联合FOD-sCARS的土壤有机质高光谱机器学习估测模型 被引量：3

1

作者 吴梦红 窦森 +5 位作者 林楠 姜然哲 陈思 李佳璇 付佳伟 梅显军 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS 北大核心 2025年第1期204-212,共9页

土壤有机质(SOM)含量是表征土壤质量的关键指标,在全球碳循环系统中发挥重大作用。快速准确的SOM估算和空间制图对土壤碳库估算、作物生长监测和耕地规划管理具有重要意义。利用传统方法监测区域性SOM含量耗时费力,基于高光谱遥感影像建... 土壤有机质(SOM)含量是表征土壤质量的关键指标,在全球碳循环系统中发挥重大作用。快速准确的SOM估算和空间制图对土壤碳库估算、作物生长监测和耕地规划管理具有重要意义。利用传统方法监测区域性SOM含量耗时费力,基于高光谱遥感影像建立SOM估测模型是现在较为合理有效的方法。为探索解决目前高光谱遥感影像建立SOM含量估测模型存在光谱数据冗余、光谱数据特征提取精度低、小样本模型泛化能力不强的问题,选择位于青海省湟中县的研究区,共采集67个土壤样本。获取资源1号02D(ZY1-02D)高光谱遥感影像并进行预处理得到样点像元光谱数据,采用分数阶微分变换(FOD)方法挖掘与SOM含量具有响应关系的敏感波段,以0.2为一个步长,利用相关性阈值法对比分析不同阶次微分处理数据挖掘能力;运用稳定性竞争性自适应重加权采样算法(sCARS)去除高光谱冗余数据获取建模特征波段,选择随机森林(RF)、极端梯度提升树、极限学习机和岭回归机器学习作为建模算法,以全波段和特征波段光谱数据分别作为模型输入变量构建SOM估测模型进行高光谱反演研究工作;最后根据最优特征变量和建模算法,基于ZY1-02D遥感影像进行了SOM空间分布制图。结果表明:采用FOD变换相比整数阶可以大大提高波段与SOM含量间的相关性,挖掘出更多细微的与SOM含量产生响应关系的光谱波段,其中0.8阶微分变换效果最优,较原始波段相比相关系数最大值提高了0.546;相较于全波段光谱数据,采用sCARS特征提取方法获取特征波段构建模型的估测精度得到较大提升,说明sCARS可以有效提升建模数据的质量,提升模型预测精度。建模算法中RF表现最优,R_(p)^(2)(模型决定系数)达到0.766,RPD达到1.86,较全波段建模结果R_(p)^(2)提升约7.58%;基于FOD-sCARS和RF实现了区域SOM含量估测制图。研究进一步验证利用星载高光谱遥感影像是实现区域SOM估测制图的可靠途径,研究结果可为估测区域SOM含量提供新思路,为利用星载高光谱遥感影像绘制SOM含量空间分布图提供了数据支持。 展开更多

关键词 高光谱遥感影像 分数阶微分变换 稳定性竞争性自适应重加权采样算法 土壤有机质 随机森林

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里氏木霉和哈茨木霉协作方式对玉米秸秆形成类腐殖质的影响 被引量：1

2

作者 叶淑芬 窦森 +1 位作者 张一枫 张丹丹 《吉林农业大学学报》 北大核心 2025年第1期133-142,共10页

通过提高微生物对玉米秸秆的利用效率,从而为实现农业废弃物的绿色利用及可持续发展提供数据支撑,分析里氏木霉和哈茨木霉协作下培养产物的类腐殖质(HLS)组成以及类胡敏酸(HLA)结构特征(红外光谱、热稳定性质、荧光光谱)变化,并明确该... 通过提高微生物对玉米秸秆的利用效率,从而为实现农业废弃物的绿色利用及可持续发展提供数据支撑,分析里氏木霉和哈茨木霉协作下培养产物的类腐殖质(HLS)组成以及类胡敏酸(HLA)结构特征(红外光谱、热稳定性质、荧光光谱)变化,并明确该菌组的最佳接种方案。在为期30 d的培养试验中,其最佳接种方式(LH_(7)):里氏木霉在第0天接种,培养7 d后再加入哈茨木霉。30 d培养结束后,LH_(7)处理的PQ值为63%,HLA的相对含量为17.3%,I_(2920)/I_(1720)=0.35,I_(2920)/I_(1620)=2.14,放热量高/中比为32.47。在LH_(7)处理下,既有利于复杂HLA的生成,又有利于简单HLA的生成。里氏木霉和哈茨木霉协作方式下,使玉米秸秆产生的HLA总体结构向低氧化度高芳香性变化。 展开更多

关键词 玉米秸秆 里氏木霉 哈茨木霉 协作方式 类腐殖质

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秸秆还田配施氮肥对春玉米氮素利用及土壤氮素平衡的影响 被引量：18

3

作者 高洪军 彭畅 +4 位作者 窦森 张秀芝 李强 李素琴 朱平 《玉米科学》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期134-141,共8页

通过8年田间定位试验,研究玉米秸秆还田配施氮肥对春玉米产量、剖面土壤无机氮积累、氮素平衡和氮肥利用效率的影响。结果表明,通过线性加平台回归方程,求得2012~2019年最高玉米产量所需的适宜施氮量依次为202.7、193.7、182.2、171.2、... 通过8年田间定位试验,研究玉米秸秆还田配施氮肥对春玉米产量、剖面土壤无机氮积累、氮素平衡和氮肥利用效率的影响。结果表明,通过线性加平台回归方程,求得2012~2019年最高玉米产量所需的适宜施氮量依次为202.7、193.7、182.2、171.2、163.6、156.1、150.7和150.5 kg/hm2。氮素表观损失量和土壤残留矿质氮量均随着施氮量增加而显著增加,两者与施氮量之间均呈显著正相关。每增加10 kg/hm2施氮量,土壤残留矿质氮量、氮素表观损失量分别增加9.09~10.34、5.89~7.34 kg/hm2。当施氮量超过150 kg/hm2时,各处理间玉米吸氮量差异不显著,土壤残留矿质氮、氮素表观损失量之间差异均达显著水平(P<0.05)。随着施氮量增加,氮肥利用率呈先增加后减小趋势,当施氮量为150 kg/hm2时,两年氮肥利用率分别达到最高(75.2%和92.3%)。当施氮量为210~330 kg/hm2,剖面土壤无机氮残留量显著增加,造成土壤无机氮在土壤深层(60~100 cm)的大量累积。 展开更多

关键词 玉米 秸秆还田 土壤无机氮 氮素平衡 氮肥利用率

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吉林省土壤类型分布与黑土地保护 被引量：28

4

作者 窦森 郭聃 《吉林农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期449-456,共8页

黑土地没有明确的定义和准确的面积分布,但有一个约定俗成的大致范围。一般是指东北大区(含内蒙)以黑土、黑钙土、草甸土(常说的黑土类)为主的,拥有黑色或暗色腐殖质表土层的,性状好、肥力高的优质土地。虽然黑土地不是一个学术概念,但... 黑土地没有明确的定义和准确的面积分布,但有一个约定俗成的大致范围。一般是指东北大区(含内蒙)以黑土、黑钙土、草甸土(常说的黑土类)为主的,拥有黑色或暗色腐殖质表土层的,性状好、肥力高的优质土地。虽然黑土地不是一个学术概念,但是要想保护好黑土地,还需要土壤学学术内涵的支撑。文中在对黑土、黑土类、软土、黑土区等概念对比的基础上,提出吉林省黑土地与土壤类型、土壤质量、面积、分布的对应关系,并将《吉林省土壤图》《吉林土壤》《吉林土种志》有关黑土地的数据进行校核、修正,形成了《吉林省黑土地土壤类型分布图》,为吉林省黑土地保护提供土壤学支持。 展开更多

关键词 土壤类型 土壤图 土壤分布 黑土 软土 黑土地保护 吉林省

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玉米秸秆与白杨落叶腐解前后有机物组成特征 被引量：5

5

作者 张明阳 窦森 +1 位作者 高洪军 董炜华 《吉林农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期415-420,共6页

为了研究植物材料与其腐解产物之间有机物组成的关系,采用腐殖质组成修改法提取植物材料与其腐解产物中各有机组分,用重铬酸钾外加热法测定各组分含量。以秸秆、白杨落叶、腐解秸秆和腐解落叶为研究对象,以草甸黑土为对照(ck)。通过对2... 为了研究植物材料与其腐解产物之间有机物组成的关系,采用腐殖质组成修改法提取植物材料与其腐解产物中各有机组分,用重铬酸钾外加热法测定各组分含量。以秸秆、白杨落叶、腐解秸秆和腐解落叶为研究对象,以草甸黑土为对照(ck)。通过对2种材料腐解前后各有机物组分含量的对比,进一步了解植物材料腐解前后的变化。再与草甸黑土进行对比,研究植物材料腐解前后与完全腐殖化材料之间有机物含量的区别。结果表明:腐解过程可以提高碱提取酸沉淀物(胡敏酸)和碱提取酸溶物(富里酸)的含量以及碱提取酸沉淀物的相对含量,但会降低水溶物的含量与相对含量;2种植物材料经过腐解后,碱提取酸溶物相对含量向相反的方向变化;除秸秆腐解产物碱提取酸溶物外,植物材料腐解后,各有机组分相对含量更接近土壤。 展开更多

关键词 玉米秸秆 白杨落叶 碱提取酸沉淀物 碱提取酸溶物 有机碳 腐殖质

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秸秆深还对黑土耕层根区养分空间分布的影响 被引量：7

6

作者 谭岑 窦森 +2 位作者 靳亚双 刘吉宇 田宇欣 《吉林农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期603-609,共7页

针对秸秆深还对黑土养分空间变异影响机理不清的问题,在吉林省榆树市恩育乡黑土耕地进行了秸秆深还试验,设对照(ck)、秸秆深还(CS) 2种处理。建立根区土壤立体模型和坐标系,采用三维立体取样的方法研究了在垂直方向和水平方向上黑土耕... 针对秸秆深还对黑土养分空间变异影响机理不清的问题,在吉林省榆树市恩育乡黑土耕地进行了秸秆深还试验,设对照(ck)、秸秆深还(CS) 2种处理。建立根区土壤立体模型和坐标系,采用三维立体取样的方法研究了在垂直方向和水平方向上黑土耕层根区速效N、P、K养分的空间分布。结果表明:垂直方向上,秸秆深还对表层土壤速效N、P、K的含量影响不大,对深层土壤(10～25 cm)具有明显的增加作用,且增加幅度随着深度的增加而增加;水平方向上,距离玉米主根越近,秸秆深还对养分的增加作用越明显。这说明用三维立体取样来研究根区土壤养分的分布是可行的,研究结果可为秸秆深还养分运移机理和空间分布及秸秆深还实践提供理论依据。 展开更多

关键词 秸秆深还 黑土 耕层 根区 养分 空间分布

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土壤施用有机物料后重组有机质变化规律的探讨——Ⅱ.对重组有机质中腐殖质组成和胡敏酸光学性质的影响 被引量：39

7

作者 窦森 姜岩 《土壤学报》 1988年第3期252-261,共10页

本文进一步探讨土壤施用有机物料后重组有机质的变化规律。测定了重组有机质中各种结合形态腐殖质组成和胡敏酸的光学性质。试验结果表明:土壤施用有机物料后,各种结合形态腐殖质的PQ在第一年基本上下降,第二年又回升。腐殖化度降低的... 本文进一步探讨土壤施用有机物料后重组有机质的变化规律。测定了重组有机质中各种结合形态腐殖质组成和胡敏酸的光学性质。试验结果表明:土壤施用有机物料后,各种结合形态腐殖质的PQ在第一年基本上下降,第二年又回升。腐殖化度降低的幅度和持续时间,与有机物料种类和用量及其分解的环境条件有关。施用有机物料还能使松、稳结合态胡敏酸的△logk和E_(4)/E_(6)提高,RF降低,光密度曲线陡度加大。 展开更多

关键词 分解环境条件 腐殖质组成 光学性质 有机物料

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不同湿热条件下真菌发酵玉米秸秆残留物还田对土壤胡敏酸结构的影响

8

作者 张丹丹 窦森 +1 位作者 张一枫 叶淑芬 《吉林农业大学学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期1009-1016,共8页

秸秆还田是实现玉米秸秆资源化利用的主要方式之一,固态发酵后的玉米秸秆残留物还田效果优于玉米秸秆直接还田。为研究不同湿热条件下固态发酵的玉米秸秆残留物的还田效果,设置6组处理,分别为空白对照(ck)、秸秆直接还田(CS)、温度25℃... 秸秆还田是实现玉米秸秆资源化利用的主要方式之一,固态发酵后的玉米秸秆残留物还田效果优于玉米秸秆直接还田。为研究不同湿热条件下固态发酵的玉米秸秆残留物的还田效果,设置6组处理,分别为空白对照(ck)、秸秆直接还田(CS)、温度25℃湿度70%(T_(25)H_(70))、温度30℃湿度70%(T_(30)H_(70))、温度30℃湿度60%(T_(30)H_(60))和温度25℃湿度60%(T_(25)H_(60))秸秆残留物还田,利用元素组成、红外光谱和热稳定性分析等方法探究不同湿热条件下,固态发酵玉米秸秆残留物还田对土壤胡敏酸(HA)结构的影响。结果表明:不同湿热条件下的玉米秸秆残留物还田使土壤HA结构向简单化方向发展,其中T_(30)H_(70)处理的(O+S)/C=0.686,H/C=1.268,T_(25)H_(70)处理I_(2920)/I_(1620)=0.78,失重高中比为0.87。发酵温度为25℃、湿度70%的秸秆残留物还田(T_(25)H_(70))处理的土壤HA分子的脂族性增强、芳构化程度降低的效果最好。该结果为农业生产中玉米秸秆还田提供理论依据。 展开更多

关键词 玉米秸秆 残留物还田 胡敏酸 黄孢原毛平革菌 固态发酵

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不同改良剂对苏打盐碱土的改良效果 被引量：17

9

作者 王涵 张忠庆 +4 位作者 刘金华 李娜 刘洋 窦森 杨靖民 《吉林农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期569-575,共7页

通过盆栽试验,研究了4种改良剂对苏打盐碱土理化性质的影响。结果表明:4种改良剂均能够有效提高土壤有机质、有效磷、速效钾、碱解氮的含量,并降低土壤pH、碱化度、水溶性盐含量及电导率。土壤中CO3^2-、HCO3^-、Ca^2+、Cl^-、Na^+含量... 通过盆栽试验,研究了4种改良剂对苏打盐碱土理化性质的影响。结果表明:4种改良剂均能够有效提高土壤有机质、有效磷、速效钾、碱解氮的含量,并降低土壤pH、碱化度、水溶性盐含量及电导率。土壤中CO3^2-、HCO3^-、Ca^2+、Cl^-、Na^+含量降低,Mg^2+、K^+含量升高,SO4^2-含量无明显变化。综合分析结果表明,改良剂G3的效果较为显著。 展开更多

关键词 苏打盐碱土 改良剂 土壤理化性质

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不同深还秸秆用量对黑土腐殖质组成的影响 被引量：17

10

作者 黄莹 窦森 +1 位作者 高洪军 董炜华 《吉林农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期545-551,共7页

针对秸秆利用和土壤亚表层培肥等问题,研究秸秆深还不同用量对黑土腐殖质组成的影响。以吉林农业大学教学科研基地玉米试验田的草甸黑土为研究对象,设置5种处理:未施用秸秆(ck),施用半量玉米秸秆(4.5 t/hm^2,1/2CS),全量玉米秸秆(9.0 t/... 针对秸秆利用和土壤亚表层培肥等问题,研究秸秆深还不同用量对黑土腐殖质组成的影响。以吉林农业大学教学科研基地玉米试验田的草甸黑土为研究对象,设置5种处理:未施用秸秆(ck),施用半量玉米秸秆(4.5 t/hm^2,1/2CS),全量玉米秸秆(9.0 t/hm^2,CS),2倍量玉米秸秆(18.0 t/hm^2,2CS)和3倍量玉米秸秆(27.0 t/hm^2,3CS)还田,通过腐殖质组成修改法提取水溶性物质、胡敏酸、富里酸和胡敏素。结果表明:秸秆深还能够有效增加土壤肥力,改善腐殖质组成,胡敏酸和富里酸分子结构向简单化方向发展,其中全量秸秆深还(CS)效果最为明显。与ck相比,全量秸秆深还(CS)显著提高了土壤速效养分(N、P、K)含量,其中碱解氮含量表层和亚表层增幅分别为11.94%和29.52%,有效磷含量表层和亚表层增幅分别为27.14%和54.04%,速效钾含量表层和亚表层增幅分别为32.76%和46.25%;与ck相比,全量秸秆深还(CS)显著提高了土壤有机碳(SOC)和腐殖质各组分有机碳含量,表层和亚表层土壤有机碳、水溶性物质、胡敏酸、富里酸和胡敏素有机碳含量增幅分别为30.08%和32.15%,137.50%和157.14%,63.57%和63.86%,4.39%和6.34%,24.75%和25.40%;全量秸秆深还(CS)处理,土壤腐殖化程度最高,表层和亚表层PQ值分别为66.35%和65.18%;与ck相比,全量秸秆深还(CS)处理显著提高了胡敏酸和富里酸色调系数ΔlgK的值,表层和亚表层胡敏酸的ΔlgK分别提高了7.19%和12.48%,富里酸的ΔlgK分别提高了4.19%和10.18%。 展开更多

关键词 秸秆深还 还田量 腐殖质 黑土

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模拟玉米秸秆及其生物炭还田对黑土有机质数量及化学结构特征的影响 被引量：9

11

作者 刘瑞雪 耿明昕 +2 位作者 窦森 关松 李阳 《吉林农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期51-60,共10页

通过365 d田间原位模拟试验,以典型黑土为研究对象,采用土壤腐殖质化学分组以及固态13C-核磁共振技术研究了全量(12 t/hm^(2))玉米秸秆还田至0~15 cm土层以模拟秸秆浅旋还田(SI15)、0~35 cm土层以模拟秸秆深混还田(SI35)、玉米秸秆覆盖(... 通过365 d田间原位模拟试验,以典型黑土为研究对象,采用土壤腐殖质化学分组以及固态13C-核磁共振技术研究了全量(12 t/hm^(2))玉米秸秆还田至0~15 cm土层以模拟秸秆浅旋还田(SI15)、0~35 cm土层以模拟秸秆深混还田(SI35)、玉米秸秆覆盖(SM)、全量玉米秸秆制备的生物炭(BC4)以及与全量玉米秸秆相等碳量的生物炭施入量还田(BC12)至0~15 cm土层处理对土壤有机碳含量、土壤腐殖物质形成以及土壤有机质的化学结构特征的影响。结果表明:与ck相比,SI15与BC12处理分别显著提高土壤总有机碳(SOC)含量21.83%和20.34%,对SOC数量提升作用最大,其次为BC4处理。于活性有机碳而言,SI15、BC4和BC12均显著提高土壤水溶性有机碳、易氧化有机碳和微生物量碳含量。对于相对稳定的土壤腐殖物质而言,不同秸秆还田方式均显著增加胡敏素(HM)和胡敏酸(HA)含量(SI35处理HA除外),不同秸秆还田方式之间相比,SI15、BC4和BC12处理对提高HM的作用最大。玉米秸秆及其制备的生物炭还田对土壤有机质(SOM)的化学结构特征影响不同,SM、SI15和SI35的玉米秸秆还田处理增强了SOM脂族性,对改善SOM品质,提升土壤肥力具有重要作用;而BC4和BC12玉米秸秆生物炭还田处理明显增强SOM的芳香性和疏水性,对于提升SOM的稳定性和固碳具有重要作用。因此,相比较而言,SI15、BC12和BC4处理更有利于提升黑土SOM数量,改善SOM品质,发挥土壤肥力提升和固碳的协同作用。因此秸秆资源需要有效利用,秸秆还田既是改善土壤有机质、保持土壤肥力,又是一种环境友好、高效、低成本的重要措施之一。 展开更多

关键词 黑土 秸秆还田 生物炭 土壤有机碳 腐殖质组成 13C核磁共振

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添加不同来源生物质炭对暗棕壤腐殖质组成和胡敏酸结构特征的影响 被引量：8

12

作者 尹显宝 窦森 +2 位作者 田宇欣 高洪军 董炜华 《吉林农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期175-182,共8页

为了研究暗棕壤添加不同来源的生物质炭对腐殖质组成和胡敏酸结构特征的影响,选用玉米秸秆生物质炭(JG-Bc)、杨木生物质炭(YM-Bc)和毛竹生物质炭(MZ-Bc)进行培养试验,生物质炭(Bc)添加量为10.6 g/kg(相当于24 t/hm^2)。采用腐殖质组成... 为了研究暗棕壤添加不同来源的生物质炭对腐殖质组成和胡敏酸结构特征的影响,选用玉米秸秆生物质炭(JG-Bc)、杨木生物质炭(YM-Bc)和毛竹生物质炭(MZ-Bc)进行培养试验,生物质炭(Bc)添加量为10.6 g/kg(相当于24 t/hm^2)。采用腐殖质组成修改法测定胡敏酸(HA)、富里酸(FA)和胡敏素(Hu)的含量;用国际腐殖质协会(IHSS)推荐的方法提取和纯化HA样品,并研究了胡敏酸的元素组成、红外光谱和热力学性质。结果表明:培养90 d后,添加生物质炭处理显著提高了土壤有机碳(SOC)和腐殖质各组分含量。SOC的增加主要体现在Hu上,由ck的8.40 g/kg增加到16.45~18.04 g/kg。可提取腐殖质总量虽然变化不大,但HA比例增加,PQ值由ck的54.71%上升到75.24%~82.50%。添加Bc不仅提高了HA的含量和比例,同时也影响到HA的结构特征,表现为HA的Δlog K、H/C摩尔比、O/C摩尔比降低;碳元素含量和分子缩合度增加,脂族链烃比例增加,促进HA结构趋于复杂化;HA的高温/中温放热和失重比值增加,热稳定性提高。不同处理之间作用大小顺序:毛竹Bc>杨木Bc>玉米秸秆Bc。该研究可为分析不同来源的生物质炭与腐殖质的关系及增加土壤有机质积累提供理论依据。 展开更多

关键词 暗棕壤 生物质炭 腐殖质组成 胡敏酸 结构特征

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等碳量玉米秸秆及其腐解、炭化材料还田对黑土腐殖质的影响 被引量：18

13

作者 邵满娇 窦森 谢祖彬 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第10期2202-2209,共8页

本文通过在高型塑料桶施加等碳量的玉米秸秆、腐熟秸秆和生物质炭的盆栽试验,以不施加有机物料作对照,研究不同还田材料对土壤腐殖质组成和胡敏酸结构性质的影响,为施用不同秸秆产品提供科学支持。试验共设4个处理,分别是不施加有机物... 本文通过在高型塑料桶施加等碳量的玉米秸秆、腐熟秸秆和生物质炭的盆栽试验,以不施加有机物料作对照,研究不同还田材料对土壤腐殖质组成和胡敏酸结构性质的影响,为施用不同秸秆产品提供科学支持。试验共设4个处理,分别是不施加有机物料的对照(CK)、施加玉米秸秆(CS)、施加腐熟玉米秸秆(HCS)和施加玉米秸秆生物质炭(Bc),每个处理3次重复。结果表明:3种有机物料处理有利于增加土壤有机碳含量,改善腐殖质组成。Bc、HCS和CS处理SOC分别增加了18.20%、17.36%和1.45%,Bc和HCS处理差异显著;水溶性物质(WSS)含碳量分别增加36.36%、36.36%和18.18%,差异显著;胡敏素(HM)含碳量分别增加28.91%、24.69%和1.25%,Bc和HCS处理差异显著;胡敏酸(HA)含碳量分别增加21.64%、19.65%、8.46%,差异显著;富里酸(FA)含碳量显著减少;PQ值显著增加,从CK的62.86%分别增加到74.16%、69.86%和67.47%。不同材料对HA分子结构的影响不同,CS和HCS 2种秸秆处理的HA分子H/C和2920/1620比值增大(分别从1.056增加到1.075和1.107;从0.262增加到0.333和0.380),高温/中温放热比和失重比显著降低(分别从1.95降低到1.75和1.57;从1.56降低到1.50和1.41),说明施加玉米秸秆和腐熟秸秆使得HA分子缩合度和芳香性下降,脂族性增强,有利于HA分子向简单化方向发展;而Bc与秸秆处理相反,HA分子H/C和2920/1620比值减小(分别从1.056减少到1.025;从0.262减少到0.223),高温/中温放热比和失重比增加(分别从1.95增加到2.19;从1.56增加到1.65),说明施加生物质炭使得HA分子脂族与芳香碳比例下降,缩合度和芳香性增强,更有利于HA分子的稳定。秸秆和腐熟秸秆还田有利于增强HA的活性,而生物质炭还田更有利于土壤有机碳的固定。 展开更多

关键词 玉米秸秆 腐熟秸秆 生物质炭 腐殖质组成 胡敏酸结构

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不同施量生物炭对土壤团聚体及其有机碳含量的影响 被引量：18

14

作者 高尚志 刘日月 +1 位作者 窦森 关松 《吉林农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期421-430,共10页

为评价施用生物炭对土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)稳定性和固碳(C)潜力的影响,通过C3源(种植大豆)暗棕壤施用C_(4)源(玉米秸秆)生物炭2年的盆栽试验,基于团聚体多级层次结构尺度,研究了施用6(BC6),12(BC12),24(BC24)t/hm^(2)生... 为评价施用生物炭对土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)稳定性和固碳(C)潜力的影响,通过C3源(种植大豆)暗棕壤施用C_(4)源(玉米秸秆)生物炭2年的盆栽试验,基于团聚体多级层次结构尺度,研究了施用6(BC6),12(BC12),24(BC24)t/hm^(2)生物炭对土壤以及不同粒径团聚体及其有机碳组分的影响,探讨不同施量生物炭对SOC的物理化学保护机制的影响。结果表明:与未添加生物炭处理相比,施用生物炭显著提高总SOC含量16.5%~32.4%,>2 mm大型大团聚体(LMA)及其闭蓄态微团聚体(LMIo和SMIo)质量比例,分别显著增加29.43%~53.30%和24.00%~35.86%,其SOC分别显著增加14.00%~38.69%和13.83%~34.87%;>2 mm和2~0.25 mm大团聚体(LMA和SMA)、0.25~0.053 mm游离微团聚体(MI)和未团聚的粉/黏粒(NA-SC)等组分中的矿物结合态SOC分别显著提高14.68%~15.96%,11.51%~17.59%,9.80%~20.55%和16.56%~64.21%;>2 mm和2~0.25 mm大团聚体中粗颗粒有机质(Particulate organic matter,POM)以及闭蓄态、游离态微团聚体中轻组的细POM均显著增加。另外,不同施量生物炭提高了各级水稳性团聚体δ^(13)C值,生物炭源-C在各级水稳性团聚体中的分配随团聚体粒径的增大而增加。因此,施用不同数量生物炭可促进土壤团聚体对SOC的物理化学保护,对提高SOC的数量与稳定性、促进团聚体的形成以及实现C封存都具有积极的影响。 展开更多

关键词 生物炭 土壤团聚体 土壤有机碳 密度分组 δ^(13)C

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长期秸秆还田对土壤有机碳和胡敏酸结构特征的影响 被引量：3

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作者 李双翼 侯淑艳 +2 位作者 窦森 高洪军 董炜华 《吉林农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期617-624,共8页

针对黑土有机质老化急需培肥和解决秸秆焚烧问题,通过长期、少量、连年秸秆还田试验,研究土壤有机碳(SOC)、腐殖质组分含量和胡敏酸(HA)结构特征的变化。结果表明:与ck相比,秸秆还田配施化肥和秸秆还田处理表层、亚表层土壤有机碳含量... 针对黑土有机质老化急需培肥和解决秸秆焚烧问题,通过长期、少量、连年秸秆还田试验,研究土壤有机碳(SOC)、腐殖质组分含量和胡敏酸(HA)结构特征的变化。结果表明:与ck相比,秸秆还田配施化肥和秸秆还田处理表层、亚表层土壤有机碳含量分别增加了18.9%,20.0%和13.1%,14.7%;HA碳含量增加了17.5%,57.4%和10.7%,28.1%;胡敏素(Hu)含量分别增加了23.1%,23.0%和20.7%,16.2%。秸秆还田配施化肥处理亚表层土壤HA碳的增加量占SOC增加量的75.3%;HA占可提取腐殖质比例(PQ)从58.2%提升至63.6%。与ck相比,秸秆配施化肥处理HA的结构特征变化显著,表层和亚表层(O+S)/C比值分别降低了15.8%和17.7%;H/C比值分别增加了4.8%和5.3%;I_(2920)/I_(1720)比值分别增加了110.5%和131.2%;热量高/中比值分别降低了35.3%和28.9%;失重高/中分别降低了14.1%和12.0%。秸秆配施化肥处理使HA结构的氧化度、缩合度和热稳定性降低,脂族性增强,结构趋于简单化。 展开更多

关键词 秸秆还田 土壤 有机碳 胡敏酸结构 腐殖质组分

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田间自然陈化生物炭组成特征及对黑土有机碳的影响 被引量：7

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作者 白嘉骏 刘松健 +4 位作者 窦森 关松 黄丽雅 马睿 黄家威 《吉林农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期723-732,共10页

为探讨生物炭田间自然陈化与土壤有机碳的相互作用机制,采用田间原位埋置尼龙袋法,研究了生物炭田间自然陈化0,30,90,180,360,720 d后,其自身结构特征及其类腐殖质组成的变化,以及对黑土有机碳及其腐殖质组分的影响。结果表明:生物炭陈... 为探讨生物炭田间自然陈化与土壤有机碳的相互作用机制,采用田间原位埋置尼龙袋法,研究了生物炭田间自然陈化0,30,90,180,360,720 d后,其自身结构特征及其类腐殖质组成的变化,以及对黑土有机碳及其腐殖质组分的影响。结果表明:生物炭陈化至720 d,其碳和氮含量较0 d显著增加,生物炭的氧化度和芳香性下降,脂族性提高,其类胡敏酸含量提高65.64%。通过对埋置生物炭袋处理(BCT)下方的土壤进行分析,与未埋置生物炭袋的对照处理(ck)的土壤相比,BCT处理土壤总有机碳(SOC)含量在720 d比ck土壤明显提高25.53%,土壤胡敏酸(HA)提高46.12%,胡敏素(HM)提高33.83%;而且,对于BCT处理而言,SOC、HA以及HM含量在720 d时较0 d显著增加17.33%,24.42%,31.88%;另外,BCT处理土壤的PQ值在720 d时明显高于ck处理。综上,田间自然陈化720 d的生物炭对土壤有机碳和氮素具有一定的富集效应,提高了土壤有机碳含量及其腐殖化程度,改善了土壤有机质品质,提升了土壤质量与肥力。 展开更多

关键词 生物炭 陈化 土壤有机碳 类腐殖物质 土壤腐殖物质

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田间老化生物质炭结构表征及吸附铵态氮效应 被引量：5

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作者 黄家威 白嘉骏 +3 位作者 关松 窦森 张家麟 王曦若 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1468-1479,共12页

为探讨田间自然老化生物质炭对土壤铵态氮持留性能的影响机制,通过田间原位埋置尼龙袋法和室内批量平衡吸附试验,采用场发射扫描电镜、BET比表面、差热与热重等分析技术,研究田间自然老化1年(A1)、2年(A2)和3年(A3)的生物质炭的表面结... 为探讨田间自然老化生物质炭对土壤铵态氮持留性能的影响机制,通过田间原位埋置尼龙袋法和室内批量平衡吸附试验,采用场发射扫描电镜、BET比表面、差热与热重等分析技术,研究田间自然老化1年(A1)、2年(A2)和3年(A3)的生物质炭的表面结构特征等理化性质的动态变化及其对铵态氮吸附效应的影响。研究结果表明,田间自然老化3年的生物质炭表面孔隙结构塌陷明显,随着田间老化时间增加,生物质炭的BET比表面积、总孔容、介孔孔容与平均孔径增加,而微孔表面积减少,与新鲜生物质炭(A0)相比,A3处理生物质炭的BET比表面积、总孔容和平均孔径分别增加18.93%、42.31%和20.71%,微孔表面积减少26.17%;碳和氮元素含量分别增加7.92%和95.61%,生物质炭的芳构化程度有所降低,热稳定性下降。随着田间老化时间的增加,生物质炭对铵态氮吸附量明显减少,吸附量大小为A0>A1>A2>A3,但生物质炭依然保持较强烈的吸附性。批量平衡吸附试验表明准二级吸附动力学与Langmuir模型能更好地拟合生物质炭对铵态氮的吸附过程,揭示了生物质炭对铵态氮的吸附机制主要为单分子层化学吸附,其次为物理吸附。综上,生物质炭对碳、氮素的富集效应及对铵态氮的吸附机制研究对于生物质炭在农田土壤生态系统中发挥固碳和氮素增效作用上具有积极意义。 展开更多

关键词 生物质炭 老化 结构表征 铵态氮 吸附机制

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里氏木霉利用玉米秸秆形成类胡敏酸（HAL）的特异性研究 被引量：3

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作者 张一枫 窦森 +1 位作者 叶淑芬 张丹丹 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期2184-2192,共9页

为探明里氏木霉(Trichoderma reesei)在腐殖化过程中,不同培养时间下利用玉米秸秆得到的培养产物(HLS)的碱提取物——类胡敏酸(HAL)的结构特征是否具有与土壤胡敏酸相似的特异性,通过固体培养的方式模拟秸秆堆肥,在玉米秸秆中添加里氏... 为探明里氏木霉(Trichoderma reesei)在腐殖化过程中,不同培养时间下利用玉米秸秆得到的培养产物(HLS)的碱提取物——类胡敏酸(HAL)的结构特征是否具有与土壤胡敏酸相似的特异性,通过固体培养的方式模拟秸秆堆肥,在玉米秸秆中添加里氏木霉进行为期30 d的腐殖化培养,并以灭菌后不添加微生物的处理作为对照,在培养的0、15、30 d采样观察研究。通过元素组成、红外光谱及差热的技术手段对里氏木霉利用玉米秸秆形成的类胡敏酸(HAL)进行分析,与土壤的胡敏酸(HA)比较观察其特异性。对比CK,在模拟腐殖化的过程中,接种里氏木霉可以显著改变其HAL的结构特征,其芳香性/脂族性的比例变化符合多酚学说。里氏木霉可以在30 d内将HAL的元素结构集中在O/C=0.528、H/C=1.322左右,与土壤HA的O/C值、H/C值差异缩减了71.08%、49.25%,使其更加接近土壤HA的结构特征。总体来看,里氏木霉在分解矿化玉米秸秆中纤维素和木质素的同时,可以有效促进玉米秸秆向腐殖质的转化,其形成的HAL的结构变化支持了多酚学说。里氏木霉培养下的HAL可随着腐殖化培养时间的增加,与土壤HA的结构特征差异持续缩小,逐渐具有特异性。 展开更多

关键词 腐殖化 玉米秸秆 里氏木霉 腐殖质特异性 类胡敏酸

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不同比例猪粪混合玉米秸秆还田对黑土腐殖质组成及胡敏酸结构特征的影响 被引量：11

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作者 闫雨东 窦森 +1 位作者 张博岩 韩璐 《吉林农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期733-741,共9页

利用不同比例风干猪粪混合玉米秸秆进行还田,在试验田微区共设置6种处理,分别为CS[m(秸秆)∶m(风干猪粪)=10∶0]、M0[m(秸秆)∶m(风干猪粪)=0∶10]、M1[m(秸秆)∶m(风干猪粪)=9∶1]、M2[m(秸秆)∶m(风干猪粪)=8∶2]、M3[m(秸秆)∶m(风... 利用不同比例风干猪粪混合玉米秸秆进行还田,在试验田微区共设置6种处理,分别为CS[m(秸秆)∶m(风干猪粪)=10∶0]、M0[m(秸秆)∶m(风干猪粪)=0∶10]、M1[m(秸秆)∶m(风干猪粪)=9∶1]、M2[m(秸秆)∶m(风干猪粪)=8∶2]、M3[m(秸秆)∶m(风干猪粪)=7∶3]、M4[m(秸秆)∶m(风干猪粪)=6∶4]。通过测定土壤有机质、腐殖质各组分的碳含量和分析胡敏酸(HA)的元素组成、红外光谱特征、热稳定性质及荧光光谱特征,探究不同比例猪粪混合玉米秸秆还田对黑土腐殖质组成和HA结构特征的影响。结果表明:与对照相比,不同比例猪粪混合玉米秸秆还田显著提高了土壤有机质、腐殖质各组分含量,且M2处理的提高量最大。在HA的结构特征方面,CS、M1处理增强了HA的脂族性、促进其结构年轻化;M2、M4处理增强HA的芳香性,使其结构更稳定、复杂。综上,在不同比例混合玉米秸秆还田的条件下,M2处理增加土壤有机质和土壤腐殖质各成分含量最大,M2处理使胡敏酸分子结构最稳定、复杂。 展开更多

关键词 猪粪混合玉米秸秆 土壤有机质 黑土 腐殖质 胡敏酸

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不同秸秆还田方式对土壤腐殖质组成的影响 被引量：13

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作者 宋罗娜 窦森 黄莹 《吉林农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期574-580,共7页

针对东北黑土肥力下降和秸秆未能合理利用问题,研究了玉米秸秆不同还田方式对黑土土壤有机碳和腐殖质组成的影响。试验共设置未施用秸秆(ck)、秸秆浅施(CS2)、秸秆深还(CS3)、秸秆与土壤混合浅施(CS4)、秸秆与土壤混合深还(CS5)5种处理... 针对东北黑土肥力下降和秸秆未能合理利用问题,研究了玉米秸秆不同还田方式对黑土土壤有机碳和腐殖质组成的影响。试验共设置未施用秸秆(ck)、秸秆浅施(CS2)、秸秆深还(CS3)、秸秆与土壤混合浅施(CS4)、秸秆与土壤混合深还(CS5)5种处理。使用腐殖质组成修改法提取水溶性物质(WSS)、富里酸(Fulvic acid,FA)、胡敏酸(Humic acid,HA)和胡敏素(Humin,HM)。结果表明:秸秆还田后,各处理SOC、HAC、PQ值以及HA的ΔlgK值均提高。与ck相比,玉米秸秆与0~20 cm土壤均匀混合后浅施(CS4)显著提高了表层土壤速效养分(N、P、K)含量,其中碱解氮含量增加了14.21 mg/kg,有效磷含量增加了14.99 mg/kg,速效钾含量增加了42.91 mg/kg;玉米秸秆与20~40 cm土壤均匀混合后深还(CS5)显著提高了亚表层土壤速效养分(N、P、K)含量,其中碱解氮含量增加了21.51 mg/kg,有效磷含量增加了13.30 mg/kg,速效钾含量增加了39.09 mg/kg。与ck相比,各处理各层土壤腐殖质组成碳的含量均有不同程度上升,其中CS4处理HA、FA、HM有机碳含量与ck相比分别上升33.82%、9.38%、31.15%;CS5处理HA、FA、HM有机碳含量与ck相比分别上升35.48%、17.51%、19.80%。秸秆还田后各处理PQ值均有不同程度上升,与ck相比,表层土壤中CS4处理PQ值显著上升,从63.91%上升到68.42%。与ck相比,全量秸秆深还(CS)处理显著提高了胡敏酸和富里酸色调系数ΔlgK的值,表层和亚表层胡敏酸的ΔlgK分别提高了7.19%和12.48%,富里酸的ΔlgK分别提高了4.19%和10.18%。说明秸秆还田可以提高黑土土壤腐殖化程度,使土壤HA结构变得简单。 展开更多

关键词 玉米秸秆 还田方式 土壤有机碳 腐殖质组成

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