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2022年  第53卷  第1期

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研究报告
四川盆地晚中生代古淋溶土发生学特征与形成因素研究
李军, 黄成敏, 杨国林, 潘园园, 王熠哲, 文星跃
2022, 53(1): 1-11. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021092202
[摘要](365) [HTML] (127) [PDF](78)
摘要:
  目的  理解和揭示深时古土壤的形成与演化有助于了解地球宜居性的形成与演化、促进土壤发生学理论的发展。  方法  以四川盆地晚中生代侏罗系和白垩系地层发育的古土壤为研究对象,通过对典型剖面的形态与微形态、矿物组成、颗粒组成以及地球化学等发生学特征的观察与分析,开展深时古土壤发生学特征与分类研究,并基于母质、气候、生物、地形和时间等成土因素,进一步探讨深时古土壤的形成过程。  结果  结果表明:(1)四川盆地晚中生代古土壤具有根系、土层色调变化、土壤结构和黏化层等成壤特征。(2)古土壤矿物组成以石英、长石、绿泥石、针铁矿、伊利石和云母类矿物为主。(3)沿古土壤剖面自上而下,伴随着土层化学风化指数(CIA-K和方解石为主,含少量蒙脱石、绿泥石、针铁矿、伊利石和云母类矿物)。(3)沿古土壤剖面自上而下,伴随着土层化学风化指数(CIA-K)值的增强,铝硅比和淋溶率(Ba/Sr)随之增加,而淋溶指数(ΣBases/Al)相应降低。  结论  成土因素分析表明古土壤发育于植被类型丰富且排水条件良好的林地地区,为侏罗系和白垩系沉积岩在温暖(10 ± 4.4 ℃ ~ 13 ± 4.4 ℃)湿润(515 ± 182 mm a−1 ~ 1 140 ± 182 mm a−1)的气候环境下,经10 ka以上时间的风化产物。
黄土高原坝淤土发生特性与系统分类研究
张英男, 娄泽云, 龙晓敏, 齐雁冰, 刘梦云, 常庆瑞
2022, 53(1): 12-19. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021060202
[摘要](184) [HTML] (113) [PDF](44)
摘要:
  目的  黄土高原区沟坝地经过人工筑坝后自然淤积或者拦蓄洪水淤积而形成坝淤土,为了解坝淤土的发生特性及系统分类归属开展研究。  方法  为本文选取5个典型坝淤土剖面,分析坝淤土的成土环境、剖面形态特征理化性质,检索坝淤土在中国土壤系统分类高级及基层分类的归属。  结果  坝淤土剖面土体深厚,成土母质为人为淤积物质,色调以浊黄橙为主,土壤质地为粉质壤土、壤土和砂质壤土,有机碳含量在1.33 ~ 8.29 g kg−1,pH为8.40 ~ 9.80,CaCO3含量为19.4 ~ 173.5 g kg−1。供试剖面包含淡薄表层、雏形层2个诊断层和盐积现象1个诊断现象,以及人为淤积物质、温性土壤温度状况、半干润土壤水分状况、湿润土壤水分状况、氧化还原特征和石灰性等6个诊断特性;供试5个坝淤土剖面分别被检索为普通简育干润雏形土(61-134),弱盐淤积人为新成土(61-129)、斑纹淤积人为新成土(61-012)、石灰淤积人为新成土(61-125、61-133)4个亚类,建立了5个土系。所建立的5个土系在发生分类系统下的参比土种均为坝淤绵土,表明系统分类对于坝淤土的分类更具有区分度。  结论  尽管坝淤土成土时间较短,但人为耕作、灌溉等农业生产措施可以促进土壤发育,加速由新成土发育为雏形土。坝淤土发生特性差异明显,土族和土系类型多样,应因地制宜的充分利用和合理保护不同土系,以促进黄河流域生态环境和农业生产高质量发展。
地形部位对亚热带低丘梯田土壤性态与类型的影响
项佳敏, 章明奎, 丁志峰, 杨琼瑶
2022, 53(1): 20-27. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021070903
[摘要](271) [HTML] (109) [PDF](45)
摘要:
  目的  为了解地形对亚热带丘陵地区稻田土壤发生与演变的影响。  方法  在浙江省衢州市和杭州市分别选择了由第四纪红土和凝灰岩风化物等2类母质发育的地形系列梯田,比较分析了岗背、高坡、缓坡和坡麓等不同地形部位梯田土壤剖面发生学性状及土壤类型的差异。  结果  结果表明,由岗背经高坡、缓坡至坡麓,土壤受耕作熟化影响(包括颜色变化、酸度下降)的程度逐渐加深,土体厚度、氧化还原层厚度和铁锰新生体数量、剖面中黏粒和氧化铁含量的垂直分异呈增加的趋势,同时表土有机碳、全氮、全磷、有效磷的积累也呈现增加趋势。调查表明,2类母质发育的土壤中位于坡麓地带的梯田土壤剖面氧化铁垂直迁移显著,土壤类型属铁聚水耕人为土;岗背和高坡部分的梯田土壤剖面发育相对较弱,形成的为简育水耕人为土;缓坡地梯田中可发生铁的渗移,形成的土壤或为铁渗水耕人为土或为简育水耕人为土。  结论  研究认为,地形部分可通过改变土壤剖面中水分状况和运移影响亚热带低丘陵地区水耕人为土的发育。
基于“压力-状态-响应”模型的土地生态安全评价及预测—以沈阳市为例
张楠楠, 石水莲, 李博, 李红丹, 李双异
2022, 53(1): 28-35. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021031702
[摘要](548) [HTML] (125) [PDF](99)
摘要:
  目的  土地生态安全评价是土地高效利用的基础和核心,是进行土地生态安全预测与预警、区域国土空间规划的重要依据。沈阳市作为东北地区政治、经济、文化中心和交通枢纽中心,测算其土地生态安全价值,可为该区域生态文明建设提供理论依据。  方法  基于“压力-状态-响应”模型(P-S-R模型),从压力、状态和响应三个层次选取了15个评价指标构建沈阳市土地生态安全评价指标体系,结合熵值法计算各项指标权重,依据最终的综合指数来判定沈阳市2011 ~ 2018年的土地生态安全等级,并运用灰色系统GM(1, 1)模型来预测2019 ~ 2022年沈阳市土地生态安全态势。  结果  研究表明,沈阳市土地生态安全综合指数整体呈现波动上升的趋势,安全等级由临界安全水平上升到较安全水平;预测2019 ~ 2022年沈阳市土地生态安全态势,亦呈现逐步上升的趋势,但安全等级仍为较安全状态。  结论  本研究基于P-S-R评价模型构建的沈阳市土地生态安全评价指标体系,较好的反映了近10年来沈阳市土地生态安全状态,研究结果可为沈阳市土地资源可持续利用及区域可持续发展提供参考。
宣城市耕地质量等级及土壤养分空间分布特征
江文娟, 汤萌萌, 汪甜甜, 丁琪洵, 杨平, 邵秋云, 李婧, 马友华
2022, 53(1): 36-44. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021040701
[摘要](356) [HTML] (98) [PDF](82)
摘要:
  目的  研究宣城市耕地质量及土壤养分特征,为其因地制宜提升耕地质量提供科学依据。  方法  基于GIS技术,从立地条件、剖面性状、耕层理化性状、土壤养分、健康状况、农田管理6个方面选取15个评价指标,利用模糊数学法和层次分析法开展宣城市耕地质量等级评价与土壤养分空间分布特征研究。  结果  宣城市耕地一至十等地均有分布。其中,一至三等地占全市耕地总面积的18.41%,主要分布在宣州区、广德市和郎溪县;四至六等地占全市耕地总面积的73.02%,主要分布在宁国市、广德市和泾县;七至十等地占全市耕地总面积的8.57%,主要分布在绩溪县和旌德县。宣城市各县区耕地养分空间分布特征为:土壤有机质含量多属中等水平,平均含量为24.4 g kg−1,旌德县平均含量最高,郎溪县平均含量最低;土壤有效磷含量多属中等水平,平均含量为21.73 mg kg−1,广德市平均含量最高,旌德县平均含量最低;土壤速效钾含量多属较低水平,平均为100 mg kg−1,宁国市平均含量最高,绩溪县平均含量最低;土壤pH平均值为5.6,以酸性土壤为主,绩溪县平均值最高,郎溪县平均值最低。宣城市耕地土壤障碍因素表现为瘠薄、酸化、障碍层次、渍潜四种类型,分别占全市耕地总面积的1.49%、0.76%、7.24%、1.74%。  结论  宣城市东北地区耕地质量优于西南地区耕地质量,整体养分状况中等,其中速效钾含量较低且土壤pH多为酸性,耕地质量提升重点在于改善酸性土壤,土壤培肥及肥料增效,提升土壤肥力和灌排能力,改良中低产田。
利用数字土壤制图技术评价森林立地质量
徐畅, 王德彩, 刘倩, 杨柳, 张志华, 何林倩
2022, 53(1): 45-55. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021011804
[摘要](196) [HTML] (168) [PDF](40)
摘要:
  目的  为了提升森林立地质量评价的精准性,探讨利用数字土壤制图技术对森林立地质量进行评价,助力精准林业的发展。  方法  以济源南山林场为研究区,以地形因子为预测因子,运用模糊C均值聚类方法(FCM算法)对立地评价所需的主要土壤属性进行预测制图,并在利用遥感影像数据获取林地其他立地环境因子分布图的基础上,应用灰色关联度法对研究区森林立地质量进行综合评价。  结果  研究区森林立地质量等级以4级为主,评为4级的林地面积占总面积54.38%;其次为3级,占研究区总面积的26.91%;1级、2级、5级林地面积较小,分别占研究区总面积的5.27%、8.96%和4.48%。  结论  研究表明,基于FCM算法的数字土壤制图技术,可获得采样点较少条件下的较高精度的土壤属性分布图,能为森林立地质量评价提供相对丰富的土壤空间信息,是森林立地质量精准评价的新途径。
赤水河流域生态水文过程对土地利用/覆被变化的响应
张玉珊, 舒栋才, 李瑞, 王耀鑫, 黄凯, 张琳卿
2022, 53(1): 56-65. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021072003
[摘要](227) [HTML] (135) [PDF](31)
摘要:
  目的  分析赤水河流域近十年土地利用变化特征,探索生态文明建设背景下水资源空间分配与水文循环过程,以期为流域提供合理的土地利用规划依据及促进流域的可持续发展。  方法  以赤水河流域为研究对象,在1967 ~ 2020年的气候背景下,基于SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模拟了流域2008 ~ 2020年的地表径流、地下径流和总径流量,从而分析三者变化特征及其对土地利用/覆被变化的响应。  结果  研究表明:流域三个站点率定期和验证期的R2NSE均大于0.6,构建的SWAT模型适合赤水河流域水文过程的模拟;流域以耕地、林地和草地为主,研究期间耕地、林地、草地面积分别减少了47.57 km2、23.51 km2、4.75 km2,水域、建设用地面积分别增加了9.42 km2、65.98 km2;4期土地利用背景下,地表径流和总径流量呈波动上升趋势,地下径流呈波动下降趋势,且与地下径流相比,地表径流对土地利用/覆被变化更敏感;对地表径流而言,建设用地 > 耕地 > 林地 > 草地,地下径流则是林地 > 草地 > 耕地 > 建设用地,而总径流量表现为耕地 > 建设用地 > 林地 > 草地。  结论  总体上截流蓄水效果表现为林地 > 草地 > 耕地 > 建设用地,林草地具有较好的截流蓄水功能。
不同土壤水吸力与耕作方式对土壤压缩—回弹特性的影响
金玉贺, 肖质秋, 安晶, 邹洪涛, 张玉龙, 虞娜
2022, 53(1): 66-73. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021062103
[摘要](251) [HTML] (93) [PDF](26)
摘要:
  目的  合理耕作方式是缓解土壤压实、提升土壤生产能力的有效措施,而土壤水分是影响土壤机械物理性能的重要因素,直接影响土壤耕作质量。通过研究不同土壤水吸力和耕作方式下土壤压缩曲线及模型拟合效果,分析土壤回弹—再压缩曲线变化及机械力学参数(预固结压力、压缩指数和回弹指数)差异,以期为农田土壤耕作和培肥提供科学依据。  方法  通过不同土壤水吸力(S:50 kPa、100 kPa、630 kPa)和耕作方式(T:单一深翻(SF)、深翻 + 秸秆(SFJ)、地表旋耕 + 秸秆(XGJ))土壤的单轴压缩-回弹-再压缩固结试验,获得土壤压缩曲线和回弹再压缩曲线,进而计算出预固结压力、压缩指数和回弹指数。  结果  Gompertz模型可以很好地拟合不同水吸力下不同耕作方式土壤的压缩曲线,其中低吸力段不同耕作土壤间孔隙比差异明显,表现为SFJ > XGJ > SF。耕作方式、水吸力及二者的交互作用对土壤压缩—回弹特性的影响表现为,同一耕作方式下土壤预固结压力随水吸力的增加而增加,同一水吸力条件下不同耕作方式土壤的预固结压力值表现为SF > SFJ > XGJ。土壤水吸力和耕作方式及二者的交互作用对压缩指数和回弹指数的影响均表现为土壤水吸力 > 交互 > 耕作方式。土壤压缩指数随水吸力的增加呈现先减小后增大的趋势变化,而回弹指数随水吸力的变化规律与之相反,即在水吸力100 kPa时压缩指数最小而回弹指数最大。  结论  水吸力100 kPa(相当于55%田间持水量)下更适宜土壤耕作,深翻 + 秸秆还田(SFJ)可以有效的改善土壤压缩—回弹特性。
不同覆盖方式对土壤水热分布的影响
蒋文君, 康银红, 陈瑶, 汪时机
2022, 53(1): 74-80. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020102702
[摘要](242) [HTML] (145) [PDF](46)
摘要:
  目的  覆盖会影响土壤水、热分布,研究不同覆盖方式对土壤水热分布的影响,可为不同作物选择合适的覆盖方式控制土壤水热状态提供参考。  方法  用田间试验测定不同覆盖方式下玉米农田土壤的温度、含水率与蒸发量,比较测定数据探究不同覆盖方式对土壤水、热分布影响的特征。共设5个试验处理,无覆盖、地膜覆盖、1.5 cm落叶覆盖、3.0 cm落叶覆盖、4.5 cm落叶覆盖。试验于夏季完成。  结果  研究表明:相同覆盖时间,地膜覆盖5 cm土层日温差较大、温度变化剧烈,落叶覆盖土壤日温差较小、温度变化相对平缓;地膜覆盖使5 cm土层温度上升,落叶覆盖使土壤温度下降且落叶覆盖厚度越大降温效果越明显;覆盖改善了土壤的保水性,落叶覆盖使5 cm土层含水率呈现出升高趋势;与无覆盖处理相比,地膜覆盖和1.5 cm、3.0 cm及4.5 cm落叶覆盖使土壤水分累计蒸发量分别减少了43.61%、25.03%、27.19%、30.96%;不同覆盖方式下土壤水分累计蒸发量随时间的变化规律可用指数方程表征。  结论  对于农田土壤,地膜覆盖增温节水,落叶覆盖降温节水且覆盖厚度越大作用越明显。
东北半干旱区不同耕作方式下的侵蚀性降雨标准比较
包昂, 范昊明, 许秀泉, 李刚, 米彩红, 石昊
2022, 53(1): 81-88. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021013101
[摘要](207) [HTML] (102) [PDF](29)
摘要:
  目的  侵蚀性降雨标准是计算土壤流失的关键指标,侵蚀性降雨标准的拟定与耕作方式密切相关,比较同一地区不同耕作方式下的侵蚀性降雨标准差异,对于提高区域土壤侵蚀预报精度具有重要意义。  方法  根据东北半干旱区径流小区2013 ~ 2019年共7年的降雨径流观测资料,采用频率分析法,拟定几种典型耕作方式下的侵蚀性降雨雨量标准,并进行差异性比较。  结果  结果表明:(1)横垄(9.6 mm)、顺垄(11.65 mm)、地埂植物带(21.15 mm)的7年侵蚀性雨量标准的平均值相比裸地(4.45 mm)分别提高了2.16倍、2.62倍、4.75倍。(2)随着年限的增加,侵蚀性雨量标准的相对误差减小,变差系数减小,合格率升高。选取裸地小区、横垄小区、顺垄小区、地埂植物带小区5年资料序列时的侵蚀性雨量标准的合格率均达到100%。(3)侵蚀性降雨标准越小,径流系数越大,产流次数越多。  结论  不同耕作方式的对比表明:横垄、顺垄、地埂植物带3种耕作方式能够有效提高侵蚀性降雨标准,其中以地埂植物带最为显著;5年的降雨数据可以满足侵蚀性降雨标准的确定条件;地埂植物带的减沙减流效益最优,其次是横垄,再次是顺垄。研究成果可为东北半干旱区的水土保持综合治理提供一定的参考依据。
成都平原农地利用方式转变对不同母质土壤剖面磁化率的影响
张元媛, 李呈吉, 方红艳, 邓茜, 李艾雯, 曾杰熙, 李一丁, 吴德勇, 王昌全, 李启权
2022, 53(1): 89-96. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021071401
[摘要](175) [HTML] (55) [PDF](38)
摘要:
  目的  分析区域土壤磁化率变化特征有助于掌握土壤环境变化规律和土壤演化特点,为区域土壤资源管理提供依据。  方法  本研究基于174个土壤剖面的675个采样数据,分析成都平原不同农地利用方式和母质条件下土壤剖面磁化率的差异,采用时空替代法探究农地利用方式转变对农田土壤剖面磁化率的影响。  结果  结果表明,研究区土壤磁化率随土层深度增加呈降低趋势;0 ~ 20 cm土层土壤磁化率(23.30  ×  10−8 m3 kg−1)显著大于20  ~  40 cm和40  ~  60 cm土层(20.42  ×  10−8 m3 kg−1和19.36  ×  10−8 m3 kg−1)。总体上,稻-蔬轮作地各土层土壤磁化率显著高于传统稻-麦/油轮作地和园林地,是后2种农地利用方式的1.57  ~  2.15倍;园林地各土层土壤磁化率则与传统稻-麦/油轮作地相差不大。但稻-蔬轮作地和园林地土壤磁化率与传统稻-麦/油轮作地间的差异随着成土母质的变化而变化。Q3老冲积物和Q4灰棕冲积物发育的土壤上稻-蔬轮作地4个层次土壤磁化率均显著高于传统稻-麦/油轮作地(P < 0.05),而Q4灰色冲积物发育的土壤上稻-蔬轮作地土壤磁化率仅在40  ~  100 cm土层显著高于稻-麦/油轮作地(P < 0.05)。园林地土壤剖面磁化率在Q3老冲积物发育的土壤上略高于传统稻-麦/油轮作地,在Q4灰色冲积物和Q4灰棕冲积物发育的土壤上则低于传统稻-麦/油轮作地;同时,在传统稻-麦/油轮作地上Q4灰色冲积物和Q4灰棕冲积物发育的土壤各土层磁化率均显著高于Q3老冲积物发育的土壤(P < 0.05),但在园林地上3种母质发育的土壤各土层磁化率差异均不显著(P > 0.05)。  结论  以上结果说明,农地利用方式转变对土壤磁化率的影响依赖于母质。传统稻-麦/油轮作地转变为稻-蔬轮作地和园林地改变了土壤剖面磁性特征;与传统稻-麦/油轮作相比,稻-蔬轮作显著增强了Q3老冲积物和Q4灰棕冲积物发育的土壤各土层的磁性,但只增加了Q4灰色冲积物发育土壤40  ~  100 cm土层的磁性;园林地则明显降低了Q4灰色冲积物和Q4灰棕冲积物发育土壤剖面的磁性。
毕节烟区土壤氯离子含量状况与烟叶氯素风险评价
张龙, 张忠启, 何轶, 彭华伟, 王美艳, 史学正, 孙维侠
2022, 53(1): 97-105. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021032701
[摘要](174) [HTML] (68) [PDF](27)
摘要:
  目的  查明区域土壤氯素含量和烟叶氯素风险可为烟区科学管理提供依据。  方法  本研究基于毕节植烟区2059个土壤采样点,通过经典统计学和地统计学方法,研究了毕节烟区土壤氯离子含量及烟叶氯素风险的空间分布特征。  结果  研究结果表明:土壤氯离子平均含量为29.4 mg kg−1,烟叶无氯素风险(20 ~ 30 mg kg−1)的样点比例仅为12.2%,而低氯风险2级(< 10 mg kg−1)的比例高达40%,与低氯风险1级(10 ~ 20 mg kg−1)的比例之和超过60%;烟叶高氯风险2级(> 45 mg kg−1)与高氯风险1级(30 ~ 45 mg kg−1)比例之和为26.3%。各县区中,织金县土壤氯离子含量较低,而七星关区含量最高;紫色土和石灰土存在较大面积的烟叶低氯风险区域,而黄棕壤和粗骨土的部分区域存在高氯风险;页岩和碳酸盐岩土壤的烟叶低氯风险较大,而玄武岩和砂岩土壤的高氯风险相对较大。从空间分布看,烟叶低氯风险主要分布在南部和东部地区,高氯风险主要分布在西部地区和中北部局部区域。  结论  毕节烟区土壤氯离子存在较强的空间变异性,烟叶低氯与高氯风险并存,在田间管理时应依据烟叶氯素风险等级科学制定区域氯肥施用方案。
巢湖十五里河不同河段沉积物古菌群落结构特征研究
杨艳芳, 张秀娟, 于小彦
2022, 53(1): 106-115. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021030903
[摘要](270) [HTML] (83) [PDF](19)
摘要:
  目的  为了探究城市河流沉积物古菌群落结构特征及其环境指示意义,  方法  应用高通量测序技术获取巢湖十五里河不同河段表层沉积物古菌群落组成,用冗余分析(RDA)和相关性分析等方法探究古菌群落结构特征与沉积物环境因子间的联系。  结果  十五里河表层沉积物古菌的优势菌门和次优势菌门分别是广古菌和奇古菌与深古菌,其相对丰度分别为51.9% ~ 96.0%、3.2% ~ 42.5%和0.2% ~ 22.5%;下游表层沉积物广古菌相对丰度显著低于中游和上游,而奇古菌和深古菌相对丰度显著高于中游和上游(除与河道低坝隔开的样点C7);除圩西河与干流汇合处样点C3优势菌纲为Nitrososphaeria外,甲烷微菌纲是河流表层沉积物古菌的优势菌纲,其在下游表层沉积物中相对丰度显著低于中游和上游;除C7样点次优势菌纲为Thermococci外,甲烷杆菌纲是中游和上游表层沉积物古菌的次优势菌纲,而下游3个样点次优势菌纲各不一致;下游表层沉积物甲烷囊菌属和Rice_Cluster_I相对丰度显著高于其他河段,中游和上游表层沉积物甲烷鬃毛菌属和甲烷杆菌属相对丰度显著高于下游。不同河段表层沉积物古菌群落丰富度未有显著差异,但下游表层沉积物古菌多样性指数显著高于上游和中游。pH、总有机碳、速效钾、全磷、C/N和C/P是影响沉积物古菌群落结构的主要环境因子,而pH、全磷和C/P是影响沉积物古菌多样性的主要环境因子。  结论  十五里河下游河段表层沉积物古菌群落结构特征和多样性与中游和上游具有显著差异,指示着营养盐含量较高和污染相对严重的中游和上游与营养盐含量较低和污染较轻的下游表层沉积物环境状况差异。
氮沉降对土壤微生物影响研究热点与趋势分析—基于Citespace可视化分析
杨阳, 李海亮, 虞凡枫, 牛世全
2022, 53(1): 116-126. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021052503
[摘要](279) [HTML] (62) [PDF](56)
摘要:
  目的  随着大气氮沉降现象加剧,其对生态系统的影响也日益严重;氮沉降改变了土壤氮库的特征,也影响了土壤中微生物群落组成和功能。采用文献计量学方法总结了近20年来国际上有关氮沉降对土壤微生物影响方面研究的特征、前沿、热点及其变化趋势。  方法  采用Citespace软件,自Web of Science核心数据库中选取2001 ~ 2020年间发表的有关大气氮沉降对土壤微生物影响方面的研究论文,从国家、学术机构、作者、期刊、关键词和学科类别等方面进行可视化分析,以阐明该研究领域的发展趋势和研究热点。  结果  结果表明,大气氮沉降对土壤微生物影响研究发文量最大的国家为美国,而发文量最大的学术机构为中国科学院,研究领域集中在环境科学、生态学和农学等学科,研究内容呈现出多学科融合趋势。  结论  目前有关大气氮沉降对土壤微生物影响方面的研究趋向于探究氮沉降影响土壤养分循环和土壤微生物对大气氮沉降响应机制。
两株根际真菌的耐盐、溶磷、促生效果及其分类鉴定
范延辉, 王君, 尚帅, 李学平, 张玉苗, 吴涛
2022, 53(1): 127-134. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021033005
[摘要](228) [HTML] (311) [PDF](49)
摘要:
  目的  分离筛选耐盐溶磷真菌用于改良低产盐碱土壤意义重大。  方法  利用PVK固体培养基培养、以透明圈法从黄河三角洲地区盐生植物和农作物根际土壤中筛选出溶磷真菌15株,用不同NaCl浓度的PDA培养基培养、用液体摇床培养测定耐盐性和溶解Ca3(PO4)2能力;结果编号为F2、F19的2菌株最高可耐受盐浓度分别达到7%和9%,PVK液体培养基中最高有效磷含量分别为480.96 mg L−1和772.69 mg L−1、是对照的120倍和193倍,在15个真菌菌株中耐盐性、溶磷能力最强。  结果  结合其形态学特性、利用ITS rDNA 序列分析方法鉴定,F2和F19真菌菌株分别被鉴定为草酸青霉(Penicillium oxalicum)和黑曲霉(Aspergillus niger)。在此基础上用以盐碱土壤盆栽小麦的试验方法检验施用两菌剂的促生效果,结果表明施用菌剂提高盐碱土壤有效磷含量水平、促进小麦生长效果显著;与对照相比,土壤有效磷含量接种F2菌剂15 d后提高了38.9%,接种F19菌剂20 d后提高了32.7%;小麦幼苗平均根长接种菌两处理分别增加了37.81%和38.27%,平均株高分别增加了60.75%和61.17%。  结论  上述研究结果表明,菌株F2和F19可用于盐碱地溶磷生物肥料的开发。
不同施肥模式对设施生菜产量和氮损失的影响
李占台, 李长青, 李艳梅, 孙焱鑫, 王激清, 杨俊刚
2022, 53(1): 135-143. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021030202
[摘要](242) [HTML] (122) [PDF](43)
摘要:
  目的  探讨液体肥滴灌施肥模式和常规施肥模式对设施生菜产量和氮损失(氨挥发、氧化亚氮排放、硝态氮淋洗)的影响。  方法  采用田间小区试验,以日光温室生菜为对象,共设3个处理,分别为液体肥优化施肥模式(LF,170 kg hm−2 N,基肥不施氮肥 + 3次追肥)、固体水溶肥常规施肥模式(CF,200 kg hm−2 N,基肥 + 2次追肥),以及不施氮对照(CK,0 kg hm−2 N,磷钾做基肥+清水滴灌)。安装水肥一体化设施进行追肥灌水,采用通气法和静态箱法收集并测定生菜生长季内氨挥发和氧化亚氮的排放。  结果  结果表明,与常规施肥处理(CF)相比,液体肥料处理(LF)在生长前期可以延迟氨挥发和氧化亚氮的排放高峰3 ~ 5 d,且在生长季内显著降低土壤氨挥发和氧化亚氮的排放量,减排率分别为24.6%和21.6%;应用液体肥料可以减少0 ~ 100 cm土层硝态氮残留21.0%,降低了氮素淋洗风险;与CF模式相比,LF模式在减氮15.0%的基础上,产量没有下降,氮肥利用率提高了32.4%。  结论  新型液体肥料优化施肥模式(LF)可以显著降低设施菜田氨挥发和氧化亚氮排放量,减轻土壤硝态氮淋洗风险,维持产量不降低并提高肥料利用效率,是一种节氮减排的绿色生产方式。
不同添加浓度DEHP在黑土中的降解特点及对酶活性的影响
王蕾, 枉靖宜, 张颖, 王磊, 张福庆, 马超然, 王旭, 王天琦, 李世民
2022, 53(1): 144-151. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021020601
[摘要](219) [HTML] (215) [PDF](25)
摘要:
  目的  本研究以邻苯二甲酸二-(2-乙基己基)酯 (DEHP)为目标化合物,采用室内培养试验的方法,对不同浓度梯度的DEHP在黑土中的降解过程和对土壤酶活性影响进行了研究。  方法  在DEHP降解试验中,使添加到黑土中的DEHP浓度分别为0 mg kg−1、5 mg kg−1、10 mg kg−1、20 mg kg−1、40 mg kg−1,每个处理设置3次重复,于3 d、7 d、14 d、21 d、28 d、35 d采集土壤样本,利用气相色谱-质谱联用(GC-MS)的检测方法,对DEHP、邻苯二甲酸单-(2-乙基己基)酯(MEHP)和邻苯二甲酸(PA)进行定量分析。在土壤酶活性试验中,使添加到黑土中的DEHP浓度分别为0 mg kg−1、30 mg kg−1、50 mg kg−1、100 mg kg−1、300 mg kg−1、500 mg kg−1,每个处理设置3次重复,于3 d、7 d、14 d、21 d、28 d、35 d分别采用靛蓝比色法、3,5-二硝基水杨酸比色法和高锰酸钾滴定法对不同添加浓度DEHP的黑土的脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性进行测定。  结果  培养第35 d,DEHP的平均降解率达到39.95%,MEHP的平均积累率达到89.25%,未发现PA。随着DEHP添加浓度的增加,脲酶和蔗糖酶活性受到抑制,35 d内的平均抑制率分别为22.6%和33.5%。  结论  将DEHP添加到黑土中并培养,在短时间内(至少35 d),DEHP降解后浓度减少,毒性可能降低,但DEHP降解产生的降解产物MEHP仍然具有生态毒性甚至毒性更强,因此总体环境毒性并未降低。此外,黑土受到DEHP的污染,在一段时间以后其脲酶和蔗糖酶会受到抑制作用。
长期施肥条件下红壤有机碳化学结构与团聚体稳定性的关系
胡丹丹, 李浩, 宋惠洁, 胡志华, 叶会财, 李大明, 余喜初, 万长艳, 柳开楼
2022, 53(1): 152-159. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020122902
[摘要](197) [HTML] (180) [PDF](57)
摘要:
  目的  红壤普遍存在团聚体结构较差和有机碳含量较低的问题,土壤有机碳是影响土壤团聚体结构的重要指标,但以往研究主要关注有机碳含量与团聚体的相关关系,而对有机碳的化学结构如何调控团聚体结构则缺乏深入研究。  方法  依托始于1986年的红壤旱地长期施肥试验,选取不施肥(CK)、施用氮磷肥(NP)、施用氮磷钾肥(NPK)、施用氮磷钾肥和猪粪(NPKOM)和单施猪粪(OM)五个处理。于2019年早玉米收获后采集0 ~ 20 cm土壤样品,分析土壤有机碳含量、有机碳化学结构和团聚体组分等指标,并进一步量化有机碳化学结构与团聚体平均重量直径的相关关系。  结果  结果表明:NPKOM和OM处理的有机碳分别比CK增加了51.63%和34.34%。与CK相比,NPKOM处理的烷基碳、烷氧碳比例分别提高了29.85%和21.54%,OM处理的烷基碳、烷氧碳比例则分别比CK提高了31.98%和28.81%。但是,NPKOM和OM处理的芳香度分别比CK降低了24.90%和25.19%,而NPKOM和OM处理的脂族碳/芳香碳比值则分别比CK增加了64.87%和73.34%。同时,施肥处理(NP、NPK、NPKOM和OM)的团聚体平均重量直径(MWD)均显著高于CK处理。土壤有机碳和脂族碳/芳香碳比值均与MWD呈显著正相关关系,但芳香度与MWD呈显著负相关关系。  结论  有机肥施用是改善红壤旱地有机碳化学结构的重要措施,其施用提升了红壤旱地烷基碳/烷氧碳和脂族碳/芳香碳比值,降低了土壤有机碳的芳香度,从而促进了土壤有机碳的累积和团聚体平均重量直径的增加,为红壤结构稳定奠定了基础。
等氮量条件下不同秸秆与化学氮肥配施对黑土团聚体稳定性及其碳、氮分布的影响
刘金华, 王银海, 赵兴敏, 王鸿斌
2022, 53(1): 160-171. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020112701
[摘要](224) [HTML] (120) [PDF](36)
摘要:
  目的  为正确评价秸秆替代部分化学氮肥对黑土水稳性团聚体组成及其碳、氮分布的影响,达到肥料减施增效的目的,  方法  采用田间小区试验的方法,在总施氮量240 kg hm−2下,设置不施秸秆与化肥,单施化肥和25%、50%、75%、100%秸秆还田配施减量化学氮肥6个处理,经过5轮施肥处理,种植5年春玉米后,采集表层土壤,测定各水稳性团聚体组成及其碳、氮含量,分析团聚体的稳定性及各粒级团聚体的碳、氮储量。  结果  结果表明:与单施化肥相比,秸秆与减量化肥配施能促进水稳性大团聚体的形成,提高各粒级团聚体的碳、氮含量及土壤总有机碳储量,但对土壤总氮含量无显著影响。与25%低秸秆还田量相比,75%及以上秸秆还田量可以增加大团聚体(> 2 mm,LM)含量1.28% ~ 2.36%、粗颗粒有机质(> 0.25 mm,cPOM)含量 3.63% ~ 4.76%,降低自由态微团聚体(0.053 ~ 0.25 mm,m)含量2.29% ~ 3.08%、闭蓄态粉黏粒(< 0.053 mm,Msc)含量3.95% ~ 5.40%,提高MWD 6.57% ~ 9.28%。秸秆还田量与各粒级团聚体的碳、氮含量均呈显著正相关(s + c除外),但受各粒级水稳性团聚体组成的影响,最终只有大团聚体(> 2 mm,LM)、闭蓄态微团聚体(0.053 ~ 0.25 mm,mM)、粗颗粒有机质(> 0.25 mm,cPOM)的碳、氮储量,大团聚体(0.25 ~ 2 mm,SM)的碳储量与秸秆还田量呈显著正相关,而闭蓄态粉黏粒(< 0.053 mm,Msc)的碳、氮储量与秸秆还田量呈显著负相关。另外,75%及以下还田量不会显著提高SM、cPOM和mM粒级的C∶N。  结论  东北黑土春玉米种植区可以实现75%的秸秆还田(10800 kg hm−2)与186 kg hm−2的化学氮肥配施,与等量单施化肥相比(240 kg N hm−2),减少氮肥用量22.5%。并且与等氮下的单施化肥和25%秸秆还田配施减量化肥相比,能显著提高土壤团聚体稳定性及单位重量表层原状土中大团聚体的有机碳、全氮储量。
尿素氮添加对黑钙土酸化速率及酸中和容量的影响
张玉革, 李甜, 冯雪, 刘梦霖, 姜勇
2022, 53(1): 172-180. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021052304
[摘要](164) [HTML] (65) [PDF](20)
摘要:
  目的  探讨尿素氮添加对草原黑钙土酸化指标的影响及交换性盐基离子的酸缓冲机制。  方法  依托内蒙古额尔古纳草甸草原尿素添加试验,测定了尿素添加(加N量0、2.5、5、10、15、20 g m−2 a−1)4年后的黑钙土酸化参数。  结果  研究发现随尿素氮添加量的增加,表层(0 ~ 10 cm)土壤pH和交换性盐基总量(SEB)显著下降,土壤酸化速率(SAR)随N添加量的增加及交换性盐基总量的降低而增大,N添加的土壤酸化速率为0.017 ∆pH a−1 g−1 m2 a。用二次多项式拟合土壤酸缓冲曲线其决定系数(R2)较高,N加量10 g m−2 a−1以下各处理的土壤初始pH降低至5.0、4.5、4.0时的酸中和容量ANCpH5.0、ANCpH4.5、ANCpH4.0均无显著差异,N添加量15和20 g m−2 a−1处理的ANCpH5.0、ANCpH4.5、ANCpH4.0显著下降。  结论  草原黑钙土酸化速率对外源N添加敏感;土壤交换性盐基离子含量高,对外源H+的输入具有较好的缓冲作用;尿素添加导致的土壤酸中和容量(ANC)下降主要受土壤初始pH和交换性盐基总量下降的影响。
有机无机肥配施对梨园土壤肥力及果实品质的影响
刘国梁, 李素艳, 孙向阳, 冯小杰, 闫苏波, 张伟
2022, 53(1): 181-186. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021030601
[摘要](272) [HTML] (98) [PDF](45)
摘要:
  目的  探究有机无机肥配施对梨园土壤肥力及果实品质的影响,为改良土壤、促进果树生长、提高果实品质及果园经济效益等提供科学依据。  方法  以6年生库尔勒香梨为试验材料,共设置7个处理,分别为不施肥、100%化肥、25%有机肥 + 75%化肥、50%有机肥 + 50%化肥、75%有机肥 + 25%化肥、100%有机肥、矿源黄腐酸钾。测定土壤理化性质、腐殖质碳组分和香梨可溶性糖、可溶性固形物、维生素C、单果重主要果实品质指标。  结果  与对照(不施肥)相比,不同施肥处理均可不同程度提高土壤肥力指标和果实品质。其中50%有机肥 + 50%化肥配施处理能更好地改善土壤养分状况,且能够显著降低土壤pH值;单施矿源黄腐酸钾处理的土壤速效钾含量增加显著,达到对照(不施肥)处理的3.3倍;各处理中,50%有机肥 + 50%化肥配施处理对香梨可溶性糖、可溶性固形物、糖酸比果实品质指标和单果重指标提升最为显著。  结论  50%有机肥 + 50%化肥配施是值得推荐的施肥方式,该施肥处理提高土壤肥力和梨树果实品质的效果最佳,果园水果生产的经济效益也最好。
成都平原近40年来表层土壤全磷变化及其与农地利用方式转变的关系
李呈吉, 张元媛, 方红艳, 邓茜, 冉敏, 宋靓颖, 李艾雯, 张露心, 王昌全, 李启权
2022, 53(1): 187-194. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021070502
[摘要](231) [HTML] (77) [PDF](44)
摘要:
  目的  掌握农地土壤全磷含量变化特征及其影响因素有助于合理制定田间磷肥管理措施和科学防控面源污染。  方法  基于1980s第二次土壤普查时获得的160个样点数据和2016 ~ 2017 年采集分析获得的175个样点数据,采用一般统计和方差分析探讨了近40年来成都平原农地表层(0 ~ 20 cm)土壤全磷(P)含量变化特征及其与农利用方式转变和母质类型的关系。  结果  结果表明,研究区农地表层土壤全磷含量从0.48 g kg−1增加到0.95 g kg−1,增加了97.92%(P < 0.01)。与1980s传统稻-麦/油轮作相比,2016 ~ 2017年稻-麦/油轮作、稻-蔬轮作和园林地土壤全磷含量分别增加了79.17%、150.00%和85.42%(P < 0.01)。不同母质类型上,更新统老冲积物发育的土壤全磷含量增幅最高,为147.06%(P < 0.01),其次分别是灰棕冲积物(115.56%,P<0.01)和灰色冲积物(81.82%,P < 0.01)。与传统稻-麦/油轮作相比,稻-蔬轮作下更新统老冲积物发育的土壤全磷累积量增幅(132.35%,P < 0.01)远高于灰棕冲积物(68.88%,P < 0.01)和灰色冲积物(49.09%,P < 0.01),而园林地只增加了更新统老冲积物发育土壤的全磷累积量增幅,降低了灰棕冲积物发育的土壤上全磷累积量增幅,对灰色冲积物发育的土壤则影响不大。  结论  这表明,农地利用方式转变改变了研究区表层土壤全磷累积特征,但农地利用方式转变对表层土壤全磷累积的影响依赖于成土母质类型。
岚皋县岩石、土壤和农产品中硒分布规律研究
张建东, 王丽, 赫栗涛, 刘学军, 刘利民, 雒昆利
2022, 53(1): 195-203. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021060601
[摘要](206) [HTML] (100) [PDF](31)
摘要:
  目的  探讨岚皋县岩石、土壤和农产品硒含量分布特征及其相互关系,揭示岚皋县岩石、土壤和农产品硒的分布规律。  方法  采集岚皋县岩石、土壤和农产品样本,测定样本中总硒含量。  结果  岚皋县岩石硒含量范围0.006 ~ 43.38 mg kg−1,均值4.15 mg kg−1,震旦系和寒武系地层岩石硒含量显著高于其他地层;土壤硒含量范围0.00007 ~ 33.4 mg kg−1,均值0.89 mg kg−1,76.08%的土壤面积达到富硒水平且表层土壤明显高于下层土壤;农产品硒含量范围0.0006 ~ 0.64mg kg−1,均值0.08 mg kg-1,其含量自大到小排列依次为其他植物(桑葚、香椿)、药用植物、水果及坚果、茶叶、粮食、魔芋和蔬菜。  结论  土壤硒对岩石硒的继承性良好,在相同硒含量水平的土壤上农产品硒含量按药用植物、水果及坚果、其他植物、粮食、茶叶、蔬菜和魔芋顺序依次下降,在富硒土壤生长的同一种类农产品硒含量均值高于生长于硒不足土壤上的该种农产品。
工业和农业污染稻田土壤重金属的赋存形态及水稻吸收运移比较
李颢, 陈敬龙, 段华泰, 王静波, 李婉秋, 李恋卿, 潘根兴
2022, 53(1): 204-212. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021030905
[摘要](218) [HTML] (139) [PDF](43)
摘要:
  目的  稻田土壤重金属污染是当前农产品安全生产关注的重要问题。本文比较分析工业和农业污染源稻田土壤重金属的赋存形态及水稻吸收运移,以期为稻田土壤重金属污染控制提供参考。  方法  在长江中下游地区调查选取工业源和农业源重金属污染稻田各27块,在水稻成熟期使用抖根法采集根际土壤及水稻根系和籽粒样品,采用Tessier七步提取法分析土壤中重金属赋存形态,及土壤-水稻系统重金属迁移富集。  结果  所分析的Cd、Pb、Cu和Zn土壤全量,工业源稻田均显著高于农业源稻田30%以上,特别是土壤Cd全量达到农用地土壤污染风险管控值的280%以上。土壤中重金属均以残渣态为主(占总量46.84% ~ 64.99%)。Zn、Cd和Cu的交换态占比,工业源土壤高于农业源;相反,腐殖酸结合态占比农业源土壤高于工业源;工业源土壤中Cd、Zn表现出较高的土壤-作物迁移性。工业源水稻籽粒Cd、Cu、Pb含量分别高出农业源76%、172%和298%。冗余分析表明,重金属土壤有效态含量是影响水稻根系重金属累积的主要因子,同时,工业源中水稻根系重金属的累积对土壤pH值响应较强烈,而农业源对土壤有机质的响应更加强烈。  结论  土壤重金属的赋存形态及水稻的吸收因污染途径的不同存在一定的差异,工业污染稻田中土壤重金属有效性较高,植物迁移与食物污染风险较大。
酸性农田土壤镉污染修复钝化材料筛选研究
刘冬冬, 李素霞, 刘海霞
2022, 53(1): 213-220. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021032203
[摘要](266) [HTML] (90) [PDF](56)
摘要:
  目的  研究0.3 mg kg−1、1.0 mg kg−1、1.5 mg kg−1三种不同镉污染水平的酸性农田土壤单一或复配添加海泡石(H)、膨润土(P)、钙镁磷肥(G)、磷矿粉(L)四种钝化剂钝化镉污染的效果。  方法  采用室内培养模拟实验,添加单一纯化剂处理于开始培养后10 d、20 d、30 d,复配添加钝化剂处理于开始培养后30 d,取样测定土壤pH、有效态镉含量评价添加钝化剂对土壤镉钝化效果。  结果  三种镉污染土壤pH值添加H和G钝化剂后升高(P < 0.05)而添加P和L钝化剂变化不明显;与CK相比,0.3 mg kg−1镉含量土壤单一添加4种钝化剂后有效镉含量降低但差异不显著(P > 0.05);1.0 mg kg−1镉含量土壤,单一添加H、G钝化剂有效镉含量明显下降而单一添加P、L钝化剂有效镉含量变化不显著(P > 0.05);复配添加2% H、1% G钝化剂,土壤有效态镉降低52.73%,效果最好;1.5 mg kg−1镉污染土壤,单一添加H、G钝化剂有效镉含量显著下降,单一添加P、L钝化剂的有效镉含量下降不显著(P > 0.05),而复配添加1.5% H和1% G钝化剂处理土壤有效态镉降低了56.45%,效果良好。  结论  建议对0.3 mg kg−1镉含量土壤不进行钝化修复,对1.0 mg kg−1和1.5 mg kg−1镉含量土壤分别推荐使用复配添加2% H、1% G和1.5% H、1% G钝化剂进行修复。
专题综述
基于Web of Science数据库的污染场地可持续修复领域的文献计量分析
杨宗帅, 魏昌龙, 宋昕, 万金忠, 李燕丽, 唐志文
2022, 53(1): 221-233. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021051201
[摘要](313) [HTML] (89) [PDF](89)
摘要:
实现碳达峰、碳中和目标是我国经济社会深刻的系统性变革,“双碳”目标的提出将对我国土壤污染修复领域产生重要影响,并促进研发更多符合绿色可持续修复的新技术和新产品。为了解污染场地可持续修复领域的研究进展和发展动态,采用CiteSpace和VOSviewer科学图谱绘制软件对Web of Science数据库核心集中2000 ~ 2020年污染场地可持续修复领域的相关文献进行了计量分析,通过合作、共现和共被引等网络分析,探索该领域的研究热点和前沿趋势。结果表明:1)近年来世界范围内该领域发文数量总体呈增长趋势;2)该领域发文量前三的国家是美国、英国和中国;3)该领域的主要发文机构有清华大学、剑桥大学和中国科学院;4)Hou、Norrman和Rosen是该领域发文数量较多的研究人员;5)载文量较多的期刊有Science of the Total Environment、Journal of Environmental Management和Journal of Cleaner Production;6)目前污染场地多采用异位修复的方式修复,原位修复技术及各类耦合修复技术的研究将会增多;7)对土壤修复的可持续研究逐渐增多,地下水修复的可持续研究较少。制定科学合理的具有中国特色的污染场地可持续修复方法势在必行;降低污染修复全过程的环境影响和二次污染是响应碳减排号召的重要过程,环境友好型材料研发、绿色可持续修复技术的实施是污染场地可持续修复领域的重要措施。
黑土地保护中不容忽视的一个问题:地膜残留及其污染
丁凡, 严昌荣, 汪景宽
2022, 53(1): 234-240. doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021061002
[摘要](430) [HTML] (129) [PDF](80)
摘要:
“黑土地保护”作为一项国家战略,已经写进我国“十四五”规划和“2035年远景目标纲要”,中国科学院与东北三省政府签署了“黑土粮仓”科技会战框架协议,全力开展“黑土地保护”科技会战。当前“黑土地保护”科技攻关主要关注提升土壤有机质、降低土壤侵蚀、减少化肥和农药面源污染、推广保护性耕作等热点问题,而黑土地地膜残留与污染已经日渐严重,需要引起社会各界的高度关注和重视。尤其当前“黑土地保护”科技会战中,不能忽视东北地膜碎片(粒径大于5 mm)及微塑料(小于5 mm)的残留与污染问题。本文从东北地区地膜应用及污染概况、地膜残留与污染的影响因素、地膜残留对黑土地农业的危害进行了综述,并提出黑土地地膜污染研究亟待开展的研究方向:(1)摸清东北黑土地地膜残留的分布和数量;(2)明确残膜对作物/蔬菜等农产品安全的负面作用;(3)评价长期地膜覆盖对土壤健康的影响程度。