• 2023年第55卷第6期文章目次
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    • >专论与综述
    • 土壤多环芳烃生物可给性测定的体外胃肠模拟法研究进展

      2023, 55(6):1161-1169. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.06.001

      摘要 (263) HTML (640) PDF 733.64 K (637) 评论 (0) 收藏

      摘要:经口摄入是土壤多环芳烃(PAHs)人体暴露的重要途径,有效评估土壤中PAHs的生物可给性是全面评估土壤PAHs人体健康风险的重要组成部分。然而,测定土壤PAHs生物可给性的体外胃肠模拟方法众多,至今国内外尚缺乏统一标准。由于不同体外模拟方法测定的结果差异较大,制约了土壤PAHs人体健康风险评估的发展。基于此,本文综述了PAHs生物可给性测定所用的多种体外胃肠模拟方法及进展,并针对PAHs生物可给性测定方法存在的问题,建议未来构建土壤PAHs生物可给性测定标准方法的相关研究应从生理条件、吸附材料的选择、体内模型的验证这3方面综合考虑。

    • 合成菌群促生抗逆功能的研究进展

      2023, 55(6):1170-1175. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.06.002

      摘要 (171) HTML (803) PDF 1.56 M (811) 评论 (0) 收藏

      摘要:根际微生物群落与植物健康生长密切相关,但由于根际微生物群落成员庞大,结构复杂,不利于根际微生物群落成员间互作及群落互作对根际免疫机制的深入研究。合成菌群因其结构简单、互作方式可控等优势,在根际微生态领域研究中发挥重要功能,一方面为微生物–微生物、微生物–植物互作功能及机制深入研究提供新的思路和方法,另一方面合成菌群能够转化为农业知识,助力农业绿色健康发展。鉴于此,本文从合成菌群构建、合成菌群促生抗逆功能等方面综述了目前研究进展,展望未来合成菌群的研究方向及对推动农业绿色发展的具大潜力。

    • >研究报告
    • 水稻OsAMT1;1过表达提升氮肥减施情境下的氮素利用效率

      2023, 55(6):1176-1186. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.06.003

      摘要 (140) HTML (580) PDF 7.64 M (699) 评论 (0) 收藏

      摘要:水稻铵转运蛋白AMT1;1是根系获取土壤氮素(铵态氮)的重要组分,同时参与氮素向地上部的转运。针对稻田施氮过量导致的环境风险和氮素利用效率趋缓的现状,亟需探究既能减少氮肥投入又能维持现有生产水平的调控策略。本研究利用OsAMT1;1基因过表达水稻材料,设置氮缺乏(LN,不施氮)、减氮(MN,N 200 kg/hm2)和过量施氮(HN,N 350 kg/hm2)3个氮水平的田间试验,用以评估OsAMT1;1基因过表达株系在关键生育期的氮素生产特性。结果表明:相比野生型,OsAMT1;1基因过表达在LN条件下能够明显改善水稻植株和剑叶的氮素营养状态,有利于植株生物量的积累和产量形成;在MN条件下,能够促进植株在齐穗期至完熟期的生长速率和生物量积累,其灌浆期的单株和剑叶含氮量分别增加19.84%和24.30%、光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)分别增加40.71%和19.39%,千粒重和产量分别增加10.26%和17.86%,同时氮肥吸收效率(REN)显著提升,氮素生理效率(PEN)和氮肥农学效率(AEN)稍有提升但并不显著;在HN条件下,其灌浆期的植株含氮量增加24.38%、植株生物量和Pn趋于饱和REN显著提高,PEN和AEN显著降低。可见,与过量施氮(当前施氮习惯)相比,OsAMT1;1基因过表达株系在减少氮肥投入时更有利于协同植株高氮的内部环境实现相当的产量水平,提高水稻氮素利用效率。

    • 控释氮肥减量对糜子产量、氮素利用及土壤氮含量的影响

      2023, 55(6):1187-1197. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.06.004

      摘要 (107) HTML (597) PDF 836.17 K (642) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对黄土高原旱作区糜子生产中氮肥种类单一、“一炮轰”等施肥方式造成氮肥利用率低的问题,本文以当地常规施氮(尿素N 120 kg/hm2)为对照,设置不同控释氮肥减量处理探究糜子产量、成熟期氮素积累分配及氮素利用效率对控释氮肥的响应,分析土壤各形态氮素含量的变化规律,以期为建立旱地糜子控释氮肥一次性基施轻简栽培技术提供支撑。结果表明:施用控释氮肥通过增加单位面积穗数和穗重显著提高了糜子产量,两年分别增产3.88%和4.97%,控释氮肥减量20%以下时糜子产量与尿素差异不显著。施用控释氮肥可提高糜子成熟期氮素积累量1.97%~3.21%,增加糜子氮素向籽粒中的分配比例0.55%~1.18%,控释氮肥减量20%以上时糜子氮素积累量显著低于尿素全量基施处理。施用控释氮肥提高了糜子氮肥表观利用率、氮肥偏生产力、氮肥农学利用率及氮素生理利用率,其中氮肥偏生产力显著提高3.88%~4.14%。与施用尿素相比,等量控释氮肥可显著提高糜子抽穗期和成熟期土壤硝态氮和铵态氮含量5.41%~11.80%和4.04%~14.77%。随着控释氮肥减量,糜子田各形态氮素均呈降低趋势,减氮20%以上时土壤硝态氮和铵态氮含量均显著低于对照。相关性分析结果表明,糜子氮素积累量与产量呈极显著正相关,氮素利用效率指标与土壤硝态氮含量相关性最强。综上,施用控释氮肥可显著提高糜子生育中后期土壤供氮能力,促进糜子对氮素的吸收利用进而增加产量并提高经济效益,且在适量减氮20%时并未显著降低糜子产量,因此控释氮肥在糜子生产中有较大的应用前景及减氮潜力。

    • 不同生物质炭对棕壤中磷素吸附解吸的影响

      2023, 55(6):1198-1206. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.06.005

      摘要 (108) HTML (527) PDF 530.78 K (618) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了减少土壤磷素流失,提高磷肥利用效率,探究不同生物质炭对棕壤中磷素吸附解吸行为的影响规律,以水稻秸秆、玉米秸秆和花生壳为原材料,利用限氧升温炭化法制备生物质炭,通过批量吸附试验研究了生物质炭种类和生物质炭添加量对棕壤磷吸附解吸的影响。结果表明:水稻秸秆生物质炭在添加量为4 g/kg时显著提高棕壤对磷的吸附量,花生壳生物质炭和玉米秸秆生物质炭则显著降低棕壤对磷的吸附量;吸附等温线表明,不同生物质炭均未改变吸附等温线的变化趋势,均可用Langmuir方程和Freundlich方程进行描述(R2>0.93),其中Langmuir方程拟合效果更好,不同处理对磷的理论吸附量大小顺序为:水稻秸秆生物质炭+棕壤>棕壤>花生壳生物质炭+棕壤>玉米秸秆生物质炭+棕壤;吸附动力学试验表明,不同生物质炭均未改变磷吸附动力学曲线的变化趋势,在所有动力学模型中,准二级动力学模型最适合描述土壤对磷的吸附行为(R2>0.99),其次为准一级动力模型(R2>0.99)和Elovich动力学模型(R2>0.88);3种生物质炭均显著促进棕壤对磷的解吸,当生物质炭添加量为≥2 g/kg时,水稻秸秆生物质炭、玉米秸秆生物质炭和花生壳生物质炭,分别可提高棕壤对磷的解析率50%、70%和90%以上。由此可见,不同生物质炭可提高棕壤对磷素的供应和利用,水稻秸秆生物质炭在减少棕壤磷素流失、保护生态环境方面具有更大的应用价值。

    • 苗期水稻和小麦对缺锰胁迫的响应差异及机理

      2023, 55(6):1207-1215. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.06.006

      摘要 (134) HTML (512) PDF 3.71 M (669) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究水稻和小麦响应缺锰的差异及其机理,采用水培试验比较了苗期水稻和小麦在缺锰和加锰处理条件下的生长及植株各部位的元素含量和分配情况,并采用绝对定量法比较了小麦和水稻根中锰转运基因的表达水平。结果表明:与供锰充足的植株相比,缺锰21 d严重抑制水稻生长,而小麦生长不受影响;在缺锰条件下,小麦体内锰从根到地上部的转运率比供锰充足时提高了16.4%;相反,水稻体内锰从根到地上部的转运率降低了7.5%;苗期小麦根中TaNRAMP2的绝对表达量是水稻OsNRAMP2的3.8倍~5.1倍。综上可见,小麦比水稻更耐缺锰胁迫,这可能与NRAMP2在小麦中的高表达有关。

    • 紫云英和秸秆替代部分化肥对双季稻产量、养分含量及土壤综合肥力的影响

      2023, 55(6):1216-1222. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.06.007

      摘要 (123) HTML (609) PDF 503.75 K (759) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于连续4年田间定位试验,探讨了紫云英和秸秆替代部分化肥对双季稻产量、土壤综合肥力和植株养分含量的影响。试验设置6个等养分投入处理:①冬闲+氮、磷、钾化肥(CF);②冬闲+秸秆低量还田+氮、磷、钾化肥(RSL);③冬闲+秸秆高量还田+氮、磷、钾化肥(RSH);④紫云英+氮、磷、钾化肥(MV);⑤紫云英+秸秆低量还田+氮、磷、钾化肥(MV+RSL);⑥紫云英+秸秆高量还田+氮、磷、钾化肥(MV+RSH)。结果表明:早稻季,将有机物料替代比例控制在20%以内,水稻产量保持稳定;当替代比例达到39%及以上时,水稻产量显著降低。晚稻季,与CF处理相比,其余各处理提高了土壤有机质和全氮含量,其中,以RSH处理提升效果最为明显,分别提高了11.15%和7.64%。与RSH处理相比,MV+RSH处理土壤综合肥力指数提高了8.5%。与CF处理相比,MV和RSH处理显著提高了水稻籽粒磷、钾含量。综上可知,等养分投入条件下,利用2 500 kg/hm2秸秆替代20%化肥在保证水稻稳产的同时可提高土壤肥力;紫云英与秸秆联合利用能显著改善土壤肥力状况,但该模式下替代化肥的比例过高在短期内可能有减产的风险。

    • 秸秆还田与氮肥运筹对农田棕壤微生物生物量碳氮及酶活性的调控效应

      2023, 55(6):1223-1229. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.06.008

      摘要 (98) HTML (507) PDF 701.77 K (619) 评论 (0) 收藏

      摘要:如何有效运筹秸秆还田与氮肥施用,研发高效节氮秸秆还田技术,是目前东北地区农业生产中亟待解决的问题。基于田间定位试验,研究了不同秸秆还田方式(秸秆不还田、秸秆粉碎翻压还田、秸秆堆腐旋耕还田)与施氮水平(180、210、240 kg/hm2,以纯氮计)运筹对土壤微生物生物量碳、氮(MBC、MBN)和氮代谢关键酶活性的影响,结果表明:与秸秆不还田相比,秸秆还田处理土壤MBC、MBN含量及MBC/MBN比值和脲酶活性均显著增加,硝酸还原酶活性无规律性变化。随着生育期推进,秸秆还田处理土壤MBC和MBN含量分别呈现单峰和双峰曲线变化,脲酶和硝酸还原酶活性均呈波动式变化,高峰期均出现在春玉米旺盛生长期(拔节期至灌浆期)。随着施氮水平增加,秸秆还田处理土壤MBC、MBN含量均增加,MBC/MBN比值降低,而脲酶和硝酸还原酶活性变化行为因秸秆还田方式而异。在保证氮肥总量不变的前提下,秸秆粉碎翻压还田配以15%氮肥后移能够增加土壤MBC和MBN含量,降低MBC/MBN比值。综上,在东北农业产区,秸秆粉碎翻压还田+210 kg/hm2氮肥+15%氮肥后移的秸秆还田模式具有优化氮素管理、提高土壤肥力的潜力。

    • 长期连续施用生物质炭对土壤肥力、小麦产量和微生物群落结构的影响

      2023, 55(6):1230-1236. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.06.009

      摘要 (175) HTML (632) PDF 649.71 K (613) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于长期田间试验,研究了6 t/(hm2·a)玉米秸秆还田(Straw)以及2.4、6和12 t/(hm2·a)玉米秸秆生物质炭添加(分别记为BC1、BC3、BC5)对土壤肥力、小麦产量和微生物群落结构的影响。结果表明:与不添加玉米秸秆及其生物质炭的处理(CK)相比,BC5处理显著提高了2021年小麦产量,且3个剂量生物质炭处理2021年小麦产量平均提高15%。经过11 a的连续添加,土壤容重从CK的1.06 g/cm3降低至BC5处理的0.73 g/cm3,全碳从CK的14.9 g/kg增加至BC5处理的83.8 g/kg。土壤碱解氮、有效磷和速效钾均随生物质炭施用量增加而增加,表现为BC5>BC3>BC1>Straw≥CK。本研究中,长期连续施用玉米秸秆及其生物质炭没有显著改变细菌群落多样性,而BC5处理略增加真菌群落多样性。PICRUSt2功能预测表明生物质炭处理显著提高了碳固定相关功能基因丰度,而降低碳降解相关功能基因丰度。

    • 光照驱动花生间作系统根际细菌群落结构演变和产量提升机制的研究

      2023, 55(6):1237-1243. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.06.010

      摘要 (133) HTML (513) PDF 908.29 K (644) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探明间作体系中光照条件对矮杆作物产量及根际微生物群落影响的因果关系,依托江苏省农业科学院玉米/花生间作长期试验平台,通过带状间作行朝向设置低光与高光条件,利用同位素标记和高通量测序技术,研究了不同光照条件下矮杆花生根际光合碳分泌对根际细菌群落结构及作物产量的影响。结果表明:①提高花生冠层光截获增加了花生根际光合碳分配;②光照条件差异引起了花生根际细菌群落结构及关键细菌类群变化;③高光照条件通过改变间作花生根际功能细菌群落提升花生产量。研究结果为优化间作种植管理措施,增加高矮作物间作体系产量提供了新思路。

    • 亚热带山地马尾松–甜槠针阔混交林土壤养分空间分布特征与合理取样

      2023, 55(6):1244-1250. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.06.011

      摘要 (117) HTML (499) PDF 2.40 M (646) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了掌握亚热带山地针阔混交林土壤养分空间分布特征,选取黔中地区的马尾松-甜槠针阔混交林(PCF)和马尾松纯林(PF,对照)为研究对象,采用相邻网格法调查并采集土壤样品,结合经典统计学和地统计学方法,分析了土壤养分指标的空间分布特征。结果表明:①PF与PCF土壤pH、有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、速效氮(AN)、有效磷(AP)和速效钾(AK)均存在显著性差异(P<0.05);②相较于PF,PCF土壤pH、SOC、TN、AN、AP和AK的空间异质性分布特征更为明显;③交叉验证分析结果表明,PCF和PF的合理采样数与采样面积分别为24个、600 m2和17个、425 m2。克里格插值结果表明,亚热带山地针阔混交林土壤养分表现出片状或斑块状空间分布特征,均一性较差。

    • 降水变化和氮沉降对荒漠草原土壤丛枝菌根真菌群落结构的影响

      2023, 55(6):1251-1260. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.06.012

      摘要 (109) HTML (528) PDF 739.51 K (653) 评论 (0) 收藏

      摘要:以短花针茅荒漠草原为研究对象,采用裂区设计,主区设置自然降雨(CK)、增雨30%(W)和减雨30%(R)3个水分梯度,副区设置0(N0)、30(N30)、50(N50)和100(N100) kg/(hm2·a)4个氮素梯度,共12个处理,通过高通量测序分析了降水变化和氮添加对土壤中AM真菌群落多样性和组成的影响。结果表明:水分增加对土壤AM真菌的Alpha多样性有促进作用,氮添加抑制了土壤AM真菌的Alpha多样性,水分增加和氮素添加的交互作用促进了AM真菌的Alpha多样性增加,并改变了土壤AM真菌群落组成。水分增加刺激了各生活型植物地上生物量的增加,氮添加使多年生杂草和半灌木、小半灌木生物量显著增加,多年生禾草生物量显著减少。此外,多型孢子菌科的相对丰度与一二年生植物和半灌木、小半灌木生物量呈显著正相关,一二年生植物和半灌木、小半灌木生物量在氮添加和增雨处理下增加。本研究证明了AM真菌群落结构在短期气候变化下具有稳定性。此外,通过AM真菌丰度与各生活型植被生物量的相关性,证明了养分资源相对匮乏的生态系统中AM真菌与植被具有较强连通性。

    • 不同施肥水平对青稞豌豆混作根际土壤真菌群落结构及多样性的影响

      2023, 55(6):1261-1271. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.06.013

      摘要 (86) HTML (610) PDF 2.01 M (651) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用真菌ITS区的Illumina MiSeq高通量测序技术,并结合非度量多维尺度分析(NMDS)、冗余分析(RDA)和曼特尔检验(Mantel test),探讨青稞单作(Q)、豌豆单作(W)、青稞豌豆混作(Q×W)3种模式在不施肥(0NP)、低氮磷(LNP)、高氮磷(HNP)3种施肥水平下根际土壤真菌群落结构组成及多样性的差异,同时测定其土壤理化性质,并与根际土壤真菌群落结构进行相关性分析。结果表明:青稞、豌豆在3种种植模式下土壤均呈碱性,且在不同施肥水平下土壤理化性质差异显著。门水平上,不同试验处理下共检测到18个真菌类群,子囊菌门(Ascomycota,63.5%~78.5%)、被孢霉门(Mortierellomycota,3.6%~14%)、担子菌门(Basidiomycota,1.1%~6.9%)为共有优势类群;在属水平上,PenicilliumMortierella在青稞豌豆混作根际土壤中相对丰度最高,可能是驱动土壤有机氮、磷转化为无机氮、磷的主要真菌群落。BipolarisBlumeriaFusariumCladosporium为土壤真菌群落丰度最高的4种潜在致病菌属,在青稞豌豆混作根际土壤中的相对丰度低于青稞单作和豌豆单作,混作模式在不同施肥水平下4种具有潜在致病性的真菌间相对丰度存在显著差异。在LNP、HNP水平下混作模式根际土壤中的真菌丰富度指数(ACE、Chao1)显著低于青稞单作,多样性指数(Shannon、Simpson)也低于青稞单作,但没有显著性差异;混作模式在LNP水平下ACE指数、Chao1指数显著低于0NP水平,但Shannon指数、Simpson指数高于0NP水平。从不同试验处理属水平下真菌群落相对丰度来看,混作模式可显著增加根际土壤中有益菌群的相对丰度,通过根际土壤微生物优势种群及α多样性分析,青稞豌豆混作模式较青稞单作、豌豆单作可增加根际土壤中属水平下PenicilliumMortierella等具有溶磷、氨化作用菌群的相对丰度,降低BipolarisBlumeriaFusariumCladosporium等潜在致病菌群的相对丰度。相关分析表明,速效氮、有效磷、有机质是影响混作模式根际土壤真菌群落结构差异的主要驱动因子。

    • 太湖上游圩区氮磷管理的减污效益分析

      2023, 55(6):1272-1278. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.06.014

      摘要 (53) HTML (513) PDF 3.43 M (596) 评论 (0) 收藏

      摘要:本研究以太湖上游平原圩区为研究对象,采用氮动态模型(Nitrogen dynamic model for lowland polder systems,NDP)和磷动态模型(Phosphorus dynamic model for lowland polder systems,PDP)模拟圩区氮磷流失的动态过程,并基于圩区氮磷流失机制进行管理情景定量模拟与氮磷减污效益分析。结果表明:①圩区氮磷的年平均流失强度分别为40和1.75 kg/(hm2·a),高于太湖流域的平均氮磷流失水平;②当圩区外部水质控制为Ⅳ类时,氮磷流失强度分别为37.54和1.58 kg/(hm2·a),圩区截流氮磷量分别增加4.9%和9.9%,高氮磷流失级别的圩区数量分别减少26.2%和63.8%;③如将圩区内5%的水田转化为水体,氮磷流失强度分别为36.73和1.72 kg/(hm2·a),圩区截流氮磷量分别增加6.6%和1.7%,高氮磷流失级别的圩区数量分别减少46.2%和22.5%;④圩区氮磷的流失机制具有明显不同,圩外水质目标对于圩内磷的流失影响较大,圩内的水体和坑塘等对于氮滞留和净化更加有优势。

    • 稻鸭共作对不同栽培环境稻季CH4和N2O排放的影响

      2023, 55(6):1279-1288. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.06.015

      摘要 (57) HTML (493) PDF 801.25 K (567) 评论 (0) 收藏

      摘要:稻田是大气温室气体甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)的重要排放源,稻田温室气体减排一直是农业生态研究的热点。本研究采用裂区设计,在露地和网室两种栽培环境条件下,以无鸭子放养的常规稻作和秸秆不还田处理为对照,在等养分条件下分析了秸秆全量还田与稻鸭共作模式对土壤氧化还原电位、CH4排放量、产CH4潜力及CH4氧化潜力、N2O排放量及N2O排放高峰期土壤反硝化酶活性、全球增温潜势、水稻产量的影响。结果表明:麦秆还田增加土壤产CH4潜力,提高CH4排放量,降低土壤反硝化酶活性、土壤氧化还原电位和N2O排放量,整体上导致全球增温潜势上升96.89%~123.02%;稻鸭共作模式由于鸭子的不间断活动提高了土壤氧化还原电位,降低了土壤产CH4潜力,并显著降低了CH4排放量,其全球增温潜势较无鸭常规稻作模式下降8.72%~14.18%;网室栽培较露地栽培显著提高土壤氧化还原电位,降低土壤产CH4潜力和反硝化酶活性,减少稻田CH4和N2O排放量,从而降低全球增温潜势6.35%~13.14%。总体上,稻田CH4氧化潜力是产CH4潜力的9.46倍~12.20倍,稻鸭共作和秸秆还田均能增加水稻产量,网室栽培较露地栽培减少水稻产量1.19%~5.48%。稻鸭共作不仅减缓全球增温潜势,结合秸秆还田能增加水稻产量,具有广泛的推广应用价值。

    • 外加生物质炭对不同利用方式紫色土反硝化过程的影响

      2023, 55(6):1289-1296. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.06.016

      摘要 (65) HTML (546) PDF 726.71 K (604) 评论 (0) 收藏

      摘要:以成土环境一致不同土地利用方式茶园、果园、林地、耕地4种紫色土为研究对象,采用厌氧培养–15N标记法,研究了生物质炭添加下4种土地利用方式土壤的气态产物N2O、N2的排放速率和反硝化速率特征及其与土壤pH、有机质含量的关系。结果表明:4种土地利用方式下紫色土N2O、N2排放速率和反硝化速率均为茶园>耕地>果园>林地;N2O、N2排放速率和反硝化速率均随土壤pH的增加而降低(P<0.01),而与土壤有机质含量显著正相关(P<0.05)。添加生物质炭后,土壤N2排放速率和反硝化速率均有所提高;N2O排放速率的改变因土地利用方式不同而有所差异,其中,茶园N2O排放速率变化不显著,而果园和耕地显著降低(P<0.05),林地显著增加(P<0.05)。综上可见,不同利用方式紫色土反硝化过程与土壤pH和有机质含量显著相关且受生物质炭添加的影响。

    • MgAl-LDHs磁性颗粒对镉污染农田土壤的减量修复研究

      2023, 55(6):1297-1305. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.06.017

      摘要 (155) HTML (523) PDF 3.13 M (649) 评论 (0) 收藏

      摘要:以不同巯基改性的镁铝层状双金属氢氧化物(MgAl-LDHs)为原材料制备了4种毫米级磁性颗粒修复材料,并开展了对土壤中镉(Cd)去除效果的对比试验,考察了MgAl-LDHs磁性颗粒修复材料的投加量和作用时间对Cd去除效果的影响,探讨了修复材料对3种实际污染农田土壤(Cd总量在0.73~0.86 mg/kg)中Cd的去除效果与机制。结果表明:以泰克莱尔MgAl-LDHs为原材料制得的磁粒MgAl-LDHs-C对Cd的去除效果最好,其与土壤的最佳投加质量比为1:10,最适作用时间为3 h,在此条件下,浙江台州土壤DTPA提取态Cd含量由0.56 mg/kg下降至0.30 mg/kg;控制mV为1:2,反应温度为25℃,振荡频率为180 r/min,按照最优选投加量和作用时间分别向江苏太仓、甘肃白银和浙江台州污染农田土壤中施用MgAl-LDHs-C,3种土壤中Cd总量去除率分别达到26.0%、23.8%和34.7%。土壤Cd形态分析结果显示,MgAl-LDHs-C可以显著降低土壤可交换态、可还原态、可氧化态Cd的含量。因此,本研究所制备的MgAl-LDHs-C材料具有良好的土壤Cd去除能力,可为Cd污染农田土壤的减量修复提供科学依据。

    • 铁铝氧化物–层状硅酸盐矿物互作对Cr (Ⅵ)和As (Ⅴ)吸附的影响

      2023, 55(6):1306-1315. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.06.018

      摘要 (169) HTML (618) PDF 12.25 M (694) 评论 (0) 收藏

      摘要:以高岭石、蒙脱土、针铁矿和三水铝石4种单一典型土壤矿物以及针铁矿–蒙脱石和三水铝石–蒙脱石(质量比为1:1)两种代表性土壤矿物复合体为吸附材料,采用吸附平衡试验、能谱分析(EDS)、红外光谱、扫描电镜、酸碱滴定和zeta电位测定等方法,研究了铁铝氧化物与层状硅酸盐矿物之间的相互作用对Cr (Ⅵ)和As (Ⅴ)吸附的影响及其机制。吸附平衡试验和EDS分析结果表明,两种复合体对Cr (Ⅵ)和As (Ⅴ)的吸附容量均小于其两种组成矿物单一体系吸附量的平均值,即铁铝氧化物与蒙脱石的互作降低了这些氧化物对Cr (Ⅵ)和As (Ⅴ)的吸附能力。表面性质表征结果表明,与蒙脱石复合后,针铁矿与三水铝石表面的正电荷均被完全中和,电荷符号发生反转。与理论值相比,三水铝石–蒙脱石复合体的表面位点总浓度无明显变化,比表面积减小;针铁矿–蒙脱石复合体的比表面积与理论值无明显差异,但矿物表面位点浓度减小,表面羟基红外吸收峰强度减弱。氧化物与层状硅酸盐矿物互作改变了矿物表面性质,这可能是导致氧化物对Cr (Ⅵ)和As (Ⅴ)的吸附能力降低的主要原因。因此,当评估污染元素在土壤中的有效性时,应当考虑土壤固相组分间的互作对离子吸附的影响。

    • 三种森林土壤中莠去津对蚯蚓的毒性效应

      2023, 55(6):1316-1322. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.06.019

      摘要 (72) HTML (556) PDF 623.36 K (471) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用室内实验的方法研究了3种不同类型的森林土壤中莠去津对蚯蚓的影响,以40、80、160、320、480 mg/kg莠去津作为暴露浓度,于暴露0、7、14、21、28、35 d时分别测定土壤中蚯蚓的鲜重和死亡率,并于暴露0和35 d时测定蚯蚓体宽。结果表明:3种森林土壤中莠去津暴露浓度越高,暴露时间越长,对蚯蚓致死效应越强,对蚯蚓鲜重和体宽的抑制效应也越强,呈明显的时间–效应关系和剂量–效应关系。暴露浓度相同时,3种土壤中莠去津对蚯蚓死亡率、鲜重和体宽的影响均表现为黄棕壤>黄棕壤性土>石灰土。莠去津对蚯蚓的毒性效应与土壤中有机质的含量呈负相关,与全磷和有效磷的含量呈正相关。研究结果揭示不同类型土壤中莠去津对蚯蚓的毒性作用具有明显差异,且与土壤的肥力相关性较好,其可为评估莠去津在农林业上使用的环境风险提供基础参考数据。

    • 微塑料对抗生素污染土壤中氮素转化功能基因与抗生素抗性基因丰度的影响

      2023, 55(6):1323-1328. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.06.020

      摘要 (145) HTML (548) PDF 496.32 K (627) 评论 (0) 收藏

      摘要:农田土壤中微塑料与抗生素因有共同来源而存在复合或混合污染,成为一类新污染问题。本文以磺胺甲噁唑(SMZ)和四环素(TC)污染土壤为对象,研究低密度聚乙烯(LDPE)微塑料对土壤中抗生素降解的影响,以及微塑料和抗生素复合污染情况下,铵态氮和硝态氮组成、氮素转化功能基因(nifHamoAamoBnirKnirS)和抗生素抗性基因(sulItetA)的丰度变化。研究结果表明:①LDPE微塑料添加未显著改变土壤中四环素和磺胺甲噁唑的降解特征;但显著(P<0.05)降低了土壤中sulItetA抗性基因的丰度。②微塑料的添加对土壤铵态氮含量的影响要高于对硝态氮含量的影响,其中,0.05%(m/m)添加量的LDPE微塑料显著(P<0.05)增加了土壤中铵态氮的含量,并且在培养15 d时影响最为显著。③LDPE微塑料添加显著(P<0.05)降低了土壤氮素转化功能基因nifHnirKnirS的丰度,改变了氨氧化过程功能基因amoAamoB的组成,但随着微塑料添加量的增加,两个氨氧化功能基因的丰度差异缩小。本研究对进一步认识土壤环境中微塑料-抗生素复合/混合污染体系下氮素形态变化和耐药性风险均具有重要意义。

    • 植物篱防蚀措施对三峡库区坡耕地微地形的影响

      2023, 55(6):1329-1335. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.06.021

      摘要 (171) HTML (478) PDF 738.04 K (672) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文对位于三峡库区陡坡地4种管理模式长期试验径流小区坡面地形相关参数进行了观测、分析。结果显示,与对照小麦–花生种植模式相比,采用套种紫花苜蓿植物篱、香椿植物篱能够极著降低水土流失,坡面地形沿篱基梯级化显著。而黑麦草–籽粒苋替代模式对水土流失控制效果不稳定,且坡面地形与对照无差异。小麦–花生套种紫花苜蓿、香椿植物篱处理的坡面均形成基于篱带部的篱坎,篱坎下部侵蚀较强,篱带上淤下蚀现象明显。其中小麦–花生套种香椿植物篱小区坡面形成2级植物篱淤积坎,坎宽幅平均达到420.8 cm,淤积坎相对高差为40.4 cm,平均坡度下降1.4度。小麦–花生套种紫花苜蓿植物篱坡面形成4级篱坎,平均坎宽幅为210.3 cm,平均相对高度为110.6 cm,平均坡长为238.1 cm,平均坡度下降0.3度。说明坡耕地采用植物篱技术能够减蚀截淤,显著改变微地形。针对微地形的变化,套作植物篱的坡耕地在后期宜实行坡改梯或梯级坡地配套完善灌排设施,利用已优选的植物品种设计木本与草本套种的复合植物篱,有望进一步改善土体根系分布,从而稳固篱坎,控制水土流失。该研究为植物篱技术后续管理措施优化提供了参考依据。

    • 广西岩溶地区水稻土发生特性及其在中国土壤系统分类中的归属

      2023, 55(6):1336-1346. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.06.022

      摘要 (85) HTML (423) PDF 521.77 K (536) 评论 (0) 收藏

      摘要:为明确广西岩溶地区水稻土在中国土壤系统分类中的归属,以该区域不同母质发育的水稻土为研究对象,挖掘20个典型剖面,通过野外观测、分层取样与分析,依据《中国土壤系统分类检索(第三版)》进行分类检索。结果表明,大多剖面出现明显的复钙现象。供试剖面的系统分类高级单元归属为人为土土纲;水耕人为土亚纲;潜育、铁聚和简育水耕人为土3个土类;复钙、铁聚和普通潜育水耕人为土,复钙和普通铁聚水耕人为土,复钙和普通简育水耕人为土7个亚类;在系统分类基层单元归属上,可划归出17个土族和续分为20个土系。考虑广西地区水耕人为土耕作层Ap1碳酸钙相当物含量往往低于犁底层Ap2的现象,而现行水耕人为土复钙亚类的检索中“表层土壤”的“表层”不尽明确而可能导致的亚类误判,建议将其修改为“水耕表层(耕作层或犁底层)土壤”;另外,由于实际调查发现广西地区的一些铁聚水耕人为土也具有复钙特征,建议在检索中增设复钙铁聚水耕人为土亚类。

    • 基于1D-CNN的土壤全氮近红外光谱预测模型

      2023, 55(6):1347-1353. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.06.023

      摘要 (140) HTML (597) PDF 1.56 M (647) 评论 (0) 收藏

      摘要:于江苏无锡采集410个土壤样品测定土壤全氮含量,并在室内进行土壤样品光谱检测,用均值中心化、标准正态变换和趋势校正对光谱进行预处理,再运用偏最小二乘回归(PLS)、反向传播(BP)神经网络和一维卷积神经网络(1D-CNN)方法建立土壤全氮含量的回归预测模型。同时,每种模型在采用不同预处理方法的数据集上做十折交叉验证,记录预测模型的决定系数(R2)和均方根误差(RMSE)的平均值,对比3种预处理方法对模型精度的影响。结果表明:本研究基于土壤近红外光谱数据构建的1D-CNN模型预测土壤全氮含量结果可靠。使用原始数据与经均值中心化、标准正态变换、趋势校正预处理的数据训练得到的1D-CNN模型的R2分别为0.907、0.931、0.922、0.964,而PLS模型R2分别为0.856、0.863、0.861、0.880,BP神经网络模型的R2分别为0.874、0.907、0.901、0.911。1D-CNN模型在原始数据和经预处理的光谱数据上的表现均优于PLS和BP神经网络模型,对光谱数据进行预处理能够有效提高1D-CNN模型的性能,尤其是趋势校正对模型的提升效果最明显。因此,1D-CNN能更好地提取光谱特征并建立其与含氮量的映射关系,有效地避免过拟合,在未经过预处理的光谱数据上依然能够达到一定的精度。

    • 基于GIS的碧流河上游农田土壤性状空间分布特征

      2023, 55(6):1354-1362. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.06.024

      摘要 (97) HTML (406) PDF 6.37 M (1076) 评论 (0) 收藏

      摘要:探究碧流河上游农田土壤性状指标现状和空间分布特征,为研究区耕地资源的可持续利用提供科学依据和数据支持。沿碧流河上游采集农田表层(0~20 cm)土壤样品40份,运用地统计学和ArcGIS技术,对农田土壤性状:比重、粒径、电导率、含盐量、pH、有机质、土壤大量营养元素(N、P、K)含量和微量营养元素(Cr、Cu、Zn、Mn、Ba)含量的空间分布特征进行系统分析。结果表明:①农田土壤性状均属于中等空间变异,其中Zn元素含量的空间变异性最强(CV=59.58%),比重的空间变异性最弱(CV=2.61%),受外界干扰较小。②农田土壤性状之间关联性紧密,其中电导率与含盐量之间、pH与Cu和Mn元素含量之间、有机质与N和P元素含量之间、K元素含量与Ba元素含量之间、Cu元素含量与Zn和Mn元素含量之间、Zn元素含量与Mn元素含量之间呈显著正相关(P<0.01)。③农田土壤粒径存在强烈的空间自相关性,Cr、Cu元素含量空间自相关性最弱,其他土壤性状属于中等空间自相关。研究区农田土壤性状表现出显著的空间分布差异性。

    • 园林土壤质量标准的对标分析与体系构建

      2023, 55(6):1363-1370. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.06.025

      摘要 (78) HTML (413) PDF 484.97 K (510) 评论 (0) 收藏

      摘要:科学管理园林土壤对提升绿地的生态功能、社会功能具有十分重要的作用。当前我国园林土壤技术标准独立性不足,通常是引用农业及环保的相关标准。与国外园林土壤技术标准相比,我国相关标准化组织成立较晚,缺乏土壤分类管理与监测体系,监测点数量不足,管理方式和土壤改良技术有待提升。应建立以完善土壤监测布点网络、更新土壤监测和改良技术以及实现土壤精细分类管理为核心的新型园林土壤技术标准体系,不断完善我国园林土壤标准化管理体系,不断提升我国园林土壤质量、绿化工程质量和标准化管理水平。

    • 荆门市耕地不同利用方式土壤质量综合评价

      2023, 55(6):1371-1379. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.06.026

      摘要 (139) HTML (527) PDF 624.43 K (544) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究江汉平原荆门地区耕地不同利用方式土壤质量,以水田(水稻田、油稻田、麦稻田)、旱地土壤为研究对象,测定土壤有机质、全量氮磷钾硫、速效磷钾和重金属As、Cd、Cr、Hg、Ni、Pb等15个指标,采用因子分析确定权重并以间距法进行肥力综合评价,以内梅罗综合指数法进行土壤环境质量综合评价,两者叠加构造矩阵进行土壤质量综合评价。结果表明:耕地土壤肥力总体较好,土壤肥力综合指数为4.45,以二等和三等为主,各养分指标含量中等及以上均超过60%,不同耕地利用方式土壤肥力不同,以油稻田最高,麦稻田次之,水稻田和旱地最低;耕地土壤环境质量较好,以清洁为主,不同耕地利用方式土壤环境不同,油稻田和麦稻田无轻度及以上污染,旱地有1.25%轻度污染,水田有1.27%中度污染,主要污染贡献为Cd和Hg。综合评价显示研究区耕地土壤质量较好,中等以上耕地占比98.93%,且以油稻田和麦稻田中等以上占比最高。

    • >研究简报
    • 云南省典型县域烟田土壤肥力演变及综合评价

      2023, 55(6):1380-1388. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2023.06.027

      摘要 (145) HTML (547) PDF 2.78 M (645) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过数据收集和野外采样,分析了宾川县1982年、2012年、2018年、2022年4个时期烟田耕层土壤pH和养分含量变化,并运用土壤综合评价法和克里格插值定量评价了土壤综合肥力指数(IFI)及其时空变异特征。结果表明:近40年(1982—2022年)来,宾川县烟田土壤pH (7.13~6.23)和有机质含量(35.30~27.71 g/kg)呈下降趋势,有效磷(12.11~50.71 mg/kg)和速效钾含量(158.66~321.03 mg/kg)呈上升趋势,碱解氮含量(119.03~117.00 mg/kg)无显著变化。IFI (0.49~0.62)呈上升趋势,均值由1982年的0.49(Ⅲ)增加至2022年的0.62(Ⅱ),其中平川镇、拉乌乡、州城镇及宾居镇IFI增加幅度最大,当前高肥力区域主要分布于县东北部和南部,低肥力区域分布于西北部。此外,主成分分析表明影响烟田土壤肥力的主要内在因素由有机质变为速效钾。经过40年耕种管理,宾川县烟田肥力自西向东、自北向南逐渐增加,但养分指标非均衡性和肥力空间不均匀性增加,应稳定氮肥钾肥,减少磷肥施用。

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