基于粒度的土壤团聚体中砷的形态分布特征

为明确土壤团聚体对砷分布和形态的影响,探讨污染农田中砷的可移动性及其环境风险,采集辽宁省某冶炼厂周边污染与非污染(对照)农田表土,采用湿筛法获得2 mm、2~0.25 mm、0.25~0.053 mm和0.053 mm 4个粒级的团聚体,分析明确了污染与对照土壤团聚体中全砷及污染土壤团聚体中各提取态砷的分布特征。结果表明,污染土壤0.25 mm粒级团聚体含量(78.49%)以及其中砷的分配量(80.83%)均显著高于对照土壤(64.33%、67.8%),其中0.25~0.053 mm粒级团聚体中砷的分配量最高(43.13%)。2 mm、0.25~0.053 mm以及0.053 mm粒级团聚体中各形态砷分布规律一致:残渣态(20.21~99.10 mg·kg~(-1))铁锰氧化物结合态(13.38~26.39 mg·kg~(-1))专性吸附态(5.19~8.86 mg·kg~(-1))非专性吸附态(1.13~2.94mg·kg~(-1))。而2~0.25 mm粒级团聚体中各形态砷为:残渣态(85.91 mg·kg~(-1))专性吸附态(28.48 mg·kg~(-1))铁锰氧化物结合态(25.63 mg·kg~(-1))非专性吸附态(6.00 mg·kg~(-1))。非专性吸附态和专性吸附态砷在0.25 mm粒级团聚体中的含量显著高于0.25 mm粒级团聚体。     

蚯蚓粪肥输入促进水稻土有机磷矿化的机制研究

采用盆栽试验,以小白菜(Brassica chinensis L.)为试验作物,设置4个蚯蚓粪肥处理,分别为对照(CK,0 g·kg~(-1))、低量(A1,40 g·kg~(-1))、中量(A2,80 g·kg~(-1))、高量(A3,120 g·kg~(-1)),每个处理4次重复,于小白菜移栽后0、7、14、21d和35d采集土壤样品并测定各指标,研究蚯蚓粪肥对水稻土有机磷矿化以及微生物活性的影响。结果表明,(1)蚯蚓粪肥对小白菜根际土和非根际土微生物生物量碳、微生物生物量磷均有显著影响(P0.05),各处理组中非根际土微生物生物量碳磷比均低于根际土1.9-2.0倍。(2)培养期间,蚯蚓粪肥处理的水稻土酸性磷酸酶活性、有效磷及各磷形态含量相比对照组均有显著性提高。(3)处理组土壤各指标相关性分析结果表明:土壤微生物生物量磷、酸性磷酸酶活性均与中稳定性有机磷Na OH-P_o存在显著负相关关系;在A2和A3水平下,微生物生物量磷与活性有机磷Na HCO_3-P_o之间存在显著负相关关系,Na HCO_3-P_o与Na OH-P_o存在显著正相关关系,稳定态有机磷C.HCl-P_o与Na OH-P_o、Na HCO_3-P_o均呈显著负相关关系。研究表明,蚯蚓粪肥极显著提高土壤NaOH-P_o含量和酸性磷酸酶活性,有效促进Na OH-P_o活化的同时提高了微生物对磷的贮存,其中非根际土微生物对磷的固定强于根际土;蚯蚓粪肥在加速土壤Na HCO_3-P_o和Na OH-P_o矿化的同时也促进了C.HCl-P_o生成,其中微生物生物量磷对C.HCl-P_o的合成具有促进作用。     

土壤碳矿化对西双版纳热带森林恢复演替的响应

为探明土壤有机碳矿化对热带森林恢复演替的响应,以西双版纳热带森林不同恢复阶段(白背桐Mallotus paniculatus群落、崖豆藤Mellettia leptobotrya群落、高檐蒲桃Syzygium oblatum群落)为对象,采用室内培养法研究不同恢复阶段热带森林土壤有机碳矿化的时空动态特征,结合方差分析、相关分析及主成分分析,探讨热带森林恢复过程中土壤微生物及理化性质变化对有机碳矿化速率的影响。结果表明:恢复阶段、季节和土层对土壤碳矿化速率具有显著影响,且三者间存在显著的交互效应;热带森林恢复显著影响土壤有机碳矿化(P0.01),土壤有机碳矿化速率大小顺序为:高檐蒲桃群落(19.09mg·kg~(-1)·d~(-1))崖豆藤群落(16.93 mg·kg~(-1)·d~(-1))白背桐群落(15.35 mg·kg~(-1)·d~(-1));不同恢复阶段热带森林土壤有机碳矿化速率月份变化趋势基本一致,均表现为6月9月3月12月;不同恢复阶段热带森林土壤有机碳矿化速率均沿土层呈逐渐降低的变化趋势;热带森林恢复过程中土壤微生物生物量碳与易氧化有机碳的变化是影响土壤碳矿化的主控因子,而土壤有机质、全氮、水解氮、铵氮、硝氮对土壤有机碳矿化的贡献次之。西双版纳热带森林恢复演替主要通过影响土壤微生物生物量碳及土壤易氧化有机碳的含量而调控有机碳矿化的时空动态。     

罗红霉素对不同生长期小麦土壤氮形态和脲酶活性的影响

抗生素类药物作为添加剂被用于养殖业中,大部分以原形或其代谢产物形式进入土壤环境,对土壤环境造成生态危害。通过盆栽实验,研究了不同浓度罗红霉素(ROX)对小麦各生长期根际土壤微生物生物量氮、脲酶和无机氮的影响。结果表明,添加ROX后土壤微生物生物量氮在小麦苗期、拔节期和抽穗期受到显著抑制,而在灌浆期和收获期,土壤微生物生物量氮却显著增长;与对照相比,低浓度(0.2和0.5 mg·kg~(-1))和中浓度(1.0和2.0 mg·kg~(-1))ROX胁迫显著抑制小麦生长苗期、灌浆期和收获期的根际土壤脲酶活性,而在拔节期和抽穗期,却显著诱导脲酶活性;但高浓度(10.0 mg·kg~(-1))ROX胁迫却显著抑制小麦生长期内脲酶活性。低、中浓度ROX胁迫显著诱导小麦生长期中根际土壤中铵态氮浓度增长,而高浓度组ROX胁迫显著抑制土壤中铵态氮浓度。ROX胁迫抑制硝态氮,显示出ROX会影响土壤氮循环。     

牦牛排泄物输入对若尔盖高寒泥炭地土壤短期氮转化的潜在影响

牦牛放牧是若尔盖泥炭地一个普遍现象,牦牛排泄物直接返还于泥炭地.通过室内短期培养实验,利用~(15)N稳定同位素成对标记法结合马尔可夫链蒙特卡洛随机采样方法(MCMC)数值模型,研究牦牛排泄物输入对泥炭地土壤氮初级转化速率的影响.结果表明,施粪组土壤NH_4~+-N的总生产速率(17.49 mg kg~(-1) d~(-1))约为对照组的2倍(8.94 mg kg~(-1)d~(-1)),其中有机氮的矿化作用是其主要来源途径.两种处理土壤NH_4~+-N的总消耗速率均大于各自总生产速率,其中被微生物的同化作用固定于难分解有机氮库中的NH4+-N分别占其总消耗量的70%(对照组)和91%(施粪组).微生物的自养硝化作用是两种处理土壤NO_3~--N的主要产生途径,分别为5.31 mg kg~(-1) d~(-1)(对照组)和2.13 mg kg~(-1) d~(-1)(施粪组),均占各自NO_3~--N总生产量的80%以上.对照组和施粪组土壤NO_3~--N的主要利用方式均为NO_3~--N的异化还原作用,分别为0.20和0.24 mg kg~(-1) d~(-1).施粪组土壤N_2O累积排放量最高,为7.81 mg kg~(-1),对照组次之,为6.08 mg kg~(-1),施尿组最少,为3.04 mgkg~(-1).施粪和施尿使土壤CH_4累积排放量分别增加了2.08和9.49 mg kg~(-1).施粪组和施尿组土壤CO_2累计排放量分别为对照组(145.17 mg kg~(-1))的3.89倍和22.63倍.总体来说,牦牛粪便输入通过促进土壤有机氮的矿化作用、抑制微生物的自养硝化作用以及促进NO_3~--N的异化还原作用,提高了土壤的供氮能力和减少了NO_3~--N的淋溶风险.     

长期施肥对大麦生育期双季稻田土壤微生物生物量碳、氮和微生物商的影响

长期有机无机肥配施定位试验条件下,关于不同施肥处理对稻田土壤微生物特性方面的研究目前还较少。为探明大麦(Hordaum vulgare L.)各个生育时期不同施肥处理对大麦-双季稻三熟制种植模式中稻田土壤微生物生物量碳、氮和微生物商的影响,以湖南宁乡长期定位试验为平台,应用氯仿熏蒸-K2SO4提取法和化学分析法系统分析了长达28年5种施肥处理之间(化肥、秸秆还田+化肥、30%有机肥+70%化肥、60%有机肥+40%化肥和无肥)稻田土壤微生物生物量碳、氮和微生物商及大麦产量的差异。结果表明,大麦各主要生育时期,长期施肥均能提高土壤微生物生物量碳、氮含量和微生物商,各施肥处理土壤微生物生物量碳、氮含量和微生物商均随生育期推进呈增加的变化趋势,均于齐穗期达到最大值;其中,化肥、秸秆还田、30%有机肥和60%有机肥处理土壤微生物生物量碳含量分别比无肥增加20.04%、26.47%、45.94%和51.42%,土壤微生物生物量氮含量分别比无肥增加12.87%、18.42%、32.16%和36.55%。60%有机肥和30%有机肥处理土壤微生物生物量碳、氮含量和微生物商均为最高,均显著高于其他处理,其大小顺序表现为60%有机肥30%有机肥秸秆还田化肥无肥。各施肥处理大麦产量分别比无肥增产357.6、683.0、721.2和782.1 kg·hm-2。长期有机无机肥配施可以提高土壤微生物生物量碳、氮和微生物商,有机肥与化肥配施对提高土壤肥力和增产效果最好。微生物生物量碳、氮及微生物商可以反映土壤质量的变化,作为评价土壤肥力的生物学指标。     

典型城市森林旱季土壤团聚体稳定性与微生物胞外酶活性耦合关系

为了探究典型城市森林土壤团聚体稳定性旱季变化特征及影响因子,以广州市不同演替阶段的针叶林(Pine forest,PF)、针阔混交林(Mixed pine and broadleaf forest,MF)、常绿阔叶林(Broad-leaved evergreen forests,BF)为研究对象,分析表层土(0—10 cm)和剖面土(10—30 cm)团聚体稳定性、理化性质和微生物生物量及胞外酶活性等相关因子特征,以及土壤团聚体稳定性驱动因素与影响因素的耦合关系。结果表明,(1)土壤团聚体机械稳定性的平均重量直径(D_(MW))随土壤深度增加呈减小趋势,相反,几何平均直径(D_(GM))和重量分形维数(D_m)随土壤深度增加呈增大趋势。土壤团聚体水稳性的D_(MW)和D_(GM)呈MFBFPF,而D_m变化与之相反。(2)土壤微生物酶活性易受磷限制,其受限制程度呈MFBFPF,与土壤团聚体水稳性在森林类型中变化规律一致。(3)土壤理化性质、微生物生物量、酶活性等因子对土壤团聚体机械稳定性整体空间差异解释程度为13.3%,而对土壤团聚体水稳性整体空间差异解释程度为40.0%。(4)土壤微生物熵和微生物胞外酶活性是土壤团聚体稳定性的主要驱动因子,水稳性主要受微生物生物量碳和酸性磷酸酶活性影响,而其机械稳定性主要受微生物生物量氮磷影响。(5)演替后期的针阔混交林和常绿阔叶林土壤表现出较高的碳利用效率及较低的氮利用效率,微生物可通过调控微生物生物量和调节碳氮元素利用效率来改善演替后期群落受磷限制状况,进而影响土壤团聚体稳定性。研究结果可为城市森林土壤质量评价和生态环境保护提供理论依据。     

岩溶区不同土地覆被方式对土壤团聚体有机碳的影响

分析不同土地覆被方式土壤有机碳的差异和特点有助于深入研究岩溶区碳循环的特点和规律。以西南岩溶地区森林、灌丛和果园3种土地覆被方式为研究对象,对0~100 cm各层土壤总有机碳及团聚体有机碳的差异和特征进行研究,结果表明:(1)3种土地覆被方式以森林土壤总有机碳含量最高(12.53~39.33 g·kg~(-1)),灌丛次之(8.48~27.99 g·kg~(-1)),果园最低(8.40~18.61 g·kg~(-1)),不同土地覆被方式土壤总有机碳不仅在0~20 cm差异显著,而且在40~70 cm土层也有明显差异(P0.05);各土地覆被方式0~100 cm各层土壤均以0.25 mm水稳性大团聚体为主,果园土壤2 mm团聚体质量分数在0~90cm土层显著低于森林和灌丛(P0.05)。(2)土地覆被方式对土壤2 mm大团聚体内有机碳含量的影响最为显著,森林土壤2 mm团聚体有机碳的含量为12.32~39.88 g·kg~(-1),在0~100 cm各层均显著高于灌丛和果园,并且灌丛土壤2 mm团聚体有机碳的含量在0~30 cm和40~90 cm土层也显著高于果园(P0.05)。另外,果园土壤0.25 mm微团聚体内有机碳的含量明显高于0.25 mm大团聚体,然而森林0~100 cm土层和灌丛0~30 cm土层各粒级团聚体有机碳含量没有显著差异(P0.05)。(3)3种土地覆被方式,0.25 mm大团聚体对土壤有机碳的贡献均高于0.25 mm微团聚体;森林、灌丛和果园0.25~2 mm团聚体对有机碳的贡献率分别为40.31%~67.76%,41.99%~59.38%和48.72%~68.18%,是贡献率最高的团聚体;不同土地覆被方式之间2 mm团聚体对有机碳的贡献差异最为显著,森林土壤明显高于灌丛和果园;3种土地覆被方式中果园土壤0.25mm微团聚体对有机碳贡献率相对较高,其0.053~0.25 mm微团聚体对有机碳的贡献率为13.08%~26.98%,仅次于0.25~2 mm大团聚体。     

不同量生物炭施用与蚯蚓互作对土壤N2O及CO2排放的影响

为明确不同量生物炭施用与蚯蚓互作对土壤N_2O和CO_2排放的影响,设置了仅有土壤(S)、接种蚯蚓(SE)、施用低剂量生物炭(SL)、接种蚯蚓并施用低剂量生物炭(SLE)、施用高剂量生物炭(SH)和接种蚯蚓并施用高剂量生物炭(SHE)6个处理,开展了50 d的室内培养试验。结果表明,施加生物炭显著降低蚯蚓生物量,与接种前相比,SE处理蚯蚓生物量下降18%,SLE处理蚯蚓生物量下降26%,而SHE处理蚯蚓生物量下降高达37%。培养结束后,接种蚯蚓处理(SE、SLE和SHE)N_2O累积排放量分别为589.8、538.0和258.3μg·kg~(-1),均显著高于未接种蚯蚓处理(S、SL和SH处理N_2O累积排放量分别为57.1、34.5和23.4μg·kg~(-1))。添加生物炭显著降低接种蚯蚓处理N_2O排放量,且生物炭添加量越高,效果越明显。接种蚯蚓处理(SE、SLE和SHE)CO_2累积排放量分别为686.1、682.2和420.7 mg·kg~(-1),均显著高于未接种蚯蚓处理(S、SL和SH处理CO_2累积排放量分别为346.9、268.7和165.9 mg·kg~(-1))。添加生物炭降低了接种蚯蚓处理CO_2累积排放量,但仅高剂量生物炭添加处理(SHE)与无生物炭处理(SE)间存在显著差异。主体间效应检验结果显示,蚯蚓、生物炭均对土壤CO_2和N_2O累积排放量产生显著影响,蚯蚓和生物炭的交互作用仅对N_2O累积排放量产生显著影响。此外,在所有处理中,添加生物炭均增加土壤pH值,降低土壤无机氮含量。因此,高剂量生物炭施用可能通过提高土壤pH值、降低土壤无机氮含量和对蚯蚓活性的影响来抑制蚯蚓作用下的土壤N_2O和CO_2排放。     

复垦土壤团聚体稳定性和胶结物质对不同施肥的响应北大核心CSCD

土壤团聚体的组成和稳定性是评价土壤质量的重要指标,土壤胶结物质是团聚体形成的物质基础,两者密切相关.通过研究不同施肥处理下团聚体胶结物质含量的变化,阐明采煤塌陷区复垦土壤团聚体的分布与形成机制.设不施肥(CK)、施化肥(NPK)、单施有机肥(M)和有机无机肥配施(MNPK)4个处理,另取未复垦生土(RS)和周边未破坏多年种植的熟土(US)作为参照.采集耕层(0-20 cm)非扰动的土样,利用干筛法分析团聚体(> 2、0.25-2、0.053-0.25 mm)和粉黏粒组分(<0.053 mm)的分布比例,测定团聚体有机胶结物质(多糖、富里酸、胡敏酸和有机碳)和无机胶结物质(碳酸钙和颗粒组成)的含量.结果表明,同RS相比,各施肥处理均显著提高了> 0.25 mm机械稳定性团聚体的数量(R0.25),增幅为5.32%-5.94%,但是均显著降低了平均重量直径(mean weight diameter,MWD)(除M处理外),降幅为7.51%-9.83%,而M处理显著提高了几何平均直径(geometric mean diameter,GMD),增幅为5.65%.同CK相比,各施肥处理对大团聚体(> 0.25 mm)以及粉黏粒组分(<0.053 mm)的分布比例无显著影响,仅M和MNPK处理显著降低了微团聚体(0.053-0.25 mm)的分布比例,降幅为49.45%-62.40%.各施肥处理对富里酸含量无显著影响.NPK处理仅显著降低了土壤有机碳含量.M处理显著提高了土壤有机碳和碳酸钙含量,却显著降低了土壤黏粒含量.而MNPK处理显著提高了土壤各胶结物质含量(除富里酸和黏粒外).胶结物质与机械稳定性团聚体的分布比例和稳定性的冗余分析结果表明,各胶结物质中,仅胡敏酸对机械稳定性团聚体的分布比例和稳定性变化的解释率达到了显著水平(P <0.05),能够解释57.1%机械稳定性团聚体的分布比例和稳定性变化,并且其单独贡献率为75.9%.综上所述,经过6年培肥,同未复垦土壤相比,各施肥处理显著提高了大团聚体的数量,但同周边农田土壤相比,仍有待进一步培肥提高团聚体稳定性;MNPK处理是提高该复垦土壤有机胶结物质含量最有效的措施,胡敏酸是影响该复垦土壤机械稳定性团聚体的分布比例和稳定性变化的唯一显著的胶结物质.(图5表6参36)     

添加秸秆生物质炭对酸化茶园土壤N_2O和CO_2排放的短期影响研究

为明确秸秆生物质炭对酸化茶园土壤改良及温室气体排放的影响,采用室内培养试验方法,研究了小麦秸秆生物质炭添加(对照CK:0 g·kg~(-1);低生物质炭B1:8 g·kg~(-1);中生物质炭B2:24 g·kg~(-1);高生物质炭B3:48 g·kg~(-1))对茶园土壤pH值和温室气体排放的影响。结果表明,与对照组CK相比,添加生物质炭显著抑制了酸性茶园土壤N2O的排放(P=0.000),但抑制效应并未随生物质炭添加量的增加而加强,培养期间各处理N2O累积排放量分别为:CK 2.366 mg·kg~(-1),B1 0.444mg·kg~(-1),B2 0.142 mg·kg~(-1),B3 0.207 mg·kg~(-1)。低生物质炭(8 g·kg~(-1))和中生物质炭(24 g·kg~(-1))处理的综合增温潜势(GWP)分别比对照组CK降低了33.45%和25.77%,而高生物质炭处理(48 g·kg~(-1))与对照处理差异不显著。这表明施用中低量生物质炭更有利于茶园土壤的固碳减排。此外,生物质炭显著提高了酸化茶园土壤p H值,生物质炭添加比例越大,p H值越高,故施用作物秸秆生物质炭有利于酸化土壤改良。相关性分析结果表明,土壤N_2O排放与pH值之间呈显著负相关关系,土壤p H值的升高可能是引起N_2O排放量降低的重要原因。     

化肥减量配施有机肥和秸秆对华北潮土团聚体分布及稳定性的影响

为了探明化肥减量配施有机肥和秸秆对华北潮土区小麦-玉米轮作田土壤团聚体含量、大小和稳定性的影响,设置常规施肥(CK)、化肥减量处理(F)、化肥减量配施秸秆还田(FS)、化肥减量配施有机肥(FM)、化肥减量配施有机肥和秸秆(FSM)共5个处理定位试验,分别测定各处理土壤有机质和全氮含量,并采用干筛法和湿筛法测定分析土壤团聚体的粒径分布、0.25 mm粒级的含量、平均质量直径(mean weight diameter,MWD)、几何平均直径(geometric mean diameter,GMD)和分形维数(particle-sized dimension,PSD)。结果表明:小麦季,FS、FM和FSM处理显著提高了土壤有机质和全氮含量,并显著提高了机械稳定性和水稳定性团聚体0.25mm粒级的含量、MWD和GMD,显著降低了水稳定性团聚体PSD,各处理之间机械稳定性团聚体PSD差异不显著。玉米季,FM处理显著提高了土壤有机质含量。FS、FM和FSM处理的0.25 mm粒级水稳定性团聚体的含量均显著高于CK。FSM处理显著提高了机械稳定性团聚体0.25 mm粒级的含量、MWD和GMD;FM处理显著降低了水稳定性团聚体PSD。小麦季PSD和玉米季干筛团聚体PSD与粒径0.25mm团聚体的含量呈显著负相关关系,玉米季湿筛团聚体PSD与粒径0.25 mm团聚体的含量呈极显著负相关关系。综上,在华北潮土区化肥减施配施有机肥、作物秸秆可促进表层土壤团聚体的形成,并提高其稳定性,是维持土壤肥力有效的管理措施。     

沿海侵蚀台地不同恢复阶段土壤团聚体组成及其与丛枝菌根真菌的关系

生态恢复是防治土壤侵蚀、恢复地带性植被并实现可持续发展的重要措施。丛枝菌根真菌能够促进土壤团聚体的形成和稳定,进而改良土壤结构,对退化生态系统的恢复和重建具有重要作用。通过分析小良沿海侵蚀台地不同恢复阶段(裸地—桉树林—阔叶混交林—次生林)土壤团聚体组成、细根生物量、微生物群落结构以及球囊霉素相关土壤蛋白(Glomalin-Related Soil Protein,GRSP)质量分数等指标,探讨沿海侵蚀台地植被恢复过程中土壤团聚体组成及其与丛枝菌根真菌的潜在关系。结果表明,(1)随着植被恢复的进行,土壤大团聚体(粒径2 000μm)含量、土壤结构稳定性指数(平均质量直径,Mean Weight Diameter,MWD)、细根生物量、各微生物生物量以及总GRSP(Total GRSP,T-GRSP)质量分数均有所增加。(2)丛枝菌根真菌生物量与细根生物量、各微生物类群生物量以及T-GRSP质量分数间均呈显著的正相关关系。(3)土壤中细根生物量、各微生物类群生物量以及T-GRSP质量分数与其MWD、大团聚体含量呈显著正相关关系。可见,在植被恢复过程中,丛枝菌根真菌能够促进大团聚体的形成与稳定,进而增强土壤结构稳定性,其机制可能在于丛枝菌根真菌生物量的增加能够促进其分泌更多的GRSP,并提高土壤微生物量和细根生物量。     

不同作物对土壤中Ni的富集特征及低累积品种筛选

为探究镍(Ni)污染土壤中农作物食用安全性并筛选出低累积作物品种,以青椒(Capsicum annuum L.)、黄瓜(Cucumis sativus L.)、豇豆(Vigna unguiculata L.)、菠菜(Spinacia oleracea L.)、花菜(Brassica oleracea L.)、青菜(Brassica chinensis L.)、水稻(Oryza glaberrima L.)、小麦(Triticum aestivum L.)为试验材料,采用温室盆栽土培试验方法研究了土壤中不同质量分数(126、200、350、500、650、800mg·kg~(-1))Ni作用下不同作物生物量变化及可食部分Ni富集特征,建立不同种类作物与土壤Ni含量相关关系,探讨不同作物对应的土壤Ni安全限量值,筛选Ni低累积作物品种。结果表明:(1)随着土壤中Ni含量增加,作物地上部分生物量表现为先增加后减少,黄瓜、青菜耐受性最强,花菜耐受性最差;(2)不同作物可食部分Ni富集系数表现为:小麦(0.032)花菜(0.026)青菜(0.021)水稻(0.020)豇豆(0.014)菠菜(0.006 5)青椒(0.005 4)黄瓜(0.004 2);(3)作物可食部分Ni含量与土壤中Ni含量都呈极显著正相关(P0.01),相关系数大小表现为:豇豆(0.972)花菜(0.965)青椒(0.948)菠菜(0.938)黄瓜(0.926)小麦(0.728)青菜(0.721)水稻(0.700);(4)不同作物对应的土壤Ni安全限量值大小为:黄瓜(561 mg·kg~(-1))菠菜(513 mg·kg~(-1))青椒(439 mg·kg~(-1))花菜(203 mg·kg~(-1))豇豆(196 mg·kg~(-1))青菜(190 mg·kg~(-1))水稻(147 mg·kg~(-1))小麦(105 mg·kg~(-1))。依据作物对土壤中Ni的耐受性、富集能力及土壤安全限量值,筛选出黄瓜、青椒、菠菜为Ni低累积品种。该研究为通过农艺技术措施调控作物Ni积累提供依据,对上海轻中度Ni污染复垦土地实施作物替代种植,保障作物食用安全具有重要意义。     

长期施肥对双季稻田根际土壤微生物群落功能多样性的影响

微生物群落功能多样性是表征土壤质量变化的敏感指标,施肥措施可对土壤微生物群落功能多样性产生明显的影响。以位于双季稻主产区湖南省宁乡县国家级稻田肥力长期定位试验田为研究对象,应用Biolog技术分析了不同施肥处理(化肥、秸秆还田+化肥、30%有机肥、60%有机肥、无肥对照)对双季稻田根际土壤微生物功能多样性的影响,从根际土壤微生物功能多样性的角度评价施肥对土壤质量的影响。研究结果表明,有机肥与化肥配施以及单施化肥处理水稻根际土壤微生物对碳源的利用程度均显著高于其他处理,而秸秆还田处理水稻根际土壤微生物对碳源的利用程度低于无肥处理。在早稻和晚稻成熟期,Mc Intosh指数均以60%有机肥和30%有机肥处理为最高,其次为施用化肥和无肥处理,秸秆还田处理最低;Richness和Shannon指数大小顺序均表现为60%有机肥30%有机肥秸秆还田无肥化肥。土壤微生物碳源利用的主成分分析表明,各施肥处理水稻根际土壤微生物群落利用的主要碳源为氨基酸类和糖类,但不同施肥处理间碳源利用类型存在较大差异。总的来说,不同的施肥处理对水稻根际土壤微生物功能多样性产生了不同影响,长期有机肥配施化肥有利于维持稻田根际土壤微生物群落多样性。     

长期有机无机肥配合施用土壤中添加不同肥料养分后土壤微生物短期变化

为了阐明改变肥料养分投入后土壤微生物特性的短期变化,采集长期定位有机无机肥配施的红壤水稻土,通过室内培育试验,观测添加不同肥料养分后土壤微生物生物量碳及BIOLOG群落功能多样性的变化.结果表明,长期有机无机肥配施土壤中添加无机肥料养分短期内( 185 d)降低了15％～22％的微生物生物量碳含量和55.6％的微生物群落平均光密度；添加有机肥料养分短期内提高了8％～42％的微生物生物量碳含量和992％的微生物群落平均光密度；而不添加肥料养分短期内提高了501％的微生物群落平均光密度,降低了微生物群落均一性,但对微生物生物量碳含量影响不大.此外,添加不同肥料养分均改变了土壤微生物群落碳源代谢模式.长期配施有机无机肥土壤中添加不同肥料养分后土壤微生物生态特征发生明显变化,其差异体现在微生物生物量碳与微生物碳源利用特性的变化上.     

硅对水稻镉转运的抑制效应研究

为探究外源施加硅肥对水稻(Oryza sativa L.)镉积累和转运过程的抑制效应,采用盆栽试验的方法,以广西普遍种植水稻品种"中广香1号"为研究对象,在0、400、600和800 mg·kg~(-1) 4个硅肥(Na2Si O3)处理水平下,研究了不同硅肥施加量对水稻镉吸收转运及产量结构的影响。研究结果显示,糙米镉含量随硅肥用量的增加而显著下降(P0.05)。当硅肥用量为800 mg·kg~(-1)时,糙米镉含量最低,为0.39 mg·kg~(-1),相比对照(未施硅肥)减少了32.76%。与对照相比,施用硅肥可以提高土壤p H,且土壤有效态镉的含量随着施硅量的增加而显著降低,当施硅量为800 mg·kg~(-1)时,土壤中有效态镉含量显著低于未施硅处理,降幅达10.57%。研究发现硅肥抑制糙米积累镉与硅阻碍镉在水稻各部位的转运有关,土壤施硅促进水稻根表铁膜的形成,加强铁膜对镉的吸附作用,显著地降低镉从根系铁膜向根部和镉从根部向茎秆的转运(P0.05);随着硅肥施加量的增加,茎秆对镉的截留效果更显著,当硅肥用量为800 mg·kg~(-1)时,镉从根系铁膜向根部和镉从根部向茎秆的转运因子分别较对照下降了10.34%和15.79%。此外,硅肥处理下水稻产量明显高于对照,且结实率显著增加。因此,硅肥可作为降低水稻镉积累的有效农艺措施。     

菌剂与肥料配施对矿区复垦土壤养分及微生物学特性的影响

采用完全随机区组设计,研究在等量养分供应条件下,生物菌剂(MA)与有机肥(OF)以及无机肥(IF)配施对矿区复垦土壤养分及微生物学特性的影响,为矿区复垦土壤生物培肥、快速熟化提供科学依据.结果表明:生物菌剂与肥料配合施用能显著增加土壤养分含量,土壤有机质和全氮含量以MA+OF处理最高,分别比CK增加了42.60%和36.43%,土壤全磷、有效氮和有效磷含量则以MA+IF处理最高,分别比CK增加了24.40%、210%和460%;菌剂与肥料配施能显著增加土壤中微生物数量和生物量(P0.05),细菌与微生物总量以MA+OF+IF处理最高,微生物量碳氮以MA+OF处理最高;与未配施菌剂处理相比,配施菌剂后土壤细菌数量增加了35.73%-53.69%,微生物量碳和氮分别增加了15.30%-28.33%和12.55%-23.23%;菌剂与肥配施能显著提高土壤酶活性,与CK相比,MA+OF+IF处理的土壤过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶和转化酶活性分别提高了20.66%、40.91%、77.04%和77.06%.相关分析表明土壤养分和微生物学特性指标之间关系密切,可用来评价复垦土壤肥力状况.主成分分析进一步表明,不同培肥处理复垦土壤质量表现为MA+OF+IFMA+OFOF+IFMA+IFOFIFCK.综合分析得出,有机肥与无机肥配施菌剂更有利于提高土壤肥力和土壤微生物特性,改善复垦土壤微生态环境.     

不同施肥措施对双季稻田土壤和大麦植株镉累积的影响

施肥措施是影响稻田土壤和作物重金属镉(Cd)累积的关键因素之一,探讨长期定位施肥后稻田土壤和作物Cd累积的变化特征,为双季稻区科学施肥和土壤环境保护提供科学理论依据。以双季稻田长期定位施肥试验为研究平台(31年),分析了5种施肥措施[化肥(MF)、秸秆还田+化肥(RF)、30%有机肥+70%化肥(LOM)、60%有机肥+40%化肥(HOM)和无肥(CK)]对土壤和大麦植株Cd累积的影响。结果表明,与CK处理相比,HOM和LOM处理均显著提高了大麦成熟期稻田耕层(0~20cm)土壤Cd全量和有效态含量,分别提高了36.67%、80.91%和141.86%、79.07%。大麦植株Cd积累量和富集系数均以根系为最高,其次是叶和茎,籽粒为最低。LOM处理提高了大麦植株根系、叶和籽粒Cd含量,分别比CK处理增加0.270、0.235和0.039 mg·kg~(-1);RF处理提高了植株茎Cd含量,比CK处理增加0.076 mg·kg~(-1)。各施肥处理稻田土壤重金属Cd单项污染指数变幅在1.100~1.990之间,其PCd均大于1,表现为HOMLOMCKMFRF,其中LOM和HOM处理PCd均显著高于其他处理(P0.05);MF、RF和CK处理间PCd均无显著性差异。以上结果表明,长期施用化肥和秸秆还田条件下,稻田土壤未见明显的Cd积累,但有机肥施用条件下稻田土壤呈现显著Cd积累。     

黄淮海平原不同土地利用方式对土壤有机碳及微生物呼吸的影响

土壤是陆地生态系统最大的碳库,有机碳通过微生物分解作用向大气释放CO_2,土壤碳库的微小变化将会对大气CO_2浓度和全球碳循环产生巨大的影响。在当前人类活动频繁和土地利用与土地覆被变化的背景下,研究不同土地利用方式对土壤有机碳等理化性质和土壤微生物呼吸等功能的影响,可以阐明影响土壤碳汇功能的关键因子,为未来土地利用管理提供科学依据。以开封市为例,研究了黄淮海平原不同土地利用方式(包括弃耕地、草地、果园、农田和森林)下土壤湿度、pH值、铵态氮、硝态氮、总碳、总氮、有机碳、可溶性有机碳、微生物生物量碳氮、微生物呼吸及其温度敏感性的变化规律。研究结果表明,(1)森林土壤湿度、总碳、总氮、有机碳(1.48%)、微生物生物量碳氮含量显著高于其他土地利用方式,但其微生物呼吸(101.06 mg·kg~(-1)·d~(-1))和温度敏感性(1.18)最小。(2)农田土壤的总碳、总氮、有机碳、微生物生物量碳氮含量均次于森林且高于其他土地利用方式,微生物呼吸速率较大(128.55 mg·kg~(-1)·d~(-1))。(3)弃耕地、草地和果园土壤碳氮和微生物碳氮较小。(4)结构方程模型表明土地利用方式可以直接解释土壤有机碳积累的68%,且可通过土壤湿度间接地影响土壤有机碳和微生物呼吸。土壤有机碳和微生物呼吸分别被土壤湿度和硝态氮含量等因子解释了93%和54%。该研究表明森林生态系统利于土壤有机碳固持,其较小的微生物呼吸温度敏感性对应对未来全球气候变化具有重大意义;农田占地面积广大,农业经营中在保障粮食生产的同时要采取免耕或秸秆还田等措施充分发挥其碳汇作用。