潮土施镍对小白菜的生物效应及其临界值研究

研究潮土施Ni对盆栽蔬菜的生态效应,并通过小白菜生物量的变化、地上部茎叶Ni质量比及土壤有效态Ni质量比来表征土壤Ni污染的毒性临界值.结果表明,潮土施Ni对蔬菜未表现出增产效应.施Ni量低于25 mg/kg,其生物产量无明显降低.随施Ni量的增加,生物产量呈显著下降,生物量变化与Ni质量比呈高度负相关.潮土施Ni增加茎叶和根系中Fe,Mn,Ca,Mg元素质量比,降低Cu,Zn元素质量比.4种性质不同的提取试剂提取的土壤有效态Ni质量比与植物Ni吸收均呈高度正相关,较好地反映了植物的危害状况,且以DTPA提取效果最佳.以生物减产量突变点为依据,确定潮土施Ni毒害临界值为:土壤全量Ni为41.86 mg/kg,有效态Ni质量比为2.55mg/kg(DTPA)和茎叶Ni质量比为22.39 mg/kg.     

河北平原潮土中微生物对氮降解特征

了解土壤中微生物对氮素降解规律,对于土壤氮污染修复具有重要现实意义.从河北平原潮土中筛选出8种高效氨化细菌、硝化细菌、异养硝化好氧反硝化细菌,对所筛菌种进行16S r DNA分析,选出最适菌株通过固定化载体将菌种制成菌剂.探讨了用加入所筛菌种及拮抗菌的菌液和地表水分别滴灌小白菜对土壤中的氮降解产生的影响,并测定土样磷脂脂肪酸(PLFA)的值.结果表明:以硅藻土为载体硝化细菌的氨氮降解率达到38%,硝态氮合成率为205%;以硅藻土为载体的氨化细菌氨氮合成率为1 711%,异养硝化好氧反硝化细菌的硝态氮降解率达到367%.加所筛菌液滴灌对土壤总氮和氨氮的降解效果较好,硝化作用也较强,加菌后土壤中微生物量明显增加,且更快到达峰值.对不同土样不同时间磷脂脂肪酸数据分析发现,在白菜生长过程中,土壤中的微生物含量均产生了1次峰值,且加入所筛菌的先到达峰值.对于任丘和阜城土样来说,加入所筛菌后,土壤中微生物种类相应增多,对土壤微生物环境有所改善,微生物也比较活跃.     

多氯联苯对我国土壤微生物的生态毒理效应

作为持久性有机污染物(POPs),多氯联苯(PCBs)一旦进入土壤将长期存留并对土栖生物产生潜在危害。土壤微生物是土壤生态系统重要组成部分,研究外源PCBs对土壤微生物的生态毒理效应,筛选出指示PCBs污染的敏感指标并获取可靠的生态毒理数据十分重要。研究以江西红壤和天津潮土为供试土壤,在室内25℃连续培养28 d的条件下进行了生态毒理实验,选择了微生物量碳、呼吸强度、代谢熵、硝化作用、脱氢酶活性、脲酶活性和微生物群落功能多样性为微生物指标。结果显示:1)在28 d培养时间内,多氯联苯(PCBs)的毒性作用随培养时间的延长而增强,且在红壤中的毒性作用强于在潮土中,表明PCBs对土壤微生物的毒性作用存在时间效应并受土壤性质的影响。2)各微生物指标的敏感性不同,微生物量碳、脲酶活性和微生物功能多样性对PCBs污染反应不够敏感,而土壤呼吸强度、代谢熵、硝化作用和脱氢酶活性对PCBs污染反应敏感。3)14 d时,红壤中PCBs对脱氢酶活性、呼吸强度和代谢熵的EC10值分别为1.20、3.18和1.09 mg·kg-1,而在潮土中分别为6.31、4.73和50 mg·kg-1;28 d时,红壤中PCBs对硝化作用、脱氢酶活性、呼吸强度和代谢熵的EC10值分别为2.32、0.77、0.51和0.71mg·kg-1,而在潮土中分别为5.91、1.65、3.00和50 mg·kg-1。综合考虑经济和实际需要等因素,建议将呼吸强度、硝化作用和脱氢酶活性作为PCBs污染土壤生态毒理评价中的首选敏感指标,并建议培养时间设置为28 d。     

潮土中磷锌交互作用机制探讨及磷对锌吸附-解吸的影响

采用室内培养和吸附解吸两种方法,探讨了潮土中磷、锌交互作用机制。结果表明：土壤中DTPA提取态锌质量分数随添加锌量的增加而增加,低磷质量分数处理可提高土壤锌有效性,但高磷质量分数处理却降低了土壤锌的有效性;土壤速效磷质量分数均随锌添加量的增加而有所降低。在施锌25 mg.kg-1背景下,土壤中DTPA提取态锌质量分数随施磷质量分数的增加呈先增加后降低趋势,在添加磷量小于180 mg.kg-1时,土壤DTPA提取态锌质量分数显著地高于其他处理,但随添加磷量的增加,土壤DTPA提取态锌质量分数显著降低,当磷添加量大于540 mg.kg-1时,土壤DTPA提取态锌质量分数明显低于其他磷处理,说明当添加磷量小于180 mg.kg-1时,磷提高土壤中锌有效性的主要机制是二者竞争吸附土壤胶体表面吸附点位的竞争机制;当添加磷量大小540 mg.kg-1时,磷影响锌有效性的主要机制为沉淀作用。在土壤施磷量为180 mg.kg-1时,随添加锌质量分数的提高,土壤中速效磷质量分数呈先升高后降低趋势。吸附-解吸研究表明,随土壤中速效磷质量分数的提高（27.60~2773.86 mg.kg-1）,土壤对锌的吸附量先降低再增加,而KCl解吸的锌量却是先增加再降低。因此潮土中磷锌交互作用机制为,土壤中磷和锌质量分数均较低时,磷与锌有效性呈协同作用;当磷或锌质量分数过高时,协同作用减弱;磷和锌质量分数再增加二者的有效性将出现拮抗作用。     

免耕对华北平原潮土N2O和CO2排放的影响

采用静态箱-气相色谱法研究了免耕和常规耕作下玉米生长季华北平原潮土N2O和CO2的排放特征.结果表明,免耕土壤N2O累积排放量(以N2O-N计,下同)为0.31 kg· hm-2,略高于常规耕作土壤的0.27 kg·hm-2,两者没有显著差异.灌水、强烈降水或连续阴天会诱发土壤大量排放N2O,免耕处理N2O排放峰值(28.1 ～38.4μg·m-2·h-1)高于常规耕作处理(18.6 ～25.7 μg·m-2·h-1).免耕处理CO2累积排放量(以CO2-C计,下同)为1 880 kg·hm-2,显著高于常规耕作土壤的1 333 kg·hm-2.土壤N2O和CO2排放通量与土壤温度呈显著指数相关,常规耕作处理下的相关程度更高.     

不同农田土壤养分可持续性指数的研究

讨论了不同农田土壤碳、氮、磷、钾养分的可持续性指数。结果表明,不同施肥方式、不同土壤类型对碳、氮养分可持续性指数的影响表现为有机肥配施化肥处理＞有机肥处理＞化肥处理,潮土＞水稻土＞红壤;对磷、钾养分表现为化肥处理＞有机肥配施化肥处理＞有机肥处理,水稻土＞潮土＞红壤。相关分析表明,土壤养分可持续性指数与土壤养分相关或极相关。这表明,土壤养分可持续性指数可以用来评价土壤肥力和指示土壤养分的动态变化。     

潮土细菌及真菌群落对化肥减量配施有机肥和秸秆的响应

为了研究化肥减量配施有机肥和秸秆对华北麦玉轮作田潮土细菌和真菌群落的影响,在天津市宁河区试验基地开展田间定位施肥试验,采用Illumina高通量测序技术比较了5种施肥模式（单施化肥处理,F;化肥减施处理,FR;化肥减量与秸秆配施处理,FRS;化肥减量与有机肥配施处理,FRO;化肥减量与有机肥和秸秆配施处理,FROS）下土壤细菌及真菌群落的组成、多样性和结构差异,并结合土壤理化性质分析,探究不同施肥处理下驱动细菌和真菌群落变化的关键土壤环境因子.结果表明,FRO处理显著提高了土壤SOM含量.FROS处理的TP含量显著高于FRS处理,增加了13.33%.FRO和FROS处理AP含量较其它处理显著增加,NH₄⁺-N含量显著高于化肥处理（F和FR）.各施肥处理土壤中优势细菌门类均为变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）和酸杆菌门（Acidobacteria）,优势真菌门类均为子囊菌门（Ascomycota）.在化肥减量配施有机肥（FRO）的基础上添加秸秆（FROS）显著降低了放线菌门（Actinobacteria）的相对丰度.FRS和FROS处理均显著降低了芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）的相对丰度.FROS处理显著提高了浮霉菌门（Planctomycetes）和疣微菌门（Verrucomicrobia）的相对丰度.对于真菌群落而言,有机肥（FRO和FROS）的施入显著提高了子囊菌门（Ascomycota）的相对丰度.与FR处理相比,FROS处理显著降低了被孢菌门（Mortierellomycota）和油壶菌门（Olpidiomycota）的相对丰度,且FRS处理同样显著降低了油壶菌门（Olpidiomycota）的相对丰度.FROS处理的细菌群落Shannon多样性指数显著高于F和FR处理,分别增加了1.26%和1.25%,Chao1指数较F处理显著增加了4.51%,细菌Shannon多样性指数与AP和NH₄⁺-N含量显著正相关（P<0.05）.与FR处理相比,FRS、FRO和FROS处理显著降低了真菌群落Shannon多样性指数,分别达到29.85%、24.94%和25.73%,真菌Shannon多样性指数与AP含量显著负相关（P<0.05）.细菌群落结构在FROS处理下显著区别于F、FR和FRO处理,土壤SM、TP、pH和AP是导致细菌群落结构变化的主要驱动因子;真菌群落结构在FRO和FROS处理下显著区别于F和FR处理,真菌群落结构变化主要受土壤TN、AP和TP的驱动.综上所述,添加有机肥和秸秆改变了土壤理化性质,进而改变了土壤细菌和真菌群落组成,土壤真菌对有机物料的敏感程度高于细菌,细菌和真菌群落结构均受到土壤P的调控,在潮土农业耕作中应引起充分重视.     

小麦-玉米轮作制度下潮土硝态氮的分布及合理施氮肥研究

利用田间小区试验研究了小麦－玉米轮作中在不同施氮量和不同时期潮土1m土层中硝态氮的计中状况结果表明：3年不施氮肥的土壤仍有6～16kg／hm2的硝态氮,其中0～20cm土层占20％～34％．80％～100cm上层占10％～18％;每季施氨量小于225kg／hm2时．1m上层中各时期硝态氮含量变化不大,在11．4～41．3kg／hm2之间;当施氮量增加到375kg／hm2时,1m土层的硝态氮含量增加1．5～7．4倍,有7．4％～29．9％分布在0～20cm上层中,10％～16％分布在80～100cm上层中225kg／hm2对作物斋求及对土壤环境来说是一个合理的施只量。     

呋喃丹和阿特拉津在土柱中的淋溶及其影响因素

通过室内柱淋溶试验研究呋喃丹与阿特拉津在河南潮土及2种太湖水稻土中的淋溶作用及其影响因素。结果表明:2种农药在河南潮土中的淋溶作用比在太湖水稻土中弱。在表土中添加2 mg农药、模拟1次降水200mm条件下,呋喃丹最大淋溶量峰值可达25—30 cm深处,阿特拉津最大淋溶量峰值可达15—20 cm。表明呋喃丹、阿特拉津2种农药在供试土柱中均表现出较强淋溶特性。土壤和农药性质对淋溶作用均有很大影响。土壤有机质和粘粒含量越高,对农药的吸附性越强,土壤中农药越不容易随水下移;土壤大孔隙越多,农药在土壤中淋溶作用也越强,且相邻大孔隙对农药淋溶存在协同作用。土柱中插入4根直形多孔玻璃管后,土壤淋出液中农药量比插入2根的高2.7倍,比不插玻璃管对照高10倍。土柱中插入扭曲(60°)形玻璃管与插入直形玻璃管相比,农药在土壤中持留性增强,淋溶作用减弱。同一土柱中农药水溶性越大,淋溶作用也越强。     

垃圾堆肥在北方潮土地区的农用研究

研究结果表明：垃圾堆肥具有促进作物增产的作用，并不会引起重金属污染。但在北方潮土地区，垃圾肥施用量以４０～５０ｔ·ｈｍ－２·茬－１为宜。过量施用垃圾肥不仅会引起施肥经济效益明显降低，且会引起土壤砂化。研究还表明，粘质土壤对垃圾肥有更大的容纳量。