低分子量有机配体对黏粒矿物吸附苏云金芽孢杆菌的影响

土壤是微生物的理想栖息地,土壤微生物群落组成复杂,数量巨大。1g土壤中可能栖息着上百亿个微生物,其中细菌可达1010个[1]。约80%～90%的土壤微生物寄居于土壤固相表面,如黏土矿物、金属氧化物或有机质表面[2]。细菌与矿物间的相互作用在土壤污染物转化与降解、团聚体形成[3]、矿物风化[4-6]及病原菌运移[7-8]等诸多过程起着关键作用。     

海涂围垦区不同耐盐树种根际土壤团聚体形成及养分分布特征

以温州宋埠围垦区的滨海潮滩盐土为研究对象,种植泌盐乔木——柽柳(Tamarix chinensis)、拒盐灌木——厚叶石斑木(Rhaphiolepis umbellata)和拒盐乔木——白榆(Ulmus pumila),分析植树2 a后各树种根际土壤团聚体形成及养分分布特征。与裸地相比,柽柳、厚叶石斑木和白榆根际土壤pH分别下降0.14、0.43、0.39,电导率分别下降80%、70%、72%。裸地土壤粒径均小于0.053 mm,各树种根际土壤形成的微团聚体(0.25～0.053 mm)占土壤总质量的5.0%～5.9%,大团聚体(2～0.25 mm)占比小于1%。相比粉+黏团聚体(0.053 mm),微团聚体中有机碳和游离铁含量分别呈现上升和下降趋势,表明微团聚体形成可能是一个脱铁富碳过程。与裸地相比,各树种根际土壤全氮和碱解氮显著增加,而速效钾含量显著下降。各树种根际土壤全氮和碱解氮含量以白榆最高(分别为1.20 g·kg–1和42.6 mg·kg–1),且微团聚体中全氮和碱解氮显著高于粉+黏团聚体。综上所述,植树2a后,各树种根际土壤盐碱度显著下降,且形成团聚体,表明柽柳、厚叶石斑木和白榆适宜作为浙南围垦区的改良树种。其中,白榆根际形成的团聚体数量多,富集碳、氮养分效果好,为首选树种。     

基于人工神经网络和随机森林学习模型从土壤属性推测关键成土环境要素的研究

土壤与其发生环境密切相关。如何利用土壤属性准确地推测环境要素的信息,是法庭土壤学的重要研究问题。本文以我国东部4省2市（北京、天津、河北、山东、安徽和江苏）为研究区,基于746个土壤表层样本的理化性质和光谱数据构建特征,使用人工神经网络和随机森林两种机器学习模型对海拔高度、年均温、年均降雨量和地表温度四个关键环境要素进行预测,并对两种模型的预测准确度进行了对比分析。结果显示:两个模型对四个目标环境变量的预测准确度R2在0.39 ~ 0.61之间;与神经网络模型相比,随机森林模型能够解释的环境变量的空间变异分别提高了9.9%、16.5%、10.3%、10.9%;同时发现,对海拔高度和降雨的预测效果要优于其他环境要素。这表明,利用机器学习的方法可以有效地从土壤属性反推其成土环境条件的信息,这为法庭土壤物证研究学中未知土壤样本的来源地范围识别提供了技术参考。     

地球关键带研究评述：现状与展望

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，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。     

基于探地雷达的典型红壤区网纹红土层识别

网纹红土层的识别对于土壤学和第四纪环境等研究均具有重要意义。以位于南方红壤区的江西省鹰潭市孙家流域为例,通过多频率探地雷达图像解译、钻井探测和土壤含水量分析等方法相结合,研究使用不同天线频率雷达对网纹红土层的识别效果及最佳的雷达探测方法。结果表明:共中心点法(CMP)能够准确地计算出电磁波在不同土地利用类型、不同深度的传播速度,电磁波在网纹红土层的传播速度在0.052 m·ns~(-1)～0.065 m·ns~(-1)之间,平均速度为0.058 m·ns~(-1);剖面深度上的含水量变化特征与土壤层次的分布具有协同性,网纹红土层内土壤含水量逐渐递增,至网纹红土层下界面出现最大值,风化层以下土壤含水量随着深度的增加不断减小;应用60 MHz和120 MHz天线的雷达均可识别网纹红土层的上、下界面,深度拟合结果的R~2分别为0.93和0.86;相比较于60 MHz单天线探测网纹红土层厚度的结果,采用组合天线的方法,即200 MHz和60 MHz天线分别获得网纹红土层上、下界面的深度,能够提高探测准确度,试验平均相对误差由16.2%缩小至6.8%;探地雷达技术不仅可以提高野外调查效率,还有利于推进土壤三维制图的发展。     

不同土地利用方式下南亚热带赤红壤酸化特征

土地利用方式是影响土壤酸化的重要因素，研究不同土地利用方式下赤红壤酸化特征可为缓解和治理赤红壤区土壤酸化提供依据。本研究采集了4种土地利用方式(菜地、果园、水田、林地)的赤红壤区土壤样品，测定了表层(0～20 cm)和表下层(20～40cm)土壤的理化性状，结合田间调查和统计数据分析了不同土地利用方式下土壤酸化特征及成因。结果表明：果园表层土壤pH显著低于林地，果园表下层土壤p H显著低于水田和林地；菜地、果园土壤交换性Al³⁺含量显著高于水田和林地；果园表层土壤的盐基饱和度与阳离子交换量均显著低于自然林地，菜地表下层土壤盐基饱和度显著低于水田；与水田和林地相比，菜地和果园的酸化更严重，酸缓冲能力更低。不同土地利用下施肥、复种指数以及耕作方式上的差异可能是造成气候与母质相似地区土壤酸化差异的主要原因。     

模拟酸雨淋溶下强风化土壤矿物风化计量关系研究

矿物风化计量关系对于定量土壤酸化速率至关重要。我国亚热带地区矿物风化强烈,土壤的酸敏感性高。为获取强风化土壤在矿物风化过程中元素释放特征及其化学计量关系,选取花岗岩发育的富铁土,先用EDTA-乙酸铵溶液洗脱土壤胶体上吸附的盐基离子,然后采用改进的Batch法,将洗脱盐基土壤与未洗脱盐基土壤同时进行模拟酸雨淋溶。结果表明:(1)洗脱盐基土壤与未洗脱盐基土壤的盐基离子(K~+、Na~+、Ca~(2+)和Mg~(2+))释放情况存在显著差异,洗脱盐基后土壤在淋溶中释放的盐基来源为矿物风化,释放缓慢而平稳;(2)未洗脱盐基土壤在淋溶初期,盐基的释放量较大,随着淋溶的进行,释放量迅速下降,淋溶后期的释放速率与洗脱盐基土壤接近,这说明未洗脱盐基土壤在淋溶初期释放的盐基主要来源于阳离子交换过程,后期则主要来源于风化过程;(3)洗脱盐基土壤和未洗脱盐基土壤经酸雨淋溶释放的各盐基化学计量关系(K~+∶Na~+∶Ca~(2+)∶Mg~(2+))以及盐基离子与硅的化学计量关系(BC∶Si)差异较大,由于未洗脱盐基土壤受到阳离子交换的影响,因此只有洗脱盐基土壤的矿物风化计量关系可以作为定量估算土壤酸化速率的依据。     

典型网纹红土结构土壤细菌群落及其生态网络特征

我国亚热带地区红壤下部的网纹红土通常被认为是第四纪古气候和古环境变化的记录载体。迄今为止，对土壤细菌群落在土壤结构体尺度上的分异特征及其影响因素了解甚少。作为红壤关键带地下结构的重要组成部分，网纹红土独特的红-白相间的土体结构可能引起土壤细菌群落在其上的差异分布。阐明网纹红土结构土壤细菌群落特征对探索红壤关键带深部生态系统的生物多样性和多功能性具有重要的生态学意义。本研究以典型网纹红土结构体为研究对象，将其拆分为红色基质和白色网纹两部分，利用16S rRNA高通量测序分析红/白部分细菌群落与细菌生态网络的特征。结果表明，网纹结构体红白部分细菌群落结构差异显著，红色基质部分放线菌门和厚壁菌门等细菌显著富集；白色网纹部分酸杆菌门、硝化螺旋菌门等细菌相对丰度显著富集。细菌生态网络分析结果表明，白色网纹部分的细菌网络节点和连线较多，聚类系数较低，说明白色网纹部分细菌之间相互作用关系更复杂。典范对应分析表明，网纹结构体环境异质性造成了细菌群落在网纹红白部分的差异分布。其中质地是决定细菌群落及其生态网络差异最重要的环境因子.此外,在网纹的红色基质部分，矿质养分的含量与细菌群落的组成密切相关。     

离子型稀土矿原地浸矿场地分类及人体健康风险预测

【目的】建立离子型稀土矿原地浸矿场地分类及人体健康风险预测模型，为稀土矿浸矿场地生态恢复和污染治理提供参考。【方法】以江西省龙南县为研究区，使用人机交互解译方法获取稀土矿原地浸矿场地空间分布信息；建立浸矿场地分类的模糊层次分析模型；结合分类结果，建立浸矿场地人体健康风险预测的随机森林、提升回归树、C5.0决策树及加权集成模型，运用反距离加权插值法对浸矿场地周边人体健康风险概率进行空间制图。【结果】龙南县稀土矿原地浸矿场地主要集中在县域东北部坡度小于25°的山地丘陵地区；浸矿场地面积是利用模糊层次分析模型开展场地分类的最重要变量；浸矿场地类型在场地集中分布区自东北向西南逐渐由第二类（较低风险）过渡至第四类（高风险）；随机森林模型对浸矿场地人体健康风险预测的精度高于提升回归树模型和C5.0决策树模型，模型的决定系数为0.744，使用简单的加权集成方法，可进一步提升预测的精度；浸矿场地人体健康风险在场地集中分布区的中部风险较高、东西两侧风险较低；浸矿场地周边约3500 m范围内人体健康风险较高，3500 m之外风险较低。【结论】模糊层次分析模型是离子型稀土矿原地浸矿场地分类的适用模型；随机森...