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土壤学报 2018年第05期杂志 文档列表

土壤学报杂志综述与评论

铁促进土壤有机碳累积作用研究进展1041-1050

摘要：土壤中总有机碳的含量可反映土壤的有机质含量进而反映土壤肥力水平。在众多的有机碳累积的影响因子中,铁在土壤有机碳的累积方面发挥着＂捕获＂有机碳并形成＂锈汇＂的重要作用。本文总结了前人的研究成果,得出土壤中有机碳的固持机制主要包括团聚体的物理保护、矿物质的化学保护、微生物的生物保护以及有机碳自身的保护,并以前两者为主,且铁紧密地参与到物理、化学和生物保护机制中的结论。这说明铁在土壤有机碳累积过程中起重要作用。铁通过促进团聚体的形成、与有机碳发生共沉淀和吸附作用以及影响微生物活性的方式分别参与到物理、化学和生物保护机制中。有机碳自身的保护作用主要体现在一部分有机碳的抗分解性。建议今后更多地关注氧化还原性质活跃的、生态服务功能显著的土壤系统的有机碳固持及碳汇功能恢复机制,更加注重不同机制的定量化研究及重要性对比研究,加强模拟实验研究,更好地实现理论服务于实践。

土壤学报杂志研究论文

不同方法预测苏南农田土壤有机质空间分布对比研究1051-1061

摘要：准确把握土壤有机质（SOM）的空间分布规律对于土壤资源的高效持续利用具有重要意义。以江苏南部为研究区,以辅助因子与SOM的相关性强弱及辅助因子的可获取性为切入点,运用普通克里格（OK）、回归克里格（RK）和随机森林（RF）方法,结合地形、气候、土壤类型、土壤理化性质和施肥、碳投入等辅助数据预测了苏南地区农田SOM含量（0~20 cm）的空间分布。结果表明,三种方法预测的SOM空间分布总体趋势相似,表现为东高西低,但局部分异还存在差异;OK预测的精度最低,100次预测的均方根误差（RMSE）均值为6.97 g·kg^-1。RK和RF的预测精度则均高于OK方法,表现为整合与SOM相关性最强的辅助因子全氮（TN）时,RK和RF预测的RMSE分别降低至5.25 g·kg^-1和4.97 g·kg^-1,而移除相关性最强的辅助因子TN后,RK和RF预测的RMSE亦较OK方法低,分别为6.21 g·kg^-1和6.29 g·kg^-1;移除TN后,RK的预测精度稍高于RF,表明在其他辅助数据与SOM相关性相对较弱的条件下,RK方法有助于提高本研究区SOM预测精度;同时,尽管RK和RF的预测精度依然较OK高,但RK和RF对SOM方差的解释度则分别由51%和55%降低至了29%和28%。这表明,目前容易获取且相对廉价的辅助数据,对本研究区的SOM空间预测方面,还面临着数据质量低、预测精度不足等问题。

淳化黄土—古土壤序列黏土矿物分布特征及古环境意义1062-1073

摘要：黄土-古土壤序列是记录第四纪气候环境变化的良好信息载体之一。以黄土高原南缘陕西省淳化黄土-古土壤序列为研究对象,通过X射线衍射法对黄土-古土壤剖面黏土矿物进行定性与半定量分析,调查不同土层黏土矿物相对含量及伊利石/绿泥石比值（I/C值）的变化规律,并结合伊利石结晶度的变化特征,探讨不同土层黏土矿物特征所对应的气候变化规律,揭示黄土高原南部地区在更新世时期的气候环境演变规律。结果表明：（1）淳化剖面黏土矿物的相对含量、I/C值以及伊利石结晶度IC值在反演古气候方面具有较好的指示性。（2）淳化剖面不同土层的黏土矿物类型基本相同,但其相对含量存在差异。在WL-3~S5阶段,即早更新世至中更新世中期,黏土矿物的组合类型为伊利石-蒙脱石-绿泥石-高岭石-蛭石,其中早更新世至中更新世早期（WL-3~L11阶段）,伊利石相对含量相对偏低,气候以温凉为主,而中更新世中期（S10~S5阶段）,伊利石相对含量上升,但蒙脱石、绿泥石含量均降低,气候相对温湿;在中更新世晚期（L5~S1阶段）,黏土矿物的组合类型改变为伊利石-绿泥石-蛭石-高岭石-蒙脱石,以伊利石和绿泥石为主,气候较为干冷。黏土矿物类型及含量表明淳化地区从早更新世早期到中更新世晚期气候环境总体干冷化,并经历了温凉-温湿-干冷的变化过程。（3）I/C值以及伊利石结晶度IC值从剖面底部到顶部均经历了由小到大再到小的过程,它们与黏土矿物的含量所反映的气候变化规律一致。本研究有助于探索黄土高原南部地区在更新世时期的气候环境变化,为全面了解更新世黄土高原不同地区第四纪气候环境演变提供依据。

华北山地土壤CaCO3含量/石灰反应垂直分布特征及其发生学解释1074-1084

摘要：为了探究华北山地土壤CaCO3含量/石灰反应垂直分布特征及其发生学解释,对北京市、山西省257个山地土壤剖面的机械组成、CaCO3含量和石灰反应进行统计分析。结果表明：华北山地表土的机械组成以粉砂为主,与黄土相似,说明黄土降尘是土壤矿物质的重要来源;海拔〉1 500m的中山和高山地区的剖面,由于CaCO3淋洗强,造成无论何种成土母质,CaCO3被淋洗出土体,土壤通体无石灰反应;海拔介于500~1 500 m的中山地区和低山地区的剖面,CaCO3淋洗弱,土壤普遍具有石灰反应,成土母质对土壤中CaCO3含量/石灰反应起主导作用,生物气候条件的影响居于次要地位;海拔〈500 m的低山丘陵地区的剖面,各土层的CaCO3含量/石灰反应无明显分布规律。结论：黄土降尘为华北山地表土输入了碳酸钙,但由于不同海拔高度地区土壤湿度存在差异,导致土壤CaCO3淋溶程度和含量差异明显。淋溶过程强弱导致的土壤CaCO3含量/石灰反应垂直分布特征是华北山地土壤的典型发生学特征之一,不同海拔高度起主导作用的因素有所不同。研究成果可为华北山地土壤调查、发生与分类研究提供参考。

川西地区具有机土壤物质特性土壤的系统分类1085-1097

摘要：川西部分地区的气候和地形不利于有机土壤物质的矿化分解,形成了具有机土壤物质特性的土壤,这类土壤与矿质土壤存在明显的区别。为了研究川西地区具有机土壤物质特性土壤的系统分类归属,选取川西地区6个具有机土壤物质特性的土壤剖面作为研究对象,基于成土条件、土壤剖面特征和理化性质的分析,按照《中国土壤系统分类检索（第三版）》,顺序检索供试土壤的诊断层和诊断特性,确定其在系统分类中的地位。结果表明,供试土壤归属于有机土、淋溶土和潜育土3个土纲,细分为3个亚纲,4个土类和6个亚类。依据《中国土壤系统分类土族与土系划分标准》,建立了6个土族和6个土系。据此可知,具有机土壤物质特性的土壤并不全是有机土,也可能是淋溶土或潜育土;有机土并不一定具有机表层,如埋藏亚类的有机土。相比于发生分类,系统分类能够更准确地区分同一区域具有近似生物气候条件的土壤类型。

黄土沟壑区不同地形部位土壤大孔隙特征研究1098-1107

摘要：切沟沟底、沟缘和坝地侵蚀发生和发展的过程不同,通过采集三种地形条件的原状土柱,利用CT扫描手段揭示土壤大孔隙随地形和深度变化的规律。结果表明：（1）三种地形条件对土壤大孔隙参数具有显著影响;与已有结果相比,地形条件对土壤大孔隙参数的影响弱于植被的作用;（2）不同土层（厚50 mm）大孔隙参数差异显著,沟缘土壤大孔隙度均值和变异系数在102 mm深度具有上下分异明显的特点;（3）大孔隙数分别与黏粒含量和饱和导水率呈显著和极显著负相关关系,沟底土壤大孔隙的连通性较沟缘和坝地更好。沟底和沟缘土壤的大孔隙通道主要受植物根系作用影响,坝地土壤大孔隙受长期淤积和水分渗透作用影响,上述因素造成三种地形条件土壤大孔隙特征产生差异。

基于GLUE的土壤溶质运移参数反演及不确定性1108-1119

摘要：溶质运移模型参数的识别结果常存在较高的不确定性,制约了模型的实际应用。以土壤中Cu^2＋运移过程为例,采用广义似然不确定性估计（Generalized likelihood uncertainty estimation,GLUE）并引入最大似然值（MaximumNash-Sutcliffe,MNS）等三种定量指标,探讨了数值反演估计弥散系数等参数的不确定性。结果表明,非线性最小二乘法（Nonlinear least squares,NLLS）得到的唯一＂最优＂参数组合对Cu^2＋出流曲线拟合效果很好（R^2〉0.937）,但因＂异参同效＂,无法刻画预测结果的不确定性。GLUE则可明确溶质运移参数及其响应界面的不确定性,MNS对应的参数组合对Cu^2＋出流曲线拟合R^2〉0.937,效果与NLLS的拟合结果高度一致。GLUE计算的95%置信区间覆盖了80%以上的观测点（NLLS为46.3%）,其反演参数的取值范围也远大于NLLS的结果。在模型参数及响应界面不确定性分析两方面GLUE方法均优于NLLS方法。

Cd/Cu/Pb对磺胺嘧啶在土壤中吸附迁移的影响1120-1130

摘要：通过室内批平衡实验和土柱出流实验,探讨了不同浓度镉（Cd）及相同浓度的Cd、铜（Cu）、铅（Pb）对磺胺嘧啶在土壤中吸附、迁移的影响,并分别用Freundlich、Langmuir、Linear方程及Hydrus-1D中的单点和两点吸附模型模拟其在土壤中的吸附、运移过程。结果表明：当Cd浓度为10.0mg·kg^-1时促进磺胺嘧啶的吸附;Cd浓度为1.0、300.0mg·kg^-1时抑制磺胺嘧啶吸附;Cd浓度为100.0 mg·kg^-1时对磺胺嘧啶的吸附无影响;300 mg·kg^-1的Cd、Cu、Pb存在时,磺胺嘧啶吸附量大小顺序为：Cd〉Cu〉Pb。土柱出流实验中,当Cd浓度为10.0mg·kg^-1时,磺胺嘧啶在土柱中的迁移速度最慢,其他浓度对迁移影响不明显;Cd、Cu、Pb相比较而言,Cu存在时磺胺嘧啶的迁移最快,Cd存在时迁移最慢。在对静态吸附特征的拟合过程中,Linear方程拟合效果最好,决定系数R^2均在0.98以上;Hydrus-1D模拟时,两点模型可更好地拟合磺胺嘧啶的运移特征,R^2〉0.907,均方根误差RMSE〈0.051,瞬时吸附f所占分数较高,说明磺胺嘧啶在迁移过程中存在较大程度的瞬时吸附。

稻田—田埂过渡区土壤优先流特征研究1131-1142

摘要：为揭示田埂对稻田—田埂过渡区土壤水分渗漏的影响,对比不同位点（田内、过渡带和田埂）优先流特征差异,采用室外亮蓝染色示踪方法,对江汉平原典型稻田—田埂过渡区进行研究。结果表明：过渡区土壤染色面积比（SAR）随深度的增加呈波动下降,其中0~20cm土层SAR较高,占剖面总SAR的53.85%~88.55%。不同位点土壤SAR差异明显,0~20 cm土层平均SAR由大到小依次为田内、过渡带、田埂,20 cm以下各位点SAR均较低,但田埂平均SAR高于田内。各位点水平剖面染色结果与垂直染色结果能较好对应,且随着深度增加,土壤染色区域急剧减少。各位点染色路径数（SPN）与SAR显著相关,田埂中、下层土壤SPN均高于田内。染色路径宽度（SPW）结果显示,0~20 cm田内以10~80 mm和大于80 mm SPW为主,过渡带和田埂大于80 mm SPW较少,均以小于10 mm和10~80 mm为主。各位点SPW的差异反映在水流类型上,田内为非均质指流—高相互作用大孔隙流,过渡区和田埂以混合作用大孔隙流—高相互作用大孔隙流为主。水分渗漏路径结果显示,田内水分由过渡带和田埂的垂直和侧向渗漏较强,且田沟田埂侧向流较田间田埂明显。田埂是稻田水分快速流失的主要区域,加剧了稻田水肥流失和水环境污染风险。本研究可为稻田水分保持和制定合理施肥、灌溉等措施提供依据。

稻田复种轮作休耕对土壤团聚体分布及稳定性的影响1143-1155

摘要：稻田土壤团聚体的比例结构及稳定性状况,对水稻健康可持续发展具有重要影响。2012—2017年进行冬季不同复种轮作休耕长期定位试验,设置冬闲双季稻、冬种紫云英、油菜、大蒜和轮作双季稻5个处理,利用湿筛法对稻田土壤粒径1~2mm、0.5~1mm、0.25~0.5mm和〈0.25mm土壤团聚体的百分含量、平均质量直径（MWD）、平均几何直径（GMD）和分型维数（D）进行测定计算。结果表明,在0~50cm土层中,早、晚稻收获后土壤以〈0.5mm粒级的微小团聚体为主,各处理累积含量分别为78.1%~84.8%和85.6%~91.1%,而〉0.5 mm较大的团聚累积含量分别为13.1%~21.9%和8.9%~14.4%;同时显著增加了早、晚稻土壤性大团聚体（〉0.25mm）的百分含量,并相应地减少了微团聚体百分含量,早稻较晚稻表现更为突出;早、晚稻田土壤水稳定性团聚体D指标值的影响不显著,而MWD、GMD达到显著性差异（P〈0.05）。由此可见,稻田复种轮作及秸秆双重还田,有利于早晚稻田减少微小团聚体而形成大团聚体,早稻季相比晚稻更为显著,能显著增加早、晚稻田土壤团聚体的稳定性（P〈0.05）,提高早、晚稻产量,这对南方稻田可持续发展具有重要意义。

亚热带侵蚀红壤区植被恢复过程中土壤团聚体化学计量特征1156-1167

摘要：植被恢复过程中侵蚀退化地区土壤团聚体碳氮磷及其化学计量特征是反映土壤团聚体对养分固持能力以及土壤生物地球化学循环的关键环节,也是定量评价退化地植被恢复效应的重要途径。为深入了解侵蚀红壤植被恢复过程中土壤团聚体碳、氮、磷含量分配格局及其化学计量特征,以典型红壤侵蚀区福建省长汀县河田镇5个不同植被恢复年限的样地（分别为5a、10a、15a、30a、80a）以及1个未治理地（恢复0a）为对照坡地作为研究对象,测定0~20cm和20~40cm土层不同粒径团聚体有机碳、全氮、全磷含量,并分析土壤与不同粒径团聚体养分化学计量特征。结果表明：（1）植被恢复过程中,团聚体有机碳、全氮和全磷含量变化范围分别为2.06~27.71 g·kg^-1、0.54~2.12g·kg^-1和0.034~0.189g·kg^-1,团聚体C︰N、C︰P、N︰P变化范围分别为3.06~13.05、21.4~185.6、5.62~18.20。（2）随植被恢复年限增加,各粒级团聚体有机碳、全氮和全磷含量及其C：N总体上显著增加,均表现为表土层（0~20 cm）高于底土层（20~40 cm）,团聚体C︰P、N︰P随植被恢复年限增加表现为升高→降低→升高趋势,团聚体C︰P随土层加深而降低,团聚体N︰P在土层间无明显变化。（3）除恢复0 a外,团聚体有机碳,全氮、全磷和团聚体C︰N、C︰P随粒径减小总体上呈增加趋势,N︰P在各粒径间无显著差异。（4）土壤与团聚体中有机碳、全氮和全磷含量之间以及团聚体有机碳、全氮与团聚体C︰N之间均呈极显著正相关;团聚体有机碳与团聚体C︰P呈极显著正相关;团聚体全磷与团聚体N︰P呈极显著负相关。植被恢复降低土壤侵蚀,明显增加各粒径团聚体有机碳、全氮和全磷含量,提高团聚体碳氮＂汇＂功能,且在植被恢复过程中,团聚体中P元素成为退化生态系统恢复的限制性元素。

红壤坡地氮的径流输出通量及形态组成1168-1178

摘要：为研究自然降雨条件下红壤坡地氮素输出特征,于2015年5月—2016年5月采用野外大型土壤水分渗漏试验装置,对赣北第四纪红壤坡地植草覆盖、干草覆盖和裸露对照3种处理的地表径流和壤中流中不同形态氮素的输出开展了试验观测。结果表明：（1）在侵蚀不明显的第四纪红壤坡地,TN（总氮）、DIN（溶解态无机氮）、DON（溶解态有机氮）和PN（悬涂泥沙颗粒态氮）主要随105cm壤中流输出,占径流输出总通量的71%,而随地表径流和30cm、60cm壤中流输出通量分别为23%和6%;（2）氮素随壤中流输出主要以溶解态（DTN（溶解态总氮）占TN比例为54.8%~86.9%）为主,DTN又以无机态（DIN占DTN比例为57.8%~97.1%）尤其是NO3--N（硝态氮）为主。氮素随地表径流输出的主要形态则随处理措施的不同而不同;（3）保留草被覆盖可以较好地削减氮素径流流失,而采取干草覆盖有增大氮素径流流失尤其是深层损失的风险。

接种双色蜡蘑对马尾松根际土壤无机磷和活性铝含量的影响1179-1189

摘要：将双色蜡蘑（Laccaria bicolor）的3个株系（Lb 270、Lb S238A和Lb S238N）分别与马尾松种子拌匀,培养在酸性土壤中,以检测根际土壤无机磷和活性铝含量,并分析外生菌根对磷有效性和铝活性的作用。结果发现,与非菌根苗相比,接种双色蜡蘑显著促进马尾松幼苗生长和对磷、铝的吸收,而对根际土壤无机磷和活性铝含量的影响因菌株而异：Lb 270和Lb S238N显著降低pH、有效磷、全铝、交换态铝含量,提高羟基态铝含量,且Lb 270还显著降低铁磷和钙磷含量;Lb S238A显著提高pH、有效磷含量,减少铝磷、全铝、活性铝、交换态铝和腐殖酸铝含量。即接种双色蜡蘑提高了磷的生物有效性,且Lb 270和Lb S238N增加、Lb S238A减少铝的活性。因此,接种供试双色蜡蘑都能提高马尾松的抗铝性,主要在于其增加磷的生物有效性,而是否降低铝的活性取决于菌株特性。

水稻根系果胶去甲酯化促进细胞壁磷再利用的机制探究1190-1198

摘要：在缺磷条件下,水稻根系细胞壁中的果胶组分能促进细胞壁磷的再利用,而其中的潜在机制仍有待进一步的研究。选取粳稻品种Nipponbare（Nip）和籼稻品种Kasalath（Kas）作为试验材料,研究了在缺磷条件下,水稻内源磷可利用水平的变化及其差异,并探究了产生这种差异的原因。结果表明：在缺磷处理后,水稻体内的可溶性磷含量迅速降低,而Nip根系和地上部的可溶性磷含量均一直高于Kas。同时Nip根系中释放出了更多的细胞壁磷,说明相对于Kas而言,Nip的内源磷再利用能力更强。缺磷胁迫时,与Kas相比,Nip可通过提高根系中的果胶甲酯酶活性,维持较低的果胶甲酯化度。体外试验又表明,甲酯化度越低的果胶,活化难溶态磷的能力越强。综上,缺磷胁迫下,水稻可通过提高根系果胶甲酯酶活性,将细胞壁的果胶甲酯化度维持在较低水平,从而促进细胞壁磷的释放来增加体内的可溶性磷含量,以供其他部位再利用。

豫西旱作褐土剖面土壤的氧化铁还原与亚铁氧化特征1199-1211

摘要：土壤铁氧化物的氧化还原过程不仅与重金属的生物有效性和有机污染物降解转化关系密切,也与旱地土壤肥力关系密切,因而备受关注。然剖面土壤耕层以下是否存在铁氧化物的还原、氧化过程,其特征如何尚未可知。本文采用恒温厌氧泥浆培养的方法研究旱地褐土剖面中铁的氧化还原特征。结果表明,旱地土壤剖面0~100cm中均存在铁的厌氧还原过程,还原潜势、最大速率均随剖面深度增加而显著降低;剖面0~80cm土层中均存在光合型Fe（Ⅱ）氧化现象,0~40cm土层Fe（Ⅱ）氧化量和氧化速率显著高于40~80cm。剖面的铁氧化还原过程不仅受有机碳含量影响,也受N、K等养分元素的影响。结果可为拓展对铁氧化还原微生物生境的认识、深入理解土壤剖面中铁氧化还原过程提供依据。

基于可见光光谱的檀香图像分割与植株全铁含量预测1212-1221

摘要：为探究珍贵树种微量元素的精准施肥,提出了一种基于可见光的檀香全铁含量预测方法。通过将亮度色彩颜色（Lab）系统中的亮度分量（L）和颜色分量（b）与大津法、中值滤波、形态学运算相结合的方法,实现林内檀香分割,本方法结果优于支持向量机法分割效果,像素误差在5%之内,颜色误差在3%之内;对分割后的檀香光谱值与全铁含量进行分析得到,叶片全铁含量的最佳值在250~300 mg·kg^-1之间,低于和高于该区间均会造成叶片失绿;当新叶与老叶光谱值之比作为输入因子时得到的结果最佳,而使用整体光谱值得到的结果最差;寻优算法对结果的增强能力要优于迭代增强,其中,遗传算法结果最佳,说明合适的初始值与阈值对网络预测能力的提高更明显。本研究结果对珍贵树种微量元素的营养诊断具有指导意义,为精准林业提供了一种思路。

乐安河—鄱阳湖段底泥微塑料的分布特征及其来源1222-1232

摘要：微塑料（粒径〈5mm）作为一种新型污染物近年来正日益被国际社会普遍关注。以乐安河-鄱阳湖段为研究区,分别选择乐安河上游、乐安河支流（大坞河区）和乐安河中下游等3段不同典型区域,共设置9个采样点,调查并研究乐安河—鄱阳湖段沉积物中微塑料的丰度、组成比例及其来源。结果表明：乐安河-鄱阳湖段沉积物中微塑料的主要成分为碎片类（58.3%）、泡沫类（21.5%）,薄膜类（13.8%）、纤维类（6.4%）;各样点微塑料的平均丰度值为1 800 ind·kg^-1,与其他区域的研究结果相比处于中等偏高的水平;乐安河3个典型区域微塑料的平均丰度值分别为上游区1121ind·kg^-1,其支流大坞河区为2 871 ind·kg^-1,下游区为1 366 ind·kg^-1,表现为乐安河支流（大坞河）高于乐安河中下游高于乐安河上游。对乐安河流域微塑料的来源分析表明,乐安河流域微塑料的主要来源为采样地附近工业污染物的排放、流域附近城市生活中塑料垃圾的排放以及人类的渔业活动等等;对分离出来的微塑料进行扫描电镜分析发现微塑料表面粗糙、撕裂程度明显,存在不同程度的风化痕迹;能谱分析结果显示,微塑料表层有Si、Fe、Mg、O、Al、Ca等元素的不同物质形态存在,可能进一步加剧微塑料对环境及其生物的危害性。

基于灰色关联-结构方程模型的土壤酸化驱动因子研究1233-1242

摘要：准确揭示区域耕地土壤酸化的关键驱动因素对于耕地土壤酸化调控和质量提升具有重要意义。以福建省为研究区域,在利用1：5万省域耕地土壤类型空间数据库、1982年36 777个和2016年56445个耕地表层调查样点土壤属性数据以及气象站点相关气候要素、酸雨监测点降水pH和化肥施用量等数据建立省域耕地土壤酸化及其可能影响因素空间数据库基础上,借助灰色斜率关联和结构方程分析模型,深入探讨1982—2016年间福建省耕地土壤酸化的关键驱动因素。灰色斜率关联分析结果表明,年均单位面积施肥量、土壤阳离子交换量（CEC）、土壤黏粒、年均降水量、降水年均pH和土壤有机质等6个因子是福建省耕地土壤酸化的主要驱动因素;结构方程模型分析进一步阐明大量施用化肥、多雨气候条件以及酸雨是加速福建省耕地土壤酸化的关键驱动因素。合理优化施肥结构实现科学减量施用化肥和严控工业酸性废气排放控制酸雨形成是减缓福建省耕地土壤酸化的必要途径。