检索结果-内蒙古大学图书馆

农业环境科学学报 2025年第1期44卷 117-125页

作者：佟德利李梦琦王海翔陈浩夏永秋王慎强汪玉沈阳师范大学生命科学学院沈阳110034 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

为探究农业排放中沟渠磷消纳的过程,采用沟渠模拟系统,在不同流速(0、1、3、6、10 cm·s^(-1))下探究水体中磷的消纳过程和影响因素,实验设置4个不同处理,分别为S-0.2处理(无植物,初始磷浓度为0.2 mg·L^(-1))、S-0.5处理(无植... 详细信息

为探究农业排放中沟渠磷消纳的过程,采用沟渠模拟系统,在不同流速(0、1、3、6、10 cm·s^(-1))下探究水体中磷的消纳过程和影响因素,实验设置4个不同处理,分别为S-0.2处理(无植物,初始磷浓度为0.2 mg·L^(-1))、S-0.5处理(无植物,初始磷浓度为0.5 mg·L^(-1))、S+I.-0.2处理(种植水生鸢尾,初始磷浓度为0.2 mg·L^(-1))以及S+I.-0.5处理(种植水生鸢尾,初始磷浓度为0.5 mg·L^(-1))。结果表明:S-0.2、S-0.5、S+I.-0.2和S+I.-0.5处理的全磷(TP)消纳速率均随流速的增加而减小,水体TP消纳速率分别从流速为0时的24.1、63.5、37.5μmol·m^(-2)·h^(-1)和72.9μmol·m^(-2)·h^(-1),降至流速为10 cm·s^(-1)时的5.01、3.92、5.06μmol·m^(-2)·h^(-1)和12.1μmol·m^(-2)·h^(-1)。流速扰动作用影响水-沉积物界面,增加了水体颗粒态磷(PP)的浓度。流速为0时水体PP分别为0.005、0.006、0.005 mg·L^(-1)和0.009 mg·L^(-1),而流速为10 cm·s^(-1)时水体中PP浓度增加至0.04、0.08、0.03 mg·L^(-1)和0.06 mg·L^(-1)。此外,初始磷浓度相同时,种植水生鸢尾可提高水体平均TP消纳速率17%~34%,且也会吸收更多的可溶性无机磷。研究表明,低流速有利于磷的沉降和吸附,流速的增加会促进底泥扰动,导致PP释放;此外,种植植物有助于沟渠中磷的消纳。

关键词：面源污染磷沿程消纳模拟沟渠流速

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气体扩散系数法估算水体反硝化速率

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农业环境科学学报 2023年第5期42卷 1109-1115页

作者：李晓寒严星夏永秋颜晓元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 中国科学院大学北京100049

近年来基于经验系数或者机理过程的气体扩散系数法逐渐被应用于水体反硝化速率的估算,为了探究该方法的可靠性、适用性和不确定性,本研究在不同硝态氮浓度(0、1、2、4、6 mg·L^(-1),以N计)静态水体条件下比较了密闭培养法和气体扩... 详细信息

近年来基于经验系数或者机理过程的气体扩散系数法逐渐被应用于水体反硝化速率的估算,为了探究该方法的可靠性、适用性和不确定性,本研究在不同硝态氮浓度(0、1、2、4、6 mg·L^(-1),以N计)静态水体条件下比较了密闭培养法和气体扩散系数法。结果表明:BO04、CL07和Xia213种气体扩散系数模型估算的反硝化速率与水体硝态氮浓度的关系均符合米氏方程(R2=0.9946,P<0.01)。3种扩散系数法与密闭培养法测定的水体反硝化速率之间均有显著的线性关系(R2=0.7767,P<0.05),但斜率各不相同,其中CL07和Xia21模型的估算结果均与密闭培养法的测定结果较为接近,斜率分别为1.22和0.59。进一步应用蒙特卡洛分析法对CL07模型进行参数敏感性分析发现,风速、流速和水温是模型最为敏感的3个因子,其无偏百分比差异分别为12.13%、9.49%和9.42%。研究表明,气体扩散系数法可以较准确地估算水体反硝化速率,为大尺度原位开展水体反硝化估算和氮素循环提供方法基础,但是需要根据实地环境条件选择和标定模型。

关键词：反硝化速率气体扩散系数法密闭培养法米氏方程敏感性分析

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典型黑土区坡耕地土壤碳、氮垂直迁移通量

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矿物岩石地球化学通报 2024年

作者：杜豪高磊钱芮汪亚及王建茜彭新华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中国科学院大学

土壤碳、氮垂直迁移对深层地球化学过程具有重要意义。本文以典型黑土区坡耕地为研究对象，选取2023年生长季水文气象原位监测数据，采用Hydrus-2D模型模拟土壤水深层渗漏过程，研究土壤水深层渗漏过程及其驱动的碳、氮通量。结果表明... 详细信息

土壤碳、氮垂直迁移对深层地球化学过程具有重要意义。本文以典型黑土区坡耕地为研究对象，选取2023年生长季水文气象原位监测数据，采用Hydrus-2D模型模拟土壤水深层渗漏过程，研究土壤水深层渗漏过程及其驱动的碳、氮通量。结果表明，极端降水是深层渗漏的“热时”，坡下是渗漏的“热区”，极端降水驱动的日渗漏量占渗漏总量的10%，坡下、坡中和坡上的累计渗漏量分别占同期降水量的49.2%、35.3%和40.3%；土壤碳、氮垂直迁移存在显著的空间异质性，均表现为坡下最高、坡中最低，可溶性有机碳（DOC）在坡下、坡中和坡上的累计渗漏通量分别为34.3、18.8和26.6 kg/ha，全氮（TN）分别为16.8、4.5和8.1 kg/ha，硝态氮（NO3–-N）分别为12.8、2.8和5.2 kg/ha。本研究可为典型黑土区坡耕地土壤碳、氮垂直迁移提供直接数据。

关键词：坡面水文深层渗漏模型模拟碳、氮迁移坡位

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磷肥减施对集约化露天菜地周年磷损失削减效果评价

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土壤学报 2023年第1期60卷 224-234页

作者：王瑞施卫明李奕林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

集约化菜地因高量施肥以及大水漫灌导致其在农田磷污染排放中的占比最高,目前已成为种植业磷损失的优先阻控对象。在定量评估菜地周年磷损失量的基础上,明确蔬菜合理的磷肥投入阈值范围,通过源头控制菜地磷的迁移、流失,对于有效降低中... 详细信息

集约化菜地因高量施肥以及大水漫灌导致其在农田磷污染排放中的占比最高,目前已成为种植业磷损失的优先阻控对象。在定量评估菜地周年磷损失量的基础上,明确蔬菜合理的磷肥投入阈值范围,通过源头控制菜地磷的迁移、流失,对于有效降低中国农业面源污染造成的环境压力具有重要意义。以太湖流域露天菜地为研究对象,设置农民习惯施磷(对照)和减量施磷处理(减施20%、30%、50%和100%),通过为期一年的蔬菜轮作试验,明确土壤磷素环境阈值及磷素周年径流流失特征。结果表明,菜地磷环境阈值为78.9 mg·kg^(-1),所有处理土壤表层有效磷(Olsen-P)含量均超过环境阈值。随施磷量的减少,菜地总磷(TP)径流损失浓度降低,并主要以可溶性磷(DP)流失形态为主,DP/TP比例为50.1%~63.1%。磷径流损失负荷呈现出明显的季节性特征,夏秋季磷素流失量为1.93~3.26 kg·hm^(–2)(以P计),占全年磷素流失通量的59.2%~63.2%。结构方程模型结果表明,当季施磷量直接且极显著影响TP流失浓度,并且TP流失浓度对TP流失负荷存在极显著的正向影响,影响系数为0.97。菜地施肥处理的磷肥流失系数在1.36%~3.33%,减磷50%的流失系数最低。与对照相比,随施磷量的减少,磷径流损失削减效果越好,减磷100%的削减率达41.5%。三季蔬菜种植中,减磷20%和减磷30%处理的蔬菜产量和对照无显著差异,减磷20%处理出现增产趋势。综合考虑环境风险和经济产量,推荐露天菜地减施20%~30%的磷肥比较适宜。

关键词：磷环境阈值径流露天菜地流失负荷

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中国农业面源污染防控研究进展与工程案例

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土壤学报 2023年第5期60卷 1309-1323页

作者：施卫明王远闵炬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

农业面源污染具有发生分散、随机,排放不确定性,污染物浓度波动大、类型复杂,污染面广量大的特点,其综合防治一直是世界性难题。当前,我国面源污染防控首要的问题为污染“家底”不清,不同部门或研究学者对农业面源污染负荷估算差别大。... 详细信息

农业面源污染具有发生分散、随机,排放不确定性,污染物浓度波动大、类型复杂,污染面广量大的特点,其综合防治一直是世界性难题。当前,我国面源污染防控首要的问题为污染“家底”不清,不同部门或研究学者对农业面源污染负荷估算差别大。基于几十年定位、全程的科学观测数据,本研究认为,虽然国家污染普查数据和很多学者的估算数据,均高估了种植业源排放量占面源污染总量的比例,但种植业源排放总量仍然很高,必须给予充分的重视和防控。结合中国30多年的面源污染防控经验,中国科学院南京土壤研究所学者提出了农业面源污染控制的3R(“减源—拦截—修复”)和4R策略(“源头减量—生态拦截—循环利用—生态修复”),并伴随着防控技术升级和组合优化、技术产品化和装备化,逐渐完善扩展为4R^(+),为我国农业面源污染防控提供了理论支撑和应用指导,在一些典型地区进行工程化实施后,形成了农业面源污染防控的成功经验和案例。然而,农业面源污染防控的工作仍然面临着许多挑战,深入了解土壤与污染物之间的相互作用机制将尤为关键。此外,为实现资源的高效循环使用,还必须进一步提高氮、磷等关键污染物的净化与回收效率,确保在增加农业产值的同时降低对环境的污染负荷。

关键词：农业面源污染 4R策略成功工程案例污染防控种植业源排放

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基于机器学习方法的花生镉富集系数预测

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农业环境科学学报 2024年第6期43卷 1230-1238页

作者：毕卫冬丁昌峰周志高王兴祥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 中国科学院红壤生态实验站江西鹰潭335211

通过采集我国14个省份花生主产区的100组土壤-花生样品,分析土壤-花生系统镉(Cd)污染特征及土壤理化性质,基于机器学习方法建立花生Cd富集系数预测模型并识别花生富集Cd的重要影响因素。结果表明,采集的全国范围土壤样品总体以酸性为主,... 详细信息

通过采集我国14个省份花生主产区的100组土壤-花生样品,分析土壤-花生系统镉(Cd)污染特征及土壤理化性质,基于机器学习方法建立花生Cd富集系数预测模型并识别花生富集Cd的重要影响因素。结果表明,采集的全国范围土壤样品总体以酸性为主,有60%的土壤pH<6.50,花生籽粒Cd含量均值为0.27 mg·kg^(-1),富集系数均值达到2.42。利用全国以及南北方产区分组数据构建的随机森林模型(R^(2)=0.930~0.966)对花生Cd富集系数的预测性能均明显优于相应的多元线性回归模型(R^(2)=0.471~0.657)。随机森林模型分析结果表明不同区域相对重要性较高的特征变量有所差异,影响北方产区花生Cd富集系数预测最重要的特征变量为土壤游离锰氧化物、游离铁氧化物含量和pH,而影响南方产区花生Cd富集系数预测最重要的特征变量为土壤游离锰氧化物、黏粒、游离铁氧化物和有机质含量。研究表明,相较于传统多元线性回归模型,随机森林模型对花生Cd富集系数的预测性能更为优越,为田间大尺度下土壤-花生系统中Cd的迁移预测提供了新的视角和解决方案。

关键词：土壤花生镉随机森林预测模型

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玉米秸秆对滨海中度盐土微生物活性的提升及机理

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应用与环境生物学报 2023年第2期29卷 394-400页

作者：董洋陈瑞蕊俞冰倩姚荣江冯有智林先贵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 中国科学院大学北京10049

揭示秸秆添加对滨海中度盐土微生物活性的影响,并探讨其提升机理,可为改善滨海盐土微生物生态功能提供新思路.以山东东营中度盐渍土壤(1501μS/cm)、非盐渍土壤(116.9μS/cm)为供试土壤,分别添加玉米秸秆、不添加秸秆进行室内培养实验.... 详细信息

揭示秸秆添加对滨海中度盐土微生物活性的影响,并探讨其提升机理,可为改善滨海盐土微生物生态功能提供新思路.以山东东营中度盐渍土壤(1501μS/cm)、非盐渍土壤(116.9μS/cm)为供试土壤,分别添加玉米秸秆、不添加秸秆进行室内培养实验.恒温避光培养2个月后进行脱氢酶活性、参与养分循环的9种胞外酶活性以及微生物底物代谢热动力学的测定分析.结果显示,秸秆的添加极大缓解了盐对微生物活性的抑制作用,体现在土壤脱氢酶胞外酶活性显著提升,微生物底物诱导代谢热散逸动力学曲线向非盐渍土壤趋同.玉米秸秆的添加使盐渍土壤碳、氮、磷、硫获取胞外酶活性比例由0.46:1:0.73:1.62变为1.08:1:0.62:0.85,极大增加了碳获取胞外酶的生产比例;而非盐渍土壤胞外酶化学计量比没有发生明显变化.此外,添加秸秆使土壤微生物生物量均得到显著提高,且使盐渍土壤中单位微生物生物量脱氢酶活性从0.37提高到0.66,而对非盐渍土壤却没有显著的促进作用.整体而言,添加秸秆,极大地缓解中度盐渍土壤盐分对微生物活性的抑制作用,加大了盐土微生物对参与碳循环的胞外酶的生产获取以更多的碳源供微生物抵御盐胁迫,进而提升单个细胞活性及微生物生物量,最终使微生物活性得到恢复.

关键词：中度盐渍土壤土壤酶活秸秆微生物活性资源分配

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阳山水蜜桃园肥料投入及不同种植年限土壤养分累积现状

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土壤学报 2023年第6期60卷 1712-1723页

作者：杨广汪玉王慎强赵旭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

阳山水蜜桃为中国国家地理标志产品,土肥科学管理对其产业的可持续发展至关重要。选择4个主要水蜜桃种植镇含不同种植年限的33块桃园为研究对象,通过实地问卷调查结合室内土壤样品分析,以摸清水蜜桃园肥料投入结构,分析桃园土壤养分丰... 详细信息

阳山水蜜桃为中国国家地理标志产品,土肥科学管理对其产业的可持续发展至关重要。选择4个主要水蜜桃种植镇含不同种植年限的33块桃园为研究对象,通过实地问卷调查结合室内土壤样品分析,以摸清水蜜桃园肥料投入结构,分析桃园土壤养分丰缺状况及生态化学计量特征。结果表明:桃园氮、磷、钾平均总投入量分别为527kg·hm–2(以N计)、362kg·hm^(-2)(以P_(2)O_(5)计)、545 kg·hm^(–2)(以K2O计),以三元复合肥为主的化肥来源占比较大,而菜籽饼、牛粪、鸡粪、秸秆等有机来源的氮、磷、钾分别占投入总量的27.8%、15.4%、15.6%。种植大于10年的桃园0~20cm和20~40cm土层土壤pH均达到了强酸性水平(4.5土壤普查养分分级标准,桃园土壤有机质、全氮、全磷和全钾含量基本处于3级及以上标准,0~20cm土壤C:N、C:P、N:P随着种植年限的增加不断降低,种植10年以上的桃园土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量已经达到了1级水平,桃园土壤硝态氮含量范围在19.3~33.1mg·kg^(–1)。N、P_(2)O_(5)、K_(2)O的当季表观盈余量分别为343 kg·hm^(-2)、238 kg·hm^(-2)、240 kg·hm^(-2)。综上,水蜜桃园连年高养分投入加剧土壤酸化和养分累积,土壤氮磷残留量过高,增加其流失风险,亟需研究并提出减肥增效、减排控失、高产保质的桃园绿色生产模式。

关键词：阳山水蜜桃肥料投入种植年限氮磷钾化学计量特征

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有机肥施用对红壤原生生物与微生物互作的影响

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生态学报 2023年第7期43卷 2938-2948页

作者：曾昭阳栾璐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 中国科学院大学北京100049

为明确不同施肥处理对土壤原生生物群落、微生物碳代谢活性的影响,以南方典型旱地红壤为研究对象,基于中国科学院鹰潭红壤生态实验站玉米单作系统有机培肥长期定位试验,选取不施肥(M0)、低量猪粪(M1)、高量猪粪(M2)、高量猪粪+石灰(M3)... 详细信息

为明确不同施肥处理对土壤原生生物群落、微生物碳代谢活性的影响,以南方典型旱地红壤为研究对象,基于中国科学院鹰潭红壤生态实验站玉米单作系统有机培肥长期定位试验,选取不施肥(M0)、低量猪粪(M1)、高量猪粪(M2)、高量猪粪+石灰(M3)4个处理,利用高通量测序技术研究不同猪粪处理下红壤原生生物多样性、群落结构的变化,揭示原生生物与微生物互作对土壤微生物碳代谢活性和玉米产量的影响。结果表明:(1)长期施用猪粪处理下,土壤pH、有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)、速效磷(AP)和速效钾(AK)的含量显著提高;(2)与M0处理相比,施肥处理显著提高了原生生物生物量和多样性,并且显著改变了其群落结构,其中土壤TP、pH、AP、TN、SOM和AK是原生生物群落结构变化的重要驱动因子;(3)施肥处理显著提高了土壤细菌和真菌生物量,增加了微生物碳代谢活性(Average well color development,AWCD);(4)土壤pH和AP通过影响原生生物多样性和群落结构,间接提高了微生物碳代谢活性和玉米产量。本研究结果为提升旱地红壤的生物多样性,保障土壤健康和维持生态系统服务功能提供了科学依据。

关键词：原生生物多样性群落结构微生物碳代谢猪粪玉米产量

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常年淹水稻田甲烷产生潜力和产生途径的季节变化

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土壤学报 2023年第2期60卷 503-511页

作者：朱小莉黄琼宋开付马静张广斌徐华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

甲烷的减排问题已成为各国政府和科研人员关注的焦点。稻田是温室气体甲烷的重要排放源,甲烷产生是排放的前提条件,主要有乙酸发酵和CO_(2)/H_(2)还原两条途径。常年淹水稻田甲烷排放量高,减排潜力大,但关于这类稻田甲烷产生途径的季节... 详细信息

甲烷的减排问题已成为各国政府和科研人员关注的焦点。稻田是温室气体甲烷的重要排放源,甲烷产生是排放的前提条件,主要有乙酸发酵和CO_(2)/H_(2)还原两条途径。常年淹水稻田甲烷排放量高,减排潜力大,但关于这类稻田甲烷产生途径的季节变化规律尚少见报道。于四川省资阳市的常年淹水稻田,采集水稻4个重要生育期(分蘖期、孕穗期、抽穗期、成熟期)的新鲜土样,通过室内厌氧培养试验观测了甲烷产生潜力,并采用稳定性碳同位素方法和氟甲烷(CH_(3)F,2%)抑制法,量化CO_(2)/H_(2)产甲烷的碳同位素分馏系数(α(CO_(2)/CH_(4))),从而定量评估乙酸产甲烷途径的相对贡献率(ƒ_(乙酸))。结果表明:添加CH_(3)F显著降低甲烷产生,甲烷产生潜力在成熟期最大,变化范围为3.22~12.71μg·g^(-1)·d^(-1);产生CH_(4)的δ^(13)C值(δ^(13)CH_(4))为-66.83‰~-59.62‰,较添加CH_(3)F的δ^(13)CH_(4)显著偏正(-90.83‰~-82.26‰);α_(CO_(2)/CH_(4))在分蘖期最大,孕穗期最小,变化范围为1.064~1.076;ƒ_(乙酸)由分蘖期的54%~61%急剧下降至孕穗期的30%~35%,在成熟期又上升至54%~61%。进一步分析发现:甲烷产生潜力的季节变化与土壤溶解性有机碳(DOC)含量的季节变化显著正相关,ƒ_(乙酸)的季节变化与土壤乙酸含量的季节变化显著正相关。综上,常年淹水稻田的甲烷产生潜力和产生途径均存在明显的季节变化,且分别主要受土壤DOC和乙酸含量的影响。

关键词：常年淹水稻田碳同位素分馏抑制剂氟甲烷乙酸产甲烷溶解性有机碳

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