土壤生态与健康农业专栏

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1. 蚯蚓与土壤健康的研究进展

刘若文, 翟俊杰, 王兴

应用生态学报 2025, 36 (2): 637-646. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202502.036

摘要（1207）

PDF（pc）（1787KB）（172）

土壤健康与土壤功能及植物生产力密切相关,能够反映土壤的物理、化学和生物特性。土壤健康对保障粮食安全、维护生态平衡以及促进人类健康都至关重要。蚯蚓因其独特的生物学特性,被誉为土壤中的“生态系统工程师”。蚯蚓不仅被用作土壤健康的指示生物,还在改善土壤健康方面发挥着重要作用。它们通过掘穴、取食、消化、排泄以及分泌体表粘液等,对土壤健康产生深远影响。本文综述了蚯蚓在改善土壤结构、加速有机质的分解、增加土壤微生物多样性、促进养分循环以及为植物生长提供养分等方面的功能,阐述了蚯蚓在协同肠道微生物加速土壤中污染物的消减、提高土壤的净化能力、从而维持土壤生态系统的平衡、促进土壤健康并提高作物产量方面的作用,并对蚯蚓与土壤健康相关的研究进行展望。

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2. 土壤健康的生物学表征与调控

梁文举, 董元华, 李英滨, 张晓珂, 李琪, 武志杰

应用生态学报 2021, 32 (2): 719-728. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202102.041

摘要（903）

PDF（pc）（2090KB）（357）

如何有效判定土壤健康状态是实现农业绿色发展的基本问题。在现有的土壤健康评价体系中,很少考虑土壤生物在维持土壤健康方面的作用。基于此,本文论述了土壤健康的内涵,从土壤生物健康的角度,总结了土壤健康的生物学表征指标,阐述了土壤微生物、土壤酶活性、土壤微食物网及蚯蚓对土壤健康的指示作用。基于上述生物指标,从作物和土壤管理等方面探讨了不同农田管理措施对土壤健康状况的调控途径,并对土壤生物健康的未来发展趋势进行了展望。本文旨在增强科学家和决策者对维护土壤生物健康的认识,充分发挥土壤生物在生态系统服务中的重要作用。

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3. 有机物料投入对新垦耕地土壤养分和微生物代谢的影响

殷启杰, 姜建武, 殷汉琴, 杨宗坤, 龚冬琴, 李桂芳, 褚先尧, 刘文波, 张敏

应用生态学报 2025, 36 (4): 969-983. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202504.007

摘要（663）

PDF（pc）（5508KB）（136）

新垦耕地固碳培肥过程中,土壤微生物代谢对有机物料投入的响应及主控因素尚不明确。本研究于2022年在浙江建德进行大田定位试验,以常规化肥(NPK)为对照,等碳原则下设置NPK基础上增施秸秆+有机肥(MS)、有机肥(M)、秸秆炭基有机肥(MBF)、秸秆源生物质炭(MB)处理,探究不同有机物料投入对稻麦轮作下新垦耕地土壤养分、有机碳组分、胞外酶活性、微生物代谢和碳利用效率的影响。结果表明: 与NPK相比,有机物料投入均提高了土壤总氮磷钾养分、有机碳含量和微生物活性。土壤养分表现为M>MBF>MS>MB,作物产量表现为MS>M>MBF>MB。活性有机碳含量表现为M>MS>MBF>MB,其中M处理最高,较对照提高了91.7%;惰性有机碳含量表现为MB>MBF>M>MS,MB处理最高,较对照提高了160.7%。微生物生物量表现为M>MS>MBF>MB,M处理微生物生物量碳、氮、磷平均分别较对照提高81.1%、140.9%、261.1%。胞外酶活性表现为MS>M>MB>MBF,MS处理碳循环相关酶(β-葡萄糖苷酶、β-木糖苷酶、纤维素酶)活性平均分别较对照提高176.3%、180.4%、439.2%,氮循环相关酶(N-乙酰-β-葡萄糖苷酶)活性较对照提高331.4%。Mantel相关性分析和冗余分析表明,溶解性有机碳和微生物生物量碳分别是小麦和水稻种植季土壤胞外酶活性的最强驱动因子。酶向量模型和偏最小二乘路径模型分析显示,新垦耕地土壤微生物代谢同时受到碳和磷限制,有机物料投入通过提高新垦耕地土壤速效养分直接缓解磷限制,通过增加土壤活性有机碳含量降低了微生物碳利用效率。综上,有机物料投入在新垦耕地固碳培肥中具有积极作用,其中秸秆炭基有机肥处理固碳培肥综合作用最好。

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4. 非粮化耕地土壤健康评价: 以浙江省宁波市东吴镇为例

赵玉枭, 肖谋良, 崔鑫涛, 鲁顺保, 王双, 祝贞科, 张艳杰, 葛体达

应用生态学报 2024, 35 (10): 2785-2793. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202410.018

摘要（593）

PDF（pc）（2467KB）（58）

耕地非粮化利用对农田土壤生态和土壤健康造成威胁,制约了粮食生产。为明确非粮化利用下耕地土壤关键障碍因子,探讨其土壤质量和土壤功能的变化,综合评估非粮化利用对农田土壤健康状况的影响,本研究采用土壤质量指数法和土壤多功能性指数法结合敏感性、抗性指标,对不同非粮化利用方式下(蔬菜、竹林-空茬、苗木-撂荒、苗木-水稻)耕地土壤健康进行评价。结果表明: 竹林-空茬处理下土壤有机碳和全氮(TN)分别为蔬菜、苗木-撂荒、苗木-水稻处理的95.3%、66.7%、65.7%和82.6%、57.0%、59.5%。蔬菜土壤电导率为其他非粮化耕地土壤的2.2～2.5倍;全磷和硝态氮分别为其他非粮化耕地土壤的1.8～2.0和3.5～5.5倍。不同非粮化利用方式中,蔬菜处理的土壤质量指数和土壤多功能性指数均为最高,与之相比,竹子-空茬(50.2%和22.7%)、苗木-撂荒(38.3%和14.4%)和苗木-水稻处理(27.7%和8.5%)的土壤质量指数和多功能性指数均显著下降。随机森林模型分析发现,有效钾和有效氮(AN)是影响土壤质量指数的关键因子之一,TN和与土壤碳循环相关的纤维素酶和木聚糖酶活性是影响土壤多功能性指数的关键因子之一。此外,有效磷、AN、TN和酶活性是非粮化耕地土壤变化较敏感的指标。本研究通过综合评价非粮化耕地土壤质量,明确了关键障碍因子,可为非粮化耕地土壤健康培育和可持续利用提供理论基础。

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5. 光伏-蚯蚓模式与有机物料施用对土壤质量的影响

肖远业, 张守涛, 张孟豪, 钟鹤森, 许炜晴, 李馨妤, 毛润乾, 张池

应用生态学报 2025, 36 (4): 995-1002. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202504.030

摘要（562）

PDF（pc）（2736KB）（84）

为探究蚯蚓和有机物料施用方式对铺设光伏板的坡地土壤质量的影响,探寻推动光伏农业可持续发展与改善土壤质量一体化的新模式,本研究提出了光伏-蚯蚓模式,即在光伏板下的土壤中养殖具有较高药用价值的参状远盲蚓,试验设置光伏板间表施牛粪养殖蚯蚓(Out+S)、光伏板下表施牛粪养殖蚯蚓(In+S)、光伏板间混施牛粪养殖蚯蚓(Out+M)和光伏板下混施牛粪养殖蚯蚓(In+M)共4个处理,以裸地为对照(CK),测定土壤的物理、化学性质以及土壤酶活性。结果表明: Out+M和In+M处理土壤机械稳定性大团聚体、水稳定性大团聚体、有机碳、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾含量和酸性磷酸酶活性较CK分别提升了4.7%～18.7%、6.2%～26.0%、37.5%～113.9%、39.4%～90.9%、43.4%～196.8%、222.9%～762.5%、246.1%～460.7%和25.3%～33.3%;光伏板下(In)土壤机械稳定性和水稳定性大团聚体含量较光伏板间(Out)分别提升了13.4%～21.5%和16.1%～16.2%;土壤碱解氮含量、碳氮比和酸性磷酸酶活性分别提升了18.5%～34.1%、13.8%～16.8%和6.3%～36.5%。牛粪混施(M)处理土壤机械稳定性大团聚体、水稳定性大团聚体和粒径≥0.25 mm水稳定性团聚体含量较牛粪表施(S)处理分别提升了6.6%～14.3%、18.5%～18.6%和3.2%～3.8%;有机碳、全氮、碱解氮、速效磷含量、碳氮比和酸性磷酸酶活性分别提升了55.5%～88.2%、37.0%～60.5%、54.4%～74.6%、102.4%～117.8%、13.4%～16.4%和30.7%～67.7%;土壤团聚体破坏率降低了39.0%～50.9%。相关性分析显示,土壤大团聚体与有机碳、土壤养分和酸性磷酸酶呈显著正相关。各处理土壤质量表现为In+M＞Out+M＞In+S＞Out+S>CK。综上,在华南地区坡地光伏农业发展中,In+M对推动当地经济发展、保护生态环境和提升土壤质量有较大的应用潜力。

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6. 节水灌溉对次生盐渍化耕地玉米苗期生长、气孔特征及光合性能的影响

王伏琴, 岳健敏, 赫文文, 李昱龙, 李阳, 马国军

应用生态学报 2025, 36 (4): 1013-1023. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202504.011

摘要（473）

PDF（pc）（2676KB）（93）

为明确不同节水灌溉技术对干旱灌区玉米苗期盐胁迫的缓解效应,以‘先玉1225'玉米为供试材料,在引黄灌区盐化耕地设置3种灌溉处理:玉米播种期和三叶期均进行地表畦灌(T1:两时期灌溉量均为65 mm)、播种期和三叶期分别进行畦灌和滴灌(T2、T3:播种期灌溉量均为65 mm,三叶期灌溉量分别为39和52 mm),以非盐化耕地播种期和三叶期畦灌(两时期灌溉量均为65 mm)为对照(CK),探讨节水灌溉对盐胁迫下玉米苗期叶片形态、光合生理、光合组织结构及叶片荧光特性的影响。结果表明: 节水灌溉技术(畦灌+滴灌)可有效降低盐化耕地耕作层(0~20 cm)土壤含盐量并减缓土壤返盐作用。与CK相比,盐化土壤不同灌溉处理显著改变了玉米叶片形态,降低了抗氧化酶活性、气孔结构、光合色素含量、光合荧光性能,其中T1处理降幅最大,T2与T3处理降幅减小,且T3处理玉米叶片抗氧化酶活性、净光合速率、蒸腾速率、有效光化学效率均能提升至与CK无显著差异。结构方程模型分析表明,节水灌溉降盐技术主要通过降低植物Na⁺含量、保护光合组织和调整光合色素占比,从而增加玉米最大光化学效率,缓解盐胁迫对苗期玉米生长的抑制,其中以T3模式在研究区表现最优。

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7. 钾和微量元素对黄土旱塬农田土壤生态功能及健康状况的影响

郭欢, 李春越, 寇钊阳, 高川宇, 张乐, 李艺凡, 党廷辉

应用生态学报 2025, 36 (4): 984-994. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202504.017

摘要（367）

PDF（pc）（2504KB）（74）

研究钾和微量元素施用对农田土壤生态功能及土壤健康的影响可为土壤元素管理提供理论依据。本研究以中国科学院长武农业生态实验站长期施用氮磷肥农田土壤为对象,设置6个处理:不添加钾和微量元素对照(CK)、添加K(氯化钾30 kg·hm^-2)、Cu(硫酸铜15 kg·hm^-2)、B(硼砂11.25 kg·hm^-2)、Mn(硫酸锰22.5 kg·hm^-2)、Zn(硫酸锌15 kg·hm^-2),采集表层0~20 cm土壤样品,通过分析土壤理化性质及微生物活性指标,构建最小数据集并计算土壤健康指数,评估不同处理对土壤生态功能和健康的影响。结果表明: 与CK相比,K添加土壤有效磷含量显著增加了27.2%,碱性磷酸酶活性显著提高了52.2%,并提高了土壤磷的生物有效性。Cu添加土壤呼吸显著提高了40.8%,N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性显著提高了63.6%,对土壤碳氮转化有促进作用,总磷脂脂肪酸、细菌磷脂脂肪酸和厌氧菌磷脂脂肪酸分别增加了8.5%、7.2%和12.3%,并对微生物生物量碳和氮有促进作用。Zn和B添加显著减少了细菌、丛枝菌根真菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、放线菌生物量,分别减少了35.3%、32.2%、31.5%、40.1%、34.5%和22.6%、26.4%、20.5%、23.9%、22.6%,并降低了土壤呼吸。Mn添加显著提高土壤β-1,4-葡萄糖苷酶活性(45.6%),但降低了细菌、丛枝菌根真菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、放线菌生物量和土壤呼吸。各处理的土壤健康指数表现为:K(0.94)>Cu(0.80)>CK(0.78)>B(0.75)=Mn(0.75)>Zn(0.71)。综上,在黄土旱塬农田土壤适当添加K和Cu,有利于土壤生态系统的健康和稳定。

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8. 基于土壤质量指数法的枇杷园土壤健康评价

崔鑫涛, 肖谋良, 赵玉枭, 吴愉萍, 吴碧波, 齐琳, 李和孟, 余朝旭, 鲁顺保, 张艳杰, 葛体达

应用生态学报 2024, 35 (10): 2775-2784. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202410.013

摘要（352）

PDF（pc）（2709KB）（89）

果园经过长时间种植后,果实品质、产量均会出现下降。分析不同种植年限下果园土壤质量的变化,明确造成果园土壤质量下降的关键因素,可为优化果园土壤施肥管理提供科学依据。本研究以浙江省宁海县不同种植年限下(＜10年、10～15年、15～20年、≥20年)枇杷果园土壤为研究对象,分析土壤物理、化学和生物学性质的变化,并运用土壤质量指数、多功能性指数、敏感性和抗性指标,对不同种植年限的枇杷果园土壤进行健康评价。结果表明: 种植年限为10～15年和≥20年的果园土壤容重分别比＜10年的果园土壤提高12.8%和13.6%。10～15年、15～20年和≥20年的果园土壤pH与＜10年的相比分别下降8.8%、8.6%和7.5%。随着种植年限的增加,果园土壤微生物生物量碳、可溶性有机碳、可溶性有机氮、有效磷、有效钾、总有机碳、全氮等养分和有机碳组分均有不同程度的下降,果园土壤质量和多功能性指数下降。相较于＜10年的果园,土壤质量指数和多功能性指数在种植10～15年时分别下降20.4%和17.9%,在15～20年时分别下降38.1%和25.2%,种植年限≥20年时分别下降50.7%和35.5%。随机森林模型分析发现,土壤可溶性氮、有效钾、有效磷等有效态养分是影响枇杷果园土壤质量变化的关键因子;而有效态养分中,铵态氮和硝态氮是果园土壤相对敏感的指标。枇杷果园长期种植使土壤质量持续降低、有效养分含量下降。

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9. 接种蚯蚓条件下施用玄武岩粉对红壤和黄棕壤有机碳的影响

滕雅琳, 李伟明, 王东升, 梁喜欢, 陈金, 叶成龙, 刘满强, 胡水金

应用生态学报 2025, 36 (4): 1003-1012. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202504.020

摘要（348）

PDF（pc）（2580KB）（80）

玄武岩增强风化技术可促进大气中的二氧化碳以碳酸盐或碳酸氢盐的形式固定在土壤中,蚯蚓会促进矿物的风化,进一步促进土壤有机碳的固定。本研究选择红壤和黄棕壤为对象,分别设置对照(CK)、添加玄武岩粉(B)、添加玄武岩粉并接种蚯蚓(BE)3个处理,在田间条件下,探究蚯蚓调控玄武岩风化对苋菜生长、土壤呼吸、微生物丰度、钙镁阳离子、土壤有机碳、无机碳和矿物结合有机碳的影响及潜在机制。结果表明: 与CK相比,B和BE处理显著提高了两种土壤的pH和镁离子含量,但仅显著提高了红壤的钙离子含量、土壤呼吸和苋菜的地上、地下生物量;B和BE处理显著降低了两种土壤的活性铁铝矿物含量和黄棕壤的铵态氮含量,但是对两种土壤的硝态氮含量没有显著影响;BE处理显著增加了红壤的细菌丰度,但对两种土壤的真菌丰度没有影响;BE处理显著增加了黄棕壤的无机碳含量,但是显著降低了黄棕壤铁铝结合有机碳含量,对两种土壤总碳和有机碳含量没有显著影响。此外,与B处理相比,BE处理对两种土壤的有机碳、无机碳和铁铝矿物结合有机碳含量均没有显著影响。随机森林模型分析表明,真菌丰度是调控红壤有机碳积累的关键因子,活性铝矿物和铁铝矿物分别是调控黄棕壤有机碳和铁铝结合有机碳积累的关键因子。综上,向土壤中添加玄武岩粉短期内可以显著促进植物生长,但是对土壤有机碳的促进效果不显著,且蚯蚓在短期内对玄武岩风化及土壤有机碳固存的促进作用也较为有限。

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