土壤硝化和反硝化微生物群落及活性对大气CO2浓度和温度升高的响应

硝化和反硝化微生物参与土壤氮循环转化过程,大气CO_2浓度和温度升高可能会影响它们的群落结构和活性.本试验依托稻-麦轮作农田系统气候变化平台研究大气CO_2浓度单独升高(CE)、升温(WA)以及两者同时升高(CW)对麦田土壤硝化和反硝化微生物基因丰度、群落结构和活性的影响.结果表明,在小麦分蘖期,大气CO_2浓度和温度升高对氨氧化细菌(AOB)和反硝化细菌丰度没有影响,而在抽穗和成熟期,CO_2浓度单独升高显著提高了氨氧化古菌(AOA)和反硝化细菌丰度,升温处理对其没有显著影响.通过对T-RFLP数据分析发现,大气CO_2浓度和温度升高对土壤AOA、AOB和反硝化细菌群落结构没有显著影响,但是在一定程度上改变了AOA和反硝化细菌多样性.另外,CO_2浓度单独升高处理显著提高了成熟期的土壤硝化速率,不同气候变化处理对反硝化速率没有显著影响.研究表明大气CO_2浓度和温度升高对不同生育期的微生物群落影响存在差异,而且功能微生物对不同气候变化因子处理的响应也各不相同.     

农业废弃物生物黑炭转化还田作为低碳农业途径的探讨

生物黑炭是有机废弃物转化的稳定性碳物质.国际农业废弃物生物黑炭转化技术研究日益活跃,并正在进行农田增汇减排的试验示范.文章介绍了生物黑炭技术发展的背景,以及生物黑炭技术转化和应用研究的国际动态,讨论了生物黑炭技术在应对气候变化中对农业生产和固碳减排的潜在作用,并分析将其纳入国际碳贸易市场和国内自主减排碳交易市场的可能性.最后,提出我国开展农作物废弃物生物黑炭转化与农业应用研究的建议.     

南京市不同功能城区土壤中重金属Cu、Zn、Pb和Cd的污染特征

将南京城市建成区分为矿冶区、开发区、商业区、城市广场、风景区、老居民区等6大功能区,选择采集土壤样本56个,用原子吸收光谱仪选择分析了土壤中重金属元素的全量和活性形态含量.结果表明,南京城市土壤中Pb、Cu、Zn和Cd的总量分别为:117.1±103.7mg·kg^-1,39.86±39.9mg·kg^-1,273.3±131.6mg·kg^-1和1.13±0.7mg·kg^-1.矿冶区、老居民区、商业区、新开发区、城市广场和风景区的内梅罗重金属综合污染指数分别为:5.4、4.9、3.4、1.6、2.4和2.3.矿冶区以Pb、Cd的强度积累为特征,但活性形态的比重较小.而城市中心的居民区和商业区Zn的积累最显著,并且所测定的重金属的醋酸盐浸提态含量明显较高.除了风景区和城市市民广场外,城市中心区的重金属均表现出较明显的表聚性.城市活动区土壤Pb、Cd的强烈积累可能已经对人类健康构成了威胁.     

黄泥土和乌栅中不同粒径微团聚体对Cu2+的吸附与解吸

用平衡吸附法研究了黄泥土和乌栅土的不同粒径微团聚体对Cu2 的吸附和解吸.结果表明,不同粒径微团聚体对Cu2 的吸附特性均符合Freundlich和Langumir方程,最大吸附量介于1667-3333 mg·kg-1之间,以粘粒级和粗砂级为最大,其对Cu2 的固持能力高于其它粒径的微团聚体.随着溶液中Cu2 浓度的升高,吸附率出现不同程度的降低.对同一粒径颗粒的Cu2 吸附量来说,乌栅土高于黄泥土,而解吸量则相反.微团聚体颗粒对Cu2 的吸附容量与有机质、游离氧化铁含量呈显著正回归关系,说明团聚体颗粒对重金属的吸附首先受土壤团聚体胶粘剂的控制.     

模拟酸化下水稻土微团聚体Cu2+吸附与解吸的影响

采用低能量超声波分散和冷冻机干燥法提取太湖地区水稻土(黄泥土)微团聚体颗粒,用平衡液吸附法和CaCl2与HCl溶液的连续解吸法研究了它们在pH2～6范围内pH对Cu2 的静电吸附和专性吸附的影响。结果表明,不同粒径的微团聚体颗粒对Cu2 的吸附等温线可都用Freundlich模型来描述。Cu2 吸附量大小以下序递减,粘粒级、砂粒级、粉砂级、粗粉砂级;吸附量受其中游离氧化铁、氧化铝和有机质含量的控制。吸附量随pH升高而增加。低pH条件下利于静电吸附,吸附过程H 减少使平衡液pH上升;高pH条件下主要是专性吸附所控制,释放H 使平衡液pH下降。     

贵州中部喀斯特山地三种优势灌木养分分布

选择贵州喀斯特山区广泛分布的灌木林和灌草丛生态系统,探讨了三种优势灌木养分分布格局及其与土壤的关系。结果表明：（1）三种优势灌木叶片和果实的氮和钾元素含量高于茎干和根系,果实和茎干的磷含量比其他器官高,而钙镁主要集中在茎干和叶片。（2）在灌草丛中,三种灌木根系和茎干的N：P之间差异显著且变异很大,而在灌木林中,三种灌木根系的N：P比值变异较大,但它们之间没有差异。（3）根际有效态养分含量与叶片养分含量呈正相关关系,叶片磷与根际有效态磷显著正相关     

小麦秸秆生物质炭对水稻产量及晚稻氮素利用率的影响

选择湖南长沙红黄泥水稻土和江西进贤红壤性水稻土为供试土壤,研究小麦秸秆制生物质炭在20、40t.hm-2施入量水平下与氮肥配施对早、晚稻产量及晚稻氮素利用率的影响。结果表明,生物质炭与氮肥配施情况下,2个试验点不同生物质炭施用量处理间早稻产量均无显著差异,但进贤试验点生物质炭施用量为20和40t.hm-2处理晚稻产量分别比未施生物质炭对照提高5.18%和7.95%,而长沙试验点3个处理间晚稻产量无显著差异。在相同氮素水平下,当生物质炭施用量为40 t.hm-2时,2个试验点土壤有机碳含量与未施生物质炭对照相比最高增幅均在55%以上;施用生物质炭可提高酸性或弱酸性土壤pH值,降低土壤容重;施用生物质炭也可显著提高水稻氮肥利用率,在40 t.hm-2施用水平下,长沙和进贤试验点水稻氮肥吸收利用率分别提高20.33和17.58百分点,进贤试验点氮肥农学效率提高39.81%。在酸性土壤中施用生物质炭可提高氮肥利用率,保持水稻产量稳定或有一定的增产效果。     

不同作物原料热裂解生物质炭对溶液中Cd2+和Pb2+的吸附特性

选择由小麦秸秆、玉米秸秆和花生壳经350~500℃热裂解制成的生物质炭,研究生物黑炭对水溶液中Cd2+和Pb2+的吸附特性,分析了pH值、吸附时间、溶液初始质量浓度、生物质炭粒径和投加量对吸附效果的影响。结果表明:生物质炭对Cd2+和Pb2+的吸附约10 min即达平衡;3种生物质炭对Cd2+和Pb2+的等温吸附均可用Langmuir方程和Freundlich方程拟合,玉米秸秆炭对Cd2+和Pb2+的最大吸附量远大于小麦秸秆炭和花生壳炭;在生物黑炭投加量为150 mg(6 g.L-1)时,3种生物黑炭对溶液Cd2+的去除率均在90%以上,玉米秸秆炭对溶液Pb2+的去除率达90.30%,而小麦秸秆炭和花生壳炭的去除率仅为52%和47%,玉米秸秆炭有望成为处理重金属污染废水的新型吸附材料。     

太湖地区不同土地利用影响下水稻土重金属有效性库变化

在太湖地区调查选择了乡镇工业环境、集约化农业丰产方及长期肥料试验地等几种人类农业利用类型和环境影响的地块,采集水稻土耕层样本作若干重金属的有效性库分析.结果表明,各种环境和利用影响下太湖地区水稻土重金属有效性库都存在升高的趋势,其程度介于30%至200%,且以表层最为突出.近工业区环境和长期单施化肥下这种有效性库变化最为剧烈,其土壤Cu、Pb有效性库分别达到7.96～2.15 mg·kg^-1、24.7～3.47mg·kg^-1和8.34～4.42 mg·kg、9.01～4.95 mg·kg^-1.这种有效性升高伴随着总量的积累趋势可能是太湖地区土壤环境质量演变的当前特点,这必须在本地区农业与食物安全中备加关注.     

外加Cd对两水稻品种细胞超微结构的影响研究

为了研究Cd在不同水稻品种(Oryza sativa L.)细胞中的分布位点及其耐Cd的具体表征状况,以子粒Cd积累水平不同的两水稻品种(品种A:中浙优1号,子粒高Cd含量品种;品种C:J196,子粒低Cd含量品种)为材料,进行盆栽实验,设不加Cd处理(CK)和加Cd处理(25mg·kg-1),采用透射电镜技术研究了外加Cd对两水稻品种细胞超微结构的影响.结果表明:Cd处理下两水稻品种的部分根细胞有Cd沉积现象,但不同品种的沉积部位表现不同,品种A主要在液泡边缘而品种C则在细胞壁和细胞间隙,表明不同水稻品种根系的耐Cd机制不同,品种A主要表现为液泡区室化,而品种C主要表现为细胞壁上有特定沉积.水稻叶肉细胞器中的叶绿体和线粒体是对Cd胁迫较为敏感的细胞器,外加Cd对茎叶细胞超微结构造成的伤害主要表现在使叶绿体上淀粉粒消失,叶绿体空泡化,部分线粒体出现肿胀或解体现象,品种C的受害程度高于品种A。