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炭基肥对旱区玉米农田土壤理化性质、酶活性及微生物群落的影响

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环境科学 2024年

作者：刘威帆王晓港刘吉利吴娜万猛虎马风兰刘昊宁夏大学农学院宁夏大学生态环境学院

探讨炭基肥对土壤环境因子和微生物群落的影响，可以解决如何通过炭基肥改善旱区土壤状况和促进农业可持续发展的问题。以玉米“先玉335”为供试品种，采用随机区组设计，设5个处理：CK(普通化肥450 kg·hm-2)、T1(炭基肥1125 kg·hm-2)... 详细信息

探讨炭基肥对土壤环境因子和微生物群落的影响，可以解决如何通过炭基肥改善旱区土壤状况和促进农业可持续发展的问题。以玉米“先玉335”为供试品种，采用随机区组设计，设5个处理：CK(普通化肥450 kg·hm-2)、T1(炭基肥1125 kg·hm-2)、T2(炭基肥1013 kg·hm-2)、T3(炭基肥900 kg·hm-2)和T4(炭基肥788 kg·hm-2)，采集成熟期玉米农田土壤，分析不同炭基肥处理对土壤理化性质、土壤酶活性和微生物多样性的影响。结果表明：①与单施化肥相比，施用炭基肥显著降低旱区农田土壤容重，增大土壤间孔隙度与田间持水量，提高土壤养分及酶活性。T1和T2处理的有机碳、全氮和全磷含量分别显著增加13.68%～32.63%、25.00%～26.79%和35.00%～47.50%，脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性分别显著增加49.04%～91.35%、48.88%～58.71%和20.69%～31.03%。②T3和T4处理降低了微生物的Chao1、Shannon、Simpson、Faith＿pd和Pielou＿e指数。各处理优势菌门为变形菌门、放线菌门和酸杆菌门，相对丰度为71.50%～86.66%，T1和T2处理显著增加了变形菌门和放线菌门相对丰度，降低了酸杆菌门相对丰度。各处理下微生物的氨基酸代谢、碳水化合物代谢、能量代谢、遗传信息处理和新陈代谢功能的相对丰度无显著性差异，均在18.12%～21.34%之间。③相关性分析显示，除土壤容重外，土壤物理性质、土壤养分与土壤酶之间呈显著正相关，不同优势菌门与土壤环境因子之间的关系存在显著差异，微生物的6个功能通路与土壤养分显著正相关。PLS-SEM分析发现，炭基肥通过调控土壤物理性质、土壤养分以及土壤酶直接或间接影响微生物群落，土壤养分是土壤微生物群落演替的主要驱动参数。最后，PCA分析显示，土壤综合肥力表现为：T2>T1>T3>CK>T4。综上，炭基肥改善了旱区土壤的物理、化学和生物特性，从而提高了土壤综合肥力，炭基肥1013～1125 kg·hm-2的施用量适合在旱区玉米种植中推广。

关键词：炭基肥旱区土壤理化性质土壤酶活性微生物

不同供磷水平对柳枝稷根际土壤有机酸、无机磷及微生物的影响

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中国生态农业学报(中英文) 2024年第9期32卷 1492-1502页

作者：刘威帆赵匆刘昊屈小玉刘吉利吴娜宁夏大学农学院宁夏大学生态环境学院

本研究旨在探索不同供磷水平对根际土壤有机酸、无机磷和微生物群落的影响,挖掘根际土壤微生态特征,对促进土壤磷素循环具有重要意义。本试验采用随机区组试验设计,以柳枝稷‘Alamo’和‘Pathfinder’品种为材料,设置3个磷水平:P0 (0 kg... 详细信息

本研究旨在探索不同供磷水平对根际土壤有机酸、无机磷和微生物群落的影响,挖掘根际土壤微生态特征,对促进土壤磷素循环具有重要意义。本试验采用随机区组试验设计,以柳枝稷‘Alamo’和‘Pathfinder’品种为材料,设置3个磷水平:P0 (0 kg·hm-2)、P30 (30 kg·hm-2)和P90 (90 kg·hm-2),研究不同磷水平下柳枝稷根际土壤有机酸组成及含量、无机磷形态及含量以及微生物种群落多样性。研究结果表明,施磷水平对根际土壤有机酸、无机磷含量和微生物群落有显著影响。与P0相比,不同施磷水平下‘Alamo’品种的根际土壤有机酸含量增幅更大,无机磷含量更高。而在微生物群落方面,‘Alamo’和‘Pathfinder’品种呈现相似的变化规律。在P30和P90处理下,根际土壤中琥珀酸、苹果酸、马来酸和丙二酸含量显著增加,辛二酸含量降低。此外,施磷后根际土壤中的Ca2-P、Al-P、Fe-P、O-P和Ca10-P含量均显著增加。细菌群落的Chao1指数、ACE指数、Shannon指数和Simpson指数在施磷后也显著增加,而物种组成在门水平上以变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、放线菌门（Actinobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）为优势菌门。综合分析发现,不同磷水平下,柳枝稷根际土壤中的有机酸与无机磷间关系不显著。细菌群落的丰富度和多样性受有机酸和无机磷的共同影响,不同优势菌门与有机酸和无机磷的关系具有差异性。综上所述,有机酸—无机磷—微生物构成的根际土壤微生态系统是相互协调的系统,对磷资源的高效利用具有积极作用。

关键词：柳枝稷磷水平根际土壤有机酸无机磷微生物

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减氮和控释肥替代对宁夏引黄灌区玉米产量及土壤无机氮的影响

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农业环境科学学报 2024年第9期 2069-2079页

作者：邓江茹刘文娟马琨贾彪姚举上宁夏大学农学院宁夏大学生态环境学院

为研究不同施氮模式对宁夏引黄灌区春玉米产量及土壤无机氮变化的影响，以玉米为研究对象，采用完全随机设计，设置不施氮肥处理（CK）、农民常规尿素处理(CF,N 450 kg·hm-2)、等量控释肥替代处理(T1,N 450 kg·hm-2)、常规减氮处理(T2... 详细信息

为研究不同施氮模式对宁夏引黄灌区春玉米产量及土壤无机氮变化的影响，以玉米为研究对象，采用完全随机设计，设置不施氮肥处理（CK）、农民常规尿素处理(CF,N 450 kg·hm-2)、等量控释肥替代处理(T1,N 450 kg·hm-2)、常规减氮处理(T2,N315 kg·hm-2)和减氮控释配施处理(T3,N 315 kg·hm-2)5个处理，分析减氮及控释肥处理下玉米产量及土壤无机氮状况。结果表明：连续两年（2021—2022年）减氮和控释施肥处理中，T3处理年均增产效果最显著，且产量构成因子中年均百粒质量和穗粒质量分别显著提高11.83%和28.94%，年均秃尖长显著降低67.87%。不同减氮和控释施肥处理两年均对0～120 cm土壤中NH4+-N的影响不显著，但对土壤NO3--N和总无机氮的影响显著。收获期，T3处理的NO3--N和无机氮的平均累积量最低，分别为210.01 kg·hm-2和298.40 kg·hm-2。连续两年减氮和控释施肥结果显示，T3处理较CF处理氮肥回收利用率、氮肥农学效率和氮肥偏生产力分别平均显著提高21.93%、10.42 kg·kg-1和21.89 kg·kg-1。研究表明，总施氮量315 kg·hm-2的减氮控释肥配施（T3）方式，是宁夏引黄灌区春玉米在兼顾生态环境效益和经济效益下的最优施肥模式。

关键词：春玉米控释减氮产量无机氮

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基于地面高光谱的宁夏银北地区农田不同土层盐碱化信息反演

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应用生态学报 2024年

作者：黄华雨丁启东张俊华潘鑫周跃辉贾科利宁夏大学生态环境学院宁夏大学地理科学与规划学院

土壤盐碱化严重制约着农业的可持续发展，及时掌握土壤含盐量（SSC）和pH信息对盐碱农田的改良及合理利用至关重要。本研究以宁夏银北地区石嘴山市平罗县为研究对象，以野外高光谱信息和表层（0～20 cm）、亚表层（20～40 cm）土壤盐碱... 详细信息

土壤盐碱化严重制约着农业的可持续发展，及时掌握土壤含盐量（SSC）和pH信息对盐碱农田的改良及合理利用至关重要。本研究以宁夏银北地区石嘴山市平罗县为研究对象，以野外高光谱信息和表层（0～20 cm）、亚表层（20～40 cm）土壤盐碱指标实测值为数据源，对原始光谱反射率经Savitzky-Golay（SG）平滑后进行0～2阶（间隔0.25）分数阶微分（FOD）变换，并构建9种光谱指数，根据各指数与盐碱指标间的相关性筛选特征参量，然后基于偏最小二乘回归（PLSR）、随机森林（RF）和极端随机树（ERT）3种机器学习算法建立SSC和pH的反演模型。结果表明：1)表层光谱反射率始终与亚表层成倍数关系，FOD变换可以有效消除光谱曲线的基线漂移，突出光谱细微信息。2)表层和亚表层SSC均与差值指数（DI）、最优光谱指数（OSI）和土壤调节光谱指数（SASI）的相关性最强，最优变换阶次分别为1.5和0.75阶，pH则与比值指数（RI）、广义指数（GDI）和归一化指数（NDI）的相关性最强，最优阶次分别为0.5和0.25阶。3)不同土层盐碱指标均以ERT模型表现最佳。表层SSC反演精度高于亚表层，而pH则相反。表层SSC-1.5阶-ERT模型的验证集决定系数(Rp2)、均方根误差（RMSE）和相对分析误差（RPD）分别为0.980、0.547和5.229，亚表层pH-0.25阶-ERT模型的Rp2、RMSE和RPD分别为0.958、0.111和4.685，精度较高。本研究可为农田盐碱信息的快速获取、反演制图提供技术支撑。

关键词：盐碱化土层光谱指数分数阶微分机器学习克里金插值

气候变化和人类活动对毛乌素沙地NDVI变化的量化分析

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干旱区地理 2024年

作者：常文静丛士翔王融融丁旭东余海龙黄菊莹宁夏大学地理科学与规划学院宁夏大学生态环境学院

气候变化和人类活动是驱动植被动态变化的两大关键影响因子。归一化植被指数(NDVI)是评估植被动态变化的有效指标，能够合理地评价生态系统变化及其可持续性。基于SPOT/VEGETATION NDVI时间序列数据、气象数据和地表覆盖数据，借助GIS... 详细信息

气候变化和人类活动是驱动植被动态变化的两大关键影响因子。归一化植被指数(NDVI)是评估植被动态变化的有效指标，能够合理地评价生态系统变化及其可持续性。基于SPOT/VEGETATION NDVI时间序列数据、气象数据和地表覆盖数据，借助GIS空间分析、相关性分析及残差分析等方法，探讨了1998—2019年毛乌素沙地NDVI时空演变特征及其驱动机制，厘定了气候变化和人类活动两大驱动因素对毛乌素沙地NDVI变化的相对贡献率。结果表明：(1)1998—2019年毛乌素沙地NDVI整体以0.0067·a-1的速率增长，空间分布上表现为由西北向东南逐渐递增分布趋势。但NDVI增长整体持续性不强，未来可能出现波动。(2)气候变化与人类活动共同驱动了毛乌素沙地NDVI的增长。其中，NDVI变化与降水呈显著正相关，而与温度的相关性则较弱。大型生态工程的实施与气候要素的耦合驱动了毛乌素沙地86.30%的植被改善，和已有生态建设工程成效研究结论相符。(3)归因分析结果表明，人类活动促进了毛乌素沙地83.20%的NDVI增长，而降水量驱动了毛乌素沙地73.14%的NDVI增长，降水量与人类活动的耦合作用对NDVI的影响更为显著。

关键词：毛乌素沙地植被NDVI 气候变化人类活动相对贡献率

生物质炭基肥对旱区玉米生理特性及产量的影响

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甘肃农业大学学报 2024年

作者：苏泽晖王晓港刘威帆赵匆屈小玉刘吉利吴娜宁夏大学生态环境学院宁夏大学农学院

【目的】探究生物质炭基肥对旱区玉米生理特性及产量的影响，为旱区农业的绿色发展提供理论依据和技术支持。【方法】本研究以‘先玉335’为供试材料，采用大田试验单因素随机区组设计，以施用普通化肥(CK)为对照，设置4个不同生物质炭... 详细信息

【目的】探究生物质炭基肥对旱区玉米生理特性及产量的影响，为旱区农业的绿色发展提供理论依据和技术支持。【方法】本研究以‘先玉335’为供试材料，采用大田试验单因素随机区组设计，以施用普通化肥(CK)为对照，设置4个不同生物质炭基肥施用量，T1(1 125 kg/hm2)、T2(1 013 kg/hm2)、T3(900 kg/hm2)、T4(788 kg/hm2)，分析不同生物质炭基肥施用量对旱区玉米生理特性及产量的影响。【结果】施用生物质炭基肥与同期处理CK相比，玉米根系活力、SOD、POD和CAT活性均有不同程度的提高，其中T1和T2效果显著，分别提高了8.8%～64.3%、15.9%～54.8%、40.7%～176.3%和3.8%～43.3%；施用生物质炭基肥可以提高可溶性糖含量和脯氨酸含量，较CK处理分别提高了3.5%～26.1%、0.3%～44.8%；T1和T3处理能够显著降低MDA含量，较CK处理降低了17.3%～42.7%。主成分分析结果显示，各处理综合生理特性表现为T1 > T2 > T3 > CK >T4；T1处理的生理活性最优，产量也显著高于其它处理。【结论】施用生物质炭基肥1125 kg/hm2可以有效提高玉米根系活力、抗氧化酶活性及渗透调节物质含量，从而增强旱区玉米生理抗性，促进产量提升。

关键词：生物质炭基肥玉米生理特性产量主成分分析

宁夏供港蔬菜田土壤重金属分布特征及生态风险评价

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环境科学 2024年第6期45卷 3512-3522页

作者：姬丽马琨谢铁娜陈林李虹贾彪宁夏大学农学院银川750021 宁夏大学生态环境学院银川750021 宁夏大学科学技术研究院银川750021 宁夏回族自治区农业环境保护监测站银川750002

农田土壤重金属污染会影响蔬菜作物的生长发育及产量,同时也会影响蔬菜的品质与口感,长期以来通过食物链传递和富集,最终对人体健康造成一定危害.因此为探明宁夏多年多茬种植供港蔬菜后其土壤重金属分布特征,预测其生态风险,分析其污染... 详细信息

农田土壤重金属污染会影响蔬菜作物的生长发育及产量,同时也会影响蔬菜的品质与口感,长期以来通过食物链传递和富集,最终对人体健康造成一定危害.因此为探明宁夏多年多茬种植供港蔬菜后其土壤重金属分布特征,预测其生态风险,分析其污染形成原因,于2019~2021年连续3 a采集了477个宁夏供港蔬菜田表层土壤样本,分析As、Cd、Cr、Hg、Pb、Cu、Zn和Ni这8种重金属含量和分布特征,采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法、地累积指数法和潜在生态风险指数法对宁夏供港蔬菜田土壤重金属污染状况进行评价,利用Pearson相关分析和主成分分析法解析了宁夏供港蔬菜田重金属来源.结果表明,宁夏供港蔬菜田土壤中As、Cd、Cr、Hg、Cu和Zn含量均值高于宁夏土壤背景值,但8种重金属含量均低于国内农用地土壤风险筛选值;在空间分布上,As、Cr和Ni在研究区西北部、中部以及南部出现连片高值区,Pb、Zn、Cd、Hg和Cu在研究区西北部与南部出现高值响应;单因子指数法和内梅罗综合污染指数法表明,宁夏供港蔬菜田土壤整体处于清洁水平;地累积指数法结果显示研究区污染以Hg和Cd污染为主,污染区域主要集中在研究区西北部和南部;潜在生态风险指数显示Hg和Cd为主要风险元素,其中Hg以中等、较强和很强生态风险为主,分别占比44.65%、44.65%和1.26%,Cd以中等、较强为主,占比65.83%和3.56%;综合Pearson相关分析和主成分分析表明,8种重金属污染来源可划分为3类,Ⅰ为自然源:Cu、Zn、Pb、As、Ni和Cr;Ⅱ为农业源:Cd;Ⅲ为工业源和农业源:Hg.综合来看,供港蔬菜田土壤重金属均无超标现象,土壤环境条件良好,宁夏供港蔬菜生产整体处于安全水平.研究结果可为宁夏供港菜田土壤安全利用和供港蔬菜安全生产、合理施肥、农艺运筹以及种植结构调整等提供帮助.

关键词：宁夏供港蔬菜土壤重金属空间分布生态风险评价来源解析

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宁夏不同草地类型土壤微生物残体碳积累特征及影响因素

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生态学报 2024年

作者：马进鹏吴梦瑶张雅琪庞丹波陈林李学斌陈应龙宁夏大学林业和草业学院宁夏大学生态环境学院西澳大学农业与环境学院

为探究不同草地类型土壤微生物残体碳积累特征，明确微生物残体碳对土壤有机碳（SOC）的贡献及影响因素。本研究利用生物标记物的方法，测定宁夏草甸草原（MS）、典型草原（TS）、荒漠草原（DS）、草原化荒漠（SD）和荒漠（D）5种草地类... 详细信息

为探究不同草地类型土壤微生物残体碳积累特征，明确微生物残体碳对土壤有机碳（SOC）的贡献及影响因素。本研究利用生物标记物的方法，测定宁夏草甸草原（MS）、典型草原（TS）、荒漠草原（DS）、草原化荒漠（SD）和荒漠（D）5种草地类型0—20 cm土壤的理化性质、微生物群落组成及氨基糖含量，进一步分析微生物残体碳含量与土壤理化性质和微生物群落的关系。结果表明：MS和TS土壤有机碳、全氮、铵态氮、硝态氮、微生物量碳、微生物量氮、真菌、细菌、放线菌和原生动物含量显著高于其他草地类型（P宁夏不同草地类型微生物来源有机碳的积累特征及影响因素，可为进一步探讨干旱半干旱草地生态系统土壤有机碳固存的微生物学机制提供数据支撑。

关键词：草地类型氨基糖微生物残体土壤有机碳生物标志物

基于标准化降水指数(SPI)的宁夏中部干旱带旱灾危险性时空演变特征

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水土保持研究 2024年第4期31卷 223-232页

作者：丛士翔王融融常文静余海龙黄菊莹宁夏大学地理科学与规划学院银川750021 宁夏大学生态环境学院银川750021

[目的]揭示宁夏中部干旱带旱灾危险性的时空特征,为宁夏中部干旱带农业生产、农业灾害防治、种植结构调整和农业灌溉指导提供科学依据。[方法]收集宁夏中部干旱带的沙坡头区、中宁县、同心县、盐池县、海原县5个气象站点的气象观测资料... 详细信息

[目的]揭示宁夏中部干旱带旱灾危险性的时空特征,为宁夏中部干旱带农业生产、农业灾害防治、种植结构调整和农业灌溉指导提供科学依据。[方法]收集宁夏中部干旱带的沙坡头区、中宁县、同心县、盐池县、海原县5个气象站点的气象观测资料,采用标准化降水指数(SPI)分析了近39年(1981—2019年)干旱等级的时空变化,并结合GIS技术评价其旱灾危险性时空演变特征。[结果]SPI 12结果表明代际干旱趋势呈波动中加剧趋势(趋势线斜率范围为-0.004~0.003)。SPI 3结果表明季尺度旱灾危险性时空分布异质性明显,空间上呈现出南低北高的特征,而时间上则表现为连旱特征突出。春冬两季旱灾发生频率高于45%;夏、秋两季干旱现象不显著,干旱发生频率处于10.26%~43.59%之间;旱灾危险性时空演变特征评价结果表明代际旱灾危险性呈现先下降后上升的变化趋势。季尺度旱灾危险性时空差异明显,空间上表现为旱灾危险性由南向北升高,时间上表现为春冬两季旱灾危险性较高,而夏、秋两季旱灾危险性较低。[结论]宁夏中部干旱带季尺度旱灾危险性时空异质性明显,沙坡头区、中宁县旱灾危险性高,未来应加强春、秋、冬三季的旱灾防治。

关键词：旱灾标准化降水指数(SPI) 宁夏中部干旱带时空演变特征

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