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农业环境科学学报 2022年第10期41卷 2250-2261页

作者：吴桐桐徐基胜周云鹏陈美淇周谈坛郭伟陈金林赵炳梓南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京210037 封丘农田生态系统国家试验站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

以黄河三角洲翅碱蓬(重度盐渍土S1)、柽柳(中度盐渍土S2)、荻(轻度盐渍土S3)和苦楝(非盐渍土S4)四种不同生境土壤为研究对象,探究从近海到内陆土壤环境和细菌群落结构的变化以及二者之间的耦合关系,并识别各生态系统微生物网络中的关键... 详细信息

以黄河三角洲翅碱蓬(重度盐渍土S1)、柽柳(中度盐渍土S2)、荻(轻度盐渍土S3)和苦楝(非盐渍土S4)四种不同生境土壤为研究对象,探究从近海到内陆土壤环境和细菌群落结构的变化以及二者之间的耦合关系,并识别各生态系统微生物网络中的关键物种及其功能。结果表明:从近海到内陆随生态系统的变化,电导率(EC)是土壤性质变化最大的参数,依次降低;随盐碱程度降低,土壤硝态氮(NO_(3)^(-)-N)和微生物生物量碳(MBC)含量明显升高,土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)含量逐渐增加,但全钾(TK)、速效钾(AK)和有效磷(AP)含量则有降低趋势。四种生境土壤的细菌群落均以变形菌(Proteobacteria)、浮霉菌(Planctomycetes)和放线菌(Actinobacteria)为主,S1样品的细菌群落组成与其他三种土壤样品明显不同,存在更多的特异优势属(Woeseia等),而S2~S4样品则有更多的共性优势属(类诺卡氏菌属Nocardioides等)。四种土壤样品均有独特的关键物种,包括S1样品中具有解磷功能的弧菌属(Vibrio)和铁还原功能的Geothermobacter,S2样品中具有促进硝化过程的Candidatus_Entotheonella和化能异养微生物Amaricoccus,S3样品中的甲基营养型嗜盐菌Methyloceanibacter和抑病菌Luteolibacter,S4样品中具有生物固氮功能的无色杆菌属(Achromobacter)和促进有机物分解的出芽菌属(Gemmata)。对微生物群落结构变化解释率最高的土壤性质包括MBC(62.5%)、EC(11.7%)和AP(6.5%)。四种生境样品的大多数关键物种与EC和NO_(3)^(-)-N呈显著负相关,而与AK呈显著正相关。以上结果表明,微生物生物量对生态系统的变化有很高的敏感性,盐渍化并不一定引起土壤质量的全面退化,但对细菌群落结构和生态系统中的关键物种都有明显影响;在考虑生态系统功能时应关注微生物网络中的关键物种。

关键词：黄河三角洲盐渍化翅碱蓬生态网络关键物种

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CERN分布式土壤样品长期保存系统的构建

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土壤学报 2022年第6期59卷 1469-1478页

长期保存的土壤样品是国家科技基础支撑条件的重要组成部分,对于土壤及环境长期变化研究和科学数据开放共享等具有重要价值。近年来,随着我国对农业和生态环境科技投入的不断增长,土壤调查强度逐步增大,土壤样品积累速度明显加快,因此,... 详细信息

长期保存的土壤样品是国家科技基础支撑条件的重要组成部分,对于土壤及环境长期变化研究和科学数据开放共享等具有重要价值。近年来,随着我国对农业和生态环境科技投入的不断增长,土壤调查强度逐步增大,土壤样品积累速度明显加快,因此,亟需相关的标准规范来指导土壤样品的长期保存。在国家标准《土壤质量土壤样品长期和短期保存指南》(GB/T 32722—2016)的基础上,结合“十三五”期间CERN分布式土壤样品长期保存系统建设经验,本文对土壤样品保存管理策略、土壤样品保存条件要求和土壤样品信息管理系统进行了介绍,以期为我国土壤样品长期标准化保存,以及第三次全国土壤普查样品库建设提供参考。

关键词：土壤保存土壤样品管理土壤样品编码保存条件土壤长期监测

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秸秆还田方式对潮土剖面土壤氮组分及作物产量的影响

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江苏农业科学 2022年第11期50卷 219-226页

作者：李晓宇张丛志赵占辉张佳宝徐占军山西农业大学资源环境学院山西太谷030801 封丘农田生态系统国家试验站/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 河南城建学院测绘与城市空间信息学院河南平顶山467000

为探究长期不同秸秆还田方式对黄淮海平原潮土区土壤氮素组分及作物产量的影响,以中国科学院封丘农业生态试验站长期试验地为研究对象,选取其中秸秆移除、秸秆覆盖、秸秆深还3个处理,于试验开展第10年(2020年)秋玉米收获后,统计分析近5... 详细信息

为探究长期不同秸秆还田方式对黄淮海平原潮土区土壤氮素组分及作物产量的影响,以中国科学院封丘农业生态试验站长期试验地为研究对象,选取其中秸秆移除、秸秆覆盖、秸秆深还3个处理,于试验开展第10年(2020年)秋玉米收获后,统计分析近5年产量数据,并采集各处理0~10、10~20、20~30、30~40 cm的土壤样品,测定土壤全氮及氮组分。结果表明:(1)秸秆覆盖还田和秸秆深还处理显著提高作物产量(小麦增产4.76%、5.36%;玉米增产6.33%、5.84%)。(2)秸秆覆盖还田显著提高0~10 cm NH^(+)_(4)-N含量,0~20 cm TN、NO^(-)_(3)-N、AN含量,0~40 cm PON和MON含量;秸秆深还处理显著提高0~40 cm TN、MON、NO^(-)_(3)-N、AN含量,10~40 cm PON、NH^(+)_(4)-N含量。(3)秸秆覆盖还田显著提高0~40 cm MON/TN,10~20 cm NO^(-)_(3)-N/TN,10~40 cm PON/TN,30~40 cm NO^(-)_(3)-N/TN、NH^(+)_(4)-N/TN比值,对AN/TN无显著影响;秸秆深还处理显著提高了10~40 cm PON/TN、MON/TN,10~20 cm NH^(+)_(4)-N/TN,10~30 cm AN/TN,0~10、20~40 cm NO^(-)_(3)-N/TN比值。综上所述,秸秆深还提升了土壤氮素含量,提高了作物产量,可为黄淮海潮土区秸秆还田技术提供依据。

关键词：秸秆深还土壤氮组分作物产量土壤深度

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基于回归分析的玉米冠层叶绿素含量高光谱反演分析

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中国农学通报 2021年第20期37卷 7-16页

作者：赵占辉张丛志张佳宝吴运金张宏敏鲁春阳河南城建学院测绘与城市空间信息学院河南平顶山467036 封丘农田生态系统国家试验站/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 生态环境部南京环境科学研究所南京210042

以长期定位氮肥梯度试验地为靶区,采集的42个玉米冠层叶片SPAD值作为训练样本,利用无人机为平台搭载高光谱相机获取玉米冠层高光谱影像,从中提取17个光谱参数,采用相关性分析方法遴选出4个与数学变换(R、lg^(R)、1/lg^(R)、√R、√1/R)... 详细信息

以长期定位氮肥梯度试验地为靶区,采集的42个玉米冠层叶片SPAD值作为训练样本,利用无人机为平台搭载高光谱相机获取玉米冠层高光谱影像,从中提取17个光谱参数,采用相关性分析方法遴选出4个与数学变换(R、lg^(R)、1/lg^(R)、√R、√1/R)前后SPAD值密切相关的光谱参数,并用来构建一元、多元回归方程作为SPAD值一元、多元诊断模型。结果表明,光谱参数λr、Rg、SDb、NDVI与SPAD值关系最密切,该参数与SPAD值的一元归回方程具有较高的决定系数,分别为0.19、0.83、0.71、0.80,而该参数与SPAD值多元回归方程决定系数为0.93。利用训练样本之外的21个独立样本对一元、多元诊断模型进行验证分析,结果表明,基于λr、Rg、SDb、NDVI的SPAD值“多元诊断模型”具有较高的预测精度。与前人研究结果相比,本文所建立的玉米冠层SPAD值高光谱反演模型参数数量更少、决定系数更高,在高光谱或多光谱遥感与作物冠层叶绿素监测领域具有一定的参考价值。

关键词：高光谱玉米叶绿素诊断模型回归分析

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长期稻草还田对胡敏酸化学结构的影响--高级^(13)C NMR研究

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农业环境科学学报 2017年第1期36卷 116-123页

作者：徐基胜赵炳梓张佳宝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) 封丘农田生态系统国家试验站南京210008 中国科学院大学北京100049

为了从分析技术上对胡敏酸的结构分异进行定量化研究,以湖南桃源地区的长期(1990—2011年)田间试验为平台,采用元素分析、稳定碳同位素分析和高速多重倾斜幅度交叉极化/魔角自旋(Multiple cross-polarization/magic angle spinning,mult... 详细信息

为了从分析技术上对胡敏酸的结构分异进行定量化研究,以湖南桃源地区的长期(1990—2011年)田间试验为平台,采用元素分析、稳定碳同位素分析和高速多重倾斜幅度交叉极化/魔角自旋(Multiple cross-polarization/magic angle spinning,multi CP/MAS)定量测定技术结合选择性官能团测定的固态13C核磁共振(Nuclear magnetic resonance,NMR)方法,旨在利用系列技术阐明连续22年稻草还田对土壤胡敏酸化学结构的影响。结果表明,稻草还田后胡敏酸含量增加了78%,但元素组成没有发生显著变化,其分子饱和程度、氧化度和极性都与不施肥对照很接近。稻草还田土壤胡敏酸的δ^(13)C值低于对照,表明长期稻草还田提高了非极性物质来源的碳。定量multi CP/MAS NMR方法则证实稻草还田后主要提高了土壤胡敏酸的脂类、芳香族物质和木质素比例,而蛋白质、多肽和糖类物质的比例则有所降低,从而导致烷基/烷氧基比值及疏水性指数增大,表明其分解程度增加,疏水性特征更加明显。高级NMR技术进一步发现胡敏酸中有大量的质子化碳,稻草还田后质子化芳香碳比例增加,但质子化异头碳和烷氧基比例降低,而它们的非质子化碳相对稳定;δ113~93化学位移内除异头碳外还含有芳香碳,且稻草还田的芳香碳在此化学位移内的比例更高。可见稻草还田后土壤胡敏酸的量和结构均有所变化,高级测定技术对结构的刻画有助于了解长期稻草还田肥力的提升机制。

关键词：胡敏酸水稻土 multiCP/MAS δ13C 元素分析

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基于显微CT研究施肥方式对砂姜黑土大孔隙结构的影响

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干旱区资源与环境 2017年第12期31卷 143-149页

作者：蔡太义张佳宝张丛志黄会娟白玉红赵占辉李太魁封丘农田生态系统国家试验站/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 河南理工大学焦作454000 河南省科学院能源研究有限公司郑州450008 河南省农业科学院郑州450008

施肥方式是改善砂姜黑土大孔隙结构的重要措施之一。本研究选取中国科学院与河南省人民政府合作的"砂姜黑土改良"长期施肥定位试验平台(河南省西平县)的3个处理:CK(对照,秸秆还田)、SC(常规施用化肥)和SM处(施有机肥),运用显... 详细信息

施肥方式是改善砂姜黑土大孔隙结构的重要措施之一。本研究选取中国科学院与河南省人民政府合作的"砂姜黑土改良"长期施肥定位试验平台(河南省西平县)的3个处理:CK(对照,秸秆还田)、SC(常规施用化肥)和SM处(施有机肥),运用显微CT扫描田间原状土柱,采用Image J 1.51K软件及其插件对土壤孔隙结构进行三维重建,定量研究了不同施肥方式下土壤孔隙数量、形态和空间变化特征。结果表明:砂姜黑土孔隙度和土壤孔隙数量变化趋势一致。土壤总孔隙度变化顺序为SM>CK>SC。其中,SM处理不同土层孔隙数量最多,空间变异也最大;CK处理次之,SC处理居最后。SM和CK处理的分形维数最高,土壤孔隙结构复杂且稳定,SC处理分形维数较低,孔隙结构相对简单。SM处理综合表现较优,是砂姜黑土结构改良的一种推荐施肥方式。

关键词：土壤孔隙施肥方式砂姜黑土显微CT 分形维数黄淮海平原

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长期施肥对砂姜黑土大孔隙形态和数量特征的影响

长期施肥对砂姜黑土大孔隙形态和数量特征的影响

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2018 年中国土壤学会土壤化学专业委员会学术研讨会

作者：蔡太义李玮张佳宝黄会娟白玉红刘通冯凯河南理工大学中原地区土地资源综合监测与持续利用野外科学观测研究基地河南焦作454000 封丘农田生态系统国家试验站/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 安徽省农业科学院作物研究所合肥 230031 封丘农田生态系统国家试验站/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 河南理工大学中原地区土地资源综合监测与持续利用野外科学观测研究基地河南焦作454000 河南省科学院能源研究有限公司郑州450008

为探明长期施肥对砂姜黑土大孔隙结构的影响，本研究选取37a 田间定位试验的5 个处理：不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、单施有机肥(M)、等氮条件下有机肥与化肥配施(MNPK)和高氮条件下有机肥与化肥配施(HMNPK)，通过 X 射线CT 扫描原状土柱... 详细信息

为探明长期施肥对砂姜黑土大孔隙结构的影响，本研究选取37a 田间定位试验的5 个处理：不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、单施有机肥(M)、等氮条件下有机肥与化肥配施(MNPK)和高氮条件下有机肥与化肥配施(HMNPK)，通过 X 射线CT 扫描原状土柱(7.5 cm 直径×20 cm 高)，利用图像处理技术进行土壤孔隙三维结构重建.

关键词：土壤孔隙孔隙形态,长期施肥显微CT 砂姜黑土

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基于显微CT研究施肥方式对砂姜黑土大孔隙结构的影响

基于显微CT研究施肥方式对砂姜黑土大孔隙结构的影响

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中国土壤学会土壤物理学专业委员会“土壤物理学与水土资源可持续利用学术研讨会”暨International Workshop of Soil Physics and the Nexus of Food,Energy and Water

作者：蔡太义张佳宝张丛志黄会娟赵占辉李太魁封丘农田生态系统国家试验站/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 河南理工大学河南焦作454000 封丘农田生态系统国家试验站/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 河南理工大学河南焦作454000 河南省农业科学院郑州450008

施肥方式是改善砂姜黑土大孔隙结构的重要措施之一.本研究选取中国科学院与河南省人民政府合作的"砂姜黑土改良"长期施肥定位试验平台(河南省西平县)的3个处理：CK(对照,秸秆还田)、SC(常规施用化肥)和SM处(施有机肥),运用显... 详细信息

施肥方式是改善砂姜黑土大孔隙结构的重要措施之一.本研究选取中国科学院与河南省人民政府合作的"砂姜黑土改良"长期施肥定位试验平台(河南省西平县)的3个处理：CK(对照,秸秆还田)、SC(常规施用化肥)和SM处(施有机肥),运用显微CT扫描田间原状土柱,采用ImageJ 1.51K软件及其插件对土壤孔隙结构进行三维重建,定量研究了不同施肥方式下土壤孔隙数量、形态和空间变化特征.结果表明,砂姜黑土孔隙度和土壤孔隙数量变化变化趋势一致.土壤总孔隙度变化顺序为SM＞CK＞SC.其中,SM处理不同土层孔隙数量最多,空间变异也最大;CK处理次之,SC处理居最后.SM和CK处理的分形维数最高,土壤孔隙结构复杂且稳定,SC处理分形维数较低,孔隙结构相对简单.本研究表明,SM处理综合表现较优,是砂姜黑土结构改良的一种推荐施肥方式.

关键词：土壤孔隙施肥方式砂姜黑土显微CT 分形维数黄淮海平原

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河南封丘县域农田土壤固碳速率空间变异特征及其影响因素

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应用生态学报 2016年第5期27卷 1479-1488页

作者：赵占辉张丛志刘昌华蔡太义张佳宝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封丘农田生态系统国家试验站南京210008 河南理工大学测绘学院河南焦作454000

农田土壤固碳速率是评价土壤固碳效应和潜力的重要指标,精确估算区域农田土壤固碳速率对土壤地力及环境效应均具有重要意义.本研究选取黄淮海平原典型潮土区河南省封丘县为研究区域,按照土壤利用-土壤类型联合单元布点法,于2011年采集... 详细信息

农田土壤固碳速率是评价土壤固碳效应和潜力的重要指标,精确估算区域农田土壤固碳速率对土壤地力及环境效应均具有重要意义.本研究选取黄淮海平原典型潮土区河南省封丘县为研究区域,按照土壤利用-土壤类型联合单元布点法,于2011年采集了70个耕层土样,测定了土壤有机碳含量、机械组成、容重、pH,并与全国第二次土壤普查(1981年)数据进行对比分析,结合地统计方法和GIS技术研究了该地区近30年农田土壤固碳速率的空间变异特征,利用显著性检验、回归分析、方差分析等方法定量分析了该区域农田土壤固碳速率的影响因素.结果表明:近30年封丘县域土壤固碳速率平均值为0.33 t C·hm^(-2)·a^(-1),变异系数为74%,属于中等变异性;土壤固碳速率的变化在东西方向上表现为西高东低、中部高南北低,呈片状分布,区域结构性因素是引起农田土壤固碳速率空间分布差异的主导因素,如土壤类型、机械组成、容重、pH,可解释空间变异的59.5%,其次是随机性因素,如秸秆还田量、施肥量,可解释空间变异的40.5%.

关键词：黄海海平原空间变异有机碳固碳速率

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激发式秸秆深还对土壤养分和冬小麦产量的影响

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土壤学报 2016年第2期53卷 438-449页

作者：赵金花张丛志张佳宝河南粮食作物协同创新中心小麦玉米作物学国家重点实验室(河南农业大学农学院) 郑州450002 封丘农田生态系统国家试验站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

针对目前黄淮海平原潮土区普遍实施的覆盖式秸秆还田所存在的主要问题,本研究提出了基于氮肥激发的秸秆深埋还田技术,并通过连续4年(2011—2014)的大田定位试验进行检验。系统比较了秸秆移除、秸秆覆盖还田、激发式秸秆深还(秸秆与无机... 详细信息

针对目前黄淮海平原潮土区普遍实施的覆盖式秸秆还田所存在的主要问题,本研究提出了基于氮肥激发的秸秆深埋还田技术,并通过连续4年(2011—2014)的大田定位试验进行检验。系统比较了秸秆移除、秸秆覆盖还田、激发式秸秆深还(秸秆与无机氮肥或有机氮肥配施进行深埋,并于行间种植作物)的3种秸秆还田方式对土壤养分和冬小麦产量的影响。结果表明:激发式秸秆深还在各项土壤养分指标和冬小麦产量方面均有显著优势,该处理能够显著增加土壤有机质、微生物生物量碳、微生物生物量氮、土壤全氮和土壤硝态氮含量,并显著提升冬小麦产量。其中无机氮肥激发秸秆深还处理能显著增加土壤硝态氮含量和冬小麦有效穗数,从而显著提升冬小麦产量。而有机氮肥激发的秸秆深还处理主要通过提升土壤有机质,增加冬小麦千粒重来增加产量。所有处理中16%无机氮肥激发的秸秆深还冬小麦产量最高。

关键词：秸秆深还激发效应土壤养分产量因素冬小麦

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