范媛媛,晁会珍,吴世茂,陈林,王超,朱冬,胡建,叶茂,孙明明,胡锋
2026, 58(3):519-528. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202506200238 CSTR: 32214.14.tr202506200238
摘要:土壤新污染物是土壤环境中新发现或新被关注的一类具有环境持久性、生物毒性和积累性的化学物质,对生态环境和人体健康构成潜在危害。蚓粪肥作为蚯蚓消化有机质后的产物,富含“沃土菌群”等功能性微生物群落,展现出对新污染物的巨大降解潜力。本文基于1983-2024年间共6 959篇文献进行计量分析,结果发现目前研究聚焦于蚓粪肥的生物特性及其在改善土壤环境和农业生产中的应用价值,主要包括土壤改良、生物修复和植物促生。其中,利用蚓粪肥修复污染土壤已成为当前研究热点。在总结蚓粪肥微生物组来源及组成特点的基础上,重点围绕持久性有机污染物、内分泌干扰物、抗生素及抗生素抗性基因、微塑料等,综述了近年来蚓粪肥微生物组对土壤新污染物消减的研究进展;同时探讨了影响微生物降解效能的生物与非生物因素,为土壤中新污染物的绿色修复提供新的科学思路。
2026, 58(3):529-537. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202504230158 CSTR: 32214.14.tr202504230158
摘要:自养微生物以其显著的CO2固定能力和卓越的环境适应性,在推动自然界碳循环和缓解全球气候变化中发挥着举足轻重的作用,但不同生态系统中微生物固碳机制和贡献尚不明确。基于近年研究成果,本文综述了自养微生物的固碳途径及分子机制,深入剖析了水生生态系统(如海洋、冰川)以及陆地生态系统(如农田、荒漠、岩溶、森林和草地)中主要微生物固碳途径和群落组成、固碳速率以及影响因素。自然界中微生物存在7种CO2固定途径,其中,卡尔文循环(CBB)在各类生境中分布尤为广泛,而非CBB循环(如rTCA、WL循环等)微生物固碳作用长期被忽视。不同生态系统微生物固碳机制和固碳速率有明显差异,气候因素、土壤性质、农业活动等是调控固碳速率的关键因子,但不同因素对微生物固碳潜力的调节幅度缺乏定量评估。据初步估算,陆地微生物固碳通量可能高于海洋,但目前多数微生物自养固碳研究仍停留在特征酶或基因的定性或定量分析阶段,仍缺乏系统的微生物固碳速率和通量数据评估。因此,全球自养微生物碳汇估算尚存在较大不确定性。本文基于“能量-环境”之间的理论联系,揭示了不同自养固碳微生物途径的生态位分异特征和潜在贡献,为精准评估全球微生物碳汇潜力提供了新视角,对开发基于微生物的“碳中和”技术具有重要指导意义。
2026, 58(3):538-545. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202502130051 CSTR: 32214.14.tr202502130051
摘要:为筛选提高土壤养分及促进小麦生长的生物质炭来源,用小麦秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆及花生壳作为原材料制备了4种不同来源的生物质炭,通过盆栽试验,研究了不同来源生物质炭对土壤养分、小麦株高、小麦各部位干物质量及氮磷吸收的影响。结果表明:4种来源生物质炭均增加了土壤有机质、碱解氮和有效磷的含量,其中小麦秸秆生物质炭对土壤碱解氮和有效磷含量的增加效果较好,与对照相比,分别增加了30.27% 和71.68% (P<0.05)。4种来源生物质炭均增加了小麦的株高和成熟期小麦茎秆和叶片的干物质量,促进了小麦生长,其中小麦秸秆生物质炭的效果最佳。此外,4种来源生物质炭还增加了小麦叶片的净光合速率。虽然4种来源生物质炭均未显著增加小麦各部位的全氮含量,但却显著增加了小麦茎秆和叶片中的全磷含量。综上可知,4种来源生物质炭均能改善土壤养分及促进小麦生长,其中小麦秸秆生物质炭具有较好的效果,在小麦种植区推荐施用。
2026, 58(3):546-552. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202412250521 CSTR: 32214.14.tr202412250521
摘要:施肥和品种是限制红壤地区大豆单产的主要因素,为探究施肥水平和品种对大豆产量、植株养分积累及土壤养分积累的影响,本研究采用双因素完全随机区组设计,设置3个施肥水平主处理分别为不施肥(CK)、配方肥1(L1)和配方肥2(L2),4个大豆品种副处理分别为中豆41(ZD41)、南农99-6(NN99)、南农57(NN57)、南农66(NN66),共12个处理,分析了大豆籽粒和秸秆产量、土壤养分和植株养分积累等的差异。结果表明,施肥水平和品种对大豆籽粒和秸秆产量有显著的影响,其中L2-NN66大豆籽粒产量和秸秆产量较高;施肥水平和品种互作对大豆氮、磷及钾生产籽粒能力均有影响,配方肥L1和L2均有利于大豆增产,且配方肥L2优于L1处理;施肥水平和品种可以显著增加了土壤碱解氮、有效磷及速效钾含量,以L2-NN66增加量较高;施肥水平和品种双因素互作可以显著增加大豆植株氮磷钾养分累积量,同样以L2-NN66最高。从开花结荚期土壤养分与成熟期大豆植株养分吸收的相关关系可知,土壤碱解氮、有效磷和速效钾的含量与植株氮磷钾养分吸收呈显著正相关。综上,施肥水平和大豆品种互作下,L2-NN66有利于大豆产量和植株氮磷钾养分累积,可作为大豆施肥水平和品种组合推广适种。
2026, 58(3):553-562. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202412180508 CSTR: 32214.14.tr202412180508
摘要:本研究以中国科学院常熟农业生态实验站宜兴基地有机肥等养分替代5年定位试验为研究对象,设置不施磷肥(CK),单施化肥(CF),猪粪源(PM)、鸡粪源(CM)和牛粪源有机肥(DM)分别替代30% 化学磷肥,沼渣源有机肥替代30%(OM)、50%(50%OM)和100% 化学磷肥(100%OM),以及紫云英还田(MV)和秸秆还田(ST)10个处理,系统探究等养分有机替代和不同农艺措施对土壤质量变化及养分指标的影响。五年十季试验结果表明:与CF处理相比,添加有机肥、不同农艺措施处理的土壤质量随年限均不同程度提升,CK处理五年土壤质量均值下降24.1%。具体表现为:在不同有机肥源中,PM处理土壤质量提升最显著(16.3%);在不同替代比例中,100%OM处理效果最佳(18.8%);在不同农艺措施中,MV处理提升幅度最大(23.1%)。以上处理对土壤质量的改善效果随时间延长呈增加趋势。相较于第一年,PM、100%OM和MV处理在第五年土壤质量的提升幅度分别为其10.2倍、7.17倍和2.6倍。此外,增加微生物指标的综合土壤质量指数(SQI-S)较单一理化指标的评价效果更优,能更全面反映土壤质量变化,其变异系数由0.20增至0.25,表明综合评价指标更具敏感性。综上,等养分有机替代及优化农艺措施均显著提高稻田土壤质量,为土壤健康管理提供了重要依据。
李智,杨启港,夏荣帅,韦建玉,邱学礼,余小芬,敖金成,毛妍婷,李自武
2026, 58(3):563-572. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202506080214 CSTR: 32214.14.tr202506080214
摘要:为探究油菜秸秆还田条件下油枯配施腐熟剂对烤烟根际土壤微环境及烟叶产质量的影响,本研究以罗平县“油菜-烤烟”闭环栽培模式为研究对象,采用大田试验,对比分析了不同处理对土壤理化性质、酶活性、细菌群落结构及烟叶经济性状、上部烟叶品质的调控效应。结果表明:与对照相比,油枯配施腐熟剂处理明显改善土壤肥力状况,土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量及CEC分别提升了4.6%~13.7%、3.2%~12.9%、4.0%~18.1%、10.7%~57.9% 和3.9%~16.5%,pH提高了0.2~0.9个单位,脲酶、蔗糖酶、硝酸还原酶活性分别提高了2.9%~17.0%、3.5%~56.5%、0~50.0%,过氧化氢酶活性降低了2.4%~50.0%;各处理明显提升烟株根际土壤细菌群落多样性,优势菌群变形菌门(Proteobacteria)相对丰度提高了6.1%~37.8%,其鞘氨醇单细胞属(Sphingomonas)相对丰度提高了4.8%~90.7%,而酸杆菌门(Acidobacteriota)相对丰度降低了18.9%~50.9%;冗余分析显示,土壤全氮、有机质含量是影响土壤细菌群落丰度的核心环境因子;油枯配施腐熟剂处理有效提高烟叶产量和产值,改善B2F等级烟叶化学成分协调性。可见,油菜秸秆还田条件下,油枯配施腐熟剂在改良土壤、改善上部烟叶品质方面具有正效应,整体以油枯450 kg/hm2+腐熟剂45 kg/hm2配施处理调控效应较优。研究结果为消减产区油菜秸秆就地还田弊端提供了新的途径。
2026, 58(3):573-581. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202506030204 CSTR: 32214.14.tr202506030204
摘要:针对猪粪液高量还田可能引发的环境风险问题,为确定其最佳施用量,本研究开展了为期2年的田间试验,探究猪粪液全量替代化肥条件下不同消纳量对象草生产性能及土壤质量的影响。试验系统分析了象草粗蛋白含量,生物量,镉(Cd)、砷(As)、汞(Hg)、铜(Cu)、锌(Zn)等5种重金属积累特征以及土壤养分(全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾、有机质)、重金属(Cd、As、Hg、Cu、Zn)含量和土壤pH。结果表明:象草植株重金属Cd和Hg含量在各粪液消纳量处理中均低于检出限值;粪液浇灌显著提高了象草植株中重金属As、Cu、Zn的含量,其中200% N粪液处理含量达最高值,分别为0.41、13.49、38.31 mg/kg,但所有处理As含量均远低于GB 13078-2017《饲料卫生标准》限量值(4.0 mg/kg),饲草饲用安全性有保障。粪液消纳对土壤钾含量提升效果有限,但能整体改善土壤肥力。200% N粪液用量下改善土壤肥力效果最为显著,土壤全氮、碱解氮、全磷、有效磷及有机质含量较常规化肥对照处理显著提升,增幅依次为45.24%、42.94%、42.20%、74.77%、55.91%。试验区域土壤Cd背景值较高,粪液施用Cd呈现累积现象;但其余4种重金属含量均符合GB 15618-2018中规定的农用地土壤污染风险筛选值要求。在本研究条件下,象草种植体系高量消纳猪粪液(≤200% N)具有可行性,既能维持象草产量与品质,又可提升土壤肥力,且环境风险可控。建议实际应用中粪液消纳量控制在200% N以内,以实现生产效益与生态安全的协同优化。
2026, 58(3):582-591. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202504150143 CSTR: 32214.14.tr202504150143
摘要:蚯蚓表皮黏液作为一种重要的生物分泌物,其在调节土壤碳循环中的潜在作用尚未被充分认识。本研究依托连续14年的红壤长期定位试验,通过添加两种不同栖型蚯蚓(表栖蚯蚓与内栖蚯蚓),系统分析了蚯蚓表皮黏液的代谢物组成及其生态功能,并结合宏基因组学与黏液添加试验,探讨了黏液对土壤碳代谢相关酶表达与功能基因组成的影响及其机制。研究发现:①不同栖型蚯蚓黏液的代谢物种类基本一致,但丰度存在显著差异,表栖蚯蚓黏液富含有机酸及其衍生物、脂质及有机杂环化合物,而内栖蚯蚓黏液中有机酸及其衍生物的比例更高;代谢通路富集分析显示,两种栖型蚯蚓在多种次生代谢产物生物合成途径中存在差异化富集特征(P<0.05)。②宏基因组分析表明,蚯蚓添加显著提升了土壤丙酮酸激酶、苹果酸合成酶、磷酸丝氨酸转氨酶等关键酶的丰度,其中部分酶表达量提升幅度超过8%。③蚯蚓表皮黏液富含氨基酸及植物次生代谢产物,显著增强了土壤β-葡萄糖苷酶和多酚氧化酶的活性(P<0.05),进而提高了土壤中有机碳的积累与转化能力。综上,蚯蚓表皮黏液可通过调控碳代谢关键酶表达,介导蚯蚓与土壤之间的生物化学互作过程。本研究结果为深入理解蚯蚓在红壤生物培肥与固碳过程中的作用机制提供了新的理论支撑。
2026, 58(3):592-597. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202503040077 CSTR: 32214.14.tr202503040077
摘要:为探讨退耕还林对土壤有机碳(SOC)及其组分含量和相互转化的影响,基于稳定碳同位素自然丰度(δ13C),以不同退耕还林年限(1、3、4、10 a)桉树林为研究对象,以耕地(退耕还林0 a)为对照,分析了颗粒态有机碳(POC)和矿物结合态有机碳(MAOC)的含量及δ13C值变化,并量化了碳组分之间的碳流路径。结果表明:退耕还林显著提升了SOC含量,短期恢复(退耕还林1 a)后,SOC含量增加104.2%,其中POC和MAOC含量分别增加56.2% 和189.0%;长期恢复阶段(退耕还林10 a),SOC增幅达到124.7%,POC增幅进一步扩大至110.5%,MAOC含量与退耕还林1 a时相近,三者呈现同步增长趋势(P<0.05)。δ13C_POC和δ13C_MAOC逐渐降低,表明退耕还林减缓了SOC分解。碳流路径在退耕还林1 a土壤中表现为从MAOC到POC,在退耕还林3~10 a土壤中则从POC到MAOC,且碳流动强度先增后减,退耕还林4 a时达到峰值。相关分析显示,SOC及其组分与pH和全氮(TN)呈显著正相关,δ13C_POC与土壤含水量(SWC)呈显著正相关,而δ13C_MAOC与SWC、SOC和TN呈显著负相关,揭示了退耕还林背景下SOC动态与土壤理化性质之间的密切关系。总体上,退耕还林显著增加SOC含量,降低δ13C值,减缓SOC周转速率,从而提升土壤碳储量。
2026, 58(3):598-604. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202502270069 CSTR: 32214.14.tr202502270069
摘要:土壤惰性有机碳(ROC)高度稳定且占比较高,是土壤有机碳库的重要组成部分,其含量变化指示土壤碳库动态。外源氮输入是影响ROC的一个关键因素,然而,不同氮类型如何影响ROC尚不明晰。基于此,本研究通过向温带森林土壤分别施加等氮量(N 10.0 g/(m2·a))的硝态氮(KNO3、NaNO3)、铵态氮(NH4Cl、(NH4)2SO4)、铵硝混合氮(NH4NO3)和酰胺态氮(Urea),研究了不同类型氮源对温带森林土壤ROC的影响。结果表明:不同类型氮添加均显著提高了土壤ROC的含量和惰性碳指数(RI),增幅分别为73.4%~161.9% 和52.3%~137.4%。其中,铵态氮处理后ROC含量增幅最大,NH4Cl和(NH4)2SO4处理增幅分别为133.7% 和161.9%,原因是铵态氮对木质素过氧化物酶、漆酶、多酚氧化酶活性的抑制和对pH的降低作用最强,其分别下降了35.7%~38.7%、24.9%~25.3%、38.1%~56.9% 和10.8%~11.4%。酰胺态氮处理对上述酶活性的抑制作用最弱,降幅分别为13.8%、14.6% 和24.6%,对ROC含量的增加也相对最低(73.4%)。硝态氮施加导致锰过氧化物酶活性降幅最大,KNO3和NaNO3处理的降幅分别为10.5% 和24.0%,进而导致ROC含量增加109.6%~111.0%。综上,在准确预测和评估ROC对氮沉降的响应时,应考虑氮源类型的影响。
2026, 58(3):605-612. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202507020256 CSTR: 32214.14.tr202507020256
摘要:为研究南方红壤侵蚀区马尾松(Pinus massoniana)植被恢复对土壤N2O排放和氮淋溶损失的季节动态影响,以福建省长汀县典型红壤侵蚀区不同恢复阶段的样地(包括裸地,恢复10、20、30年马尾松人工林和天然林)为研究对象,采用野外埋置土壤淋溶液收集装置,定位观测不同林地土壤NH4+-N、NO3--N淋溶流失情况,并采用室内培养方法观测N2O排放损失季节动态特征。结果表明,不同恢复年限马尾松林土壤无机氮淋溶均以NH+ 4-N为主,而天然林以NO3--N为主;且随着植被恢复年限的增加,土壤NH+ 4-N、NO3--N淋溶流失量呈增加趋势。不同植被恢复阶段林地土壤N2O以吸收为主,且N2O排放速率与土壤净硝化速率、净氨化速率和净氮矿化速率呈显著正相关关系,各林地土壤N2O吸收作用随植被恢复年限的增加呈增强趋势。上述结果表明,南方红壤侵蚀区植被恢复可减少气态氮(N2O)损失,但土壤NH4+-N、NO3--N的淋溶损失并未随着植被恢复得到有效控制。今后应继续加强森林植被的保护与可持续建设,避免过度的人为开发和破坏,逐步恢复林区的保水保肥功能。
2026, 58(3):613-622. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202506190236 CSTR: 32214.14.tr202506190236
摘要:本研究选取使用量较大的吡虫啉、噻虫胺、噻虫嗪作为NENIs的模式污染物,通过为期35 d的盆栽试验探究NENIs暴露条件下3种目标物在蔬菜中的累积、迁移及代谢特征。结果表明,噻虫胺脲、吡虫啉脲及吡虫啉烯烃首先在土壤功能微生物的作用下,由其母体转化产生,随后通过根系被生菜和胡萝卜吸收,再进一步向其地上部迁移;去甲基噻虫胺、去甲基噻虫嗪和6-氯烟酸则是生菜和胡萝卜先从土壤中吸收吡虫啉、噻虫胺、噻虫嗪的母体或者其土壤转化产物后经进一步内源代谢产生。基于母体与转化产物整体暴露水平的摄食风险评估表明,转化产物的存在使NENIs在生菜和胡萝卜可食部位的风险分别提高了0.57%~8.34% 和0.65%~24.64%。该研究结果表明NENIs转化产物会提高其整体摄食风险,在未来的风险评估中有必要将高毒性转化产物的贡献考虑在内。
刘宇佳,朱媛颖,李柱,周秋琴,刘桓,杨鎏璘,高婷,周通,周嘉文,朱春梧,吴龙华
2026, 58(3):623-631. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202504110136 CSTR: 32214.14.tr202504110136
摘要:本研究通过短期(30 d)和长期(90 d)开放式空气CO2增高(FACE,较对照高200 ppm)试验,初步探究了伴矿景天(Sedum plumbizincicola)在3种典型土壤上的生长与金属元素吸收特性。结果表明:短期FACE处理显著提高了伴矿景天叶片和茎鲜物质量以及株高等生长指标,其中常湿淋溶土上的促进效应最为显著(叶片鲜物质量提高2.51倍),而潜育水耕人为土上植物生物量的增幅最小;长期FACE处理下,植物生物量增幅有所降低,仅湿润雏形土仍维持部分显著差异。在金属元素吸收方面,短期FACE处理显著促进了伴矿景天对K、Ca、Mg等元素的吸收,其中常湿淋溶土中K和Ca的增幅最为突出;而长期FACE处理后,金属元素吸收增势减弱。本研究初步探究了高CO2环境下伴矿景天生长与金属元素吸收的土壤差异性及时间动态变化特征,为重金属污染土壤的植物修复技术优化提供了理论依据。
2026, 58(3):632-641. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202502200063 CSTR: 32214.14.tr202502200063
摘要:随着全球矿产资源短缺与矿区生态退化问题加剧,尾矿绿色处置成为制约矿业与环境可持续发展的共性难题。为解决石墨尾矿土壤化利用中存在的容重高、透气性差、团粒结构不良等关键问题,本研究选取粉煤灰、膨润土、牛粪和生物质炭作为改良剂,通过室内培养试验研究了不同复合改良剂添加对尾矿基质pH、容重、孔隙结构、水分特性及肥力特征的协同调控效应,并基于综合评分法和主成分分析法,构建了多维评价体系对不同改良剂改良效果进行了定量化比较,以及对复合改良剂进行了最优配比筛选。结果表明:单施粉煤灰对尾矿pH的提高作用最为显著,单施生物质炭对尾矿容重的降低作用最为显著。复合改良剂施加后,尾矿各理化性质均得到显著改善。与对照相比,不同复合改良剂处理尾矿容重降低了4.68%~26.32%,总孔隙度增加了1.27%~15.44%,>0.25 mm水稳性大团聚体含量增加了1.85倍~6.03倍,水稳性团聚体组成主要发生了从 <0.053 mm微团聚体向0.25~2 mm大团聚体的转变;尾矿饱和持水量增加了1.41%~19.23%,田间持水量增加了22.14%~53.53%;同时,尾矿有机质等养分含量也显著提升。综合评分法和极差分析表明,复合改良剂中各组分对尾矿土壤综合得分影响的主次顺序为牛粪>生物质炭>膨润土>粉煤灰,石墨尾矿土壤化利用最优复合改良剂为粉煤灰30 g/kg+膨润土60 g/kg +牛粪60 g/kg +生物质炭75 g/kg。本研究结果可为尾矿土壤化利用提供理论依据和技术支持。
2026, 58(3):642-649. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202502130053 CSTR: 32214.14.tr202502130053
摘要:为探究大气沉降对稻田土壤镉(Cd)输入通量和形态的影响,本研究在距离某大型冶炼厂36 km(背景区)、6 km(中沉降区)、1 km(高沉降区)的大气沉降梯度区,开展大气Cd沉降通量监测和土壤置换试验,并结合重金属形态连续提取技术,研究大气沉降Cd在不同污染程度水稻土剖面中的形态转化。结果表明:高沉降区、中沉降区、背景区的大气Cd年沉降通量分别为12.20、2.90、0.84 mg/m2,可交换态和可还原态Cd比例显著高于稻田土壤,且沉降通量与冶炼厂距离呈现显著的负相关关系。当背景区土壤暴露于中沉降区和高沉降区后,其表层(0~2 cm)土壤Cd含量显著增加12% 和28%,而中沉降区和高沉降区的土壤转移至背景区后,其表层土壤Cd含量均降低20%。大气沉降Cd显著增加了土壤剖面(0~2 cm)可交换态和可还原态Cd含量和比例,其对高沉降区和中沉降区表层土壤可交换态Cd的贡献显著增加17%~45%,但对 >4 cm深度土壤Cd总量和形态无显著影响。综上,大气沉降高活性Cd显著增加表层土壤Cd的生物有效性,从而增加水稻对其富集的风险。
2026, 58(3):650-664. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202412040486 CSTR: 32214.14.tr202412040486
摘要:为探明浙江省典型农田土壤有效铅(A.Pb)含量特征及其关键影响因子,基于2008-2021年长期监测网络采集的3 713个耕层土壤样品,测定pH、有机质(SOM)、全氮(TN)等14项理化指标,采用Spearman相关分析、稳健回归、随机森林(RF)模型及结构方程模型(SEM)进行定量解析。结果表明:①浙江典型农田土壤A.Pb含量范围为0.5~109.0 mg/kg,变异系数为59.5%,95.3% 的样品低于农用地土壤污染风险筛选值(100 mg/kg)。②在全样本及不同成土母质、亚类、土属和耕作方式分类场景下,A.Pb的共同关联因子按出现频率和重要性排序为有效铜(A.Cu)>有效钼(A.Mo)>有效铁(A.Fe)>有效锰(A.Mn)>有效锌(A.Zn)>有效硼(A.B)>有效磷(AP);这些因子受土壤SOM、AP、pH和A.Cu的中介调控,调控强度排序为SOM>AP>A.Cu>pH。③不同场景下主导调控因子存在分异,SOM在全样本、脱潜水稻土亚类、渗育水稻土亚类、洪积泥砂田土属及单季晚稻田中调控力最强;AP在河湖相沉积物母质和青紫泥田土属中居首;pH在洪积物母质土壤中影响最大;A.Cu在水稻-油菜轮作田中贡献最高;上述关系可用多元线性回归方程定量描述。本研究可为基于土壤养分管理的Pb污染耕地靶向治理提供理论依据。
2026, 58(3):665-675. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202506040206 CSTR: 32214.14.tr202506040206
摘要:本文以一维饱和土柱试验为基础,利用试验数据对SUTRA模型进行率定和验证,并对密度驱动下不同浓度、不同土壤质地、不同隔水底板深度盐分垂向迁移过程进行长序列模拟。模拟结果证明盐分垂向迁移受密度影响显著,石英砂柱顶部输入100 g/L盐溶液,采用传统的纯扩散模拟盐分垂向迁移速度慢,历时1 d后仅向下迁移10 cm,与实测结果不一致;而考虑密度驱动模拟盐分垂向迁移速度显著加快,历时9 h即可迁移至底部并逐渐聚集,与实测情形较为一致。土壤质地对盐分密度驱动迁移的速度影响显著,粉砂壤土中盐分向下迁移的速度显著慢于石英砂。同时,随迁移过程演进,土柱上层含盐量逐渐减小而下层含盐量不断增大,并最终趋于均匀分布,形成地下水的高盐度带。隔水底板深度为90、150、200 cm时趋于均匀分布的时间分别需10、20、30 a,表明隔水底板越深则趋于均匀分布的时间越长。该研究在一定程度上揭示了密度驱动下灌区土壤盐渍化长期平衡规律和演变规律,可为灌区水土资源可持续利用和土壤盐渍化有效控制提供新思路和理论依据。
2026, 58(3):676-684. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202505190184 CSTR: 32214.14.tr202505190184
摘要:为探究微咸水灌溉下微生物菌肥对盐碱土壤水盐分布及枸杞产量的调控机制,并构建适用河套灌区盐碱地的微咸水-菌肥协同管理模式,本研究以宁杞9号为供试植物,设置4个菌肥梯度(CK:0 kg/hm2;F1:45 kg/hm2;F2:75 kg/hm2;F3:105 kg/hm2)开展田间试验。结果表明:菌肥施用显著提高了土壤含水率,其中F3处理土壤含水率在枸杞夏盛果期达到最高,0~40 cm土层平均含水率达29.34%,较CK提升25.81%;根层(0~60 cm)储水量增幅为31.93%。微生物菌肥在不同土层均表现出良好的脱盐效果,F3处理土壤表层(0~20 cm)全盐量降低54.22%,而F2处理土壤中深层(20~100 cm)全盐量平均降低达40.18%。F1与F2处理在0~100 cm土壤剖面上均表现出良好的调盐能力,前期脱盐幅度分别达23.15% 和21.82%;后期积盐程度也较低,分别为33.22% 和32.78%。枸杞产量呈单峰曲线,F2处理产量较CK提升46.33%。F3处理枸杞纵、横径较CK分别增长30.05%、10.20%,从而果形指数显著提高17.93%;F2处理枸杞横径与纵径增幅相对协调(纵径9.29%,横径1.29%),果形指数提高8.15%。基于偏最小二乘路径模型(PLS-PM)分析表明,菌肥通过调节土壤储水量间接影响枸杞产量,存在纵径促进与横径抑制的双重路径。综合水盐调控与枸杞产量响应,建议菌肥施用量控制在69~76 kg/hm2,在该区间内可兼顾脱盐、保水与产量提升目标。
2026, 58(3):685-693. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202502110049 CSTR: 32214.14.tr202502110049
摘要:基于连续11年不同灌水下限(W1:25 kPa;W2:35 kPa;W3:45 kPa;W4:55 kPa)的设施土壤田间长期定位试验,以番茄为供试作物,测定了0~50 cm各土层土壤pH、交换性酸含量、酸碱缓冲容量(pHBC)等指标,探究了灌水下限对设施土壤酸度特征的影响。结果表明:W1和W4处理土壤pH随土层深度的增加呈先降低后升高的趋势,W2和W3处理土壤pH随土层深度的增加逐渐升高,W2和W3处理各土层土壤pH均显著高于W1和W4处理。各处理土壤酸碱缓冲曲线均为表层变化小于底层,且各处理土壤的pHBC均随土层深度的增加而降低,W2处理的pHBC相较其他处理提高7.76%~92.87%。各处理土壤交换性酸总量整体随土层深度的增加而降低,且交换性H+含量远高于交换性Al3+,是交换性酸的主要成分。同一土层,W2和W3处理的土壤交换性酸总量、交换性H+和交换性Al3+含量均显著低于W1和W4处理。此外,W2处理提高了土壤交换性盐基总量和HCO- 3含量,增强了土壤酸缓冲性能。相关分析进一步表明,交换性H+和交换性Al3+含量均与交换性酸总量呈极显著正相关关系,但随交换性酸总量的增加两者的变化趋势不同。交换性H+含量的增长速率随交换性酸总量增加逐渐变小,交换性Al3+含量的增加趋势则相反。不同灌水下限土壤pH均与交换性酸含量呈显著负相关关系,以W2处理土壤pH降低幅度最小。因此,综合考虑土壤缓冲性能、pH与交换性酸的变化关系,灌水下限35 kPa处理为设施土壤最适宜的水分管理措施。
邓超超,周彦芳,刘强,宿翠翠,王振龙,张靖,周琦,施志国,张英英
2026, 58(3):694-702. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202412250520 CSTR: 32214.14.tr202412250520
摘要:针对兰州新区土壤质量较差及盐碱化日益严重的问题,于2022-2023年开展了田间试验,探究2种作物(C1:红豆草,C2:小麦)和3种土壤改良方式(A0:传统施肥,A1:木本泥炭9.0 t/hm2+有机物料3.0 t/hm2+传统施肥,A2:脱硫石膏7.5 t/hm2+有机物料3.0 t/hm2+传统施肥)对兰州新区盐碱土0~30 cm耕层土壤理化性质、养分含量、酶活性、微生物生物量碳氮及作物产量的影响。结果表明:①与A0相比,添加木本泥炭和脱硫石膏能有效降低土壤容重、pH和水溶性盐含量,提高土壤有机质、全氮、硝态氮、铵态氮、有效磷和速效钾含量,其中C1A1和C2A1处理组合效果更为明显,但二者之间差异不显著。②与A0相比,C1A1和C2A1处理组合的土壤蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶活性、微生物生物量碳、微生物生物量氮含量分别显著提高24.74% 和23.61%、49.48% 和48.14%、71.32% 和69.77%、38.37% 和35.93%、29.54% 和29.68%、106.26% 和112.51%(P<0.05)。③土壤质量指数大小顺序为:C1A1(0.68)>C2A1(0.64)>C1A2(0.56)>C2A2(0.54)>C1A0(0.40)>C2A0(0.37),红豆草生物量大小顺序:C1A1>C1A2>C1A0,小麦秸秆生物量和籽粒产量大小顺序均为:C2A1>C2A2>C2A0,土壤质量指数与作物产量呈显著正相关(与红豆草生物量、小麦秸秆生物量和籽粒产量的R2分别为0.9224、0.9522和0.9415,P<0.05)。综上,在兰州新区盐碱土改良和肥力提升中,推荐采用A1改良模式。
2026, 58(3):703-711. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202503120089 CSTR: 32214.14.tr202503120089
摘要:以三峡水库土壤作为研究对象,模拟土壤在不同水压和干湿交替次数下的变化,研究土壤团聚体粒级变化及其稳定性指标对高压水淹和干湿交替作用的响应,同时研究土壤团聚体结构变化对磺胺甲噁唑(SMX)迁移和固持的影响。结果表明:水压和干湿交替对土壤的机械稳定性和水稳定性均产生了影响。干湿交替1次,当水压为100 kPa时,土壤机械稳定性团聚体和水稳定性团聚体>5 mm粒级含量较未施加压力的对照分别增加了49.46% 和31.79%,平均重量直径(MWD)分别增加了12.11% 和25.71%;然而,当水压为300 kPa时,与未施加压力的对照相比,土壤水稳定性团聚体MWD降低了10.48%,团聚体破碎率(PAD)增加了3.36%。干湿交替3次后,土壤的机械稳定性和水稳性随着水压增大和干湿交替次数增多而降低。SMX在受试土壤中的迁移能力较强,其迁移能力与土壤稳定性指标MWD、平均几何直径(GMD)和 >0.25 mm团聚体的质量占比(R0.25)呈负相关,SMX在不同粒级土壤团聚体中的固持量从大到小依次为表现为0.5~2 mm粒级、>5 mm粒级、>0.25 mm粒级。
2026, 58(3):712-720. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202501180025 CSTR: 32214.14.tr202501180025
摘要:采用高通量16S rRNA基因测序技术,对4个处理(对照、氧化型底泥改良剂、微生态制剂及两种改良剂联合施用)底泥细菌群落的多样性、结构及功能进行分析,并结合底泥理化性质的变化,探讨了不同改良剂的作用机制。结果表明:底泥全氮、全磷和有机质含量随时间发生显著变化,不同改良剂处理在养殖后期提升了底泥养分含量;改良剂联合处理显著提升了细菌群落多样性,增强了氨基酸代谢、运输与分解代谢功能,促进了养分循环和有机质降解,尤其6月时联合处理表现出细菌群落和功能的协同增强效应。本研究揭示了两种改良剂单独及联合施用对河蟹养殖底泥的综合调控作用及机制,为河蟹健康养殖提供了重要支持。
2026, 58(3):721-730. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202502160057 CSTR: 32214.14.tr202502160057
摘要:土壤酸化已成为近年来广受土壤和环境领域关注的问题,其对作物产质量、土壤健康和生物多样性均会造成不利影响。本研究采用土壤培养试验及植物盆栽试验,以添加传统改良剂熟石灰(Ca(OH)2)作为对照,设置添加木质素磺酸钙(CaLS)、聚天冬氨酸钙(PASP-Ca)和聚谷氨酸钙(γ-PGA-Ca)3种钙基高分子调理剂处理,通过分析不同调理剂处理土壤团聚体结构、微生物群落特征和植物(小白菜)生长及根系发育状况,研究了钙基高分子调理剂对酸性土壤的改良效果及对植物生长的促进作用。结果表明:聚谷氨酸钙添加不仅有利于土壤水稳性大团聚体的形成,还有利于增强土壤团聚体结构的稳定性。聚天冬氨酸钙和聚谷氨酸钙添加均可显著增强土壤细菌多样性和均匀性,从而促进物质循环和养分的储存与释放。此外,3种钙基高分子调理剂均可显著促进作物及其根系的生长发育,其主要通过缓解酸化胁迫和结构胁迫对植物生长的抑制和提高土壤肥力实现,其中以聚谷氨酸钙的改良效果最为显著。本研究提供了3种高效的钙基高分子材料作为土壤调理剂,为酸性土壤调控和农业可持续发展提供了重要参考和依据。
2026, 58(3):731-740. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202501190027 CSTR: 32214.14.tr202501190027
摘要:土壤微生物对维持生态系统功能和陆地碳、氮、磷和硫循环至关重要。为揭示土壤细菌群落对长期施肥的响应机制,本研究选择华北平原潮土长期试验地为研究对象,采用宏基因组测序技术,分析不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、单施有机肥(OM)和有机肥配施化肥(NPKM)处理土壤细菌群落组成、生态功能及与土壤养分的关系。结果表明:与CK和NPK处理相比,长期施用有机肥(OM和NPKM)显著提高了土壤全碳、全氮、有机碳和有效磷含量 (P<0.05);NPK处理细菌群落多样性和丰富度指数最高,并且长期施肥处理显著改变了细菌群落的结构;LEfSe差异分析显示,酸杆菌门和变形菌门分别在NPKM和OM处理中富集,二者是参与养分循环的关键细菌类群;长期施肥显著增加了细菌功能基因的多样性(P<0.05),并且长期施用有机肥降低了碳循环功能基因丰度,同时影响了细菌参与氮、磷、硫循环的关键过程;Mantel检验显示,有机碳、全氮、全碳和有效磷是影响细菌群落结构和功能的重要因素(P=0.001)。以上结果为合理施用肥料以调节微生物驱动农田土壤养分循环提供了重要依据。
2026, 58(3):741-749. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202504180150 CSTR: 32214.14.tr202504180150
摘要:本文以贵州省花江研究区白云岩、石灰岩、砂页岩发育的土壤为对象,采用土壤细菌16S rRNA基因和真菌ITS序列高通量测序,系统分析了顶坛花椒人工林土壤细菌与真菌的群落结构、多样性及其与有效养分的关系,旨在揭示不同母岩发育土壤中微生物群落的差异及其对土壤有效养分的响应规律,为该地区顶坛花椒的高效栽培与精准管理提供科学依据。结果表明:①岩性显著影响细菌及真菌的群落结构,石灰岩发育土壤中细菌的多样性Chao1指数显著低于白云岩和砂页岩发育土壤(P<0.05,下同),而Shannon和Simpson指数在3种岩性间均无显著性差异。②子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(basidiomycota)是真菌门的优势类群,而放线菌门(Actinobacteriota)、酸杆菌门(Acidobacteriota)、变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chioroflexi)、芽单胞菌门(Gemmatimonadota)则为细菌门的优势类群;砂页岩土壤芽单胞菌门的相对丰度显著高于其他岩性,而白云岩土壤的镰刀菌属(Fusarium)的相对丰度与其他岩性相比显著降低。③通过RDA(Redundancy analysis)分析表明,土壤真菌群落结构主要受有效磷影响,而细菌群落则更依赖于土壤pH;PCoA(Principal coordinates analysis)分析表明,不同岩性发育土壤的微生物群落样点分布距离较远且均无重叠,表明岩性对微生物群落结构有显著影响。④通过单因素方差分析表明,石灰岩发育土壤的有机碳、速效钾、有效磷、交换性钙含量均高于白云岩和砂页岩发育土壤。综上,不同岩性发育土壤的有效养分存在差异,进而影响土壤微生物群落结构。
2026, 58(3):750-760. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202506050207 CSTR: 32214.14.tr202506050207
摘要:为构建道地药材产地土壤养分质量的最小数据集(MDS),以亳州市谯城区白芍、丹皮、菊花、白芷4种药材地土壤为研究对象,基于125个样品的17项理化指标,采用主成分分析法筛选关键指标并构建MDS,系统评价了不同药材地土壤养分质量差异。结果表明:不同药材地土壤养分特征存在显著差异。白芍地氮、钾、铜、锌元素全量较高,但速效钾含量轻度缺乏;丹皮地速效钾含量及锰、铜、锌元素全量最低;菊花地钙、铜、锌元素全量偏低,而速效钾含量较高;白芷地有机质、碱解氮和有效磷含量最高,而速效钾含量严重不足。针对不同药材地构建的土壤养分质量评价MDS包含的指标因药材不同而异,且基于MDS的评价结果与基于全量数据集(TDS)的评价结果显著正相关(R2=0.686~0.821)。不同药材地基于MDS的土壤养分质量指数表现为白芍地(0.503)>白芷地(0.494)>丹皮地(0.483)>菊花地(0.414)。综上,MDS能够有效代表TDS对道地药材产地土壤养分质量进行评价,建议对不同药材地实施分类管理与精准施肥,以促进道地药材产地土壤养分提升与可持续发展。
2026, 58(3):761-768. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202503110087 CSTR: 32214.14.tr202503110087
摘要:为评价安徽省宁国市不同土地利用方式下的土壤碳固持和土壤质量,本研究于2016-2019年采集了水稻种植区、山核桃种植区和茶树种植区的土壤样品,分析了土壤pH、有机碳、全氮、全磷、全钾及微量元素全量,并将SQI-面积法应用于不同土地利用类型的土壤质量综合评价。结果表明:水稻种植区的土壤有机碳含量与山核桃种植区无差异,而茶树种植区的土壤有机碳含量较山核桃种植区低26%。山核桃种植区土壤养分常量元素(氮、磷、钾)和微量元素(锌、硼、铜、硒、钴、钼、镍、钒)全量相对较高,而水稻和茶树种植区的养分含量相对较低。此外,山核桃种植区土壤pH较高。最终,综合评价结果显示,宁国市山核桃种植区土壤质量指数最高,水稻种植区次之,而茶树种植区最低。