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长期施氮对土壤氨化细菌和氮矿化作用的影响 被引量:1
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作者 刘灵芝 郭冰清 +4 位作者 王丰 孟奥 梁敏杰 安婷婷 汪景宽 土壤学报 北大核心 2025年第2期543-554,共12页
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... 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。 展开更多
关键词 减氮施肥 氨化作用 净氮矿化速率 功能基因 铵硝比 玉米
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基于量子力学的基础土壤学核心知识体系重建的若干思考:必要性及理论与方法基础
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作者 李航 刘新敏 +2 位作者 田锐 李睿 唐颖 土壤学报 北大核心 2025年第1期1-13,共13页
著名土壤物理学家Gardner认为,目前的土壤学知识过于碎片化,因而需要构建一套系统化的土壤学知识体系;澳大利亚学者Churchman指出,新的土壤学知识体系必须打破土壤学各分支学科边界。本文系统分析了土壤学核心知识体系重建的必要性及理... 著名土壤物理学家Gardner认为,目前的土壤学知识过于碎片化,因而需要构建一套系统化的土壤学知识体系;澳大利亚学者Churchman指出,新的土壤学知识体系必须打破土壤学各分支学科边界。本文系统分析了土壤学核心知识体系重建的必要性及理论与方法基础。由于现有的土壤学基石是经典原子轨道理论,而新的研究发现土壤电场强烈地改变了土壤原子轨道,所以新的土壤学大厦应在这新的基石上重建。本文指出,土壤“电场-原子”相互作用的量子力学描述可以成为构建基础土壤学核心知识体系的理论基础,而对静电力、长程范德华力、渗透力、亲水力和疏水力五个“宏观物理量”的定量描述可以打破土壤学各分支学科边界,进而从整体上去研究土壤。本文认为,基于土壤“电场–原子”相互作用的量子力学并借助于五个“宏观物理量”可以实现对土壤“基质过程”、“界面过程”和“孔隙过程”的系统性描述。由于土壤中物理、化学和生物学过程可以归结为土壤“基质过程”、“界面过程”和“孔隙过程”在不同尺度上的关联与耦合,所以,基于本文提出的理论和方法有望构建新的基础土壤学核心知识体系。 展开更多
关键词 静电力 长程范德华力 渗透压 基质过程 界面过程 孔隙过程
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三维空间土壤推测与土壤模型构建研究进展
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作者 解宪丽 夏成业 +3 位作者 殷彪 李安波 李开丽 潘贤章 土壤学报 北大核心 2025年第1期14-28,共15页
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... 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。 展开更多
关键词 三维空间 土壤空间变异性 土壤空间推测 三维数据模型 三维模型构建 数字土壤制图
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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
4
作者 刘大翔 徐志海 +5 位作者 高贤 许博阳 郑蔚 夏栋 许文年 杨悦舒 土壤学报 北大核心 2025年第2期579-591,共13页
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... 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。 展开更多
关键词 植被混凝土 自生固氮菌 分离与鉴定 冻融条件 黑麦草
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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
5
作者 刘欣 童欣 +3 位作者 陈志怀 张婷婷 郭豪华 罗小三 土壤学报 北大核心 2025年第3期791-800,共10页
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... 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。 展开更多
关键词 大气颗粒物污染 粉煤灰 重金属 植物叶面吸收 农产品质量安全
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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
6
作者 马维伟 刘强 +1 位作者 李广 常文华 土壤学报 北大核心 2025年第1期189-200,共12页
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M... 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。 展开更多
关键词 植被退化 土壤颗粒有机碳 时空分布 尕海湿地
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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
7
作者 郎漫 聂浩 +1 位作者 朱四喜 李平 土壤学报 北大核心 2025年第3期705-715,共11页
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^(15)N同位素成对标记技术和FLUAZ数... 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^(15)N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。 展开更多
关键词 土地利用方式 氮初级转化速率 矿化 固定 硝化
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土壤“矿物碳泵(MnCP)”介导有机碳的固存与稳定机制
8
作者 肖可青 李心男 +4 位作者 邢稳 冯孟熙 张铭 赵瑶 朱永官 土壤学报 北大核心 2025年第3期595-609,共15页
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(... 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,并展望了MnCP框架下有待进一步探究的关键科学问题。 展开更多
关键词 矿物碳泵 矿物结合态有机碳 微生物碳泵 碳循环 固碳机制 非生物反应
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钙质紫色泥岩对酸性紫色土的改良效果研究
9
作者 陈晶晶 郭心怡 +3 位作者 李忠意 于俊峰 吴文春 周佳 土壤学报 北大核心 2025年第3期766-778,共13页
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(J_(2)s)和侏罗系遂宁组(J_(3)sn)两种钙质紫色泥岩对酸性... 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(J_(2)s)和侏罗系遂宁组(J_(3)sn)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J_(2)s泥岩,J_(3)sn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)J_(2)s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);J_(3)sn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Al^(3+)。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J_(3)sn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J_(2)s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,J_(3)sn泥岩对酸性紫色土中的重金属钝化效果优于J_(2)s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性紫色土。建议在田间条件下改良酸性紫色土,高钙质含量的J_(3)sn泥岩每亩施用量1~3吨,钙质含量稍低的J_(2)s泥岩每亩施用量5~8吨为宜。 展开更多
关键词 土壤酸化 紫色土 钙质紫色泥岩 重金属
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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
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作者 刘羽 蒲晓 +2 位作者 闵祥宇 蔡延江 李紫燕 土壤学报 北大核心 2025年第2期297-307,共11页
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... 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。 展开更多
关键词 土壤学 国家自然科学基金 受理资助
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土壤有机磷的矿化及其调控研究进展 被引量:2
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作者 张万年 杨子 +5 位作者 严玉鹏 王小明 殷辉 徐仁扣 谭文峰 冯雄汉 土壤学报 北大核心 2025年第2期334-347,共14页
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... 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CO_(2)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。 展开更多
关键词 土壤有机磷 磷循环 磷酸酶 矿化过程 磷生物有效性
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有机物料单施及与生物质炭配施对红壤微生物群落组成的影响 被引量:2
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作者 徐祎萌 章磊 +4 位作者 白美霞 周燕 秦华 徐秋芳 陈俊辉 土壤学报 北大核心 2025年第1期273-284,共12页
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... 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%、1709%,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。 展开更多
关键词 秸秆还田 生物质炭 旱地红壤 高通量测序 微生物组成
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绿色发展背景下的中国氮肥需求 被引量:1
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作者 李婷玉 姚澜 +7 位作者 钟于秀 王怡 李伟芳 徐洋 李冬佳 刘蕊 李贝 张卫峰 土壤学报 北大核心 2025年第2期308-321,共14页
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... 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3100万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1904万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1428万t,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1360万t,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1213万t,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。 展开更多
关键词 氮肥定额 氮肥合理需求 绿色发展 发展路径 减量潜力
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稻田土壤溶解性有机质组成及其与Cd^(2+)络合过程研究 被引量:1
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作者 梁以豪 倪才英 +2 位作者 黎衍亮 肖罗长 简敏菲 土壤学报 北大核心 2025年第1期153-164,共12页
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... 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Cd^(2+)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Cd^(2+)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Cd^(2+)增加而发生变化,但不同模式土壤DOM与Cd^(2+)的络合顺序不同,RS土壤DOM与Cd^(2+)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Cd^(2+)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Cd^(2+)的络合稳定性,种养同时也增强了色氨酸和富里酸DOM与Cd^(2+)的络合能力。本研究结果可为稻田土壤Cd的污染机理研究及污染防治提供科学参考。 展开更多
关键词 稻田土壤 稻虾种养 溶解性有机质 荧光猝灭
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生物质炭负载硫化纳米零价铁活化过硫酸盐降解土壤中典型恶臭苯系物的规律与机制
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作者 李炎璐 杨兴伦 +6 位作者 卞永荣 马智勇 谷成刚 宋洋 相雷雷 王芳 蒋新 土壤学报 北大核心 2025年第1期127-140,共14页
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具有重要的环境... 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具有重要的环境意义。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<nZVI/PS<nZVI@BC/PS<S-nZVI/PS<S-nZVI@BC/PS;S-nZVI@BC/PS体系在pH 2~9的较宽范围内均保持良好的降解效果;体系中存在SO_(4)^(·–)、HO^(˙)及O_(2)^(·–)三种活性自由基,且SO_(4)^(·-)为反应过程中的主要活性物质;根据主要自由基及中间产物推测BTEX可能存在自由基加成及自由基抽氢两条降解途径。硫改性及生物质炭的负载有效提高了nZVI催化性能的稳定性,且S-nZVI@BC/PS可高效降解BTEX,该研究可为土壤中恶臭污染物高效降解技术的建立提供理论支撑。 展开更多
关键词 苯系物 过硫酸盐 硫化纳米零价铁 生物质炭 自由基 降解机理
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基施硫酸镁和氯化镁对油菜产量和品质的影响
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作者 耿国涛 叶晓磊 +6 位作者 余小红 任涛 丛日环 李小坤 张洋洋 陆志峰 鲁剑巍 土壤学报 北大核心 2025年第2期472-483,共12页
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... 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(MgSO_(4)·H2O,用量45kg·hm^(-2)(以MgO计,下同),表示为MgSO_(4))和施用氯化镁(MgCl_(2),用量45kg·hm^(-2),表示为MgCl_(2))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MgSO_(4)和MgCl_(2)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%(MgSO_(4)和MgCl_(2)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%(MgSO_(4)和MgCl_(2)处理,下同)、7.5%和13.9%、33.2%和24.1%。虽然MgSO_(4)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MgSO_(4)和MgCl_(2)均有显著的增产提质效果,且MgSO_(4)的效果略优于MgCl_(2)。 展开更多
关键词 镁肥品种 油菜籽 产量 品质指标 脂肪酸组分
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宁夏地区设施栽培模式对土壤细菌群落的影响
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作者 孙殷沁沁 闫元元 +6 位作者 曲继松 张丽娟 朱倩楠 赵军 张金波 蔡祖聪 黄新琦 土壤学报 北大核心 2025年第2期565-578,共14页
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... 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。 展开更多
关键词 设施栽培 大田土壤 土壤细菌群落 土壤生态功能 土壤理化性质
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黄土高原旱地夏闲期残留肥料氮淋溶特性研究
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作者 夏梦洁 王辉民 +3 位作者 雷霜 赵梦真 冯浩 周建斌 土壤学报 北大核心 2025年第1期214-222,共9页
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^(15)N示踪技术于第一季(2014年)小麦播... 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^(15)N示踪技术于第一季(2014年)小麦播种前基施^(15)N肥料(150 kg·hm^(–2)),测定小麦收获后^(15)N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^(15)N肥料在0~200 cm土壤剖面中的^(15)N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^(15)N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,^(15)NO_(3)^(–)-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^(15)NO_(3)^(–)-N累积量显著增加。随着年限增加,残留肥料氮及^(15)NO_(3)^(–)-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。 展开更多
关键词 黄土高原旱地 夏季休闲 渗漏池 ^(15)N 残留肥料氮 淋溶
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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
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作者 董芳瑾 张中彬 +4 位作者 蒋发辉 王健豪 王秋菊 李禄军 彭新华 土壤学报 北大核心 2025年第2期362-374,共13页
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... 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。 展开更多
关键词 白浆土 白浆层 埋深 厚度 空间变异
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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
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作者 宋恩 王韫橙 +7 位作者 江杨昭 赵皓宇 胡大福 胡玉洁 卞永荣 杨兴伦 叶茂 蒋新 土壤学报 北大核心 2025年第3期740-751,共12页
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... 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。 展开更多
关键词 溶解性有机质 微生物共培养 甲基化 还原
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