• 2020年第52卷第2期文章目次
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    • >专论与综述
    • 噬菌体疗法在土壤环境系统中靶向灭活致病细菌的研究进展

      2020, 52(2):213-222. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2020.02.001

      摘要 (843) HTML (1775) PDF 555.86 K (3450) 评论 (0) 收藏

      摘要:由致病细菌导致的新型生物污染土壤问题,已给人体健康和生态环境造成了较严重的安全隐患,开展针对性的风险管控和修复技术研究十分必要。噬菌体疗法作为一种可以高效靶向追踪灭活土壤体系中致病细菌的有效手段,越来越受到关注。本文将从噬菌体疗法定义的内涵及外延、噬菌体疗法在土壤系统中灭活致病细菌的应用及对土壤生态功能影响的角度,综述近年来国内外关于噬菌体疗法在土壤环境系统中靶向灭活致病细菌的研究进展,并提出现有研究不足及未来发展趋势,以期为噬菌体疗法在我国致病细菌污染土壤的治理应用提供科学参考和理论依据。

    • 强还原土壤灭菌研究进展

      2020, 52(2):223-233. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2020.02.002

      摘要 (801) HTML (1612) PDF 524.35 K (2914) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着经济和技术的快速发展,以高投入高产出、高频种植等为特点的集约化种植已成为我国重要的农业生产模式。伴随集约化种植程度不断提高,作物土传病害频发,且易发生酸化、次生盐渍化、土壤板结等土地退化现象,往往造成作物连作障碍。强还原土壤灭菌方法(reductive soil disinfestation,RSD)作为一种环境友好型方法,兼具杀灭土传病原菌和改善土壤理化性质、易操作和处理时间短等特点,已成功用于作物连作障碍的防治。本文根据不同作物类型及不同土传病原菌,归纳总结了RSD处理过程所采取的有机物质类型、施用量、温度条件、淹水覆膜状况及灭菌效果。

    • 土壤中砷的来源及迁移释放影响因素研究进展

      2020, 52(2):234-246. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2020.02.003

      摘要 (1184) HTML (7265) PDF 679.11 K (5550) 评论 (0) 收藏

      摘要:砷是一种高致癌风险的类金属,自然环境中高砷(As)含量可对人类和生态系统构成直接的健康威胁。研究自然环境中砷的来源、存在形式及影响因素有助于进一步理解环境中砷的迁移转化规律,降低人体摄入砷的风险。对文献的分析表明,铁锰氧化物矿物的还原性溶解、黄铁矿及其他硫化物矿物的氧化溶解、铝氢氧化物表面的砷还原、有机质抑制砷吸附以及Eh降低和pH升高是造成砷向环境迁移的主要原因。本文综述了环境中砷的来源及其向环境迁移的多种影响因素,分析了这些因素与砷之间的作用机制,以期为加强砷污染治理提供科学依据。

    • 激光衍射法测定土壤粒径分布的研究进展

      2020, 52(2):247-253. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2020.02.004

      摘要 (961) HTML (2678) PDF 554.79 K (3176) 评论 (0) 收藏

      摘要:常见的土壤粒径分布测试手段有筛分法、沉降法(包括吸管法和密度计法)、激光衍射法等。近年来,由于激光衍射法分析土壤粒径分布具有操作简单、效率高、测试样品用量小、适合批量样品测定的特点,其在土壤粒径分布的测定中得到越来越广泛的应用。本文介绍了激光衍射法测定土壤粒径分布的基本原理和分析方法,综述了该技术在测定土壤粒径分析方面的国内外研究进展,重点分析了激光衍射法测定土壤粒径分布的影响因素,并对激光衍射法测定土壤粒径分布的应用前景进行了展望。研究表明,激光衍射法通过转换方程可以获得精确的结果。在保证足够大的样本量,土壤样本包含多种质地类型,且完善的前处理条件下,可以建立稳定的、适用于大范围预测的模型。激光衍射法测定土壤粒径分布虽然受到一些因素的影响,例如前处理方法、仪器设置以及样品用量等,但是激光粒度仪为粒度测定提供了高效快速的技术手段,为精准农业和数字农业的发展提供了先进的技术支撑。

    • >研究报告
    • 淹水条件下硝态氮和铵态氮配施对水稻生长与土壤养分影响

      2020, 52(2):254-261. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2020.02.005

      摘要 (975) HTML (1832) PDF 779.72 K (2115) 评论 (0) 收藏

      摘要:为系统研究硝态氮、铵态氮及二者不同配施比例对土壤养分供应与水稻生长情况的影响,通过田间小区试验,在相同施氮量条件下,研究了单施硝态氮(N),单施铵态氮(A),硝态氮、铵态氮按1:3(N1A3)、2:2(N2A2)、3:1(N3A1)比例配施对水稻产量、田间养分和氮素利用率的影响,并与农民习惯性施肥方式(U)作比较。研究结果表明:整个生育期内铵态氮对水稻的生长都起着主要作用,铵态氮通过提高水稻氮素利用率和促进水稻有效分蘖的方式提高了水稻产量。随着铵态氮的配施比例由25% 提高到75%,水稻的产量提高了35.18%、氮素利用率提高了46.67%,每公顷产生的经济收益增加了6 820.15元。A处理土壤中硝态氮、铵态氮和碱解氮的含量较N处理显著增加36.41%、30.30% 和8.42%,水稻产量提高了60.11%,氮素利用率提高了171.31%,有效穗数增加了52.31%,相较农民习惯性施肥,单施铵态氮处理每公顷还能增收522.91元。在0 ~ 180 kg/hm2的施氮量范围内,水稻产量(y)与铵态氮施用量(x2)呈显著正相关,二者之间关系为y = 18.044x2 + 4943.4(R2 = 0.975 3)。

    • 冻融作用对农田黑土有机氮组分的调控效应

      2020, 52(2):262-270. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2020.02.006

      摘要 (701) HTML (825) PDF 878.72 K (1747) 评论 (0) 收藏

      摘要:为深入了解非生长季农田土壤有机氮库组成及转化特征,采用Bremner氮素分级法研究了室内模拟冻融条件下(冻融温度、冻融频数、水分含量)农田黑土有机氮组分含量的变化行为。结果表明:冻融作用对农田黑土有机氮组分及其转化过程影响显著,氨态氮和氨基酸氮是土壤酸解有机氮的主要组分。随着冻结温度降低,土壤氨基酸氮含量显著增加,氨态氮和未知氮含量均显著降低,而氨基糖氮含量变化行为因融化温度而异。随着融化温度升高,土壤酸解有机氮组分无规律性变化。随着冻融频数增加,冻融土壤氨基酸氮含量显著降低,未知氮含量显著增加,氨态氮含量先增加后降低,而氨基糖氮含量则无显著性变化。随着水分含量增加,冻融土壤氨态氮和未知氮含量均显著增加,这与氨基酸氮的变化趋势正好相反,而氨基糖氮含量则无显著性变化。可见,较大的冻融温差、适宜的冻融频数和水分含量是影响土壤有机氮库转化的主要驱动因子。冻融作用能够提高土壤酸解有机氮中氨态氮和氨基酸氮的含量及其分配比例,增加土壤可矿化氮量,促进土壤氮素转化,有利于土壤有效氮的累积,为春季作物生长提供足够的氮素。

    • 不同温室蔬菜种植模式下土壤磷素形态分布与转化

      2020, 52(2):271-278. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2020.02.007

      摘要 (649) HTML (606) PDF 605.03 K (1957) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用蒋柏藩-顾益初无机磷分级浸提法,研究了15 a长期有机、综合和常规种植3种温室蔬菜生产体系下石灰性土壤磷形态分布及转化特征。结果表明:种植模式及施肥年限对土壤有机磷含量和各形态无机磷含量均有显著影响,且交互作用显著。随着施肥时间延长,3种种植模式土壤有机磷含量与无机磷形态Ca2-P、Ca8-P、Fe-P含量不断升高,Al-P、O-P、Ca10-P含量呈现不规则变动,差异较小;有机模式土壤有机磷含量与无机磷形态Ca2-P、Ca8-P、Fe-P含量均高于常规和综合模式,O-P、Ca10-P含量略小于常规和综合模式。在各磷素占比中,中等活性磷源(Ca8-P、Fe-P、Al-P)>潜在磷源(O-P、Ca10-P)>有效磷源(Ca2-P)。表层土中有机磷占全磷的8% ~ 23%,亚表层土中有机磷占全磷的6% ~ 13%。有机模式促进了无机磷各形态之间、有机磷和无机磷形态之间的转化过程,0 ~ 20 cm土层的磷素转化比20 ~ 40 cm更活跃。

    • 木本泥炭对红黄壤性水田土壤有机质提升和细菌群落组成的影响

      2020, 52(2):279-286. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2020.02.008

      摘要 (1049) HTML (670) PDF 698.12 K (2048) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过工程措施开发新垦耕地是增加耕地面积的重要方法,这些新垦耕地的主要问题为土壤有机质(SOM)低下,而农田 SOM 培育是一个漫长的过程。本研究以新垦红黄壤性水田为研究对象,通过施用腐熟秸秆及与土壤腐殖质结构类似的木本泥炭,明确其快速提升 SOM 效应。此外,为了促进秸秆养分的快速转化,本研究进一步比较分析了 3 种商用激发剂的激发秸秆分解潜力,并采用 16s 高通量测序技术阐明其微生物机制。试验包含 6 个处理:对照(CK)、施用腐熟秸秆(S)、施用腐熟秸秆+木本泥炭(SP)、以及在 SP 基础上添加激发剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(SPJ1、SPJ2、SPJ3)。结果表明,SP、SPJ1、SPJ2、SPJ3 中的土壤有机质(SOM)、易氧化碳(EOC)、可溶性有机碳(DOC)分别比 S 或 CK 处理高 12.1% ~ 20.6%、29.9% ~ 48.9%、50.8% ~ 75.5%,微生物生物量碳(MBC)则为它们的 10.5 倍 ~ 16.1倍,导致 MBC/MBN 增加了5.1 倍 ~ 12.4 倍;土壤有效磷(AvaP)和团聚度在 SPJ1、SPJ2、SPJ3 间类似,并比 SP、S、CK 处理显著提高 44.7% ~ 63.6%、26.4% ~ 43.6%,表明木本泥炭以及本试验所选择的 3 种激发剂均能显著改善土壤理化性状。细菌多样性和系统发育多样性指数在激发剂施用土壤中均处于较高水平,并分别与DOC 和 EOC 显著正相关。PcoA 与 Anosim 分析发现 3 种激发剂施用土壤的细菌群落结构类似并与其他处理差异显著,该差异主要与 AvaP、DOC、EOC、MBN 有关。上述结果表明,通过在新垦水田土壤上施用腐熟秸秆和木本泥炭,可快速提升 SOM 含量,而在此基础上添加商用激发剂具有激发养分转化功能的微生物的潜力,从而改善土壤理化性质和提升作物产量,并且本研究选择的 3 种激发剂均有类似效应。

    • 湖南柑橘土壤中微量养分特征及施肥对策

      2020, 52(2):287-293. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2020.02.009

      摘要 (673) HTML (678) PDF 713.08 K (1577) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了弄清湖南省柑橘园土壤中、微量养分的丰缺及其分布特征,并合理调控柑橘园土壤中、微量养分,采集了湖南省柑橘园主产区14个县共84个土壤样品,检测了土壤中、微量元素的含量状况。结果表明:湖南省柑橘园土壤有86.8% 样点呈酸性或强酸性;56.1% 样点有机质含量偏低;交换性钙、交换性镁含量较适宜柑橘生长,但分布不均衡,其中湘南56% 的样点钙含量不足,湘西南53.6% 样点钙含量不足和64.3% 样点镁含量不足;有效硫、铁、锰含量均偏高,偏高的比例分别为80.8%、86.9%,64.3%;有效铜含量丰富,但分布不均衡,其中湘南和湘西南分别有76.9% 和78.6% 样点含量偏高;76.2% 有效锌含量适宜;85.5% 有效硼处于缺乏状态;有效钼仅湘南有53.9% 地区含量丰富,湘西北、湘西南地区含量适宜。相关性分析表明,柑橘园土壤pH与交换性钙、交换性镁及有效硫,有机质与有效硼、有效锌,以及其余养分间存在一定的相关性。因此,湖南省柑橘园土壤中、微量养分分布不均衡,3个主产区均存在制约柑橘生长发育的问题,据此建议调剂土壤pH,加大有机肥的施用,同时根际施用与叶面喷施相结合,适当补充硼、锌肥。

    • 恩施野生川续断的硒含量与富硒特征

      2020, 52(2):294-299. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2020.02.010

      摘要 (710) HTML (863) PDF 408.50 K (1932) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了认识恩施野生川续断的硒含量及其富硒特征,在恩施地区8个不同硒含量地点采集了川续断植株及其生长地的土壤样品,运用氢化物发生原子荧光法测定了川续断根、茎、叶、花和土壤样品的硒含量,分析了野生川续断的富硒特征。结果表明:①供试川续断样品根、茎、叶、花和土壤样品的硒含量变化范围分别为0.029 ~ 94.87、0.008 ~ 39.45、0.040 ~ 123.14、0.026 ~ 143.94 和0.6 ~ 277.3 mg/kg,且不同部位的硒含量与土壤硒含量均呈极显著的线性相关;②供试川续断样品对硒的生物富集系数和转运系数分别为0.012 ~ 0.727和0.279 ~ 2.200,均以茎最低;③根据川续断对硒的转运系数可以将所采集的川续断样品分为叶富集型和花富集型,低硒土壤环境下,川续断为叶富集型,高硒土壤环境下,川续断为花富集型;④恩施野生川续断在高硒土壤环境中仍能正常生长,具有较强的富集土壤硒的能力,应属于聚硒植物。本结果对川续断在富硒环境下的培育和开发具有实际意义。

    • 不同施肥处理对梁平柚产量、品质和土壤肥力的影响

      2020, 52(2):300-306. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2020.02.011

      摘要 (614) HTML (782) PDF 527.13 K (2118) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过连续3 a (2014—2017年)的田间试验,以10 a生梁平柚为研究对象,研究不施肥(CK)、单施化肥(CF)、50% 化肥+50% 有机肥(CF+OF)和单施有机肥(OF)下梁平柚产量、品质和土壤肥力的影响。结果表明,在不同施肥处理中,CF+OF、OF和CF的单果重均无显著性差异(P>0.05),但CF+OF的柚子单株果实数最高,柚子产量分别高出OF、CF和CK 8.2%、31.2% 和11.82%; CF+OF处理中,柚子果实中的果汁含量、总糖、游离氨基酸和维生素C比CK分别提高20.40%、18.95%、64.34% 和27.06%,而柚子果皮厚度、种子数和总酸度显著降低,品质改善;施肥显著提高土壤微生物生物量碳氮,在不同施肥处理中,微生物生物量碳氮比介于7.39 ? 13.89,且差异显著(P<0.05)。CF+OF处理中,柚子成熟期土壤可培养细菌、真菌、放线菌数量显著高于或相似于单施化肥,说明化肥和有机肥配施能促进微生物生长繁殖,协调土壤养分供应,改善柚子营养。虽然不同施肥处理对土壤pH无显著影响(P>0.05),但是与CK相比,OF和CF+OF处理有机质和速效钾含量增加,CF处理无显著差异(P>0.05);CF、OF和CF+OF处理有效磷含量分别比CK增加6.53%、22.74% 和34.72%,且差异显著(P<0.05);CF+OF碱解氮含量最高,CF和OF次之,CK最低。此外,有机无机配施还可提高土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性,有益于土壤有机质循环、氮磷养分转化、活性氧消除。总之,在不同施肥处理中,有机无机配施显著提高柚子产量,品质得到明显改善,且土壤养分供应协调,土壤微生物数量增加,土壤酶活性增强,有益于土壤养分转化和保持健康。因此,在梁平柚施肥中,提倡有机无机配施很有必要。

    • 不同封孔方式对番茄缓苗期土壤水盐分布及番茄生长的影响

      2020, 52(2):307-310. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2020.02.012

      摘要 (714) HTML (670) PDF 410.01 K (1610) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究不同封孔方式对番茄幼苗成活率的影响,试验以传统土封孔为对照,设置不封孔和沙封孔两个处理,对比研究3个处理方式下土壤水盐分布特征及番茄幼苗的生长状况。结果表明:不同处理棵间各土层土壤含水量和含盐量差异不显著。不封孔和沙封孔较土封孔显著降低了番茄根系区土壤含水量,0 ~ 10 cm和10 ~ 20 cm含水量平均较土封孔低12.82%、10.63% 和11.39%、10.13%,为番茄幼苗的生长提供了适宜的土壤水分条件;根系区0 ~ 10 cm和10 ~ 20 cm含盐量平均较土封孔低30.17%、34.64% 和30.26%、28.29%,抑制了土壤盐分表聚,为幼苗的生长提供了相对淡化的土壤环境。不同处理间番茄植株生长状况基本一致,但不封孔和沙封孔促进了幼苗根系的伸长,并显著提高了幼苗成活率,幼苗扎根深度平均较土封孔高13.74% 和9.16%,成活率高10.36% 和11.06%。河套灌区番茄定植栽培宜采用不封孔或沙封孔。

    • 化肥氮磷优化减施对水稻产量和田面水氮磷流失的影响

      2020, 52(2):311-319. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2020.02.013

      摘要 (666) HTML (627) PDF 691.77 K (2115) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨氮(N)、磷(P)减量对降低稻田养分地表径流损失风险的影响,以毛里湖稻区为研究对象,连续两年(2016—2017年)进行田间小区试验,研究化肥氮磷优化减施对水稻产量和生长期内田面水N、P动态变化特征及径流流失的影响。结果表明:常规施肥处理(CF)和有机替代20% 化肥N处理(0.8FN+0.2ON)稻田田面水总氮(TN)、NH4+-N和总磷(TP)浓度在施肥后迅速达到峰值,之后逐渐下降。而控释氮肥减N处理能有效减缓N素释放速度,田面水N素流失量远低于CF处理,且磷肥减量处理TP流失量低于CF处理。与CF处理相比,控释氮肥减N 20%(0.8N)和控释氮肥+过磷酸钙减量20%(0.8NP)处理水稻两年平均分别增产5.55%、3.22%,N素累积量分别提高19.01%、13.66%,氮肥偏生产力分别显著提高31.94%、28.83%,氮肥农学利用率分别提高47.52%、33.75%,氮肥吸收利用率分别提高95.30%、73.31%。0.8NP处理较0.8N处理水稻磷肥偏生产力两年平均显著提高22.08%,而0.8FN+0.2ON处理较CF处理P素累积量和磷肥吸收利用率分别降低11.14%、36.04%。总体而言,控释氮肥与磷肥减量既保证高产稳产,又有效降低稻田施肥初期N、P径流损失风险。在综合考虑农业生产节本增效和控制农田面源污染的前提下,可采用控释氮肥减量的施肥模式。

    • 秸秆覆盖对坡地红壤养分流失及烤烟质量的影响

      2020, 52(2):320-326. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2020.02.014

      摘要 (692) HTML (552) PDF 371.99 K (1804) 评论 (0) 收藏

      摘要:连续2 a采用野外径流小区观测的方式,研究了秸秆覆盖对坡地红壤养分流失和烤烟质量的影响。结果表明:随着秸秆覆盖量的增加,泥沙中有机质、全氮、全磷和全钾流失量随之减少,且秸秆覆盖处理显著低于对照(P<0.05),分别降低了53.97% ~ 82.52%、61.49% ~ 85.56%、44.69% ~ 83.75% 和52.52% ~ 81.79%。与对照比较,秸秆覆盖处理径流中有机质、全氮、全磷和全钾流失量分别减少了59.94% ~ 68.24%、45.97% ~ 61.16%、59.74% ~ 62.63% 和47.14% ~ 54.29%。各处理土壤养分流失量与泥沙中养分流失量的变化趋势表现一致,土壤有机质、全氮、全磷和全钾流失量较对照分别降低了56.98% ~ 79.79%、54.46% ~ 77.00%、47.88% ~ 80.93% 和51.36% ~ 75.78%。此外,土壤有机质、磷和钾多以泥沙形式流失为主,而氮素则以泥沙和径流共同流失为主。秸秆覆盖降低了烟叶总糖和还原糖含量,增加了烟碱、总氮、钾含量及评吸总分。土壤有机质、全氮、全磷和全钾流失量与烟叶总糖和还原糖含量呈显著或极显著正相关,与烟碱和总氮含量呈显著或极显著负相关。以7 500 kg/hm2小麦秸秆量覆盖措施综合效益较好,可以应用于红壤坡地烤烟生产。

    • 石膏和腐植酸配施对干旱盐碱区土壤改良及棉花生长影响

      2020, 52(2):327-332. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2020.02.015

      摘要 (969) HTML (900) PDF 426.53 K (2110) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对试验区盐碱土特点,选择石膏和腐植酸为盐碱土壤改良剂,通过石膏、腐植酸单施与石膏和腐植酸不同用量配施试验,分析了改良剂施用后土壤盐分含量和pH变化及对棉花株高、茎粗和产量的影响,优选出适宜于该试验区的最佳改良剂。试验结果表明,石膏和腐植酸质量配比9∶1组合在3 000和4 500 kg/hm2施用量情况下,0 ~ 20 cm土壤降盐效果好于单独施用石膏或腐植酸处理;而单施腐植酸处理对棉花增产效果最好,较对照增产29.8%。综合来看,该地区较优的改良剂及用量为:石膏和腐植酸质量配比9∶1混合施用3 000 kg/hm2,其可使0 ~ 20 cm土壤含盐量较对照下降24.3%,棉花增产24%。

    • 非损伤微测Zn2+选择性微电极的研发及应用

      2020, 52(2):333-339. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2020.02.016

      摘要 (704) HTML (680) PDF 616.09 K (2114) 评论 (0) 收藏

      摘要:非损伤微测技术(Non-invasive Micro-test Technology, NMT)是一种通过微电极实时测定进出活体材料离子和小分子流速的技术,已广泛应用于植物的生长发育和逆境胁迫等研究领域中。目前该技术专用的重金属微电极种类非常少,因此其在重金属胁迫研究中的应用也受到了限制。本文在前期工作的基础上开发了一种基于非损伤微测技术的Zn2+选择性微电极,首次实现了活体条件下植物根际Zn2+ 离子流的实时、动态检测。研发的微电极在去离子水中对Zn2+的线性响应范围为10-6 ~ 10-1 mol/L,能斯特斜率为30.2 mV/decade(浓度每增加或减少10倍电位值的变化),响应时间t95%≤1 s,正常工作pH范围为3.5 ~ 7.0;在简易模拟土壤溶液(0.1 mmol/L Ca(NO3)2、0.1 mmol/L KNO3、0.1 mmol/L Mg(NO3)2和1 mmol/L NaNO3)中,其线性响应范围变为5×10-5 ~ 10-1 mol/L,能斯特斜率为28.1 mV/decade,对土壤溶液中的共存阳离子具有较好的抗干扰性。利用构建的非损伤微测Zn2+ 选择性微电极对Zn/Cd超积累植物伴矿景天(Sedum plumbizincicola)根际不同微区的Zn2+ 离子流进行了实时检测。该技术的成功研发为活体条件下深入认识Zn2+ 在植物根际的微界面过程与机制提供了一种强有力的研究手段。

    • 添加玉米秸秆重金属污染对水稻土有机碳矿化的影响

      2020, 52(2):340-347. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2020.02.017

      摘要 (705) HTML (578) PDF 647.55 K (2168) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究重金属污染环境胁迫下新碳的添加对水稻土有机碳矿化的影响,以苏南地区不同程度Cd/Pb污染的水稻土为研究对象,通过室内培养法,研究了添加玉米秸秆(新碳)条件下重金属污染对水稻土有机碳(老碳)矿化的影响。试验通过测定土壤CO2-C排放动态及其δ13C值、总有机碳和活性碳库组分含量,计算了相对激发效应,探讨了不同程度重金属污染对水稻土新老有机碳矿化的影响。结果表明:新鲜有机碳的添加均提高了土壤有机碳的矿化速率和累计矿化量,添加玉米秸秆后不同程度重金属污染的水稻土有机碳累积矿化量分别提高了120%(轻度污染土壤,P0)、540%(较高程度污染土壤,P1)和360%(高度污染土壤,P2)。添加玉米秸秆同时促进了不同程度重金属污染水稻土中原有有机碳的矿化速率,相对于P0与P1土壤,P2土壤更能促进水稻土老碳的矿化,并降低了可溶性有机碳含量,且在培养的不同阶段P2土壤相对激发效应显著高于P0与P1土壤,在培养第30天时相对激发效应值达到最高,分别为47.3%(P0)、148.2%(P1)、189.2%(P2)。

    • 不同利用方式红壤反硝化势和气态产物排放特征

      2020, 52(2):348-355. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2020.02.018

      摘要 (715) HTML (852) PDF 652.31 K (1544) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用厌氧培养-乙炔抑制法测定了4种不同利用方式红壤的反硝化势和气态产物N2O和N2的排放速率。结果表明,不同利用方式红壤反硝化势和N2O和N2的排放速率差异明显,土壤反硝化势强弱顺序依次为:竹林>茶园>林地>旱地。反硝化势与土壤有机碳(P<0.05)、厌氧培养期间土壤CO2累积排放量(P<0.01)、nirS基因丰度( P<0.05)和nirK基因丰度(P<0.05) 呈显著正相关关系。逐步回归分析结果表明,CO2累积排放量表征的易矿化碳是造成不同利用方式红壤反硝化势差异的主要原因,可以解释反硝化势变化的66%(P<0.01)。不同利用方式红壤N2O和N2排放速率差异明显,旱地红壤N2O和N2排放速率均最低,表明土壤pH的提升并没有增加旱地红壤的反硝化损失风险和N2O排放速率。土壤易矿化有机碳含量也是影响不同利用方式红壤N2O和N2排放速率的主要因素。反硝化功能基因nirS、nirK和nosZ的丰度均与CO2累积排放量呈显著正相关关系,进一步支持了土壤易矿化有机碳含量是影响不同利用方式红壤反硝化势和气态产物排放的主要因子。土壤pH是影响不同利用方式红壤反硝化气态产物N2/N2O的主要因素,但是pH影响红壤N2/N2O的微生物机制仍需要进一步研究。

    • 胜利矿区土壤养分空间变异特征与影响因素

      2020, 52(2):356-364. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2020.02.019

      摘要 (749) HTML (642) PDF 2.96 M (2316) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究矿区土壤养分空间变异特征对矿区土地复垦与生态保护具有重要意义。选取胜利矿区土壤作为研究对象,基于地统计学和GIS技术分析土壤养分的空间变异性,并探讨地形因子和土地利用类型对其影响。结果表明:研究区土壤pH、有机质、速效氮、有效磷、速效钾平均含量分别为8.07、21.59 g/kg、82.91 mg/kg、8.21 mg/kg、257.34 mg/kg;除pH属于弱变异外,其他养分均属于中等强度变异;各项养分指标均具有一定的趋势效应。pH的最适模型是球面模型,有机质、速效钾的最适模型是线性有基台模型,速效氮、有效磷的最适模型是指数模型。pH、有机质、速效氮表现为中等空间自相关性;有效磷、速效钾呈弱空间自相关性。pH由中部向四周逐渐降低;有机质、速效氮高值区集中在西部高程较大的位置,低值区分布在受人类扰动较强的中东部;有效磷、速效钾没有呈现一定的分布规律。坡度、坡向、高程、地形湿度指数是造成土壤养分格局差异的主要地形因子;从土地利用方式看,采矿扰动是养分含量较低的重要原因,矿业用地养分含量显著低于耕地和草地。

    • 江苏沿海典型滩涂围垦区土壤有机碳时空异质性

      2020, 52(2):365-371. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2020.02.020

      摘要 (671) HTML (695) PDF 2.09 M (2131) 评论 (0) 收藏

      摘要:应用地统计学方法研究了如东县4个滩涂围垦区以及光滩不同土层(0 ~ 10、10 ~ 20、20 ~ 30、30 ~ 40、40 ~ 60 cm)剖面土壤有机碳含量时空变异特征。结果表明:土壤有机碳含量随着围垦时间的增加呈上升趋势;Kriging插值结果显示各层土壤有机碳含量均呈现自沿海向内陆增加的趋势,并且不同土层呈现出不同的局部效应,随着剖面深度的增加有机碳含量下降;不同深度土壤有机碳含量的主控因素不同,表层土壤有机碳比深层土壤有机碳更多地受地表活动控制;从不同的土地利用方式来看,土壤有机碳含量呈现出耕地大于养殖水体;研究区土壤有机碳含量同土壤细颗粒特别是粒径在0.002 ~ 0.02 mm范围内的粉粒含量呈显著正相关关系,同土壤pH及总盐呈负相关关系。研究结果表明围垦加剧了土壤有机碳的时空异质性,对于后续指导滩涂合理有序的开发利用具有重要意义。

    • 湘西植烟土壤有机质和全氮时空变异特征研究

      2020, 52(2):372-377. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2020.02.021

      摘要 (613) HTML (711) PDF 2.56 M (1995) 评论 (0) 收藏

      摘要:为揭示湖南省湘西州烟区土壤有机质(SOM)和全氮(TN)的时空变异特征和为合理施用有机肥和氮肥提供科学依据,采用经典统计学、地统计学和GIS等方法,对湘西州2000年和2015年植烟土壤SOM和TN时空变异特征进行了研究。结果表明:2015年SOM 和TN 平均含量较2000年分别增加了5.03 g/kg和0.31 g/kg,增幅分别达21.39% 和21.99%,SOM和TN含量的最小值变小,变异系数、最大值和极差变大,Moran's I 指数标准化Z 值下降,块金效应增加;SOM和TN含量“低”“适宜”等级面积分别下降了2.429%、37.73% 和2.04%、44.43%,,“高”“极高”等级面积分别增加了32.21%、8.94%和35.67%、10.80%。表明湘西植烟土壤SOM和TN含量和变异同时增加,SOM和TN空间自相关性减弱,随机变异性增强。植烟土壤SOM与TN含量表现出极显著的正线性相关,SOM的矿化释放是TN的一个主要来源。

    • 基于随机森林方法研究鄱阳湖典型洲滩植被群落分布与表层土壤因子耦合关系

      2020, 52(2):378-385. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2020.02.022

      摘要 (705) HTML (827) PDF 2.54 M (2382) 评论 (0) 收藏

      摘要:准确识别湿地植被与土壤的相互作用是湿地恢复和保护的重要前提。水文情势是影响鄱阳湖地区植被分布的关键因子,而植被分布格局则会对湿地土壤养分累积与赋存形态产生影响。本文利用优化的随机森林(Random Forests)算法,基于多环境变量预测了鄱阳湖典型低滩植物(虉草,Phalaris arundinacea Linn)和高滩植物(南荻,Triarrhena lutarioriparia L. Liu)的分布,进而分析这两种植被表层土壤养分累积差异。结果表明:随机森林模型对虉草和南荻预测的精度分别达到了89.6% 和89.3%。模型给出了土壤因子的重要性排序。按土壤因子与虉草分布的密切相关程度,重要性依次为全钾、氨氮、有机质、含水率、全氮、有效磷、全磷、pH和硝态氮;按土壤因子与南荻分布的密切相关程度,重要性依次为全钾、pH、有机质、全氮、全磷、硝态氮、氨氮、含水率和有效磷。从植被分布与土壤因子的偏依赖图中可得出,南荻分布区较虉草分布区土壤酸性更强;虉草分布与土壤全氮、氨氮含量呈负相关关系,南荻分布则与土壤全氮含量呈正相关关系,而与氨氮关系不显著;虉草分布与土壤全磷含量正相关,而南荻则与全磷负相关;虉草和南荻与土壤有效磷相互作用关系较弱;此外虉草分布区钾含量低,二者负相关,而南荻分布区钾含量高,二者正相关。随机森林方法适用于模拟复杂的非线性关系,给出了单个土壤因子与植被之间的偏依赖关系,易于给出生态学意义上的解释,在研究湿地植被与环境因素的相互作用关系中有极大的推广价值。

    • 青海江仓圣雄煤矿矸石堆积对周边高寒湿地植被和土壤影响

      2020, 52(2):386-393. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2020.02.023

      摘要 (594) HTML (772) PDF 1.95 M (2123) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对青海江仓圣雄煤矿开采产生的煤矸石堆积对多年冻土区高寒湿地的影响,本文通过地面调查、取样比较,研究分析了矿区周边高寒湿地植被和土壤特征对煤矸石山堆积的响应。结果表明,矿区煤矸石堆积的4 a时间已经对周边近、中、远不同距离(300、650、1 000 m)高寒湿地植被和土壤产生了一定程度的影响,引起原生莎草类盖度和高度减小,靠近煤矸石山区域的牧草高度降低,中距离杂草平均高度比近距离高2.65 cm。矸石堆积造成周围土壤容重增加,全氮和有机质含量逐渐减少,远距离0 ~ 10 cm土层全氮和有机质平均含量分别是近距离的1.16倍和1.20倍。高寒湿地土壤真菌和放线菌数量减少,0 ~ 10 cm土层近距离样区真菌数量仅为中距离的51.8%,中距离样区放线菌数量分别是近距离和远距离的4.32倍和3.4倍。除Zn以外,煤矸石堆积没有显著影响土壤As、Cr、Ni、Cu、Hg、Pb、Cd等7种重金属元素含量。随机森林算法分析表明,杂草类高度、Zn含量、土壤容重、莎草盖度、有机质含量是煤矸石堆积对周围高寒湿地影响的主要因子。

    • 基于重金属和有益微量元素评价南方典型丘陵区稻田土壤健康质量——以奉新县为例

      2020, 52(2):394-403. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2020.02.024

      摘要 (835) HTML (921) PDF 10.81 M (1220) 评论 (0) 收藏

      摘要:在已有相关研究的基础上, 从影响耕地土壤健康的有益与不利因素两方面构建评价指标体系;运用内梅罗综合污染指数法对灌溉水环境质量、土壤重金属两个指标进行评价;采用最小因子法对有益微量元素进行评价;综合单一指标评价结果运用累加法进行了研究区稻田土壤健康评价。研究结果表明:①奉新县稻田灌溉水环境质量总体良好,95.59% 的灌溉水水质清洁;全县99.31% 的稻田土壤重金属级别为1级,稻田土壤重金属污染很少;全县稻田有益微量元素分值处于中等偏低水平,73.40% 为0.2 ~ 0.4分,主要分布在东部平原区、西部山区的各乡镇。②全县稻田土壤总体健康状况较好,以2级健康居多,占比74.67%,健康级别在空间上呈现出中部高、东部与西部低的分布格局。

    • 土壤有机质可见光-近红外光谱预测样本优化选择

      2020, 52(2):404-413. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2020.02.025

      摘要 (760) HTML (769) PDF 5.79 M (1578) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤有机质可见光-近红外光谱预测中建模样本的优化选择对提高有机质模型估算精度具有重要作用。本文以湟水流域土壤有机质为例,采用基于土壤单一属性信息考虑的建模样本选择方法:浓度梯度法、Kennard-Stone(KS)方法,以及基于土壤多种信息考虑的建模样本选择方法:Rank-KS(RKS)法、土壤类型结合浓度梯度法以及土壤类型结合KS法。通过偏最小二乘回归建模,探索可见光-近红外光谱预测青海湟水流域有机质的最优样本集。结果表明:不同级别样本数的最佳建模样本选择方法不同,整体表现为基于土壤多种信息挑选的建模样本集的模型精度相比土壤单一信息均较高,特别是KS方法结合土壤类型后的建模样本集模型精度明显提高且在样本数较少时更为明显。土壤类型可以优化建模样本选择方法提高模型预测精度。在保证固定验证样本模型预测精度的情况下,土壤类型参与建模样本的选择可以有效减少建模样本数,进而降低了建模成本。

    • 喀斯特土壤与喀斯特区域土壤关系的探讨——以贵州省普定县后寨河小流域为例

      2020, 52(2):414-420. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2020.02.026

      摘要 (872) HTML (1610) PDF 1.79 M (2836) 评论 (0) 收藏

      摘要:当前喀斯特石漠化治理研究中出现了一个新词汇即喀斯特土壤。通过对喀斯特土壤已发表文献的研究并结合后寨河小流域内2 755个土壤剖面信息,探讨了喀斯特区域内土壤类型及其差异,对喀斯特土壤进行了定义并辨析了在纯碳酸盐岩地区喀斯特土壤与喀斯特区域土壤的区别。结果表明:后寨河流域共有石灰土、水稻土和黄壤3大土类,石灰土主要分布在海拔1 250 m以上的区域,且随着海拔的升高,分布相应增多,水稻土和黄壤主要分布于海拔1 350 m以下的区域;石灰土主要分布在流域东部峰丛洼地及中、西部山峦上,水稻土主要分布在流域东部洼地及中部河流西侧,黄壤分布无明显规律;不同土类剖面形态特征差异较大,石灰土平均土壤厚度(49.68 cm)低于水稻土(84.33 cm)和黄壤(85.54 cm),但石灰土平均石砾含量(7.94 g/kg)却远高于水稻土(4.28 g/kg)和黄壤(4.54 g/kg);石灰土、水稻土和黄壤的土壤厚度与坡度均呈负相关关系,平均坡度分别为18.92°、1.52°和3.23°。根据喀斯特的定义,喀斯特土壤应是喀斯特岩石发育形成的石灰土,而不应理解为分布在喀斯特区域的土壤,但大量文献中存在着对喀斯特土壤定义混淆的现象,辨别二者对石漠化治理具有重要意义。普定后寨河小流域土壤剖面信息也证明纯碳酸盐岩区域不仅仅有石灰土,还存在其他土壤类型,因此喀斯特区域土壤包含喀斯特土壤和非喀斯特土壤,而喀斯特土壤应特指由碳酸盐岩发育形成的石灰土。正确认知土壤的基本属性、土壤与植被的关系和土壤与母岩的关系,可以更好地辨别二者。

    • 基于GIS和地理加权回归的砂田土壤阳离子交换量空间预测

      2020, 52(2):421-426. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2020.02.027

      摘要 (638) HTML (1114) PDF 1.48 M (2176) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤阳离子交换量(CEC)反映土壤保水保肥能力,研究CEC空间分布可为土壤改良和田间施肥提供理论依据。本文以宁夏香山地区砂田淡灰钙土为研究对象,在土壤CEC和理化性质相关分析基础上以普通克里格(OK)为对照,探索回归克里格(RK)和地理加权回归克里格(GWRK)在CEC空间插值上的应用,并对三者的插值精度及制图效果进行评价。描述统计表明研究区土壤CEC含量均值为10.145 cmol/kg,CEC与有机质含量呈显著正相关,与砂粒含量呈显著负相关;地统计分析表明CEC实测值、OLS残差和GWR残差块金系数分别为8.50%、6.36% 和7.02%,比值均小于25%,具有强烈空间自相关;对验证点进行插值精度分析,RK和GWRK的相对模型改进值(RI)分别为40.49%、41.50%,插值精度GWRK>RK>OK;从成图效果看,GWRK中辅助变量参与了局部回归,成图效果更加精细,揭示了更多空间变化细节。本研究结论可为土壤CEC空间预测研究提供可靠的方法借鉴。

    • >研究简报
    • 西藏拉萨至曲水拉萨河沿岸农用地土壤硒锗空间分布与评价

      2020, 52(2):427-432. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2020.02.028

      摘要 (617) HTML (711) PDF 2.83 M (2451) 评论 (0) 收藏

      摘要:调查研究了西藏拉萨至曲水拉萨河沿岸农用地土壤中硒锗的含量与分布状况,发现研究区内绝大部分农田土壤缺硒(<0.16 mg/kg),而大部分农田土壤富锗(≥1.3 mg/kg);土壤全硒、有效硒含量与pH不存在显著的相关关系,土壤全锗、有效锗含量均与pH表现为极显著的负相关关系,均与有机质含量表现为极显著的正相关关系。研究区整体土壤富锗情况较好,具有富锗土壤开发潜力,可以考虑富锗农牧产品的开发与推广。

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