4种农药对土壤微生物的影响Ⅱ:氮素矿质化的变化

研究农药,氯氰菊酯、高效氯氰菊酯、多菌灵和丁硫克百威对山西省两种土壤氮素矿质化（ 氨化作用和硝化作用） 的影响．结果表明,添加低浓度（ ｗ ＝ １００ ｍｇ／ｋｇ） 的４ 种农药,对土壤氮素矿质化无显著影响． 高浓度（ ｗ ＝ １０００ ｍｇ／ｋｇ） 的菊酯类农药会抑制土壤中硝化细菌的活动,使土壤中氨的含量明显积累;添加高浓度多菌灵的土壤样品出现硝态氮积累的现象,这可能与其对微生物生长影响有关;添加高浓度丁硫克百威在一种土壤样品中使氨的含量有明显积累,但在另一种土壤样品中与对照基本相同．可见,农药对土壤氮素矿质化及微生物活性的影响,因农药品种的不同和浓度的不同而异,不同的土壤因微生物活性的差异而对农药污染的反应也不同     

葡萄糖对东北黑土有机氮矿化的调控作用

采用Stanford和Smith的间歇淋洗好气矿化培养法研究了添加外源底物对东北黑土有机氮矿化进程和矿化速率的影响.结果表明,葡萄糖能够降低土壤有机氮的矿化进程和矿化速率,促进土壤有机氮的固定.葡萄糖与氮肥配施处理也表现出对土壤有机氮的截获作用.葡萄糖对土壤有机氮的矿化具有调控作用,这对于提高农田土壤氮素利用率、减少氮素损失具有重要意义.     

除草剂对土壤氮素循环的影响

土壤微生物参与土壤氮素循环的生物学与生物化学过程,对氮素形态转化与去向产生很大影响。在现代农作物生产上农田普遍施用除草剂,除草剂进入土壤生态环境中影响土壤微生物种群数量、活性和土壤氮素循环过程,在一定程度上改变氮素各去向的比例。因此,除草剂的施用对植物氮素吸收利用和土壤氮的环境释放具有一定效应。文章综述了除草剂对生物固氮、土壤氮矿化与转化、氨挥发、硝化反硝化、温室气体N2O排放、植物的氮吸收利用、土壤氮损失等方面的影响,并提出了今后进一步研究的方向,为减少氮素损失和温室气体排放以及除草剂使用的安全性评价提供参考。     

不同形态氮输入对湿地生态系统碳循环影响的研究进展

人类活动导致湿地生态系统氮负荷明显增加,引起生态系统碳循环过程发生诸多变化。外源氮输入对湿地生态系统土壤碳库稳定性的影响已成为当今国际研究的前沿问题之一。文章综述了不同形态氮素对湿地植物固碳潜势、土壤自养与异养呼吸速率的影响、土壤甲烷排放及不同形态氮与全球变暖对土壤有机碳及其组分矿化速率的交互作用的研究进展。研究表明,(1)植物对不同形态氮素的选择性吸收,会影响植物叶片的光合速率,改变植物的固碳潜势,影响植物根系的自养呼吸速率;同时,会影响凋落物归还量,改变植物对土壤的有机碳输入;此外,还可能影响凋落物的质量(如C/N),改变凋落物的分解速率,影响土壤异养呼吸速率。(2)各种形态氮输入对土壤p H产生不同的影响,改变土壤微生物及酶活性,影响有机碳的分解及土壤异养呼吸速率。(3)土壤有机碳组分对各种形态氮素的不同响应,也会改变土壤有机碳的矿化速率。(4)植物对不同形态氮素的选择性吸收,及各种形态氮输入对土壤p H产生的不同影响,会影响土壤中可利用C、N源的供应,改变土壤的酸碱环境及氧化还原电位,影响土壤CH4排放。(5)大气氮沉降与全球变暖同时影响土壤碳循环过程,但不同形态氮素与全球变暖对湿地土壤碳循环过程的交互作用研究仍较少见。迄今为止,氮沉降对湿地土壤碳库稳定性的影响效应仍存在很大的不确定性,仅有少量研究区分氮素形态对土壤碳库稳定性的影响,而关于湿地生态系统的研究鲜有报道。今后应着重区分不同形态氮素对湿地土壤碳库稳定性的影响机理研究,以便深入了解氮沉降与湿地土壤碳库稳定性之间的关系。     

季节性雪被对青藏高原东缘高寒草甸土壤氮矿化的影响

依据自然雪被分布的差异,在青藏高原东缘高寒草甸中设置3条样带(即深雪、中等厚度雪被和浅雪),于2008年的秋冬过渡期,连续监测各样带中的雪被厚度和土壤温度,并采用原位培养法测定每月的土壤氮素氨化、硝化和矿化速率,以研究不同厚度雪被对高寒草甸土壤氮矿化的影响.结果表明,月均土温、每月日最高土温均值分别与雪被厚度极显著相关,二次函数关系拟合较好(R2=0.576,0.685),且根据每月日最高土温均值与雪被厚度的二次函数关系方程可知,25 cm厚的雪被可以起到较好的隔绝效果;土壤含水量受雪被厚度和土壤温差两个因素的显著影响.在秋冬过渡期末,浅雪梯度下土壤硝态氮含量显著降低,且雪被下的净氮矿化速率与月均土温、每月日最高土温均值、每月日最低土温均值都分别呈极显著相关,二次函数关系拟合较好(R2=0.589,0.541,0.601).研究表明,不同厚度的雪被对土壤温度和含水量影响显著,从而显著地影响着土壤氮的矿化,深雪更有利于氨化、硝化和氮矿化.图7表2参36     

氮素形态对泥炭沼泽土壤有机碳矿化的影响

大气氮沉降是全球变化的主要因素之一。硝态氮、氨态氮是大气氮沉降的两种主要氮素形态,且两者在大气氮沉降中的比例具有较大的空间变异性。目前,多数研究侧重于探讨氮输入量与土壤碳循环过程之间的关系,很少有研究关注不同氮素形态对沼泽湿地土壤有机碳矿化的影响。以东北地区多年冻土区及季节冻土区泥炭沼泽为例,利用室内模拟实验,在100%土壤最大持水量条件下,将土样于15℃好氧培养60 d,研究不同形态氮输入对泥炭沼泽土壤有机碳矿化的影响。结果表明,多年冻土区和季节冻土区泥炭沼泽0~30 cm深度的土壤有机碳贮量分别为17.60、13.06 kg·m-2。多年冻土区泥炭沼泽土壤有机碳的累积矿化量显著大于季节冻土区(P0.001)。同一泥炭沼泽中,表土(0~15 cm)有机碳累积矿化量显著大于下层(15~30 cm;P0.001)。氨态氮抑制土壤有机碳矿化,使多年冻土区泥炭沼泽土壤有机碳累积矿化量下降12.08%~14.90%,季节冻土区下降7.28%~12.57%,而硝态氮及硝酸氨对土壤有机碳矿化无显著影响。此外,氮素形态、土壤深度及泥炭沼泽类型对土壤有机碳矿化有显著的交互作用(P0.05)。因此,区分不同氮素形态对土壤碳排放的影响是非常有必要,有利于深入了解大气氮沉降对泥炭沼泽土壤碳库稳定性的影响。     

青藏高原东缘雪被覆盖和凋落物添加对土壤氮素动态的影响

高山和高纬度地区,氮素是植物生命活动的主要限制元素之一。这类区域冬季往往被长时间的季节性雪被覆盖着。研究证实,寒冷而漫长的冬季雪被下土壤氮素在维持年际土壤氮循环中起着重要的作用,然而目前对气候变化极其敏感的青藏高原东缘雪下土壤物质转化过程的研究却很少。为了探索青藏高原东缘季节性雪被覆盖地区,冬季凋落物输入对土壤氮素转化过程的影响,2010年1—5月在青藏高原东缘(松潘卡卡沟地区)采用PVC原位培养管培养土壤,并对培养土壤进行不同的雪厚度(0、30、100 cm)处理和不同水平的凋落物添加(0、5、20 g鲜卑花叶片)处理,从实验开始后,每隔1个月采集各个处理的土壤,测定其无机氮(NH4+-N和NO3--N)含量,并计算净氮矿化率,以探讨冬季季节性雪被覆盖下不同碳供应水平对高山土壤氮转化过程的动态影响。研究发现,雪被覆盖能有效地绝缘大气和土壤,减少冻融交替的幅度和频次,并加速了土壤的净氮矿化。说明对于雪被覆盖的高山土壤而言冷季是氮素循环的关键时期。冬季一定厚度的积雪覆盖可通过调节整个土壤氮素的矿化水平,从而为来年春季高山植物的生长提供一个巨大的潜在氮库。添加大量凋落物显著增加了NO3--N含量,降低了NH4+-N含量,加速了土壤净氮矿化。暗示在具有高有机质含量的青藏高原东部地区,土壤微生物的生长和活性极有可能仍然受到低水平可利用碳的限制。     

微生物植酸酶及其对土壤植酸的矿化作用综述

有机磷是土壤磷的主要存在形式，占比40%—90%，是作物磷营养的重要来源和储备库，亦是引起水体富营养化的潜在因子.磷作为植物生长发育的必需大量营养元素，通常以无机磷肥形式施用于土壤，易吸附于土壤表面或与钙、镁、铝、铁等金属阳离子形成难溶性络合物，导致其生物可利用性降低，其中20%—80%磷肥转化为有机磷，不易被植物吸收利用.矿化作用是在土壤微生物作用下，土壤中有机态化合物转化为无机态化合物的总称.土壤中有机磷主要以植酸及其盐类形式存在（占比50%—70%），植酸（盐）可被专一性酶（植酸酶）矿化水解为肌醇和磷酸（盐），并释放出无机磷，以供植物的根系直接吸收和利用.前期研究发现，缺磷胁迫下微生物可大量分泌植酸酶分解植酸，释放磷酸根，促使土壤有机磷水解矿化为无机磷，提高了土壤有机磷的生物可利用率.目前关于微生物植酸酶矿化植酸的研究多集中于谷类作物和动物营养，对土壤植酸矿化与土壤有机磷利用的综述性报道较少.因此，本文主要关注微生物植酸酶对土壤植酸的矿化作用与土壤有机磷利用，重点阐述其过程、机制和效率，包括微生物植酸酶的种类来源、酶学性质、作用机理和实际应用等方面的研究进展，可为提高土壤有机磷的...     

不同植被下红壤性质对细菌碳源利用的影响

选取中国科学院红壤生态实验站的8种植被,用BIOLOG法检测了土壤细菌群落的碳源利用,并分析了16种土壤性质,利用主成分分析与回归分析方法研究了土壤性质对细菌群落碳源利用的影响.结果表明,7项土壤性质解释了细菌碳源利用总变异的54.9%,其中,土壤溶解性有机质碳氮比解释了14.3%,砂粘比、微生物碳氮比和溶解性有机碳解释了22.6%.水解氮和微生物氮解释了12.3%,速效钾解释了5.7%,表明红壤不同植被下细菌群落碳源利用受土壤性质的影响很大.     

有机碳源物对淹水土壤中氮素转化的影响

八周淹水培养试验表明：木质素对土壤矿质氮影响不大，纤维素则影响强烈，而淀粉的影响比纤维素更为强烈持久．硫铵与纤维素或淀粉配施时，氮的固持作用大于矿化作用，在培养期间均没有释放出氮素．在八周时间内．氨基酸态氮趋向增加，表明是微生物对氮素的固持作用；氨基糖态氮占全氮比例很低而且变化不大；其它有机组分氮在短期内的变化没有明显的规律性．     

曝气复氧对底泥氮素生物地球化学循环影响的作用机制研究

通过分析底泥氮污染物释放规律和转化过程,以及底泥生境、氮形态变化和氮循环功能微生物群落结构变化的规律,探讨了不同曝气复氧条件影响底泥氮生物地球化学循环的生物代谢、物理化学联合作用的机制。结果表明：曝气复氧对底泥中氮的生物地球化学循环影响是一个包括微生物代谢作用和物理化学作用的复杂联合作用过程。水体好氧环境的改变主要引起参与底泥氮循环的硝化、亚硝化和反硝化功能菌群群落结构的演变,对异养菌和氨化菌的影响不大,证明环境好氧条件的改变对底泥有机质生物分解产生氨氮的微生物代谢过程影响不大,主要对底泥释放的氨氮硝化、反硝化等生物转化过程产生大的影响。不同溶解氧条件下,底泥释放的氮素在微生物作用下主要以NH4＋-N和NO3--N的形式进入试验体系,并在特定的氧化还原电位（临界值-200 mV）和pH（临界值6.70）条件下通过物理化学作用在底泥中以离子交换态氮（IEF-N）、碳酸盐结合态氮（CF-N）、铁锰氧化态氮（IMOF-N）及有机态和硫化物结合态氮（OSF-N）等不同形态氮相互转化,同时,在氮的转化和循环过程中部分输入上覆水体。在低溶解氧组实验条件下[ρ（DO）〈0.5 mg.L-1],底泥向水体输出氮总量为底泥可转化态氮的19.7%,主要为氨氮,最大释放速率达到289.13 mg.m-2.d-1,释放的质量浓度可达到18.8 mg.L-1;好氧条件下（DO饱和）,底泥向水体输出氮总量为底泥可转化态氮的1.8%;好氧-缺氧条件下为11.7%,主要以N2的形式释出系统。     

森林表层土壤微生物碳氮库对大气氮沉降增加的响应

土壤微生物碳氮库是森林土壤生态系统碳氮循环的重要组成部分,为了探索氮沉降增加对森林表层土壤微生物碳氮库的影响,本研究以长白山温带阔叶红松(Pinus koraiensis)混交原始林为研究对象,在2009年生长季节(5月至10月)开展了人工模拟大气氮沉降增加的野外试验,氮沉降处理采用NH4Cl和KNO3两种形态,处理剂量为喷施氮素40 kg·hm-2·a-1。研究结果显示,人工模拟氮沉降增加对森林表层土壤的溶解性有机碳及无机氮素含量未产生显著性影响;在观测期间NH4Cl形态氮沉降处理导致森林表层土壤的pH值降低0.2个单位(p0.05),而且其土壤微生物量碳、氮含量比对照处理分别减少了18%(p0.05)和32%(p0.05)。在本研究的观测期间,KNO3形态的氮沉降增加对土壤微生物碳、氮库未产生显著性影响。通过分析不同形态氮沉降处理条件下土壤及其微生碳氮库之间的相关性,研究发现KNO3态氮沉降处理增强了土壤活性碳库与土壤微生物量碳、氮库间的关联性,而NH4Cl态氮沉降处理降低了这种关联性。此外,研究还探讨了不同形态的氮干扰影响森林土壤微生物碳、氮库的可能性机制,研究结果强调了在大气氮沉降研究中不应忽视氮素的形态效应。     

除草剂对土壤微生物活性、土壤氨化作用和硝化作用的影响

本文研究了5种除草剂对两种土壤类型中微生物活性、土壤硝化和氨化作用的影响。结果表明;1.供试的5种除草剂在正常用量下,对土壤微生物总活性的影响不大,即使有影响也是暂时的,很快就会恢复。2.1000ppm时,几种除草剂对两种土壤的硝化作用有一定的抑制效果,对氨化作用有不同程度的促进作用。以上结果对于进一步研究如何筛选除草剂作硝化抑制剂,进而研制化肥—除草剂的混合剂型,提高化肥肥效,减少氮素损失与污染具有一定参考价值。     

少花蒺藜草对科尔沁沙地土壤氮转化效应的研究

外来入侵植物会影响入侵地土壤氮库结构,研究外来植物与土壤氮转化的关系可以为揭示其入侵机制提供理论依据。以中国北方农牧交错带大面积发生的入侵植物少花蒺藜草为研究对象,选取裸地及本土植物鹅观草样地作为对照,研究少花蒺藜草入侵与外源氮对土壤氮转化速率的影响,以期从土壤氮转化速率的角度探讨少花蒺藜草的入侵机制。结果表明:与裸地及本地植物鹅观草样地相比,少花蒺藜草入侵地土壤氮净矿化速率增加;在分蘖期前(6-7月),土壤硝化速率增加、氨化速率降低;自分蘖开始至枯萎(8-10月),土壤硝化速率降低、氨化速率增加。添加NH_4~+-N或NO_3~--N对整体的氮转化速率水平有影响,并使分蘖期后少花蒺藜草入侵地的氮矿化速率降低,但不改变分蘖前后三样地间硝化和氨化速率的大小关系。与净硝化速率及净氨化速率的关联性大小顺序为:添加外源氮处理少花蒺藜草入侵交互效应。与净矿化速率的关联性大小顺序为:添加外源氮处理交互效应少花蒺藜草入侵。添加外源氮更有利于裸地及本地植物鹅观草样地的氮矿化作用。少花蒺藜草在低氮素含量环境中表现出的生长优越性揭示了其适应沙质草地生态系统的一种入侵机制。     

除草剂对尿素氮在土壤中转化的影响

在实验室培养条件下研究除草剂草甘膦和丁草胺对尿素氮在菜地土壤中转化的影响。实验设对照、尿素、尿素＋草甘膦和尿素＋丁草胺4个处理,尿素氮用量为200 mg.kg-1（以干土计）,除草剂用量为w（有效成分）=10 mg.kg-1（以干土计）。结果表明,草甘膦和丁草胺对尿素氨化作用不产生抑制作用,甚至出现促进效果。2种除草剂在培养的前2 d均显著抑制硝化作用,但到第4天时显著促进硝化作用（P〈0.05）。草甘膦对反硝化作用表现显著的抑制作用（P〈0.05）,而丁草胺对反硝化作用有极显著的促进作用（P〈0.01）;丁草胺＋尿素、尿素、草甘膦＋尿素处理的反硝化损失量分别占施氮量的16.90%、6.34%和3.66%。可见,除草剂对土壤氮素转化有一定影响,但不同除草剂对氮素各个转化途径的影响有明显差异,不同除草剂品种间影响程度也不同。     

氮修饰木素对土壤生化特性的影响

文章通过氮修饰木素对土壤生化特性影响的研究,旨在探索工业木素资源的高效利用途径。研究结果表明,在培养土壤(总培养期4个月)中直接掺入1%的工业木素,土壤微生物量(C,N)、土壤净N矿化率除培养初期有一定的影响外,在其余时间内几乎没有显著变化,但土壤微生物代谢熵值(qCO2)在大多数培养时间内有明显增加,说明掺入工业木素对土壤微生物的生理状况产生一定的负面作用。与此相对,掺入氮修饰木素对土壤微生物的正常生长没有不利的影响。比较两类氮修饰木素产品(高压和常压工艺产品),常压工艺生产的氮修饰木素的总含氮较低,但该产品在前3个月的氮矿化率高于加高压工艺生产的氮修饰木素。两类氮修饰木素中结合的氮在整个培养过程中都表现出较好的缓释性。上述研究结果为氮修饰木素的生产和农业应用提供了重要的科学基础。     

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。     

覆草旱作对晚稻田土壤氮素肥力的影响

在南方季节性丘陵干旱区通过田间定位试验研究了覆草旱作、裸地旱作和常规水作三种水稻栽培措施对双季稻轮作系统下晚稻田土壤氮素肥力的影响.结果表明,与裸地旱作和常规水作相比,覆草旱作处理显著提高晚稻移栽前和成熟期土壤碱解氮和矿质氮含量.在晚稻生育期,覆草旱作和裸地旱作稻田土壤无机氮以硝态氮为主.与裸地旱作相比,覆草旱作和常规水作处理显著提高晚稻成熟期土壤可矿化氮含量.与裸地旱作和常规水作相比,覆草旱作处理显著提高晚稻抽穗期和成熟期土壤微生物量氮含量和土壤脲酶活性.     

氮肥和多环芳烃对农田土壤细菌群落的影响

氮肥是农业生产的重要保障,多环芳烃是广泛存在的环境污染物,它们可能共存于农田土壤中,对微生物群落产生影响。为探究施氮肥和多环芳烃污染叠加情况下的土壤微生物生态效应,采集农田土壤,设置添加尿素和苯并[a]蒽的组合处理,建立微宇宙进行培养。在测定硝态氮积累、土壤pH以及污染物矿化的基础上,结合定量PCR、高通量测序等方法,研究尿素和苯并[a]蒽对土壤细菌群落特征的影响。结果显示,尿素导致土壤中硝态氮的积累,显著增加了细菌氨单加氧酶基因(amo A)拷贝数,但对古菌amoA基因丰度的影响不明显;施用尿素导致土壤p H值降低,显著影响14个主要土壤细菌门中的10个,使得土壤细菌群落多样性显著下降,整体结构发生极大变化;相对于尿素而言,苯并[a]蒽84 d的矿化率为10%左右,长期作用下具有改变土壤微生物群落组成和结构的潜力;尿素对苯并[a]蒽的矿化未产生显著影响,但苯并[a]蒽对土壤中氨氧化古菌有抑制作用,抑制比例最高达63%。这些结果表明,尿素导致土壤中硝化微生物的富集,并通过降低p H而对微生物群落产生深远的影响,而苯并[a]蒽对土壤重要功能群和细菌总体群落有潜在的风险。该研究有助于阐明农田土壤中铵态氮肥和多环芳烃的复合生态效应,为揭示有机污染物和氮转化间的交互作用机制提供了科学依据。     

菜田土壤氮素淋失及其调控措施的研究进展

从菜田中硝态氮的动态变化、土壤氮素的矿化、硝态氮对地下水的影响等几方面概述了近年来国内外的研究进展，介绍了渗漏测定计法、土壤溶液提取器和15N同位素示踪技术等3种测定土壤氮素淋失的研究方法其应用前景；论述了影响菜田土壤氮素淋失的主要因素和降低菜田土壤氮素淋失的丰要调控措施；提出了今后菜田土壤氮素淋失应加强的研究方向。