南方丘陵山地带土壤保持功能及其经济价值时空变化特征

土壤保持是生态系统提供的重要调节服务之一,在区域侵蚀控制以及生态安全的维持方面具有不可替代的作用。以全国主体生态功能区划中"两屏三带"的南方丘陵山地带为研究对象,在遥感和地理信息系统的支持下,以2000、2005和2010年3期生态系统类型数据为主要数据源,运用通用土壤流失方程(Universal Soil Loss Equation, USLE)分析了南方丘陵山地带生态系统土壤保持功能,并对其经济价值进行动态核算。结果表明:10 a间,南方丘陵山地带土壤保持总量呈上升趋势,土壤保持总量上升了76.79×10⁷ t,森林、灌丛和农田生态系统是研究区土壤保持功能的主要贡献者,总贡献率3个年份分别为82.29%、82.59%和80.58%,不同生态系统土壤保持总量排序为森林> 灌丛> 农田> 草地> 湿地> 人工表面> 稀疏地,土壤保持能力排序为湿地> 草地> 灌丛> 森林> 农田> 人工表面> 稀疏地;10 a间,研究区土壤保持功能总经济价值增加了270.34×10⁸元,总经济价值中以保持土壤肥力价值为主;土壤保持功能经济价值的变化以轻微增加为主,其呈现增加的区域面积和价值增幅大于经济价值减少的区域面积和价值减幅。在对该区域生态系统进行保护的基础上,因地制宜地合理增加植被盖度对防治土壤侵蚀、保持土壤养分可以起到良好效果。     

红壤区退化林地表土真菌群落结构对土壤改良措施的响应

真菌群落结构和多样性对于土壤改良效果具有高敏感性.研究南方红壤区侵蚀退化林表土真菌群落对有机肥、生物炭和石灰+微生物肥的响应,以明晰不同改土措施的作用.结果表明：(1)3种土壤改良措施均降低了表土真菌丰富度,其中石灰+微生物肥降低作用最大,3种土壤改良措施对表土真菌多样性也有影响,但影响不显著;(2)表土中优势真菌门为子囊菌门(Ascomycota, 31.29%～46.55%)、担子菌门(Basidiomycota, 30.07%～70.71%),优势真菌属为阿太菌属(Amphinema)和单形古根菌属(Archaeorhizomyces),3种土壤改良措施对表土真菌群落结构的影响不同,有机肥提高了子囊菌门和单形古根菌属的相对丰度,生物炭提高了担子菌门和阿太菌属的相对丰度,而石灰+微生物肥则提高了担子菌门和单形古根菌属的相对丰度;(3)土壤pH是影响表土真菌丰富度的关键因子,而表土真菌群落结构则受pH、全氮和有机碳的影响.研究结果为南方红壤区侵蚀退化林地土壤改良,林下植被生态恢复提供科学指导.     

中国主粮作物生物炭产量效应的Meta分析

为定量评估生物炭对主粮作物产量的影响,收集了公开发表的116篇相关文献,共866对数据,采用Meta分析法定量分析了生物炭对我国主粮作物产量的影响及其影响因子,同时构建结构方程模型(SEM)进一步解释了因子间的交互关系.结果表明,与不施用生物炭相比,生物炭施用后可改善主粮田土壤理化性质,提高主粮作物产量,平均增产率为8.77%.其中,当生物炭pH为7～8时,平均增产率最大,可达26.49%;其C/N<60时,平均增产率为13.73%,显著高于C/N≥60的平均增产率.将生物炭施入酸性或中性土壤中,更能发挥其增产效应.当施炭量为10～20 t·hm^-2时,小麦和玉米的平均增产率最大;施炭量为15～25 t·hm^-2时,水稻平均增产率最大.但是,不同施炭水平的水稻增产率相近,可考虑损失部分产量,适当减施以兼顾经济效益.此外,生物炭增产效应会随施用年限增加而不断减弱,一般3 a后增产不显著.SEM表明生物炭施用量不仅直接影响主粮作物产量,还通过改善土壤肥力间接影响主粮作物产量,而生物炭C/N和pH仅通过改善土壤肥力影响主粮作物产量.因此,今后...     

鄱阳湖典型湿地土壤-植物系统重金属沿湖向富集及迁移转换特征分析

特殊的水文节律导致鄱阳湖形成面积较大的周期性环湖消落带,大量的营养物质和污染物极易在消落带中发生沉积,选择鄱阳湖典型河口型消落带,沿湖向按照不同植被类型设置采样断面,采集土壤-沉积物和优势植物样品(不同组织),分析不同时空下土壤/沉积物和优势植物体中重金属(Cr、 Ni、 Cu、 Zn、 As、 Cd、 Sb和Pb)的含量特征及富集水平,并进一步分析土壤-植物系统中重金属的迁移转换特征,揭示鄱阳湖典型消落带土壤-植物系统重金属迁移转换的影响因素.结果表明,消落带土壤/沉积物重金属含量沿湖向表现为明显的分布规律,呈现为先升高后降低的分布特征,即季节性淹水带土壤/沉积物是重金属富集的主要地带,Cu、 Pb和Sb在土壤/沉积物中的富集水平较高,其中Cu和Sb为显著富集(EF>5);潜在生态风险结果表明季节性淹水带总体处于轻度生态危害水平(70≤RI<140),显著高于淹水带和未淹水带.消落带沿湖向带状分布的优势植物体中重金属含量并未表现出显著的空间分布特征,但表现为显著的季节差异,生长季(4月)优势植物体内重金属具有较高的含量水平,重金属不同介质和组织的分配大体遵循基质>根...     

基于MGWR的黄河流域土壤有机碳密度和影响因素分析

土壤有机碳作为最大陆地碳库,其空间分布特征和影响因素对于全球碳循环过程具有重要影响.基于土壤有机碳密度数据,结合环境因子,使用多尺度地理加权回归（MGWR）模型预测了黄河流域土壤有机碳密度（SOCD）和影响因素.结果表明：①黄河流域0~20 cm和0~100 cm的SOCD范围分别为0~14.82 kg ·m^-2和0~32.39kg ·m^-2,均值分别为3.48 kg ·m^-2和8.07kg ·m^-2,储量则分别为2.76 Pg和6.48 Pg;②各生态系统类型中,0~20 cm的SOCD从大到小依次为：森林>水体与湿地>其他>草地>农田>聚落>荒漠,0~100 cm的SOCD从大到小依次为：水体与湿地>森林>其他>草地>农田>聚落>荒漠,SOCR从大到小皆为：草地>农田>森林>荒漠>水体与湿地>聚落>其他;③黄河流域SOCD的分布主要受常数项、剖面曲率、NDVI和降水的影响,曲率和粉砂对深层的SOCD的分布也具有重要影响;此外,降水、NDVI和常数项（除森林外）是影响各生态系统的主要因素,曲率和粉砂则仅对荒漠和其他生态系统具有重要影响.研究结果得出了黄河流域SOCD的空间分布和影响因素,可为黄河流域碳平衡、土壤质量评价和生态治理恢复与巩固提升提供科学依据.     

不同性质硅肥影响土壤生物有效态镉砷的主要因素

为研究硅肥影响土壤中生物有效态镉(Cd)和砷(As)的主要因素,选择不同性质的3种碱性硅肥[Na₂SiO₃、 CaSiO₃与ASSF (pH 9～11)]和一种弱酸偏中性可溶硅肥(NSSF,pH 5～6)并通过添加不同用量硅肥(25～800 mg·kg^-1,以Si计)开展室内土盆试验,淹水共育21 d后对土壤基本理化性质进行检测,同时利用薄膜扩散梯度(DGT)提取土壤生物有效态Cd和As.结果表明,不同性质硅肥施用对土壤基本理化性质的影响差异显著,具体来说：3种碱性硅肥均显著提升土壤pH值(P<0.05),其中Na₂SiO₃提升土壤pH能力最强;而NSSF的施用则显著降低土壤pH值但提升了土壤Eh值(P<0.05),每单位质量(mg) Si添加量的NSSF可使土壤pH下降0.001 7个单位;在Si添加量达到400 mg·kg^-1后,3种碱性硅肥和NSSF土壤pH和Eh变化都趋于平缓. 4种不同性质硅肥提升土壤有效硅含量能...     

我国黑土地农田土壤除草剂残留特征研究及展望

粮食安全是“国之大者”.东北黑土地作为我国重要的粮仓,是保障国家粮食安全的“压舱石”.但黑土地农田除草剂的长期高强度施用,导致除草剂在土壤中积累和迁移,影响土壤质量、作物产量和品质,阻碍黑土地可持续利用和农业可持续发展.解决黑土地农田除草剂残留问题,既要从源头管控除草剂的施用,也要掌握除草剂的残留特征、时空演变和驱动因素,才能做到科学防控、精准施策.系统总结了我国黑土地农田除草剂的施用状况和存在的问题,全面梳理了除草剂的残留现状,指出了当前在黑土地农田除草剂残留特征、空间分布和污染诊断等研究上的不足,提出了我国黑土地农田除草剂残留诊断与风险管理研究思路与重点方向,为保障我国黑土地农田土壤健康、粮食安全和生态系统安全提供科技支撑.     

长期覆膜条件下农田土壤微生物群落的响应特征

地膜覆盖是农业生产中保障粮食增产增收的重要措施.为明确长期地膜覆盖对农田土壤微生物群落结构特征的影响,采集4个不同覆膜年限的农田土壤,利用高通量测序技术分析土壤细菌和真菌群落结构变化,探讨长期覆膜农田土壤中微生物群落的变化及其对微生物生态环境效应的影响.结果表明,长期覆膜对土壤细菌多样性无显著影响,但降低真菌多样性;长期覆膜使土壤细菌酸杆菌（Acidobacteriota）和真菌被孢霉菌（Mortierellomycetes）物种丰度降低,增加土壤放线菌（Actinobacteriota）物种丰度.长期覆膜可以使土壤富集细菌中的芽孢杆菌（Bacillus）和类诺卡氏菌（Nocardioidaceae）,及真菌中的肉座菌目（Hypocreales）和曲霉菌（Aspergillus）等有益微生物菌群.然而长期覆膜使土壤真菌共生网络变得简单而脆弱,其关键物种仅有子囊菌门中的粪壳菌目（Sordariales）中的未知菌属一种,因此对农田土壤生态环境带来潜在风险.本研究为深化了解长期覆膜对农田微生物生态环境效应的影响提供理论依据.     

牡蛎壳粉和石灰改良酸性水稻土对磷有效性、形态和酶活性的影响

我国南方粮食主产区土壤酸化治理是提升耕地地力促进粮食增产的重要内容,目的是探究酸化土壤改良剂牡蛎壳粉和石灰对水稻土酸度、磷有效性和形态以及酶活性和相关功能基因的影响.盆栽试验设计2种改良剂的3个施用量（0.05%、0.10%和0.15%）,以水稻为试验作物.结果表明：①牡蛎壳粉和石灰均显著提高土壤pH,降低土壤交换性酸,且改良效果随着改良剂用量增加而提高,相同用量下石灰对土壤酸性的改良效果高于牡蛎壳粉;② 4种有效磷提取剂提取的土壤有效磷测定结果表明,牡蛎壳粉和石灰显著提高H₂SO₄-P、Bray-1 P和Olsen-P含量,其中Olsen-P含量随改良剂用量的增加而提高.③土壤中不同形态无机磷含量表现为：Fe-P>Al-P>Ca-P,石灰和牡蛎壳粉显著提高Al-P和Fe-P含量,分别提高26.3%~37.4%和7.9%~23.7%;0.15%改良剂显著增加Ca-P含量;④石灰和牡蛎壳粉对土壤DHA、ALP、IPP活性和phoD基因拷贝数具有提高作用,而对土壤ACP活性、phoC和pqqC拷贝数表现为降低;⑤改良剂（0.10%和0.15%）显著提高水稻产量,0.15%用量的石灰和牡蛎壳粉分别提高水稻产量34.2%和46.8%,但对秸秆生物量无显著影响.相关分析表明,土壤无机磷和有效磷含量与pH和ALP活性呈显著正相关,改良剂通过消除土壤酸化和提高土壤磷酸酶活性来改善土壤磷营养状况,这对促进作物产量具有积极作用.     

节水灌溉和控释肥施用耦合措施对单季稻田CH4和N2O排放的影响

以我国华东地区典型单季稻水稻田(江苏宜兴)的原柱状土为研究对象,通过两年土柱观测试验,研究不同灌溉管理模式(长期淹水CF、间隙灌溉Ⅱ、控制灌溉CI)和氮肥施用(不施氮CK、尿素Urea和控释肥CRF)耦合措施对水稻生长期内CH4和N2O排放和产量的影响,以期优选典型单季稻田减排增效的水肥管理模式.结果表明,两种节水灌溉方式(CI和Ⅱ)均显著影响稻田土壤CH4和N2O排放量及二者的综合温室效应(GWP)和排放强度(GHGI),与CF相比,Ⅱ和CI均显著提高了 N2O排放量(P＜0.05),降低了 CH4排放量(P＜0.05),进而二者的GWP和GHGI分别显著降低28.9％～71.4％和14.3％～70.4％(P＜0.05);两种节水灌溉模式相比,CI较Ⅱ模式呈现较好的CH4减排优势,排放总量降低了 57.7％～91.8％,而二者的N2O排放量无显著性差异(P＞0.05),最终CI对GWP和GHGI的减排效应略优于Ⅱ模式2.0％～56.2％.施用氮肥(Urea和CRF)均显著促进N2O排放18.4％～2547.8％(P＜0.05),其中CRF处理N2O排放量均略高于Urea处理32.7％～78.6％,但无显著性差异(P＞0.05);CH4排放总量对施氮处理的响应随水分管理模式的不同而不同,总体而言,施用CRF较Urea对稻田土壤GWP和GHGI均无显著影响(P＞0.05).相关分析表明,2018年CF模式的Urea处理和Ⅱ模式的Urea、CRF处理中N2O排放通量与田面水NH4+-N浓度分别呈现显著(P＜0.05)和极显著的正相关关系(P＜0.01),而二者在2019年CI模式的CK和CRF处理中呈现相反规律;2018年CI模式下CK、CRF处理的N2O排放通量与田面水NO3--N浓度呈极显著的正相关关系(P＜0.01).节水灌溉和氮肥施用对水稻产量均呈显著影响(P＜0.05),与CF相比,两种节水灌溉模式(Ⅱ、CI)水稻产量均下降了 14.7％～37.7％;CRF处理较Urea处理略提高水稻产量2.5％～7.4％(P＜0.05).综合考虑稻田土壤GWP、GHGI和水稻产量,节水模式与控释肥施用对稻田土壤减排增产的耦合效应仍有待进一步研究.