基于不同土壤数据单元法的DNDC模型对太湖地区水稻土CH4排放模拟研究

利用农业土壤痕量气体排放模型DNDC(DeNitrification-DeComposition),以整个太湖地区37个县234万hm2水稻土为例,分析了3种不同土壤数据单元法对CH4排放模拟的影响.其中,1∶5万图斑单元法土壤属性来自1∶5万土壤数据库,图斑为最小模拟单元;1∶5万"县级"单元法土壤属性也取自1∶5万土壤数据库,"县"为最小模拟单元;1∶1 400万"县级"单元法土壤属性取自国内同类研究使用最多的1∶1 400万土壤图和《中国土种志》,"县"为最小模拟单元.结果表明,虽然1∶5万图斑单元法大多数县的CH4排放量都在1∶5万"县级"单元法最大与最小值范围之间,但整个地区总排放量(以C计,下同)相差达到1 680 Gg;而1∶1 400万"县级"单元法CH4排放量与1∶5万图斑单元法相比,尽管整个地区总排放量只相差180 Gg,但各"县级"单元之间的估算差异却很大,这一方面说明了土壤数据的详细程度是保证地球生物化学模型模拟精度的重要因子,另一方面也说明在区域CH4排放量估算模拟中使用更详细的土壤资料是非常必要的.     

免耕和秸秆还田对小麦生长期内土壤酶活性的影响

利用中国科学院封丘农业生态实验站保护性耕作定位试验平台,研究全翻耕、常规耕作、免耕、全翻耕+秸秆还田、常规耕作+秸秆还田和免耕+秸秆还田6种耕作方式对小麦生长期内土壤酶活性的影响。结果表明:(1)在小麦整个生育期,土壤碱性磷酸酶、转化酶、脲酶活性表现为免耕处理大于常耕处理,翻耕处理小于常耕处理,有秸秆处理大于无秸秆处理,3种酶活性以免耕+秸秆还田处理为最高,翻耕处理最低。(2)在小麦成熟期,土壤脱氢酶活性表现为免耕处理小于常耕处理,其他生育期土壤脱氢酶活性表现为免耕处理大于常耕处理,有秸秆处理大于无秸秆处理。(3)在小麦不同生育期,各处理土壤酶活性表现出不同的规律性:碱性磷酸酶活性在苗期较低,至孕穗期达到峰值,至成熟期又有所降低;转化酶活性呈现在拔节期大幅升高而后降低的变化趋势;脲酶活性分别在苗期和孕穗期较高;脱氢酶活性在整个生育期一直增加,成熟期达到峰值。(4)4种土壤酶活性之间相关性均达显著水平,聚类分析表明,按照土壤总体酶活性水平可将6个处理划分为3组,酶活性水平最高的为免耕+秸秆还田处理,免耕结合秸秆还田能较好地提升土壤酶活性。     

添加农作物秸秆炭对红壤吸附Cu(Ⅱ)的影响

为考察秸秆生物质炭在重金属污染红壤修复中的作用,用一次平衡法研究了由花生秸秆、大豆秸秆、稻草和油菜秸秆制备的4种生物质炭对采自江西和广西的2种红壤吸附Cu(Ⅱ)的影响及其机制。结果表明,添加由农作物秸秆制备的生物质炭提高了红壤对Cu(Ⅱ)的吸附量,生物质炭对Cu(Ⅱ)吸附的促进作用随生物质炭添加量的增加而增加,低pH值条件下促进作用更明显。pH值4.0和w为2%生物质炭添加水平下,油菜秸秆炭、花生秸秆炭、大豆秸秆炭和稻草炭使江西红壤对Cu(Ⅱ)的吸附量较对照分别增加97%、79%、51%和54%;花生秸秆炭和大豆秸秆炭使广西红壤对Cu(Ⅱ)的吸附量较对照分别增加61%和44%,当生物质炭添加水平w达4%时,Cu(Ⅱ)吸附量的增幅达97%和165%。生物质炭表面带负电荷,可以同时增加红壤对Cu(Ⅱ)的静电吸附量和专性吸附量,但以增加专性吸附为主。因此,添加秸秆生物质炭可以有效降低Cu(Ⅱ)在酸性红壤中的活动性和生物有效性。     

双孢菇培养基废料对绿豆生长及AM真菌侵染的影响

通过盆栽试验,研究添加不同比例双孢菇(Agaricus bisporus)培养基废料(菇渣)对绿豆(Vigna radiate)生长及其根系受AM真菌侵染的影响.结果发现,在接种AM菌剂条件下,添加菇渣在基质中所占质量分数为5%~50%时,不同程度地提高了AM真菌对绿豆根系的侵染率,促进了植株生长与绿豆经济产量的提高,AM真菌侵染率在35 d左右达到高峰.添加20%菇渣的处理效果最佳,60 d收获时比对照植株高58%,生物量增加128%,豆荚干重增加598%,绿豆干重增加577%,经济产量(绿豆干重)与35 d时AM真菌对绿豆根系的侵染率呈显著线性回归关系(P<0.05).这说明添加20%左右的菇渣最有利于促进AM真菌对绿豆根系的侵染以及绿豆植株的营养生长和生殖生长.在最适菇渣比例(20%)条件下接种AM菌剂,基质灭菌(包括土壤与菇渣)处理的AM真菌侵染率与非灭菌对照没有显著差异,表明双孢菇培养基废料可以应用于AM菌剂的扩繁.     

环丙氨嗪在我国5种代表性土壤中的吸附特征

采用批平衡法,研究了环丙氨嗪在江西鹰潭红壤、江苏南京黄棕壤、江苏常熟水稻土、河南封丘潮土和黑龙江海伦黑土5种土壤中的吸附特征.结果表明,环丙氨嗪在5种供试土壤中的吸附过程趋于线性吸附,且均能以Freundlich模型和Langmuir模型较好地进行线性拟合.其中,环丙氨嗪的土壤吸附lgKf值分别为:潮土1.650 5、黄棕壤1.671 5、红壤1.715 3、水稻土2.457 9和黑土2.655 7,表明环丙氨嗪在5种土壤中的吸附行为存在较大差异.Kf与土壤有机质含量呈正相关(r=0.989),与土壤pH之间呈显著负相关(r=-0.938).其吸附自由能变化为-20.8~-23.0 kJ/mol,表明环丙氨嗪在土壤中的吸附主要是物理吸附.     

氮形态转化对豆科植物物料改良茶园土壤酸度的影响

采用室内培养试验方法研究了添加紫云英、刺槐叶和豌豆秸秆对酸性茶园红壤酸度的改良作用,探讨了培养期间豆科植物中氮形态转化对土壤酸度改良效果的影响.结果表明,3种豆科植物可不同程度提高酸性茶园红壤的pH,培养试验结束时土壤pH的增幅与植物物料灰化碱的含量相一致.豆科植物物料中氮的形态转化影响其对土壤酸化的改良效果,有机氮的矿化导致土壤pH增加,而矿化形成的铵态氮通过硝化反应释放质子,抵消了植物物料对土壤酸度的部分改良效果.添加植物物料使土壤交换性盐基阳离子含量明显增加,土壤交换性铝含量明显减少.     

近地层臭氧浓度升高对稻田土壤氨氧化与反硝化细菌活性的影响

利用中国唯一的稻麦轮作臭氧FACE（free-air O3 concentration enrichment,开放式空气臭氧浓度增高）试验平台,研究近地层臭氧浓度升高对稻田不同生育时期植株氮吸收量、土壤氮含量与脲酶活性、土壤氨氧化细菌与反硝化细菌数量以及成熟期土壤硝化与反硝化作用强度的影响。结果发现,臭氧浓度升高条件下,单株水稻（Oryza sativaL.）的氮吸收量趋于升高,土壤全氮含量趋于下降、脲酶活性趋于增强,在成熟期土壤全氮与对照相比平均下降9%,土壤脲酶活性与对照相比平均升高13%。在水稻整个生长季节,土壤氨氧化细菌和反硝化细菌的数量均呈现出先增多后减少的趋势,且均在开花期达到峰值,但臭氧熏蒸土壤与对照相比趋于升高;在水稻成熟期,土壤中单个氨氧化细菌和反硝化细菌的活性均趋于下降,土壤硝化强度和反硝化强度与对照相比也平均下降17%和24%。结果表明,近地层臭氧浓度升高条件下,稻田土壤氮素转化因为水稻氮素吸收增强而加快,土壤氨氧化细菌和反硝化细菌的数量均趋于增多,但它们的生理代谢活性均趋于下降。     

大气CO2浓度升高对稻田土壤中微量元素的影响

利用中国的稻/麦轮作FACE(Free Air Carbon-dioxide Enrichment)平台技术,应用DTPA浸提土壤的方法,研究大气CO2浓度升高对稻田土壤微量元素有效性的影响。位于扬州的中国稻麦轮作农田生态系统FACE试验平台于2004年6月开始运行,设有FACE圈(高CO2圈)与Ambient圈(对照圈,当前周围大气CO2浓度)2个处理,FACE区CO2浓度比Ambient区高200μmol·mol-1,每个处理含低氮与常氮2个氮肥水平。经过一个稻麦轮作后,分别于水稻生长的分蘖期、抽穗期、乳熟期和成熟期在每个副区多点采集0~5cm和5~15cm的土壤样品,再使用ICP测定土壤样品的DTPA浸提液的方法,得出土壤中有效态Fe、Mn、Cu和Zn的质量分数。结果表明,大气CO2浓度升高都不同程度的增加了0~5cm和5~15cm耕层土壤中DTPA提取态Fe、Mn、Cu、Zn的有效性,尤其对土壤有效Zn质量分数的增加达显著水平。不同N肥处理对土壤DTPA提取态Fe、Mn、Cu和Zn的质量分数无显著性的影响,CO2和N肥处理也未表现出显著性的交互作用。     

中度嗜盐菌Halomonas sp.BYS-1耐盐相关DNA片段的克隆

通过固体亚硝基胍诱变获得了Halom onassp.BYS-1的盐敏感突变株BYS-1M.以pBBR1MCS-2为载体在E.coliDH5α中构建了BYS-1的基因文库.以文库菌E.coliDH5α(pBBR-X)为供体菌、E.coliWD803(pRK2013)为辅助菌、BYS-1M为受体菌进行三亲接合,筛选到了恢复耐盐性能的接合子HR-23,提取接合子HR-23的重组质粒pHR23,酶切确定其插入的耐盐相关DNA片段大小分为5.4 kb.该片段为Halom onassp.BYS-1耐盐相关基因的克隆奠定了基础.图5表1参14     

秦淮河典型河段总氮总磷时空变异特征

2010年6月～2011年5月,对秦淮河典型河段水体总氮(TN)、总磷(TP)的污染状况进行了周年定点观测,采用传统统计学方法初步探讨了秦淮河水体TN、TP污染状况及时空间变化特征.结果表明,秦淮河TN、TP污染严重,且具有很强的时空变异性.秦淮河传统农业区、集约农业区和城市区TN平均浓度分别为1.80、3.97、9.25 mg·L-1,TP平均浓度分别为0.03、0.11、0.50 mg·L-1,表明秦淮河TN、TP主要来源于城市区和集约农业区,而传统农业区对水体TN、TP贡献较小.秦淮河丰水期和枯水期TN平均浓度分别为1.89、4.58 mg·L-1,TP平均浓度分别为0.11、0.14 mg·L-1,表明秦淮河枯水期较丰水期污染严重.富营养化评价结果显示,秦淮河河段大都处于富营养化状态,应及时采取治理措施.