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Straw mulching alters the composition and loss of dissolved organic matter in farmland surface runoff by inhibiting the fragmentation of soil small macroaggregates

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Journal of Integrative Agriculture 2024年第5期23卷 1703-1717页

作者： Shanshan Cai Lei Sun Wei wang Yan Li Jianli Ding Liang Jin Yumei Li Jiuming Zhang jingkuan wang Dan Wei College of Land and Environment Shenyang Agricultural UniversityShenyang 110866China Heilongjiang Academy of Black Soil Conservation and Utilization Harbin 150086China Institute of Plant Nutrition Resources and EnvironmentBeijing Academy of Agricultural and Forestry SciencesBeijing 100097China

Straw mulching is a widespread practice for reducing the soil carbon loss caused by ***,the effects of straw mulching on dissolved organic matter(DOM)runoff loss from black soil are not well *** straw mulching affects the composition and loss of runoff DOM by changing soil aggregates remains largely ***,a straw mulching treatment was compared to a no mulching treatment(as a control)on sloping farmland with black soil erosion in Northeast *** divided the soil into large macroaggregates(>2 mm),small macroaggregates(0.25-2 mm),and microaggregates(<0.25 mm).After five rain events,the effects of straw mulching on the concentration(characterized by dissolved organic carbon(DoC)and composition(analyzed by fluorescence spectroscopy)of runoff and soil aggregate DOM were *** results showed that straw mulching reduced the runoff amount by 54.7%.Therefore,although straw mulching increased the average DOc concentration in runoff,it reduced the total runoff DOM loss by 48.3%.The composition of runoff DOM is similar to that of soil,as both contain humic-like acid and protein-like *** straw mulching treatment,the protein-like components in small macroaggregates accumulated and the protein-like components in runoff declined with rain *** spectroscopy technology may help in understanding the hydrological paths of rain events by capturing the dynamic changes of runoff and soil DOM characteristics.A variation partitioning analysis(VPA)indicated that the DOM concentration and composition of microaggregates explained 68.2%of the change in runoff DOM from no mulching plots,while the change in runoff DOM from straw mulching plots was dominated by small macroaggregates at a rate of 55.1%.Taken together,our results demonstrated that straw mulching reduces the fragmentation of small macroaggregates and the loss of microaggregates,thus effecting DOM compositions in soil and reducing the DOM loss in *** results provi

关键词： dissolved organic matter black soil surface runoff aggregates fluorescence spectrum

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球囊霉素在土壤团聚体中的分布特征及影响因素的Meta分析

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土壤学报 2024年第4期61卷 1147-1155页

作者：王国禧王萍刘亚龙汪景宽沈阳农业大学土地与环境学院/土肥高效利用国家工程研究中心沈阳110866

为充分认识球囊霉素在维持土壤有机碳平衡和土壤团聚体稳定性中的重要作用,建立改善土壤结构和提升土壤质量的管理策略,通过收集整理近些年来已发表的19篇文献中的332组数据,定量分析球囊霉素在不同粒径土壤团聚体中的分布特征,系统解... 详细信息

为充分认识球囊霉素在维持土壤有机碳平衡和土壤团聚体稳定性中的重要作用,建立改善土壤结构和提升土壤质量的管理策略,通过收集整理近些年来已发表的19篇文献中的332组数据,定量分析球囊霉素在不同粒径土壤团聚体中的分布特征,系统解析其影响因素,并比较了不同土地利用方式下球囊霉素在土壤团聚体中的分配差异。结果表明:无论总球囊霉素还是易提取球囊霉素,在大团聚体(>2000μm)和小团聚体(2000~250μm)中的质量百分比(分别约占30%)均显著高于微团聚体(250~53μm)和黏粉粒级微团聚体(<53μm)(分别约占15%)。易提取球囊霉素占总球囊霉素的比例在粉黏粒级微团聚体(<53μm)中更低,约为20%,其他粒径均在30%以上。球囊霉素中碳占土壤有机碳的比例在各团聚体中无显著差异,不同粒径团聚体中易提取球囊霉素约占有机碳的2%左右,而总球囊霉素约占有机碳的8%左右。大于250μm团聚体中球囊霉素随温度和降水的增加而增加,而随着pH的升高而降低。在小于250μm团聚体中未发现显著相关性,但发现球囊霉素随土壤有机碳增加而增加,呈显著正相关。通过比较不同利用方式的土壤,本研究还发现林地土壤各粒径团聚体中的球囊霉素均不低于耕地和草地土壤,说明林地土壤较其他类型土壤更有利于球囊霉素的积累。

关键词：土壤团聚体土壤蛋白球囊霉素丛枝菌根真菌土壤有机碳

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长期不同施肥的棕壤胶体凝聚动力学比较

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土壤学报 2024年第2期61卷 484-494页

作者：任凯璐左研寇琪张广才张昀汪景宽高晓丹沈阳农业大学土地与环境学院沈阳110866 中国科学院南京土壤研究所南京210008

土壤胶体的凝聚与土壤团聚体的形成密切相关。施肥改变土壤溶液环境,对土壤团聚体形成、土壤结构和土壤物质组成产生影响。探索长期不同施肥影响土壤胶体微观性质和相互作用进而影响土壤宏观现象的关联十分必要。依托35年棕壤长期定位... 详细信息

土壤胶体的凝聚与土壤团聚体的形成密切相关。施肥改变土壤溶液环境,对土壤团聚体形成、土壤结构和土壤物质组成产生影响。探索长期不同施肥影响土壤胶体微观性质和相互作用进而影响土壤宏观现象的关联十分必要。依托35年棕壤长期定位施肥监测试验站,选取不施肥处理(CK)、施用氮肥(N)、施用有机肥(M)、氮肥与有机肥配合施用(N+M)四种处理的棕壤为研究对象,采用动态光散射技术监测不同施肥处理的棕壤胶体凝聚动力学过程,通过对比分析棕壤有机质含量、表面化学性质和棕壤矿物组成等探究不同施肥处理对棕壤胶体凝聚过程的影响。研究发现:四种长期不同施肥处理的棕壤胶体凝聚特征均表现为在低电解质浓度条件下发生慢速凝聚(RLCA)与高电解质浓度条件下的快速凝聚(DLCA);不同施肥处理胶体在相同电解质体系中的临界聚沉浓度的大小顺序均为M>N+M>CK>N。有机肥的长期施用增加了棕壤有机质含量,从而提高了胶体颗粒表面电场强度,加大了胶体颗粒间的静电斥力,加之有机质组分的空间位阻效应使得胶体的凝聚现象减弱;另一方面,长期不同施肥处理并未改变棕壤黏土矿物组成类型,但对其相对含量产生影响:其中,有机肥的长期施入使2︰1型伊利石的相对含量增加,1︰1型高岭石的相对含量减少,长期施用氮肥使伊利石相对含量减少而高岭石相对含量增加。综上,长期不同施肥处理会改变棕壤胶体的基本理化性质和矿物组成比例关系,进而影响棕壤胶体的凝聚动力学过程。

关键词：长期定位施肥棕壤临界聚沉浓度 X射线衍射光散射

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施氮对农用地膜表面微生物群落特征的影响

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湖南生态科学学报 2024年第1期11卷 11-18页

作者：吉德昌吴传发李诗彤汪景宽丁凡沈阳农业大学土地与环境学院辽宁沈阳110866 宁波大学植物病毒学研究所浙江宁波315211

【目的】农用地膜表面是塑料降解菌筛选、动植物病原菌定殖及抗生素抗性基因富集的潜在热点区域,但地膜表面招募微生物的群落基本特征仍不明确,一定程度上限制了我们对地膜表面微生物定殖过程的理解。【方法】本研究基于地膜覆盖和施氮... 详细信息

【目的】农用地膜表面是塑料降解菌筛选、动植物病原菌定殖及抗生素抗性基因富集的潜在热点区域,但地膜表面招募微生物的群落基本特征仍不明确,一定程度上限制了我们对地膜表面微生物定殖过程的理解。【方法】本研究基于地膜覆盖和施氮长期定位试验,2021年秋季采集覆膜当季的地膜样品,利用高通量测序分析了地膜表面的细菌与真菌群落特征。【结果】地膜表面细菌以蓝细菌门(Cyanobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)为主,而真菌以座囊菌纲(Dothideomycetes)为主。地膜及土壤表面均产生肉眼可见的绿色絮状微生物菌落,这说明了覆膜对地表微气候的改善有利于地衣系统的发育。施氮间接提高微生物群落α多样性,但不改变β多样性。同时,与对照相比,施氮增加了地膜表面细菌中芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)相对丰度约160%,并分别提高了真菌中银耳纲(Tremellomycetes)和囊担菌纲(Eurotiomycetes)的相对丰度4.8倍和3.9倍。此外,地膜表面的细菌群落比真菌群落对施氮的响应更敏感。【结论】地膜表面是微生物的一个独特生境,施氮可间接影响地膜表面的微生物群落特征。

关键词：地膜覆盖微生物定殖扩增子分析地衣施氮

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Opposite effects of nitrogen fertilization and plastic film mulching on crop N and P stoichiometry in a temperate agroecosystem

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Journal of Plant Ecology 2019年第4期12卷 682-692页

作者： Fan Ding Shuangyi Li Xiao-Tao Lü Feike A.Dijkstra Sean Schaeffer Tingting An Jiubo Pei Liangjie Sun jingkuan wang College of Land and Environment Shenyang Agricultural UniversityShenyang 110086China Institute of Applied Ecology Chinese Academy of SciencesShenyang 110016China Sydney Institute of Agriculture School of Life and Environmental SciencesThe University of SydneyEveleighNSW 2015Australia Department of Biosystems Engineering and Soil Science University of TennesseeKnoxvilleTN 37996USA

Aims Crop nitrogen(N)and phosphorus(P)stoichiometry can influence food nutritive quality and many ecosystem ***,how and why N and P stoichiometry respond to long-term agricul-tural management practices(e.g.N fertilization and film mulching)are not clearly *** We collected maize tissues(leaf,stem,root and seed)and soil sam-ples from a temperate cropland under 30-year continuous N fer-tilization and plastic film mulching treatments,measured their C,N and P concentrations(the proportion(%)relative to the sample mass),and used structural equation models to uncover the re-sponding mechanisms for crop N and P contents(the total amount(g/m2)in crop biomass).Important Findings Long-term N fertilization increased N concentrations in all crop tissues but sharply decreased P concentrations in vegetative tis-sues(leaf,stem and root),thereby reducing their C/N ratio and increasing C/P and N/P *** drop in P concentration in vegetative tissues was due to the dilution effect by biomass in-crement and the priority of P supply for seed *** con-trast,film mulching decreased N concentration but increased P concentrations in most crop tissues,thereby increasing C/N ratio and reducing C/P and N/P *** mulching increased crop P content by increasing soil temperature and moisture;whereas,mulching showed little effect on crop N content,because a posi-tive effects of soil temperature may have canceled out a negative effect by soil *** indicated a decoupling of P and N uptake by crops under film *** conclusion,N fertiliza-tion and plastic film mulching showed opposite effects of on crop N and P stoichiometry.

关键词： long-term soil stoichiometry soil moisture dilution effect maize tissues

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冬闲盐碱地绿肥种植对淡水淋盐土壤及淋溶液碳氮影响

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华北农学报 2024年第1期39卷 143-149页

作者：王宇豪王敬宽杜海岩季晓辉柳新伟青岛农业大学资源与环境学院山东青岛266109 东营青农大盐碱地高效农业技术产业研究院山东东营257091

为探讨绿肥种植对盐碱地淡水淋盐下土壤及淋溶液碳氮含量的影响,于2021年10月至2022年5月设置冬闲(T1)、冬牧70黑麦(T2)和油菜(T3)3个处理进行大田试验,测定土壤及淋溶液有机碳(SOC)、硝态氮(NO_(3)^(-)-N)、铵态氮(NH_(4)^(+)-N)空间... 详细信息

为探讨绿肥种植对盐碱地淡水淋盐下土壤及淋溶液碳氮含量的影响,于2021年10月至2022年5月设置冬闲(T1)、冬牧70黑麦(T2)和油菜(T3)3个处理进行大田试验,测定土壤及淋溶液有机碳(SOC)、硝态氮(NO_(3)^(-)-N)、铵态氮(NH_(4)^(+)-N)空间分布情况。结果表明,T1、T2、T3处理0~30 cm土层中土壤有机碳分别由淋盐前的6.20,6.58,7.24 g/kg增加到淋盐后的6.48,7.39,8.06 g/kg,增幅分别为4.41%,12.20%,11.23%。淋盐前后0~60 cm土层中T1处理土壤硝态氮含量显著高于T2和T3,淡水淋盐后,0~30 cm土层各处理分别降低42.42%,3.85%,10.84%;60~90 cm土层中减少了1.38%,7.96%,18.11%。淋盐前各土层土壤铵态氮含量不同处理之间无显著差异,淋盐后各土层土壤铵态氮含量均以T2含量最高。综上,淋盐灌溉后,相较于淋盐前各处理不同土层土壤有机碳均呈增加趋势,而土壤氮素则呈明显降低趋势,通过对土壤及淋溶液氮素含量分析发现,淋盐灌溉造成的氮素淋失主要以硝态氮为主。相较于冬闲田,种植油菜绿肥对土壤氮素提高有明显效果,而种植冬牧70绿肥对减少土壤氮素淋失具有最佳效果。

关键词：盐碱地冬闲农田绿肥淡水淋盐有机碳硝态氮铵态氮

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An Efficient Compressed Sensing-based Cross-layer Congestion Control Scheme for Wireless Sensor Networks

An Efficient Compressed Sensing-based Cross-layer Congestion...

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第26届中国控制与决策会议

作者： Chengtie Li jingkuan wang Bin wang Yinghua Han School of Information Science and Engineering Northeastern University Northeastern University at Qinhuangdao

Cross layer congestion control algorithm based on compressed sensing（CS） is developed and designed in order to relieve congestion in Wireless Sensor Networks（WSNs）.The main idea of this paper is to reduce congestion of sensor nodes by compressed transmission signal and allocated channel. In order to make an ideal distribution for sensor node, original signal is compressed at the network bottleneck, prevented high levels of data flow. The channel weights and the maximum effective set of containing channel least are calculated, and we allocate the appropriate channel in order to avoid channel contention and balance the network loading among the sensor nodes. Simulation results indicate the superior performance of our proposed algorithm to strike the appropriate performance in the congestion control, energy consumption and network lifetime for the wireless sensor networks.

关键词： Wireless Sensor Network Compressed Sensing Cross-layer Congestion Control

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土壤团聚体的形成和稳定机制:研究进展与展望

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土壤学报 2023年第3期60卷 627-643页

作者：刘亚龙王萍汪景宽沈阳农业大学土地与环境学院/土肥高效利用国家工程研究中心沈阳110866

土壤团聚体是土壤的重要组成部分、土壤结构的基本单元,对土壤生态功能(如碳固存和养分保持等)的维持至关重要。团聚体的形成和稳定主要是通过土壤中矿物、有机质和生物间复杂的相互作用实现的,但其作用机制尚缺乏系统总结。回顾了一个... 详细信息

土壤团聚体是土壤的重要组成部分、土壤结构的基本单元,对土壤生态功能(如碳固存和养分保持等)的维持至关重要。团聚体的形成和稳定主要是通过土壤中矿物、有机质和生物间复杂的相互作用实现的,但其作用机制尚缺乏系统总结。回顾了一个世纪以来有关土壤团聚体的研究历程,梳理了土壤团聚体关键理论提出的历史节点,包括重要的发现和理论观点、主要的理论模型和评价土壤团聚体结构和稳定性的指标等,比较了团聚体的筛分方法及粒级划分依据,分别阐述了团聚体基本结构单元(矿物、有机质和生物及其衍生物)的作用机理,以及微团聚体和大团聚体形成和稳定机制。通过总结发现,尽管目前对影响团聚体形成和稳定的因素及其作用机制有较深入的探讨,但鲜有从稻田及滨水土壤系统的角度探讨pH和氧化还原变化过程对团聚体形成和稳定的影响机制。最后对土壤团聚体研究领域未来的发展进行展望,以期为土壤资源的可持续利用提供理论参考。

关键词：土壤团聚体土壤结构有机矿物复合体形成和稳定机制土壤功能

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东北典型黑土区耕地质量时空变化研究

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中国生态农业学报（中英文） 2020年第1期28卷 104-114页

作者：姚东恒裴久渤汪景宽沈阳农业大学土地与环境学院/土肥资源高效利用国家工程实验室/农业部东北耕地保育重点实验室

为揭示东北典型黑土区耕地质量时空变化特征,本研究遵循《耕地质量等级》(GB/T 33469-2016)国家标准,在利用特尔菲法选取16个评价指标、层次分析法确定评价指标权重的基础上,建立了东北典型黑土区耕地质量评价指标体系,借助ArcGIS软件... 详细信息

为揭示东北典型黑土区耕地质量时空变化特征,本研究遵循《耕地质量等级》(GB/T 33469-2016)国家标准,在利用特尔菲法选取16个评价指标、层次分析法确定评价指标权重的基础上,建立了东北典型黑土区耕地质量评价指标体系,借助ArcGIS软件对研究区2008年和2018年耕地质量进行同一指标体系和同一分级标准的耕地质量评价,旨在掌握研究区10年间的耕地质量时空变化特征,探究耕地质量变化原因。结果表明:东北典型黑土区耕地质量2008年以中低等地为主,平均耕地质量等级为5.14,2018年以中高等地为主,平均耕地质量等级为3.92,10年间东北典型黑土区耕地质量等级提升了1.22个等级;其中,1~4等地面积均有增加,5~10等地面积均减少,10年间研究区评价单元耕地质量等级提升最多为8个等级,下降最多为7个等级,耕地质量等级提升的评价单元总面积是等级下降评价单元总面积的3.5倍。10年间东北典型黑土区的中西部和西北部耕地质量上升较为明显,而其南部和东北部质量下降的耕地分布较多。本研究规范了研究区耕地质量时空对比分析的依据,合理揭示了其时空变化特征,为该区域今后耕地质量提升工作指明了方向,对今后进一步可持续利用和管理黑土地具有积极意义。

关键词：国家标准耕地质量评价指标体系分级标准东北典型黑土区

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添加玉米秸秆和根茬对不同肥力黑土微生物残体碳氮的影响

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中国农业科学 2023年第4期56卷 686-696页

作者：马南安婷婷张久明汪景宽沈阳农业大学土地与环境学院/土肥高效利用国家工程研究中心/农业农村部东北耕地保育重点实验室黑龙江省农业科学院土壤肥料与环境资源研究所

【目的】作物秸秆和根茬是农田土壤有机质的重要来源之一，经微生物作用以微生物残体形式累积在土壤中，是稳定土壤有机质的重要组成部分。明确不同肥力土壤作物秸秆和根茬还田后微生物残体在土壤中的累积及其对土壤有机碳(SOC)和全氮(... 详细信息

【目的】作物秸秆和根茬是农田土壤有机质的重要来源之一，经微生物作用以微生物残体形式累积在土壤中，是稳定土壤有机质的重要组成部分。明确不同肥力土壤作物秸秆和根茬还田后微生物残体在土壤中的累积及其对土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)的贡献，以期为增加土壤碳氮的库容和稳定性提供依据。【方法】基于黑土长期定位试验站不同肥力水平土壤，利用13C15N双标记方法和氨基糖生物标识物技术，土壤中分别添加玉米秸秆和根茬后进行室内培养，在培养第30天和第180天采样，分析土壤中外源碳(秸秆碳和根茬碳)的残留率、外源氮(秸秆氮和根茬氮)的残留率、微生物残体碳氮的含量及其对土壤有机碳(SOC)和土壤全氮(TN)的贡献率。【结果】培养第180天，秸秆碳和根茬碳在土壤中的平均残留率分别为36.3%和31.7%，秸秆氮和根茬氮的残留率平均分别为95.8%和79.3%。添加秸秆和根茬处理SOC中外源碳含量与TN中外源氮含量的比值(13C-SOC/15N-TN)在培养第180天平均分别为17.6和28.5，与培养第30天相比平均分别下降了47.9%和28.2%。培养期间，高肥土壤真菌残体碳氮含量是低肥土壤的1.17倍左右，细菌残体碳氮含量是低肥土壤的1.31倍。第180天，添加秸秆处理土壤微生物残体(真菌和细菌)碳和氮含量平均比添加根茬处理增加了8.5%左右。培养结束后(第180天)，真菌残体碳对高肥和低肥土壤SOC的贡献率平均分别为37.0%和33.8%，细菌残体碳的贡献率平均分别为11.2%和9.2%；添加秸秆和根茬的处理真菌残体碳对SOC的贡献率平均分别为36.0%和34.7%，细菌残体碳的贡献率平均分别为10.8%和9.6%。第30天，真菌残体氮和细菌残体氮对TN的贡献率平均分别为55.2%和16.3%；培养第180天，真菌残体氮对低肥和高肥土壤TN的贡献率平均分别为63.5%和60.5%，细菌残体氮的贡献率平均分别为16.4%和17.5%。培养180天与初始土壤相比，细菌残体碳和氮对高肥土壤SOC和TN的贡献率平均分别增加了4.8%和7.4%，对低肥土壤平均分别增加了20.3%和32.5%。【结论】真菌残体对土壤有机碳库的稳定和氮库的扩容起着重要的作用。添加玉米秸秆较根茬更有利于微生物残体碳氮在土壤中的累积。低肥土壤添加秸秆和根茬有利于细菌残体碳和氮向土壤有机碳库和氮库的转化。

关键词：玉米秸秆玉米根茬土壤微生物残体氨基糖土壤有机碳土壤全氮黑土

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