水热对三峡水库消落带退耕稻田土壤有机碳矿化的影响

采用模拟培养的方法,研究了不同水热条件对三峡水库消落带退耕稻田土壤有机碳(SOC)矿化的影响。试验共设3个培养温度(10、20和30℃)和4个水分梯度(40%田间持水量(WHC)、70%WHC、100%WHC和浅层淹水)。结果表明:1在66天培养期内,各培养温度(10~30℃)下,70%WHC、100%WHC和浅层淹水处理之间的SOC累积矿化量均无明显差异,其中10℃培养时40%WHC处理下的累积矿化量要显著低于70%WHC和100%WHC水分处理(P0.05),但与浅层淹水无明显差异,而20℃和30℃培养时40%WHC处理下的累积矿化量则要显著低于其他水分处理,表明相较于70%WHC的水分处理,40%WHC水分处理会抑制消落带退耕稻田SOC矿化,而高水分(100%WHC和浅层淹水)对SOC矿化则无明显促进和抑制作用。2在相同水分条件下,消落带退耕稻田SOC累积矿化量均随培养温度升高而增加。3高温下各水分处理之间的温度敏感性无显著差异,而低温下水分对温度敏感性有显著影响,低温浅层淹水处理下的Q10为2.33,显著高于40%WHC处理,与70%WHC和100%WHC处理之间无明显差异。且随着温度升高,浅层淹水下消落带退耕稻田SOC矿化的温度敏感性显著降低,而在土壤含水量≤100%WHC下则无明显变化。温度和水分均能显著影响SOC矿化,但二者无明显的交互效应。4双库一级矿化动力学模型拟合结果表明,水分和温度通过影响消落带退耕稻田土壤易分解有机碳含量和难分解有机碳的矿化速率,从而影响SOC矿化。     

控制条件下水肥耦合对黄泥田还田秸秆腐解及土壤碳转化的影响

【目的】研究秸秆还田后不同水温和肥剂管理措施下土壤碳素转化特征。【方法】以华中双季稻区低产水稻土黄泥田为供试材料,模拟早稻和晚稻秸秆还田的田间环境,在实验室控制条件下,开展了两种温度环境中(15℃、35℃)不同水分(40%和100%最大田间持水量,即40%WHC、100%WHC)、配施氮肥类型(尿素、猪粪即U、M)、以及促腐菌剂添加对秸秆腐解效果及其过程中土壤碳素转化影响的研究。对水稻秸秆腐解过程中土壤CO2释放量、以及土壤可溶性有机碳(DOC)和总有机碳(TOC)含量在105天培养周期内变化特征进行动态监测分析。【结果】两种温度环境中整个培养周期内,各处理的CO2释放速率和释放总量通常表现为100%WHC-M100%WHC-U40%WHC-M40%WHC-U,即猪粪优于尿素的规律,而不论配施何种氮肥都存在100%WHC40%WHC(P0.01)的现象,同时40%WHC条件下辅施菌剂可显著提升CO2释放量;与此相反,两种温度环境下DOC含量都表现为40%WHC-M40%WHC-U100%WHC-M100%WHC-U(后两者差异小),即40%WHC条件下DOC含量显著高于100%WHC(P0.05),且配施猪粪处理优于配施尿素处理,但这两种氮肥处理间差异随培养时间延长而减小;以CO2-C释放量计算0 7 d、0 28 d、0 105 d内物料分解率,结果表明,35℃时100%WHC-U的处理中物料分解最快,15℃时40%WHC-M的处理中物料分解最慢。与之对应,105 d内TOC含量和净增量则在35℃时100%WHC-U的处理中最小(P0.01),而在15℃时40%WHC-M的处理中最大(P0.01);TOC的净增量和净损失量在相同温度条件下,尤其试验前期不同水分(P0.01)、氮素(P0.05)间均存在显著差异,且促腐菌剂添加普遍减小TOC含量;培养周期内所有处理的CO2释放速率与DOC含量间存在显著相关(P0.05)。【结论】水分状况对碳素的转化存在极大影响,其次是氮肥类型,且氮肥的影响作用随秸秆还田时间的延长而减弱;高湿条件更利于促进秸秆腐解,但导致土壤DOC含量较低,TOC的固持量也较少,而配施猪粪则可促进土壤DOC含量的提升及TOC的固持;促腐菌剂添加可促进秸秆腐解,但由于40%WHC条件下显著激发了CO2的释放而不利于土壤固碳。因此在华中低产黄泥田双季轮作稻区,早稻还田时由于气温高周期短,建议保持100%WHC、辅施适量尿素、并配合添加秸秆腐解菌剂,侧重秸秆快腐;而晚稻还田时气温低周期长,建议保持40%WHC并辅施缓效猪粪,侧重土壤固碳。     

稻秆碳氮在黑土种稻土壤颗粒有机质中的分配特征

颗粒有机质是土壤活性有机质的重要组成部分,是评估土壤有机质变化的敏感指标。东北地区气候寒冷,稻田土壤淹水期短,非淹水期长且多处于冻结状态,水稻秸秆碳氮在黑土不同种稻年限土壤颗粒有机质中的分配如何尚不清楚。通过室内培养试验,将1%双标记(¹³C/¹⁵N)水稻秸秆添加到不同种稻年限(0、12、35、62和85 a)土壤,淹水培养150 d(培养温度20℃,淹水层1 cm),去除淹水层后冻结培养150 d(培养温度–15℃,饱和水分状态),研究水稻秸秆碳(氮)在不同种稻年限土壤颗粒有机碳(Particulate organic carbon,POC)和颗粒有机氮(Particulate organic nitrogen,PON)中的分配特征。结果表明,在培养过程中,未添加和添加水稻秸秆处理,各年限稻田土壤POC和PON含量均低于对照土壤(0 a),添加秸秆处理的各年限土壤POC和PON含量在淹水培养5 d时明显增加,但其后并未表现出一致的增加趋势。秸秆碳(氮)对各年限土壤POC(PON)的相对贡献率为0.2%～13.9%(0.4%～3.8%),分配...     

温度水分对秸秆降解微生物群落功能多样性影响

秸秆腐解微生物群落结构受环境因子(温度和水分)影响显著。本试验利用BIOLOG技术,以秸秆腐解微生物碳源利用的平均颜色变化率(averagewell colordevelopment,AWCD)为指标,研究了不同温度(15℃,25℃和35℃和水分(40%,70%和90%田间持水量)条件下小麦和玉米秸秆腐解过程中微生物碳源代谢多样性的差异试验结果表明不同处理的AWCD随培育温度升高而降低,即15℃25℃35℃。随着培育时间的增加,其降低的趋势更加明显。同样地,小麦玉米秸秆腐解微生物的物种丰富度指数Shannon-Wiener(H)和优势度指数Simpson(D)也呈现出随温度升高而降低的趋势。微生物主要利用糖类和脂类物质。主成分分析结果表明在不同腐解时间,腐解微生物代谢多样性在不同温度下差异显著,而在不同水分下差异不显著。     

地质高背景土壤重金属赋存特征及微生物群落结构差异

以广西岩溶地区不同发育阶段和母质类型的地质高背景农田土壤(马岭、锣圩、苏圩、云表)为研究对象,比较重金属赋存状态、土壤理化性质以及微生物群落功能多样性差异,结合冗余分析(RDA)获得影响地质高背景土壤微生物群落结构的关键环境因子。结果表明:(1)发育阶段和母质类型显著影响土壤基本性质以及重金属浓度。发育阶段较早的马岭土壤有机质含量及重金属富集量更高。碳酸盐系石灰岩发育而来的马岭土壤镉(Cd)元素含量高于第四纪河流沉积物发育而来的其他土壤。(2)不同土壤微生物活性和群落结构差异显著。苏圩土壤微生物对碳源的利用能力及微生物多样性指数显著低于其他三个土样;云表、锣圩与马岭土壤利用胺类和氨基酸类碳源的微生物代谢活性较高,苏圩土壤利用糖类和多聚物类碳源的微生物代谢活性较高。(3)冗余分析(RDA)表明,土壤有机质、pH、全量砷(As)、Cd、铅(Pb)以及有效砷是引起土壤微生物碳源利用分异的主要环境因子。(4)相关性分析表明土壤微生物对胺类、氨基酸类、酚酸类的利用强度与土壤有机质、pH呈正相关,与As、有效铜、有效砷呈负相关。     

不同水分含量下黑土硝化反硝化微生物群落结构的变化

【目的】阐明土壤水分含量的变化对土壤硝化与反硝化微生物数量的影响，揭示土壤微生物群落结构对土壤水分含量的响应规律，为黑土区农田合理水分管理提供参考。【方法】依托长期定位试验平台，采集典型黑土区表层土壤样品进行室内微宇宙试验，设置4个土壤水分含量梯度(40%WHC、60%WHC、80%WHC和100%WHC)模拟土壤湿度环境，土壤样品在(25±1)℃下连续培养7天后，采用实时荧光定量q-PCR和高通量测序技术，分析黑土硝化与反硝化微生物数量，揭示不同土壤水分含量下黑土微生物群落结构的变化规律。【结果】土壤水分对农田黑土硝化与反硝化微生物数量影响显著。硝化微生物AOA基因拷贝数在60%WHC下最低，随着土壤水分含量的升高而显著增加(P<0.05)。AOB基因拷贝数变化随土壤水分状况的变化由多到少依次为100%WHC、60%WHC、80%WHC和40%WHC。反硝化微生物nir S和nos Z基因拷贝数均随土壤含水量的升高而增加，在土壤含水量为100%WHC条件下均达到最高值，分别是40%WHC条件下的38和2.7倍。高通量测序及分析结果表明，不同土壤水分状况下土壤微生物群落结构发生明...     

转Bt基因棉叶对土壤微生物多样性的影响

应用Biolog方法研究了转Bt基因棉粉碎叶腐解对土壤微生物群落结构功能多样性的影响。取腐解10d、25d、40d、55d、70d土样分析土壤微生物群落多样性指数及土壤微生物对聚合物、胺类、氨基酸、糖、羧酸和其他类碳源利用情况。结果表明:在腐解过程中,转Bt基因棉粉碎叶土壤微生物群落丰富度下降,群落多样性显著降低,而群落优势集中性明显提高;转Bt基因棉粉碎叶影响了土壤微生物群落对碳源的利用程度,表现为可显著增加对糖类、胺类和氨基酸类碳源的利用,初期显著降低对羧酸类碳源的利用,对聚合物类和其他类碳源的利用率无显著影响;主成分分析表明转Bt基因棉粉碎叶对土壤微生物群落原有结构功能影响具有持续性。     

氮素浓度和水分对水稻土硝化作用和微生物特性的影响

为了明确不同氮素浓度和水分对土壤硝化作用和微生物特性的影响,特别是高氮素浓度下的响应特异性,以红壤水稻土为供试土壤,设置4个硫铵用量水平[0(CK)、120 mg(N).kg-1(A1)、600 mg(N).kg-1(A2)、1 200 mg(N).kg-1(A3)],调节土壤水分为饱和持水量(WHC)的40%、60%和80%,研究了短期内不同氮素浓度和不同水分条件下土壤硝化作用、微生物生物量碳和微生物功能多样性的变化。结果表明:在40%、60%和80%WHC水分条件时,硫铵A2、A3浓度处理土壤硝化率和硝化速率普遍较低,硫铵A1浓度处理硝化率和硝化速率随土壤含水量的升高而升高;同含水量时随硫铵用量的升高而显著降低。在40%、60%和80%WHC水分条件时,微生物生物量碳随硫铵浓度的升高而降低;同浓度硫铵用量水平时,微生物生物量碳的变化基本表现为:60%WHC80%WHC40%WHC。分析发现不同水分和硫铵处理之间存在交互作用。BIOLOG分析显示:不同氮素浓度和不同水分处理,60%WHC下A1处理的平均吸光值(AWCD)和Shannon、Simpson、McIntosh指数最大,其次为60%WHC的硫铵CK处理,而不同水分下硫铵A2、A3处理,其AWCD值和Shannon、Simpson、McIntosh多样性指数都较低,进一步说明过量施肥导致微生物活性降低。不同氮素浓度和水分条件下土壤微生物和生化性状不同,过量施用化肥后将有可能造成土壤微生物性状和生化功能衰减。     

转Bt基因棉粉碎叶对土壤微生物群落功能多样性的影响

采用Biolog GN2微平板法,研究转Bt基因棉粉碎叶添加到土壤后,对土壤微生物群落功能多样性的影响。结果表明,在转Bt基因棉粉碎叶添加到土壤后,第10天和第40天的平均颜色变化率(AWCD)显著提高,表明微生物群落的代谢加快,活动强度加大;土壤微生物群落对糖类、胺类、氨基酸类和羧酸类4类碳源的优势利用顺序发生明显变化,表明土壤微生物群落结构及其功能多样性发生了一定改变;土壤微生物群落对聚合物类和其他类碳源的利用率无显著影响,但显著提高对糖类、胺类和氨基酸类碳源的利用率,并仅在第10天显著降低对羧酸类碳源的利用率,表明降解糖类、胺类和氨基酸类碳源的微生物可能是转Bt基因棉粉碎叶影响的主要土壤微生物类群。     

冻融循环条件下水分和氮添加对黑土有机碳矿化的影响

土壤有机碳矿化是影响土壤碳循环及碳库大小的重要过程之一。冻融循环是东北黑土区初春和秋末普遍存在的自然现象,对土壤有机碳矿化有重要影响。而冻融循环条件下,土壤水分和氮素水平的变化对土壤有机碳矿化的影响还不明确。本研究以东北地区典型黑土为研究对象,采用室内模拟培养试验,设置4个处理:60%土壤田间持水量(WHC)+不添加氮、80%WHC+不添加氮、60%WHC+添加氮和80%WHC+添加氮,研究了冻融循环条件(-10~10℃)下土壤水分、氮添加及其交互作用对土壤无机氮含量、微生物量和有机碳矿化的影响。结果表明,与冻融前相比,经过19天的冻融循环后,水分和氮添加对土壤NO_3~--N含量均没有显著影响,而氮添加显著提高了土壤NH_4~+-N含量。在冻融循环条件下,土壤含水量变化对土壤微生物量碳(MBC)和微生物量氮(MBN)含量的影响并不显著;氮添加显著增加了60%WHC含水量条件下的土壤MBC含量和80%WHC含水量条件下的土壤MBN含量。在整个冻融循环期,融化期和冻结期的土壤有机碳的矿化量分别占总矿化量的54%和46%。水分添加抑制了融化期的土壤有机碳矿化作用,而氮素和水分同时添加处理显著促进了冻结期的土壤有机碳矿化。在整个冻融循环期,土壤含水量与氮添加对土壤有机碳矿化量有显著的交互影响,无论是否有氮添加,水分添加对土壤有机碳矿化均无显著影响;氮添加显著降低了60%WHC条件下的土壤有机碳矿化量,而在80%WHC条件下,氮添加对土壤有机碳矿化无显著影响。因此,土壤含水量和氮素水平对冻融循环条件下黑土有机碳矿化有重要的影响。     

植物秸秆腐解特性与微生物群落变化的响应

采用网袋法探讨不同新鲜秸秆在农田土壤的腐解特征,结合Biolog微平板技术,对不同秸秆处理中土壤微生物群落多样性进行了研究。结果表明,随着腐解时间的增加,新鲜秸秆的残留率波动不大,秸秆的腐解速度为玉米秸秆大于大豆秸秆。整个腐解时期,不同秸秆处理中土壤微生物群落的平均颜色变化率AWCD值由高到低依次为FCN(新鲜玉米秸秆+氮)、FC(新鲜玉米秸秆)、FB(新鲜大豆秸秆),说明玉米不同秸秆处理中土壤微生物群落的密度大、稳定性好,大豆秸秆处理中土壤微生物群落相对密度小,稳定性差,3种不同秸秆处理中土壤微生物的AWCD值之间没有显著差异(P0.05),但不同秸秆类型与腐解时间的交互作用之间的差异达到极显著水平(P0.01)。3种不同秸秆处理中土壤微生物的优势种群主要以糖类和多聚物为主,在腐解中后期难分解物质逐渐累积,均表现为对芳香化合物的利用最弱。3种秸秆的腐解残留率与土壤pH、有机质、碱解氮、速效钾、土壤温度、氨基酸、多胺类的碳源利用方面影响较大,土壤含水量和秸秆含水量的高低在一定程度上影响不同秸秆的腐解残留率。     

温度和土壤类型对氮素矿化的影响

采用短期(15 d)室内好气培养方法,研究我因东部三类主要旱地土壤(黑土、潮土和红壤)有机氮矿化对温度(15～30°C)的响应及其影响因素.结果表明,土壤累积净矿化氮量的顺序为黑土>潮土>红壤,其中高有机质土壤大于低有机质土壤.黑土累积净矿化氮量随温度升高而增加,但潮土和红壤在25℃以上表现出持平和下降趋势.土壤矿质氮...     

土壤调理剂对烤烟根系活力及根际土壤微生物碳代谢特征的影响

为探究土壤调理剂对烤烟根系微生态环境的影响,采用小区试验,研究土壤调理剂在不同施用量(0、1 500、3 000和4 500 kg·hm^-2)水平下烤烟根系活力的动态变化及微生物碳代谢特征。结果表明,添加土壤调理剂3 000 kg·hm^-2对烤烟生长发育中后期时的根系活力提高效应最大,移栽后60、90 d较对照分别提高了115.8%、85.3%。羧酸类、氨基酸类是烤烟根际土壤微生物利用的主要碳源,土壤调理剂作用下,羧酸类碳源在移栽后30 d并无显著变化,移栽后60、90 d,施用土壤调理剂3 000 kg·hm^-2对羧酸类和氨基酸类碳源的利用率提高作用均最显著,且微生物多样性均一性指数也显著增加。在移栽后30 d,影响微生物碳代谢强度及多样性的主要因素是烤烟根系活力,而移栽后60、90 d,主要影响因素是土壤调理剂。综上,施用土壤调理剂能提高烤烟根系活力,改善土壤微生态环境,以3 000 kg·hm^-2施用量为宜。本研究结果为土壤调理剂在烤烟生产上的应用提供了理论参考。     

植物源有机物料对果园土壤微生物群落多样性的影响

【目的】苹果园土壤肥力持续下降,禽畜废弃物肥源严重不足,施用植物源有机肥成为生产中改善果园土壤状况的重要措施之一。本试验利用BIOLOG微平板技术研究了盆栽条件下添加植物源有机物料及其腐殖化过程驱动因子对果园土壤微生物群落多样性的影响,探讨葡萄糖、 尿素和蚯蚓在植物源有机物料向土壤碳库转化中的作用,为揭示果园土壤质量的演变机制提供参考。【方法】取苹果园020 cm土层土壤,与苹果枝条、 玉米秸秆和果园杂草粉碎物混合,栽植2a生苹果砧木山定子幼苗,分别添加尿素、 葡萄糖和蚯蚓,利用BIOLOG微平板技术进行土壤微生物群落多样性分析。不同处理的土壤浸提液在 BIOLOG生态测试板中培养,取培养96 h时微平板光密度值进行多样性指数计算,分别用丰富度指数S 表示被微生物群落利用的基质数量,多样性指数表示反应孔与对照孔光密度值之差和整块板总差的比值,均匀度指数 E表示可培养微生物的种类均匀度,优势度指数Ds用于评估某些最常见种的优势度。对土壤微生物群落利用BIOLOG微平板中六类碳源（碳水化合物类、 氨基酸类、 羧酸类、 多聚物类、 芳香族类和胺类）的情况进行主成分分析,明确不同处理微生物对碳源利用能力的差异。【结果】有机物料种类、 小分子有机物和蚯蚓数量均对平均吸光值（AWCD值）有显著影响,在培养0~24 h,玉米秸秆+葡萄糖+12条蚯蚓（T4）和果园杂草+葡萄糖（T9）处理的AWCD值明显高于其他处理,微生物群落的活性较强,碳源开始利用较早。2496 h时,AWCD呈指数增长,120 h后趋于平缓,以玉米秸秆+葡萄糖+12条蚯蚓（T4）、 苹果枝条+葡萄糖+6条蚯蚓（T2）、 果园杂草+葡萄糖（T9）处理斜率最大,其次为玉米秸秆+尿素+6条蚯蚓（T6）和苹果枝条+尿素（T1）处理; 小分子有机物种类对微生物群落丰富度指数（S）和优势度指数（Ds）的影响显著,丰富度指数（S）以苹果枝条+葡萄糖+6条蚯蚓（T2）最大,优势度指数（Ds）以玉米秸秆+葡萄糖+12条蚯蚓（T4）最大,各处理的多样性指数（H）和均一度指数（E）差异不显著; 对碳源利用主成分起分异作用的主要是碳水化合物类和多聚物类。【结论】与秸秆和杂草处理相比,苹果枝条处理土壤微生物群落多样性较丰富,加入葡萄糖为土壤微生物提供可迅速利用的碳源,微生物功能多样性也显著增加; 蚯蚓活动对微生物群落多样性的影响比葡萄糖小,尿素对微生物群落多样性的影响也较小,但同时添加尿素和葡萄糖有助于微生物多样性的增加。     

滨海湿地土壤微生物群落多样性及其影响因素

连续3年(2015-2018年)研究了珠江三角洲滨海红树林湿地、芦苇湿地、碱蓬湿地和互花米草湿地土壤微生物群落多样性及其影响因素。结果表明:土壤pH基本表现为互花米草湿地碱蓬滩湿地芦苇湿地红树林湿地,其中不同湿地植物群落土壤pH值差异均不显著(p0.05);土壤有机碳、全氮、全钾基本表现为互花米草湿地碱蓬滩湿地芦苇湿地红树林湿地。滨海湿地不同植物群落土壤微生物碳源利用(AWCD)总体上呈逐渐增加的趋势,在培养24～72 h内AWCD快速增长,72 h后增长缓慢,192 h后急剧增长;相同时间土壤微生物碳源利用大致表现为互花米草湿地碱蓬滩湿地芦苇湿地红树林湿地,局部有所波动。碳水化合物和羧酸类碳源是滨海湿地不同植物群落土壤微生物的主要碳源,其次为氨基酸类、酚酸类和聚合物类,胺类碳源的利用率最小。土壤微生物群落的物种丰富度指数(H)、均匀度指数(E)、优势度指数(Ds)和碳源利用丰富度指数(S)基本表现为互花米草湿地碱蓬滩湿地芦苇湿地红树林湿地,其中优势度指数(Ds)差异均不显著(p0.05)。主成分分析结果表明,具有较高相关性的碳源有18种,其中羧酸类化合物有5种,多聚化合物有3种,碳水化合物有6种,芳香化合物1种,氨基酸2种,胺类化合物1种,在主成分分离中起主要贡献作用的是胺类和氨基酸类碳源。相关性分析显示,土壤养分和pH与微生物群落功能多样性密切相关,其中pH对土壤微生物群落功能多样性贡献为负,土壤养分对土壤微生物群落功能多样性贡献为正,是滨海湿地不同植物群落土壤微生物群落多样性差异的重要影响因素。     

模拟条件下土壤硝化作用及硝化微生物对不同水分梯度的响应

以江苏滨海县一植稻土壤为研究对象,在微宇宙培养条件下设置了不同水分处理(最大持水量的30%、60%、90%和淹水2 cm深),研究了硝化作用及硝化微生物对水分变化的响应特征。结果表明:淹水处理显著降低了土壤的氧化还原电位(Eh),但所有处理土壤Eh变化范围为330~500 m V,土壤整体处于氧化态。在每7天向土壤加入10 mg kg-1NH+4-N的连续培养过程中,各个水分处理均观察到明显的NH+4-N降低和NO-3-N累积的现象,60%WHC处理下土壤硝态氮累积最显著和迅速,90%WHC处理次之,随培养时间延长,30%WHC和淹水处理也观察到明显的硝化作用。淹水处理中氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)的数量显著高于非淹水处理,且淹水处理中AOB在DGGE图谱上的条带更加清晰明亮,而氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)的群落组成和数量在不同水分处理间无明显变化。表明该土壤中AOB对水分条件变化响应灵敏,是该土壤的硝化作用、尤其是淹水条件下硝化作用发生的主要原因。     

温度对贵州喀斯特黄色石灰土有机碳矿化、水稻秸秆激发效应和Q10的影响

为定量揭示温度和秸秆还田对贵州喀斯特黄色石灰土土壤有机碳矿化、激发效应和温度敏感性的影响。以贵州喀斯特地区典型黄色石灰土为研究对象,采用¹³C稳定性同位素标记的水稻秸秆和土壤培养试验研究了15,25,35 ℃培养温度下土壤原有有机碳矿化速率、累积矿化量、激发效应和温度系数Q₁₀对水稻秸秆输入和温度的响应。结果表明:15~35 ℃温度范围和0~60天培养时间内,贵州喀斯特黄色石灰土土壤有机碳、总有机碳、水稻秸秆有机碳和土壤原有有机碳矿化速率均培养1天达到峰值,培养1~30天土壤总有机碳、水稻秸秆有机碳和土壤原有有机碳矿化速率快速下降,30~60天逐渐趋于平缓。温度升高显著增加土壤有机碳、水稻秸秆输入土壤总有机碳、土壤原有有机碳和输入的水稻秸秆有机碳的矿化速率和累积矿化量。培养期间水稻秸秆对土壤有机碳矿化均产生显著正激发效应,且正激发效应随温度升高而强化。培养结束时15,25,35 ℃下其对土壤原有有机碳矿化速率激发效应表现为随温度升高激发效应升高、降低、升高和先升高后降低的温度响应规律,因表征方法不同而不同。15,25,35 ℃培养温度下水稻秸秆对土壤总有机碳矿化速率和累积矿化量的贡献率均随培养时间延长先减小后增大再减小,但2种表征方法和3个培养温度拐点发生时间不同;培养1天时水稻秸秆对土壤总有机碳矿化速率和累积矿化量的贡献率15,25 ℃基本相同且显著高于35 ℃,5天时25,35 ℃基本相当且显著大于15 ℃,其他时间均是25 ℃显著大于35 ℃和35 ℃显著大于15 ℃。15~25 ℃和25~35 ℃ 2个温度体系中水稻秸秆不输入石灰土土壤有机碳矿化速率温度敏感系数Q_10,V分别为1.01~2.60和1.39~3.12,Q_10,F分别为1.50~2.60和1.39~2.17;水稻秸秆输入石灰土土壤总有机碳矿化速率温度敏感系数Q_10,V分别为1.09~2.18和1.05~1.90,Q_10,F分别为1.09~1.73和1.05~1.49;水稻秸秆输入抑制土壤原有有机碳矿化的温度敏感性,水稻秸秆输入导致土壤原有有机碳矿化温度敏感性随温度升高而升高转变为总体上随温度升高而降低在一定程度上可缓冲全球变暖所致的CO₂排放增加。温度对土壤有机碳矿化温度敏感性的影响因表征温度敏感性指标和培养时间长短不同而不同,建立不同培养时间的矿化速率和累积矿化量温度敏感系数的温度函数可精确表征其对温度的响应。研究结果对贵州喀斯特农田土壤秸秆还田、土壤固碳减排、土壤有机碳管理和土壤有机碳库预测等提供参考和借鉴,对丰富土壤有机碳激发效应和温度系数Q₁₀的表征和深入理解具有重要意义。     

不同水分条件下土壤N2O排放的动力学方程模拟

[目的]水分对土壤N₂O排放有重要影响。运用混合动力学方程模拟不同水分条件下土壤N₂O累积排放的过程,分析土壤水分对N₂O产生途径的影响及其变化规律,为通过改善土壤管理降低N₂O气体排放提供理论和实践指导。[方法]通过室内培养试验,研究了不同水分条件[40%WHC,60%WHC,80%WHC,100%WHC和淹水处理,WHC(田间持水量)]下土壤N₂O排放特征、硝铵态氮含量和氧气消耗动态变化。[结果](1)N₂O排放速率24 h时达到最大,淹水处理[3.46μg/(kg·h)]是其他处理的54.5～178.9倍。(2)土壤N₂O累积排放量均随着培养时间的延长而增加,淹水处理的快速上升阶段为前48 h,而其他处理为前96 h。培养结束时的土壤N₂O累积排放量,淹水处理(44.6μg/kg)分别是40%WHC,60%WHC,80%WHC和100%WHC的67.1,29.2,20.8,10.4倍。(3)除淹水条件下,伪...     

湿地土壤微生物碳源代谢活性对不同水分条件的动态响应 ——以鄱阳湖为例

为深入了解湿地土壤微生物群落代谢特征对不同水分条件的响应变化,本研究以鄱阳湖湿地表层土壤为研究材料,采用室内控制试验,运用Biolog技术探讨土壤微生物碳源代谢活性在不同水分条件(干燥、湿润、淹水)下连续处理132 d的变化特征。结果表明:湿润组土壤微生物代谢活性最高,其平均光密度值(AWCD)在处理的第72天分别是淹水组和干燥组的1.34倍和3.95倍;同时土壤微生物对不同碳源类型的利用能力也发生了显著的差异性变化,其中干燥组利用的主要碳源为多聚物类和碳水化合物类(占总碳源利用率的39.25%和36.53%),而淹水组对氨基酸类碳源有较高的利用能力(占总碳源利用率的36.33%)。土壤微生物碳源代谢特征在处理的第21天达到稳定状态,而土壤理化性质和土壤微生物群落结构在处理的第72天发生显著变化,同时研究发现淹水条件升高了土壤pH和铵态氮含量,降低了微生物群落多样性。由此可知,水分条件不仅会影响湿地土壤微生物总体碳源代谢活性强度,还会改变对不同碳源的相对利用能力,最终导致土壤环境发生改变。     

土壤微生物生物量碳的表观周转时间测定方法

土壤微生物生物量碳周转对土壤有机质和养分循环起着决定作用。本研究建立了土壤微生物生物量碳周转时间的测定方法。培养条件下 (2 5℃、10 0 %湿度 ) ,加入14 C标记葡萄糖标记土壤微生物生物量碳 ,在 10 0d培养期内 ,每隔 2 0d测定一次14 C标记微生物生物量碳 (14 C BC) ,采用一级热力学方程拟合测定期内 (2 0～ 10 0d) 14 C BC 的周转速率常数 (k) ,由此计算土壤微生物生物量碳的表观周转时间。测定的 5个土壤在培养条件下微生物生物量碳的周转时间为 93～ 4 0 0d ,根据培养温度和实际田间年平均温度推算得到田间条件下土壤微生物生物量碳的周转时间为 1 0～ 4 1a。其主要影响因子为土壤质地 ,土壤利用方式的影响较小。土壤微生物生物量碳的周转时间能较好地反映土壤微生物生物量的周转状况及其与土壤有机质的周转和积累的关系。