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基于保护性农业的土壤固碳过程研究进展 被引量：24
1
作者 徐英德 《中国生态农业学报（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期658-670,共13页
土壤有机碳(SOC)的固定是缓解全球气候变化和维持农田生态系统生产力的重要驱动力,阐明SOC的累积与稳定机制及其驱动因素有助于合理调控土壤碳汇潜力。此外,在全球生态环境退化和巨大粮食安全压力的挑战下,寻求可持续的农田管理方式成... 土壤有机碳(SOC)的固定是缓解全球气候变化和维持农田生态系统生产力的重要驱动力,阐明SOC的累积与稳定机制及其驱动因素有助于合理调控土壤碳汇潜力。此外,在全球生态环境退化和巨大粮食安全压力的挑战下,寻求可持续的农田管理方式成为迫切需要解决的任务。保护性农业对土壤固碳有着重要影响,且有助于实现粮食生产与生态效益的双赢。但鉴于土壤系统和功能的复杂性,尚未形成保护性农业措施调控下土壤碳库形成的系统理论。以此为背景,本文介绍并讨论了SOC不同的固定途径及其稳定机理,探讨了传统农作措施下SOC的损失情况,概述了保护性农业的内涵与主要组成,综述了保护性农业措施对SOC固定的影响,并深入剖析了保护性农业措施调控下的土壤固碳机理。在现有研究基础上,应通过现代有机碳分组、分离技术和生物标识物技术,明确保护性农业介导下SOC固定的微生物—团聚体—矿物协同作用机制,并关注深层土壤固碳过程;此外,建立保护性农业长效研究体系有助于明确保护性农业措施调控下的土壤固碳潜力与实质;最终,应构建基于农田实践的SOC管理框架,帮助土地管理者和农户制定科学合理的可持续土地利用战略。 展开更多
关键词 保护性农业 土壤有机碳 碳固定 微生物 有机碳稳定性
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镁营养缓解植物铝毒机制的研究进展
2
作者 刘欢 马明珠 +5 位作者 黄翯 Shaikh Amjad-salam 白蕊 杨云洪 刘轶飞 韩晓日 《植物营养与肥料学报》 北大核心 2025年第4期810-818,共9页
世界耕地面积的40%以上为酸性土壤,铝(Al)毒害是酸性土壤中限制植物生长和产量的主要障碍因子之一。镁(Mg)是植物的必需营养元素,是植物细胞内含量最丰富的游离二价金属元素,可通过多种途径参与植物非生物逆境的抗性调控过程。Mg^(2+)和... 世界耕地面积的40%以上为酸性土壤,铝(Al)毒害是酸性土壤中限制植物生长和产量的主要障碍因子之一。镁(Mg)是植物的必需营养元素,是植物细胞内含量最丰富的游离二价金属元素,可通过多种途径参与植物非生物逆境的抗性调控过程。Mg^(2+)和Al^(3+)的水化半径相似,这两种离子竞争结合植物离子转运体和其他重要的生物分子。本文基于中国知网(CNKI)和Web of Science核心数据库,共检索到79篇1989—2024年发表的植物镁铝互作研究文献。分析结果表明,外源镁可以有效减轻酸性土壤中的植物铝毒害,其作用机制包括:1)Mg^(2+)与Al^(3+)有效竞争植物质膜上的结合位点;2)有效增加植物有机酸分泌;3)上调铝诱导的镁转运蛋白基因表达,增强对镁的吸收,提高耐铝性;4)显著增强质膜H+-ATPase促进有机酸的分泌;5)增强抗氧化酶活性,减少ROS的产生,降低铝诱导的氧化应激风险;6)提高光合作用和碳氮代谢相关酶活性,缓解铝胁迫导致的光合障碍和源库失衡。除此之外,镁还在植物基本的细胞代谢过程中发挥关键作用,如维持质膜和液泡质体中的质子泵活性,影响一氧化氮生物合成酶活性和相关基因表达,显著提升高铝毒农田土壤中植物产量和品质。有趣的是,在水稻、小麦等单子叶植物中,毫摩尔浓度的Mg^(2+)主要通过降低Al^(3+)在细胞壁和质膜结合位点的饱和活性来减轻土壤铝的毒性。在大豆(Glycine max)、赤小豆(Vigna umbellata)、蚕豆(Vicia faba)等双子叶豆科植物中,微摩尔浓度的Mg^(2+)可以增强有机配体的生物合成,缓解土壤铝毒害。未来的研究工作应着重从以下3个方向展开:一是整合基因组学、转录组学和蛋白质组学等多组学技术,深入解析镁和铝胁迫响应下的基因表达谱及蛋白质组变化,全面揭示镁与铝胁迫互作的分子调控网络,为培育耐铝毒害作物提供理论依据;二是探究外源镁素营养(如镁素肥料)对酸性铝毒障碍土壤中有益微生物群落组装过程及机制的影响;三是开发基于镁基的土壤调理剂以及耐铝作物育种策略,以增强作物对铝毒的耐受性。 展开更多
关键词 铝 镁铝交互 镁转运蛋白 H^(+)-ATP酶 抗氧化酶 碳氮代谢
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土壤团聚体的形成和稳定机制:研究进展与展望 被引量：122
3
作者 刘亚龙 王萍 汪景宽 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期627-643,共17页
土壤团聚体是土壤的重要组成部分、土壤结构的基本单元,对土壤生态功能(如碳固存和养分保持等)的维持至关重要。团聚体的形成和稳定主要是通过土壤中矿物、有机质和生物间复杂的相互作用实现的,但其作用机制尚缺乏系统总结。回顾了一个... 土壤团聚体是土壤的重要组成部分、土壤结构的基本单元,对土壤生态功能(如碳固存和养分保持等)的维持至关重要。团聚体的形成和稳定主要是通过土壤中矿物、有机质和生物间复杂的相互作用实现的,但其作用机制尚缺乏系统总结。回顾了一个世纪以来有关土壤团聚体的研究历程,梳理了土壤团聚体关键理论提出的历史节点,包括重要的发现和理论观点、主要的理论模型和评价土壤团聚体结构和稳定性的指标等,比较了团聚体的筛分方法及粒级划分依据,分别阐述了团聚体基本结构单元(矿物、有机质和生物及其衍生物)的作用机理,以及微团聚体和大团聚体形成和稳定机制。通过总结发现,尽管目前对影响团聚体形成和稳定的因素及其作用机制有较深入的探讨,但鲜有从稻田及滨水土壤系统的角度探讨pH和氧化还原变化过程对团聚体形成和稳定的影响机制。最后对土壤团聚体研究领域未来的发展进行展望,以期为土壤资源的可持续利用提供理论参考。 展开更多
关键词 土壤团聚体 土壤结构 有机矿物复合体 形成和稳定机制 土壤功能
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13C富集玉米根、茎、叶添加对长期不施肥和施肥处理棕壤土壤呼吸的影响及其激发效应 被引量：5
4
作者 于雅茜 裴久渤 +2 位作者 刘维 王萌萌 尹思佳 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1077-1087,共11页
玉米根、茎、叶残体因含碳化学组分差异,还田后对不同肥力土壤呼吸及激发效应的影响存在差异性,为探究这种影响的田间差异性,采用13C标记玉米秸秆示踪方法,在沈阳农业大学棕壤长期定位试验站进行540 d田间培养试验,共设置8个处理:低肥土... 玉米根、茎、叶残体因含碳化学组分差异,还田后对不同肥力土壤呼吸及激发效应的影响存在差异性,为探究这种影响的田间差异性,采用13C标记玉米秸秆示踪方法,在沈阳农业大学棕壤长期定位试验站进行540 d田间培养试验,共设置8个处理:低肥土壤(LF+CK)、低肥土壤+根(LF+R)、低肥土壤+茎(LF+S)、低肥土壤+叶(LF+L)、高肥土壤(HF+CK)、高肥土壤+根(HF+R)、高肥土壤+茎(HF+S)、高肥土壤+叶(HF+L)。结果显示:(1)培养期内,土壤呼吸通量、秸秆碳对土壤CO_(2)-C排放的贡献率均呈下降趋势;(2)与不添加秸秆土壤相比,低肥土壤添加根、茎、叶处理的土壤CO_(2)-C排放累积量分别增加134%、126%和95%,高肥土壤分别增加157%、189%和96%;(3)根、茎在高肥土壤中对土壤CO_(2)-C排放的贡献显著大于叶,在低肥土壤中并无差异;(4)秸秆不同部位还田均会引起高低肥土壤的正激发效应,其中添加根、茎的激发效应显著强于叶,而秸秆不同部位对两种肥力水平土壤的激发效应均无显著影响。综上,秸秆不同部位还田对土壤呼吸的CO_(2)累积排放量影响显著;玉米叶较玉米根、茎容易分解,但由于土壤自身养分差异,玉米叶还田初期在低肥土壤分解速率高于根、茎,而在高肥土壤小于根、茎。因此细化秸秆还田对农田土壤呼吸有重要意义,未来在秸秆还田研究中应考虑秸秆不同部位和土壤肥力间的交互影响。 展开更多
关键词 农田土壤呼吸 土壤有机碳 玉米不同部位秸秆还田 稳定碳同位素示踪 激发效应
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球囊霉素在土壤团聚体中的分布特征及影响因素的Meta分析 被引量：6
5
作者 王国禧 王萍 +1 位作者 刘亚龙 汪景宽 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1147-1155,共9页
为充分认识球囊霉素在维持土壤有机碳平衡和土壤团聚体稳定性中的重要作用,建立改善土壤结构和提升土壤质量的管理策略,通过收集整理近些年来已发表的19篇文献中的332组数据,定量分析球囊霉素在不同粒径土壤团聚体中的分布特征,系统解... 为充分认识球囊霉素在维持土壤有机碳平衡和土壤团聚体稳定性中的重要作用,建立改善土壤结构和提升土壤质量的管理策略,通过收集整理近些年来已发表的19篇文献中的332组数据,定量分析球囊霉素在不同粒径土壤团聚体中的分布特征,系统解析其影响因素,并比较了不同土地利用方式下球囊霉素在土壤团聚体中的分配差异。结果表明:无论总球囊霉素还是易提取球囊霉素,在大团聚体(>2000μm)和小团聚体(2000~250μm)中的质量百分比(分别约占30%)均显著高于微团聚体(250~53μm)和黏粉粒级微团聚体(<53μm)(分别约占15%)。易提取球囊霉素占总球囊霉素的比例在粉黏粒级微团聚体(<53μm)中更低,约为20%,其他粒径均在30%以上。球囊霉素中碳占土壤有机碳的比例在各团聚体中无显著差异,不同粒径团聚体中易提取球囊霉素约占有机碳的2%左右,而总球囊霉素约占有机碳的8%左右。大于250μm团聚体中球囊霉素随温度和降水的增加而增加,而随着pH的升高而降低。在小于250μm团聚体中未发现显著相关性,但发现球囊霉素随土壤有机碳增加而增加,呈显著正相关。通过比较不同利用方式的土壤,本研究还发现林地土壤各粒径团聚体中的球囊霉素均不低于耕地和草地土壤,说明林地土壤较其他类型土壤更有利于球囊霉素的积累。 展开更多
关键词 土壤团聚体 土壤蛋白 球囊霉素 丛枝菌根真菌 土壤有机碳
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外源钙缓解花生亚低磷光合障碍的机制 被引量：1
6
作者 孙志宇 刘欣悦 +6 位作者 张思威 马明珠 白蕊 刘欢 易伯涛 韩晓日 刘轶飞 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1055-1066,共12页
【目的】亚低磷胁迫是制约我国花生优质高产的一个重要因素,而外源钙可有效改善中低产田花生的生长发育和产量。为此,研究了外源钙缓解花生亚低磷光合障碍的机制。【方法】以我国东北花生主栽品种之一‘辽宁白沙’为试验材料,以Hoaglan... 【目的】亚低磷胁迫是制约我国花生优质高产的一个重要因素,而外源钙可有效改善中低产田花生的生长发育和产量。为此,研究了外源钙缓解花生亚低磷光合障碍的机制。【方法】以我国东北花生主栽品种之一‘辽宁白沙’为试验材料,以Hoagland营养液为基础,在人工气候室内进行了砂培试验。花生幼苗催芽两周后进行处理,共设4个处理:1) CK,正常磷营养液(P 1 mmol/L)+喷清水对照;2)–P,亚低磷胁迫(P 0.5mmol/L)+喷清水;3)–P+Ca,亚低磷胁迫+叶面喷施CaCl_(2) 15 mmol/L;4)–P+TFP,亚低磷胁迫+钙调蛋白CaM抑制剂—三氟啦嗪(trifluoperazine,TFP)。处理后第9天,测定花生功能叶片气体交换、光系统活性;第10天,取样分析幼苗生长状况和类囊体膜完整性。【结果】亚低磷胁迫显著降低了花生的干物质积累、总叶面积和相对叶绿素含量,降低了花生叶片净光合速率P n、蒸腾速率Tr和气孔导度Gs;亚低磷胁迫显著降低了花生叶片PSⅡ实际量子产量Y(Ⅱ)、PSⅠ实际量子产量Y(Ⅰ)。与–P处理相比,–P+Ca处理显著提升了花生植株干物质积累和总叶面积,分别提高了26.7%和31.9%;改善了花生叶片的光合作用水平,显著提高了叶片净光合速率和气孔导度;外源钙提高了Y(Ⅰ)、Y(Ⅱ),明显缓解了亚低磷诱导的花生叶片Y(Ⅰ)和Y(Ⅱ)下降,提升了PQ库大小和环式电子传递,显著提高了类囊体ATP合酶活性,降低了类囊体的?pH,缓解了类囊体腔酸化。与–P处理相比,–P+TFP处理加剧了花生类囊体膜的损伤,并进一步降低了环式电子传递速率和ATP合酶活性。【结论】亚低磷胁迫显著限制花生的生长发育,降低了ATP合酶活性,造成了花生光抑制。外源钙能有效缓解亚低磷胁迫诱导的花生植株干物质积累、叶面积和相对叶绿素含量下降,并缓解亚低磷胁迫对光系统Ⅰ和光系统Ⅱ的抑制,而花生钙调蛋白(Ca^(2+)-modulin)作为钙离子(Ca^(2+))的受体,在外源钙缓解花生亚低磷光合障碍的营养信号转导中起到重要作用。 展开更多
关键词 外源钙 花生 亚低磷胁迫 光合电子传递 光抑制
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