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土壤学报 2019年第02期杂志 文档列表

土壤学报杂志新视角与前沿

推进土壤污染防控与修复 厚植农业高质量发展根基251-258

摘要：科学有效地开展土壤污染防控与治理修复,从农产品质量安全的源头上保证产地环境安全,已日益成为公众关注的热点。本文阐述了新时代土壤科学的新使命与功能定位,分析了我国农用地土壤污染防控与修复研究和实践的进展动态,从促进农业绿色发展和高质量发展出发,提出了我国土壤污染防控与治理修复及产业化发展的战略重点与技术路径。

土壤学报杂志综述与评论

土壤细菌趋化性研究进展259-275

摘要：土壤是地球生态系统中最具生命活性的组成部分,特有的孔隙结构承载着生物圈中最丰富多样的微生物生命形态,为动植物提供了大量的调控功能。土壤是一个不断演变和发展的生态系统,而微生物是土壤生态系统的核心,也是驱动碳、氮等元素以及能量循环的关键因子。趋化性是细菌在长期进化过程中形成的帮助其寻找食物或趋利避害的本能,结合其他的内在生理特征,细菌能够迅速适应动态变化的环境。营养物、异源污染物和水分条件等的不均匀分布致使土壤中细菌趋化现象普遍存在,并且时刻影响土壤微生物的群落组成及其时空分布。近年来,土壤细菌趋化性已成为国内外土壤微生物学研究的热点和重点。本文分析了土壤细菌趋化性研究的前沿问题和主要进展,阐述了细菌趋化行为模式、趋化信号传导通路和趋化性数学模型,探讨了土壤中普遍存在的细菌趋化现象及相关的主要研究技术手段(荧光原位杂交技术、微流控技术和光学显微技术),并对土壤细菌趋化性研究的发展趋势进行了展望,旨在为今后的相关研究和实际应用提供参考。

土壤——水环境中二苯砷酸污染及其修复研究进展276-287

摘要：化学武器残留的二苯砷酸(Diphenylarsinic acid,DPAA)引起的土壤—水环境砷污染事件近年来受到广泛关注。国内外学者对土壤—水环境中DPAA的分析方法、污染状况、迁移转化和修复技术等的研究已取得一定进展。鉴于DPAA污染问题的严峻性和污染修复的迫切性,本文通过系统调研并结合笔者的研究工作,综述了土壤-水环境中DPAA分析方法、来源及污染状况的研究进展,探讨了DPAA吸附/解吸、迁移、转化过程及其关键影响因素和作用机制,阐述了对其污染的物理/化学、生物学修复机理研究;认为建立DPAA污染数据库,开展宏观及微观尺度上DPAA环境行为特征的研究,并系统构建DPAA污染的修复技术方法体系将是该领域今后研究的重点。同时,展望了未来的研究方向,旨在为促进土壤-水环境中DPAA污染及其修复的深入研究、有效降低DPAA的环境健康风险提供理论参考。

土壤学报杂志研究论文

中国北方第四纪黄土发育土壤铁锰结核形成环境及空间分布288-297

摘要：土壤铁锰结核是土壤形成过程的产物,记录着土壤发育过程和成土环境变化信息,也是土壤类型划分的重要依据,具有很高的研究价值。通常认为铁锰结核主要分布在地势较低、地下水位较浅的地区,但在我国东北地区位于高平地、地下水位较深,发育于第四纪黄土状物质的土壤中有铁锰结核的分布,对该地区土壤分类造成了很多问题。为了摸清我国北方温带地区第四纪黄土状物质发育土壤中铁锰结核的分布规律及形成原因,通过实地调查,并收集整理第二次全国土壤普查资料,对中国北方10个省份的345个处于高平地(地下水位深)、发育在第四纪黄土状物质的土壤剖面资料进行整理和统计分析。研究表明,有铁锰结核存在的土壤剖面分布具有明显规律,即主要分布在温带湿润地区(41.19°~49.01°N,120.82°~133.37°E),该区域年均降水量在370.6~917.7 mm之间,年均气温在0.9~14.9℃之间,气候的共同特点是降水量大、蒸发量小、冬季土壤结冻持续时间长、春季土壤冻融交替持续时间久,且土壤'返浆现象'明显。研究进一步表明,位于高平地、发育在第四纪黄土状物质土壤中铁锰结核的形成与土壤冻融交替有关。

南方丘陵区不同母质水耕人为土发育速率的比较298-309

模拟酸雨淋溶下强风化土壤矿物风化计量关系研究310-319

摘要：矿物风化计量关系对于定量土壤酸化速率至关重要。我国亚热带地区矿物风化强烈,土壤的酸敏感性高。为获取强风化土壤在矿物风化过程中元素释放特征及其化学计量关系,选取花岗岩发育的富铁土,先用EDTA-乙酸铵溶液洗脱土壤胶体上吸附的盐基离子,然后采用改进的Batch法,将洗脱盐基土壤与未洗脱盐基土壤同时进行模拟酸雨淋溶。结果表明:(1)洗脱盐基土壤与未洗脱盐基土壤的盐基离子(K+、Na+、Ca2+和Mg2+)释放情况存在显著差异,洗脱盐基后土壤在淋溶中释放的盐基来源为矿物风化,释放缓慢而平稳;(2)未洗脱盐基土壤在淋溶初期,盐基的释放量较大,随着淋溶的进行,释放量迅速下降,淋溶后期的释放速率与洗脱盐基土壤接近,这说明未洗脱盐基土壤在淋溶初期释放的盐基主要来源于阳离子交换过程,后期则主要来源于风化过程;(3)洗脱盐基土壤和未洗脱盐基土壤经酸雨淋溶释放的各盐基化学计量关系(K+∶Na+∶Ca2+∶Mg2+)以及盐基离子与硅的化学计量关系(BC∶Si)差异较大,由于未洗脱盐基土壤受到阳离子交换的影响,因此只有洗脱盐基土壤的矿物风化计量关系可以作为定量估算土壤酸化速率的依据。

基于反射光谱与Landsat 8 OLI多光谱数据的艾比湖湿地土壤盐分估算320-330

摘要：土壤盐渍化是农业生产中最关键的生态问题之一,是一种降低土壤质量,严重影响作物产出的缓慢土壤退化过程。因此,土壤盐分的监测及评估对干旱区的土地管理与恢复至关重要。选取艾比湖湿地为研究区,基于2016年干湿两季(5月/9月)的Landsat8 OLI遥感影像,147个土壤实测样点的电导率(Electrical Conductivity, EC)数据及其对应的室内反射光谱数据,通过光谱重采样技术,建立该研究区土壤EC的偏最小二乘(partial least-squares regression, PLSR)定量估算模型,并尝试对干湿两季的土壤盐渍化状况进行对比分析。结果表明:(1)艾比湖湿地土壤盐渍化较为严重,湿季土壤EC(23.90 mS·cm-1)高于干季(11.62 mS·cm-1);(2)基于重采样处理后的光谱数据及13个光谱指数所建立的PLSR模型具有较好的精度(R2=0.91,RMSE=6.48mS·cm-1,RPD=2.45),说明该模型可以有效地对区域尺度的土壤EC进行定量估算。(3)从2016年5月至9月,艾比湖湿地的中度和重度盐渍土面积增加,轻度盐渍土和盐土面积减少。本研究将两种不同分辨率的数据进行联合建模,既提升了传统光学遥感影像模型的精度,又将高光谱数据扩展至像元尺度上,为土壤盐分信息的遥感提取提供了科学参考。

蚯蚓粪施用方式及用量对土壤入渗的影响331-339

摘要：通过室内土柱模拟试验研究蚯蚓粪施用方式及施用量对土壤水分入渗过程的影响,试验设置了3种施用量(50 g·kg-1,75 g·kg-1,100 g·kg-1)和5种施用方式(0~10 cm混施、10~20 cm混施、5~8 cm层施、10~13 cm层施、15~18 cm层施),以裸土为对照,分别测定0~180 min的土壤累积入渗量、湿润锋深度以及入渗30 min后层施条件下不同土层的土壤含水率。结果表明:不同用量蚯蚓粪混施入0~10 cm土层后均可加快湿润锋迁移速率,但在10~20 cm混施方式下,75 g·kg-1和100g·kg-1用量会抑制湿润锋的下移;当蚯蚓粪以层施方式加入土壤时,75 g·kg-1和100 g·kg-1用量处理的湿润锋迁移速率明显减小,且湿润锋深度随施用量的增加而减小;10~20 cm混施蚯蚓粪处理的累积入渗量小于0~10 cm混施处理,而75 g·kg-1和100 g·kg-1蚯蚓粪施用于5~8 cm和10~13 cm深度时也可明显减小累积入渗量,但100 g·kg-1蚯蚓粪层施时则对入渗过程无显著影响;用Kostiakov模型拟合土壤入渗过程得出,施加75 g·kg-1和100 g·kg-1蚯蚓粪均能够增加初始入渗率,10~13 cm和15~18 cm层施蚯蚓粪则对入渗率的减小具有延缓作用;层施50 g·kg-1蚯蚓粪能够提高下层土壤含水量,但层施75 g·kg-1和100 g·kg-1蚯蚓粪则会使下层土壤含水量降低。

冻融条件下黑土大孔隙结构特征研究340-349

摘要：冻融作用会改变土壤微观结构,孔隙特征的变化是其结构性改变的重要体现。研究冻融作用对开展黑土区侵蚀机理研究及合理利用黑土资源具有重要意义。本研究旨在对冻融条件下原状土样的三维结构进行分析,获取孔隙特征的定量指标,进而分析冻融循环对土壤大孔隙的影响,为进一步揭示黑土区季节性冻融对黑土结构的影响提供证据。通过室内冻融循环试验结合CT扫描技术研究黑土原状土体大孔隙在7种冻融循环次数以及两组含水率下的变化规律,探讨在冻融循环作用下原状土体大于1.25 mm的孔隙变化特征。结果表明:在15次冻融循环内,随着冻融循环次数的增多,土壤孔隙度不断增大,在7次冻融循环后增长尤为显著;孔隙数量随冻融循环次数的增多而减小;规则孔隙度(RP)持续减小,不规则孔隙度(IRP)呈减小趋势而加长孔隙度(EP)呈增大趋势;孔径随冻融循环次数的增多而增大,孔径大于3 mm的孔隙孔隙度不断增大;冻融作用使孔隙出现大量分支,冻融循环次数越多分支占比越大。在冻融温差一定时,冻融循环后高含水率土壤比低含水率土壤的上述孔隙特征变化更为显著。研究成果为阐明冻融侵蚀机理、合理评价及利用寒区农田提供理论依据。

长江三角洲农田地下水反硝化对硝酸盐的去除作用350-362

紫色母岩作基质或覆盖材料对景观水体氮磷去除效果研究363-373

摘要：选取重庆地区分布面积较广的蓬莱镇组、飞仙关组和遂宁组3种不同紫色母岩,研究其作基质或覆盖材料对富营养化景观水体氮磷去除及微生物群落结构的影响。结果表明,利用3种紫色母岩作基质时对水体总氮(TN)、总磷(TP)的去除效果差异较大,蓬莱镇组的去除效果最好;利用3种母岩作覆盖材料时3种母岩均可显著抑制底泥TN、TP的释放,且处理间无显著差异。等温吸附试验表明,3种母岩对TN的吸附均为单层分子吸附和表面吸附,对TP的吸附主要为单层分子吸附,其中,蓬莱镇组母岩的物理吸附能力较强,对TN、TP的最大理论吸附量分别为0.259、0.619 mg·g-1。3种母岩作基质或覆盖材料处理后均会不同程度地改变系统中微生物的群落结构,且不同母岩在水体中释放出的微量元素含量不同,其中,蓬莱镇组紫色母岩向水体中释放的钙(Ca)、钾(K)、铜(Cu)、锰(Mn)、钼(Mo)元素均显著高于飞仙关组和遂宁组紫色母岩。综上,无论作基质还是覆盖材料,蓬莱镇组母岩对氮磷的治理效果均较好,这主要是由于其对水体氮磷的物理吸附作用强于另外2种母岩。此外,3种紫色母岩作基质或覆盖材料时会向系统中释放微量元素,从而影响系统微生物群落结构,进而影响景观水体氮磷的治理效果。

黄河三角洲滩涂——湿地——旱地土壤团聚体有机质组分变化规律374-385

不同来源腐殖质的化学组成与结构特征研究386-397

摘要：分析了木本泥炭与水稻土和黑土两种土壤、混合物料发酵肥和鸡粪发酵肥两种有机肥共5种样品在腐殖质含量、表面特征、元素组成和官能团结构等方面的差异,以研究木本泥炭对提升土壤有机质(SOM)和改良土壤的潜在作用。结果表明,木本泥炭腐殖质含量最高,可达862.7 g·kg-1,但其腐殖质富里酸(FA)、胡敏酸(HA)和胡敏素(Hu)组分的相对比例与2种有机肥和2种土壤的腐殖质组分存在显著差异,其腐殖质以HA为主,腐殖化程度更高,颗粒更为细小致密。木本泥炭碳含量较高,但氮含量相对较低,导致其腐殖质碳/氮(C/N)比可达100以上,远大于有机肥和土壤。同时,木本泥炭腐殖质缩合度、芳香化度和聚亚甲基化程度更高,分子结构更复杂,难以被微生物分解。然而,木本泥炭腐殖质FA和HA组分仍具有较高的氧化度和羧基含量,表明其含氧官能团还未充分降解。本研究揭示,木本泥炭对提升SOM具有较大的潜力,但在实际施用过程中,应当调节其腐殖质组分至适宜比例,适度降低其颗粒大小和聚亚甲基链,同时添加生物激发剂和保持秸秆还田,以激发微生物快速转化,平衡木本泥炭的分解。

开垦和长期施肥下青海黑钙土中腐殖质的光谱特征398-407

摘要：自20世纪80年代,大面积的青藏高原草甸地被开垦为农田并进行了长期施肥,这可能对其土壤中长期累积的腐殖质产生重要影响,并进而影响肥力供应和土壤环境化学过程。应用紫外—可见光谱、傅里叶变换—红外光谱和平行因子分析—三维荧光光谱技术综合表征未开垦的青海草甸和开垦后不同施肥处理的油菜地中黑钙土腐殖质的光谱特征,以揭示开垦与长期施肥对腐殖质组成与来源的影响,为青藏高原草甸的农业活动管理提供理论支撑。结果表明:开垦使土壤有机质显著降低,而施肥使得土壤保肥与营养供给能力增强。长期施肥在减缓土壤有机质降低的同时会造成土壤酸化。紫外—可见光谱指出开垦后长期施肥可能导致了胡敏酸的腐殖化程度、相对分子量、芳香性和对外源依赖性的提高。富里酸在开垦后长期施肥的处理下则表现为腐殖化程度、相对分子量和芳香性均降低,而对内源依赖性提高。傅里叶变换—红外光谱指出长期施肥有利于土壤中羧酸类物质的生成。同时,长期施肥增加了土壤中作物的生物量而使土壤中的碳水化合物和脂肪族有机物大量消耗。结合平行因子分析的三维荧光光谱识别出青海黑钙土腐殖质中含有5个有机质组分,分别为:两个类胡敏酸组分、两个UVC类富里酸组分和一个水溶微生物副产物组分。开垦与长期施肥还显著影响了腐殖质的分子组成,使胡敏酸的大分子组分相对增加,小分子组分相对降低。富里酸在开垦并长期施肥的处理下,其大、小分子组成数量均增加,但小分子组成增加得更为显著。综上,建议青藏高原的农垦活动应当谨慎进行,可增加施用有机肥以减缓土壤有机质的降低,并在提高土壤腐殖质腐殖化程度的基础上扩展富里酸的来源。应当进一步研究腐殖质功能性结构对青藏高原开垦和长期施肥的响应,以探明土�

基于环境地球化学基线的农用地重金属累积特征及其潜在生态危害风险研究408-419

摘要：为探明浙江东部某市周边农用地土壤重金属累积特征及潜在生态危害风险,系统采集研究区表土样品,测定重金属元素(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn)和惰性元素(Li、Eu、Sc、Sm)含量。通过元素相关性分析,筛选出合适的标准因子,按标准化方法建立了研究区土壤重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn环境地球化学基线,获得基线值分别为11.13、0.38、57.48、43.86、0.30、21.55、51.91和132.7mg·kg-1。在应用单因子方法评价土壤重金属污染程度基础上,以环境地球化学基线值作为标准因子,采用富集因子方法判别因受人类活动影响的重金属污染点位,并对土壤重金属累积潜在的生态环境风险进行了评价。结果表明,研究区表层土壤普遍存在不同程度的重金属污染,以轻微至轻度污染级别为主,其中Cd和As存在少量重度污染点位,比例分别为3.00%和0.19%。研究区重金属富集主要受工矿企业活动影响,浓集中心集中在金属矿山和印染企业周边,具有沿水系向低地势平原区迁移趋势。研究区范围Cd和Hg具有潜在的较高生态风险。利用GIS系统,将各样点重金属土壤污染程度、富集因子(EF)和潜在生态危害评价结果,在研究区农用地土地利用现状图斑上进行空间叠加,可实现从地理空间上的土壤重金属污染范围界定、重金属人为成因污染判别和潜在生态危害风险空间预警。

多价噬菌体分离筛选及靶向灭活土壤病原菌的应用研究420-431

摘要：农田土壤中残留和滋生多种病原菌会对人体健康和生态环境带来显著的安全隐患,开展针对性的生物修复研究十分迫切。噬菌体疗法靶向灭活土壤中病原菌的技术为修复此类污染土壤提供了全新途径。本研究以南京城郊某奶牛场牛粪堆积池周边,粪肠杆菌和假单胞菌复合污染农田土壤为例,首先筛选和纯化获得两株专一型噬菌体(YSZ1和YSZ5),再人为加速其宿主谱的表达过程,获得对应的多价噬菌体(YSZ1R和YSZ5K),并进行生物学特性(形态、核酸、最佳感染复数、一步生长曲线等)鉴定,结果表明:在水相和污染土壤中不同噬菌体对于同步灭活病原菌的能力依次为YSZ5K>YSZ1R>YSZ5>YSZ1,并且施用多价噬菌体疗法有助于维护和改善修复后土壤微生物生态功能多样性与稳定性。本研究结果可为噬菌体疗法靶向灭活土壤中多种病原菌提供切实可行的修复技术。

桉树凋落物对土壤微生物群落的影响:基于控制实验研究432-442

摘要：全面认识桉树种植对土壤微生物群落结构和功能的影响及机制,对于阐明单一物种对生态系统服务功能的影响具有重要意义。通过室内小盆模拟控制试验,采用随机区组设计,以土壤碳、氮含量有显著差异的3种天然次生林土壤为对象,以不添加凋落物的处理和添加天然次生林混合凋落物的处理为对照,研究桉树凋落物对土壤微生物群落结构及功能的影响。结果表明:(1)与天然次生林的混合凋落物相比,桉树凋落物具有较高的碳含量和较低的氮含量,其碳氮比也较高;(2)添加桉树凋落物的土壤中细菌、真菌、放线菌以及磷脂脂肪酸的总丰度显著高于不添加凋落物的土壤,但是显著低于添加天然次生林混合凋落物的土壤,并且不同凋落物处理下土壤微生物群落的磷脂脂肪酸组成存在显著差异;(3)不同凋落物处理下土壤微生物群落的碳代谢方式差异显著,添加桉树凋落物的土壤微生物群落的碳代谢功能优于未添加凋落物的处理,但是显著低于天然次生林混合凋落物处理的土壤,包括:碳代谢的活性和多样性。综上所述,与天然次生林本身的凋落物相比,桉树凋落物影响下的土壤微生物群落的生物量、多样性和代谢活性均较低,表明桉树凋落物为土壤微生物群落提供生境和食物的能力较弱。

水稻和小麦根际效应及细菌群落特征的比较研究443-453

摘要：稻麦轮作是我国重要的农业生产方式,但水稻和小麦的根际效应及其对土壤功能的相对贡献仍不清楚。利用中国科学院常熟农业生态试验站典型乌栅土壤,同时分别设置种植水稻和小麦的盆栽试验,通过比较根际和非根际土壤中活性组分含量、脱氢酶活性、细菌群落多样性等指标的差异,研究植稻和植麦土壤根际效应及细菌群落特征。结果表明:水稻和小麦根际和非根际土壤的养分含量、微生物活性和细菌群落多样性以及主要细菌种类均具有显著性差异;根际土壤可溶性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)含量和脱氢酶活性(DHA)均高于非根际土壤,而土壤可溶性有机氮(DON)含量及细菌阿尔法(Alpha)多样性均低于非根际土壤;水稻各指标根际效应(DOC:2.07%,MBC:8.61%,DHA:41.11%,DON:61.07%,Chao1指数:7.62%)均小于小麦对应指标的根际效应(DOC:3.37%,MBC:22.62%,DHA:44.48%,DON:71.43%,Chao1指数:16.59%);小麦根际和非根际细菌群落分布之间的差异显著大于水稻。以上结果表明,与旱作小麦相比,水稻根际土壤与非根际土壤的差异较小,水稻根际效应较小,有利于光合碳及土壤养分的运移,有利于土壤微生物尤其是非根际微生物的生长。这些结果从新的角度阐释了根际效应及其对稻麦轮作土壤可持续性发展的作用机制。