盆栽水稻对土壤汞富集特征及其影响因素

通过室内水稻盆栽实验,研究了苏南水稻土在外源无机汞及秸秆还田条件下,成熟期水稻不同器官对汞(Hg)的富集行为,并对稻米Hg积累的影响进行分析。结果表明,土壤外源Hg明显抑制水稻生长,表现为根部、秸秆生物量及产量均显著下降,平均分别下降35%、24%和35%。相同土壤条件下,盆栽稻米Hg含量基本上低于野外调查结果,表明野外稻米中Hg的来源具有多元性特点,也存在其他室内外差异因素的影响。土壤中添加外源Hg,可明显增加成熟期水稻各器官对Hg的富集,稻米、稻壳和秸秆Hg含量平均分别提高220.9、39.5和97.8μg·kg~(-1)。在不同盆栽土壤中,秸秆还田对外源Hg向水稻各器官迁移的影响存在异同。土壤pH、CEC、有机质和碳酸钙均可影响稻米对土壤中外源Hg的吸收。稻米富集Hg的能力强于稻壳,土壤中添加外源Hg条件下,稻米对Hg的富集能力提升速率明显高于秸秆。     

小麦秸秆全量还田对土壤速效氮及水稻产量的影响

通过田间对比试验,研究了小麦秸秆全量还田后不同氮肥运筹模式下水稻产量及土壤氮素供应特征变化的差异.结果表明,总施氮量一致时,与秸秆不还田处理相比,小麦秸秆全量还田降低了后茬水稻生育前期(孕穗期之前)土壤速效氮(硝态氮和铵态氮)含量,而提高了生育后期(孕穗期之后)土壤速效氮含量,且同一生育期,秸秆还田氮肥优化运筹方案B[m(基蘖肥):m(穗肥)=6.5:3.5,m(基肥):m(分蘖肥)=8:2]较氮肥传统运筹方案A[m(基蘖肥):m(穗肥)=5:5,m(基肥):m(分蘖肥)=6:4]土壤速效氮含量高.秸秆全量还田促进水稻生育后期氮素吸收与生物量增加,而抑制前期增长,且同一生育期秸秆还田配套氮肥运筹方案B水稻氮素与生物量累积高于方案A.等量施氮条件下,小麦秸秆全量还田显著提高水稻产量,且氮肥运筹方案B增产幅度更大.施氮量为270 kg·hm-2时,秸秆还田配套氮肥运筹方案B和方案A分别较秸秆不还田处理水稻产量高9.3%和5.3%.秸秆全量还田主要通过增加水稻有效穗数实现增产,有效穗数分别较秸秆不还田处理高6.1%～14.5%.因此,小麦秸秆全量还田配套氮肥运筹方案B是实现水稻高产的有效措施.     

秸秆不同还田方式对土壤中溶解性有机碳的影响

土壤溶解性有机质及其可利用性与土壤质量密切相关。通过研究秸秆不同还田方式(粉碎还田、覆盖还田、高茬还田)对农田土壤溶解性有机碳的影响,探讨了土壤溶解性有机碳对土壤质量的贡献。水溶性有机碳(WSOC)和热水溶性有机碳(HWSOC)通过冷水和热水提取获得。结果表明:秸秆还田能够增加土壤有机质的含量,影响土壤中水溶性有机碳和热水溶性有机碳的含量。在粉碎还田、覆盖还田、高茬还田处理中,粉碎还田的农田土壤中WSOC和HWSOC的含量比覆盖还田、高茬还田的高,粉碎还田的农田土壤中的WSOC和HWSOC占土壤有机碳的百分比也最高。另外,WSOC和HWSOC与土壤呼吸有很好的相关性(相关系数分别为0.75,0.85)。     

秸秆还田对连作棉田土壤酶活性的影响

新疆棉区普遍实行秸秆还田,棉田土壤酶活性受到连作障碍的负面效应与长期秸秆还田培肥地力的正面效应的双重影响;通过定点微区实验,对比秸秆还田和未秸秆还田土壤酶活性的变化趋势,研究连作条件下秸秆还田与否对棉田土壤酶活性的影响。结果表明：实行秸秆还田后,土壤脲酶活性随着连作年限的延长先降后升,连作不超过10 a,土壤脲酶活性呈现下降趋势,超过10 a逐渐上升;实行秸秆还田后蔗糖酶活性在R5和R10处理较R1有较大幅度的下降,降幅分别为48.4%和44.8%,连作10 a后蔗糖酶活性增强,土壤状况趋于好转;过氧化氢酶活性随连作年限的延长先降低后升高,短期连作土壤过氧化氢酶活性较低,过氧化氢分解受阻,影响棉花的正常生长,连作年限超过10 a过氧化氢酶活性升高,解毒能力较强,加快分解过氧化氢,有利于减轻过氧化氢的毒害作用;过氧化物酶活性随着连作年限的延长持续上升,其中R5、R10、R15和R20过氧化物酶活性分别比R1增加了4.8%、7.9%、19%和29.6%。     

水稻秸秆沟埋还田对麦田土壤环境的影响

通过大田试验,采用秸秆沟埋还田方式,设置沟埋深度分别为20、30、40、50 cm及对照5个处理,将上季作物秸秆进行全量还田(秸秆沟埋量为2 kg.m-1),研究水稻秸秆沟埋还田对麦田土壤含水量、温度、容重和孔隙度等的影响。结果表明,降水结束后12 d内,沟埋深度20和30 cm处理土壤含水量(与埋草沟边水平距离10 cm处)显著下降(P<0.05);而沟埋深度40和50 cm处理土壤含水量(与埋草沟边水平距离10 cm处)与对照差异未达显著水平。埋草沟秸秆下层土壤温度变化较小,秸秆对下层土壤具有保温作用;除沟埋深度20 cm处理外,其他不同沟埋深度处理均能明显降低秸秆上层土壤容重,增加土壤总孔隙度,使耕层土壤疏松。     

不同秸秆还田量对华北小麦—玉米体系土壤中小型节肢动物的影响

为了解华北潮土区不同量秸秆长期还田对土壤中小型节肢动物的影响,在农业农村部环境保护科研监测所武清农业生态试验站调查了冬小麦和夏玉米秸秆不还田(对照,S0)、秸秆25%还田(S25)、秸秆50%还田(S50)、秸秆75%还田(S75)和秸秆100%还田(S100)等处理定位试验的土壤中小型节肢动物群落变化.共鉴定出玉米田中小型土壤动物2 394个,隶属于7纲6目47科.等节跳科(Isotomidae)、棘跳科(Onychiuridae)为优势类群.常见类群为18个,稀有类群27个,分别占采集总数的64.83%和5.97%.与对照相比,秸秆还田降低了土壤动物类群,且类群数随还田量的增加呈下降趋势.但秸秆还田对土壤动物数量无显著性影响(P 0.05).秸秆还田能增加土壤0-10 cm土层动物多样性指数H、均匀性指数J和丰富度指数D.上述结果表明,土壤中小型节肢动物群落组成与秸秆还田相关,秸秆连续还田对表层(0-10 cm)土壤动物有促进作用,有利于其群落稳定.     

秸秆不同还田方式下蚯蚓对旱作稻田土壤碳、氮的影响

通过两年的田间小区试验，研究了在秸秆的不同施用方式下，蚯蚓(Pheretima sp)对旱作水稻土壤中碳、氮的影响。设置5个处理：秸秆混施，秸秆深施 蚯蚓，秸秆表施，秸秆表施 蚯蚓，对照。2001年夏季播种旱稻，在4个主要生育期采集(0-20cm)土样。2002年再次播种该品种旱稻，采集成熟期(0-20cm)土壤。测定土壤碳、氮以及微生物量碳、氮。结果表明，不论采用何种秸秆还田方式，蚯蚓并不造成土壤有机碳和全氮显著耗减。蚯蚓活动对土壤氨态氮及硝态氮的影响较大；从总体上看，它促进了土壤氮的矿化。不同秸秆施用方式都影响蚯蚓对土壤微生物的作用，在表施秸秆情况下，蚯蚓对微生物量提高最显著。     

稻田土壤呼吸及酶活性对不同秸秆还田方式的响应

为了解秸秆还田通过改变土壤酶活性影响稻田土壤二氧化碳排放的过程,通过大田试验分析小麦和油菜秸秆翻埋还田(W1,R1)、覆盖还田(W2,R2)以及不还田(CK)处理下土壤呼吸和酶活性的变化及其对不同秸秆还田方式的响应.结果表明:(1)不同秸秆还田方式下土壤呼吸均表现为双峰值,峰值分别出现在6月(208.3±6.1 mL/kg)和9月(106.2±13.5 mL/kg).除油菜秸秆翻埋还田外,其他秸秆还田方式均增加了土壤呼吸作用.(2)土壤脲酶和蔗糖酶对不同秸秆还田方式响应各异.不同秸秆还田方式下土壤脲酶活性变化较小,没有表现出显著差异性.由此表明,不同秸秆还田对氮相关酶活性及氮素转化影响较小.而蔗糖酶在不同秸秆还田方式下差异较大.(3)蔗糖酶与土壤呼吸存在显著正相关关系(P0.05).上述结果表明蔗糖酶对秸秆还田较为敏感,可较好地表征秸秆还田过程中土壤呼吸变化状况,可为稻田营养循环利用提供有效依据.     

藻类对甲基汞的富集与传递研究进展

甲基汞是一种高毒性的污染物,其易累积在水生生物体内,从而对水生生态系统和人体健康产生危害.作为水生生态系统的初级生产者,藻类控制着进入食物链的甲基汞浓度和总量.藻类对甲基汞的显著富集作用及水生食物链传递过程导致其在高营养级生物中显著累积.因此,厘清藻类在甲基汞的富集与食物链传递过程中的作用对于揭示甲基汞的生物累积和预测甲基汞的环境风险具有重要意义.本文概述了藻类对甲基汞的富集与食物链传递特征与机制,总结了影响富集与食物链传递的生物与环境因素,讨论了全球变暖和富营养化等环境变化对藻类富集与传递甲基汞的影响,并展望了藻类富集甲基汞研究的发展方向.     

油菜秸秆还田对水稻根系分布及稻谷产量的影响

根系健康是水稻正常生长及高产的前提,为明确油菜秸秆还田方式和还田量对水稻生长及产量的影响,以秸秆不还田作为对照,设置秸秆半量还田(1.5 t/hm2)、全量还田(3.0 t/hm2)、超量还田(4.5 t/hm2)3个还田量以及秸秆覆盖还田(FG)、秸秆翻埋还田(FM)两种还田方式,通过盆栽和大田试验相结合,研究秸秆处...     

秸秆还田和免耕对水稻土微形态特征的影响

在四川盆地的平原区和丘陵区,通过4年8作的田间定位试验,研究了秸秆还田免耕和翻耕两种方式对土壤的微形态特征的影响,这对了解秸秆还田对土壤特性演化及生态环境的影响有重要意义.分别采制各处理的0～10 cm和10～20 cm土层的原状土样,制取土壤薄片,进行土壤微形态学比较研究.结果表明:两个试验区秸秆还田翻耕与免耕处理后,在土壤基本组成成分、形成物、土壤粗粒质和细粒质、土壤垒结及微结构等微形态特征方面均有一定的特点和明显变化.从这些土壤微形态特征得知,秸秆还田形成了良好的微结构趋势,促进了有机质腐殖化,能显著改善土壤的理化特性.     

免耕和秸秆还田对小麦生长期内土壤酶活性的影响

利用中国科学院封丘农业生态实验站保护性耕作定位试验平台,研究全翻耕、常规耕作、免耕、全翻耕+秸秆还田、常规耕作+秸秆还田和免耕+秸秆还田6种耕作方式对小麦生长期内土壤酶活性的影响。结果表明:(1)在小麦整个生育期,土壤碱性磷酸酶、转化酶、脲酶活性表现为免耕处理大于常耕处理,翻耕处理小于常耕处理,有秸秆处理大于无秸秆处理,3种酶活性以免耕+秸秆还田处理为最高,翻耕处理最低。(2)在小麦成熟期,土壤脱氢酶活性表现为免耕处理小于常耕处理,其他生育期土壤脱氢酶活性表现为免耕处理大于常耕处理,有秸秆处理大于无秸秆处理。(3)在小麦不同生育期,各处理土壤酶活性表现出不同的规律性:碱性磷酸酶活性在苗期较低,至孕穗期达到峰值,至成熟期又有所降低;转化酶活性呈现在拔节期大幅升高而后降低的变化趋势;脲酶活性分别在苗期和孕穗期较高;脱氢酶活性在整个生育期一直增加,成熟期达到峰值。(4)4种土壤酶活性之间相关性均达显著水平,聚类分析表明,按照土壤总体酶活性水平可将6个处理划分为3组,酶活性水平最高的为免耕+秸秆还田处理,免耕结合秸秆还田能较好地提升土壤酶活性。     

硫代硫酸铵添加对黄平大黄油菜富集土壤汞的影响-田间试验

在田间条件下,研究添加硫代硫酸铵对黄平大黄油菜(Brassica juncea var.HPDH)富集土壤汞(总汞含量13.7mg·kg-1)及土壤汞形态转化影响。试验设置2个处理,对照小区(无硫代硫酸铵)和处理小区(每公斤土壤加入8 g硫代硫酸铵),硫代硫酸铵溶液在植物收获前7 d添加到土壤。试验结束后,分析植物生物量和组织内汞含量。结果表明,硫代硫酸铵处理小区植物生物量(干重)要略高于对照区。硫代硫酸铵处理小区植物根系和地上部分汞含量分别是对照区的600和250倍。利用连续化学浸提法分析了修复前后土壤汞形态变化特征,发现硫代硫酸铵辅助植物修复后能显著降低土壤有机结合态汞含量,大幅度提高残渣态汞含量,溶解态与可交换态汞含量略有增加,特殊吸附态和铁锰氧化态汞含量无显著变化。     

秸秆还田下改良剂对水稻生长和Cd吸收积累的影响

土壤中的镉（Cd）易在水稻中积累而威胁人体健康,秸秆还田下不同化学改良剂对水稻Cd 吸收累积特性的影响效应值得关注.选取成都平原德阳市旌阳区Cd 污染稻田为研究对象,开展小区试验,研究秸秆（油菜、小麦）直接还田下添加石灰、钙镁磷肥、海泡石3 种改良剂对水稻生长和Cd 吸收累积的影响.结果表明：与对照相比,油菜秸秆＋钙镁磷肥和小麦秸秆＋海泡石处理均能增加水稻株高、分蘖数和产量,其中产量提高了6.34%和12.64%,达显著水平（P〈0.05）.秸秆还田下,配施改良剂（石灰、钙镁磷肥、海泡石）均能显著降低（P〈0.05）水稻糙米Cd 含量,较对照降幅分别为21.65%-36.75%（油菜秸秆还田）和21.11%-33.87%（小麦秸秆还田）.油菜秸秆＋改良剂（石灰、钙镁磷肥、海泡石）促进了土壤Cd 向茎叶的累积,较对照增加1.31-2.41 倍,这对水稻秸秆（茎叶）还田利用有不利影响.小麦秸秆＋石灰或海泡石处理均显著降低了茎秆、谷壳Cd 积累,较对照降幅为6.28%-19.63%和70.16%-78.68%.综合水稻产量及其对土壤Cd 吸收累积效应,油菜秸秆配合改良剂（海泡石、石灰和钙镁磷肥）、小麦秸秆＋海泡石是较为理想的秸秆还田与改良剂配合处理技术.     

秸秆还田对土壤有机碳结构的影响

秸秆还田既可以缓解土壤污染问题又可以增加土壤养分及改善土壤结构从而提高土壤质量。研究秸秆还田后土壤有机碳结构的变化对了解碳周转规律、促进农业管理和生产以及环境可持续发展具有重要意义。选取3种性质差异较大的土壤,分别为红壤、褐土及黑土。实验分为对照处理和添加质量分数为5%的水稻秸秆的秸秆处理。土壤在温室条件下培养24个月,每4个月取样一次,测定土壤中总有机碳含量及采用碳1s X射线吸收光谱测定土壤有机碳分子结构及各类型有机碳含量。实验结果显示,(1)黑土中总有机碳含量最高,达29.5-32.5 g·kg^-1,是红壤的4.7-6.4倍,褐土的3.9-4.9倍。加入秸秆后,红壤、褐土及黑土中有机碳含量较对照分别显著增加124%-196%、60%-110%和21%-28%。(2)3种土壤的对照中,有机碳主要以脂肪碳、羧基碳和烷氧碳存在。这3部分有机碳占总有机碳的百分比在红壤、褐土和黑土中分别为69.1%-86.6、79.6%-88.5%和87.3%-90.3%。加入秸秆后,3种土壤中有机碳类型依旧是上述3种有机碳占主导。(3)秸秆处理使红壤和黑土中有机碳疏水性增强,提高土壤团聚体稳定性,对改善土壤结构起促进作用。(4)秸秆加入后,红壤和褐土中发生正激发效应,这两种土壤中有机碳结构简单、稳定性减弱;黑土中发生负激发效应,其中有机碳结构趋于复杂,稳定性增强。     

小麦秸秆不同还田方式下土壤微生物碳代谢多样性特征

秸秆还田是影响稻田土壤固碳潜力的重要措施,研究秸秆不同还田方式下土壤微生物碳源代谢特征对提高农作物秸秆利用和增加土壤碳固定具有重要意义,为此采用自动微生物鉴定系统(Biolog-ECO)研究在短期耕作条件下小麦秸秆不同还田方式对稻田耕层土壤微生物群落结构和多样性的影响。以江苏省六合区黄棕壤为研究对象,对等氮量秸秆发酵床垫料化还田(SP)、秸秆炭化(补施化肥)还田(BR)、秸秆+猪粪发酵还田(OF)、传统施用化肥(CF)和不施肥(CK)对照处理土壤进行分层采样,采用Biolog-ECO方法揭示微生物群落结构的多样性,并采用主成分分析法(PCA)探讨土壤微生物群落结构的变化特征。结果表明,不同秸秆还田方式能显著影响土壤微生物碳代谢特征,OF处理土壤微生物碳代谢能力、微生物多样性各项指数及糖类、氨基酸、胺类和多聚物利用率明显高于其他处理;而SP处理土壤微生物的影响明显小于OF、BR处理;不同秸秆还田方式能显著影响土壤表层(0~5 cm)和耕作亚表层(5~10 cm)微生物碳利用,而对耕作底层(10~20 cm)的影响较小;不同秸秆还田方式影响土壤微生物多样性,与CF和BR处理相比,OF和SP处理增加了土壤微生物多样性。认为OF和BR处理可在短期内显著提高土壤微生物碳代谢多样性和对碳源的利用。     

不同耕作和秸秆还田模式对紫云英-双季稻土壤微生物生物量碳、氮含量的影响

土壤微生物能够灵敏、准确地反映土壤质量变化,可综合反映土壤肥力和环境质量状况。为探明南方双季稻区不同耕作和秸秆还田模式对水稻(Oryza sativa L.)根际与非根际土壤微生物生物量碳、氮含量的影响,以紫云英(Astragalus sinicus L.)-双季稻种植模式大田定位试验为平台,设双季水稻翻耕+秸秆还田(CT)、双季水稻旋耕+秸秆还田(RT)、双季水稻免耕+秸秆还田(NT)、双季水稻旋耕+秸秆不还田(对照,RTO)4种土壤耕作处理,于2017年和2018年系统分析了不同土壤耕作处理对双季稻各个主要生育时期根际与非根际土壤微生物生物量碳、氮含量和微生物熵及水稻产量的影响。研究结果表明,早、晚稻各个主要生育时期,各处理根际与非根际土壤微生物生物量碳、氮含量和微生物熵均表现为先增加再降低的变化趋势,均于齐穗期达到最大值;2个年份早、晚稻各个主要生育时期,各处理根际与非根际土壤微生物生物量碳平均含量变化范围分别为317.2-822.4、276.9-616.8 mg·kg~(-1)和286.8-792.0、281.1-617.8 mg·kg~(-1);根际与非根际土壤微生物生物量氮平均含量变化范围分别为38.6-64.5、33.1-50.6 mg·kg~(-1)和37.8-64.6、33.2-50.6 mg·kg~(-1);根际与非根际土壤微生物生物量碳、氮含量大小顺序均表现为:CTRTNTRTO。早、晚稻各个主要生育时期,CT处理根际土壤微生物生物量碳氮比和微生物熵均显著高于NT处理(P0.05)。秸秆还田处理(CT、RT和NT)根际与非根际土壤微生物熵均显著高于RTO处理(P0.05)。CT和RT处理早稻和晚稻产量均显著高于RTO处理(P0.05)。总的来说,耕作方式和秸秆还田对南方双季稻区稻田根际与非根际土壤微生物生物量碳、氮含量均具有明显的影响,采用土壤翻耕、旋耕和秸秆还田模式对于增加水稻根际与非根际土壤微生物生物量碳、氮含量、微生物熵和水稻产量的效果为最佳。     

水稻根茬还田对土壤及稻米中镉累积的影响

当前中国红壤地区镉污染严重。水稻根茬还田一方面可以提高土壤肥力,另一方面会对土壤及作物中Cd产生影响。然而不同剂量根茬还田对土壤镉有效性及水稻镉吸收的影响尚不清楚。选取中国南方地区典型地带性土壤(红壤),通过水稻盆栽试验,对比了CaCl₂提取法和薄膜梯度扩散技术(DGT法)两种土壤有效态Cd的测定方法,研究了不同剂量水稻根茬还田(质量分数分别为0.24%、0.48%、0.72%)下土壤及水稻中镉质量分数的变化及其影响因素。水稻根茬还田后,0.48%、0.72%处理中土壤有效态Cd质量分数较对照显著增加,增幅为8.2%—88.2%;3种剂量根茬还田,稻根Cd含量显著增加2.0—4.0倍;稻米中Cd含量随着根茬还田量的增加而呈现先降低后增加的趋势,根茬还田量为0.24%时,稻米Cd含量较对照降低30.6%,根茬还田量为0.72%时,稻米含量Cd显著增加54.2%(P<0.05)。根茬还田量高于0.48%会加剧稻米Cd污染风险。相关性分析显示,DGT和CaCl₂提取法测定的土壤有效态Cd含量呈极显著正相关(r=0.904,P<0.01)...