环境因子对土壤微生物呼吸及其温度敏感性变化特征的影响

在田间条件下研究土壤微生物呼吸及其温度敏感性(Q10)的变化特征及其影响因素对准确理解地区的气候变暖潜力具有重要意义.本研究依托长武农田生态试验站的裸地处理,利用土壤碳通量系统(Li～8100)连续6 a (2008～2013年)监测裸地处理下的呼吸速率、土壤温度和水分,探究土壤微生物呼吸及其温度敏感性的变化特征及其影响因素.在日变化尺度上,土壤微生物呼吸速率的变化特征呈单峰曲线,且这种变化趋势主要与土壤温度有关(P 0. 05),然而日平均土壤微生物呼吸速率和Q10在不同土壤水分含量条件下不同.均呈现出:适度的土壤水分条件较高的土壤水分条件较低土壤水分条件的趋势[土壤微生物呼吸速率:1. 20μmol·(m~2·s)~(-1)、0. 95μmol·(m~2·s)~(-1)、0. 79μmol·(m~2·s)~(-1); Q10:2. 12、1. 93、1. 59].在季节尺度上,土壤微生物呼吸速率和Q10均呈现出雨季大于非雨季的趋势[土壤微生物呼吸速率:1. 11μmol·(m~2·s)~(-1)、0. 90μmol·(m~2·s)~(-1); Q10:1. 96、1. 59],且这种变化趋势与土壤温度和水分的变化有关(P 0. 05),然而土壤温度和土壤水分的双变量模型比土壤温度或者土壤水分的单变量模型能解释更多的土壤微生物呼吸季节变异性(R~2:0. 45～0. 82、0. 32～0. 67、0. 35～0. 86;模拟值和实测值的拟合系数:0. 76、0. 64、0. 58).在年际尺度上,年累积土壤微生物呼吸变化于226 g·(m~2·a)~(-1)和298 g·(m~2·a)~(-1)之间,Q10变化于1. 48～1. 94之间,而年累积土壤微生物呼吸和Q10的年际变异性主要与年平均土壤水分含量有关(P 0. 05),且年平均土壤水分别可以解释39%和54%的年累积土壤微生物呼吸和Q10年际变异性.在裸地处理上,土壤有机碳由试验初的6. 5 g·kg~(-1)下降到目前的5. 5 g·kg~(-1),但是年累积土壤微生物呼吸却高达255 g·(m~2·a)~(-1),即裸地处理的呼吸流失量比土壤有机碳的流失量高20倍以上.     

皖江经济带土壤Cd空间分布特征与生态风险评价

选取2.5 km×2.5 km网格布点法,在皖江经济带A、B、C三地分别采集土壤样品35个、34个、106个,利用ICP-AES分析测定Cd含量特征,运用单项污染指数法、地累积指数法和潜在生态风险指数法对三地土壤Cd污染状况进行生态风险评价。结果表明：（1）A、B、C三地土壤的Cd含量的算术平均值分别为0.40 mg?kg ^-1、0.66 mg?kg ^-1、0.84 mg?kg ^-1,均高于江淮流域Cd含量土壤背景值;（2）三地土壤pH在5.06~7.58之间,整体上处于酸性和弱碱性之间,pH小于7.0的样品167个,占比95.43%;（3）研究区三个地块土壤Cd污染特征存在明显的空间分异,低污染区在空间上呈带状分布,高污染区在空间上呈岛状分布,污染区分布面积C地>B地>A地。（4）三地土壤环境均受重金属Cd污染的影响,存在生态安全风险,风险大小为C地>B地>A地,风险程度均为潜在生态风险高于地累积生态风险高于单项污染生态风险。本区域土壤农业安全利用需要加以重视并进行分类管控。     

基于“三生”适宜性的县域土地利用冲突识别与分析

精准识别潜在土地利用冲突有利于预警权衡和协调冲突用地,有利于科学进行国土空间规划。以“三调”修正数据为基础,基于生产、生活、生态视角,构建高植被覆盖率县域生产、生活、生态即“三生”适宜性评价模型与土地利用冲突识别矩阵,并选取横峰县进行实证分析。结果表明:（1）横峰县“三生”适宜性用地的空间分布与面积构成差异显著,且存在明显的空间叠加特征,暗示着研究区土地利用存在冲突;（2）从潜在冲突识别的结果来看,土地利用适宜区、冲突激烈区、冲突中度区、冲突一般区及冲突微弱区面积占比分别为64.02%、9.66%、17.19%、1.66%、7.48%;（3）各个冲突类型区空间分布、表现形式的差异性决定了冲突和解的对策也需因地制宜。研究结果可为相关及类似县域的国土空间规划提供理论参考。     

稻田土壤氧化亚氮产生潜势、反硝化功能基因丰度和群落结构的垂向分布

土壤中氧化亚氮（N₂O）的释放量占全球N₂O释放总量的60%.其中，稻田土壤是N₂O最主要的释放源.反硝化过程是稻田土壤N₂O生成的主要微生物过程之一.本研究选取广东韶关稻田垂向土壤（0~100 cm）为研究对象，通过乙炔抑制剂法测定了N₂O产生潜势和反硝化潜势，并利用针对特异性功能基因的实时荧光定量和高通量测序技术分别分析反硝化功能基因丰度和反硝化微生物群落结构.结果显示：0~10 cm深度的土壤样品N₂O产生潜势最高，可达（0.020±0.0035）μg·g^-1·h^-1.反硝化功能基因中，nirK基因的丰度峰值（（1.51±0.0015）×10⁸ copies·g^-1）出现在0~10 cm深度，而nosZ和nirS基因的丰度峰值（（4.29±0.0015）×10⁷ copies·g^-1和（8.86±0.0010）×10⁷ copies·g^-1）均出现在10~20 cm深度.稻田垂向土壤中N₂O产生潜势和相关的反硝化功能基因（nosZ、nirK和nirS）丰度均随土壤深度的增加而逐渐降低.其中在所有深度的土壤样品中nirK基因的丰度均高于nirS.基于nirK基因的高通量测序结果发现慢生根瘤菌（Bradyrhizobium）的相对丰度最高（44.06%±6.14%，n=6）.相关性分析表明，稻田土壤中N₂O产生潜势与环境因子（TN、TC和含水率）、反硝化功能基因丰度以及慢生根瘤菌（Bradyrhizobium），罗河杆菌属（Rhodanobacter）和亚硝化螺菌属（Nitrosospira）的相对丰度呈正相关.上述结果表明稻田土壤中环境因子和反硝化功能基因丰度影响了N₂O产生潜势的垂向分布.     

不同水解方法对土壤中性糖和氨基糖含量测定的影响

碳水化合物是土壤有机质的重要组成成分,其含量和特性对土壤性质有很大的影响。水解试剂的选择对土壤碳水化合物测定的准确度有着至关重要的影响,文章首次研究了不同水解方法测定土壤中性糖和氨基糖含量的差异。结果表明,中性糖的最佳水解条件为4mol·L-1三氟乙酸(TFA)在105℃下水解4h,氨基糖的最佳水解条件为6mol·L-1HCl在105℃下水解8h。此外文章实现了8种中性糖(核糖、鼠李糖、岩藻糖、阿拉伯糖、木糖、葡萄糖、半乳糖和甘露糖)和4种氨基糖(氨基葡萄糖、氨基半乳糖、氨基甘露糖和胞壁酸)同时在DM-1毛细管气相色谱柱上的基线分离且本方法具有一定的精密度和准确度。该实验的研究将为土壤中性糖和氨基糖的同时分析提供一定的技术支持和理论基础。     

落叶中DOM和NDOM对紫色土中Cu迁移的影响

以黄葛榕落叶中可溶性有机质(DOM)和不可溶性有机质(NDOM)为研究对象,分析用DOM、NDOM和DOM+NDOM改良碱性(Al-P)、中性(Ne-P)和酸性紫色土(Ac-P)后,土中Cu的形态变化。结果表明：随着老化时间的增加,各改良紫色土中离子交换态Cu含量均明显降低,碳酸盐结合态Cu含量基本保持不变,铁锰氧化物结合态和有机结合态Cu含量均逐渐增加。老化后,供试改良紫色土中Cu表现为有机结合态≈铁锰氧化物结合态＞碳酸盐结合态＞离子交换态的趋势,Cu迁移能力整体降低,降低幅度为44.22%~68.99%。     

外源Cd~(2+)在土壤各级微团聚体中的含量和形态分布

采用室内培养和室内分析相结合的方法,研究了外源Cd~(2+)进入土壤30 d后,在土壤各级微团聚体中的含量富集和形态赋存情况.研究结果表明:外源水溶性镉进入土壤30 d后,100%转化成了颗粒态,其中58.5%转化为了可交换态,0.98%转化成了碳酸盐结合态,1.26%转化成了铁锰氧化物结合态,7.68%转化成了有机结合态,31.5%转化成了残渣态,这基本与其中各粒级微团聚体中的赋存形态的情况一致.在土壤中赋存的镉主要分布在各级微团聚体中,在各粒级微团聚体中的含量分布顺序为<10μm微团聚体>10～50μm微团聚体>50～250 μm微团聚体;外源镉向小粒级微团聚体的富集倾向明显高于向大粒级微团聚体的富集倾向,其中在<10μm微团聚体中富集系数为1.43,在50～250μm微团聚体中的富集系数只有0.60.     

不同标准对城市土壤重金属质量分数的评价

对广州市某区城市土壤重金属污染现状进行调查,共采集土壤样品34个,分析样品中As,Hg,Cr,Cd,Ni和Pb的全量及有效态质量分数,探讨重金属元素全量和有效态质量分数之间的关系,并采用4种不同标准对结果进行了评价. 结果表明:研究区工业用地、城区和农村居住区的土壤已受到一定程度的重金属污染,且为2种或3种重金属元素的复合污染;As,Hg,Cr,Cd,Ni和Pb有效态质量分数平均值分别为0.09,0.004,0.09,0.18,0.40和32.80 mg/kg,Cd和Pb的有效态质量分数占全量的比例较高. 4种标准综合评价结果中,轻度、中度和重度污染样点数占样点总数的比例依次为国标(GB15618—1995)二级标准评价(62%)>有效态污染起始值评价(29%)>全量污染起始值评价(24%)>国标三级标准评价(21%).      

零价铁修复1,3-二氯苯污染底泥

通过序批试验研究了零价铁修复对底泥中1,3-二氯苯的去除效果,分析了零价铁修复过程中pH和铁离子质量浓度以及修复后底泥土壤酶的恢复情况. 结果表明:添加占底泥干质量2%的还原铁粉,1,3-二氯苯的去除率可达72.3%〔初始w(1,3-二氯苯)为500 　mg/kg,培养时间为20 d〕,较未添加零价铁修复处理高52.0%. 零价铁有效地促进了底泥中1,3-二氯苯的去除,土著微生物在自然恢复中起一定的作用. 在修复过程中零价铁并未使底泥pH发生明显变化,底泥水体中的总铁质量浓度(低于0.3 mg/L)始终符合地表水环境质量标准(GB3838—2002). 1,3-二氯苯污染使底泥过氧化氢酶、转化酶和蛋白酶的酶活性显著降低,使脲酶的酶活性显著升高. 零价铁修复使1,3-二氯苯抑制的底泥过氧化氢酶的酶活性恢复到未污染对照水平.      

Zn,Cu和Ni污染土壤中重金属的化学固定

利用化学固定剂处理被污泥中Zn,Cu和Ni污染的土壤,研究不同化学药剂对重金属离子的固定技术.结果表明,石灰、硫化物和硅酸盐对Zn都有较好的稳定效果,硫化物对Cu的稳定效果较好,硅酸盐和石灰对Ni的稳定效果较好;对于被Zn,Cu和Ni污染的土壤,混合药剂对重金属污染物的固定效果最佳.研究表明通过调解系统的pH和生成稳定化合物形态使土壤中Zn,Cu和Ni得以固定.通过硫化物 石灰化学固定处理,固定前后Zn,Cu和Ni的不稳定形态含量分别减少了69%,56%和59%.