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稻田土壤羟基自由基生成机制及环境效应
1
作者 陈文涛 肖娴 +3 位作者 张怡 方国东 涂保华 陈宁 《生态环境学报》 北大核心 2025年第10期1654-1660,共7页
羟基自由基(·OH)作为重要的氧化剂普遍存在于大气、水体及土壤等自然环境中。过去的研究表明自然环境中的·OH主要来源于硝酸盐和亚硝酸盐的光解和可溶性有机物的光化学反应。近年对·OH的深入研究,发现土壤暗环境也可产... 羟基自由基(·OH)作为重要的氧化剂普遍存在于大气、水体及土壤等自然环境中。过去的研究表明自然环境中的·OH主要来源于硝酸盐和亚硝酸盐的光解和可溶性有机物的光化学反应。近年对·OH的深入研究,发现土壤暗环境也可产生大量·OH,主要来源于其中还原性物质的氧化反应。稻田土壤由于作物的种植特性,经常处于干湿交替的状态,致使土壤中的氧化还原反应极其强烈,具有完备的·OH形成条件。该文对稻田土壤·OH的研究进展与趋势进行了系统总结,对稻田土壤中·OH的产生过程和机制进行了剖析,并在此基础上探究外源物质(有机肥料等)的添加及不同农艺措施对·OH形成过程的影响。同时,详述了稻田土壤·OH的土壤环境效应,包括对土壤中元素循环的贡献,对稻田中有机农药污染物(吡虫啉和多环芳烃等)与重金属(镉和砷等)的转化效应及对农作物本身产生的影响。研究发现,稻田土壤·OH的主要生成机理和芬顿(Fenton)反应类似,亚铁和氧气对反应起决定性的作用,而土壤中的游离态亚铁和低结晶态亚铁则是反应过程中最为关键的亚铁形态,添加的外源有机质会增强铁还原菌的丰度与活性,并进一步提升活性铁物种的含量。此外,稻田土壤·OH能够加速土壤中有机碳的释放,对重金属及部分有机农药也有很强的氧化和降解作用。最后,该文认为未来对稻田土壤·OH的研究重点应主要关注污染物降解产物的毒性及其生态风险和土壤活性组分对稻田甲烷、二氧化碳和氮氧化物等温室气体排放的影响。 展开更多
关键词 稻田土壤 干湿交替 羟基自由基 污染物降解 农业改良剂 铁循环
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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：2
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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 镉
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基于STM32的稻田土壤有机质在线监测传感器的设计
3
作者 刘骏威 马梓涵 +3 位作者 黄双根 黄俊仕 刘木华 赵进辉 《江西农业大学学报》 北大核心 2025年第3期778-790,共13页
【目的】土壤有机质(SOM)是影响产物产量的重要因素,精准、快速获取土壤有机质的信息具有重要意义。以稻田土壤为研究对象,设计可在线监测的稻田土壤有机质传感器。【方法】采用光谱技术与LoRa技术开发了一种稻田土壤有机质在线监测传... 【目的】土壤有机质(SOM)是影响产物产量的重要因素,精准、快速获取土壤有机质的信息具有重要意义。以稻田土壤为研究对象,设计可在线监测的稻田土壤有机质传感器。【方法】采用光谱技术与LoRa技术开发了一种稻田土壤有机质在线监测传感器。传感器的硬件电路以STM32F405RGT6微控制器为核心,主要的电路模块为:核心控制模块、光源驱动模块、光电转换模块、输出模块、电源模块。软件部分以MDK 5.0为开发环境,采用C语言开发设计。程序主要由初始化程序、AD转换程序、基于RS485通信的土壤水分采集程序、液晶显示程序、无线通信程序和串口通信程序组成。使用多项式拟合,建立一元二次方程曲线方程,将传感器测量到的水分信号作为输入值,土壤含水率作为模型输出值,建立土壤水分预测模型。以3个不同波长的反射率值作为模型输入,重铬酸钾容量法测出来的有机质含量作为输出值,建立土壤有机质预测模型。【结果】对于土壤水分,建立了一元二次方程预测模型进行预测,预测不同含水率的相对误差均小于11%,所建模型的预测相关系数R_(p)^(2)为0.997 3,预测均方根误差RMSEP为1.892 4。对于土壤有机质,采用了SVR方法在每个不同含水率下建立了土壤有机质预测模型,含水率为40%时,预测相关度最高,预测相关系数R_(p)^(2)为0.898 9,预测均方根误差RMSEP为3.796 6 g/kg,可实现简便、准确的测量稻田土壤有机质含量。【结论】该传感器有全天候持续运行能力,结合LoRa物联网技术,可完成实时监测。 展开更多
关键词 土壤有机质 STM32 稻田土壤 土壤水分 传感器
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长期不同有机肥替代20%化肥氮对稻田土壤有机碳组分及肥力的差异化影响
4
作者 彭复细 雷文硕 +5 位作者 牟廷森 陈俊 林娇 姜利红 张振华 夏银行 《植物营养与肥料学报》 北大核心 2025年第6期1109-1119,共11页
【目的】施用有机肥是增加土壤有机碳、提升土壤肥力的重要途径。研究不同有机肥等比例替代化肥氮对土壤肥力和有机碳及其组分积累的影响,有助于阐明有机肥提升稻田土壤肥力和促进有机碳固存的机理。【方法】本研究基于10年的长期施肥... 【目的】施用有机肥是增加土壤有机碳、提升土壤肥力的重要途径。研究不同有机肥等比例替代化肥氮对土壤肥力和有机碳及其组分积累的影响,有助于阐明有机肥提升稻田土壤肥力和促进有机碳固存的机理。【方法】本研究基于10年的长期施肥定位试验,选取了其中5个处理:仅施磷钾肥(T1),施氮磷钾肥(T2),以及分别以早稻季紫云英还田和晚稻水稻秸秆还田(T3)、商品有机肥(T4)和猪粪(T5)替代20%化肥氮。分析了土壤有机碳及其组分含量,以及碳转化相关酶(纤维二糖水解酶、β-1,4-葡萄糖苷酶和多酚氧化酶)活性,计算了土壤综合肥力指数。【结果】相较于T1处理,T2处理显著提高了土壤综合肥力指数。与T2处理相比,3种有机肥替代处理(T3、T4、T5)的土壤综合肥力指数和有机碳含量分别显著提高4.56%~7.80%和2.34%~5.04%,其中T5处理的提升幅度最大。有机肥替代处理(T3和T4)使土壤矿物结合态有机碳含量提高2.80%~3.91%,且T3和T4处理的提升幅度达到显著水平;T5处理显著增加了土壤颗粒态有机碳含量及其在总有机碳中的占比,增幅分别为18.30%和12.63%。T3和T4处理提高了土壤微生物生物量碳含量以及3种碳转化相关酶(纤维二糖水解酶、β-1,4-葡萄糖苷酶和多酚氧化酶)的活性,促进了有机物料的分解并加速了矿物结合态有机碳的积累;而T5处理由于猪粪有机碳的稳定性指数和脂肪性指数高,增强了对有机碳的保护作用,导致土壤有机碳中颗粒态有机碳的积累量及其在总有机碳中的占比显著增加。结构方程模型分析结果表明,颗粒态有机碳含量是影响土壤综合肥力的主要因素。【结论】在替代20%化肥氮的用量下,3种有机肥均增加了土壤有机碳积累量,提高了土壤综合肥力,秸秆和商品有机肥更利于增强稳定性土壤有机碳组分的积累,猪粪则更利于提升土壤有机碳库中不稳定性颗粒有机碳的积累和占比,因而提升了土壤有机碳的活性。 展开更多
关键词 有机替代 稻田土壤 土壤肥力 有机碳组分 酶活性
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稻田土壤健康培育研究进展
5
作者 徐青山 朱春权 +9 位作者 颜玉莲 王航风 李尚攀 迟春欣 孔亚丽 朱练峰 田文昊 曹小闯 虞轶俊 张均华 《中国稻米》 北大核心 2025年第4期37-43,共7页
培育健康的稻田土壤,对于保障我国粮食安全、推动稻田土壤可持续发展以及提升生态环境意义重大。科学合理的稻田土壤改良措施,是治理土壤障碍因子、培育健康土壤的关键所在。本文聚焦我国稻田土壤质量退化的现状,深入阐明稻田土壤健康... 培育健康的稻田土壤,对于保障我国粮食安全、推动稻田土壤可持续发展以及提升生态环境意义重大。科学合理的稻田土壤改良措施,是治理土壤障碍因子、培育健康土壤的关键所在。本文聚焦我国稻田土壤质量退化的现状,深入阐明稻田土壤健康概念的内涵。同时,系统总结了不同稻田土壤健康培育措施提升土壤健康的生化途径,提倡构建多维度融合的稻田土壤健康评价体系。此外,还对我国稻田土壤改良的未来发展方向提出了展望,旨在为我国土壤健康培育、实现土壤的可持续利用提供坚实的理论支撑与有效的技术指导。 展开更多
关键词 水稻 稻田土壤 土壤健康 土壤培育
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稻田土壤有效钙含量检测介电传感器设计与试验
6
作者 郭小群 黄俊仕 +2 位作者 黄双根 刘木华 赵进辉 《江西农业大学学报》 北大核心 2025年第5期1394-1408,共15页
【目的】中国稻田土壤规模较大,钙是水稻生长过程中所需的重要元素,也是衡量稻田土壤肥力的重要指标。针对水稻生长必需的钙肥施放量不精准的问题,开展水稻等农作物能直接吸收的有效钙含量的快速检测研究。【方法】采用介电特性结合LoR... 【目的】中国稻田土壤规模较大,钙是水稻生长过程中所需的重要元素,也是衡量稻田土壤肥力的重要指标。针对水稻生长必需的钙肥施放量不精准的问题,开展水稻等农作物能直接吸收的有效钙含量的快速检测研究。【方法】采用介电特性结合LoRa技术针对稻田实际环境,设计了一种稻田土壤中有效钙含量检测介电传感器,并根据试验结果建立了稻田土壤中有效钙含量介电检测模型。设计的传感器主要分为四部分:传感器上盖、探头结构、内部电路和探针。硬件电路采用STM32单片机为主控,控制AD9859为中心的扫频信号发生模块进行扫频检测,检测得到的信号经AD模块转换得到幅值比和相位差数据。此外,还设计了合适的电源模块用于供电,LoRa模块用于无线通信。在硬件设计的基础上,分别编写了数据采集和装置应用2个阶段的程序,主要包括初始化程序、AD9859扫频程序、按键程序、数据转换程序、土壤有效钙含量预测算法程序、LoRa配置程序和串口程序。本研究采用经竞争性自适应重加权采样法(competitive adaptive reweighted sampling,CARS)分别对20%、25%、30%、35%和40%含水率下不同有效钙含量土样的幅值比、相位差、幅值比电压、相位差电压和幅值比电压结合相位差电压共5种数据进行特征参数提取,并建立了相应的支持向量机回归(SVR)预测模型。【结果】在20%、25%、30%、35%和40%含水率下分别选用相位差电压、相位差电压、幅值比、相位差、幅值比电压结合相位差电压为输入建立SVR预测模型,并将其写入传感器固件用于土壤有效钙含量预测。试验结果表明,5个含水率下的预测模型R^(2)分别为0.9856、0.9911、0.9906、0.9915和0.9918,均在0.98以上,具有较高的精度,RMSE范围为69.008~83.647 mg/kg。通过对频率点特征提取,极大提升了模型运行速度,使得单次检测仅需2 min。【结论】该传感器便携实用,对稻田土壤有效钙含量检测准确度高、速度快。同时传感器具有全天候工作能力,配合LoRa物联网可实现远程在线实时监测。 展开更多
关键词 有效钙 介电传感器 STM32 稻田土壤 含量检测 LoRa
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稻田土壤中K元素激光诱导击穿光谱定量分析偏振优化研究
7
作者 梁佳琪 姚明印 +3 位作者 刘木华 罗子灵 魏海波 徐将 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第11期3105-3112,共8页
结合偏振分辨优化方法,实现了水稻田土壤中钾(K)元素含量的激光诱导击穿光谱(LIBS)检测精确度和稳定性的提升。通过搭建偏振分辨分光系统,在不同激光诱导能量条件下,对稻田土壤样品的LIBS和偏振分辨激光诱导击穿光谱(PRLIBS)数据进行了... 结合偏振分辨优化方法,实现了水稻田土壤中钾(K)元素含量的激光诱导击穿光谱(LIBS)检测精确度和稳定性的提升。通过搭建偏振分辨分光系统,在不同激光诱导能量条件下,对稻田土壤样品的LIBS和偏振分辨激光诱导击穿光谱(PRLIBS)数据进行了采集。对比分析了LIBS和PRLIBS全谱,突出PRLIBS优势。在744~775 nm波长范围内,绘制了LIBS和PRLIBS的三维光谱强度图,并选定特征峰信号强度最为显著的KI 766.49 nm特征谱线作为研究对象展开分析。对比结果显示,PRLIBS与LIBS光谱随激发能量增加呈现出相同的变化趋势,这一现象表明运用偏振分辨技术对LIBS系统进行优化具备可行性。进一步分析了N2K1、N2K2、N2K3、N2K4样品在PRLIBS和LIBS信号中K元素光谱信号强度与激发能量的线性相关性,其中PRLIBS的决定系数R^(2)为0.99586、0.97951、0.99611和0.99357,高于LIBS的0.97016、0.94498、0.99153和0.98924。结果表明,PRLI BS技术通过格兰-汤普森棱镜的双折射作用,过滤掉偏振度较高的寻常光(o光),透射出偏振度较低的非常光(e光),有效降低了背景噪声对等离子体信号特征光谱峰的干扰,显著提高水稻土壤中K元素检测的稳定性。对比PRLIBS和LIBS信号强度分布特征图及相对标准偏差(RSD)值发现,PRLIBS系统在激发能量为35、55和75 mJ条件下,信号稳定性优于LIBS,表明检偏棱镜在低激发能量下具有较强的特征谱线分辨能力。比较激发能量35和55 mJ下的LIBS和PRLIBS系统定标曲线图拟合效果,PRLIBS的决定系数R^(2)分别为0.94482和0.95832,明显高于LIBS的0.15069和0.47395,进一步证实了PRLIBS可有效地增强特征信号的稳定性。建立PRLIBS定量分析模型,55 mJ激发条件的预测模型均方根误差(RMSE)优于35 mJ激发条件。PRLIBS技术显著提升了光谱信号的稳定性与准确度,特别是在较低激发能量下优势突出,为稻田土壤养分的快速检测提供了极具价值的参考依据。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 偏振分辨 水稻田土壤 钾元素 稳定性
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酸性矿山废水灌溉对稻田土壤铁碳的影响及微生物群落结构响应 被引量：2
8
作者 刘健 牛少勋 +5 位作者 黄恩惠 刘振聪 李晓飞 吴小莲 柯常栋 包艳萍 《中国环境科学》 北大核心 2025年第5期2654-2663,共10页
以广东大宝山矿区酸性矿山废水(AMD)长期灌溉的稻田土壤为研究对象进行铁形态及铁碳结合特征分析,结合高通量测序技术,揭示AMD灌溉铁输入对稻田土壤有机碳固定的影响及微生物群落结构响应.结果表明:(1)AMD灌溉导致稻田土壤酸化,铁硫元... 以广东大宝山矿区酸性矿山废水(AMD)长期灌溉的稻田土壤为研究对象进行铁形态及铁碳结合特征分析,结合高通量测序技术,揭示AMD灌溉铁输入对稻田土壤有机碳固定的影响及微生物群落结构响应.结果表明:(1)AMD灌溉导致稻田土壤酸化,铁硫元素及重金属在土壤中积累,土壤总有机碳(TOC)与总铁(TFe)、铁结合态有机碳(OCFe)呈极显著正相关.(2)AMD灌溉导致土壤微生物丰度和多样性降低,AMD污染土壤Geobacter相对丰度下降,形成了以耐酸的铁硫代谢菌Thiobacillus和Sulfurifustis等为主要优势属的微生物群落结构.(3)RDA分析表明影响稻田土壤微生物群落结构组成的主要环境因子为络合态铁(Fep)、TOC和TFe.研究显示,AMD灌溉引入的铁有利于稻田土壤有机碳的保存,同时AMD灌溉导致稻田土壤形成了与污染程度、铁碳形态及含量紧密相关联的微生物群落结构. 展开更多
关键词 稻田土壤 酸性矿山废水 微生物群落结构 活性铁 有机碳
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基于APCS-MLR的稻田土壤重金属污染评价及来源解析
9
作者 金明慧 唐明明 +2 位作者 刘娟 张济世 肖荣英 《江苏农业科学》 北大核心 2025年第11期241-247,共7页
为探究豫南稻田土壤重金属来源及污染状况,采集了信阳市周边5镇稻田土壤,利用绝对因子分析-多元线性回归(APCS-MLR)受体模型分析豫南稻田土壤8种重金属元素(As、Cd、Cu、Cr、Hg、Ni、Pb、Zn)的来源,利用2种重金属风险评价方法(地累积指... 为探究豫南稻田土壤重金属来源及污染状况,采集了信阳市周边5镇稻田土壤,利用绝对因子分析-多元线性回归(APCS-MLR)受体模型分析豫南稻田土壤8种重金属元素(As、Cd、Cu、Cr、Hg、Ni、Pb、Zn)的来源,利用2种重金属风险评价方法(地累积指数和潜在生态风险指数)对土壤进行生态风险评价。结果表明,稻田土壤重金属Cd、Cu、Hg、Zn的平均含量超过河南省土壤背景值,分别是土壤背景值的2.99、1.28、5.78、1.00倍;As和Hg的变异系数较大,分别为43.14%和89.80%,受人为活动影响较大;APCS-MLR受体模型结果表明,Cd、Cu、Pb、Zn的来源主要是交通与农业混合源,占比为59.8%、73.1%、39.9%、70.2%;自然源对As、Cr、Ni的贡献率最大,为34.9%、47.9%、62.1%。大气沉降与农业混合源对Hg的影响最大,达到56.0%;Cd地累积指数在0.03~0.62之间,总体处于轻度污染,Cd潜在生态危害指数在40~80之间的占到样品数的28.6%,在80~160之间的占样品数的70.2%,表明Cd处于中至强的生态危害。综上,豫南稻田土壤污染源是以交通与农业混合源、自然源和大气沉降与农业混合源为主,地累积指数及潜在生态风险评价表明Cd处于一定的风险水平,应采取相应措施,降低Cd的生态风险水平,减少对豫南地区水稻种植的影响。 展开更多
关键词 重金属 稻田土壤 APCS-MLR受体模型 来源分析 污染评价
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济宁市稻田土壤重金属污染评价
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作者 成冰 乔晓琳 吴银钗 《安徽农业科学》 2025年第18期48-51,181,共5页
[目的]分析稻田土壤重金属污染状况。[方法]采集济宁市稻田土壤样品,测定土壤样品的pH、Cd、Hg、As、Cr、Pb、Zn和Cu含量,对检测结果进行统计分析,采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法、地累积指数法和Hakanson潜在生态危害指... [目的]分析稻田土壤重金属污染状况。[方法]采集济宁市稻田土壤样品,测定土壤样品的pH、Cd、Hg、As、Cr、Pb、Zn和Cu含量,对检测结果进行统计分析,采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法、地累积指数法和Hakanson潜在生态危害指数法对土壤重金属污染状况进行评价。[结果]研究区农田土壤中Cd、Hg、As、Cr、Pb、Zn和Cu的平均含量分别为0.13、0.08、10.64、77.27、24.73、82.80、33.41 mg/kg;与该地区近20年来的土壤环境背景值相比,Cd、Hg、As、Cr、Pb、Zn和Cu表现出轻度积累特征;地累积指数评价显示,Cd、As、Hg、Pb、Cr、Cu表现出轻度—中等污染,2.8%样点中Zn为轻度—中等污染,其余样点中Zn为无污染;以土壤环境质量标准GB 15618—2018为参照,仅4个样点As含量稍高于风险筛选值,其单因子污染指数大于1,土壤污染程度为尚清洁,剩余样点As和所有样点Cd、Hg、Cr、Pb、Cu和Zn的单因子污染指数均小于1,为清洁;内梅罗综合污染指数显示,93.1%的样点土壤污染程度为清洁,其余样点为尚清洁;Hakanson潜在生态危害指数评价结果显示,所有样点中As、Pb、Cr、Cu和Zn表现为轻度生态危害,91.7%样点中Hg表现出中度、强度和很强生态危害,4.2%样点中Cd表现为中度生态危害,其余样点中的Hg和Cd为轻度生态危害,7种重金属综合表现为轻度、中度生态危害。[结论]研究区土壤重金属含量总体较低,环境质量良好。但受人类活动影响,部分元素呈现累积趋势,高毒性元素Cd和Hg存在中度、强度生态危害,As超标点位空间聚集。 展开更多
关键词 重金属 稻田土壤 污染指数 生态风险
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南方典型母质发育稻田土壤氨氧化细菌和古菌群落结构特征 被引量：2
11
作者 俎诗佩 彭德元 +3 位作者 王振华 刘毅 秦红灵 张俊忠 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期548-556,共9页
依托中国科学院桃源农业生态试验站水稻土易地置土长期定位试验,以广东英利(YL,发育于玄武岩风化物)、江西鹰潭(YT,发育于第四纪红黏土)和湖南桃源古市(TYG,发育于河流冲积物)3种母质发育稻田土壤为供试土壤,采用常规土壤农化分析方法测... 依托中国科学院桃源农业生态试验站水稻土易地置土长期定位试验,以广东英利(YL,发育于玄武岩风化物)、江西鹰潭(YT,发育于第四纪红黏土)和湖南桃源古市(TYG,发育于河流冲积物)3种母质发育稻田土壤为供试土壤,采用常规土壤农化分析方法测得3种土壤的理化性质、硝化速率,并结合实时荧光定量PCR技术和Illumina MiSeq测序技术,分析了土壤氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)种群丰度及群落结构的异同。结果表明:土壤硝化速率除分蘖期外,均表现为:YT>YL>TYG。YL与YT土壤中AOA数量占主导地位,AOA/AOB比值分别在0.72~3.05、0.98~1.52;TYG土壤中AOB数量占主导地位,AOA/AOB比值在0.21~0.75。群落组成方面,不同母质土壤间AOA、AOB群落结构差异显著,3种土壤AOA优势菌属各不相同,AOB优势菌属均为Nitrosospira。冗余分析表明,pH和可溶性有机碳是造成AOA、AOB群落结构差异的核心因子。综上,在环境背景均统一的前提下,不同母质发育稻田土壤理化性质之间依旧存在差异,这种差异影响着氨氧化微生物AOA、AOB的丰度以及群落结构。 展开更多
关键词 土壤母质 稻田土壤 氨氧化细菌 氨氧化古菌
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岩溶区与非岩溶区稻田土壤磷含量与碱性磷酸酶活性比较 被引量：4
12
作者 朱虹颖 靳振江 +3 位作者 张晓文 秦广法 陈伟坚 熊建华 《农业资源与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1083-1090,共8页
为探究稻田土壤磷含量与土壤磷酸酶之间的关系,本研究以桂林毛村岩溶区试验场中岩溶区和非岩溶区的稻田耕层土壤为研究对象,对土壤总磷、速效磷、无机磷组分和碱性磷酸酶活性进行研究。结果表明:岩溶区总磷含量缺乏,速效磷含量丰富,无... 为探究稻田土壤磷含量与土壤磷酸酶之间的关系,本研究以桂林毛村岩溶区试验场中岩溶区和非岩溶区的稻田耕层土壤为研究对象,对土壤总磷、速效磷、无机磷组分和碱性磷酸酶活性进行研究。结果表明:岩溶区总磷含量缺乏,速效磷含量丰富,无机磷组分主要为Fe-P、Ca8-P和Ca10-P,碱性磷酸酶活性为0.76~1.27 mg∙kg^(-1);非岩溶区总磷含量极缺,速效磷含量中上,无机磷组分主要为Fe-P、Ca10-P和Al-P,碱性磷酸酶活性为0.06~0.35 mg∙kg^(-1);岩溶区土壤总磷和速效磷的含量与碱性磷酸酶活性显著高于非岩溶区。相关性分析表明:岩溶区和非岩溶区的碱性磷酸酶活性均与速效磷含量呈极显著负相关;在岩溶区,Fe-P含量与碱性磷酸酶活性呈显著正相关;而在非岩溶区,总磷、Ca8-P和Al-P含量均与碱性磷酸酶活性呈极显著负相关。研究表明,速效磷和无机磷组分可能是引起岩溶区和非岩溶区土壤碱性磷酸酶活性差异的重要因素。 展开更多
关键词 岩溶区 非岩溶区 碱性磷酸酶 磷组分 稻田土壤
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不同修复措施对镉污染稻田土壤理化性质及酶活性的影响 被引量：1
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作者 段亦鹏 汤爱萍 +4 位作者 吴永明 李亮 李娅 邓觅 刘亚军 《云南农业大学学报(自然科学版)》 CSCD 北大核心 2024年第6期160-168,共9页
【目的】评估不同修复措施对镉污染稻田的钝化修复效果及其对土壤环境质量的影响。【方法】采用田间大棚原位钝化修复试验,分析土壤调酸(soil acidity regulation,AR)以及施用铁肥(iron fertilizer,IFe)、功能复合菌肥(functional compo... 【目的】评估不同修复措施对镉污染稻田的钝化修复效果及其对土壤环境质量的影响。【方法】采用田间大棚原位钝化修复试验,分析土壤调酸(soil acidity regulation,AR)以及施用铁肥(iron fertilizer,IFe)、功能复合菌肥(functional composite microbial fertilizer,MF1)和商业复合菌肥(commercial composite microbial fertilizer,MF2)4种修复措施对水稻镉吸收、土壤理化性质、微生物生物量碳以及酶活性的影响。【结果】(1)不同修复措施均可显著降低稻谷中的镉含量(降幅均大于26.01%);与对照组相比,AR和IFe处理的土壤有效态镉含量分别降低了25.13%和15.99%;(2)AR处理对土壤理化性质的影响较大,可显著提高土壤pH以及有机碳和全磷的含量;此外,所有修复处理均可降低土壤铵态氮和硝态氮的含量;(3)与对照组相比,仅AR处理可显著降低微生物生物量碳;AR、IFe和MF2处理均可显著降低β-葡萄糖苷酶和硝酸还原酶的活性,IFe处理还可显著降低酸性磷酸酶的活性,而MF1处理可显著增强多酚氧化酶和硝酸还原酶的活性。【结论】不同镉污染修复措施对土壤环境的影响存在差异,其中,功能复合菌肥对土壤环境最为友好。 展开更多
关键词 镉污染修复 稻田土壤 土壤理化性质 土壤酶活性
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Fe对稻田土壤重金属迁移转化影响机制及研究进展 被引量：1
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作者 李杉杉 张荣 +5 位作者 费杨 梁家辉 杨兵 王萌 师华定 陈世宝 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期103-110,共8页
我国是全球最大的水稻生产国和消费国,部分地区稻田土壤重金属污染严重,威胁粮食安全和人体健康。目前稻田土壤重金属复合污染是我国土壤污染治理的重点和难点。Fe在地壳中分布广泛,居元素分布序列的第四位,是土壤中的高活性元素,参与... 我国是全球最大的水稻生产国和消费国,部分地区稻田土壤重金属污染严重,威胁粮食安全和人体健康。目前稻田土壤重金属复合污染是我国土壤污染治理的重点和难点。Fe在地壳中分布广泛,居元素分布序列的第四位,是土壤中的高活性元素,参与多种重金属的地球化学过程。文章针对Fe氧化物对重金属的作用机制、土壤中Fe的生物化学过程、稻田系统中Fe对重金属吸收转运的影响,以及Fe相关材料在重金属污染土壤修复中的应用等方面进行总结。结果显示:(1)土壤中Fe氧化物主要通过吸附/络合/沉淀作用固定重金属,或通过氧化还原作用降低重金属的毒性和有效性;(2)土壤环境的变化容易引起Fe氧化物的还原溶解/氧化沉淀,以及微生物介导的Fe(III)还原和Fe(II)氧化等过程;(3)稻田环境变化关系到土壤中Fe氧化物的形态转化、水稻根表铁膜的形成与成矿过程、水稻对Fe的吸收转运等,从而影响重金属在土壤水稻中的运移;(4)Fe相关材料对土壤单一重金属污染修复效率高,但尚未在重金属复合污染土壤修复中大面积应用。同时,对我国当前Fe相关材料在稻田重金属复合污染修复应用中存在的问题进行思考,对今后的研究方向进行展望,以期为稻田重金属复合污染修复的推广应用提供参考与借鉴。 展开更多
关键词 稻田土壤 重金属复合污染 FE 土壤修复
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铜-硫共存对稻田土壤CH_(4)和N_(2)O排放的影响及其机制 被引量：1
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作者 冯廉洁 龚叶莎 +1 位作者 丁敏 蒋静艳 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期3030-3039,共10页
为探究酸性稻田土壤中铜(Cu)和硫(S)共存对温室气体排放的影响,本研究模拟土壤淹水环境开展室内培养实验,以尿素为氮源分别设置CK、CuCl_(2)和CuSO_(4)(5,50,100mgCu/kg)、KCl和K_(2)SO_(4)(阴离子浓度分别与6种Cu处理一致)13种处理,考... 为探究酸性稻田土壤中铜(Cu)和硫(S)共存对温室气体排放的影响,本研究模拟土壤淹水环境开展室内培养实验,以尿素为氮源分别设置CK、CuCl_(2)和CuSO_(4)(5,50,100mgCu/kg)、KCl和K_(2)SO_(4)(阴离子浓度分别与6种Cu处理一致)13种处理,考虑重金属在土壤中充分老化,共培养128d.结果表明:在长期淹水条件下,酸性土壤显著促进铜硫处理中有效Cu和易溶S释放(<0.05),释放量与初始Cu^(2+)和SO_(4)2-添加量成正比,Cu-S共存降低了彼此有效性.与CK相比,CH_(4)和N_(2)O排放在5mg/kg Cu处理、不同浓度KCl和K_(2)SO_(4)处理中均降低,降幅分别为19.4%~56.2%和36.1%~84.5%;在50和100mg/kg Cu处理下显著升高且与Cu浓度成正比(<0.05),增幅分别为28.9%~615.2%和97.5%~337.4%.与KCl处理相比,N_(2)O排放在中、高浓度K_(2)SO_(4)处理中显著降低(<0.05),分别减少74.1%和69.6%,CH_(4)排放未受影响(>0.05).与CuCl_(2)处理相比,CH_(4)和N_(2)O排放在中、高浓度CuSO_(4)处理中显著降低(<0.05),分别减少46.0%、66.0%和17.7%、37.3%.Cu-S作用机制表现为:与Cu单一处理相比,Cu-S共存在CH_(4)排放过程中通过降低产甲烷古菌功能基因(mcrA)和产甲烷细菌功能基因(16S rRNA-CH_(4))丰度减少CH_(4)产生;在N_(2)O排放过程中于培养前期(0~35d)增加氨单加氧酶功能基因(AOB amoA)丰度促进硝化过程N_(2)O产生,培养后期(35~128d)提高氧化亚氮还原酶功能基因(nosZ)丰度促进N_(2)O还原减少了N_(2)O排放.本研究表明变价阴离子可显著影响重金属阳离子参与的温室气体产生的微生物过程,该交互过程的研究对正确评价重金属污染背景下的农田土壤温室气体排放具有重要意义. 展开更多
关键词 稻田土壤 温室气体排放 CU SO_(4)^(2-) 浓度效应
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磷肥用量对红壤区稻田土壤磷酸酶活性及解磷菌分布的影响 被引量：4
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作者 黎颖惠 邢肖毅 +4 位作者 仇旭 许仕荣 倪绯 赵炼 杨贤均 《山东农业科学》 北大核心 2024年第2期111-117,共7页
为明确施用磷肥对土壤磷活化的影响及微生物驱动机制,以为红壤区磷肥管理和高效利用提供理论依据,本试验以红壤区稻田土为供试材料,采用室内培养法,施入磷酸二氢钾,设置磷素水平分别为20 (P20)、50 (P50)、80 mg/kg (P80),25℃下培养一... 为明确施用磷肥对土壤磷活化的影响及微生物驱动机制,以为红壤区磷肥管理和高效利用提供理论依据,本试验以红壤区稻田土为供试材料,采用室内培养法,施入磷酸二氢钾,设置磷素水平分别为20 (P20)、50 (P50)、80 mg/kg (P80),25℃下培养一周,研究不同磷肥用量对稻田土壤有效磷含量、磷酸酶活性及解磷菌分布的影响。结果表明,土壤磷有效性指数(土壤有效磷增加量占施磷量的百分比)随施磷量的增加而升高。磷素施用量为20、50、80 mg/kg时,土壤有效磷含量分别提升4.53、12.65、25.69 mg/kg,土壤磷有效性指数分别为22.65%、25.30%和32.11%。土壤酸性磷酸酶活性高于中性磷酸酶和碱性磷酸酶,且酸性磷酸酶对磷肥的响应更强烈,P50处理土壤磷酸酶活性最高,其次是P20处理,P80处理最低。phoD高通量测序结果表明,施用磷肥显著降低土壤中含phoD基因解磷菌的α多样性,影响解磷菌的群落组成,P50处理的OTU769(未知类群)相对丰度高达约30%,可能促进了磷酸酶活性及有效磷含量的增加。P80处理的OTU1036和OTU975(假单胞杆菌)总相对丰度约50%,二者可能更多通过分泌有机酸溶解无机磷以增加有效磷含量。较高的磷肥施用量提高了有效磷供给效率,磷酸酶活性的增加可能是中等磷肥用量处理下有效磷增加的重要原因之一,而高磷肥用量处理下假单胞杆菌对无机磷的溶解可能起更重要的作用。 展开更多
关键词 磷肥 磷活化 稻田土壤 有效磷 磷酸酶 phoD 解磷菌
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一年施与两年连施生物炭对稻田土壤磷素稳定性及有效性的影响 被引量：1
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作者 高博涵 马长林 王艳玲 《生态与农村环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1337-1347,共11页
以酸性水稻土为研究对象,通过水稻盆栽试验,分析了在不施加生物炭(CK)、只施加一年生物炭(B1)和连续两年施加生物炭(B2)处理下,不同生育期稻田土壤全磷(TP)、活性磷(P_(SOL)、P_(M3))、中稳态磷(Pi_(OH)、Po_(OH)、P_(HCl))、高稳态磷(P... 以酸性水稻土为研究对象,通过水稻盆栽试验,分析了在不施加生物炭(CK)、只施加一年生物炭(B1)和连续两年施加生物炭(B2)处理下,不同生育期稻田土壤全磷(TP)、活性磷(P_(SOL)、P_(M3))、中稳态磷(Pi_(OH)、Po_(OH)、P_(HCl))、高稳态磷(P_(CL)、P_(OCL))含量及占比的动态变化差异,讨论了稻田土壤遗存磷指数(LGC)、磷饱和度(DPS)、磷吸附容量(SOR)对生物炭添加施用的响应特征。结果表明,与CK相比,B1处理的土壤活性磷含量在分蘖期显著降低、成熟期显著增加,中稳态磷含量在分蘖期显著增加,高稳态磷含量各时期均无显著变化。B2土壤活性磷含量在抽穗期和成熟期均显著增加,中稳态磷含量在分蘖期和成熟期显著增加,高稳态磷含量无显著变化,但占比在抽穗期与成熟期分别显著降低18.8%和27.8%。B1和B2处理LGC和DPS均显著增加,且B1处理土壤SOR在抽穗期显著增加。因此,生物炭添加显著增加了稻田土壤活性磷和中稳态磷的含量与占比,降低了植物利用率较低的高稳态磷的占比,说明生物炭施加增加了稻田土壤遗存磷和生物有效磷含量。研究结果明确了稻秆生物炭施用后稻田土壤磷的稳定性及有效性的变化特征,为稻田土壤磷素管理提供了合理化建议。 展开更多
关键词 生物炭 稻田土壤 磷组分 磷流失风险
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不同有机肥替代20%化肥氮的稻田土壤有机氮组分积累特征 被引量：1
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作者 刘华 彭复细 +5 位作者 陈俊 林娇 周玉安 Nader Saad 张振华 夏银行 《湖南农业科学》 2024年第8期29-35,共7页
为了探明不同有机肥等比例替代化肥下土壤有机氮各组分积累特征,依托长期施肥定位试验,以不施氮肥(CK)和施用化肥氮(NPK)为对照,检测分析了猪粪(PM)、商品有机肥(OM)和早稻紫云英+晚稻水稻秸秆(RMS)替代20%化肥氮处理下土壤有机氮组分... 为了探明不同有机肥等比例替代化肥下土壤有机氮各组分积累特征,依托长期施肥定位试验,以不施氮肥(CK)和施用化肥氮(NPK)为对照,检测分析了猪粪(PM)、商品有机肥(OM)和早稻紫云英+晚稻水稻秸秆(RMS)替代20%化肥氮处理下土壤有机氮组分含量及其占全氮的比例。结果表明:全氮和有机氮组分含量在NPK和CK处理之间差异不明显;与NPK处理相比,有机肥替代化肥各处理的土壤全氮含量提高了5.2%~8.5%,尤其是PM处理;且3种有机肥替代化肥的酸解氨基酸氮、酸解铵态氮和酸解氨基糖氮的含量分别显著提高了11.0%~18.8%、10.8%~18.5%和16.7%~31.1%,其占全氮比例分别提高了4.4%~11.1%、2.1%~12.6%和7.5%~24.5%,增加了土壤速效氮含量,尤其是RMS处理;其原因可能是有机肥替代化肥不同程度地增加了微生物生物量碳氮,增强了氮转化相关酶活性,促进了难分解有机氮组分向易分解有机氮组分的转化。综上,有机肥等比例替代化肥均能有效提高土壤氮素积累和供应,其中猪粪更有利于氮素积累,秸秆更有利于增强氮素供应潜力。 展开更多
关键词 等比例替代 有机氮组分 微生物生物量 酶活性 稻田土壤
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泥鳅扰动对稻田土壤孔隙水中砷的影响
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作者 把德功 周一敏 +3 位作者 吴家萌 付一强 李冰玉 雷鸣 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1993-2001,共9页
为探究不同养殖密度(低密度、中密度、高密度)泥鳅扰动对土壤孔隙水中砷(As)含量的影响,采集湖南浏阳稻田表层土,以泥鳅为扰动生物,对泥鳅扰动土壤孔隙水中As含量变化进行研究,为进一步开展土壤-水环境中As循环研究提供基础数据。结果表... 为探究不同养殖密度(低密度、中密度、高密度)泥鳅扰动对土壤孔隙水中砷(As)含量的影响,采集湖南浏阳稻田表层土,以泥鳅为扰动生物,对泥鳅扰动土壤孔隙水中As含量变化进行研究,为进一步开展土壤-水环境中As循环研究提供基础数据。结果表明:泥鳅扰动后,土壤pH随时间先升高后降低,扩散层变宽,并逐渐向深层土壤扩散,泥鳅组土壤pH表现为:中密度组>低密度组>高密度组,低密度组和中密度组土壤溶解氧(DO)显著高于对照组和高密度组(P<0.05),中密度组土壤DO略高于低密度组,推测中密度组的扰动能力较其他密度组强;土壤-水界面pH和DO梯度变化明显,低密度组和中密度组土壤-水界面DO变化梯度较高密度组大,分层现象明显,各处理土壤体系DO表现为:土壤上覆水>土壤-水界面>土壤;泥鳅扰动促进了As由土壤向土壤上覆水迁移释放,显著增加了土壤上覆水As含量,其中低密度组促进效果较中密度组和高密度组显著;各处理土壤孔隙水As含量随时间逐渐减小(淹水期除外),从土壤深处向土壤-水界面迁移,总体呈现为土壤表层小于深层,泥鳅扰动能显著减少土壤孔隙水As含量,尤其对低密度组和中密度组土壤孔隙水As含量减少具有一定促进作用,同时也促进了土壤中As向土壤-水界面迁移释放;第7天时,泥鳅组土壤孔隙水As含量变化最显著,贯穿于整个土壤深度,低密度组As含量显著小于中密度组和高密度组,说明低密度组促进效果较中密度组和高密度组显著,这与土壤上覆水结果一致。研究表明,泥鳅扰动显著减少了土壤孔隙水As含量,其中低密度组和中密度组对不同深度土壤孔隙水As含量减少具有一定的促进作用,同时也促进了土壤中As向土壤-水界面迁移释放。 展开更多
关键词 泥鳅 平面光极 稻田土壤 pH传感膜 DO传感膜 As
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干湿变化调控稻田土壤活性细菌群落与潜在功能
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作者 丁晨晓 刘耀威 +6 位作者 刘亥扬 叶鑫喆 陈雅雯 叶静 邸洪杰 徐建明 李勇 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1421-1431,共11页
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... 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。 展开更多
关键词 干湿变化 稻田土壤 活性细菌 多样性 群落构建 功能预测
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