耕作方式对土壤微生物和土壤肥力的影响

通过2年田间定位试验,对比研究了免耕+秸秆覆盖、旋耕+秸秆覆盖和传统耕作:三种耕作方式对土壤温度、土壤呼吸速率、土壤微生物数量和土壤肥力状况的影响.结果表明:秸秆覆盖对地温的影响存在"双重效应";土壤温度、土壤呼吸速率和土壤微生物量碳三者之间存在凸面关系;秸秆还田后耕作措施对土壤0～10和10～20 cm的微生物数量的影响不同,但均能增加土壤微生物量;土壤微生物能够加快秸秆中的有机碳向土壤有机质的转化速率;土壤微生物量碳可以作为反映土壤生产力状况的重要生物学指标之一.     

黄土台塬不同土地利用方式下土壤呼吸季节性变化及影响因素

为探讨土壤呼吸对植被类型及不同季节环境因素的响应机制,以黄土高原渭北台塬马莲滩林场为研究区,于2015年5月—2016年4月,采用静态箱-气象色谱法逐月测定不同土地利用方式下的土壤呼吸速率(R_s),分析其干、湿季差异及与土壤温度(T)、土壤含水量(W)之间的关系.结果表明:①不同土地利用方式下土壤呼吸速率的季节性变化趋势相一致,最大值出现在6—8月,最小值出现在12月—翌年2月,土壤呼吸速率年均值表现为天然草地>灌木林地>乔木林地>乔灌混交林地>耕地>果园.②不同土地利用方式下土壤呼吸速率与土壤温度均呈正相关,与土壤含水量的关系在湿季(5—10月)呈正相关,在干季(11月—翌年4月)呈负相关,土壤呼吸速率的单因素模型中以指数函数(R_s=aebx)的拟合效果更优.③与单因素模型相比,土壤温度、土壤含水量的双因素模型(R_s=aTbWc和R_s=aebTWc)能更好地解释除耕地外的其他5种土地利用方式下土壤呼吸速率的变化特征,对土壤呼吸速率的解释率在60.0%～82.3%之间,其中R_s=aTbWc对耕地、灌木林地、果园土壤呼吸速率与土壤温度、土壤含水量间关系的拟合效果较好,天然草地、乔木林地、乔灌混交林地则采用R_s=aebTWc的拟合效果较好.研究显示,研究区不同土地利用方式下土壤呼吸速率存在明显的季节性差异,耕地退耕还林后土壤有机碳及活性有机碳含量增加,温度敏感性(Q₁₀)降低,土壤呼吸速率增大,评价退耕还林效益时应综合考虑区域地理气候特点,进一步量化碳的输入/输出过程.      

呼吸速率测定研究进展

本文简述了三类测定呼吸速率的方法,并就最常用的仪器法介绍了呼吸速率测定仪的分类。总结了近四十年来国内外呼吸速率测定方法与装置的研究进展状况,并对该技术的未来发展作出预测。     

硝化细菌的固定化研究

通过对呼吸速率的测定，比较了3种不同的硝化细菌包埋方法。实验结果表明，海藻酸钠包埋法最佳。考察了海藻酸钠法固定的硝化细菌与游离的硝化细菌在不同温度下硝化速率的大小，发现固定化的硝化细菌比游离的硝化速率高，表明其具有抗低温能力的特点。通过对富营养化水体进行的降解试验表明，所得结果具有一致性。     

快速生物活性测定仪的发展

在监测污水处理厂活性污泥系统的状态 ,控制其运行时 ,人们广泛采用了呼吸测量法。根据呼吸测量的原理开发的快速生物活性测定仪 (RBAT)是一种有效的仪器 ,能够可信地评价污泥中微生物的活性 ,它的应用已成为污水处理厂监测、运行的重要发展趋势。     

黄土高原半干旱区土壤呼吸对土地利用变化的响应

明确土地利用方式变化条件下引起土壤呼吸差异性的因素,对预测黄土区退耕还草条件下土壤碳循环变化有重要意义。基于建立于1984 年的长期定位试验,于2011 年3 月至2012年12 月,利用Li-8100 系统(Li-COR,Lincoln,NE,USA)监测了退耕还草(苜蓿)处理和农田(冬小麦)土壤呼吸季节变化以及土壤表层(0~5 cm)温度和含水量,研究了土地利用变化下土壤呼吸变化特征及其与土壤温度、水分以及有机碳特性之间的关系。结果发现,退耕27 a 来(自1984年麦地转化为苜蓿地),土壤呼吸速率苜蓿地(3.55 μmol·m^-2·s^-1)达小麦地(1.36 μmol·m^-2·s^-1)的2.61 倍,累积呼吸量苜蓿地(981 g·m^-2)达小麦(357 g·m^-2)的2.75 倍。土壤呼吸温度敏感系数(Q₁₀)苜蓿地较小麦地2011 年提高24.5%,2012 年提高2.4%。苜蓿地SOC含量(10.5 g·kg^-1)较小麦地(6.5 g·kg^-1)提高61.5%,微生物量碳(204 mg·kg^-1)较小麦地(152 mg·kg^-1)提高34%,0~5 cm土壤水分含量同期高于小麦地,但二者土壤温度差异不显著。土壤水分、SOC、微生物量碳等是造成二者呼吸差异的因素。     

太岳山油松人工林生长季土壤呼吸监测频率

土壤呼吸有着明显的时间变异,呈现小时、日、季节、年际的变化,对土壤呼吸制定最佳的监测频率非常必要.为选取土壤呼吸的最佳监测频率,以太岳山油松人工林为研究对象,于2011-2012年5-10月测定土壤呼吸速率的动态变化,以每周2次(天)的观测数据作为长期定位观测土壤呼吸速率的数据(CK),依此区划为不同监测频率:每周1次(SF2)、每两周1次(SF4)、每月1次(SF8),并分析不同监测频率的土壤呼吸速率与对照相比产生的偏差以及对生长季土壤呼吸速率值的估计概率.结果显示:油松人工林土壤呼吸速率季节变化明显,9:00-11:00土壤呼吸值与24 h日平均土壤呼吸值相关性最大(R2=0.978).降低监测频率使土壤呼吸速率与土壤温湿度的拟合效果(R2)以及土壤呼吸速率对温度的敏感性指数Q10的波动范围呈扩大趋势.随着监测频率的降低,所测的土壤呼吸速率与对照的离散程度呈增大趋势.在给定精度下,随着监测频率的降低,所测的土壤呼吸速率对生长季土壤呼吸速率值估计概率呈下降趋势,2011、2012、2011-2012年SF2在5%精度下估计概率均为100%,而SF4在5%的精度下估计概率分别为50%、75%、100%,SF8则在5%的精度下估计概率依次为50%、62.5%、87.5%.研究表明,整个生长季可使用9:00-10:00作为土壤呼吸速率测定代表性时段;对于单年观测期每周1次(天)的监测频率可以得到可靠的生长季土壤呼吸估算量(与对照相比偏差5%),而对于两年观测期每两周1次(天)的监测频率可以得到可靠的生长季土壤呼吸估算量(与对照相比偏差5%).本研究结果为准确测定土壤呼吸并减少工作量提供了方法和依据.     

缙云山针阔混交林土壤各组分呼吸速率区分及其与环境因子的关系

以重庆缙云山针阔混交林为试验地,开展针阔混交林土壤各组分呼吸速率的分离量化及其与环境因子之间的关系研究. 于2011—2013年生长季(4—9月),利用壕沟断根和移除凋落物方法区分R_A(自养呼吸速率)、R_H(异养呼吸速率)、R_L(凋落物呼吸速率)及R_SOM(有机质呼吸速率);同时,实地观测土壤各组分呼吸速率、AT(大气温度)、SR(太阳总辐射强度)、ST(5 cm深处土壤温度)和SW(5 cm深处土壤湿度),并通过相关性分析,研究土壤各组分呼吸速率与环境因子之间的关系. 结果表明:①除R_L外,其他组分呼吸速率的月际变化均呈单峰曲线趋势,最大值均出现在6月或7月,月均值差异显著(P<0.05);土壤各组分呼吸速率年均值年际变化均不明显(P>0.05),但土壤各组分呼吸速率年均值之间存在显著差异(P<0.05). ②R_A和R_H分别占R_T(土壤总呼吸速率)的27%和73%,R_SOMSOM占R_H的63%. ③除R_L外,其他土壤组分呼吸均与AT和ST呈显著相关(P<0.05),表明AT和ST是影响土壤各组分呼吸速率的主要因子. ④指数模型最适用于描述该区AT和ST与土壤各组分呼吸速率之间的关系;除R_L外,其他土壤组分呼吸对AT的敏感性Q₁₀(温度每增加10 ℃所造成的呼吸速率改变的商)高于ST,并且不同组分呼吸的Q₁₀之间存在差异.      

模拟电镀污泥阴离子浸出液对氧化亚铁硫杆菌活性的影响

利用课题组分离得到的氧化亚铁硫杆菌WZ-1(GenBank序列登录号:JQ968461)研究电镀污泥浸出液中无机阴离子对WZ-1活性的影响,考察了Cl-、NO-3、F-这3种单一阴离子以及4种不同模拟电镀污泥阴离子浸出液对WZ-1 Fe2+氧化活性和表观呼吸速率的影响,结果表明菌株在接种量为6.7%、初始pH 2.0、温度30℃、转速150 r·min-1的条件下,浓度分别为5.0 g·L-1、1.0 g·L-1的Cl-、NO-3对WZ-1的活性没有影响;WZ-1对Cl-、NO-3、F-的最大耐受浓度分别为10.0 g·L-1、5g·L-1、25.0 mg·L-1;4种模拟电镀污泥阴离子浸出液对WZ-1活性的影响有明显差异,强弱顺序为:Cl-/NO-3/F-≥NO-3/F->Cl-/F->Cl-/NO-3.     

重金属铬胁迫下水蚯蚓的生理响应研究

水蚯蚓污泥减量技术是一种可持续发展的新技术,已成功应用于城镇生活污水处理系统.但污水处理厂的剩余污泥尤其是工业废水处理系统的剩余污泥中往往含有各种重金属污染物.为了将水蚯蚓的应用范围拓宽至含重金属污染的城镇污水或工业废水处理系统中,本文选取典型重金属铬作为研究污染物,以呼吸速率和LC50为指标,考察在Cr胁迫下水蚯蚓的响应机制.96 h急性毒性试验结果表明,随着曝露时间的增加,半致死浓度LC50降低,24 h LC50和96 h LC50分别为7.94 mg·L-1和0.49 mg·L-1,Cr(Ⅵ)对水蚯蚓的安全浓度为0.09 mg·L-1.正交试验结果表明,当Cr(Ⅵ)浓度为2.50 mg·L-1、温度26℃、pH=6.0、DO为6.0 mg·L-1时,水蚯蚓呼吸速率最高.对水蚯蚓呼吸速率影响的因素从主到次为Cr(Ⅵ)浓度、温度、DO浓度、pH值.在本试验中,当六价铬浓度低于2.50 mg·L-1时,铬对水蚯蚓的呼吸速率有促进作用,反之,当六价铬浓度高于8.00mg·L-1时,则对水蚯蚓的呼吸速率起到明显抑制作用.