不同水分条件和微生物生物量水平下水稻土有机碳矿化及其影响因子特征

稻田土壤常处于频繁的干湿交替过程中,水分条件的改变不仅影响土壤理化性质,而且使土壤微生物群落结构和多样性发生改变,进而影响土壤有机碳矿化速率.然而,不同水分条件和土壤微生物生物量水平对土壤有机碳矿化过程的影响及其机制尚不明确.因此,本研究选取典型亚热带水稻土为研究对象,采用室内模拟培养试验,设置干湿交替和持续淹水这2个水分条件,并通过氯仿熏蒸方法减少土壤微生物生物量,从而获得微生物生物量碳含量高低两个水平的土壤,探讨水分条件和微生物生物量对水稻土有机碳矿化的影响机制.结果表明在培养前30 d,干湿交替处理处在不淹水状态,其CO₂累积排放量显著低于持续淹水处理;30 d后干湿交替处理进入淹水状态,在高微生物生物量碳含量土壤中,其CO₂累积排放量和持续淹水处理的差距逐渐减小,直至78 d无显著差异;在低微生物生物量碳含量土壤中,78 d时干湿交替处理的CO₂累积排放量仍显著低于持续淹水处理.低微生物生物量碳含量土壤在培养初期（前20 d）受其高可溶性有机碳（DOC）含量影响,CO₂排放速率可达高微生物生物量碳土壤的1.1~6.1倍;在培养后期（第45~78 d）土壤有机碳矿化速率达到稳定,高微生物生物量碳土壤的稳定矿化速率比低微生物生物量碳土壤高20%~30%.多元回归分析结果表明,土壤DOC含量的减少（ΔDOC）和Fe²⁺含量的增加（ΔFe²⁺）显著影响持续淹水条件下的CO₂累积排放量的变化值（ΔCO₂）,但对干湿交替处理淹水阶段的CO₂累积排放量却无影响.相关分析结果表明,高微生物生物量碳土壤的CO₂日排放速率在干湿交替处理下与葡萄糖苷酶（BG）活性呈显著正相关,在持续淹水处理下与乙酰葡糖氨糖苷酶（NAG）和过氧化酶（PER）活性呈显著负相关;在低微生物生物量碳土壤中,CO₂日排放速率在持续淹水处理下与NAG活性呈负相关,在干湿交替处理下与酶活性无关.综上,干湿交替处理的CO₂累积排放量低于持续淹水处理,且该差异在低微生物生物量碳的土壤中显著;土壤微生物生物量大小会决定土壤有机碳稳定矿化速率水平;可溶性有机碳量和铁元素的还原量影响持续淹水条件下土壤的CO₂排放量;土壤水分条件会影响CO₂日排放速率及其关键生物酶因子.本研究为深入研究水稻土碳循环和固碳潜力提供数据和理论支持.     

碳磷添加对黄土区农田土壤呼吸及温度敏感性的影响

黄土区耕地面积占全国耕地面积的15%以上,该区域降水资源贫乏,是我国土壤生产力和土壤有机碳储量最低的区域之一。营养的大量投入可以极大地提高土壤生产力,但对于营养添加下土壤CO_2排放有何变化以及是如何改变黄土区土壤环境,进而影响土壤呼吸及温度敏感性还尚不清楚。本文以长武实验田的黑垆土作为研究对象,分别对N12(施氮量120 kg?hm~(-2))土样设置不添加、添加磷源以及CK(长期连作不施肥)土样设置不添加、添加磷源、碳源、碳磷源(共计6个处理),比较分析在15℃和25℃培养下土壤呼吸速率的变化,以及培养周期内土壤温度敏感性Q_(10)(即温度每升高10℃,温室气体排放速率变化的倍数)的变化趋势。通过对呼吸前后土壤pH值、全碳全磷、有机碳、速效磷、硝态氮、铵态氮以及微生物生物量碳磷(MBC、MBP)的测定,分析其影响因素。碳磷添加在一定程度上提高了土壤的呼吸速率,其中碳源的添加明显增强了土壤呼吸速率以及土壤Q_(10)值。碳磷添加大幅度提高了土壤全碳、速效磷含量以及微生物活性,15℃条件培养后,土壤微生物生物量最高。碳磷添加后,土壤呼吸速率与土壤pH、全碳、铵态氮、MBC呈极显著相关关系。该研究为黄土区土壤生产力的提高以及降低温室气体的排放、恢复和改善生态环境提供理论依据。     

长期施肥稻田土壤胞外酶活性对底物可利用性的响应特征

土壤中碳(C)和氮(N)等底物的可利用性决定着微生物生长代谢,同时影响土壤胞外酶活性.为探讨土壤酶活性对土壤原有有机质变化的响应,本试验选取了长期定位试验田的4种施肥处理水稻土[无肥对照(CK)、单施化肥(NPK)、有机肥+化肥配施(OM)和秸秆还田+化肥配施(ST)],通过0、 4、 8和12个月的分段培养获取了具有不同可利用性C、N含量梯度的土壤,分析参与土壤碳氮转化过程的关键酶β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)和β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)活性与可溶性有机碳(DOC)、铵态氮(NH~+_4-N)、土壤微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量氮(MBN)含量的关系.结果表明,OM和ST处理对土壤中DOC含量的提高更显著(P0.01),是CK和NPK处理的2～3倍.NPK、OM和ST处理的MBC含量、BG和NAG酶活性高于CK处理.所有施肥处理中,随着可利用性底物(DOC和NH~+_4-N)含量的升高,BG和NAG活性整体呈稳定或下降趋势,MBC和MBN含量变化趋势与BG和NAG相同.施肥处理和培养时间以及二者的交互作用极显著影响(P0.01)土壤DOC、NH~+_4-N、MBC和MBN的含量.回归分析显示, OM处理MBC/MBN值与DOC/NH~+_4-N值之间正相关(P0.05);ST处理的ln(BG)/ln(NAG)值和DOC/NH~+_4-N值之间负相关(P0.01),这表明稻田土壤可利用性底物浓度是影响胞外酶活性的关键因子,且微生物量的碳氮计量比受控于土壤中底物的碳氮计量关系.该结果对深入研究稻田土壤中胞外酶活性变化规律,调节稻田土壤碳氮平衡,提高稻田土壤肥力具有一定指导意义.     

不同水平外源碳在稻田土壤中转化与分配的微生物响应特征

外源碳会改变土壤有机质的转化以及土壤微生物的活性,不同水平的易利用有机碳在稻田土壤中转化与分配的微生物响应特征尚不明确.为阐释外源碳周转过程中的微生物响应特征,选取葡萄糖为典型易利用外源碳,采用13C稳定同位素标记技术,在室内模拟培养实验,基于土壤微生物生物量碳(MBC)设置不同水平葡萄糖碳(0×MBC、0. 5×MBC、1×MBC、3×MBC和5×MBC共5个MBC倍数梯度水平),明确其转化与分配规律;并利用96微孔酶标板荧光分析法,测定参与土壤碳转化过程关键酶纤维二糖水解酶(CBH)和β-葡萄糖苷酶(β-Glu)活性.结果表明,培养2 d时,葡萄糖碳(13C)占可溶性有机碳(13C-DOC)和土壤有机碳(13C-SOC)的比例与其添加量成显著正相关;向13C-MBC的分配在3×MBC处理时达到最大值(18. 96 mg·kg-1),随后降低;13C分配率主要与MBC、Olsen-P和DOC存在显著正相关关系. 60 d时,土壤13C-DOC、13C-MBC和13C-SOC显著下降,分别小于或等于0. 02、2和10 mg·kg-1;与CK相比,添加葡萄糖后CBH酶活性显著提高,其中3×MBC处理提高了22. 6倍,显著高于其它处理(P 0. 05);高量葡萄糖(3×MBC和5×MBC)添加促进了β-Glu酶活性,但促进效果随葡萄糖添加量的增加而减少; NH+4-N、p H、β-Glu和CBH成为13C分配率的主要影响因子.综上,外源碳向土壤有机碳的转化随添加量的增加而增加,改变了土壤酶活性,但微生物对外源碳的利用可能存在一个饱和阈值,饱和阈值之内,有机质的转化速率与添加量成正比;超出饱和阈值,有机质的转化速率反而变慢.因此,适量地添加外源碳有利于提高稻田土壤有机碳,优化作物生长环境质量.     

添加磷素对低磷稻田根际土壤固碳自养微生物数量的影响

为了探讨磷素添加对低磷稻田土壤固碳自养微生物数量的影响,以低磷水稻土为研究对象,设置添加磷素(P添加量为80 mg·kg~(-1))和不添加磷素两种处理土壤,种植水稻进行室内培养实验.利用实时荧光定量PCR(real-time PCR)技术分析了水稻分蘖期(移栽后14 d)和拔节期(移栽后22 d)添加磷素(P)和对照(CK)处理根际土壤固碳自养微生物cbb L、cbb M、acc A和acl B基因数量的差异,同时测定了土壤理化性质,并分析了不同处理方式下固碳功能基因丰度与土壤理化性质之间的关系.结果表明,分蘖期磷素添加降低了土壤MBC和NH+4-N含量,提高了土壤DOC、Olsen-P和p H;分蘖期P处理NO-3-N含量比CK处理低,而拔节期反而比CK处理高.分蘖期,磷素添加显著提高了cbb L、cbb M、acc A和acl B基因的数量,与CK处理相比,分别提高156%、99%、110%和193%.而磷素添加对拔节期cbb L、acc A和acl B基因数量的促进作用并不明显,对cbb M基因数量反而产生了抑制作用.冗余分析(RDA)显示,土壤Olsen-P含量是影响固碳自养微生物丰度最显著的环境因子.     

紫色水稻土磷素动态特征及其环境影响研究

采用单排单灌的田间试验,研究了施用化学磷肥和有机肥对水稻生长期稻田径流水和田面水中磷素动态变化的影响,并对其可能产生的环境风险进行了分析.结果表明,随着施磷水平的提高田面水磷含量升高,施肥24 h后各处理田面水磷素含量最高,总磷(TP)含量在0.928～3.824 mg/L之间;前30 d田面水磷含量波动大,TP平均含量在0.259～1.433 mg/L之间,超过水体富营养化的临界值,在此期间应避免排水和中耕等田间管理;40 d之后田面水磷含量缓慢下降,60 d后趋于稳定,且含量较低.径流水各形态磷的含量和流失负荷随着降雨强度和磷肥用量的增加而增加,径流水中溶解磷(DP)占TP的50%以上,稻田土壤磷素淋失以DP为主,磷素流失负荷在0.358～2.579 kg/hm2之间.稻田磷素流失也受施肥方式的影响,施用牛粪比施用秸秆更容易导致磷素的流失,施用牛粪处理磷素流失负荷比施用秸秆处理高40%,化学磷肥与秸秆配施稻田磷素流失负荷和表观流失率显著降低,秸秆与磷肥配合施用是减少稻田磷素流失的较好措施.     

不同水平外源碳在稻田土壤中转化与分配的微生物响应特征

外源碳会改变土壤有机质的转化以及土壤微生物的活性,不同水平的易利用有机碳在稻田土壤中转化与分配的微生物响应特征尚不明确。为阐释外源碳周转过程中的微生物响应特征,选取葡萄糖为典型易利用外源碳,采用13C稳定同位素标记技术,在室内模拟培养实验,基于土壤微生物生物量碳(MBC)设置不同水平葡萄糖碳(以0×MBC、0.5×MBC、1×MBC、3×MBC和5×MBC这5个MBC倍数梯度水平),明确其转化与分配规律;并利用96微孔酶标板荧光分析法,测定参与土壤碳转化过程关键酶纤维二糖水解酶(CBH)和β-葡萄糖苷酶(β-Glu)活性。结果表明,培养2 d时,葡萄糖碳(13C)占可溶性有机碳(13C-DOC)和土壤有机碳(13C-SOC)的比例与其添加量成显著正相关;向13C-MBC的分配在3×MBC处理时达到最大值(18.96 mg·kg-1),随后降低;13C分配率主要与MBC、Olsen-P和DOC存在显著正相关关系。60 d时,13C-DOC、13C-MBC和13C-SOC显著下降,分别降低至0.1、2和10 mg·L-1以下;与CK相比,添加葡萄糖后CBH酶活性显著提高,其中3×MBC处理提高了22.6倍,显著高于其它处理(P0.05);高量葡萄糖(3×MBC和5×MBC)添加促进了β-Glu酶活性,但促进效果随葡萄糖添加量的增加而减少;NH4+-N、pH、β-Glu和CBH成为13C分配率的主要影响因子。综上,外源碳向土壤有机碳的转化随添加量的增加而增加,改变了土壤酶活性,但微生物对外源碳的利用可能存在一个饱和阈值,饱和阈值之内,有机质的转化速率与添加量成正比;超出饱和阈值,有机质的转化速率反而变慢。因此,适量的添加外源碳有利于提高稻田土壤有机碳,优化作物生长环境质量。     

水盐梯度对闽江河口湿地土壤有机碳组分的影响

为了揭示水盐梯度对河口湿地土壤有机碳组分的影响,对闽江河口不同淹水环境和盐度下短叶茳芏(Cyperus malaccensis)湿地土壤活性有机碳含量进行了测定与分析.结果表明,无论半咸水湿地还是淡水湿地,土壤微生物生物量碳(MBC)含量均随淹水频率增加而增加,增幅分别为67.8%和38.8%.半咸水湿地高低潮滩的土壤MBC含量均低于淡水湿地,高低潮滩降幅分别为52.9%和43.1%.半咸水湿地高低潮滩土壤可溶性有机碳(DOC)含量均高于淡水湿地,增幅分别为56.7%和105.6%.2种湿地土壤易氧化有机碳(EOC)含量均随淹水频率增加而降低,半咸水湿地高低潮滩间降幅18.0%,淡水湿地降幅50.1%.半咸水湿地高低潮滩土壤EOC含量均高于淡水湿地,增幅分别为20.2%和97.4%.微生物熵以及DOC和EOC占SOC的比值分别为0.42%~1.76%、0.39%~0.85%和20.14%~36.49%.微生物熵随盐度增加而降低,土壤DOC和EOC的分配比例随盐度的增加而增加.相对于淹水环境变化,土壤TN含量和电导率对SOC及其活性组分含量影响的贡献更大.土壤DOC、EOC与SOC显著正相关,土壤MBC与SOC、EOC和DOC均呈负相关,暗示底物的有效性和土壤MBC周转速率是影响土壤微生物活性和碳库积累的重要因子.淹水频率增加提高了土壤微生物的数量,但土壤微生物对淹水环境有一定的适应机制.盐度增加可提高土壤DOC、EOC含量,但降低土壤MBC含量.土壤氮含量和盐度是影响闽江河口湿地生态系统土壤碳库演变的重要限制性参数.     

不同有机物料施用对菜地磷累积和转化的影响

当前以土壤有机质提升为核心的耕地质量提升是保证粮食安全的基础,但在有机质提升过程中土壤磷素的累积和转化特征仍不清楚.在等碳施用条件下,研究对比不同有机物料投入对菜地不同土层土壤磷的累积、转化和迁移规律,以期同步实现有机质提高和磷肥高效管理.试验设置对照（不施肥）、农户传统施肥、生物炭、鸡粪、餐厨废弃物和玉米秸秆施用这6个处理,于辣椒收获期测定各处理下不同土层有效磷（Olsen-P）和水溶性磷（CaCl₂-P）含量、土壤磷组分、有机质（SOM）和pH等指标.在0~5 cm和5~10 cm土层中,农户传统施肥处理有效磷含量最高,4种有机物料处理下有效磷顺序依次为：秸秆>生物炭>鸡粪>餐厨废弃物,秸秆和生物炭处理较餐厨废弃物分别增加59.6%~67.3%和29.1%~36.9%.秸秆处理最易于提升土壤活性磷库,0~5 cm土层土壤活性磷较鸡粪和餐厨废弃物处理分别增加47.3%和35.1%.随着土层深度增加鸡粪处理的有效磷降低比例最少,20~30 cm土层有效磷占表土层的55.9%,而在其他3种物料处理下仅占16.0%~34.0%.和农户传统施肥相比,有机物料施用后pH显著升高0.18~0.36个单位,鸡粪和餐厨废弃物处理的pH显著高于生物炭和秸秆（P<0.05）.生物炭处理下SOM含量相比其他3种有机物料显著增加7.7%~17.6%.4种有机物料中,秸秆提高土壤活性磷库的效果最佳,有利于快速提升植物可利用磷;鸡粪处理下磷素最易向下迁移;在基于土壤地力提升的农田管理下,施用生物炭既有利于改善土壤酸碱度和提高SOM,也可避免磷素在耕层过量积累,降低环境风险.     

三峡库区香溪河流域磷矿废石磷素释放特性研究

以三峡库区香溪河流域内所堆存的磷矿开采废石为研究对象,分别利用去离子水和人工配制的酸雨(pH=4.5)作为淋溶液,采用动态柱淋溶的试验方法,对比分析了磷矿废石在中性和酸性淋溶条件下的磷素释放特性.结果表明,在中性淋溶条件下,磷矿废石淋出液将长期处于弱碱性状态(pH=7.0~9.0),而在酸性淋溶条件下,淋出液pH值将在液固比(L/S)达到0.5mL/g后由弱碱性(pH=8.0~9.0)转变为弱酸性(pH=6.0~7.0);磷矿废石淋出液中的总磷(TP)浓度主要受淋溶环境pH值的影响,呈现出随液相pH减小而增大的趋势,而淋溶时间的增加不会对淋出液中的TP浓度形成稀释效应;当淋溶环境的pH值相对稳定时,磷矿废石将以稳定的溶解速率向液相中释放磷素;而当淋溶环境的pH值由弱碱性向酸性转变时将形成磷素加速释放期;无论是在自然淋溶条件还是在酸性淋溶条件下,磷矿废石淋出液中的TP浓度均超出超过GB 8978-1996中所规定的III类水域TP的排放限值(0.5mg/L),应将其视为II类工业固体废弃物进行相应的处置,以降低其对香溪河库湾的磷污染风险.     

国际化学危险品分类体系简介

介绍了当前国际化学危险品的各种分类体系,对比了GHS与TDG、EU_CLP、DOT、WHMIS等对化学危险品的具体分类。有助于GHS的理解与掌握,全面推进GHS在我国的实施。     

土壤整体质量的生态毒性评价

土壤样品采自沈阳西部污灌区 .进行了污染物 (重金属和矿物油 )含量分析和生态毒性试验 .重金属采用原子吸收分光光度仪测定 ,矿物油采用紫外分光光度计测定 .生态毒性试验分别参照国际标准组织 (ISO)和OECD指南 ,进行了植物毒性试验、蚯蚓毒性试验和蚕豆根尖微核试验 .植物试验以小麦种子发芽根伸长抑制率为试验终点 ,试验周期50h ,蚯蚓毒性试验以蚯蚓死亡率、体重增长抑制率为试验终点 ,试验周期28d .土壤中矿物油含量在145mg/kg～1121mg/kg ,重金属Cd为0.34mg/kg～1.81mg/kg .土壤对植物和蚯蚓显示不同程度的毒性效应 ,土壤的蚕豆根尖微核率明显高于对照 .种子发芽根伸长抑制率为2.0%至-35.1% ,蚯蚓死亡率为0%～40%.体重增长抑制率由14d的-2.3%～-19.4%在28d增加到-2.1%～10.7% ,蚕豆根尖微核率最高达6.62/100.研究表明 ,土壤中的污染物积累较低 ,但具有明显的生态毒性 .     

多目标规划在预测区域总产值-排污-水质协调解中的应用研究

以某区域水环境－经济系统为研究实例，寻求值－排污－水质综合协调解方法，寻求净收益最大时的总体规划方案。建立目标参数规划模型，寻求不同生产规模条件下的产值－排污－水质协调解，又探讨了水环境标准约束下的某化工区废水治理费用的计算方法，提出了以供决策者选择的方案。     

滇池富营养化特性评价

介绍了滇池水质状况,对滇池富营养化特性进行了分析和评价,并提出了对策.     

后勤装备防腐涂层加速试验环境谱研究

结合后勤装备服役特点,综合考虑亚热带沿海地区湿热、紫外光照、盐雾等主要腐蚀因素的影响,建立了适用于后勤装备表面涂层的加速试验环境谱,给出了各环境块的具体确定方法,并且提出了建立加速谱与装备实际使用环境的当量加速关系的方法。为后勤装备外露关键部位涂层使用寿命评定、涂层有效性检验和腐蚀修理方案制定提供了重要的依据。     

乌海市城区环境噪声现状分析

对乌海市《城市区域环境噪声标准》适用区域进行了划分,以乌海市2011年城区环境噪声监测统计数据为基础,分析了乌海市暴露在不同等效声级下的城区面积分布状况和达标情况。     

烟气脱硫副产物的综合利用

通过分析烟气脱硫石膏的性能 ,介绍了脱硫石膏的利用情况和研究进展 ,利用脱硫石膏生产建筑材料 ,如 β石膏和α石膏的工艺日臻成熟 ,利用脱硫石膏生产水泥辅料已进入工业化 ,而利用脱硫石膏生产充填尾砂胶结剂已经完成试验阶段 ,脱硫石膏在农业上也有很广泛的用途。     

生态保护地协同管控成效评估

分区分类管理是我国生态保护的重要管控制度,生态保护地是事关国家生态安全的关键区域,开展生态保护地保护成效评估及不同类型生态保护地之间的协同管控成效评估具有重要意义。以吉林省自然保护地和重点生态功能区等生态保护地（即禁止开发区和限制开发区）为研究对象,以重要生态空间、植被生态、水源涵养功能为主要内容,基于“禁止开发区—限制开发区—省域”的管控梯度差异,评估分析了生态保护地的协同管控成效。结果表明：（1）从重要生态空间协同管控成效来看,自然保护地的重要生态空间面积比例最高、人类活动干扰指数最低,这与生态保护管控严格程度呈现很好地正相关。但是1980—2015年间重要生态空间面积比例均有所减少,减少幅度与管控严格程度没有表现出正相关。（2）从植被生态协同管控成效来看,植被覆盖总体呈现出自东向西逐步降低的特点,与东部分布有重点生态功能区和森林类自然保护区、西部分布较多的湿地类自然保护地的空间特征一致。但是,由于湿地及水域类型自然保护地面积占比较高,且分布在吉林西部草原和平原区的面积比例较高,自然保护地的年际变化较大、且植被覆盖稳定度低于重点生态功能区。（3）从水源涵养功能协同管控成效来看,水源涵养能力呈现出东部和西部高、中部低的特点,与这两个区域主要分布有森林、草地和湿地等重要生态空间密切相关,也与分布着大面积的重点生态功能区和各类自然保护地密切相关。自然保护区的水源涵养能力最高,且年际变化最小、稳定性最高。     

哈尔滨松北区城市湿地的生态安全分析

以哈尔滨松北区城市湿地为研究对象,选择10个指标,采用因子分析法和聚类分析法,研究了松花江发生污染事故前后城市湿地的生态安全状况.结果表明:发生污染前哈尔滨松北区城市湿地东区的生态安全程度最高,发生污染后中区的生态安全程度最低;西区的抗干扰能力较差.各主因子中以水因子的下降幅度最大,说明水污染直接影响了哈尔滨松北区城市湿地的生态安全.最后有针对性地提出了哈尔滨松北区城市湿地的生态安全对策.      

氯苯类化合物的生物降解

经过2个月的驯化,从某染料厂和某毛纺厂活性污泥中分离出能够生长于1,4-二氯苯、1,2,4-三氯苯和六氯苯的4种微生物.通过测定该混合菌降解氯苯类化合物过程中的累积好氧量、微生物生长曲线及降解产物Cl^-的释放,证明在好氧条件下该混合菌能够以1,4二氯苯和1,2,4-三氯苯为唯一碳源和能源,降解产物Cl^-浓度的变化与微生物生长周期有关.通过好氧振荡瓶培养法测得3种氯苯的生物降解顺序为:1,4-二氯苯[356.7μg/(L·d)]>1,2,4-三氯苯[110.4μg/(L·d)]>六氯苯[～6μg/(L·d)],说明氯取代数越多,氯苯类化合物越难被好氧降解.