检索结果-内蒙古大学图书馆

土壤学报 2024年第2期61卷 573-582页

作者：何港辉沈一王梓轩卢居勐孙波陈晏江西农业大学国土资源与环境学院南昌330045 土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008 江苏省农业科学院经济作物研究所南京210014 中国科学院大学北京100049

利用丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)从农田生态系统获取养分,是红壤作物吸收土壤磷(P)素的有效途径。针对我国南方红壤生物功能退化、P生物有效性低、作物产量低等问题,如何调控作物根际AMF群落,优化其与宿主的互惠共... 详细信息

利用丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)从农田生态系统获取养分,是红壤作物吸收土壤磷(P)素的有效途径。针对我国南方红壤生物功能退化、P生物有效性低、作物产量低等问题,如何调控作物根际AMF群落,优化其与宿主的互惠共生关系,是突破红壤区作物P摄取瓶颈的关键。结合红壤旱地生态间作与有机(秸秆、猪粪、生物肥)无机肥料配施的4种多样化培肥措施,基于作物产量和红壤磷素活化水平,筛选最优培肥模式,并进一步利用扩增子高通量测序和显微观察等技术,解析红壤旱地最优培肥措施调控AMF群落组成,揭示优化的AMF群落激发宿主玉米磷素摄取机理。结果表明:相较于玉米单作配合常规化肥(Mo+NPK),花生/玉米间作结合秸秆/生物肥的有机无机配施(In+NPKSB)使红壤旱地全磷(TP)提高29.07%、有效磷(AP)提升1.35倍,且增强了玉米根内AMF群落科水平间的联系。该措施AMF定殖率是传统化肥措施的2.24倍,玉米根际酸/碱性磷酸酶(ACP/ALP)活性提高32.18%和41.66%,玉米生物量提高34.98%,产量提高67.27%。研究证实红壤旱地花生/玉米生态间作结合秸秆/生物肥有机无机配施的培肥措施可通过优化玉米根内AMF群落组成,促进土壤P活化,为在红壤旱地因地制宜推广可持续农业发展的集成应用提供理论依据。

关键词：网络构建磷素有效性多样化培肥丛枝菌根真菌有机无机肥料

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磷酸盐氧同位素技术在土壤磷循环中的应用

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土壤学报 2022年第5期59卷 1204-1214页

作者：赵甜甜田康胡文友黄标赵永存中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室(南京土壤研究所) 南京210008 中国科学院大学北京100049 土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008

磷是土壤生态系统中的重要组成元素,开展土壤磷循环研究对提高磷肥利用效率和降低磷的生态环境风险具有重要意义。磷酸盐氧同位素技术已经被证明是一种示踪环境中磷生物地球化学行为的有效方法。本文系统综述了磷酸盐氧同位素技术的研... 详细信息

磷是土壤生态系统中的重要组成元素,开展土壤磷循环研究对提高磷肥利用效率和降低磷的生态环境风险具有重要意义。磷酸盐氧同位素技术已经被证明是一种示踪环境中磷生物地球化学行为的有效方法。本文系统综述了磷酸盐氧同位素技术的研究进展和未来发展方向。详细介绍了磷酸盐氧同位素的技术原理、样品处理和测定方法;阐述了无机磷和有机磷的氧同位素特征及时空分布特征;从评估土壤磷微生物利用状况和示踪土壤磷循环两个方面探讨了磷酸盐氧同位素技术在土壤磷循环研究中的应用前景,分析了磷来源、环境条件、生物活动和样品前处理过程对土壤磷酸盐氧同位素特征的影响,最后展望了该技术未来的研究方向。以期为磷酸盐氧同位素技术在土壤学和环境科学领域的发展和应用提供新的视角和科学指导。

关键词：磷酸盐氧同位素土壤磷循环磷素形态影响因素

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秸秆还田方式对丛枝菌根真菌群落和玉米磷素利用的影响

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土壤学报 2023年第1期60卷 269-279页

作者：胡凯婕栾璐郑洁李静薛敬荣孙波蒋瑀霁土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008 南京师范大学生命科学学院南京210023 中国科学院大学北京100049

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)与80%左右的植物可形成共生结构,在农田生态系统中对植物—土壤系统养分循环起重要作用。为改善我国南方典型瘠薄红壤加速酸化、磷有效性低和土壤生物功能退化等严重问题,采用高通量测... 详细信息

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)与80%左右的植物可形成共生结构,在农田生态系统中对植物—土壤系统养分循环起重要作用。为改善我国南方典型瘠薄红壤加速酸化、磷有效性低和土壤生物功能退化等严重问题,采用高通量测序技术揭示秸秆还田方式对根际AMF群落、土壤磷酸酶活性和磷素利用率的作用机制。结果表明,不同秸秆还田方式显著影响土壤理化性质,其中秸秆猪粪配施处理显著提升有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、有效磷(AP)以及酸性磷酸酶(acid phosphomonoesterase,ACP)和碱性磷酸酶(alkaline phosphomonoesterase,ALP)活性。秸秆还田显著影响AMF多样性和群落结构,球囊霉属(Glomus)和类球囊霉属(Paraglomus)是AMF群落的优势属,SOC是影响AMF多样性和群落结构的关键因子。秸秆猪粪配施处理对玉米磷素利用率的提升效果最佳,显著高于秸秆还田和秸秆生物质炭处理。AP、TP、ACP活性和AMF群落多样性显著影响了磷肥利用率。不同秸秆还田方式下根际AMF群落可能调控了土壤磷素活化过程和玉米磷素利用效率,对于加强土壤健康管护和粮食产能提升具有重要意义。

关键词：丛枝菌根真菌多样性秸秆猪粪配施玉米磷素活化高通量测序技术

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富硅或富磷育秧降低水稻砷含量的效果及其分子机制

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生态与农村环境学报 2024年第4期40卷 581-588页

作者：贾梦凡李燕丽王兴祥周志高丁昌峰湿地生态与农业利用教育部工程研究中心/长江大学农学院湖北荆州434025 土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 江苏南京210008 中国科学院大学北京100049

砷(As)主要通过硅和磷通道进入水稻根系,合理的硅和磷施用方式可有效调控水稻对As的吸收转运。研究通过在水稻育秧阶段进行硅或磷富集,探讨富硅或富磷秧苗移栽至As污染土壤后对糙米As含量的影响及分子机制。试验结果表明,富硅或富磷育... 详细信息

砷(As)主要通过硅和磷通道进入水稻根系,合理的硅和磷施用方式可有效调控水稻对As的吸收转运。研究通过在水稻育秧阶段进行硅或磷富集,探讨富硅或富磷秧苗移栽至As污染土壤后对糙米As含量的影响及分子机制。试验结果表明,富硅或富磷育秧在不影响生长的前提下,可使秧苗的硅或磷整株吸收量分别增至对照的19.6和2.3倍。与常规育秧相比,富硅育秧处理糙米中总砷、三价砷、五价砷以及二甲基砷含量分别降低31.1%、32.1%、58.3%、33.5%。富磷育秧对糙米总砷含量没有显著影响,但使糙米五价砷含量降低59.2%。富硅或富磷育秧可显著增加As在水稻根系中的滞留且不同程度影响As在水稻各部位之间的转移系数。根系As转运基因相对表达量的分析结果表明,与对照相比,富硅育秧对OsLsi1的相对表达量没有显著影响,使OsLsi2的相对表达量下调26%,OsABCC1的相对表达量上调203%;富磷育秧对OsPT1的相对表达量没有显著影响,使OsPT4以及OsPT8的相对表达量分别下降51%和71%,OsABCC1的相对表达量上调22%。综上,富硅或富磷育秧可通过调控水稻根系As相关转运基因的表达来影响水稻对As的吸收及转运,从而降低糙米As含量。研究结果可为稻田As污染风险管控提供重要参考。

关键词：育秧硅磷转运基因砷形态

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不同地膜覆盖对土壤质量和大蒜产量及品质的影响

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环境科学 2024年第9期45卷 5464-5473页

作者：师玥栾璐蒋希芝徐磊叶英聪张嵚蒋瑀霁江西农业大学国土资源与环境学院南昌330045 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京210008 江苏省农业科学院农业设施与装备研究所江苏省生物质复合材料与增材制造技术工程研究中心南京210014

为探讨不同地膜覆盖方式对大蒜种植系统中土壤质量与大蒜产量的影响,确定大蒜种植中的最佳地膜管理模式.基于2021年设置在江苏省农业科学院大蒜种植系统的不同地膜覆盖试验,研究大蒜种植体系中无地膜处理(CK)、黑色聚乙烯地膜处理(HPE)... 详细信息

为探讨不同地膜覆盖方式对大蒜种植系统中土壤质量与大蒜产量的影响,确定大蒜种植中的最佳地膜管理模式.基于2021年设置在江苏省农业科学院大蒜种植系统的不同地膜覆盖试验,研究大蒜种植体系中无地膜处理(CK)、黑色聚乙烯地膜处理(HPE)、黑色聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯(PBAT)/秸秆复合地膜处理(HSJ)和白色PBAT地膜处理(BJ)对土壤质量及大蒜产量变化的影响.结果表明:①不同地膜覆盖处理下,土壤理化性质和细菌、真菌数量发生显著变化,并间接改善土壤质量.相较不覆膜处理,BJ处理土壤质量指数提升70%,综合效果最好,其次是HPE和HSJ处理,分别提升52%和36%.随机森林模型分析发现,土壤有机质和全氮是影响土壤质量的主要因素.②不同地膜覆盖显著提高蒜头直径和大蒜单头质量,且处理间无显著差异,其中HSJ处理大蒜产量提高效果最好,分别比CK、HPE和BJ处理提高了46%、19%和6%.③相关性分析表明,地膜覆盖下土壤质量指数与大蒜鳞茎淀粉含量、蒜头直径、大蒜单头质量显著相关.研究结果从大蒜种植过程中覆盖地膜选择的角度,为高质量与高产量农田结合发展提供了科学依据.

关键词：全生物降解地膜地膜覆盖微生物基因拷贝数土壤酶活性土壤质量大蒜产量

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不同硝化抑制剂对黑土N_(2)O的减排效果

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植物营养与肥料学报 2023年第6期29卷 991-1001页

作者：刘玉莲陈增明张楠黎烨许士麒尹斌丁维新中国科学院南京土壤研究所/土壤与农业可持续发展国家重点实验室江苏南京210008 中国科学院大学北京100049 南京信息工程大学应用气象学院江苏南京210044

【目的】施用硝化抑制剂是削减农田N_(2)O排放的有效措施,本文研究不同种类硝化抑制剂对土壤N_(2)O排放的影响,为选择高效硝化抑制剂以实现黑土N_(2)O减排提供科学依据。【方法】在黑龙江省东部典型旱作黑土区进行田间试验。设置6个处理... 详细信息

【目的】施用硝化抑制剂是削减农田N_(2)O排放的有效措施,本文研究不同种类硝化抑制剂对土壤N_(2)O排放的影响,为选择高效硝化抑制剂以实现黑土N_(2)O减排提供科学依据。【方法】在黑龙江省东部典型旱作黑土区进行田间试验。设置6个处理:不施氮肥(N0),常规施氮(N_(2)00),减氮20%(N160),减氮20%分别配施硝化抑制剂双氰胺(N160+DCD)、3,4-二甲基吡唑磷酸盐(N160+DMPP)和2-氯-6(三氯甲基)-吡啶(N160+CP)。测定全年土壤N_(2)O排放通量,同步测定土壤温度和含水量以及玉米生长季土壤铵态氮(NH_(4)^(+)-N)、硝态氮(NO_(3)^(-)-N)和可溶性有机碳(DOC)含量。【结果】施氮显著提高了土壤NH_(4)^(+)-N含量,且各施氮处理间差异不显著。施用硝化抑制剂处理降低了土壤NO_(3)^(-)-N含量,DCD和DMPP处理的NO_(3)^(-)-N含量接近N0水平。氮肥减施及其配合硝化抑制剂施用对土壤DOC含量影响较小。土壤N_(2)O排放主要发生在玉米生长季(5~10月),占全年N_(2)O排放总量的79%~95%。DCD和DMPP显著降低N_(2)O排放高峰的峰值和频次。N_(2)00处理土壤N_(2)O年累积排放量为3.83 kg/hm^(2),显著高于N0处理的0.76 kg/hm^(2);与N_(2)00相比,减氮20%的N160处理N_(2)O年累积排放量降低了31%(2.65 kg/hm^(2));N160+DCD和N160+DMPP进一步将N_(2)O年排放量降至0.98和1.34 kg/hm^(2),减排效率为63%和49%,而N160+CP的减排效果不明显(2.58 kg/hm^(2))。N160+DCD和N160+DMPP处理N_(2)O排放系数分别为0.14%和0.36%,显著低于其他处理(1.14%~1.53%)。施氮显著增加玉米产量,但是N_(2)00和N160处理单位产量N_(2)O排放强度比N0处理分别增加3.5和2.1倍,而N160+DCD和N160+DMPP处理的单位产量N_(2)O排放强度可降至N0水平【结论】氮肥减施可显著降低旱作黑土N_(2)O排放,减氮配合施用硝化抑制剂DCD和DMPP能够进一步显著降低N_(2)O年排放量。不同硝化抑制剂减排效果差异显著,DCD的减排效率最高,DMPP次之,CP较差。硝化抑制剂施用不影响玉米产量,但DCD和DMPP可显著降低单位产量N_(2)O排放强度。因此,在东北旱作黑土区推荐施用硝化抑制剂尤其是DCD,以减少土壤N_(2)O排放,推动玉米种植业的可持续发展。

关键词：黑土玉米氧化亚氮硝化抑制剂氮肥减量

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环境因子对水稻土硝酸根异化还原过程速率和分配的影响

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土壤学报 2023年第4期60卷 1035-1046页

作者：金科魏志军马小芳李承霖单军颜晓元土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008 中国科学院大学北京100049 中国科学院常熟农业生态实验站江苏常熟215555 南京大学环境学院南京210023

以五常、常熟和雅安水稻土为研究对象,通过室内泥浆培养,利用基于膜进样质谱仪(Membrane Inlet Mass Spectrometer,MIMS)的15N示踪技术,探究了温度、pH、NO_(3)^(–)浓度、C/N、Fe^(2+)和S2–浓度对三种水稻土反硝化和硝酸根异化还原成... 详细信息

以五常、常熟和雅安水稻土为研究对象,通过室内泥浆培养,利用基于膜进样质谱仪(Membrane Inlet Mass Spectrometer,MIMS)的15N示踪技术,探究了温度、pH、NO_(3)^(–)浓度、C/N、Fe^(2+)和S2–浓度对三种水稻土反硝化和硝酸根异化还原成铵(Dissimilatory nitrate reduction to ammonium,DNRA)速率及二者占硝酸根还原过程相对贡献的影响。结果表明,在所研究的稻田土壤中,反硝化是NO_(3)^(–)异化还原过程的主导途径,占比87.97%~91.73%,而DNRA仅占8.27%~12.03%。反硝化和DNRA速率随温度升高均呈指数增长,且DNRA占NO_(3)^(–)异化还原的比例(RDNRA)也随温度升高呈增长趋势。反硝化和DNRA速率分别在pH为7或者8.5时最高,相对于碱性环境(4.92%~14.67%),酸性环境中RDNRA(6.24%~15.56%)更高。反硝化和DNRA速率与NO_(3)^(–)浓度之间关系符合米氏方程,且反硝化的最大速率(Vmax)和米氏常数(Km)均大于DNRA。与未加碳源对照组相比,C/N为2.5时,反硝化速率显著提高了22%~35%;C/N大于2.5时,DNRA速率显著提高了74%~199%。三种土壤中,Fe^(2+)添加和S2–添加处理中呈现出类似的趋势,均在低浓度电子供体(即Fe^(2+)和S2–浓度分别为300~500μmol·L^(-1)和50~62.5μmol·L^(-1))时呈现出最高的反硝化速率,而DNRA速率达到峰值则需要更高浓度的电子供体(即Fe^(2+)和S2–浓度分别为800~1000μmol·L^(-1)和100~125μmol·L^(-1))。综上可知,环境因子可显著影响NO_(3)^(–)异化还原过程的速率及分配,其中高温、高C/N、高浓度Fe^(2+)和S2–有利于更多的NO_(3)^(–)分配给DNRA过程,而高浓度NO_(3)^(–)会提高NO_(3)^(–)向反硝化过程的分配。上述研究结果深化了对水稻土NO3–异化还原过程分配的认识,对于探寻潜在农学措施提高DNRA过程的分配比例,进而提高土壤中氮素的固持和提高稻田氮肥利用率具有重要的科学意义。

关键词：水稻土反硝化硝酸根异化还原成铵 15N同位素示踪膜进样质谱仪

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消减残差自相关性的县域土壤有机质整合模型预测研究

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土壤学报 2023年第6期60卷 1569-1581页

作者：宋洁王思维赵艳贺于东升陈洋王鑫冯凯月马利霞土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008 河北省承德市滦平县农业农村局河北滦平068250 中国科学院大学北京100049

提升土壤属性空间预测精度对实现农田精准施肥和保护生态环境具有重要意义。利用河北省滦平县采集的1773个样点耕地表层(0~20 cm)土壤有机质(SOM)及其地理环境数据,通过逐步回归分析方法筛选出最优环境变量;基于其中1426个农田样点分别... 详细信息

提升土壤属性空间预测精度对实现农田精准施肥和保护生态环境具有重要意义。利用河北省滦平县采集的1773个样点耕地表层(0~20 cm)土壤有机质(SOM)及其地理环境数据,通过逐步回归分析方法筛选出最优环境变量;基于其中1426个农田样点分别建立多元线性回归(Multiple Linear Regression,MLR)、随机森林(Random Forest,RF)、贝叶斯正则化神经网络(Bayesianregularization neural network,BRNNBP)以及与普通克里格(OK)整合模型(MLR-OK、RF-OK和BRNNBP-OK)预测SOM空间分布,以其余347个样点数据为测试集检验分析不同模型预测精度,并对模型残差进行半方差函数和空间自相关分析以评价模型拟合效果。结果表明,研究区耕地表层土壤SOM处在8.62~35.64 g·kg^(-1)变化区间,变异系数为20.26%,属中等程度空间变异;SOM高值区主要分布在东北及东南海拔较高地区,低值区多分布在西南及中部河谷地区;海拔、坡度和年均温度与SOM关系密切(P<0.001);整合模型BRNNBP-OK的平均绝对误差MAE和均方根误差RMSE最低分别为2.162g·kg^(–1)和2.801g·kg^(-1),相较于OK、MLR、RF、BRNNBP、MLR-OK和RF-OK预测模型,R2提升1.84%~43.72%,成为SOM空间预测优选模型。与单一模型相比,整合模型残差块金系数大于0.75,Moran’sI指数均小于0且数值更趋近于0,表明整合模型残差空间自相关性减弱且空间分布呈离散状态。同时,各模型精度与模型残差Moran’sI指数呈显著相关。因此,整合模型可以拟合更多的趋势项,模型残差空间聚集性降低甚至趋于离散时,模型总体精度提升,揭示了模型精度提升的内在原因。

关键词：土壤有机质机器学习普通克里格残差数字化土壤制图

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基于共现网络的关键微生物对秸秆还田土壤小麦产量的影响

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土壤学报 2023年第2期60卷 491-502页

作者：邱丽丽李丹丹张佳宝赵炳梓土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008 楚雄师范学院资源环境与化学学院云南楚雄675000 中国科学院大学北京100049

秸秆施用对作物产量影响效应不一致的机理尚不清楚,可能与秸秆施用诱导的土壤关键微生物群落组成及其丰度变化对产量影响的机理挖掘不够深入有关。选择红壤和黄褐土进行小麦盆栽实验,设置不同秸秆施用水平(S0、S10、S30,分别为0、10、30... 详细信息

秸秆施用对作物产量影响效应不一致的机理尚不清楚,可能与秸秆施用诱导的土壤关键微生物群落组成及其丰度变化对产量影响的机理挖掘不够深入有关。选择红壤和黄褐土进行小麦盆栽实验,设置不同秸秆施用水平(S0、S10、S30,分别为0、10、30 g·kg^(-1)土),基于细菌-真菌共现网络评估微生物生态集群、酶活性、化学性质对秸秆施用下小麦产量的影响。结果表明,施用秸秆显著提升了两种土壤的速效养分、可溶性有机碳、微生物生物量碳含量及土壤酶(淀粉酶、转化酶、多酚氧化酶、脲酶、酸性磷酸酶、脱氢酶)活性,但红壤上小麦产量随着秸秆施用量增加显著增加,而黄褐土上则随着秸秆施用量增加而显著降低。与S0相比,红壤中S10和S30处理的籽粒重和地上部生物量分别提升33%~44%和73%~85%,黄褐土中则分别降低22%~25%和55%。共现网络中两个关键生态集群的丰度、酶活性、土壤化学性质的共同正效应影响了红壤小麦产量变化,而关键生态集群丰度对黄褐土小麦产量变化有更大的正效应。秸秆施用显著增加了红壤中与小麦产量正相关的Aspergillus丰度,显著降低了黄褐土中与小麦产量正相关的Bacillus、Burkholderia、Basidiobolus丰度。综上,秸秆施用后红壤中关键有益微生物丰度增加、酶活性增强、化学性质改善叠加作用使小麦产量提升;而黄褐土上小麦产量降低主要与关键有益微生物丰度降低有关,其效应超过化学性质和酶活性的改善。以上结果暗示关键微生物丰度的改变对秸秆还田土壤上作物产量变异有重要影响。

关键词：秸秆还田细菌-真菌共现网络关键微生物酶活性小麦产量

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地球关键带研究评述:现状与展望

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土壤学报 2024年第2期61卷 308-318页

作者：杨顺华宋效东吴华勇吴克宁张甘霖土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008 中国地质大学(北京)土地科学技术学院北京100083 自然资源部土地整治重点实验室北京100035 中国科学院流域地理学重点实验室(中国科学院南京地理与湖泊研究所) 南京210008 中国科学院大学现代农业科学学院北京100049

近20年来,国际上兴起的“地球关键带”研究,为重新审视地球表层系统内水、土、气、生、岩等各要素的功能及其内在关联提供了新思路。通过搜集2001—2021年间国内外地球关键带研究文献,应用引文空间(CiteSpace)技术进行文献计量分析,梳... 详细信息

近20年来,国际上兴起的“地球关键带”研究,为重新审视地球表层系统内水、土、气、生、岩等各要素的功能及其内在关联提供了新思路。通过搜集2001—2021年间国内外地球关键带研究文献,应用引文空间(CiteSpace)技术进行文献计量分析,梳理地球关键带的研究历史与现状,为自然资源综合管理和国土空间生态修复提供理论依据和决策支持。文献分析表明:地球关键带受到欧美发达国家和中国学界的普遍关注;三个发展阶段(萌芽、初期和快速发展)的研究重点差异明显;土壤是联结地表和地下过程的纽带与核心;地球物理技术成为理解地球关键带结构与过程的重要工具;联网观测和模型模拟是下一阶段的重要方向;地球关键带功能和服务的量化、权衡与提升有望成为重要的决策支持工具。未来仍需在五个方面深化研究:加强基础设施建设,构建更具包容性的地球关键带观测站网络;加强学科交叉和人才队伍建设,培养新一代地球关键带科学家;服务面向可持续发展的社会需求,在实践中应用和发展地球关键带科学;开发新技术、新方法,完善理论、模型和方法体系;揭示地球关键带过程的耦合机制及其环境效应,加强人类活动对水土过程、物质循环与能量交换影响的研究。

关键词：地球关键带土壤圈地球表层系统结构过程服务

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