《我国主要麦区土壤有效铁锰铜锌丰缺状况评价及影响因素》

  • 来源专题:农业立体污染防治
  • 编译者: 季雪婧
  • 发布时间:2023-03-02
  • 明确我国主要麦区土壤有效铁锰铜锌含量分布和影响因素,对了解麦田土壤微量元素供应能力、进而指导小麦丰产优质生产至关重要。于2016—2021年连续6年,在我国17个小麦主产省/市采集1 314份耕层土壤样品,参考中国土壤有效微量元素分级标准,评价了我国麦田土壤有效铁锰铜锌丰缺状况,并采用随机森林方法定量分析了主要土壤化学性质对铁锰铜锌有效性的贡献。结果表明,我国主要麦区土壤有效铁含量介于1.8~612 mg·kg-1,平均为49.1 mg·kg-1,8.9%的样本未达到缺铁临界值4.5 mg·kg-1,且主要集中在北方、西北麦区的山西、陕西、甘肃等地,西南和长江中下游麦区有效铁较高。土壤有效锰介于0.1~176 mg·kg-1,平均为22.1 mg·kg-1,低于缺锰临界值5 mg·kg-1的样本占6.9%,缺锰土壤分布在西北、北方麦区的山西、陕西、甘肃、内蒙古等地,西南、长江中下游麦区土壤有效锰较高。土壤有效铜介于0.1~10.8 mg·kg-1,平均为1.9 mg·kg-1,仅1.8%样本未达到缺铜临界值0.5 mg·kg-1。土壤有效锌介于0.1~26.0 mg·kg-1,平均为1.4 mg·kg-1,14.3%的样本低于缺锌临界值0.5 mg·kg-1,主要分布在西北和北方麦区的山西、陕西、甘肃、内蒙古等省份,云南、贵州等西南麦区的有效锌较高。土壤基本化学性质中,pH对有效铁、有效锰含量影响最大,有效铁是铜有效性的重要因素,影响有效锌的主要因素是有效磷和有效铜。我国麦田土壤有效铁锰铜锌含量存在较大的区域变异,铁、锰、锌不足主要发生在北方石灰性土壤,南方麦田供应充足,几乎所有麦田土壤有效铜可满足作物铜需求。

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    • 编译者:季雪婧
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    • 对黔西北地区某典型锌冶炼区菜地土壤和主要蔬菜进行取样调查,测定了土壤和蔬菜可食用部分Pb、Cd、Zn、Cu、As、Ni 6种重金属的含量,采用单项污染指数和综合污染指数法评价了土壤和蔬菜中重金属的污染状况,并分别采用潜在生态风险指数(RI)和目标危险系数法(THQ)评价了菜地土壤重金属污染的潜在生态风险和蔬菜中重金属对成人和青少年儿童的健康风险.结果表明,该区域菜地土壤已受到重金属的重度污染,且以Cd对综合指数的贡献最大,土壤Cd存在极强生态风险,研究区处于轻微、中等、强和很强的生态风险程度的采样点比例分别为2.0%、14.3%、35.7%和48.0%;在所采集的蔬菜样本中,土豆处于重度污染水平,芸豆处于中度污染水平;复合重金属健康风险指数评价结果表明,食用研究区域蔬菜对成人和青少年儿童健康产生负面影响的可能性很大.
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    • 来源专题:生物育种
    • 编译者:季雪婧
    • 发布时间:2024-10-22
    •     水稻作为全球近一半人口的主粮,全球种植面积超过1.55亿公顷。氮素(N)一直是限制水稻产量的关键因素,我国水稻氮肥年投入量630万吨,约占全球水稻氮肥用量的三分之一。稻田土壤中各氮素转化过程的速率决定了土壤氮素水平的高低。然而目前稻田土壤N保留以及N损失速率的大尺度分布规律及驱动因素尚不明晰。     为了回答上述问题,南京土壤所研究员颜晓元团队采集了全国主要稻区的土壤样品,研究了全国水稻土壤中自生生物固氮、反硝化、厌氧氨氧化(Anammox)、硝酸盐异化还原成铵(DNRA)以及净N2排放速率的空间变异规律及其关键影响因素。研究结果表明,稻田土壤可能是自生生物固氮的热区,其潜势比DNRA潜势高出10倍。经度、有机碳浓度以及固氮微生物群落组成和多样性是影响自生生物固氮潜势的关键因素。宏基因组组装基因组(MAGs)预测生物固氮代谢途径发现固氮基因nifH与反硝化相关基因(nirS/K和nosZ)以及有机碳氧化相关基因(yiaY和galM)具有显著共现性,表明固氮微生物在稻田土壤中具有异养能力。由于生物固氮是一个高耗能的过程,固定一个氮气分子需要16个ATP,在厌氧条件下,自生固氮菌可以利用硝酸盐作为厌氧呼吸的末端电子受体,通过结合有机碳氧化获得能量。上述结果表明有机碳氧化与硝酸盐还原耦合对增强稻田土壤自生生物固氮具有重要作用。     与自生生物固氮速率分布不同,稻田N2排放速率没有显著的区域差异,但是不同水稻种植方式显著影响了N2排放速率。水旱轮作和单季稻土壤的N2排放速率显著高于双季稻土壤。除此之外,稻田土壤N2排放速率与土壤pH之间呈单峰关系,N2O还原菌和土壤性质是调节区域N2排放速率差异的主要因素。稻田土壤nosZ Clade I和Clade II中具有显著的生态分化,而土壤pH是驱动其群落组成变化的关键因素。具体而言,在水旱轮作种植下,土壤水分和pH显著影响了nosZ Clade I型反硝化菌的丰度和组成,而在双季稻种植模式下,土壤质地和pH是影响nosZ Clade II型反硝化菌的丰度和组成的主要因素,从而驱动了N2损失。这些发现加深了我们对稻田生态系统 N2损失动态的理解,强调了N2O 还原微生物在稻田N2损失中的关键作用,表明平衡 N2O还原过程和 N2O产生过程可能是未来减缓N2O排放和减少N2损失的重要策略。 以上研究成果已发表在“Soil Biology and Biochemistry”和“Science of the Total Environment”期刊上。该研究工作得到了国家自然科学基金的资助。