势菌属，相比于M0处理，M1处理下解磷细菌多样性显著增加。土壤AP是影响解磷细菌多样性和群落结构的关键因子。相关性和结构方程模型分析表明AP和TP通过提高解磷细菌丰度和改变优势类群的相对丰度，提高了ALP活性，进而间接影响了玉米生产力。本研究明确了根际解磷细菌对土壤有机磷矿化和玉米生产力的调控机制，为建立合理的有机培肥措施及提升红壤健康提供科学依据。
-
南方农田土壤剖面硝态氮消纳的热时和热区效应及其影响因素
周晗, 王晓敏, 魏志军, 马小芳, 张雨蒙, 单军, 颜晓元
DOI: 10.11766/trxb202401020003
摘要：
反硝化过程是农田土壤剖面中硝态氮(NO3?-N)的主要消纳途径,可以将NO3?-N转化为N2,从而降低NO3?-N的剖面累积风险。然而,由于研究方法的限制,以往的研究主要关注NO3?-N在土壤剖面的累积规律或在表层土壤中的转化,对其在整个土壤垂向剖面中的消纳过程关注较少,反硝化过程的发生速率和绝对量并不明确。此外,剖面土壤中是否存在反硝化过程的发生“热时”(hot moments)和“热区”(hot spots)尚不清楚。为评估中国南方典型农田剖面土壤的硝态氮消纳能力,探究反硝化的“热时”和“热区”效应,选取太湖地区的水稻-麦轮作农田(稻田)、设施蔬菜地(菜地)和葡萄园(果园)作为研究对象,利用膜进样质谱法(Membrane Inlet Mass Spectrometer,MIMS)和RoFlow系统(Robotized continuous flow incubation system)分别对土壤剖面(0-300 cm)的淹水层和非淹水层进行近似原位培养,监测一周年反硝化速率。结果表明:三种种植模式下剖面土壤反硝化速率均存在“热时”和“热区”,稻田的反硝化“热时”主要发生在10月(稻季),速率为17.6±1.0 nmol N g?1 h?1；菜地和果园的反硝化“热时”则主要发生在3月,速率分别为44.2±2.5 nmol N g?1 h?1和45.3±7.5 nmol N g?1 h?1；稻田土壤反硝化“热区”发生在表层土(0-20 cm),平均速率为3.4±0.4 nmol N g?1 h?1；菜地和果园的反硝化“热区”主要发生在20-100 cm处,平均速率分别为11.7±1.3 nmol N g?1 h?1和9.4±2.3 nmol N g?1 h?1；这些反硝化“热区”中的硝态氮去除率均达到了90%以上,三种种植模式下土壤剖面300 cm处几乎没有NO3?-N残留。相关性分析结果表明土壤NO3?-N含量是反硝化过程的主要限制因子。我们的研究表明,太湖地区三种种植模式下农田土壤剖面具有较高的反硝化速率,且存在明显的反硝化发生的“热区”和“热时”,能够有效消纳土壤剖面中的NO3?-N。上述研究结果深化了对农田土壤剖面硝态氮消纳过程的认识,对于正确评价南方高氮投入区农田土壤硝态氮的累积风险和去除能力具有重要意义。
-
土壤中典型橡胶防老剂及其衍生物的环境行为及陆生生态风险综述
DOI: 10.11766/trxb202308310345
摘要：
土壤是人类赖以生存和发展的主要自然资源,近年来,轮胎橡胶防老剂N-(1,3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺(6PPD)及其臭氧化产物N-(1,3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯醌(6PPD-Q)的水生生物风险引发全球关注,但对其土壤环境行为和土壤生物区系影响还知之甚少。研究表明,土壤是轮胎磨损颗粒(TWPs)的一个重要的“汇”。对苯二胺类(PPDs)橡胶防老剂性能优良,应用非常广泛,能够随着TWPs进入环境介质中然后被释放出来,并产生PPD-Qs等衍生物。因此研究PPDs类化合物及其衍生物PPD-Qs在土壤中的归趋和生态环境风险具有重要的意义。本文聚焦于土壤环境安全和生态健康,陈述了6PPD及6PPD-Q在土壤环境中赋存、迁移、转化等行为特征,介绍了6PPD及6PPD-Q在土壤生物中的累积、转运和代谢机制,并阐述其对土壤生物的毒性效应和致毒机制,为6PPD及6PPD-Q污染的生态风险评估和防控提供理论基础。
-
污染水稻土淹水-落干过程土壤铁形态转化及元素生物有效性的原位监测
赵万通, 王雨枫, 刘哲, 黄巧云, 易层, 冯雄汉, 王小明
DOI: 10.11766/trxb202310210430
摘要：
针对我国水稻土重金属污染问题，以广东韶关大宝山矿区污染水稻土为研究对象，通过淹水-落干培养实验，结合化学提取、薄膜扩散梯度技术（DGT）和相关分析，探究了磷酸盐（P）或腐殖酸（HA）添加对土壤铁（Fe）形态及相关元素生物有效性的影响。结果表明：淹水2 d至42 d，酸溶性Fe2+、无定形Fe（Feox）和Fe活化度分别由1.5 g?kg-1升至4.8 g?kg-1、6.6 g?kg-1升至10.1 g?kg-1、21%升至29%，添加P 或HA处理中无定形Fe含量均降低。土壤落干后，Feox和Fe活化度分别快速下降至7.4 g?kg-1和21.6%。对于CaCl2提取态重金属，土壤淹水14 d后降至最低，而落干后砷（As）、镉（Cd）、铜（Cu）和锌（Zn）分别快速增至0.1、0.4、0.3和7.0 mg?kg-1；在淹水初期P处理和HA处理的As含量较对照分别提升了80%和35%，但降低了Cu、Zn和Cd含量，添加HA造成CaCl2提取态Cu、Zn、Cd减少率均大于67%。淹水过程中，DGT提取态P、Fe含量先增加后减小，Zn含量逐渐降低；土壤有效态P、As含量主要受有效态Fe控制；添加P 或HA处理均降低了淹水前期有效Zn含量。上述结果为重金属污染土壤修复和农业安全利用提供了重要的科学依据。
-
甘肃尕海湿地不同植被退化阶段土壤颗粒有机碳含量及动态
DOI: 10.11766/trxb202309040355
摘要：
研究高寒湿地植被退化过程中土壤颗粒有机碳（POC）的变化特征及其影响因素，可为深入理解高寒湿地土壤碳库动态对气候变化和人类活动的响应提供基础数据。以甘肃尕海湿地区内不同植被退化程度的沼泽草甸（未退化 ND、轻度退化 SD、中度退化 MD和重度退化 HD）湿地土壤为研究对象，研究了植被退化过程中湿地土壤POC在2016年和2017年生长季的变化特征及其与环境之间的关系。结果表明：(1)植被退化显著降低了湿地表层（0~10和10~20 cm）土壤 POC含量，而对其他土层（20~40、40~60、60~80和80~100 cm）土壤POC含量影响不显著。(2) 随生长季的推移，表层土壤 POC含量呈现先降后升的趋势，但其他土层土壤POC含量无明显变化，2016年土壤POC含量和变幅均高于2017年。(3)采样时间、植被退化和土壤深度均对POC影响显著，同时对土壤POC有显著交互作用。(4)全氮和地下生物量是影响土壤有机碳组分变化的主导因素。植被退化可能导致青藏高原湿地表层土壤碳库中积累的大量POC损失，使青藏高原湿地成为一个潜在碳源。
-
紫云英还田对红壤水稻土氨氧化微生物功能基因丰度的影响
孙鲁沅, 刘佳, 冯蒙蒙, 刘晗, 马停停, 陈晓芬, 林永新
DOI: 10.11766/trxb202401110021
摘要：
硝化作用是氮循环的重要组成部分，会影响土壤氮素有效性，进而引发水体富营养化和温室气体氧化亚氮排放等生态环境问题。为研究水稻-紫云英种植模式下，紫云英还田对红壤水稻土氨氧化微生物功能基因丰度的影响，以不施肥处理（CK）作为对照，分别设置紫云英还田（G）、施用100%化肥（C）、紫云英还田+100%化肥（GC），紫云英还田+化肥减量20%（GCT20）处理。通过实时定量PCR的方法，对各处理氨氧化古菌（AOA）、氨氧化细菌（AOB）和完全氨氧化菌（comammox Nitrospira）分支A（Clade A）、分支B（Clade B）功能基因丰度进行研究。结果表明：与不施肥处理相比，紫云英还田可提升红壤水稻土中有机碳和全氮含量，而单施化肥对其无显著影响。土壤AOA和Clade B基因丰度在各处理间均无明显差异，表明这两类氨氧化微生物对化肥氮和绿肥氮的响应均较弱。然而，单施化肥或紫云英还田配施化肥均可显著提高AOB和Clade A基因丰度，但仅紫云英还田处理对AOB和Clade A基因丰度无显著影响，表明AOB和Clade A对化肥氮更敏感，而对绿肥氮的响应相对较小。此外，所有氨氧化微生物丰度均呈成熟期、孕穗期、分蘖期依次降低的趋势，表明水稻的生长和氧气浓度是影响氨氧化微生物生长的重要因素。综上所述，生育期是影响水稻土壤氨氧化微生物丰度的关键因素，但在同一生育期，紫云英还田对AOB和Clade A丰度的提升作用远低于化肥，绿肥可能更有利于氮素的保留和稳定。
-
SiteWiseTM评估原位化学氧化修复地下水污染环境足迹研究
DOI: 10.11766/trxb202312090523
摘要：
污染场地原位化学氧化修复技术（ISCO）的环境足迹评估对推动绿色可持续修复具有重要的科研价值与实践意义。以华北某氯代烃污染场地为研究对象，地下水ISCO修复分为材料消耗、运输过程、修复过程和样品测试四个环节，采用SiteWiseTM工具开展环境足迹评估。结果表明，采用ISCO技术修复7.38万m3污染含水层，温室气体（GHG）排放1 261 t CO2-eq、总能耗16 876 GJ、硫氧化物（SOx）排放4 096 kg、氮氧化物（NOx）排放2 678 kg、可吸入颗粒物（PM10）排放912 kg，其环境足迹主要来自材料过硫酸钠和氢氧化钠的使用，施工电能消耗造成了较高的大气污染物排放。蒙特卡洛分析结果表明，温室气体排放量的变异系数低于10%，不确定性来源主要包括ISCO冗余设计以及国内外机械效率和排放因子等方面差别较大。SiteWiseTM工具对中国污染场地ISCO修复工程的环境足迹评估具有参考价值，未来研究工作中应考虑机械类型与效率、排放因子和计量单位等进行本土化更新，以更适用于我国污染场地环境足迹评估工作。
-
实验增温对土壤微生物的影响：基于Meta分析
DOI: 10.11766/trxb202402180071
摘要：
微生物群落在土壤的各种生态活动中占据重要地位，能通过改变土壤生态系统的结构和功能，调控土壤养分供给。目前土壤微生物群落对增温的响应规律与主要影响因素尚不明确。从已经发表的206篇国内外研究文献中收集了1 020组数据，通过整合分析（Meta-analysis）法研究实验增温对土壤微生物群落（微生物生物量、群落多样性和土壤酶活性）的影响，讨论土壤微生物群落对不同增温幅度、增温年限、增温方式、种植方式及生态系统类型的差异响应，挖掘土壤微生物群落对增温处理的响应与环境因子（年平均降水量、年平均气温和平均海拔）之间的关系。结果表明：实验增温使土壤微生物群落多样性显著下降6.7%的同时使土壤抗氧化类酶、土壤碳（C）转化相关酶、氮（N）转化相关酶活性分别显著提高了7.5%、10.8%和19.7%。高增温幅度（≥4℃）更显著降低土壤微生物生物量，并增加土壤抗氧化酶和C转化酶活性；低增温幅度（≤2℃）对土壤微生物群落多样性、土壤N转化酶和磷（P）转化酶具有更显著影响。长期（>2 a）增温对土壤微生物生物量、群落多样性、抗氧化酶和C转化酶有显著影响，而N转化酶和P转化酶对中期（0.5~2 a）增温的响应更显著。不同生态系统土壤微生物对增温响应也存在差异。土壤P转化酶活性对增温的响应与平均气温、年降水量呈显著正相关关系，而土壤微生物群落多样性与平均气温、年降水量和平均海拔呈显著负相关关系。综上，实验增温显著降低土壤微生物群落多样性的同时提高了土壤酶活性，而增温幅度、增温年限和生态系统类型均会影响增温效应。
-
基于DNDC模型评估极端高温和长期变暖对水田土壤有机碳的影响——以福建省漳州市为例
张黎明, 李 晶, 陈伟明, 孙佳蕊, 谢希临, 张华, 沈金泉, 廖文强, 邢世和
DOI: 10.11766/trxb202402070064
摘要：
全球正经历以变暖为主、极端事件趋强趋频的气候变化，但其对土壤有机碳（Soil Organic Carbon，SOC）的影响并不完全一致，区分并量化极端高温和长期变暖对SOC的影响是制定适应性策略的关键。利用1:5万大比例尺土壤数据库和DNDC（DeNitrification-DeComposition）模型，模拟了1980—2016年福建省漳州市水田土壤在气候平均态、极端高温、长期变暖及实测温度四种气候情景下SOC的动态变化。结果表明，长期变暖、极端高温及二者协同对漳州市水田SOC的净贡献量分别为13.81、-80.02和-66.14 Gg。因此，虽然在气候变暖背景下土壤仍具有较强的固碳能力，但未来频发的极端高温事件可能在一定程度上造成更大的碳损失。
-
天然腐殖质改性材料的特性及其在滴灌方式下对玉米的促生作用
DOI: 10.11766/trxb202312170531
摘要：
探讨了通过不同加工方法获得的两种天然腐殖质改性材料在滴灌条件下对玉米生长的影响。首先，通过元素分析、扫描电镜和傅里叶变换红外光谱等手段分析了天然腐殖质材料砂磨液（M1）和全水溶硝基腐殖酸钾（M2）的物理和化学特性，然后在田间试验中，通过滴灌施用不同浓度（0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0 g?L-1）和用量（650、1 300、1 950 L?hm-2）的两种材料，研究了玉米植株的株高、生物量和产量的变化趋势。结果表明：1）M1和M2在化学组成和微观结构方面有显著区别。M1的分子量较高，结构复杂；M2的分子量较低，但腐殖质活性组分含量更高。2）尽管施用M1和M2对玉米株高的影响不明显，但却显著提升了玉米的生物量和产量。特别是M2，当其浓度为1.0 g?L-1、用量为1 300或1 950 L?hm-2时，玉米植株的生物量较CK分别显著增加40.11%、40.74%，产量较CK分别显著增加25.75%、27.45%。总体而言，滴灌施用M1和M2两种材料均能有效促进玉米生长，其中M2在相同条件下表现出更大的生长潜力。综合成本等因素，建议在田间施用M2，浓度为1.0 g?L-1、用量为1 300 L?hm-2的组合。本研究为农业生产提供了新的视角和实践依据。
-
混合电解质引发“蒙脱石-胡敏酸”凝聚的动力学研究
DOI: 10.11766/trxb202311080466
摘要：
自然土壤通常是多种胶体和多种电解质同时并存的，然而已有的土壤胶体凝聚研究大多在单一电解质和单一胶体条件下进行。利用动态光散射(DLS)技术，系统研究了混合电解质条件下“蒙脱石（Mont）-胡敏酸（HA）”混合胶体的凝聚动力学过程。结果表明：（1）在混合电解质条件下，无论是单一胶体还是混合胶体，实验仅观察到一个临界凝聚浓度(CCC)，这表明混合电解质中两种阳离子共同作用于胶体的凝聚。（2）虽然混合电解质体系中两种阳离子共同作用于胶体凝聚，但从胶体凝聚速率、CCC或凝聚活化能可以发现，竞争吸附能力强的那种离子在凝聚中起决定性作用。例如，在99%Mont+1%HA混合胶体体系中，Na+K混合体系的CCC（97.41 mmol?L-1）非常接近K+单独存在的CCC（94.91 mmol?L-1），表明Na+在此混合胶体凝聚中的作用几乎可以忽略，即在Na+K混合体系中K+对胶体凝聚起决定性作用。（3）增加HA的含量显著提高了混合胶体的稳定性，导致需要更高的电解质浓度才能引发胶体凝聚。该效应可归因于HA的加入增加了有机/无机复合胶体颗粒的表面电荷密度，进而增强了颗粒之间的静电排斥力。本研究的科学发现对于进一步揭示土壤有机-无机复合体的形成机制具有指导意义。
-
基施硫酸镁和氯化镁对油菜产量和品质的影响
耿国涛, 叶晓磊, 余小红, 丛日环, 李小坤, 张洋洋, 陆志峰, 鲁剑巍
DOI: 10.11766/trxb202311180483
摘要：
油菜是我国最重要的油料作物之一，探明我国冬油菜主产区不同镁肥品种对油菜籽产量和品质的影响，可为油菜生产中镁肥的合理施用提供理论依据。于2019—2020年在我国冬油菜主要种植区开展56个镁肥品种田间试验，设置不施镁（CK）、施用硫酸镁（MgSO4?H2O，用量45 kg?hm-2（以MgO计，下同），表示为MgSO4）和施用氯化镁（MgCl2，用量45 kg?hm-2，表示为MgCl2）3个处理，分析两种镁肥对油菜籽产量、产量构成因子、镁吸收量、部分油菜籽品质指标和脂肪酸组分的影响。结果表明，施MgSO4和MgCl2均显著提高油菜籽产量，增产率分别为14.1%和11.8%。施镁主要通过增加油菜单株角果数和每角粒数来提高籽粒产量。土壤镁含量是限制施镁增产效果的主要因素，土壤硫含量对增产效果的影响较小。施镁提高了油菜各部位镁含量和镁累积量，显著改善了油菜籽品质，油脂、油酸和亚油酸的含量较CK处理分别提高了5.5%和4.8%（MgSO4和MgCl2处理，下同）、8.3%和7.7%、7.8%和11.4%，降低了硬脂酸、棕榈酸和芥酸的含量4.60%和26.1%（MgSO4和MgCl2处理，下同）、7.5%和13.9%、33.2%和24.1%。虽然MgSO4处理显著增加了硫甙含量，但其低于国家规定的双低油菜食用菜籽油和饲用饼粕的限量。可见，在我国冬油主产区施用MgSO4和MgCl2均有显著的增产提质效果，且MgSO4的效果略优于MgCl2。
-
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。
-
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。
-
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。
-
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。
-
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。
-
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。
-
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。
-
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。
-
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。
-
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。
-
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。
-
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。
-
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。
-
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。
-
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。
-
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。
-
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。
-
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。
-
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。
-
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。
-
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。
-
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。
-
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。
-
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
-
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。
-
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
地址：南京市江宁区麒麟街道创优路298号
邮政编码：211135
电话：025-86881237
邮箱：actapedo@issas.ac.cn
国际统一刊号：0564-3929
二维码
-
微信公众平台