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BAIHUI文献解读原名:Heavy metal contamination threats carbon sequestration of paddy soils with an attenuated microbial anabolism.译名:重金属污染威胁水稻土壤的碳封存,微生物分解代谢减弱。期刊:GeodermaIF:6.6发表日期:2025.8第一作者:熊丽 江西省农业科学院土壤与肥料及资源环境研究所(熊丽课题组)01背景耕地中的土壤有机碳(SOC)不仅是土壤肥力和生产力的基础,更在缓解气候变化中发挥着重要作用——仅表层1米的土壤中就储存着全球SOC总量的近10%。SOC的生态功能主要取决于其循环转化与长期存留能力,而这些过程极易受到重金属污染等环境压力因素的显著影响。近百年来人类活动的密集开发,使农田土壤重金属污染日益严重,已成为威胁土壤健康和粮食安全的全球性问题。作为土壤碳循环的主要调控者, 微生物如同“针眼”般精准调控着有机质碳的转化过程,且对重金属具有高度敏感性。因此,重金属污染对微生物介导SOC转化的影响正引发学界越来越多的关注。图1:研究区及沿县岔河13个采样点位置示意图02科学问题(1)重金属污染会降低微生物可利用碳元素(CUE)并加速生物量周转;(2)微生物合成代谢能力减弱将显著影响污染稻田土壤中有机碳的变化。03材料与方法(1)本次实地考察在自1934...
发布时间: 2025 - 09 - 29
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BAIHUI文献解读原名:Heavy metal contamination threats carbon sequestration of paddy soils with an attenuated microbial anabolism.译名:重金属污染威胁水稻土壤的碳封存,微生物分解代谢减弱。期刊:GeodermaIF:6.6发表日期:2025.8第一作者:熊丽 江西省农业科学院土壤与肥料及资源环境研究所(熊丽课题组)01背景耕地中的土壤有机碳(SOC)不仅是土壤肥力和生产力的基础,更在缓解气候变化中发挥着重要作用——仅表层1米的土壤中就储存着全球SOC总量的近10%。SOC的生态功能主要取决于其循环转化与长期存留能力,而这些过程极易受到重金属污染等环境压力因素的显著影响。近百年来人类活动的密集开发,使农田土壤重金属污染日益严重,已成为威胁土壤健康和粮食安全的全球性问题。作为土壤碳循环的主要调控者, 微生物如同“针眼”般精准调控着有机质碳的转化过程,且对重金属具有高度敏感性。因此,重金属污染对微生物介导SOC转化的影响正引发学界越来越多的关注。图1:研究区及沿县岔河13个采样点位置示意图02科学问题(1)重金属污染会降低微生物可利用碳元素(CUE)并加速生物量周转;(2)微生物合成代谢能力减弱将显著影响污染稻田土壤中有机碳的变化。03材料与方法(1)本次实地考察在自1934年开采至2020年关闭的小龙钨矿周边展开。属亚热带季风气候区,年均气温18.6℃,年均降水量1726毫米。 (2)水稻种植是该地区最主要的农业类型,采用典型的早稻-晚稻轮作制度。 (3)在河流上下游13个采样点采集土壤样本 (图1),每个采样点选取三块相邻的稻田作为三重复样本。每块稻田内设置五个2×2米样方,每个样方从表层(0-20厘米)随机采集五个直径2.5厘米的土壤芯样。将同块稻田内所有样方的土壤芯样混合制成复式样本,24小时内送至实验室经2毫米筛网过筛去除植物根系、石块及杂物,并将土壤分成两份。(4)一份置于4℃保存用于微生物生理特性分析,包括微生物化学有效元素(CUE)、微生物生物量周转率、氨基糖类分析。(5)另一份在室温下风干后用于检测土壤pH、水解氮(HN)、有效磷(AP)、有效钾(AK)、阳离子交换容量(CEC)、黏土含量、有机碳(SOC)、总氮(TN)、总磷(TP)、总钾(TK)及重金属分析。表204结果(1)各采样点土壤重金属污染物镉和铜(表1)含量超标,土壤pH均呈现典型农田土壤酸性特征,其中S4样本的酸度值最高达5.86。在氨基糖含量...
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发布时间: 2025 - 09 - 09
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原名:Aggregate size mediates the stability and temperature sensitivity of soil organic carbon in response to decadal biochar and straw amendments译名:团聚体尺寸调控长期生物炭与秸秆添加下土壤有机碳的稳定性及温度敏感性期刊:Soil Biology & BiochemistryIF:10.3发表日期:2025年9月3日BAIHUI ORGANISMS作者简介第一作者:陈雅兰,北京师范大学环境学院励耘博士后,师从孙可教授。主要从事生物炭环境地球化学行为及环境效应的研究。以第一作者在GCB、SBB、EST、CEE等期刊上发表学术论文19篇(含共一3篇),1篇封面文章,1篇入选ESI高被引论文,引用800次,H指数17。主持国家自然科学基金青年项目、博士后基金站中特别资助、博士后基金面上项目。曾获宝钢优秀学生特等奖、北京市优秀毕业生、北师大优秀博士学位论文等荣誉。通讯作者:孙可,北京师范大学环境学院教授、博士生导师,国家杰出青年基金、国家优秀青年科学基金和北京市杰出青年基金获得者。主要从事生物炭环境地球化学行为及环境效应的研究。在GCB、SBB、EST等期刊上发表高质量SCI论文130余篇,他引7000余次,H指数51,5篇论文入选ESI高引论文。高群,北京师范大学环境学院副教授,主要从事土壤微生物学研究。相关研究成果在PNAS、Nature Communications(2篇)等国际期刊发表高质量SCI论文40篇,引用1200余次,H指数21。授权国家专利2项。荣获中国微生物生态青年科技创新优秀奖,入选中国科协青年人才托举工程及中国科协“未来女科学家计划”。01背景土壤有机碳(SOC)的温度敏感性(Q10)是调控土壤-气候反馈的关键参数。团聚体作为土壤结构的基本单元,通过物理保护和微生物活动调控SOC的稳定性和分解速率。生物炭和秸秆是常见的土壤改良剂,但它们对团聚体尺度SOC稳定性及其温度敏感性的长期影响尚不明确。02研究假设(1)生物炭和秸秆通过不同机制影响不同粒径团聚体中的SOC赋存及稳定性;(2)生物炭相较于秸秆更为突出的土壤固碳潜力,与其不同粒径团聚体的SOC稳定性及温度敏感性差异有关。03材料与方法(1)在中国山东桓台县开展为期14年的田间试验,设置对照、低生物炭添加、高生物炭添加和秸秆还田四个处理;(2)采集0-20 cm土层样品,分离为大团聚体(LMA, 2 mm)、小团聚体(SMA, 0.25-2 mm)...
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发布时间: 2025 - 07 - 21
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文献解读原名:Soil carbon accrual and crop production enhanced by sustainable subsoil management.译名:可持续性底土管理促进土壤碳积累与作物产量提升。期刊:Nature GeoscienceIF:16.1发表日期:2025.7第一作者:阚正荣 南京农业大学https://doi.org/10.1038/s41561-025-01720-501背景传统保护性农业(如免耕和秸秆覆盖)虽能减少水土侵蚀,但在稻田系统中存在显著局限。免耕虽然增加了表层有机碳,但下层土壤碳储量下降,整体固碳潜力低,并且稻田厌氧环境导致覆盖秸秆分解产生有毒物质(如硫化物),抑制了微生物活动及碳转化。Meta分析显示免耕导致作物平均减产5-10%,中国南方稻田尤为严重。因此,本研究提出一种秸秆集中沟埋还田技术,通过将秸秆注入底土实现土壤固碳与作物增产协同提升。02科学问题(1)评估秸秆集中沟埋还田技术(DB-SR)对土壤有机碳(SOC)及作物产量的影响;(2)阐明SOC与作物产量提升的内在机制;(3)比较DB-SR与旋耕秸秆还田(RT-SR)的技术可行性;(4)采用Meta分析全面量化DB - SR对中国区域土壤有机碳储量和作物产量的影响。03材料与方法(1)田间试验于2008年11月在江苏省沿江区农业科学研究所进行(32°13′N, 121°03′E),该地区属亚热带季风气候,年平均气温14.5℃,降水量1 057.0 mm。(2)RT-SR代表旋耕秸秆还田,DB-SR代表秸秆集中沟埋还田。RT-SR处理中,秸秆被切碎为5-10 cm段,通过旋耕机混入0-10 cm土层。DB-SR处理则需将秸秆打捆称重后,置于田垄晾晒三日,随后埋入深20 cm、宽20 cm、间距2 m的沟渠(图1a)。(3)对于RT-SR处理,每个小区沿S形线布设5个采样点;对于DB-SR处理,各小区均精确标记了不同年份的秸秆沟。每个作物季后新建3条秸秆沟,每个DB-SR周期(10年)共形成30条秸秆沟(图1a)。每条秸秆沟随机采集1个土样,同季3条沟的土样混合后测定有机碳含量;选取10条不同年限秸秆沟的土样按等质量混合,用于有机碳组分和土壤性质测定。(4)测定指标:NH₄⁺、NO₃⁻、SOC、DOC、MBC、MBN、δ13C、POC、MAOC、MNC、水稻产量、温室气体。图1 样地和采他样示意图04结果(1)DB-SR显著增加了土壤有机碳储量。基于15年田间试验数据表明,DB-SR处理0-40 cm土层的土壤有机碳库较R...
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发布时间: 2025 - 07 - 15
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——文献解读原名:Effects of DOM Chemodiversity on Microbial Diversity in Forest Soils on a Continental Scale译名:溶解性有机质化学多样性对大陆尺度森林土壤微生物多样性的影响期刊:Global Change BiologyIF:12.05发表日期:2025年3月通讯作者:王超(中国科学院沈阳应用生态所)01背景土壤溶解性有机质(DOM)是森林生态系统中碳和养分的关键储库,在碳循环和微生物群落动态中起着核心作用。然而,DOM 分子水平多样性(化学多样性)对微生物群落多样性和空间分布的影响仍知之甚少。02关键问题(1)大规模森林生态系统中土壤 DOM 组分的组成和多样性特征是什么?(2)除了已确定的因素如土壤 pH 和温度外,DOM 的多样性和分子组成能否增强对微生物群落多样性模式的解释力?03材料与方法(1)从中国东部南北样带的 11 个森林站点采集土壤样品。在每个站点从5个亚样地(20×20 m)的上层 10 cm 土壤中采集土壤样品,总共 55 份。过10目筛以去除根系和碎屑。(2)测定指标:pH、含水量、TN、SOC、TP、DOC、DON、DOM、16S rRNA测序,ITS测序。04结果(1)55 个森林土壤样品中,共鉴定出 10826 种独特的分子式。通过峰强度加权计算得出的 DOM 分子式范围为 C17.94₋18.99H16.61₋19.98N0.43-0.66O9.36-9.88S0.04-0.10。DOM 的分子量在 398 至 413 Da 之间。DOM 的平均双键当量在 9.4 至 10.8 之间,平均修正芳香性指数(AIₘₒd)在 0.38 至 0.49 之间。(2)土壤 DOM 分子多样性和丰富度沿森林样带从北到南大致呈钟形曲线分布,且在不同采样点之间存在显著差异(图 1a、b)。NMDS 分析进一步表明,DOM 组成存在显著差异,且 DOM 组成与年平均温度(MAT)之间存在高度显著的关联(图 1c)。类木质素化合物在 DOM 分子式中占主导地位(图 1d)。(3)各 DOM 化合物组的多样性和丰富度在不同站点之间存在显著差异。类芳香族、类木质素、类蛋白和类单宁化合物的多样性沿研究样带从北到南呈现非线性模式。类脂化合物的多样性显著下降,而类碳水化合物化合物组的多样性未观察到明显模式(图 2)。(4)经过扩增子测序获得了 23472 个土壤细菌 ASV。这些 ASV 被聚类为 40 个门,其中丰度最高的三个门分别是变形菌门、酸杆菌门和放线菌...
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发布时间: 2025 - 05 - 30
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在生态土壤研究中,土壤铁铝氧化物和铁结合态有机碳是两类不同的组分,它们在形成机制、生态功能及研究意义上存在显著差异。铁铝氧化物和铁结合态有机碳在有机碳固存中的双向作用:铁结合有机碳(OC-Fe)是MAOC的重要组成部分,通过形成Fe-有机复合物在SOC的积累和保存中起着至关重要的作用。Fe通过三种主要机制促进SOC的积累:促进土壤团聚体的形成、与溶解有机碳的吸附和共沉淀以及改变微生物活动。同样,Al可以吸附到活性表面位点或与土壤固相共沉淀,从而增强SOC的稳定性。因此, Fe- Al氧化物可以加速OC- Fe的积累并在SOC封存中发挥关键作用。编辑搜图以下是两者的主要区别: 1. 定义与组成 铁铝氧化物化学本质:主要是铁(Fe)和铝(Al)的氧化物、氢氧化物及其水合矿物,如赤铁矿(Fe₂O₃)、针铁矿(FeOOH)、三水铝石(Al(OH)₃)等。来源:由原生矿物风化或次生矿物形成,受土壤pH、氧化还原条件及气候影响。特点:无机矿物相,具有高比表面积和可变电荷,对磷、重金属等有强吸附能力。铁结合态有机碳化学本质:有机碳(如腐殖酸、多糖等)通过吸附、共沉淀或配位键与铁氧化物结合形成的复合体。来源:有机质与铁铝氧化物的相互作用,常见于厌氧-有氧交替环境(如湿地、水稻土)。特点:有机-无机复合体,是土壤碳库的重要稳定形式。 ------------- 2. 形成机制 铁铝氧化物通过化学风化(如硅酸盐矿物分解)或氧化还原过程(如Fe²⁺氧化为Fe³⁺)形成。受土壤pH和Eh(氧化还原电位)调控,酸性或厌氧条件促进溶解,中性/好氧条件促进沉淀。铁结合态有机碳吸附作用:有机碳通过静电或配体交换吸附在铁氧化物表面。共沉淀:有机质与铁离子共同沉淀形成混合相(如铁-有机胶体)。微团聚体保护:铁铝氧化物作为“胶粘剂”包裹有机碳,物理隔离微生物降解。------------- 3. 生态功能 铁铝氧化物养分调控:固定磷(形成难溶性Fe-P/Al-P),影响植物磷有效性。污染钝化:吸附重金属(如As、Cd),降低其生物有效性。土壤结构:促进团聚体形成,改善土壤孔隙度。铁结合态有机碳碳汇功能:通过化学结合和物理保护减缓有机碳分解,贡献土壤碳稳定性。氧化还原敏感:当土壤转为厌氧时,铁还原(Fe³⁺→Fe²⁺)可能释放结合态碳,增加CO₂/CH₄排放。微生物底物:部分Fe-OC可作为微生物能源,但高结合强度可能抑制降解。------------- ...
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