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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变化并不相同。G+80%CF、G+60%CF、G+40%CF处理土壤磷最大吸附量(Q_(max))随种植年限的增加呈降低趋势,磷吸附常数(K)和磷最大缓冲容量(MBC)随种植年限的增加呈增加趋势,其中2020年较2011年,Q_(max)分别降低了11.30%、12.95%、15.47%,K分别增加了20.73%、22.50%、27.27%,MBC分别增加了8.63%、6.43%、6.28%;CF处理与之相反,土壤磷的Q_(max)随年限的增加呈增加趋势,K和MBC随年限的增加呈降低趋势,与2011年相比,2020年土壤磷的Q_(max)增加了8.80%,K降低了12.20%,MBC降低了2.97%;各处理土壤磷吸附饱和度(DPS)随种植年限的增加无规律性变化。CK和CF处理土壤磷的平均解吸率随年限的增加呈降低趋势,G+80%CF和G+40%CF呈先降低后增加趋势,G+60%CF处理呈降低趋势。相同年份,紫云英配施减量化肥较CK降低了土壤磷的Q_(max)、增加了土壤磷的K、MBC、DPS及平均解吸率。相关性分析表明,Q_(max)与土壤阳离子交换量(CEC)呈极显著正相关,MBC与CEC呈极显著负相关,DPS与碱解氮(AN)、有效磷(AP)呈极显著正相关,解吸率(DR)与速效钾(AK)呈极显著负相关,与p H呈显著负相关。冗余分析结果表明,CEC、AP、AK是影响土壤磷吸附解吸特征的主要因素,贡献率分别为26.7%、18.5%、16.2%(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

炭基肥对老茶园土壤有机碳矿化温度敏感性的影响

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中国农业气象 2024年第3期45卷 245-256页

作者：陈峻锐韦翔华胡钧铭石元值张俊辉郑富海广西大学农学院南宁530004 广西农业科学院农业资源与环境研究所/广西耕地保育重点实验室南宁530007 中国农业科学院茶叶科学研究所杭州310008

采取室内恒温培养法,以施用炭基肥(BF)、不施炭基肥(CK)的40a茶园土壤为研究对象,设定15℃、25℃和35℃共3种不同温度场景,连续监测土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)矿化特征并分析有机碳矿化温度敏感性,为评估老茶园固碳减排及障... 详细信息

采取室内恒温培养法,以施用炭基肥(BF)、不施炭基肥(CK)的40a茶园土壤为研究对象,设定15℃、25℃和35℃共3种不同温度场景,连续监测土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)矿化特征并分析有机碳矿化温度敏感性,为评估老茶园固碳减排及障碍消减提供参考。结果表明:(1)炭基肥提升了温变场景下茶园土壤pH值和SOC含量。15℃、25℃和35℃培养温度下,BF处理的土壤pH值较CK处理分别增加0.45、0.07和0.28个单位;BF处理的SOC含量较CK处理分别提高22.19%、16.65%和25.50%。(2)炭基肥增加了温变场景下茶园SOC累计矿化量、潜在矿化势(C_(S))及土壤呼吸强度,对SOC矿化呈现正激发效应。15℃、25℃和35℃培养温度下,BF处理的SOC累计矿化量较CK处理分别提高15.61%、46.51%和36.89%。BF处理的C_(S)值随温度升高呈现先增加后减少的变化趋势,25℃培养温度下BF处理的C_(S)值较15℃和35℃培养温度下分别提高147.11%和29.21%。(3)炭基肥降低温度升高处理下茶园SOC矿化温度敏感性。25~35℃温度范围内,BF处理的Q_(10)(土壤有机碳矿化温度敏感性)值较CK处理降低6.25%;BF处理在25~35℃温度范围内Q_(10)值较15~25℃温度范围内的Q_(10)值降低25%。说明施用炭基肥可有效改良40a茶园土壤理化性质,增加土壤固碳,并提升茶园土壤碳库应对温度变化的稳定性,炭基肥利于优化低产老龄茶园可持续生产管理。

关键词：土壤有机碳温室效应温度敏感性老茶园生物炭

不同地膜覆盖对土壤质量和大蒜产量及品质的影响

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环境科学 2024年第9期45卷 5464-5473页

作者：师玥栾璐蒋希芝徐磊叶英聪张嵚蒋瑀霁江西农业大学国土资源与环境学院南昌330045 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京210008 江苏省农业科学院农业设施与装备研究所江苏省生物质复合材料与增材制造技术工程研究中心南京210014

为探讨不同地膜覆盖方式对大蒜种植系统中土壤质量与大蒜产量的影响,确定大蒜种植中的最佳地膜管理模式.基于2021年设置在江苏省农业科学院大蒜种植系统的不同地膜覆盖试验,研究大蒜种植体系中无地膜处理(CK)、黑色聚乙烯地膜处理(HPE)... 详细信息

为探讨不同地膜覆盖方式对大蒜种植系统中土壤质量与大蒜产量的影响,确定大蒜种植中的最佳地膜管理模式.基于2021年设置在江苏省农业科学院大蒜种植系统的不同地膜覆盖试验,研究大蒜种植体系中无地膜处理(CK)、黑色聚乙烯地膜处理(HPE)、黑色聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯(PBAT)/秸秆复合地膜处理(HSJ)和白色PBAT地膜处理(BJ)对土壤质量及大蒜产量变化的影响.结果表明:①不同地膜覆盖处理下,土壤理化性质和细菌、真菌数量发生显著变化,并间接改善土壤质量.相较不覆膜处理,BJ处理土壤质量指数提升70%,综合效果最好,其次是HPE和HSJ处理,分别提升52%和36%.随机森林模型分析发现,土壤有机质和全氮是影响土壤质量的主要因素.②不同地膜覆盖显著提高蒜头直径和大蒜单头质量,且处理间无显著差异,其中HSJ处理大蒜产量提高效果最好,分别比CK、HPE和BJ处理提高了46%、19%和6%.③相关性分析表明,地膜覆盖下土壤质量指数与大蒜鳞茎淀粉含量、蒜头直径、大蒜单头质量显著相关.研究结果从大蒜种植过程中覆盖地膜选择的角度,为高质量与高产量农田结合发展提供了科学依据.

关键词：全生物降解地膜地膜覆盖微生物基因拷贝数土壤酶活性土壤质量大蒜产量

草地利用方式对土壤线虫群落结构及代谢足迹的影响

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中国环境科学 2024年第6期44卷 3342-3352页

作者：武振丹卢俊艳马尚飞叶贺张雅玲杨殿林红梅内蒙古农业大学草原与资源环境学院内蒙古呼和浩特010018 内蒙古土壤质量与养分资源重点实验室农业生态安全与绿色发展内蒙古高等学校重点实验室内蒙古呼和浩特010018 中国农业科学院草原研究所内蒙古呼和浩特010010 农业农村部环境保护科研监测所天津300191

2021年8月在贝加尔针茅草甸草原刈割、自由放牧与围封(对照)样地进行土壤线虫采集,探究草地不同利用方式对土壤线虫群落结构特征及代谢足迹的影响.本研究共捕获土壤线虫15632条,隶属于55属,群落优势属为鹿角唇属(Cervidellus),垫咽属(Ty... 详细信息

2021年8月在贝加尔针茅草甸草原刈割、自由放牧与围封(对照)样地进行土壤线虫采集,探究草地不同利用方式对土壤线虫群落结构特征及代谢足迹的影响.本研究共捕获土壤线虫15632条,隶属于55属,群落优势属为鹿角唇属(Cervidellus),垫咽属(Tylencholaimus)和丝尾垫刃属(Filenchus),分别占总捕获量的7.05%,7.14%和6.18%.较围封生境,线虫总多度在自由放牧生境显著降低.从功能类群来看,3种生境下植食性线虫(33.84%~37.45%)与c-p 2类群(38.78%~47.58%)相对多度占比最大,且均在刈割生境与自由放牧生境显著增加.从多样性与生态指数来看,相较于围封,自由放牧生境成熟度指数(MI)与富集指数(EI)显著下降,基础指数(BI)显著增加,表明在自由放牧生境线虫群落多样性及稳定性降低,而食物网抗干扰能力增强;刈割生境结构指数(SI)显著提高,刈割生境食物网连通性提高,食物链加长.且在不同草地利用方式下线虫通路比值(NCR)>0.5瓦斯乐思卡指数(WI)>1,说明草甸草原土壤矿化途径的主要承担者是食微线虫,有机质分解以细菌通道为主.从代谢足迹来看,刈割和自由放牧生境均降低了线虫复合代谢足迹(TNf)和功能代谢足迹,食物网处于结构化状态,围封生境显著增加了线虫群落的整体活性和碳流动,食物网处于较为稳定的代谢平衡状态.不同草地利用方式下地下生物量(BGB),植物个体数(P-N)和速效钾(AK)是影响线虫群落发展的主要环境因子.综上所述,土壤线虫群落结构在不同草地利用方式下差异显著,不同生境中环境因子的变化是驱动土壤线虫群落变化的主要因子.

关键词：土壤动物群落特征代谢足迹草甸草原草地利用方式

基于细胞水平高通量测序的土壤水分对活性微生物的影响研究

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生态学报 2024年第16期44卷 7160-7171页

作者：马馨怡高威李颜郭晓彬贾仲君吴金水王连峰大连交通大学环境与化学工程学院大连116028 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 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京210008

细胞水平高通量测序技术是从复杂土壤微生物群落中鉴定活性微生物的有力工具。针对我国东北典型水稻土,采用微宇宙控制试验,设置空白对照、湿润(60%田间持水量)和淹水(100%田间持水量)三种处理,通过土壤微生物细胞提取和高通量测序等技... 详细信息

细胞水平高通量测序技术是从复杂土壤微生物群落中鉴定活性微生物的有力工具。针对我国东北典型水稻土,采用微宇宙控制试验,设置空白对照、湿润(60%田间持水量)和淹水(100%田间持水量)三种处理,通过土壤微生物细胞提取和高通量测序等技术研究了土壤水分对土壤活性微生物的影响规律。结果表明:土壤水分含量增加显著降低了土壤微生物呼吸活性,淹水土壤CO_(2)累积排放量是湿润土壤的87.1%。高通量测序分析表明,土壤DNA和细胞DNA两种水平均能较好地表征土壤优势的活性微生物类群,湿润和淹水土壤优势的门均为变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes),而优势的属主要为假单胞菌属(Pseudomonas)。然而,不同水分状况下土壤活性微生物数量、多样性和群落结构发生明显分异。土壤水分增加显著增加了微生物数量,但降低了活性微生物多样性,优势的活性Pseudomonas在湿润状况下微生物丰度(6.7%)显著低于淹水土壤(11.6%)。微生物共存网络分析表明,高水分状况增加了土壤活性微生物间的负相关关系,进而强化了微生物间的竞争关系。湿润土壤正向网络关联度占比高达86.2%,显著高于淹水土壤(61.4%)。功能预测结果表明,土壤水分对生物固氮和硫相关的微生物代谢过程影响显著,且土壤总微生物水平和活性微生物水平上变化趋势一致。上述结果表明,土壤水分增加通过强化微生物群落间的竞争关系进而影响微生物区系及其功能。因此,适当的减少稻田土壤水分的管理方式对东北水稻土微生物功能稳定性具有重要意义。

关键词：水稻土土壤水分活性微生物高通量测序细胞水平

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水热条件变化对黑土细菌群落结构的影响及其演替特征

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微生物学报 2024年第6期64卷 1766-1778页

作者：吕雯肖娴倪浩为赵远梁玉婷常州大学环境科学与工程学院江苏常州213164 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室江苏南京210008

全球气候变化导致的水热条件变化,对土壤微生物群落结构及功能产生重要影响。深入理解这些变化如何影响微生物群落的结构及其随时间的演替,对于有效预测和适应未来的气候变化至关重要。【目的】在气候变化背景下,本研究旨在探索黑土细... 详细信息

全球气候变化导致的水热条件变化,对土壤微生物群落结构及功能产生重要影响。深入理解这些变化如何影响微生物群落的结构及其随时间的演替,对于有效预测和适应未来的气候变化至关重要。【目的】在气候变化背景下,本研究旨在探索黑土细菌群落的多样性、组成和结构,以及群落演替特征的变化情况。【方法】利用中国科学院海伦、封丘、鹰潭农田生态系统国家野外科学观测研究站长期土壤置换实验平台,选择寒温带地区(中国海伦)的黑土作为研究对象,并将其移置于暖温带地区(封丘)和中亚热带地区(鹰潭)以模拟水热条件增加。通过采集2005年至2011年的63个黑土样本(包括原位、移置封丘县和移置鹰潭市),利用16S rRNA基因高通量测序技术,研究了水热条件变化对黑土细菌群落多样性、组成和结构的影响;同时结合土壤理化性质,分析环境因素与微生物群落特征间的关系,并计算物种周转率(w)。【结果】经过6年的移置,将寒温带黑土移至暖温带和中亚热带后,土壤的理化性质发生了显著改变。土壤有机质和全氮含量显著降低,地上部生物量显著减少。土壤细菌群落的多样性下降,群落组成和结构发生了显著变化。主要细菌类群包括疣微菌门(Verrucomicrobia)、变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)等,其中疣微菌门在移置鹰潭地区后的相对丰度显著增加。此外,气候因子与微生物群落特征高度相关。非度量多维尺度分析显示,群落结构随水热条件和时间的变化而演替,这与微生物时间周转率的增加相关。在不同水热条件下,细菌群落的时间周转率差异显著,依次为0.030(海伦)<0.033(封丘)<0.045(鹰潭)。【结论】6年的水热条件增加显著降低了细菌群落的多样性,显著改变了其组成和结构,并加快了细菌群落时间周转率的响应。

关键词：水热增加土壤置换实验细菌群落群落演替黑土

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脱硫石膏在碱土改良中的无机固碳作用

土壤学报 2024年第1期61卷 247-257页

作者：陈炳铭冯文婷王玉刚陈园园李彦中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室干旱区生态安全与可持续发展重点实验室乌鲁木齐830011 中国科学院新疆阜康荒漠生态系统国家野外科学观测研究站新疆阜康831505 中国科学院大学北京100049 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081

脱硫石膏溶解产生的Ca^(2+)会和土壤中含碳的阴离子(CO_(3)^(2–)、HCO_(3)^(–))发生反应,最终将CO_(2)吸收并固定为土壤无机碳。脱硫石膏在碱土改良中的无机固碳作用对实现“碳中和”具有重要意义。以新疆阜康三工河流域的荒漠碱土为... 详细信息

脱硫石膏溶解产生的Ca^(2+)会和土壤中含碳的阴离子(CO_(3)^(2–)、HCO_(3)^(–))发生反应,最终将CO_(2)吸收并固定为土壤无机碳。脱硫石膏在碱土改良中的无机固碳作用对实现“碳中和”具有重要意义。以新疆阜康三工河流域的荒漠碱土为研究对象,以脱硫石膏为钙源物对0~20 cm土层进行改良。探究不同时间0~40 t·hm^(-2)脱硫石膏施用量下土壤无机碳(SIC)和土壤无机碳密度(SICD)的变化,从而研究碱土改良中的无机固碳作用。结果表明:施用脱硫石膏能显著减轻土壤碱害(pH下降),增加土壤盐分,同时具有无机固碳作用(SIC和SICD上升)(P气候因子对土壤无机固碳存在影响,增大相对湿度和降水量会抑制SIC含量和SICD增加,而增大风速、温度和太阳总辐射则有促进作用。研究结果为施用脱硫石膏改良碱土能增加土壤固碳潜力提供了直接证据。

关键词：土壤改良脱硫石膏固碳土壤无机碳碱土

农业政策支持下近期（2016-2020）黑龙江省大豆面积恢复时空动态研究

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中国农业资源与区划 2024年

作者：王新高时慧张玮陆苗杨伦孙晶中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业农村部遥感重点实验室中国科学院地理科学与资源研究所苏州科技大学环境科学与工程学院

[目的]保障粮食安全是中国面临的重大战略问题。在人口增长、膳食结构变化、粮食贸易等国内外因素胁迫下，中国粮食种植结构发生了显著变化。理清作物种植的空间格局和过程，可以为合理规划粮食生产、增强粮食安全提供重要的信息支撑。... 详细信息

[目的]保障粮食安全是中国面临的重大战略问题。在人口增长、膳食结构变化、粮食贸易等国内外因素胁迫下，中国粮食种植结构发生了显著变化。理清作物种植的空间格局和过程，可以为合理规划粮食生产、增强粮食安全提供重要的信息支撑。黑龙江省是我国主粮产区，为了应对近年来大豆进口导致省内大豆种植锐减的影响，增强大豆自给率，在国家多项农业政策的支持下，省内发生了以大豆面积增加为主的种植结构变化。[方法] 为全面诊断种植结构变化的时空动态，基于遥感方法开展了黑龙江省主要粮食作物（大豆、玉米、水稻）2016年和2020年的空间分布制图。在此基础上，通过转移矩阵、热点分析和多尺度移动窗口算法，梳理了主要粮食作物种植面积的转变情况，识别了转变的热点区域，并评估了作物转换的格局和过程。[结果] 研究结果表明，2016、2020年作物制图总体精度为89%、94%；从2016到2020年，黑龙江省大豆种植面积由350 万公顷增加至430万公顷，增幅达23%，集中分布在松嫩平原东北部的大豆高产区域，表现为集中连片的玉米转换为大豆；同时，全省范围内玉米、水稻的种植面积皆呈小幅下降趋势，且成无规律较为离散分布。[结论] 在相关政策影响下，黑龙江省大豆种植实现了一定程度的恢复，特别是省内大豆高产区域面积的增加，有力地促进了大豆自给率的提升，增强了粮食安全，实现了农业资源的合理配置并推动了农业可持续发展。

关键词：时空动态分析大豆种植结构移动窗口热点分析

有机物料品种和用量对设施土壤过量硝酸盐和硫酸盐的去除效果研究

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土壤学报 2024年

作者：朱睿段增强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

淹水并添加有机物料的厌氧处理已被证明能够降低设施菜地土壤中的过量盐分，改善土壤质量。田间有机物料品种多样，关于筛选具有良好修复效果的有机物料的原则尚未有研究。本研究向次生盐渍化土壤中施用不同碳/氮(C/N)和碳/硫(C/S)的六... 详细信息

淹水并添加有机物料的厌氧处理已被证明能够降低设施菜地土壤中的过量盐分，改善土壤质量。田间有机物料品种多样，关于筛选具有良好修复效果的有机物料的原则尚未有研究。本研究向次生盐渍化土壤中施用不同碳/氮(C/N)和碳/硫(C/S)的六种有机物料并进行淹水厌氧培养。结果显示，淹水并添加有机物料可快速创造出土壤的还原环境，在培养的第一天氧化还原电位(Eh)就已迅速降至0 mV附近，同时伴随土壤电导率(EC)、硫酸盐(SO42-)和硝酸盐(NO3--N)的快速下降，至厌氧培养过程结束时，NO3--N近乎被完全去除，有机物料的品种和添加量对NO3--N的去除无显著影响。而C/S较低的油菜秸秆去除SO42-的效果较弱，去除比例为58%,C/S较高的玉米秸秆可将SO42-由初始的153 mg·kg-1降至17 mg·kg-1，降幅达89%。不同物料添加量仅影响SO42-去除的速度而不影响最终的去除效果，至培养结束时，添加2g·kg-1与添加8g·kg-1有机物料的处理去除SO42-效果无显著差异。除有机硫含量显著升高外，其他形态硫的含量变化不明显，说明减少的SO42-大部分转化成了有机硫。若以修复土壤中过量的SO42-为目的，建议选用C/S较高的有机物料如玉米秸秆，并将添加量设置为2 g·kg-1即可获得良好效果。

关键词： SO NO -N 淹水还原有机硫碳/硫玉米秸秆