烟区轮作与连作土壤细菌群落多样性比较

采用从土壤中直接提取土壤细菌总DNA,并用细菌16SrDNA特异性引物进行PCR扩增和变性梯度凝胶电泳（DGGE）的方法,对比研究了贵州福泉烟区轮作和连作对土壤细菌群落多样性的影响,每个处理样品3次重复在DGGE图谱中相似性较高,基本聚在一起,从整体证明了试验操作方法较为精确。由DGGE图谱可知,轮作土壤微生物条带数量15-31条不等,平均为23条。连作土壤微生物条带数量从7-25条不等,平均为18条。分别从每条泳道的条带数和光密度值两方面,对细菌群落多样性指标进行了比较。结果表明,轮作处理细菌群落丰富度指数均大于连作处理,轮作Shannon-wiener和辛普森指数（1/D）均大于连作,表明轮作微生物多样性较连作高,轮作方式可以提高植烟土壤细菌群落的多样性。     

一株降解苄嘧磺隆光合细菌的分离鉴定及其降解特性

从农药厂工业废水和污泥中富集分离到一株能降解苄嘧磺隆(Bensulfuron methyl)的光合细菌PSB07-6,根据分离菌株的细胞形态结构、活细胞光吸收特征、生理生化特征以及系统发育分析将该菌初步鉴定为沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris).高效液相色谱法(HPLC)测定该菌降解光合细菌培养基中苄嘧磺隆的能力,在pH为6.5的光合细菌培养基中培养5 d,对350 mg·L-1苄嘧磺隆降解率达25.03%.添加回收率为105%～112%.降解特性研究结果表明,该菌能以苄嘧磺隆为唯一碳源和氮源,降解最佳条件为30℃、pH6.5.     

作物秸秆材料处理养殖废水中氮的周年去除效果及其对氮循环微生物丰度的影响

基于前期研究,利用秸秆材料处理养殖废水,能够有效降低养殖废水中氮的浓度,但周年去除效果及其对氮循环微生物丰度的影响尚不清楚.设置麦秸、玉米秆、稻草和空白对照这4个处理,试验周期为1 a,研究秸秆材料处理养殖废水中氮的周年去除效果及其氮循环微生物功能基因丰度动态变化.结果表明：① 3种作物秸秆对养殖废水TN和NH₄⁺-N等主要污染物的去除效率均以前6个月为最佳,后6个月去除效率明显下降;稻草及麦秸对TN和NH₄⁺-N的周年去除效果较好,其中稻草和麦秸对TN去除率分别为（32.81±11.34）%和（32.99±9.60）%,对NH₄⁺-N去除率分别为（35.3±13.23）%和（34.97±12.00）%;②添加秸秆材料生物基质消纳系统中氮循环微生物功能基因nirK、nirS和hzsB基因丰度为6.45×10⁹、6.18×10⁹和2.31×10⁹copies·L^-1,AOA和AOB基因丰度分别为6.12×10¹⁰copies·L^-1和4.93×10⁹copies·L^-1;16S rRNA高达8.90×10¹⁰copies·L^-1,均显著高于空白处理（P<0.05）.其中添加稻草和麦秸处理中hzsB基因和nirS基因丰度相对较高,表明添加稻草和麦秸显著增强了生物基质消纳系统厌氧氨氧化和反硝化微生物作用.同时,相较于其他处理,添加麦秸增加了生物基质池AOA和AOB基因丰度,表明麦秸能够促进生物基质消纳系统的硝化作用.以上研究结果为秸秆材料处理养殖废水中氮去除分子机制提供了数据支撑.     

稻草覆盖对亚热带红壤旱坡地玉米旱期生长的生理调节作用及其产量效应

对不同稻草覆盖量处理下亚热带旱坡地红壤水分、温度变化和玉米不同生育期生理指标值的测定结果表明,在有旱无灾年份,稻草覆盖可以明显地缓解表层(0-10 cm)土壤含水量减少和调节土壤温度.稻草覆盖可减轻玉米旱害,其效果随着覆盖量的加大而越明显,但受干旱程度和生育期影响.拔节期遇旱,稻草覆盖可以维持玉米的生理活性,覆盖稻草15 t·hm-2处理与其他处理之间存在显著性差异;但随生育期的推移和后期降雨频度的增加,各处理间玉米生理指标值差异减小,灌浆期和成熟期差异不明显.稻草覆盖可以增加玉米生物量和籽粒产量,覆盖稻草15 t·hm-2处理(T3)生物量最大,覆盖稻草5 t·hm-2处理(T1)产量最高,其原因主要是受旱时期为拔节期,造成处理T3贪青生长,但对处理T1后期生理机制影响不大.     

有机物料投入对喀斯特地区土壤磷素赋存形态与含phoD基因细菌群落的影响

针对喀斯特地区有机物料盈余、土壤养分贫瘠和易流失的特点,设置长期有机物料还田小区定位试验,试验包括6个处理：不施肥对照（CK）、无机肥（NPK）、无机肥+玉米秸秆（NPKS）、无机肥+农家肥（NPKM）、无机肥+滤泥（NPKL）和无机肥+甘蔗灰（NPKA）.研究不同有机物料投入对土壤磷赋存形态和磷活化功能微生物（含有机磷矿化基因细菌）群落结构的影响.通过3 a断续的观测,结果表明,土壤全磷（TP）、速效磷（Olsen-P）和二钙磷（Ca₂-P）含量呈逐年增加趋势,而氯化钙磷（CaCl₂-P）含量呈先降低再增加的趋势;与不施肥对照相比,有机物料投入尤其是滤泥配施能显著提高土壤全氮（TN）、TP、Olsen-P、CaCl₂-P和Ca₂-P含量,其次是甘蔗灰和农家肥配施处理;相关分析表明,CaCl₂-P、Ca₂-P和Olsen-P均与土壤交换性钙（Ca-ex）含量显著正相关;冗余分析（RDA）表明土壤TN、Ca-ex、有机碳（SOC）和土壤全钾（TK）含量是影响土壤磷组分的关键因子.高通量测序分析含有机磷矿化基因（含phoD基因）细菌群落结果表明,与不施肥对照相比,秸秆还田配施无机肥处理显著增加土壤含phoD基因细菌丰富度,但各处理间含phoD基因细菌群落结构无显著差异.RDA分析结果表明,土壤Ca-ex、TK、Olsen-P、pH和SOC是驱动含phoD基因细菌群落变化的关键因子.总体上看,无机肥配施滤泥、甘蔗灰和农家肥是广西喀斯特地区农田土壤较为合适的养分管理方式.研究可为喀斯特地区有机废弃资源利用与土壤磷素管理提供科学依据.     

脱甲河农业流域土壤沉积物氮素时空分布与N2O释放

为研究脱甲河农业小流域氮素输出特性,运用流动注射仪法和顶空平衡-气相色谱法于2015年4月—2016年1月对流域内4级河段(S1、S2、S3和S4)稻田-岸坡-河底沉积物土壤铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)及水体溶存氧化亚氮(N_2O)浓度进行了连续10个月的监测,并利用双层扩散模型法对水系N_2O排放通量进行了估算.结果表明:脱甲河流域稻田-岸坡-河底沉积物NH_4~+-N含量逐渐升高,NO_3~--N含量逐渐降低,其中,岸坡及河底沉积物土壤中的氮主要以NH_4~+-N形式为主,均值分别为(7.38±0.62)mg·kg-1和(16.49±1.70)mg·kg~(-1);稻田土壤和脱甲河水体中的氮主要以NO_3~--N为主,均值分别为(7.40±0.81)mg·kg~(-1)和(1.55±0.03)mg·L~(-1).水体溶存N_2O浓度范围在0.005~7.37μmol·L~(-1)之间,均值为(0.54±0.05)μmol·L~(-1);扩散通量在-1.11~1811.29μg·m~(-2)·h~(-1)之间,均值为(130.10±12.04)μg·m~(-2)·h~(-1),每年向大气输出的N_2O量为11.40 kg·hm-2.其中,在早稻生长初期和早晚稻收割、栽种交替时段N_2O输出量达到高峰.空间上,N_2O扩散通量表现为S1S4S3S2,S1级河段显著低于其他3级河段(p0.01).相关分析表明,脱甲河表层水体N_2O扩散通量与NH_4~+-N(r=0.87,p0.01)、NO_3~--N(r=0.80,p0.01)和水温(r=0.57,p0.01)呈显著正相关,流域内稻田-岸坡-河底沉积物及水体NH_4~+-N和NO_3~--N浓度间相关性不显著.脱甲河农业小流域氮素流失主要包括稻田-岸坡-河底沉积物中铵态氮、硝态氮及水体中N_2O,在水稻栽种期间出现高峰,存在较大氮素流失风险,因此,开展农业小流域氮素流失研究对区域氮素周转及农业生产活动具有重要的指导意义.     

丰水期洪湖水质空间变异特征及驱动力分析

通过对丰水期不同程度富营养化的洪湖全湖139个监测点位的高密度采样分析,采用GIS空间插值技术得到洪湖水体中各污染因子、水生植物生物量和水质类别的空间分布特征图.结果表明,丰水期TN、TP、NH+4-N、高锰酸盐指数的质量浓度总体上呈现出自南向北逐步增高的变化趋势:北部河流入湖区围网养殖区开阔水体保护区南部长江入湖区;水质参数的贡献率依次为TNTP高锰酸盐指数NH+4-NDO.受工农业废水、生活污水、饵料投放、水生植物、水体交换等因素的影响,TN在丰水期超过目标水质59%,TP超标35.2%,高锰酸盐指数超标13.7%,NH+4-N超标4.3%,综合水质超标66.2%.在季风等环境因子的影响下水体中的DO达到水质目标.通过水质空间变异性分析,能直观反映人类活动、土地利用类型和环境因子之间相互作用对洪湖水环境产生的巨大影响.为了使洪湖水环境更有利于人们的生产和生活,应大力控制北部区域工农业废水和生活污水的排放,控制养殖面积,逐步恢复洪湖水体自净能力,实现洪湖水环境生态的可持续发展.     

湖南省稻田表层土壤固碳潜力模拟研究

稻田土壤有机碳的储存对于缓解大气温室效应具有不可忽视的作用。我国作为水稻产量最大的国家,迫切需要掌握稻田生态系统固碳现状及相应固碳措施。文章利用自主建立的土壤有机碳模型对湖南省稻田生态系统不同有机物投入方式下土壤有机碳的变化进行了模拟研究。结果表明,常规施肥(现状)方式下稻田表层土壤有机碳的饱和固碳量为39.75～64.90th/m₂,半数模拟点已基本饱和,其余点仍具有3.38～4.19th/m₂的固碳潜力;50%秸秆还田效果低于常规施肥方式,而50%秸秆+绿肥效果高于常规方式(平均高10.94th/m₂);全量秸秆还田(冬闲)情况下稻田表层土壤饱和固碳量在55.57～94.25th/m₂之间,与稻田现有碳储量比较有4.15～33.46th/m₂的潜在提高幅度。如果全量秸秆还田结合冬季种植绿肥,土壤饱和固碳量则可以在稻田土壤现有碳储量的基础上平均提高65.77%。模拟结果还表明,湖南稻田土壤中,每年投入1th/m₂的新鲜有机碳可最终形成土壤有机碳饱和固碳量约12th/m₂。研究表明,稻田土壤的饱和固碳量可以通过人为措施进行调控,增加有机物质的投入量(秸秆还田)和冬季绿肥种植是提高稻田土壤固碳能力的有效途径。     

土壤质地和水分对水稻土有机碳矿化的影响

通过¹⁴C示踪技术模拟实验（25℃下）研究砂壤土、壤黏土、粉黏土3种质地的水稻土有机碳矿化对水分变化的响应.砂壤土和壤黏土中水稻秸秆（¹⁴C标记）的矿化率在75%田间持水量（WHC）达到最大值,160 d分别约为53%和58%,粉黏土在45%～105% WHC范围内的矿化率处于缓慢升高趋势（41.8%～49.0%）;3种土壤原有有机碳的矿化率都在75% WHC最高,砂壤土为5.8%,壤黏土为8.0%,粉黏土为4.8%,但超过此含水量后,其矿化率显著下降.3种质地水稻土的添加和原有有机碳的矿化率与土壤含水量均呈二次曲线关系（p<0.01）.本研究进一步澄清了淹水对水稻土有机碳矿化的抑制作用.     

广西河池地区土地利用变化与社会经济发展水平关系的典范对应分析

论文以河池地区为例,采用CCA排序方法,研究了喀斯特地区土地利用格局变化与社会经济发展水平之间的相关关系。CCA排序结果清晰展现了河池地区11个县(市、区)的土地利用格局在社会经济发展水平约束下的时空变化。研究结果表明,随着社会经济总量的不断增长和人口的急剧增加,10多年来,河池地区不同县(市、区)发生变化的主导土地利用类型具有显著的差异性。在社会经济发展水平的约束下,经济快速发展的宜州市和金城江区以城乡建设用地的迅猛增加为主要特征,说明城市化的发展是以较为雄厚的经济基础为后盾的;而水域面积近10年来的大量增加主要表现在大化、巴马和东兰3县,体现了政府决策对于土地利用格局变化的重要指导作用,岩滩水电站的建立与扩建,是该3县水域面积快速增加的最直接的原因。因此,通过CCA排序分析可见,经济总量和人口的快速增长是河池地区土地利用变化的最主要驱动因素。