• 2023年第55卷第3期文章目次
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    • >专论与综述
    • 土壤重金属—有机物复合污染环境效应与修复技术研究进展

      2023, 55(3):453-463. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.03.001

      摘要 (450) HTML (2040) PDF 484.13 K (1692) 评论 (0) 收藏

      摘要:重金属–有机物复合污染已是土壤污染的一种普遍形式,其环境危害和治理难度远大于单一污染土壤,因此,重金属–有机物复合污染土壤修复治理是我国环保领域亟需解决的现实难题。基于此,本文首先介绍了重金属与有机污染物在土壤中的复合污染现状;其次,分析了土壤中重金属与有机污染物的交互作用及其环境效应;然后,从物化修复、生物修复和联合修复这3方面综述了不同技术手段对重金属–有机物复合污染土壤修复的研究进展;最后,提出了重金属–有机物复合污染土壤修复研究的发展方向。

    • 温度耦合驱动下土壤-地下水有机污染物迁移规律与模拟研究进展

      2023, 55(3):464-473. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.03.002

      摘要 (437) HTML (1395) PDF 1.78 M (1250) 评论 (0) 收藏

      摘要:场地土壤–地下水有机污染空间分布受温度场、水动力场、化学场和生物场等多场控制。明晰有机污染物在土壤–地下水系统中的空间分布规律和驱动机制,定量模拟污染迁移过程,是有效开展污染控制与修复的前提。在众多的影响因素中,温度通过改变有机污染物的理化性质及多相流、化学/生物作用驱动参数,进而影响其在土水介质中的迁移及空间分布。本文综述了有机污染物理化性质(密度、黏度、溶解度)和有机污染化学/生物驱动(挥发、吸附和生物降解)关键参数与温度之间的解析关系,及考虑温度影响的土壤–地下水中有机污染传质过程模拟的研究进展,并针对目前模拟研究的不足提出了耦合温度场的土壤–地下水有机污染物迁移数学模型,为定量探究温度耦合驱动下的有机污染物迁移转化过程和规律提供参考。

    • 盐渍土磷有效性研究进展与展望

      2023, 55(3):474-486. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.03.003

      摘要 (271) HTML (1142) PDF 4.21 M (1044) 评论 (0) 收藏

      摘要:盐渍土约占据全球土地面积的3%,是具有重要战略意义的后备土地资源。然而,盐分胁迫不仅降低土壤水的渗透势,产生离子毒害作用,而且抑制植物营养的均衡吸收,对植物大量营养元素磷(P)的影响尤为严重,使其有效性大大降低,严重影响作物产量。因此,尽管有效磷缺乏是各土壤类型广泛存在的问题,但盐渍土中磷有效性低的问题更加突出。盐分胁迫和有效磷缺乏是两种主要的非生物胁迫,尤其对于钙质土壤,植物经常同时暴露在这两种胁迫之下,但现阶段关于盐分与磷素的作用效应缺乏清晰的界定和系统的总结。因此,本文首先汇总了盐分降低磷有效性的作用机制,其后综述了盐分与磷素的相互、综合、交互作用效应,最后总结了目前盐渍土磷有效性的提升策略并对其研究前景进行了展望,以期为未来盐渍土非生物胁迫的减轻、磷元素的优化管理提供理论支持。

    • 中国稻田土壤有机碳汇特征与影响因素的研究进展

      2023, 55(3):487-493. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.03.004

      摘要 (460) HTML (1700) PDF 1.24 M (1430) 评论 (0) 收藏

      摘要:稻田是中国面积最大的耕地之一,稻田土壤有机碳(SOC)是重要的农业碳库,被认为在减缓大气二氧化碳浓度上升和全球变暖中起着重要作用。明确中国稻田土壤有机碳汇特征与影响因素,有助于制定合理的农业管理措施,科学地增强稻田土壤固碳潜力。研究发现:在空间分布上,中国稻田SOC含量具有地域性差异,总体表现为华南、西南高于华北、西北,长江中游高于下游,且稻田SOC含量沿海拔升高而增加,随土壤深度增加而减少;在组成上,稻田土壤活性碳比例低于5.3%,惰性碳比例远大于活性碳,高达60% 以上,稻田固碳重点在于惰性组分;在影响因素上,人为管理措施是导致稻田碳汇变化的主要原因,并与自然因素密切相关。为充分发挥稻田土壤碳汇功能,未来研究应加强稻田SOC稳定机制研究,制定因地制宜的农业管理方案,为中国“碳达峰与碳中和”目标的实现提供科学依据。

    • 干旱半干旱煤矿区土壤水分研究进展

      2023, 55(3):494-502. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.03.005

      摘要 (195) HTML (802) PDF 1.38 M (902) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文重点评述了干旱半干旱煤矿区土壤水分与生态环境效应研究进展,系统总结了土壤水分运移机理与动态模拟方法。采煤塌陷会破坏土壤含水层构造并导致地下水位下降,间接改变土壤含水率空间分布特征;露天采矿与复垦过程中机械压实导致土壤孔隙数量减少,连通性减弱,土壤水分入渗受阻;土壤重构与植被重建技术能够有效改善土壤结构,缓解土壤水分流失。在未来研究中,首先应进一步丰富势能理论体系,完善数值模拟技术并引入动态指标;其次应结合干旱半干旱煤矿区环境的特殊性,加强土壤水分运移规律及其机理研究;最后应基于土壤-植被-水分间耦合关系优化调控措施,促进干旱半干旱煤矿区复垦与生态修复。

    • >研究报告
    • 不同硝化抑制剂对稻季N2O排放、NH3挥发和水稻产量的影响

      2023, 55(3):503-511. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.03.006

      摘要 (222) HTML (480) PDF 710.00 K (879) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了筛选出水稻生产中应用效果更佳的硝化抑制剂,在太湖地区开展水稻季田间小区试验,尿素中分别添加化学合成硝化抑制剂2-氯-6-三氯甲基吡啶(CP)和3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)以及生物硝化抑制剂对羟基苯丙酸甲酯(MHPP),探讨3种不同硝化抑制剂对水稻季N2O排放、NH3挥发、水稻产量和氮肥利用率的影响。结果表明,与单施尿素处理相比,尿素添加3种硝化抑制剂能显著减少N2O排放总量,抑制效果表现为DMPP(31.71%)>MHPP(30.40%)>CP(27.83%),不同硝化抑制剂间减排效果无显著差异;添加硝化抑制剂均显著增加了NH3挥发总量,促进作用表现为CP(58.7%)>DMPP(40.3%)>MHPP(25.3%),不同硝化抑制剂间差异显著;添加硝化抑制剂的增产幅度为MHPP(4.9%)>CP(3.3%)>DMPP(1.1%),不同硝化抑制剂间无显著差异;氮肥表观利用率显著增加,表现为MHPP(15.7%)>CP(13.8%)>DMPP(10.9%),但不同硝化抑制剂间无显著差异;综合考虑活性气态氮损失量和水稻产量,3种硝化抑制剂相比单施尿素均显著增加了单位产量活性气态氮排放强度,增加幅度表现为CP(50.3%)>DMPP(35.0%)> MHPP(17.8%),CP显著高于DMPP和MHPP。综合比较,生物硝化抑制剂MHPP在水稻生产中增效减排的作用优于化学合成硝化抑制剂CP和DMPP,但在生产应用中要与其他NH3挥发减排措施相结合,更好地发挥其增效减排潜力,推动农业绿色可持续发展。

    • 生物硝化抑制剂对黔西南黄壤硝化作用及N2O排放的影响

      2023, 55(3):512-519. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.03.007

      摘要 (181) HTML (496) PDF 671.00 K (1018) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探索生物硝化抑制剂对贵州黔西南地区黄壤硝化作用及氧化亚氮(N2O)排放的影响,通过3周的室内培养试验,研究两种生物硝化抑制剂(对羟基苯丙酸甲酯(MHPP)和丁香酸(SA))对黄壤中的无机态氮素含量、氨氧化微生物功能基因以及N2O排放量的影响。结果表明,与对照CK相比,MHPP和SA在黄壤上均能明显抑制硝化作用,对土壤硝化速率的抑制率分别为6% ~ 43% 和5% ~ 51%。MHPP和SA均抑制了黄壤氨氧化古菌AOA(12% ~ 22%,27% ~ 41%)与氨氧化细菌AOB(6% ~ 19%,26% ~ 46%)amoA基因的丰度。整个培养期内,黄壤NO3-N含量与AOB的amoA基因丰度显著正相关,而与AOA的amoA基因丰度无显著相关,表明AOB对黄壤硝化作用起了主导作用。在N2O排放方面,MHPP和SA分别显著抑制了黄壤51% 和21% 的N2O排放积累量,MHPP的减排效果优于SA。MHPP降低了黄壤N2O排放的峰值,而SA主要延缓了黄壤N2O排放高峰的出现。总之,生物硝化抑制剂MHPP和SA在贵州黔西南黄壤上具有氮肥减施增效的潜力,这为今后烤烟新型绿色专用肥的开发提供了理论依据。

    • 钾通道ZmK2;1在水稻中超表达提升水稻氮素利用潜力

      2023, 55(3):520-527. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.03.008

      摘要 (157) HTML (396) PDF 2.26 M (745) 评论 (0) 收藏

      摘要:气孔导度控制叶片对碳源(CO2)的获取能力,通过影响光合作用对作物生产能力发挥作用。针对稻田过量施氮导致氮素利用效率趋缓的现状,本研究对高氮投入时促进氮素吸收利用的调控策略进行研究。利用气孔钾通道基因ZmK2;1超表达水稻遗传材料,设置氮缺乏(LN,不施氮)、中量或减少氮投入(MN,200 kg/hm2)和过量施氮(HN,350 kg/hm2) 3个处理的田间试验,对ZmK2;1超表达植株在生育后期的氮素营养特征和生产特性进行研究。结果表明:ZmK2;1超表达能改善水稻植株在各氮肥施用水平下的产量形成特征,差异化提升植株氮钾含量,优化植株整体和剑叶的氮素营养特征,促进植株生物量积累,其剑叶在生育后期保持较高的光合效率(Pn)和气孔导度(gs)。另外,ZmK2;1基因超表达有利于中量氮投入和过量施氮下水稻氮素利用效率的提升,尤其在过量施氮条件下,该基因过表达仍能够促进氮肥农学效率(AEN)、氮素生理效率(PEN)和氮素收获指数(NHI)。可见,利用气孔钾通道ZmK2;1在水稻中超表达可以调节植株和关键功能叶氮钾比,促进各施氮水平下的光合效率的同时提升水稻产量;在过量施氮时,依然能保持较高的光合同化能力,提升水稻氮素利用率和增产潜力。

    • 根系通气组织发育程度对水稻苗期生长及氮素吸收的影响

      2023, 55(3):528-536. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.03.009

      摘要 (166) HTML (1047) PDF 1.00 M (798) 评论 (0) 收藏

      摘要:水稻苗期由于根系通气组织发育不完善导致根际缺氧是限制水稻生长的因素之一。本研究在水培条件下通过施用不同种类通气组织刺激剂(硝普钠、亚硒酸钠、硫氢化钠)研究其对水稻苗期生长、氮素积累、根系内部通气组织发育(孔隙度)及外部形态、根际氧含量的影响。结果表明,不同通气组织刺激剂均能通过刺激通气组织发育改善根际氧环境从而促进苗期水稻生长。其中施用0.01 mmol/L亚硒酸钠处理效果最佳,植株干物质量、氮积累量、根孔隙度及根际氧含量分别较不添加刺激剂的对照处理显著增加36.7%、16.1%、57.3% 和39.9%。无论是生物量还是氮积累均与水稻苗期通气组织发育程度存在一个明显的突变阈值(42%),当孔隙度小于该阈值时,孔隙度每增加1% 时,单株水稻生物量和氮积累量分别显著增加8.8 mg和0.2 mg;而当孔隙度超过阈值时,二者则迅速降低。因此,苗期添加适宜浓度的通气组织刺激剂可以通过提高根系泌氧来缓解苗期水稻根际环境中溶解氧不足对水稻发育的抑制,同时也为提高水稻氮素吸收提供新的思路。

    • 稻秸还田下减量化施氮对小麦产量、养分吸收及土壤理化性质的影响

      2023, 55(3):537-543. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.03.010

      摘要 (248) HTML (699) PDF 415.63 K (810) 评论 (0) 收藏

      摘要:为明确稻秸还田下减量化施氮对小麦产量、养分吸收及土壤理化性质的影响,以小麦品种“宁麦16”为试验材料开展田间试验,设置不施氮对照(CK)、不同施氮量(常量施氮225 kg/hm2,N1;减量20% 施氮180 kg/hm2,N2)和氮肥运筹(基肥与追肥的比例为5︰5,M1;基肥与追肥的比例为7︰3,M2)处理,测定并分析不同施氮量和氮肥运筹下小麦产量及其构成因素、养分吸收与分配、氮肥利用效率及土壤理化性质。结果表明,稻秸还田下,施氮可使小麦产量显著增加,N2处理小麦产量较N1处理仅降低了80.72 kg/hm2,提高基施氮肥比例可使小麦单位面积有效穗数增加。施氮显著促进了小麦籽粒、秸秆和地上部的氮素、磷素和钾素吸收,N2处理小麦氮素、磷素和钾素吸收量低于N1处理;N1和N2水平下,M2处理小麦氮素和磷素吸收量均高于M1处理,而钾素吸收量低于后者。N2处理小麦氮肥农学效率、氮肥偏生产力、氮肥表观利用率和氮素生理效率较N1处理提高,而100 kg籽粒吸氮量降低。N1处理土壤碱解氮含量显著高于CK;N2处理土壤有机质、碱解氮和速效钾含量低于N1处理,而土壤有效磷含量高于后者;N1和N2水平下,M1处理土壤有机质和碱解氮含量高于M2处理,而土壤有效磷和速效钾含量表现为M2处理高于M1处理。综合来看,稻秸还田下,常规施氮量基础上减量20%,适当提高基施氮肥比例,可增加单位面积有效穗数,实现小麦高产稳产,提高氮肥利用效率。

    • 控释肥养分释放对坡耕地土壤磷钾损失及花生产量的影响

      2023, 55(3):544-553. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.03.011

      摘要 (210) HTML (533) PDF 904.01 K (847) 评论 (0) 收藏

      摘要:以沂蒙山区坡耕地花生为研究对象,探究控释肥养分释放对土壤磷钾流失特征、花生产量及磷钾利用率的影响。试验设5个处理,分别为全量和减量30% 控释肥(CRF1、CRF2),全量和减量30% 普通复合肥(CF1、CF2)及不施肥处理(CK)。结果表明:控释肥在田间土壤中的释放规律与花生植株磷钾吸收特征曲线相吻合,配合土壤磷钾供应量,满足了不同时期花生植株养分需求。等量施肥下,控释肥处理荚果产量较普通复合肥处理显著增加5.75% ~ 12.01%,且减量30% 控释肥处理较CF1增产3.75%;控释肥处理中植株磷钾吸收量分别较普通复合肥提高11.46% ~ 11.78% 和10.44% ~ 12.38%,其中CRF2磷钾表观利用率最高,分别为45.48% 和51.84%。土壤有效磷和速效钾含量均随土层深度的增加而下降,普通复合肥处理苗期0 ~ 40 cm的表层土中有效磷含量高于控释肥处理,花针期以后趋势相反,但40 cm以下土层中各处理差异不显著;控释肥处理显著提高了花针期以后0 ~ 60 cm土层速效钾含量,各处理不同时期60 ~ 100 cm土层速效钾差异不显著。前3次产流事件中,控释肥处理显著减少了地表径流水中有效磷和速效钾含量,各处理后期径流水中水溶性磷和钾含量降低且趋于稳定,处理间差异不显著。因此,控释肥能够减少坡耕地土壤有效磷和速效钾的径流和淋溶损失,提高花生养分利用率和产量,促进生态农业的可持续发展。

    • 不同绿肥对土壤肥力及后茬水稻养分吸收的影响

      2023, 55(3):554-561. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.03.012

      摘要 (272) HTML (553) PDF 666.89 K (910) 评论 (0) 收藏

      摘要:为筛选合适研究区种植的绿肥品种,选取7种不同绿肥(紫云英、白三叶草、金花菜、光叶苕子、箭筈豌豆、油菜、二月兰),以冬闲田(CK)为对照,在苏北地区进行了大田试验,分析了不同绿肥品种的生长性状、养分含量及对后茬水稻产量、养分吸收等的影响。结果表明:不同的绿肥作物品种存在着不同的生长差异,综合来看以光叶苕子、箭筈豌豆的生物量最高,分别为46.07、38.74 t/hm2,二者养分含量及累积量显著高于其他绿肥品种。种植绿肥促进土壤养分累积,具有提高土壤肥力的潜力,其中,箭筈豌豆翻压还田后土壤pH相较CK处理提高0.71%,光叶苕子翻压还田后土壤有机质、全氮含量相较CK处理提高1.56%、8.86%。绿肥翻压还田后显著增加了后茬水稻秸秆和籽粒的氮、磷、钾含量及其累积量,其中以箭筈豌豆的综合效果最好,与CK处理相比,翻压还田水稻秸秆全氮、全磷累积量分别提高了15.18%、14.98%,水稻籽粒全氮、全钾累积量分别提高了9.98%、15.02%,水稻地上部全氮、全磷总累积量分别提高了14.75%、20.42%。综上,光叶苕子、箭筈豌豆的生物量、养分累积量较高,光叶苕子翻压还田后对土壤肥力有一定的提高作用,箭筈豌豆能够促进水稻养分含量及养分累积量,二者是适合研究区种植的绿肥品种。

    • 温度和氮添加对旱地红壤反硝化功能基因丰度的影响

      2023, 55(3):562-568. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.03.013

      摘要 (150) HTML (685) PDF 1.00 M (758) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究旱地红壤反硝化微生物功能基因nirSnirKnosZ I和nosZ Ⅱ 的丰度对温度和氮添加的响应,可为农田红壤养分管理和生态环境保护提供指导和建议。本研究以长期常规氮磷钾施肥的旱地红壤为研究对象,设置3个氮添加(N 0、25、50 mg/kg)处理和3个温度处理(15、25、35 ℃)进行微宇宙培养试验,在培养的7和30 d后破坏性采集土样,进行土壤DNA提取,测定反硝化微生物功能基因丰度。结果表明:培养7 d后,nirSnirKnosZ I和nosZ Ⅱ 基因丰度均在25 ℃ 时最高;培养30 d后,nirSnirKnosZ I和nosZ Ⅱ 基因丰度在15 ℃ 时最高,且随着温度升高而下降。氮添加对反硝化微生物功能基因丰度无显著影响。3因素方差分析表明,温度、氮添加和培养时间的交互作用显著影响反硝化微生物功能基因丰度。综上,旱地农田反硝化功能基因丰度受氮添加影响较小,但受温度显著影响,其丰度可能会呈现出日变化和季节变化,在土壤采样和氧化亚氮动态监测时应特别注意。

    • 冬灌条件下季节性冻融期农田土壤可培养微生物数量变化及其影响因素

      2023, 55(3):569-577. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.03.014

      摘要 (171) HTML (492) PDF 1.40 M (859) 评论 (0) 收藏

      摘要:为揭示新疆石河子季节性冻融期不同冬灌定额对农田土壤可培养微生物(细菌、霉菌)数量的影响规律,2021—2022年通过田间微区试验,设置了45、90、135、180 mm不同的冬灌定额和不灌水对照处理,对比分析了整个冻融期农田土壤细菌、霉菌数量变化及其影响因素。结果表明:冻结初期,细菌数量与土壤含水量和灌水量呈显著负相关 (P<0.05);霉菌数量与土壤pH呈显著负相关 (P<0.05);稳定冻结期,细菌数量与土壤平均温度呈显著正相关 (P<0.05),与灌水量和土壤含水量呈显著负相关 (P<0.05),而霉菌数量与土壤水、热、盐弱相关;融化期,细菌和霉菌数量与土壤含水量呈极显著负相关 (P<0.01),霉菌数量与土壤平均温度呈显著正相关 (P<0.05)。整个季节性冻融期细菌相比霉菌数量较多,细菌在土壤中扮演主要角色,而充足的降雪使冬灌定额对细菌和霉菌的数量影响不明显。

    • 土壤呼吸及其13C同位素测定方法的对比研究

      2023, 55(3):578-586. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.03.015

      摘要 (250) HTML (820) PDF 733.21 K (1170) 评论 (0) 收藏

      摘要:为比较不同方法在土壤呼吸及其13C同位素测定中的差异,应用气相色谱仪法(GC-TCD)、稳定同位素比值质谱仪气体进样法(Gasbench-IRMS)、甲酚红显色法(MicroResp)、碱液吸收法4种方法测定土壤呼吸速率,并采用Gasbench-IRMS法和碱液吸收法两种方式检测土壤呼吸的13C同位素丰度,以期准确评估土壤呼吸及碳排放,并为相关研究提供参考。结果表明:①两种仪器法(GC、IRMS)测定土壤呼吸速率的数值结果相近(基础呼吸)或趋势一致(诱导呼吸),且重复性好(标准偏差分别为0.011、0.010 mg/(kg·h)),准确度高;MicroResp法的测定结果与仪器测量值较为相近,但分辨率较低;碱液吸收法的测定结果较真实值偏高(当土壤有机质含量低时)或偏低(当土壤有机质含量高时)。②在测定CO2中的13C含量上,Gasbench-IRMS法直接测定的结果误差小(δ13C值的标准偏差为0.137‰),接近实际值,可以准确地反映出土壤微生物呼吸对底物的利用状况。综上,仪器法较化学分析法(MicroResp、碱液吸收)更能准确测定土壤呼吸及其13C同位素。

    • 不同初始pH对猪粪水酸化贮存过程及氮素损失的影响

      2023, 55(3):587-595. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.03.016

      摘要 (288) HTML (520) PDF 739.74 K (826) 评论 (0) 收藏

      摘要:为减少猪粪水贮存过程中氮素损失,提高还田安全性,采用酸化贮存技术,以磷酸为酸化剂,比较了不同初始pH对猪粪水酸化贮存过程及氮素损失的影响。结果表明:试验用猪粪水中重金属浓度大小顺序为:Cu>Pb>Zn>Cd>As,贮存后重金属浓度均降低,符合GB/T 40750—2021《农用沼液》标准,但贮存180 d后猪粪水氮素损失率达68.55%,贮存后猪粪水中氮素以氨氮为主,占比达51.73%;猪粪水酸化pH与酸化剂用量的相关性公式为:y= –3.3113x + 22.999,R2=0.985;酸化贮存大幅减少了猪粪水氮素损失,损失率较对照降低了5.98 ~ 62.77个百分点,且贮存后氨氮在总氮中占比大幅提高24个百分点以上,酸化贮存保氮效果与pH负相关;磷酸酸化提高了猪粪水总磷和水溶性磷浓度,增加幅度与磷酸用量正相关;酸化贮存后猪粪水EC值、Cd和Pb浓度偏高,抑制小麦根和茎生长,其负面效应与贮存pH负相关;酸化贮存降低了猪粪水Cu浓度,Cu浓度与pH正相关,对As和Zn的作用无明显规律。综上,建议将猪粪水pH调至6.0后贮存,其酸化剂成本为13.89元/t。

    • 电解质对喀斯特地区土壤团聚体稳定性的影响

      2023, 55(3):596-604. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.03.017

      摘要 (179) HTML (445) PDF 1.16 M (714) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究电解质对喀斯特地区土壤团聚体稳定性的影响,选取广西南宁马山县3种土地利用石灰土作为研究对象,分析土壤团聚体在不同浓度(0、0.05、0.10、0.20、0.50、1.00 mol/L)电解质(NaCl、KCl、MgCl2)溶液中的稳定性和破碎过程。结果表明:①随着电解质溶液浓度增加,团聚体稳定性降低,团聚体粒径分布中3 ~ 5 mm的粒径组分减少,<0.25 mm粒径组分增加,电解质浓度>0.10 mol/L后团聚体稳定性缓慢降低,不同电解质对团聚体稳定性的影响表现为:NaCl>KCl>MgCl2。②在破碎试验中的第1 min内大部分团聚体产生破碎,电解质溶液中的团聚体破碎速率明显快于纯水中。③基于MWD值引入的“团聚体动态稳定指数”研究表明,土壤团聚体在受电解质干扰下动态稳定性高低在不同用地类型中依次表现为:柑橘园、桉树林、坡耕地。综上,电解质显著影响喀斯特地区土壤团聚体稳定性,且随着电解质浓度的增加团聚体稳定性逐渐降低。该研究结果可为喀斯特地区土壤侵蚀防治提供理论依据。

    • 施用生物质炭对黑土腐殖质组成及水稳性团聚体分布的影响

      2023, 55(3):605-611. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.03.018

      摘要 (195) HTML (699) PDF 1.14 M (842) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究生物质炭对土壤腐殖质组成和团聚体特征的影响,以东北黑土区植烟土壤为研究对象,于2019—2020年在田间设置了3个处理,包括连续施用低量(5 t/hm2,C1)、高量(25 t/hm2,C2)生物质炭和不施生物质炭(CK)处理,分析了不同用量生物质炭对土壤腐殖质组分及水稳性团聚体分布的影响,并利用傅里叶红外光谱(FTIR)和13C核磁共振(13C-NMR)对土壤胡敏酸化学结构进行了表征。结果表明:C1和C2处理分别使土壤富里酸减少了16.90% 和40.85%,胡敏酸含量显著增加了14.86% 和33.78%,胡敏酸在腐殖酸中占比也显著增加;FTIR和13C-NMR结果显示,C2处理的土壤胡敏酸I2920/I1620吸收峰强度比值降低了11.82%,脂族碳/芳香碳比值降低了13.04%,表明高量生物质炭使胡敏酸芳构化程度增强,脂肪结构比例降低;生物质炭的添加促使土壤大团聚体(>0.25 mm)比例增加,C2处理提升大团聚体的作用更显著。结合相关性分析发现,胡敏酸含量与2 ~ 0.25 mm大团聚体含量显著正相关,胡敏酸分子的脂肪族官能团特征与>2 mm粒级团聚体显著正相关。此外,C1和C2处理显著提高了烟叶产量。综上,生物质炭能提升土壤腐殖质中胡敏酸的含量和结构,有利于土壤大团聚体形成,提高土壤固碳潜力,对作物有一定的增产效果。

    • 不同改良剂对酸性烟田的改良效果及其对烤烟生长的影响

      2023, 55(3):612-618. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.03.019

      摘要 (176) HTML (609) PDF 432.60 K (851) 评论 (0) 收藏

      摘要:为比较不同改良剂的烟田应用效果,本研究通过田间试验探究了碱渣、牡蛎粉和石灰3种改良剂对酸性烟田土壤酸度、烤烟产量与品质及经济效益的影响。结果表明,3种改良剂施用均有效提高土壤pH,降低交换性酸和可溶性铝(Al)的含量,提升土壤交换性盐基阳离子含量。碱渣对土壤酸度的改良效果最佳,可使土壤pH提高0.38个单位,交换性酸和可溶性Al含量降低90.9%和39.8%。同时,碱渣处理中土壤交换性Ca2+和Mg2+含量分别增加了72.8% 和91.9%。随着土壤性质的改善,3种改良剂均促进了烤烟的生长,提升了烟叶产量与内在品质。3种改良剂使烟叶产量增加6.0% ~ 9.5%,上等烟比例提高4.0% ~ 16.9%,产值增加11.7% ~ 19.5%,净增收益增加4 593.00 ~ 9 270.30元/hm2,其中碱渣的增产增收幅度最大。此外,改良剂的施用优化了烤烟化学成分组成,其中牡蛎粉处理烟叶的品质最佳。总体看,利用碱渣改良酸性烟田具有广泛的应用前景,但在实际应用中,需注意控制碱渣Na和Cl元素含量。

    • 有色金属冶炼厂周边砷镉复合污染土壤的钝化材料研究

      2023, 55(3):619-625. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.03.020

      摘要 (127) HTML (591) PDF 782.67 K (697) 评论 (0) 收藏

      摘要:为筛选适宜有色金属冶炼厂周边砷(As)镉(Cd)污染土壤修复的复合钝化材料,通过室内模拟试验,研究了包含2,4,6-三巯基均三嗪三钠(TMT)、铁盐、黏土矿物、铝基材料等材料的最优复配配方。结果显示:相同试验条件下,添加C1(黏土矿物+ TMT)、C2(钙镁磷肥+铁盐+沸石+ TMT)、C3(铁盐+铝基材料+TMT)三种钝化材料后,有色金属冶炼厂周边土壤中酸浸提态As、Cd浓度均达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类标准。随着时间的推移,添加1.0% 的C3材料钝化重金属As、Cd效果最好,其中,酸浸提态As、Cd含量降低率最高可达96.95%、99.37%。通过Tessier法形态分析可知,C3钝化材料能使重金属As、Cd的形态从可交换态、铁锰氧化物结合态慢慢向残渣态转化,起到同时钝化As、Cd的效果,降低As、Cd的迁移能力,从而降低冶炼厂周边As、Cd重金属污染环境风险。

    • 宜章县耕地土壤硒含量空间分布特征及成因

      2023, 55(3):626-633. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.03.021

      摘要 (183) HTML (626) PDF 2.59 M (742) 评论 (0) 收藏

      摘要:厘清宜章县耕地土壤硒含量空间分布及影响因素,对开发特色富硒农产品和保障人体健康具有重大意义。采用野外调查采样、实验室分析测定、数学统计和模型模拟等方法,分析宜章县耕地土壤硒含量分布特征及其影响因素。研究结果表明:①宜章县耕层土壤硒含量平均值0.64 mg/kg,变幅为0.13 ~ 2.80 mg/kg,变异系数为44.57%,属中等变异程度,耕地土壤硒含量高、耕地富硒面积大;②土壤硒含量呈聚集性分布,中部有一条自东北向南从玉溪镇经梅田镇、浆水镇、长村乡、一六镇、笆篱镇、天塘乡的中高富硒带,块金效应值为0.505,说明宜章县土壤硒空间自相关性程度为中等,土壤硒含量受空间结构因素(自然因素)和随机因素(人为因素)共同影响;③不同成土母质发育的土壤硒含量差异较大,板页岩发育的耕地土壤硒含量最高,平均硒含量达到0.76 mg/kg;④不同土壤类型对硒含量有明显影响,潮土和黑色石灰土的土壤硒平均含量最高,均达到了0.68 mg/kg,紫色土和黄壤硒含量较低,平均硒含量分别只有0.54 mg/kg和0.53 mg/kg;⑤相关分析表明:土壤硒含量与pH呈显著负相关,与有机质、锰、铜、锌和CEC显著正相关。在富硒农产品开发时,需考虑土壤硒含量分布特征,并结合相应土壤管理、科学施肥、农艺措施等进行。

    • 土壤重金属健康风险时空预测及管控目标研究

      2023, 55(3):634-646. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.03.022

      摘要 (188) HTML (603) PDF 7.06 M (879) 评论 (0) 收藏

      摘要:以土壤重金属Cr、Pb、Cd、As和Hg调查数据为基础,利用黑箱理论、健康风险评估模型和反距离权重插值法,预测分析了南京市六合区土壤重金属健康风险的时空变化特征,并基于健康风险视角探究了土壤重金属管控目标。结果表明:研究区重金属Cr、Pb、Cd、As和Hg在2007—2017年的平均累积速率分别为–0.711、0.558、0.006、–0.086和0.013 mg/(kg·a),且Pb、Cd、As和Hg在2007年和2017年均处于中度或高度变异状态。Cr和As的儿童致癌风险在2017年的最小值分别为13.307×10–6和4.548×10–6,Pb儿童非致癌风险的最大值为1.366,且该风险值高于1的点位占所有调查点位的11.58%,Cr、Pb和As是六合区土壤重金属健康风险特征因子。2017—2030年,Pb儿童非致癌风险呈上升趋势,该风险值高于1的区域主要分布在大厂街道、长芦街道等六合区南部区域和以金牛湖街道为核心的六合区北部区域;Cr和As儿童致癌风险总体呈下降趋势,但对应的平均值分别高于8.670×10–6和9.564×10–6,其中Cr儿童致癌风险值高于20×10–6的区域逐渐集中在以六合开发区和化工园区为核心的周边区域,As儿童致癌风险值高于10×10–6的区域逐渐集中在以马鞍街道为核心的六合区北部区域。基于2030年健康风险管控目标,Cr和As的含量分别需降低到37.500 mg/kg和4.167 mg/kg,对应的年均降低速率分别处于0.978 ~ 8.122 mg/(kg·a)和0.305 ~ 0.747 mg/(kg·a),且均值分别为3.176 mg/(kg·a)和0.381 mg/(kg·a);Cr降低速率高值区域主要分布在六合开发区周边的区域以及冶山镇南部区域,As则主要分布在以竹镇镇西部、冶山镇北部以及马鞍街道北部为核心的六合区北部区域。

    • 基于文献计量的土壤健康评价研究进展可视化分析

      2023, 55(3):647-657. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.03.023

      摘要 (251) HTML (860) PDF 4.93 M (954) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文以Web of Science核心数据库中收录的土壤健康评价相关文献为基础数据,采用CiteSpace工具,对文献数量、题目、关键词、作者等信息进行可视化计量分析。结果表明:①土壤健康评价是一项环境科学、土壤科学、农学等多学科交叉的研究领域,目前正处于快速发展时期;美国在这一领域的研究实力和国际影响力最大,我国虽然起步较晚但发展迅速,发展潜力巨大。②土壤健康概念从狭义到广义,评价指标从理化属性到物理、化学、生物综合指标,评价体系从单一粮食生产到多种生态系统服务功能,方法模型从专家经验到系统建模,技术手段从常规检测到微生物组学、地信遥感等正在逐步改进和完善。③生物学指标、土壤多功能定量评价、客观准确的评价模型等是目前土壤健康评价研究的前沿和热点。我国土壤健康评价研究尚处于发展阶段,本文梳理总结了国际土壤健康评价研究进展和发展前沿,以期为我国土壤健康评价研究工作提供参考与借鉴。

    • 基于单一和集合土壤转换函数模型对土壤含水量的模拟性能分析

      2023, 55(3):658-670. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.03.024

      摘要 (133) HTML (520) PDF 1.31 M (750) 评论 (0) 收藏

      摘要:以海河流域3个实验场地(密云站、大兴站、馆陶站)为研究区,采用7种常用的单一土壤转换函数(soil pedotransfer function,PTF)模型预测土壤水力参数作为HYDRUS-1D的模型参数,求解Richards方程获得土壤含水量,并与实测土壤含水量进行比较,评价了常用单一PTF模型预测的土壤水力参数对土壤含水量的模拟性能。此外,采用3种方法构建集合PTF模型,评价了集合PTF模型对土壤含水量的模拟性能。结果表明:基于van Genuchten方程构建的单一PTF作为模型参数模拟土壤含水量的均方根误差最小;而其中Rosetta3模型表现更优。在集合PTF模型中,基于贝叶斯平均法构建的模型表现最好。集合PTF模型预测土壤水力参数可以较好地捕捉多个单一PTF预测土壤水力参数的整体趋势,弥补单一PTF在某些情况下模拟误差较大的不足。

    • 基于集成学习的土壤含水量预测研究——以辽西地区为例

      2023, 55(3):671-681. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.03.025

      摘要 (129) HTML (598) PDF 3.10 M (937) 评论 (0) 收藏

      摘要:准确高效地预测土壤含水量(SMC)对田间水分管理至关重要。本研究利用在辽西地区自建的3个站点2018—2021年10 ~ 40 cm土壤水分自动观测小时数据集,分析研究随机森林(random forest,RF)和梯度提升机(gradient boosting machine,GBM)算法在SMC预测方面的适用性,验证不同时间尺度SMC的预测结果。同时引入SHAP(shapley additive explanations)方法表征5类(降水、日照时数、平均相对湿度、风速、平均气温)输入变量对SMC预测结果的影响,并制定区间划分规则识别变量最大贡献阈值区间。研究结果表明:年尺度下,SMC预测GBM模型和RF模型R2分别为0.982和0.888,气温贡献最大,最大贡献区间是21 ~ 23℃;季尺度下,2种模型R2分别为0.935和0.863,日照时数贡献最大,最大贡献区间为2 ~ 4 h。该研究创新应用SHAP方法于机器学习输入变量贡献度分析,同时验证了2种机器学习算法对SMC预测研究的准确性,可为SMC相关研究提供参考。

    • >研究简报
    • 二苯醚类除草剂降解菌Bacillus sp. Za微生物制剂的研发与初步应用

      2023, 55(3):682-688. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.03.026

      摘要 (241) HTML (447) PDF 532.05 K (662) 评论 (0) 收藏

      摘要:以二苯醚类除草剂高效降解菌株Bacillus sp. Za为材料制备微生物制剂,优化液体制剂保护剂的物质配比,筛选固体制剂的最适材料,对固体制剂进行初步应用并评价其降解效果。研究结果表明:①液体制剂保护剂(0.20%柠檬酸钠、0.20% 羧甲基纤维素、0.30% KCl)可使活菌数提高35.71%,保存30 d的液体制剂对50 mg/L乳氟禾草灵的降解率为83.50%;②筛选得到猪粪有机肥作为固体制剂的最适材料,保存60 d时固体制剂活菌数为8.26×108cfu/g,对土壤中10 mg/kg乳氟禾草灵的降解率为85.52%;③添加固体制剂可有效缓解乳氟禾草灵残留对玉米所产生的药害。

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