潮土和砂姜黑土中双氰胺的硝化抑制作用比较

通过人工气候箱培养试验,研究硝化抑制剂双氰胺(dicyandiamide,DCD)在淮河流域2种主要土壤类型(潮土、砂姜黑土)上的施用效果。通过测定硝态氮和铵态氮含量的相对变化阐明潮土和砂姜黑土中尿素的转化过程,并通过计算硝化抑制率阐明不同DCD添加量条件下硝化抑制强度的变化规律,从而确定不同土壤类型较适宜的DCD添加量。结果表明,潮土和砂姜黑土中添加DCD均能有效缓解铵态氮的硝化作用,且硝化抑制效果随着DCD添加量的增加(2%~10%)而增强。DCD对潮土的最高硝化抑制率可达58.9%,对砂姜黑土的硝化抑制作用较潮土弱,最高硝化抑制率仅为27.4%,且与8%DCD添加量处理之间差异未达显著水平(P0.05)。潮土在室内培养42 d后w(铵态氮)仍达14.4 mg·kg-1,而砂姜黑土培养7 d后硝化抑制效果迅速下降,培养21 d时几乎检测不到铵态氮,这表明潮土中DCD与尿素配施可有效延长尿素的肥效,而砂姜黑土中DCD与尿素配施效果较差。     

秸秆还田配施氮肥对砂姜黑土有机质组分与碳库管理指数的影响

在安徽蒙城砂姜黑土上进行4 a的秸秆还田定位试验,研究砂姜黑土耕层土壤有机质组分和碳库管理指数的变化特征,分析不同有机质组分、作物产量以及碳库管理指数之间的相关性。结果表明,秸秆还田显著提高了砂姜黑土耕层土壤总有机质、活性有机质含量和碳库管理指数(P0.05),秸秆还田配施360~720 kg·hm-2氮肥较秸秆还田但不施肥土壤总有机质、活性有机质含量和碳库管理指数分别提高10.1%~15.8%、20.4%~32.5%和41.7%~74.6%。秸秆还田且配施540 kg·hm-2氮肥处理土壤活性有机质含量增幅最高,且主要提高了惰活性有机质组分含量。玉米产量与土壤总有机质、活性有机质含量和碳库管理指数均表现为显著相关(P0.01)。秸秆还田配施氮肥促进了土壤有机质质量水平,尤其是与540 kg·hm-2氮肥配施对土壤有机质含量的提高效果显著。     

长期不同施肥模式对砂姜黑土可培养微生物数量和酶活性的影响

以砂姜黑土长期定位土壤培肥试验(1981年—)为依托,研究了长期不施肥CK、长期单施化肥NPK、长期单施有机肥M、长期有机肥与化肥配施MNPK(等氮)和HMNPK(高氮)对砂姜黑土可培养微生物数量和酶活性的影响,揭示砂姜黑土微生物数量和酶活性对不同施肥模式的响应机制,以期为改善砂姜黑土肥力和质量提供科学依据和理论支持。结果表明,CK细菌、真菌、放线菌和固氮菌数量明显低于其它施肥处理,灌浆中期M细菌、放线菌和固氮菌数量显著高于NPK,而真菌数量在M与NPK间差异不显著。MNPK和HMNPK细菌、真菌和放线菌数量显著高于NPK和M,其中灌浆中期MNPK比NPK和M分别增加了47.0%、21.1%、32.1%和23.2%、11.7%、20.2%。MNPK与HMNPK细菌、真菌和放线菌数量在灌浆中期差异皆不显著,而固氮菌数量MNPK显著高于HMNPK。灌浆中期M转化酶、脱氢酶、酸性和中性磷酸酶、蛋白酶活性显著高于NPK,分别增加20.9%、22.1%、17.7%、18.4%、10.0%。长期有机肥与化肥配施相对于长期单施有机肥和化肥可以明显提高土壤转化酶、脱氢酶、酸性和中性磷酸酶、蛋白酶活性。HMNPK的脱氢酶活性显著高于MNPK,而转化酶、酸性和中性磷酸酶、蛋白酶活性与MNPK差异不显著。土壤中转化酶、脱氢酶、酸性和中性磷酸酶、蛋白酶活性皆与细菌、真菌、放线菌呈显著正相关关系,与固氮菌正相关不显著。有机肥与化肥配施最利于提高砂姜黑土微生物数量和酶活性,其次为单施有机肥,有机肥与化肥配施下增加施氮量对土壤微生物数量和酶活性提高作用不大,甚至导致固氮菌数量的下降。     

噻虫嗪在土壤中的吸附和淋溶特性

采用振荡平衡法、土壤薄层层析法和土柱淋溶法研究了噻虫嗪在砂土、粉砂壤土和砂姜黑土等3种不同理化性质土壤中的吸附和淋溶特性,探讨了农药的吸附与淋溶特性与土壤理化性质的关系以及剂型对农药淋溶特性的影响.结果表明,噻虫嗪在3种土壤中的吸附较好地符合Freundlich方程,Kd值分别为砂土1.25、粉砂壤土2.95、砂姜黑土5.10,其大小顺序与Koc值一致.黏粒含量是影响噻虫嗪在土壤中吸附性的最主要因素,有机质含量为次要因素.土壤薄层层析实验和土柱淋溶实验均表明噻虫嗪在3种土壤中的淋溶速率顺序为砂土粉砂壤土砂姜黑土,且油悬浮剂、水悬浮剂淋溶量较高,水分散粒剂次之,颗粒剂最低.噻虫嗪存在对地下水污染的潜在风险,特别是在黏粒和有机质含量低的环境下使用时,其风险应该引起足够的重视.     

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。     

低分子有机酸对土壤氟吸附的影响

用等温平衡吸附法研究了柠檬酸、草酸对砂姜黑土和潮土氟吸附的影响 ,提出了有机酸影响氟吸附的可能机理。实验结果表明 ,有机酸对土壤氟吸附有较大的影响 :(1)当有机酸处于低浓度时 ,土壤氟吸附量随浓度升高而增加 ;高浓度时 ,土壤氟吸附量随有机酸浓度升高而降低 ;(2 )在有机酸存在条件下 ,土壤氟的吸附量与平衡氟浓度间呈极显著的直线正相关或负相关     

绿黄隆,甲黄隆在江苏省农区5种土壤中残留

采用改进的玉米主根长土培生测法，研究绿黄隆，甲黄隆在江苏省典型农区土壤中残留活性，结果表明，两种除草剂在５种土壤中剂量与玉米主根长抑制率之间皆达极显著相关，土壤ｐＨ和有机质含量是主要影响因素，碱性轻质土壤中活性较高，酸性重质土壤中活性较低，活性大小顺序为黄潮土〉高沙土〉砂姜黑土〉滨海盐土〉太湖水稻土。     

绿黄隆、甲黄隆在江苏省农区5种土壤中残留活性的研究

采用改进的玉米主根长土培生测法，研究绿黄隆、甲黄隆在江苏省典型农区土壤中残留活性。结果表明，两种除草剂在５种土壤中剂量与玉米主根长抑制率之间皆达极显著相关，土壤ｐＨ和有机质含量是主要影响因素，碱性轻质土壤中活性较高，酸性重质土壤中活性较低，活性大小顺序为：黄潮土＞高沙土＞砂姜黑土＞滨海盐土＞太湖水稻土。     

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。     

低分子有机酸对土壤氟吸附的影响

用等温平衡吸附法研究了柠檬酸,草酸对砂姜黑土和潮土氟吸附的影响,提出了有机酸影响氟吸附的可能机理,实验结果表明,有机酸对土壤氟吸附有较大的影响：（1）当有机酸处理低浓度时,土壤氟吸附量随浓度升高而增加;高浓度时,土壤氟吸附量随有机酸浓度升高而降低;（2）在有机酸存在条件下,土壤氟的吸附量与平衡氟浓度间呈极显著的直线正相关或负相关。     

DEP和DBP在黑土胶体微界面的动力学行为

邻苯二甲酸酯(phthalic acid esters,PAEs)可对生态环境、食品安全及人类健康构成威胁。东北黑土是中国主要的粮食产区之一。文章旨在探讨黑土胶体对PAEs的吸附动力学和热力学特征,研究PAEs在黑土胶体微界面的动力学行为,这对黑土PAEs污染风险控制具有重要的指导意义。以黑土胶体为试验材料,采用固相萃取-高效液相色谱法,对比研究邻苯二甲酸二乙酯(diethyl phthalate,DEP)和邻苯二甲酸二丁酯(dibutyl phthalate,DBP)两种有机污染物在黑土胶体上的吸附动力学和热力学行为。结果表明,准二级动力学方程可以很好地描述黑土胶体对DEP和DBP的吸附动力学特征,DEP的吸附速率常数大于DBP,DEP(COC,含有机质胶体)吸附速率常数为0.00134,DBP(COC)吸附速率常数为0.00123;颗粒内扩散模型表明,黑土胶体对DEP和DBP的吸附过程中土壤颗粒内扩散不是唯一的速率控制步骤;Langmuir和Freundlich方程可以较好地拟合黑土胶体对DEP和DBP的吸附,平衡吸附量DBP大于DEP,温度为308K时,DEP(COC)的吸附量为666.667mg·kg~-1,DBP(COC)的吸附量为813.01mg·kg~(-1);另外,COC的吸附能力优于去有机质胶体(CIC)。热力学试验表明,温度对黑土胶体吸附DEP和DBP有明显影响,随着温度升高,黑土胶体对DEP和DBP的吸附量减少;热力学参数?G°、?H°和?S°表明,黑土胶体对DEP和DBP的吸附反应是自发、放热的过程;反应体系pH对黑土胶体吸附DEP和DBP影响较大。综上所述,黑土胶体对DEP和DBP的吸附符合准二级动力学模型,吸附反应为放热过程,温度和p H在DEP和DBP的吸附和扩散过程中起着重要作用。     

硝磺草酮在黑土和红壤中的吸附-解吸特性

采用批量平衡实验,研究了硝磺草酮在黑土和红壤中吸附-解吸行为.结果表明,硝磺草酮在两种土壤中的吸附分为快速线性分配和慢速吸附两个阶段,2 h后,基本达到动态平衡.然而,其吸附速率随时间的延长而降低,且初始浓度和土壤性质对硝磺草酮吸附速率的变化率没有明显影响.硝磺草酮在红壤和黑土中吸附和解吸过程均能用Freundlich模型进行很好的拟合,拟合系数R2分别为0.999和0.993(黑土)、0.991和0.962(红壤).硝磺草酮在土壤中的吸附等温线呈现"L"型,以物理性吸附为主.硝磺草酮在两种土壤上的解吸过程存在一定的滞后现象,且随着硝磺草酮初始浓度增加,其解吸等温线的滞后系数也随之降低.黑土中硝磺草酮的吸附和解吸滞后强度均大于红壤.     

交替冻融对东北典型土壤腐殖质的影响

以受季节性冻融过程影响显著的东北地区的黑土、暗棕壤和水稻土为例,采用实验室模拟的方法,研究交替冻融循环过程（分别在-20℃和20℃下处理）对土壤腐殖质的影响。研究表明：交替冻融后,黑土和暗棕壤松结态腐殖质质量分数分别增加了39%和28%,HA/FA分别上升了45%和35%;水稻土松结态腐殖质质量分数和HA/FA分别下降了18%和31%。三维荧光结果进一步验证,黑土、暗棕壤在交替冻融中土壤芳香化程度增高,HA/FA上升,而水稻土则相反。黑土和暗棕壤松结态腐殖质和HA/FA升高,主要是微生物分解作用和土壤大团聚体破坏等原因造成,水稻土松结态腐殖质和HA/FA降低,主要是水稻土的缺氧环境造成。     

磷细菌筛选及其对苗期玉米生长的影响

从潮土、水稻土、砂姜黑土、石灰土上植物根际土壤和根中分离了86株磷细菌,通过NBRIP液体摇瓶培养3 d,培养液水溶磷质量浓度为4.2～387.3 mg.L^-1,水溶磷质量浓度与培养液pH呈显著负相关（r^2=0.621 6）。筛选出3株磷细菌进行玉米盆栽试验,结果表明,1株磷细菌处理的玉米干物质量和吸磷量与对照（处理4）相比无显著差异,2株磷细菌处理的玉米干物质量和吸磷量与对照相比有明显增加,干物质量增加了19.6%～37.5%,吸磷量增加了22.7%～40.2%,其中编号为HCW115解磷菌株的效果相当于施用无机磷（P）10 mg.kg^-1处理。     

黑土微生物活力对不同养分的响应

土壤呼吸是土壤有机碳分解的主要生物化学过程,可反映土壤有机质的分解程度及有效养分供给水平,可用于评价土壤微生物活力状况.通过设置8个养分处理,对黑土进行41 d的室内好气培养,考查了黑土微生物活力对不同养分响应的规律.结果表明,单加N或P以及NP组合均不能提高黑土微生物活力;单加葡萄糖能够使土壤呼吸释放的CO2累积量达到对照的10倍以上,使黑土微生物活力显著提高.在可利用碳底物充足的条件下,N的加入能够显著提高黑土微生物活力,土壤呼吸释放出的CO2累积量达到对照的13倍以上,显著促进土壤有机质中无机养分的释放,CN交互作用显著;在C和N养分都充足的条件下,P的加入才能够对黑土微生物产生激发效应.不同养分状况下,黑土微生物活力达到峰值的时间不同,表现为,CNP(C N P)处理土壤呼吸强度在第3 d达到最高值,CN (C N)处理在第5天达到最高值,单加C和CP (C P)处理,在15 d左右达到最高值.     

不同秸秆覆盖水平对砂姜黑土生物学性状的影响

为明确秸秆覆盖对土壤生物学特性的影响,筛选出安徽淮北砂姜黑土区适宜的秸秆覆盖量,采用大田试验研究了7种秸秆覆盖水平M0(0 kg·hm-2)、M1(3 000 kg·hm-2)、M2(6 000 kg·hm-2)、M3(9 000 kg·hm-2)、M4(12 000 kg·hm-2)、M5(15 000 kg·hm-2)和M6(18 000 kg·hm-2)对玉米根际土壤微生物数量和酶活性的影响。结果表明,单位质量的土壤硝化细菌、氨化细菌和溶磷菌数量随秸秆覆盖量的增加呈先增加后下降的趋势,霉菌的数量随秸秆覆盖量的增加而增加。秸秆覆盖可显著增加土壤中的微生物数量,且不同种类微生物对应的最佳秸秆覆盖量存在一定的差异,其中吐丝期和灌浆中期单位质量的土壤溶磷菌数量和硝化细菌数量都以M4处理最高,氨化细菌数量以M3处理最高,霉菌数量以M6处理最高。土壤酶活性受秸秆覆盖的显著影响,但当秸秆覆盖量增加到一定程度,秸秆覆盖量的变化对土壤酶活性的影响不再明显。吐丝期和灌浆中期土壤中蔗糖酶、淀粉酶和磷酸酶活性以M4最高,过氧化氢酶活性以M3处理最高。土壤中硝化细菌、氨化细菌、溶磷菌、霉菌和总微生物数量与磷酸酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和淀粉酶活性皆呈正相关关系。研究得出,秸秆覆盖在改善土壤生物学特性方面发挥着重要作用,但秸秆覆盖量过高则不利于土壤微生物数量和酶活性的增加,且不同种类微生物和酶对应的最佳秸秆覆盖量存在一定差异,秸秆覆盖量为9 000~12 000 kg·hm-2时最有利于淮北砂姜黑土生物学特性的改善。     

山东省主要果园土壤中Cu、Zn的形态、含量及分布

对我国山东省主要果园土壤中的Cu、Zn元素的形态、含量及分布进行了研究。结果表明 :果园土壤中Cu、Zn元素的全量高于一般粮田土壤。在不同土壤类型中 ,形态分布各具特点 ,Cu元素在棕壤和褐土中的形态分布趋势一致 ,为矿物态 >有机态 >沉淀态 >交换态 ,在潮土和砂姜黑土中一致 ,为矿物态 >沉淀态 >有机态 >交换态 ;而Zn元素在这 4种土壤中的分布趋势相同 ,均为矿物态 >沉淀态 >有机态 >交换态。土壤中交换态的Cu、Zn含量随土壤pH值的增大而减小。Cu、Zn某些形态的含量与土壤中全量间有一定的相关性 ,其中沉淀态Cu与总Cu的关系较为紧密 ,2者呈极显著相关 ;矿物态Zn与总Zn也呈极显著相关。     

微量元素对蔬菜废弃物连续厌氧消化系统微生物群落结构的影响

以蔬菜废弃物为原料的厌氧消化过程产甲烷能力下降时,通过添加微量元素可使其恢复稳定状态,因此研究微量元素对厌氧消化系统微生物结构的影响对优化系统性能具有重要意义.采用70 L厌氧发酵罐,有效体积59.5 L,在中温35℃条件下进行蔬菜废弃物厌氧消化的连续冲击负荷试验,根据CH_4含量变化规律,及时添加微量元素(Fe、Co、Ni)促进厌氧消化过程.样品采用16SrRNA基因扩增和MiSeq测序技术分析微生物群落的结构.结果表明,微量元素对细菌群落的影响主要作用于拟杆菌门、厚壁菌门及螺旋菌门.在属水平上,第一次微量元素的添加诱导了拟杆菌门中的VadinBC27 wastewater-sludge的增加,相对丰度从54.1%升至68%,降低了厚壁菌门中Erysipelotrichaceae UGG-004以及螺旋菌门中Sphaerochaeta.第二次微量元素的添加,主要降低了螺旋菌门中的Sphaerochaeta,相对丰度从11.4%到4.4%,以及诱导拟杆菌门中Bacteroides的产生,提高了原料利用率,降低了酸化的抑制作用.微量元素对蔬菜废弃物厌氧消化过程中产甲烷菌群落的影响主要在甲基营养型Candidatus Methanoplasma、甲烷鬃菌属为主导的乙酸营养型.当挥发性脂肪酸含量较高时,Candidatus Methanoplasma占主导地位,微量元素添加后则会诱导甲烷鬃菌为主导的乙酸营养型甲烷菌的产生,相对丰度从2.3%增至80%促进挥发性脂肪酸的消耗转化.本研究表明,微量元素的添加对于微生物群落结构的改变显著,促进厌氧消化过程水解酸化与甲烷化的平衡,从而稳定运行.     

污染黑土中重金属的形态分布与生物活性研究

通过对污染和清洁黑土的耕层、非耕层分层采样分析,比较了Cd,Pb,Cu和Zn等在同一土壤耕层和非耕层以及不同采样点土壤中的形态分布和生物活性.结果表明,无污染黑土中这些重金属的形态分布一般为:残渣态>有机结合态>铁锰结合态>碳酸盐结合态>可交换态,外源污染则使可交换态重金属的含量增加.以生物有效性系数和迁移系数进行重金属生物活性评价,其在黑土中生物活性大小的顺序为:Cd>Cu>Zn>Pb.污染愈严重的土壤,重金属的生物活性和自身的淋溶能力相对较强,在非耕层中也表现出较高的生物活性.综合重金属在土壤中的含量和生物活性,发现2个污染点的黑土中Cd和Pb对当地农业生产和地下水安全已构成潜在的威胁.     

黑土有机质分解、积累及其变化规律

有机质是黑土肥力的基础,通过区域分析和长期定位试验探索有机质变化规律,结果表明,黑土有机质含量总体呈下降趋势,不同施肥处理对黑土有机质含量变化呈现不同变化趋势。