• 2022年第54卷第4期文章目次
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    • >专论与综述
    • 过一硫酸盐的化学氧化机理及在有机污染土壤修复中应用研究进展

      2022, 54(4):653-666. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2022.04.001

      摘要 (433) HTML (4898) PDF 748.56 K (2242) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于过一硫酸盐(PMS)的高级氧化技术因反应快速高效、降解有机污染物效果优越,在环境修复领域拥有广阔的应用潜能。经过活化的PMS化学氧化技术在有机污染废水处理中被广泛应用,污染物的去除机制也在不断被发现并完善,其在有机污染土壤修复中也已得到应用。本文综述了PMS对有机污染物的化学氧化机制,分析了有机污染物降解的自由基和非自由基反应过程,探讨了不同活化方式(碱、过渡金属、碳基材料、辐射等)对PMS降解有机污染物的影响,阐述了PMS在有机污染土壤修复中的研究进展和存在问题,并进行了研究展望。

    • 我国主要粮食作物一次性施肥的长期效应研究进展

      2022, 54(4):667-675. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2022.04.002

      摘要 (251) HTML (1060) PDF 399.49 K (1171) 评论 (0) 收藏

      摘要:一次性施肥是农业轻简化生产的迫切需求,一次性施肥在我国主要粮食作物上的短期应用研究较多,但缺乏长期效应分析,探明一次性施肥长期施用对三大粮食作物产量、土壤肥力、氮肥利用率及环境效应的影响,可为我国农业轻简化绿色可持续生产提供支撑。本研究利用“中国知网”数据库对三大粮食作物上进行一次性施肥的所有文献(截至2021年12月20日)进行检索,分析一次性施肥连续施用5 a及5 a以上对三大粮食作物产量、土壤肥力和氮肥利用率的影响,以及一次性施肥连续施用3 a及3 a以上对农田生态环境的影响。与普通尿素分次施肥相比,一次性施肥连续施用5 a及以上使小麦、玉米和水稻的产量分别提高 4.9% ~ 19.6%、0 ~ 14.4%、0 ~ 17.6%,氮肥利用率分别提高 24.2% ~ 52.0%、14.3% ~ 80.3%、4.4% ~ 80.7%,土壤全氮、有机质、无机氮(NO3--N、NH4+-N)含量分别提高 0 ~ 8.7%、0 ~ 6.7%、0 ~ 23.8%,3.8% ~ 11.8%、0 ~ 6.4%、0 ~ 16.6% 和 0 ~ 77.2%、0 ~ 66.3%、0 ~ 42.4%;一次性施肥连续施用3 a及以上的小麦、玉米和水稻农田N2O排放、NH3挥发分别降低 16.9% ~ 43.3%、5.1% ~ 56.0%、5.6% ~ 43.2% 和 18.6% ~ 37.6%、6.1% ~ 52.4%、37.2% ~ 66.0%。一次性施肥在三大粮食作物连续应用可长期维持土壤肥力和作物产量,同时提高氮肥利用率和降低氮素损失。

    • >研究报告
    • 长江中下游甘薯氮磷钾肥施用效果与区域土壤养分丰缺指标研究

      2022, 54(4):676-681. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2022.04.003

      摘要 (170) HTML (978) PDF 465.35 K (1288) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据2009—2014年在长江中下游薯区实施的68个氮、磷、钾肥料用量田间试验结果,建立了基于养分丰缺指标法——肥料效应函数的甘薯氮、磷、钾施肥指标体系。结果表明:施用氮肥、磷肥、钾肥均对甘薯具有极显著的增产效果(P<0.01);植薯土壤水解性氮含量的“高”、“低”指标分别为170 mg/kg和100 mg/kg,有效磷含量的临界指标为17 mg/kg,土壤速效钾含量“高”、“低”的指标分别为110 mg/kg和30 mg/kg;高产田块甘薯的氮、磷、钾肥最佳经济推荐施用量分别为N 125 kg/hm2、P2O5160 kg/hm2和K2O 182 kg/hm2,中低产田块的氮、磷、钾肥最佳经济推荐施用量分别为N 155 kg/hm2、P2O5120 kg/hm2和K2O 220 kg/hm2

    • 基于Citespace的土壤碳氮磷交互研究可视化分析

      2022, 54(4):682-690. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2022.04.004

      摘要 (257) HTML (989) PDF 8.84 M (2297) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究土壤碳、氮、磷领域的国际研究现状及发展变化趋势,本文对1990—2020年Web of Science核心数据集中的7 757篇文献进行可视化分析,利用Citespace软件对关键词、共被引文献、国家、机构、作者绘制科学知识图谱。研究结果表明:国际土壤碳、氮、磷领域研究经历平稳期、缓慢增长期及快速增长期3个阶段,目前处于快速发展阶段。土壤碳、氮、磷领域在研究方向上经历了养分和产量管理到环境质量监测与评估,再到以微生物和土壤质量管理为主要方向的转变趋势;对农业中添加有机物质、生物质炭等部分替代化学肥料,降低农业碳排放,减少农业面源污染研究积极推进。中国在该领域发文数量最多,有力推动了土壤碳、氮、磷交互研究的发展,国际间合作交流密切;美国发文数量第二且中介中心性最高,在该领域影响力最强。目前,以土壤微生物过程耦合土壤碳、氮、磷计量比为主要的研究热点,研究分支大幅下降。

    • 不同类型水稻土可溶性有机氮及其组分的剖面分布

      2022, 54(4):691-699. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2022.04.005

      摘要 (254) HTML (1123) PDF 1.35 M (1325) 评论 (0) 收藏

      摘要:为揭示可溶性有机氮(soluble organic nitrogen,SON)在土壤剖面的分布状况,选取中亚热带地区发育于相同母质的黄泥田、灰黄泥田和灰泥田3种不同类型水稻土为对象,研究不同类型水稻土剖面中SON含量、组分及主控因子。结果表明,不同类型水稻土SON、游离氨基酸氮(FAA-N)、酰胺氮(AN-N)和可溶性蛋白氮(SP-N)含量具有明显的剖面分异,均表现为0 ~ 20 cm土层>20 ~ 40 cm土层>40 ~ 60 cm土层。不同类型水稻土SON及各组分含量差异主要表现在0 ~ 20 cm土层,均表现为灰泥田>灰黄泥田>黄泥田,灰泥田SON、FAA-N、AN-N和SP-N含量分别高于灰黄泥田50.5%、41.7%、44.8% 和2.1%,高于黄泥田196.5%、200.9%、180.4% 和76.5%。0 ~ 20 cm土层3种不同类型水稻土FAA-N和AN-N分别占SON的54.4% ~ 58.7% 和45.5% ~ 48.1%,而底层(40 ~ 60 cm)FAA-N和AN-N分别占SON的33.1% ~ 55.7% 和50.3% ~ 52.8%,说明FAA-N和AN-N具有向下累积的趋势,且在土壤剖面中对SON的贡献大于SP-N。中性氨基酸尤其是肌氨酸是底层FAA-N的主要组分。灰色关联分析表明有机质、蛋白酶、脲酶和总孔隙度与不同类型水稻土SON及组分垂直分布密切相关,对SON、FAA-N、AN-N和SP-N含量变化的总贡献度分别为95.2%、92.1%、98.3% 和90.9%。因此,SON及组分在土壤剖面中的垂直分布与土壤类型和土层深度密切相关,且受土壤有机质、酶活和总孔隙度的影响。

    • 灌溉模式和有机肥配施对水稻产量、光合特性和氮肥利用率的影响

      2022, 54(4):700-707. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2022.04.006

      摘要 (205) HTML (1232) PDF 463.60 K (1189) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对湘北地区农业水资源日益紧缺和水稻生产上滥施化学氮肥的现状,为了节约淡水资源、降低化肥用量、实现水肥协同和资源高效利用,设置2种灌溉方式(W1:全生育期淹水灌溉;W2:全生育期湿润灌溉)和4个施氮水平(N0:不施氮肥;N1:施N量150 kg/hm2,肥料为尿素氮100%;N2:施N量150 kg/hm2,肥料为尿素氮80%+有机氮(菜枯)20%;N3:施N量150 kg/hm2,肥料为尿素氮60%+有机氮(菜枯)40%),分析水稻产量、光合特性、氮素代谢和氮肥利用率对灌溉模式和有机肥配施的响应规律。结果表明:与W1相比,W2显著增加水稻产量、氮肥利用率、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度等;在不同施氮处理下,增加有机肥比例能显著提高产量,N3、N2、N1分别比N0增产28.32%、25.52%、18.88%,同时氮肥吸收利用率、氮肥农学利用率和氮肥偏生产力也表现为N3>N2>N1,N3的氮肥吸收利用率、氮肥农学利用率、氮肥偏生产力分别达到了78.52%、9.77 kg/kg、46.91 kg/kg。综合评分法表明,灌溉模式和有机肥配施的最佳模式为W2N3,即湿润灌溉、施N量150 kg/hm2、肥料为尿素氮60%+有机氮(菜枯)40% 组合。该研究结果可为湘北地区水稻水肥管理提供科学依据。

    • 稻鱼共作下氮肥减量后移对水稻生长和氮肥利用效率的影响

      2022, 54(4):708-714. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2022.04.007

      摘要 (129) HTML (1022) PDF 428.12 K (1019) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探索稻鱼模式下水稻氮肥高效施用技术,实现减肥增效的生产目标,以杂交籼稻隆两优1206为试验材料,在稻鱼共作模式下设置了4个水稻施氮处理,分别为:N0不施氮肥处理、CK当地常规施氮处理(纯氮用量为 180 kg/hm2,按分蘖肥∶促花肥∶保花肥=5∶2.5∶2.5施用)、N1氮肥减量处理(纯氮用量为 120 kg/hm2,按分蘖肥∶促花肥∶保花肥=5∶2.5∶2.5施用)、N2氮肥减量后移处理(纯氮用量为 120 kg/hm2,按分蘖肥∶促花肥∶保花肥=0∶5∶5施用),研究了不同处理下水稻生长特性、产量和氮肥利用率的变化规律。结果表明:与CK处理相比,N2处理显著降低了有效分蘖叶龄期水稻的分蘖数和倒4叶期水稻的干物质积累量,但在有效分蘖叶龄期的分蘖数达到了CK处理有效穗数的88.54%,已经够苗。施穗肥后N2处理增加了水稻的干物质积累量、有效穗数和穗粒数,同时显著降低了水稻的高峰苗,提高了成穗率,两年的水稻产量比CK处理分别增加了6.39% 和8.57%。同时,N2处理降低了水稻成熟期土壤水解氮的残留,水稻氮素收获指数、氮素干物质生产效率、氮素谷物生产效率、氮肥偏生产力和氮肥农学利用率分别比CK处理提高了5.63%、12.99 kg/kg、12.91 kg/kg、28.45 kg/kg和7.79 kg/kg,增幅分别达9.33%、15.56%、29.14%、59.57% 和120.77%,差异均达到显著水平。可见,水稻氮肥减量后移施用,能够显著降低水稻高峰苗,提高水稻成穗率、后期干物质含量、有效穗数、穗粒数和氮肥农学利用效率,从而提高产量。在西南地区烟后稻田养鱼模式下,茬口土壤全氮和水解氮分别在1.79 g/kg和160.02 mg/kg以上,水稻采用总施氮为 120 kg/hm2,按分蘖肥∶促花肥∶保花肥=0∶5∶5比例的施用,可以实现水稻减氮33.3%、增产6.39% 以上的目标。

    • 凋落物及氮添加对针阔叶林土壤氮和水解氨基酸的影响

      2022, 54(4):715-722. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2022.04.008

      摘要 (158) HTML (936) PDF 575.07 K (1212) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究凋落物对森林土壤氮的影响及氮沉降的调节,本研究以亚热带天然阔叶林(罗浮栲林)和人工针叶林(杉木林)2种林型土壤和凋落物为对象,分别设置土壤(对照)、土壤+凋落物(3倍添加)、土壤+氮(120 mg/kg)、土壤+凋落物(3倍添加)+氮(120 mg/kg) 4种处理,每种处理设置3个重复,进行为期一年的室内模拟淋溶试验,分析土壤可溶性氮和物理分级后各粒径土壤水解氨基酸变化。结果表明:与对照比较,阔叶林土壤添加凋落物处理增加土壤铵态氮和游离氨基酸,而降低硝态氮含量;氮添加降低针叶林土壤氨态氮,增加硝态氮含量,但是增加阔叶林土壤铵态氮和游离氨基酸;凋落物添加的情况下,氮添加显著增加阔叶林土壤硝态氮含量。土壤的各粒径组分分布比例差异显著,氮添加倾向于降低针叶林土壤大粒径、增加小粒径分配比例,而阔叶林相反。针叶林土壤添加凋落物显著增加土壤粒径组分2 000 ~ 250 μm、20 ~ 2 μm、<2 μm水解氨基酸含量;氮添加增加针叶林全土、2 000 ~ 250 μm和20 ~ 2 μm粒径水解氨基酸含量;在凋落物添加或氮添加情况下,氮添加或凋落物显著降低全土、250 ~ 53 μm、53 ~ 20 μm粒径水解氨基酸含量。而凋落物和氮添加对阔叶林土壤水解氨基酸含量的影响基本上相反。可见,不同土壤粒径组分水解氨基酸(作为可矿化氮)响应凋落物和氮添加处理的差异,有望作为揭示针阔叶林可溶性氮变化的指标。

    • D-最优混料设计优化草菇菇渣复合基质的黄瓜栽培配方

      2022, 54(4):723-732. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2022.04.009

      摘要 (162) HTML (1085) PDF 1.45 M (962) 评论 (0) 收藏

      摘要:应用D-最优混料设计方法,以黄瓜植株的农艺性状、果实品质和产量为评价指标,探索了草菇菇渣、草炭和珍珠岩不同配比复合基质对黄瓜栽培的影响,建立了各配比基质与黄瓜植株响应值之间的回归模型,考察了配方中各基质的相互作用对黄瓜植株各响应值的影响。试验结果表明:菇渣营养丰富,但电导率和酸碱度偏高;草炭呈酸性,持水性、透气性强,可降低pH;珍珠岩吸水能力强,透气性好。草炭、珍珠岩复配的基质EC、pH较低,而含草菇菇渣的复配基质EC和pH随菇渣添加量的增加而升高,最终优化得到的最优基质配比为草菇菇渣32.02%、草炭60.00%、珍珠岩7.98%,该配方的理化性质良好,适宜黄瓜生长;经验证该配方生长的植株株高、茎粗、维生素C含量、可溶性糖含量、单株产量和硝酸盐含量分别为350.00 cm、11.74 mm、101.01 mg/kg、1.31%、2 123.33 g和351.04 mg/kg,与草炭相比,株高、茎粗、维生素C含量、可溶性糖含量和单株产量分别提高20.69%、1.73%、12.79%、14.79% 和41.56%,硝酸盐含量降低14.66%,且生产成本可节省约33%。可见,通过混料设计将草菇菇渣复合基质进行优化,可解决单一基质存在的电导率、酸碱度偏高等问题,栽培效果更佳,将草菇菇渣应用于黄瓜无土栽培是完全可行的。

    • 土地利用方式对酸性红壤丛枝菌根真菌群落的影响

      2022, 54(4):733-739. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2022.04.010

      摘要 (202) HTML (768) PDF 587.60 K (1126) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究土地利用方式对酸性红壤丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)群落的影响,调查了酸性红壤4种土地利用方式 (草地、玉米、花生和大豆) 下非根际和根际土壤AMF群落多样性和组成结构。结果表明:土地利用方式显著影响了AMF群落优势属球囊霉属(Glomus)和巨孢囊霉属(Paraglomus)的相对丰度,但是根际作用影响不明显。土地利用方式而非根际作用显著影响了AMF群落香农指数和物种丰富度,其中大豆地表现出最低的香农指数和物种丰富度。土地利用方式和根际作用都显著影响AMF群落组成结构,但是土地利用方式的作用强度明显高于根际作用。球囊霉属主要解释了不同土地利用方式之间的AMF群落组成差异。土壤pH是影响土壤AMF群落结构的最关键因子。因此,土地利用方式比根际作用表现出对酸性红壤AMF群落更大的影响,展现了土地利用变化在影响土壤AMF群落方面的重要作用。

    • 不同来源有机物料对菜用蚕豆生长和品质及根际土壤性状的影响

      2022, 54(4):740-749. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2022.04.011

      摘要 (208) HTML (937) PDF 685.93 K (1284) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过盆栽试验,分析了不同来源有机物料(鸡粪、牛粪、菇渣)对菜用蚕豆生长和品质、根际土化学和生物学性状的影响。结果表明:①3种有机物料对蚕豆分枝数、荚干重、籽粒干重、大粒重、大粒蚕豆占比、籽粒淀粉含量均有积极作用,其中牛粪和菇渣能显著(P<0.05)提高大粒蚕豆占比,鸡粪能显著(P<0.05)提高二粒荚和三粒荚的占比,并且对籽粒淀粉含量的提升效果最为明显(比对照增加69.1%);②3种有机物料增加了根际土中细菌、真菌数量,显著(P<0.05)提高了根际土中性转化酶、脲酶、酸性磷酸酶、多酚氧化酶活性(除牛粪使中性转化酶活性提高不显著外),其中鸡粪对细菌数量、中性转化酶活性、脲酶活性的提高程度均最大;③鸡粪能显著(P<0.05)增加根际土有机碳、全氮、NH4+-N含量,牛粪、鸡粪能显著(P<0.05)提高土壤pH。大粒蚕豆占比与土壤酸性磷酸酶活性、有效磷含量呈显著正相关。蚕豆淀粉含量与细菌数量、中性转化酶活性、有机碳、全氮、NH4+-N含量呈显著正相关,这说明有机物料的施用可能为细菌生长提供了更多的碳源和能源,导致细菌数量增加。细菌是酶的重要产生者,细菌数量的增加可能提高了碳氮循环相关酶(中性转化酶、脲酶)的产生量和活性,从而使更多的有机氮转变为无机氮(NH4+-N),提高了土壤养分(NH4+-N、全氮)水平,进而提高了蚕豆营养品质。

    • 烟草根表可培养细菌群落组成及典型菌群的促生特性研究

      2022, 54(4):750-755. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2022.04.0012

      摘要 (125) HTML (1054) PDF 2.03 M (1237) 评论 (0) 收藏

      摘要:植物微生物组是维护植物生长发育、提升抗逆防病的重要调控因素。为发挥植物微生物促进烟草生长、改善烟草根区微生态功能作用,本研究从烟草根表分离筛选可培养细菌组,并对不同菌株的促生能力进行测定。结果表明:①从烟草根表分离并鉴定出可培养菌株310株,隶属于31个属,其中主要为芽孢杆菌属(Bacillus)、假单胞菌属(Pseudomonas);②对比分析发现假单胞菌属、芽孢杆菌属、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)和成对杆菌属(Dyadobacter)为4种供试土壤烟草根表共有的细菌类群;③对进一步筛选得到的16株菌株进行促生能力的测定,发现6株菌具有固氮能力,5株菌产铁载体,4株菌可溶解无机磷,4株菌产IAA;④盆栽试验验证16株菌株的促生效果,其中37.5% 的菌株对烟草生长具有显著促进作用,烟草株高、总鲜物质量和地下部干物质量分别比对照提高35.1%、27.9% 和30.7%。总之,从烟草根表分离获得多种具有促生能力的菌株,为未来构建促进烟草健康生长的复合菌剂提供了理论基础。

    • 三氯异氰尿酸对马铃薯连作障碍土壤微生物群落组成的影响

      2022, 54(4):756-762. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2022.04.013

      摘要 (421) HTML (919) PDF 1.01 M (1197) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用盆栽试验,选择三氯异氰尿酸(TCCA)为土壤消毒剂,研究不同施用量TCCA对马铃薯连作障碍土壤微生物群落组成的影响。TCCA施用量设置分别为:0(CK),30 kg/hm2(S30),60 kg/hm2(S60)和120 kg/hm2(S120)。结果表明:与CK处理相比,S60和S120处理显著提高土壤pH(P<0.05),分别提高0.15个和0.26个单位;显著增加土壤可溶性有机碳含量 (P<0.05),增幅分别为30.4% 和83.5%;显著提高土壤铵态氮含量(P<0.05),分别提高3.3倍和9.7倍。同时,S60和S120处理显著影响了土壤微生物优势菌属的相对丰度(P<0.05)。与CK处理相比,在门水平上,S60和S120处理下土壤变形菌门(Proteobacteria)的增幅达55.3% 和85.9%,子囊菌门(Ascomycota)的增幅达16.7% 和35.1%;在属水平上,S60和S120处理下显著降低马铃薯致病菌链霉菌属(Streptomyces)的相对丰度(P<0.05),降幅达35.7% 和57.1%。主坐标(PCoA)分析表明,S60和S120处理与CK处理的细菌和真菌的群落结构截然不同。除了TCCA直接杀菌的影响,冗余分析(RDA)显示,土壤pH和铵态氮含量亦是影响微生物群落组成变化的关键因子。

    • 大气CO2浓度升高对高、低响应水稻品种根系生长的影响——FACE研究

      2022, 54(4):763-768. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2022.04.014

      摘要 (180) HTML (854) PDF 543.53 K (1051) 评论 (0) 收藏

      摘要:大气CO2浓度([CO2])升高是未来气候变化的主要特征之一,研究表明高[CO2]会提高水稻产量,且水稻两个亚型(籼稻和粳稻)的产量增幅存在很大的差异。然而,目前还不明确这种基因型的响应差异是否与其根系的生长响应差异有关。本试验依托自由大气[CO2]升高研究平台(free air CO2 enrichment, FACE),以低产量响应品种粳稻 (Oryza sativa L. japonica ) 武运粳23和高产量响应品种籼稻 (Oryza sativa L. indica) 扬稻6号为试验材料,设置高[CO2] (590 μmol/mol) 和对照(390 μmol/mol)处理。使用微根窗法连续动态检测两种水稻的根系生长状况,进一步计算根系周转率指标。结果表明:高[CO2]显著促进了两个品种的水稻根系生长,其根系长度、表面积和体积相对于对照平均增加了120%、106% 和98%;两个品种间,高[CO2]处理使武运粳23的根系周转率显著下降,降幅达66%;扬稻6号的根系周转率则上升了约18%;高[CO2]处理下的武运粳23的根系增量主要分布在浅层(32% 升至56%),而扬稻 6号的根系在深层的分布从12% 增加至20%。结合已有产量响应及氮素吸收结果,我们认为相较于根长等根系形态指标,水稻根系的周转率与深层根系分布比例可能是不同基因型水稻品种的产量对高[CO2]响应存在明显差异的主要原因。

    • 秸秆还田种类对稻田N2O排放及硝化反硝化微生物的影响

      2022, 54(4):769-778. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2022.04.015

      摘要 (234) HTML (991) PDF 798.33 K (1269) 评论 (0) 收藏

      摘要:以太湖流域典型单季稻田的原状土柱为研究对象,通过设置温室土柱试验,同步监测3种秸秆(水稻秸秆RS、小麦秸秆WS、玉米秸秆MS)施用下水稻各生长期N2O排放、水稻产量和土壤理化因子,同时定量化分析多个N2O排放相关菌群及功能基因的丰度,以阐明N2O排放对不同种类秸秆施用引发的微生物响应机制,筛选控制单季稻田N2O减排增效最佳的秸秆种类。结果表明:与对照相比,RS、WS和MS处理下水稻生长期N2O排放量分别增加162.32%、107.11% 和9.48%,其中RS处理显著高于MS处理。水稻生育期内,土壤氨氧化菌(AOA、AOB)和反硝化菌群落(nirSnosZ)丰度均呈现先上升后下降的变化趋势。与对照相比,拔节期RS处理显著增加AOA、AOB、nirSnosZ拷贝数,MS和WS处理对上述功能基因丰度均无显著影响。各生育期土壤NH4+-N含量整体高于NO3--N含量,二者均在水稻分蘖期达到峰值,而后随水稻生长不断降低,同一时期不同秸秆处理之间二者无显著性差异。相关性分析和结构方程模型(SEM)结果表明,土壤AOB丰度和土壤NH4+-N含量是直接影响稻田土壤N2O排放的主要因素。综合考虑不同类型秸秆还田后土壤理化因子、水稻产量和微生物丰度变化,玉米秸秆是减缓太湖流域单季稻田N2O排放且提高产量的最优秸秆还田种类。

    • 有机覆盖对城市森林土壤有机碳矿化及其氧化稳定性特征的影响

      2022, 54(4):779-786. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2022.04.016

      摘要 (228) HTML (1284) PDF 1.00 M (1230) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究有机覆盖对城市森林土壤有机碳矿化及其氧化稳定性特征的影响,采集北京市鹫峰国家森林公园土壤,进行室内培养,研究不覆盖(CK)、木片覆盖(Mw)、堆肥覆盖(Mc)、上层木片覆盖+下层堆肥覆盖(Mw+c) 4种条件下土壤有机碳矿化特征及氧化稳定组分变化。结果表明,不同有机覆盖方式均显著影响了土壤有机碳(SOC)矿化(P<0.05),Mc、Mw+c、Mw处理的有机碳累积矿化量分别是CK的1.77倍、2.93倍和3.98倍,Mw处理累积矿化量分配比和Cp/SOC值(土壤有机碳矿化潜能占土壤有机碳含量的比重)显著高于Mc和Mw+c处理(P<0.05),说明Mc和Mw+c处理的固碳潜力好于Mw处理。不同有机覆盖方式显著提升了土壤有机碳及其氧化稳定组分含量(P<0.05),Mw+c处理的增幅最明显,土壤有机碳含量比CK提高了29.14%;高活性有机碳组分和低活性有机碳组分含量较CK分别提高了20% 和37.14%。有机覆盖提高了土壤有机碳稳定指数,降低了活性指数,表明有机覆盖增强了土壤有机碳稳定性。有机碳累积矿化量与高活性有机碳组分呈极显著正相关(P<0.01),与土壤有机碳和低活性有机碳组分呈显著正相关(P<0.05)。综合土壤有机碳矿化特征及其氧化稳定组分的变化来看,上层木片+下层堆肥的覆盖模式,既能提高土壤的固碳潜力,又能协调有机碳矿化与稳定性特征。

    • 稻草覆盖和香根草篱联合调控红壤坡耕地土壤团聚体粒组碳钾分配规律

      2022, 54(4):787-792. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2022.04.017

      摘要 (160) HTML (833) PDF 421.76 K (1091) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤有机碳可以通过影响土壤矿物钾释放以及解钾菌特性而对土壤钾素产生影响,本文基于稻草覆盖和香根草篱控制红壤坡耕地水土流失长期定位试验,通过对比常规管理(CK)、稻草覆盖(S)、稻草覆盖+香根草篱 (S+V)处理,研究稻草覆盖及香根草篱措施对土壤主要化学性质的影响,并分析土壤团聚体粒组分布及碳和钾在土壤团聚体粒组中的分配规律。结果表明,在所有处理中,S+V处理的土壤pH、有机碳、全钾和速效钾含量显著较高,与CK处理相比,S+V处理的土壤pH提高了0.23,有机碳、全钾和速效钾含量分别提高了6.52%、11.60% 和11.49%。不同处理下土壤团聚体粒组分布无显著差异,所有土壤团聚体粒组中均以>0.25 mm土壤团聚体粒组的比例最高。与CK处理相比,S和S+V处理的 >2 mm土壤团聚体粒组有机碳含量分别提高了9.42% 和40.03%。与CK处理相比,S+V处理下 >2 mm、0.25 ~ 0.053 mm和 <0.053 mm土壤团聚体粒组中全钾含量分别提高了3.67%、4.92% 和5.14%。同时,S+V处理下 >2 mm和 <0.053 mm土壤团聚体粒组中速效钾含量分别比CK处理增加了20.10% 和12.28%。因此,在红壤坡耕地上,稻草覆盖和香根草篱联合措施是有效改善土壤团聚体粒组碳钾分配的水保措施,一方面提升了>2 mm土壤团聚体粒组的有机碳含量,另一方面也显著增加了>2 mm和 <0.053 mm土壤团聚体粒组的速效钾含量,从而有利于维持土壤结构,为保障作物高产奠定基础。

    • 木屑生物质炭对水中阿特拉津、多菌灵和啶虫脒复合农药的吸附性能研究

      2022, 54(4):793-801. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2022.04.018

      摘要 (156) HTML (929) PDF 747.76 K (1210) 评论 (0) 收藏

      摘要:选取木屑为原材料,在500、700℃下制备生物质炭(标记为MX500和MX700),试验考察了溶液初始pH和生物质炭投加量对其吸附性能的影响,并利用吸附动力学、吸附等温线以及傅里叶变换红外光谱(FTIR)等手段,研究了木屑生物质炭对水溶液中3种不同类型的典型常用农药阿特拉津(ATR)、多菌灵(CAR)和啶虫脒(ACE)的吸附特性及吸附机理。结果表明:热解温度700℃,pH 3.0,生物质炭投加量为2.0 g/L时,木屑生物质炭对3种农药的联合吸附效果最好。MX700对ATR、CAR和ACE的最大吸附量分别为40.2、50.4和44.9 μg/g,约为MX500的1.4倍 ~ 2.2倍。吸附动力学和吸附等温线结果显示,准二级动力学方程、颗粒内扩散方程和Langmuir方程能较好地拟合吸附过程。FTIR结果显示,木屑生物质炭主要通过酚羟基和羧基等含氧官能团以及芳香环结构去除水中ATR、CAR和ACE。木屑生物质炭对农药的吸附机理包括静电作用力、氢键作用力及π-π键相互作用力。在100 μg/L浓度下,木屑生物质炭对ATR、CAR和ACE复合农药的吸附效果和机理与农药单体类似。综上,木屑生物质炭作为复合农药污染水体净化的吸附剂具有较大的应用潜力。

    • 凹凸棒石-稻秸复合材料的制备及其对污染土壤中镉钝化效果的研究

      2022, 54(4):802-809. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2022.04.019

      摘要 (186) HTML (786) PDF 4.45 M (1778) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高凹凸棒石(ATP)在土壤重金属修复中的性能,以ATP和水稻秸秆(稻秸)为原料,通过厌氧发酵法制备了ATP占稻秸质量分别为25%(F-25)、50%(F-50)、75%(F-75)、100%(F-100)和125%(F-125)的ATP-稻秸复合材料,研究了复合材料对污染土壤镉(Cd)的钝化效果。通过扫描电镜(SEM)和傅立叶红外光谱(FTIR)对复合材料进行了表征,探讨了复合材料对土壤Cd的钝化机制。结果表明,复合材料减少了土壤可交换态、碳酸盐结合态及铁锰氧化物结合态Cd的含量,而增加了残渣态Cd的含量,其中,F-25分别使土壤可交换态、碳酸盐结合态及铁锰氧化物结合态的Cd含量减少了14.11%、5.95% 和10.66%,而残渣态增加了29.15%。3% 添加量的复合材料F-25或5% 添加量的复合材料F-50对土壤Cd的钝化效果较好,钝化率分别为59.88% 和62.50%。复合材料对土壤Cd的钝化率随着钝化时间的延长急剧增加,但15 d后,钝化率增加缓慢。综合考虑复合材料配比、修复材料添加量及钝化时间对土壤Cd钝化效果的影响并兼顾成本,在污染土壤Cd修复时,应优先考虑复合材料F-25并推荐3% 的添加量。

    • 蒙脱石-氧化铁二元复合胶体吸附钨的研究

      2022, 54(4):810-816. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2022.04.020

      摘要 (186) HTML (1055) PDF 1008.16 K (1162) 评论 (0) 收藏

      摘要:本研究选取代表性层状硅酸盐蒙脱石,两种代表性氧化铁(水铁矿、针铁矿),合成蒙脱石-水铁矿、蒙脱石-针铁矿二元复合体,通过宏观吸附以及光谱学技术探究钨(WO42-)在蒙脱石-氧化铁复合体上的吸附行为和潜在机制。结果表明:氧化铁紧密覆盖在蒙脱石表面,使表面颗粒更加细小;钨的吸附量随pH升高而降低,3种吸附剂对钨吸附量大小顺序为:蒙脱石-水铁矿>蒙脱石-针铁矿>蒙脱石;原位红外光谱实验表明,钨在蒙脱石表面主要以外圈络合物形式存在,而在蒙脱石-氧化铁复合体上形成内圈络合物(Fe-O-W),且在低pH时,形成聚合态钨;X-射线光电子能谱进一步表明,针铁矿和水铁矿表面铁羟基参与了钨的络合反应。本研究证实,氧化铁覆盖不仅增大蒙脱石对钨的吸附量,而且使钨由外圈络合物形态转变为内圈络合态,进一步生成聚合态钨。研究结果对预测钨在土壤中的迁移转化、生物有效性和归宿有重要指导意义。

    • 基于不同空间插值的污染场地土壤锑修复范围预测研究

      2022, 54(4):817-826. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2022.04.021

      摘要 (164) HTML (848) PDF 7.48 M (3332) 评论 (0) 收藏

      摘要:以污染场地土壤锑超标地层为研究对象,结合土壤每层锑含量的分布特点,分析和比较了克里格插值模型(OK、UK)、反距离插值(IDW)、泰森多边形(TIN)和分区预测模型(OK+TIN)对不同深度土壤锑修复范围及预测精度的差异。结果表明:各方法确定的0 ~ 1 m地层修复面积大小顺序为IDW>OK=UK> TIN >OK+TIN,修复面积依次为74 154、57 427、37 338、32 707 m2;各方法确定的1 ~ 3.8 m地层修复面积大小顺序为IDW>UK>TIN>OK+TIN>OK,修复面积依次为13 089、11 030、9 660、2 183、1 231 m2,克里格插值带来的平滑作用导致超标范围的遗漏和未超标区域纳入修复范围。在受成本和污染物空间分布制约的情况下,TIN方法从几何原理的角度可以较为准确地反映不同深度土壤锑的修复范围;克里格插值(包括OK+TIN方法)和反距离插值受数据分布假设的约束,平滑效应明显,估计精度受限。

    • 腐植酸对Se(Ⅳ)的吸附特征与机制

      2022, 54(4):827-833. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2022.04.022

      摘要 (129) HTML (1330) PDF 810.46 K (1057) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过扫描电镜、元素分析和红外光谱研究了腐植酸的结构形态,通过分析腐植酸对Se(Ⅳ)的吸附动力学特征、吸附等温曲线、外界条件对腐植酸吸附Se(Ⅳ)的影响以及腐植酸对Se(Ⅳ)的解吸特性,探讨了腐植酸对Se(Ⅳ)的吸附特征及机制。结果表明:腐植酸腐殖化程度高,比表面积较大,可为Se(Ⅳ)提供更多的吸附位点。腐植酸对Se(Ⅳ)的吸附能力随pH降低以及Se(Ⅳ)初始浓度、腐植酸含量增加而增强。腐植酸对Se(Ⅳ)的吸附主要发生在前15 min,吸附过程符合准二级动力学方程;Freundlich等温吸附模型能较好地描述其等温吸附过程。腐植酸对Se(Ⅳ)的吸附与C=O、C-O、C=C、O-H、N-H等官能团相关,吸附机制为静电引力与配体交换。

    • 地质高背景区成土母岩对表土硒含量及其生物有效性的影响

      2022, 54(4):834-840. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2022.04.023

      摘要 (208) HTML (1164) PDF 2.09 M (1213) 评论 (0) 收藏

      摘要:选取秦岭地槽和川中前陆盆地结合部的重庆市城口县为研究区,采集表土样品115件,测定土壤pH、有机质(SOM)、主量元素、全硒(Setotal)和磷酸盐提取态硒(Sebioa)含量。结果显示:研究区表土Setotal含量在0.013 ~ 14.5 mg/kg,中值为0.510 mg/kg,86.1% 的土壤样品硒含量高于0.175 mg/kg,表明研究区表土整体处于富硒水平;表土Sebioa含量中值为0.046 mg/kg。整体上,乌坪断裂以北地区表土Setotal和Sebioa含量较高。随着地层从新到老其上发育的土壤Setotal和Sebioa含量增高,表明研究区成土母岩控制着表土中硒及其生物有效性。综上,即使在高硒地质背景区,土壤硒及其生物有效性含量的分布也具有显著性差异,而这种差异主要由成土母岩控制,但也受到其他成土因素制约。

    • 鲁中碳酸盐岩区土壤硒来源、有效性及影响因素

      2022, 54(4):841-846. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2022.04.024

      摘要 (142) HTML (1036) PDF 538.39 K (1057) 评论 (0) 收藏

      摘要:碳酸盐岩在山东省青州市西南部大面积发育,是土壤母质的重要物源,以该地区土壤作为中心环节,分析了岩石、大气、土壤中的硒及土壤性质,研究了土壤硒的来源、有效性及影响因素。结果表明,土壤全硒含量均值为0.28 mg/kg,以足硒土壤为主,土壤有效硒含量均值为15.03 μg/kg,有效度均值为5.70%,有效硒含量与全硒含量呈显著正相关。岩石硒含量均值为0.035 5 mg/kg,与对应的土壤硒含量呈显著正相关。土壤全硒、有效硒含量与土壤pH均呈显著负相关,与有机质含量均呈显著正相关;有效硒含量与土壤黏粒含量呈显著负相关。大气降尘的硒含量均值为1.77 mg/kg,年沉降通量为0.28 mg/m2,表层土壤硒的年增量为0.000 9 mg/kg,年增长速率为0.33%。鲁中碳酸盐岩区土壤硒含量水平主要受控于母岩,同时大气降尘对土壤硒也有所贡献,土壤理化性质对硒及其有效性影响显著。

    • 安康南部大巴山区硒过剩土壤分布及来源研究

      2022, 54(4):847-855. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2022.04.025

      摘要 (152) HTML (1246) PDF 7.89 M (1207) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了查明安康市南部大巴山区硒过剩土壤分布特征和来源,为安康富硒土壤安全、合理开发和规划打下基础,采集了研究区岩石、土壤样品,测定了硒含量,分析了岩石、土壤硒含量分布特征及其相互关系。结果表明:研究区土壤硒含量在0.000 07 ~ 36.69 mg/kg,均值0.84 mg/kg,变幅大,呈现两条NW—SE向高硒区,高硒土壤面积占73.09%,硒过剩土壤以斑块、斑点状分布,面积占0.91%;岩石硒含量范围0.005 ~ 68.75 mg/kg,均值5.83 mg/kg,变幅大,处于深水沉积环境下的震旦系上统灯影组和两期大规模海侵阶段的寒武系下统鲁家坪组和志留系下统斑鸠关组岩石硒含量均值明显高于其他岩组,板岩、硅质岩、白云岩、正长斑岩硒含量较高,尤其黄铁矿和石煤硒含量更高;岩石、土壤硒含量表现出强烈的正相关性。硒过剩土壤以斑块、斑点状分布于紫阳县双安镇、汉王镇、焕古镇、洞河镇、蒿坪镇、瓦庙镇、麻柳镇、毛坝镇、高滩镇、界岭镇,岚皋县佐龙镇、城关镇,镇坪县城关镇。土壤硒主要来源于岩石,震旦系上统灯影组含硒量高的碳质板岩,寒武系下统鲁家坪组含硒量高的黄铁矿、含碳板岩、碳质板岩、硅质板岩、含碳硅质岩、硅质岩和志留系下统斑鸠关组硒量高的石煤、含碳板岩、含碳硅质板岩是硒过剩土壤的主要来源。

    • 基于地基激光雷达监测不同地表覆盖条件的土壤侵蚀试验研究

      2022, 54(4):856-864. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2022.04.026

      摘要 (209) HTML (914) PDF 5.85 M (2802) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤侵蚀量是土壤退化风险评估的重要指标,地基激光雷达(TLS)为土壤侵蚀量动态监测提供新技术手段,但野外不同地表覆盖条件对监测精度的影响尚不明确。基于2019年11月和2021年7月在鹰潭红壤生态实验站获取的地表裸露、石块、稀疏象草、马尾松、马尾松+石块,马尾松+稀疏象草等不同地表覆盖条件的6个径流小区两期TLS数据,运用移动曲面拟合滤波和反距离加权插值方法估算土壤侵蚀量,结合实测侵蚀量数据评价TLS精度,并探讨不同地表覆盖条件下TLS的最小变化识别度(minLOD)。研究表明,TLS监测精度与土壤侵蚀量呈正相关关系,更适用于中等强度以上或长时间发生明显侵蚀的土壤侵蚀区监测。不同地表覆盖条件下minLOD为4 ~ 60 mm,TLS监测相对误差(RE)依次为:地表裸露(RE= -9.4%)<马尾松+石块(RE=12.6%)<石块(RE=15.5%)<稀疏象草(RE= -18.9%)<马尾松(RE=23.4%)<马尾松+稀疏象草(RE= -25.2%);地表覆盖条件不仅影响土壤侵蚀强度、地表粗糙度,也产生点云滤波及空间插值误差,进而影响TLS识别minLOD准确度和土壤侵蚀监测精度。本研究为野外复杂地表条件下TLS监测土壤侵蚀提供参考。

    • 岷江上游杂谷脑河谷土壤发生特征与系统分类研究

      2022, 54(4):865-872. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2022.04.027

      摘要 (129) HTML (878) PDF 411.60 K (1013) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解岷江上游杂谷脑河谷的土壤发生特征及类型归属,以位于四川阿坝藏族羌族自治州理县杂谷脑河谷的8个典型土壤剖面为研究对象,通过野外成土因素调查与土壤形态特征观测及室内土壤物理、化学性质分析,依据《中国土壤系统分类检索(第三版)》(简称系统分类)与《中国土壤(1998)》(简称发生分类)鉴定其类型。研究表明,8个剖面均为温性土壤温度状况、半干润土壤水分状况;土壤色调为7.5YR和10YR,部分剖面表层明度和彩度均低于3.5,达到暗沃表层的颜色要求;土壤颗粒组成以粉粒含量最高、砂粒次之、黏粒最低,质地为壤土或粉质壤土;土壤结构主要为亚角块状,部分剖面表层为团粒结构;部分剖面中具有腐殖质、黏粒胶膜及假菌丝体等新生体,形成黏化层和钙积层;均具石灰性,主要为碱性到强碱性反应;有机碳含量范围1.64 ~ 61.45 g/kg,部分剖面含量至上而下逐渐降低,具有均腐质特性;游离铁含量为10.78 ~ 19.57 g/kg,个别剖面B层均在14 g/kg以上,具有铁质特性;有效磷含量为1.2 ~ 43.1 mg/kg,个别符合肥熟表层和磷质耕作淀积层的有效磷含量要求。供试土壤在中国土壤系统分类中归属于人为土、均腐土、淋溶土和雏形土4个土纲的4个亚纲、7个土类和8个亚类,在中国土壤发生分类中属于半淋溶土纲下褐土土类的燥褐土亚类(对应于系统分类的石灰肥熟旱耕人为土、普通简育干润雏形土和普通暗沃干润雏形土3个亚类)及石灰性褐土亚类(对应于系统分类的普通暗厚干润均腐土、普通简育干润淋溶土、钙积暗厚干润均腐土、普通钙积干润淋溶土和普通铁质干润淋溶土5个亚类)。中国土壤系统分类具有更强的土壤类型区分能力。

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