施用秸秆及接种蚯蚓对土壤颗粒有机碳及矿物结合有机碳的影响

在连续四年稻麦轮作的小区试验中,通过测定作物收获后表层土壤(0～5cm、5～10cm、10～20cm)中有机碳(SOC)、颗粒有机碳(POC)和矿物结合有机碳(MOC)含量的变化,研究施用秸秆(表施或混施)和接种蚯蚓(Metaphireguillelmi)对SOC、POC及MOC的影响。结果表明:无论是否接种蚯蚓,经连续四年施用秸秆后,土壤0～5cm、5～10cm、10～20cm及0～20cm各土层的SOC和POC含量、0～5cm土层中MOC含量、10～20cm土层w(POC)/w(MOC)值均显著增加;混施秸秆相比表施秸秆更有利于各土层SOC与5～10cm土层POC含量提高。在施用秸秆条件下,接种蚯蚓使0～20cm耕作层土壤中POC和MOC含量有增加趋势;在秸秆施用且接种蚯蚓时,0～20cm耕作层的w(POC)/w(MOC)值均显著升高(与对照相比),表明秸秆施用且接种蚯蚓有助于土壤有机碳活性的提高。田间施用秸秆及接种蚯蚓对于促进农田土壤有机碳库增加及加快土壤有机碳循环与转化均有重要的意义。     

小麦秸秆不同还田方式下土壤微生物碳代谢多样性特征

秸秆还田是影响稻田土壤固碳潜力的重要措施,研究秸秆不同还田方式下土壤微生物碳源代谢特征对提高农作物秸秆利用和增加土壤碳固定具有重要意义,为此采用自动微生物鉴定系统(Biolog-ECO)研究在短期耕作条件下小麦秸秆不同还田方式对稻田耕层土壤微生物群落结构和多样性的影响。以江苏省六合区黄棕壤为研究对象,对等氮量秸秆发酵床垫料化还田(SP)、秸秆炭化(补施化肥)还田(BR)、秸秆+猪粪发酵还田(OF)、传统施用化肥(CF)和不施肥(CK)对照处理土壤进行分层采样,采用Biolog-ECO方法揭示微生物群落结构的多样性,并采用主成分分析法(PCA)探讨土壤微生物群落结构的变化特征。结果表明,不同秸秆还田方式能显著影响土壤微生物碳代谢特征,OF处理土壤微生物碳代谢能力、微生物多样性各项指数及糖类、氨基酸、胺类和多聚物利用率明显高于其他处理;而SP处理土壤微生物的影响明显小于OF、BR处理;不同秸秆还田方式能显著影响土壤表层(0~5 cm)和耕作亚表层(5~10 cm)微生物碳利用,而对耕作底层(10~20 cm)的影响较小;不同秸秆还田方式影响土壤微生物多样性,与CF和BR处理相比,OF和SP处理增加了土壤微生物多样性。认为OF和BR处理可在短期内显著提高土壤微生物碳代谢多样性和对碳源的利用。     

水肥耦合效应对保护地土壤硝态氮运移的影响

采用二次回归正交旋转组合设计，研究了水肥耦合效应对保护地土壤硝态氮运移的影响。结果表明，0—20cm土层硝态氮含量主要受灌水和施氮的影响，且灌水影响程度大于施氮，灌水与0—20cm土层硝态氮含量呈负相关，而与施氮呈正相关。20—40cm土层和40—60cm土层硝态氮也主要受灌水和施氮的影响，但施氮影响程度大于灌水。灌水和施氮对0—20cm土层硝态氮含量影响有相互拮抗作用。施磷对3个层次土壤硝态氮含量影响都很小。     

耕作方式对土壤微生物和土壤肥力的影响

通过2年田间定位试验,对比研究了免耕+秸秆覆盖、旋耕+秸秆覆盖和传统耕作:三种耕作方式对土壤温度、土壤呼吸速率、土壤微生物数量和土壤肥力状况的影响.结果表明:秸秆覆盖对地温的影响存在"双重效应";土壤温度、土壤呼吸速率和土壤微生物量碳三者之间存在凸面关系;秸秆还田后耕作措施对土壤0～10和10～20 cm的微生物数量的影响不同,但均能增加土壤微生物量;土壤微生物能够加快秸秆中的有机碳向土壤有机质的转化速率;土壤微生物量碳可以作为反映土壤生产力状况的重要生物学指标之一.     

典型红壤区不同土地利用方式下氮素垂直分布及其影响因素

土壤氮素迁移规律是农业面源污染研究的重要内容,探讨不同土地利用方式下氮素垂直分布及其影响因素对氮迁移规律研究具有重要意义。在亚热带典型红壤丘陵区利用动力土柱机采集了38个稻田、林地和茶园的1 m深原状土柱,分0～20、20～30、40～50和70～80 cm 4层并间隔5 cm取样分别测定铵态氮、硝态氮和全氮以及其他土壤属性,研究氮素垂直分布对土地利用方式的响应及其影响因素。结果显示:(1)稻田上述4层土壤全氮含量显著高于林地和茶园(P0. 05),土壤铵态氮含量在各土地利用方式间差异不显著。就表层(0～20 cm)硝态氮含量而言,稻田土壤显著高于林地和茶园;茶园下层(20 cm)土壤硝态氮含量显著高于稻田和林地。(2)土壤全氮含量与硝态氮含量关系密切(r=0. 64,P0. 01);有机碳含量、土壤剖面深度和容重是影响氮素垂直分布的重要因子,土壤氮含量与有机碳含量之间呈显著正相关,与容重、土壤剖面深度呈显著负相关(P0. 05),表明土壤性质对氮素的分布有重要影响。该研究有助于评价红壤丘陵区农业氮肥施用对水体污染的影响风险。     

施氮对不同有机碳水平桉树林土壤微生物群落结构和功能的影响

碳、氮是影响土壤微生物群落结构和功能的2种重要生源要素,但研究施氮对人工林土壤微生物群落影响时很少考虑土壤有机碳水平。本研究以我国南方桉树Eucalyptus人工林为对象,研究施氮水平(对照:0 kg·hm-2,常规施氮水平166.8kg·hm-2,施二倍氮素水平333.7 kg·hm-2)对不同有机碳水平桉树林土壤微生物群落结构(磷脂脂肪酸构成)和功能(土壤酶活性及可溶性土壤有机碳含量)的影响,结果表明:施氮显著降低土壤微生物群落磷脂脂肪酸总量以及细菌、真菌、放线菌磷脂脂肪酸量和真菌/细菌比值(P0.05);区分不同处理的土壤微生物磷脂脂肪酸主要是:真菌特征脂肪酸16:1ω5c、18:1ω9c、18:2ω9c及细菌特征脂肪酸16:1ω7c、i17:0和放线菌特征脂肪酸10Me18:0;施氮显著增加了土壤纤维素酶、酚氧化酶活性及土壤可溶性有机碳含量(P0.05);尽管高土壤有机碳水平样地的土壤微生物磷脂脂肪酸量、土壤酶活性以及可溶性有机碳含量显著高于低土壤有机碳水平样地,但低、高土壤有机碳水平样地的土壤微生物群落结构和功能对施氮的响应不一致,土壤细菌、真菌、放线菌磷脂脂肪酸量以及酚氧化酶活性和土壤可溶性有机碳含量在低土壤有机碳水平样地中对施氮的响应更敏感,而这些指标在高土壤有机碳水平样地中只有在施二倍氮素处理中才显著降低或不变化。该研究结果表明不同土壤有机碳水平中的土壤微生物群落对施氮的响应不一致,强调了在全面认识氮肥施用对土壤微生物群落的影响时,需要充分考虑土壤有机碳水平。     

水肥耦合效应对保护地土壤硝态氮运移的影响

采用二次回归正交旋转组合设计,研究了水肥耦合效应对保护地土壤硝态氮运移的影响。结果表明,0—20cm土层硝态氮含量主要受灌水和施氮的影响,且灌水影响程度大于施氮,灌水与0—20cm土层硝态氮含量呈负相关,而与施氮呈正相关。20—40cm土层和40—60cm土层硝态氮也主要受灌水和施氮的影响,但施氮影响程度大于灌水。灌水和施氮对0—20cm土层硝态氮含量影响有相互拮抗作用。施磷对3个层次土壤硝态氮含量影响都很小。     

秸秆还田下晚播稻茬麦适宜施氮量研究

研究了前荏水稻秸秆全量还田条件下,不同施氮水平(0、90、180、270和360 kg·hm-2)对晚播小麦土壤矿质氮积累、秸秆氮释放、氮素平衡特征和产量的影响.结果表明,基肥施用提高了越冬期0～ 30 cm土壤矿质氮量,追施氮肥提高了开花期0～15 cm土壤矿质氮量.施氮量高于180 kg· hm-2时会造成小麦成熟后土壤矿质氮量的显著增加.氮平衡分析结果表明,小麦全生育期氮素净矿化量为48 kg· hm-2;随施氮水平的增加,秸秆氮释放量、植株氮积累量、土壤矿质氮残留量和氮表观损失量均随之增加;N90、N180、N270和N360处理氮表观损失率分别为27.9％、37.6％、43.2％和47.6％;N90处理损失量以播种至越冬期最高,其余处理均以开花至成熟期最高.适量增施氮肥有利于提高籽粒产量,但施氮量若超过180 kg·hm-2,增产效果则不显著.综合考虑,水稻秸秆全量还田条件下氮肥施用量为180 kg·hm-2有利于兼顾晚播小麦生产和生态效益.     

增温对南亚热带季风常绿阔叶林土壤微生物群落的影响

土壤微生物是森林生态系统中重要的分解者,参与生物圈的物质循环和能量流动,对温度变化响应较为敏感。以鼎湖山南亚热带季风常绿阔叶林为研究对象,基于野外增温实验平台,采集0-10 cm和10-20 cm土层的土壤样品,采用磷脂脂肪酸(PLFA)方法并结合土壤理化性质的监测,探究气温上升对土壤微生物群落的影响。结果表明:(1)增温处理使0-10 cm和10-20 cm土层月均温分别显著上升1.24℃和1.17℃,土层湿度变化不显著;(2)增温显著增加了土壤硝氮含量,但对其他理化性质作用不明显;(3)增温组土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量碳氮比(C/N)以及微生物总磷脂脂肪酸含量与对照组差异不显著;(4)增温显著改变了土壤微生物群落结构,使细菌相对丰度、细菌真菌之比(B/F)以及革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌之比(G~+/G~-)显著增加,降低了真菌和丛枝菌根真菌的相对丰度;(5)进一步分析表明,土壤硝态氮和有机碳是影响土壤微生物群落结构变异的主要因子,两者共同解释了微生物群落结构60.5%的变异度。以上研究结果表明,尽管增温对南亚热带季风常绿阔叶林土壤微生物生物量作用不明显,但可通过对土壤硝氮和土壤有机碳含量的影响引起土壤微生物群落结构及其相对丰度的改变,微生物群落结构和相对丰度的变化又将通过影响微生物对土壤碳氮的同化作用,最终影响土壤的碳氮过程。     

不同施氮水平对玉米产量、氮素利用效率及土壤无机氮含量的影响

通过研究不同施氮水平对玉米产量、氮素利用率及土壤硝态氮(NO3--N)和铵态氮(NH4+-N)残留量的影响,为氮肥的合理利用提供依据.在黑龙江省农业科学院科技园区布置田间小区试验,结果显示:玉米产量随施氮量增加而增加,施氮量为165 kg·hm-2时,氮肥利用率最高,当施氮量高于165 kg·hm-2,产量反而有降低的趋势,过量施氮也并不能增加玉米对氮素的吸收,因而氮素利用率也随施氮量的增加而降低.玉米收获后土壤剖面无机态氮质量分数的变化因施氮量的不同而表现出差异,0~80 cm土层硝态氮积累量随氮肥输入量的增加而显著增加,以表层(0~40 cm)硝态氮质量分数最高,中间层(60~80 cm)质量分数最低,100 cm以下土层以施氮量为165 kg·hm-2的处理土壤硝态氮积累量最低,降低了硝态氮淋溶风险;铵态氮的质量分数相对较低,不同的施氮量对土壤铵态氮质量分数的影响主要在0~20 cm土层,铵态氮质量分数与施氮量并无显著的相关关系.综合考虑玉米产量、氮素利用率与生态环境效益,以165 kg·hm-2(优化施氮量)为最佳氮肥施用量.     

土壤矿质氮和可矿化氮对当季作物的贡献

从土壤矿质氮-硝态氮和铵态氮、土壤可矿化氮3个指标研究了土壤剖面不同层次有效氮对作物吸氮的贡献.结果表明,不同指标反映土壤供氮能力状况不一.土壤硝态氮和土壤可矿化氮与作物吸氮有较好的相关关系,而土壤铵态氮与作物吸氮关系不密切.在深度120cm之上的土层的土壤可矿化氮对作物吸氮有较大的贡献.在考虑土壤供氮能力时,建议应该考虑120cm深层以上的土壤.     

A simulation model to evaluate the impacts of invasive earthworms on soil carbon dynamics

Recent studies have reported that earthworm invasions alter native communities and impact nutrient cycling in terrestrial ecosystems. We developed a simulation model to evaluate the potential impacts of earthworm invasions on carbon dynamics, taking into consideration earthworm feeding strategies and priming effects on the microorganisms through their casting activities. Responses of carbon stocks (forest litter, soil organic matter, microbial biomass and earthworm populations) and carbon fluxes (litter decomposition, earthworm consumption, and microbial respiration) were used to evaluate an earthworm invasion of a forest ecosystem. Data from a northern temperate forest (Arnot Forest, New York) were adapted for model calibration and evaluation. Simulation results suggest that the impact and outcome of earthworm invasions are affected by pre-invasion resource availability (litter and soil organic matter), invasive earthworm assemblages (particularly feeding strategy), and invasion history (associated with earthworm population dynamics). The abovementioned factors may also determine invasion progress of earthworm species. The accuracy of the model could be improved by the addition of environmental modules (e.g., soil water regimes), precise parameters accounting for individual species attributes under different environmental conditions (e.g. utilization ability of different types of food resources), as well as earthworm population dynamics (size and structure) and interactions with predators and other invasive/indigenous species during the invasion progress. Such an earthworm invasion model could provide valuable evaluation of the complicated responses of carbon dynamics to earthworm invasions in a range of forest ecosystems, particularly under global change scenarios.     

秸秆与氮肥配施对辽西旱区土壤酶活性与土壤养分的影响

通过田间试验研究了玉米（Zea mays L.）秸秆与氮肥配施对耕层土壤酶活性及土壤养分的影响。试验设4个秸秆还田量水平,2个施氮量水平。结果表明：在秸秆配施氮肥条件下,耕层土壤中性磷酸酶、脲酶、转化酶和过氧化氢酶活性以及有机质和全氮质量分数均表现为随着玉米秸秆还田量的增加而提高,而硝态氮（3NO-N）和铵态氮（＋4NH-N）质量分数则表现为随着玉米秸秆还田量的增加而减少,4种土壤酶活性与土壤有机质和全氮质量分数均呈显著正相关,与土壤硝态氮和铵态氮质量分数则呈显著负相关。玉米秸秆还田量9 000 kg.hm-2配施氮肥量420 kg.hm-2是辽西风沙半干旱区效果较好的技术措施。     

氮添加对侵蚀退化红壤化学性质及芒萁叶功能性状的影响

蕨类植物芒萁(Dicranopteris dichotoma)是我国南方红壤侵蚀区重要的水土保持植物,但目前氮添加对芒萁叶功能性状及其基部土壤化学性质以及这二者之间关系的影响尚不清楚.以芒萁作为研究对象,采用盆栽实验,设置CK(0 g m-2 a-1)、N1(1.1 g m-2 a-1)、N2(2.3 g m-2 a-...     

改良剂对铜矿尾矿砂与菜园土混合土壤性质及黑麦草生长的影响

用蒙脱石、稻草、鸡粪作为改良剂 ,研究不同改良剂对铜矿尾矿砂与菜园土混合土壤pH、有效态重金属含量、脲酶和磷酸酶活性以及混合土壤上种植的黑麦草生长的影响。结果表明 :添加蒙脱石对不同生长期黑麦草的生长量没有显著影响 ;使用稻草和鸡粪处理尽管在开始阶段不利于黑麦草 (第 1茬和第 2茬 )的生长 ,但随时间延长 ,黑麦草的生物量 (第 3茬和第 4茬 )明显增加 ,表现出很好的后效。黑麦草的根重与鸡粪的添加量关系显著 ,施用稻草的纯尾矿砂处理组 (处理 2 2 )根重最大 ,而且蚯蚓只能在使用适量稻草的处理条件下才能在混合土壤中生长。土壤酶的分析发现 ,磷酸酶的活性除了在蚯蚓能够生长的处理组表现出较高外 ,其它处理之间无明显差异 ,但脲酶的活性则随着稻草和鸡粪施用量的增加而显著提高。各处理之间土壤的 pH值变化不大。添加稻草减少了土壤中有效态重金属的含量 ,而使用鸡粪处理明显增加了土壤中包括铜、铅和锌等有效态重金属的含量 ,说明在施用含有重金属的畜禽粪便时务必小心谨慎 ,以防二次污染。     

Pesticide effects on microbial population and soil enzyme activities during vermicomposting of agricultural waste

The effects of different pesticides (propiconazole, profenofos, pretilachlor) on vermicomposting were evaluated for the adverse effects on soil enzyme activities (dehydrogenase, phosphatase, urease) and total microbial counts (TMC). There were remarkable increase in enzyme activities and TMC in presence of earthworm compared to control (earthworm absent). In comparison to control, the activities of phosphatase, dehydrogenase and urease in presence of vermicompost increased upto 30, 128 and 31.3% respectively; whereas increase of TMC was 71.9%. But, in presence of each of the pesticide, said activities decreased. Maximum inhibition of soil phosphatase activity (46.6%) was observed in presence of propiconazole (100 mg kg(-1)) after 120 days. Profenofos affected the soil dehydrogenase activity in the tune of 47% at 1000 mg kg(-1) concentration after 80 days and thereafter, the extent of toxicity decreased little. Soil urease activity was affected markedly in presence of profenofos and was 62% at 1000 mg kg(-1) level after 80 days. TMC also declined in presence of profenofos and pretilachlor. Increase in TMC was about 71.9% compared to control and the inhibition was more or less 60% when profenofos (1000 mg kg(-1)) was present even after 120 days of treatment.     

利用根箱法解析水稻根际土壤中氮的行为

为研究水田土壤中氮的行为,施给15NH4 或15NO3-标记的硝胺(NH415NO3或15NH4NO3)的沙壤土(Shirasu soil)添充在根箱里,对Japonica水稻(品种Hinohikari)进行温室栽培6周.收割后,水稻植株分地上部和根部,对各自的全氮,15N atom％进行测定.根箱各区域的土壤按着鲜土形态进行采取后,对此全氮,NO3-N,水溶性NH4-N,KCl抽出NH4-N和其各自的15N atom％进行测定.研究结果表明,土壤全氮含量与栽培前相比,在非根际明显降低,但在根际比非根际要高,保持了与栽培前相同的水平.土壤NO3-N浓度从非根际到根际递增,但与其栽培前相比显著地降低,在整个根箱里,施给NO3-N的79％为因脱氮而损失.土壤中NO3-N的大部分来自于土壤氮化合物,来自施肥的比例却较低,尤其是在根际.反而,施给NO3-N的残存率约仅为16％左右,但其中有机态氮所占的比率在非根际里55％～86％,在根际却达到了93％.土壤水溶性NH4-N和KCl抽出NH4-N浓度靠近根际逐渐降低,而且在非根际两者匀由1∶10的比例存在,但在根际里水溶性NH4-N没被检索到.在非根际里,土壤KCl抽出NH4-N的35％～66％为来自施肥,但其比例在根际里却降到15％左右.在土壤中残存的来自施给NH4-N的氮化合物之中,有机态氮所占的比例在非根际里约为11％～65％,但在根际却达到了92％.以上结果表明,在水稻根际,氮的无机化和有机化的活性比非根际显著.     

双氰胺在四川3种主要土壤上的硝化抑制作用

采用室内培养试验方法,在不同浓度双氰胺(DCD)处理条件下,对四川3种主要土壤(紫色土、黄壤、灰潮土)的N2O释放量,NH4+-N及NO3--N含量动态变化进行了研究.结果表明,DCD对3种土壤N2O释放及土壤NO3--N含量有明显抑制作用,随DCD浓度增加,其抑制效果越显著.DCD同时能推迟NO3--N含量达到高峰,使土壤NH4+-N含量在较长时间保持相对较高水平,提高氮肥利用率,减少氮素流失.DCD在3种土壤上硝化抑制效果存在差异,表现为紫色土＞灰潮土＞黄壤.同时提出DCD在3种土壤上的适宜添加量,紫色土上为普通碳铵施入量的0.5%,黄壤和灰潮土上为0.3%.     

4种替代植物对黄顶菊入侵土壤养分和酶活性的影响

入侵植物对土壤环境的影响是植物竞争取胜的重要生态策略之一,而选择合适的植物可以替代控制和抵御外来植物的入侵。比较了高丹草、向日葵、紫花苜蓿和多年生黑麦草4种植物与黄顶菊单种和混种后不同时期的土壤养分和土壤酶活性变化规律。结果表明：（1）黄顶菊单独种植根区土壤NH4＋-N、NO3-N含量均显著低于紫花苜蓿和黄顶菊混种群落,其有效磷含量显著低于高丹草和黄顶菊混种群落;（2）紫花苜蓿和黄顶菊混种群落土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶活性均显著高于黄顶菊单种群落。因此,在本试验条件下,高丹草、紫花苜蓿对土壤氮素转化利用能力比黄顶菊高,且能竞争性抑制黄顶菊对土壤磷素的吸收,利于实现对黄顶菊的替代控制。     

赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)对三种土壤Zn、Pb有效态含量的影响

以褐土(Cinnamonsoil)、潮棕壤(Aquicbrownsoil)和酸性棕壤(Acidbrownsoil)为供试土壤,通过培养实验,研究了土壤中重金属Zn、Pb对赤子爱胜蚓(Eiseniafoetida)生长率的影响,赤子爱胜蚓(Eiseniafoetida)对不同土壤中有效态Zn、Pb含量的影响,并与野生环境中生长的灰暗异唇蚓(Allolobaphoracaliginosa)进行比较。结果表明:重金属的污染明显抑制了赤子爱胜蚓的生长;赤子爱胜蚓可以显著提高潮棕壤中DTPA-Pb的含量,对DTPA-Zn的含量影响不大;加赤子爱胜蚓,褐土中DTPA-Zn和Pb的含量显著高于加灰暗异唇蚓,潮棕壤中DTPA-Zn的含量和酸性棕壤中大DTPA-Pb的含量则相反。