土壤重金属因不易分解且部分会随着食物链在生物体内富集而影响生物体的正常生长。另外，土壤重金属也会对生态系统的健康产生重要的影响，尤其在我国无居民海岛面临着保护与开发的矛盾背景下，开展无居民海岛土壤重金属污染与植被多样性的关系研究有重要的理论和现实意义。通过野外植被与土壤的调查与采样，结合实验室分析和数理统计的方法，定性与定量地研究植物与土壤重金属污染的关系。结果表明:(1)研究区仅部分土壤受到重金属的污染。对19个土壤样方的铬、汞、砷、铜、锌、镍、镉和铅等八种重金属元素分析结果为仅4个土壤样方受到镉的污染，5个土壤样方受到了铅的污染。(2)植物群落多样性与土壤镉和铅污染指数成负相关。植物物种多样性越高，其生境下土壤受镉和铅污染的程度越低。(3)不同科和种的植物对镉和铅两种重金属的耐受性不同。如，菊科、豆科、蔷薇科、茜草科、百合科、大戟科、松科和山茶科植被对镉和铅均有耐性或适应性。柃木、滨柃、檵木、杜鹃、芒和蕨对铅和镉均有一定的耐性或适应性。(4)植物生活型不同其对重金属的耐受性不同。例如，草本和灌木比乔木更能适应受重金属污染的土壤环境。另外，多年生草本比一年生草本更能适应受重金属污染的土壤环境，常绿植被比落叶植被更能适应镉铅污染的环境。对无居民海岛土壤重金属污染和植物多样性关系的研究不仅有助于了解研究区的土壤和植被资源状况，也对无居民海岛资源的保护提供了参考依据。

为明确将牛蒡根酶解物用作水溶性有机肥的可行性及其肥效，采用叶面喷施和灌根施肥两种方式，研究了其对番茄生长、品质及土壤生物特性的影响。结果表明，与空白对照相比，叶面喷施和灌施牛蒡根酶解物均可显著提高番茄的株高和茎粗，叶片抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)等抗氧化酶的活力提高，丙二醛(MDA)含量降低；番茄中可溶性糖、维生素C和番茄红素含量提高，有机酸含量降低；根际土壤中细菌和放线菌数量增加，过氧化氢酶、磷酸酶、脲酶和蔗糖酶等酶活力显著提高。牛蒡根酶解物的肥效与其施用浓度有关，与低浓度牛蒡根酶解物叶面喷施和灌根施肥相比，高浓度牛蒡根酶解物叶面喷施和灌根施肥处理的株高增长量分别提高了17.06%和6.20%，茎粗增长量分别提高了12.20%和7.91%，叶片MDA含量分别降低了17.75%和17.79%，APX、CAT、POD、SOD等叶片抗氧化酶活力和过氧化氢酶、磷酸酶、脲酶和蔗糖酶等土壤酶活力提高，根际土壤中细菌和放线菌数量增加，番茄品质提高。牛蒡根酶解物水溶性好，且具有普通有机肥的肥效特征，是一种优质的水溶性有机肥料。综合利用牛蒡根废弃物制备水溶性有机肥对解决因其废弃堆积而造成的环境污染问题具有重要意义。

研究基于Illumina平台的高通量测序技术，深度解析东北苏打盐碱土植被进展演替下的3种土壤和羊草根系内生微生物群落结构和多样性。碱斑土壤(C)、碱蓬根际土壤(S)、羊草根际土壤(A)以及羊草根系(AE)分别得到1864、1693、1793、730个细菌可操作分类单元(Operational Taxonomic Unit，OTU)，分别得到432、316、502、143个真核微生物OTU。在门分类水平上，苏打盐碱土壤以及羊草根系内生的细菌类群主要分布于9个门，其中变形菌门为主要菌门；苏打盐碱土壤以及羊草根系内生的真核微生物类群主要分布于9个门，其中子囊菌门占主导地位。研究结果表明:苏打盐碱土壤植被进展演替使得土壤细菌和真核微生物群落结构差异性逐渐增大，使得苏打盐碱土壤质量和功能更加稳固，生态系统更加稳定；Halomonas、Nitrincola和Wellemia与东北苏打盐碱土壤植被进展演替相关性较大，Pseudomonas和Paenibacillus与以羊草为主的顶级群落形成相关性较大。

为研究盐碱地开发整治工程对盐渍化土壤的改良效果，以黄骅市盐碱地开发项目区作为研究对象，分析了盐碱地开发工程前、明沟排水工程和暗管排水工程土壤中速效磷、速效钾、碱解氮、容重、有机质含量、含盐量、pH值、和含水量等指标的差异。并建立土壤肥力综合评价体系，采用模糊数学综合评价方法对土壤肥力进行评价。结果表明:明沟排水工程对土壤中速效磷、速效钾、碱解氮和有机质含量的影响高于暗管排水工程，而暗管排水工程对于降低土壤盐渍化程度效果显著，降低速度快。经过明沟和暗管排水工程实施后土壤肥力综合指数分别从0.1330、0.2200增加到0.7440、0.6807，明沟排水较暗管排水工程的土壤肥力综合评价分高出23.29%。总体来说，明沟和暗管排水工程均能有效改良土壤，明沟与暗管排水工程相比实施后的效果更好，且暗管排水工程对含盐量的改良效果更好。

为研究麦秸覆盖与否对土壤理化性质、夏花生生长发育及产量的影响，采用随机区组试验，在花生夏直播平作模式下，调查麦秸覆盖与不覆盖处理的土壤物理性状、土壤酶活性、花生营养、生殖生长及产量、品质等指标的变化。结果表明，麦秸覆盖后，产量、饱果率、出仁率比未覆盖分别降低5.2%、9.8%、0.66%。麦秸覆盖显著影响了土壤理化性状，使得土壤温度、张力、容重、脲酶活性下降，土壤湿度、孔隙度和多酚氧化酶活性增加；同时，覆盖还影响了花生的营养生长，麦秸覆盖后显著降低了花生的主茎高、侧枝长、叶面积和叶片SPAD值；与不覆盖相比，麦秸覆盖降低了花生的开花量、果针数和结果数，最终导致产量降低。麦秸覆盖可改善土壤不良的理化性状，但覆盖后地温降低，延缓了花生的生育进程，不利于当季花生的生长发育及结实。研究结果为麦茬夏花生高产栽培技术的集成提供了理论依据。

为研究长白山森林土壤微生物量对季节性冻融变化的响应，利用原位培养连续取样法测定了长白山地区2种典型森林土壤在春季和秋季冻融期间微生物量碳(MBC)和微生物量氮(MBN)含量的动态变化。结果表明:2种林型各层次土壤微生物量随冻融格局变化而变化。在春季冻融前期，2种林型各层次土壤微生物量皆表现出升高趋势，而在秋季冻融前期表现出降低现象，在春季和秋季土壤冻融期具有多次爆发式增长而又迅速下降特征，且存在一个或多个微生物量峰值。2种林型上层土壤微生物量多高于下层土壤，且上层土壤在冻融期间变化更加剧烈，而下层土壤各时期微生物量碳、氮比波动情况高于上层土壤。相比长白松林，硬阔叶林各层次土壤微生物量在各冻融时期含量更高。

为明确滨海盐渍型水稻土在氮肥减量施用条件下，微生物菌剂促进土壤养分释放和对水稻生长影响的机制，以盐丰47水稻为供试作物，采用盆栽试验方法，研究在氮肥减量30%条件下，化肥配施固氮螺菌和复合微生物菌剂对苗期水稻生长和土壤养分有效性的影响。结果表明:化肥配施微生物菌剂明显提高水稻生物量，增加水稻株高、根长、根体积、根表面积等根系发育指标。与常规施肥相比，在氮肥用量减少30%条件下配施微生物菌剂可以提高土壤有效磷和速效钾含量，提高幅度分别为2.71%～17.67%和0.73%～18.17%，土壤碱解氮含量变化相对较少，差异不明显。微生物菌剂可以替代部分化肥对水稻生长的促进作用，氮肥配施复合微生物菌剂处理比配施固氮螺菌的效果更好。研究结果对化肥合理减施、保障作物产量和合理应用微生物菌剂有重要意义。

本论文通过水解革屑制备多肽水解液，并将水解液与Ca Cl2进行螯合反应制备多肽-Ca金属螯合物。对水解液进行理化性能进行表征，利用GPC测定水解液的分子量；设计单因素螯合实验及正交试验，考察了p H、温度、时间、肽/Ca质量比等因素对螯合反应的影响，确定了最佳反应条件。通过研究发现不同因素对螯合率的影响大小为:温度>时间>肽Ca比> pH；对得率的影响大小为:pH>温度>肽Ca比>时间。最佳螯合条件:反应时间90 min，肽Ca比为4∶1，反应温度为70℃，pH为7，最佳条件下的螯合率为86.55%；最后，对肽Ca螯合物进行傅里叶红外光谱、扫描电镜及能量色散X射线光谱仪分析表征，结果表明Ca离子成功螯合到多肽上，得到Ca肽螯合物。

目前生物炭用量对不同镉污染水平土壤的钝化效果缺乏进一步认识，利用外源添加试验研究了不同土壤镉污染水平、不同生物炭添加量对小白菜镉吸收和土壤镉有效性的影响。结果表明，添加生物炭能降低土壤有效态镉含量和小白菜地上部镉吸收量，且随着生物炭量的增加钝化效果更明显，其中以4%的生物炭添加量的效果最佳，小白菜地上部镉含量降低了55.9%～76.0%。生物炭添加提高土壤pH值，降低了土壤有效态镉含量2.4%～62.3%，其中较低镉水平土壤有效态镉含量降幅高于较高镉水平的土壤。

连作障碍已成为严重威胁甘肃马铃薯产业可持续发展的因素之一，而功能微生物在植物防病、促生、土壤修复等方面有其独特的优势。通过多年田间定位试验，研究了多效微生物制剂对甘肃干旱区马铃薯连作土壤微生物、养分、酶活性等生态因子及其产品产量和品质的影响。结果显示，应用多效微生物制剂对甘肃干旱区马铃薯连作土壤生态及其产量等影响显著，与对照相比，提高了细菌、放线菌的数量，降低了真菌的数量；提高了土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶的活性；使连作土壤矿质营养碱解氮、速效磷和速效钾含量显著提高；降低了连作马铃薯晚疫病、枯萎病和软腐病的发生率，与对照相比，病株率分别降低了66.34%、69.17%和67.24%，病薯率分别降低了74.85%、78.75%和60.31%；明显促进植株生长，提高块茎产量，增产率为14.45%。研究证明多效微生物制剂能够有效改良甘肃干旱区马铃薯连作障碍土壤生态环境、防控病害、促进马铃薯植株生长、提高产量。

以受镉(Cd)污染的棕壤为供试土壤，采用盆栽试验的方法，研究牛粪与秸秆配施对玉米各部位Cd吸收、转运及Cd在各部位亚细胞分布的影响。试验设6个处理，分别为对照处理(CK)、单施秸秆(S)、单施牛粪(M)、牛粪与秸秆含氮量比1∶1(SM1)、牛粪与秸秆含氮量比3∶1(SM3)、牛粪与秸秆含氮量比5∶1(SM5)。结果表明，与对照相比，SM1处理根部吸收Cd的含量下降了46.2%；SM1和SM3处理玉米叶部Cd吸收量与对照相比分别下降了69.8%和61.0%，玉米茎部Cd含量与对照相比分别降低了62.6%和50.4%，玉米籽粒Cd吸收量与对照处理相比分别降低了80.0%和75.0%。与对照相比，SM1、SM3和SM5处理Cd由根部向茎叶部位的转运系数分别降低了0.37、0.21和0.17；Cd由茎叶向籽粒的转运系数分别降低了0.014、0.012和0.010。所有处理玉米各部位亚细胞组分的Cd含量均呈现为细胞壁>细胞器>可溶部分；在SM1处理下，Cd在根、叶、茎和籽粒四个部位细胞壁中比例与对照相比提高最多，分别提高了16.5%、10.5%、10.7%和19.3%。因此，适宜的牛粪与秸秆配比能有效降低玉米各部位对Cd的吸收和转运，提高Cd在玉米各部位细胞壁中的分布比例，牛粪与秸秆含氮量比1∶1配施有利于Cd污染地区玉米的安全生产。

科学评价土地利用效益，动态追踪障碍因子可为后续土地高效利用提供理论基础与现实依据。本文运用改进熵权TOPSIS模型从"经济-社会-生态"三维视角对苏州市2000～2015年土地利用效益进行测算，并对其演变态势、速度、效益加速度进行了定量研究及效益预测，同时引入障碍度模型进行障碍因子动态追踪分析。结果表明:(1)苏州市土地利用综合效益由2000年的0.2287逐步提升到2015年的0.6765，实现了"低级-中级-良好"的梯度跨越，(2)综合效益增长速度经历"波动剧烈-快速上升-趋于平稳"的演变过程，而效益加速度变化明显滞后于土地效益速度且波动幅度更大，2010年后逐渐减缓；(3)土地利用效益制约因素经历了"社会-经济-生态"主导的转变，城市人均公共绿地面积、工业固废排放量、土地利用多样性指数、人均建设用地面积、服务业、高新技术产业总产值、固体废弃物综合利用率、城镇化率等成为制约苏州市土地利用效益增长的关键因素；研究旨在明晰土地利用效益演变规律及存在的问题，以便为今后苏州市土地利用规划、土地利用结构调整提供参考。

以漓江上游流域为研究区域，利用较高空间分辨率的Landsat 8 TIRS数据定量反演流域的地表温度，并结合温度-植被干旱指数探讨干旱季节流域地表土壤干旱时空分布特征。结果表明:不同干旱季节，漓江上游流域地表温度分布规律类似，即以林地为主的上游流域地表温度低于以城乡工矿居民用地为主的中下游区域；流域地表土壤以干旱等级为主，部分区域出现极干旱现象，在一定程度上会影响区域农业和旅游业的可持续发展。流域地表土壤干旱程度受土地利用类型影响明显，以林地为主的上游区域地表土壤主要为湿润等级，而以城乡工矿居民用地为主的中下游区域主要为干旱等级。

为探究不同海拔条件对土壤有效钾含量高光谱反演的影响以及筛选效果最好的光谱指标。采集118个土壤样本后进行其室内理化分析、光谱测量与处理等一系列工作，在土壤原始光谱(R)处理的基础上提取了反射率倒数一阶微分((1/R)')、反射率倒数的对数一阶微分((log(1/R))')和反射率对数的倒数一阶微分((1/(log R))')三种光谱变换指标，分析土壤原始光谱和三种变换后的光谱指标与不同海拔区土壤有效钾含量的相关性，并运用偏最小二乘回归法(PLSR)建立不同海拔条件下土壤有效钾的高光谱预测模型。结果表明:(1)比较土壤原始光谱和三种变换后的光谱指标，基于(log(1/R))'变换结果构建的PLSR模型在土壤有效钾的反演效果最好，其决定系数(R2)最高，为0.89，均方根误差(RMSE)为12.45 mg kg-1；(2)相比全区域而言，依据海拔分区所建立的模型能够更好的预测土壤有效钾的含量。该结果对今后地形复杂区域土壤养分的光谱预测具有一定的指导作用。

东北黑土区属于雨养农业，大气降水是土壤水分的主要来源，大气降水的强度和频率是影响水分在剖面分布的重要因素。以中国科学院海伦农田生态系统野外科学观测研究站内水分平衡观测场的自然降水条件下的0～170 cm土体为研究对象(三次重复)，2011～2016年的每年5月25日～9月10日利用中子仪测定0～170 cm土层土壤含水量，其中0～10 cm、10～20 cm和160～170 cm土层深度间隔10 cm，40～160 cm间隔为20 cm。研究结果表明:观测期内64.35%以上的降水发生在7月5日～8月20日，0～170 cm不同土层的平均含水量在24.71%～37.23%之间(体积含水量)，随着剖面深度的增加不同深度土层间土壤含水量差异逐渐减弱；受降水、地面蒸发和作物耗水的影响，土壤含水量变化最大的层次为0～10 cm土层。当单次降水量达到178.20 mm时，0～170 cm各层土壤含水量均增加，但49.30%的降水储存在0～40 cm土层；而在作物生长季节持续15 d无降水时，0～170 cm各层次土壤水分均呈亏缺状态，其中消耗水量的47.38%～58.80%来自0～40 cm土层。因此，东北黑土区农田0～40 cm土层对于容纳大气降水、满足作物需水具有重要作用，应通过耕作和有机物料还田等措施进一步改善这一土层土壤物理性质以增强其蓄水、保水和供水的能力。

以库布齐沙漠南缘光伏电站表土为研究对象，利用激光衍射技术分析研究了地表0～5 cm层沉积物粒度特征，探讨光伏电站对风蚀颗粒粒度的影响。结果表明:光伏电站内沉积物以细砂、中砂为主。光伏电板的阻滞作用使得板下极细砂、细砂含量升高，中砂含量降低。与裸沙丘相比板下与板间分选性变好，板下颗粒细化，板间颗粒粗化，峰态偏离正态，向负偏发展，颗粒频率分布曲线变宽，累积频率曲线依次变陡。光伏电站内迎风方向(东南向西北方向)电板区域沉积物含量波动显著，频率较高，平均粒径较背风方向小，迎主害风方向颗粒出现粗化趋势。背风方向(西南向东北方向)沉积物含量波动频率明显下降，平均粒径较迎风方向大，背风方向颗粒出现细化趋势。北向南方向电板区域沉积物粒径逐渐增大，颗粒出现细化趋势，由光伏电站外缘延至光伏电站内部极细砂、细砂颗粒堆积程度逐渐增大。光伏电站迎风方向沉积物粗粒化现象尤为严重，需要在光伏电站周围、主要在迎风方向建设防护措施，来降低电站内颗粒粗粒化现象以及板间堆积现象的发生程度。

还田玉米秸秆降解过程中施加含有植物内生真菌的复合菌剂，在盆栽条件下研究了该菌剂对还田秸秆的降解作用，对土壤生态以及后季作物小麦生长的影响。结果表明:添加复合菌剂能够促进玉米秸秆的降解，在前30 d时效果最显著，尤其是木质素的降解，两种复合菌剂处理组木质素降解率分别比市购秸秆腐熟剂高117.36%和242.70%；施用菌剂会显著增加小麦生长早期土壤蔗糖酶、脲酶和纤维素酶的活性，增加小麦生长早期土壤微生物数量；改善土壤理化性质，提高小麦成熟后土壤中的全氮、全钾、碱解氮和速效钾的含量；显著改善小麦生长状况，小麦返青拔节期叶片叶绿素含量显著增加，收获小麦单株生物量和单株产量也有所增加。

滩涂盐碱地脱盐是促进地区农业发展、保障耕地占补平衡的重要举措。本文以江苏如东滩涂围垦区为研究区，通过田间试验，研究滨海盐碱地改良过程中土壤水盐动态。结果表明:PAM改良剂(P)处理的土体含水率在燕麦整个生育期内保持较高水平；秸秆覆盖(F)处理的表层土壤含水率在燕麦抽穗期和成熟期明显下降。P、F处理的脱盐效果显著，有机肥(M)和对照(C)处理在燕麦成熟期的返盐表聚现象明显。对比各时期C处理表层土壤含盐量(4.38 g kg-1～22.07 g kg-1)，其他三种处理的表层土壤脱盐效率为F(53.91%～85.66%)> P(41.22%～76.20%)> M(8.99%～61.48%)。在本试验的处理措施中，土壤PAM改良剂在滩涂围垦区土壤持续脱盐保墒方面效果较好，其次为秸秆覆盖，单一施用有机肥的改良效果较差。

河北张家口属于季节性冻土区，温度和水分是影响土体结构和强度的主要因素，因此研究土壤温度和水分变化相关性对于分析土体结构稳定性和工程建设具有重要意义。本研究采用国产智能化墒情监测设备，在张家口坝上与坝下过渡带选择一个典型坡面为研究区，采用垂向分层监测方法，对土壤进行温度和含水率观测，历时一个水文年。通过监测数据分析，探究季节性冻土不同土壤层温度、含水率随时间的变化以及纵向空间不同土壤温度梯度、含水率变化关系。研究表明:典型坡面0.6 m以上土壤层，受大气温度影响，并相对于大气温度变化滞后。0.75 m以下土壤层全年温度高于0℃，最大冻土深度为0.6 m。斜坡面以下0.3 m、0.75 m处含水率变化受气温影响最大，变化规律一致，但影响因素不同；斜坡表面以下0.45 m和0.6 m温度的变化对于土壤层含水率的变化影响较小，且不同层位影响程度不同。

以伊犁河谷栗钙土区雨养麦田为研究对象，采取田间调查、取样和实验室测定的方法，研究伊犁河谷不同产量水平栗钙土土壤物理指标变化特征，为该地区麦田土壤物理性质的改善和耕层构建提供理论支撑。结果表明:不同产量麦田土壤容重、紧实度从0～10 cm土层到20～40 cm土层均呈现增加的趋势；土壤总孔隙度、水稳性团聚体含量变化趋势刚好与土壤容重、紧实度相反，即0～10 cm> 10～20 cm> 20～40 cm。高产田土壤容重、土壤总孔隙度、紧实度、土壤三相比R值、水稳性团聚体各项指标均优于中、低产田。因此，通过土壤培肥、改进耕作措施改善土壤物理性质十分必要。