2025, 57(3):485-497. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2025.03.001 CSTR: 32214.14.tr202409190374
摘要:近几十年来,土壤加速酸化对我国农业生产与生态环境造成严重危害。土壤酸化调控对提高作物产量和品质以及保护生态环境有重要意义。土壤碳循环在全球碳循环中扮演着重要角色,与全球气候变化密切相关,也和土壤酸化过程与调控有密切联系。本文详细综述了土壤呼吸、根系分泌有机物、土壤碳酸盐反应和有机质的累积和转化等碳循环过程在土壤酸化中的作用,总结了畜禽粪便、壳聚糖等有机物料对土壤酸化的阻控和对土壤酸度的改良作用,探讨了土壤有机质等对土壤酸化过程中铝活化的抑制作用。本综述可为土壤酸化机制的深入研究提供参考,为治理土壤酸化的有机调控技术的研发提供理论依据。
2025, 57(3):498-509. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2025.03.002 CSTR: 32214.14.tr202411220473
摘要:东北黑土区是中国重要的商品粮生产基地,但土壤障碍层严重影响粮食产能和农业可持续发展,对整个区域的农业生产利用构成潜在威胁。本文系统分析了区域内土壤障碍层类型、特征、形成过程及其带来的农业利用问题,总结了现阶段土壤障碍层的改良措施,最后展望了未来研究的重点,主要包括:深化对土壤障碍层发育机理、形成和演变过程的理解和理论总结,为完善中国土壤系统分类提供科学依据,这在土壤发生学、分类学领域具有深远意义;结合区域特性,构建黑土区土壤的定量分类与分区体系,并提出针对性的改良与分区利用策略,为建立和完善东北黑土区土壤障碍层的改良措施提供科学依据。
2025, 57(3):510-517. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2025.03.003 CSTR: 32214.14.tr202404230181
摘要:原位化学氧化是修复土壤-地下水中难降解有机污染物的主力技术,但其实际应用中存在着停止施用氧化剂后拖尾反弹、无法控制污染羽流等问题。缓释技术通过在土壤-地下水污染区域缓慢释放氧化剂,控制氧化剂长时间保持在有效作用浓度范围,很好地解决了原位化学氧化在污染修复方面存在的瓶颈问题,具有极为广阔的应用前景。因此,本文从材料制备与应用研究的角度出发,介绍了缓释型氧化剂的制备方法,评述了缓释型氧化剂的释放性能及其主要影响因素,综述了缓释技术在土壤-地下水有机污染物降解方面的应用效果,并针对缓释技术的研究现状,对其未来在原位化学氧化修复中的应用研究提出了建议。
张美薇,韩天富,柳开楼,胡丹丹,吴艳,宋惠洁,夏晶,胡志华,徐小林,夏立,樊剑波
2025, 57(3):518-523. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2025.03.004 CSTR: 32214.14.tr202403270139
摘要:通过大田试验,以氮磷钾养分含量为18%、12% 和10% 的高氮低钾型复合肥为对象,在秸秆还田条件下分别设置了不施钾肥(CK)、高氮低钾型复合肥(F)、高氮低钾型复合肥配施钾肥(F+K)处理,分析了不同处理下早晚稻的产量、产量构成因素和氮磷钾积累量及钾肥利用率的变化特征。结果表明:与CK处理相比,F和F+K处理的早稻产量分别增加了4.36% 和9.13%,晚稻产量分别提高了4.09% 和13.89%,两季水稻总产量增幅分别为4.22% 和11.65%,同时,F+K处理的早、晚稻产量分别比F处理提高了4.57% 和9.41%。产量构成因素的分析发现,F+K处理主要是通过增加早稻季的每株穗数和晚稻季的每株穗数和千粒重来实现水稻增产。由于F+K处理增加了籽粒和秸秆的钾素含量,早稻季F+K处理的氮素和钾素积累量分别比CK处理提高了12.30% 和22.40%,晚稻季F+K处理的氮素、磷素和钾素积累量分别比CK处理提高了11.89%、21.62% 和26.59%;两季的结果也显示,F+K处理的氮素、磷素和钾素积累量分别比CK处理提高了12.07%、22.45% 和24.54%,且分别比F处理提高了9.34%、8.56% 和11.28%。由于秸秆还田带入大量钾素,与F处理相比,F+K处理的钾肥利用率与F处理无显著差异,但F+K处理中钾肥利用率的波动性明显降低。综上,在秸秆还田条件下,建议南方双季稻区将高氮低钾型复合肥与钾肥配施,以实现水稻增产增效目标。
胡卫丛,王蓓,吴旭东,王虹,李伟明,黄忠阳,曹蓉,刘庆叶,陈莉莉,赵文瑜,张艳双,张宗俊,王东升
2025, 57(3):524-529. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2025.03.005 CSTR: 32214.14.tr202405150202
摘要:为明确秸秆还田对下茬玉米生长的影响,本试验共设5个处理:秸秆不还田(CK),秸秆还田量分别为3 000、6 000、9 000、12 000 kg/hm2(干物质量,T1 ~ T4),探究不同秸秆还田量对下茬玉米生长、产量和品质的影响。结果表明:①秸秆还田对玉米植株的株高和茎粗有不同程度的抑制作用,但对玉米叶片叶绿素含量有促进作用;②秸秆还田促进玉米品质提升,其中淀粉含量、维生素C含量和可溶性蛋白含量均有提高;③T2处理玉米产量最高,达到26 791.67 kg/hm2,T2和T1较CK分别增产0.32% 和2.72%,而T3和T4较CK分别减产1.17% 和6.50%,表明秸秆部分还田和全量还田均可有效提高玉米产量,而过量还田则有可能减低玉米产量。④利用隶属函数法结合玉米产量指标和品质指标综合分析评价各处理,结果显示T2为最优处理,且各秸秆还田处理较CK相比均表现更优,表明秸秆还田有利于下茬玉米产量和品质提升,且单季秸秆全量还田更为适宜。综上,玉米秸秆还田仍是秸秆资源化利用的有效途径。
张静,孙伟,张子琪,石祥,赵立,朱健龙,郑瑞丽,张明霞,刘可忠,颜冬云
2025, 57(3):530-539. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2025.03.006 CSTR: 32214.14.tr202406130242
摘要:本试验以温室大棚种植实心芹菜为研究对象,设叶面喷施清水对照 (CK),喷施实验室自制螯合率为 60% (CR60)、70% (CR70)、80% (CR80)、90% (CR90) 和100% (CR100)的山梨醇螯合钾,共 6 个处理,探究叶面喷施不同螯合率山梨醇螯合钾对芹菜收获期产量、品质及钾素吸收利用的影响。结果表明:①与CK处理相比,叶面喷施不同螯合率的山梨醇螯合钾均能促进芹菜生长,提高产量,以CR90 处理增产效果最佳,较CK处理显著增产 27.9%。②CR90 和CR100 处理的叶柄硝酸盐含量与CR60、CR70、CR80 处理相比分别显著降低 13.8% ~ 28.4%、21.2% ~ 34.6%,叶片硝酸盐含量分别降低 2.34% ~ 18.9%、13.2% ~ 27.9%;与CK、CR60、CR70 处理相比,CR90 处理的叶片可溶性糖含量显著提高 57.4% ~ 82.9%;CR90 处理的叶柄可溶性蛋白含量比CK、CR60、CR70、CR100 处理显著增加 16.3% ~ 28.9%,CR70 处理的叶片可溶性蛋白较CR60 处理显著增加 29.0%;CR100 处理的叶柄、叶片可溶性固形物比CK、CR60、CR70、CR80、CR90 处理分别显著增加 4.26% ~ 11.4%、17.0% ~ 35.2%。③不同螯合率处理较CK处理均提高了收获期芹菜的钾素含量与累积量,以CR90 处理提升幅度最为显著,芹菜叶片、叶柄和根系钾素含量分别提高 38.6%、11.8% 和17.4%,钾素累积量分别提高 33.60%、61.8% 和35.1%;基于土壤钾素表观平衡发现,各处理均可促进植株吸收土壤钾素,其中不同处理的土壤钾素盈余量为K2O 12.11 ~ 85.60 kg/hm2,CR90 处理的盈余量最少,为12.11 kg/hm2。可见,在芹菜生长旺盛期喷施高螯合率的山梨醇螯合钾肥,可增加芹菜产量,提高其营养品质,降低硝酸盐含量,提高叶面钾肥贡献率,其中以螯合率 90% 最佳。
马二登,薛如君,高天,刘忠华,封幸兵,徐照丽,李军营,童文杰,邓小鹏,赵正雄
2025, 57(3):540-548. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2025.03.007 CSTR: 32214.14.tr202407040262
摘要:为探明适宜的烤烟滴灌追肥统筹方式,采用田间小区试验,以当地常规追肥干施为对照,研究2次、3次和4次滴灌追肥对烤烟生物量、土壤矿质氮含量及烤烟氮磷钾吸收利用的影响。结果表明,随着滴灌追肥次数的增加,烟株成熟期叶片及全株生物量、旺长期和全生育期土壤矿质氮平均含量随之增加,叶片氮和钾含量、氮磷钾累积量及其利用率均随之提升。成熟期烤烟叶片及全株氮素累积量与旺长期土壤矿质氮平均含量间有极显著的正相关关系(r =0.526 ~ 0.816,P<0.01)。与追肥干施相比,2次和3次滴灌追肥氮肥和钾肥利用率均无显著差异,4次滴灌追肥氮肥和钾肥利用率分别显著提高了57.7% 和58.5%(P<0.05);不同滴灌追肥次数磷肥利用率显著下降了35.7% ~ 50.0%(P<0.05),且处理间无显著差异。与2次和3次滴灌追肥相比,4次滴灌追肥有利于维持和稳定旺长期土壤矿质氮含量水平,促进烟株的生长发育及对养分的吸收和累积利用,是试验区域内适宜的滴灌追肥统筹方式。
2025, 57(3):549-557. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2025.03.008 CSTR: 32214.14.tr202411060442
摘要:为明确不同前茬作物对植烟土壤与烤烟产质量的影响,采用田间试验,以冬闲为对照,研究了萝卜、玉米、苦荞、小麦、大麦、绿肥、青稞7种前茬作物对土壤养分及烤烟农艺性状、经济性状和烟叶化学成分、感官质量的影响。结果表明:①与冬闲处理相比较,绿肥与青稞前作处理的植烟土壤pH分别提高0.02和0.16个单位,萝卜和玉米前作处理土壤水解性氮含量分别提高26.63% 和32.06%,大麦与青稞前作处理土壤速效钾含量分别提高6.64% 和4.44%,前作处理均提高了土壤有效磷含量;②不同前作处理的烤烟农艺性状与经济性状存在显著性差异,玉米前作显著增加烤烟有效叶片数,萝卜、玉米、苦荞前作显著提高了烤烟株高,绿肥前作提高中上等烟与上等烟比例,小麦、大麦和青稞前作提高烤烟产值,分别增加了17.03%、14.11% 和3.99%;③不同前作处理的烟叶化学成分存在显著性差异,绿肥前作处理显著提高上部烟叶总糖和还原糖含量,增加幅度分别为11.77% 和12.27%;小麦和大麦前作显著提高上部烟叶钾含量,增加幅度为30.43% ~ 53.91%;萝卜和青稞前作处理显著提高中部烟叶和下部烟叶糖含量,增加幅度37.55% ~ 67.66%;玉米、大麦、小麦、青稞前作处理显著提高中部烟叶钾含量,幅度达到5.80% ~ 28.40%;同时萝卜、青稞前作有利于提高烟叶清甜香韵,增加烟叶香气质和香气量,降低烟叶刺激性和杂气。综合考虑不同作物前作后植烟土壤养分特性与烤烟农艺性状、经济性状、内在化学成分与感官质量,推荐烤烟适宜的前茬作物主要为青稞,有利于提高土壤有效磷、有效钾含量和烤烟产量和产值,增加烟叶糖含量和钾含量,改善烟叶感官评吸质量。
2025, 57(3):558-567. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2025.03.009 CSTR: 32214.14.tr202406040231
摘要:为探讨生物质炭(BC)与生物硝化抑制剂甲基3,4-羟苯基丙酸(methyl 3-(4-hydroxyphenyl) propionate, MHPP)对石灰性紫色土氮素转化过程的影响,通过分别开展15N好氧培养试验和乙炔抑制培养试验研究了不同生物质炭添加量(1%BC和5%BC,即 10 g/kg和50 g/kg)及其与MHPP配施对石灰性紫色土氮初级矿化速率、初级硝化速率、反硝化速率和微生物铵同化速率的影响。结果表明:与对照组相比,1%BC、5%BC和5%BC+MHPP处理条件下土壤氮初级矿化速率提高了26.63% ~ 60.06%;生物质炭单施处理对土壤氮初级硝化速率无抑制作用,1%BC+MHPP和5%BC+MHPP处理可分别显著降低土壤氮初级硝化速率50.34% 和61.56%(P<0.05);所有生物质炭处理均显著增加微生物铵同化速率95.88% ~ 217.53%(P<0.05),其中5%BC处理增加最高。此外,生物质炭具有增加土壤氮反硝化速率的潜力,土壤氮硝化速率与矿化速率的比值、硝化速率与铵同化速率的比值均以5%BC+MHPP处理最低。可见,50 g/kg生物质炭与MHPP配施可能是减少石灰性紫色土氮损失,提高作物氮利用效率的有效措施,值得进一步田间验证。
尚星玲,裴志福,兰天,岳梅,赵宇,巴特勒,郑飞宇,南紫瑶,尹颢杰,红梅
2025, 57(3):568-578. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2025.03.010 CSTR: 32214.14.tr202404230185
摘要:盐渍化是制约农田土壤肥力的主要障碍因素。为探究秸秆还田条件下盐渍化土壤盐分动态和土壤有机碳(SOC)积累的耦合作用并筛选最佳秸秆还田用量,以内蒙古土默川盐渍化土壤为研究对象,设置6种不同用量秸秆还田处理:0(CK)、2 100(ST1)、4 200(ST2)、6 300(ST3)、8 400(ST4)、10 500 kg/hm2(ST5),分析灌水前后土壤盐分和SOC动态变化规律以及两者之间的耦合关系。结果表明:①长期秸秆还田可提高0 ~ 30 cm土层SOC含量,与CK处理相比平均增幅可达10.0% ~ 35.3%。灌水对SOC分布也产生显著影响,灌水后0 ~ 30 cm土层SOC含量降低,60 ~ 90 cm土层SOC含量增加(P<0.05),SOC分布存在向深层土壤迁移趋势。②不同秸秆还田处理均能显著降低各土层水溶性阴离子含量,尤其在30 ~ 60 cm土层中各处理的HCO3- 含量较CK处理降低85.2% ~ 96.7% (P<0.05),但水溶性Ca2+含量显著增加。灌水后,盐分离子含量由表层向深层逐渐减少,阳离子交换量在各土层中均有提高。综上所述,秸秆还田有利于盐碱土固碳降盐,在秸秆还田量为8 400 kg/hm2(ST4)及10 500 kg/hm2(ST5)时,效果最佳。值得注意的是,灌水虽然促进了盐分离子淋溶,但同时也显著改变了不同土层SOC分布。因此,在盐碱土改良实践中应综合考虑灌水对盐分运移和有机碳积累的影响。
2025, 57(3):579-585. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2025.03.011 CSTR: 32214.14.tr202403290145
摘要:依托同步模拟大气CO2浓度和温度升高的开放式气候变化平台,设置4种试验处理:正常气候对照处理(CK),大气CO2浓度升高(CE)、作物冠层升温(WA)以及两者同时升高处理(CW),分析不同气候变化条件下水稻土团聚体中有机碳分布和微生物丰度变化。结果表明:①与CK处理相比,CE处理土壤大团聚体比例(R0.25)、平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)显著增加;WA和CW处理土壤MWD和GMD无显著变化。②土壤团聚体有机碳贡献率呈现规律为小团聚体>大团聚体>粉黏粒>微团聚体,粉黏粒中有机碳含量显著小于其他粒级团聚体;与CK处理相比,CE处理显著增加大团聚体和小团聚体中有机碳含量;WA处理中各粒级团聚体有机碳含量无显著变化。③与CK处理相比,CE处理显著增加 >2 mm和 <0.25 mm团聚体中细菌丰度,WA和CW处理显著增加 <0.25 mm团聚体中细菌丰度;土壤真菌主要聚集在 >2 mm团聚体中,与CK处理相比,CE处理显著增加各粒级团聚体中真菌丰度,WA处理显著增加>2 mm团聚体中真菌丰度,CW处理显著增加0.25 ~ 2 mm和 <0.25 mm团聚体中真菌丰度。据相关性分析可知,土壤团聚体中细菌、真菌丰度与土壤MWD呈显著正相关,土壤团聚体中真菌丰度与有机碳含量呈显著正相关。可见,气候变化与土壤团聚体共同作用影响水稻土有机碳含量及微生物丰度,土壤团聚体有机碳分布与微生物丰度对大气CO2升高的响应比较敏感。
周蓉,王慧,张静如,陈哲,卞清,靳鹏辉,蔺兴武,赵学强,谢祖彬
2025, 57(3):586-596. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2025.03.012 CSTR: 32214.14.tr202405130199
摘要:通过盆栽试验,设置4个处理:无外源秸秆添加(CK)、添加玉米秸秆(S)、添加未接种真菌玉米秸秆堆肥(SC)和添加接种真菌Phanerodontia chrysosporium和Aspergillus niger玉米秸秆堆肥(SCPA),研究了不同预处理秸秆施用对小麦产量、土壤理化性质和微生物群落结构、组成和丰度的影响。结果表明:与CK处理相比,S、SC和SCPA处理均显著降低了土壤中铵态氮和硝态氮含量,增加了土壤微生物生物量碳、氮和有机碳含量。其中,SCPA处理微生物生物量氮含量最高,与CK处理相比,相当于提高了39.6 kg/hm2土壤氮同化量。与CK处理相比,SCPA处理还显著提高了小麦穗质量12.7%。添加有机物料显著改变了土壤细菌和真菌群落结构,其中SCPA处理显著增加了土壤中肉座菌目(Hypocreales)的绝对丰度。Mantel检验表明,土壤可溶性有机碳和硝态氮是调控土壤细菌群落组成的主要因子,土壤有机碳和pH是调控土壤真菌群落组成的主要因子。综合可见,接种真菌Phanerodontia chrysosporium和Aspergillus niger的秸秆堆肥显著增加了小麦穗质量和微生物生物量氮含量,提高了土壤的保氮效果,并且影响了土壤微生物生境,对促进土壤生态系统健康具有重要的作用。
2025, 57(3):597-606. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2025.03.013 CSTR: 32214.14.tr202404170171
摘要:以封丘潮土长期定位施肥试验地为研究对象,选择不施肥(CK)、常规施化肥(NPK)、菇渣化肥配施(MRF)和鸡粪化肥配施(CMF)4种不同施肥处理,测定了土壤物理、化学和生物指标共24种作为总数据集(TDS),采用主成分分析和相关性分析法,构建了两个最小数据集(MDS1和MDS2),并利用线性(L)和非线性(NL)评分模型分别计算了土壤质量指数(SQI),再通过与作物产量拟合寻找最优SQI,提出了土壤保育和肥力提升的技术措施。结果表明:与CK处理相比,有机物料和无机肥配施特别是MRF处理可以显著改善土壤理化和生物性状,提高作物产量。基于总数据集的土壤质量指数(SQIT)与基于2种最小数据集的线性和非线性土壤质量指数之间均呈显著正相关;基于MDS2的非线性土壤质量指数(SQI2-NL)能够更为准确地评价封丘潮土土壤质量,在这种评价方法下的SQI在不同施肥处理间表现为MRF(SQI=0.60)>CMF(SQI=0.52)>NPK(SQI=0.48)>CK(SQI=0.36)。综上,菇渣化肥配施有利于维持和提升封丘潮土土壤质量。
2025, 57(3):607-611. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2025.03.014 CSTR: 32214.14.tr202410160414
摘要:本文以幕阜山埋藏古土壤为研究对象,并以上覆的现代土壤作为对比,结合土壤剖面序列挖掘与取样化验,深入解析埋藏古山地土壤中残留腐殖质的积累、组分与质量特征。结果表明:①古今土壤发生层中腐殖质总量积累相同,均为淋溶层的积累更为明显;②就土壤腐殖质组分含量而言,除古淋溶层以胡敏酸含量最高外,其余剖面序列土层的腐殖质组分含量特征总体相似,均为胡敏素>富里酸>胡敏酸;③就土壤腐殖质组分占比而言,现代淋溶层与现代淀积层之间差异不显著,而古淋溶层和古淀积层之间则差异显著;④幕阜山埋藏古土壤淋溶层的腐殖质品质较好,而其他土层胡富比值普遍小于1。
2025, 57(3):612-620. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2025.03.015 CSTR: 32214.14.tr202409260382
摘要:为探究不同有机物料施用对滨海盐渍土降盐培肥和作物促生抗逆的影响,以玉米秸秆、酒糟、金针菇菌渣、双孢菇菌渣、天然腐殖质(MT材料)5种有机物料为研究对象开展大豆盆栽试验,每种有机物料设置低、中、高3种施用量梯度,研究其对滨海盐渍土理化性质、生物活性及大豆生长指标的影响。结果表明,不同有机物料种类及施用量在滨海盐渍土降盐培肥中发挥的作用有所差异:高量施用MT材料的降盐效果最好,可使土壤含盐量显著降低1.5 g/kg;双孢菇菌渣对土壤肥力提升效果最显著,可使土壤有机质、可溶性有机碳和有效磷含量分别提升71.6%、278.7%和89.4%;而玉米秸秆和金针菇菌渣对微生物活性的提升效果最佳,其中高量玉米秸秆使微生物生物量碳含量显著提高1.5倍,高量金针菇菌渣处理使土壤β-葡萄糖苷酶和N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性分别显著提升3.3倍和2.6倍。在作物促生抗逆方面,低量的金针菇菌渣和双孢菇菌渣处理可使大豆干物质量分别增加20.9% 和16.2%,Na+/K+的比值分别降低64.5% 和59.3%,减轻盐胁迫对大豆生长的影响。另外值得注意的是,酒糟和双孢菇菌渣的高量施用会导致土壤含盐量增加,增强对作物的盐胁迫,提高植株叶片脯氨酸的含量,从而抑制作物生长,降低作物的生物量。因此,利用有机物料改良盐渍土时还需考虑有机物料本底含盐量,合理控制其施用量,以减少其对土壤盐分的积累。
2025, 57(3):621-629. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2025.03.016 CSTR: 32214.14.tr202409140369
摘要:厌氧环境中的非生物过程显著影响新烟碱类杀虫剂的去除和转化,为探明其机制,本研究以噻虫嗪(THI)为例通过厌氧模拟试验探讨了其在硫化亚铁(FeS)介导下的还原降解过程与机制,并考察了FeS浓度、环境pH、共存无机离子和腐殖酸等因素的影响。试验发现:FeS在厌氧环境中能有效促使THI发生还原降解。THI在酸性条件下的降解率显著高于碱性环境。无机离子中,Al³+和NO2-对THI降解表现抑制作用,其他常规无机离子Cl-、NO3-、CO32-、K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、NH4+等和有机组分腐殖酸均对THI降解无明显影响。在FeS介导的THI还原降解过程中,Fe(Ⅱ) 和硫空位是主要的还原活性位点,硫空位首先与THI分子的硝基官能团相互作用发生电子传递,进而促使Fe(II)将电子传递给THI发生还原作用。鉴定FeS还原THI的降解产物,本研究提出了THI的还原脱硝和还原脱氯降解途径。
2025, 57(3):630-638. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2025.03.017 CSTR: 32214.14.tr202405300221
摘要:以西南地区分布最广的旱作土壤之一——石灰性紫色土为研究对象,通过批量平衡试验研究了不同原材料、热解温度的生物质炭在紫色土中吸附磺胺嘧啶(SDZ)和氟苯尼考(FFC)的效用与机制。结果表明:Freundlich等温吸附模型能更好地拟合生物质炭、紫色土、生物质炭改良紫色土对抗生素的吸附等温线,除低温生物质炭的吸附过程为非自发进行外,其余均为自发进行的物理吸附过程。油菜秸秆生物质炭与水稻秸秆生物质炭对两种抗生素的吸附容量常数(KF)普遍没有显著性差异(P>0.05);低温生物质炭与高温生物质炭对两种抗生素的KF普遍具有显著性差异(P<0.05);SDZ(KF=0.02~ 0.45)和FFC(KF=0.09~ 0.40)在紫色土中吸附均较弱。将生物质炭施用到紫色土后,生物质炭改良紫色土对SDZ和FFC的KF较紫色土提高0.60倍 ~ 452.00倍和3.15倍 ~ 278.89倍,而低温生物质炭改良紫色土对SDZ和FFC的KF较低温生物质炭提高3.95倍 ~ 120.00倍和2.19倍 ~ 9.10倍,高温生物质炭改良紫色土对SDZ和FFC的KF较高温生物质炭提高 -0.61倍 ~ 26.45倍和 -0.75倍 ~ 0.40倍。可见,低温生物质炭与紫色土对供试抗生素的吸附性能具有叠加效应,而高温生物质炭在生物质炭改良紫色土中并未发挥其原有的吸附性能,对SDZ和FFC的KF甚至出现降低的趋势,最大降幅分别可达61.00%、75.00%。
2025, 57(3):639-648. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2025.03.018 CSTR: 32214.14.tr202408140318
摘要:X射线断层扫描(CT)已成为土壤孔隙结构研究的主要手段,而CT图像分割作为其中关键环节,直接关系到孔隙分析的准确性。因传统的图像分割方法精度有限,近年来深度学习技术被广泛应用于土壤CT图像分割中。NAM(Normalization-based attention module)是一种高效的注意力机制,改进了空间注意力和通道注意力子模块的设计,能够增强深度学习模型分割的效果。本研究采用UNet、UNet++、DeepLabV3以及加入了NAM注意力机制的AttentionUNet 4种深度学习模型,对我国东北地区黑土的CT图像进行分割,并同传统分割方法进行比较。结果表明,AttentionUNet在交并比、F1分数、精确度和召回率4个指标的评估值分别达到88.08%、0.96、96.02%、96.64%,精确度相对于UNet和UNet++分别提升了1.46和0.21 个百分比,较传统Watershed方法的精确度和召回率分别提升101.13% 和33.54%。本文提出的AttentionUNet模型可有效提高土壤CT图像分割的效率和精度,为土壤CT图像的孔隙分割提供一种更加高效的方法。
2025, 57(3):649-656. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2025.03.019 CSTR: 32214.14.tr202403300147
摘要:为研究生物质物料对土壤水稳性团聚体的影响,筛选改善重黏土结构的优化方法,以金湖县重黏耕地为研究对象,设置不施加物料(CK)、玉米秸秆(MS)、哈茨木霉(TH)、酶解鱼蛋白(FP)、哈茨木霉+酶解鱼蛋白(TH+FP)、玉米秸秆+哈茨木霉(MS+TH)、玉米秸秆+酶解鱼蛋白(MS+FP)和玉米秸秆+哈茨木霉+酶解鱼蛋白(MS+TH+FP)共8个处理,开展室内培养试验,探究不同生物质物料组合模式对土壤水稳性团聚体组成的影响及其潜在机制。结果表明:与CK处理相比,所有处理培养90 d和180 d时的土壤大团聚体含量与团聚体稳定性均显著提高,其中MS处理培养180 d时的大团聚体含量较培养90 d时有所降低,且显著低于MS+TH处理;培养至180 d时,有秸秆添加的各处理总有机碳含量较CK处理显著提高7.47% ~ 10.97%,TH+FP和有秸秆添加各处理(除MS+TH+FP外)的大团聚体有机碳含量较CK处理显著提高4.65% ~ 11.83%。相关分析显示,团聚体稳定性与总有机碳及各级团聚体有机碳含量、大团聚体有机碳对总有机碳含量的贡献率显著正相关,与微团聚体及黏粉粒有机碳对总有机碳含量的贡献率显著负相关。冗余分析显示,有机碳对团聚体分布及稳定性有显著影响。培养至180 d时,FP和MS+TH处理的团聚体稳定性显著高于其他处理,较CK处理分别提升16.55% 和15.25%,是改善重黏土团粒结构的优选方案。
2025, 57(3):657-663. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2025.03.020 CSTR: 32214.14.tr202405230215
摘要:通过测定太行山区典型坡地3个坡位不同土壤层次垂直与水平方向上的土壤饱和导水率(Ks)、毛管孔隙度、总孔隙度、含水量、容重、机械组成、有机质含量等基本性质,应用相关分析等方法,研究了Ks及其他土壤性质的剖面分布特征,深入探讨了Ks各向异性比的垂直分布规律及其成因。结果显示:上坡位和下坡位Ks在垂直和水平方向上均随土壤深度的增加而先增大后减小;中坡位Ks在垂直方向上随土壤深度的增加先增大后减小,而水平方向上随土壤深度的增加先减小后增大。上、中、下3坡位Ks各向异性比均与1呈明显差异,表现出明显的各向异性,且上、下坡位水平方向Ks占主导,而中坡位垂直方向Ks占主导地位。相关分析结果表明,Ks各向异性比与土壤容重呈显著负相关(r= -0.492,P=0.017),与总孔隙度、毛管孔隙度呈显著正相关(r= 0.546、P=0.007;r=0.543、P=0.007),与其他土壤理化性质相关性不显著,土壤孔隙结构是Ks各向异性比最重要的影响因素。
2025, 57(3):664-672. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2025.03.021 CSTR: 32214.14.tr202411040438
摘要:以卡拉麦里山有蹄类野生动物自然保护区的红砂群落和梭梭群落为研究对象,定期在植物生长季节对固定样方进行土壤和植物调查,分析0 ~ 100 cm土层中土壤黏粒含量、水分含量及地表植物多样性的动态变化。结果表明:不同植物群落的土壤理化性质与植被多样性显著不同。红砂群落下的土壤黏粒含量与分形维数在各土层均高于梭梭群落,其中红砂群落下两个指标的最大值均位于40 ~ 60 cm土层,分别为3.40% 和2.73,而梭梭群落下两个指标的最大值均位于0 ~ 20 cm表层,分别为2.22% 和2.69。红砂群落下的土壤黏粒含量和含水量重心位于较浅土层,平均深度分别为28.7 cm和34.5 cm,而梭梭群落下平均深度分别为29.8 cm和36.0 cm。红砂群落下的土壤含水量普遍较高,尤其在干旱季节能有效保持水分,有利于早春浅根性植物的生长和生态系统的稳定。红砂群落因较优的土壤结构和水分保持能力,具备更好的植被状况,物种多样性指数及科属种数量均高于梭梭群落,分别为12科17属20种和8科10属13种。土壤黏粒含量和水分含量与植物多样性之间呈正相关,说明土壤黏粒含量和含水量不仅是评价土壤质地和水分状况的关键指标,同时也是植物多样性评价的重要参考,为卡拉麦里山区域的生态保护提供了重要参考依据。
2025, 57(3):673-682. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2025.03.022 CSTR: 32214.14.tr202410140408
摘要:本研究以隆安县测土配方施肥采集的土壤有机质含量数据为基础,并划分岩溶区和受岩溶区影响的非岩溶区,使用SPSS的相关性分析和R语言的随机森林对环境变量进行筛选,构建了普通克里格(OK)、反距离加权(IDW)、线性回归(LR)、回归克里格(RK)、地理加权回归(GWR)、地理加权回归克里格(GWRK)、随机森林(RF)、随机森林克里格(RFK)等8种数字土壤制图模型,对比不同模型对土壤有机质空间预测的性能差异,探讨该区域土壤有机质空间分布预测方法。结果表明:①分区域预测后,岩溶区模型精度明显高于非岩溶区;②通过环境变量重要性排序,发现土壤类型、土地利用类型、有机肥施用量、排水能力、高程、多年降水、灌溉能力等是影响岩溶区土壤有机质空间分布的主要环境变量;③岩溶区预测模型整体精度由高到低排序为RFK>RF> RK>GWRK>GWR>IDW>LR>OK,RFK预测模型的精度最高,R2为0.572;非岩溶区预测模型整体精度由高到低排序为RK>RFK>RF>LR>OK>GWRK>GWR>IDW,RK预测模型的精度最高,R2为0.439;④预测模型LR、GWR和RF的残差进行普通克里格插值后,模型精度得到一定程度提高,表明土壤有机质在空间上存在一定的空间相关性。研究结果可为南亚热带岩溶区土壤有机质高精度制图提供技术参考。
2025, 57(3):683-691. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2025.03.023 CSTR: 32214.14.tr202406030225
摘要:为探明川中丘陵区典型紫色土肥力和风化程度的动态变化特征及影响因素,根据全国第二次土壤普查的采样点信息,于2021年4月再次采集典型紫色土耕层(0 ~ 20 cm)土壤样品,测定了相关土壤理化性质,计算了土壤肥力和风化指标,并与全国第二次土壤普查结果进行了比较分析。结果表明:①土壤理化性质中,除土壤pH降低外,研究区紫色土其他指标40年来皆有所提升,其中全钾、有效磷、有机质、阳离子交换量和碳氮比提升显著(P<0.05),土壤综合肥力系数IFI也显著增加(P<0.05);②40年来研究区紫色土风化程度加深,但依旧保持中等风化水平,脱硅富铝铁化程度增强,表观淋溶作用减弱;③土壤全氮和有机质含量是限制研究区紫色土肥力提升的主要因素,土壤pH、阳离子交换量、全钾含量和碳氮比是研究区紫色土风化过程的主控因素。综上可知,40年来,在施肥、氮沉降和气候变化等多种因素影响下,川中丘陵区典型紫色土综合肥力显著提升,风化程度加深。
刘永林,刘丁慧,肖慧娴,钟明洋,赵家宇,刘怡,邓晓蓉,袁余洋
2025, 57(3):692-700. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2025.03.024 CSTR: 32214.14.tr202408190326
摘要:为研究土地覆被变化对土壤硒含量及其赋存形态的影响,以近20年“退耕还林”历史的重庆江津区为例,分别采集旱地、水田和林地(天然林和次生林)表层土壤各40份、10份和40份,室内测试分析土壤pH、有机质、常量元素、总硒及其5种硒赋存形态。研究结果表明:①林地土壤总硒、水溶态硒、铁锰氧化物结合态硒和有机结合态硒均高于旱地和水田;②次生林地土壤总硒、水溶态硒、铁锰氧化物结合态硒和有机结合态硒均显著高于旱地;③天然林和次生林土壤有机质含量均高于旱地,且土壤有机质与土壤总硒、可交换态与碳酸盐结合态硒、铁锰氧化物结合态硒、有机结合态硒和残渣态硒均呈显著正相关。综合结果表明土地覆被类型及其转化显著影响土壤硒含量及其赋存形态。研究可为更好地管理和开发富硒土壤资源提供科学依据。
2025, 57(3):701-707. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2025.03.025 CSTR: 32214.14.tr202408080312
摘要:通过分析研究2004年和2018年开展的1:25万多目标区域地球化学调查数据以及2022年开展的洛阳市农田土壤碳汇变化规律研究数据,系统总结分析了洛阳市农田土壤钼地球化学特征、钼含量的时空分布和变化特征,从自然因素和人类活动两个方面对土壤钼含量时空变化的原因进行了分析,并采用年平均增速、增幅两个指标对土壤中各元素之间相互影响进行了研究。结果显示,洛阳市农田土壤钼平均含量为1.09 mg/kg,高于河南省及全国土壤钼平均值,呈富集特征,整体表现为南部高、北部低的特征。近20a来,同一点位钼含量年最大增长速率达1.467 mg/(kg·a),最大流失速率为0.083 mg/(kg·a),平均增速0.040 mg/(kg·a),增速明显。钼含量时空变化受地理因素、人类活动影响明显,距离钼矿区越近,土壤钼含量和增速越大,在农业种植区含量逐年减少。
田育天,刘魁,李湘伟,朱云聪,谢新乔,者靖雄,徐梓荷,曹静,孙维侠,孙华,史学正
2025, 57(3):708-715. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2025.03.026 CSTR: 32214.14.tr202406020223
摘要:采用野外实地调研采样、实验室分析和空间分析等方法,探讨了云南省玉溪市典型烟区土壤砾石空间分异特征及其与土壤类型、坡地地形和土壤质地的关联,以指导特色小产区筛选和优质烟叶生产。结果表明: 玉溪烟区含砾石土壤占比高于2/3;不同县(区)间土壤砾石含量以江川区最高,华宁县次之,峨山县最低,呈高度变异性;典型村间以及不同土属间土壤砾石含量变化较为明显,与成土母质区域分布有关,基性结晶岩类黄红壤和红壤、碳酸盐岩类红壤及红壤性水稻土土属土壤砾石含量较高,紫色砂、页岩类风化碎屑物母质和冲积性母质发育的土壤砾石含量相对较低;土壤砾石含量与坡度没有显著相关性;不同土类间土壤砾石含量有所不同,红壤最高,水稻土次之,紫色土最低,但均高度变异;土壤质地为黏土、粉质黏壤土和粉砂壤土的土壤砾石含量较低,质地为砂质壤土、壤土和黏壤土的土壤砾石含量较高。综上,区域土壤砾石含量差异与不同类型母岩风化壳经受风化、淋溶和富铁铝化成土过程不同阶段的土壤特征有关,山地土壤坡面侵蚀引起土壤粗骨化也是重要原因。
2025, 57(3):716-724. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2025.03.027 CSTR: 32214.14.tr202407260290
摘要:在云南省大尺度范围内选择森林与农田对比样地25组,分析对比森林与农田两种利用方式下的土壤磁性特征以及磁性与环境因子的关系。结果表明:①研究区森林表土的磁化率(χlf)介于(13.04 ~ 1 023.2)×10-8m3/kg,农田表土的χlf介于(10.90 ~ 828.94)×10-8m3/kg,土壤磁性强度分布范围较大;同一对比组的各类磁性参数相对大小无规律性,25个对比组各类磁性参数的平均值无显著差异。②研究区森林和农田表土中载磁矿物主要以细粒(SP+SD)亚铁磁性矿物为主,一些样品中含有少量反铁磁性矿物,同一对比组森林和农田表土中磁性矿物类型一致。③森林和农田表土磁性与土壤风化程度、营养元素和含水率等多种环境因素有关;不同环境因子对两种土地利用方式下土壤磁性变化的贡献度不同,森林表土磁性与风化成土作用相关性最强,而农田土壤与有机碳的相关性最强。