2025年第62卷第4期文章目次
> 研究论文
2025, 62(4).
DOI: 10.11766/trxb202401020003
摘要:
反硝化过程是农田土壤剖面中硝态氮(NO3?-N)的主要消纳途径,可以将NO3?-N转化为N2,从而降低NO3?-N的剖面累积风险。然而,由于研究方法的限制,以往的研究主要关注NO3?-N在土壤剖面的累积规律或在表层土壤中的转化,对其在整个土壤垂向剖面中的消纳过程关注较少,反硝化过程的发生速率和绝对量并不明确。此外,剖面土壤中是否存在反硝化过程的发生“热时”(hot moments)和“热区”(hot spots)尚不清楚。为评估中国南方典型农田剖面土壤的硝态氮消纳能力,探究反硝化的“热时”和“热区”效应,选取太湖地区的水稻-麦轮作农田(稻田)、设施蔬菜地(菜地)和葡萄园(果园)作为研究对象,利用膜进样质谱法(Membrane Inlet Mass Spectrometer,MIMS)和RoFlow系统(Robotized continuous flow incubation system)分别对土壤剖面(0-300 cm)的淹水层和非淹水层进行近似原位培养,监测一周年反硝化速率。结果表明:三种种植模式下剖面土壤反硝化速率均存在“热时”和“热区”,稻田的反硝化“热时”主要发生在10月(稻季),速率为17.6±1.0 nmol N g?1 h?1；菜地和果园的反硝化“热时”则主要发生在3月,速率分别为44.2±2.5 nmol N g?1 h?1和45.3±7.5 nmol N g?1 h?1；稻田土壤反硝化“热区”发生在表层土(0-20 cm),平均速率为3.4±0.4 nmol N g?1 h?1；菜地和果园的反硝化“热区”主要发生在20-100 cm处,平均速率分别为11.7±1.3 nmol N g?1 h?1和9.4±2.3 nmol N g?1 h?1；这些反硝化“热区”中的硝态氮去除率均达到了90%以上,三种种植模式下土壤剖面300 cm处几乎没有NO3?-N残留。相关性分析结果表明土壤NO3?-N含量是反硝化过程的主要限制因子。我们的研究表明,太湖地区三种种植模式下农田土壤剖面具有较高的反硝化速率,且存在明显的反硝化发生的“热区”和“热时”,能够有效消纳土壤剖面中的NO3?-N。上述研究结果深化了对农田土壤剖面硝态氮消纳过程的认识,对于正确评价南方高氮投入区农田土壤硝态氮的累积风险和去除能力具有重要意义。
反硝化过程是农田土壤剖面中硝态氮(NO3?-N)的主要消纳途径,可以将NO3?-N转化为N2,从而降低NO3?-N的剖面累积风险。然而,由于研究方法的限制,以往的研究主要关注NO3?-N在土壤剖面的累积规律或在表层土壤中的转化,对其在整个土壤垂向剖面中的消纳过程关注较少,反硝化过程的发生速率和绝对量并不明确。此外,剖面土壤中是否存在反硝化过程的发生“热时”(hot moments)和“热区”(hot spots)尚不清楚。为评估中国南方典型农田剖面土壤的硝态氮消纳能力,探究反硝化的“热时”和“热区”效应,选取太湖地区的水稻-麦轮作农田(稻田)、设施蔬菜地(菜地)和葡萄园(果园)作为研究对象,利用膜进样质谱法(Membrane Inlet Mass Spectrometer,MIMS)和RoFlow系统(Robotized continuous flow incubation system)分别对土壤剖面(0-300 cm)的淹水层和非淹水层进行近似原位培养,监测一周年反硝化速率。结果表明:三种种植模式下剖面土壤反硝化速率均存在“热时”和“热区”,稻田的反硝化“热时”主要发生在10月(稻季),速率为17.6±1.0 nmol N g?1 h?1；菜地和果园的反硝化“热时”则主要发生在3月,速率分别为44.2±2.5 nmol N g?1 h?1和45.3±7.5 nmol N g?1 h?1；稻田土壤反硝化“热区”发生在表层土(0-20 cm),平均速率为3.4±0.4 nmol N g?1 h?1；菜地和果园的反硝化“热区”主要发生在20-100 cm处,平均速率分别为11.7±1.3 nmol N g?1 h?1和9.4±2.3 nmol N g?1 h?1；这些反硝化“热区”中的硝态氮去除率均达到了90%以上,三种种植模式下土壤剖面300 cm处几乎没有NO3?-N残留。相关性分析结果表明土壤NO3?-N含量是反硝化过程的主要限制因子。我们的研究表明,太湖地区三种种植模式下农田土壤剖面具有较高的反硝化速率,且存在明显的反硝化发生的“热区”和“热时”,能够有效消纳土壤剖面中的NO3?-N。上述研究结果深化了对农田土壤剖面硝态氮消纳过程的认识,对于正确评价南方高氮投入区农田土壤硝态氮的累积风险和去除能力具有重要意义。
2025, 62(4).
DOI: 10.11766/trxb202406140054
摘要:
固氮微生物是驱动稻田生物固氮的重要引擎，而秸秆还田引起土壤高C/N可影响土壤中固氮微生物多样性和功能。水稻根际被认为是土壤微生物最活跃的区域之一，秸秆降解可导致氧气快速耗竭促进厌氧固氮过程，但水稻生长也可能泌氧抑制固氮微生物活性，然而，在复杂植稻体系中关于秸秆还田对水稻土固氮微生物群落结构与功能活性的影响方面的研究仍十分匮乏。本研究采用根际袋法研究了不同量秸秆还田（0%、1%、2%）对两种类型水稻土（高砂土和黄泥土）根际与非根际区固氮微生物丰度、群落结构以及固氮酶活性的影响。结果表明：与秸秆不还田相比，2%秸秆还田下高砂土非根际区nifH基因丰度显著增加了约86.2%，两种类型土壤根际区nifH基因丰度均显著增加了 154%~179%，而与非根际区土壤相比，两种类型稻田根际区土壤nifH基因丰度均有所提高，尤其是2%秸秆还田下显著增加了68.3%-101%。主成分分析（PCoA）表明，两种类型稻田非根际与根际土壤固氮微生物群落组成显著不同。此外，土壤固氮酶活性对秸秆还田的响应与固氮微生物并不总是一致的。与秸秆不还田相比，高砂土非根际区固氮酶活性在1%秸秆还田下并无显著变化，而在2%秸秆还田下显著提高了约33.4%；两种秸秆还田下高砂土根际区固氮酶活性则显著降低了约18.3%~37.2%；与高砂土所不同，黄泥土非根际和根际区固氮酶活性在1%秸秆还田下显著提高了8.69%~20.4%， 而在2%秸秆还田下均有所降低。综上所述，根际通过优化土壤环境，提高了根际土壤固氮微生物丰度及其酶活性，而秸秆还田主要通过提高土壤有机碳和碳氮比，提高了土壤固氮微生物丰度，改变了微生物群落多样性，而土壤固氮酶活性对秸秆还田响应因土壤类型、还田量的不同而有所差异。
固氮微生物是驱动稻田生物固氮的重要引擎，而秸秆还田引起土壤高C/N可影响土壤中固氮微生物多样性和功能。水稻根际被认为是土壤微生物最活跃的区域之一，秸秆降解可导致氧气快速耗竭促进厌氧固氮过程，但水稻生长也可能泌氧抑制固氮微生物活性，然而，在复杂植稻体系中关于秸秆还田对水稻土固氮微生物群落结构与功能活性的影响方面的研究仍十分匮乏。本研究采用根际袋法研究了不同量秸秆还田（0%、1%、2%）对两种类型水稻土（高砂土和黄泥土）根际与非根际区固氮微生物丰度、群落结构以及固氮酶活性的影响。结果表明：与秸秆不还田相比，2%秸秆还田下高砂土非根际区nifH基因丰度显著增加了约86.2%，两种类型土壤根际区nifH基因丰度均显著增加了 154%~179%，而与非根际区土壤相比，两种类型稻田根际区土壤nifH基因丰度均有所提高，尤其是2%秸秆还田下显著增加了68.3%-101%。主成分分析（PCoA）表明，两种类型稻田非根际与根际土壤固氮微生物群落组成显著不同。此外，土壤固氮酶活性对秸秆还田的响应与固氮微生物并不总是一致的。与秸秆不还田相比，高砂土非根际区固氮酶活性在1%秸秆还田下并无显著变化，而在2%秸秆还田下显著提高了约33.4%；两种秸秆还田下高砂土根际区固氮酶活性则显著降低了约18.3%~37.2%；与高砂土所不同，黄泥土非根际和根际区固氮酶活性在1%秸秆还田下显著提高了8.69%~20.4%， 而在2%秸秆还田下均有所降低。综上所述，根际通过优化土壤环境，提高了根际土壤固氮微生物丰度及其酶活性，而秸秆还田主要通过提高土壤有机碳和碳氮比，提高了土壤固氮微生物丰度，改变了微生物群落多样性，而土壤固氮酶活性对秸秆还田响应因土壤类型、还田量的不同而有所差异。
2025, 62(4).
DOI: 10.11766/trxb202402040062
摘要:
剖面是研究土壤发生发育的模式体系，然而，剖面微生物的群落生理代谢及其碳固持潜力尚不清楚。针对典型黑土表层（0~10 cm）、中层（30~40 cm）和深层（90~100 cm），利用13C标记葡萄糖与硝酸铵培养土壤，研究微生物生长繁殖合成的难溶解性有机碳（13C-SOC）、异化代谢产生的13C-CO2、激发效应、13C-碳利用效率及其氮素约束特征。结果表明：与对照水处理相比，外源13C-葡萄糖添加后，表层和中层土壤微生物数量增幅约为85.0%，底层增幅1.85倍；土壤呼吸强度增幅依次为表层（3.2倍）、中层（11.3倍）、底层（14.5倍）；相对激发效应分别为43.5% <150.5% <267.0%；碳利用效率分别为34.9%、37.3%和32.9%，大约44%~50%的葡萄糖被异化代谢为13CO2。同时，微生物利用葡萄糖合成的难溶解性细胞生物质13C-SOC分别为（111.6±11.7） mg·kg-1（表层）、（119.5±13.4）mg·kg-1（中层）、（105.2±21.6） mg·kg-1（底层），但其占土壤有机碳总量的比例为：0.98%（表层）<1.70%（中层）<4.76%（深层）。氮素添加后13C-SOC呈增加趋势但未有统计差异性，且显著抑制了土壤相对激发效应。高通量测序发现，无论何种碳氮处理，表层、中层和深层土壤微生物群落分别独立聚类；葡萄糖添加条件下，表层土壤微球菌科显著增加，可能是难溶解性微生物源有机碳的主要贡献者，而类诺卡氏菌属则是中层和深层土壤微生物源有机碳的主要贡献者。尽管底层土壤微生物多样性和数量均较低，但可利用外源易利用碳快速繁殖并产生难溶解新碳，其输入总量与表层土壤几乎一致。黑土剖面土壤微生物群落差异显著但功能可塑性较强，维系了土壤生态系统稳定性。
剖面是研究土壤发生发育的模式体系，然而，剖面微生物的群落生理代谢及其碳固持潜力尚不清楚。针对典型黑土表层（0~10 cm）、中层（30~40 cm）和深层（90~100 cm），利用13C标记葡萄糖与硝酸铵培养土壤，研究微生物生长繁殖合成的难溶解性有机碳（13C-SOC）、异化代谢产生的13C-CO2、激发效应、13C-碳利用效率及其氮素约束特征。结果表明：与对照水处理相比，外源13C-葡萄糖添加后，表层和中层土壤微生物数量增幅约为85.0%，底层增幅1.85倍；土壤呼吸强度增幅依次为表层（3.2倍）、中层（11.3倍）、底层（14.5倍）；相对激发效应分别为43.5% <150.5% <267.0%；碳利用效率分别为34.9%、37.3%和32.9%，大约44%~50%的葡萄糖被异化代谢为13CO2。同时，微生物利用葡萄糖合成的难溶解性细胞生物质13C-SOC分别为（111.6±11.7） mg·kg-1（表层）、（119.5±13.4）mg·kg-1（中层）、（105.2±21.6） mg·kg-1（底层），但其占土壤有机碳总量的比例为：0.98%（表层）<1.70%（中层）<4.76%（深层）。氮素添加后13C-SOC呈增加趋势但未有统计差异性，且显著抑制了土壤相对激发效应。高通量测序发现，无论何种碳氮处理，表层、中层和深层土壤微生物群落分别独立聚类；葡萄糖添加条件下，表层土壤微球菌科显著增加，可能是难溶解性微生物源有机碳的主要贡献者，而类诺卡氏菌属则是中层和深层土壤微生物源有机碳的主要贡献者。尽管底层土壤微生物多样性和数量均较低，但可利用外源易利用碳快速繁殖并产生难溶解新碳，其输入总量与表层土壤几乎一致。黑土剖面土壤微生物群落差异显著但功能可塑性较强，维系了土壤生态系统稳定性。
2025, 62(4).
DOI: 10.11766/trxb202406020069
摘要:
新烟碱类农药是南方丘陵区果园中最常用的杀虫剂之一，长期果园施肥会改变土壤有机质含量及结构，进而影响农药在土壤中的吸附行为。深入了解典型新烟碱类农药（吡虫啉）在果园土壤腐殖质上的吸附行为，有助于提高该类农药在土壤中环境行为的认识，为农药面源污染源头防控提供理论依据。从不同种植年限（10 a、30 a、50 a）柑橘园土壤（0~20 cm）提取得到胡敏酸（HA）馏分（F1~F10）、低碳胡敏素（HuL）和高碳胡敏素（HuH），进行吡虫啉在这些腐殖质组分上的吸附等温线试验。腐殖质组分对吡虫啉的吸附等温线均能很好地拟合Freundlich模型，R2大于0.9。胡敏酸对吡虫啉的吸附亲和力约为胡敏素的100倍，Ce为0.5、2.0、3.0 mg?L-1时，吡虫啉的Kd值分别为523.1~5 276 L?kg-1、543.3~5 717 L?kg-1、520.2~5 980 L?kg-1，随种植年限的延长，Kd值均略有增加；吡虫啉的KOC值与HA馏分（F1~F10）的芳香碳呈正相关关系、与烷基碳呈负相关关系，低碳胡敏素的羰基碳、羧基碳是控制吡虫啉吸附的关键碳官能团，高碳胡敏素的烷基碳是控制吡虫啉吸附的关键碳官能团。因此，长期种植可以在一定程度上提高腐殖质对吡虫啉的吸附，胡敏酸的芳香碳结构是调节吡虫啉吸附的关键结构，胡敏素的脂肪碳结构是调节吡虫啉吸附的关键结构。
新烟碱类农药是南方丘陵区果园中最常用的杀虫剂之一，长期果园施肥会改变土壤有机质含量及结构，进而影响农药在土壤中的吸附行为。深入了解典型新烟碱类农药（吡虫啉）在果园土壤腐殖质上的吸附行为，有助于提高该类农药在土壤中环境行为的认识，为农药面源污染源头防控提供理论依据。从不同种植年限（10 a、30 a、50 a）柑橘园土壤（0~20 cm）提取得到胡敏酸（HA）馏分（F1~F10）、低碳胡敏素（HuL）和高碳胡敏素（HuH），进行吡虫啉在这些腐殖质组分上的吸附等温线试验。腐殖质组分对吡虫啉的吸附等温线均能很好地拟合Freundlich模型，R2大于0.9。胡敏酸对吡虫啉的吸附亲和力约为胡敏素的100倍，Ce为0.5、2.0、3.0 mg?L-1时，吡虫啉的Kd值分别为523.1~5 276 L?kg-1、543.3~5 717 L?kg-1、520.2~5 980 L?kg-1，随种植年限的延长，Kd值均略有增加；吡虫啉的KOC值与HA馏分（F1~F10）的芳香碳呈正相关关系、与烷基碳呈负相关关系，低碳胡敏素的羰基碳、羧基碳是控制吡虫啉吸附的关键碳官能团，高碳胡敏素的烷基碳是控制吡虫啉吸附的关键碳官能团。因此，长期种植可以在一定程度上提高腐殖质对吡虫啉的吸附，胡敏酸的芳香碳结构是调节吡虫啉吸附的关键结构，胡敏素的脂肪碳结构是调节吡虫啉吸附的关键结构。
2025, 62(4).
DOI: 10.11766/trxb202402180072
摘要:
菌渣是抗生素合成中间体（6-氨基青霉烷酸）发酵过程中产生的固体废弃物，可能具有增加抗生素抗性基因（ARGs）传播的风险。目前，堆肥化处理方法具有无害化和资源化等特点，已成为菌渣处理的主要手段。本研究旨在探究菌渣有机肥对番茄生长及土壤ARGs累积的影响，以评估菌渣有机肥的生态风险。以经济作物番茄为研究对象，通过田间试验，分析以菌渣为原料制备的有机肥施入土壤后，对番茄生理指标、土壤理化性质、细菌群落结构及ARGs的多样性和丰度变化的影响。结果表明，施用菌渣有机肥可提升田间番茄地上部干物质量，连续两季施用可增加番茄维生素C含量，增加土壤硝态氮含量。菌渣有机肥处理后根际土壤细菌群落多样性无显著变化，但与常规施肥相比，变形菌门丰度显著升高，绿湾菌门丰度显著降低。施用菌渣有机肥后番茄土壤中ARGs种类多样性无显著变化，但氨基糖苷类抗性基因aada1、磺胺类抗性基因sul(II)显著高于常规复合肥处理。藤黄单胞菌（Luteimonas）丰度与四环素类、氨基糖苷类和磺胺类抗性基因丰度均具有显著正相关性。施用菌渣有机肥番茄根际土壤中未富集β-内酰胺类ARGs，四环素类、氨基糖苷类和磺胺类等ARGs在根际微生物中积累的风险有待进一步评估。
菌渣是抗生素合成中间体（6-氨基青霉烷酸）发酵过程中产生的固体废弃物，可能具有增加抗生素抗性基因（ARGs）传播的风险。目前，堆肥化处理方法具有无害化和资源化等特点，已成为菌渣处理的主要手段。本研究旨在探究菌渣有机肥对番茄生长及土壤ARGs累积的影响，以评估菌渣有机肥的生态风险。以经济作物番茄为研究对象，通过田间试验，分析以菌渣为原料制备的有机肥施入土壤后，对番茄生理指标、土壤理化性质、细菌群落结构及ARGs的多样性和丰度变化的影响。结果表明，施用菌渣有机肥可提升田间番茄地上部干物质量，连续两季施用可增加番茄维生素C含量，增加土壤硝态氮含量。菌渣有机肥处理后根际土壤细菌群落多样性无显著变化，但与常规施肥相比，变形菌门丰度显著升高，绿湾菌门丰度显著降低。施用菌渣有机肥后番茄土壤中ARGs种类多样性无显著变化，但氨基糖苷类抗性基因aada1、磺胺类抗性基因sul(II)显著高于常规复合肥处理。藤黄单胞菌（Luteimonas）丰度与四环素类、氨基糖苷类和磺胺类抗性基因丰度均具有显著正相关性。施用菌渣有机肥番茄根际土壤中未富集β-内酰胺类ARGs，四环素类、氨基糖苷类和磺胺类等ARGs在根际微生物中积累的风险有待进一步评估。
2025, 62(4).
DOI: 10.11766/trxb202402200074
摘要:
水稻土是长期水耕熟化形成的一种人为土壤，具有较高的有机碳储量和固碳潜力。阐明稻田土壤有机碳的保护机制，可为稻田土壤的固碳减排和可持续利用提供理论依据。借助我国东部沿海滩涂围垦后形成的1 000年水稻土时间序列，结合力稳性团聚体分级和物理颗粒/密度分组等手段，研究长期植稻下土壤团聚体内闭蓄态/游离态和颗粒态/矿物结合态有机碳的分布特征及演变规律。结果表明：长期植稻下土壤有机碳逐渐积累的同时，颗粒态有机碳（POC）和矿物结合态有机碳（MOC）含量也随之提高，但以MOC为主，占总碳库的64.40%~87.89%。不同植稻年限土壤中各粒径团聚体的分布规律一致，依次为大团聚体（74.0%~77.6%）、微团聚体（9.2%~15.9%）和黏粉粒级微团聚体（8.6%~15.7%），进而超过70.00%的碳储存于大团聚体中。各粒径团聚体有机碳含量均随植稻年限和粒径大小的增加而增加，具体表现为7.39~13.78 g·kg-1、1.72~2.74 g·kg-1和0.66~1.92 g·kg-1。不同形态团聚体中主要以MOC为主，在大团聚体、闭蓄态和游离态微团聚体中MOC 最高可达POC的2.9倍、1.1倍和3.2倍。闭蓄态微团聚体对POC的保护作用强于游离态微团聚体，具体表现为闭蓄态微团聚体中POC含量最高可达游离态的1.5倍。在团聚体的物理保护下，长期植稻有利于有机碳的固定，而闭蓄态微团聚体对颗粒态有机碳的保护作用是稻田土壤有机碳固持的潜在机制。
水稻土是长期水耕熟化形成的一种人为土壤，具有较高的有机碳储量和固碳潜力。阐明稻田土壤有机碳的保护机制，可为稻田土壤的固碳减排和可持续利用提供理论依据。借助我国东部沿海滩涂围垦后形成的1 000年水稻土时间序列，结合力稳性团聚体分级和物理颗粒/密度分组等手段，研究长期植稻下土壤团聚体内闭蓄态/游离态和颗粒态/矿物结合态有机碳的分布特征及演变规律。结果表明：长期植稻下土壤有机碳逐渐积累的同时，颗粒态有机碳（POC）和矿物结合态有机碳（MOC）含量也随之提高，但以MOC为主，占总碳库的64.40%~87.89%。不同植稻年限土壤中各粒径团聚体的分布规律一致，依次为大团聚体（74.0%~77.6%）、微团聚体（9.2%~15.9%）和黏粉粒级微团聚体（8.6%~15.7%），进而超过70.00%的碳储存于大团聚体中。各粒径团聚体有机碳含量均随植稻年限和粒径大小的增加而增加，具体表现为7.39~13.78 g·kg-1、1.72~2.74 g·kg-1和0.66~1.92 g·kg-1。不同形态团聚体中主要以MOC为主，在大团聚体、闭蓄态和游离态微团聚体中MOC 最高可达POC的2.9倍、1.1倍和3.2倍。闭蓄态微团聚体对POC的保护作用强于游离态微团聚体，具体表现为闭蓄态微团聚体中POC含量最高可达游离态的1.5倍。在团聚体的物理保护下，长期植稻有利于有机碳的固定，而闭蓄态微团聚体对颗粒态有机碳的保护作用是稻田土壤有机碳固持的潜在机制。
2025, 62(4).
DOI: 10.11766/trxb202402230076
摘要:
探究长期秸秆还田下稻田甲烷（CH4）增排效应变化及影响机制，可为长期秸秆还田模式下CH4排放准确评估提供依据。以亚热带地区典型双季稻田为对象，设置仅施化肥处理（CON）、低量秸秆还田处理（3.0 t?hm-2，LS）和高量秸秆还田处理（6.0 t?hm-2，HS），进行为期11年（2012—2022）的定位试验，观测了秸秆还田初期和后期CH4排放及相关土壤环境因子变化。结果表明： LS和HS的CH4排放显著大于CON（HS＞LS＞CON）（P＜0.05），但在第11年增幅相比第1年分别减弱了75.1%和83.5%。在第11年，LS和HS相对CON的土壤有机碳（SOC）、铵态氮（NH4+-N）和溶解性有机碳（DOC）整体分别显著提升7.90%和20.8%（LS和HS，下同）、15.0%和25.7%、19.5%和31.3%（P＜0.05）；氧化还原电位（Eh）和土壤容重（BD）分别显著降低14.1%和21.7%、10.3%和11.2%（P＜0.05）；LS和HS处理的mcrA、pmoA基因丰度和mcrA/pmoA丰度比值相对CON分别显著增加96.0%和152%、12.7%和34.8%、73.9%和85.8%（P＜0.05）。通过分析发现在秸秆还田第11年，稻田CH4排放与土壤中微生物mcrA丰度和mcrA/pmoA显著正相关（P＜0.05），其中SOC含量增加导致的BD降低和Eh的上升促进了pmoA丰度的上升，可能是导致秸秆还田11年后CH4排放增幅降低的主要原因。综上，与CON相比，在亚热带地区长期秸秆还田相较短期所产生的CH4增排幅度，会受SOC、BD和Eh改变的影响而显著减弱80%左右（P＜0.05），因此，针对秸秆还田模式下稻田CH4排放的评估需要根据还田持续时间进行动态调整。
探究长期秸秆还田下稻田甲烷（CH4）增排效应变化及影响机制，可为长期秸秆还田模式下CH4排放准确评估提供依据。以亚热带地区典型双季稻田为对象，设置仅施化肥处理（CON）、低量秸秆还田处理（3.0 t?hm-2，LS）和高量秸秆还田处理（6.0 t?hm-2，HS），进行为期11年（2012—2022）的定位试验，观测了秸秆还田初期和后期CH4排放及相关土壤环境因子变化。结果表明： LS和HS的CH4排放显著大于CON（HS＞LS＞CON）（P＜0.05），但在第11年增幅相比第1年分别减弱了75.1%和83.5%。在第11年，LS和HS相对CON的土壤有机碳（SOC）、铵态氮（NH4+-N）和溶解性有机碳（DOC）整体分别显著提升7.90%和20.8%（LS和HS，下同）、15.0%和25.7%、19.5%和31.3%（P＜0.05）；氧化还原电位（Eh）和土壤容重（BD）分别显著降低14.1%和21.7%、10.3%和11.2%（P＜0.05）；LS和HS处理的mcrA、pmoA基因丰度和mcrA/pmoA丰度比值相对CON分别显著增加96.0%和152%、12.7%和34.8%、73.9%和85.8%（P＜0.05）。通过分析发现在秸秆还田第11年，稻田CH4排放与土壤中微生物mcrA丰度和mcrA/pmoA显著正相关（P＜0.05），其中SOC含量增加导致的BD降低和Eh的上升促进了pmoA丰度的上升，可能是导致秸秆还田11年后CH4排放增幅降低的主要原因。综上，与CON相比，在亚热带地区长期秸秆还田相较短期所产生的CH4增排幅度，会受SOC、BD和Eh改变的影响而显著减弱80%左右（P＜0.05），因此，针对秸秆还田模式下稻田CH4排放的评估需要根据还田持续时间进行动态调整。
2025, 62(4).
DOI: 10.11766/trxb202403070095
摘要:
放牧是内蒙古荒漠草原最主要、最简便、最经济的草地利用途径之一，是影响植物、生物和土壤环境变化的重要因素。土壤原生生物在荒漠草原生态系统的物质循环和能量流动过程中起着重要作用，但原生生物群落对放牧强度变化如何响应仍知之甚少。以短花针茅（Stipa breviflora）荒漠草原为对象，通过随机区组试验，设置对照（CK，Control）、轻度放牧（LG，Light grazing）、中度放牧（MG，Moderate grazing）和重度放牧（HG，Heavy grazing）四个处理组，采用高通量测序技术分析土壤原生生物群落的多样性和组成，并结合植被特征和土壤理化性质分析探究驱动土壤原生生物群落变化的关键环境因子。研究结果表明，短花针茅（Stipa breviflora）荒漠草原土壤原生生物群落主要由未分类-真核生物门（Unclassified_Eukaryota）、隐藻门（Cryptophyta）、绿藻类门（Chlorophyta）、节肢动物门（Arthropoda）、链形植物门（Streptophyta）及毛霉门（Mucoromycota）等构成。其中，优势类群（相对丰度占总丰度20%及以上）为未分类-真核生物门（Unclassified_ukaryota）、隐藻门（Cryptophyta），常见类群（相对丰度占总丰度2%～20%）为绿藻类门（Chlorophyta）、节肢动物门（Arthropoda）、链形植物门（Streptophyta）及毛霉门（Mucoromycota），稀有类群（相对丰度占总丰度2%及以下）为壶菌门（Chytridiomycota）、顶复亚门（Apicomplexa）、脊索动物门（Chordata）和担子菌门（Basidiomycota）等，其中优势类群和常见类群对放牧强度变化较敏感。放牧强度改变了荒漠草原的植被特性、土壤理化性质和土壤原生生物群落多样性。植被Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数和生物量对原生生物群落的变化均敏感；而土壤理化性质中总孔隙度、容重、有机质、全氮、全磷、有效磷、速效钾及pH是影响原生生物群落的关键环境因子。总之，放牧通过改变植被特征和土壤环境因子进而影响土壤原生生物群落，证明了养分资源相对匮乏的生态系统中原生生物与环境因子之间具有较强的连通性，同时明确了对荒漠草原放牧管理措施变化反应敏感的原生生物类群。
放牧是内蒙古荒漠草原最主要、最简便、最经济的草地利用途径之一，是影响植物、生物和土壤环境变化的重要因素。土壤原生生物在荒漠草原生态系统的物质循环和能量流动过程中起着重要作用，但原生生物群落对放牧强度变化如何响应仍知之甚少。以短花针茅（Stipa breviflora）荒漠草原为对象，通过随机区组试验，设置对照（CK，Control）、轻度放牧（LG，Light grazing）、中度放牧（MG，Moderate grazing）和重度放牧（HG，Heavy grazing）四个处理组，采用高通量测序技术分析土壤原生生物群落的多样性和组成，并结合植被特征和土壤理化性质分析探究驱动土壤原生生物群落变化的关键环境因子。研究结果表明，短花针茅（Stipa breviflora）荒漠草原土壤原生生物群落主要由未分类-真核生物门（Unclassified_Eukaryota）、隐藻门（Cryptophyta）、绿藻类门（Chlorophyta）、节肢动物门（Arthropoda）、链形植物门（Streptophyta）及毛霉门（Mucoromycota）等构成。其中，优势类群（相对丰度占总丰度20%及以上）为未分类-真核生物门（Unclassified_ukaryota）、隐藻门（Cryptophyta），常见类群（相对丰度占总丰度2%～20%）为绿藻类门（Chlorophyta）、节肢动物门（Arthropoda）、链形植物门（Streptophyta）及毛霉门（Mucoromycota），稀有类群（相对丰度占总丰度2%及以下）为壶菌门（Chytridiomycota）、顶复亚门（Apicomplexa）、脊索动物门（Chordata）和担子菌门（Basidiomycota）等，其中优势类群和常见类群对放牧强度变化较敏感。放牧强度改变了荒漠草原的植被特性、土壤理化性质和土壤原生生物群落多样性。植被Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数和生物量对原生生物群落的变化均敏感；而土壤理化性质中总孔隙度、容重、有机质、全氮、全磷、有效磷、速效钾及pH是影响原生生物群落的关键环境因子。总之，放牧通过改变植被特征和土壤环境因子进而影响土壤原生生物群落，证明了养分资源相对匮乏的生态系统中原生生物与环境因子之间具有较强的连通性，同时明确了对荒漠草原放牧管理措施变化反应敏感的原生生物类群。
2025, 62(4).
DOI: 10.11766/trxb202404080148
摘要:
阐明不同氮肥施用量下白符跳生长繁殖对土壤微团聚体的影响，可为改善土壤结构提供科学依据。采集田间试验不同氮肥施用量（N0：0 kg·hm-2、N90：90 kg·hm-2（以N计，下同）、N180：180 kg·hm-2、N270：270 kg·hm-2、N360：360 kg·hm-2）的土壤进行培养试验，研究不同施氮处理土壤在不同培养周期（28 d、42 d、56 d）下白符跳的繁殖数、总体重差异及其对土壤微团聚体的影响。结果表明，不同氮肥施用量对土壤pH产生显著影响，N360处理较N0处理pH下降了0.9个单位（P＜0.05）。随着培养周期的延长，白符跳的繁殖率随氮肥施用量增加受到显著的抑制作用，在56 d培养周期后，N0处理的繁殖数为其他处理的1.10倍 ~ 1.53倍（P＜0.05）。白符跳总体重与繁殖数基本呈现相同的趋势，三个培养周期均在N360处理出现最低值。不同氮施用量处理下白符跳均能显著提升0.05~0.01 mm微团聚体的数量，相较于对照处理的土样提升11.3% ~ 48.4%；同时显著降低2~0.25 mm小团聚体的数量，相较于未培养土壤降低了27.9% ~ 60.9%（P＜0.05）。各氮肥处理下土壤的平均重量直径和几何平均直径均显著低于未经过白符跳培养的土样（P＜0.05）。可见，白符跳的生长繁殖受氮肥施用的抑制，高密度的白符跳可提升土壤微团聚体含量但破坏小团聚体，从而导致土壤的稳定性下降。
阐明不同氮肥施用量下白符跳生长繁殖对土壤微团聚体的影响，可为改善土壤结构提供科学依据。采集田间试验不同氮肥施用量（N0：0 kg·hm-2、N90：90 kg·hm-2（以N计，下同）、N180：180 kg·hm-2、N270：270 kg·hm-2、N360：360 kg·hm-2）的土壤进行培养试验，研究不同施氮处理土壤在不同培养周期（28 d、42 d、56 d）下白符跳的繁殖数、总体重差异及其对土壤微团聚体的影响。结果表明，不同氮肥施用量对土壤pH产生显著影响，N360处理较N0处理pH下降了0.9个单位（P＜0.05）。随着培养周期的延长，白符跳的繁殖率随氮肥施用量增加受到显著的抑制作用，在56 d培养周期后，N0处理的繁殖数为其他处理的1.10倍 ~ 1.53倍（P＜0.05）。白符跳总体重与繁殖数基本呈现相同的趋势，三个培养周期均在N360处理出现最低值。不同氮施用量处理下白符跳均能显著提升0.05~0.01 mm微团聚体的数量，相较于对照处理的土样提升11.3% ~ 48.4%；同时显著降低2~0.25 mm小团聚体的数量，相较于未培养土壤降低了27.9% ~ 60.9%（P＜0.05）。各氮肥处理下土壤的平均重量直径和几何平均直径均显著低于未经过白符跳培养的土样（P＜0.05）。可见，白符跳的生长繁殖受氮肥施用的抑制，高密度的白符跳可提升土壤微团聚体含量但破坏小团聚体，从而导致土壤的稳定性下降。
2025, 62(4).
DOI: 10.11766/trxb202404130153
摘要:
由于干旱区有机肥数量有限，需明确低量有机肥与化肥配施对绿洲农田土壤理化性质、微生物群落及多功能性的影响程度，确定有机肥的最适用量。于2021—2023年在新疆沙雅县海楼镇开展田间试验，试验共设四个处理：NPK（单施化肥）、NPK+OM3（3 000 kg?hm-2牛粪+化肥）、NPK+OM6（6 000 kg?hm-2牛粪+化肥）和NPK+OM12（12 000 kg?hm-2牛粪+化肥）。采用高通量测序（16S rRNA和内源转录间隔区（ITS））技术，测定分析有机肥施用量对土壤理化性质、微生物群落组成及多样性的影响程度，探讨土壤多功能性对有机肥用量的响应。结果表明：（1）连续3年施用低量有机肥（NPK+OM3）显著增加了土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、有效磷（AP）、速效钾（AK）和硝态氮（NO3--N）含量，除pH之外的其他指标NPK+OM3处理与NPK+OM6处理差异不显著；（2）NPK+OM6和NPK+OM12处理土壤细菌（Chao1和香农（Shannon）指数）和真菌（Shannon指数）α多样性显著提高，细菌群落结构发生显著改变；（3）随着有机肥施用量增加，芽单胞菌门（Gemmatimonadota）、酸杆菌门（Acidobacteria）和球囊菌门（Mortierellomycota）的相对丰度增加，而放线菌门（Actinobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）的相对丰度降低；（4）施用有机肥通过改变土壤养分和pH来改变细菌群落组成和多样性，进而提高土壤多功能性。综上所述，连续三年施用有机肥（3 000~6 000 kg?hm-2）可通过提高土壤养分含量、改善微生物群落组成和多样性将土壤多功能性维持在较高水平。考虑到有机肥数量有限和施肥成本，在绿洲农田作物生产中，施用3 000~6 000 kg?hm-2有机肥可达到提升土壤多功能性的效果。
由于干旱区有机肥数量有限，需明确低量有机肥与化肥配施对绿洲农田土壤理化性质、微生物群落及多功能性的影响程度，确定有机肥的最适用量。于2021—2023年在新疆沙雅县海楼镇开展田间试验，试验共设四个处理：NPK（单施化肥）、NPK+OM3（3 000 kg?hm-2牛粪+化肥）、NPK+OM6（6 000 kg?hm-2牛粪+化肥）和NPK+OM12（12 000 kg?hm-2牛粪+化肥）。采用高通量测序（16S rRNA和内源转录间隔区（ITS））技术，测定分析有机肥施用量对土壤理化性质、微生物群落组成及多样性的影响程度，探讨土壤多功能性对有机肥用量的响应。结果表明：（1）连续3年施用低量有机肥（NPK+OM3）显著增加了土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、有效磷（AP）、速效钾（AK）和硝态氮（NO3--N）含量，除pH之外的其他指标NPK+OM3处理与NPK+OM6处理差异不显著；（2）NPK+OM6和NPK+OM12处理土壤细菌（Chao1和香农（Shannon）指数）和真菌（Shannon指数）α多样性显著提高，细菌群落结构发生显著改变；（3）随着有机肥施用量增加，芽单胞菌门（Gemmatimonadota）、酸杆菌门（Acidobacteria）和球囊菌门（Mortierellomycota）的相对丰度增加，而放线菌门（Actinobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）的相对丰度降低；（4）施用有机肥通过改变土壤养分和pH来改变细菌群落组成和多样性，进而提高土壤多功能性。综上所述，连续三年施用有机肥（3 000~6 000 kg?hm-2）可通过提高土壤养分含量、改善微生物群落组成和多样性将土壤多功能性维持在较高水平。考虑到有机肥数量有限和施肥成本，在绿洲农田作物生产中，施用3 000~6 000 kg?hm-2有机肥可达到提升土壤多功能性的效果。
2025, 62(4).
DOI: 10.11766/trxb202404150156
摘要:
高度无序、单一种植导致土地退化，但高强度集约化柑橘种植对土壤微生物群落和多种土壤功能的影响仍不清楚。以不同柑橘种植年限土壤为研究对象，利用高通量测序研究了集约化强度对土壤微生物群落的影响，探究了土壤碳氮磷循环相关的多功能性与微生物多样性、共现网络的耦合机制。结果表明，随着柑橘种植年限的增加，土壤细菌多样性显著下降，香农指数从5 a的7.05下降至30 a的5.79，物种数也从2 110下降至1 153。相比于种植5 a的柑橘土壤，种植30 a的柑橘土壤微生物的网络复杂性更低，微生物类群更少，微生物类群之间的关联性也较低。长时间的柑橘种植导致土壤酸化和养分富集，直接影响细菌群落多样性，改变细菌群落结构和物种组成，导致土壤细菌生活史策略从寡营养型（K-策略）转变为富营养型（r-策略），增加了富营养型细菌群落（放线菌、变形菌）的相对丰度，降低了寡营养细菌群落（酸杆菌门）的相对丰度。微生物共现网络节点数与碳循环多功能性指数（CMF）呈负相关，与氮循环多功能性指数（NMF）、磷循环多功能性指数（PMF）均呈显著正相关，边数与CMF呈负相关，与NMF呈显著正相关，与PMF相关性不显著。总之，养分富集会减少土壤细菌多样性，并削弱地下微生物多样性与生态系统功能之间的关系，上述结果表明长时间的柑橘种植对土壤微生物多样性和多种生态功能具有显著的负效应，为养分富集影响土壤细菌群落和生态系统多功能性的耦合机制提供了新的见解。
高度无序、单一种植导致土地退化，但高强度集约化柑橘种植对土壤微生物群落和多种土壤功能的影响仍不清楚。以不同柑橘种植年限土壤为研究对象，利用高通量测序研究了集约化强度对土壤微生物群落的影响，探究了土壤碳氮磷循环相关的多功能性与微生物多样性、共现网络的耦合机制。结果表明，随着柑橘种植年限的增加，土壤细菌多样性显著下降，香农指数从5 a的7.05下降至30 a的5.79，物种数也从2 110下降至1 153。相比于种植5 a的柑橘土壤，种植30 a的柑橘土壤微生物的网络复杂性更低，微生物类群更少，微生物类群之间的关联性也较低。长时间的柑橘种植导致土壤酸化和养分富集，直接影响细菌群落多样性，改变细菌群落结构和物种组成，导致土壤细菌生活史策略从寡营养型（K-策略）转变为富营养型（r-策略），增加了富营养型细菌群落（放线菌、变形菌）的相对丰度，降低了寡营养细菌群落（酸杆菌门）的相对丰度。微生物共现网络节点数与碳循环多功能性指数（CMF）呈负相关，与氮循环多功能性指数（NMF）、磷循环多功能性指数（PMF）均呈显著正相关，边数与CMF呈负相关，与NMF呈显著正相关，与PMF相关性不显著。总之，养分富集会减少土壤细菌多样性，并削弱地下微生物多样性与生态系统功能之间的关系，上述结果表明长时间的柑橘种植对土壤微生物多样性和多种生态功能具有显著的负效应，为养分富集影响土壤细菌群落和生态系统多功能性的耦合机制提供了新的见解。
2025, 62(4).
DOI: 10.11766/trxb202404220165
摘要:
土壤水分的季节动态及其沿土层深度变化制约着柠条人工林的生长发育。在黄土丘陵区，降水类型及降雨量如何影响林地土壤水分含量，降水补给是否满足柠条林生长季的用水需求尚不清楚。本文基于2019—2023年纸坊沟流域柠条林野外长期定位监测数据，分析了柠条林不同深度土壤水分的月动态变化，探究了植物生长季节土壤水分对不同降水类型和降雨量的响应过程。结果表明：（1）研究区降水按照降水特征可分为5类降水：小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨。研究区46%降水事件属于中雨类型，暴雨虽然发生频率较低（19%），但在补给土壤水分等方面发挥着不可替代的作用。（2）土壤水分含量受到降水影响，在年内变化呈现“双峰”型变化。在柠条生长旺盛的6—7月，50~100 cm均出现了季节性干层，土壤干层出现的时间与当年的降水情况密切相关，干层在充足的降水补给后会消失。全年降水量总体上可以满足柠条生长所需。（3）降水类型是影响土壤水分入渗深度和补给量的关键因素。其中暴雨和大雨入渗深度最深，可达100~200 cm；其次是中雨，达10~70 cm；小雨仅局限于0~10 cm。暴雨的土壤水分补给量最大，平均占降水量的87.5% ，大雨（36.2%）和长历时中雨（29.7%）次之，而小雨和短历时中雨的降水量则大部分以蒸散发的形式损失。研究发现暴雨和大雨对土壤水分的补给可以缓解50~100 cm季节性干层，而且50 cm以下的土壤在补给后能维持较高的含水状态，为柠条生长提供了有利的水分储备。本研究对黄土丘陵区柠条林可持续管理提供了理论支持。
土壤水分的季节动态及其沿土层深度变化制约着柠条人工林的生长发育。在黄土丘陵区，降水类型及降雨量如何影响林地土壤水分含量，降水补给是否满足柠条林生长季的用水需求尚不清楚。本文基于2019—2023年纸坊沟流域柠条林野外长期定位监测数据，分析了柠条林不同深度土壤水分的月动态变化，探究了植物生长季节土壤水分对不同降水类型和降雨量的响应过程。结果表明：（1）研究区降水按照降水特征可分为5类降水：小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨。研究区46%降水事件属于中雨类型，暴雨虽然发生频率较低（19%），但在补给土壤水分等方面发挥着不可替代的作用。（2）土壤水分含量受到降水影响，在年内变化呈现“双峰”型变化。在柠条生长旺盛的6—7月，50~100 cm均出现了季节性干层，土壤干层出现的时间与当年的降水情况密切相关，干层在充足的降水补给后会消失。全年降水量总体上可以满足柠条生长所需。（3）降水类型是影响土壤水分入渗深度和补给量的关键因素。其中暴雨和大雨入渗深度最深，可达100~200 cm；其次是中雨，达10~70 cm；小雨仅局限于0~10 cm。暴雨的土壤水分补给量最大，平均占降水量的87.5% ，大雨（36.2%）和长历时中雨（29.7%）次之，而小雨和短历时中雨的降水量则大部分以蒸散发的形式损失。研究发现暴雨和大雨对土壤水分的补给可以缓解50~100 cm季节性干层，而且50 cm以下的土壤在补给后能维持较高的含水状态，为柠条生长提供了有利的水分储备。本研究对黄土丘陵区柠条林可持续管理提供了理论支持。
2025, 62(4).
DOI: 10.11766/trxb202404270171
摘要:
探讨高寒区域不同土地利用类型下土壤养分化学计量比及其驱动因素，旨在为脆弱生态系统的养分科学管理提供理论支撑。选取西藏东部三种土地利用类型（农田、林地和草地），测定不同深度（0 ~ 10、10 ~ 20和20 ~ 30 cm）土壤基本理化性质，并提取各样点环境因子，分析了西藏东部农、林、草地土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）和碱解氮（AN）、全磷（TP）和有效磷（AP）含量、养分化学计量比（C:N、C:P、N:P和AN:AP）及影响因素。结果表明，不同土地利用类型SOC、TN、AN含量均无显著差异（P > 0.05），而农田TP和AP含量显著高于林地和草地。农、林、草地不同深度土壤C:N均无显著性差异，而草地10 ~ 20 cm土壤AN:AP显著高于农田和林地，农田20 ~ 30 cm土壤C:P和N:P均显著低于林地和草地，表明农田土壤氮限制更强。冗余分析结果表明，SOC、TN、容重、总孔隙度、年均温和年均蒸发量是影响农田（16.2% ~ 41.7%）、林地（17.3% ~ 33.9%）和草地（11.0 ~ 26.9%%）0 ~ 30 cm土层土壤养分化学计量比的共同因子。环境因子对不同土地利用类型下土壤化学计量比的解释量随深度增加而下降。研究结果有助于深入理解高寒地区不同土地利用方式下土壤肥力主控因子，为该区土壤养分合理管理奠定基础。
探讨高寒区域不同土地利用类型下土壤养分化学计量比及其驱动因素，旨在为脆弱生态系统的养分科学管理提供理论支撑。选取西藏东部三种土地利用类型（农田、林地和草地），测定不同深度（0 ~ 10、10 ~ 20和20 ~ 30 cm）土壤基本理化性质，并提取各样点环境因子，分析了西藏东部农、林、草地土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）和碱解氮（AN）、全磷（TP）和有效磷（AP）含量、养分化学计量比（C:N、C:P、N:P和AN:AP）及影响因素。结果表明，不同土地利用类型SOC、TN、AN含量均无显著差异（P > 0.05），而农田TP和AP含量显著高于林地和草地。农、林、草地不同深度土壤C:N均无显著性差异，而草地10 ~ 20 cm土壤AN:AP显著高于农田和林地，农田20 ~ 30 cm土壤C:P和N:P均显著低于林地和草地，表明农田土壤氮限制更强。冗余分析结果表明，SOC、TN、容重、总孔隙度、年均温和年均蒸发量是影响农田（16.2% ~ 41.7%）、林地（17.3% ~ 33.9%）和草地（11.0 ~ 26.9%%）0 ~ 30 cm土层土壤养分化学计量比的共同因子。环境因子对不同土地利用类型下土壤化学计量比的解释量随深度增加而下降。研究结果有助于深入理解高寒地区不同土地利用方式下土壤肥力主控因子，为该区土壤养分合理管理奠定基础。
2025, 62(4).
DOI: 10.11766/trxb202404290177
摘要:
有机肥替代是实现农业废弃物资源化利用的有效途径，但畜禽排泄物中的抗生素会对微生物介导的土壤碳（C）和氮（N）过程产生影响，水力侵蚀过程中抗生素残留对土壤C、N流失的叠加效应并不明确。本文以西南地区坡耕地典型紫色土为研究对象，分析有机肥配施下抗生素对紫色土坡面侵蚀以及C、N流失特性的影响。结果表明：（1）有机肥配施显著降低了坡面产流产沙量以及土壤总有机碳（TOC）、全氮（TN）的侵蚀损失量。（2）土壤抗生素暴露对有机肥减蚀无显著影响，其中土霉素（OTC）以径流损失为主，恩诺沙星（ENR）以沉积物损失为主。（3）土壤抗生素暴露对土壤C流失的影响不显著，但显著加剧了土壤N的流失。抗生素改变了土壤和侵蚀沉积物的微生物群落结构，这可能是导致侵蚀过程中土壤N流失增加的主要原因。（4）这两种抗生素对土壤C、N流失的影响不同，ENR浓度与土壤TOC和硝态氮（NO– 3-N）的损失浓度存在显著正相关关系。与不含抗生素的有机肥配施相比，抗生素OTC和ENR增加了土壤C、N流失比例，分别为0.80%～2.94%和22.77%～37.73%。综上，有机肥配施可以实现减少坡耕地水土流失和养分流失的效果，但侵蚀过程中伴随抗生素的暴露会显著增加土壤N流失的风险。
有机肥替代是实现农业废弃物资源化利用的有效途径，但畜禽排泄物中的抗生素会对微生物介导的土壤碳（C）和氮（N）过程产生影响，水力侵蚀过程中抗生素残留对土壤C、N流失的叠加效应并不明确。本文以西南地区坡耕地典型紫色土为研究对象，分析有机肥配施下抗生素对紫色土坡面侵蚀以及C、N流失特性的影响。结果表明：（1）有机肥配施显著降低了坡面产流产沙量以及土壤总有机碳（TOC）、全氮（TN）的侵蚀损失量。（2）土壤抗生素暴露对有机肥减蚀无显著影响，其中土霉素（OTC）以径流损失为主，恩诺沙星（ENR）以沉积物损失为主。（3）土壤抗生素暴露对土壤C流失的影响不显著，但显著加剧了土壤N的流失。抗生素改变了土壤和侵蚀沉积物的微生物群落结构，这可能是导致侵蚀过程中土壤N流失增加的主要原因。（4）这两种抗生素对土壤C、N流失的影响不同，ENR浓度与土壤TOC和硝态氮（NO– 3-N）的损失浓度存在显著正相关关系。与不含抗生素的有机肥配施相比，抗生素OTC和ENR增加了土壤C、N流失比例，分别为0.80%～2.94%和22.77%～37.73%。综上，有机肥配施可以实现减少坡耕地水土流失和养分流失的效果，但侵蚀过程中伴随抗生素的暴露会显著增加土壤N流失的风险。
2025, 62(4).
DOI: 10.11766/trxb202405010180
摘要:
为了解典型卤代阻燃剂在土壤环境中的研究现状和热点，利用知识图谱工具VOS viewer和CiteSpace对2008—2023年Web of Science核心合集数据库中2 259篇土壤环境中典型卤代阻燃剂相关的研究论文进行梳理和总结。结果表明：（1）近十六年间在土壤环境中卤代阻燃剂研究领域的发文量持续增多，其主要研究学科是环境生态学，中国一直是发文量最多的国家；（2）Science of the Total Environment、Chemosphere、Environment Science & Technology等期刊为相关领域研究作者的主要发文期刊，李军（Li Jun）、张干（Zhang Gan）、江桂斌（Jiang Guibin）等学者形成了联系紧密的核心作者群；（3）我国经济发达地区特别是珠江三角洲、长江三角洲和环渤海地区土壤中卤代阻燃剂的含量明显高于其他地区；（4）环境中存在的卤代阻燃剂已经造成生物积累与放大现象，并对生物体造成损害；（5）人体内已普遍检出卤代阻燃剂，其中膳食和粉尘摄入为其主要暴露途径；（6）新型溴代和氯代阻燃剂在环境中的迁移行为及其人体健康风险评估是当前研究的热点趋势。未来的研究应重点关注卤代阻燃剂在复杂环境基质中的转化机理和生态效应，特别是一些新型卤代阻燃剂的长期影响，以期为制定更有效的管理策略提供科学依据。
为了解典型卤代阻燃剂在土壤环境中的研究现状和热点，利用知识图谱工具VOS viewer和CiteSpace对2008—2023年Web of Science核心合集数据库中2 259篇土壤环境中典型卤代阻燃剂相关的研究论文进行梳理和总结。结果表明：（1）近十六年间在土壤环境中卤代阻燃剂研究领域的发文量持续增多，其主要研究学科是环境生态学，中国一直是发文量最多的国家；（2）Science of the Total Environment、Chemosphere、Environment Science & Technology等期刊为相关领域研究作者的主要发文期刊，李军（Li Jun）、张干（Zhang Gan）、江桂斌（Jiang Guibin）等学者形成了联系紧密的核心作者群；（3）我国经济发达地区特别是珠江三角洲、长江三角洲和环渤海地区土壤中卤代阻燃剂的含量明显高于其他地区；（4）环境中存在的卤代阻燃剂已经造成生物积累与放大现象，并对生物体造成损害；（5）人体内已普遍检出卤代阻燃剂，其中膳食和粉尘摄入为其主要暴露途径；（6）新型溴代和氯代阻燃剂在环境中的迁移行为及其人体健康风险评估是当前研究的热点趋势。未来的研究应重点关注卤代阻燃剂在复杂环境基质中的转化机理和生态效应，特别是一些新型卤代阻燃剂的长期影响，以期为制定更有效的管理策略提供科学依据。
2025, 62(4).
DOI: 10.11766/trxb202405020182
摘要:
团聚体是土壤结构的基本单元，其稳定性是评价土壤侵蚀的重要指标。为深入探究花岗岩崩岗区土壤团聚体稳定性及其影响因素，以桂东南花岗岩区典型崩岗为研究对象，采用干筛法和Elliott湿筛法测定崩岗侵蚀区土壤团聚体的粒径分布，并对含有粗颗粒的土壤样本进行去砂校正，进一步分析团聚体稳定性对崩岗侵蚀的影响。结果表明：（1）花岗岩崩岗区土壤机械稳定性团聚体以>2 mm为主，水稳性团聚体以<0.25 mm为主，土壤湿筛团聚体平均质量直径随土层加深呈现先减小后增大再减小的变化规律。对花岗岩土壤进行去砂校正减少湿筛误差，去砂分解值随土层深度增加而降低，表明深层土壤团聚体稳定性较差。（2）相关性分析结果表明，平均质量直径、粒径>0.25 mm团聚体含量、去砂分解值与土壤有机质、游离氧化铁含量及粉粒、黏粒含量均呈显著正相关性，与pH、砂粒含量呈显著负相关性。（3）冗余分析（RDA）研究发现，有机质含量和黏粒含量分别解释了土壤团聚体指标变化的89.82%和7.64%，共解释总变异的97.46%。提高土壤有机质和黏粒含量可以有效提高土壤团聚体的稳定性，从而降低崩岗侵蚀发生的风险。本研究阐明花岗岩红壤区团聚体稳定机制及其对崩岗侵蚀的影响，为区域生态安全和农业可持续发展提供科学依据。
团聚体是土壤结构的基本单元，其稳定性是评价土壤侵蚀的重要指标。为深入探究花岗岩崩岗区土壤团聚体稳定性及其影响因素，以桂东南花岗岩区典型崩岗为研究对象，采用干筛法和Elliott湿筛法测定崩岗侵蚀区土壤团聚体的粒径分布，并对含有粗颗粒的土壤样本进行去砂校正，进一步分析团聚体稳定性对崩岗侵蚀的影响。结果表明：（1）花岗岩崩岗区土壤机械稳定性团聚体以>2 mm为主，水稳性团聚体以<0.25 mm为主，土壤湿筛团聚体平均质量直径随土层加深呈现先减小后增大再减小的变化规律。对花岗岩土壤进行去砂校正减少湿筛误差，去砂分解值随土层深度增加而降低，表明深层土壤团聚体稳定性较差。（2）相关性分析结果表明，平均质量直径、粒径>0.25 mm团聚体含量、去砂分解值与土壤有机质、游离氧化铁含量及粉粒、黏粒含量均呈显著正相关性，与pH、砂粒含量呈显著负相关性。（3）冗余分析（RDA）研究发现，有机质含量和黏粒含量分别解释了土壤团聚体指标变化的89.82%和7.64%，共解释总变异的97.46%。提高土壤有机质和黏粒含量可以有效提高土壤团聚体的稳定性，从而降低崩岗侵蚀发生的风险。本研究阐明花岗岩红壤区团聚体稳定机制及其对崩岗侵蚀的影响，为区域生态安全和农业可持续发展提供科学依据。
2025, 62(4).
DOI: 10.11766/trxb202405160200
摘要:
由土传青枯菌入侵引起的土壤青枯菌生物障碍造成番茄、马铃薯、烟草等粮经作物大面积减产甚至绝收，严重威胁了农产品的安全供给。根际微生物在消减土壤生物障碍的过程中发挥重要作用，其中有益细菌能够通过拮抗或营养竞争抑制病原菌，噬菌体能够通过专性侵染精准靶向病原菌。但在实际应用中，有益细菌或噬菌体单一施用通常消减效果不稳定，且菌种高密度发酵的成本较高。为建立高效稳定的土壤生物障碍消减技术，构建了拮抗竞争型和营养竞争型两类有益细菌与噬菌体的组合，探究有益菌-噬菌体协同消减土壤青枯菌生物障碍的效果，并进一步探究二者协同抑制青枯菌的潜在机制。结果发现，大部分噬菌体与有益菌组合具有协同效应，能够显著提升对病原青枯菌生长和土壤青枯菌生物障碍的抑制消减效果。温室试验结果表明，与对照相比，协同效应平均降低病情指数58.18%，其中营养竞争型有益菌WR21与噬菌体组合后病情指数显著降低67.28%。进一步研究发现在有益菌浓度较低时噬菌体-有益菌协同仍表现出良好的消减效果，其中T-5在104 CFU?g-1 基质浓度下，与噬菌体组合后较单独施用有益菌的病情指数降低21.56%，根际病原菌数量降低19.21%。研究发现噬菌体-营养竞争型有益菌组合时能够显著降低病原菌的碳源利用能力，同时发现病原菌在噬菌体-拮抗竞争型有益菌双重胁迫下，对T-5产生的拮抗物质的敏感性提高64.10%。本研究明确了噬菌体-有益菌组合消减土壤青枯菌生物障碍的潜力，并初步揭示了噬菌体-有益菌协同消减土壤青枯菌生物障碍的潜在机制，为建立高效消减土壤生物障碍的技术体系提供了理论和技术支撑。
由土传青枯菌入侵引起的土壤青枯菌生物障碍造成番茄、马铃薯、烟草等粮经作物大面积减产甚至绝收，严重威胁了农产品的安全供给。根际微生物在消减土壤生物障碍的过程中发挥重要作用，其中有益细菌能够通过拮抗或营养竞争抑制病原菌，噬菌体能够通过专性侵染精准靶向病原菌。但在实际应用中，有益细菌或噬菌体单一施用通常消减效果不稳定，且菌种高密度发酵的成本较高。为建立高效稳定的土壤生物障碍消减技术，构建了拮抗竞争型和营养竞争型两类有益细菌与噬菌体的组合，探究有益菌-噬菌体协同消减土壤青枯菌生物障碍的效果，并进一步探究二者协同抑制青枯菌的潜在机制。结果发现，大部分噬菌体与有益菌组合具有协同效应，能够显著提升对病原青枯菌生长和土壤青枯菌生物障碍的抑制消减效果。温室试验结果表明，与对照相比，协同效应平均降低病情指数58.18%，其中营养竞争型有益菌WR21与噬菌体组合后病情指数显著降低67.28%。进一步研究发现在有益菌浓度较低时噬菌体-有益菌协同仍表现出良好的消减效果，其中T-5在104 CFU?g-1 基质浓度下，与噬菌体组合后较单独施用有益菌的病情指数降低21.56%，根际病原菌数量降低19.21%。研究发现噬菌体-营养竞争型有益菌组合时能够显著降低病原菌的碳源利用能力，同时发现病原菌在噬菌体-拮抗竞争型有益菌双重胁迫下，对T-5产生的拮抗物质的敏感性提高64.10%。本研究明确了噬菌体-有益菌组合消减土壤青枯菌生物障碍的潜力，并初步揭示了噬菌体-有益菌协同消减土壤青枯菌生物障碍的潜在机制，为建立高效消减土壤生物障碍的技术体系提供了理论和技术支撑。
2025, 62(4).
DOI: 10.11766/trxb202405180201
摘要:
通过连续6年田间试验，研究了玉米秸秆、羊粪和生物质炭单施及前两者与生物质炭配施对土壤团聚体稳定性及不同粒径中生物胶结物质含量的影响，旨在为红壤固碳培肥提供科学依据。结果表明：与对照相比，单施秸秆、羊粪显著提高了大于2 mm和 2～1 mm粒径土壤团聚体含量，提高了土壤团聚体的平均重量直径（MWD）。生物质炭单施及与有机物料配施对土壤团聚体粒径分布无显著影响，两者也无显著的交互作用。秸秆、羊粪及生物质炭单施均显著提高了大团聚体（>0.25 mm）中土壤有机碳、微生物生物量碳、总球囊霉素和多糖含量。与单施秸秆或羊粪相比，生物质炭配施分别使大团聚体中的有机碳含量显著提高了 207% 和 151%，微生物生物量碳提高了 78% 和 62%，总球囊霉素提高了 15% 和 20%，多糖含量提高了 24% 和 22%，且两者具有显著的交互作用。随机森林回归模型分析表明，不同团聚体中的易提取球囊霉素、总球囊霉素和多糖含量为显著影响 MWD 的关键因子。综上，秸秆和羊粪连续 6 年施用可通过提高大团聚体中的微生物生物量碳、总球囊霉素和多糖含量显著提高红壤团聚体稳定性；生物质炭配施可促进生物胶结物质在大团聚体中的积累，更有助于提高红壤结构稳定性和固碳培肥潜力。
通过连续6年田间试验，研究了玉米秸秆、羊粪和生物质炭单施及前两者与生物质炭配施对土壤团聚体稳定性及不同粒径中生物胶结物质含量的影响，旨在为红壤固碳培肥提供科学依据。结果表明：与对照相比，单施秸秆、羊粪显著提高了大于2 mm和 2～1 mm粒径土壤团聚体含量，提高了土壤团聚体的平均重量直径（MWD）。生物质炭单施及与有机物料配施对土壤团聚体粒径分布无显著影响，两者也无显著的交互作用。秸秆、羊粪及生物质炭单施均显著提高了大团聚体（>0.25 mm）中土壤有机碳、微生物生物量碳、总球囊霉素和多糖含量。与单施秸秆或羊粪相比，生物质炭配施分别使大团聚体中的有机碳含量显著提高了 207% 和 151%，微生物生物量碳提高了 78% 和 62%，总球囊霉素提高了 15% 和 20%，多糖含量提高了 24% 和 22%，且两者具有显著的交互作用。随机森林回归模型分析表明，不同团聚体中的易提取球囊霉素、总球囊霉素和多糖含量为显著影响 MWD 的关键因子。综上，秸秆和羊粪连续 6 年施用可通过提高大团聚体中的微生物生物量碳、总球囊霉素和多糖含量显著提高红壤团聚体稳定性；生物质炭配施可促进生物胶结物质在大团聚体中的积累，更有助于提高红壤结构稳定性和固碳培肥潜力。
2025, 62(4).
DOI: 10.11766/trxb202405190202
摘要:
正构烷烃（n-alkanes）是土壤有机质中的稳定组分，明确黑土中正构烷烃的组成及赋存机制对揭示黑土有机质来源和成土环境的变化具有重要意义。本研究对松嫩平原三种成土模式的均腐土开展研究，分别是相对稳定地形条件下自然发育的海伦剖面、非稳定地形条件下受侵蚀堆积过程影响的依安剖面以及动物扰动过程明显的绥化剖面，采用超声萃取法提取土壤中游离态正构烷烃，并对其分布特征和单体碳同位素组成进行分析。研究结果显示，海伦和依安剖面正构烷烃分布呈现单峰型，主峰为C31且奇偶优势明显，而绥化剖面呈双峰型，主峰为C23和C31。海伦和绥化剖面正构烷烃浓度（∑C25~35）和碳优势指数（CPI）自下而上增加且绥化剖面值波动更明显，而依安剖面∑C25~35和CPI值在埋藏层显著增加，表明正构烷烃可以反映黑土的侵蚀堆积和扰动过程，即埋藏层有利于正构烷烃的固存，而扰动可能会干扰正构烷烃原位记录的指示意义。正构烷烃链长比值（ratio）及其碳同位素（δ13Calk）结果指示土壤有机质主要来源于陆生高等植物，以C3植物为主。全新世以来松嫩平原黑土区主要以草本植物占优势，但在黑土发育过程中木本植物比例逐渐增加。结合14C年代数据认为冰消期气候条件可能有助于黑土初步发育，而早中全新世相对暖湿的气候则加速了黑土形成。
正构烷烃（n-alkanes）是土壤有机质中的稳定组分，明确黑土中正构烷烃的组成及赋存机制对揭示黑土有机质来源和成土环境的变化具有重要意义。本研究对松嫩平原三种成土模式的均腐土开展研究，分别是相对稳定地形条件下自然发育的海伦剖面、非稳定地形条件下受侵蚀堆积过程影响的依安剖面以及动物扰动过程明显的绥化剖面，采用超声萃取法提取土壤中游离态正构烷烃，并对其分布特征和单体碳同位素组成进行分析。研究结果显示，海伦和依安剖面正构烷烃分布呈现单峰型，主峰为C31且奇偶优势明显，而绥化剖面呈双峰型，主峰为C23和C31。海伦和绥化剖面正构烷烃浓度（∑C25~35）和碳优势指数（CPI）自下而上增加且绥化剖面值波动更明显，而依安剖面∑C25~35和CPI值在埋藏层显著增加，表明正构烷烃可以反映黑土的侵蚀堆积和扰动过程，即埋藏层有利于正构烷烃的固存，而扰动可能会干扰正构烷烃原位记录的指示意义。正构烷烃链长比值（ratio）及其碳同位素（δ13Calk）结果指示土壤有机质主要来源于陆生高等植物，以C3植物为主。全新世以来松嫩平原黑土区主要以草本植物占优势，但在黑土发育过程中木本植物比例逐渐增加。结合14C年代数据认为冰消期气候条件可能有助于黑土初步发育，而早中全新世相对暖湿的气候则加速了黑土形成。
2025, 62(4).
DOI: 10.11766/trxb202405210206
摘要:
细沟侵蚀水力学特征参数与侵蚀后微地形变化间的关系是深入探究细沟侵蚀的重要机理。本文以黄绵土为研究对象，设置4个坡度5°、10°、15°、20°，4个流量2、4、8、16 L·min-1，采用宽0.10 m的限定性细沟模拟冲刷试验，结合运动恢复结构摄影测量法，分析了坡面细沟水力学特征参数与微地形变化间的关系。结果表明：试验条件下，流速的变化范围为0.23~0.92 m·s-1，坡度较流量对流速的影响大；雷诺数和弗劳德数的变化范围分别为255~2 358和1.89~5.90，上述水力学特征参数均随坡度和流量增大而增大（P<0.05），阻力系数则相反。地表粗糙度、地形起伏度和地表切割深度的变化范围分别为0.33~2.35、0.47~4.35和0.53~2.53 cm，3个微地形因子与流速、雷诺数、弗劳德数之间呈正相关性，与阻力系数呈负相关性，且随流速和雷诺数的增加分别呈线性和幂函数增加的趋势。综上，随着坡度和流量的增大地表微地形因子均有不同程度的增大，标志着坡面微地形向着有利于侵蚀发生的方向进行。水流的水力学特征参数（如流速、雷诺数）对地表微地形变化具有显著影响，地表粗糙度、地形起伏度和地表切割深度对流速和雷诺数变化的响应遵循线性和幂函数关系，小流量时地表粗糙度变幅最大，随着流量增大，地表起伏度和地表切割深度变幅逐渐增大，表明侵蚀过程中径流下切作用强烈，细沟侵蚀深度不断增大。研究结果可为黄绵土坡耕地水土流失治理工作以及区域生态修复研究提供理论支撑。
细沟侵蚀水力学特征参数与侵蚀后微地形变化间的关系是深入探究细沟侵蚀的重要机理。本文以黄绵土为研究对象，设置4个坡度5°、10°、15°、20°，4个流量2、4、8、16 L·min-1，采用宽0.10 m的限定性细沟模拟冲刷试验，结合运动恢复结构摄影测量法，分析了坡面细沟水力学特征参数与微地形变化间的关系。结果表明：试验条件下，流速的变化范围为0.23~0.92 m·s-1，坡度较流量对流速的影响大；雷诺数和弗劳德数的变化范围分别为255~2 358和1.89~5.90，上述水力学特征参数均随坡度和流量增大而增大（P<0.05），阻力系数则相反。地表粗糙度、地形起伏度和地表切割深度的变化范围分别为0.33~2.35、0.47~4.35和0.53~2.53 cm，3个微地形因子与流速、雷诺数、弗劳德数之间呈正相关性，与阻力系数呈负相关性，且随流速和雷诺数的增加分别呈线性和幂函数增加的趋势。综上，随着坡度和流量的增大地表微地形因子均有不同程度的增大，标志着坡面微地形向着有利于侵蚀发生的方向进行。水流的水力学特征参数（如流速、雷诺数）对地表微地形变化具有显著影响，地表粗糙度、地形起伏度和地表切割深度对流速和雷诺数变化的响应遵循线性和幂函数关系，小流量时地表粗糙度变幅最大，随着流量增大，地表起伏度和地表切割深度变幅逐渐增大，表明侵蚀过程中径流下切作用强烈，细沟侵蚀深度不断增大。研究结果可为黄绵土坡耕地水土流失治理工作以及区域生态修复研究提供理论支撑。
2025, 62(4).
DOI: 10.11766/trxb202405220207
摘要:
为探究“旱三熟”种植模式下不同覆盖处理对玉米根际土壤微生物多样性及群落结构的影响，开展为期两年的随机区组田间试验，试验共设不覆盖（CK）、秸秆覆盖（S）、紫云英覆盖（M）、秸秆和紫云英协同覆盖（S+M）4个处理。采用Illumina MiSeq PE300高通量技术对内部转录间隔区（ITS）rDNA和16S rRNA基因测序，分析了覆盖后玉米花期土壤微生物特性的变化。研究结果表明：（1）M、S+M处理减少了土壤细菌物种数和群落多样性，S、S+M处理增加了土壤真菌物种数和群落多样性，M处理减少土壤真菌物种数。覆盖处理（S、M、S+M）与无覆盖处理之间的土壤细菌组成和群落结构差异较大；不同处理间真菌群落互不交集，差异显著，群落组成不相似。（2）覆盖处理会减少特有的细菌物种，S、S+M处理会增加各处理特有的真菌物种。与CK处理相比，覆盖处理增加了玉米根际土壤中变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、担子菌门（Basidiomycota）的相对丰度，减少了酸杆菌门（Acidobacteria）、子囊菌门（Ascomycota）的相对丰度。（3）S+M处理通过影响全磷、硝态氮进而影响细菌微生物群落结构，与可溶性有机碳、易氧化有机碳呈正相关；M、S+M处理通过影响全氮、硝态氮来影响真菌微生物群落结构，与土壤含水率、有效磷、全氮、硝态氮呈正相关。与CK处理相比，覆盖处理能够改善土壤微生物多样性及群落结构，加速秸秆和紫云英在田间的腐解，促进玉米对土壤养分的吸收利用，积极作用于土壤生态平衡，其中秸秆和紫云英协同覆盖处理的效果最佳。因此，秸秆和紫云英协同覆盖处理是西南旱地保护性耕作的有效措施。
为探究“旱三熟”种植模式下不同覆盖处理对玉米根际土壤微生物多样性及群落结构的影响，开展为期两年的随机区组田间试验，试验共设不覆盖（CK）、秸秆覆盖（S）、紫云英覆盖（M）、秸秆和紫云英协同覆盖（S+M）4个处理。采用Illumina MiSeq PE300高通量技术对内部转录间隔区（ITS）rDNA和16S rRNA基因测序，分析了覆盖后玉米花期土壤微生物特性的变化。研究结果表明：（1）M、S+M处理减少了土壤细菌物种数和群落多样性，S、S+M处理增加了土壤真菌物种数和群落多样性，M处理减少土壤真菌物种数。覆盖处理（S、M、S+M）与无覆盖处理之间的土壤细菌组成和群落结构差异较大；不同处理间真菌群落互不交集，差异显著，群落组成不相似。（2）覆盖处理会减少特有的细菌物种，S、S+M处理会增加各处理特有的真菌物种。与CK处理相比，覆盖处理增加了玉米根际土壤中变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、担子菌门（Basidiomycota）的相对丰度，减少了酸杆菌门（Acidobacteria）、子囊菌门（Ascomycota）的相对丰度。（3）S+M处理通过影响全磷、硝态氮进而影响细菌微生物群落结构，与可溶性有机碳、易氧化有机碳呈正相关；M、S+M处理通过影响全氮、硝态氮来影响真菌微生物群落结构，与土壤含水率、有效磷、全氮、硝态氮呈正相关。与CK处理相比，覆盖处理能够改善土壤微生物多样性及群落结构，加速秸秆和紫云英在田间的腐解，促进玉米对土壤养分的吸收利用，积极作用于土壤生态平衡，其中秸秆和紫云英协同覆盖处理的效果最佳。因此，秸秆和紫云英协同覆盖处理是西南旱地保护性耕作的有效措施。
> 综述与评论
2025, 62(4).
DOI: 10.11766/trxb202406070226
摘要:
电缆细菌(cable bacteria)是一类新近发现的、广泛分布于海洋和淡水沉积物、具有长距离电子传递能力的硫氧化微生物。电缆细菌因其跨空间、跨距离(厘米级)实现沉积厌氧层硫化物氧化和表面有氧层氧还原耦合的特性,打破了微生物只能进行短距离(微纳米尺度)氧化还原耦联的传统认知,而备受关注。电缆细菌长距离电子传递不仅会造成沉积环境pH的远距离迁移,而且还会使得沉积物电势改变而引发电场的产生,影响钙、铁、锰、磷以及其他痕量元素的循环,对生态环境产生不容忽视的影响。近年来,电缆细菌长距离电子传递及其环境效应的相关研究被大量报道在Nature、PNAS等国际顶尖期刊上,成为了当前的研究热点。鉴于此,本文汇集当前有关电缆细菌研究的文献报道,对电缆细菌的分类、栖息环境、结构及运动特征、长距离电子传递特征及其环境效应等进行综合叙述,并基于文献计量法,对文献进行聚类及可视化分析,揭示电缆细菌当前的研究热点以及未来的发展趋势,期望能够为进一步研究并挖掘电缆细菌的生理特征及环境效应提供新线索和新思路。
电缆细菌(cable bacteria)是一类新近发现的、广泛分布于海洋和淡水沉积物、具有长距离电子传递能力的硫氧化微生物。电缆细菌因其跨空间、跨距离(厘米级)实现沉积厌氧层硫化物氧化和表面有氧层氧还原耦合的特性,打破了微生物只能进行短距离(微纳米尺度)氧化还原耦联的传统认知,而备受关注。电缆细菌长距离电子传递不仅会造成沉积环境pH的远距离迁移,而且还会使得沉积物电势改变而引发电场的产生,影响钙、铁、锰、磷以及其他痕量元素的循环,对生态环境产生不容忽视的影响。近年来,电缆细菌长距离电子传递及其环境效应的相关研究被大量报道在Nature、PNAS等国际顶尖期刊上,成为了当前的研究热点。鉴于此,本文汇集当前有关电缆细菌研究的文献报道,对电缆细菌的分类、栖息环境、结构及运动特征、长距离电子传递特征及其环境效应等进行综合叙述,并基于文献计量法,对文献进行聚类及可视化分析,揭示电缆细菌当前的研究热点以及未来的发展趋势,期望能够为进一步研究并挖掘电缆细菌的生理特征及环境效应提供新线索和新思路。
> 研究论文
2025, 62(4).
DOI: 10.11766/trxb202406180242
摘要:
土壤容重（Bulk Density，BD）信息对了解东北黑土地耕地土壤物理状况及推进黑土地利用与保护至关重要。传统环刀方法在容重采样环节耗时耗力，难以获得大空间尺度容重数据。土壤传递函数（Pedo-transfer function，PTF）可以利用容易获取的土壤变量实现容重信息估算，然而当前缺少针对东北黑土地区域尺度的PTF模型研究，而且用于PTF模型构建的潜在土壤属性变量的重要性尚待揭示。本研究针对东北黑土地区域尺度，基于实测容重数据，使用随机森林（Random forest，RF）机器学习方法，以土壤有机质（Soil organic matter，SOM）、含水量（Moisture content，MC）和土壤质地相关变量作为输入变量，构建面向大尺度耕地土壤容重预测的PTF模型，并分析土壤属性变量的重要性，同时评估国内外已发表PTF模型在东北黑土地耕地容重预测中的适用性。结果显示：已发表PTF模型在表层、亚表层以及全部土壤容重预测中的最优R2分别为0.17、0.22和0.26，均方根误差（Root Mean Squared Errors，RMSE）分别为0.16、0.13和0.15 g·cm-3；本研究中基于RF方法的PTF模型在表层、亚表层以及全部土壤中的最优预测R2分别为0.22、0.45和0.37，RMSE分别为0.16、0.11和0.14 g·cm-3。研究表明：已发表PTF模型的容重预测精度较低，难以用于东北黑土地区域尺度的容重预测；基于RF开发的模型具有预测东北黑土地容重的潜力；有机质是预测东北黑土地容重的最重要变量，其次是含水量，土壤质地相关变量影响较小。
土壤容重（Bulk Density，BD）信息对了解东北黑土地耕地土壤物理状况及推进黑土地利用与保护至关重要。传统环刀方法在容重采样环节耗时耗力，难以获得大空间尺度容重数据。土壤传递函数（Pedo-transfer function，PTF）可以利用容易获取的土壤变量实现容重信息估算，然而当前缺少针对东北黑土地区域尺度的PTF模型研究，而且用于PTF模型构建的潜在土壤属性变量的重要性尚待揭示。本研究针对东北黑土地区域尺度，基于实测容重数据，使用随机森林（Random forest，RF）机器学习方法，以土壤有机质（Soil organic matter，SOM）、含水量（Moisture content，MC）和土壤质地相关变量作为输入变量，构建面向大尺度耕地土壤容重预测的PTF模型，并分析土壤属性变量的重要性，同时评估国内外已发表PTF模型在东北黑土地耕地容重预测中的适用性。结果显示：已发表PTF模型在表层、亚表层以及全部土壤容重预测中的最优R2分别为0.17、0.22和0.26，均方根误差（Root Mean Squared Errors，RMSE）分别为0.16、0.13和0.15 g·cm-3；本研究中基于RF方法的PTF模型在表层、亚表层以及全部土壤中的最优预测R2分别为0.22、0.45和0.37，RMSE分别为0.16、0.11和0.14 g·cm-3。研究表明：已发表PTF模型的容重预测精度较低，难以用于东北黑土地区域尺度的容重预测；基于RF开发的模型具有预测东北黑土地容重的潜力；有机质是预测东北黑土地容重的最重要变量，其次是含水量，土壤质地相关变量影响较小。
2025, 62(4).
DOI: 10.11766/trxb202406210251
摘要:
构建适宜性土壤-景观关系模型是提高数字土壤制图精度的关键。由于平原-丘陵区域的多尺度复杂地形，如何充分考虑土壤-景观关系模型建立的主要环节来准确预测其土壤类型空间分布需要进一步探讨。本研究以湖北省麻城市乘马岗镇北部为研究区，将其划分为平原和丘陵2个地形单元，以28个环境变量为辅助因子，评估决策树（Decision Tree, DT）、随机森林（Random Forest, RF）、梯度提升树（Gradient Boosting Decision Tree, GBDT）和极端梯度提升（Extreme Gradient Boosting, XGBoost）在各地形下进行推理制图的精度，基于因子重要性排序筛选变量，通过对比整体与按地形分区制图的精度，探索提高平原-丘陵区域土壤类型制图精度的途径。结果表明：不同地形条件下，最优推理制图方法不同。RF在整体和平原区域制图效果较好，XGBoost在丘陵区域制图效果较好。通过变量筛选能够有效提升推理制图总体精度和Kappa系数，整体区域提升效果最好（分别提升了4.96%和0.06），平原区域提升效果最差（分别提升了1.43%和0.02）。相比较于整体制图，按地形分区制图精度最高，总体精度和Kappa系数分别为73.05%和0.69。在平原-丘陵混合区域，综合考虑制图方法优选、环境变量筛选以及制图方式能有效提升土壤类型推理制图精度，为复杂地形区域土壤类型推理制图提供了实践案例和技术支持。
构建适宜性土壤-景观关系模型是提高数字土壤制图精度的关键。由于平原-丘陵区域的多尺度复杂地形，如何充分考虑土壤-景观关系模型建立的主要环节来准确预测其土壤类型空间分布需要进一步探讨。本研究以湖北省麻城市乘马岗镇北部为研究区，将其划分为平原和丘陵2个地形单元，以28个环境变量为辅助因子，评估决策树（Decision Tree, DT）、随机森林（Random Forest, RF）、梯度提升树（Gradient Boosting Decision Tree, GBDT）和极端梯度提升（Extreme Gradient Boosting, XGBoost）在各地形下进行推理制图的精度，基于因子重要性排序筛选变量，通过对比整体与按地形分区制图的精度，探索提高平原-丘陵区域土壤类型制图精度的途径。结果表明：不同地形条件下，最优推理制图方法不同。RF在整体和平原区域制图效果较好，XGBoost在丘陵区域制图效果较好。通过变量筛选能够有效提升推理制图总体精度和Kappa系数，整体区域提升效果最好（分别提升了4.96%和0.06），平原区域提升效果最差（分别提升了1.43%和0.02）。相比较于整体制图，按地形分区制图精度最高，总体精度和Kappa系数分别为73.05%和0.69。在平原-丘陵混合区域，综合考虑制图方法优选、环境变量筛选以及制图方式能有效提升土壤类型推理制图精度，为复杂地形区域土壤类型推理制图提供了实践案例和技术支持。
2025, 62(4).
DOI: 10.11766/trxb202406240256
摘要:
淤地坝作为黄土高原水土流失治理的核心工程，通过拦截径流和泥沙，有效减少了水土流失，改善了生态环境和农业生产条件。然而，关于坝地上层滞水补给过程及其机制的研究尚不充分，深入理解这一问题对于全面认识淤地坝的生态功能和水文作用至关重要。基于此，本文以黄土高原典型流域坝地为实验样地，采用不同示踪剂对上层滞水补给过程进行追踪（碘离子、溴离子），结合水位监测和氯质量平衡法，揭示坝地上层滞水补给过程与机制。结果表明，不同土地利用类型下坝地上层滞水补给速率为农田＞乔木地＞草地＞灌木地，范围为32.94~60.96 mm·a-1。溴离子示踪结果表明（＞15 mm·d-1）降水事件能使水分较快入渗到上层滞水进行补给，其垂向入渗速率约为0.13~0.15 m·d-1，但该补给存在一定的滞后性，滞后时间为6~11 d；碘离子示踪结果表明坝地内上层滞水具有较好的连通性，其横向运移速率约为6 m·d-1。该研究为进一步了解坝地水分变化及上层滞水补给机制提供了理论参考和科学依据。
淤地坝作为黄土高原水土流失治理的核心工程，通过拦截径流和泥沙，有效减少了水土流失，改善了生态环境和农业生产条件。然而，关于坝地上层滞水补给过程及其机制的研究尚不充分，深入理解这一问题对于全面认识淤地坝的生态功能和水文作用至关重要。基于此，本文以黄土高原典型流域坝地为实验样地，采用不同示踪剂对上层滞水补给过程进行追踪（碘离子、溴离子），结合水位监测和氯质量平衡法，揭示坝地上层滞水补给过程与机制。结果表明，不同土地利用类型下坝地上层滞水补给速率为农田＞乔木地＞草地＞灌木地，范围为32.94~60.96 mm·a-1。溴离子示踪结果表明（＞15 mm·d-1）降水事件能使水分较快入渗到上层滞水进行补给，其垂向入渗速率约为0.13~0.15 m·d-1，但该补给存在一定的滞后性，滞后时间为6~11 d；碘离子示踪结果表明坝地内上层滞水具有较好的连通性，其横向运移速率约为6 m·d-1。该研究为进一步了解坝地水分变化及上层滞水补给机制提供了理论参考和科学依据。
2025, 62(4).
DOI: 10.11766/trxb202404210164
摘要:
土壤侵蚀是引发黑土地退化的重要原因，目前仍缺乏有关东北黑土区耕地侵蚀退化的综合评价。厘清黑土区侵蚀退化空间分异特征及侵蚀退化类型，将有利于因地制宜实施黑土地保护与修复技术模式。本文基于东北地区土种调查和土系调查土壤样点理化性质，构建了土壤质量综合指数，并使用环境协变量和随机森林模型反演得到1980年和2010年90 m分辨率的耕地质量空间分布图。同时考虑不同侵蚀营力及强度和土壤质量退化程度划分出15种黑土地侵蚀退化类型。结果表明：东北黑土区约1/3耕地发生侵蚀退化，其中水蚀退化面积广且程度严重，最典型的是水蚀轻度-退化严重类型，分布在大兴安岭东侧、小兴安岭北部、松嫩平原南部及长白山北部；风蚀退化以风蚀重度-退化轻微类型为主，分布在松辽平原中部及科尔沁沙地；融蚀退化所占耕地面积较少且程度轻微，集中分布于大兴安岭西部山麓。整体而言，黑土地土壤质量越高，土壤退化程度越严重，受到重度侵蚀的影响较大，水蚀导致的耕地退化最为严重。针对空间分布各异的侵蚀退化类型应推广差异化的黑土地保护与可持续利用技术。
土壤侵蚀是引发黑土地退化的重要原因，目前仍缺乏有关东北黑土区耕地侵蚀退化的综合评价。厘清黑土区侵蚀退化空间分异特征及侵蚀退化类型，将有利于因地制宜实施黑土地保护与修复技术模式。本文基于东北地区土种调查和土系调查土壤样点理化性质，构建了土壤质量综合指数，并使用环境协变量和随机森林模型反演得到1980年和2010年90 m分辨率的耕地质量空间分布图。同时考虑不同侵蚀营力及强度和土壤质量退化程度划分出15种黑土地侵蚀退化类型。结果表明：东北黑土区约1/3耕地发生侵蚀退化，其中水蚀退化面积广且程度严重，最典型的是水蚀轻度-退化严重类型，分布在大兴安岭东侧、小兴安岭北部、松嫩平原南部及长白山北部；风蚀退化以风蚀重度-退化轻微类型为主，分布在松辽平原中部及科尔沁沙地；融蚀退化所占耕地面积较少且程度轻微，集中分布于大兴安岭西部山麓。整体而言，黑土地土壤质量越高，土壤退化程度越严重，受到重度侵蚀的影响较大，水蚀导致的耕地退化最为严重。针对空间分布各异的侵蚀退化类型应推广差异化的黑土地保护与可持续利用技术。
