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铜-硫共存对稻田土壤CH_(4)和N_(2)O排放的影响及其机制

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中国环境科学 2024年第6期44卷 3030-3039页

作者：冯廉洁龚叶莎丁敏蒋静艳南京农业大学资源与环境科学学院江苏南京210095

为探究酸性稻田土壤中铜(Cu)和硫(S)共存对温室气体排放的影响,本研究模拟土壤淹水环境开展室内培养实验,以尿素为氮源分别设置CK、CuCl_(2)和CuSO_(4)(5,50,100mgCu/kg)、KCl和K_(2)SO_(4)(阴离子浓度分别与6种Cu处理一致)13种处理,考... 详细信息

为探究酸性稻田土壤中铜(Cu)和硫(S)共存对温室气体排放的影响,本研究模拟土壤淹水环境开展室内培养实验,以尿素为氮源分别设置CK、CuCl_(2)和CuSO_(4)(5,50,100mgCu/kg)、KCl和K_(2)SO_(4)(阴离子浓度分别与6种Cu处理一致)13种处理,考虑重金属在土壤中充分老化,共培养128d.结果表明:在长期淹水条件下,酸性土壤显著促进铜硫处理中有效Cu和易溶S释放(0.05).与CuCl_(2)处理相比,CH_(4)和N_(2)O排放在中、高浓度CuSO_(4)处理中显著降低(土壤温室气体排放具有重要意义.

关键词：稻田土壤温室气体排放 Cu SO_(4)^(2-) 浓度效应

稻田土壤溶解性有机质组成及其与Cd络合过程研究

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土壤学报 2024年

作者：梁以豪倪才英黎衍亮肖罗长简敏菲江西师范大学生命科学学院/江西省亚热带植物资源保护与利用重点实验室江西师范大学地理与环境学院/鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室

镉(Cd)是我国稻田土壤超标率最高的重金属污染物。土壤的溶解性有机质(DOM)影响Cd的生物有效性和迁移性。稻田是我国重要的粮食产地，同时稻田种养作为重要的生态农业模式，稻田环境改建和养殖等环节会改变DOM，但稻田以及稻田种养过程... 详细信息

镉(Cd)是我国稻田土壤超标率最高的重金属污染物。土壤的溶解性有机质(DOM)影响Cd的生物有效性和迁移性。稻田是我国重要的粮食产地，同时稻田种养作为重要的生态农业模式，稻田环境改建和养殖等环节会改变DOM，但稻田以及稻田种养过程中土壤DOM与Cd2+的络合过程尚未清晰。基于紫外可见-吸收光谱、三维荧光光谱和同步荧光光谱，结合平行因子分析和二维相关分析、修正型Stern-Volmer络合反应模型等方法，以稻虾种养(RS)和水稻单作(CK)两种模式作为试验对象，对稻田土壤DOM与Cd2+的络合过程进行研究。结果显示，RS与CK土壤DOM组分相似，包括一个色氨酸物质组分(C1)和三个类腐殖质组分(C2、C3、C4)，相比CK,RS的C2和C4比例低，C3比例较高，C1差异不显著；紫外吸光度CK较RS高，吸收峰位于200～230 nm；同步荧光和二维相关分析表明，两种稻田系统土壤DOM荧光强度随Cd2+增加而发生变化，但不同模式土壤DOM与Cd2+的络合顺序不同，RS土壤DOM与Cd2+发生络合作用的顺序依次为腐殖质(310 nm)、色氨酸、腐殖质(375 nm)，而CK为色氨酸、腐殖质(375 nm)、腐殖质(310 nm)；络合反应模型表明稻田土壤DOM中色氨酸组分C1和富里酸组分C4与Cd2+络合后发生了显著的荧光猝灭，且C1和C4的络合常数lg K值表现为RS>CK。上述结果表明，RS与CK的土壤DOM均以腐殖质为主，但二者组成比例不同，DOM中存在较多芳香结构，这影响了腐殖质DOM与Cd2+的络合稳定性，种养同时也增强了色氨酸和富里酸DOM与Cd2+的络合能力。本研究结果可为稻田土壤Cd的污染机理研究与污染防治提供科学参考。

关键词：稻田土壤稻虾种养溶解性有机质荧光猝灭镉

超顺磁性纳米功能材料Fe_(3)O_(4)@Ca(H_(2)PO_(4))_(2)对Cd污染稻田土壤修复作用的研究

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环境科学学报 2024年第1期44卷 414-423页

作者：江湘婷张立志万灿孙圆鹏黎洁王强西南大学资源环境学院重庆400716 重庆市农业资源与环境研究重点实验室重庆400716 四川省绵阳市涪城区住房和城乡建设局绵阳621000

农田土壤镉(Cd)污染与危害不容忽视,亟需探索经济、高效的Cd污染土壤修复技术.采用共沉淀法制备超顺磁性纳米磷酸盐功能化材料(Magnetic nano-Fe_(3)O_(4)@Ca(H_(2)PO_(4))_(2),MFC),并用于重庆市某Cd污染稻田土壤磁选修复,在修复后的... 详细信息

农田土壤镉(Cd)污染与危害不容忽视,亟需探索经济、高效的Cd污染土壤修复技术.采用共沉淀法制备超顺磁性纳米磷酸盐功能化材料(Magnetic nano-Fe_(3)O_(4)@Ca(H_(2)PO_(4))_(2),MFC),并用于重庆市某Cd污染稻田土壤磁选修复,在修复后的稻田栽培本地低Cd富集水稻“神9优28”和常规水稻“宜香优2115”,研究了施加MFC对土壤理化性质、土壤总Cd和有效态Cd含量、水稻根茎叶和籽粒Cd含量的影响.结果表明,MFC磁选修复Cd污染稻田土壤,显著提高了土壤全磷、有机质和阳离子交换量(CEC)含量;显著降低了土壤中的总Cd和有效态Cd含量,以施加1.0%功能化材料的降Cd效果最好,土壤中总Cd去除率为24.03%,有效Cd含量下降12.30%;两种水稻根、茎、叶和成熟期籽粒中Cd含量均显著降低,且低Cd富集品种糙米中的Cd含量显著低于常规品种.

关键词：磁性纳米材料磷酸盐稻田土壤 Cd 大田修复

干湿变化调控稻田土壤活性细菌群落与潜在功能

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土壤学报 2024年第5期61卷 1421-1431页

作者：丁晨晓刘耀威刘亥扬叶鑫喆陈雅雯叶静邸洪杰徐建明李勇浙江省农业资源与环境重点实验室浙江大学环境与资源学院杭州310058 河南农业大学环境与资源学院郑州450002

大量研究发现干湿变化显著影响土壤微生物群落和温室气体排放。然而,土壤干湿变化下活性微生物和温室气体排放的瞬时动态变化仍不清楚。因此,本实验首先观察稻田土壤在干旱、湿润和干湿变化三种情况下细菌群落和温室气体排放的动态变化... 详细信息

大量研究发现干湿变化显著影响土壤微生物群落和温室气体排放。然而,土壤干湿变化下活性微生物和温室气体排放的瞬时动态变化仍不清楚。因此,本实验首先观察稻田土壤在干旱、湿润和干湿变化三种情况下细菌群落和温室气体排放的动态变化,然后运用基于18O的稳定性同位素核酸探针技术(DNA-SIP)和高通量测序探讨干湿变化下土壤活性细菌群落的多样性、构建与潜在功能。相比于干旱和湿润处理,干湿变化显著促进二氧化碳的排放和含有更高相对丰度的放线菌门和浮霉菌门。干湿变化下变形菌门、放线菌门和浮霉菌门的相对丰度均随着培养时间呈现显著增长。而DNA-SIP试验结果表明干湿变化处理活性细菌的alpha多样性随着培养时间显著降低,变形菌门和放线菌门细菌是最主要的活性细菌,其中变形菌门中黏球菌目的相对丰度随培养时间呈显著增加。活性细菌的群落构建由确定性所主导,且随着培养进行,确定性的主导作用进一步加强。活性细菌的功能预测进一步发现碳水化合物代谢潜能随培养时间显著降低。综上,干湿变化处理显著改变土壤细菌群落,并促进稻田土壤二氧化碳排放,干湿变化处理的活性细菌由变形菌门和放线菌门细菌主导,活性细菌的群落构建由确定性过程主导。

关键词：干湿变化稻田土壤活性细菌多样性群落构建功能预测

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南方典型母质发育稻田土壤氨氧化细菌和古菌群落结构特征

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土壤 2024年第3期56卷 548-556页

作者：俎诗佩彭德元王振华刘毅秦红灵张俊忠云南省森林灾害预警与控制重点实验室西南林业大学林学院昆明650224 湖南省烟草公司张家界市公司湖南张家界427099 中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室长沙410125

依托中国科学院桃源农业生态试验站水稻土易地置土长期定位试验,以广东英利(YL,发育于玄武岩风化物)、江西鹰潭(YT,发育于第四纪红黏土)和湖南桃源古市(TYG,发育于河流冲积物)3种母质发育稻田土壤为供试土壤,采用常规土壤农化分析方法测... 详细信息

依托中国科学院桃源农业生态试验站水稻土易地置土长期定位试验,以广东英利(YL,发育于玄武岩风化物)、江西鹰潭(YT,发育于第四纪红黏土)和湖南桃源古市(TYG,发育于河流冲积物)3种母质发育稻田土壤为供试土壤,采用常规土壤农化分析方法测得3种土壤的理化性质、硝化速率,并结合实时荧光定量PCR技术和Illumina MiSeq测序技术,分析了土壤氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)种群丰度及群落结构的异同。结果表明:土壤硝化速率除分蘖期外,均表现为:YT>YL>TYG。YL与YT土壤中AOA数量占主导地位,AOA/AOB比值分别在0.72~3.05、0.98~1.52;TYG土壤中AOB数量占主导地位,AOA/AOB比值在0.21~0.75。群落组成方面,不同母质土壤间AOA、AOB群落结构差异显著,3种土壤AOA优势菌属各不相同,AOB优势菌属均为Nitrosospira。冗余分析表明,pH和可溶性有机碳是造成AOA、AOB群落结构差异的核心因子。综上,在环境背景均统一的前提下,不同母质发育稻田土壤理化性质之间依旧存在差异,这种差异影响着氨氧化微生物AOA、AOB的丰度以及群落结构。

关键词：土壤母质稻田土壤氨氧化细菌氨氧化古菌

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一年施与两年连施生物炭对稻田土壤磷素稳定性及有效性的影响

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生态与农村环境学报 2024年

作者：高博涵马长林王艳玲南京信息工程大学应用气象学院

本文以酸性水稻土为研究对象，通过水稻盆栽试验，分析了在不施加生物炭(CK)、只施加一年生物炭(B1)和连续两年施加生物炭(B2)处理下，不同生育期稻田土壤全磷(TP)，活性磷(PSOL、PM3)，中稳态磷(PiOH、PoOH、PHCl)，高稳态磷(PCL、POCL... 详细信息

本文以酸性水稻土为研究对象，通过水稻盆栽试验，分析了在不施加生物炭(CK)、只施加一年生物炭(B1)和连续两年施加生物炭(B2)处理下，不同生育期稻田土壤全磷(TP)，活性磷(PSOL、PM3)，中稳态磷(PiOH、PoOH、PHCl)，高稳态磷(PCL、POCL)含量及占比的动态变化差异，讨论了稻田土壤遗存磷指数(PLGC)、磷饱和度(DPS)、磷吸附容量(PSOR)对生物炭添加施用的响应特征。结果表明，与CK相比，B1处理的土壤活性磷在分蘖期显著降低、成熟期显著增加，中稳态磷在分蘖期显著增加，高稳态磷含量各时期均无显著变化(P 土壤活性磷在抽穗期和成熟期均显著增加，中稳态磷在分蘖期和成熟期显著增加，高稳态磷含量无显著变化，但占比在抽穗期与成熟期分别显著降低了18.8%和27.8%。B1和B2处理PLGC和DPS均显著增加，且B1处理土壤PSOR在抽穗期显著增加。因此，生物炭添加显著增加了稻田土壤活性磷和中稳态磷的含量与占比，降低了植物利用率较低的高稳态磷的占比，说明生物炭施加增加了稻田土壤遗存磷和生物有效磷含量。研究结果明确了稻秆生物炭施用后稻田土壤磷的稳定性及有效性的变化特征，为稻田土壤磷素管理提供合理化建议。

关键词：生物炭稻田土壤磷组分磷流失风险

岩溶区与非岩溶区稻田土壤磷含量与碱性磷酸酶活性比较

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农业资源与环境学报 2024年

作者：朱虹颖靳振江张晓文秦广法陈伟坚熊建华桂林理工大学环境科学与工程学院桂林理工大学岩溶地区水污染控制与用水安全保障协同创新中心桂林理工大学广西环境污染控制理论与技术重点实验室广西生态环保现代产业学院

为探究稻田土壤磷含量与土壤磷酸酶之间的关系，本研究以桂林毛村岩溶区试验场中岩溶区和非岩溶区的稻田耕层土壤为研究对象，对土壤总磷、速效磷、无机磷组分和碱性磷酸酶活性进行研究。结果显示：岩溶区总磷含量缺乏，速效磷含量丰富... 详细信息

为探究稻田土壤磷含量与土壤磷酸酶之间的关系，本研究以桂林毛村岩溶区试验场中岩溶区和非岩溶区的稻田耕层土壤为研究对象，对土壤总磷、速效磷、无机磷组分和碱性磷酸酶活性进行研究。结果显示：岩溶区总磷含量缺乏，速效磷含量丰富，无机磷组分主要为Fe-P、Ca8-P和Ca10-P，碱性磷酸酶活性为0.76～1.27 mg·kg-1；非岩溶区总磷含量极缺，速效磷含量中上，无机磷组分主要为Fe-P、Ca10-P和Al-P，碱性磷酸酶活性为0.06～0.35 mg·kg-1。统计结果显示，岩溶区土壤总磷和速效磷的含量与碱性磷酸酶活性显著高于非岩溶区；岩溶区和非岩溶区的碱性磷酸酶活性均与速效磷呈显著负相关；在岩溶区，Fe-P含量与碱性磷酸酶活性呈显著正相关；而在非岩溶区，TP、Ca8-P和Al-P均与碱性磷酸酶活性呈显著负相关。研究表明，AP、无机磷组分可能是引起岩溶区和非岩溶区土壤碱性磷酸酶及活性差异的重要因素。

关键词：岩溶区非岩溶区碱性磷酸酶磷组分稻田土壤

水稻秸秆生物炭对南方稻田土壤的固碳减排效应

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土壤通报 2024年第3期55卷 686-694页

作者：陈立天刘玉学何莉莉吕豪豪汪玉瑛杨生茂浙江农林大学环境与资源学院、碳中和学院浙江杭州311300 浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所浙江杭州310021 浙江省生物炭工程技术研究中心浙江杭州310021 省部共建农产品质量安全危害因子与风险防控国家重点实验室浙江杭州310021

【目的】研究不同生物炭添加量对稻田土壤固碳和温室气体减排的影响,以期为稻田生态系统固碳减排提供理论依据和技术支撑。【方法】以南方稻田土壤为研究对象,在常规施肥条件下设置4个水稻秸秆生物炭添加量,分别为0、7.5、15.0和22.5 t ... 详细信息

【目的】研究不同生物炭添加量对稻田土壤固碳和温室气体减排的影响,以期为稻田生态系统固碳减排提供理论依据和技术支撑。【方法】以南方稻田土壤为研究对象,在常规施肥条件下设置4个水稻秸秆生物炭添加量,分别为0、7.5、15.0和22.5 t hm^(-2),以不施肥且不添加生物炭为空白对照,对土壤理化性质、土壤固碳量、温室气体排放以及水稻产量进行测定,评估其净增温潜势和温室气体排放强度。【结果】与常规施肥但不添加生物炭处理相比,添加22.5 t hm^(-2)水稻秸秆生物炭显著降低稻田土壤容重达5.1%,显著提高土壤pH、全氮、有效磷和速效钾分别达8.1%、38.8%、55.2%和64.2%。水稻收获后土壤固碳量随生物炭添加量的提高呈增加趋势,单位质量(kg)生物炭的土壤固碳量并非随生物炭添加量提高而持续增加,添加量为15.0 t hm^(-2)时达到最高值0.361 kg。与不添加生物炭处理相比,添加22.5 t hm^(-2)水稻秸秆生物炭显著增加水稻产量,增幅达14.5%;显著降低N2O和CH4累积排放量分别达19.9%和51.6%,显著降低稻田综合增温潜势、净增温潜势和温室气体排放强度分别达49.9%、291.7%和55.3%。【结论】综合作物增产、土壤固碳和温室气体减排效应,添加22.5 t hm^(-2)水稻秸秆生物炭可以作为稻田固碳减排的最优策略。

关键词：生物炭温室气体固碳稻田土壤环境效应

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泥鳅扰动对稻田土壤孔隙水中砷的影响

农业环境科学学报 2024年第9期 1993-2001页

作者：把德功周一敏吴家萌付一强李冰玉雷鸣湖南农业大学环境与生态学院

为探究不同养殖密度（低密度、中密度、高密度）泥鳅扰动对土壤孔隙水中砷（As）含量的影响，采集湖南浏阳稻田表层土，以泥鳅为扰动生物，对泥鳅扰动土壤孔隙水中As含量变化进行研究，为进一步开展土壤-水环境中As循环研究提供基础数... 详细信息

为探究不同养殖密度（低密度、中密度、高密度）泥鳅扰动对土壤孔隙水中砷（As）含量的影响，采集湖南浏阳稻田表层土，以泥鳅为扰动生物，对泥鳅扰动土壤孔隙水中As含量变化进行研究，为进一步开展土壤-水环境中As循环研究提供基础数据。结果表明：泥鳅扰动后，土壤pH随时间先升高后降低，扩散层变宽，并逐渐向深层土壤扩散，泥鳅组土壤pH表现为：中密度组>低密度组>高密度组，低密度组和中密度组土壤溶解氧（DO）显著高于对照组和高密度组（P土壤DO略高于低密度组，推测中密度组的扰动能力较其他密度组强；土壤-水界面pH和DO梯度变化明显，低密度组和中密度组土壤-水界面DO变化梯度较高密度组大，分层现象明显，各处理土壤体系DO表现为：土壤上覆水>土壤-水界面>土壤；泥鳅扰动促进了As由土壤向土壤上覆水迁移释放，显著增加了土壤上覆水As含量，其中低密度组促进效果较中密度组和高密度组显著；各处理土壤孔隙水As含量随时间逐渐减小（淹水期除外），从土壤深处向土壤-水界面迁移，总体呈现为土壤表层小于深层，泥鳅扰动能显著减少土壤孔隙水As含量，尤其对低密度组和中密度组土壤孔隙水As含量减少具有一定促进作用，同时也促进了土壤中As向土壤-水界面迁移释放；第7天时，泥鳅组土壤孔隙水As含量变化最显著，贯穿于整个土壤深度，低密度组As含量显著小于中密度组和高密度组，说明低密度组促进效果较中密度组和高密度组显著，这与土壤上覆水结果一致。研究表明，泥鳅扰动显著减少了土壤孔隙水As含量，其中低密度组和中密度组对不同深度土壤孔隙水As含量减少具有一定的促进作用，同时也促进了土壤中As向土壤-水界面迁移释放。

关键词：泥鳅平面光极稻田土壤 pH传感膜 DO传感膜 As

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