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紫色土坡耕地耕层持水抗旱性能及生产力对侵蚀程度的响应

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中国农业科学 2024年第7期57卷 1350-1362页

作者：倪书辉史东梅盘礼东叶青伍俊豪西南大学资源环境学院

【目的】分析侵蚀条件下紫色土坡耕地耕层持水性能与产量响应特征，为调控坡耕地季节性干旱及水分利用效率、提升侵蚀条件下坡耕地玉米产量提供理论依据。【方法】采用铲土侵蚀模拟法，以未侵蚀地块为对照组（S-0），对比分析5 cm(S-5)... 详细信息

【目的】分析侵蚀条件下紫色土坡耕地耕层持水性能与产量响应特征，为调控坡耕地季节性干旱及水分利用效率、提升侵蚀条件下坡耕地玉米产量提供理论依据。【方法】采用铲土侵蚀模拟法，以未侵蚀地块为对照组（S-0），对比分析5 cm(S-5)、10 cm(S-10)、15 cm(S-15)、20 cm(S-20)侵蚀程度和3种管理措施下（不施肥（CK）、施化肥（F）、生物炭+化肥（BF）），坡耕地耕层持水抗旱性能和玉米产量的年际变化特征及对侵蚀程度的响应。【结果】（1）坡耕地心土层土壤持水性能更强。在相同水平土壤水吸力下，耕作层土壤容积含水量降低幅度（13.9%—18.2%）较心土层更大（9.8%）；随年际变化，土壤容积含水量在S-5时增幅最大为耕作层（14.2%），而心土层表现为在S-15最大（33.2%）。（2）坡耕地土壤总库容、兴利库容、最大有效库容及有效水分含量，随侵蚀加剧呈开口朝下的抛物线变化规律。随年际变化，各侵蚀程度下土壤最大有效库容最大增幅（44.7%）处于较强烈侵蚀程度（S-15），而有效水分含量、最大储水量及单次接纳最大降雨量在微弱侵蚀程度下（S-0至S-10）提升幅度最大。（3）坡耕地玉米产量随侵蚀加剧总体呈降低趋势，且与土壤最大有效库容、田间持水量有正相关关系；随年际变化，各侵蚀程度下坡耕地减产效果降低，且产量变化随侵蚀加剧呈一定滞后性，即侵蚀发生年产量无明显减产。（4）侵蚀条件下坡耕地土壤最大有效库容主要受土壤质地中黏粒含量、毛管孔隙度和有机质含量显著影响（P<0.01）；而田间持水量与土层深度、有机质、粉粒及孔隙度呈极显著关系（P<0.01）。【结论】土壤持水抗旱性能的强弱主要受土壤结构优劣的影响。对坡耕地侵蚀耕层辅以深翻耕作和生物炭+化肥管理措施改善土壤结构，可有效调控坡耕地侵蚀性耕层持水抗旱性能，提升侵蚀条件下坡耕地作物产量。

关键词：紫色土坡耕地持水性能抗旱性能土壤侵蚀土壤库容玉米

长期玉米秸秆还田对褐土真菌群落和玉米产量的影响

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环境科学 2024年

作者：殷浩凯赵宇航解文艳刘志平周怀平杨振兴山西农业大学资源环境学院

基于1992～2022年连续31a的秸秆还田长期定位试验，包括4种不同玉米秸秆还田方式：秸秆不还田(CK)、秸秆过腹还田(CM)、秸秆粉碎直接还田(SC)和秸秆覆盖还田(SM)，利用高通量测序技术、FUNGuild功能预测和生态网络方法，综合分析了土壤... 详细信息

基于1992～2022年连续31a的秸秆还田长期定位试验，包括4种不同玉米秸秆还田方式：秸秆不还田(CK)、秸秆过腹还田(CM)、秸秆粉碎直接还田(SC)和秸秆覆盖还田(SM)，利用高通量测序技术、FUNGuild功能预测和生态网络方法，综合分析了土壤养分含量、胞外酶活性、真菌群落结构和菌群功能活性，探讨不同秸秆还田模式对褐土农田养分的影响，解析土壤胞外酶和菌群功能活性的变化特征，为高效提升褐土农田土壤肥力提供理论依据。结果表明：①长期不同秸秆还田(SM、SC和CM)可显著提高土壤肥力、玉米产量和胞外酶活性，土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、碱解氮(AN)、有效磷(AP)、速效钾(AK)、玉米累计产量、土壤葡萄糖苷酶(β-GC)、纤维二糖水解酶(CBH)和脱氢酶(DHA)含量较CK处理提升幅度分别为17.0%～42.9%、3.0%～50.0%、2.3%～27.9%、4.4%～11.5%、11.2%～71.0%、14.1%～320.8%、17.1%～153.6%、6.4%～23.0%、35.6%～190.7%、41.9%～58.6%和28.8%～773.8%；其中CM处理提升效果最为显著。②长期不同秸秆还田改变了土壤真菌群落结构组成，真菌中被孢霉菌门相对丰度降低了29.05%～31.12%，担子菌门提升了24.76%～481.10%；土壤pH是影响真菌群落组成的重要影响因素。③网络分析结果表明，长期不同秸秆还田处理指示种归属于不同模块，与土壤养分含量和酶活性呈显著相关关系，其中CM处理中富集的Phaeoacremonium和Conocybe通过强烈共生关系形成特定功能微生物集群。④基于FUNGuild的功能预测发现：长期不同秸秆还田提高了均提高了病理和腐生营养型真菌的相对丰度，降低了腐生-共生营养型真菌相对丰度。长期秸秆还田可提高土壤肥力和胞外酶活性，增加有益菌群丰度，显著改变真菌群落结构和组成，有利于碳和氮循环，从而促进褐土形成适合作物和真菌生长的环境。

关键词：秸秆还田方式真菌群落酶活性土壤养分高通量测序网络分析

三峡水库汉丰湖溶解态硅、氮、磷浓度及生态化学计量时空变化特征

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长江流域资源与环境 2024年第1期33卷 163-174页

作者：朱舜垚梁珂何丙辉李天阳赵秀兰吴浩晨西南大学资源环境学院重庆400715

明确水体中典型营养盐成分如硅(Si)、氮(N)、磷(P)及其生态化学计量时空变化特征,将有助于探究水体富营养化程度及浮游植物营养限制状态。在三峡水库汉丰湖设7个采样点,于2020年5月~2021年4月取样后测定可溶性硅酸盐(DSi)、可溶性总氮(... 详细信息

明确水体中典型营养盐成分如硅(Si)、氮(N)、磷(P)及其生态化学计量时空变化特征,将有助于探究水体富营养化程度及浮游植物营养限制状态。在三峡水库汉丰湖设7个采样点,于2020年5月~2021年4月取样后测定可溶性硅酸盐(DSi)、可溶性总氮(DN)、可溶性总磷(DP)、叶绿素a(Chl-a)等指标的浓度时空变化特征,通过Si、N、P的生态化学计量关系,评估水体浮游植物养分限制状态。结果表明:在时间变化上,水体中DSi月平均浓度为18.80 mg·L^(-1),8月最低,11月最高,在季节上呈现夏季最低,秋季最高的特征。DN、DP月平均浓度分别为1.57 mg·L^(-1)、0.09 mg·L^(-1),两者季节变化相似,均呈现冬春季高,夏秋季低的特点。Chl-a月平均浓度为4.48μg·L^(-1),夏季最高,秋季最低,与DSi浓度的季节变化正好相反,且二者呈显著负相关。在空间上,位于南河断面的DSi、DN、DP浓度均大于其它断面,DSi可能少部分来自沉积物的分解释放,大部分通过地表径流的形式,由陆地向水体进行补充。DSi/DN全年均值为6.47,2月最低,11月最高。DN/DP在1月最低,7月最高,全年均值为47.76。研究结果表明汉丰湖浮游植物生长的主要限制因素是P元素。

关键词：汉丰湖浮游植物生态化学计量养分限制水环境富营养化

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山药加工中的褐变原因及防控研究进展

食品与发酵工业 2024年第20期50卷 385-392页

作者：辜夕容邓杨宵陈东梅罗利华徐诗蕊文思伽西南大学资源环境学院

山药是中医药重要药物来源和养生保健食品，褐变是其贮运加工的主要障碍。山药中酚类物质的种类和含量、氧化酶与过氧化物酶活性、原料与氧气接触程度、羰基化合物及氨基化合物的种类与含量、加工温度和时间等都对山药褐变程度有显著影... 详细信息

山药是中医药重要药物来源和养生保健食品，褐变是其贮运加工的主要障碍。山药中酚类物质的种类和含量、氧化酶与过氧化物酶活性、原料与氧气接触程度、羰基化合物及氨基化合物的种类与含量、加工温度和时间等都对山药褐变程度有显著影响。目前常采用的山药褐变防控方法有3种，即低温、预煮、高压、隔绝氧气、辐照等物理方法，化学抑制剂浸泡或熏蒸的化学方法和生物提取物包覆的生物方法。为尽量降低山药褐变，减轻加工损失并提高山药加工产品的品质和产量，未来可加强山药褐变机理、选育无褐变或低褐变山药品种、防止营养成分流失和选择适宜加工工艺等方面研究。

关键词：山药酶促褐变非酶褐变预煮护色

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河南省氮素农业面源污染风险评价与关键管控区识别

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农业机械学报 2024年第3期55卷 311-320页

作者：高林林吴用杨书涵刘雪珂李玲李栋浩河南农业大学资源与环境学院郑州450002

农业面源污染是我国水环境保护面临的重要问题,风险评价对于农业面源污染防治具有重要意义。本研究以河南省为研究区域,采用层次分析法的分级赋值方法,基于熵值法和专家打分确定各影响因子权重,构建河南省氮素农业面源污染风险多因子综... 详细信息

农业面源污染是我国水环境保护面临的重要问题,风险评价对于农业面源污染防治具有重要意义。本研究以河南省为研究区域,采用层次分析法的分级赋值方法,基于熵值法和专家打分确定各影响因子权重,构建河南省氮素农业面源污染风险多因子综合评价模型,计算河南省氮素农业面源污染风险指数并在流域尺度上进行验证,划分氮素农业面源污染的风险等级并识别关键管控区。结果表明:种植源、养殖源和生活源分别贡献河南省31.52%、38.47%和30.01%的氮素流失负荷,流失负荷呈现为西低,中、东部高的特点。河南省有39 429 km^(2)的区域存在中风险,约占河南省总面积的23.61%,有17 318 km^(2)的区域存在高风险,约占总面积的10.37%;划定距河流2 km以内的中、高风险区为一般管控区和重点管控区,面积分别为10 982 km^(2)和9 285 km^(2)。通过与同期水质自动监测数据进行相关分析,决定系数为0.82,表明模型模拟结果具有较高的精准度。综合结果表明,建立的多因子综合评价模型具有科学性和准确性,可用于氮素农业面源污染风险的识别。

关键词：氮素农业面源污染多因子综合评价风险识别管控区河南省

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连续周年轮作休耕对土壤团聚体稳定性及有机碳的影响

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环境科学 2024年第3期45卷 1644-1654页

作者：鲁泽让李永梅杨春怀夏梓泰程伟威王自林赵吉霞范茂攀云南农业大学资源与环境学院昆明650201

为探究连续周年轮作休耕对红壤团聚体稳定性及有机碳含量的影响,以坡耕地红壤为研究对象,采用湿筛法和重铬酸钾-浓硫酸外加热法分别测定水稳性团聚体和有机碳含量,分析了2020~2022年玉米-苕子-玉米轮作(M-V-M)、玉米-豌豆-玉米轮作(M-P... 详细信息

为探究连续周年轮作休耕对红壤团聚体稳定性及有机碳含量的影响,以坡耕地红壤为研究对象,采用湿筛法和重铬酸钾-浓硫酸外加热法分别测定水稳性团聚体和有机碳含量,分析了2020~2022年玉米-苕子-玉米轮作(M-V-M)、玉米-豌豆-玉米轮作(M-P-M)、玉米-冬闲-玉米(M-F-M)和周年休耕(F-F-F)这4个处理下土壤团聚体稳定性及有机碳含量变化特征以及两者间的相互关系.结果表明,在2021年和2022年中,F-F-F、M-V-M和M-P-M处理的>2 mm团聚体含量较M-F-M分别显著提高了67.01%~100.92%、29.71%~33.67%和29.68%~38.07%;2021年和2022年中F-F-F、M-V-M的团聚体稳定性参数显著高于M-F-M(P2 mm团聚体含量、GMD(几何平均直径)和MWD(平均重量直径)及F-F-F处理的R_(0.25)(>0.25mm团聚体含量)、MWD和>2 mm团聚体含量随着轮作休耕年限的延长而增加,而F-F-F处理下1~2 mm和<0.25 mm团聚体含量随着休耕年限的增加而降低.绿肥轮作和休耕处理均能够提高SOC含量,且F-F-F和M-V-M处理的SOC含量随年限的延长而增加.相关性分析表明,所有处理下SOC含量与R_(0.25)呈极显著正相关,与GMD呈显著正相关;F-F-F处理下的R_(0.25)和GMD及M-V-M处理下的GMD和MWD均与SOC含量显著正相关.结果表明,连续周年轮作休耕有利于提高土壤大团聚体含量、团聚体稳定性和SOC含量,可为我国南方坡耕地红壤区推行合理的连续周年轮作休耕模式和水土流失防治提供理论依据.

关键词：绿肥轮作休耕团聚体稳定性土壤有机碳

冬绿肥覆盖对土壤团聚体及有机碳和AMF多样性的影响

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环境科学 2024年第4期45卷 2363-2372页

作者：鲁泽让陈佳钰李智贤李永梅罗志章杨锐田明洋赵吉霞范茂攀云南农业大学资源与环境学院昆明650201

为探究冬绿肥覆盖对土壤AMF(丛枝菌根真菌)群落和团聚体及其有机碳含量的影响.以坡耕地红壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序、湿筛法和重铬酸钾外加热法分别测定AMF群落组成、团聚体和有机碳含量.研究了苕子覆盖(VC)、豌豆覆盖... 详细信息

为探究冬绿肥覆盖对土壤AMF(丛枝菌根真菌)群落和团聚体及其有机碳含量的影响.以坡耕地红壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序、湿筛法和重铬酸钾外加热法分别测定AMF群落组成、团聚体和有机碳含量.研究了苕子覆盖(VC)、豌豆覆盖(PC)和冬季休耕(WF)这3个处理下AMF群落组成及多样性和有机碳含量与团聚体稳定性的关系.结果表明,VC和PC处理的>2 mm团聚体含量和团聚体稳定性显著高于WF,0.25~1 mm和2 mm团聚体含量、R0.25、MWD和GMD与多样性(Chao1、ACE、Shannon)指数、Glomus、Gigaspora(巨孢囊霉属)及Scutellospora(盾巨孢囊霉属)相对丰度呈正相关关系,AMF群落丰富度(ACE和Chao1指数)和Gigaspora是冬绿肥覆盖下促进土壤团聚体稳定的主要影响因子(P<0.05);SEM分析发现,AMF群落丰富度通过改变SOC含量来影响土壤团聚体的形成与稳定.结果表明,在休耕期进行冬绿肥覆盖,可通过提高土壤AMF群落丰富度和团聚体有机碳含量,从而进一步提高团聚体稳定性.研究结果可为我国南方红壤坡耕地休耕期推行冬绿肥覆盖模式和农田土壤侵蚀的防治提供理论依据.

关键词：冬绿肥覆盖 AMF群落多样性团聚体有机碳团聚体稳定性结构方程模型丛枝菌根真菌(AMF)

PFOS及其三种替代品对蚯蚓的毒性效应及比较

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中国环境科学 2024年第3期44卷 1630-1637页

作者：李登昙卢成波王晓乐杜仲坤李冰王金花王军张静文朱鲁生山东农业大学资源与环境学院山东泰安271018

本研究从氧化应激、生殖毒性和发育毒性3个方面研究了PFOS、6:2FTSA、PFHxS和PFBS以相同浓度(0.2mg/kg)暴露28d后对赤子爱胜蚓的毒性效应.结果表明,PFOS、6:2FTSA、PFHx S和PFBS均诱导ROS含量上升,并导致脂质过氧化和DNA损伤.此外,PFOS... 详细信息

本研究从氧化应激、生殖毒性和发育毒性3个方面研究了PFOS、6:2FTSA、PFHxS和PFBS以相同浓度(0.2mg/kg)暴露28d后对赤子爱胜蚓的毒性效应.结果表明,PFOS、6:2FTSA、PFHx S和PFBS均诱导ROS含量上升,并导致脂质过氧化和DNA损伤.此外,PFOS及其3种替代品还诱导与氧化应激、生殖和生长发育相关的基因异常表达,从而在基因水平上诱导氧化应激并引发生殖毒性和发育毒性.综合生物标志物响应(IBR)指数结果表明,PFOS、6:2FTSA、PFHxS和PFBS的IBR数值分别为36.4, 22.2, 34.1, 24.3.4种物质对蚯蚓的综合毒性大小依次为:PFOS>PFHxS>PFBS>6:2FTSA,表明3种替代品的综合毒性低于PFOS.本研究结果为6:2FTSA、PFHxS和PFBS作为PFOS替代品的安全性评价提供了依据.

关键词： PFOS替代品赤子爱胜蚓氧化应激发育毒性毒性比较

不同施肥模式下褐土的有机碳组分及碳固存效应变化

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植物营养与肥料学报 2024年第3期30卷 469-481页

作者：王雅润赵娟杨振兴周怀平解文艳刘志平山西农业大学资源环境学院山西太原030031

[目的]基于长期定位试验,研究长期有机无机肥配施下褐土有机碳含量及其组分构成的演变特征,以深入了解有机肥对土壤碳固存能力的影响机制,为通过科学养分管理实现褐土生态环境稳定和提高生产力提供理论依据。[方法]有机无机肥配施试验于... 详细信息

[目的]基于长期定位试验,研究长期有机无机肥配施下褐土有机碳含量及其组分构成的演变特征,以深入了解有机肥对土壤碳固存能力的影响机制,为通过科学养分管理实现褐土生态环境稳定和提高生产力提供理论依据。[方法]有机无机肥配施试验于1992年在山西寿阳旱地农业生态系统国家野外科学观测研究站进行,种植制度为一年一季玉米。试验采用氮、磷、有机肥三因素四水平正交设计,共18个处理,本研究选择其中的9个处理:N_(0)P_(0)M_(0)、N_(1)P_(1)M_(0)、N_(2)P_(2)M_(0)、N_(3)P_(3)M_(0)、N_(4)P_(4)M_(0)、N_(2)P_(1)M_(1)、N_(3)P_(2)M_(3)、N_(4)P_(2)M_(2)、N_(0)P_(0)M_(6)。N_(0)、N_(1)、N_(2)、N_(3)、N_(4)的施N量分别为0、60、120、180、240 kg/hm^(2),P_(0)、P_(1)、P_(2)、P_(3)、P_(4)的施P_(2)O_(5)量分别为0、37.5、75、112.5、150 kg/hm^(2),M_(0)、M_(1)、M_(2)、M_(3)、M_(6)的有机肥用量分别为0、22.5、45、67.5、135 t/hm^(2)。以5年为1个周期,分别在1996、2001、2006、2011、2016、2020年玉米收获后,采集0-20 cm土层土壤样品,测定土壤有机质含量,以及有机碳各组分含量,分析碳投入与土壤有机碳及其各碳组分含量之间的关系,探讨固碳速率和固碳效率在不同碳投入下的响应。[结果]连续试验29年后,与不施肥处理N_(0)P_(0)M_(0)相比,化肥有机肥配合处理N_(2)P_(1)M_(1)、N_(3)P_(2)M_(3)、N_(4)P_(2)M_(2)和N_(0)P_(0)M_(6)的土壤有机碳含量分别提高了25.7%、72.4%、30.3%和220%,各项碳组分含量均显著增加。与初始值相比,化肥处理N1P1M0、N3P3M0、N4P4M0的土壤颗粒有机碳含量分别降低了0.41、0.89和0.41 g/kg,易氧化有机碳含量分别大幅降低了40.3%、26.4%和9.6%。各处理土壤碳库管理指数的年际变化总体表现为先大幅降低再逐渐上升的趋势,其中N0P0M6处理碳库管理指数最高,较N0P0M0处理提高了6.6倍。长期施肥定位试验中,化肥配施有机肥处理N_(2)P_(1)M_(1)、N_(3)P_(2)M_(3)、N_(4)P_(2)M_(2)的土壤总有机碳固定速率在0.22~0.58 t/(hm^(2)∙a),远高于化肥处理N_(1)P_(1)M_(0)、N_(2)P_(2)M_(0)、N_(3)P_(3)M_(0)、N_(4)P_(4)M_(0),土壤有机碳各组分的固持速率变化趋势与总有机碳基本一致。现阶段土壤各组分有机碳储量和增加量与累积碳投入间呈显著正线性相关关系(P<0.01),且仍未出现饱和现象。[结论]长期有机无机肥配合施用显著增加了褐土有机碳及其组分含量,提高了土壤固碳速率和固碳潜力,且施用高量有机肥最有利于农田土壤碳固持和维持土壤肥力。因此,长期有机培肥是有效提高褐土土壤质量和增强土壤碳“汇”功能的农田施肥措施。

关键词：长期施肥褐土有机碳组分固碳效率