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秸秆和肥料管理措施对太湖流域水稻种植氮流失的影响

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环境科学 2024年第7期45卷 4023-4031页

作者：俞映倞钱聪杨梖杨林章何世颖薛利红江苏省农业科学院农业资源与环境研究所农业部长江下游平原农业环境重点实验室南京210014

稻田系统的氮流失是农业面源污染的重要组成部分.当前,氮肥投入量已得到有效控制,针对不同秸秆和肥料管理措施的多途径(径流、侧渗、下渗)氮流失特征研究还较为缺乏.对此,选取太湖流域种植时长超过20 a且持续秸秆还田超过5 a的稻田,研... 详细信息

稻田系统的氮流失是农业面源污染的重要组成部分.当前,氮肥投入量已得到有效控制,针对不同秸秆和肥料管理措施的多途径(径流、侧渗、下渗)氮流失特征研究还较为缺乏.对此,选取太湖流域种植时长超过20 a且持续秸秆还田超过5 a的稻田,研究秸秆和肥料管理措施对水稻全生育期不同途径氮流失的影响,并基于作物产量、氮利用效率及氮流失强度,对秸秆和肥料管理措施的生产适宜性和环境友好性进行研判.结果表明,秸秆离田会提升水稻植株对施氮的敏感度.稻季氮总流失量为9~17 kg·hm^(-2),占氮肥施用量的5%~7%.对秸秆管理而言,秸秆离田的泡田排水具有更高氮流失风险;秸秆还田可降低15%以上的下渗途径氮流失量,但是对侧渗途径的氮流失作用并不明确.对肥料管理而言,有机肥的适宜替代可较同施氮梯度下的化肥施用减少16%的种植期径流氮流失、26%的下渗氮流失,以及37%的侧渗氮流失.综合产量数据,实施秸秆还田和肥料类型优化能够有效降低生产单位重量稻米的氮流失量,切实实现对农业生产和环境友好的双向兼顾.

关键词：氮流失水稻秸秆肥料径流下渗侧渗

长期施用有机肥对土壤微塑料赋存及迁移特征的影响

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环境科学 2024年第4期45卷 2304-2312页

作者：王长远马啸驰郭德杰刘新红马艳罗佳江苏省农业科学院农业资源与环境研究所南京210014 国家农业环境六合观测实验站南京210014 江苏大学环境与安全工程学院镇江212013

为探明设施土壤中微塑料的赋存特征与施肥模式、种植年限及土壤深度之间的响应关系,通过现场采样、显微镜观察、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)等方法,对长期施用有机肥土壤中微塑料丰度、形状、粒径、颜色、种类和表... 详细信息

为探明设施土壤中微塑料的赋存特征与施肥模式、种植年限及土壤深度之间的响应关系,通过现场采样、显微镜观察、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)等方法,对长期施用有机肥土壤中微塑料丰度、形状、粒径、颜色、种类和表面形貌特征及有机肥中微塑料的丰度、粒径和种类进行分析.结果表明,设施土壤中不同种植年限下(2016~2021年)表层土壤中微塑料的平均丰度随着种植年限的升高而升高,化肥(CF)、有机肥(OF)和生物炭+有机肥(BOF)处理中微塑料丰度不同,其中每年OF处理微塑料的丰度最高,2021年长期施用OF的表层土壤微塑料丰度最高,为543.33 n·kg^(-1).3种施肥处理土壤中微塑料平均年增长速率分别为11.16%、12.61%和9.17%.微塑料丰度在不同深度土层中表现为随土层深度的增加而显著降低,且BOF处理中微塑料向深层土壤迁移效率最高.微塑料形状主要为纤维状、碎片状、颗粒状和薄膜状,在0~40 cm深度土壤中,纤维状微塑料在3种施肥类型土壤中均占主导地位.在40~60 cm土壤中CF处理无纤维状和薄膜状微塑料,颗粒状微塑料占比最高(57.14%);OF处理无薄膜状微塑料,颗粒状微塑料和纤维状微塑料占比最高(36.00%);BOF处理中占比最高的为颗粒状微塑料(41.18%),占比最少的为薄膜状微塑料(5.88%). 3种施肥处理土壤中小尺寸(研究对于明晰不同长期施肥模式下设施土壤中微塑料的分布特征和迁移具有重要意义.

关键词：微塑料有机肥土壤深度设施农田迁移

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四川盆地不同农作监测点氮磷湿沉降特征

环境科学学报 2024年第3期44卷 399-408页

作者：王宏姚莉张奇林超文刘海涛陈红琳翟丽梅四川省农业科学院农业资源与环境研究所成都610066 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081

大气氮、磷湿沉降会对水环境造成严重污染,但是到目前为止四川盆地湿沉降同时监测氮、磷的研究还比较少.因此,为了探明四川盆地氮、磷湿沉降的时间和空间分布特征,本研究根据种植模式和地形设置了5个采样点:平原区的眉山和广汉,丘陵区... 详细信息

大气氮、磷湿沉降会对水环境造成严重污染,但是到目前为止四川盆地湿沉降同时监测氮、磷的研究还比较少.因此,为了探明四川盆地氮、磷湿沉降的时间和空间分布特征,本研究根据种植模式和地形设置了5个采样点:平原区的眉山和广汉,丘陵区的资阳、仓山和犍为,于2019年1月—2020年12月采集降雨样品,估算氮、磷湿沉降浓度以及沉降量.结果表明,在空间上,2019年和2020年总氮湿沉降年平均浓度最大的监测点分别为犍为和眉山,分别为6.19 mg·L^(-1)和5.18 mg·L^(-1);总磷年平均浓度最大的为广汉监测点,为0.31 mg·L^(-1).在时间上,5个监测点湿沉降中的总氮、硝态氮、铵态氮和总磷在1—4月沉降时浓度比较大,沉降浓度与降雨量呈反比.2019年和2020年湿沉降中总氮年输入最多的监测点分别为仓山和犍为,分别为28.39 kg·hm^(-2)和30.72 kg·hm^(-2),而且输入形式主要为硝态氮;2019年和2020年总磷湿沉降年沉降量最大的监测点都为广汉,沉降量分别为1.56 kg·hm^(-2)和1.33 kg·hm^(-2),沉降形式都为可溶性总磷.此外,湿沉降中总氮输入主要发生在5—9月,占全年总氮沉降量的比例为67.80%~96.24%;总磷沉降量主要发生在6—8月,占全年的比例为44.45%~79.07%.总体而言,5个监测点氮、磷沉降浓度都超过了水体富营养化阈值,特别是眉山、仓山和犍为监测点存在较大的水体富营养化趋势,因此氮、磷湿沉降对四川盆地水环境的影响应格外引起关注.

关键词：四川盆地湿沉降氮磷沉降通量

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低磷有机肥对土壤磷淋失及空心菜产量的影响

土壤通报 2024年第4期55卷 992-999页

作者：刘新红黑若楠姚怡罗佳马艳江苏省农业科学院农业资源与环境研究所国家农业环境六合观测实验站江苏省南京210014

【目的】有机肥减磷对于调控菜地土壤磷素的淋溶风险具有重要意义,然而其阻控磷淋失和稳定蔬菜产量的潜力还不清楚。【方法】以不施肥和菜地常用高磷含量有机肥(TP 2.03%,HP)为对照,设置总磷含量为1.75%(MHP)、1.32%(MP)和1.06%(LP)3种... 详细信息

【目的】有机肥减磷对于调控菜地土壤磷素的淋溶风险具有重要意义,然而其阻控磷淋失和稳定蔬菜产量的潜力还不清楚。【方法】以不施肥和菜地常用高磷含量有机肥(TP 2.03%,HP)为对照,设置总磷含量为1.75%(MHP)、1.32%(MP)和1.06%(LP)3种低磷有机肥处理,进行空心菜设施栽培试验,考察不同处理对于土壤磷素淋溶、土壤磷含量及蔬菜产量的影响。【结果】空心菜生育前期(第一、二茬)是磷素淋失的关键时期,相比HP处理,低磷有机肥(MHP、MP、LP)处理土壤磷淋失强度第一茬分别降低4%、21%和31%(P<0.05),第二茬分别显著降低24%、34%和45%;土壤总磷含量第一茬分别下降6.8%、21.2%和19.2%(P<0.05),土壤有效磷含量分别下降0%、21.6%和20.0%(P<0.05);空心菜产量不显著降低,第一茬MP和LP处理植株磷含量显著降低。表观分析表明,低磷有机肥处理显著降低了有机肥磷在土壤中的遗存。以土壤总磷和淋溶水总磷浓度进行分段回归分析显示,本实验背景土壤磷淋失阈值为土壤总磷1.19 g kg−1。【结论】低磷有机肥可以有效降低土壤磷淋失强度,显著降低土壤磷遗存,不显著降低蔬菜产量。以实验区土壤为参照,建议在土壤磷高于1.19 g kg−1的土壤中使用磷含量小于1.75%的有机肥,在低于此值的土壤中使用磷含量大于等于1.75%的有机肥。

关键词：有机肥减磷淋溶空心菜产量

水稻根内生菌Bacillus ***35耐受及累积吸附Cd的机制

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科学通报 2024年第7期69卷 950-964页

作者：王博黄琴石美侠史高玲卢信陈未高岩江苏大学环境与安全工程学院镇江212013 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所南京210014 农业农村部长江下游平原农业环境重点实验室南京210014 南京农业大学资源与环境科学学院南京210095

水稻对镉(Cd)的高富集能力会引发人体健康风险.利用内生菌降低水稻根系Cd移动性的研究已被广泛关注,但具有高Cd耐受性的水稻内生菌资源尚待发掘,其对不同浓度Cd的耐受和累积吸附机制也有待深入研究.本研究基于前期筛选出的高Cd耐受性水... 详细信息

水稻对镉(Cd)的高富集能力会引发人体健康风险.利用内生菌降低水稻根系Cd移动性的研究已被广泛关注,但具有高Cd耐受性的水稻内生菌资源尚待发掘,其对不同浓度Cd的耐受和累积吸附机制也有待深入研究.本研究基于前期筛选出的高Cd耐受性水稻根内生菌Bacillus ***35,通过液体培养实验研究其对Cd的耐受和累积吸附机制.结果表明,菌株RE35对Cd的最大耐受浓度可达600 mg/L,最大吸附容量为28.49 mg/g,对1和5 mg/L Cd^(2+)的去除率可达88.4%和80.4%.当Cd浓度低于20 mg/L时,菌株RE35对Cd^(2+)的去除以胞内累积为主,随着Cd浓度升高,菌株三磷酸腺苷酶活性显著增强,透射电子显微镜和X射线能谱结果显示Cd均匀地分布于菌株细胞内.当Cd浓度高于20 mg/L时,胞外吸附对Cd^(2+)的去除具有重要作用,其分泌的胞外聚合物中蛋白质组分增加.X射线光电子能谱和傅里叶变换红外吸收光谱结果显示,菌株胞外蛋白质的氨基和酰胺等基团与Cd的吸附密切相关.本研究阐明了高Cd耐受性内生菌RE35对不同浓度Cd的累积吸附机制,为内生菌菌剂开发提供了宝贵的菌种资源信息.

关键词：水稻内生菌镉耐受性胞内累积胞外吸附芽孢杆菌

休耕对抚仙湖周边农田土壤剖面和浅层地下水中氮累积的影响

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环境科学 2024年第6期45卷 3225-3233页

作者：叶远行陈安强李林闵金恒王炽闫辉张丹云南农业大学资源与环境学院昆明650201 云南省农业科学院农业环境资源研究所昆明650201

减少外源氮投入能有效降低农田土壤氮累积和地下水氮污染,休耕是减少外源氮投入的重要措施之一.为探讨农田休耕对土壤剖面和浅层地下水中氮累积的影响,以抚仙湖周边农田土壤剖面和浅层地下水为研究对象,分析了休耕前(2017年12月)和休耕... 详细信息

减少外源氮投入能有效降低农田土壤氮累积和地下水氮污染,休耕是减少外源氮投入的重要措施之一.为探讨农田休耕对土壤剖面和浅层地下水中氮累积的影响,以抚仙湖周边农田土壤剖面和浅层地下水为研究对象,分析了休耕前(2017年12月)和休耕后(2020年8月和2021年4月)农田0~100 cm土壤剖面氮累积和浅层地下水中氮浓度的变化及其两者的关系.结果表明:休耕显著降低了土壤剖面氮含量和储量,休耕后0~30、30~60和60~100 cm土壤剖面TN、ON、DTN、NO_(3)^(-)-N和NH_(4)^(+)-N含量分别降低18.4%~36.5%、16.1%~26.8%、54.0%~130.2%、59.5%~90.8%和60.1%~110.6%.休耕前0~100 cm土壤TN、ON、DTN、NO_(3)^(-)-N和NH_(4)^(+)-N储量分别为(17.20±0.97)t·hm^(-2)、(15.50±1.23)t·hm^(-2)、(0.68±0.06)t·hm^(-2)、(266.8±31.17)kg·hm^(-2)和(18.7±3.04)kg·hm^(-2),休耕后各形态氮储量分别下降了25.5%、23.3%、44.7%、80.1%和59.9%.休耕也改变了浅层地下水中氮浓度和形态构成,休耕后地下水中TN、ON、NO_(3)^(-)-N和NH_(4)^(+)-N浓度分别下降了88.4%、82.7%、92.1%、65.8%,ON/TN和NH_(4)^(+)-N/TN从休耕前的26%和6%升高至休耕后的39%和17%,而NO_(3)^(-)-N/TN从休耕前的61%降至休耕后的41%.地下水氮浓度和形态变化与休耕前后土壤中DTN、NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N和地下水中p H、ORP、DO等因素密切相关.可见,休耕有效降低了农田土壤剖面氮累积,缓解了浅层地下水氮污染,有利于防止高原湖泊的水质恶化.

关键词：休耕氮储量浅层地下水土壤剖面抚仙湖

不同氮肥施用量下白符跳(Folsomia candida)对土壤微团聚体的影响?

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土壤学报 2024年

作者：由乐林张婷婷代文才肖乃川赵欢张雅蓉谢军高明西南大学资源环境学院贵州省农业科学院农业资源与环境研究所

阐明不同氮肥施用量下白符跳生长繁殖对土壤微团聚体的影响，可为改善土壤结构提供科学依据。采集田间试验不同氮肥施用量(N0:0 kg·hm-2、N90:90 kg·hm-2（以N计，下同）、N180:180 kg·hm-2、N270:270 kg·hm-2、N360:360 kg·hm-2)... 详细信息

阐明不同氮肥施用量下白符跳生长繁殖对土壤微团聚体的影响，可为改善土壤结构提供科学依据。采集田间试验不同氮肥施用量(N0:0 kg·hm-2、N90:90 kg·hm-2（以N计，下同）、N180:180 kg·hm-2、N270:270 kg·hm-2、N360:360 kg·hm-2)的土壤进行培养试验，研究不同施氮处理土壤在不同培养周期（28 d、42 d、56 d）下白符跳的繁殖数、总体重差异及其对土壤微团聚体的影响。结果表明，不同氮肥施用量对土壤pH产生显著影响，N360处理较N0处理p H下降了0.9个单位（P<0.05）。随着培养周期的延长，白符跳的繁殖率随氮肥施用量增加受到显著的抑制作用，在56 d培养周期后，N0处理的繁殖数为其他处理的1.10倍～1.53倍（P<0.05）。白符跳总体重与繁殖数基本呈现相同的趋势，三个培养周期均在N360处理出现最低值。不同氮施用量处理下白符跳均能显著提升0.05～0.01 mm微团聚体的数量，相较于对照处理的土样提升11.3%～48.4%；同时显著降低2～0.25 mm小团聚体的数量，相较于未培养土壤降低了27.9%～60.9%（P<0.05）。各氮肥处理下土壤的平均重量直径和几何平均直径均显著低于未经过白符跳培养的土样（P<0.05）。可见，白符跳的生长繁殖受氮肥施用的抑制，高密度的白符跳可提升土壤微团聚体含量但破坏小团聚体，从而导致土壤的稳定性下降。

关键词：氮肥用量白符跳繁殖土壤微团聚体密集效应

不同年限紫云英配施减量化肥对土壤磷吸附解吸特征的影响

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草业学报 2024年第7期33卷 41-52页

作者：张成兰刘春增吕玉虎李本银张琳丁丽杜光辉张香凝郑春风张济世李敏曹卫东河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所河南郑州450002 信阳市农业科学院河南信阳464000 安徽省农业科学院土壤肥料研究所安徽合肥230031 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081

为明确不同年限紫云英配施减量化肥对土壤磷吸附解吸特征的动态影响。本研究依托于河南省信阳市长期定位试验,设不施肥(CK)、单施化肥(CF)、22500 kg·hm^(-2)紫云英+80%化肥(G+80%CF)、22500 kg·hm^(-2)紫云英+60%化肥(G+60%CF)、2250... 详细信息

为明确不同年限紫云英配施减量化肥对土壤磷吸附解吸特征的动态影响。本研究依托于河南省信阳市长期定位试验,设不施肥(CK)、单施化肥(CF)、22500 kg·hm^(-2)紫云英+80%化肥(G+80%CF)、22500 kg·hm^(-2)紫云英+60%化肥(G+60%CF)、22500 kg·hm^(-2)紫云英+40%化肥(G+40%CF)共5个处理,分析2011、2016、2020年土壤磷吸附解吸特征变化趋势及其与土壤理化性质之间的关系。结果表明:Langmuir等温吸附方程能较好地拟合土壤磷的吸附特征(R2为0.9804~0.9949,P研究为豫南稻区合理施肥提供了理论依据。

关键词：土壤磷吸附解吸特征参数冗余分析

农田土壤好氧氨氧化和甲烷氧化交互作用机制的研究进展

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西北农业学报 2024年第2期33卷 201-207页

作者：潘红李江叶冯浩杰娄燕宏杨全刚王会诸葛玉平土肥高效利用国家工程研究中心山东农业大学资源与环境学院山东泰安271018 农业资源与环境研究所江苏省农业科学院南京210014

从农田土壤生态系统中硝化和甲烷氧化的研究意义、氨氧化和甲烷氧化的功能微生物演替规律,以及二者交互作用机制三个方面综述了现阶段取得的主要研究成果,并进一步阐述了土壤碳氮元素生物地球化学循环机制研究的科学问题和面临的挑战。... 详细信息

从农田土壤生态系统中硝化和甲烷氧化的研究意义、氨氧化和甲烷氧化的功能微生物演替规律,以及二者交互作用机制三个方面综述了现阶段取得的主要研究成果,并进一步阐述了土壤碳氮元素生物地球化学循环机制研究的科学问题和面临的挑战。未来研究应充分利用学科交叉,结合宏观结果和土壤微观动态过程,揭示土壤中不可培养微生物代谢能力及其在土壤生物地球化学循环中的重要作用,逐步实现对土壤生态过程的预测和调控。

关键词：氨氧化甲烷氧化交互作用氨氧化细菌(AOB) 氨氧化古菌(AOA) 甲烷氧化菌(MOB)