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土壤-植物系统中重金属迁移转化过程模型研究进展
2026,58(4):769-776, DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202510130390
摘要:
土壤重金属污染是威胁粮食安全与人类健康的重大环境问题之一,而数学模型是定量预测其在土壤-植物系统中迁移转化规律的关键工具。然而,当前该领域的模型发展呈现出显著的“非对称性”。本文系统梳理并剖析了重金属从土壤迁移至植物过程中的模型研究现状,旨在揭示这一非对称性的具体表现、成因及未来发展方向。研究发现:①在土壤端,基于“水动力-溶质运移-地球化学”耦合框架的机理模型(如HYDRUS、PHREEQC)已相当成熟,能够精细刻画重金属的物理输运与基于表面络合模型(如CD-MUSIC、NICA-Donnan)的形态转化过程,已进入机制化与精细化阶段;②与之形成鲜明对比的是,植物端模型发展严重滞后,仍普遍依赖生物富集系数(BCF)、转移因子(TF)等经验参数,缺乏对跨膜转运、长距离运输和组织区隔化等关键生理过程的机制描述,形成了显著的“机制鸿沟”;③系统耦合层面存在“断点”,当前模型多为土壤驱动植物的单向耦合,忽视了根系活动(如分泌物、pH调控)对土壤微环境的动态反馈,未能形成闭环的交互系统。为推动该领域模型向系统化和一体化发展,本文展望了未来的研究重点:应着力攻克“根-土界面”微域耦合难题,构建基于功能-结构植物模型的重金属动态累积模型,并发展多源数据融合与模型-数据同化新范式。这些突破是填补机制鸿沟、实现土壤-植物系统双向耦合与精准预测的关键。
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可生物降解微塑料对农田土壤碳循环影响的研究进展
2026,58(4):777-785, DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202504300165
摘要:
微塑料(粒径小于5 mm的塑料颗粒)污染已成为全球性环境研究热点,其在土壤生态系统,尤其是农田环境中的累积日益加剧,严重威胁土壤环境及生态功能。可生物降解微塑料(如聚乳酸、聚丁二酸丁二酯等)虽被视为缓解“白色污染”的绿色替代品,但其降解过程却可能释放更多微粒、添加剂及中间产物,加剧土壤污染,并通过影响土壤结构、微生物活性及酶功能,多途径影响土壤碳循环。本文系统综述了可生物降解微塑料的降解特性及其对土壤碳循环的作用机制。可生物降解微塑料施入农田后,其降解受本身材质、环境及微生物活性调控,降解产物显著增加土壤溶解性有机碳,并促进CO2排放,同时削弱作物光合作用与碳固定效率。相较于传统微塑料,可生物降解微塑料短期内或加剧碳循环波动,但其长期效应因降解不彻底及添加剂释放而存在不确定性。未来,应加强可生物降解微塑料对土壤碳循环的长期影响研究,为农田管理与农业可持续发展提供科学依据。
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玉米秸秆生物质炭对硝态氮在土壤中迁移与滞留的影响
2026,58(4):786-792, DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202412280527
摘要:
为了探究玉米秸秆生物质炭对硝态氮在土壤中迁移规律和滞留特征的影响,本研究以东北地区棕壤和黑土为供试土壤,向土壤中添加不同比例的玉米秸秆生物质炭(添加比例为1%、5%、10%),利用土柱淋洗试验模拟硝态氮在不同玉米秸秆生物质炭添加土壤中的淋洗过程。分别测定渗滤液体积,渗滤液中硝态氮的含量以及硝态氮在土柱中的垂直分布。结果表明:土壤中添加玉米秸秆生物质炭显著影响渗滤液流出总量和土壤渗透系数,二者均随生物质炭的增加而减少。土壤中硝态氮流出量随淋洗时间的增加先增加,然后减少,最后逐渐趋于稳定(除了棕壤添加生物质炭10%处理,黑土添加生物质炭5%和10%处理)。相同比例玉米秸秆生物质炭添加条件下,棕壤中硝态氮的流出总量远高于黑土中硝态氮的流出总量。硝态氮流出总量与渗滤液体积和土壤渗透系数极显著正相关。淋洗试验后部分硝态氮滞留在土壤中,棕壤中添加玉米秸秆生物质炭后,大部分硝态氮被上层土壤截留,硝态氮比例呈现上高下低的变化趋势;而黑土中添加生物质炭对硝态氮在各层土壤中的分布未见明显影响。研究表明,玉米秸秆生物质炭添加到土壤中能够显著降低土壤的渗透性,阻碍水分的迁移,降低硝态氮在土壤中的淋失风险,对于提高氮素利用率和保护环境具有重要意义。
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减氮配施腐植酸基复合调理剂改良酸化水稻土的微生物-养分协同效应
吕勇杰,侯盼,马军伟,俞巧钢,孙万春,王强,林辉,叶静,朱晓芳,沈仁芳,杨艳,王峰
2026,58(4):793-801, DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202510310421
摘要:
针对南方水稻土因化学氮肥过量施用导致的酸化加剧与减肥增效难度大的问题,本研究于2023—2024年连续两个水稻季在浙江省丽水市缙云县开展田间小区试验,设置常规施肥(CK)、减氮15%(85% N)和减氮15%配施腐植酸基复合调理剂(85% N+HA)3个处理,系统分析了不同处理对土壤理化性质、生物学特性及水稻产量构成的影响,探究了减氮配施腐植酸基复合调理剂对酸化水稻土的协同改良效应。结果表明:与CK处理相比,85% N处理对土壤酸度无显著改善,而85% N+HA处理显著提高土壤pH 0.17个单位,且降低了土壤交换性H+和Al3+含量。在减氮条件下,85% N+HA处理有效维持了土壤碱解氮含量,并显著提高了有效磷和速效钾含量;同时,该处理显著提升了土壤有机质含量,促进了大团聚体形成,增强了蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性,提高了土壤细菌Shannon指数和ACE指数,并显著增加了假单胞菌门的相对丰度。最终,85% N+HA处理通过增加穗数和穗粒数,提高了水稻产量,较CK处理显著提升18.5%。综上,减氮配施腐植酸基复合调理剂处理通过化学与生物学过程的协同作用,在降低氮肥用量的同时实现了酸化土壤改良、地力提升与水稻增产,为南方酸化稻田治理提供了有效的技术途径。
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不同氮磷配比施肥对烤烟生长及碳代谢的影响
王子晨,刘婷,杨晨凯,严宇晨,陈夏晔,赵婷怡,杨坤,王灿,陈德乐,彭曙光
2026,58(4):802-809, DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202508210328
摘要:
为探索促进烟叶甜感物质积累的高效养分协同施肥模式,本研究在2个施氮水平(常规施氮、增施氮肥)下设置3种氮磷配比处理(N∶P2O5分别为1∶0.7、1∶1和1∶1.3),通过田间试验研究不同氮磷配比对烟叶生长、光合作用以及碳代谢中糖类合成关键酶活性的影响。结果表明,在同样的氮磷配比下,增施氮肥在团棵期促进了烟株株高和茎围生长;在旺长期,则对多数农艺性状和光合指标无显著增益,仅显著增大了叶宽。然而,在同一施氮水平下,随着施磷比例的提高,烤烟最大叶片的长度和宽度显著增加,烟叶的胞间CO2浓度、光合速率及气孔导度显著提升。常规氮肥施用下,增施磷肥降低氮磷比提高了烟叶蔗糖磷酸合成酶活性,但对淀粉合成限速酶——腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性未有影响。增施氮肥抑制了烟叶蔗糖含量的积累,而降低氮磷比可以缓解氮肥对糖积累的负效应,进而促进烟叶总糖含量的积累。综上所述,在湘南烟-稻轮作区,适当提高磷肥施用量降低氮磷比并控制氮肥施用量,有助于改善烟株农艺性状,增强光合作用能力和碳代谢活性,从而有助于提升烟叶品质。
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不同磷肥施用对永州烟区烟叶碳代谢效率及糖类积累的影响
华喆,李虎,王陈量,唐恩贵,李泽军,杨坤,李小慧,彭曙光,王灿,廖杨文科
2026,58(4):810-818, DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202504150145
摘要:
永州是湖南烟稻轮作区重要的代表性烟叶产区之一,但目前由于土壤磷素利用率低,烟叶存在甜感不足、品质下降的问题,选择合理的磷肥类型及施用方式是解决这一问题的有效途径。本研究通过设置单施磷酸一铵(P1)、单施过磷酸钙(P2)及其与腐殖酸配施(P1H、P2H)的田间小区试验,以常规施肥处理为对照,研究了不同磷肥处理对烟株生育期农艺性状、光合作用、碳代谢酶活性和烟叶糖积累的影响。结果表明:P1和P2处理改善了烟株在团棵期、旺长期和成熟期的农艺性状,在旺长期P1处理效果更好,而团棵期和成熟期P2处理效果更好。P2处理对旺长期烟叶蒸腾速率、光合速率、气孔导度和胞间CO2浓度均有显著提升作用,且增幅均大于P1处理。两种磷肥均显著促进旺长期烟叶还原糖和蔗糖的积累,且P2处理还降低淀粉含量;同时,P2处理增强蔗糖磷酸合成酶活性的效应强于P1处理,而P1处理显著抑制淀粉合成关键酶(腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶)活性。磷肥施用提高了烤后烟叶还原糖和总糖的含量以及糖碱比,且P2处理提升幅度更明显。总体上,P2处理效果比P1处理效果更好,添加腐殖酸(P1H)可有效增强磷酸一铵在改善农艺性状、增强光合能力、提升烟叶糖分合成和积累以及协调烟叶化学成分等方面的效应。针对湘南永州地区烟田磷肥施用,推荐磷酸一铵与腐殖酸配施(P1H)的策略,可有效提高烟叶碳代谢效率、促进糖类积累,进而改善烟叶品质。
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长期施用外源有机物料对紫色土耕层土壤结构及水力学特性的影响
2026,58(4):819-828, DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202412300528
摘要:
为探究两种形式的外源有机物料(猪粪堆肥和秸秆)添加对供试土壤结构及水力学性质的影响,本研究选取盐亭紫色土农业生态试验站长期(16 a)6种不同施肥处理试验小区,原位测定了土壤结构质量(Sq),分析了土壤团聚体稳定性、水力学特征以及孔隙结构。结果表明,与单施化肥(NPK)相比,外源有机物料的添加(猪粪堆肥配施无机肥,OMNPK;秸秆还田配施无机肥RSDNPK)提高了土壤结构质量,增加了土壤大团聚体(>2 mm)占比及团聚体稳定性;相较于不施肥(CK),施肥处理提高了土壤大孔隙度以及土壤饱和含水量θs,与NPK相比,有机无机配施(OMNPK和RSDNPK)减少土壤大孔隙度,提高土壤保水能力,单施秸秆(RSD)效果不显著;相关性分析结果表明,土壤结构质量Sq与团聚体平均重量直径(MWD)、R0.25分别呈显著负相关(P<0.05),土壤团聚体MWD与R0.25以及凋萎系数之间呈显著正相关关系,R0.25与土壤田间持水量(θFC)之间呈显著正相关关系(P<0.05)。本研究成果初步揭示了外源有机物料添加对紫色土结构及水力学特性的影响,为未来深入探讨外源有机物料在紫色土长期改良机制等关键生态过程中的作用提供了理论基础。
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湿筛法和干筛法下不同水肥生物质炭添加对盐碱土团聚体稳定性及有机碳分布的影响
薛娓,张盛,郝兴明,许荣越,张正贵,刘玉祯,刘子涵,崔红娜,马煜卿,夏龙龙,魏孝荣,赵小宁
2026,58(4):829-838, DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202504010123
摘要:
为阐明不同水、肥、生物质炭添加管理措施对塔里木河流域盐碱土团聚体稳定性及有机碳分布的影响,本研究于2019—2023年以玉米为供试作物,连续开展了5年的田间定位试验。试验设置7个水、氮(N)及生物质炭添加处理:对照(N 0 kg/hm2+水0 mm)、LNLW (N 100 kg/hm2+水140 mm)、MNMW (N 200 kg/hm2+水220 mm)、HNHW (N 300 kg/hm2+水320 mm),以及相应添加10 t/hm2生物质炭的LNLWB、MNMWB、HNHWB处理,分别通过湿筛法与干筛法测定了土壤团聚体组成及其有机碳含量。结果表明:①与对照相比,添加生物质炭显著提升土壤团聚体稳定性,水稳性大团聚体含量增加117%,机械稳定性粗大团聚体含量提高11%,土壤破碎率降低8%。在未添加生物质炭处理中,随水、氮投入水平升高土壤团聚体稳定性降低,土壤破碎率提高;②添加生物质炭显著促进团聚体结合态有机碳积累,与未添加生物质炭处理相比,水稳性大团聚体有机碳、机械稳定性粗大团聚体有机碳、全土有机碳含量分别增加1.0~5.0、2.4~4.0、1.2~1.5 g/kg,且随水、氮投入水平升高而增加;③湿筛法较干筛法更能敏感表征盐碱土团聚体稳定性与有机碳的关联性,建议作为同类研究的优选方法。本研究为干旱区盐碱土结构改良与碳固存增效的水-氮-生物质炭协同管理提供了理论依据。
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填闲作物替代有机肥对设施土壤原生生物群落的影响
2026,58(4):839-848, DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202510260414
摘要:
为探究填闲作物替代有机肥对设施土壤原生生物群落的影响,本研究通过随机区组田间定位试验,设置农民习惯有机肥用量且休闲(CK),50%农民习惯有机肥用量且休闲(NC),50%农民习惯有机肥用量且在休闲季种植饲草玉米(CM)、饲草高粱(CS)和饲草黑豆(CL)5个处理,采用扩增子测序分析原生生物群落变化。结果表明:各处理原生生物群落以变形虫超群(46.9%)和SAR超群(45.1%)为主;CS和CL处理显著提高原生生物群落Shannon多样性指数,提高幅度为26.1%和22.9%(P<0.05)。功能组成分析显示,捕食型原生生物占主导(59.1%~65.0%),填闲处理使其相对丰度提高3.9%~10.0%;光养型原生生物相对丰度降低7.2%~42.2%,其中CS处理降幅显著(P<0.05)。土壤原生生物物种组成与土壤理化性质相关性分析和偏最小二乘路径模型表明,土壤性质(速效钾、有机质)对光养型原生生物产生显著负效应(P<0.001);对捕食型原生生物产生正效应,但不显著;捕食型原生生物对群落多样性贡献最大。综合而言,填闲作物可通过改善土壤理化性质,进而调节原生生物功能类群结构,并提高其多样性。研究结果为设施土壤可持续管理提供科学依据。
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沼液原位厌氧发酵对土壤微生物群落结构特征及功能的影响
孙菊悦,张军鹏,刘玉庆,母锐敏,许晓晖,刘兴华,陈飞勇,马桂霞,范兵兵
2026,58(4):849-860, DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202510200408
摘要:
针对我国设施农业因长期集约化种植导致的土壤连作障碍及微生物群落失衡问题,本研究引入生物闷棚(Biological soil disinfestation,BSD)理念,将沼液作为外源碳源与接种物诱导土壤原位厌氧发酵,通过设置对照(CK)、单淹水对照(WCK)及低(LG)、中(MG)、高(HG)3种沼液添加量处理,在37℃恒温条件下进行15 d原位厌氧发酵,旨在探究沼液驱动的BSD过程对土壤理化性质及微生物群落演变的影响。结果表明:相比于CK和WCK,沼液发酵处理显著提升了土壤pH,有效缓解了土壤酸化;速效钾和有效磷含量显著增加,而有机质和全氮因发酵消耗显著降低,且沼液发酵处理的有机质含量低于WCK处理。微生物多样性分析表明,沼液发酵处理的细菌Chao1指数均高于CK和WCK,且LG和MG处理维持了较高的细菌多样性;而相比之下,WCK处理刺激了真菌的生长。PCoA与LEfSe分析证明沼液发酵重构了土壤微生物群落结构,且LG、MG处理微生物群落结构相近。在功能层面,MG和HG处理上调了辅因子和维生素代谢等功能的相对丰度,而沼液发酵处理整体降低了碳水化合物代谢等功能的相对丰度。利用NCyc和PCyc数据库进行功能挖掘发现,沼液发酵处理显著改变了氮、磷循环相关功能基因的丰度分布,普遍增加了nmo、nosZ、gdh_K00262等关键功能基因的相对丰度,协同强化了矿化、反硝化及氨同化等过程,在提升微生物利用沼液中有机能源物质能力的同时,有利于降低N2O排放风险。其中,MG处理对不同功能基因的提升作用表现较为均衡。综合而言,沼液驱动的15 d原位厌氧发酵通过触发强烈的正激发效应激活了土壤微生物代谢,驱动了群落向富营养专性厌氧方向的稳态演替,显著提升了设施退化土壤的生物修复效能与养分供应容量。其中,中浓度沼液添加(MG)结合原位厌氧发酵在改善土壤性质、重构微生物群落功能方面效果最佳。本研究证明了沼液作为BSD添加物修复设施土壤的可行性,为沼液资源化利用与连作障碍治理提供了理论依据。
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贵州省主要植烟区植烟土壤有机碳特征及固碳潜力
杨世福,张业雨,胡鹏,孙华,马云飞,高维常,蔡凯,朱经纬,曾艳
2026,58(4):861-868, DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202507280298
摘要:
本研究以贵州省主要烟草种植区(遵义市、铜仁市、毕节市和黔西南州)典型植烟土壤为研究对象,探讨不同植烟区植烟土壤有机碳含量、有机碳密度及固碳潜力的差异。结果表明:贵州主要植烟区植烟土壤有机碳含量和有机碳密度存在显著差异,黔西南州的植烟土壤有机碳含量(19.39 g/kg)显著高于毕节市(15.35 g/kg)、遵义市(15.53 g/kg)和铜仁市(13.65 g/kg)(P<0.05),遵义市的植烟土壤有机碳密度显著高于毕节市、黔西南州和铜仁市(P<0.05)。不同植烟区植烟土壤有机碳储量表现为遵义市(12.30 Tg)>毕节市(11.10 Tg)>黔西南州(5.83 Tg)>铜仁市(2.48 Tg)。遵义市、铜仁市、黔西南州和毕节市植烟区的固碳潜力分别为2.23、2.36、1.25和1.51 kg/m2。随机森林模型分析表明,碱解氮、全氮、全磷、海拔和pH是影响土壤有机碳密度的主要因素。综上所述,贵州主要植烟区植烟土壤具有较大的固碳潜力。本研究可为贵州主要植烟区固碳增汇策略制定提供参考。
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长三角地区土壤CO2排放空间变化及其对环境因子的响应
2026,58(4):869-879, DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202507080268
摘要:
为探讨长三角地区土壤CO2排放的空间分布特征及其对地形、土壤与气象因子的响应关系,基于2000—2014年1 km分辨率的土壤CO2排放产品,计算了逐像元的多年均值及变异系数,分析了土壤CO2排放在不同环境因子梯度下的变化特征。在此基础上,利用地理探测器方法,进一步量化了地形、土壤与气象因子对土壤CO2排放变化的贡献度。结果表明:①长三角地区土壤CO2排放具有明显的空间分异,其在北部的分布较为平均,在南部则具有明显的空间差异;浙江东部沿海地区、安徽中西部地区以及上海、江苏南通等地多年来土壤CO2排放变化波动剧烈。②土壤CO2排放随海拔、土壤有机碳含量增大呈上升趋势,随温度和土壤容重上升呈下降趋势,随向下短波辐射增大呈周期性波动,随蒸散发与土壤水分升高呈先增后减的趋势,随黏粒、粉粒含量升高则主要呈先减后增的趋势。③从长三角整体来看,有机碳含量对土壤CO2排放的贡献最大;在耕地与不透水面,气象因子的影响程度最大;而在林地,有机碳含量的贡献度最大。综上所述,土壤CO2排放空间分布差异较大且时间波动剧烈,有机碳含量对土壤CO2排放的影响程度最大。
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基于时间窗口与极端气候信息的禹城市农田SOM空间分布预测
2026,58(4):880-890, DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202503210103
摘要:
土壤有机质(SOM)对土壤质量极其重要。传统SOM空间分布预测研究依赖固定时间段遥感图像均值建模,一定程度上忽视了季节性和植被动态变化的影响。选择最佳时间窗口对SOM空间分布预测研究极为关键。华北平原由于裸土期极短、云雾遮挡等原因,遥感数据不确定性大,且相关研究较少。本研究以山东省禹城市为对象,根据植被和耕地条件划分遥感图像时间窗口,利用2017年Landsat-8遥感影像数据,基于随机森林模型,评估了基于不同时间窗口遥感图像的SOM制图精度及其差异,最后引入极端气候因子,探究了其对SOM空间分布的影响。结果表明:仅使用遥感变量时,基于各时间窗口的SOM预测精度为返青播种期>旺盛生长期>休耕养护期>成熟收获期,R2范围为0.257~0.330;引入环境协变量后,基于各时间窗口的SOM预测精度显著提升,R2范围为0.413~0.477,且基于返青播种期的预测精度最高,即最佳时间窗口为2—5月;基于最佳时间窗口并引入极端气候变量,SOM预测精度R2达到0.501,暖夜日数和年月最小日最低气温是影响SOM空间分布的重要变量。本研究基于华北平原的独特环境,深刻阐释了时间窗口和极端气候因子的作用,为类似区域研究提供了新思路和新方法。
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冻融循环对东北农田黑土微生物碳源代谢特征与多样性的影响
2026,58(4):891-900, DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202507080266
摘要:
为探究冻融循环(Freeze-thaw cycle,FTC)对东北农田黑土微生物碳源代谢及多样性的影响,设置不同冻融循环次数(1、3、5、9、17次,分别记作1FTC、3FTC、5FTC、9FTC、17FTC)和不同冻结温度(-9、-18、-26℃),基于土壤理化性质测定和MicroRespTM技术,分析不同冻融循环处理下农田黑土微生物碳源代谢特征及其与土壤理化性质间的关系。结果表明:①土壤微生物总碳源代谢活性受冻融强度显著影响,在1FTC、3FTC、5FTC时,-9℃冻结温度处理的土壤总碳源代谢活性高于-18℃,但在17FTC时低于-18℃;且仅在5FTC时低于-26℃;②微生物碳源利用偏好随温度变化发生转变,冻融过程中,微生物主要利用碳水化合物和羧酸类碳源,随着冻结温度的降低,更倾向于利用氨基酸类碳源;③随冻结温度的降低,土壤微生物多样性和均匀度在5FTC时呈先提高后稳定的趋势,17FTC时表现为先降低后平稳,其他冻融频次下均呈先提高后降低的趋势;在-26℃冻结温度下,土壤微生物多样性随冻融频次的增加表现出剧烈波动;④主成分分析显示,冻融强度显著(P<0.01)影响土壤微生物碳源代谢活性及结构;随机森林模型和偏最小二乘法结构方程模型进一步表明,冻融循环对土壤理化性质(特别是土壤含水率、硝态氮、全氮和有机碳)产生显著影响,进而显著调节微生物碳源代谢活性。综上,轻微冻融强度下适当频次的冻融循环可促进土壤微生物多样性并增强其碳源代谢活性,而高强度、高频次的冻融循环则通过改变土壤理化性质抑制土壤微生物代谢功能。
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广西百色典型植物群落土壤酶化学计量特征及其驱动因素
史明慧,魏明惠,张峻峰,李伟,吴贵军,段昌群,付登高,刘嫦娥
2026,58(4):901-912, DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202509040348
摘要:
土壤酶化学计量比是揭示微生物养分限制的重要指标。本研究以广西百色市广泛分布的不同植物群落类型(人工林、次生林、草丛)土壤为研究对象,通过测定0~90 cm 3个土层的β-葡糖苷酶(BG)、β-乙酰葡糖胺糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)和酸性磷酸酶(ACP)活性,结合土壤理化性质分析,探讨了不同植物群落土壤酶化学计量特征及其驱动因素。结果表明:①植物群落类型显著影响酶活性及其化学计量比,蓝桉人工林0~30 cm土层的BG活性高达196.98 μmol/(g·d),是草丛群落的17.3倍,而草丛群落的LAP活性最高(12.82 μmol/(g·d));②酶化学计量比显示,0~30 cm土层,蓝桉人工林EC:N最高(1.23),草丛EN:P最高(3.19),反映不同群落微生物养分获取策略的差异;③土壤酶活性随土层深度增加显著降低,蓝桉人工林60~90 cm土层BG活性较表层下降85.7%,次生林60~90 cm酶矢量长度最大(3.19),表明深层土壤微生物面临严重的碳限制;④土壤总有机碳、pH和有效磷是调控酶化学计量的关键因子;⑤矢量分析表明,次生林土壤微生物受碳限制最强,草丛以氮限制为主,人工林部分样点受磷限制。本研究揭示了亚热带人工林与次生林土壤酶化学计量的分异规律及其环境驱动机制,为区域人工林可持续经营和退化生态系统恢复提供了科学依据。
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南亚热带酸性森林土壤微生物生物量磷测定方法选择
2026,58(4):913-918, DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202503240111
摘要:
本研究对氯仿熏蒸-碳酸氢钠浸提(SB)法、氯仿熏蒸-氟化铵-盐酸浸提(AFHC)法以及氯仿熏蒸-盐酸-硫酸浸提(HASA)法测定南亚热带酸性土壤中微生物生物量磷(MBP)含量进行系统比较,旨在为酸性土壤MBP磷含量的测定方法优化选择提供依据。结果表明:上述3种方法的无机磷加标回收率分别为21.62%、27.39%、43.48%,酸性土壤对无机磷的吸附和固定作用强烈,3种方法均未充分提取土壤中的无机磷。SB法的磷增量显著小于另外两种方法,磷提取不充分;AFHC法和HASA法的磷增量相当,磷提取效果良好。3种方法的测定结果呈显著性差异(P<0.05)。其中,SB法的滤液颜色干扰检测,变异系数(CV)为17.50%,精密度显著低于另外两种方法;AFHC法的CV为8.81%,精密度良好,但部分酸性土壤浸提滤液出现浑浊,影响正常检测;HASA法的CV为8.76%,精密度良好,酸性土壤浸提滤液澄清,检测干扰少,检测优势明显,可用于南亚热带酸性土壤MBP含量测定。
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不同缓释阻控剂用量下镉砷复合污染农田修复效果
2026,58(4):919-928, DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202508140320
摘要:
为探索淹水环境下不同用量长效缓释阻控剂对轻中度Cd、As复合污染农田修复效果,通过大田试验,以不施用缓释阻控剂为对照,设置7个不同用量处理,探究其对糙米Cd、As含量,土壤理化性质及水稻产量的影响,以明确其最适用量。结果表明,与对照相比,施用长效缓释阻控剂的糙米Cd和As含量平均分别显著下降53.4%和25.1%,稻谷产量平均显著提高19.7%;随长效缓释阻控剂用量增加,糙米Cd和As含量呈先快速下降后趋于平缓趋势,稻谷产量则呈先升后降趋势,土壤pH、阳离子交换量和有效磷含量呈升高趋势;长效缓释阻控剂性价比最高用量约为285.0 kg/hm2。综上,本研究为该长效缓释阻控剂在Cd、As复合污染农田修复中的应用提供了技术依据,并明确了其适宜用量,可为轻中度Cd、As复合污染农田的安全利用提供实践指导。
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蒙脱土负载纳米零价铁去除水体中PFOS污染的机理研究
2026,58(4):929-940, DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202503250113
摘要:
本研究通过液相还原法将纳米零价铁(nZVI)负载到蒙脱土(MMT)上制备了蒙脱土负载纳米零价铁(MMT/nZVI),并探究了其去除水溶液中全氟辛烷磺酸及其盐类(PFOS)的效果及机理。试验结果表明:nZVI改性显著提升了MMT对水溶液中PFOS的吸附去除效果。MMT/nZVI对PFOS的吸附过程符合准一级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,理论最大吸附量为0.34 mg/g,是MMT (0.08 mg/g)的4.25倍。不同pH下MMT/nZVI表现出比MMT更优的PFOS去除效果,在pH为3时,PFOS去除率可达74.97%。Cl-和SO42-的存在对PFOS的去除效果影响较小,而CO32-对PFOS的去除效果有显著抑制作用。在CO32-存在下,MMT/nZVI对PFOS的最大去除率仅为15.87%,而MMT几乎无法去除PFOS,去除效果接近零,这表明MMT/nZVI相比于MMT具有更好的抗离子干扰能力。XRD、FTIR和XPS等表征结果及吸附试验结果表明,MMT/nZVI对PFOS的去除主要依赖于氢键、络合以及疏水作用的协同作用。nZVI的引入不仅增强了MMT的疏水性,还促进了PFOS与铁氧化物之间的络合反应,这些作用使得MMT/nZVI的吸附性能得到显著提升,表现出比MMT更高的PFOS吸附能力。
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苏南地区典型城镇河道底泥资源化潜力及环境风险评估
李溪文,唐圻,王一柳,薛龙国,王亚飞,翁祖增,卢殿君,陈小琴,王火焰
2026,58(4):941-949, DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202503240109
摘要:
河道底泥总体性质类似于土壤,但可能含有一定的污染物,因此对其进行资源化潜力和环境风险评估具有重要的实践意义。本文以苏南某典型城镇河道底泥为研究对象,通过系统布点采集代表性样本,分析其肥力指标与重金属含量,对照国家有关标准,并通过多种污染指数法,对底泥的资源化潜力和环境风险进行了评估。结果表明:研究区底泥整体呈弱碱性,养分含量较高,其中有效磷与速效钾含量均达第二次全国土壤普查养分分级标准中的Ⅰ级(极丰富)水平,有机质含量达Ⅱ级(丰富)水平。底泥中主要重金属As、Zn、Pb、Cd、Ni、Hg、Cr、Cu的含量均值分别为8.64、60.69、1.86、0.01、30.59、0.11、91.01、33.24 mg/kg,基本低于国家相关标准中碱性土壤污染风险筛选值。基于内梅罗综合污染指数与污染负荷指数的综合评估结果显示,该区域河道底泥整体处于无污染或轻度污染状态;地累积指数和潜在生态风险指数的单因素指标解析结果显示,该区域河道底泥存在一定的空间异质性污染特征,部分样点呈现Cd、Cu和Hg元素局部污染现象。综上,研究区河道底泥重金属含量基本符合国家相关标准,养分含量较高,具备农用资源化潜力。但样点空间异质性显著,个别样点处于轻度污染水平,需加以关注并探索农用以外的其他资源化途径。
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西南干旱河谷林火迹地土壤渗透性能的动态变化研究——基于三年原位监测
2026,58(4):950-960, DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202507200284
摘要:
为探究西南干旱河谷林火迹地土壤入渗性能的动态变化及影响因素,选取典型林火迹地与未经火灾干扰的林地(CF)作为研究对象,于灾后的半年(0.5YAF)、1年(1YAF)、2年(2YAF)、3年(3YAF)连续原位测定其水分入渗能力。结果表明:对照林地土壤非饱和导水率为3.01 cm/d,不同恢复年限林火迹地土壤非饱和导水率表现为:1YAF (4.19 cm/d)>3YAF (2.83 cm/d)>2YAF (2.67 cm/d)>0.5YAF (2.28 cm/d);累积入渗过程可以用二次多项式拟合,Philip模型对其模拟效果最优(R2平均值为0.78)。土壤非饱和导水率与根重密度(r=0.553**)和地面生物量(r=0.454**)呈极显著正相关,与>2 mm水稳性团聚体含量(r=0.397*)显著正相关,与降雨量(r=-0.600**)、残留灰烬厚度(r=-0.494**)和容重(r=-0.465**)呈极显著负相关。地面生物量和根重密度等表征火灾后植被恢复的指标与环境因子和土壤属性关系密切,且对土壤入渗性能的影响最显著,总效应为0.789。本研究可为干旱河谷地区林火迹地土壤保持与生态风险评估提供科学依据。
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50年耕作对新疆沙漠地区土壤质地和盐碱度的影响
2026,58(4):961-969, DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202504180149
摘要:
沙漠地区土壤因其生态脆弱性和盐碱化风险成为土壤演化研究的重点。本文以新疆阿拉尔市第十二团农场为研究对象,综合调查了74个耕作样点与6个沙漠样点(深1 m)土壤,系统分析了50年耕作对沙漠地区关键土壤属性的影响。结果表明:长期耕作显著改善了土壤质地,其中砂粒含量平均减少387.2~460.6 g/kg,而粉粒和黏粒含量分别平均增加330.6~400.9 g/kg和55.7~67.1 g/kg,土壤由砂土演变为粉质壤土。土壤盐分在剖面中显著富集,0~20 cm深度电导率较对照沙漠土壤提高1倍以上,表现出盐分表聚现象;碳酸钙含量显著增加,平均增量最高达97.1 g/kg。为了进一步量化关键土壤属性的三维空间分布特征,采用多种深度函数模型拟合土壤属性的剖面变异规律,其中,二项指数函数拟合精度最优(R2>0.85)。在空间预测方面,随机森林模型优于增强回归树和多元线性回归模型(R2>0.90)。综上,长期耕作改善了沙漠地区土壤质地,促进了黏粒、盐分和碳酸钙的积累,加速了成土速率,但同时伴随着盐碱化风险的提高。带有常数项的指数函数对沙漠地区土壤属性的深度变化模式评估最佳,随机森林模型在空间尺度上对沙漠地区所有土壤属性的预测均展现出最优性能。
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膜下滴灌对河套平原盐渍农田土壤性质和玉米产量的影响
2026,58(4):970-979, DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202503130093
摘要:
河套平原农田面临严峻的盐碱障碍与水资源短缺挑战,极大地制约了区域农业的可持续发展。为探究膜下滴灌对河套平原盐渍农田宽行(70 cm行距)和窄行(50 cm行距)土壤性质和作物产量的影响,本研究以玉米为供试作物,设置覆膜(窄行)滴灌和不覆膜滴灌两个处理开展田间小区试验。结果表明:滴灌诱导土壤盐分呈现明显的表聚现象,膜下滴灌有利于缓解这一现象,窄行土壤盐分显著降低25.29%~56.90%,且作物生育前期土壤水分保持能力提升15.78%。膜下滴灌增加了窄行10~20 cm和20~40 cm土层土壤全氮和有机碳含量,促进0~40 cm土层有效磷和速效钾累积,同时驱动硝态氮向深层土壤(10~40 cm)迁移,减少表层硝态氮残留。此外,膜下滴灌还增加了窄行0~10 cm和10~20 cm土层土壤转化酶和脲酶活性,提高了土壤碳氮代谢能力。然而,膜下滴灌降低了玉米根系总根长、根表面积、分支数和交叉数等参数,导致了玉米减产。因此,在河套平原盐渍农田膜下滴灌玉米生长后期,应适时移除地膜,促进根系伸展发育,增强降雨对土壤水分的有效补给,从而实现作物产能提升和土壤性质改良的协同增效。
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宁夏压砂地土壤肥力退化特征
2026,58(4):980-986, DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202507220288
摘要:
为明确宁夏西瓜连作条件下压砂地土壤肥力的退化特征,在宁夏硒砂瓜主产区中卫市选取原始荒地以及1~5、5~10、10~20和>20 a的压砂地耕层(0~20 cm)土壤为研究对象,探究不同种植年限下压砂地土壤基本理化性质和酶活性的变化特征。结果表明:①随种植年限增加,土壤压实作用造成土壤结构变差,土壤持水能力不断下降,土壤盐分呈线性累积趋势(R2=0.880 8),压砂地土壤有机质和养分含量均处于耗竭过程;②随种植年限增加,土壤脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性呈显著降低趋势,但土壤过氧化氢酶活性差异不明显;③土壤酶活性与全钾含量呈显著负相关,土壤pH和全盐含量是压砂地土壤理化性质和酶活性的主要影响因子。因此,压砂地连作会导致土壤酶活性下降,土壤肥力呈明显退化趋势。
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城郊耕地多功能权衡/协同关系变化及其驱动因素
2026,58(4):987-995, DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202512210497
摘要:
耕地具有生产、生态及文化功能。科学评价耕地多功能并揭示功能间权衡/协同关系变化特征与驱动机制,对提升耕地综合效益、促进多功能协同发展具有重要意义。本研究以南昌市城郊为研究区域,基于2012年与2022年耕地土壤、地形、气象、遥感、社会经济等多源数据,综合运用耦合协调度模型、空间自相关及空间杜宾模型,系统分析了耕地多功能权衡/协同关系的时空变化特征及其驱动机制。结果表明:南昌市城郊耕地多功能综合水平小幅提升,空间上呈现“中心强化-边缘弱化”的分异特征;耕地各功能间整体维持协同状态,但耦合协调度轻微下降,空间格局呈“西升东降”的阶梯状分异;海拔、农业人口、人均GDP、第二产业占比、农业机械动力等因素对耕地多功能协调度具有直接作用,农业劳动力、人均GDP、城镇可支配收入、城市化率、第二产业占比、农业机械动力等因素对邻近区域存在显著空间溢出效应,影响邻近区域协调发展。本研究结果可为制定城郊耕地差异化和多元化利用策略提供依据,促进耕地多功能协同与全域统筹。
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利用土壤类型典型虚点更新历史土壤图方法探索
2026,58(4):996-1007, DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202508140318
摘要:
通过挖掘历史土壤图中的土壤-景观关系提取虚点是当前历史土壤图更新的重要方法。然而,现有的虚点拾取方法在代表性与空间覆盖性方面存在一定局限性。因此,本研究基于成土环境特征,构建了土壤典型景观部位识别算法,用于提取具有代表性的土壤典型虚点。采用860个样本作为训练数据,设置172个独立验证样本(包括60个野外校核样本和112个随机典型虚点),以图斑中心点法和随机点法作为对照方法。选取高程、短波红外、母质类型、有机质含量、地形湿度指数、归一化植被指数作为关键环境因子,构建典型虚点提取方法,并采用多层随机森林对不同虚点拾取方法进行预测制图。结果表明,相较于图斑中心点法和随机点法,典型虚点法显著提升了历史土壤图更新的精度(准确率分别提升了18%和8%,Kappa系数分别提升了0.20和0.10,CI分别降低了0.12和0.04)。本研究通过优化虚点选取策略,提高虚点的代表性和质量,为历史土壤图更新制图研究提供了方法参考。
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生物质炭配施木霉生物有机肥对多雨烟区土壤质量和烟叶品质的影响
2026,58(4):1008-1016, DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202509120362
摘要:
采用大田试验,设置生物质炭(B)与木霉生物有机肥(O)不同施用量处理:0 kg/hm2(B1、O1)、750 kg/hm2(B2、O2)和1 500 kg/hm2(B3、O3),测定土壤氮钾等养分含量、微生物生物量碳氮(MBC、MBN)和酶活性,以及烟叶烟碱等化学成分含量。结果表明:与B1相比,B2、B3处理烤烟团棵期土壤pH、有机质和全氮含量分别提高4.78%、5.38%,13.41%、19.11%和4.38%、5.11%;团棵期与成熟期土壤碱解氮、速效钾、MBC和MBN含量分别提高10.16%~35.39%、3.73%~19.66%、3.73%~43.75%和19.23%~67.31%;脲酶和硝酸还原酶活性分别提高6.96%~22.62%和38.80%~90.47%;从而烟叶氮、钾与烟碱含量分别提高6.20%~11.54%、22.45%~35.19%和10.46%~80.54%,但其氮/碱降低5.71%~38.13%。与O1相比,O2、O3处理烤烟成熟期土壤碱解氮和速效钾含量分别提高11.86%、13.11%和5.89%、10.06%;团棵期土壤MBC含量分别提高5.54%、7.41%,但其NaR活性分别降低8.08%、9.33%;从而上部叶氮、钾含量与氮/碱分别提高7.41%、2.53%,9.24%、25.77%和3.09%、15.97%,但上部叶烟碱含量和中部叶氮/碱分别降低4.93%、10.34%和9.84%、6.70%。由RDA分析可知,烤烟团棵期土壤pH和成熟期MBN含量是影响中部叶品质的主导因子,团棵期土壤MBN和成熟期土壤全氮含量是影响上部叶品质的主导因子。综上所述,生物质炭配施木霉生物有机肥可协同改善多雨烟区土壤质量与烟叶品质。
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鄂尔多斯市土壤有机碳空间分布特征及其影响因素
2026,58(4):1017-1024, DOI: 10.13758/j.cnki.tr.202504090133
摘要:
土壤有机碳是土壤碳库的重要组成部分,其含量可以直观反映土壤肥力水平。探究鄂尔多斯市土壤有机碳空间分布特征及其影响因素,可为推进区域碳中和与生态系统可持续发展提供科学依据。本研究基于土壤实测数据和CatBoost机器学习模型,估算了鄂尔多斯市不同深度土壤有机碳含量的空间分布,并揭示了其主要影响因素。结果表明:研究区0~10、10~20、20~30、30~50 cm土层有机碳含量均值分别为10.26、8.36、7.05、4.83 g/kg。在空间分布上,研究区土壤有机碳含量呈现东高西低的分布特征,且随着土层深度的增加,土壤有机碳含量及其空间异质性逐渐降低。土壤理化性质如pH和电导率等对土壤有机碳的积累与分布起着重要作用。
专论与综述
研究报告
研究简报
期刊介绍
主管单位:中国科学院
主办单位:中国科学院南京土壤研究所
主编:颜晓元
地址:南京市江宁区麒麟街道创优路298号
邮政编码:211135
电话:025-86881237
邮箱:soils@issas.ac.cn
国内统一刊号:CN 32-1118/P









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