• 2021年第53卷第2期文章目次
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    • >专论与综述
    • 农药污染土壤生物刺激修复技术研究进展

      2021, 53(2):221-228. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.02.001

      摘要 (783) HTML (1111) PDF 9.64 M (1059) 评论 (0) 收藏

      摘要:生物刺激作为一种环境友好且高效的生物修复技术,在污染土壤治理中具有独特优势,已成为国内外学者研究热点。针对当前农药污染土壤现状,本文综述了农药污染土壤及生物刺激修复技术的概念和范畴,重点从营养底物、表面活性剂、有机改良剂等角度阐述了生物刺激的方法和种类,探讨了影响生物刺激法修复农药污染土壤的主要因素,提出了生物刺激法目前存在的不足之处及未来发展趋势。本综述可为农药污染土壤生物刺激修复技术的发展和应用提供科学支撑。

    • 根系分泌物与土传病害的关系研究进展

      2021, 53(2):229-235. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.02.002

      摘要 (610) HTML (1472) PDF 413.47 K (1298) 评论 (0) 收藏

      摘要:根系分泌物是植物-土壤-病原微生物相互作用的桥梁,是决定病原菌-作物关系的关键生态因子,影响着土传病害的发生与发展。本文阐述了根系分泌物的定义、分类及产生机理;重点从根系分泌物的化感自毒效应,根系分泌物诱导根际微生物群落,根系分泌物影响病原菌丰度,根系分泌物影响根际土壤环境4个方面阐述了根系分泌物与土传病害的关系;并从研究方法和研究领域方面展望了今后研究的方向与重点。未来需要建立根系分泌物的原位收集、实时监测、量化方法技术体系,耦合利用组学技术,建立植物根系分泌物-根际微生物组成与功能-病害之间关系的数据库网络公用平台,加强根际病原菌与其他微生物相互作用关系研究,亟需根系分泌物作用下导致植物发病的病原菌浓度阈值研究,以期为发展土传病害的产生原理和完善土传病害根际防控技术提供依据。

    • 微生物菌种筛选技术方法研究进展

      2021, 53(2):236-242. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.02.003

      摘要 (849) HTML (3812) PDF 1006.45 K (2128) 评论 (0) 收藏

      摘要:微生物菌种筛选能帮助人类全面认识地球环境中微生物群落的组成与功能,具有重要的科研价值、生态环境与社会经济效益。传统的菌种筛选方法过程繁琐、费时费力。近期新兴的现代菌种筛选方法因其操作简便快捷而成为当前的国际研究热点。本文综合国内外相关研究进展,重点介绍了传统菌种筛选方法和以基于光学镊子结合拉曼光谱的细胞分选技术、荧光活化细胞分选法、基于激光诱导向前转移技术的细胞分选技术、基于原位培养的细胞分离技术为代表的现代菌种筛选方法的优缺点,并进一步对微生物菌种筛选技术的未来发展做出了初步的展望。

    • 绿肥还田在稻作生态系统的效应分析及研究展望

      2021, 53(2):243-249. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.02.004

      摘要 (504) HTML (1212) PDF 489.03 K (1250) 评论 (0) 收藏

      摘要:绿肥种植利用是中国传统农业技术的精华,也是绿色生态循环农业发展的关键性举措,为中国粮食稳定和绿色增效发挥着十分重要的作用。水稻栽种之前的绿肥还田耕作模式就是将绿肥植物体直接耕翻于稻田中作为肥料或是将绿肥植物体沤堆成肥再施用于稻田土壤,这不仅能够培肥稻田土壤、增强土壤供肥能力和减少稻季化学肥料施用,而且能够减少稻田周年化学养分供给、减轻稻田营养物质流失、提高养分资源利用效率,是轻简种植、绿色高效的农作制度模式。本文概述了绿肥还田对稻田土壤质量、资源利用效率和温室气体排放等方面的影响,展望了绿肥在稻田资源利用中的潜力,为绿肥高效种植和合理还田提供参考。

    • 同位素稀释技术在土壤微量元素地球化学活性分析中的应用

      2021, 53(2):250-257. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.02.005

      摘要 (537) HTML (825) PDF 1.09 M (1221) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤中微量元素的地球化学活性是评价土壤质量以及环境风险的重要指标。现有的分析方法虽多,但因技术限制难以适用于所有类型的土壤,致使标准不统一,对科研工作提供的参考性不足。同位素稀释技术(isotopic dilution technique)对固/液交换过程造成的扰动极小,近年来被越来越多的研究人员认为是量化土壤微量元素地球化学活性最有效、最合理的方法之一。与电感耦合等离子质谱仪联用,该技术通过引入E值(E-value)来分析再分配过程中微量元素的同位素可交换量,从而量化土壤中微量元素的活性含量,所得结果不但能分析微量元素的生物可利用性,还可以为土壤环境质量评价提供更丰富的信息。本文重点介绍了同位素稀释法应用于微量元素地球化学活性分析的原理、方法的建立及其研究现状。

    • >研究报告
    • 氮肥配施纳米碳对植烟土壤氮素转化及N2O排放的影响

      2021, 53(2):258-264. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.02.006

      摘要 (481) HTML (582) PDF 712.91 K (973) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用实验室静态培养方法,通过氮肥配施不同量纳米碳来探究纳米碳对植烟土壤氮素转化以及N2O排放的影响。试验在等氮条件下共设置5个处理:CK,硝酸铵(N 200 mg/kg,下同);NC1,硝酸铵+纳米碳(2.5 g/kg);NC2,硝酸铵+纳米碳(5 g/kg);NC3,硝酸铵+纳米碳(10 g/kg);NC4,硝酸铵+纳米碳(15 g/kg)。结果表明:NC3和NC4处理较CK处理显著降低了土壤pH(P<0.05);与CK处理相比,NC1、NC2、NC3和NC4处理在培养前期增加了土壤NO3-N含量,相应降低了NO4-N含量;在培养结束时,与CK处理相比,添加纳米碳处理显著降低了无机氮含量,而显著增加了CO2累积排放量(P<0.05);另外,添加纳米碳处理较CK处理增加了N2O累积排放量,但仅NC4处理与CK处理间差异显著(P<0.05),N2O累积排放量与CO2累积排放量呈显著正相关关系(R2=0.50,P<0.001)。可见,添加纳米碳能够降低土壤pH和无机氮含量,抑制土壤硝化作用,同时还可以提高微生物活性和增加N2O排放量。

    • 高CO2浓度对不同氮素供给形态下水稻叶片光合作用的影响

      2021, 53(2):265-271. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.02.007

      摘要 (455) HTML (465) PDF 568.22 K (912) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究水稻叶片光合作用对高CO2浓度([CO2])的响应是否与氮素供给形态有关,利用人工气候生长箱,以粳稻(武运粳23号和淮稻5号)、籼稻(扬稻6号)和杂交稻(Y-两优6号)为试验材料,设置主处理:大气[CO2]和高[CO2]处理(+200 μmol/mol),副处理:硝态氮和铵态氮处理,测定水稻新展开完全叶片的光合作用。试验结果表明:高[CO2]会增加硝态氮处理下粳稻和杂交稻叶片的净光合速率(Pn)、铵态氮处理下粳稻武运粳23号叶片Pn以及各氮素供给形态下水稻叶片胞间[CO2](Ci)和水分利用效率(WUE),其中在硝态氮处理下Pn和WUE的响应要高于铵态氮处理;高[CO2]会降低水稻叶片的气孔导度(gs)和蒸腾速率(Tr),其中在硝态氮处理下粳稻gsTr的响应要高于籼稻,而在铵态氮处理下高[CO2]对杂交稻gsTr的影响要高于粳稻和籼稻。可见,不同的氮素供给形态会影响水稻叶片的光合作用对高[CO2]的响应,且这种影响在水稻品种间存在很大差异。

    • 不同供硒水平对水稻硒的吸收和累积特性研究

      2021, 53(2):272-276. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.02.008

      摘要 (436) HTML (559) PDF 599.69 K (1036) 评论 (0) 收藏

      摘要:以“南粳9108”为材料,在巢湖流域研究田间条件下不同供硒水平(Se 0、20、40和60 g/hm2)以及等量硒肥二次施用对水稻产量和硒吸收、累积、转运及分配的影响。结果表明:一次性施用不同浓度硒肥对水稻有增产作用,但是增产效果甚微;施用硒肥能够显著促进水稻茎、叶和穗的硒含量,但随着时间的推移,茎、叶和穗的含硒量均出现上升再下降趋势;稻谷、糙米及精米中的硒含量与硒肥施用量呈显著正相关,硒肥处理平均硒含量依次为0.279、0.150、0.055 mg/kg,分别较对照不施硒肥高309%、142%和333%;地上部硒累积量与施硒水平呈极显著的正相关,随着施硒量的增加,尽管硒的表观利用率是增加的,但硒转运系数和硒的收获指数显著下降。等量硒肥二次分施较一次性施用对产量有较为显著的促进作用,该处理下水稻产量较对照增加15%;等量硒肥二次施用增加了稻壳和米糠中的硒含量,精米中的硒没有增加;较一次施用,等量硒肥二次施用肥料表观利用率较高,硒肥的收获指数和转运系数显著下降,地上部累积更多的硒在稻草中。综上所述,外源硒的添加确实能增加大米硒含量,使其达到国家富硒大米硒含量标准范围;但结果同时显示水稻中的硒相当大的一部分累积在谷壳、谷糠及稻草中,可考虑充分利用。

    • 不同种植模式下农田耕层土壤肥力现状比较——以皖南宣州区为例

      2021, 53(2):277-284. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.02.009

      摘要 (494) HTML (986) PDF 1.21 M (945) 评论 (0) 收藏

      摘要:选择宣城市宣州区20个烟稻轮作田块、20个单季稻田块、22个中药材田块、20个双季稻田块、20个稻油轮作田块和20个稻麦轮作田块,测定分析耕层土壤(0 ~20 cm)的pH,有机质、有效磷和速效钾含量,计算土壤综合肥力指数(IFI),旨在通过比较提出有益于提升土壤肥力的种植模式和施肥建议。结果表明:①烟稻轮作土壤pH最高,中药材土壤显著低于其他种植模式;双季稻土壤有机质含量最高,中药材土壤显著低于其他种植模式;中药材土壤有效磷含量显著高于其他种植模式,单季稻土壤显著低于其他种植模式;中药材和双季稻土壤速效钾含量显著高于稻油轮作土壤;各田块IFI指数为双季稻(0.880)>烟稻轮作(0.821)>单季稻(0.817)>稻麦轮作(0.760)>中药材(0.693)>稻油轮作(0.645)。②综合分析比较土壤各指标、IFI值和净收益后,推荐双季稻和烟稻轮作种植模式。③稻麦轮作、单季稻和稻油轮作应注意增施磷钾肥和有机肥;但45%的烟稻轮作田块应注意改酸,15%和45%田块应增施有机肥和钾肥,10%和60%田块应削减有机肥和磷钾肥。

    • 南方设施菜地填闲苋菜筛选及其氮磷淋失阻控效果研究

      2021, 53(2):285-290. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.02.010

      摘要 (380) HTML (511) PDF 556.00 K (823) 评论 (0) 收藏

      摘要:筛选经济效益高、易推广,且对夏季休闲期氮磷淋失阻控效果好的填闲作物,对减轻我国珠三角地区设施菜地土壤氮磷流失、保护水体环境具有重要意义。通过淋溶管法研究了夏季休闲期(7月至8月)种植4种苋菜(圆红苋菜、心红苋菜、青苋与南星苋)对设施菜地土壤淋溶液pH、无机氮磷浓度及收获后土壤速效养分等的影响。结果表明:苋菜作为填闲作物种植可产生2.04~2.83万元/hm2的经济效益,同时降低设施菜地土壤淋溶液NO3--N、NH4+-N与总磷浓度,对三者淋溶损失的阻控效率依次达到31.2%~49.5%、35.5%~37.5%和30.1%~43.6%。与休闲对照处理相比,苋菜种植收获后土壤碱解氮与有效磷养分并没有表现出耗竭,其中有效磷含量提升31.9%~67.8%。综合本研究结果,4种苋菜均为可优选的填闲叶菜,皆具较高的减控设施蔬菜休闲期土壤氮磷淋溶损失效率与经济效益,且不影响后茬蔬菜生产的地力基础,其中,心红苋菜在环境效益和经济效益(2.83万元/hm2)方面表现较为突出。

    • 生物质炭及硝化/脲酶抑制剂对滨海盐渍土土壤盐分及作物氮素吸收利用的影响

      2021, 53(2):291-298. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.02.011

      摘要 (458) HTML (545) PDF 649.56 K (1253) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究生物质炭及硝化/脲酶抑制剂对滨海盐渍土土壤盐碱、氮素有效性、作物氮素吸收利用以及土壤氮平衡的影响,通过盆栽试验,共设9个处理:不施氮肥、常规化肥、生物质炭+常规化肥、常规化肥+硝化抑制剂DCD、常规化肥+脲酶抑制剂NBPT、常规化肥+DCD+NBPT、生物质炭+常规化肥+DCD、生物质炭+常规化肥+NBPT、生物质炭+常规化肥+DCD+NBPT,以典型耐盐作物大麦为研究对象开展研究。结果表明:①各施氮肥处理均增加了盐分的淋洗,各生物质炭处理显著增加了10~20 cm土层的土壤电导率。土壤电导率高的土壤pH较低,生物质炭处理对土壤pH略有降低的作用。②NBPT和DCD添加增加了大麦籽粒产量,配合生物质炭的施用增产更多,但是却降低了秸秆的产量。NBPT和DCD添加均增加了大麦植株的吸氮量,其中NBPT添加增加了大麦秸秆和籽粒的全氮含量,但是配合生物质炭施用又有降低作用,其余抑制剂处理均降低了大麦籽粒和秸秆的全氮含量。③DCD和NBPT添加均提高了氮肥利用效率,配合生物质炭施用对各指标的增加更明显。④对作物收获后土壤残留无机氮含量,添加DCD处理相比常规化肥处理有所降低,添加NBPT处理相比常规化肥处理有所增加。添加DCD和NBPT处理均降低了氮的表观损失。因此,在滨海盐渍土中,通过在尿素中添加DCD和NBPT,可以提高作物产量和氮肥利用率,其中同时添加生物质炭、DCD和NBPT处理在产量提升、氮素高效利用及减少氮损失等方面表现更好。

    • 不同施肥对鲜食玉米生长及肥料农学利用率的影响

      2021, 53(2):299-304. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.02.012

      摘要 (443) HTML (702) PDF 541.87 K (939) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过田间小区试验,分析比较了不同施肥处理对鲜食玉米生长指标、产量、品质、光合特性、土壤酶活性以及肥料农学利用率等指标的影响。试验共设置5个处理,分别为:CK(不施用任何肥料),T1(常规化肥用量+普通有机肥),T2(常规化肥用量+生物有机肥),T3(化肥减施30%+生物有机肥),T4(化肥减施30%+生物有机肥+氨基酸叶面肥)。结果表明:①与CK相比,各施肥处理玉米产量、品质、光合特性及土壤酶活性均呈增加趋势;②常规化肥用量条件下,生物有机肥处理(T2)与普通有机肥处理(T1)相比,玉米株高、茎粗、SPAD值分别增加了11.91%、5.07%、5.25%;可溶性蛋白、可溶性糖及Vc含量分别增加了5.39%、6.48%和16.62%;玉米叶片光合速率、气孔导度和蒸腾速率分别增加了3.44%、4.22%和16.19%;③化肥减量条件下,T4处理较T3处理,玉米叶绿素含量、可溶性糖含量、土壤蔗糖酶活性分别增加16.26%、14.05%和23.82%,叶片胞间CO2浓度显著降低41.05%;氮肥、磷肥和钾肥的农学利用率分别提高71.10%、146.25%和146.25%。综上所述,在化肥减施条件下,配施生物有机肥和氨基酸叶面肥可以提高作物产量、改善作物品质、促进土壤蔗糖酶活性的增加、提高肥料农学利用率,值得在田间进行示范推广。

    • 不同地面覆盖对土壤性状和秋播大蒜产量及品质的影响

      2021, 53(2):305-312. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.02.013

      摘要 (474) HTML (514) PDF 511.23 K (1123) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究秋播大蒜适宜的地面覆盖类型及其对大蒜产量的影响机制,从而为地面覆盖在大蒜高产高效栽培中的应用提供理论依据,以‘麻江红蒜’为试验材料,以不覆盖处理为对照,分别设置白色地膜、黑色地膜、银灰色地膜、1~2 cm和3~4 cm稻草、1~2 cm和3~4 cm稻壳共7种地面覆盖处理,分析不同处理对土壤含水量、温度和酶活性以及大蒜产量和品质的影响。结果表明:地面覆盖处理均可提高0~10 cm土层的含水量,而对10~20 cm土层的含水量影响不显著;3种地膜覆盖处理可不同程度地提高土壤温度,其中以白色地膜的增温效果最好,而稻草和稻壳覆盖处理的土壤温度与对照间差异不显著;不同处理均不同程度地提高了土壤酶活性,其中脲酶活性以白色地膜和1~2 cm稻草覆盖处理最高,酸性磷酸酶活性以白色地膜和银灰色地膜覆盖处理最高,蔗糖酶活性以白色地膜覆盖处理最高。与对照相比,白色地膜和黑色地膜覆盖处理可显著促进大蒜的植株生长,蒜薹产量和鳞茎鲜重产量均以白色地膜覆盖处理最高(367.63 kg/667m2和653.57 kg/667m2),黑色地膜覆盖处理次之(287.73 kg/667m2和363.80 kg/667m2),两者显著高于对照及其他处理;鳞茎品质总体上以白色地膜覆盖处理最好,与对照相比,其可溶性糖(192.1 mg/g)、可溶性蛋白(23.67 mg/g)和大蒜素(5.13 mg/g)含量均显著提高。综合分析认为:地膜覆盖可以改善土壤含水量和温度,稻草和稻壳覆盖仅提高了土壤含水量,但不同处理均可提高土壤酶活性,促进大蒜产量和品质的提高,以白色地膜覆盖的效果最好,黑色地膜覆盖次之。

    • 木质素与蚯蚓对黑麦草生物量及土壤微生物群落的影响

      2021, 53(2):313-320. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.02.014

      摘要 (471) HTML (1047) PDF 736.97 K (1086) 评论 (0) 收藏

      摘要:采集农田土壤,设置添加木质素和蚯蚓不同组合处理的黑麦草盆栽试验,在测定植物生物量的基础上,结合定量PCR、高通量测序等方法,研究木质素和蚯蚓及其联合作用对土壤细菌、真菌群落的影响。结果显示:木质素显著降低了黑麦草的生物量,而蚯蚓能够缓解木质素的抑制作用,促进黑麦草生长。木质素明显抑制了土壤细菌、真菌数量,并改变群落结构,以Sphingomonadaceae、Methylophilaceae为标志的降解细菌和担子菌等潜在降解真菌显著富集;单一加入蚯蚓对土壤微生物的影响相对较小,木质素和蚯蚓组合处理显著提高细菌、真菌数量,改变上述降解微生物的丰度。这些结果表明,木质素降低土壤微生物数量,并可能通过其自身降解释放的酚类化感物质抑制植物生长,对土壤生态系统健康产生不利影响;蚯蚓与木质素联合处理影响土壤中木质素降解微生物组成,微生物数量与植物生物量均表现增加趋势,蚯蚓有利于土壤中木质素的微生物代谢,并为植物生长提供更多的养分。本研究为农田生态系统木质素资源化利用提供了科学依据。

    • 籽粕熏蒸对哈密瓜发病土壤真核生物群落组成和变化的影响

      2021, 53(2):321-328. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.02.015

      摘要 (378) HTML (531) PDF 1.87 M (913) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用十字花科白菜型和芥菜型籽粕作为土壤绿色熏蒸剂,研究了其对哈密瓜土传病害的防治效果以及该过程中真核微生物群落在哈密瓜整个生育期的动态变化。结果表明:两种籽粕对哈密瓜土传病害均有显著防控效果,与化学熏蒸剂棉隆效果相似,但对土壤中微生物群落的扰动以及根际微生物的富集存在明显不同的影响。白菜型和芥菜型籽粕均能显著降低土壤中真核微生物的丰富度和多样性,并有选择性地促进土壤中某些特定微生物的恢复和富集,使得有益微生物在根际定殖。在整个过程中,子囊菌门(Ascomycota)真菌主导了微生物群落结构的变化,且在根际有益微生物的群落构建中起到了重要作用,其下属曲霉属(Aspergillus)和毛壳菌属(Chaetomium)中的慢性曲霉(Aspergillus lentulus)和未知物种(OTU_213)与哈密瓜发病率间呈现出显著负相关关系,可能抑制了病原菌群在根际的定殖。而棉隆处理对根际有益微生物的富集影响较小,对土壤微生物群落结构的作用也不显著。

    • 多菌灵降解菌djl-6和啶虫脒降解菌D-2固体菌剂的研发

      2021, 53(2):329-335. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.02.016

      摘要 (387) HTML (544) PDF 696.10 K (967) 评论 (0) 收藏

      摘要:以蚯蚓粪肥、猪粪肥、鸡粪肥、秸秆肥、米糠、泥炭以及花生壳粉作为载体,以多菌灵降解菌Rhodococcus qingshengii djl-6和啶虫脒降解菌Pigmentiphaga sp.D-2为材料,开展了固体菌剂的研发。接种菌株djl-6及D-2后,各载体均能够促进供试菌株的生长。以蚯蚓粪肥作为载体时,菌株djl-6、D-2有效菌数释放率最高,分别为100.40%和82.03%。在保存120 d时,除花生壳粉外,其余各载体中的活菌数均高于107 cfu/g;以蚯蚓粪为载体的djl-6菌剂活菌数达到了7.00×108 cfu/g,以猪粪为载体的D-2菌剂活菌数达到了4.29×108 cfu/g。固体菌剂保存30 d后进行土壤农药残留降解试验,以蚯蚓粪为载体的djl-6菌剂对5 mg/kg的多菌灵降解率为94.30%,以蚯蚓粪为载体的D-2菌剂对10 mg/kg的啶虫脒降解率为81.87%。研究结果表明,以蚯蚓粪为载体的固体农残降解菌剂活菌数高、保存期长,具有较好的应用前景。

    • 加热气氛对柴油污染土壤低温热处理的影响

      2021, 53(2):336-342. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.02.017

      摘要 (485) HTML (502) PDF 2.89 M (895) 评论 (0) 收藏

      摘要:在N2、CO2、空气3种气氛条件下对柴油污染土壤进行250℃低温热处理,研究3种气氛对石油烃去除率、土壤碳/氮含量以及土壤中挥发/半挥发性有机污染物组分的影响。结果表明:在3种气氛条件下,柴油污染土壤中的石油烃总量去除率均超过98%,达到国家相关土壤质量环境标准。柴油污染土壤经过低温热处理后,污染物在土壤表层产生焦炭膜,使得热处理后的土壤保留较稳定的碳含量。土壤中的铵态氮和硝态氮受气氛影响较大,N2条件下低温热处理后土壤中铵态氮和硝态氮含量大幅增加,而空气和CO2条件下相对减少。柴油污染土壤中的挥发性有机污染物,经3种气氛条件下低温热处理后,大部分均被去除,仅CO2气氛下残余少量苯系物;柴油污染土壤在热处理后有少量萘、菲等低分子量多环芳烃生成,在250℃温度下可能有产生低分子量多环芳烃的风险。综上所述,低温热处理是修复柴油污染土壤高效、可行的方法。

    • 生物质炭引起的土壤碳激发效应与土壤理化特性的相关性

      2021, 53(2):343-353. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.02.018

      摘要 (519) HTML (531) PDF 787.84 K (1068) 评论 (0) 收藏

      摘要:生物质炭添加到土壤中将引发不同的激发效应,然而生物质炭激发效应与土壤性质之间的关系还不明确。将等碳量的13C稳定性同位素标记的小麦秸秆及其制成的生物质炭分别添加到4种不同性质的土壤中,室内培养1年,测定生物质炭及秸秆中碳元素在不同土壤中的降解量及其对土壤原有机碳的激发效应量。结果表明:生物质炭在黑土水稻土以及下位砂姜土水稻土中引发了显著的负激发效应,激发效应量分别为-284 mg/kg和-157 mg/kg,而在红壤水稻土以及低肥力红壤水稻土(长期定位不施肥的红壤水稻土)中引发正激发效应,激发效应量分别为33.3 mg/kg和58.0 mg/kg;秸秆在4种土壤中引发的激发效应量不同,均为正激发效应,正激发效应量远大于生物质炭。生物质炭激发效应量与土壤的EC(r=-0.884)以及pH(r=-0.824)呈极显著的负相关关系。生物质炭-碳在不同土壤上的累积降解量存在显著差异,黑土水稻土中为15.6 mg/kg,红壤水稻土中为14.2 mg/kg,下位砂姜土以及低肥力红壤水稻土中相似,分别为10.4 mg/kg和9.92 mg/kg;秸秆-碳的累积降解量远大于生物质炭-碳,其在低肥力红壤水稻土中的降解量显著低于其他3种土壤。生物质炭添加在黑土水稻土中碳净损失量最低,下位砂姜土水稻土中次之,低肥力红壤水稻土中最高。研究表明,生物质炭在土壤中的固碳效果不仅受到生物质炭-碳自身降解速率的影响,还会受到生物质炭引发的土壤碳激发效应量的影响。

    • 缙云山5种植被下土壤活性有机碳及碳库变化特征

      2021, 53(2):354-360. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.02.019

      摘要 (401) HTML (563) PDF 1.15 M (924) 评论 (0) 收藏

      摘要:为揭示重庆市缙云山不同植被下土壤活性有机碳及碳库分配特征,以该地区5种植被类型:阔叶林、针叶林、混交林、竹林和荒草地为研究对象,分析不同植被类型下各土层土壤有机碳(SOC)、微生物生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(ROC)含量及其土壤碳库的变化特征。结果表明:SOC和各活性有机碳组分含量及分配比例受植被类型和土层深度的明显影响。SOC的平均含量在0~100 cm土层表现为竹林(16.74 g/kg) > 阔叶林(12.62 g/kg) > 草地(11.14 g/kg) > 混交林(8.16 g/kg) > 针叶林(5.98 g/kg),并随土层深度的增加而减小。竹林和阔叶林的土壤MBC和ROC含量均明显高于混交林和针叶林,且在各植被剖面上均表现出垂直递减的规律,表聚效应明显。除草地外,4种植被的土壤碳库管理指数随土层深度的增加而减小,均表现为表层(0~20 cm)最高。不同植被类型间,竹林的DOC分配比例在各土壤层次均最小,整个土壤剖面均值仅为0.1%。由相关性分析可知,MBC、ROC、SOC含量和土壤SOC储量有着极其显著的相关性。因此,土壤MBC和ROC可以作为衡量缙云山森林不同植被类型下土壤有机碳库变化的敏感性指标。

    • 不同有机物料投入下黄河故道土壤有机碳积累特征的研究

      2021, 53(2):361-367. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.02.020

      摘要 (417) HTML (491) PDF 603.00 K (1047) 评论 (0) 收藏

      摘要:潮土有机质含量低、结构差是限制黄河故道区作物优质高产的主要原因。通过连续施用不同种类及用量有机物料,探究有机物料投入下,黄河故道区土壤有机质的积累特征,为该区土壤快速固碳提供理论依据和参考方案。试验采用随机区组设计,设置7个处理:单施氮磷钾肥作为对照(CK),其他处理在单施氮磷钾肥的基础上增施有机肥6 000 kg/hm2(M1)、有机肥12 000 kg/hm2(M2)、树枝菌渣6 000 kg/hm2(B1)、树枝菌渣12 000 kg/hm2(B2)、秸秆菌渣6 000 kg/hm2(S1)、秸秆菌渣12 000 kg/hm2(S2)。与CK相比,外源有机物料施用会显著增加玉米产量和有机质含量,增幅范围分别为21.75%~58.32%和37.4%~70.1%,玉米产量的增加直接导致进入土壤的秸秆残渣及根茬碳相应增加38.9~76.9 kg/hm2,致使B2处理增产保肥效果最佳。就有机物料种类而言,用量为12 000 kg/hm2的树枝菌渣对土壤活性有机质的提升幅度最大,比相同用量的有机肥和秸秆菌渣高26.2%和57.0%,秸秆菌渣的碳库管理指数最高,但与树枝菌渣相比无显著差异。树枝菌渣由于碳氮比高,在土壤中分解慢,相同用量下,矿化消耗的碳量低于秸秆菌渣和有机肥,单位碳投入下的呼吸量比秸秆菌渣和有机肥低42.3%和29.3%。用量为12 000 kg/hm2的树枝菌渣由于碳投入量大、矿化消耗少,对黄河故道潮土有机质提升效果最好,玉米增产最明显。

    • 绿肥还田对粉垄稻田土壤活性有机碳的影响

      2021, 53(2):368-374. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.02.021

      摘要 (391) HTML (503) PDF 517.82 K (968) 评论 (0) 收藏

      摘要:绿肥还田是影响农田土壤有机质的重要手段,为探索绿肥还田对粉垄稻田土壤活性有机碳的影响,采用常耕和粉垄栽培水稻,以不施肥、单一施用化肥、同等肥力条件下单倍绿肥配施化肥和双倍绿肥配施化肥共4种施肥处理,系统开展粉垄耕作稻田土壤活性有机碳研究。结果表明:①粉垄耕作减少了稻田土壤总有机碳含量,提高绿肥还田量有助于粉垄稻田土壤总有机碳的提高,双倍绿肥还田下提高25.6%~60.1%,而单倍绿肥还田有助于剖面各层土壤总有机碳积累;②绿肥还田增加了粉垄稻田土壤活性有机碳含量,提高了土壤固碳水平;随着绿肥还田量的增加可有效提高粉垄稻田土壤碳库管理指数,粉垄条件下单倍绿肥还田低、中、高活性有机碳分别增加了28.4%~47.9%、37.3%~49.9%、30.1%~49.6%,而双倍绿肥还田时分别增加47.8%~64.3%、40.0%~61.3%、29.6%~59.7%;③粉垄耕作下的稻田土壤总有机碳和碳库管理指数在孕穗期及其之后,随生长时期呈线性变化规律,决定系数R2高达0.999。绿肥还田下粉垄稻田土壤非活性有机碳占比随土层厚度的增加呈缓慢降低趋势,决定系数R2达0.998~0.999,对土壤活性有机碳的纵向迁移和变化的潜在激发利用效率规律明显。可见,绿肥还田能有效增加粉垄稻田土壤有机碳储量和活性有机碳的稳定性,对调控稻田土壤碳库及改善土壤质量具有重要的促进作用。

    • 黄土高原吕梁山不同撂荒年限土壤团聚体稳定性及有机碳分布特征

      2021, 53(2):375-382. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.02.022

      摘要 (480) HTML (531) PDF 478.56 K (878) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究不同撂荒年限土壤结构及有机碳分布特征,试验选取黄土高原吕梁山自然撂荒1、2、3、5、10、15、20 a枣园土壤为研究对象,以清耕作业下的枣园土壤为对照(CK),利用干筛和湿筛法测定并分析各样地0~20 cm土层中土壤团聚体稳定性、团聚体有机碳与土壤总有机碳含量及其相关性。结果表明:撂荒初期,土壤团聚体含量呈波动变化趋势,撂荒3 a后土壤水稳性大团聚体含量(>0.25 mm团聚体含量,R>0.25)及团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)随撂荒年限的增加逐步提高。20 a撂荒地土壤水稳性大团聚体含量占团聚体总量的69.6%,较CK提高了55.2个百分点。土壤总有机碳、团聚体有机碳含量随撂荒年限的延长均呈先降低后增加的趋势,撂荒20 a土壤总有机碳含量达最大值7.88 g/kg;团聚体有机碳含量随团聚体粒径的减小呈先增加后降低的特点,主要集中于1~0.25 mm团聚体内。不同撂荒年限土壤中机械稳定性大团聚体有机碳对土壤总有机碳的贡献率为54.3%~82.2%,较CK(29.3%)提高25.0~52.9个百分点;水稳性大团聚体有机碳对土壤总有机碳的贡献率为17.7%~71.8%,除撂荒1 a和3 a土壤外,其他样地均高于CK (21.1%)。水稳性团聚体MWD、R>0.25与土壤总有机碳含量极显著相关(P<0.01);水稳性团聚体GMD与土壤总有机碳含量显著相关(P<0.05);水稳性团聚体R>0.25与2~1、1~0.25和<0.25 mm水稳性团聚体有机碳含量极显著相关(P<0.01),与5~2 mm团聚体有机碳含量显著相关(P<0.05)。可见,撂荒恢复促进了土壤有机碳及水稳性团聚体有机碳含量的提高,从而提高了团聚体的稳定性。

    • 滇池流域磷矿山区优势植物叶片与土壤养分生态化学计量特征

      2021, 53(2):383-390. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.02.023

      摘要 (484) HTML (548) PDF 654.15 K (1197) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究滇池流域磷矿山区不同生活型优势植物叶片和土壤的养分含量及其计量比特征,选取流域内磷矿退化山区内4种常见优势植物(马桑、云南松、蔗茅和紫茎泽兰)作为研究对象,分析植物叶片及土壤的C、N、P含量。结果表明:云南松影响下的土壤有机质、全氮、碱解氮和有效磷含量最高,分别为22.42 g/kg、1.85 g/kg、140.78 mg/kg、1 048.89 mg/kg,全磷含量最低,为2.51 g/kg;云南松叶片C含量为492.86 g/kg,显著高于其他植物,而N、P含量分别为11.22和2.78 g/kg,显著低于其他植物;土壤N含量与叶片C含量显著正相关,而与叶片N:P比显著负相关。研究结果表明:磷矿山地土壤C、N养分是限制植物生长的主要限制因子;在土壤C、N养分相对匮乏的立地条件下,云南松和蔗茅叶片能够固定更多的C,而马桑叶片能够固定较多的N。因此,结合不同生活型植物的属性特征及该区域内群落的演替特征,建议磷矿山区废弃地的生态恢复可以构建蔗茅和马桑为主的植物群落,随后种植云南松形成针叶林以增加土壤C含量,并在恢复后期种植固N阔叶树种形成针阔混交林,以达到全面改善土壤养分、保持水土并控制土壤P素流失的目的。

    • 淮北平原砂姜黑土玉米产量与土壤性质的区域分析

      2021, 53(2):391-397. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.02.024

      摘要 (444) HTML (900) PDF 3.44 M (1054) 评论 (0) 收藏

      摘要:以淮北平原作为调查区域,对砂姜黑土区48个样点的玉米产量及0~20 cm耕层土壤性质进行了分析。结果表明:在涡阳县东、西部,蒙城县南部和怀远县北部,玉米产量多在8.7 t/hm2以上,土壤容重较小;而在蒙城县北部,玉米产量多在7 t/hm2以下,土壤容重最大,平均达到1.6 g/cm3以上。涡阳县土壤有机碳含量最高,平均值达到15.4 g/kg,较怀远县和蒙城县分别增加了28.3%和55.9%。土壤全量养分和速效养分随玉米产量等级变化不明显。相关性分析表明:玉米产量与耕层土壤穿透阻力(r=-0.348,P<0.05)、土壤容重(r=-0.484,P<0.01)呈负相关,而与土壤有机碳(r=0.421,P<0.01)呈正相关。因此,土壤物理性质与土壤有机碳是影响该区玉米产量的关键因子。

    • 基于气体分子动理论的土壤孔隙结构特征研究

      2021, 53(2):398-402. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.02.025

      摘要 (480) HTML (510) PDF 459.15 K (1017) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过测定两种土壤和一种玻璃珠的两相热导率随气压的变化,分析变压条件下气体分子碰撞平均自由程和多孔介质孔隙结构间的关系。研究计算了表征土壤平均孔隙结构的孔隙特征长度(d),同时依据静态几何学方法计算获取了颗粒平均间距(D)。结果表明,基于热传输方法获取的d值是从气体分子碰撞传热的动态观点获取的孔隙结构表征,标识着土壤颗粒间的热分离特征,是表征土壤孔隙结构的有效指标。由于土壤的dD值相差3个数量级,但在玻璃珠上无量级差异,这说明d值可能只能表征土壤团聚体间的平均孔隙结构,不能反映团聚体内部及黏土颗粒内部的微细孔隙结构。

    • 砒砂岩区典型小流域表土有机质含量空间自相关格局及影响因素

      2021, 53(2):403-410. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.02.026

      摘要 (328) HTML (462) PDF 1.81 M (929) 评论 (0) 收藏

      摘要:以砒砂岩区鲍家沟小流域为研究对象,运用地统计学和灰色关联度相结合的方法,研究砒砂岩区小流域表土有机质的空间自相关特征及影响因素。结果表明:①砒砂岩区小流域表土有机质空间变异的半方差函数拟合模型为指数模型,块金效应值为60.66%,属中等程度的空间相关性,流域表土有机质整体呈沟底>坡面>山脊的规律。②全局空间自相关分析显示,表土有机质具有明显的空间自相关性(Z值为2.80),各向异性的空间自相关性与径流流向关系密切,局部空间自相关特征以高值聚集和低值聚集类型为主,存在少量的高低值聚集异常区。③高值聚集现象主要出现在流域中部的沟谷和乔木林地区域。低值聚集区集中分布在流域下部的裸露坡面区,异常区在流域的上部和下部均有分布,集中坡面草地。④土壤有机质空间自相关性与环境因子的灰色关联分析的结果显示,高值聚集区与地形湿度指数的关联系数最高(0.498),低值聚集区坡位关联程度最高(0.489),高/低值异常区域土地利用方式关联程度最高(0.329)。地形因素是促使砒砂岩区小流域表土有机质高值聚集区形成的主导因素,土地利用能够干扰表土有机质高/低值聚集区的形成。

    • 水泥厂周边稻田土壤剖面磁学性质及其环境意义

      2021, 53(2):411-420. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.02.027

      摘要 (445) HTML (493) PDF 2.31 M (827) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究工业粉尘对农田土壤磁学性质的影响,在水泥厂周边挖掘了2个稻田土壤剖面(L01、L02)和1个山林土壤剖面(L04),同时设置对照剖面(L03),采用环境磁学方法,分别对4个土壤剖面磁学参数、矿物成分和化学成分进行了分析。结果表明:水泥厂周边3个土壤剖面中主要矿物成分是石英、伊利石、针铁矿、蒙脱石、方解石等。稻田土壤剖面中存在亚铁磁性矿物和反铁磁性矿物,但亚铁磁性矿物含量较低,剖面L01和L02的χ(质量磁化率)、χARM(非磁滞剩磁磁化率)、SIRM(饱和等温剩磁)平均值分别为12.05×10-8 m3/kg、52.71×10-8 m3/kg、9.74×10-4 Am2/kg和9.40×10-8 m3/kg、43.82×10-8 m3/kg、7.67×10-4 Am2/kg,这2个剖面中磁性矿物粒径较粗,超顺磁性颗粒含量较低,χfd(频率磁化率)平均值分别为3.41%和3.08%。剖面L04中亚铁磁性矿物含量较高,其χχARM、SIRM平均值分别为53.85×10-8 m3/kg、393.73×10-8 m3/kg、26.90×10-4 Am2/kg,该剖面中磁性矿物粒径细,超顺磁性颗粒含量高,χfd平均值高达14.20%。由于受到水泥粉尘的影响,水泥厂周边3个土壤剖面(L01、L02、L04)0~20 cm土壤磁学性质和ωCaO(CaO质量分数)都发生了明显变化,磁性增强,磁性矿物粒径变粗,ωCaO升高,3个土壤剖面中ωCaO与磁学参数χχARM、SIRM均存在正相关关系。因此,稻田土壤剖面的磁学参数χχARM、SIRM和ωCaO对水泥粉尘的影响具有较好的指示作用,两类参数的值越高,指示稻田土壤被水泥粉尘影响越严重。

    • 新疆天山天池景区表土磁性特征的时空变化

      2021, 53(2):421-428. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.02.028

      摘要 (383) HTML (489) PDF 1.21 M (871) 评论 (0) 收藏

      摘要:以天山天池5A级景区表土为研究对象,分别于2015年和2017年两次采集表土样品,采用磁测、统计和GIS方法对其磁学特征、时空变异性进行研究。结果表明:表土样品载磁矿物以低矫顽力亚铁磁性矿物(磁铁矿和磁赤铁矿)为主,同时含有一定不完全反铁磁性矿物(赤铁矿和针铁矿),磁性矿物含量适中,磁性矿物粒度主要由假单畴粗颗粒和含量相对较低的超顺磁性细颗粒混合而成;表土样品中磁性矿物特征随时间变化显著,2017年磁性矿物含量、粗颗粒比例高于2015年;从景区表土样品磁性参数空间分布看,两期分布图变化趋势相似,2015年的高值区位于旅游核心景点区域及湖泊南部区域,2017年的高值区由2015年的高值区扩大到环湖区域且在核心景点区域含量增高;除自然因素外,由于研究区远离工业区、城市等污染源,两期磁性矿物含量和粒度产生的时空差异主要是两年的旅游交通活动输入的磁性污染物不断累积引起的。研究发现,监测景区表土磁性参数的时空变化有助于圈定可能污染范围的变化和判别污染物来源。

    • CCI多传感器组合土壤水分产品在青藏高原不同地区的适用性

      2021, 53(2):429-438. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.02.029

      摘要 (432) HTML (741) PDF 5.59 M (1317) 评论 (0) 收藏

      摘要:青藏高原的土壤水分通过对水循环和对生态系统的作用,对区域乃至全球气候的变化起着重要的影响。由于该地区缺失长期和大规模土壤水分的现场观测,遥感产品成为地球系统模型的有用数据集。其中,欧洲航天局(European Space Agency,ESA)发布的气候变化倡议(Climate Change Initiative,CCI)土壤水分产品已在全球范围内广泛应用。研究使用3个网络的原位测量土壤水分数据评估CCI(主动、被动、主被动组合)产品在青藏高原地区的适用性,这3个网络分别代表青藏高原的半湿润(玛曲)、半干旱(那曲)和干旱(狮泉河)气候条件。结果表明,CCI 3种产品都能捕捉到青藏高原生长季土壤水分时间变化规律和东南高西北低的空间分布特征。其中主被动组合产品在3个网络的相关性都是最高的。在以高寒草甸为主的半干旱地区,CCI主被动组合产品反演土壤水分具有较高的精度,与实测数据相关系数高达0.870,均方根误差小于0.06,但在高密度植被区有所低估,裸露地表有所高估。从空间分布来看,主动产品过高估计了青藏高原土壤水分,被动产品显示土壤水分空间分布变化范围过大,最大值达0.98 m3/m3,主被动组合产品在空间上(0~0.65 m3/m3)最接近青藏高原土壤水分实际分布情况。研究结果可以为CCI产品在青藏高原的应用与研究提供参考。

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