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不同土地利用方式砖红壤团聚体水稳性及其对前期含水率的响应

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土壤学报 2024年第4期61卷 978-988页

作者：王杰任少聪魏玉杰黄伊静阳邦戈蔡崇法华中农业大学资源与环境学院武汉430070

前期含水量是影响土壤团聚体稳定性的重要因素,而其对砖红壤结构稳定性的影响缺乏系统研究,本文以海南地区3种典型利用方式(林地、荒地、耕地)下玄武岩发育砖红壤团聚体为研究对象,测定其理化性质,干、湿筛团聚体组成及不同前期含水率(3... 详细信息

前期含水量是影响土壤团聚体稳定性的重要因素,而其对砖红壤结构稳定性的影响缺乏系统研究,本文以海南地区3种典型利用方式(林地、荒地、耕地)下玄武岩发育砖红壤团聚体为研究对象,测定其理化性质,干、湿筛团聚体组成及不同前期含水率(3%、5%、10%、15%、20%)条件下3~5 mm粒径团聚体破碎后粒径分布状况,采用冗余分析探究了土壤性质及前期含水率对不同土地利用方式砖红壤团聚体水稳性的影响。结果表明:(1)不同土地利用方式下,土壤部分性质存在显著差异,如土壤pH、有机碳、阳离子交换量及部分交换性盐基离子等,其余性质差异较小。(2)土壤水稳性团聚体组成总体呈现“单峰”或“双峰”分布,峰值主要出现在2~1 mm和0.5~0.25 mm处,对于表层土壤而言,林地土壤团聚体稳定性最高,而耕地土壤团聚体稳定性较弱,表下层土壤稳定性显著(P90%,MWD>1.5,GMD>1.2),随着前期含水率的增加,团聚体破碎后大团聚体(>2 mm)含量有不同程度的变化,整体呈现水稳性大团聚体含量随前期含水率增加而增加。(4)土壤有机碳是影响砖红壤团聚体水稳性的最主要因素,其对团聚体水稳性差异的解释率达80.6%。

关键词：砖红壤土壤结构前期含水率团聚体水稳性

作物多样性（轮作）下砖红壤溶解性有机质含量及光谱特征

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农业资源与环境学报 2024年

作者：陈心怡刘钰钦陈淼王文锋中国热带农业科学院环境与植物保护研究所海南大学热带农林学院海南儋州热带农业生态系统国家野外科学观测研究站

本研究依托海南儋州热带农业生态系统国家野外科学观测研究站长期定位试验，设置玉米连作(单作物)、辣椒+玉米轮作(双作物)、辣椒+(玉米+绿肥)套种(三作物)和(辣椒+玉米)套种+(豆角+绿肥)套种(四作物)4种处理，利用紫外吸收光谱、三维... 详细信息

本研究依托海南儋州热带农业生态系统国家野外科学观测研究站长期定位试验，设置玉米连作(单作物)、辣椒+玉米轮作(双作物)、辣椒+(玉米+绿肥)套种(三作物)和(辣椒+玉米)套种+(豆角+绿肥)套种(四作物)4种处理，利用紫外吸收光谱、三维荧光光谱结合平行因子法考察作物多样性(轮作)对热区砖红壤溶解性有机质(DOM)含量及光谱特征的影响。结果显示，相比于单作物连作，增加作物多样性的轮作处理土壤SOC含量和持水率增加，但DOM含量降低。不同处理土壤DOM由可见光区类富里酸(Ex/Em=355 nm/432 nm，C1)、类腐植酸(Ex/Em=425 nm/471 nm，C2)和类蛋白(Ex/Em=325 nm/336 nm，C3)3种荧光组分组成，组分C1对DOM荧光组分贡献最高(47%～76%)。相比于单作物连作，增加作物多样性的轮作处理土壤DOM的C1组分相对丰度增加，而C2和C3相对丰度降低。光谱特征参数结果显示，单作物连作处理土壤DOM的芳香度(UV254、SUVA254)、腐殖化程度(HIX)及分子量(E2/E3、SR)高于作物多样性轮作处理土壤。豆科作物的引入降低了三作物和四作物轮作处理土壤DOM的自生源特征。HIX与C1组分呈显著正相关(R2=0.96，P≤0.05)，表明土壤腐殖化程度主要由类富里酸物质贡献。研究结果可为热区土壤农业种植模式的构建和优化提供理论依据。

关键词：作物多样性轮作砖红壤溶解性有机质光谱分析

HAS土壤固化剂改性沙漠砂与砖红壤的无侧限抗压试验研究

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济南大学学报(自然科学版) 2024年

作者：蒋梦龙陈力曹铭津杨涛春济南大学土木建筑学院东南大学爆炸安全防护教育部工程研究中心

为了阐明影响广泛分布于中国西北部与南部边疆地区的沙漠砂与砖红壤力学性能的关键参数，利用HAS土壤固化剂对沙漠砂与砖红壤的力学性能进行固化改性，通过无侧限抗压试验研究不同含水率和密实度时HAS土壤固化剂掺量对沙漠砂与砖红壤无... 详细信息

为了阐明影响广泛分布于中国西北部与南部边疆地区的沙漠砂与砖红壤力学性能的关键参数，利用HAS土壤固化剂对沙漠砂与砖红壤的力学性能进行固化改性，通过无侧限抗压试验研究不同含水率和密实度时HAS土壤固化剂掺量对沙漠砂与砖红壤无侧限抗压强度的影响。结果表明：沙漠砂与砖红壤的无侧限抗压强度均随着密实度的增大而增加，随着含水率的增大而先增大后减小；当沙漠砂的含水率、密实度分别为12%、100.0%时，沙漠砂的无侧限抗压强度为0.091 MPa，比未改变含水率与密实度的沙漠砂的无侧限抗压强度增大约97.4%；在优选质量分数为4%的HAS土壤固化剂对沙漠砂进行固化改性时，沙漠砂的无侧限抗压强度可达到极大值0.125 MPa，比未掺加HAS土壤固化剂的沙漠砂的无侧限抗压强度增大37.4%，沙漠砂无侧限抗压强度的含水率、密实度、掺加HAS土壤固化剂的质量分数的最优组合为12%、100.0%、4%；当砖红壤的含水率、密实度分别为20%、100.0%时，砖红壤的无侧限抗压强度为0.243 MPa，比改变含水率与密实度的砖红壤的无侧限抗压强度增大约294%；在优选质量分数为5%的HAS土壤固化剂对砖红壤进行固化改性时，砖红壤的无侧限抗压强度可达到极大值0.303 MPa，比未掺加HAS土壤固化剂的砖红壤的无侧限抗压强度增大24.6%，砖红壤无侧限抗压强度的含水率、密实度、掺加HAS土壤固化剂的质量分数的最优组合为20%、100.0%、5%。

关键词：土力学无侧限抗压强度土壤固化沙漠砂砖红壤力学性能

砖红壤中不同形貌铁（氢）氧化物对磷酸盐形态转化的影响

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砖红壤中不同形貌铁（氢）氧化物对磷酸盐形态转化的影响

作者：王凤山东师范大学

学位级别：硕士

铁铝（氢）氧化物对磷的吸附固持是砖红壤中有效磷缺乏的重要原因。铁铝（氢）氧化物广泛存在于砖红壤中,可与土壤中的质子、离子相结合,直接或间接影响土壤元素化学形态,调控土壤养分循环和利用。针铁矿、赤铁矿是砖红壤中普遍存在的... 详细信息

铁铝（氢）氧化物对磷的吸附固持是砖红壤中有效磷缺乏的重要原因。铁铝（氢）氧化物广泛存在于砖红壤中,可与土壤中的质子、离子相结合,直接或间接影响土壤元素化学形态,调控土壤养分循环和利用。针铁矿、赤铁矿是砖红壤中普遍存在的氧化铁之一,其在成矿过程中受土壤条件影响,可暴露出具有不同位点组成的结晶面,导致不同形貌赤铁矿的磷酸盐吸附性能和机制差别较大。现有研究对磷酸盐在不同形貌针铁矿和赤铁矿表面吸附性能和机制的认识不足,加之土壤p H、共存离子等环境条件的复杂性,难以准确预测富铁土壤中磷的形态和有效性。因此,本文通过多种表征手段和批量吸附实验,结合傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR）和化学形态模型（CD-MUSIC模型、NOM-CD模型）研究了p H、共存离子等不同因素对针铁矿、赤铁矿和砖红壤表面磷酸盐吸附的影响,阐明了磷酸盐在铁（氢）氧化物不同晶面的吸附特性以及磷酸盐在不同母质砖红壤中的固持行为。主要结论如下:（1）微米（MicroGoe）和纳米针铁矿（NanoGoe）主要暴露晶面分别为（110）面和（021）面。MicroGoe的（021）面比例（36%）高于NanoGoe（14%）,使单配位羟基位点(≡Fe OH)密度由4.78 sites/nm减小至3.82 sites/nm,MicroGoe表面粗糙度更大,其内层电容值C（1.86 F/m）高于NanoGoe（1.07 F/m）,因此,MicroGoe电荷密度和磷酸盐吸附能力均高于NanoGoe;≡Fe OH在（110）等晶面和（021）面上的质子亲和常数（log K）分别为8.2和8.9;磷酸盐在针铁矿表面主要形成去质子化单齿单核（MMH）、单质子化单齿单核（MMH）、双质子化单齿单核（MMH）和去质子化双齿双核（BBH）四种络合物,较低p H、高磷酸盐浓度条件下以MMH和MMH为主,BBH和MMH在较低p H、低磷浓度或中高p H占优势,MicroGoe表面单齿络合物比例高于NanoGoe;磷酸盐在MicroGoe和NanoGoe（021）面的吸附量显著低于（110）等晶面。（2）六方纳米片（HNP）和纳米棒（HNR）主要暴露晶面分别为（001）和（110）面。由于HNP主要暴露晶面为惰性（001）面,其反应活性主要来自晶面占比较小的（012）面（28%）,导致其电荷密度远低于HNR。由于表面位点组成和表面粗糙度的不同,使HNP的PZC（9.0）低于HNR（9.4）,HNP的C≡C值（0.72）低于HNR（1.52）,因此,HNR的磷酸盐吸附能力高于HNP。磷酸盐在赤铁矿表面主要形成MMH、MMH、MMH和BBH四种磷酸盐络合物。中、低p H条件下,磷酸盐在赤铁矿表面形成质子化单齿单核络合物（MMH和MMH）,MMH和BBH在低磷酸盐和中、高p H条件下形成。在低磷酸盐和中、低p H时,（012）面主要是MMH,BBH和MMH较少,（110）面主要以BBH为主,MMH和MMH较少。随p H升高MMH是主要磷酸盐吸附形态;随着磷酸盐浓度增加,MMH比例增加。（3）在土壤体系中,p H花岗岩发育土壤（Z2）>浅海沉积物发育土壤（Z3）。高p H条件下,四组矿物参数均能较好描述Z2、Z3实验数据,高估Z1对磷酸盐吸附;低p H条件下,四组矿物参数过高估计Z2、Z3磷酸盐吸附,能较好描述Z1实验数据。其中MicroGoe参数计算结果与三组供试土壤实验数据吻合度较高。NOM-CD模型唯一可调参数Fe NOM值与≡Fe OH位点密度呈正相关,约占其位点密度的56.1%～70.7%。通过对模型参数进一步优化可用于描述和预测砖红壤中磷化学形态和有效性。因此,通过深入认识铁（氢）氧化物和有机质对土壤中磷形态转化和有效性的影响与机理,对准确评估热带、亚热带富铁土壤中磷化学形态和有效性具有实际意义。

关键词：铁(氢)氧化物晶面组成磷酸盐表面络合模型砖红壤

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砖红壤中铬的溶出和外源三价铬的氧化转化

土壤学报 2023年

作者：施杨潇潇姜军李科伟徐仁扣土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 中国科学院大学

砖红壤铬(Cr)的背景值和锰氧化物的含量均较高，当土壤中Cr溶出或者受到Cr(III)污染，可能被氧化生成毒性较高的Cr(VI)，从而对周围环境造成威胁。为考察砖红壤中Cr的环境风险，以云南、海南和广东采集的部分砖红壤为对象，研究土壤中C... 详细信息

砖红壤铬(Cr)的背景值和锰氧化物的含量均较高，当土壤中Cr溶出或者受到Cr(III)污染，可能被氧化生成毒性较高的Cr(VI)，从而对周围环境造成威胁。为考察砖红壤中Cr的环境风险，以云南、海南和广东采集的部分砖红壤为对象，研究土壤中Cr的溶出和外源Cr(III)的氧化。连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-重碳酸钠法提取和电子探针扫描分析的结果表明，砖红壤中的Cr主要与铁氧化物和硅酸盐矿物结合，呈非活性状态。盐酸和柠檬酸的酸化和络合作用促进了Cr的溶出，但即使1 mol?L-1的盐酸也仅使海南3和广东9砖红壤中3.68%和3.54%的Cr溶出。向砖红壤中添加Cr(III)并培养42 d，发现少量添加的Cr(III)氧化为Cr(VI)，但不同土壤中Cr(VI)的生成量与亚锰的净产生量不一致，说明土壤中Cr(III)氧化生成的Cr(VI)可能会被土壤有机质重新还原为Cr(III)。去除土壤有机质后，一次平衡实验中观察到外源添加的Cr(III)氧化为Cr(VI)，氧化量与土壤易还原锰的含量一致。随着溶液pH的增加，Cr(III)的氧化量呈先上升后降低的趋势，在pH 4.5时Cr(III)氧化量达最大值，但Cr(III)的氧化转化量在Cr(III)添加量中的占比很小，外源Cr(III)在土壤中氧化转化的风险也很低。虽然砖红壤的背景Cr和易还原锰的含量较高，但自然条件下Cr的溶解和Cr(III)的氧化反应很难发生，Cr(III)不易转化为Cr(VI)，因此无需过度担忧砖红壤中Cr的环境风险。

关键词：砖红壤背景铬土壤铬溶解 Cr(III)氧化铁锰氧化物

施氮量对海南燥红壤和砖红壤N_(2)O/CO_(2)排放的影响

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中国农业气象 2022年第9期43卷 692-703页

作者：刘丽君朱启林曹明郑继成伍延正汤水荣孟磊何秋香海南大学热带作物学院海口570228 三亚市南繁科学技术研究院三亚572000

利用室内培养实验,分析燥红壤和砖红壤中分别施加N0(不添加氮素)、N1(氮添加量为100mg·kg^(−1))、N_(2)(氮添加量为200mg·kg^(−1))和N3(氮添加量为***^(−1))4个水平氮后对土壤性质及N_(2)O、CO_(2)排放的影响。结果表明:氮肥添加显著... 详细信息

利用室内培养实验,分析燥红壤和砖红壤中分别施加N0(不添加氮素)、N1(氮添加量为100mg·kg^(−1))、N_(2)(氮添加量为200mg·kg^(−1))和N3(氮添加量为***^(−1))4个水平氮后对土壤性质及N_(2)O、CO_(2)排放的影响。结果表明:氮肥添加显著降低了土壤pH和有机碳含量。相较于N0,燥红壤N1、N_(2)和N3处理pH和有机碳降幅分别为8%~18%和4%~12%,砖红壤降幅分别为5%~23%和3%~15%;添加氮肥后各处理土壤全氮含量显著增加,燥红壤和砖红壤分别增加15%~54%和13%~52%。氮施入增加了土壤NH_(4)^(+)−N和NO_(3)^(−)−N含量,各处理土壤铵态氮和硝态氮含量均表现为N3>N_(2)>N1>N0。氮添加促进土壤N_(2)O和CO_(2)排放,相较于N0,燥红壤N_(2)O和CO_(2)累积排放量分别增加1176%~2425%和124%~281%,砖红壤分别增加1054%~1887%和138%~256%。施氮量和土壤类型是影响农田土壤N_(2)O和CO_(2)排放的重要因素。土壤N_(2)O和CO_(2)排放与施氮量呈线性显著相关,减少施肥是降低土壤N_(2)O排放最直接和最有效的措施。与砖红壤相比,燥红壤N_(2)O和CO_(2)排放对氮素添加的响应更敏感。

关键词：燥红壤砖红壤施氮量 N_(2)O排放 CO_(2)排放

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海南农田不同质地砖红壤及其细菌群落与番茄青枯病发生的关联分析

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生态环境学报 2023年第6期32卷 1062-1069页

作者：李海鹏黄月华孙晓东曹启民符芳兴孙楚涵海南省农业科学院农业环境与土壤研究所海南海口571100 临湘市农业农村局生态能源服务中心湖南岳阳414300 海南大学生态与环境学院海南海口570228 海南省农林环境过程与生态调控重点实验室海南海口570228 海南省农业科学院蔬菜研究所海南海口571100

青枯病对农田土壤环境的影响深远。为探究海南砖红壤质地和细菌群落与番茄青枯病发生的关系,为农业防治青枯病提供参考依据,以海南农田砖红壤为对象,番茄为茄科模式作物,采用大田试验,分别在3种不同质地砖红壤试验田设置了6个处理组(砂... 详细信息

青枯病对农田土壤环境的影响深远。为探究海南砖红壤质地和细菌群落与番茄青枯病发生的关系,为农业防治青枯病提供参考依据,以海南农田砖红壤为对象,番茄为茄科模式作物,采用大田试验,分别在3种不同质地砖红壤试验田设置了6个处理组(砂土对照、砂土+接种青枯菌、壤土对照、壤土+接种青枯菌、黏土对照与黏土+接种青枯菌),采用伤根接种法,通过定期采集发病植株和土壤样品,统计植株发病率、测定土壤理化性质和微生物多样性。结果表明:(1)接种青枯菌后番茄植株均出现青枯病症状,壤土、砂土、黏土发病率分别为:52.3%、77.9%、95.1%,病情指数分别为:20.3、52.1、83.2;(2)患病植株中壤土pH值远低于砂土和黏土;砂土和壤土pH值与发病率显著负相关(P砖红壤番茄青枯病发病率不同,且土壤pH值是影响发病率的关键因素,番茄青枯病的发生会导致土壤有机质和有效磷的流失,同时会降低土壤细菌多样性。

关键词：青枯病砖红壤理化性质细菌多样性

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不同土地利用方式砖红壤团聚体水稳性及其对前期含水率的响应

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土壤学报 2023年

作者：王杰任少聪魏玉杰黄伊静阳邦戈蔡崇法华中农业大学资源与环境学院

前期含水量是影响土壤团聚体稳定性的重要因素，而其对砖红壤结构稳定性的影响缺乏系统研究，本文以海南地区3种典型利用方式（林地、荒地、耕地）下玄武岩发育砖红壤团聚体为研究对象，测定其理化性质，干、湿筛团聚体组成及不同前期... 详细信息

前期含水量是影响土壤团聚体稳定性的重要因素，而其对砖红壤结构稳定性的影响缺乏系统研究，本文以海南地区3种典型利用方式（林地、荒地、耕地）下玄武岩发育砖红壤团聚体为研究对象，测定其理化性质，干、湿筛团聚体组成及不同前期含水率（3%、5%、10%、15%、20%）条件下3～5 mm粒径团聚体破碎后粒径分布状况，采用冗余分析探究了土壤性质及前期含水率对不同土地利用方式砖红壤团聚体水稳性的影响。结果表明：（1）不同土地利用方式下，土壤部分性质存在显著差异，如土壤pH、有机碳、阳离子交换量及部分交换性盐基离子等，其余性质差异较小。（2）土壤水稳性团聚体组成总体呈现“单峰”或“双峰”分布，峰值主要出现在2～1 mm和0.5～0.25 mm处，对于表层土壤而言，林地土壤团聚体稳定性最高，而耕地土壤团聚体稳定性较弱，表下层土壤稳定性显著（P90%,MWD>1.5,GMD>1.2），随着前期含水率的增加，团聚体破碎后大团聚体（>2 mm）含量有不同程度的变化，整体呈现水稳性大团聚体含量随前期含水率增加而增加。（4）土壤有机碳是影响砖红壤团聚体水稳性的最主要因素，其对团聚体水稳性差异的解释率达80.6%。

关键词：砖红壤土壤结构前期含水率团聚体水稳性

化肥配施不同有机物料对热带砖红壤氮素转化过程的影响

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土壤通报 2023年第6期54卷 1429-1438页

作者：冷有锋王晓彤付亚军张琪范长华陈淼李玮陈歆宁梓妤朱四喜贵州民族大学生态环境工程学院贵州贵阳550025 中国热带农业科学院环境与植物保护研究所/海南省热带生态循环农业重点实验室/农业农村部热区农业绿色低碳重点实验室海南海口571101 海南儋州热带农业生态系统国家野外科学观测研究站海南儋州5717374 海南大学生态与环境学院海南海口570228

【目的】探究化肥配施不同类型有机物料连续施用对热带砖红壤性质、氮素转化过程速率及相关土壤酶活性的影响,以期为提高砖红壤生产力及发展农田氮素管理高效模式提供理论依据。【方法】基于田间原位试验,采集了连续种植6年不同施肥管... 详细信息

【目的】探究化肥配施不同类型有机物料连续施用对热带砖红壤性质、氮素转化过程速率及相关土壤酶活性的影响,以期为提高砖红壤生产力及发展农田氮素管理高效模式提供理论依据。【方法】基于田间原位试验,采集了连续种植6年不同施肥管理的砖红壤土样,测定单施化肥(N)、化肥配施秸秆(N+straw)和化肥配施羊粪(N+manure)处理的土壤理化性质、氮素转化速率和相关酶活性。【结果】化肥配施有机物料较单施化肥处理增加了土壤有机碳、土壤全氮及p H值,增幅范围分别为7.43%~40.28%,28.57%~42.86%和1.60%~52.05%;降低了土壤C/N值,降幅范围为1.44%~15.35%,其中化肥配施羊粪影响较大。有机物料连续施用土壤氮素矿化速率、氨氧化潜力、净硝化速率和反硝化潜力分别增加了3.00倍,11.48倍,0.28倍和4.07倍。化肥配施有机物料显著增加了土壤脲酶、硝酸还原酶、亚硝酸还原酶和β-1,4-葡萄糖苷酶,但显著降低了土壤亚硝酸氧化酶和多酚氧化酶活性,其中化肥配施羊粪较化肥配施秸秆作用更强。氮素转化速率(除净硝化速率)与土壤有机碳、全氮和pH呈显著正相关,与脲酶、亚硝酸还原酶、硝酸还原酶活性均呈显著正相关,而与多酚氧化酶活性呈显著负相关。【结论】化肥配施有机物料能够改善砖红壤性状,加速土壤氮素周转,其中化肥配施羊粪较化肥配施秸秆效果更加明显,因此化肥配施羊粪是改善热带砖红壤性状和提升氮素可利用性的有效措施。

关键词：有机物料氮素转化速率土壤酶活性砖红壤

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