2020年第57卷第5期文章目次
> 土壤科学发展战略
2020, 57(5):1051-1059.
DOI: 10.11766/trxb202006240330
摘要:
土壤科学在保障国家农业可持续发展和生态文明建设中具有重要的学科战略地位。本文全面扼要分析了国内外土壤科学研究现状和发展态势，结合未来土壤科学发展的国家战略需求与关键科学问题，梳理了未来5～10年我国土壤科学拟重点发展地球关键带过程与土壤功能演变、农田土壤健康与质量提升理论与技术、区域土壤复合污染过程与绿色修复、土壤生物过程与功能等优先领域和重要方向，以期进一步推动我国土壤科学跨越式发展。
土壤科学在保障国家农业可持续发展和生态文明建设中具有重要的学科战略地位。本文全面扼要分析了国内外土壤科学研究现状和发展态势，结合未来土壤科学发展的国家战略需求与关键科学问题，梳理了未来5～10年我国土壤科学拟重点发展地球关键带过程与土壤功能演变、农田土壤健康与质量提升理论与技术、区域土壤复合污染过程与绿色修复、土壤生物过程与功能等优先领域和重要方向，以期进一步推动我国土壤科学跨越式发展。
2020, 57(5):1060-1070.
DOI: 10.11766/trxb202004270199
摘要:
理解和表征土壤的时空变化是土壤学的基本任务，也是评估和合理发挥土壤功能的重要前提。土壤的时空变化与气候环境变迁、岩石圈风化、地表物质迁移、生物地球化学循环等圈层变化过程相耦合。围绕土壤时空变化研究的新近进展，本文综述并展望了土壤形成和演变过程、土壤形态学、土壤调查、土壤分类、数字土壤制图与土壤退化的发展态势。未来土壤时空变化研究的关键科学问题主要包括：地球表层系统中土壤与环境要素之间的多过程耦合机理与模拟、多尺度土壤-环境关系与模拟、多元土壤信息的融合机理与数据同化。未来重点研究领域将涉及到关键带科学引领的土壤形成和演变研究、多尺度数字土壤制图与时空变化预测、基于多传感器的土壤综合观测原理与技术、完整和详尽的国家和全球土壤资源清单及共享平台建设、区域土壤资源退化机理及其功能恢复。
理解和表征土壤的时空变化是土壤学的基本任务，也是评估和合理发挥土壤功能的重要前提。土壤的时空变化与气候环境变迁、岩石圈风化、地表物质迁移、生物地球化学循环等圈层变化过程相耦合。围绕土壤时空变化研究的新近进展，本文综述并展望了土壤形成和演变过程、土壤形态学、土壤调查、土壤分类、数字土壤制图与土壤退化的发展态势。未来土壤时空变化研究的关键科学问题主要包括：地球表层系统中土壤与环境要素之间的多过程耦合机理与模拟、多尺度土壤-环境关系与模拟、多元土壤信息的融合机理与数据同化。未来重点研究领域将涉及到关键带科学引领的土壤形成和演变研究、多尺度数字土壤制图与时空变化预测、基于多传感器的土壤综合观测原理与技术、完整和详尽的国家和全球土壤资源清单及共享平台建设、区域土壤资源退化机理及其功能恢复。
2020, 57(5):1071-1087.
DOI: 10.11766/trxb202002280077
摘要:
在近20年的发展中，我国土壤物理学得到迅速发展，在国际土壤物理学期刊发文量占比从5%上升到30%，主要研究聚焦在土壤水文过程与尺度转换、土壤物理质量与可持续农业、水热盐迁移与生态调控、以及污染物迁移与模型模拟等领域。本文综合分析这些领域的研究现状与进展，指出这些进展既有国家需求的驱动，也有新技术新方法的应用，以及与相邻学科交叉融合，最后展望了这些领域的研究重点。论文还指出我国土壤物理学面临科研原创性不足、仪器设备研制滞后等挑战，同时也面临粮食安全和生态环境安全等国家需求迫切解决的机遇。
在近20年的发展中，我国土壤物理学得到迅速发展，在国际土壤物理学期刊发文量占比从5%上升到30%，主要研究聚焦在土壤水文过程与尺度转换、土壤物理质量与可持续农业、水热盐迁移与生态调控、以及污染物迁移与模型模拟等领域。本文综合分析这些领域的研究现状与进展，指出这些进展既有国家需求的驱动，也有新技术新方法的应用，以及与相邻学科交叉融合，最后展望了这些领域的研究重点。论文还指出我国土壤物理学面临科研原创性不足、仪器设备研制滞后等挑战，同时也面临粮食安全和生态环境安全等国家需求迫切解决的机遇。
2020, 57(5):1088-1104.
DOI: 10.11766/trxb202003080103
摘要:
土壤化学是重要的土壤学基础分支学科。在回顾了土壤化学发展历程的基础上，梳理了土壤化学的四个前沿交叉方向，并展望了土壤化学与其他相关学科的交叉发展趋势，以期寻求新的学科增长点。土壤化学经历了从恒电荷到可变电荷土壤学说演变，我国在土壤电化学、根际土壤化学、土壤化学-物理-微生物界面反应等方向逐步领跑。新时代中国已经发展成为国际土壤化学的研究中心之一，尤其在土壤化学与微生物学、地球化学、矿物学、环境化学等交叉领域取得了突破性发展。同时，发展并运用同步辐射、微流控联用光谱能谱、高分辨显微镜、光谱电化学等实时、原位、高精度研究方法，推动土壤化学研究取得了长足的进步。新时代的土壤化学具有三个重要发展趋势，首先系统揭示地球表层系统中物质循环与能量交换的土壤化学机制，实现“0到1”的土壤化学原创性成果的突破；其次需要综合运用地球表层系统理论，从多界面、多要素、多过程的“三多”交互耦合；再次，需要加强与地球宜居性这一人类重大命题的交叉融合，为生态文明建设、土壤污染防治攻坚战、全球变化等国家重大需求提供理论支持。
土壤化学是重要的土壤学基础分支学科。在回顾了土壤化学发展历程的基础上，梳理了土壤化学的四个前沿交叉方向，并展望了土壤化学与其他相关学科的交叉发展趋势，以期寻求新的学科增长点。土壤化学经历了从恒电荷到可变电荷土壤学说演变，我国在土壤电化学、根际土壤化学、土壤化学-物理-微生物界面反应等方向逐步领跑。新时代中国已经发展成为国际土壤化学的研究中心之一，尤其在土壤化学与微生物学、地球化学、矿物学、环境化学等交叉领域取得了突破性发展。同时，发展并运用同步辐射、微流控联用光谱能谱、高分辨显微镜、光谱电化学等实时、原位、高精度研究方法，推动土壤化学研究取得了长足的进步。新时代的土壤化学具有三个重要发展趋势，首先系统揭示地球表层系统中物质循环与能量交换的土壤化学机制，实现“0到1”的土壤化学原创性成果的突破；其次需要综合运用地球表层系统理论，从多界面、多要素、多过程的“三多”交互耦合；再次，需要加强与地球宜居性这一人类重大命题的交叉融合，为生态文明建设、土壤污染防治攻坚战、全球变化等国家重大需求提供理论支持。
2020, 57(5):1105-1116.
DOI: 10.11766/trxb202006150298
摘要:
土壤生物是地球生物多样性的重要组成部分。土壤生物驱动着土壤中有机质降解、元素循环、污染物转化与降解以及温室气体的产生与消耗，在全球粮食安全、环境保护以及应对气候变化等方面发挥着重要作用。土壤生物学是研究土壤生物多样性与分布、土壤生物的过程与功能以及土壤生物的调控与应用的科学。21世纪以来，分子生物学技术的突破与生态学理论的广泛应用极大地推进了土壤生物学研究的发展。本文回顾了土壤生物学科的发展历程，详细介绍了土壤生物学科的发展现状，提出了土壤生物学科在理论与应用上的发展趋势，并对未来土壤生物学科的发展方向进行了展望。随着多学科交叉融合以及研究手段的进步，土壤生物学迎来了一个新的发展时期。土壤生物学研究在生物资源挖掘、时空分布格局、生态服务功能和生物调控等方面取得的重要成果，将更好地服务于土壤健康、植物健康、人类健康以及我们的星球健康。
土壤生物是地球生物多样性的重要组成部分。土壤生物驱动着土壤中有机质降解、元素循环、污染物转化与降解以及温室气体的产生与消耗，在全球粮食安全、环境保护以及应对气候变化等方面发挥着重要作用。土壤生物学是研究土壤生物多样性与分布、土壤生物的过程与功能以及土壤生物的调控与应用的科学。21世纪以来，分子生物学技术的突破与生态学理论的广泛应用极大地推进了土壤生物学研究的发展。本文回顾了土壤生物学科的发展历程，详细介绍了土壤生物学科的发展现状，提出了土壤生物学科在理论与应用上的发展趋势，并对未来土壤生物学科的发展方向进行了展望。随着多学科交叉融合以及研究手段的进步，土壤生物学迎来了一个新的发展时期。土壤生物学研究在生物资源挖掘、时空分布格局、生态服务功能和生物调控等方面取得的重要成果，将更好地服务于土壤健康、植物健康、人类健康以及我们的星球健康。
2020, 57(5):1117-1127.
DOI: 10.11766/trxb202002240070
摘要:
在当今生态文明背景下，土壤侵蚀与水土保持研究迎来了新的发展机遇和挑战。本文首先采用文献计量学方法，定量分析了近10年来国内外土壤侵蚀与水土保持学科发展现状。在此基础上，结合社会需求的变化，阐明了学科发展需求与存在问题。最后，提出了本学科研究的重点领域与方向：水文过程与侵蚀产沙机理，土壤侵蚀过程及其定量模拟，全球变化下土壤侵蚀演变及其灾变机理，社会经济系统—水土流失的互馈过程，以生态功能提升为主的土壤侵蚀防治，以及土壤侵蚀研究新技术与新方法等。
在当今生态文明背景下，土壤侵蚀与水土保持研究迎来了新的发展机遇和挑战。本文首先采用文献计量学方法，定量分析了近10年来国内外土壤侵蚀与水土保持学科发展现状。在此基础上，结合社会需求的变化，阐明了学科发展需求与存在问题。最后，提出了本学科研究的重点领域与方向：水文过程与侵蚀产沙机理，土壤侵蚀过程及其定量模拟，全球变化下土壤侵蚀演变及其灾变机理，社会经济系统—水土流失的互馈过程，以生态功能提升为主的土壤侵蚀防治，以及土壤侵蚀研究新技术与新方法等。
2020, 57(5):1128-1136.
DOI: 10.11766/trxb201912050657
摘要:
土壤肥力与土壤养分循环分支学科是土壤学科中应用性较强的学科，悠久的发展历史积累了极为丰富的文献资料，在评价和利用土壤资源，提高作物产量和养分利用率，减少环境污染中发挥着重要作用。 “十四五”期间土壤肥力与土壤养分循环分支学科应加强土壤养分转化过程、速率、产物及其影响因素的基础性研究。鉴于我国大宗作物种植强度下降，集约化设施种植面积增加的两极化发展现状和减肥减药维持生态环境安全的国家需求，“十四五”期间，土壤肥力与土壤养分循环分支学科应加强以下针对性研究：1）休耕轮作对土壤肥力的影响及通过休耕轮作维持和提高土壤肥力的原理、途径和方法；2）高度集约化种植条件下快速恢复土壤肥力，保持土壤健康和有效利用土壤养分的科学管理原理、途径和方法；3）实现土壤-作物-环境相互契合，充分发挥土壤肥力，高效利用土壤养分的基础科学问题。
土壤肥力与土壤养分循环分支学科是土壤学科中应用性较强的学科，悠久的发展历史积累了极为丰富的文献资料，在评价和利用土壤资源，提高作物产量和养分利用率，减少环境污染中发挥着重要作用。 “十四五”期间土壤肥力与土壤养分循环分支学科应加强土壤养分转化过程、速率、产物及其影响因素的基础性研究。鉴于我国大宗作物种植强度下降，集约化设施种植面积增加的两极化发展现状和减肥减药维持生态环境安全的国家需求，“十四五”期间，土壤肥力与土壤养分循环分支学科应加强以下针对性研究：1）休耕轮作对土壤肥力的影响及通过休耕轮作维持和提高土壤肥力的原理、途径和方法；2）高度集约化种植条件下快速恢复土壤肥力，保持土壤健康和有效利用土壤养分的科学管理原理、途径和方法；3）实现土壤-作物-环境相互契合，充分发挥土壤肥力，高效利用土壤养分的基础科学问题。
2020, 57(5):1137-1142.
DOI: 10.11766/trxb202004190179
摘要:
土壤污染与修复是土壤学的一个重要分支学科，对推进中国土壤污染管控与修复工作、保障国家土壤环境安全和生态文明建设发挥着重要的科技支撑作用。简要分析了中国土壤污染状况，介绍了国内外土壤污染与修复技术研究现状与发展趋势，指出了我国土壤污染防治科技研发中存在的若干问题，提出了今后我国土壤污染与修复科技研究与发展的总体思路与主要方向等对策建议。
土壤污染与修复是土壤学的一个重要分支学科，对推进中国土壤污染管控与修复工作、保障国家土壤环境安全和生态文明建设发挥着重要的科技支撑作用。简要分析了中国土壤污染状况，介绍了国内外土壤污染与修复技术研究现状与发展趋势，指出了我国土壤污染防治科技研发中存在的若干问题，提出了今后我国土壤污染与修复科技研究与发展的总体思路与主要方向等对策建议。
2020, 57(5):1143-1154.
DOI: 10.11766/trxb202003110110
摘要:
土壤质量与食物安全和人体健康息息相关。土壤质量与食物安全这一分支学科作为“十四五”土壤科学发展战略重要的组成部分，致力于治理与改善耕地土壤质量以应对粮食安全危机。文献计量结果表明，与发达国家相比，中国在该领域的研究起步较晚，但近年呈现加速上升甚至有超越的趋势。随着气候及环境污染问题凸显，国际上的相关研究热点集中于环境监测、土地利用、施肥管理、污染修复（重金属、抗生素、有机农药和病原微生物）及可持续发展等方面。本学科以土壤质量、土壤污染和粮食安全为重点研究方向，通过与地理信息学、环境科学、应用数学、医学等学科的交叉融合，借助同位素源解析、生物地球化学循环、分子生物学等前沿性理论与技术，未来将解决区域土壤质量监测、养分质量管理、食物安全与人体健康风险、土壤-作物系统中污染物迁移转化及阻控修复等关键科学问题。
土壤质量与食物安全和人体健康息息相关。土壤质量与食物安全这一分支学科作为“十四五”土壤科学发展战略重要的组成部分，致力于治理与改善耕地土壤质量以应对粮食安全危机。文献计量结果表明，与发达国家相比，中国在该领域的研究起步较晚，但近年呈现加速上升甚至有超越的趋势。随着气候及环境污染问题凸显，国际上的相关研究热点集中于环境监测、土地利用、施肥管理、污染修复（重金属、抗生素、有机农药和病原微生物）及可持续发展等方面。本学科以土壤质量、土壤污染和粮食安全为重点研究方向，通过与地理信息学、环境科学、应用数学、医学等学科的交叉融合，借助同位素源解析、生物地球化学循环、分子生物学等前沿性理论与技术，未来将解决区域土壤质量监测、养分质量管理、食物安全与人体健康风险、土壤-作物系统中污染物迁移转化及阻控修复等关键科学问题。
> 研究论文
2020, 57(5):1155-1165.
DOI: 10.11766/trxb201904240128
摘要:
为明确不同恢复年限植被措施对煤矿排土场边坡水土流失的防治效应，采用样方调查法，以内蒙古准格尔旗永利煤矿矿区排土场边坡为研究对象，以裸露边坡（CK）为对照，研究了不同恢复年限（1 a、3 a、5 a）的沙柳方格+沙棘+沙打旺（SHA）和沙柳方格+沙打旺（SA）2种措施对细沟发育的影响。结果表明：（1）1a时CK、 SHA与SA措施细沟宽度均集中分布在4~8 cm，细沟深度均集中分布在2~4 cm；3 a时CK、 SHA与SA措施细沟宽度则集中分布在4~8 cm、8~12 cm、4~8 cm，细沟深度均集中分布在4~6 cm；5 a时CK与SHA措施细沟宽度均集中分布在8~12 cm，而细沟深度则集中分布在4~6 cm和8~14 cm；（2）CK（1~5 a）、SHA措施（1~5 a）和SA措施（1~3 a）的细沟平均宽分别为7.57~11.35 cm、7.58~13.31 cm和5.57~6.14 cm，细沟平均深分别为3.38~6.23 cm、4.19~10.34 cm、2.59~4.24 cm，三者的细沟平均宽深比分别为2.39、2.12和2.05，平均细沟密度分别为1.52~5.25 m?m-2、1.42~1.68 m?m-2和1.88~2.25 m?m-2；（3）1 a时CK、SHA和SA措施的细沟宽深比随坡长变化幅度较大，随着恢复年限增加，宽深比则呈下降趋势，CK、SHA措施和SA措施的细沟密度和细沟侵蚀量均随坡长增加呈增大趋势；（4）与CK相比，1 a时SHA和SA措施边坡细沟侵蚀模数分别减小25.0%和25.86%，两种措施减蚀效果差别不大，而3 a时则分别减小了61.73%和35.31%，SHA措施减蚀效果显著增强。研究结果可以为矿区排土场边坡的植被合理布设提供科学依据与理论指导。
为明确不同恢复年限植被措施对煤矿排土场边坡水土流失的防治效应，采用样方调查法，以内蒙古准格尔旗永利煤矿矿区排土场边坡为研究对象，以裸露边坡（CK）为对照，研究了不同恢复年限（1 a、3 a、5 a）的沙柳方格+沙棘+沙打旺（SHA）和沙柳方格+沙打旺（SA）2种措施对细沟发育的影响。结果表明：（1）1a时CK、 SHA与SA措施细沟宽度均集中分布在4~8 cm，细沟深度均集中分布在2~4 cm；3 a时CK、 SHA与SA措施细沟宽度则集中分布在4~8 cm、8~12 cm、4~8 cm，细沟深度均集中分布在4~6 cm；5 a时CK与SHA措施细沟宽度均集中分布在8~12 cm，而细沟深度则集中分布在4~6 cm和8~14 cm；（2）CK（1~5 a）、SHA措施（1~5 a）和SA措施（1~3 a）的细沟平均宽分别为7.57~11.35 cm、7.58~13.31 cm和5.57~6.14 cm，细沟平均深分别为3.38~6.23 cm、4.19~10.34 cm、2.59~4.24 cm，三者的细沟平均宽深比分别为2.39、2.12和2.05，平均细沟密度分别为1.52~5.25 m?m-2、1.42~1.68 m?m-2和1.88~2.25 m?m-2；（3）1 a时CK、SHA和SA措施的细沟宽深比随坡长变化幅度较大，随着恢复年限增加，宽深比则呈下降趋势，CK、SHA措施和SA措施的细沟密度和细沟侵蚀量均随坡长增加呈增大趋势；（4）与CK相比，1 a时SHA和SA措施边坡细沟侵蚀模数分别减小25.0%和25.86%，两种措施减蚀效果差别不大，而3 a时则分别减小了61.73%和35.31%，SHA措施减蚀效果显著增强。研究结果可以为矿区排土场边坡的植被合理布设提供科学依据与理论指导。
2020, 57(5):1166-1176.
DOI: 10.11766/trxb201905220129
摘要:
为明确砾石含量对关中塿土堆积体坡面径流和侵蚀特性的影响，采用室内模拟降雨试验方法，以土质坡面为对照，研究了10%、20%、30%三种砾石含量堆积体坡面的侵蚀特征。结果表明：（1）1.0 mm.min-1雨强下，10%砾石含量时初始产流时间最大，雨强＞1.0 mm.min-1时，各坡面初始产流时间在10%砾石含量时最小；（2）各砾石含量坡面平均流速均随雨强增大而增大，1.0和2.5 mm.min-1雨强条件下10%砾石含量坡面流速最大，而1.5和2.0 mm.min-1雨强下，含砾石坡面流速较土质坡面分别减少15.3%～21.2%和13.6%～14.1%；（3）不同雨强条件下各含砾石坡面含沙量在产流前期（0～6 min）急剧下降；产流6 min后，含沙量在1.0、1.5 mm.min-1雨强下逐渐趋于稳定，在2.0、2.5 mm.min-1雨强下呈多峰多谷的变化，该时期砾石主导产沙过程；（4）次降雨侵蚀量随雨强增大呈显著的幂函数关系；而随雨强的增大各砾石坡面侵蚀量较土质坡面分别减少22.4%～42.6%、8.2%～66.3%、2.2%～56.5%和45.0%～68.3%。该研究可为关中地区堆积体坡面水蚀模型的建立提供理论依据。
为明确砾石含量对关中塿土堆积体坡面径流和侵蚀特性的影响，采用室内模拟降雨试验方法，以土质坡面为对照，研究了10%、20%、30%三种砾石含量堆积体坡面的侵蚀特征。结果表明：（1）1.0 mm.min-1雨强下，10%砾石含量时初始产流时间最大，雨强＞1.0 mm.min-1时，各坡面初始产流时间在10%砾石含量时最小；（2）各砾石含量坡面平均流速均随雨强增大而增大，1.0和2.5 mm.min-1雨强条件下10%砾石含量坡面流速最大，而1.5和2.0 mm.min-1雨强下，含砾石坡面流速较土质坡面分别减少15.3%～21.2%和13.6%～14.1%；（3）不同雨强条件下各含砾石坡面含沙量在产流前期（0～6 min）急剧下降；产流6 min后，含沙量在1.0、1.5 mm.min-1雨强下逐渐趋于稳定，在2.0、2.5 mm.min-1雨强下呈多峰多谷的变化，该时期砾石主导产沙过程；（4）次降雨侵蚀量随雨强增大呈显著的幂函数关系；而随雨强的增大各砾石坡面侵蚀量较土质坡面分别减少22.4%～42.6%、8.2%～66.3%、2.2%～56.5%和45.0%～68.3%。该研究可为关中地区堆积体坡面水蚀模型的建立提供理论依据。
2020, 57(5):1177-1185.
DOI: 10.11766/trxb201906240232
摘要:
风成黄土是研究古气候变化的良好载体，在全球陆地分布广泛，而不同区域地理环境差异显著，其记录气候变化的机制亦有所不同。以色列南部黄土区地处亚热带沙漠边缘，为探究该区域黄土磁性特征及其对区域环境的响应机制，对内盖夫沙漠边缘黄土区进行野外考察并测试系统环境磁学及粒度参数。结果表明，Har Keren（HK）剖面中磁性矿物主要为碎屑磁铁矿和磁赤铁矿，磁性矿物含量较少，磁性颗粒主要为粗单畴（SD）和多畴（MD），磁性特征与中国西北干旱区黄土较为相似。HK剖面常温磁学参数整体变化范围较小，仅在剖面亚表层有所升高，可能是受现代成土作用影响。HK剖面中值粒径自底部至顶部呈减小趋势，但粒度整体偏粗，其频率分布曲线显示为正偏态，分选较差，反映出多种搬运方式的混合特征，与典型风成黄土有所差异。
风成黄土是研究古气候变化的良好载体，在全球陆地分布广泛，而不同区域地理环境差异显著，其记录气候变化的机制亦有所不同。以色列南部黄土区地处亚热带沙漠边缘，为探究该区域黄土磁性特征及其对区域环境的响应机制，对内盖夫沙漠边缘黄土区进行野外考察并测试系统环境磁学及粒度参数。结果表明，Har Keren（HK）剖面中磁性矿物主要为碎屑磁铁矿和磁赤铁矿，磁性矿物含量较少，磁性颗粒主要为粗单畴（SD）和多畴（MD），磁性特征与中国西北干旱区黄土较为相似。HK剖面常温磁学参数整体变化范围较小，仅在剖面亚表层有所升高，可能是受现代成土作用影响。HK剖面中值粒径自底部至顶部呈减小趋势，但粒度整体偏粗，其频率分布曲线显示为正偏态，分选较差，反映出多种搬运方式的混合特征，与典型风成黄土有所差异。
2020, 57(5):1186-1196.
DOI: 10.11766/trxb201905040180
摘要:
对不同气候条件下发育的土壤/古土壤进行色度分析，探讨其色度参数的空间变化规律及其作为气候变化代用指标的可靠性。结果表明：（1）较小的空间尺度上，土壤色度参数变化复杂，与气候相关关系不显著。土壤色度参数在大空间尺度中均表现出一定的纬向变化，红度（a*）随纬度的增加而降低，黄度（b*）与纬度的拟合曲线趋近于开口向上的抛物线，黄度与红度的比值（b*/a*）随着纬度的增加近似呈线性增加。（2）土壤剖面色度参数均与气候因子（年均降水和年均温）具有一定的相关关系，b*/a*与年均温相关系数最大。色度参数a*与年均降水相关系数稍高于b*/a*，但a*易受其他因素影响；而土壤色度参数b*/a*对土壤颜色的空间变化敏感，是指示气候变化的适用指标。
对不同气候条件下发育的土壤/古土壤进行色度分析，探讨其色度参数的空间变化规律及其作为气候变化代用指标的可靠性。结果表明：（1）较小的空间尺度上，土壤色度参数变化复杂，与气候相关关系不显著。土壤色度参数在大空间尺度中均表现出一定的纬向变化，红度（a*）随纬度的增加而降低，黄度（b*）与纬度的拟合曲线趋近于开口向上的抛物线，黄度与红度的比值（b*/a*）随着纬度的增加近似呈线性增加。（2）土壤剖面色度参数均与气候因子（年均降水和年均温）具有一定的相关关系，b*/a*与年均温相关系数最大。色度参数a*与年均降水相关系数稍高于b*/a*，但a*易受其他因素影响；而土壤色度参数b*/a*对土壤颜色的空间变化敏感，是指示气候变化的适用指标。
2020, 57(5):1197-1205.
DOI: 10.11766/trxb201904280012
摘要:
为探讨母质类型对土壤粒径分布非均匀性和土壤结构异质性的影响，采用激光粒度分析方法和分形理论，研究了冲积物﹑花岗岩残积物﹑第四纪红黏土及浅海沉积物四种母质类型发育土壤的颗粒组成﹑分形特征及土壤理化性质对颗粒组成及分形参数的影响。结果表明：（1）花岗岩残积物以及浅海沉积物发育的土壤粒径分布范围大，大颗粒含量高，非均匀性较小。冲积物和第四纪红黏土发育的土壤颗粒集中分布在2～200 μm的细颗粒区域，异质性较大。（2）从土壤颗粒体积单分形维数（D值）看，母质类型对不同发生层颗粒组成的均匀性影响有所差异。冲积物和花岗岩残积物发育的土壤颗粒分布的不均匀性从A层向C层递减，浅海沉积物发育的土壤从A层向C层，颗粒分布的不均匀性递增，第四纪红黏土发育的土壤三个发生层颗粒分布的均匀性相近；从D0值看，母质类型对不同发生层颗粒组成的分布范围影响较小。（3)不同母质类型土壤的pH﹑CEC﹑游离氧化物﹑蛭石及高岭石含量等与土壤粒径分布的异质性和分布范围表现出的差异一致（P ＜0.05）。以上结论表明，母质类型对土壤粒径分布及分形特征影响显著。
为探讨母质类型对土壤粒径分布非均匀性和土壤结构异质性的影响，采用激光粒度分析方法和分形理论，研究了冲积物﹑花岗岩残积物﹑第四纪红黏土及浅海沉积物四种母质类型发育土壤的颗粒组成﹑分形特征及土壤理化性质对颗粒组成及分形参数的影响。结果表明：（1）花岗岩残积物以及浅海沉积物发育的土壤粒径分布范围大，大颗粒含量高，非均匀性较小。冲积物和第四纪红黏土发育的土壤颗粒集中分布在2～200 μm的细颗粒区域，异质性较大。（2）从土壤颗粒体积单分形维数（D值）看，母质类型对不同发生层颗粒组成的均匀性影响有所差异。冲积物和花岗岩残积物发育的土壤颗粒分布的不均匀性从A层向C层递减，浅海沉积物发育的土壤从A层向C层，颗粒分布的不均匀性递增，第四纪红黏土发育的土壤三个发生层颗粒分布的均匀性相近；从D0值看，母质类型对不同发生层颗粒组成的分布范围影响较小。（3)不同母质类型土壤的pH﹑CEC﹑游离氧化物﹑蛭石及高岭石含量等与土壤粒径分布的异质性和分布范围表现出的差异一致（P ＜0.05）。以上结论表明，母质类型对土壤粒径分布及分形特征影响显著。
2020, 57(5):1206-1218.
DOI: 10.11766/trxb201906250273
摘要:
基于河南小麦主产区82个县2277个样点的“不施肥、习惯施肥、推荐施肥”对照试验数据，在绘制小麦产量图、施肥量图、土壤养分图、肥料农学效率图基础上，采用地图对比法揭示了该区域氮磷钾分配的主要问题；采用随机森林法分析了土壤养分、施肥量、地理要素（气候和土壤类型）对小麦产量变异的影响力；综合对照试验数据和多源文献，确定该区适宜的小麦氮磷钾施用范围，并按“以产定肥”、“因土施肥”原则进行施肥量地理优化。结果表明：该区农民习惯施氮、磷量普遍偏大，钾用量局部不足；推荐方案中氮、磷用量未明显降低，而钾普遍增加。两类施肥方式的共同问题是氮磷钾用量与小麦产量、土壤养分的空间匹配性欠佳。小麦产量变异的主导因素是土壤和气候资源的地理差异，施肥的影响次之，土壤养分的影响最低；小麦增产量变异同时受地理因素和施肥因素的影响，而与土壤养分丰缺无关；施肥水平高是土壤养分丰缺与小麦产量关系较弱的主要原因。根据小麦产量和土壤养分丰缺，确定氮磷钾优化施用量变化范围分别为120~210 kg·hm-2、45~105 kg·hm-2和45~120 kg·hm-2 ；按区域总量计，氮磷钾优化施用量较地方专家推荐量分别节约 14.2%、40.0%和39.5%，较农民习惯用量分别节约20.9%、41.1%和17.5%。
基于河南小麦主产区82个县2277个样点的“不施肥、习惯施肥、推荐施肥”对照试验数据，在绘制小麦产量图、施肥量图、土壤养分图、肥料农学效率图基础上，采用地图对比法揭示了该区域氮磷钾分配的主要问题；采用随机森林法分析了土壤养分、施肥量、地理要素（气候和土壤类型）对小麦产量变异的影响力；综合对照试验数据和多源文献，确定该区适宜的小麦氮磷钾施用范围，并按“以产定肥”、“因土施肥”原则进行施肥量地理优化。结果表明：该区农民习惯施氮、磷量普遍偏大，钾用量局部不足；推荐方案中氮、磷用量未明显降低，而钾普遍增加。两类施肥方式的共同问题是氮磷钾用量与小麦产量、土壤养分的空间匹配性欠佳。小麦产量变异的主导因素是土壤和气候资源的地理差异，施肥的影响次之，土壤养分的影响最低；小麦增产量变异同时受地理因素和施肥因素的影响，而与土壤养分丰缺无关；施肥水平高是土壤养分丰缺与小麦产量关系较弱的主要原因。根据小麦产量和土壤养分丰缺，确定氮磷钾优化施用量变化范围分别为120~210 kg·hm-2、45~105 kg·hm-2和45~120 kg·hm-2 ；按区域总量计，氮磷钾优化施用量较地方专家推荐量分别节约 14.2%、40.0%和39.5%，较农民习惯用量分别节约20.9%、41.1%和17.5%。
2020, 57(5):1219-1229.
DOI: 10.11766/trxb201908210284
摘要:
以苏北轻度盐渍土（D）、中度盐渍土（Z）为研究对象，展开大麦-玉米轮作田间微区试验，分析仅施氮肥（CK）、常规施肥（P）及常规施肥下添加生物质炭（PC）、腐植酸（PH）和石膏（PG）处理对土壤盐分含量、pH和钠吸附比（SAR）以及作物磷素吸收利用的影响。结果表明：苏北滨海盐渍土壤盐分呈明显的季节性变化模式，各改良措施对0~20 cm土壤盐碱的调控作用较20~40 cm明显。石膏处理对土壤盐碱障碍的消减作用显著，DPG、ZPG处理下0~20 cm土壤脱盐率分别为31.06%、40.60%，土壤pH分别降低0.67、0.51个单位。各改良措施均能降低0~20 cm土壤SAR，降低土壤Na+含量，改善土壤结构。轻度盐渍土上土壤SAR的降幅表现为：DPG>DPH>DPC，中度盐渍土上表现为：ZPG>ZPC>ZPH。轻度盐渍土上各改良措施均显著促进作物地上部吸磷，提高作物产量。DPC、DPH、DPG处理的积累磷肥利用率分别为对照的4.9倍、3.5倍、1.8倍。而中度盐渍土上仅ZPC和ZPG处理的增产效果显著，腐植酸在轻度盐渍土上的调控效果优于中度盐渍土。
以苏北轻度盐渍土（D）、中度盐渍土（Z）为研究对象，展开大麦-玉米轮作田间微区试验，分析仅施氮肥（CK）、常规施肥（P）及常规施肥下添加生物质炭（PC）、腐植酸（PH）和石膏（PG）处理对土壤盐分含量、pH和钠吸附比（SAR）以及作物磷素吸收利用的影响。结果表明：苏北滨海盐渍土壤盐分呈明显的季节性变化模式，各改良措施对0~20 cm土壤盐碱的调控作用较20~40 cm明显。石膏处理对土壤盐碱障碍的消减作用显著，DPG、ZPG处理下0~20 cm土壤脱盐率分别为31.06%、40.60%，土壤pH分别降低0.67、0.51个单位。各改良措施均能降低0~20 cm土壤SAR，降低土壤Na+含量，改善土壤结构。轻度盐渍土上土壤SAR的降幅表现为：DPG>DPH>DPC，中度盐渍土上表现为：ZPG>ZPC>ZPH。轻度盐渍土上各改良措施均显著促进作物地上部吸磷，提高作物产量。DPC、DPH、DPG处理的积累磷肥利用率分别为对照的4.9倍、3.5倍、1.8倍。而中度盐渍土上仅ZPC和ZPG处理的增产效果显著，腐植酸在轻度盐渍土上的调控效果优于中度盐渍土。
2020, 57(5):1230-1239.
DOI: 10.11766/trxb201903060110
摘要:
植物残体和微生物生物量是腐殖物质（Humic substance，HS）形成的主要母体材料，同时黏土矿物作为土壤的重要组成部分，在HS的形成中也扮演重要角色，然而目前有关黏土矿物对HS形成过程的具体影响还不清楚。选择将黏土矿物-蒙脱石和微生物-土壤浸提液作为控制条件对白花苜蓿进行模拟培养腐殖化，通过表征培养过程中总有机碳（Total organic carbon，TOC）含量、类腐殖质组成、类胡敏酸（Humic-like acid，HLA）的元素组成和红外光谱特征，探究蒙脱石添加对白花苜蓿腐殖化进程的影响。结果表明，模拟培养腐殖化后，蒙脱石添加虽然加速了TOC的分解，促进HLA的生成，但使HLA的缩合度降低，结构简单化；而土壤浸提液添加则使蒙脱石处理加快了结构更加复杂的HLA积累。培养后，不同处理的HLA均向着接近土壤胡敏酸（Humic acid，HA）O/C和H/C值的方向发展，其中未添加蒙脱石处理（AnM）的HLA复杂化程度与真正的HA最接近，更进一步说明蒙脱石不能促进HLA更接近土壤HA。综上，在模拟培养腐殖化条件下，蒙脱石添加可促进白花苜蓿TOC的分解及其HLA的形成，从而加快白花苜蓿的腐殖化进程，但却使形成的HLA结构更加简单化，与真正的HA仍存在较大的差异，该研究结果为土壤HS的形成机理与起源探索提供了一定的科学借鉴。
植物残体和微生物生物量是腐殖物质（Humic substance，HS）形成的主要母体材料，同时黏土矿物作为土壤的重要组成部分，在HS的形成中也扮演重要角色，然而目前有关黏土矿物对HS形成过程的具体影响还不清楚。选择将黏土矿物-蒙脱石和微生物-土壤浸提液作为控制条件对白花苜蓿进行模拟培养腐殖化，通过表征培养过程中总有机碳（Total organic carbon，TOC）含量、类腐殖质组成、类胡敏酸（Humic-like acid，HLA）的元素组成和红外光谱特征，探究蒙脱石添加对白花苜蓿腐殖化进程的影响。结果表明，模拟培养腐殖化后，蒙脱石添加虽然加速了TOC的分解，促进HLA的生成，但使HLA的缩合度降低，结构简单化；而土壤浸提液添加则使蒙脱石处理加快了结构更加复杂的HLA积累。培养后，不同处理的HLA均向着接近土壤胡敏酸（Humic acid，HA）O/C和H/C值的方向发展，其中未添加蒙脱石处理（AnM）的HLA复杂化程度与真正的HA最接近，更进一步说明蒙脱石不能促进HLA更接近土壤HA。综上，在模拟培养腐殖化条件下，蒙脱石添加可促进白花苜蓿TOC的分解及其HLA的形成，从而加快白花苜蓿的腐殖化进程，但却使形成的HLA结构更加简单化，与真正的HA仍存在较大的差异，该研究结果为土壤HS的形成机理与起源探索提供了一定的科学借鉴。
2020, 57(5):1240-1248.
DOI: 10.11766/trxb201906050252
摘要:
以胡敏酸为研究对象，通过光散射技术比较土壤中常见盐基离子（Na+、Ca2+和Na+-Ca2+混合三种电解质）不同浓度条件下胡敏酸胶体凝聚动力学过程，明确不同价态离子界面行为和陪补离子效应对胡敏酸分散稳定性和凝聚体结构的影响。结果发现，Na+和Ca2+对胡敏酸胶体聚沉能力的差异远远大于舒尔策-哈迪（Schulze-Hardy）规则中因其化合价不同所引起的差异；Na+-Ca2+混合体系中Ca2+主导凝聚过程，且Na+-Ca2+混合与Ca2+两种离子体系中凝聚现象的差异随离子浓度的降低而增大；混合离子体系中Na+作为陪补离子，其陪补离子效应对临界聚沉浓度、颗粒间活化能和胡敏酸凝聚体结构均有一定影响，尤以对凝聚体的结构特征影响显著；Na+-Ca2+混合体系中胡敏酸凝聚体的结构紧实程度介于单纯离子体系之间，因此可通过调节溶液中的离子组成实现对凝聚体结构紧实程度的调控。上述结果表明，Ca2+对胡敏酸的聚沉不仅依赖于静电作用，还有Ca2+在强电场中的极化诱导其与胡敏酸表面含氧官能团之间发生的共价键和桥键的贡献；此外，陪补离子Na+与Ca2+在胡敏酸胶体表面的竞争吸附抑制了Ca2+对胡敏酸的聚沉作用，从而形成紧实程度适中的结构体。研究结果为探究胶体界面反应及土壤胶体凝聚机制提供新的思路和理论。
以胡敏酸为研究对象，通过光散射技术比较土壤中常见盐基离子（Na+、Ca2+和Na+-Ca2+混合三种电解质）不同浓度条件下胡敏酸胶体凝聚动力学过程，明确不同价态离子界面行为和陪补离子效应对胡敏酸分散稳定性和凝聚体结构的影响。结果发现，Na+和Ca2+对胡敏酸胶体聚沉能力的差异远远大于舒尔策-哈迪（Schulze-Hardy）规则中因其化合价不同所引起的差异；Na+-Ca2+混合体系中Ca2+主导凝聚过程，且Na+-Ca2+混合与Ca2+两种离子体系中凝聚现象的差异随离子浓度的降低而增大；混合离子体系中Na+作为陪补离子，其陪补离子效应对临界聚沉浓度、颗粒间活化能和胡敏酸凝聚体结构均有一定影响，尤以对凝聚体的结构特征影响显著；Na+-Ca2+混合体系中胡敏酸凝聚体的结构紧实程度介于单纯离子体系之间，因此可通过调节溶液中的离子组成实现对凝聚体结构紧实程度的调控。上述结果表明，Ca2+对胡敏酸的聚沉不仅依赖于静电作用，还有Ca2+在强电场中的极化诱导其与胡敏酸表面含氧官能团之间发生的共价键和桥键的贡献；此外，陪补离子Na+与Ca2+在胡敏酸胶体表面的竞争吸附抑制了Ca2+对胡敏酸的聚沉作用，从而形成紧实程度适中的结构体。研究结果为探究胶体界面反应及土壤胶体凝聚机制提供新的思路和理论。
2020, 57(5):1249-1258.
DOI: 10.11766/trxb201904160078
摘要:
受人类活动的影响，1880—2012年，全球地表平均温度约提高0.85 °C；同时，1980—2010年间我国大气氮沉降以0.41 kg•hm-2的速率逐年增加。全球变暖和大气氮沉降将通过影响环境因子变化进而影响土壤可溶性有机质（DOM，Dissolved organic matter）。为探究增温和施氮对DOM数量及其结构的影响，选取我国中亚热带杉木人工林土壤进行增温以及施氮试验，试验设对照（CT，0 kg•hm-2•a-1）、增温（W，+5 ℃，0 kg•hm-2•a-1）、高氮（HN，80 kg•hm-2•a-1）、低氮（LN，40 kg•hm-2•a-1）、增温×高氮（WHN，+5 ℃，80 kg•hm-2•a-1）、增温×低氮（WLN，+5 ℃，40 kg•hm-2•a-1）6种处理。结果表明，与CT相比，W处理的土壤可溶性有机碳（DOC，Dissolved organic carbon）和可溶性有机氮（DON，Dissolved organic nitrogen）增加，但其芳香性指数和腐殖化程度低，这很可能是由于增温促进了土壤有机质（SOM，Soil organic matter）向DOM的转化。季节通过影响土壤环境，对施氮后的土壤DOM结构有不同影响：干季（2015年1月）时，施氮使DOM含量增加，其芳香性指数显著升高；雨季（2015年4月）时，施氮处理的土壤DOM含量升高，但其芳香性指数和腐殖化程度呈下降趋势。在增温和施氮的交互作用下DOM含量达到最高，其结构相对简单。除了温度和氮含量的直接影响外，RDA（冗余分析）表明，土壤含水量和pH也是决定土壤DOM变化的重要因子。增温和施氮均可以降低土壤pH，使得SOM更容易向DOM转化。增温会加速植物残体和SOM向DOM的溶解过程；施氮会通过促进植物生长，增加土壤DOM的含量。 过去有研究表明[6]，土壤可溶性有机碳（DOC，Dissolved organic carbon）的含量与温度呈正比，这可能是因为温度升高，微生物活性增强，促进了土壤有机质的周转，从而使DOM含量增加[7]。然而，MacDonald等[8]发现增温对土壤DOC含量没有影响。Camino-Serrano等[9]却发现增温后DOM整体呈下降趋势，此结果与温度高的热带地区DOM含量低于温带和寒带的现象相似，其原因在于热带地区的高分解高消耗。氮沉降与DOM含量的关系亦不确定。如，在美国科罗拉多研究发现氮添加促进土壤DOC含量增加，这可能是因为长期施高量化肥会促进土壤有机质储量的增加，进而增加土壤DOC含量[10]。Rappe-George等[11]研究发现施氮对土壤DOM无显著影响。而Zak等[12]认为氮添加能够抑制微生物及酶的活性，从而导致DOM含量的减少。 近些年来光谱学研究方法的引入加深了对DOM组成和结构的认识。来自紫外可见光谱的芳香性指数（Aromaticity Index，AI）是指DOM在254 nm处的吸光值与DOM含量的比值。AI可以表示DOM中芳香化合物的含量，它与由核磁共振得到的芳香碳的含量呈极强的正相关[13]。来自荧光光谱的同步腐殖化指数（Humification index，synchronous mode，HIXsyn）可以指示DOM中分子的缩合程度，HIXsyn越大，表明DOM中分子构成越复杂，微生物分解产物的含量越高[14]。有研究表明[15]，增温会使土壤微生物分解速率加快，增加土壤腐殖质成分和高芳香碳化合物。Nguyen等[16]研究发现氮添加对土壤DOM腐殖化指数影响不明显，常单娜等[17]认为施氮肥会使土壤DOM芳香化指数和腐殖化指数升高，而Hagedorn等[18]却发现氮添加会使土壤DOM中芳香化合物减少。显然，增温和氮添加对土壤DOM的影响十分复杂，其影响机制还不甚清楚，仍需要更多的探索。尤其是鲜有研究从DOM的结构入手分析DOM的来源和分解状态，并以此来解释DOM的含量。 我国亚热带被称为“回归带上的绿洲”，森林生物资源丰富，自然条件优越。由于南方山地开发和商品林基地建设，大面积的常绿阔叶林被改造成杉木人工林，约占我国南方森林面积的三分之一[19]。现有的增温和氮沉降开展的相关控制试验多集中于中高纬度温带地区[20-22]，亚热带地区高温、高湿，有机质周转速度快，DOM在土壤中迁移较为迅速，增大了淋溶和损失的风险，亚热带森林对气候的响应可能比温带森林更加脆弱。因此，在亚热带森林开展增温和氮添加对了解全球气候变化背景下该地区森林生态系统结构和功能的变化具有极大的理论和现实意义。本研究在杉木幼林设置增温和氮添加多因子试验平台，以土壤DOM为对象，结合紫外-可见光谱（UV-Vis）、荧光光谱（FS）等技术，探讨DOM的含量以及化学结构对增温和氮添加的响应，以期深入了解全球气候变化对森林生态系统碳、氮循环的影响。
受人类活动的影响，1880—2012年，全球地表平均温度约提高0.85 °C；同时，1980—2010年间我国大气氮沉降以0.41 kg•hm-2的速率逐年增加。全球变暖和大气氮沉降将通过影响环境因子变化进而影响土壤可溶性有机质（DOM，Dissolved organic matter）。为探究增温和施氮对DOM数量及其结构的影响，选取我国中亚热带杉木人工林土壤进行增温以及施氮试验，试验设对照（CT，0 kg•hm-2•a-1）、增温（W，+5 ℃，0 kg•hm-2•a-1）、高氮（HN，80 kg•hm-2•a-1）、低氮（LN，40 kg•hm-2•a-1）、增温×高氮（WHN，+5 ℃，80 kg•hm-2•a-1）、增温×低氮（WLN，+5 ℃，40 kg•hm-2•a-1）6种处理。结果表明，与CT相比，W处理的土壤可溶性有机碳（DOC，Dissolved organic carbon）和可溶性有机氮（DON，Dissolved organic nitrogen）增加，但其芳香性指数和腐殖化程度低，这很可能是由于增温促进了土壤有机质（SOM，Soil organic matter）向DOM的转化。季节通过影响土壤环境，对施氮后的土壤DOM结构有不同影响：干季（2015年1月）时，施氮使DOM含量增加，其芳香性指数显著升高；雨季（2015年4月）时，施氮处理的土壤DOM含量升高，但其芳香性指数和腐殖化程度呈下降趋势。在增温和施氮的交互作用下DOM含量达到最高，其结构相对简单。除了温度和氮含量的直接影响外，RDA（冗余分析）表明，土壤含水量和pH也是决定土壤DOM变化的重要因子。增温和施氮均可以降低土壤pH，使得SOM更容易向DOM转化。增温会加速植物残体和SOM向DOM的溶解过程；施氮会通过促进植物生长，增加土壤DOM的含量。 过去有研究表明[6]，土壤可溶性有机碳（DOC，Dissolved organic carbon）的含量与温度呈正比，这可能是因为温度升高，微生物活性增强，促进了土壤有机质的周转，从而使DOM含量增加[7]。然而，MacDonald等[8]发现增温对土壤DOC含量没有影响。Camino-Serrano等[9]却发现增温后DOM整体呈下降趋势，此结果与温度高的热带地区DOM含量低于温带和寒带的现象相似，其原因在于热带地区的高分解高消耗。氮沉降与DOM含量的关系亦不确定。如，在美国科罗拉多研究发现氮添加促进土壤DOC含量增加，这可能是因为长期施高量化肥会促进土壤有机质储量的增加，进而增加土壤DOC含量[10]。Rappe-George等[11]研究发现施氮对土壤DOM无显著影响。而Zak等[12]认为氮添加能够抑制微生物及酶的活性，从而导致DOM含量的减少。 近些年来光谱学研究方法的引入加深了对DOM组成和结构的认识。来自紫外可见光谱的芳香性指数（Aromaticity Index，AI）是指DOM在254 nm处的吸光值与DOM含量的比值。AI可以表示DOM中芳香化合物的含量，它与由核磁共振得到的芳香碳的含量呈极强的正相关[13]。来自荧光光谱的同步腐殖化指数（Humification index，synchronous mode，HIXsyn）可以指示DOM中分子的缩合程度，HIXsyn越大，表明DOM中分子构成越复杂，微生物分解产物的含量越高[14]。有研究表明[15]，增温会使土壤微生物分解速率加快，增加土壤腐殖质成分和高芳香碳化合物。Nguyen等[16]研究发现氮添加对土壤DOM腐殖化指数影响不明显，常单娜等[17]认为施氮肥会使土壤DOM芳香化指数和腐殖化指数升高，而Hagedorn等[18]却发现氮添加会使土壤DOM中芳香化合物减少。显然，增温和氮添加对土壤DOM的影响十分复杂，其影响机制还不甚清楚，仍需要更多的探索。尤其是鲜有研究从DOM的结构入手分析DOM的来源和分解状态，并以此来解释DOM的含量。 我国亚热带被称为“回归带上的绿洲”，森林生物资源丰富，自然条件优越。由于南方山地开发和商品林基地建设，大面积的常绿阔叶林被改造成杉木人工林，约占我国南方森林面积的三分之一[19]。现有的增温和氮沉降开展的相关控制试验多集中于中高纬度温带地区[20-22]，亚热带地区高温、高湿，有机质周转速度快，DOM在土壤中迁移较为迅速，增大了淋溶和损失的风险，亚热带森林对气候的响应可能比温带森林更加脆弱。因此，在亚热带森林开展增温和氮添加对了解全球气候变化背景下该地区森林生态系统结构和功能的变化具有极大的理论和现实意义。本研究在杉木幼林设置增温和氮添加多因子试验平台，以土壤DOM为对象，结合紫外-可见光谱（UV-Vis）、荧光光谱（FS）等技术，探讨DOM的含量以及化学结构对增温和氮添加的响应，以期深入了解全球气候变化对森林生态系统碳、氮循环的影响。
2020, 57(5):1259-1269.
DOI: 10.11766/trxb201905130190
摘要:
以长期（1988 —2014年）配施有机肥小区的对照(CK)、CK+花生秸秆(PS)、CK+稻秆(RS)及CK+猪粪(PM)的红壤旱地土壤为材料，采用Zimmermann等建立的方法将土壤有机碳逐级筛分为颗粒有机碳(POC)、砂粒和稳定团聚体碳(SAOC)、溶解性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(LOC)以及惰性有机碳(rSOC)组分，并基于洛桑模型(RothC)将上述碳组分进一步划分为易分解植物残体碳(DPM)、难分解植物残体碳(RPM)、微生物生物量碳(BIO)、腐殖质碳(HUM)以及惰性有机碳(IOM)五个碳库，分析了长期配施作物秸秆与猪粪对各组分有机碳的影响，探讨了外源碳投入量及铁铝氧化物与各组分碳的相关关系。结果表明：长期配施秸秆与猪粪的红壤旱地中各组分有机碳含量和分布比例大小依次为：SAOC > rSOC > LOC > POC > DOC，而RothC模型各碳库含量和比例大小依次为：HUM > IOM > RPM > BIO > DPM。长期配施作物秸秆与猪粪的红壤旱地中HUM、BIO与IOM碳库组分的含量与比例均无显著变化，已处于相对稳定的平衡状态。与CK处理相比，PM处理可显著增加红壤旱地SOC；PS和RS处理可显著提高红壤旱地中DPM和RPM的含量，且RS处理有助于DPM与RPM中的有机碳向BIO与HUM转换。相关分析表明，外源碳投入量及土壤中非晶质氧化铝数量的增加有助于红壤旱地中稳定态有机碳的累积。
以长期（1988 —2014年）配施有机肥小区的对照(CK)、CK+花生秸秆(PS)、CK+稻秆(RS)及CK+猪粪(PM)的红壤旱地土壤为材料，采用Zimmermann等建立的方法将土壤有机碳逐级筛分为颗粒有机碳(POC)、砂粒和稳定团聚体碳(SAOC)、溶解性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(LOC)以及惰性有机碳(rSOC)组分，并基于洛桑模型(RothC)将上述碳组分进一步划分为易分解植物残体碳(DPM)、难分解植物残体碳(RPM)、微生物生物量碳(BIO)、腐殖质碳(HUM)以及惰性有机碳(IOM)五个碳库，分析了长期配施作物秸秆与猪粪对各组分有机碳的影响，探讨了外源碳投入量及铁铝氧化物与各组分碳的相关关系。结果表明：长期配施秸秆与猪粪的红壤旱地中各组分有机碳含量和分布比例大小依次为：SAOC > rSOC > LOC > POC > DOC，而RothC模型各碳库含量和比例大小依次为：HUM > IOM > RPM > BIO > DPM。长期配施作物秸秆与猪粪的红壤旱地中HUM、BIO与IOM碳库组分的含量与比例均无显著变化，已处于相对稳定的平衡状态。与CK处理相比，PM处理可显著增加红壤旱地SOC；PS和RS处理可显著提高红壤旱地中DPM和RPM的含量，且RS处理有助于DPM与RPM中的有机碳向BIO与HUM转换。相关分析表明，外源碳投入量及土壤中非晶质氧化铝数量的增加有助于红壤旱地中稳定态有机碳的累积。
2020, 57(5):1270-1279.
DOI: 10.11766/trxb201908240243
摘要:
以温州宋埠围垦区的滨海潮滩盐土为研究对象，种植泌盐乔木——柽柳（Tamarix chinensis）、拒盐灌木——厚叶石斑木（Rhaphiolepis umbellata）和拒盐乔木——白榆（Ulmus pumila），分析植树2a后各树种根际土壤团聚体形成及养分分布特征。与裸地相比，柽柳、厚叶石斑木和白榆根际土壤pH分别下降0.14、0.43、0.39，电导率分别下降80%、70%、72%。裸地土壤粒径均小于0.053 mm，各树种根际土壤形成的微团聚体（0.25~0.053 mm）占土壤总质量的5.0%~5.9%，大团聚体（2~0.25 mm）占比小于1%。相比粉+黏团聚体（<0.053 mm），微团聚体中有机碳和游离铁含量分别呈现上升和下降趋势，表明微团聚体形成可能是一个脱铁富碳过程。与裸地相比，各树种根际土壤全氮和碱解氮显著增加，而速效钾含量显著下降。各树种根际土壤全氮和碱解氮含量以白榆最高（分别为1.20 g·kg-1和42.6 mg·kg-1），且微团聚体中全氮和碱解氮显著高于粉+黏团聚体。综上所述，植树2 a后，各树种根际土壤盐碱度显著下降，且形成团聚体，表明柽柳、厚叶石斑木和白榆适宜作为浙南围垦区的改良树种。其中，白榆根际形成的团聚体数量多，富集碳、氮养分效果好，为首选树种。
以温州宋埠围垦区的滨海潮滩盐土为研究对象，种植泌盐乔木——柽柳（Tamarix chinensis）、拒盐灌木——厚叶石斑木（Rhaphiolepis umbellata）和拒盐乔木——白榆（Ulmus pumila），分析植树2a后各树种根际土壤团聚体形成及养分分布特征。与裸地相比，柽柳、厚叶石斑木和白榆根际土壤pH分别下降0.14、0.43、0.39，电导率分别下降80%、70%、72%。裸地土壤粒径均小于0.053 mm，各树种根际土壤形成的微团聚体（0.25~0.053 mm）占土壤总质量的5.0%~5.9%，大团聚体（2~0.25 mm）占比小于1%。相比粉+黏团聚体（<0.053 mm），微团聚体中有机碳和游离铁含量分别呈现上升和下降趋势，表明微团聚体形成可能是一个脱铁富碳过程。与裸地相比，各树种根际土壤全氮和碱解氮显著增加，而速效钾含量显著下降。各树种根际土壤全氮和碱解氮含量以白榆最高（分别为1.20 g·kg-1和42.6 mg·kg-1），且微团聚体中全氮和碱解氮显著高于粉+黏团聚体。综上所述，植树2 a后，各树种根际土壤盐碱度显著下降，且形成团聚体，表明柽柳、厚叶石斑木和白榆适宜作为浙南围垦区的改良树种。其中，白榆根际形成的团聚体数量多，富集碳、氮养分效果好，为首选树种。
2020, 57(5):1280-1291.
DOI: 10.11766/trxb201909090479
摘要:
镰刀菌枯萎病是一种由尖孢镰刀菌引起的、毁灭性极强的真菌作物病害，为探索镰刀菌枯萎病的相关研究进展及热点，对尖孢镰刀菌枯萎病进行了引文分析。以“Fusarium wilt”（镰刀菌枯萎病）进行主题搜索，在ISI Web of Science数据库核心集搜索1985—2019年的相关文献共4 873篇，采用CiteSpace可视化软件进行引文分析，通过合作、共现、共被引等网络分析，研究镰刀菌枯萎病的研究热点和前沿趋势。根据发文量统计分析发现：美国、中国和印度在本领域发文量排名前三位，而中介中心性指标分析则表明荷兰、美国和印度文献重要性位列三甲，我国位居前10并表现出积极上升趋势。引文分析的关键词突发性检测发现“induction（诱导）”、“genetic diversity（遗传多样性）”、“pathogenicity（致病性）”是近十年的重要热点；文献共被引聚类分析表明解淀粉芽孢杆菌、系统抗性、非致病性尖孢镰刀菌等方面为本领域的研究前沿。随着枯萎病研究层次的不断深入，未来研究将会集中在微生物防控、抗病育种、根系-病原菌-有益菌互作机制等方向；此外，多组学技术的应用必将有利于解析镰刀菌枯萎病发病机制，为镰刀菌枯萎病基础研究与防控应用提供理论和技术支持。
镰刀菌枯萎病是一种由尖孢镰刀菌引起的、毁灭性极强的真菌作物病害，为探索镰刀菌枯萎病的相关研究进展及热点，对尖孢镰刀菌枯萎病进行了引文分析。以“Fusarium wilt”（镰刀菌枯萎病）进行主题搜索，在ISI Web of Science数据库核心集搜索1985—2019年的相关文献共4 873篇，采用CiteSpace可视化软件进行引文分析，通过合作、共现、共被引等网络分析，研究镰刀菌枯萎病的研究热点和前沿趋势。根据发文量统计分析发现：美国、中国和印度在本领域发文量排名前三位，而中介中心性指标分析则表明荷兰、美国和印度文献重要性位列三甲，我国位居前10并表现出积极上升趋势。引文分析的关键词突发性检测发现“induction（诱导）”、“genetic diversity（遗传多样性）”、“pathogenicity（致病性）”是近十年的重要热点；文献共被引聚类分析表明解淀粉芽孢杆菌、系统抗性、非致病性尖孢镰刀菌等方面为本领域的研究前沿。随着枯萎病研究层次的不断深入，未来研究将会集中在微生物防控、抗病育种、根系-病原菌-有益菌互作机制等方向；此外，多组学技术的应用必将有利于解析镰刀菌枯萎病发病机制，为镰刀菌枯萎病基础研究与防控应用提供理论和技术支持。
2020, 57(5):1292-1298.
DOI: 10.11766/trxb201907030439
摘要:
了解酸性土壤条件下紫花苜蓿（Medicago sativa）接种中华根瘤菌（Sinorhizobium medicae，SM）和丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）的作用，有益于扩大西南地区牧草种植，促进牧业发展。选择当地典型、有代表性的酸性黄壤，设置不接种（CK）、接种SM（SM）、接种AMF（AMF）、混合接种（SM+AMF）四个处理，通过微区试验研究SM与AMF对紫花苜蓿生长、品质、根系结瘤和植株养分吸收等的影响。结果表明：在SM+AMF处理中，菌根真菌感染率和结瘤数分别较单接种提高，但根瘤单重显著减少，固氮效率和吸磷能力增加，其牧草产量、粗蛋白、粗脂肪、灰分、氮、磷、钾、钙、镁积累量均显著高于其他处理，表现出SM与AMF的协同效应。与CK相比，SM或AMF处理均促进苜蓿生长，提高牧草产量，改善品质，但SM和AMF处理之间无显著差异。在SM处理中，地上部氮含量和氮、磷、钾积累量高于CK，植株氮积累量高于AMF。在AMF处理中，其根系活力显著高于SM处理，有益于养分吸收，可解释植株磷、钾、钙、镁含量和积累量高于SM的原因。因此，SM和AMF均能不同程度地促进氮、磷、钾吸收，提高牧草产量品质。在西南酸性土壤上种植紫花苜蓿时，接种根瘤菌和菌根真菌尤其进行混合接种有益于提高牧草的产量和品质。
了解酸性土壤条件下紫花苜蓿（Medicago sativa）接种中华根瘤菌（Sinorhizobium medicae，SM）和丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）的作用，有益于扩大西南地区牧草种植，促进牧业发展。选择当地典型、有代表性的酸性黄壤，设置不接种（CK）、接种SM（SM）、接种AMF（AMF）、混合接种（SM+AMF）四个处理，通过微区试验研究SM与AMF对紫花苜蓿生长、品质、根系结瘤和植株养分吸收等的影响。结果表明：在SM+AMF处理中，菌根真菌感染率和结瘤数分别较单接种提高，但根瘤单重显著减少，固氮效率和吸磷能力增加，其牧草产量、粗蛋白、粗脂肪、灰分、氮、磷、钾、钙、镁积累量均显著高于其他处理，表现出SM与AMF的协同效应。与CK相比，SM或AMF处理均促进苜蓿生长，提高牧草产量，改善品质，但SM和AMF处理之间无显著差异。在SM处理中，地上部氮含量和氮、磷、钾积累量高于CK，植株氮积累量高于AMF。在AMF处理中，其根系活力显著高于SM处理，有益于养分吸收，可解释植株磷、钾、钙、镁含量和积累量高于SM的原因。因此，SM和AMF均能不同程度地促进氮、磷、钾吸收，提高牧草产量品质。在西南酸性土壤上种植紫花苜蓿时，接种根瘤菌和菌根真菌尤其进行混合接种有益于提高牧草的产量和品质。
2020, 57(5):1299-1310.
DOI: 10.11766/trxb201909120327
摘要:
中国大部分地区土壤不同程度缺Se，约占中国总面积的72%。前期调查在广西发现目前全国最大面积的连片富Se土壤，其中岩溶区土壤Se含量明显高于非岩溶区。假设广西岩溶区土壤连片富Se可能是受成土母岩、土壤组成和独特的富集机理等综合因素共同影响，选取广西武鸣县表层土壤Se元素为研究对象，分别采集表层、深层土壤样品、岩石样品15 480件、452件和200件，并对样品中的CaO、K2O、Na2O、MgO、SiO2、Al2O3、TFe2O3、Se、Mn、SOC、Ti和pH等指标进行分析。通过空间对比法、散点图、多元统计法分析土壤Se的物质来源，讨论成土母岩、风化作用、土壤组成、pH和有机碳（SOC）对土壤Se的影响，理清土壤Se影响因素的主次关系，进而探讨广西重点岩溶区土壤Se元素高度富集的主要成因。结果表明，研究区表层土壤Se元素平均含量为0.07～9.04 mg•kg-1，背景值为0.87 mg•kg-1，是全国土壤背景值的4.36倍；土壤Se与地层具有很好的空间耦合关系，深表层土壤Se具有强烈正相关性，表明土壤Se元素来源于下伏地层；散点图表明土壤Se受风化作用强度（CIA）、Al2O3、TFe2O3、SiO2、SOC、pH、CaO、K2O、Na2O和MgO等因素的影响；多元线性回归方程拟合及方程误差检验表明，风化作用强度、黏土矿物（Al2O3）、含Fe矿物（TFe2O3）和石英矿物等矿物组成对土壤Se的次生富集起到主导作用。SOC、含K矿物、含Na矿物和含Mg矿物为次要影响因素，含Mn矿物、含Ca矿物和pH的影响作用较弱。在岩溶区，风化作用控制土壤Se富集作用，高富集黏土矿物和含Fe矿物主导了土壤Se元素吸附作用，这可能是导致广西岩溶区岩母Se含量低于中国岩石平均值而土壤Se高度富集的主要原因。
中国大部分地区土壤不同程度缺Se，约占中国总面积的72%。前期调查在广西发现目前全国最大面积的连片富Se土壤，其中岩溶区土壤Se含量明显高于非岩溶区。假设广西岩溶区土壤连片富Se可能是受成土母岩、土壤组成和独特的富集机理等综合因素共同影响，选取广西武鸣县表层土壤Se元素为研究对象，分别采集表层、深层土壤样品、岩石样品15 480件、452件和200件，并对样品中的CaO、K2O、Na2O、MgO、SiO2、Al2O3、TFe2O3、Se、Mn、SOC、Ti和pH等指标进行分析。通过空间对比法、散点图、多元统计法分析土壤Se的物质来源，讨论成土母岩、风化作用、土壤组成、pH和有机碳（SOC）对土壤Se的影响，理清土壤Se影响因素的主次关系，进而探讨广西重点岩溶区土壤Se元素高度富集的主要成因。结果表明，研究区表层土壤Se元素平均含量为0.07～9.04 mg•kg-1，背景值为0.87 mg•kg-1，是全国土壤背景值的4.36倍；土壤Se与地层具有很好的空间耦合关系，深表层土壤Se具有强烈正相关性，表明土壤Se元素来源于下伏地层；散点图表明土壤Se受风化作用强度（CIA）、Al2O3、TFe2O3、SiO2、SOC、pH、CaO、K2O、Na2O和MgO等因素的影响；多元线性回归方程拟合及方程误差检验表明，风化作用强度、黏土矿物（Al2O3）、含Fe矿物（TFe2O3）和石英矿物等矿物组成对土壤Se的次生富集起到主导作用。SOC、含K矿物、含Na矿物和含Mg矿物为次要影响因素，含Mn矿物、含Ca矿物和pH的影响作用较弱。在岩溶区，风化作用控制土壤Se富集作用，高富集黏土矿物和含Fe矿物主导了土壤Se元素吸附作用，这可能是导致广西岩溶区岩母Se含量低于中国岩石平均值而土壤Se高度富集的主要原因。
> 研究简报
25 河北省雏形土土系概况
2020, 57(5):1311-1318.
DOI: 10.11766/trxb201907270213
摘要:
为从整体上了解河北省雏形土的特点，基于科学出版社2017年出版的《中国土系志·河北卷》中61个雏形土的土系信息，总结分析了其剖面形态特征、土壤理化性质测试数据、分类信息、农业生产性能等。其结果为：（1）雏形土在河北省内任何地域均存在，是河北分布面积最广的土壤类型；（2）61个土系隶属于3个亚纲、8个土类、15个亚类和52个土族；（3）不同土系的剖面形态特征和理化性质差异较大；（4）河北省雏形土养分肥力普遍较低，农业生产性能宽广，高中低产土壤皆有。目前河北雏形土土族、土系存在明显的过渡划分而不利于指导农业生产，建议对土族、土系的划分方法和划分指标做适当的修改。
为从整体上了解河北省雏形土的特点，基于科学出版社2017年出版的《中国土系志·河北卷》中61个雏形土的土系信息，总结分析了其剖面形态特征、土壤理化性质测试数据、分类信息、农业生产性能等。其结果为：（1）雏形土在河北省内任何地域均存在，是河北分布面积最广的土壤类型；（2）61个土系隶属于3个亚纲、8个土类、15个亚类和52个土族；（3）不同土系的剖面形态特征和理化性质差异较大；（4）河北省雏形土养分肥力普遍较低，农业生产性能宽广，高中低产土壤皆有。目前河北雏形土土族、土系存在明显的过渡划分而不利于指导农业生产，建议对土族、土系的划分方法和划分指标做适当的修改。
