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长期秸秆还田褐土有机碳矿化特征及其驱动力

环境科学 2024年第4期45卷 2353-2362页

作者：赵宇航殷浩凯胡雪纯解文艳刘志平周怀平杨振兴山西农业大学资源环境学院太原030031

基于连续30 a(1992~2021年)秸秆还田长期定位试验,按照等碳量秸秆还田,设置秸秆覆盖还田(SM)、秸秆粉碎直接还田(SC)、秸秆过腹还田(CM)和秸秆不还田(CK)这4个处理,探讨长期不同秸秆还田方式对土壤有机碳、土壤活性有机碳组分、土壤碳... 详细信息

基于连续30 a(1992~2021年)秸秆还田长期定位试验,按照等碳量秸秆还田,设置秸秆覆盖还田(SM)、秸秆粉碎直接还田(SC)、秸秆过腹还田(CM)和秸秆不还田(CK)这4个处理,探讨长期不同秸秆还田方式对土壤有机碳、土壤活性有机碳组分、土壤碳库管理指数、酶活性和土壤有机碳矿化的影响,揭示春玉米连作体系褐土有机碳矿化特征及其主要驱动因子,为褐土区秸秆还田措施优化和固碳减排等提供科学依据.结果表明:(1)秸秆还田处理均提高了褐土土壤有机碳含量,CM处理提高幅度最大,且碳库管理指数提升效果最显著.(2)SC和CM处理的活性碳组分含量均上升,而SM处理的易氧化有机碳含量显著降低.(3)温度每升高10℃,矿化速率约提升7.99 mg·(kg·d)^(-1).不同秸秆还田处理土壤有机碳矿化速率顺序为:CM> SC>SM> CK.(4)低温(15~25℃)条件下,CM处理的温度敏感性最低,最有利于碳库的积累,能有效提高土壤有机碳库周转速率,缩短周转时间,可作为褐土管理的最佳秸秆还田模式.(5)温度、土壤中β-1,4-葡萄糖苷酶活性和DOC是褐土土壤有机碳矿化的主要驱动力.有机碳组分和温度可以通过影响土壤酶活性,进而影响土壤有机碳的矿化.

关键词：秸秆还田土壤有机碳(SOC) 碳库管理指数(CPMI) 有机碳矿化玉米

生物炭对四环素和铜复合污染土壤生菜生长及污染物累积的影响

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环境科学 2024年第5期45卷 3037-3046页

作者：郑晨格裴欢欢张亚珊李嘉欣刘奋武乔星星秦俊梅山西农业大学资源环境学院太谷030800

通过生菜盆栽试验,研究四环素(TC)和铜(Cu)复合污染胁迫下施用不同生物炭(苹果枝条、玉米秸秆和谷子秸秆生物炭及其改性生物炭)对生菜生长的影响.结果表明,与CK相比,添加生物炭处理的生菜株高、根长、株鲜重和根鲜重均显著增加(P<0.05)... 详细信息

通过生菜盆栽试验,研究四环素(TC)和铜(Cu)复合污染胁迫下施用不同生物炭(苹果枝条、玉米秸秆和谷子秸秆生物炭及其改性生物炭)对生菜生长的影响.结果表明,与CK相比,添加生物炭处理的生菜株高、根长、株鲜重和根鲜重均显著增加(P<0.05).添加不同生物炭可以在不同程度上提高生菜生理指标中硝态氮、叶绿素和可溶性蛋白含量,降低丙二醛、脯氨酸含量以及过氧化氢酶活性,在幼苗期和成熟期生物炭对生菜生理指标的影响趋势一致.与CK相比,添加生物炭后生菜地上部和地下部的TC和Cu含量均有不同程度的降低,生菜地上部TC和Cu分别降低了2.49%~92.32%和12.79%~36.47%,地下部TC和Cu分别降低了12.53%~55.64%和22.41%~42.29%.相关性分析表明,生菜硝态氮、叶绿素和可溶性蛋白含量与生菜TC含量呈显著负相关,丙二醛、脯氨酸含量以及过氧化氢酶活性与生菜TC含量呈显著正相关,生菜抗性基因与TC含量呈显著正相关(P<0.05).总体趋势上,改性生物炭对提高生菜生长及降低污染物累积的效果优于原生物炭,其中改性谷子秸秆生物炭的修复效果最佳.

关键词：生物炭四环素(TC) 铜(Cu) 四环素类抗生素抗性基因(TC ARGs) 生菜

微塑料对土壤N_(2)O排放及氮素转化的影响研究进展

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环境科学 2024年第5期45卷 3059-3068页

作者：刘一戈杨安琪陈舒欣牛英奕卢瑛李博华南农业大学资源环境学院广州510642

微塑料(MPs)在土壤环境中的作用和影响逐渐受到关注,但其对土壤氮素循环及其影响机制并不明确.氧化亚氮(N2O)是农田土壤氮素循环中重要的温室气体之一,其主要来源于微生物参与的氮转化过程.微塑料对土壤氮转化过程及相关功能酶和基因都... 详细信息

微塑料(MPs)在土壤环境中的作用和影响逐渐受到关注,但其对土壤氮素循环及其影响机制并不明确.氧化亚氮(N2O)是农田土壤氮素循环中重要的温室气体之一,其主要来源于微生物参与的氮转化过程.微塑料对土壤氮转化过程及相关功能酶和基因都能够产生影响,其在土壤中不断富集可能造成土壤N_(2)O排放规律的改变.由于微塑料自身的复杂性以及不同试验在时空上的变异,导致微塑料对土壤氮素转化和N_(2)O排放产生不同了影响,增大了对土壤N_(2)O排放和土壤氮素转化的评估难度.目前,微塑料在土壤N_(2)O排放、氮素含量、相关功能酶活性和功能基因丰度的研究上未得出统一的结论,缺少在更广的尺度(如盆栽尺度)、更多元的角度(如反硝化过程、DNRA过程等)和更先进的手段上(如同位素技术)探究其影响机制的研究.因此,通过归纳微塑料对土壤氮循环影响的不同观点,能更全面地认识微塑料对土壤氮循环存在的影响,可为气候变化条件下土壤微塑料富集对土壤氮素循环过程以及N_(2)O排放规律的影响提供一定的理论基础.

关键词：微塑料(MPs) 氧化亚氮(N_(2)O) 氮素转化速率功能基因酶活性

连续7年施肥提升复垦土壤肥力提高玉米产量的驱动因子

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农业工程学报 2024年第1期40卷 142-152页

作者：谢钧宇张慧芳罗云琪孟会生张杰洪坚平徐明岗山西农业大学资源环境学院太谷030801

研究长期施肥对玉米连作体系下采煤塌陷区复垦土壤肥力变化和玉米产量的影响,明确玉米产量提高的驱动因素和最佳施肥处理,可为该区域培肥土壤和耕地质量提升提供理论依据。该研究依托7 a(2014—2020年)复垦定位肥料试验基地,设置不施肥... 详细信息

研究长期施肥对玉米连作体系下采煤塌陷区复垦土壤肥力变化和玉米产量的影响,明确玉米产量提高的驱动因素和最佳施肥处理,可为该区域培肥土壤和耕地质量提升提供理论依据。该研究依托7 a(2014—2020年)复垦定位肥料试验基地,设置不施肥对照(CK)、氮磷钾平衡施肥(NPK)、单施有机肥(M)和有机肥配施无机肥(MNPK)4个处理,采集0~20 cm土层土壤样品,研究不同施肥处理对作物产量、土壤化学指标(包括有机质、全氮、有效磷、速效钾、有效铁锰铜锌含量)、土壤物理指标,即团聚体分布比例及其碳氮含量以及土壤生物指标,即与碳循环相关的土壤酶活性的影响。结果表明,施化肥及有机肥较CK均显著提高了玉米籽粒产量,且以M处理的增幅最大。M处理显著提高了土壤有机质、全氮、速效钾及有效锰含量,增幅分别为21.50%、12.50%、98.37%及20.19%;MNPK处理改善了土壤的基本性质,显著提高了大粒径团聚体(>2 mm)中有机碳和全氮含量,增幅分别达68.68%和471.43%,但是显著降低了土壤有效铜和有效锌含量,降幅分别为16.67%和16.46%。而且施加有机肥后,加速了大团聚体(0.25~2 mm)的破碎,伴随着粉黏粒组分(<0.053 mm)数量的增加。此外,NPK处理显著提高了β-葡萄糖苷酶活性,增幅为29.17%,但是显著降低了脲酶活性,降幅为29.79%,施有机肥(M和MNPK)显著提高了蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶、脲酶和碱性磷酸酶活性,增幅分别为45.87%~73.39%、54.98%~60.73%、43.09%~80.32%和51.52%~54.97%。进一步通过主成分分析以及土壤肥力综合指数评价,表明单施有机肥是该复垦区域耕地质量提升和维持土地生产力较好的农田管理措施。结合冗余分析结果可知,β-葡萄糖苷酶是评价土壤肥力的敏感性指标,它对玉米籽粒产量和土壤有机质含量的贡献率高达72.40%。因此,在现有的农田管理条件下,单施有机肥主要通过增强β-葡萄糖苷酶活性进而促进复垦土壤肥力的形成,最终提高了作物产量,是维持该复垦区作物高产稳产和培育耕地质量的有效措施。

关键词：土壤有机肥复垦产量微量元素 β-葡萄糖苷酶

有机肥配施荧光假单胞菌肥对玉米产量与复垦土壤磷素有效性的影响

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农业工程学报 2024年第9期40卷 79-87页

作者：焦金铖安晓虎徐晨曦李廷亮孟会生张杰郝鲜俊山西农业大学资源环境学院太谷030801

复垦土壤贫瘠,磷素含量极低,严重影响作物的生长发育。研究化肥、有机肥配施荧光假单胞菌对玉米产量和复垦土壤磷素形态以及酶活性的影响,为加速培肥矿区复垦土壤提供技术支持和理论依据。该研究在山西省晋中市采煤塌陷区进行了2 a的定... 详细信息

复垦土壤贫瘠,磷素含量极低,严重影响作物的生长发育。研究化肥、有机肥配施荧光假单胞菌对玉米产量和复垦土壤磷素形态以及酶活性的影响,为加速培肥矿区复垦土壤提供技术支持和理论依据。该研究在山西省晋中市采煤塌陷区进行了2 a的定位培肥试验,共设置7个处理:不施肥(CK)、单施化肥(CF)、化肥配施荧光假单胞菌(CFB)、单施有机肥(M)、有机肥配施荧光假单胞菌(MB)、化肥配施有机肥(MCF)、化肥有机肥配施荧光假单胞菌(MCFB)。采集各处理土壤样品测定相关指标,并通过相关性分析和结构方程模型来探究各形态磷与有效磷以及土壤磷酸酶之间的关系。结果表明:1)在整个试验周期(2021—2022年),与CK相比,不同施肥处理均能显著提高玉米产量以及各形态磷素。其中,以MB处理下的玉米产量、有效磷、磷活化系数、不稳定态磷以及部分不稳定态磷含量最高,与CK处理相比,玉米产量显著提高2.40倍,有效磷含量、磷活化系数值、不稳定态磷含量、部分不稳定态磷含量分别显著提高4.50倍、4.67倍、0.98倍、1.16倍。2)与CK处理相比,化肥、有机肥配施荧光假单胞菌能够显著提高土壤微生物量磷以及酸性和碱性磷酸酶活性,配施荧光假单胞菌后,微生物量磷水平和碱性磷酸酶活性均以MB较M处理提升效果最佳,分别显著提高27.08%和9.56%。3)结合相关性分析以及结构方程模型,随着荧光假单胞菌和化肥有机肥的施入,在提高不稳定态磷素含量的同时也提高有效磷的供应能力,促进磷素在农田生态系统中的循环转化,产生积极的正向影响。化肥、有机肥配施荧光假单胞菌能够一定程度上影响复垦土壤玉米产量及产量性状、各形态磷素及有效性和微生物活性,对复垦土壤脆弱的农田生态系统产生积极影响。

关键词：复垦土壤磷玉米产量有机肥土壤磷酸酶活性

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硫化氢调控酚类化合物代谢缓解番茄盐胁迫的作用机制

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植物生理学报 2024年第3期60卷 518-528页

作者：王维轩李世洁梁继杰王秦政苏畅高克明李宗明吕昊峰梁斌周伟伟青岛农业大学资源与环境学院山东青岛266109

盐胁迫是限制作物产量形成的重要环境障碍因子之一。本试验以番茄为供试材料,探究了外源不同浓度(50、100、200和500μmol L^(-1))的硫化氢(H_(2)S)供体硫氢化钠(NaHS)对盐胁迫下番茄生长和生理特性的影响,同时对酚类化合物代谢及其与... 详细信息

盐胁迫是限制作物产量形成的重要环境障碍因子之一。本试验以番茄为供试材料,探究了外源不同浓度(50、100、200和500μmol L^(-1))的硫化氢(H_(2)S)供体硫氢化钠(NaHS)对盐胁迫下番茄生长和生理特性的影响,同时对酚类化合物代谢及其与耐盐性的关系进行了探究。结果表明,适宜浓度的H_(2)S处理显著提高盐胁迫下番茄株高、茎粗、地上部鲜重和干重、根鲜重和根长,以及叶绿素和类胡萝卜素含量,有效缓解盐胁迫对番茄生长的抑制。外源H_(2)S显著降低盐胁迫下番茄活性氧(ROS)的积累和丙二醛(MDA)含量,这与其较高的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性以及可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸等渗透调节物质积累密切相关。此外,外源H_(2)S可显著提高盐胁迫下番茄总酚、类黄酮和花色素苷含量及其抗氧化活性,而外源多酚合成抑制剂AIP处理则显著降低酚类化合物的积累,同时显著降低H_(2)S对盐胁迫下番茄氧化损伤的缓解作用。本研究阐明了H_(2)S提高番茄耐盐胁迫作用机制,证实了H_(2)S诱导酚类化合物积累在番茄耐盐胁迫中的作用机制,为番茄耐盐品种的选育和遗传改良提供了新思路。

关键词：番茄盐胁迫硫化氢酚类化合物抗氧化系统

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黄河三角洲典型潮沟发育演变过程分析

水利水电科技进展 2024年第4期44卷 38-44页

作者：韩震宗全利金凯祝秀芝青岛农业大学资源与环境学院山东青岛266109

以黄河三角洲东部、侧弯丁坝北部为研究区域,基于1997—2021年内共8期Landsat系列遥感影像,采用目视解译的方法提取潮沟网络,通过分析不同时期潮沟数量、长度、密度等特征,揭示了潮沟阶段性演变规律。结果表明:潮沟的全生命周期可划分... 详细信息

以黄河三角洲东部、侧弯丁坝北部为研究区域,基于1997—2021年内共8期Landsat系列遥感影像,采用目视解译的方法提取潮沟网络,通过分析不同时期潮沟数量、长度、密度等特征,揭示了潮沟阶段性演变规律。结果表明:潮沟的全生命周期可划分为幼年期、青年期、成熟期和退化期4个阶段,其中幼年期潮沟数量和长度增长率最大,是青年期的3倍以上;青年期潮沟数量和长度继续增加,但增长率明显降低,潮沟网络系统逐渐趋于稳定;成熟期潮沟系统发育基本完成,潮沟长度、数量、曲率等形态特征无明显变化;退化期部分潮沟萎缩、消亡、废弃,2005—2007年Ⅰ组潮沟每年消亡10.8%。

关键词：黄河三角洲潮沟发育演变时空特征

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不同施磷水平对甘薯硒吸收、分配和转化的影响

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作物学报 2024年第6期50卷 1608-1615页

作者：孙一鸣田侠王少霞刘庆青岛农业大学资源与环境学院山东青岛266109

为了探明叶面喷施硒条件土壤施磷对甘薯(Ipomoea batatas(L.)Lam.)硒吸收、分配和转化的影响,于2021和2022年在山东莱阳市开展连续2年的田间试验。采用裂区试验设计,主区纯硒用量分别为0 g hm^(–2)(Se0)和150 g hm^(–2)(Se_(1)),副区P... 详细信息

为了探明叶面喷施硒条件土壤施磷对甘薯(Ipomoea batatas(L.)Lam.)硒吸收、分配和转化的影响,于2021和2022年在山东莱阳市开展连续2年的田间试验。采用裂区试验设计,主区纯硒用量分别为0 g hm^(–2)(Se0)和150 g hm^(–2)(Se_(1)),副区P_(2)O_(5)施用量分别为0 kg hm^(–2)(P_(0))、75 kg hm^(–2)(P_(1))、225 kg hm^(–2)(P_(2)),测定甘薯各器官干物质量、总硒和有机硒含量并计算硒利用率。结果表明,施磷可显著增加甘薯不同器官干物质量,施硒对不同器官干物质量的影响不显著。施磷可显著提高甘薯块根中硒含量和硒累积量,与不施磷(P_(0))相比,施用低磷(P_(1))可使施硒条件下块根硒含量和硒累积量平均增加19.54%和27.74%,施用高磷(P_(2))可使施硒条件下块根硒含量和硒累积量平均增加40.24%和52.64%。施硒条件下施磷还可提高甘薯块根中的硒分配率和硒利用率,施用低磷(P_(1))和施用高磷(P_(2))块根硒分配率较不施磷(P_(0))平均提高7.77和12.46个百分点,硒利用率平均提高1.81和3.36个百分点,施磷对甘薯全株硒利用率影响不显著。施磷提高了甘薯块根中总硒含量的同时,还提高了块根中有机硒含量,但对块根中有机硒占总硒的比例影响不显著。综上所述,富硒甘薯生产中,适量增加施磷量可以提高甘薯不同器官干物质量,增加块根中的总硒和有机硒含量,提高硒利用率,但应避免过量施磷带来的环境风险。

关键词：土壤施磷叶面施硒吸收利用累积分配有机硒甘薯

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施氮量对谷子产量、氮素利用及小米品质的影响

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中国农业科学 2024年第2期57卷 306-318页

作者：董二伟王媛王劲松刘秋霞黄晓磊焦晓燕山西农业大学资源环境学院

【目的】明确不同施氮量下谷子产量、干物质分配和氮素累积转运特征，分析氮用量对小米糊化特性和有益微量元素含量的影响及其与植株氮素累积的关系，探究植株氮素营养对小米品质的影响。【方法】于2020—2021年在山西省沁县研究4个施... 详细信息

【目的】明确不同施氮量下谷子产量、干物质分配和氮素累积转运特征，分析氮用量对小米糊化特性和有益微量元素含量的影响及其与植株氮素累积的关系，探究植株氮素营养对小米品质的影响。【方法】于2020—2021年在山西省沁县研究4个施氮水平(0、75、120和150 kg·hm-2)对春播谷子产量、氮素吸收与利用特征及小米品质的影响。【结果】施氮提高谷子收获穗数、穗粒数和植株的干物质生产能力，增加了氮素由营养器官向籽粒的转运率，促进了干物质及氮素向籽粒的分配，从而提高产量。施氮也提高了小米中铁、锌、钙、镁和硒的含量，其中，施氮75 kg·hm-2时上述元素含量的增幅最大，氮利用率最高。与不施氮相比，施氮75 kg·hm-2时谷子收获穗数、穗粒数、产量、地上部生物量、收获指数、氮素累积总量和氮素转运率增幅最高，增幅分别可达7.5%、23.3%、31.0%、21.2%、8.6%、40.3%和9.2%，小米中铁、锌、钙、镁和硒含量的增幅分别为37.2%、43.6%、56.0%、30.5%和16.9%。过量施氮(150 kg·hm-2)不利于谷子穗粒数和收获指数的提高及氮素由营养器官向籽粒的转运，与施氮量75 kg·hm-2比较，两年氮素转运率分别降低了23.1%和28.2%；氮素施用过量也降低了小米支链淀粉含量，淀粉形成受限，抑制了小米粉最终黏度、回升值和峰谷黏度，影响糊化品质，同时氮肥利用率低至25%左右。谷子地上部氮吸收量与小米中铁、锌、钙、镁和硒含量呈极显著的正相关，但与小米中支链淀粉含量、小米粉的最终黏度和峰谷黏度呈显著的负相关。【结论】施氮量在75—120 kg·hm-2，能促进谷子干物质及氮素向籽粒的分配，实现籽粒产量、小米糊化品质和有益微量元素含量的同步提升。

关键词：谷子施氮量氮素利用产量糊化特性微量元素