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2024年度国家自然科学基金土壤学项目受理与资助分析
2025,62(2):297-307, DOI: 10.11766/trxb202412310519
摘要：
本文聚焦国家自然科学基金委员会地球科学部环境地球科学学科管理的土壤学3个二级申请代码（D0701环境土壤学、D0709基础土壤学、D0710土壤侵蚀与土壤肥力），对2024年度国家自然科学基金面上、青年科学基金、地区科学基金、国家杰出青年科学基金、优秀青年科学基金、重点等项目的申请、受理、评议、资助、研究队伍、关键词等情况进行了介绍与分析。
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绿色发展背景下的中国氮肥需求
李婷玉，姚澜，钟于秀，王怡，李伟芳，徐洋，李冬佳，刘蕊，李贝，张卫峰
2025,62(2):308-321, DOI: 10.11766/trxb202405280211
摘要：
氮肥是粮食安全的重要保障，但过量施用会导致活性氮排放，造成严重的生态环境问题。在全面推动绿色发展的新时期，明确我国氮肥合理需求与化学氮肥减量路径对农业转型升级具有重要意义。本文综合分析了我国31种主要作物的产量潜力和氮素需求，并结合不同作物在优化管理下的氮素合理盈余水平，确定了我国在满足粮食安全和生态可持续发展要求下的氮肥合理需求。绿色发展背景下我国氮素养分合理需求总量为3 100万t，在不改变氮素投入结构的情况下，化学氮肥合理需求量为1 904万t，占总需求的61%。未来我国氮肥合理化应用调整路径应考虑氮肥定额、提高有机养分投入及替代比例、增加豆科作物种植比例提高生物固氮潜力，以及优化氮肥产品结构等方面。在此路径下，化学氮肥减量潜力为26%～53%。如在合理的氮素投入情况下（氮肥定额），通过提高有机养分替代比例到适宜水平40%，可将化学氮肥需求量下调至1 428万t N，减量潜力为44%。在此基础上，进一步提高豆科作物种植面积（增加大豆-玉米轮作比例），化学氮肥合理需求量可下调至1 360万t N，减量潜力为47%。最后，进一步通过优化氮肥产品结构，我国化学氮肥合理需求可进一步降低至1 213万t N，减量潜力达53%。本文对氮肥合理需求的评估和氮肥绿色发展路径的探索将有助于实施更科学的管理体系，并为我国氮肥产业升级提供科学支持。
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红壤丘陵区崩岗侵蚀调查与监测防治技术进展
2025,62(2):322-333, 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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土壤有机磷的矿化及其调控研究进展
2025,62(2):334-347, 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和氮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。
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基于结合型制图方法的土壤类型推理研究
2025,62(2):348-361, 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。
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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
2025,62(2):362-374, 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。
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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
2025,62(2):375-387, 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。
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基于Meta分析的苏打盐碱土改良效果评估
2025,62(2):388-399, 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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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
2025,62(2):400-410, 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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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
2025,62(2):411-421, 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。
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混合电解质引发“蒙脱石-胡敏酸”凝聚的动力学研究
2025,62(2):422-435, 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。
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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
2025,62(2):436-447, 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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SiteWiseTM评估原位化学氧化修复地下水污染环境足迹研究
2025,62(2):448-458, 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。
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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
2025,62(2):459-471, 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。
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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，任涛，丛日环，李小坤，张洋洋，陆志峰，鲁剑巍
2025,62(2):472-483, 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。
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高浓度CO2对土壤有机碳矿化的影响
2025,62(2):484-494, 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–16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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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
2025,62(2):495-503, 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。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（Mineral-associated organic carbon，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（Particulate organic carbon，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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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
2025,62(2):504-516, 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。
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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
2025,62(2):517-527, 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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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
2025,62(2):528-542, 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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长期施氮对土壤氨化细菌和氮矿化作用的影响
2025,62(2):543-554, 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。
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毒死蜱降解菌Shingopyxis granuli CP-2土著细菌帮手的筛选
2025,62(2):555-564, 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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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
2025,62(2):565-578, 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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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
2025,62(2):579-591, 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。
新视角与前沿
综述与评论
研究论文
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土壤生物驱动团聚体形成及稳定的机制与相关应用研究进展
马征, 李振轮, 杨裕然, 李佳冰, 张鑫磊, 杨璐瑶, 郭蕊婷
DOI: 10.11766/trxb202407270307
摘要：
土壤团聚体是土壤结构的重要组成部分和基本单元，其稳定性对维持土壤健康和作物生产力至关重要。团聚体的形成及稳定是生物和非生物共同作用的结果，其中土壤生物（微生物和动物）在这一过程中起至关重要的作用，但其驱动的作用机制及应用现状尚缺乏系统性总结。本文梳理了土壤微生物和动物对团聚体形成及稳定的影响，阐明了土壤生物驱动的团聚体形成过程和稳定机制，总结发现了微生物通过自身物理特性、分泌物黏合作用和对有机质分解作用以及动物通过生物扰动作用和摄食作用来介导土壤团聚体的形成及稳定。进一步分析了利用土壤生物及其产物增加团聚体稳定性的应用现状，强调了新型土壤生物结构改良剂的应用潜力。最后对未来研究思路作出展望，以期为土壤质量的维持和提升提供理论与技术参考。
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合成菌群构建与应用: 提升土壤健康新策略
方临川, 胡紫莹, 崔庆亮, 杨阳, 梁玉婷, 蔡鹏, 渠晨晨, 高春辉, 焦硕, 刘玉荣, 黄巧云, 谭文峰
DOI: 10.11766/trxb202410120392
摘要：
土壤健康是确保粮食安全和维持陆地生态系统服务与功能的重要前提。土壤微生物在调节养分循环、增强根际免疫、阻控环境污染等方面发挥着关键作用，合理开发和应用微生物资源是未来保护土壤健康、发挥土壤功能的重要手段。然而，由于土壤的空间异质性和组分的复杂性，限制了对微生物功能的识别与利用。目前，合成生物学的发展为利用微生物促进土壤健康提供了新的途径和思路。通过充分挖掘和发挥微生物群落的代谢多样性、功能稳定性和环境适应性优势，合理构建合成菌群，可为环境污染受损或耕地质量退化土壤的生态修复提供技术支撑。本文综述了合成菌群构建的方式、工具和应用场景，探讨其在修复污染土壤、提升土壤肥力和促进植物抵御土传病害和非生物胁迫方面的作用机制，并提出未来的研究方向，包括构建合成菌群资源库、开发合成生物学工具、利用人工智能筛选菌群等。这对实现在特定范围内精准构建并定向利用合成菌群提升土壤健康、保障土壤可持续利用有重要意义。
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不同种植年限红壤果园土壤腐殖质结构变化对吡虫啉吸附的影响
张雅雯, 张嵚, 刘灿, 陈均权, 周凯, 涂书新, 彭新华, 郭新春, 郑太辉
DOI: 10.11766/trxb202406020069
摘要：
新烟碱类农药是南方丘陵区果园中最常用的杀虫剂之一，长期果园施肥会改变土壤有机质含量及结构，进而影响农药在土壤中的吸附行为。深入了解典型新烟碱类农药（吡虫啉）在果园土壤腐殖质上的吸附行为，有助于提高该类农药在土壤中环境行为的认识，为农药面源污染源头防控提供理论依据。从不同种植年限（10 a、30 a、50 a）柑橘园土壤（0~20 cm）提取得到胡敏酸（HA）馏分（F1~F10）、低碳胡敏素（HuL）和高碳胡敏素（HuH），进行吡虫啉在这些腐殖质组分上的吸附等温线试验。腐殖质组分对吡虫啉的吸附等温线均能很好地拟合Freundlich模型，R2大于0.9。胡敏酸对吡虫啉的吸附亲和力约为胡敏素的100倍，Ce为0.5、2.0、3.0 mg?L-1时，吡虫啉的Kd值分别为523.1~5 276 L?kg-1、543.3~5 717 L?kg-1、520.2~5 980 L?kg-1，随种植年限的延长，Kd值均略有增加；吡虫啉的KOC值与HA馏分（F1~F10）的芳香碳呈正相关关系、与烷基碳呈负相关关系，低碳胡敏素的羰基碳、羧基碳是控制吡虫啉吸附的关键碳官能团，高碳胡敏素的烷基碳是控制吡虫啉吸附的关键碳官能团。因此，长期种植可以在一定程度上提高腐殖质对吡虫啉的吸附，胡敏酸的芳香碳结构是调节吡虫啉吸附的关键结构，胡敏素的脂肪碳结构是调节吡虫啉吸附的关键结构。
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河套灌区典型农田防护林土壤水碳储量对林带配置的响应
DOI: 10.11766/trxb202406280264
摘要：
农田防护林作为重要的生态保护措施，探究典型林带配置对土壤水碳储量的影响，可以有效提高农田防护林体系的生态效益。本研究选取河套灌区典型配置的农田防护林系统（二行林带、四行林带、五行林带和八行林带），测定距林带距离、土壤深度、不同月份三个维度的土壤水储量（Soil Moisture Storage，SMS）和土壤碳储量（Soil Carbon Stocks，SCS），以及土壤性质、植被属性和小气候因素等生态环境因子，探究影响农田防护林土壤水碳储量的主要因素。结果表明：（1）SMS和SCS在四行林带配置下最高，分别为240.2 mm和26.7 kg·m-2；不同林带配置下的水碳储量整体情况为四行>八行>五行>二行。（2）时间尺度上，5月份的SMS最高（277.7 mm），10月份的SCS最高（22.04 kg·m-2）。在水平距离上，SMS随着远离林带呈现上升趋势，而SCS随着远离林带呈下降趋势。在垂直深度上，SMS随深度增加而呈上升趋势，而SCS随深度增加逐渐减少。（3）农田防护林能显著降低风速、减少太阳辐射、降温、提升相对湿度和减少土壤蒸发。（4）各生态环境因子对水碳储量的影响效果依次为土壤性质>小气候因素>植被属性。本研究通过分析评价农田防护林不同林带配置下各环境因子对土壤水碳储量的影响，可为农田防护林建设提供理论依据和科学基础。
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建设用地土壤污染风险管控和修复联动监管的若干思考
DOI: 10.11766/trxb202408280345
摘要：
土壤污染风险管控和修复是实现建设用地安全利用，保障“住得安心”的关键，其工作成效受到技术发展与环境管理的双重影响，其中联动监管的系统性和衔接性至关重要。国家及各地针对建设用地土壤环境联动监管进行了诸多尝试，通过地方立法、规范性文件、技术标准等多种形式，在部门职责划分、过程监管、准入管理等方面不断细化和规范，有效管控了污染地块环境风险，但联动监管的全面性和衔接性尚有待进一步提升。本文在分析建设用地自然属性、社会经济属性及土壤治理修复特殊性等特点的基础上，系统梳理了目前建设用地土壤污染风险管控和修复的工作现状、典型问题和优化建议。总体上，各级地方在国家制度体系框架下，重点从细化监管范围、制定实施细则、强化监督落实等方面落实国家相关要求，剖析了联动监管范围不明、规划考量力度不足、土地流转嵌入不深、地块信息集成不够等问题，并从明晰监管范围、融合土地规划与土壤修复、细化土地流转工作要求、国土空间“一张图”、多手段强化监督管理等角度提出了部门联动的制度优化建议。未来可从精准化监管、绿色低碳修复转型和提升土壤污染数智化水平等方面深入研究，有效提升联动监管综合成效。研究可为建设用地土壤风险管控和修复的联动监管制度完善以及有效保障建设用地安全利用提供参考。
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典型可降解微塑料与噻虫啉的复合污染研究
DOI: 10.11766/trxb202409150367
摘要：
微塑料（Microplastics, MPs）和新烟碱农药是农田土壤中普遍存在的污染物，但它们之间的相互作用尚未得到充分研究。本研究主要关注可降解MPs聚丁二酸丁二醇酯（Poly（butylene succinate），PBS）和新烟碱类农药噻虫啉（Thiacloprid，THI）之间的相互作用。运用吸附动力学和等温线模型研究了THI在PBS上的吸附过程和机理，通过改变溶液的pH、盐度和溶解有机物浓度，研究常见环境因素对吸附的影响，以纯水和模拟肠液（SIF）为背景溶液，研究THI在PBS上的解吸过程。此外，利用薄膜扩散梯度（DGT）技术比较和分析了向红壤和黑土中添加不同比例的PBS后THI生物利用度的变化。结果显示，PBS对THI的吸附过程更符合伪二级动力学模型，表明化学吸附为主。吸附等温线分析表明，PBS对THI的吸附为多层吸附，亨利（Henry）模型和弗罗因德利希（Freundlich）模型均能很好地拟合吸附数据（R2 > 0.99），而朗缪尔（Langmuir）模型拟合效果不佳。环境因素对吸附的影响研究发现，pH和盐度的增加促进了THI的吸附，而溶解性有机质浓度对吸附影响不显著。解吸实验发现，在模拟肠道液中PBS对THI的最大解吸量为39.4 μg?g-1，为纯水中的1.157倍，表明SIF环境下THI更易解吸。梯度扩散薄膜技术的应用揭示了添加PBS对土壤中THI生物有效性的影响，随着PBS添加比例的增加，生物有效性进一步提高。总体而言，PBS可吸附和解吸THI，土壤中的PBS会影响THI的生物利用度。上述发现为理解MPs在实际环境条件下对新烟碱农药环境行为的影响提供了重要信息，并为农药的环境风险评估和管理提供了新的视角。
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菲在土壤线蚓（Enchytraeus crypticus）体内的毒代动力学
DOI: 10.11766/trxb202409050359
摘要：
土壤线蚓（Enchytraeus crypticus）作为广泛应用于毒理学研究和土壤环境风险评估的模式物种，对土壤中多环芳烃（PAHs）表现出低敏感性，但缺乏相关的毒代动力学研究。选择菲作为PAHs的模式污染物，通过室内培养试验探讨了不同浓度（20、40和80 mg?kg-1）下菲在E. crypticus体内的毒代动力学过程。结果显示，菲在暴露初期迅速积累并达到稳态，吸收阶段末期线蚓体内的菲浓度分别为47.83±11.69、106.8±15.52和364.1±51.11 mg?kg-1；消除阶段表现出先快后慢的特征，消除速率随时间推移逐渐减缓。随着暴露浓度的增加，吸收速率常数显著上升，而消除速率常数下降，导致生物富集系数显著提高。E. crypticus对菲表现出较高的耐受性和生物积累潜力，在高暴露浓度下，菲在其体内显著积累并可能产生持久性残留，对土壤生态系统构成潜在威胁。综合拟合模型准确反映了动态特征，但高污染环境下的风险评估需要更加谨慎。PAHs在不同暴露浓度下的吸收、积累和消除特征差异可能对环境风险评估产生不同影响，因此在评估过程中应予以充分考虑，同时应特别关注低敏感性物种的特例，以更准确地评估PAHs污染物的生态风险。
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三种温带成熟林土壤植物源和微生物源有机碳的变化
刘新颖, 陶玉兰, 王延平, 赵学超, 杨善武, 王善第, 黄鹂, 李文惠, 王清奎
DOI: 10.11766/trxb202406130233
摘要：
森林生态系统是陆地生态系统中最大的碳库，森林土壤则是陆地生态系统中最大的有机碳库。土壤有机碳(SOC)是陆地生态系统碳库的重要组成部分，而植物源有机碳和微生物源有机碳是它的重要组分，深入理解森林类型对土壤微生物源有机碳和植物源有机碳的影响极其重要。以赤松林、刺槐林和麻栎林三种温带森林为研究对象，采集0-10 cm矿质土壤，分析了土壤植物源和微生物源有机碳的生物标志物木质素酚和氨基糖的含量，以及土壤基本理化性质、微生物的群落结构与活性等。结果表明：赤松林中土壤总氨基糖、氨基葡萄糖、氨基半乳糖和胞壁酸的含量显著低于刺槐林和麻栎林，赤松林中细菌、真菌和微生物残体碳含量显著低于麻栎林和刺槐林，刺槐林和麻栎林微生物残体碳的含量分别是赤松林1.9倍和2.3倍；在刺槐林、麻栎林和赤松林中微生物残体碳对SOC的贡献分别为56.8%、57.4%和52.5%，其中真菌残体碳对有机碳的贡献也远大于细菌残体碳，是细菌残体碳的12.8~16.6倍。总木质素酚及其三类单体(V类、S类和C类)的含量也表现为刺槐林>麻栎林>赤松林，刺槐林和麻栎林总木质素酚的含量分别是赤松林的2.8倍和3倍。同时，刺槐林土壤中香草基酚类和紫丁香酚类的酸醛比值即(Ad/Al)v和(Ad/Al)s的比值显著高于赤松林和麻栎林，说明在刺槐林中土壤木质素的分解程度更高。随机森林模型预测结果显示全氮、有机碳、全磷、pH、木聚糖酶是影响土壤微生物、细菌、真菌残体碳和木质素酚的主要因子。结构方程模型表明土壤理化学性质和微生物性质是对土壤微生物残体碳和木质素含量影响较大的潜变量，在温带森林经营中，可通过提高土壤养分和微生物性质来促进微生物的生长，并且提高微生物和植物源有机碳的含量及对SOC库的贡献，进而最大程度地发挥其固碳的潜力。
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土壤有机碳对化肥减施或有机肥替代的响应特征及影响因素
DOI: 10.11766/trxb202408190332
摘要：
深入探讨化肥减施和有机肥替代对土壤有机碳的影响，对于理解农业土壤有机碳库对施肥的响应过程，并对早日实现农业减肥固碳具有重要意义。本研究运用Meta整合分析法及随机森林模型分析了化肥减施和有机肥替代下土壤有机碳含量的变化特征，系统研究了各种因子对土壤有机碳的影响程度。结果表明，化肥减施下土壤有机碳总体下降2.61%，地处温带地区（年均气温<10 ℃、年均降水<1 000 mm）有机碳损失较大，但随海拔高度变化，有机碳无显著损失。初始有机碳含量高的土壤有利于有机碳的保持。随土壤初始pH和有效磷含量的增加，土壤有机碳的损失总体呈增强趋势，有机碳含量最高可下降6.91%。而初始速效钾的影响却正好相反。化肥减施下农田和果园有机碳下降幅度相近，菜地的有机碳变化不显著。有机肥替代下土壤有机碳显著增加14.39%，地处中低海拔和年均降水<600 m的亚热带地区更有利于有机碳的积累。除低碱解氮水平外（50 mg·kg-1），不同水平初始有机碳、全氮和碱解氮含量土壤有机碳未表现出显著差异。随初始pH和有效磷含量的提高，有机碳的累积效应增强，而初始速效钾的影响却正好相反。有机肥替代下以水旱轮作和菜地利用最有利于有机碳的积累。pH和碱解氮分别是影响减施化肥和有机肥替代土壤有机碳的最重要因子。
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南方酸红壤区长期秸秆炭化还田的土壤固碳效应差异
DOI: 10.11766/trxb202405210205
摘要：
将农田秸秆转化为生物质炭还田作为南方酸红壤区土壤改良与固碳减排的潜在途径得到国内外广泛关注。依托2011年6月建立的水稻-小麦水旱轮作与小米-小麦旱旱轮作土柱试验，观测长期秸秆生物质炭施加（BC0，每季0 t·ha-1；BC11.3，每季11.3 t·ha-1）下第四纪红黏土与第三纪红砂壤母质发育的两种水稻土（QP、TP）与旱地土（QU、TU）的有机碳累积特征和有机碳官能团结构变化，分析土壤有机碳数量、结构和稳定性指标与土壤性质之间的关系，以期明确酸红壤区上秸秆炭化还田在不同土壤中的固碳效应差异。结果表明，土壤质地、水旱利用方式及二者的交互作用显著影响秸秆生物质炭处理下的土壤有机碳密度。与BC0相比，BC11.3处理11年后偏黏质土0-20 cm土壤有机碳密度增幅（QP，25.22 kg·m-2；QU，8.07 kg·m-2）高于砂质土（TP，8.67 kg·m-2；TU，7.58 kg·m-2），水稻土（QP、TP）高于旱地土（QU，TU）。13C固态核磁共振技术结果显示，相同耕作条件下，不同质地土壤有机碳官能团组分及稳定性指标均无明显差异;水稻土的烷基碳和烷氧碳比例高于旱地土，芳香碳的比例、疏水性指数和芳香度低于旱地土。秸秆炭化还田后土壤pH值显著影响土壤有机碳含量，容重、田间持水量和总孔隙度与土壤稳定性指标密切相关。上述结果说明南方酸红壤区长期秸秆炭化还田后偏黏质土壤有机碳固存量高于砂质土壤，但长期稳定性无差异；水田有机碳固存量大于旱地，但旱地更有利于土壤有机碳长期稳定性。本研究从土壤有机碳及其结构特性探讨不同土壤的固碳效应差异机制，为秸秆生物质炭资源合理利用提供科学依据。
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强还原处理对不同农田土壤生物复合污染的消减效果
于文豪, 杨知逸, 张晶清, 刘亮亮, 黄新琦, 张金波, 蔡祖聪, 赵军
DOI: 10.11766/trxb202405290213
摘要：
近年来，因土传病原菌和抗生素抗性基因（Antibiotic resistance genes, ARGs）富集导致的土壤生物复合污染已严重威胁农产品安全和人类健康。为探究强还原处理（Reductive soil disinfestation, RSD）对土壤生物复合污染的协同修复效果，以具有青枯菌（Ralstonia solanacearum）、ARGs和可移动遗传元件（Mobile genetic elements, MGEs）复合污染的集约化农田土壤（黑土、红壤和潮土）为研究对象，分别设置以1%的乙醇（ET）、苜蓿粉（AL，碳氮比：21.2）和糖蜜（MO，碳氮比：12.6）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），采用荧光定量PCR技术分析处理前后土壤青枯菌与主要ARGs和MGEs的变化，并通过相对丰度的消减率来衡量RSD处理对土壤生物复合污染的消减效果。结果表明， RSD处理能有效消减多种ARGs和MGEs，其中AL和MO处理能显著降低黑土中aadA7、aadA21、tet36、sul1、IS6100基因的相对丰度，消减率为28.4%~49.9%；而ET处理后，潮土中aadA7、msrE、tetG、tetM、tet36、intl1、IS6100和IS26基因的相对丰度显著下降，消减率达到56.2%~81.6%。同时，RSD处理能有效降低土壤中青枯菌的相对丰度，其中红壤和潮土中的下降幅度分别为88.0%~92.3%和76.1%~94.2%。相关性分析显示，土壤中青枯菌的相对丰度与ARGs、MGEs的相对丰度存在一定的偶联关系，其中潮土中青枯菌的相对丰度与大部分ARGs（aadA7、msrE、tetG、tetM和tet36）和MGEs（intl1、IS6100和IS26）基因的相对丰度呈显著正相关，表明RSD处理对潮土中的生物复合污染具有较好地协同消减作用。此外，不同土壤类型中青枯菌、ARGs和MGEs的相对丰度与土壤理化性质的相关性存在较大差异，表明RSD处理对土壤生物复合污染的修复效果差异与土壤理化性质高度相关。综上所述，RSD处理能够协同消减土壤青枯菌与ARGs和MGEs叠加形成的生物复合污染，但其协同消减作用受土壤类型和有机物料类型所影响。
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秸秆还田对水稻土固氮微生物群落结构与功能活性的影响
DOI: 10.11766/trxb202406140054
摘要：
固氮微生物是驱动稻田生物固氮的重要引擎，而秸秆还田引起土壤高C/N可影响土壤中固氮微生物多样性和功能。水稻根际被认为是土壤微生物最活跃的区域之一，秸秆降解可导致氧气快速耗竭促进厌氧固氮过程，但水稻生长也可能泌氧抑制固氮微生物活性，然而，在复杂植稻体系中关于秸秆还田对水稻土固氮微生物群落结构与功能活性的影响方面的研究仍十分匮乏。本研究采用根际袋法研究了不同量秸秆还田（0%、1%、2%）对两种类型水稻土（高砂土和黄泥土）根际与非根际区固氮微生物丰度、群落结构以及固氮酶活性的影响。结果表明：与秸秆不还田相比，2%秸秆还田下高砂土非根际区nifH基因丰度显著增加了约86.2%，两种类型土壤根际区nifH基因丰度均显著增加了 154%~179%，而与非根际区土壤相比，两种类型稻田根际区土壤nifH基因丰度均有所提高，尤其是2%秸秆还田下显著增加了68.3%-101%。主成分分析（PCoA）表明，两种类型稻田非根际与根际土壤固氮微生物群落组成显著不同。此外，土壤固氮酶活性对秸秆还田的响应与固氮微生物并不总是一致的。与秸秆不还田相比，高砂土非根际区固氮酶活性在1%秸秆还田下并无显著变化，而在2%秸秆还田下显著提高了约33.4%；两种秸秆还田下高砂土根际区固氮酶活性则显著降低了约18.3%~37.2%；与高砂土所不同，黄泥土非根际和根际区固氮酶活性在1%秸秆还田下显著提高了8.69%~20.4%， 而在2%秸秆还田下均有所降低。综上所述，根际通过优化土壤环境，提高了根际土壤固氮微生物丰度及其酶活性，而秸秆还田主要通过提高土壤有机碳和碳氮比，提高了土壤固氮微生物丰度，改变了微生物群落多样性，而土壤固氮酶活性对秸秆还田响应因土壤类型、还田量的不同而有所差异。
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荒漠草原土壤原生生物群落对长期放牧的响应
岳梅, 德海山, 叶贺, 赵宇, 尚星玲, 李硕, 黄开春, 红梅
DOI: 10.11766/trxb202403070095
摘要：
放牧是内蒙古荒漠草原最主要、最简便、最经济的草地利用途径之一，是影响植物、生物和土壤环境变化的重要因素。土壤原生生物在荒漠草原生态系统的物质循环和能量流动过程中起着重要作用，但原生生物群落对放牧强度变化如何响应仍知之甚少。以短花针茅（Stipa breviflora）荒漠草原为对象，通过随机区组试验，设置对照（CK，Control）、轻度放牧（LG，Light grazing）、中度放牧（MG，Moderate grazing）和重度放牧（HG，Heavy grazing）四个处理组，采用高通量测序技术分析土壤原生生物群落的多样性和组成，并结合植被特征和土壤理化性质分析探究驱动土壤原生生物群落变化的关键环境因子。研究结果表明，短花针茅（Stipa breviflora）荒漠草原土壤原生生物群落主要由未分类-真核生物门（Unclassified_Eukaryota）、隐藻门（Cryptophyta）、绿藻类门（Chlorophyta）、节肢动物门（Arthropoda）、链形植物门（Streptophyta）及毛霉门（Mucoromycota）等构成。其中，优势类群（相对丰度占总丰度20%及以上）为未分类-真核生物门（Unclassified_ukaryota）、隐藻门（Cryptophyta），常见类群（相对丰度占总丰度2%～20%）为绿藻类门（Chlorophyta）、节肢动物门（Arthropoda）、链形植物门（Streptophyta）及毛霉门（Mucoromycota），稀有类群（相对丰度占总丰度2%及以下）为壶菌门（Chytridiomycota）、顶复亚门（Apicomplexa）、脊索动物门（Chordata）和担子菌门（Basidiomycota）等，其中优势类群和常见类群对放牧强度变化较敏感。放牧强度改变了荒漠草原的植被特性、土壤理化性质和土壤原生生物群落多样性。植被Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数和生物量对原生生物群落的变化均敏感；而土壤理化性质中总孔隙度、容重、有机质、全氮、全磷、有效磷、速效钾及pH是影响原生生物群落的关键环境因子。总之，放牧通过改变植被特征和土壤环境因子进而影响土壤原生生物群落，证明了养分资源相对匮乏的生态系统中原生生物与环境因子之间具有较强的连通性，同时明确了对荒漠草原放牧管理措施变化反应敏感的原生生物类群。
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长期秸秆还田条件下黑土有机碳的动态变化及其组分积累特征
DOI: 10.11766/trxb202404290176
摘要：
秸秆还田是提高农田土壤有机碳（SOC）含量的有效措施，为了研究长期秸秆还田条件下黑土SOC的动态变化规律，本文基于典型黑土区18年长期玉米-大豆轮作定位试验，对无肥（NF）、化肥（NPK）和秸秆还田配施化肥（NPKS）3个处理下耕层（0～20 cm）SOC 随时间的动态变化进行了研究，同时采用物理和化学分组方法，探讨了秸秆还田对 SOC组成的影响。结果表明：（1）与初始（2004年）土壤相比，NPKS处理使SOC含量显著增加了12.97%，年均增加0.18g kg-1，NF处理SOC含量显著降低了3.9%，而NPK处理无显著变化。（2）NPKS处理下的SOC含量与年份以及累计碳投入呈显著正相关，但从不同时间段来看，2004-2015年NPKS处理的SOC含量与累积碳投入呈显著正相关，2015-2022年二者无显著相关性，说明连续秸秆还田导致的SOC提升主要发生在前11年，11年后SOC达到了平衡。（3）NPKS处理使土壤游离态轻组碳（fLFC）、闭蓄态轻组碳（oLFC）、重组碳（HFC）、胡敏酸碳（HAC）、富里酸碳（FAC）和胡敏素碳（HMC）含量分别增加了47.77%、34.77%、11.18%、13.00%、6.32%和11.71%。秸秆还田增加了fLFC和oLFC两个活性组分的比例，降低了HFC的比例，但HFC对SOC增量的贡献超过了80%，是SOC长期固存的核心组分。此外，秸秆还田提高了土壤的HA/FA比值，使土壤有机质的腐质化程度提高。综上，长期连续秸秆还田可有效提升黑土有机碳含量，但连续秸秆还田11年后，SOC会达到新的平衡而不再持续增长；尽管活性组分的提升比例高于稳定性组分，但稳定组分对维持SOC的稳定性和数量方面仍起着关键作用。
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三峡库区紫色土不同植被类型土壤抗蚀性能差异研究
DOI: 10.11766/trxb202407080276
摘要：
土壤抗蚀性能反映了土壤对侵蚀的易损性或敏感性，是众多土壤侵蚀预测模型的重要参数。因此，量化不同植被类型下的土壤抗蚀性能对于区域土壤侵蚀的预测及土地利用格局的调整具有重要意义。基于此，本研究在三峡库区腹地忠县的秦岭小流域内选择库区7种典型植被类型，探究不同植被类型土壤抗蚀性能的差异及其主控因素。结果表明：不同植被类型的土壤抗蚀性能综合指数（Comprehensive Soil Erosion Resistance Index，CSRI）为0.05～0.72，其中玉米地最小，然后依次为柑橘地、草地、桉树林、马尾松林、灌木林和柏树林；且玉米地和柑橘地的CSRI显著小于其他植被类型（P<0.05），且与玉米地相比，柑橘地、草地、桉树林、马尾松、灌木林和柏树林的CSRI分别增大210%、407%、779%、816%、1095%、1217%。不同植被类型土壤抗蚀性能的差异与近地表土壤性质和植被特性密切相关，CSRI与土壤黏粒含量、总孔隙度、半分解枯落物蓄积量和根质量密度呈显著正相关关系（P<0.05），与有机质和水稳性团聚体含量呈极显著正相关关系（P<0.01），而与土壤容重呈显著负相关关系（P<0.05）。冗余分析结果表明土壤水稳性团聚体、黏粒和有机质含量是导致不同植被类型土壤抗蚀性能存在差异的主控因素，可以解释其64%的差异。路径分析表明，紫色土区不同植被类型土壤风化速率不同导致土壤黏粒含量存在差异，使得土壤水稳性团聚体含量及稳定性发生变化，进而影响土壤抗蚀性能。这与前人在其他土壤类型下认为的土壤抗蚀性能受控于植被特性间接影响土壤结构存在一定差异。
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1982—2018年福建省耕地土壤有机碳库变化的区域差异研究
龙 军, 张黎明, 黄 倩, 张 秀, 卞阿娜, 朱丽霞, 陈清森, 邢世和
DOI: 10.11766/trxb202409220371
摘要：
准确揭示耕地土壤有机碳时空变化可为粮食安全和“双碳”目标的实现提供科学依据。以30多万图斑和5万多样点建立的1:1万数据库为基础，利用优化的地统计学插值方法和重心迁移模型定量化分析1982—2018年福建省不同区域耕地表层土壤有机碳库的时空变化。结果表明，福建省耕地土壤有机碳库变化的区域差异较大。1982年和2018年闽东南沿海市域耕地土壤有机碳密度分别介于2.37～2.65 kg·m−2和2.23～2.83 kg·m−2，远小于闽西北内陆市域，且莆田以外的其他市域耕地土壤总体表现为固碳增汇。水稻土和水田是全省最主要的碳汇土壤类型和土地利用类型，有机碳储量提升0.10 kg·m−2，滨海盐土、风砂土和旱地土壤有机碳密度分别下降0.23 kg·m−2、0.22 kg·m−2和0.03 kg·m−2。福建中亚热带耕地土壤有机碳密度由3.02 kg·m−2上升为3.16 kg·m−2，贮碳水平和碳汇强度均高于福建南亚热带。不同区域耕地土壤有机碳库重心的变异方向、角度和距离也有所差异。未来应根据不同区域土壤有机碳水平及其变化差异针对性制定耕地土壤固碳减排措施。
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黄土高原羊圈沟小流域坝地上层滞水补给特征
DOI: 10.11766/trxb202406240256
摘要：
淤地坝作为黄土高原水土流失治理的核心工程，通过拦截径流和泥沙，有效减少了水土流失，改善了生态环境和农业生产条件。然而，关于坝地上层滞水补给过程及其机制的研究尚不充分，深入理解这一问题对于全面认识淤地坝的生态功能和水文作用至关重要。基于此，本文以黄土高原典型流域坝地为实验样地，采用不同示踪剂对上层滞水补给过程进行追踪（碘离子、溴离子），结合水位监测和氯质量平衡法，揭示坝地上层滞水补给过程与机制。结果表明，不同土地利用类型下坝地上层滞水补给速率为农田＞乔木地＞草地＞灌木地，范围为32.94~60.96 mm·a-1。溴离子示踪结果表明（＞15 mm·d-1）降水事件能使水分较快入渗到上层滞水进行补给，其垂向入渗速率约为0.13~0.15 m·d-1，但该补给存在一定的滞后性，滞后时间为6~11 d；碘离子示踪结果表明坝地内上层滞水具有较好的连通性，其横向运移速率约为6 m·d-1。该研究为进一步了解坝地水分变化及上层滞水补给机制提供了理论参考和科学依据。
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洪泽湖河湖交汇区不同植被覆盖土壤溶解性有机质光谱特征研究
程 虎, 吴玉东, 郭俨辉, 闵 炬, 陆海鹰, 韩建刚, 张龙江, 纪荣婷
DOI: 10.11766/trxb202408070322
摘要：
为探明河湖交汇区土壤溶解性有机质（Dissolved organic matter，DOM）总量、组分与来源特征，强化对湿地生态系统中DOM生物地球化学过程的认识，采用紫外/可见光光谱和荧光光谱技术，研究洪泽湖河湖交汇区湖草滩、芦苇滩、杨树林、柳树林土壤DOM的光谱特征。结果表明，不同植被覆盖土壤DOM含量表现为芦苇滩＞湖草滩＞杨树林＞柳树林，其中芦苇滩土壤0~40 cm溶解性有机碳含量可达193.2 mg·kg–1。DOM光谱指数A250/A365、SUVA254、SUVA260和SR值分别介于3.7~4.5、1.3~1.8、0.86~1.8和3.6~4.9，湖草滩土壤DOM分子量、芳香性和疏水性显著高于其他土壤，在垂直结构上，20~40 cm土层DOM分子量、芳香性和疏水性相对较低。通过EEM-PARAFAC解析出4种荧光组分，分别为陆源类腐殖酸、海洋源类腐殖酸、类黄腐酸和类蛋白。各土层腐殖酸类物质含量均占主导，占比达到55.1%~70.1%，20~40 cm土层中蛋白类物质含量部分有所上升，特别是芦苇滩土壤。各植被下土壤FI、BIX和HIX指数分别介于1.3~1.5、0.47~0.72和1.7~7.4，表现出陆源主导形成，自生源特性弱，腐殖化程度较高，分子量与结构相对复杂，不同植被覆盖下土壤DOM性质差异显著。综上，研究结果揭示了洪泽湖河湖交汇区不同植被覆盖土壤DOM总量与光谱特征差异，为理解河湖交汇区DOM环境行为、强化关键区域碳封存效率及其生境保护提供了科学依据。
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持续低量有机肥与化肥配施对绿洲农田土壤肥力和多功能性的影响
王冰, 张宇辰, 王昕悦, 吴茂林, 彭懿, 黄炜, 冯固, 宴启文, 蒋平安, 刘耘华, 盛建东
DOI: 10.11766/trxb202404130153
摘要：
由于干旱区有机肥数量有限，需明确低量有机肥与化肥配施对绿洲农田土壤理化性质、微生物群落及多功能性的影响程度，确定有机肥的最适用量。于2021—2023年在新疆沙雅县海楼镇开展田间试验，试验共设四个处理：NPK（单施化肥）、NPK+OM3（3 000 kg?hm-2牛粪+化肥）、NPK+OM6（6 000 kg?hm-2牛粪+化肥）和NPK+OM12（12 000 kg?hm-2牛粪+化肥）。采用高通量测序（16S rRNA和内源转录间隔区（ITS））技术，测定分析有机肥施用量对土壤理化性质、微生物群落组成及多样性的影响程度，探讨土壤多功能性对有机肥用量的响应。结果表明：（1）连续3年施用低量有机肥（NPK+OM3）显著增加了土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、有效磷（AP）、速效钾（AK）和硝态氮（NO3--N）含量，除pH之外的其他指标NPK+OM3处理与NPK+OM6处理差异不显著；（2）NPK+OM6和NPK+OM12处理土壤细菌（Chao1和香农（Shannon）指数）和真菌（Shannon指数）α多样性显著提高，细菌群落结构发生显著改变；（3）随着有机肥施用量增加，芽单胞菌门（Gemmatimonadota）、酸杆菌门（Acidobacteria）和球囊菌门（Mortierellomycota）的相对丰度增加，而放线菌门（Actinobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）的相对丰度降低；（4）施用有机肥通过改变土壤养分和pH来改变细菌群落组成和多样性，进而提高土壤多功能性。综上所述，连续三年施用有机肥（3 000~6 000 kg?hm-2）可通过提高土壤养分含量、改善微生物群落组成和多样性将土壤多功能性维持在较高水平。考虑到有机肥数量有限和施肥成本，在绿洲农田作物生产中，施用3 000~6 000 kg?hm-2有机肥可达到提升土壤多功能性的效果。
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不同粒径土粒表面性质的纬度地带性变化
DOI: 10.11766/trxb202406210248
摘要：
土壤的发生、演化和分布在空间上与生物气候条件的变化相适应而呈现地带性特点，土壤矿物、有机组成也呈现一定的地带性变化规律，而土壤矿物演化定会伴随土壤表面性质变化。为揭示不同粒径范围土壤颗粒表面性质的地带性变化规律，研究了主要纬度地带性土壤中0~500、500~1 000、1 000~2 000以及大于2 000 nm不同粒径土壤颗粒的表面性质。结果发现：（1）小于2 000 nm颗粒对土壤有机质、次生矿物、比表面积和表面电荷量的贡献起主要作用，而其中小于500 nm土壤颗粒是土壤比表面积和表面电荷量的最大贡献者；（2）土壤颗粒的粒径分布、有机质与矿物含量、表面化学性质等均表现出纬度分布特征，随着纬度降低，0~500 nm极细颗粒含量和次生矿物含量增加，而有机质含量、比表面积、表面电荷量降低；（3）以黄壤分布区为界的高纬度地区土壤（黑土、暗棕壤、黄棕壤）的有机质含量、蒙脱石含量、比表面积以及表面电荷量均远高于低纬度地区土壤（黄壤、红壤、赤红壤、砖红壤）；（4）高纬度地区土壤的比表面积和表面电荷量主要受蒙脱石和有机质含量的影响，而低纬度地区土壤的比表面积和表面电荷量则主要受伊利石和有机质含量的影响。
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青枯菌入侵对番茄根际细菌与真菌群落互作的影响
DOI: 10.11766/trxb202408290347
摘要：
青枯菌（Ralstonia solanacearum）作为一种极具危害性的植物病原细菌，会寄生番茄等作物引起青枯病的发生，造成宿主死亡与作物减产，严重危害农业经济。根际作为微生物—植物交互的重要场所，决定了病原菌入侵结果与植物健康状况。然而，病原菌入侵下的细菌与真菌互作过程尚不明确，限制了对青枯病害发生的理解。通过荧光定量PCR（qPCR）量化微生物丰度，并通过高通量扩增子测序技术调查罹病和健康番茄植株的根际土壤中细菌和真菌群落，以探究青枯菌入侵对根际细菌和真菌组成结构及互作关联的影响。结果表明，罹病和健康植株根际的细菌群落存在显著差异，罹病根际中含有更高数量的青枯菌，而健康植株的根际则显著富集了放线菌门（Actinobacteria）和厚壁菌门（Firmicutes），这些类群包含了更多具有生物防治潜力的有益细菌。此外，病原菌的入侵压缩了真菌在根际的生存空间，显著降低了根际中真菌的qPCR数量和生态位宽度。共现网络分析表明，罹病根际的细菌—真菌网络更为复杂，真菌节点占比（46.7%）显著增加（健康根际为31.0%），其中子囊菌门（Ascomycota）物种成为关键网络节点，反映出病原菌入侵增强了细菌与真菌（尤其是Ascomycota物种）之间的密切关联。在细菌与真菌的直接关联中，罹病根际的负相关占比（46.3%）明显高于健康根际（35.4%），表明病原菌引导的细菌—真菌互作关系更多呈现负向性。并且，Ascomycota和Actinobacteria是其中关键的真菌和细菌类群，分别是罹病和健康状态下的根际指示微生物，与病原菌数量呈现显著正相关（R2 = 0.393，P = 0.002）和负相关关系（R2 = 0.523，P = 0.000 2）。本研究阐明了青枯菌对根际微生物群落的扰动作用，尤其是对细菌—真菌生态关联的影响结果，从根际微生物生态的角度阐释了番茄青枯病发生下的根际微生物结构特征变化，为青枯病防控策略提供了理论依据。
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平原-丘陵区域数字土壤制图方法比较
DOI: 10.11766/trxb202406210251
摘要：
构建适宜性土壤-景观关系模型是提高数字土壤制图精度的关键。由于平原-丘陵区域的多尺度复杂地形，如何充分考虑土壤-景观关系模型建立的主要环节来准确预测其土壤类型空间分布需要进一步探讨。本研究以湖北省麻城市乘马岗镇北部为研究区，将其划分为平原和丘陵2个地形单元，以28个环境变量为辅助因子，评估决策树（Decision Tree, DT）、随机森林（Random Forest, RF）、梯度提升树（Gradient Boosting Decision Tree, GBDT）和极端梯度提升（Extreme Gradient Boosting, XGBoost）在各地形下进行推理制图的精度，基于因子重要性排序筛选变量，通过对比整体与按地形分区制图的精度，探索提高平原-丘陵区域土壤类型制图精度的途径。结果表明：不同地形条件下，最优推理制图方法不同。RF在整体和平原区域制图效果较好，XGBoost在丘陵区域制图效果较好。通过变量筛选能够有效提升推理制图总体精度和Kappa系数，整体区域提升效果最好（分别提升了4.96%和0.06），平原区域提升效果最差（分别提升了1.43%和0.02）。相比较于整体制图，按地形分区制图精度最高，总体精度和Kappa系数分别为73.05%和0.69。在平原-丘陵混合区域，综合考虑制图方法优选、环境变量筛选以及制图方式能有效提升土壤类型推理制图精度，为复杂地形区域土壤类型推理制图提供了实践案例和技术支持。
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饱和黄绵土坡面细沟侵蚀微地形变化及其对水力学特征参数的响应
谭青芳, 陈峰庭, 黄钰涵, 赵明全, 常志勇, 吴 嫡, 余新晓, 黄子轩, 韦 娟
DOI: 10.11766/trxb202405210206
摘要：
细沟侵蚀水力学特征参数与侵蚀后微地形变化间的关系是深入探究细沟侵蚀的重要机理。本文以黄绵土为研究对象，设置4个坡度5°、10°、15°、20°，4个流量2、4、8、16 L·min-1，采用宽0.10 m的限定性细沟模拟冲刷试验，结合运动恢复结构摄影测量法，分析了坡面细沟水力学特征参数与微地形变化间的关系。结果表明：试验条件下，流速的变化范围为0.23~0.92 m·s-1，坡度较流量对流速的影响大；雷诺数和弗劳德数的变化范围分别为255~2 358和1.89~5.90，上述水力学特征参数均随坡度和流量增大而增大（P<0.05），阻力系数则相反。地表粗糙度、地形起伏度和地表切割深度的变化范围分别为0.33~2.35、0.47~4.35和0.53~2.53 cm，3个微地形因子与流速、雷诺数、弗劳德数之间呈正相关性，与阻力系数呈负相关性，且随流速和雷诺数的增加分别呈线性和幂函数增加的趋势。综上，随着坡度和流量的增大地表微地形因子均有不同程度的增大，标志着坡面微地形向着有利于侵蚀发生的方向进行。水流的水力学特征参数（如流速、雷诺数）对地表微地形变化具有显著影响，地表粗糙度、地形起伏度和地表切割深度对流速和雷诺数变化的响应遵循线性和幂函数关系，小流量时地表粗糙度变幅最大，随着流量增大，地表起伏度和地表切割深度变幅逐渐增大，表明侵蚀过程中径流下切作用强烈，细沟侵蚀深度不断增大。研究结果可为黄绵土坡耕地水土流失治理工作以及区域生态修复研究提供理论支撑。
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基于随机森林的黑土地尺度耕地土壤容重传递函数构建
王晓盼, 王昌昆, 孙海军, 郭志英, 刘 杰, 高 磊, 马海艺, 袁自然, 姚成硕, 潘贤章
DOI: 10.11766/trxb202406180242
摘要：
土壤容重（Bulk Density，BD）信息对了解东北黑土地耕地土壤物理状况及推进黑土地利用与保护至关重要。传统环刀方法在容重采样环节耗时耗力，难以获得大空间尺度容重数据。土壤传递函数（Pedo-transfer function，PTF）可以利用容易获取的土壤变量实现容重信息估算，然而当前缺少针对东北黑土地区域尺度的PTF模型研究，而且用于PTF模型构建的潜在土壤属性变量的重要性尚待揭示。本研究针对东北黑土地区域尺度，基于实测容重数据，使用随机森林（Random forest，RF）机器学习方法，以土壤有机质（Soil organic matter，SOM）、含水量（Moisture content，MC）和土壤质地相关变量作为输入变量，构建面向大尺度耕地土壤容重预测的PTF模型，并分析土壤属性变量的重要性，同时评估国内外已发表PTF模型在东北黑土地耕地容重预测中的适用性。结果显示：已发表PTF模型在表层、亚表层以及全部土壤容重预测中的最优R2分别为0.17、0.22和0.26，均方根误差（Root Mean Squared Errors，RMSE）分别为0.16、0.13和0.15 g·cm-3；本研究中基于RF方法的PTF模型在表层、亚表层以及全部土壤中的最优预测R2分别为0.22、0.45和0.37，RMSE分别为0.16、0.11和0.14 g·cm-3。研究表明：已发表PTF模型的容重预测精度较低，难以用于东北黑土地区域尺度的容重预测；基于RF开发的模型具有预测东北黑土地容重的潜力；有机质是预测东北黑土地容重的最重要变量，其次是含水量，土壤质地相关变量影响较小。
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两种典型水稻土在发生过程中不同形态钾转化阈值的演变特征和影响因素
DOI: 10.11766/trxb202408060320
摘要：
在过去的几十年里，我国稻田钾肥施用量远低于氮肥和磷肥，加剧了稻田钾素亏缺和养分失衡。这主要是由于我国可溶性钾肥自给率低且主要依赖于进口致使钾肥施用成本高导致的。在当前错综复杂的国际形势下，过分依靠国际钾肥市场不但会大大增加农业成本，也关乎我国粮食安全。因此，降低我国稻田对可溶性钾肥的依赖十分必要。由于水稻土中的富钾矿物具有独特的释钾机制，在未来的农业生产中要对水稻土矿物钾给予足够的重视。但水稻土发生过程中不同形态钾转化阈值的演变特征和影响因素尚缺乏系统研究，这大大限制了水稻土矿物钾转化模型的建立与发展。为此，本研究选取“富钾”的紫色水稻土和“贫钾”的红壤性水稻土，通过时间序列，研究其发生过程中不同形态钾（包括水溶态钾：WK；交换性钾：EK；非交换性钾：NEK；矿物钾：MK）转化阈值的演变特征和影响因素，以期为降低稻田对可溶性钾肥的依赖提供理论支撑。对“富钾”的紫色水稻土而言，传统稻作在0～20 a之内能引起耕作层WK和EK总量明显降低（约降低28%），之后WK?EK和EK?NEK之间的转化阈值相对稳定于61±4和106±9 mg·kg-1之间。对“贫钾”的红壤性水稻土而言，WK和EK的总量在0～100 a之内也会大幅度降低并达到很低的水平（约降低30%），之后WK?EK和EK?NEK之间的转化阈值相对稳定于32±4和64±4 mg·kg-1之间。在水稻土发生过程中，水稻土钾赋存形态和转化阈值与黏粒和粉粒中的富钾矿物密切相关。层状硅酸盐富钾矿物的释钾机制可以在“富钾”的水稻土发生过程中长期保持稳定。对红壤性水稻土尤其是种稻超过200 a的红壤性水稻土而言，有必要以可持续和钾平衡的方式增加其钾肥的投入，避免农田出现负钾平衡。在稻田中使用富含层状硅酸盐富钾矿物的粉屑作为传统钾肥的替代品具有巨大的潜力。
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电缆细菌长距离电子传递及其环境效应的研究进展与热点分析
DOI: 10.11766/trxb202406070226
摘要：
电缆细菌(cable bacteria)是一类新近发现的、广泛分布于海洋和淡水沉积物、具有长距离电子传递能力的硫氧化微生物。电缆细菌因其跨空间、跨距离(厘米级)实现沉积厌氧层硫化物氧化和表面有氧层氧还原耦合的特性,打破了微生物只能进行短距离(微纳米尺度)氧化还原耦联的传统认知,而备受关注。电缆细菌长距离电子传递不仅会造成沉积环境pH的远距离迁移,而且还会使得沉积物电势改变而引发电场的产生,影响钙、铁、锰、磷以及其他痕量元素的循环,对生态环境产生不容忽视的影响。近年来,电缆细菌长距离电子传递及其环境效应的相关研究被大量报道在Nature、PNAS等国际顶尖期刊上,成为了当前的研究热点。鉴于此,本文汇集当前有关电缆细菌研究的文献报道,对电缆细菌的分类、栖息环境、结构及运动特征、长距离电子传递特征及其环境效应等进行综合叙述,并基于文献计量法,对文献进行聚类及可视化分析,揭示电缆细菌当前的研究热点以及未来的发展趋势,期望能够为进一步研究并挖掘电缆细菌的生理特征及环境效应提供新线索和新思路。
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不同温度条件下微塑料浓度和粒径对农田土壤N2O排放的影响
石梦玄, 李昊宸, 周鹏宇, 万权, 陈宗海, 刘一戈, 卢瑛, 李博
DOI: 10.11766/trxb202406040221
摘要：
微塑料（Microplastic, MP）体积小、可降解性低，被认为是陆地生态系统中潜在的持久性有机污染物，引起了全球广泛关注。微塑料进入陆地生态系统中，通过改变土壤物理、化学和生物学性质影响土壤氮素循环过程，进而影响土壤氧化亚氮（N2O）排放，但其影响过程和机制尚不清楚。为探究不同温度下微塑料污染对农田土壤N2O排放的影响机制，采集华南地区农田土壤进行室内培养试验，在三个温度（10℃、20℃和30℃）下设置五个处理，分别为（1）不添加微塑料（CK）；（2）添加质量浓度为0.1%、粒径为74 μm的微塑料（Nlp-0.1%）；（3）添加质量浓度为0.5%、粒径为74 μm的微塑料（Nlp-0.5%）；（4）添加质量浓度为0.1%、粒径为25 μm的微塑料（Nsp-0.1%）；（5）添加质量浓度为0.5%、粒径为25 μm的微塑料（Nsp-0.5%），测定土壤N2O浓度以及无机氮和微生物功能基因。结果表明：温度升高显著增加了农田土壤N2O排放量（P＜0.001），30℃下土壤N2O的累积排放量分别为10℃和20℃下的43.3倍和6.3倍；此外，随着温度升高，土壤硝态氮（NO– 3-N）含量逐渐增加，氨氧化细菌调控基因（AOB amoA）、全程氨氧化菌调控基因（Comammox，com2）、亚硝酸盐还原酶调控基因(nirS和nirK)、N2O 还原酶调控基因（nosZ）丰度在20℃最高、30℃最低。不同粒径的微塑料添加对土壤N2O排放量和相关氮循环功能基因的影响差异较大。与CK处理相比，Nlp处理在10℃、20℃下显著增加了土壤N2O排放量的37.5%、838.7%（P＜0.001）。Nsp处理显著降低土壤中com2和nirK功能基因丰度、显著提高nirS功能基因丰度（P＜0.001）。相关性分析与随机森林分析结果表明，土壤N2O排放与温度和NO– 3-N含量存在显著正相关关系，与氨氧化古菌调控基因（AOA amoA）、nirK、nirS和nosZ功能基因丰度存在显著负相关关系（P＜0.05），且nosZ功能基因和温度是影响土壤N2O排放的主要因素。本研究结果可为微塑料富集对农田土壤N2O的排放机理探究以及风险评估提供科学依据。
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产酶溶杆菌生物有机肥对丹参根腐病的防控效果及微生态机制解析
游川, 张驰, 袁若钰, 梅新兰, 王孝芳, 徐阳春, 沈其荣, 韦中
DOI: 10.11766/trxb202406250260
摘要：
丹参（Salvia miltiorrhiza Bunge）是我国传统大宗中药材之一，为多年生草本植物。集约化种植导致丹参土传病害频发，其中根腐病为典型的丹参土传病害，严重制约了丹参产量与品质提升。本研究从加拿大一枝黄花（Solidago canadensis L.）根际分离筛选出4株溶杆菌，并比较了其对丹参根腐病致病菌Fusarium oxysporum 220的拮抗能力。为筛选拮抗菌株的高效发酵基质，选取烟草秸秆、稻草秸秆、高粱秸秆、玉米秸秆和加拿大一枝黄花秸秆进行微生物固体发酵，并以最优发酵秸秆为基质制备产酶溶杆菌生物有机肥（BOF）。进一步利用盆栽试验评估BOF防控丹参根腐病的能力，最后基于宏基因组测序，分析了生物有机肥富集的关键类群和功能基因。结果表明，产酶溶杆菌Lysobacter enzymogenes Le395对丹参根腐病致病菌Fusarium oxysporum 220具有较强拮抗作用。有机肥原料筛选实验发现菌株Le395最佳发酵基质为加拿大一枝黄花秸秆。盆栽实验发现施加BOF处理对丹参根腐病具有较好的防控效率，与对照组（CK）相比，发病率降低50.3%，病情指数降低50.2%。同时该生物有机肥具有良好的促生效果，施加BOF的处理地上部分鲜物质量较CK增加163.1%，地下部分鲜物质量增加147.0%。结合qPCR和宏基因组测序分析发现，施加BOF能够显著降低丹参根际镰刀菌属丰度和尖孢镰刀菌的数量，提高根际溶杆菌属和产酶溶杆菌的丰度，同时调控了根际微生物群落结构组成，提高了根际抗病促生相关功能基因的丰度。相关研究结果为建立以生物有机肥为核心的丹参根腐病生态绿色防控策略提供了理论和技术支撑。
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胶体在多孔介质中运移的尺寸排阻效应研究现状与展望
DOI: 10.11766/trxb202406180241
摘要：
胶体是农田土壤中最活跃的组分之一，其巨大的比表面积和表面带电特性使其极易吸附污染物。在饱和-非饱和带水循环中，胶体可携带污染物在多孔介质中通过尺寸排阻效应进行加速扩散，严重影响地下水质。本文梳理了胶体在多孔介质中运移的尺寸排阻机制，系统分析了影响胶体运移尺寸排阻效应的主要因素，总结了描述胶体运移尺寸排阻行为的数学模型构建方法，最后展望了高精度表征胶体运移行为的示踪方法，探讨了刻画胶体运移尺寸排阻效应的数学模型构建思路。本文对深入认识饱和-非饱和带水循环中胶体运移伴生环境效应以及指导农田地下水污染防治具有重要意义。
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桂东南花岗岩崩岗区土壤团聚体稳定性及影响因素研究
彭子烨, 谢美霞, 林幸池, 丁尔东子, 刘楚涵, 何 玲, 林 哲, 段晓倩
DOI: 10.11766/trxb202405020182
摘要：
团聚体是土壤结构的基本单元，其稳定性是评价土壤侵蚀的重要指标。为深入探究花岗岩崩岗区土壤团聚体稳定性及其影响因素，以桂东南花岗岩区典型崩岗为研究对象，采用干筛法和Elliott湿筛法测定崩岗侵蚀区土壤团聚体的粒径分布，并对含有粗颗粒的土壤样本进行去砂校正，进一步分析团聚体稳定性对崩岗侵蚀的影响。结果表明：（1）花岗岩崩岗区土壤机械稳定性团聚体以>2 mm为主，水稳性团聚体以<0.25 mm为主，土壤湿筛团聚体平均质量直径随土层加深呈现先减小后增大再减小的变化规律。对花岗岩土壤进行去砂校正减少湿筛误差，去砂分解值随土层深度增加而降低，表明深层土壤团聚体稳定性较差。（2）相关性分析结果表明，平均质量直径、粒径>0.25 mm团聚体含量、去砂分解值与土壤有机质、游离氧化铁含量及粉粒、黏粒含量均呈显著正相关性，与pH、砂粒含量呈显著负相关性。（3）冗余分析（RDA）研究发现，有机质含量和黏粒含量分别解释了土壤团聚体指标变化的89.82%和7.64%，共解释总变异的97.46%。提高土壤有机质和黏粒含量可以有效提高土壤团聚体的稳定性，从而降低崩岗侵蚀发生的风险。本研究阐明花岗岩红壤区团聚体稳定机制及其对崩岗侵蚀的影响，为区域生态安全和农业可持续发展提供科学依据。
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有机肥配施下抗生素对紫色土坡面C、N流失特性的影响
冯 桦, 方林发, 吴昌杰, 肖 然, 郎 明, 邓 燕, Prakash Lakshmanan, 马黎华, 李兆磊, 张福锁, 陈新平
DOI: 10.11766/trxb202404290177
摘要：
有机肥替代是实现农业废弃物资源化利用的有效途径，但畜禽排泄物中的抗生素会对微生物介导的土壤碳（C）和氮（N）过程产生影响，水力侵蚀过程中抗生素残留对土壤C、N流失的叠加效应并不明确。本文以西南地区坡耕地典型紫色土为研究对象，分析有机肥配施下抗生素对紫色土坡面侵蚀以及C、N流失特性的影响。结果表明：（1）有机肥配施显著降低了坡面产流产沙量以及土壤总有机碳（TOC）、全氮（TN）的侵蚀损失量。（2）土壤抗生素暴露对有机肥减蚀无显著影响，其中土霉素（OTC）以径流损失为主，恩诺沙星（ENR）以沉积物损失为主。（3）土壤抗生素暴露对土壤C流失的影响不显著，但显著加剧了土壤N的流失。抗生素改变了土壤和侵蚀沉积物的微生物群落结构，这可能是导致侵蚀过程中土壤N流失增加的主要原因。（4）这两种抗生素对土壤C、N流失的影响不同，ENR浓度与土壤TOC和硝态氮（NO– 3-N）的损失浓度存在显著正相关关系。与不含抗生素的有机肥配施相比，抗生素OTC和ENR增加了土壤C、N流失比例，分别为0.80%～2.94%和22.77%～37.73%。综上，有机肥配施可以实现减少坡耕地水土流失和养分流失的效果，但侵蚀过程中伴随抗生素的暴露会显著增加土壤N流失的风险。
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黄土丘陵区柠条人工林土壤水分动态及其对降水的响应
DOI: 10.11766/trxb202404220165
摘要：
土壤水分的季节动态及其沿土层深度变化制约着柠条人工林的生长发育。在黄土丘陵区，降水类型及降雨量如何影响林地土壤水分含量，降水补给是否满足柠条林生长季的用水需求尚不清楚。本文基于2019—2023年纸坊沟流域柠条林野外长期定位监测数据，分析了柠条林不同深度土壤水分的月动态变化，探究了植物生长季节土壤水分对不同降水类型和降雨量的响应过程。结果表明：（1）研究区降水按照降水特征可分为5类降水：小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨。研究区46%降水事件属于中雨类型，暴雨虽然发生频率较低（19%），但在补给土壤水分等方面发挥着不可替代的作用。（2）土壤水分含量受到降水影响，在年内变化呈现“双峰”型变化。在柠条生长旺盛的6—7月，50~100 cm均出现了季节性干层，土壤干层出现的时间与当年的降水情况密切相关，干层在充足的降水补给后会消失。全年降水量总体上可以满足柠条生长所需。（3）降水类型是影响土壤水分入渗深度和补给量的关键因素。其中暴雨和大雨入渗深度最深，可达100~200 cm；其次是中雨，达10~70 cm；小雨仅局限于0~10 cm。暴雨的土壤水分补给量最大，平均占降水量的87.5% ，大雨（36.2%）和长历时中雨（29.7%）次之，而小雨和短历时中雨的降水量则大部分以蒸散发的形式损失。研究发现暴雨和大雨对土壤水分的补给可以缓解50~100 cm季节性干层，而且50 cm以下的土壤在补给后能维持较高的含水状态，为柠条生长提供了有利的水分储备。本研究对黄土丘陵区柠条林可持续管理提供了理论支持。
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高温与疏水性有机化合物对土壤动物的联合作用研究进展
肖乃川, 代文才, 王子芳, 由乐林, 赵欢, 张雅蓉, 高明
DOI: 10.11766/trxb202404290178
摘要：
土壤动物是土壤生态系统中的重要组成部分，在生态系统功能中发挥着重要作用。全球气候变暖导致的高温会对土壤动物造成损伤，影响其生态功能。同时，人类活动释放的化学污染物也对土壤动物造成毒害作用。疏水性有机化合物（Hydrophobic organic compounds, HOCs）是土壤中广泛存在的一类污染物。高温与HOCs会以联合作用的方式对土壤动物产生影响，在供试物种最适宜温度下开展的HOCs风险评价试验结果会因为忽略温度因素而不准确。目前对于高温与HOCs对土壤动物联合作用的影响及机制仍缺乏深入理解。因此，本文系统总结了不同高温场景和HOCs对土壤动物的影响，以及这些研究结果在环境风险评价中的意义。强调未来研究需关注HOCs与高温在现实场景中的综合影响，尤其在分子水平上的影响，并加强生态毒理学模型的开发与应用。从而提高我们对自然界中HOCs的认知，改进现有环境风险评价的方法，以更好地应对气候变化下生态系统面临的挑战。
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表土和底土中微生物残体对增温的差异性响应
DOI: 10.11766/trxb202407080274
摘要：
微生物残体是土壤有机碳库的重要组分，探明微生物残体对气候变化的响应是深入理解微生物调控土壤有机碳形成机制的关键。目前关于气候变暖对不同生态系统中表层和底层土壤微生物残体（MNC）积累影响的普遍规律尚不清楚。本文基于已发表的同时包含表层和底层MNC对增温响应的文献数据，共8个研究样点，包括41组总氨基糖数据，69组氨基葡萄糖数据，69组胞壁酸数据和26组氨基半乳糖数据，通过Meta整合分析方法系统研究了增温对表层和底层残体积累及其对土壤有机碳（SOC）贡献的影响。结果表明：增温整体上促进MNC在不同土层中的积累，且对表层MNC积累的促进作用（14.3%）高于底层土壤（2.9%）。这可能与增温背景下不同土层中植物碳输入的差异及微生物群落的空间异质性有关。然而由于增温后底层SOC的损失加快，使得增温后底层MNC对SOC的贡献（12.5%）高于表层土壤（11.3%）。此外，增温对不同土层中真菌残体积累及其对SOC贡献的正效应大于细菌残体，说明新增碳输入直接或间接调节微生物残体的组成。不同土层MNC的积累与增温的幅度和年限密切相关。较低的增温幅度（≤ 2℃）促进微生物合成代谢使表层MNC积累的促进作用明显（17.2%），而较高的增温幅度（> 2℃）促进底层碳库积累来提高底层MNC对SOC的贡献（14.7%）。从时间尺度看，长期增温（> 5a）改变微生物活动模式使底层MNC占SOC比例更大（42.8%）。同时，森林和农田生态系统中各类残体对SOC的贡献随土层深度的增加而增加；而增温削弱了草地生态系统底层残体对SOC的贡献。综上，本文强调开展特定生态系统中微生物介导有机碳积累动态对增温响应的研究时，应同时关注表土和底土中微生物残体的响应，这对于理解和预测土壤有机碳动态对气候变化的敏感性及其反馈机制至关重要。
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土壤“矿物碳泵(MnCP)”介导有机碳的固存与稳定机制
肖可青, 李心男, 邢稳, 冯孟熙, 张铭, 赵瑶, 朱永官
DOI: 10.11766/trxb202404250169
摘要：
土壤有机碳是陆地生态系统中最大的碳库，在防治土壤退化、保育土壤健康和应对全球气候变化等方面发挥着关键作用。土壤矿物是土壤固相中的重要组成部分，其与土壤有机碳的相互作用直接影响着土壤界面活性、理化性质和肥力状况。矿物碳泵（mineral carbon pump, MnCP）概念强调了土壤矿物在活性有机碳固存中扮演着关键角色，阐述了矿物在土壤有机碳稳定过程中的功能定位。本文以矿物介导的土壤固碳过程为主线，系统梳理了MnCP的概念，详细介绍了MnCP介导的五种固碳机制、影响因素以及相关表征技术发展，并展望了MnCP框架下有待进一步探究的关键科学问题。
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土壤碳氮比的可见-近红外与中红外光谱预测
孔祥麒, 高维常, 潘文杰, 蔡 凯, 杨 静, 李德成, 郑光辉, 曾 荣
DOI: 10.11766/trxb202404120152
摘要：
土壤碳氮比（C/N）不仅可以反映土壤质量，也可以衡量土壤碳氮元素的营养平衡状况，其数值和等级的快速准确测定对指导实时科学施肥和提升土壤质量具有重要意义。本研究利用贵州省501个烤烟-玉米轮作典型农田耕层（0~20 cm）土壤样品的可见-近红外光谱（VNIR）和中红外光谱（MIR）信息以及总有机碳（TOC）、全氮（TN）和C/N数据，对光谱进行Savitzky-Golay（SG）平滑去噪和标准规一化处理后，分别应用偏最小二乘回归（PLSR）、随机森林（RF）和Cubist三种方法进行建模，通过直接预测C/N和间接预测（先分别预测TOC和TN再计算C/N）两种方式构建了土壤C/N预测模型，并对C/N数值和等级预测精度进行了解析。结果表明：（1）对于C/N数值预测，虽然最优预测策略为MIR-PLSR的直接预测，但预测精度（相对标准误差，RPD）仅为1.20；（2）C/N等级可以被准确预测，最优策略为MIR-PLSR模型的直接预测，等级判定精度为0.71；（3）C/N数值预测精度较低的原因主要有两方面，其一是烟田较为一致的严格施肥措施降低了耕层土壤碳氮含量的空间差异，从而也降低了C/N的空间变异（变异系数为17.15%，中度变异），二是C/N与VNIR、MIR光谱的相关性均较低。因此，基于MIR-PLSR可以对C/N等级进行直接预测。
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东北黑土区耕地侵蚀退化空间分异特征
DOI: 10.11766/trxb202404210164
摘要：
土壤侵蚀是引发黑土地退化的重要原因，目前仍缺乏有关东北黑土区耕地侵蚀退化的综合评价。厘清黑土区侵蚀退化空间分异特征及侵蚀退化类型，将有利于因地制宜实施黑土地保护与修复技术模式。本文基于东北地区土种调查和土系调查土壤样点理化性质，构建了土壤质量综合指数，并使用环境协变量和随机森林模型反演得到1980年和2010年90 m分辨率的耕地质量空间分布图。同时考虑不同侵蚀营力及强度和土壤质量退化程度划分出15种黑土地侵蚀退化类型。结果表明：东北黑土区约1/3耕地发生侵蚀退化，其中水蚀退化面积广且程度严重，最典型的是水蚀轻度-退化严重类型，分布在大兴安岭东侧、小兴安岭北部、松嫩平原南部及长白山北部；风蚀退化以风蚀重度-退化轻微类型为主，分布在松辽平原中部及科尔沁沙地；融蚀退化所占耕地面积较少且程度轻微，集中分布于大兴安岭西部山麓。整体而言，黑土地土壤质量越高，土壤退化程度越严重，受到重度侵蚀的影响较大，水蚀导致的耕地退化最为严重。针对空间分布各异的侵蚀退化类型应推广差异化的黑土地保护与可持续利用技术。
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不同盐渍化土壤养分-微生物生物量-胞外酶活的化学计量特征
DOI: 10.11766/trxb202403220128
摘要：
土壤盐渍化制约了养分利用效率的提高和产能提升。研究盐渍障碍下土壤养分变化及微生物反馈调节规律，可为盐渍化土壤养分调控提供科学依据。采集我国典型盐渍化区域含盐量范围分别为< 3 g·kg-1（S1）、3~10 g·kg-1（S2）、> 10 g·kg-1（S3）的土壤作为研究对象，分析不同盐渍化土壤碳氮磷养分元素、微生物生物量、胞外酶活的计量及其生态化学计量比差异，明晰盐渍障碍下土壤养分限制与微生物代谢限制特征的变化规律。研究结果显示：（1）盐渍化土壤有机碳、全氮、全磷、碱解氮、有效磷含量均有所下降，且根据第二次全国土壤普查养分分级标准，S3土壤有机碳、全氮和碱解氮均降到了五级缺乏等级，而土壤磷钾库均相对较充足。（2）盐渍化土壤胞外酶活碳氮比（Enzyme C/N），胞外酶活碳磷比（Enzyme C/P），胞外酶活氮磷比（Enzyme N/P）均不同程度地偏离1:1。酶化学矢量模型结果显示，S3土壤的微生物碳限制、微生物氮限制均显著高于S1、S2土壤。说明盐渍化障碍程度的增加使得土壤元素、微生物活性均趋向于碳、氮资源限制。（3）总盐分含量（TS）、Na+、K+、碱化度（ESP）、Cl-、年均蒸降比（MAV/MAP）是盐渍化土壤养分-微生物生物量-胞外酶活碳氮磷计量比的关键制约因子；随机森林结果表明Cl-、TS、MAV/MAP是微生物相对碳限制主要驱动因素，TS、ESP、钠吸附比（SAR）、Cl-、Na+、MAV/MAP是微生物相对氮限制主要驱动因素。综上，相对于磷、钾养分库容的相对充足状态而言，盐渍化障碍更易导致土壤与微生物共同的碳、氮限制特征，并且限制程度会随着盐渍障碍的加强而加重。因此亟需研究并提出针对盐渍化耕地土壤的有机调控与高效精准碳、氮管理。
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西藏东部农林草地土壤养分化学计量比及影响因素
DOI: 10.11766/trxb202404270171
摘要：
探讨高寒区域不同土地利用类型下土壤养分化学计量比及其驱动因素，旨在为脆弱生态系统的养分科学管理提供理论支撑。选取西藏东部三种土地利用类型（农田、林地和草地），测定不同深度（0 ~ 10、10 ~ 20和20 ~ 30 cm）土壤基本理化性质，并提取各样点环境因子，分析了西藏东部农、林、草地土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）和碱解氮（AN）、全磷（TP）和有效磷（AP）含量、养分化学计量比（C:N、C:P、N:P和AN:AP）及影响因素。结果表明，不同土地利用类型SOC、TN、AN含量均无显著差异（P > 0.05），而农田TP和AP含量显著高于林地和草地。农、林、草地不同深度土壤C:N均无显著性差异，而草地10 ~ 20 cm土壤AN:AP显著高于农田和林地，农田20 ~ 30 cm土壤C:P和N:P均显著低于林地和草地，表明农田土壤氮限制更强。冗余分析结果表明，SOC、TN、容重、总孔隙度、年均温和年均蒸发量是影响农田（16.2% ~ 41.7%）、林地（17.3% ~ 33.9%）和草地（11.0 ~ 26.9%%）0 ~ 30 cm土层土壤养分化学计量比的共同因子。环境因子对不同土地利用类型下土壤化学计量比的解释量随深度增加而下降。研究结果有助于深入理解高寒地区不同土地利用方式下土壤肥力主控因子，为该区土壤养分合理管理奠定基础。
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有机物料单施及与生物质炭配施对红壤团聚体稳定性的影响
张新, 邬奇峰, 周燕, 马晓敏, 邢佳佳, 彭丽媛, 秦 华, 陈俊辉
DOI: 10.11766/trxb202405180201
摘要：
通过连续6年田间试验，研究了玉米秸秆、羊粪和生物质炭单施及前两者与生物质炭配施对土壤团聚体稳定性及不同粒径中生物胶结物质含量的影响，旨在为红壤固碳培肥提供科学依据。结果表明：与对照相比，单施秸秆、羊粪显著提高了大于2 mm和 2～1 mm粒径土壤团聚体含量，提高了土壤团聚体的平均重量直径（MWD）。生物质炭单施及与有机物料配施对土壤团聚体粒径分布无显著影响，两者也无显著的交互作用。秸秆、羊粪及生物质炭单施均显著提高了大团聚体（>0.25 mm）中土壤有机碳、微生物生物量碳、总球囊霉素和多糖含量。与单施秸秆或羊粪相比，生物质炭配施分别使大团聚体中的有机碳含量显著提高了 207% 和 151%，微生物生物量碳提高了 78% 和 62%，总球囊霉素提高了 15% 和 20%，多糖含量提高了 24% 和 22%，且两者具有显著的交互作用。随机森林回归模型分析表明，不同团聚体中的易提取球囊霉素、总球囊霉素和多糖含量为显著影响 MWD 的关键因子。综上，秸秆和羊粪连续 6 年施用可通过提高大团聚体中的微生物生物量碳、总球囊霉素和多糖含量显著提高红壤团聚体稳定性；生物质炭配施可促进生物胶结物质在大团聚体中的积累，更有助于提高红壤结构稳定性和固碳培肥潜力。
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松嫩平原黑土正构烷烃和单体碳同位素分布特征及指示意义
DOI: 10.11766/trxb202405190202
摘要：
正构烷烃（n-alkanes）是土壤有机质中的稳定组分，明确黑土中正构烷烃的组成及赋存机制对揭示黑土有机质来源和成土环境的变化具有重要意义。本研究对松嫩平原三种成土模式的均腐土开展研究，分别是相对稳定地形条件下自然发育的海伦剖面、非稳定地形条件下受侵蚀堆积过程影响的依安剖面以及动物扰动过程明显的绥化剖面，采用超声萃取法提取土壤中游离态正构烷烃，并对其分布特征和单体碳同位素组成进行分析。研究结果显示，海伦和依安剖面正构烷烃分布呈现单峰型，主峰为C31且奇偶优势明显，而绥化剖面呈双峰型，主峰为C23和C31。海伦和绥化剖面正构烷烃浓度（∑C25~35）和碳优势指数（CPI）自下而上增加且绥化剖面值波动更明显，而依安剖面∑C25~35和CPI值在埋藏层显著增加，表明正构烷烃可以反映黑土的侵蚀堆积和扰动过程，即埋藏层有利于正构烷烃的固存，而扰动可能会干扰正构烷烃原位记录的指示意义。正构烷烃链长比值（ratio）及其碳同位素（δ13Calk）结果指示土壤有机质主要来源于陆生高等植物，以C3植物为主。全新世以来松嫩平原黑土区主要以草本植物占优势，但在黑土发育过程中木本植物比例逐渐增加。结合14C年代数据认为冰消期气候条件可能有助于黑土初步发育，而早中全新世相对暖湿的气候则加速了黑土形成。
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高海拔地区农田和森林土壤稀有细菌群落结构差异及影响因素
DOI: 10.11766/trxb202402030059
摘要：
微生物群落常含大量稀有物种，对土壤生态系统功能具有重要影响。然而，山地生态系统土壤稀有微生物群落的海拔分布格局及其受土地利用类型的影响鲜有报道。沿着云南老君山1 880 ~ 3 010 m的海拔梯度，采集农田和森林土壤，基于16S rRNA高通量测序分析细菌群落，基于相对丰度定义稀有物种，估算细菌群落稀有度，探究稀有细菌群落在两种土地利用类型的海拔分布模式及其影响因素。结果表明，农田和森林稀有度分别为0.266±0.71和0.209±0.064，其中农田土壤细菌群落稀有度显著高于森林21.56%，且随海拔增高呈显著降低趋势；两类土地利用类型细菌稀有度的关键驱动因子均为pH和电导率。此外，两种土地利用类型的Chao1等α多样性随海拔升高呈显著单调下降模式；与森林相比，农田土壤稀有物种的α多样性较高，而β多样性较低，表现为同质化现象。整体而言，土壤稀有细菌群落结构受土地利用类型、海拔及两者交互作用的显著影响，其中土地利用类型的作用最大。农田和森林土壤稀有细菌群落受到pH、含水率、电导率和全氮等理化性质的影响，其中pH的作用最强。与农田相比，森林稀有细菌群落与更多的理化性质显著关联，表明其对环境变化更为敏感。综上，老君山农田和森林土壤稀有细菌群落均呈显著下降的海拔分布模式，主要受pH等环境因素驱动；相关研究结果有助于深入理解土壤稀有细菌群落在土地利用类型变化下的形成和维持机制，为山地生态系统土地资源可持续发展提供科学参考。
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长期植稻土壤团聚体有机碳组分的演变规律及其潜在固持机制
DOI: 10.11766/trxb202402200074
摘要：
水稻土是长期水耕熟化形成的一种人为土壤，具有较高的有机碳储量和固碳潜力。阐明稻田土壤有机碳的保护机制，可为稻田土壤的固碳减排和可持续利用提供理论依据。借助我国东部沿海滩涂围垦后形成的1 000年水稻土时间序列，结合力稳性团聚体分级和物理颗粒/密度分组等手段，研究长期植稻下土壤团聚体内闭蓄态/游离态和颗粒态/矿物结合态有机碳的分布特征及演变规律。结果表明：长期植稻下土壤有机碳逐渐积累的同时，颗粒态有机碳（POC）和矿物结合态有机碳（MOC）含量也随之提高，但以MOC为主，占总碳库的64.40%~87.89%。不同植稻年限土壤中各粒径团聚体的分布规律一致，依次为大团聚体（74.0%~77.6%）、微团聚体（9.2%~15.9%）和黏粉粒级微团聚体（8.6%~15.7%），进而超过70.00%的碳储存于大团聚体中。各粒径团聚体有机碳含量均随植稻年限和粒径大小的增加而增加，具体表现为7.39~13.78 g·kg-1、1.72~2.74 g·kg-1和0.66~1.92 g·kg-1。不同形态团聚体中主要以MOC为主，在大团聚体、闭蓄态和游离态微团聚体中MOC 最高可达POC的2.9倍、1.1倍和3.2倍。闭蓄态微团聚体对POC的保护作用强于游离态微团聚体，具体表现为闭蓄态微团聚体中POC含量最高可达游离态的1.5倍。在团聚体的物理保护下，长期植稻有利于有机碳的固定，而闭蓄态微团聚体对颗粒态有机碳的保护作用是稻田土壤有机碳固持的潜在机制。
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通过zeta电位快速评估土壤胶体的临界聚沉浓度
袁雷, 徐英德, 任凯璐, 左研, 李少博, 张昀, 张广才, 汪景宽, 高晓丹
DOI: 10.11766/trxb202403140110
摘要：
土壤胶体的聚沉特征与土壤肥力和抗蚀能力密切相关，临界聚沉浓度是评判颗粒凝聚和分散的关键参数。快速准确测定土壤胶体的临界聚沉浓度对于评估土壤质量具有重要意义。通过测定蒙脱石、胡敏酸和棕壤胶体3种颗粒表面zeta电位随离子浓度的变化趋势，结合分段线性拟合，进而评估其临界聚沉浓度；同时，用动态激光光散射法验证zeta电位法测定临界聚沉浓度的可行性。结果表明：（1）各体系中颗粒zeta电位绝对值均随电解质浓度的升高而降低，且在相对较低的电解质浓度范围内降低迅速，相对较高浓度范围内变化趋缓。（2）通过zeta电位法评估得到恒电荷表面为主的蒙脱石和棕壤胶体在钾和钙离子体系中的临界聚沉浓度与动态激光光散射法所测结果基本一致。（3）通过zeta电位法评估得到可变电荷表面为主的胡敏酸在钾和钙离子体系中的临界聚沉浓度与动态激光光散射法所测结果差别较大。因此，可利用zeta电位法快速准确的测定以恒电荷为主的蒙脱石、棕壤胶体颗粒的临界聚沉浓度。相较于光散射法，zeta电位法操作简便，所需样品量小、效率高。而对于以可变电荷为主的胡敏酸胶体颗粒，无法通过zeta电位法精确评估得到其临界聚沉浓度。
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长期秸秆还田对土壤丛枝菌根真菌及其生态网络的影响
施启欢, 张艳杰, 周桂香, 张佳宝, 张丛志, 鲁顺保, 贾春花, 刘明凤
DOI: 10.11766/trxb202404100150
摘要：
丛枝菌根真菌在土壤微生物生态网络中发挥着至关重要的作用，与 80%左右的植物可形成共生结构，是可持续土壤管理的关键组成部分。为揭示华北平原潮土区丛枝菌根真菌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，应用高通量测序和生态网络等方法，阐明不同秸秆还田方式及施肥处理下土壤丛枝菌根真菌群落组成、网络互作关系及其与土壤养分的关系。试验共设置5个处理，具体为T1: 秸秆移除+PK肥；T2: 秸秆覆盖+PK肥；T3: 秸秆移除+NPK肥；T4: 秸秆覆盖+NPK肥；T5: 秸秆掩埋+NPK肥。结果表明：（1）秸秆还田配施NPK肥处理降低土壤pH，提高了土壤有机质、总氮、铵态氮、速效钾和有效磷的含量 (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显著影响了丛枝菌根真菌群落组成，而群落alpha多样性无显著差异，球囊霉属和类球囊霉属是潮土丛枝菌根真菌群落的主要优势属。（3）共现网络分析得到7个生态网络模块，其中模块VI中物种丰度与土壤养分指标（包括有机质、硝态氮、有效磷、速效钾和总氮）和乙酰氨基葡萄糖苷酶呈显著正相关 (P < 0.05)，与pH呈显著负相关 (P < 0.05)。因此不同秸秆还田方式可以通过改善土壤理化性质、调节土壤微生物群落结构和多样性和调节丛枝菌根真菌网络互作关联等方式调控土壤肥力。研究结果对加强土壤健康管理和可持续农业发展具有重要意义。
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秸秆还田方式对砂姜黑土植物和微生物来源碳积累的影响
DOI: 10.11766/trxb202406010218
摘要：
土壤有机碳（Soil organic carbon，SOC）是影响砂姜黑土区作物产量的关键因子之一，而秸秆还田是持续提升SOC的有效途径。不同秸秆还田方式下植物和微生物来源碳的累积特征及其相对贡献尚不明确。基于此，本研究利用连续7年的秸秆还田与耕作方式定位试验，探究不同秸秆还田方式（免耕还田、旋耕还田、深翻还田）下砂姜黑土0~10、10~20、20~40 cm土层中植物和微生物源碳的积累特征及其相对贡献。结果表明：经过7年秸秆还田，旋耕还田和深翻还田处理增加了各土层（0~10、10~20、20~40 cm）SOC含量。免耕还田处理下0~10 cm土层SOC含量较初始值增加43.3%，但在10~20和20~40 cm土层中无显著差异，SOC出现了一定的表聚现象。深翻还田促进了木质素酚在10~20和20~40 cm土层中的积累，这两个土层中木质素酚含量较旋耕还田分别增加57.3%和36.6%。同时，深翻还田抑制了木质素酚的降解，表现为10~20和20~40 cm土层中香草基和丁香基酚类的酸醛比（(Ad/Al)V和(Ad/Al)S）较免耕还田和旋耕还田低。此外，与旋耕还田相比，深翻还田有利于10~20和20~40 cm土层中总氨基糖，尤其是氨基葡萄糖（GluN）的积累，然而，0~10和10~20 cm土层胞壁酸（MurN）的积累受到了抑制。真菌、细菌残体碳之比表明，深翻还田处理下10~20和20~40 cm土层微生物群落向真菌方向转变，微生物源碳的稳定性较高。综上所述，深翻还田促进了砂姜黑土10~40 cm土层植物和微生物源碳的积累和稳定，对砂姜黑土区秸秆资源高效利用及土壤质量提升具有重要意义。
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氮磷对秸秆输入下稻田土壤微生物群落及其残体的影响
DOI: 10.11766/trxb202406220253
摘要：
稻田土壤固碳潜力巨大，秸秆添加对微生物介导的土壤有机碳（SOC）周转有重要影响。为探究秸秆输入驱动SOC形成的微生物贡献机制及氮磷调控效应，以亚热带红壤水稻土为研究对象，通过为期300天的室内培养实验，分别以磷脂脂肪酸（PLFA）和氨基糖（AS）为活体微生物和死亡微生物残体标识物，探讨秸秆（S）及秸秆耦合氮磷添加（S+NP）对微生物群落及其残体积累过程的影响。结果表明：与对照（CK）相比，S和S+NP处理显著增加土壤总PLFA含量（P＜0.05），且真菌生物量的增幅（65.1%~130.1%）大于细菌（22.7%~34.3%）。在培养后期300天时，S+NP处理中真菌生物量显著高于其他处理，且真菌细菌生物量比值（F/B）相较于CK显著增加（P＜0.05）。表明秸秆耦合氮磷添加会在较长的时间尺度上对土壤微生物群落结构产生影响，使土壤微生物群落逐渐转为真菌主导的群落结构。在整个培养期间，S和S+NP处理中微生物残体积累量均显著高于对照（P＜0.05），真菌残体的变化与之相似。但细菌残体在培养结束时降低，S+NP处理中其含量显著低于S处理（P＜0.05），这可能与培养后期细菌残体发生矿化有关。相关性分析表明，微生物生物量、微生物残体及SOC之间呈显著正相关关系（P＜0.05），证明了外源秸秆输入后稻田SOC形成和转化主要由微生物驱动，与微生物介导机制紧密相关。综上，秸秆还田对稻田土壤有机碳库的影响与微生物群落结构及其介导的残体积累过程密切相关，并且这一过程受外源氮磷养分的供给调控。从元素计量平衡角度，补充适量的氮磷养分，有助于较长时间尺度上促进微生物来源有机碳组分的积累，尤其是真菌来源残体碳，这对于通过农田养分管理措施来调控微生物介导的有机碳截获过程具有重要指导意义。
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土壤中生物可降解塑料的生态效应及微生物降解研究进展
DOI: 10.11766/trxb202405270210
摘要：
生物可降解塑料因其易生物降解的特性，被认为是传统塑料的理想替代品，应用前景广阔。土壤是各类生物可降解塑料废弃物的重要归趋，全面了解生物可降解塑料在土壤环境中的生态效应，可为评价生物可降解塑料的生态安全性提供科学依据，是实现其大规模推广应用的基础和前提。同时，微生物降解是土壤中生物可降解塑料降解的主要途径，对土壤环境中生物可降解塑料微生物降解过程及其降解机理的透彻掌握，可为实现生物可降解塑料的原位高效可控降解提供理论指导。本文首先从土壤理化性质、土壤微生物、植物、动物角度综述了生物可降解塑料对土壤生态系统的生态毒理效应。进入土壤环境中的生物可降解塑料不但是一种物理输入，更是一种化学输入，其能够改变土壤容重、孔隙度、养分含量等理化性质，直接或间接地影响土壤微生物群落结构与功能，并会对植物生长发育及土壤动物的存活、繁殖等行为产生影响，具有一定的动植物毒性。然后，进一步归纳总结了土壤中生物可降解塑料的微生物降解机制及影响降解效率的关键因素。土壤微生物主要通过“在塑料表面定殖—分泌胞外酶催化聚合物解聚—低聚物或小分子单体被矿化”这3个关键步骤实现对生物可降解塑料的完全降解。生物可降解塑料在实际土壤环境中的降解速度较为缓慢，其降解效率受到塑料本身性质、土壤环境及气候条件等多种因素的影响。同时，对参与生物可降解塑料降解的微生物和酶进行了系统梳理。最后，针对目前研究现状与不足，展望了未来的重点研究方向，旨在为土壤中生物可降解塑料的生态效应与微生物降解研究提供科学参考。
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川西北高寒草甸土壤微生物生物量空间分布格局及影响因素
DOI: 10.11766/trxb202401290049
摘要：
土壤微生物生物量碳（MBC）、微生物生物量氮（MBN）、微生物生物量磷（MBP）在土壤的能量循环和物质转化中起关键作用，综合反映了土壤肥力特征和生物活性。但目前尚不清楚川西北高寒草甸土壤微生物生物量空间分布特征及其潜在驱动因素。依托第二次青藏高原综合科学考察项目，以川西北高寒草甸为研究对象，采用氯仿熏蒸法，测定并比较川西北高寒草甸土壤微生物生物量空间异质性及其影响因素。结果表明：（1）川西北高寒草甸MBC和MBN均呈现由南向北递减的趋势，而MBP则呈现由南向北递增的趋势，MBC:MBN由东北向西南减少，MBC:MBP较为复杂，但总体由南向北下降，MBN:MBP由西向东呈增加趋势。（2）随机森林模型表明，年均温（MAT）、年降水（MAP）、土壤pH（pH）以及土壤含水量（SMC）是正向影响微生物生物量及其化学计量比的重要因素；结构方程模型（SEM）进一步说明，pH、土壤容重（BD）对土壤微生物生物量及其化学计量比的变化有直接负向影响，土壤全碳（TC）对土壤微生物生物量及其化学计量比的变化有直接正向影响，MAT和MAP间接对土壤微生物生物量和化学计量比产生负面影响，MAT和MAP主要通过降低pH来增加MBC和MBP，MAT还通过直接降低TC，增加MBN及降低MBP。（3）川西北高寒草甸整体表现出碳限制、氮限制、磷限制依次降低的养分限制情况。综上，川西北高寒草甸土壤pH、BD以及TC对微生物生物量及其化学计量比的改变有直接效应，而MAT和MAP是间接影响微生物生物量及其化学计量比的重要因素；此外，经纬度的共同作用影响并改变了川西北高寒草甸养分限制在空间上的分布格局。
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陕北榆林沙区樟子松人工林蒸腾耗水动态与影响因素
DOI: 10.11766/trxb202403120106
摘要：
樟子松（Pinus sylvestris L. var. mongholica）是中国北方防沙带主要造林树种之一，在防风固沙、调节区域小气候和维持生态系统稳定方面发挥着至关重要的作用。明确沙区有限水资源条件下樟子松人工林蒸腾耗水动态及其影响因素可为该区人工植被合理建设与可持续管理提供科学依据。本文利用热扩散式液流计、土壤水分传感器、小型气象站和地下水位自动监测仪对陕北榆林沙区樟子松林地树干液流密度、土壤含水量、气象因子和地下水位动态进行连续监测，分析樟子松人工林蒸腾耗水特征及主控因子。结果表明：（1）监测期间（2021年5月–2021年10月）樟子松树干液流密度呈现先增加后降低的趋势；晴天液流密度呈单峰曲线变化且峰值较高，而阴天和雨天液流密度变化不规律且峰值较低。（2）樟子松树干液流密度对风速和气温变化的响应最为敏感，地下水位波动次之。（3）樟子松日均蒸腾耗水量为0.67 mm·d-1，生长季总蒸腾耗水量为147 mm。饱和水汽压差、风速、温度、光合有效辐射和地下水位季节波动及其引起的土壤含水量变化是影响樟子松蒸腾耗水动态的主控因子。研究结果可为沙区水资源高效利用和固沙植被可持续管理提供理论依据。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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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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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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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