新时代土壤化学前沿进展与展望

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。     

我国金银花产质量影响因素及轻简化施肥推荐

金银花是我国一种用途广泛的传统大宗中药材，年需求量大，影响其产量和质量的因素也较多。本文通过文献检索，从产地特点、品种特性、土壤性质和施肥管理措施及后期加工等方面对影响金银花产质量的主要因素进行了综述。并通过引入结构方程模型，对不同因素对金银花产量的相对影响程度进行了探索性分析，对于某一产地的具体品种，单株产量的主要影响因素是土壤有机质、pH和速效钾含量等土壤因素，和氮肥用量等施肥因素。在此基础上，针对当前施肥现状，借鉴根区施肥法，进行了以干花重为基准的施肥量推荐,并提出了将全年所需肥料一次性施于根区的轻简施肥法，旨在为金银花的轻简化高产高效优质栽培提供思路与参考。     

围垦对滨海稻田土壤N2O还原潜力的影响

稻田湿地生态系统的N₂O还原消耗潜力对缓解大气温室气体效应具有重要意义，而滨海自然湿地围垦改造成稻田后耕层土壤的N₂O还原速率及其微生物机制却鲜有报道。选取崇明岛光滩湿地为对照（WK0），比较研究不同围垦年限（19、27、51、86 a）的围垦区稻田耕作层土壤N₂O还原速率演替规律及其微生物数量变异特征。结果表明，土壤总有机碳含量（TOC）随围垦年限增长而显著增加，而土壤pH值、SO₄^2-浓度和EC值则均随围垦年限增长而呈逐渐下降趋势。土壤N₂O还原速率随围垦年限增长而显著增加，其中围垦86 a稻田土壤达到25.5 μg N₂O·g^-1·d^-1，与光滩湿地相比增加了58.4%。定量PCR结果发现，功能基因nosZ Ⅰ和nosZ Ⅱ拷贝数也随着围垦年限增长而显著增加，其中围垦86 a的稻田土壤功能基因分别为1.72×10⁸ copies·g^-1和4.36×10⁸ copies· g^-1，比光滩湿地稻田高出一个数量级。相关性分析发现土壤N₂O还原速率与功能基因nosZ Ⅰ拷贝数呈显著正相关，而功能基因nosZ Ⅱ拷贝数随围垦年限的增加率远高于功能基因nosZ Ⅰ；N₂O还原速率、功能基因nosZ Ⅰ、nosZ Ⅱ拷贝数与3个土壤理化指标（pH、EC、SO₄^2-）均呈负相关。因此，围垦造田促进了滨海湿地土壤N₂O还原过程，而功能基因nosZ Ⅰ数量的大幅增加是N₂O还原速率增加的重要原因。     

生物炭对不同浇水条件下冬小麦产量及水分利用效率的影响

为了探讨生物炭施用量在不同浇水条件下对冬小麦的增产效果,2015-2017年通过大田试验设置0(B0,CK),20(B20),40(B40),60(B60) t/hm~2共4个生物炭施用量和不浇水(W0)、浇越冬水(W1)2个浇水处理,研究了生物炭施用量在不同浇水条件下对土壤含水量、土壤温度、土壤容重、冬小麦产量及构成因素以及水分利用效率的影响。结果表明,不浇水条件下,小麦产量及水分利用效率随生物炭施用量增加先增加后减少,当生物炭施用量为40 t/hm~2时产量和水分利用效率均最高,比B0(CK)处理分别增加8.0%和8.2%;浇水条件下,小麦产量和水分利用效率随生物炭施用量增加而增加,B40和B60处理比B0(CK)分别增加7.4%,12.2%和8.0%,16.3%。不浇水条件下,当土壤含水量低于15%时,B60和B40处理下土壤水分含量低于其他处理;浇水条件下,施用生物炭可增加土壤水分含量,施用生物炭增加土壤贮水量、减少小麦生育期耗水量、降低土壤容重,浇水比不浇水增加容重降低幅度。不浇水条件下,生物炭明显提高返青期前土壤日平均温度,浇水使生物炭对土壤温度的作用相反。返青期后,不浇水条件下土壤日平均地温在各处理间差异不大,浇水条件下表现为日均地温较低时高,较高时低的现象。综合而言,适宜生物炭添加量可以增加旱区土壤水分含量,提高小麦产量和水分利用效率。     

有机肥部分替代化肥氮对叶菜产量和环境效应的影响

针对叶菜类蔬菜有机肥氮替代化肥氮的最佳替代比例及对经济效益和环境效应综合评价较缺乏等问题,本研究采用田间试验,对包心菜和小青菜进行等氮水平下不同比例有机肥替代化肥处理,包括:纯化肥氮(0M),25%、50%、75%和100%有机肥替代化肥(25%M、50%M、75%M和100%M),研究不同处理下蔬菜产量、经济效益、土壤氨挥发和氧化亚氮排放。结果表明, 25%M处理下包心菜和小青菜产量均达最高,且与0M处理相比包心菜和小青菜的产量分别增加15.0%(P0.05)和16.3%(P0.05)。25%M比0M处理经济效益分别增加11.7%和5.4%,但在50%M、75%M和100%M处理下经济效益为负增长。25%M处理下,氨挥发累积排放量在包心菜和小青菜季分别为42.1kg·hm~(-2)和12.9kg·hm~(-2),比0M处理分别降低23.4%(P0.05)和41.6%(P0.05); 0M和25%M处理间氧化亚氮累积排放量无显著差异, 25%M处理在包心菜和小青菜季的氧化亚氮累积排放量分别为0.74 kg·hm~(-2)和3.06 kg·hm~(-2);与25%M处理相比, 50%M、75%M和100%M处理下氧化亚氮排放分别增加33.7%～60.8%(P0.05)、50.0%～134.3%(P0.05)和56.8%～185.6%(P0.05)。基于此,提出叶菜类蔬菜有机肥氮替代化肥氮的适宜替代比例在25%左右时可实现最佳的增效减排效果。     

不同农田有机物料组合对物料分解过程的影响

试验采用凋落袋法来研究农田有机物料混合后的分解状况。选取风干的水稻秸秆、花生秸秆和猪粪三种有机物料,设置九种处理,田间分解30 d、90 d、180 d和360 d四个阶段取样,测定物料分解率、基本养分及pH值等指标。结果显示,不同农田有机物料混合分解时,SZ、HZ、7S3H及3S7H混合处理的分解率均表现出正交互作用效应,而SHZ及SH混合处理均表现出负交互作用效应。农田有机物料混合可以调节物料的营养结构,优化不同营养物质搭配比例,使调节后物料促进微生物活性的增强,对碳源利用更加彻底,充分吸收周围可被利用的营养物质(N、P、K),有利于营养物质的富集。物料组合对pH值的影响均表现出正交互作用效应。     

不同土层深度土壤性质对黄土地区果树黄化的影响

对黄土地区黄化和非黄化的果园不同深度土壤性状进行分析,结果表明:在对黄化有显著影响的因素中,不同土壤性状对黄化的影响的主要深度不同,但大多数土壤性状在两类果园土壤间都在40～60cm差异显著性达到0.01水平。果园土壤施肥量增大,导致氮磷钾等养分与铁比例失调是近年来黄土地区果树黄化加重的重要原因。     

水分胁迫对向水性突变体rhe2根生长与响应的影响北大核心CSCD

利用非损伤测定技术对拟南芥强向水性突变体rhe2(根毛乙烯突变体)的根系进行离子组学的初步探究。发现在水分胁迫下,与野生型拟南芥WT相比,该突变体能够保持相对稳定的根部质子(H^+)流向与流速;在植物向水性反应的过程中,过氧化氢(H_2O^2)和生长素(IAA)可能在根生长的维持及其相关信号转导过程中扮演重要的角色。     

田间测定非饱和水力传导度的简便方法

本文提出一种在田间原位测定土壤饱和与非饱和水力传导度的简便方法。用Wooding方程计算稳态自由入渗速率,来推求水力传导度。该方法与实验室单位梯度法所得的饱和与非饱和水力传导度吻合良好。该方法具有快速、简便、土壤孔隙破坏程度小等特点。     

冬枣果园土壤非交换态钾的释放动力学

为了研究长期施肥条件下冬枣果园土壤非交换态钾的释放特征,以Ca Cl2和柠檬酸溶液为浸提剂,采用连续提取的方法对枣园土壤的非交换态钾释放动力学进行研究。结果表明,枣园土壤非交换态钾在释放过程中表现出快速释放和缓慢释放2个连续的阶段。快速释放阶段(188 h)的累积释放量占到总释放量的53.6%~59.2%,而在缓慢释放阶段(188~1244 h)的释放量不及总量的一半。在相同时间内,使用柠檬酸溶液浸提时,非交换态钾的释放量明显高于使用Ca Cl2溶液时的释放量。相比之下,冬枣果园土壤非交换态钾的释放量明显高于对照土壤。在5种动力学方程中,幂函数方程是描述冬枣果园土壤非交换态钾释放的最优模型。