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牛粪化肥配施对双季稻田CH_(4)和N_(2)O排放的影响

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生态环境学报 2024年第4期33卷 573-584页

作者：何杰李宗明杨正宇沈健林刘国平吴金水长江大学动物科学技术学院湖北荆州434200 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湖南长沙410125 中国科学院亚热带农业生态研究所/长沙农业环境观测研究站湖南长沙410125

畜禽粪便有机肥替代化肥是实现农田化肥减施和养分循环利用的重要措施。以湖南典型红壤双季稻田系统为研究对象,采用静态箱-气相色谱法结合土壤理化和生物学性质测定,研究了水稻生长季基肥配施牛粪条件下CH_(4)和N_(2)O的排放特征及其... 详细信息

畜禽粪便有机肥替代化肥是实现农田化肥减施和养分循环利用的重要措施。以湖南典型红壤双季稻田系统为研究对象,采用静态箱-气相色谱法结合土壤理化和生物学性质测定,研究了水稻生长季基肥配施牛粪条件下CH_(4)和N_(2)O的排放特征及其主要影响因素。结果表明,与常规施用化肥处理相比,牛粪化肥配施显著影响CH_(4)和N_(2)O累积排放量。具体而言,两个稻季生长期内牛粪替代50%化学氮肥处理(CM)的CH_(4)累积排放量较常规氮肥处理(CON)显著提高43.2%;而CM处理N_(2)O累积排放量较CON处理显著降低45.2%。同时CM处理显著增加了土壤有机碳、土壤总氮、土壤可溶性有机碳、土壤铵态氮和硝态氮质量分数和土壤pH,但显著降低了土壤Eh。受土壤性质改变的影响,早晚稻季土壤中甲烷产生功能基因、甲烷氧化功能基因的基因拷贝数平均分别显著增加79.1%、13.0%;同时完全氨氧化细菌amoA功能基因、反硝化nirS功能基因、反硝化nosZ功能基因的基因拷贝数平均分别显著增加35.8%、50.8%、7.1%,但反硝化nirK功能基因和反硝化nosZⅡ功能基因的基因拷贝数平均分别显著降低了46.5%和17.5%。通过冗余分析发现,土壤有机碳和土壤总氮质量分数对CH_(4)平均排放通量、甲烷产生功能基因拷贝数、甲烷氧化功能基因拷贝数的影响作用最大。另外土壤有机碳、土壤铵态氮和土壤总氮质量分数对N_(2)O平均排放通量、完全氨氧化细菌amoA功能基因拷贝数、反硝化nirS功能基因拷贝数、反硝化nosZ功能基因拷贝数、反硝化nirK功能基因和反硝化nosZⅡ功能基因的基因拷贝数的影响作用最大。考虑CH_(4)和N_(2)O的总的温室效应,与CON处理相比CM处理的温室气体排放(以CO_(2)计)显著增加了41.0%。综上所述,稻田有机无机肥配施改变土壤理化和生物学性质而增加了温室气体排放,需要在稻田温室效应评估中加以考虑。

关键词：稻田牛粪甲烷氧化亚氮土壤微生物

广西喀斯特峰丛洼地造林对土壤有机碳、氮及其组分的影响

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农业现代化研究 2024年第2期45卷 316-325页

作者：周业恒肖孔操夏世斌何寻阳李德军武汉理工大学资源与环境工程学院湖北武汉430070 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湖南长沙410125 中国科学院环江喀斯特生态系统观测研究站广西环江547100

植树造林是促进退化喀斯特生态系统植被恢复同时提升生态碳汇的重要措施。目前,关于喀斯特峰丛洼地区造林对土壤碳氮组分及其生物化学稳定性的影响认识还很不足。本研究在广西喀斯特峰丛洼地区配对采集了玉米地及其邻近人工林表层(0~15 ... 详细信息

植树造林是促进退化喀斯特生态系统植被恢复同时提升生态碳汇的重要措施。目前,关于喀斯特峰丛洼地区造林对土壤碳氮组分及其生物化学稳定性的影响认识还很不足。本研究在广西喀斯特峰丛洼地区配对采集了玉米地及其邻近人工林表层(0~15 cm)和亚表层(30~45 cm)土壤样品各14组,采用酸水解法对土壤碳、氮组分(活性碳、氮组分I,活性碳、氮组分II和惰性碳、氮组分)进行了测定。研究表明,农田退耕造林20年后,表层和亚表层土壤总有机碳、全氮、活性碳组分、惰性碳组分、活性氮组分与惰性氮组分含量均有不同程度的增加。与农田相比,人工林土壤碳库活度(活性碳库/惰性碳库)整体降低,碳库稳定性(惰性碳占土壤总有机碳的比例)显著提高。逐步回归分析表明,根系生物量、碳酸钙和交换性钙离子是造林后土壤有机碳、氮及其组分含量增加的主控因子。

关键词：造林土壤有机碳组分稳定性喀斯特峰丛洼地

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土地利用类型和水热条件影响喀斯特地区土壤无机磷和生物有效磷组分的特征

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广西植物 2024年

作者：杨倩张伟梁月明王克林胡培雷潘复静桂林理工大学环境与工程学院广西环境污染控制理论与技术重点实验室中国科学院亚热带农业生态研究所中国科学院亚热带农业生态过程重点实验室河池环江农田生态系统广西野外科学观测研究站中国地质科学院岩溶地质研究所自然资源部岩溶动力学重点实验室

为了解喀斯特地区土地利用类型和水热条件影响土壤无机磷和生物有效磷组分的特征，该文分析比较了低水热地区重庆南川区、贵州独山县和绥阳县以及高水热地区广西环江县、马山县/武鸣县和龙州县的喀斯特地区耕地、人工林和天然林土壤无... 详细信息

为了解喀斯特地区土地利用类型和水热条件影响土壤无机磷和生物有效磷组分的特征，该文分析比较了低水热地区重庆南川区、贵州独山县和绥阳县以及高水热地区广西环江县、马山县/武鸣县和龙州县的喀斯特地区耕地、人工林和天然林土壤无机磷和生物有效磷组分的变化特征。采用单因素方差分析、双因素方差分析和相关性分析，探讨土地利用类型和水热条件影响下土壤无机磷组分和生物有效磷组分的差异特征以及两者之间的关系，采用冗余分析探究影响土壤生物有效磷组分的关键无机磷组分。结果显示：（1）土壤无机磷组分受土地利用类型显著影响，耕地土壤中磷酸二钙（Ca2-P）、磷酸八钙（Ca8-P）、铝结合态磷（Al-P）、铁结合态磷（Fe-P）、闭蓄态磷（O-P）和磷酸十钙(Ca10-P)含量均高于人工林和天然林土壤。Ca8-P、Fe-P和O-P含量表现为耕地>人工林>天然林，Ca2-P和盐酸磷（HCl-P）含量则表现为耕地>天然林>人工林；（2）在高水热地区，天然林土壤Ca10-P和O-P含量显著高于低水热地区，人工林和天然林土壤的酶提取磷（Enzyme-P）含量则与之相反；（3）土壤无机磷组分Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P和Ca10-P含量与生物有效磷组分CaCl2-P和HCl-P含量呈显著正相关，冗余分析表明，Ca2-P是影响生物有效磷组分的关键因子。上述结果表明，土地利用类型和水热条件是影响土壤无机磷组分及生物有效磷组分特征的关键因素，无机磷组分含量的提高对生物有效磷组分具有正向作用。因此，应考虑未来气候变化可能对土壤中磷的形态及其有效性产生的影响，以推进喀斯特生态系统恢复。

关键词：喀斯特生态系统土地利用类型水热条件无机磷形态生物有效磷

微塑料输入对热带农田土壤NO排放及氮转化过程的影响

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环境科学 2024年

作者：王晓彤冷有锋王俊姣黄小敏付亚军范长华高文龙张文宁梓妤陈淼中国热带农业科学院环境与植物保护研究所农业农村部热区农业绿色低碳重点实验室华中农业大学资源与环境学院海南儋州热带农业生态系统国家野外科学观测研究站海南大学热带农林学院海南大学生态与环境学院

农田土壤微塑料污染引发的土壤生态与环境问题已备受关注．为探究不同类型微塑料输入对热带典型农田土壤性质、N2O排放及氮转化过程的影响，以海南典型辣椒-玉米轮作土壤为研究对象，通过室内恒温培养试验，设置空白对照(CK)、添加5%聚... 详细信息

农田土壤微塑料污染引发的土壤生态与环境问题已备受关注．为探究不同类型微塑料输入对热带典型农田土壤性质、N2O排放及氮转化过程的影响，以海南典型辣椒-玉米轮作土壤为研究对象，通过室内恒温培养试验，设置空白对照(CK)、添加5%聚乙烯微塑料(PE)和添加5%聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯微塑料(PBAT)这3个处理．结果表明，两种微塑料的添加均增加了土壤pH，提高土壤有机碳(SOC)和溶解性有机碳(DOC)含量，其中PBAT较PE影响更大；PE和PBAT处理分别增加66.07%和119.65%的铵态氮(NH4+-N)含量，降低8.56%和29.68%的硝态氮(NO3--N)含量．PBAT处理显著增加土壤N2O排放(P 热带农田土壤性质，并通过促进反硝化作用加剧土壤N2O的排放．

关键词：微塑料土壤性质氮转化 N O排放功能基因

亚热带典型农业流域碳平衡估算研究——以金井河流域为例

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农业现代化研究 2024年第2期45卷 306-315页

作者：姜文倩李思琪王美慧李勇沈健林刘新亮盛良学宫殿林朱奇宏吴金水中国科学院亚热带农业生态研究所中国科学院长沙农业环境观测研究站湖南长沙410125 中国科学院大气物理研究所北京100029 中国科学院大学北京100049 国家环境保护城市大气复合污染成因与防治重点实验室上海市环境科学研究院上海200233 南宁师范大学北部湾环境演变与资源利用教育部重点实验室地理与海洋研究院广西南宁530001

度量流域碳中和程度的年度温室气体净排放量,是二氧化碳(CO_(2))、甲烷、氧化亚氮等温室气体净排放量的CO_(2)当量总和,其中的CO_(2)净排放量大小由流域碳平衡计量。因此,为实现在2030年之前碳排放量达到峰值和2060年前“碳中和”的宏... 详细信息

度量流域碳中和程度的年度温室气体净排放量,是二氧化碳(CO_(2))、甲烷、氧化亚氮等温室气体净排放量的CO_(2)当量总和,其中的CO_(2)净排放量大小由流域碳平衡计量。因此,为实现在2030年之前碳排放量达到峰值和2060年前“碳中和”的宏伟目标(即“双碳”目标),以流域为尺度单元全面了解其碳平衡情况至关重要。本研究基于走访调查数据、MODIS数据集以及前人研究结果,利用政府间气候变化专门委员会(IPCC)温室气体清单指南提供的参考方法,对湖南省长沙县农业小流域——金井河流域的碳平衡进行估算研究。结果显示,2011—2020年该流域的碳吸收量(以纯碳计)范围为1.289万~1.982万t/a,其中森林、茶园和农田生态系统碳吸收量分别占总吸收量的83.4%、2.6%和14.0%。流域的碳排放量范围为0.373万~1.342万t/a,主要排放贡献源是交通运输和工业生产,分别占总碳排放量的57.1%和28.8%。金井河流域碳平衡指数小于1,表明该流域为碳汇。本研究为以流域尺度的碳源汇清查提供了典型案例,并为研究区域制定“双碳”目标的实施路径提供了有益参考。

关键词：碳平衡碳源碳汇碳排放碳吸收金井河流域

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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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六斑月瓢虫幼虫和草地贪夜蛾幼虫之间的双向捕食功能评价

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中国生物防治学报 2024年第3期40卷 559-567页

作者：崔祥鑫黎荟璐李盼唐继洪李金花海南大学热带农林学院/热带农林生物灾害绿色防控教育部重点实验室海口570228 中国热带农业科学院环境与植物保护研究所/农业农村部热带作物有害生物综合治理重点实验室/海南省热带农业有害生物监测与控制重点实验室海口571101 河南省农业科学院植物保护研究所郑州450002

草地贪夜蛾自2019年4月首次在海口市发现,逐渐在各市县扩散,成为海南省多种作物上的重要害虫。六斑月瓢虫是海南地区农田生态系统中重要的捕食性天敌。为评价六斑月瓢虫对草地贪夜蛾的控制能力,室内测定了六斑月瓢虫3龄幼虫对草地贪夜... 详细信息

草地贪夜蛾自2019年4月首次在海口市发现,逐渐在各市县扩散,成为海南省多种作物上的重要害虫。六斑月瓢虫是海南地区农田生态系统中重要的捕食性天敌。为评价六斑月瓢虫对草地贪夜蛾的控制能力,室内测定了六斑月瓢虫3龄幼虫对草地贪夜蛾卵和2龄幼虫,以及草地贪夜蛾3、4龄幼虫对六斑月瓢虫卵和1龄幼虫的双向捕食作用。结果显示,草地贪夜蛾与六斑月瓢虫的双向捕食功能反应均符合Holling II功能反应模型。六斑月瓢虫3龄幼虫对草地贪夜蛾卵和2龄幼虫日最大捕食量分别为82.40粒、54.63头。草地贪夜蛾幼虫也可捕食六斑月瓢虫幼虫,其捕食量随草地贪夜蛾龄期增加而增大。草地贪夜蛾3龄幼虫对六斑月瓢虫卵和1龄幼虫日最大捕食量分别为133.68粒、9.89头,草地贪夜蛾4龄幼虫对六斑月瓢虫卵和1龄幼虫日最大捕食量分别为266.04粒、219.08头。而且,不论是六斑月瓢虫捕食草地贪夜蛾,还是草地贪夜蛾捕食六斑月瓢虫,捕食者的搜寻效应均随猎物密度的增加而降低。结果表明,用六斑月瓢虫来防治草地贪夜蛾时,应在草地贪夜蛾出现暴食期前进行,这时防治会有较好的控害效果。

关键词：六斑月瓢虫草地贪夜蛾双向捕食捕食功能反应搜寻效应

咖啡果皮与枯落物覆盖对土壤有机碳组分的影响

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热带作物学报 2024年第7期45卷 1420-1430页

作者：张昂陈苏森谭军林兴军赵青云孙燕董云萍闫林龙宇宙中国热带农业科学院香料饮料研究所/海南省热带香辛饮料作物遗传改良与品质调控重点实验室/农业农村部香辛饮料作物遗传资源利用重点实验室/国家农业科学万宁观测实验站海南万宁571533 云南农业大学热带作物学院云南普洱665000 云南省董云萍专家工作站云南普洱665099 云南省闫林专家工作站云南保山678000

农田土壤有机碳库作为陆地土壤碳库的重要组成部分,其有机碳储量受到种植模式等人为干预的强烈影响。咖啡作为世界热带地区种植面积较大的的经济作物之一,其栽培模式的微小变化即可显著影响陆地生态系统的碳收支平衡。覆盖栽培是咖啡的... 详细信息

农田土壤有机碳库作为陆地土壤碳库的重要组成部分,其有机碳储量受到种植模式等人为干预的强烈影响。咖啡作为世界热带地区种植面积较大的的经济作物之一,其栽培模式的微小变化即可显著影响陆地生态系统的碳收支平衡。覆盖栽培是咖啡的传统栽培模式之一,然而其对咖啡园土壤有机碳组分的影响仍不明确。因此,本研究基于课题组前期使用咖啡果皮与枯落物等咖啡废弃物替代传统覆盖物对咖啡进行覆盖栽培,采用完全随机区组设计,分别设置未覆盖咖啡废弃物(CK)、覆盖咖啡枯落物(L)、覆盖咖啡果皮(P)和覆盖咖啡枯落物+果皮(PL)4种处理;监测咖啡园的土壤微环境、微生物群落多样性及生物量碳、有机碳组分等指标,通过分析土壤微环境、微生物群落结构与有机碳组分之间的内在关系,明确覆盖咖啡废弃物对土壤碳组分的影响及其关键驱动因子。结果显示:覆盖咖啡果皮与枯落物均不影响土壤有机碳、重组有机碳和可溶性有机碳含量,而分别显著提高土壤轻组有机碳含量13.31%和14.12%。覆盖咖啡废弃物不影响土壤微环境指标与微生物群落多样性。覆盖咖啡果皮显著提高土壤微生物量碳14.05%,并且分别显著增加变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度18.60%和80.77%,并减少蓝细菌门(Cyanobacteria)相对丰度70.14%,却对土壤真菌群落的影响较小;而覆盖咖啡枯落物分别显著增加变形菌门和厚壁菌门相对丰度14.43%和57.63%,并减少蓝细菌门相对丰度73.43%,同时显著提高真菌子囊菌门(Ascomycota)相对丰度14.79%。本研究中咖啡废弃物覆盖不影响土壤有机碳含量主要归因于重组有机碳等主要土壤有机碳组分对咖啡废弃物覆盖处理不敏感;而咖啡废弃物覆盖引起微生物量碳的提高以及厚壁菌门在土壤微生物群落相对丰度的增加,促进了外源有机碳输入引起的激发效应,是显著提高土壤轻组有机碳含量的主要原因之一。咖啡废弃物短期覆盖显著提高土壤轻组有机碳含量,有助于提升咖啡园土壤碳固存以及为优化咖啡绿色低碳生产模式提供理论支撑。

关键词：咖啡果皮枯落物土壤有机碳组分土壤微生物

洞庭湖区域黑线姬鼠(Apodemus agrarius)种群迁入湖滩后的繁殖特征

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湖泊科学 2023年第6期35卷 2101-2110页

作者：何佳凝张琛杨桂燕徐正刚张美文王勇李波周训军黄华南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湖南洞庭湖湖泊湿地生态系统国家野外科学观测研究站长沙410125 西北农林科技大学林学院杨凌712100 大通湖区农业技术推广中心益阳413207

黑线姬鼠(Apodemus agrarius)是广泛分布于我国的主要农田害鼠之一,2003年三峡工程开始蓄水后洞庭湖湖滩鼠类群落结构发生了演变,黑线姬鼠已大量侵入湖滩,且逐步成为湖滩生境鼠类群落的优势鼠种。动物在新生境中的繁殖状况是了解其对环... 详细信息

黑线姬鼠(Apodemus agrarius)是广泛分布于我国的主要农田害鼠之一,2003年三峡工程开始蓄水后洞庭湖湖滩鼠类群落结构发生了演变,黑线姬鼠已大量侵入湖滩,且逐步成为湖滩生境鼠类群落的优势鼠种。动物在新生境中的繁殖状况是了解其对环境适应的关键指标。为掌握黑线姬鼠种群侵入湖滩生境后的适应情况,为其种群动态的预测预报提供科学依据,本文对2003—2020年洞庭湖湖滩和农田生境中捕获的黑线姬鼠繁殖状况进行比较分析,并结合季节动态和生境差异等因子分析了该鼠在繁殖方面对湖滩生境的适应。结果表明:(1)湖滩生境中黑线姬鼠平均繁殖指数(0.71±0.27)低于农田生境(1.21±0.47),在2016—2020年湖滩上黑线姬鼠的繁殖指数为0.99,略高于农田的0.96;(2)湖滩生境较农田生境中的孕鼠在繁殖中偏向有更多的胎仔数,有6只以上胎仔数的孕鼠占比(65.59%)高于农田生境(49.10%);(3)湖滩生境中发现有幼年组的黑线姬鼠参与繁殖,其繁殖指数、参产率、怀孕率及雄鼠的睾丸下降率随年龄递增;(4)春季和秋季是湖滩生境中黑线姬鼠的主要繁殖季节,其繁殖指数、参产率、怀孕率都显著高于夏季和冬季,而雌雄比显著低于夏季;(5)湖滩生境不同植被结构对黑线姬鼠的繁殖有影响,黑线姬鼠在苔草+南荻的湖滩生境中繁殖能力较强,在南荻地和林地的繁殖力较弱。上述结果表明,黑线姬鼠已经适应了湖滩生境,且可能形成稍异于传统农田生境的繁殖特征。

关键词：繁殖黑线姬鼠洞庭湖湖滩三峡工程