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甘薯连作障碍发生的土壤养分因素探讨

中国土壤与肥料 2024年第4期 102-107页

作者：许仙菊姜晓蕊陈丹艳张永春汪吉东冯冰钟月华江苏省农业科学院农业资源与环境研究所农业农村部江苏耕地保育科学观测实验站/国家农业环境六合观测实验站江苏南京210014 金陵科技学院园艺园林学院江苏南京210038

连作障碍是甘薯种植中的一个突出问题。为了阐明甘薯连作障碍发生的原因,分别采集了5、10和15年连作甘薯及其对照土壤,分析了土壤pH、有机质、阳离子交换量、全量和有效态氮、磷、钾含量、有效态中微量元素含量,并计算了土壤氮、磷、钾... 详细信息

连作障碍是甘薯种植中的一个突出问题。为了阐明甘薯连作障碍发生的原因,分别采集了5、10和15年连作甘薯及其对照土壤,分析了土壤pH、有机质、阳离子交换量、全量和有效态氮、磷、钾含量、有效态中微量元素含量,并计算了土壤氮、磷、钾之间的比值。结果表明:相比于各自对照,5年甘薯连作显著提高了土壤pH,但是10和15年连作显著降低了土壤pH;5年连作对土壤有机质含量影响较小,但是10和15年连作提高了土壤有机质含量,其中15年连作达显著水平;5年连作对土壤全氮和碱解氮含量影响较小,但是10和15年连作均显著提高了土壤全氮和碱解氮含量;5、10和15年连作均显著提高了土壤全磷和有效磷含量;不同连作年限对土壤全钾、速效钾和中微量元素(钙、镁、硫、铁、锰、铜、锌、硅)含量的影响没有明显规律;甘薯多年连作后,土壤氮/磷降低,氮/钾和磷/钾升高,导致土壤氮、磷、钾失衡,氮磷过多可能引起钾的相对缺乏,也会破坏土壤微生态体系,引起病虫害发生。甘薯是一种耐贫瘠且喜钾植物,基于上述结果,甘薯连作一般不会造成土壤肥力的降低,土壤酸化和氮磷钾养分失衡可能是造成甘薯连作障碍发生的两个主要原因。

关键词：连作年限甘薯土壤养分障碍因素土壤酸化

长期施用有机肥对土壤微塑料赋存及迁移特征的影响

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环境科学 2024年第4期45卷 2304-2312页

作者：王长远马啸驰郭德杰刘新红马艳罗佳江苏省农业科学院农业资源与环境研究所南京210014 国家农业环境六合观测实验站南京210014 江苏大学环境与安全工程学院镇江212013

为探明设施土壤中微塑料的赋存特征与施肥模式、种植年限及土壤深度之间的响应关系,通过现场采样、显微镜观察、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)等方法,对长期施用有机肥土壤中微塑料丰度、形状、粒径、颜色、种类和表... 详细信息

为探明设施土壤中微塑料的赋存特征与施肥模式、种植年限及土壤深度之间的响应关系,通过现场采样、显微镜观察、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)等方法,对长期施用有机肥土壤中微塑料丰度、形状、粒径、颜色、种类和表面形貌特征及有机肥中微塑料的丰度、粒径和种类进行分析.结果表明,设施土壤中不同种植年限下(2016~2021年)表层土壤中微塑料的平均丰度随着种植年限的升高而升高,化肥(CF)、有机肥(OF)和生物炭+有机肥(BOF)处理中微塑料丰度不同,其中每年OF处理微塑料的丰度最高,2021年长期施用OF的表层土壤微塑料丰度最高,为543.33 n·kg^(-1).3种施肥处理土壤中微塑料平均年增长速率分别为11.16%、12.61%和9.17%.微塑料丰度在不同深度土层中表现为随土层深度的增加而显著降低,且BOF处理中微塑料向深层土壤迁移效率最高.微塑料形状主要为纤维状、碎片状、颗粒状和薄膜状,在0~40 cm深度土壤中,纤维状微塑料在3种施肥类型土壤中均占主导地位.在40~60 cm土壤中CF处理无纤维状和薄膜状微塑料,颗粒状微塑料占比最高(57.14%);OF处理无薄膜状微塑料,颗粒状微塑料和纤维状微塑料占比最高(36.00%);BOF处理中占比最高的为颗粒状微塑料(41.18%),占比最少的为薄膜状微塑料(5.88%). 3种施肥处理土壤中小尺寸(研究对于明晰不同长期施肥模式下设施土壤中微塑料的分布特征和迁移具有重要意义.

关键词：微塑料有机肥土壤深度设施农田迁移

不同浓度和表面修饰的聚苯乙烯微塑料对水稻种子萌发、生长和氧化应激的影响

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农业资源与环境学报 2024年第3期41卷 666-676页

作者：郑婷张海韵吕卫光李双喜沈晓芳上海海洋大学海洋生态与环境学院上海201306 上海市农业科学院生态环境保护研究所上海201403 农业农村部上海农业环境与耕地保育科学观测试验站上海201403 农业农村部东南沿海农业绿色低碳重点实验室上海201403 苏州科技大学环境科学与工程学院江苏苏州215009

为揭示微塑料对陆生植物的影响,本研究探究了不同表面修饰(原始、羧基化和氨基化)的聚苯乙烯微球(PS、PSC、PSN)暴露下水稻种子萌发、生长和氧化应激状况,暴露浓度分别为0.2、1、5 mg·L^(-1)和30 mg·L^(-1)。结果表明,3种微塑料对水... 详细信息

为揭示微塑料对陆生植物的影响,本研究探究了不同表面修饰(原始、羧基化和氨基化)的聚苯乙烯微球(PS、PSC、PSN)暴露下水稻种子萌发、生长和氧化应激状况,暴露浓度分别为0.2、1、5 mg·L^(-1)和30 mg·L^(-1)。结果表明,3种微塑料对水稻种子发芽率和幼苗根质量的抑制程度表现为PSN>PSC>PS,对水稻根系形态(根长、根表面积和根投影面积)的抑制程度总体表现为两种经表面修饰的微球强于原始微球。PS在较低浓度(0.2、1 mg·L^(-1))下通过刺激水稻根部提高抗氧化系统的应激水平,避免了氧化损伤;随着浓度的升高,根部抗氧化防御能力逐渐减弱,在30 mg·L^(-1)时引发了脂质过氧化。两种经表面修饰的微塑料在较低浓度(0.2、1 mg·L^(-1))下即可抑制根部抗氧化系统。PSC仅在最高浓度(30 mg·L^(-1))下诱导了根部氧化损伤,而PSN在1 mg·L^(-1)时就引发了氧化损伤,且随着PSN浓度的升高,氧化损伤进一步加剧。随着微塑料浓度的升高,水稻根表洗脱物明显增多,可能与根部的抗氧化反应有关。最高浓度(30 mg·L^(-1))PSC和PSN的根表洗脱液中可观察到微塑料,根表吸附可能是导致氧化损伤和生长发育受阻的原因。水稻的芽对微塑料的敏感性远低于根部,芽质量和叶绿素含量受到了一定程度的抑制;3种微塑料均在最高浓度(30 mg·L^(-1))时引发了芽的氧化损伤,但各处理组间的差异不大。研究表明,与原始聚苯乙烯微塑料相比,经表面修饰的微塑料,尤其是氨基化微塑料对水稻种子萌发、根系生长和抗氧化系统的负面影响更强。

关键词：聚苯乙烯微塑料表面修饰水稻发芽生长根系形态氧化应激

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玉米马铃薯秸秆混合腐解的非加性效应

植物生态学报 2024年

作者：陈林康赵平王顶向蕊龙光强云南农业大学农业农村部云南耕地保育科学观测实验站云南农业大学资源与环境学院

有机残体混合分解对陆地生态系统物质循环至关重要,但关于农田生态系统中混合秸秆分解过程的研究仍较缺乏。该研究在玉米(Zea mays)单作、马铃薯(Solanum tuberosum)单作和玉米马铃薯间作小区实验中,设置了为期6个月的玉米秸秆、马铃薯... 详细信息

有机残体混合分解对陆地生态系统物质循环至关重要,但关于农田生态系统中混合秸秆分解过程的研究仍较缺乏。该研究在玉米(Zea mays)单作、马铃薯(Solanum tuberosum)单作和玉米马铃薯间作小区实验中,设置了为期6个月的玉米秸秆、马铃薯秸秆和玉米马铃薯混合秸秆分解袋填埋实验,通过Biolog-Eco微平板法分析秸秆类型和分解环境对秸秆微生物碳代谢活性的影响。结果表明,马铃薯秸秆和玉米秸秆混合对分解过程产生了协同效应,混合秸秆的分解速率和微生物代谢活性高于单一秸秆,增加了微生物对碳水化合物和羧酸类底物的利用。这种协同效应随时间延长而削弱。随机森林模型和结构方程模型分析表明,土壤中溶解性有机碳、硝态氮、铵态氮含量以及秸秆碳氮比是驱动秸秆分解的重要因素。总之,秸秆混合促进秸秆分解。

关键词：混合秸秆间作微生物代谢活性有机物腐解非加性效应

不同比例化肥减量配施有机肥对植烟土壤有机碳固存的影响

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第2期32卷 262-272页

作者：熊于斌余顺平杨娅黄琳俞海冰汤利云南农业大学资源与环境学院昆明650201 云南农业大学烟草学院昆明650201 农业农村部云南耕地保育科学观测实验站昆明650201

为探究不同比例化肥减量配施有机肥影响植烟土壤有机碳固存的长期效应,基于连续9年的田间定位试验,设置不施肥(CK)、100%化肥(CF-1,当地常规推荐施肥)、80%化肥(CF-2)、80%化肥配施有机肥(OF-1)、60%化肥配施有机肥(OF-2)、70%化肥配施... 详细信息

为探究不同比例化肥减量配施有机肥影响植烟土壤有机碳固存的长期效应,基于连续9年的田间定位试验,设置不施肥(CK)、100%化肥(CF-1,当地常规推荐施肥)、80%化肥(CF-2)、80%化肥配施有机肥(OF-1)、60%化肥配施有机肥(OF-2)、70%化肥配施有机肥+生物有机肥(BOF)处理,对植烟土壤有机碳储量盈亏、固碳速率、有机碳组分含量、有机碳敏感指数、土壤碳库活度和土壤碳库管理指数进行对比,探讨不同比例化肥减量配施有机肥对植烟土壤有机碳固存的长期效应。与CF-1处理相比,连续不施肥(CK)处理植烟土壤有机碳组分、储量和土壤碳固存速率显著下降。不同比例化肥减量配施有机肥的OF-1、OF-2和BOF处理,植烟土壤有机碳含量分别增加9.6%、20.9%和13.9%,土壤活性有机碳含量分别增加43.4%、68.0%和41.7%,土壤可溶性有机碳含量分别增加14.8%、19.1%和25.4%,土壤微生物量碳含量分别增加22.8%、37.2%和36.4%,土壤有机碳储量分别增加15.3%、30.2%和31.2%,年平均固碳速率分别提高191.3%、382.6%和391.3%,碳库管理指数分别提高100.8%、159.8%和79.6%。不同比例化肥减量配施有机肥显著提升土壤活性有机碳敏感指数。与CF-1相比,OF-1、OF-2和BOF处理的烟叶产量分别提高10.3%、33.5%和35.3%,中上等烟叶比例分别提高14.6%、22.0%和18.0%。连续9年化肥减量配施有机肥显著提高植烟土壤有机碳组分含量和土壤有机碳固存速率,促进烟叶产质量提升,是烟叶绿色优质生产、农田土壤固碳增效的有效途径,以OF-2和BOF效应更好。

关键词：土壤有机碳组分有机碳固存速率土壤有机碳储量碳库管理指数碳组分敏感指数化肥减量配施有机肥烤烟

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砂姜黑土麦玉轮作不同施氮量下土壤矿质氮运移规律及分布特征

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农业资源与环境学报 2024年

作者：吕金岭高燕哺骆晓声郭战玲李太魁河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所农业农村部原阳农业环境与耕地保育科学观测实验站河南省农业生态环境重点实验室河南省生态环境监测中心

砂姜黑土是黄淮海地区的一类典型农田土壤，由于存在明显的砂姜层以及易产生多发性裂隙，砂姜黑土的氮素迁移分布存在不确定性。鉴于此，本研究设置CK（无氮磷钾肥）、TR（传统高氮）、OPT（优化施氮）和ZOPT（再优化施氮）4个处理，采... 详细信息

砂姜黑土是黄淮海地区的一类典型农田土壤，由于存在明显的砂姜层以及易产生多发性裂隙，砂姜黑土的氮素迁移分布存在不确定性。鉴于此，本研究设置CK（无氮磷钾肥）、TR（传统高氮）、OPT（优化施氮）和ZOPT（再优化施氮）4个处理，采用剖面取样和同位素示踪方法，探究砂姜黑土麦玉轮作氮素运移规律及作物吸收利用率。结果显示，长期施肥条件下，砂姜黑土NO3--N残留量主要集中在0～20 cm土层，其次为50～60 cm土层，再次为120 cm土层，120 cm以下NO3--N残留量低且变化不显著；从3季取样来看，不同施氮处理NO3--N残留量主要在0～20 cm和40～60 cm层，20～40 cm层最低。其中第1季（玉米季）不同处理当季15N残留量主要集中在0～20 cm土层，其余土层较低；第2季（小麦季）0～20 cm土层15N残留量增加显著，其余土层增幅较小；第3季（玉米季）由于极端降雨的影响，0～20 cm土层15N占比下降，15N残留量由上一季的74.9%～85.9%降低至52.3%～56.5%，20～60 cm土层15N残留量增幅明显，80～100 cm土层有小幅上升。各处理三季作物产量无显著差异（P>0.05），而15N利用效率表现为ZOPT >OPT>TR，说明190 kg·hm-2施氮量可满足砂姜黑土当季麦玉轮作氮素需求。除此之外，不同处理三季平均氮素损失介于27.9%～36.4%之间，其中TR处理最高，ZOPT处理最低。基于以上研究，砂姜黑土常规气象条件下化肥氮主要以作物吸收和土壤残留为主，而极端降雨条件下，化肥氮主要以环境损失为主，淋溶不是当季化肥氮的主要损失途径。

关键词：砂姜黑土氮素运移极端降雨 N标记麦玉轮作

连续化肥减量配施有机肥提升植烟土壤肥力质量的综合评价

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中国土壤与肥料 2024年第1期 70-78页

作者：余顺平熊于斌廖涛张诗卿汤利李少明云南农业大学资源与环境学院云南昆明650201 农业农村部云南耕地保育科学观测实验站云南昆明650201

为准确评价连续多年化肥减量配施有机肥料对烤烟产量及植烟土壤综合肥力质量的影响,探究植烟土壤质量提升与烤烟绿色优质协同的化肥减量有机替代技术。以长期定位试验的第7年数据为基础,运用因子分析法、相关系数法、内梅罗指数法,对不... 详细信息

为准确评价连续多年化肥减量配施有机肥料对烤烟产量及植烟土壤综合肥力质量的影响,探究植烟土壤质量提升与烤烟绿色优质协同的化肥减量有机替代技术。以长期定位试验的第7年数据为基础,运用因子分析法、相关系数法、内梅罗指数法,对不施肥(CK)、当地推荐常规施肥(100%化肥,CF)、化肥减量20%配施有机肥(OF)和配施生物有机肥(BIO)4个处理的土壤肥力质量进行综合评价,并采用随机森林回归分析,探讨各土壤单项肥力指标对烤烟产量的解释度。结果表明,在连续7年化肥减量20%条件下,配施有机肥和生物有机肥均能降低烤烟青枯病和黑胫病的发病率和病情指数,提高烤烟经济性状、产量可持续性与稳定性,提高植烟土壤养分含量和土壤肥力综合质量。随机森林分析表明,植烟土壤有效磷、碱解氮、全氮是影响烤烟产量的决定因素,其解释率分别为19.66%、15.38%、12.07%。在3种评价方法下,植烟土壤综合肥力指数IFI值均表现为BIO>OF>CF>CK,BIO和OF处理较CF处理分别提高23.03%~31.75%和4.92%~7.94%。3种评价方法的IFI值与烤烟相对产量均呈显著或极显著正相关关系,相关系数大小依次为内梅罗指数法(0.884)>因子分析法(0.867)>相关系数法(0.747)。因此,连续多年化肥减量配施不同有机肥具有提高植烟土壤综合肥力质量和烤烟产量及质量的持续效应,且以化肥减量20%配施生物有机肥的效果最优。

关键词：化肥减量植烟土壤综合肥力质量评价内梅罗指数法因子分析法相关系数法

化肥减量配施不同有机肥的植烟土壤-微生物碳氮磷生态化学计量特征

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生态学杂志 2024年第7期43卷 2150-2157页

作者：余顺平熊于斌杨娅俞海冰胡良松黄琳汤利云南农业大学资源与环境学院昆明650201 云南农业大学烟草学院昆明650201 玉溪市农业科学院云南玉溪653100 农业农村部云南耕地保育科学观测实验站昆明650201

探明化肥减量合理配施不同有机肥的土壤微生物生物量碳氮磷及其生态化学计量特征,明确农田生态系统生产力与养分供应之间的平衡效应,对促进云南高原特色农业产业的高效绿色发展具有重要意义。本研究以连续9年的植烟土壤为对象,进行长期... 详细信息

探明化肥减量合理配施不同有机肥的土壤微生物生物量碳氮磷及其生态化学计量特征,明确农田生态系统生产力与养分供应之间的平衡效应,对促进云南高原特色农业产业的高效绿色发展具有重要意义。本研究以连续9年的植烟土壤为对象,进行长期定位施肥试验。试验设不施肥(CK)、当地常规推荐施肥(100%化肥,CF-1)、化肥减量20%(CF-2)、化肥减量20%配施有机肥(OF)和化肥减量20%配施生物有机肥(BF)处理。分析比较植烟土壤微生物生物量碳氮磷及生态化学计量比,探讨其化学计量内稳性指数。结果表明,与常规推荐施肥处理相比(CF-1),化肥减量20%配施有机肥处理(OF)和配施生物有机肥处理(BF)均显著提高土壤碳氮磷含量及微生物生物量碳氮磷,且土壤C∶N、C∶P、N∶P和微生物生物量C∶N、C∶P、N∶P呈降低趋势。回归分析表明,微生物生物量C、N、P、C∶N和N∶P的内稳性指数1/H均≥0.75,具有敏感型特征。冗余分析表明,植烟土壤微生物生物量C、N、P与土壤C、N、P含量呈显著或极显著正相关,微生物生物量C∶N、C∶P与土壤C、N、P含量呈极显著或显著负相关,表明化肥减量配施不同有机肥对植烟土壤C、N、P的改变直接导致微生物生物量C、N、P化学计量比的改变。综上所述,连续化肥减量20%配施不同有机肥能不同程度提高植烟土壤养分含量,对于维持土壤碳氮磷及微生物生物量碳氮磷化学计量平衡、提高土壤肥力具有重要作用。

关键词：植烟土壤化肥减量微生物生物量生态化学计量比内稳性

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基于土地利用和地形的生态系统服务空间分布及权衡-协同-独立关系——以安塞区为例

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水土保持研究 2024年第2期31卷 240-251,263页

作者：薛曾辉高驭洋卢枰达周静王可琳张斌马玉刘梦云西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 农业农村部西北旱地农业绿色低碳重点实验室陕西杨凌712100 农业农村部合阳农业环境与耕地保育科学观测实验站陕西合阳715300

[目的]生态系统退化问题日益突出,开展生态系统服务空间分布及其相关关系研究对区域生态文明建设具有重要意义。[方法]基于InVEST和CASA模型,在10 m空间分辨率下定量评估安塞区2020年土壤保持、固碳释氧、水源涵养和生境质量及其随地形... 详细信息

[目的]生态系统退化问题日益突出,开展生态系统服务空间分布及其相关关系研究对区域生态文明建设具有重要意义。[方法]基于InVEST和CASA模型,在10 m空间分辨率下定量评估安塞区2020年土壤保持、固碳释氧、水源涵养和生境质量及其随地形和土地利用变化趋势,分析生态系统服务间权衡—协同—独立关系。[结果](1)林地和草地生态系统服务较强,未利用地和建设用地较弱;耕地、林地和草地生态系统服务间协同作用明显,而未利用地表现为权衡作用,水域表现为独立作用。(2)土壤保持量最高值在中低海拔、急悬坡和半阴坡,固碳释氧量最高值在中低海拔、陡峭坡和阴坡,涵养水源量最高值在低海拔和阳坡,生境质量最高值在高海拔、急悬坡和阳坡。(3)地形和土地利用视角下,生态系统服务整体表现为协同度>独立度>权衡度,协同作用常发生在土壤保持、固碳释氧和水源涵养之间,生境质量与其他生态系统服务权衡作用明显。(4)协同作用随着海拔升高和坡向向阳程度加强而提升,随着坡度增加呈先升高后降低变化趋势,权衡则与之相反。[结论]土地利用和地形对生态系统服务影响较大,应因地制宜开展土地规划和生态管理,基本证明了退耕还林还草生态恢复措施与其地形气候的适应性和决策的正确性。

关键词：安塞区生态系统服务权衡-协同-独立 InVEST模型 CASA模型地形因子土地利用

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