土壤中氮素的转化过程是氮素生物地球化学循环的关键环节,与当前诸多生态环境问题密切相关。传统观点认为土壤氮素转化过程须在微生物的参与下完成,但越来越多的研究发现化学过程同样发挥着重要的作用。目前相关研究多以铁作为氮素化学转化过程的电子供体或受体,并按照氮素的电子得失与去向将其划分为化学反硝化、化学硝化和化学固定过程。本研究以铁-氮之间氧化还原的耦合过程为基础对土壤中氮素化学转化的相关研究进行综合评述,着重探讨了土壤pH、固相界面、有机物浓度以及氮素水平等因素对该过程的影响机制。在此基础上,对相关工作提出建议与展望以供后续研究参考。

介绍了长期定位施肥对土壤钾素形态和钾素平衡、土壤含钾矿物含量和转化,以及土壤水溶性钾、交换性钾、非交换性钾和全钾含量的影响,综述了长期定位施肥条件下土壤钾素固定、非交换性钾释放、K+吸附和解吸的特性,并对土壤钾素容量和强度(Q/I)关系曲线评价长期定位施肥土壤钾素的有效性进行了总结,最后指出了长期定位施肥条件下土壤钾素化学研究存在的问题及以后的研究方向。

对土壤有机碳作用的综述研究显示:直至20世纪末,对于土壤有机碳的研究主要集中于阐明具不同化学结构有机物质在土壤中的功能,如胡敏酸、富里酸、黄腐酸的化学结构特征及在土壤肥力中的作用。中欧近年的研究则更关注按照有机碳在土壤中的转化特征进行分组,尝试建立这一分组与土壤有机碳功能的关联。按照转化特征,土壤有机碳可分为稳定性有机碳和营养性有机碳两大类型。前者主要指封存于土壤黏粒中的有机碳,很难被土壤微生物分解和矿化。后者主要指通过作物收获后地表及根系残留物、还田秸秆、有机肥施肥进入土壤的有机碳,是土壤有机碳中易于转化的、活跃的组分,也是形成土壤腐殖质和团聚体的主要前体物质。对土壤肥力具有重要意义。多点长期定位试验研究结果显示:土壤有机碳含量实际上表达了土壤中有机碳输入与分解两个过程的动态平衡。当输入量小于矿化量,将导致土壤有机碳含量和土壤肥力下降。当每年输入的有机碳量大于矿化量,土壤有机碳含量会持续上升;直至每年输入量与矿化量相等,土壤有机碳含量不再增加,此时,土壤有机碳含量达到平衡点。在一般农业生产条件下,达到平衡点的时间周期为20—30年。在营养性有机碳投入量过高情况下,这一动态平衡系统也会导致入多出多,达到新的平衡点后,每年会有高量土壤有机物质的矿化,从而引起农田土壤中矿质养分,特别是矿质氮的流失,进入水体及大气环境中。为实现土壤培肥和环境保护双重目标,农田土壤营养性有机碳的投入量应以有机碳的矿化流失不致产生环境风险为宜。新的研究还证实:营养性有机碳进入农田后,在土壤生物作用下分解为一系列短链化合物,再通过生物构建作用与土壤矿物颗粒形成土壤团聚体,并以此对多项土壤肥力性状发挥积极作用。受土壤中腐殖化、有机碳分解等不同过程影响,土壤团聚体持续发生着聚合和崩解,只有持续而丰富的营养性有机碳输入,才能维持土壤中总有机-无机团聚体的稳定度。多点长期定位试验结果揭示:土壤有机碳含量主要取决于气候条件、土壤质地与土地利用类型。在人为因素中,土地利用方式的变化对土壤有机碳含量的影响最大,而施肥、秸秆还田、耕作等农作措施对土壤有机碳含量的影响比较小。耕地土壤上,作物类型不同,其典型的耕作和收获方式不同,收获后存留地表和土壤中的根系残留物数量和质量不同,有机质生成能力不同。在种植有机质消耗性作物时,需要注意在轮作制度中引入有机质增加型作物或施用有机肥料,以保持土壤肥力。

土壤中各种形态的钾之间存在着动态的平衡,这些平衡受一定因素的影响。本文主要从粘土矿物类型、土壤水分状况、温度、pH、肥料施用以及陪伴离子等方面对土壤钾素转化的影响因素进行了综述,可以归纳为:①以2∶1型粘土矿物为主的土壤吸附K+的结合能较小,易解吸;而以1∶1型粘土矿物为主的土壤吸附K+的结合能较大,吸附的K+不易解吸。②土壤干湿变化对钾素转化的影响因速效钾含量的高低而有明显的区别。③在0~40℃温度范围内,增温能使交换性钾离子减少,而水溶性钾离子浓度则相应增加。④pH对土壤钾素转化的影响比较复杂。⑤氮肥中的NH4+因与K+离子具有相似的离子半径和水化能而对土壤钾素的有效性产生显著的影响。最后...

土壤培养和向日葵幼苗试验结果表明，土壤热水溶性硼（ＨＷＳＢ）在培养和种植作物幼苗后，比原测定值明显下降，而且施肥培养处理比未施肥培养和施肥种植作物幼苗处理的土壤热水溶性硼（ＨＷＳＢ）都低。其原因：中、酸性土壤的有效钙含量因施肥引入钙离子后而提高，进入土壤胶体的钙交换出的土壤潜在性酸使土壤ｐＨ值下降；对于石灰性土壤，活性钙可能与施入的磷酸盐形成沉淀，这类土壤中的硼在被碳酸钙吸附的同时，还可与磷酸氢钙发生共沉淀。土壤发生的这些化学反应均使ＨＷＳＢ下降。而作物幼苗对土壤有效钙的强烈吸收，削弱了土壤固定硼的能力，土壤ＨＷＳＢ会有所上升。

冻融过程水热力耦合是寒区水文循环的重要内容,是寒区农业、建筑、生态领域需要迫切解决的问题。本研究对冻土冻融过程、水热力耦合机理研究进行了分析:目前对于水分迁移驱动力大多归结于土壤水势梯度,采用土壤水分特征曲线进行求解,但是这种方法并没有考虑土体温度、土体形变以及土壤的物理特性指标。水热力耦合模型实现了水分、温度、应力之间的耦合,但是水分、温度、应力的变化对土壤特征参数的反馈机制并未体现;在多场作用下的分凝冰形成机理是解决土体冻胀的关键,对该问题有待进行深入研究。同时对目前主流的水动力学模型、刚性冰模型、热力学模型3类耦合模型在适用性和准确性方面进行了讨论。最后,针对目前冻融过程水热力耦合研究存在的问题进行分析并提出研究的构想。

从含量、形态和有效性等方面综述了硒的土壤化学特性研究进展,分析了影响土壤硒有效性的因素,并对硒的研究工作进行了展望。

为研究暗管控制排水与非控制排水条件下,不同排水出口控制高度对土壤中氮素分布和迁移的影响,在湖北省荆州市四湖工程管理局丫角排灌试验站进行了野外试验。试验结果表明,无论采取控制排水与否,土壤垂直剖面上硝态氮浓度均有一致的变化规律:20 cm处浓度最高,在40~60 cm浓度急剧减小,60~80 cm浓度值很小(1 mg/kg左右);控制排水对土壤硝态氮的减小率有显著影响,表现在控制水位越高,土层间硝态氮减小率最大;控制排水能降低表层土壤硝态氮的迁移;铵态氮与硝态氮迥然不同,无论采取控制排水与否,铵态氮在土壤垂直剖面上的含量变化不大;控制排水对铵态氮的含量也有一定的影响,表现在控制排水位越低,土壤中...

固氮作用、硝化作用和反硝化作用是土壤微生物参与氮素循环的三个重要方面。自分子生态学方法应用于土壤学后,土壤微生物作用于氮素循环过程的机理研究取得了若干重要进展。包括:1)利用固氮菌的nifH基因作为分子标记研究有机质、氮素与固氮微生物之间的关系,发现固氮微生物的丰度和群落结构与土壤有机质含量呈正相关。然而,固氮微生物的丰度和群落结构与土壤速效N含量呈负相关,施用氮肥会抑制固氮微生物的生长,施氮土壤固氮微生物数量减少,多样性降低。2)以氨氧化微生物功能基因为探针,揭示了土壤pH与氨氧化微生物分布关系密切,碱性土壤中氨氧化细菌是硝化作用主要参与者,而酸性土壤中氨氧化古菌是硝化作用的主导者。土壤中N...

丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌,能够与大多数高等植物根系形成有益共生体,调控退化生态系统的恢复与重建。文中综述国内外有关"AM真菌-根系-土壤"之间耦合的主要研究成果,揭示AM真菌调控植物生长与土壤修复的微生物机制,并展望AM菌根研究与应用的未来方向,旨在为退化生态系统恢复重建提供新的理论视角。"AM真菌-根系"界面上的耦合,主要通过菌丝桥的形成,促进植物水、碳、氮及磷等物质的代谢过程,调控植物激素分泌、抗旱性、耐盐性、抗病性等生理生化过程,从而促进植物生长、调节同种或异种植物之间的竞争以及促进植物群落的演替与恢复;"AM真菌-土壤"界面上的耦合,能够促进土壤团聚体形成、球囊霉素蛋白分泌以及增加土壤有机养分,改良土壤理化性质及活化土壤养分,调控土壤生物生态学过程,从而促进植物生长。因此,"AM真菌-根系-土壤-植物"之间形成的耦合作用,主要通过菌丝桥形成直接或间接地调控植物的物质代谢、抗性、种间和种内竞争以及土壤理化状况,并促进生态系统的物质循环与能量流动,进而调控植物生长及植被恢复与演替。

土壤碳是全球碳循环的重要组成部分，其碳循环过程在气候调节中发挥着重要作用，而微生物是土壤碳循环的关键驱动力。土壤微生物能与植物共生间接促进植物光合作用与土壤碳的输入，可直接参与土壤碳的固定与转化。微生物残体及其分泌物在矿物质结合态有机质和土壤团聚体的形成中发挥关键作用，有利于土壤有机碳的长期稳定。微生物介导的激发效应对土壤有机质分解具有调控作用，可影响土壤CO2和CH4等温室气体的排放。通过微生物作用提升土壤的固碳潜力或碳汇功能，可助力我国实现“碳达峰、碳中和”的重大战略目标。本文综述了微生物在土壤有机碳输入、有机质形成与稳定、有机质分解矿化等过程中的作用与机制，以及土壤性质、气候条件、植物因素与人类活动对微生物介导的土壤碳循环的影响，尤其是相关研究的最新进展与理论更新。未来可加强微生物介导的土壤有机碳稳定化与碳储过程的作用机制研究，关注土壤微生物群落结构功能与碳循环之间的复杂关系及其对全球变化的响应。

氧化亚氮(N_2O)是主要的温室气体之一,并且对平流层臭氧层分解起到重要作用。土壤中N_2O的产生和排放过程复杂多样,对其进行精准溯源与过程区分有助于制定减排策略。稳定同位素自然丰度技术利用N_2O的同位素值δ~(15)N~(bulk)(N_2O中~(15)N在整体水平上的同位素特征值)、δ~(18)O(N_2O中~(18)O在整体水平上的同位素特征值)以及δ~(15)N~(sp)(N_2O分子内~(15)N的位点特异性同位素值),可以示踪N_2O来源、指示N_2O产生的微生物作用途径,在N_2O转化过程溯源中已取得重要进展。而同位素分馏效应是稳定同位素自然丰度技术应用的理论基础,其中微生物过程及其导致的同位素分馏是需要重点关注的问题。本研究概述了同位素分馏效应在N_2O的产生、排放过程中的研究进展及其主要影响因素,梳理了同位素特征值δ~(15)N~(bulk)、δ~(18)O和δ~(15)N~(sp)在分析N_2O来源的研究进展,并且提出了影响准确区分过程的因素。因素包括单一产生路径的同位素特征值范围广、不同产生路径的同位素特征值范围的重叠、反应底物同位素组成的变化以及与N_2O还原相关的分馏因子的可变性等问题。明确了今后需加强δ~(15)N~(sp)等N_2O同位素特征值分馏效应的测定,利用组合同位素特征值及先进手段进行全面的N_2O溯源研究。图2参80

阿特拉津是中国华北和东北地区玉米地常用的除草剂,它在土壤环境中的主要降解产物脱乙基阿特拉津和脱异丙基阿特拉津具有与其母体化合物类似的毒性,且极性高、易在土壤中运移。对阿特拉津的主要降解产物在土壤环境中的运移与转化规律开展定量研究,已受到环境科学和土壤科学领域的关注,但系统深入的研究尚不充分。本文较详细地介绍了阿特拉津的主要降解产物在土壤中的吸附、降解和淋溶方面的国内外研究进展,为国内的科研工作者开展与此相关的研究工作提供参考。

氮(N)、磷(P)是影响生态系统生产力和稳定性的主要养分元素,且N、P循环间具有密切的耦合关系,系统地研究土壤N、P积累转化及其耦合关系随植被恢复的变化,准确揭示土壤N、P有效性及其供应能力随植被恢复的演变规律和机制,对促进退化森林生态系统功能恢复,制定科学有效的N、P管理措施,提高森林生产力和维持生态系统稳定性具有重要的科学意义。基于国内外的研究成果,从植被恢复过程土壤N、P积累转化,土壤N、P耦合与平衡关系的演变及其主要影响因素进行综述,针对目前研究现状提出今后的研究展望。土壤N、P各形态含量及其组成比例随植被恢复而变化,但由于植物生长规律、养分利用策略的差异性和复杂性,土壤(包括微生物)N、P积累转化随植被恢复变化的研究结果仍存在很多不确定性;土壤N、P间相互作用的研究主要集中在施肥试验方面,有关随植被恢复土壤N、P积累转化过程中两者间相互作用的演变规律仍有待于深入研究;土壤N、P积累转化过程及其耦合关系受到植被因子(凋落物、根系及其分泌物)和土壤因子(理化性质、微生物)的影响。不同气候区、不同土壤类型森林生态系统P循环及其调控机制;随植被恢复和全球变化,土壤N、P限制格局是否发生改变,N、P耦合与平衡关系趋于加强或解耦;建立和完善有效预测N、P循环功能耦合的综合模型,特别是将N、P循环间的耦合关系与C循环功能联系起来的模型等不仅是当前森林土壤养分科学管理相关领域亟待解决的科学问题,也是未来森林生态系统可持续经营和管理的研究热点。

　在宁夏固原上黄试验区,对灌木林地、农地、天然草地、果园和人工草地上5种土壤的化学性质进行了分析,并探讨了土地利用方式对土壤化学性质的影响。结果表明:1碱解N表现为灌木林地>农地>人工草地>天然草地>果园;全N表现为天然草地≈灌木林地>农地>人工草地>果园;速效P为果园>农地>天然草地>人工草地>灌木林地;速效K为天然草地>果园≈农地>人工草地>灌木林地;有机质表现为天然草地=农地>灌木林地>人工草地>果园;阳离子交换量(CEC)为灌木林地>人工草地>农地>天然草地>果园;不同利用方式间pH差异不大。2不同种植年限的灌木林地和天然草地上土样间变异性较大,农地次之,而果园各土样间变异性不大。3在...