稻田土壤固碳功能微生物群落结构和数量特征

研究不同类型稻田土壤自养微生物数量和多样性差异及其影响因子,对全面认识稻田生态系统的固碳潜力及其机制具有重要意义.鉴于此,本文选取4种典型稻田土壤,通过室内培养实验对具备卡尔文循环途径碳同化微生物进行了研究.利用荧光定量PCR(qPCR)、克隆文库以及末端限制性长度多态性分析(T-RFLP)技术,研究了卡尔文循环关键酶(1,5二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶Rubis CO)的2种编码基因(cbbL和cbbM)的丰度和多样性.结果表明,与培养前相比,培养45 d后碳同化自养微生物数量有所增加,cbbL基因丰度比cbbM基因高3个数量级.不同稻田土壤中碳同化功能微生物优势种群存在差异,且这些微生物大多不能归类到已知的细菌类群中,部分可归类的与变形菌和放线菌有较高相似度.RDA分析结果显示土壤有机碳(SOC)、阳离子交换量(CEC)、pH、黏粒、粉粒和砂粒含量对碳同化功能微生物群落结构有显著影响.本文的研究结果对于理解微生物在碳循环过程中的作用具有一定的科学意义,也可以为稻田土壤肥力科学化管理和构建低碳农业提供科学依据.     

暗管排水稻田中氮素淋失动态混合模型及应用

为研究淹灌稻田在排水条件下的氮素淋失规律,根据势能理论及溶质运移理论提出了流网法与动力学方法相结合的田间水氮动态混合模拟模型该模型在暗管排水出流计算中采用叠加原理,将SPAC系统中异常复杂的二维水氮运移问题的求解简化为对多个流带中一维问题的求解,方法简单、实用对方法及模型的正确性进行了田间试验验证,结果表明,水稻生长期间,试验田块中氮肥淋失量为4kgN/hm²占总施氮量的1.3％．氮肥淋失量与农田排水条件有关,地下排水强度增大,会增加氮肥淋失量。因此,应合理进行水位管理。     

水溶性农药稻田流失特性研究

通过大田试验和测坑试验,研究了水溶性农药的稻田流失特性及其影响因素,在此基础上得到了杀虫单和乐果的稻田流失量。结果表明:杀虫单的稻田排水流失量为208.0g·hm-2,渗漏流失量为222.0g·hm-2,总流失量为其稻季用量的14.3%;乐果的稻田排水流失量为238.5g·hm-2,渗漏流失量为160.8g·hm-2,总流失量为其稻季用量的13.4%。     

5种浮床植物对宁夏引黄灌区稻田退水中氮磷的去除效果

为了探索植物浮床技术应用和农业面源污染防治的有效措施,采用稻田退水沟渠原位实验,研究了美人蕉(Canna indica)、千屈菜(Lythrum salicaria)、黄菖蒲(Iris pseudacorus)、空心菜(Ipomoea aquatica)、水稻(Oryza sativa)5种不同浮床植物对退水中氮、磷的去除效果。结果表明,在稻田退水中生长4个月后,5种浮床植物生物量均大幅度增加。其中,美人蕉生物增长量最大,为97.2 g·株~(-1),其次为千屈菜达到81.3 g·株~(-1);空心菜成活率最高,达到91.67%,美人蕉其次,为87.50%,而水稻成活率最低,仅为60.71%;千屈菜茎叶和根系的氮含量最高,分别达到0.85%和0.65%;美人蕉茎叶、根系的磷含量最高,分别达到0.15%、0.17%;空心菜氮吸收量最高,达到14 239.46 mg·m~(-2),美人蕉其次,为10 798.00 mg·m~(-2);水稻磷吸收量最高,达到407.11 mg·m~(-2),空心菜其次,为374.41 mg·m~(-2);空心菜对稻田退水中总氮(TN)去除率最高,达到85.88%,其次为美人蕉,为81.67%;空心菜总磷(TP)去除率最高,达到80.32%,其次为水稻,达到72.86%。根据上述实验结果,推荐浮床空心菜和美人蕉作为宁夏引黄灌区农田排水沟水质改善的主要植物。     

施用10年猪粪肥的黄壤剖面重金属分布及风险评价

为了解施用10年猪粪肥后土壤剖面重金属分布情况及生态风险,以贵州喀斯特地区施用10年猪粪肥的黄壤剖面为研究对象,分析茶园和耕地土壤的重金属剖面分布,采用内梅罗(Nemerow)综合污染指数法和Hakanson潜在生态危害指数法对土壤环境质量及潜在风险进行了评价。结果表明,施用10年猪粪肥的耕地和茶园表层土壤中Cd、Cr、Pb、As、Cu和Zn质量比均高于未施用猪粪肥的表层土壤。重金属Cd、Cu、Zn表层聚集现象明显,质量比随剖面深度增加而降低;重金属Cr、Pb、As表层聚集现象不明显,质量比随剖面加深变化不大。内梅罗综合污染指数法评价结果表明,施用10年猪粪肥的茶园和耕地土壤表层(0~20 cm)综合污染指数分别为0.72、0.71,污染等级达到警戒线(0.7P综≤1.0)。Hakanson潜在生态危害指数法评价结果表明,施用10年猪粪肥的茶园和耕地土壤剖面的生态风险危害程度为轻微污染(RI150)。施用10年猪粪肥的土壤表层(0~20cm)出现重金属Cd、Cu、Zn的聚集,重金属污染等级达到警戒线,土壤存在安全隐患。     

不同水耕年限稻田土壤水分运动特征研究

利用田间染色示踪和室内样品分析相结合的方法,研究了江汉平原不同水耕年限稻田土壤水分运动特征及其影响因素,期望为制定合理的稻田水分管理措施提供科学依据。结果表明:新稻田(水耕17a)与老稻田(水耕大于100a)土壤理化性质差异显著,引发土壤剖面内不同水分运动特征。新稻田垂直渗漏较老稻田明显,表现为新稻田有更大的染色深度。老稻田染色区域主要集中在耕作层,染色面积为48.52%;犁底层和底土层染色面积较小,仅为3.17%和0.2%。除耕作层外,新稻田其他土层染色面积均大于老稻田,且优先流特征较老稻田明显。老稻田侧向水分运动较新稻田强烈,其侧流剖面的染色面积(15.35%)显著高于新稻田(8.45%),老稻田侧向水流主要发生在犁底层以上。为减少稻田水分渗漏损失,老稻田可以通过减少农田-田埂-沟渠过渡区侧渗实现,而新稻田可采取少量多次的灌溉原则。     

铅锌矿区稻田土壤中重金属形态分析及生态风险评价

以黔西北某锌冶炼区周边稻田土壤为研究对象,采集土壤样品52个,采用电感耦合等离子体质谱法测定土壤中重金属Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb总量和可提取态含量.并采用单因子污染指数法和内梅罗综合指数法评价了稻田土壤重金属污染状况,利用地累积指数法和潜在生态危害指数法评价土壤生态风险,并对重金属总量与对应可提取态作相关性分...     

水分管理对稻田土壤CH4产生、氧化及排放的影响

水分是稻田CH4产生、氧化和排放最为重要的影响因素之一,但有关水分对稻田土壤CH4产生潜力、氧化潜力的大小及其季节变化影响的相关报道较少.分别通过室内厌氧培养试验、好氧培养试验和田间原位试验(位于江苏省句容市白兔镇),于2007年水稻生长期观测了2种水分管理方式(间隙灌溉和持续淹水)下种稻(水稻品种为华粳3号,Oryza sativa L.Huajing 3)土壤的CH4产生潜力、氧化潜力及排放通量.结果表明:烤田前,两处理土壤CH4产生潜力和氧化潜力的大小及其季节变化趋势一致,使得两处理CH4排放通量的大小及其季节变化趋势一致;烤田后,持续淹水处理土壤CH4产生潜力明显大于间隙灌溉处理,而CH4氧化潜力明显低于间隙灌溉处理,导致CH4排放通量显著高于间隙灌溉处理(p<0.05).烤田明显降低土壤CH4产生潜力,提高土壤CH4氧化潜力,故显著减少稻田CH4排放通量(p<0.05).水分管理通过同时影响CH4产生潜力和氧化潜力来影响稻田CH4排放.     

稻田土壤理化特性对CH4排放的影响

通过对8个稻田土壤的培养实验,研究了土壤特性在水分和小麦秸杆两因子两水平处理下对甲烷排放的影响。相关分析结果表明,各处理下的甲烷排放量均与土壤砂粒含量成正比（p<0.01）。逐步回归分析表明,在淹水条件下,无论施加小麦秸杆与否,甲烷排放量均可通过土壤砂粒含量和C/N比的线性组合得以定量表述,其决定系数（R