施用化肥对砂姜黑土碳库管理指数的影响

针对安徽省砂姜黑土的不良属性,在安徽蒙城砂姜黑土上进行了4年的施肥定位试验,施肥方式为年施氮量（以 N计）0、360、450、540、630、720 kg·hm-2,玉米季占55%,通过研究连续施肥措施下砂姜黑土耕层土壤活性有机质组分的变化特征,分析了单施化学氮肥对土壤有机质组分及碳库管理指数的影响。结果表明：施用化学氮肥有利于提高土壤总有机质质量分数和活性有机质质量分数,变化幅度分别为17.49~19.46、3.10~3.52 g·kg-1,化肥施用水平之间差异不显著,相比不施肥,施肥土壤的总有机质质量分数增加1.53~3.53 g·kg-1、活性有机质质量分数增加0.10~0.52 g·kg-1、稳定态有机质增加1.02~4.30 g·kg-1。处理间高活性有机质质量分数变化范围为0.46~0.62 g·kg-1,施用化肥后降低,高量氮肥与不施肥处理间差异显著（P＜0.05）;中活性有机质质量分数在2.21~3.25 g·kg-1之间,且与氮肥施用水平有关,年施氮量（以N计）高于540 kg·hm-2时其值增加,但各施用水平间无显著差异（P＞0.05）。施氮对CMI的影响不显著,土壤总有机质增加的有机质组分主要为稳定性有机质。施氮处理的玉米籽粒产量明显高于不施氮处理,年施氮（以N计）720 kg·hm-2的玉米籽粒产量最高,达11137.90 kg·hm-2。相关性分析结果显示,3种活性有机质之间,活性有机质和高活性有机质相关性最高,关系最为密切;碳库管理指数与活性有机质呈极显著正相关,相关系数为0.910;总有机质含量与活性有机质含量显著正相关（P＜0.05）,与碳库管理指数无显著相关性（P＞0.05）;玉米籽粒产量与总有机质、活性有机质极显著正相关（P＜0.01）,与碳库管理指数显著相关（P＜0.05）。由此可知,化学氮肥可促进砂姜黑土耕层土壤总有机质和活性有机质的提高,且二者均能够反映砂姜黑土施用化肥后的肥力变化情况;提高砂姜黑土总有机质的有机质组分主要是稳定态有机质;要提高玉米产量需要较高的氮肥用量。     

东北典型黑土区讷谟尔河流域土地利用变化对沟蚀影响研究

论文以东北典型黑土区中的黑龙江省讷谟尔河流域作为研究区,以1965年的Corona 和2005年的SPOT5影像做为数据源,获取研究区1965和2005年的侵蚀沟分布数据;以地形图、Landsat/MSS影像和TM影像作为数据源,获取1954、1975、1995和2005年的土地利用数据,据此就研究区沟蚀动态和土地利用变化对沟蚀发展的影响进行分析。结果表明：40 a间侵蚀沟密度>250 m/km²的区域由1965年的0 km²增加到4 077.17 km²,占总侵蚀区面积的37.57%;侵蚀沟密度以北东—南西向为轴线从剧烈增加区逐渐过渡到微度增加区;耕地上沟蚀状况最严重,草地和沼泽地次之,林地侵蚀沟密度较小;耕地和草地之间的互相转换,侵蚀沟密度增加最大,分别为600.60和456.08 m/km²;其次是林地转变为耕地,侵蚀沟密度增加346.91 m/km²;各沟蚀变化区耕地的增加比例在29.21%~46.54%之间,草地减少的比例在27.10%~41.50%之间,沼泽地减少的比例在5.86%~12.50%之间。     

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.     

气候变暖对冻结期黑土碳氮循环关键过程及指标的影响

冬季土壤碳氮循环是全球生物地球化学循环的重要组成部分,对气候变暖的响应极为敏感.为更好地了解气候变暖对冻结期黑土碳氮动态的影响,本试验采用红外辐射仪模拟土壤增温,并进行了两种不同水平的增温研究（W1和W2）.结果表明,在冻结期（2019年11月至翌年1月）,与对照处理（C）相比,模拟增温使表层土壤温度（0 cm土壤温度）分别上升1.54℃（W1）和4.10℃（W2）,并显著增加了土壤含水量,这很可能是由于积雪融化造成的.两种增温水平均降低了积雪覆盖厚度、土壤冻结深度、土壤有机碳（SOC）含量及活性有机碳（LC）含量.而冻结期增温对黑土氮循环关键过程及指标的影响则相对更复杂,随着增温幅度的提升,硝态氮（NO₃^--N）含量显著降低、全氮（TN）含量及净氮硝化速率明显增加,而铵态氮（NH₄⁺-N）、总无机氮（TIN）含量及净氮矿化速率则显著地呈现出先增加后降低的趋势.气候变暖将给冻结期黑土带来更为温暖湿润的环境,并且由此引起的土壤碳氮含量及转化过程的变化将会对随后生长季植物和微生物群落的结构组成、生产力及碳氮循环等过程产生深远的影响.这为研究冻结期东北黑土碳氮循环机制提供了一定的科学依据.     

乙草胺-铜离子复合污染对黑土农田生态系统中土著细菌群落的影响

采用传统毒性评价手段和现代分子生物学技术相结合的方法 ,研究乙草胺和金属铜的复合污染对黑土农田生态系统中土著细菌群落的影响 .结果表明 ,乙草胺 铜复合污染比其单一污染更能降低细菌总数以及固氮菌、硅酸盐细菌和矿化磷细菌活菌量和土壤脱氢酶的活性 ,更能促进土壤呼吸强度的增加 ;利用以 16SrDNA为基础的变性梯度凝胶电泳 (DGGE)分析各处理样品间的相似程度 ,发现复合污染明显影响微生物群落结构 .由相似系数结果表明 :长期未施农药土壤、农药单一与复合污染土壤 3者间存在细菌群落的显著差异 ,并且乙草胺 Cu2 复合污染土壤与长期施用农药土壤具有较高相似性 (相似系数达 74 1% ) .     

黑土农田中四环素类抗生素含量特征及其风险

为了解长期施用畜禽粪肥农田土壤中抗生素残留情况,研究了吉林省黑土区大型养猪场周边长期施用猪粪土壤中3种四环素类抗生素(TCs)的含量特征及其生态风险.结果表明,ΣTCs的平均值为1.31mg/kg,在不同类型土壤中的平均含量为:典型黑土>白浆土>黑钙土.土霉素(OTC)、四环素(TC)和CTC(金霉素)平均含量分别为:0.69mg/kg、0.48mg/kg和0.14mg/kg,检出率为42.86%～71.43%;OTC、TC和CTC在不同类型土壤中表现出不同的分布特征,主要受土壤性质、抗生素性质、畜禽粪便施用量以及施肥年限等多重因素的交互影响;OTC、TC和CTC的风险商分别为3.06、0.85和0.60,OTC处于高生态风险水平.3种TCs不同程度的超过生态毒害效应的触发值,生态毒害风险较高.长期的猪粪还田引起了土壤中四环素类抗生素的累积,并产生了较高的生态风险.     

黑土微生物量和酶活性对邻苯二甲酸二丁酯污染的响应

邻苯二甲酸二丁酯(di-n-butyl phthalate,DBP)是一种在环境中广泛存在的有毒有机化合物,已被我国列为优先控制污染物之一。本研究探讨了不同浓度的DBP污染对黑土呼吸、微生物量以及黑土酶活性的影响。结果表明,DBP污染处理的黑土呼吸速率和微生物量碳较对照均显著增加;微生物氮在DBP污染过程中呈"降低-升高-降低"波动性变化;微生物磷与DBP污染浓度呈显著负相关;DBP对黑土多酚氧化酶表现为先促进后抑制,对转化酶和蛋白酶活性表现为低浓度促进而高浓度抑制;在DBP污染过程中脲酶呈现被激活状态;黑土过氧化氢酶和酸性磷酸酶均受到DBP污染的显著抑制。通过相关性分析发现,土壤微生物量、土壤酶活性与DBP污染浓度之间存在着高度的相关性。由此可推断,DBP污染改变了黑土呼吸、微生物量和酶学活性的代谢特征,进而有可能影响了黑土的生态系统功能,威胁到黑土的可持续利用。     

农产品视角的城郊黑土地农田重金属风险分区

农产品是重金属经土壤-作物系统危害人体健康的直接途径,其质量安全是我国粮食安全体系的重要组成部分.针对目前农田重金属分区研究对农产品考虑的不足,以农产品重金属累积特征及其导致的人体健康风险为指标,构建了基于农产品视角的农田重金属风险分区体系,同时以黑土地中重金属污染风险更高的城郊地带为研究区进行实例探讨.结果表明,农产...     

长期施用有机和无机肥对黑土nirS型反硝化菌种群结构和丰度的影响

利用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)和实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR,Q-PCR)技术,结合反硝化潜势(DEA)和土壤理化性质的测定,探索了长期施用有机和无机肥对公主岭黑土nirS型反硝化细菌的群落结构和丰度的影响.试验设不施肥(CK)、单施有机肥(OM)、单施无机肥(NPK)以及有机肥和无机肥混施(MNPK)等4个处理.结果表明,长期施用有机肥显著增加了土壤的DEA,其中OM、NPK和MNPK处理分别为CK处理的5.92、1.81和6.03倍,而NPK和CK间无差异.有机肥处理增加了黑土nirS型反硝化细菌的丰度,OM、NPK和MNPK处理中nirS基因的拷贝数分别为CK的2.73、1.30和3.98倍;NPK处理对nirS基因的拷贝数影响不显著.T-RFLP图谱显示施用有机肥改变了nirS反硝化细菌的群落结构;相比于非有机肥处理,有机肥处理中增加了一类79 bp的片段类型,显著降低了84 bp的片段类型,并完全抑制了一类99 bp的片段类型,而有机肥处理间和非有机肥处理间的nirS群落结构分别相似.系统发育分析表明:黑土中nirS型反硝化菌主要由α、β和γ-变形菌纲及一些尚未培养的微生物组成,79 bp的片段类型与γ-变形菌纲的假单胞菌科(Pseudomonadaceae)和β-变形菌纲的伯克氏菌目(Burkholderiales)相似,84 bp片段类型与Burkholderiales和红环菌目(Rhodocyclales)相似.相关性分析表明,pH、全磷(TP)、全氮(TN)、总有机碳(TOC)、硝态氮(NO3--N)和铵态氮(NH4+-N)依次与nirS型反硝化细菌的种群丰度(r为0.724～0.922,P<0.05)和DEA(r为0.453～0.938,P<0.01)显著相关,DEA与nirS型反硝化细菌的种群丰度显著线性正相关(r=0.85,P<0.01);冗余度分析表明,除含水量外,TN、TP、pH、TOC、NH4+-N和NO3--N(r为0.440～0.862,P<0.01)依次与nirS型反硝化细菌群落结构的变化显著相关,DEA的变化和nirS型反硝化细菌群落结构的变化亦显著相关(r=0.863,P<0.01).本研究表明相比于无机肥处理,公主岭黑土中nirS型反硝化菌的群落结构与丰度对有机肥处理有更显著的响应,且其群落结构的改变与种群丰度的增加与DEA的提高显著相关.     

不同开垦年限黑土温室气体排放规律研究

以东北黑土区荒地土壤(H)、开垦2 a(L)、30 a(S)和100 a(Y)土壤为对象,在25℃和60%WHC水分条件下,通过7 d的室内培养试验,研究了不同开垦年限黑土温室气体N2O、CO2和CH4的排放规律.结果表明,黑土开垦后理化性质发生了显著改变,进而影响了温室气体的排放.N2O排放量随开垦年限的增加而增加,开垦30 a和100 a土壤的N2O排放量显著高于荒地土壤.净硝化量和N2O排放量与土壤水溶性有机氮和粉粒含量呈显著正相关关系,与土壤pH和砂粒含量呈显著负相关关系.CO2排放量随开垦年限的增加而逐渐降低,开垦30 a和100 a土壤与荒地土壤差异显著.土壤有机碳和水溶性有机碳含量与CO2累积排放量呈显著正相关关系.好氧条件下,荒地土壤和开垦土壤在培养前4 d表现为对CH4的微量排放,然后表现为对CH4的微量吸收,开垦土壤的CH4排放量随开垦年限的增加而增加.不同开垦年限黑土可能因土壤pH、有机碳、水溶性有机碳含量以及土壤机械组成的差异而产生CO2和CH4排放的差异.