气候变化对土壤微生物多样性及其功能的影响

以同时模拟未来大气CO₂浓度和温度升高的田间开放式气候变化平台为依托,研究CO₂浓度升高（CE）、升温（WA）以及两者同时升高（CW）对麦田土壤基础呼吸和微生物丰度、群落结构的影响.结果表明：CE对土壤基础呼吸没有影响,但是WA显著提高了土壤基础呼吸,在抽穗和成熟期分别增加了51.6%和38.5%.在分蘖期,土壤细菌和真菌丰度没有显著变化;而在抽穗和成熟期,CW和WA处理显著降低了真菌丰度,降低幅度分别达到32.1%~50.2%和32.0%~37.4%.通过对T-RFLP数据分析发现,CE、CW和WA处理对麦田土壤真菌和细菌群落结构没有显著影响,但是在一定程度上改变了古菌群落结构.与对照相比,CE处理真菌多样性提高了7.1%~8.2%,CW和WA处理真菌多样性分别降低了5.3%~13.5%和22.1%~33.6%;在分蘖和抽穗期,CE、CW和WA处理土壤细菌多样性比对照显著提高.     

太湖地区3种水稻土不同温度培养中有机碳库变化及其对升温的响应

全球变暖下土壤有机碳储存的变化是土壤与全球变化研究的热点问题.本研究选择了3种太湖地区代表性水稻土的表层土壤,分别进行20℃和25℃的室内恒温培养,监测培养过程中总有机碳、溶解性有机碳和微生物量碳的变化动态,试图了解这些土壤的有机碳分解过程对全球变暖的响应特点.结果表明,这些土壤培养中总有机碳变化可以用一级衰变动力学方程或对数衰减方程描述,但动力学特征依培养温度的不同而异.升温大大促进了铁渗水耕人为土和潜育水耕人为土中有机碳的分解与呼吸损失,而铁聚水耕人为土没有显著变化.供试土壤总有机碳损失的Q₁₀系数分别为:潜育水耕人为土(11.1～14.1)＞铁渗水耕人为土(4.4～6.4)＞铁聚水耕人为土(0.63～0.73).这一方面说明温度敏感性在同一地带的不同土壤间的差异超过文献上报道的不同气候带的差异,但另一方面揭示了水稻土可能是一类对全球升温敏感响应的人为土.溶解性有机碳和微生物量的碳的变化还提示不同温度培养下水稻土微生物群落结构可能改变,因而影响到土壤有机碳库的生物有效性在温度条件下的变化.可以认为,土壤升温下有机碳的变化不但与土壤有机碳的性质有关,而且与土壤性质控制下的生物条件的改变有关.故土壤升温下有机碳的损失不仅仅是温度对分解过程的反应速度的影响.当然,对于不同土壤间的这种差异还需从有机碳-土壤环境-土壤生物的相互关系上做进一步的工作.     

低施磷水平下不同施肥对太湖地区黄泥土磷迁移性的影响

对太湖地区水稻土上长达13年的长期不同施肥处理的某试验田进行了土壤全磷、树脂磷和水溶性磷的测定分析.不同处理的年施磷量为0～53kg/(hm²·a),土壤全磷为0.3～0.5g·k^-1.根据土壤磷素的质量平衡,计算表明该水稻土存在的磷素流失量为2～8kg/(hm²·a),单施化肥下的流失量最大,为配施有机肥处理的2～4倍;水溶性磷的比率在0.2%～0.4%间,且不同施肥实践对其的影响不明显.但单施化肥有使亚表层树脂磷和水溶性磷含量提高的倾向.长期施用化肥配施大量鲜猪粪使树脂磷含量提高20～40 mg·kg^-1,但与长期施用化肥配施秸秆的处理一样没有发生在有机质增加下的磷活化而提高磷流失.这些说明本地区长期单施化肥的水稻土中可能存在强烈的磷流失,且水稻土磷流失并不以水溶解发生.为了防止水稻土磷的强烈水流失而加剧农业非点源污染,要避免长期单施化肥,而应坚持和推广配施适量有机肥.     

太湖地区水稻土颗粒中重金属元素的分布及其对环境变化的响应

采用原状土样分离技术，研究了太湖地区几种主要水稻土示同颗粒中重金属元素Pb、Cr、Cd的分布，结果表明这些元素在不同粒径的土壤颗粒中分配迥异，重金属含量在＞0．25mm的粗颗粒和＜0．002mm的细颗粒中较高，且与土壤有机碳有密切的关系；重金属元素主要积累于＞0．25mm的粗颗粒中，Cd的粗颗粒积累比Pb、Cr更强烈，耕层土壤重金属的颗粒分配因土壤种类不同而异，并响应于土壤环境变化，提出以分馏系数表示重金属在土壤颗粒的分配特点。     

模拟酸雨对太湖地区土壤-植物系统中铜的化学行为的影响

以太湖地区两种典型的水稻土（乌泥土和白土）为供试土壤，在盆栽条件下种植多年生黑麦草，并配制不同pH值的模拟酸雨浇灌。通过多次刈割鲜草，研究模拟酸雨对土壤－植物系统中铜的化学行为的影响。结果表明：对植物体内铜含量的影响是模拟酸雨和“稀释效应”两种影响综合作用的结果。试验初期，表现为处理黑麦草体内铜含量低于对照；随收割茬次的增加，表现出随处理pH的降低，黑麦草体内铜含量的增加，且对缓冲能力弱的白土影响强度大于缓冲能力较强的乌泥土；对土壤pH有明显影响，随模拟酸雨作用时间增长，土壤pH下降，其降幅随处理pH的降低而增大；模拟酸雨主要影响交换态铜，表现为随处理pH的降低交换态铜的分配系数增高，在处理pH＝3．0时影响到碳酸盐结合态铜，只有强酸化条件下（处理pH＝2．0）才影响到铁锰氧化物结合态铜，对有机物结合态及残渣态铜几乎无影响。     

中国大气酸沉降与土壤酸化问题

我国对大气酸沉降的研究起自７０年代末．以酸雨研究占主导地位。我国酸雨现象区域性、发展性强，在地理上以南方酸性土壤地区为主，在成分上以硫酸盐型酸雨为主；无论是酸度还是频率，酸雨都是极严重的生态环境问题。酸沉降已对农、林生态系统生产产生了严重的破坏效应，但其累积性的环境化学反馈却未引起人们的足够重视。我国酸雨地区以强酸性富铝土壤为主，对大气酸沉降有较大的敏感性。应用β指标还表明，酸沉降可使南方主要土壤因酸化而在３０—６０年内降低ｐＨ一个单位。近年来对酸沉降诱发的土壤酸化研究以模拟降水的土柱试验为主，从ｐＨ下降、盐基淋出、Ａｌ及重金属移动等方面来提示出酸沉降可能对土壤产生的化学影响。但作为过程化学研究，其案例监测研究的报道尚很少。对于南方严重的酸雨现象，应加强实地动态监测和过程分析，注重Ａｌ化学及其对环境的反馈，将酸沉降对生态系统的破坏提高到生态毒理机制上。     

不同状态样品培养下太湖地区黄泥土好气呼吸与CO2产生潜力

土壤呼吸的CO2释放是陆地生态系统快速而活跃的土气交换途径,培养试验常用来讨论土壤的有机碳矿化及其温室气体产生潜力.对太湖地区一个代表性水稻土在水稻收割后采集土壤, 分别进行常规(磨碎土的培养瓶法)和原状土恒温好气培养,测定分析土壤呼吸的CO2释放量,讨论其有机碳矿化与CO2释放潜力.结果表明,该水稻土常规培养CO2呼吸释放速率在CO2-C 12.85 ～ 15.17 mg·kg-1·d-1范围, 而原状土培养CO2呼吸释放速率在CO2-C 2.15 ～ 4.47 mg·kg-1·d-1范围,虽然两者均显著低于文献报道的培养研究结果,但原状土培养下土壤呼吸及CO2产生潜力看起来较大幅度地低于磨碎土常规培养结果,前者与同地区田间监测结果计算的值相当.不但如此,培养中土壤呼吸作用与CO2释放动态格式也发生变化,原状土条件下存在一个较为稳定的低呼吸速率阶段,不同施肥处理下这一阶段的差异十分明显.计算表明,原状土培养下存在微生物潜在可矿化碳的土壤保护作用,这种保护性碳约占土壤有机碳总量的2%左右,较大于Pulleman & Marinissen (2004) 对于草地土壤团聚体有机碳矿化的研究结果.采用磨碎样品的常规培养实验可能会高估水稻土有机碳矿化与CO2释放潜力.     

2种常规水稻Cd、Zn吸收与器官分配的生育期变化：品种、土壤和Cd处理的影响

Cd在土壤-作物-膳食食物链中的迁移是人类对环境Cd暴露及其健康风险的主要途径,而水稻是子粒Cd积累最强的大宗作物之一.采用全生育期淹水盆栽试验研究了2种常规水稻(高Cd吸收品种“苏香粳1号”和低Cd吸收品种“99-22”)在添加Cd(2mg·kg-1)和不添加Cd处理下对2种土壤(红沙泥田,乌栅土)中Cd、Zn的吸收及其生育期变化.结果表明:1)常规水稻对Cd、Zn的吸收积累受土壤、品种和外源Cd的影响.Cd处理、土壤、品种间的正交互作用(高Cd吸收品种植于高Cd处理且Cd有效性高的红壤中)使常规稻植株Cd/Zn比成数十倍提高,从而使子粒Cd/Zn比产生强烈升高;2)水稻对Cd、Zn的吸收强度因不同生育期而异,Cd吸收的主要时期是分蘖期和成熟期,而Zn吸收的主要时期则是分蘖期、抽穗期和灌浆期.在整个生育期中,水稻Cd吸收伴随着对Zn的排斥现象,这在高Cd吸收下尤为强烈;3)水稻各器官对Cd、Zn的吸收分配无论是同品种的生育期间抑或同生育期时的不同品种间均有显著差异.Cd积累量为根系>穗粒>茎叶,而Zn却表现为茎叶>根系、穗粒.观察到水稻吸收的Cd在生育后期向穗粒的强烈运移.相对于低Cd吸收品种来说,Cd向穗粒转运较强,而Zn的转运较弱是高Cd吸收品种子粒Cd积累强而Cd/Zn比高的植株因素.     

长期施肥对红壤性水稻土活性碳的影响

在23年的长期田间定位试验区,研究了不同施肥对红壤性水稻土活性碳的影响。结果表明,在不施肥(CK)、无机肥(NPK)、有机肥(猪粪 紫云英绿肥)(OM)和无机肥与有机肥配施(NPKM)处理中,土壤微生物量碳含量、潜在可矿化碳含量和可溶性有机碳含量均随土层深度的增加而降低;不同施肥处理土壤微生物量碳含量、潜在可矿化碳含量和可溶性有机碳含量从高到低顺序都为:NPKM>OM>NPK>CK,长期施用肥料,特别是施有机肥与无机肥配施能提高土壤微生物量碳、潜在可矿化碳和可溶性有机碳含量,从而保持和提高土壤碳库质量。同施肥处理A层的土壤活性碳占土壤有机碳的比率显著大于P层;同施肥处理同发生层各土壤活性碳占土壤有机碳比率从高到低的顺序为:潜在可矿化碳的比率(R2)>微生物量碳的比率(R1)>可溶性有机碳的比率(R3);同施肥处理同发生层土壤活性碳占土壤有机碳比率R1、R2、R3大小顺序都为:NPKM>OM>NPK>CK。除P层微生物量碳和可溶性有机碳之间外,土壤有机碳总量与各活性碳之间以及各类活性碳之间相关性均达到极显著水平。     

江苏省部分地区农田表土多环芳烃含量比较及来源分析

采集江苏省兴化市、吴江市、宜兴市、南京市六合区的农田表层(0-15 cm)土壤样品共30个,用高效液相色谱测定土壤中16种多环芳烃(PAHs)含量.结果表明,土壤中∑PAHs含量介于45.6～2 286.8 μg·kg-1之间.兴化市、吴江市土壤中PAHs平均含量分别为1 370.3、801.1 μg·kg-1,污染严重;宜兴市、南京市六合区土壤中PAHs平均含量分别为210.8、126.7 μg·kg-1,为轻微污染或无污染.根据不同环数PAHs相对丰度和菲(Phe)/蒽(Ant)、荧蒽(Fla)/芘(Pyr)比值以及对4地的实际调查,发现调查区土壤样品中PAHs来源复杂,主要有机动车尾气排放,煤、草和木材的燃烧以及石油泄漏等.