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水分管理耦合氮肥种类对多茬刈割空心菜生长及砷积累的影响

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生态学报 2024年

作者：何菊霞唐以胜寇占胜温皓玥李烁宇蒙德乐黎华寿华南农业大学资源环境学院

地质高背景值与工矿业的砷污染是我国和东南亚地区土壤重金属污染的突出环境问题，相对易吸收积累砷的空心菜是这些地区常年主要的叶菜和砷暴露的风险源。水分和肥料会影响土壤—作物系统中砷的转化迁移和累积，但有关水肥管控对轻中度... 详细信息

地质高背景值与工矿业的砷污染是我国和东南亚地区土壤重金属污染的突出环境问题，相对易吸收积累砷的空心菜是这些地区常年主要的叶菜和砷暴露的风险源。水分和肥料会影响土壤—作物系统中砷的转化迁移和累积，但有关水肥管控对轻中度砷污染菜地中多茬刈割的空心菜生长和砷积累的影响尚不明确。因此，本试验选用实际生产中广泛种植的高产品种大叶空心菜，于淹水（WF）和干湿交替（AWD）的水分管理下分别施加尿素（Urea）、过氧化尿素（UHP）和有机肥（OF），在为期178d的盆栽试验期间，分别对各处理空心菜的地上部食用嫩茎叶连续刈割三茬，探究空心菜对砷的累积及土壤中砷迁移转化的影响。结果表明，不同水分与肥料组合及刈割次数都会显著影响空心菜产量和砷积累量。增加刈割次数使WF条件下第三茬空心菜地上部生物量比第一茬增加了11.23%—51.61%，总砷含量显著减少了57.24%—94.43%，空心菜转运砷的能力降低了2.4—18.05倍；在第三茬时，AWD-Urea和AWD-UHP处理地上部累积的砷低于国家食品安全限量标准，实现安全生产。总之，在中度砷污染菜地种植空心菜时，推荐前三茬以修复为主线，在WF-OF模式下种植；刈割三茬后，在AWD-UHP或AWD-Urea条件下安全生产。本研究明确了水肥管理和刈割次数对空心菜积累砷的影响，为轻中度砷污染蔬菜地修复提供理论参考。

关键词：砷肥料类型水分管理刈割次数空心菜

不同类型地膜对土壤水热状况、酶活性及玉米产量的影响

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西北农林科技大学学报(自然科学版) 2024年 1-11页

作者：赵娟王雅润杨振兴周怀平解文艳刘志平贺丽燕山西农业大学资源环境学院

【目的】研究不同类型地膜对土壤水热状况、酶活性及玉米产量和水分利用率的影响,探寻适宜山西旱作区玉米生产的地膜类型。【方法】在山西半干旱半湿润地区,以玉米品种大丰30为材料,采用大田试验,设置覆盖聚乙烯地膜(PE)、光降解地膜(G... 详细信息

【目的】研究不同类型地膜对土壤水热状况、酶活性及玉米产量和水分利用率的影响,探寻适宜山西旱作区玉米生产的地膜类型。【方法】在山西半干旱半湿润地区,以玉米品种大丰30为材料,采用大田试验,设置覆盖聚乙烯地膜(PE)、光降解地膜(G)、全生物降解膜(PB)、不覆膜(CK)4个处理,分别测定不同生育期(苗期、拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期)4个处理的土壤含水量、贮水量、温度和酶活性以及玉米产量、水分利用效率,并分析了以上指标的相关性。【结果】在不同生育期,4个处理对0～200 cm土层的土壤含水量影响有明显差异。成熟期,3种覆膜处理0～200 cm土层的土壤含水量均高于CK。与CK和PE处理相比,G和PB处理全生育期0～200 cm土层的土壤贮水量显著增加。在0～25 cm土层,3种覆膜处理在玉米全生育期的平均土壤温度较CK明显增加。与CK相比,3种覆膜处理显著降低了玉米生育期土壤耗水量,显著提高了玉米产量和水分利用效率,其中G和PB处理的土壤耗水量均较低,玉米产量和水分利用效率均较高。与CK相比,PB处理显著提高了玉米成熟期土壤碱性磷酸酶活性;PE和PB处理提高了玉米整个生育期的土壤脲酶活性;PB处理提高了玉米拔节期至成熟期土壤蔗糖酶活性。相关性分析结果表明,土壤耗水量与玉米水分利用效率、平均土壤温度和玉米产量呈极显著负相关(P<0.01),玉米水分利用效率、平均土壤温度与玉米产量呈极显著正相关(P<0.01),土壤蔗糖酶与脲酶和碱性磷酸酶活性呈极显著正相关(P<0.01),土壤脲酶活性与玉米产量呈显著正相关(P<0.05)。【结论】覆膜可以有效提高土壤温度,增加玉米产量,提高水分利用效率,其中全生物降解膜在蓄水保墒、增温、提高玉米水分利用效率和土壤酶活性及增产方面效果较优,可广泛应用于山西旱地玉米栽培中。

关键词：地膜覆盖玉米水分利用效率土壤温度土壤酶活性山西旱作区

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

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乡镇尺度农田土壤养分时空变异性研究

农业资源与环境学报 2024年第05期 1071-1082页

作者：赵宇航殷浩凯解文艳周怀平杨振兴刘志平山西农业大学资源环境学院

为探究乡镇尺度农田土壤养分时空变化，以山西省寿阳县宗艾镇为例，基于1982（第二次土壤普查）、1998、2008、2018年四个时期的样点土壤数据，采用地统计学与克里金插值方法分析耕层土壤有机质（SOM）、全氮（TN）、速效钾（AK）和速... 详细信息

为探究乡镇尺度农田土壤养分时空变化，以山西省寿阳县宗艾镇为例，基于1982（第二次土壤普查）、1998、2008、2018年四个时期的样点土壤数据，采用地统计学与克里金插值方法分析耕层土壤有机质（SOM）、全氮（TN）、速效钾（AK）和速效磷（AP）的时空变异特征，并结合重心模型探究养分的重心迁移方向，揭示宗艾镇1982—2018年土壤养分时空变化规律及其影响因素。结果表明：1982—2018年土壤SOM、TN和AP、AK平均含量整体呈上升趋势，分别增加了3.30、0.19 g·kg-1和7.75、53.13 mg·kg-1。平均含量整体呈上升趋势，增幅分别为26.92%、26.39%、131.80%和70.31%。1982—2018年SOM和AP含量呈增加-减少-增加的趋势，而AK和TN含量则不断增加。与1982相比，2018年SOM、TN、AP和AK的块基比均有所提高，表明四个时期的养分受结构因素和非结构因素（随机因素）的共同影响，且受非结构因素的影响程度逐渐增强，人为活动干扰对其影响越来越大。2018年研究区SOM含量的空间分布呈现东南部高、西北部低的格局，AK含量的分布呈南部高、北部低的特征，AP和TN含量的空间分布比较均匀。SOM和TN含量在研究区正南方向的空间分布不断增强，AP和AK含量在研究区东南方向的空间分布不断增强；SOM含量的空间分布逐渐趋于集中，AP、AK和TN含量的空间分布趋于分散。研究表明，施肥、秸秆还田是影响宗艾镇养分含量时空分异的主要因素，应结合实地条件开展旱地作物秸秆适水还田并注意“控氮稳磷减钾补微肥”，以确保稳定提升耕地质量。

关键词：农田土壤土壤养分克里金插值重心模型时空演变

来源：博看期刊

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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)

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

长期秸秆还田对褐土农田土壤有机碳、氮组分及玉米产量的影响

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干旱地区农业研究 2024年第3期42卷 80-88页

作者：赵宇航殷浩凯胡雪纯解文艳刘志平周怀平杨振兴山西农业大学资源环境学院山西太原030031

基于1992—2022年连续30 a的长期定位试验,研究秸秆不还田(CK)、秸秆覆盖还田(SM)、秸秆粉碎直接还田(SC)和秸秆过腹还田(CM)4种不同秸秆还田方式对土壤有机碳、氮组分和作物产量的影响。结果表明:(1)不同秸秆还田方式均可增加耕层土壤... 详细信息

基于1992—2022年连续30 a的长期定位试验,研究秸秆不还田(CK)、秸秆覆盖还田(SM)、秸秆粉碎直接还田(SC)和秸秆过腹还田(CM)4种不同秸秆还田方式对土壤有机碳、氮组分和作物产量的影响。结果表明:(1)不同秸秆还田方式均可增加耕层土壤有机碳、全氮及其组分含量;与CK相比,CM处理0~20 cm土层土壤的总有机碳(SOC)、轻组有机碳(LFOC)、微生物量碳(MBC)、水溶性有机碳(DOC)和颗粒有机碳(POC)的含量分别显著增加42.85%、93.51%、80.09%、190.42%和123.38%;土壤全氮(TN)、轻组有机氮(LFON)、微生物量氮(MBN)、水溶性有机氮(WSON)和颗粒有机氮(PON)的含量分别显著增加49.37%、34.26%、69.49%、172.73%和129.29%。(2)各活性有机碳组分与土壤有机碳的比值表现为LFOC>POC>MBC>DOC;各氮组分与土壤全氮的比值表现为LFON>PON>MBN>WSON。(3)CM和SC处理下敏感指数最高的指标为DOC,DOC可作为CM和SC处理早期有机物变化的指示物;SM处理下敏感指数最高的指标为LFOC,LFOC可作为SM处理早期有机物变化的指示物。(4)土壤有机碳、氮组分间均呈显著正相关关系,其中DOC可以较好地反映SOC的变化情况,WSON可较好地反映TN的变化情况。(5)与CK相比,长期秸秆还田均可以显著提高玉米产量,SM、SC和CM处理30 a累计产量分别增加6.38%、7.82%和23.00%。综上,长期秸秆还田是提高土壤有机碳氮组分含量和作物产量的有效耕作措施,以秸秆过腹还田效果最为突出,可在黄土高原旱地玉米种植区域推广。

关键词：秸秆还田活性碳活性氮敏感指数