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河套灌区盐渍土壤原核生物群落特征及其潜在功能研究

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土壤学报 2024年第2期61卷 527-538页

作者：张璐杨劲松姚荣江王相平谢文萍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) 南京210008

辨明盐渍土原核生物群落特征及潜在功能对盐渍化程度和土地利用类型的响应,对理解盐渍土壤元素循环与植物互馈效应、构建良性循环农田生态系统具有重要意义。以河套灌区不同盐渍化程度的农田和荒地为研究对象,结合土壤基本理化性质分析... 详细信息

辨明盐渍土原核生物群落特征及潜在功能对盐渍化程度和土地利用类型的响应,对理解盐渍土壤元素循环与植物互馈效应、构建良性循环农田生态系统具有重要意义。以河套灌区不同盐渍化程度的农田和荒地为研究对象,结合土壤基本理化性质分析与原核生物高通量测序方法,探究盐渍化土壤中原核生物的群落组成特征、环境驱动要素及其潜在功能。结果表明,农田土壤盐渍化程度显著低于荒地,其原核生物多样性更高,尤其是富集了大量农田特有的ASV(扩增子序列变体,amplicon sequence variant);原核生物的群落组成在农田和荒地间差异最大,并主要受到土壤电导率(EC)、pH和有机质(SOM)等环境因子的驱动。基于群落组成和功能预测的差异分析结果表明,盐渍化农田中具有较高丰度的氮循环相关微生物以及潜在的植物促生菌,如亚硝化球菌(Nitrososphaeraceae)、亚硝化单胞菌(Nitrososmonadaceae)、诺卡氏菌(Nocardioidaceae)和鞘氨醇单胞菌(Sphingomonadaceae)等;而盐碱荒地富集了以盐杆菌(Halobacterota)为代表的古菌和具有烃类化合物分解功能的原核生物类群。本研究对于明晰北方灌区盐渍土原核生物群落特征与土壤微环境的互馈关系、揭示土壤养分周转对提升土壤-植物-微生物跨域有益协同具有指导意义。

关键词：盐渍土河套灌区原核生物土地利用类型盐杆菌门

吉林蛟河不同演替阶段温带针阔混交林土壤质量演变

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生态学杂志 2024年第2期43卷 433-444页

作者：蔺兴武朱建国谢祖彬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) 南京210008

土壤质量演变与森林次生演替紧密关联,研究长白山林区温带针阔混交林在次生演替过程中的土壤质量演变,可为该区域次生林的恢复与经营提供重要科学依据。本研究以吉林蛟河不同演替阶段温带针阔混交林为对象,探讨了森林次生演替过程中土... 详细信息

土壤质量演变与森林次生演替紧密关联,研究长白山林区温带针阔混交林在次生演替过程中的土壤质量演变,可为该区域次生林的恢复与经营提供重要科学依据。本研究以吉林蛟河不同演替阶段温带针阔混交林为对象,探讨了森林次生演替过程中土壤指标变化趋势及土壤质量演变特征。研究发现,土壤全碳和全氮在森林次生演替过程中表现为协同演变,而其他土壤指标随森林演替并不存在统一的响应模式。主成分分析表明,成熟林和老龄林土壤特征逐渐远离中龄林和近熟林。0~10 cm土层土壤质量指数在不同演替阶段之间无显著性差异,而成熟林10~20 cm土层的土壤质量指数显著低于其他3个演替阶段。土壤质量指数具有随阔叶树种比例的增加而增加的趋势,阔叶树种比例可以解释10~20 cm土层63.3%的土壤质量指数变异(P土壤质量演变的重要因素之一。因此,长白山林区温带针阔混交林的森林恢复与经营时,适度增加阔叶树种比例可能有利于土壤质量的维持。

关键词：长白山林区次生演替土壤性质主成分分析土壤质量指数

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中国盐渍土研究:历程、现状与展望

土壤学报 2022年第1期59卷 10-27页

作者：杨劲松姚荣江王相平谢文萍张新朱伟张璐孙瑞娟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) 南京210008

盐渍土研究是以盐渍土和盐渍生境作为主要研究对象,以盐渍土和盐渍化的发生与演变过程、环境要素和人类活动对盐渍化的影响与作用机制、盐渍土的治理、改良和利用的理论与技术为主体的研究领域。我国盐渍土面积巨大、种类繁多,盐渍化问... 详细信息

盐渍土研究是以盐渍土和盐渍生境作为主要研究对象,以盐渍土和盐渍化的发生与演变过程、环境要素和人类活动对盐渍化的影响与作用机制、盐渍土的治理、改良和利用的理论与技术为主体的研究领域。我国盐渍土面积巨大、种类繁多,盐渍化问题突出,对农业生产和生态环境造成不同程度的影响。我国科学家提出的盐渍土"水盐调控""水盐平衡","淡化肥沃层"和"障碍消减"等理论与技术方法,为发展农业生产、提高土地产能、保障粮食安全、拓展耕地资源等发挥了积极作用。近期我国在土壤盐渍化演变过程的监测与多源数据融合、土壤水盐运移过程模拟与尺度转换、盐渍农田养分循环与减损增效、盐渍障碍的生态消减、盐渍障碍微生物修复、盐渍农田灌排优化管理与边际水安全利用等方面取得了积极的进展和成果。建议今后深入开展盐渍土精准控盐的高效和安全用水、土壤盐渍障碍的绿色消减与健康保育、盐渍农田养分库容扩增与增碳减排、土壤盐渍化与区域生态的耦合响应和协同适应等方面的理论与技术研究。应面向农业、资源、生态、环境等领域和行业,致力于拓展理论和新技术的研究,为国家农业升级、粮食安全、耕地保护、生态安全、高质量发展发挥重要作用。本文回顾了我国盐渍土研究工作的发展历程以及国内外研究之间的联系,系统阐述了近期盐渍土相关研究工作的特色进展,结合目前国内外相关研究的前沿热点和国家需求,提出了我国盐渍土研究的展望。

关键词：盐渍土盐渍化防控障碍消减生态治理水盐调控盐碱地

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滨海盐渍农田土壤硝化势特征及其影响因素

应用生态学报 2022年第8期33卷 2205-2212页

作者：李红强姚荣江杨劲松王相平谢文萍张新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 中国科学院大学北京100049

明确滨海盐渍农田土壤的硝化能力,探究土壤环境中影响硝化过程的主要因子,对调控农田土壤硝化作用和提高氮肥利用率具有重要意义。通过野外调查和室内分析相结合的方法,研究了滨海淤泥质滩涂盐渍区域(东营市和东台市)农田土壤硝化势和... 详细信息

明确滨海盐渍农田土壤的硝化能力,探究土壤环境中影响硝化过程的主要因子,对调控农田土壤硝化作用和提高氮肥利用率具有重要意义。通过野外调查和室内分析相结合的方法,研究了滨海淤泥质滩涂盐渍区域(东营市和东台市)农田土壤硝化势和土壤物理、化学、生物学性质,运用多元逐步回归分析和结构方程模型(SEM)建立了土壤性质与土壤硝化势的相关关系。结果表明:滨海盐渍农田土壤除pH值较稳定外,其他土壤性质和土壤硝化势变化差异较大。土壤硝化势范围为0.04~10.42 mg·kg^(-1)·d^(-1),随土壤盐渍化程度增加而降低。相关分析表明,土壤硝化势与土壤有机质、阳离子交换量和Cl^(-)的相关性最强,相关系数分别为0.409、0.397和-0.337;而多元逐步回归分析表明,Na^(+)、粉粒、阳离子交换量、CO_(3)^(2-)+HCO_(3)^(-)为土壤硝化势的主要影响因子。SEM分析结果表明,Na^(+)、粉粒、阳离子交换量、CO_(3)^(2-)+HCO_(3)^(-)为影响土壤硝化势的直接因子,有机质、黏粒、Cl^(-)、SO_(4)^(2-)为影响土壤硝化势的间接因子。总之,土壤Na^(+)和阳离子交换量是影响硝化作用的两个主要因素,在该区域调控土壤NaCl含量和阳离子交换量为调节土壤硝化过程的有效手段。

关键词：硝化势盐渍农田结构方程模型

吉林蛟河不同演替阶段温带针阔混交林土壤质量演变

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生态学杂志 2023年

作者：蔺兴武朱建国谢祖彬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)

土壤质量演变与森林次生演替紧密关联，研究长白山林区温带针阔混交林在次生演替过程中的土壤质量演变，可为该区域次生林的恢复与经营提供重要科学依据。本研究以吉林蛟河不同演替阶段温带针阔混交林为对象，探讨了森林次生演替过程中... 详细信息

土壤质量演变与森林次生演替紧密关联，研究长白山林区温带针阔混交林在次生演替过程中的土壤质量演变，可为该区域次生林的恢复与经营提供重要科学依据。本研究以吉林蛟河不同演替阶段温带针阔混交林为对象，探讨了森林次生演替过程中不同土壤指标的变化趋势及土壤质量演变特征。研究发现，土壤全碳和全氮在森林次生演替过程中表现为协同演变，而其他土壤指标随森林演替并不存在统一的响应模式。主成分分析表明，随着次生演替成熟林和老龄林的土壤特征逐渐远离中龄林和近熟林。0～10 cm土层土壤质量指数在不同演替阶段之间无显著性差异，而成熟林10～20 cm土层的土壤质量指数显著低于其他3个演替阶段。土壤质量指数具有随阔叶树种比例的增加而增加的趋势，阔叶树种比例可以解释10～20 cm土层63.3%的土壤质量指数变异（P土壤质量演变的重要因素之一。因此，长白山林区温带针阔混交林的森林恢复与经营时，适度增加阔叶树种比例可能有利于土壤质量的维持。

关键词：长白山林区次生演替土壤性质主成分分析土壤质量指数

河套灌区盐渍土壤原核生物群落特征及其潜在功能研究

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土壤学报 2023年

作者：张璐杨劲松姚荣江王相平谢文萍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)

辨明盐渍土原核生物群落特征及潜在功能对盐渍化程度和土地利用类型的响应，对理解盐渍土壤元素循环与植物互馈效应、构建良性循环农田生态系统具有重要意义。以河套灌区不同盐渍化程度的农田和荒地为研究对象，结合土壤基本理化性质分... 详细信息

辨明盐渍土原核生物群落特征及潜在功能对盐渍化程度和土地利用类型的响应，对理解盐渍土壤元素循环与植物互馈效应、构建良性循环农田生态系统具有重要意义。以河套灌区不同盐渍化程度的农田和荒地为研究对象，结合土壤基本理化性质分析与原核生物高通量测序方法，探究盐渍化土壤中原核生物的群落组成特征、环境驱动要素及其潜在功能。结果表明，农田土壤盐渍化程度显著低于荒地，其原核生物多样性更高，尤其是富集了大量农田特有的ASV（扩增子序列变体，amplicon sequence variant）；原核生物的群落组成在农田和荒地间差异最大，并主要受到土壤电导率（EC）、pH和有机质（SOM）等环境因子的驱动。基于群落组成和功能预测的差异分析结果表明，盐渍化农田中具有较高丰度的氮循环相关微生物以及潜在的植物促生菌，如亚硝化球菌（Nitrososphaeraceae）、亚硝化单胞菌（Nitrososmonadaceae）、诺卡氏菌（Nocardioidaceae）和鞘氨醇单胞菌（Sphingomonadaceae）等；而盐碱荒地富集了以盐杆菌（Halobacterota）为代表的古菌和具有烃类化合物分解功能的原核生物类群。本研究对于明晰北方灌区盐渍土原核生物群落特征与土壤微环境的互馈关系、揭示土壤养分周转对提升土壤-植物-微生物跨域有益协同具有指导意义。

关键词：盐渍土河套灌区原核生物土地利用类型盐杆菌门

生物质炭负载硫化纳米零价铁活化过硫酸盐降解土壤中典型恶臭苯系物的规律与机制

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土壤学报 2024年

作者：李炎璐杨兴伦卞永荣马智勇谷成刚宋洋相雷雷王芳蒋新中国科学院大学土壤与农业可持续发展国家重点实验室(南京土壤研究所)

纳米零价铁(nZVI)以及硫化纳米零价铁(S-nZVI)活化过硫酸盐(PS)降解土壤中的有机污染物是目前场地原位氧化修复技术的研究热点之一。苯系物(BTEX)是石化污染场地中典型的恶臭污染物，实现BTEX的高效去除并探究其降解机理有着重要的环境... 详细信息

纳米零价铁(nZVI)以及硫化纳米零价铁(S-nZVI)活化过硫酸盐(PS)降解土壤中的有机污染物是目前场地原位氧化修复技术的研究热点之一。苯系物(BTEX)是石化污染场地中典型的恶臭污染物，实现BTEX的高效去除并探究其降解机理有着重要的环境意义。本研究建立了以生物质炭负载硫化纳米零价铁(S-nZVI@BC)为活化剂的过硫酸盐氧化体系，探究不同条件下BTEX的降解效果，并与其他材料催化PS降解体系的效果进行了比较。同时基于化学探针实验、电子顺磁共振实验(EPR)及吹扫捕集-气质联用法(PT-GC-MS)测定的转化产物推测BTEX可能的降解途径。结果表明，S-nZVI@BC/PS体系在pH=3、S/Fe=1/4、Fe/C=1/2、材料投加量为0.01g·g-1、PS浓度为30mmol·L-1时对土壤中BTEX均有着95%以上的降解效果；S-nZVI@BC/PS体系下苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯的降解率在2 h内分别可达到96.7%、98.5%、96.9%、98.4%;S-nZVI@BC催化体系在所研究的五种不同催化剂体系表现最佳，即催化效果表现为：PS研究可为土壤中恶臭污染物高效降解技术的建立提供理论支撑。

关键词：苯系物过硫酸盐硫化纳米零价铁生物质炭自由基降解机理

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

典型水蚀区坡耕地黑土质量的空间分异特征及影响因素

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水土保持学报 2024年第3期 382-390+399页

作者：李林源高磊彭新华钱芮王建茜杜豪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中国科学院大学

[目的]为明确侵蚀—沉积在黑土坡耕地土壤质量空间分异格局中的塑造作用。[方法]以东北典型水蚀区坡耕地为研究对象,利用110个样点的土壤属性,采用基于最小数据集的土壤质量指数(SQI)指标,评价坡面尺度土壤质量的空间分异特征,并利用广... 详细信息

[目的]为明确侵蚀—沉积在黑土坡耕地土壤质量空间分异格局中的塑造作用。[方法]以东北典型水蚀区坡耕地为研究对象,利用110个样点的土壤属性,采用基于最小数据集的土壤质量指数(SQI)指标,评价坡面尺度土壤质量的空间分异特征,并利用广义线性模型(GLM)明确坡度、坡位、土层深度等因子对土壤质量的贡献。[结果](1)坡耕地土壤养分含量和空间特征在耕作层和亚表层间呈相反规律。对于大部分养分指标,耕作层的含量显著高于亚表层,但是,其空间异质性及土壤养分含量间的相关性低于亚表层(p土壤质量的空间分布特征。SQI在强烈侵蚀的坡中显著低于轻度侵蚀的坡上和沉积区的坡下(p土壤质量,坡下和坡上耕作层的土壤质量无显著差异(p>0.05);(3)土层深度、坡位和坡度是坡耕地SQI变异的主要影响因素。GLM结果显示,对于同一个土壤层次,坡度、坡位及其交互作用对SQI变异的解释度达95%,其中,坡位和坡度的解释度分别为68%和22%;考虑土壤深度因素,在0—40cm土层,土壤深度、坡位和坡度对SQI变异的解释度分别为39%,31%和10%。[结论]采用SQI和GLM相结合的方法,明确侵蚀—沉积过程在坡耕地黑土质量空间分异中的塑造作用,研究成果可为典型水蚀区侵蚀退化黑土地质量评价和管理提供技术支撑。

关键词：土壤侵蚀沉积作用地形因子土壤质量指数广义线性模型