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稻鳝种养模式对土壤氨氧化微生物群落多样性和结构的影响

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农业环境科学学报 2024年第6期43卷 1350-1359页

作者：褚向乾吕卫光樊海丹白娜玲郑宪清李双喜张娟琴张海韵张月张翰林上海市农业科学院生态环境保护研究所上海201403 农业农村部东南沿海农业绿色低碳重点实验室上海201403 农业农村部稻渔综合种养生态重点实验室上海201403 农业农村部上海农业环境与耕地保育科学观测实验站上海201403

为深入了解稻鳝种养模式对土壤氮循环关键微生物的影响,本研究采用Illumina MiSeq高通量测序系统,分析了稻鳝种养模式下氨氧化微生物[氨氧化古菌(AOA)、氨氧化细菌(AOB)和完全氨氧化微生物(Comammox)]的群落结构和多样性,以明确该模式... 详细信息

为深入了解稻鳝种养模式对土壤氮循环关键微生物的影响,本研究采用Illumina MiSeq高通量测序系统,分析了稻鳝种养模式下氨氧化微生物[氨氧化古菌(AOA)、氨氧化细菌(AOB)和完全氨氧化微生物(Comammox)]的群落结构和多样性,以明确该模式对土壤氨氧化微生物群落的影响机制。试验设置两个处理(常规稻田处理和稻鳝种养处理),分别在处理小区的中心区域和沟渠边缘区域取样,即:常规稻田中心区域(CCS)、常规稻田沟渠边缘区域(CMS)、稻鳝种养处理中心区域(ICS)和稻鳝种养处理沟渠边缘区域(IMS)。结果表明:与常规稻田处理相比,稻鳝种养模式显著降低了土壤pH,减少了稻田中心区域和边缘区域间有机质和总氮的含量差异,增加了土壤硝化势;相较于常规稻田处理,稻鳝种养模式显著提高了AOA、Comammox Clade-A和Comammox Clade-B的丰富度,显著降低了AOB的丰富度;同时,IMS显著提高了AOA的群落多样性,但降低了AOB的群落多样性;土壤pH、有机质和速效氮是影响氨氧化微生物的关键环境因子(P研究表明,稻鳝种养模式通过改变土壤环境因子,特别是土壤pH、有机质和速效氮,显著影响了土壤氨氧化微生物群落的组成、结构和多样性,增强了氨氧化微生物之间的相互作用,对土壤氮循环关键微生物产生了重要影响。

关键词：稻鳝种养氨氧化微生物高通量测序土壤理化性质微生物群落

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

湘南丘陵区水田改旱地后土壤磷的有效性及淋失风险

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植物营养与肥料学报 2024年第1期30卷 199-208页

作者：杨昌富张璐陈波浪文石林蔡泽江中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室北京100081 中国农业科学院衡阳红壤实验站/湖南祁阳农田生态系统国家野外科学观测研究站湖南祁阳426182 新疆农业大学资源与环境学院新疆乌鲁木齐830000

【目的】研究不同母质发育的水稻土改旱地后土壤有效磷变化特征及主要影响因素,为红壤区磷素高效利用提供依据。【方法】采集3种母质(石灰岩、第四纪红色黏土和砂页岩)发育的水稻土及相邻的水田改旱地土壤样品,分析了土壤全磷、有效磷... 详细信息

【目的】研究不同母质发育的水稻土改旱地后土壤有效磷变化特征及主要影响因素,为红壤区磷素高效利用提供依据。【方法】采集3种母质(石灰岩、第四纪红色黏土和砂页岩)发育的水稻土及相邻的水田改旱地土壤样品,分析了土壤全磷、有效磷、水溶性磷和无机磷组分(Al-P、Fe-P、Ca-P和O-P)的变化特征,通过主成分分析(PCA)和随机森林分析,探究水田改旱地后土壤磷素有效性变化的主要驱动因子。【结果】水田改为旱地后,石灰岩、砂页岩发育的土壤有效磷含量分别增加了20.48和17.60 mg/kg (P<0.05),但水溶性磷含量均低于磷素环境阈值;土壤磷活化系数分别提高了2.67和2.22个百分点;Al-P含量分别增加了46.07和51.28mg/kg;石灰岩发育的土壤Fe-P含量增加了62.11 mg/kg。相关分析表明,水田改旱地后,Fe-P、Al-P与磷活化系数呈显著或极显著正相关,PCA和随机森林分析结果表明Fe-P、Al-P是土壤磷素有效性变化的主要驱动因子。【结论】湘南红壤丘陵区水田改为旱地后,第四纪红色黏土发育的红壤磷素有效性未发生显著变化,石灰岩和砂页岩发育的土壤磷素有效性由于铁磷和铝磷在全磷中比例的增加而显著提升。3种母质发育的水田改旱地后,其水溶性磷含量均低于环境磷阈值,引发磷淋失的风险较低。

关键词：红壤成土母质水田改旱地磷活化系数无机磷组分磷淋失风险

稻草和紫云英协同还田下钾肥施用量对水稻产量及土壤供钾能力的影响

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植物营养与肥料学报 2024年第3期30卷 482-492页

作者：刘淑军李冬初韩天富黄晶刘立生王晓辉张会民北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室/中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081 中国农业科学院衡阳红壤实验站/祁阳农田生态系统国家野外试验站湖南祁阳426182 耒阳市农业技术中心湖南耒阳421800

[目的]水稻生产对钾素的需求量大,研究稻草和紫云英协同还田条件下不同施肥处理对水稻产量和土壤钾素形态变化的影响,旨在保障我国南方水稻的高产和土壤钾素高效利用。[方法]不同轮作模式钾肥定位试验位于中国农业科学院红壤实验站内(始... 详细信息

[目的]水稻生产对钾素的需求量大,研究稻草和紫云英协同还田条件下不同施肥处理对水稻产量和土壤钾素形态变化的影响,旨在保障我国南方水稻的高产和土壤钾素高效利用。[方法]不同轮作模式钾肥定位试验位于中国农业科学院红壤实验站内(始于2016年)。试验处理包括不施肥和冬闲(CK)、氮磷钾肥和冬闲(F)、氮磷钾肥和冬种紫云英(CM)、氮磷钾肥配合稻草还田和冬种紫云英(RCM)、氮磷减钾50%配合稻草还田和冬种紫云英(50%KRCM)。在试验第3年(2019年)于水稻收获后调查分析水稻产量和钾素含量,以及耕层土壤中速效钾和缓效钾含量,计算水稻钾素吸收量、钾素生理效率和钾素表观平衡,并进一步探讨水稻产量和钾素各指标之间的相关性。[结果]与CK处理相比,紫云英轮作显著提高水稻年产量,增幅以RCM、50%KRCM较高,分别为59.4%和59.7%。两者协同还田和紫云英单独还田均可显著提高有效穗数,相比化肥冬闲处理(F),增幅为53.1%~63.3%,在稻草和紫云英协同还田下,减钾对水稻产量构成因素的影响不明显。和F处理相比,RCM、50%KRCM处理显著提高了土壤速效钾和缓效钾含量,增幅分别为87.6%、41.1%和14.0%、12.1%,紫云英单独还田(CM)可显著提高土壤速效钾含量,对缓效钾含量的影响不显著。与RCM处理相比,50%KRCM处理的土壤速效钾含量显著降低了24.8%,缓效钾含量没有显著变化。和CK处理相比,RCM处理显著提高了稻谷含钾量,增幅为6.7%,4个施肥处理均显著提高了稻草和稻谷吸钾量,钾素表观平衡均表现为盈余,RCM和50%KRCM处理的钾素盈余量高于CM处理,但50%KRCM处理的钾素盈余量比RCM处理降低了119.7 kg/(hm^(2)·a)。钾素盈余量与土壤速效钾含量变化呈显著正相关,钾素盈余量每增加1 kg/(hm^(2)·a),土壤速效钾含量提高0.25 mg/kg。施肥降低了钾素生理效率,CM、RCM和F处理的钾素生理效率比CK降低了10.3%~15.5%。土壤速效钾含量、植株总吸钾量、钾素表观平衡和水稻产量之间均显著正相关,植株总吸钾量每增加1 kg/hm^(2),水稻产量提高30.5 kg/hm^(2),钾素表观平衡每增加1 kg/(hm^(2)·a),水稻产量提高9.5 kg/hm^(2)。[结论]稻草和紫云英协同还田可增加水稻有效穗数进而提高稻谷产量,增加钾素盈余量可提高土壤速效钾和缓效钾含量,两者协同还田提升水稻产量和土壤供钾能力的作用优于紫云英单独还田。稻草和紫云英协同还田条件下减少钾肥施用量,显著降低钾素盈余量,但没有降低土壤钾素的供应能力,因此,可适当减少钾肥的施用量。

关键词：稻草紫云英水稻施钾量产量钾素盈余量土壤钾素供应能力

两种调理剂对水稻土pH值和重金属吸收的影响

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中国土壤与肥料 2024年第1期 79-85页

作者：张璐文石林上官方钦秦松张会民中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室北京100081 中国农业科学院衡阳红壤实验站/湖南祁阳农田生态系统国家野外科学观测研究站湖南祁阳426182 钢铁研究总院北京100081

探明两种调理剂对近中性水稻土pH值、重金属有效性和水稻吸收的影响,及其与土壤性质的关系,为调理剂的科学开发及合理施用提供科学依据。选取水淬高炉渣源调理剂(T1)及其腐殖质改性调理剂(T2),分别设置2个施用量梯度(T1L、T1H和T2L、T2... 详细信息

探明两种调理剂对近中性水稻土pH值、重金属有效性和水稻吸收的影响,及其与土壤性质的关系,为调理剂的科学开发及合理施用提供科学依据。选取水淬高炉渣源调理剂(T1)及其腐殖质改性调理剂(T2),分别设置2个施用量梯度(T1L、T1H和T2L、T2H),通过盆栽试验分析了两种调理剂及不同用量对土壤pH值、有效硅、镉、锌、铜含量,以及水稻籽粒和秸秆镉、锌、铜含量的影响。与对照(CK)相比,2个施用T1调理剂处理土壤pH值分别升高0.64和1.02,2个施用T2调理剂处理pH值分别升高0.27和0.56(P研究表明,在近中性水稻土上施用富含硅的强碱性调理剂,既有利于提高土壤p H值和有效硅含量,又可有效降低土壤重金属有效性及其水稻吸收量。

关键词：调理剂水稻土 pH值有效硅重金属

海南樱桃番茄品质与土壤养分和肥料投入量的关系

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贵州农业科学 2024年第2期52卷 36-43页

作者：雷菲张文符传良陈庭勇谭皓刘国彪潘孝忠海南省农业科学院农业环境与土壤研究所/农业农村部海南耕地保育科学观测实验站/海南省耕地保育重点实验室海南海口571100

【目的】探明海南樱桃番茄的果实品质、土壤养分、肥料投入量及其关系,为海南樱桃番茄生产提供理论依据。【方法】采用调查与采样测定分析结合的方法,选取海南樱桃番茄主产区40个代表性田块进行樱桃番茄果实品质、土壤养分和肥料投入量... 详细信息

【目的】探明海南樱桃番茄的果实品质、土壤养分、肥料投入量及其关系,为海南樱桃番茄生产提供理论依据。【方法】采用调查与采样测定分析结合的方法,选取海南樱桃番茄主产区40个代表性田块进行樱桃番茄果实品质、土壤养分和肥料投入量研究分析。【结果】海南樱桃番茄果实品质间存在较大差异,其中,单果重、横径、纵径、硬度、可溶性固形物含量、维生素C含量、可溶性糖含量、可滴定酸含量和糖酸比分别为5.22~20.10 g、19.72~30.21 mm、20.47~35.84 mm、1.20~3.90 kg/cm^(2)、6.20%~10.00%、26.97~56.33 mg/100g、4.03%~7.60%、0.35%~0.68%和7.79~19.19。海南樱桃番茄主产区土壤属于弱酸性至中性,有机质、全氮、交换性钙和交换性镁含量偏低,速效钾含量较丰富,有效磷含量过高,有机肥投入严重不足,化肥投入过多,氮磷钾投入比例失衡。土壤有机质含量与果实纵径呈极显著正相关,土壤全氮含量与果实横径和果实纵径分别呈显著和极显著正相关,有效磷、速效钾含量与果实可滴定酸呈显著正相关。有机肥施用量与樱桃番茄单果重、横径、纵径均呈极显著正相关;化肥总用量和化肥N用量均与樱桃番茄可溶性糖含量呈负相关;化肥P2O5用量与樱桃番茄可溶性糖含量和糖酸比均呈极显著负相关。【结论】海南樱桃番茄主产区应增施有机肥,减少化肥用量,调整氮磷钾养分投入比例,有利于提升樱桃番茄品质。

关键词：樱桃番茄品质养分投入土壤养分相关性

秸秆添加对长期施肥旱地红壤N_(2)O和CO_(2)排放的影响

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环境科学 2024年第6期45卷 3716-3724页

作者：涂昊泽林杉王军胡荣桂肖恒斌邬磊华中农业大学资源与环境学院农业农村部长江中下游耕地保育重点实验室武汉430070 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室北京100081

秸秆还田作为农田土壤培肥的一种重要措施,显著影响N_(2)O和CO_(2)等温室气体排放.为探明长期施肥土壤N_(2)O和CO_(2)排放对秸秆添加的响应规律及关键影响因素,采集对照(CK,不施肥)、当地推荐化肥施用量(F)、200%当地推荐化肥施用量(2F... 详细信息

秸秆还田作为农田土壤培肥的一种重要措施,显著影响N_(2)O和CO_(2)等温室气体排放.为探明长期施肥土壤N_(2)O和CO_(2)排放对秸秆添加的响应规律及关键影响因素,采集对照(CK,不施肥)、当地推荐化肥施用量(F)、200%当地推荐化肥施用量(2F)、猪粪(M)和化肥配施猪粪(FM)这5种长期施肥(30 a)处理的旱地红壤,分别设置添加秸秆和不添加秸秆处理,在恒温恒湿条件下培养(65%田间持水量,25℃)20 d.结果表明,施肥显著促进了N_(2)O排放.相较不施肥处理[(22.05±2.09)μg·kg^(-1),以N计,下同],施化肥处理N_(2)O累计排放量显著增加了119%~195%[F和2F处理分别为(48.38±20.81)μg·kg^(-1)和(65.13±12.55)μg·kg^(-1)],施粪肥处理N_(2)O累计排放量显著增加了275%~399%[M和FM处理分别为(82.72±12.73)μg·kg^(-1)和(1101.99±425.71)μg·kg^(-1)].土壤硝态氮(NO_(3)^(-)-N)、可溶性有机碳(DOC)和可溶性总氮(DTN)是影响不同施肥处理N_(2)O排放的主要因素.相较未添加秸秆,添加秸秆对CK、F和FM处理的N_(2)O累计排放无显著影响,显著增加了2F(345%)和M处理(247%)的N_(2)O累计排放.秸秆添加通过增加DOC和消耗DTN从而影响N_(2)O排放.施肥显著促进了CO_(2)排放.相较不施肥处理,施粪肥处理CO_(2)累计排放量显著增加了120%~130%[M和FM处理累计排放量(以C计,下同),分别为(122.11±4.3)mg·kg^(-1)和(116.47±4.55)mg·kg^(-1)],2F处理CO_(2)累计排放量显著增加了28%[(65.13±12.55)mg·kg^(-1)].微生物量碳(MBC)、DOC和DTN是影响不同施肥处理CO_(2)排放的主要因素.相较未添加秸秆,添加秸秆条件下CO_(2)累计排放量显著增加了660%~1132%.秸秆添加后DOC和MBC含量显著提高,促进了CO_(2)排放.综上,秸秆添加通过增加土壤DTN消耗和DOC含量显著促进施肥处理的N_(2)O和CO_(2)排放.在施用粪肥的旱地红壤中应合理考虑秸秆还田,以平衡肥力提升与温室气体排放的综合效益.

关键词：长期施肥土壤秸秆添加 N_(2)O CO_(2) 土壤化学性质偏最小二乘法路径分析模型(PLS-PM)

有机无机肥配施对江苏滨海盐碱土农田生产力和碳库的影响

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南京农业大学学报 2024年第2期47卷 274-283页

作者：何苏南陈环宇郁凯王凯孙果丽朱小梅贺亭亭邓晔邢锦城张倩王绪奎郁洁江苏沿海地区农业科学研究所江苏盐城224000 中国林业科学研究院林业研究所北京100091 江苏省耕地质量与农业环境保护站江苏南京210036

[目的]有机肥施用是江苏滨海轻度盐碱地主要的改土提质技术,本试验通过研究在有机替代模式下夏玉米种植系统农田生产力和土壤碳库的变化特征,探索在粉垄耕作模式下有机肥还田同氮肥减量的最佳比例。[方法]按照等氮量投入原则,以当地氮... 详细信息

[目的]有机肥施用是江苏滨海轻度盐碱地主要的改土提质技术,本试验通过研究在有机替代模式下夏玉米种植系统农田生产力和土壤碳库的变化特征,探索在粉垄耕作模式下有机肥还田同氮肥减量的最佳比例。[方法]按照等氮量投入原则,以当地氮肥施用(CK)为对照,设置25%有机肥+75%氮肥(CT25)、50%有机肥+50%氮肥(CT50)、75%有机肥+25%氮肥(CT75)、有机肥全量替代氮肥(CT100)处理,开展粉垄耕作模式下不同比例有机肥替代氮肥玉米种植田间试验,对玉米农田生产力和土壤碳库指标进行测定。[结果]与氮肥全量施用相比,有机肥替代化肥比例在25%~50%时,玉米籽粒产量可增加8.74%~11.21%,其中CT25处理的玉米光合速率(P_(n))、气孔导度(G_(s))、蒸腾速率(T_(r))、胞间CO_(2)浓度(C_(i))显著增加,土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾含量均较单施氮肥显著增加,有机替代比例超过50%以上时玉米产量和土壤养分较纯施氮肥无显著变化。相较于纯施氮肥,有机肥替代比例在25%~75%时土壤碳储量提升9.47%~14.61%,这主要依赖于土壤有机碳含量和容重的显著增加。土壤有机碳含量和玉米产量呈显著的正相关关系。[结论]粉垄耕作模式条件下,有机肥替代氮肥在25%~50%可以显著改善土壤理化性质,增加土壤碳储量,提升农田生产力,可作为江苏滨海旱作玉米种植推荐施肥技术。

关键词：有机肥替代比例产量土壤碳库粉垄

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岩溶区镉污染棕色石灰土母质稻田土壤团聚体镉赋存特性研究

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西南农业学报 2024年第2期37卷 412-419页

作者：黄雁飞钟蕙镁刘淑仪熊柳梅聂雄峰陈韦韦刘斌广西农业科学院农业资源与环境研究所/广西耕地保育重点实验室南宁530007 广西农业科学院水稻研究所南宁530007

【目的】研究桂西北岩溶区镉(Cd)污染棕色石灰土母质稻田土壤团聚体Cd赋存形态特性,为区域内该类型Cd污染稻田稻米安全生产提供数据参考。【方法】采用湿筛法将采样土壤团聚体分离成>2.000 mm、1.000~2.000 mm、0.250~1.000 mm、0.074~0... 详细信息

【目的】研究桂西北岩溶区镉(Cd)污染棕色石灰土母质稻田土壤团聚体Cd赋存形态特性,为区域内该类型Cd污染稻田稻米安全生产提供数据参考。【方法】采用湿筛法将采样土壤团聚体分离成>2.000 mm、1.000~2.000 mm、0.250~1.000 mm、0.074~0.250 mm和研究桂西北岩溶区0~20、20~30、30~50和50~80 cm剖面深度土壤团聚体粒径组成、不同粒径团聚体Cd含量及其主要赋存形态。【结果】各层剖面0.250~1.000 mm粒径团聚体占比较为稳定,均在30.00%以上,各层剖面间无显著差异(P>0.05)。0~20 cm剖面(耕作层)中>2.000 mm粒径团聚体占比最大(40.20%),随着剖面深度增加,>2.000 mm粒径团聚体占比迅速降低,2.000 mm粒径团聚体中,Cd含量分别高达2.22、1.66和0.95 mg/kg,在50~80 cm剖面中,Cd主要富集在1.000~2.000 mm粒径团聚体中。>2.000 mm粒径团聚体在0~30 cm土层中对全土Cd含量的贡献率最大。不同剖面深度团聚体中Cd赋存形态存在明显差异,0~20 cm剖面各粒径团聚体中Cd主要以有机结合态存在,可交换态Cd占比最小(2.000 mm和1.000~2.000 mm粒径的团聚体中;0~20 cm耕作层各粒径团聚体中的Cd主要以有机结合态存在,可交换态占比最小,随着剖面深度的增加,可交换态Cd占比明显增加,稳定形态Cd占比明显降低。因此,在实际生产过程中要注重提高土壤大粒径团聚体含量,避免过度精耕和深翻,减少耕层土壤可交换态Cd含量,降低水稻生产过程中稻米Cd超标的风险。

关键词：镉污染棕色石灰土稻田土壤团聚体镉赋存形态