水稻土中氧化还原过程的研究 (Ⅲ)氧化还原条件对水稻生长的影响

1.土壤处于强烈的还原条件下时,对水稻生长有不良的影响,如果将土壤中的氧化还原条件改善,则对水稻的生长有益。2.土壤中的氧化还原情况,直接影响水稻体中的氧化还原电位,土壤电位低者,水稻中的电位也低。3.土壤中还原性物质的数量与水稻生长情况表现了明显的一致性,可见水稻在强烈还原条件下的生长不良,与还原性物质的过多有关。在还原性物质中,亚铁离子约占一半左右。4.试验结果指明,土壤中过多的亚铁离子,对水稻有毒害作用。     

铜胁迫对抗虫转基因水稻根际土壤微生物的影响

根际土壤微生物群落是联系土壤环境与作物生长的重要纽带,也是转基因作物环境安全评价的主要指标,而Cu胁迫对转基因水稻根际土壤微生物的影响目前尚不清楚。本研究基于盆栽试验,采用高通量测序等技术研究Cu胁迫(Cu含量100 mg/kg)对抗虫转基因水稻华恢1号(HH)及其亲本非转基因水稻明恢63(MH)农艺性状及成熟期根际土壤微生物的影响,并以不施加Cu胁迫处理为对照。结果显示:Cu胁迫显著降低了水稻株高、生物量及产量;Cu胁迫改变了水稻根际土壤总氮、铵态氮含量及氧化还原电位值,而种植转基因水稻仅降低了根际土壤氧化还原电位值;Cu胁迫没有影响水稻根际土壤细菌丰度,但降低了细菌群落Alpha-多样性,改变了水稻根际土壤细菌群落组成和群落结构;相同Cu含量胁迫下,HH和MH水稻生长指标及根际土壤细菌群落结构及组成差异较小。上述研究表明,Cu胁迫抑制了水稻农艺性状及根际土壤细菌群落,但种植抗虫转基因水稻没有影响水稻植株及根际土壤细菌群落对Cu胁迫的抗性。     

小麦秸秆全量还田对水稻生长及稻田氧化还原物质的影响

以粳型水稻品系2645为材料,设小麦秸秆全量还田和不还田两个处理,研究小麦秸秆全量还田对水稻生长和稻田氧化还原物质的影响。结果表明,小麦秸秆全量还田提高了水稻穗粒数和产量,分别提高6.3%~6.9%和2.4%~10.0%,但使有效分蘖期(移栽后25 d)稻田水体含氧量降低了19.2%~68.4%,土壤还原物质总量和活性还原物质含量分别提高了6.2%~14.2%和15.1%~86.5%,水溶性Fe2+含量提高9.7%~30.1%,土壤氧化还原电位(Eh)和水稻根系活力分别下降3.6%~22.4%和13.5%~21.1%,拔节期分蘖数量和叶面积指数(LAI)分别减少9.5%和1.8%~4.3%。表明小麦秸秆全量还田增加了水稻生长前期稻田水体氧消耗量,促进了土壤还原物质积累,降低了土壤Eh和水稻根系活力,对水稻前期的群体发展有一定影响,但不影响最终产量。     

红壤区不同肥力水稻土根际硝化作用特征

通过根际培养箱(三室)——速冻切片技术研究了红壤地区高、低两种肥力下水稻苗期根表、根际和土体土壤矿质态氮含量和硝化强度,以及水稻生长、氮素积累的差异。结果表明,肥力水平对水稻根表和根际土壤铵态氮(NH4+-N)含量无显著影响,但高肥力显著提高土体土壤NH4+-N含量,以及根表、根际和土体土壤硝态氮(NO3--N)含量及硝化强度。两种肥力水稻土硝化强度最大值均出现在距根表2 mm处,分别为0.20和0.31μmol kg-1 h-1。土体土壤硝化强度随距根表距离增加而降低,低肥力土壤在距根表10～40mm处时硝化强度接近本底值,而高肥力土壤在距根表20～40 mm处时接近本底值。与不种水稻的CK相比,种植水稻显著提高根际土壤硝化强度。高肥力能显著改善水稻生长,增加植株氮素积累量,尤其显著促进根系生长及通气组织发育。由于红壤稻田肥力水平的差异造成水稻根际硝化强度以及水稻吸收NO3-的差异,导致高肥条件下水稻显示出更强的生长势和氮素吸收利用能力。因此,合理提高红壤稻田肥力水平对改善红壤区水稻根际土壤硝化作用及水稻氮素营养具有重要意义。     

不同土壤的还原状况对铁镉形态转化和水稻吸收的影响

采用土壤-蛭石联合培养,以填充蛭石的网袋模拟根际,置于红壤、水稻土、盐土中后淹水栽培水稻13 d.试验结果表明,水稻栽培期问,红壤、水稻土、盐土pH变化范围分别为6.05 ～6.78、6.47 ～7.33、6.42 ～7.44;有机质处理下,除红壤根际pH明显升高外,其余土壤根际和非根际pH均有所下降.各土壤对照根际Eh保持在233 ～ 385 mV;有机质处理使根际Eh下降,同时也导致除盐土外的非根际Eh上升.土壤还原溶解Fe与蛭石吸附Fe的90％以上均米自铁锰氧化物结合态铁(Oxide-Fe)组分,与溶液Eh、pe+ pH均有显著相关性,表明两表面同为Fe的氧化还原反应,但方向相反.水稻根表Fe膜的形成与根际氧化还原状况有关,在对照根际(高Eh)环境下,根表Fe含量随pH升高而降低,在有机质处理根际(低Eh)环境下则随pH升高而升高;在红壤中,根表Fe膜阻碍Fe的吸收,在水稻土和盐土中,根表Fe膜促进Fe吸收.根表Cd含量与根内Cd、地上部Cd有显著正相关;在红壤中,根表Fe膜阻碍了水稻Cd的吸附和吸收;水稻土和盐土中,根表Fe膜促进了水稻Cd的吸附和吸收.     

旱改水对水稻幼苗生长的影响及秸秆的改良作用

本研究以江汉平原旱改水为研究背景,采用土壤盆栽试验和室内淹水培养相结合的方法,以多年水稻土为对照,研究了多年棉田土旱改水及添加秸秆(9 g·kg-1)对水稻幼苗生长和矿质元素吸收的影响以及土壤氧化还原电位和有效态铁、锰、铜、锌含量变化,为旱改水水稻的种植提供参考。结果表明,棉田土旱改水后,水稻幼苗生长缓慢并出现失绿黄化症状,其地上部干重和叶绿素含量仅分别约为水稻土处理的30%和20%。旱改水处理水稻植株Fe含量显著低于、而Cu和Zn含量则显著高于水稻土处理。棉田土旱改水土壤氧化还原电位(Eh)显著高于水稻土;淹水处理10 d,土壤DTPA-Fe含量仅为水稻土的7%左右,而DTPA-Cu和DTPA-Zn含量则分别是水稻土的1.4~2.5倍和1.6~1.8倍。随着淹水时间的延长,棉田土旱改水土壤有效态铁含量逐渐增加,有效态锰、铜和锌含量呈先升高后降低趋势;到淹水处理的第28 d,棉田土旱改水土壤有效态铁、锰、铜和锌含量与水稻土之间的差异逐渐缩小。Fe不足及Cu过量可能是导致旱改水水稻幼苗生长缓慢、失绿黄化的主要原因。旱改水条件下添加秸秆可以降低土壤的Eh值,提高土壤DTPA-Fe含量及降低土壤DTPA-Cu和DTPA-Zn含量,显著提高旱改水初期水稻幼苗叶绿素含量,但对水稻生物量无显著影响。添加秸秆并不能完全消除旱改水对水稻幼苗生长的抑制作用。     

水稻土中砷的环境化学行为及铁对砷形态影响研究进展

在水淹缺氧环境下,界面微环境中水稻土铁矿物的还原以及根表铁膜的生成是引起砷释放还原和促进砷被吸附的过程,识别铁对砷的作用机制是有效降低水稻对土壤砷吸收的方法。本文综述了水稻土中铁对砷的作用机制的国内外研究现状,并从水稻通气组织、土壤溶液氧化还原电位、铁矿物类型、有机质和阴离子种类等5个方面讨论水稻土中铁对砷的化学行为的影响,并展望了今后的研究方向,以期为水稻土砷污染防治及抑制水稻对砷的吸收提供参考。     

土壤氧化还原电位的去极化测定法及其应用

土壤氧化还原电位作为土壤环境条件的一个综合性指标已沿用很久,它表征土壤氧化性或还原性的相对程度。有关早期的测定方法,Starkey和Wight曾进行过评论[1]。但用铂电极直接测定土壤氧化还原电位时存在着一系例问题[2,3,4]。     

肥力水平对水稻苗期生长及氮素吸收同化的影响

通过盆栽试验研究了不同肥力水平红壤水稻土种植条件下,水稻苗期生长及其N素吸收同化的差异.结果表明,在高肥力土壤中水稻的苗期生物量均显著高于低肥力土壤,主要表现为根生物量的差异,而且高肥力显著增加了水稻根数,但对水稻根冠比无显著影响.高土壤肥力对水稻N素吸收有显著促进作用,在一定程度上提高了水稻N素利用率,但并无显著影响.与低肥力红壤水稻土相比,水稻在高肥条件下叶片和根硝酸还原酶活性(NRA)和谷氨酰胺合成酶活性(GSA)均显著提高,显著促进水稻对N素的吸收同化.因此,适当提高和改善红壤水稻土肥力对红壤区水稻生长及N素营养具有重要意义.     

水稻生育期内红壤稻田氨氧化微生物数量和硝化势的变化

利用荧光定量PCR(Real-timePCR)技术,通过特异引物检测amoA基因拷贝数分析了水稻不同生育期红壤稻田土壤中氨氧化细菌(Ammonia oxidizing bacteria,AOB)和氨氧化古菌(Ammonia oxidizing archaea,AOA)的数量变化,并测定了土壤潜在硝化势。结果显示:红壤稻田土壤中AOA数量显著高于AOB,二者比例在1.6～120.7之间;红壤稻田根层土中AOA数量显著高于表土,随水稻生长根层和表土中AOA数量均逐渐增加,且根层土中增加幅度更大;在水稻生长前期表土中AOB数量较多,孕穗期后根层土中AOB数量显著增加且高于表土。水稻生长期内土壤潜在硝化势也具有逐渐增加趋势,且根层土潜在硝化势增加幅度更大。根层土中潜在硝化势与AOB和AOA数量均呈显著正相关,而表土中潜在硝化势只与AOA数量存在显著正相关。研究表明,红壤稻田土壤中AOA数量更为丰富,且与硝化作用的关联程度更为密切,证实了氨氧化微生物在红壤稻田土壤微生物组成及其生态系统功能中的重要性。     

鼎湖山、尖峰岭和那大地区某些土壤的氧化还原状况

用电化学方法测定了鼎湖山、尖峰岭和那大地区某些土壤的氧化还原电位(强度因素)和还原性物质数量(容量因素)。自然林下土壤的氧化还原状况随植物群落的垂直带(谱)而呈规律性变化。其表层的Eh为400—560mV,较以下土层低80—220mV,还原性物质含量相当于0.5—3.6×10^-3mol/L亚锰。经济林下土壤表层的Eh为490—570mV,较下层低50-100mV,还原性物质含量为0.1—1.36×10^-3mol/L。水稻土表层的还原性物质含量达6.6×10^-3mol/L,Eh为330mV,较下层低100mV。在还原性物质含量的对数值和Eh之间存在着良好的相关性,相关系数为-0.734^**。本文对用电化学方法原位测定弱还原性土壤的氧化还原状况给予了评价,对氧化还原过程在红壤形成中的作用进行了讨论。     

免耕与翻耕直播对土壤特性及水稻生长的影响

通过对土壤的容重、氧化还原电位、土温、通气孔隙、剖面结构和水稻根系、伤流液、灌浆速度、分蘖状况、经济性状等项目的测定,试验研究免耕与翻耕直播技术,明确了免耕直播相对于翻耕直播不但能促进水稻生长,还能改善土壤结构、保护土壤,是一项更轻型化的栽培技术.     

氮肥在水稻根际的硝化-反硝化损失的评价

稻田土壤的硝化一反硝化作用可以发生在:(1)土壤表面的氧化层和土表以下的还原层;(2)水稻根际的氧化层和其外的还原层。前者已有很多研究资料,而后者则还缺乏直接的测定。     

“T”型耕作对水稻生育及肥料利用的影响

为明确＂T＂型耕作对水稻生长的影响机理及效果,本文以垦粳2号为材料,稻田土壤采用＂T＂型耕法与常规耕作进行对比试验。结果表明,相比常规耕作,＂T＂型耕作处理改善土壤理化性状,土壤容重降低9.9%,氧化还原电位提高18.9%;0～5cm耕层根量增加11.7%,10～15cm耕层根量增加3.45%,提高有效穗数、叶面积及肥...     

免耕与翻耕直播对土壤特性及水稻生长的影响

通过对土壤的容重,氧化还原电位,土温,通气孔隙,剖面结构和水稻根系,伤流液,灌浆速度,分蘖状况,经济性状等项目的测定,试验研究免耕与翻耕直播技术,明确了免耕 对于翻耕直播不但能促进水稻生长,还能改善土壤结构,保护土壤,是一项更轻型化的栽培技术。     

不同初始氧化还原条件下土壤中重金属的运移研究Ⅰ：单一Cd、Cu、Zn的土柱实验

以重金属离子镉、铜、锌为研究对象,通过室内土柱混合置换实验,分析了五种不同氧化还原电位对Cd、Cu、Zn在土壤中运移的影响。结果表明,氧化条件的土壤中Cd的穿透曲线(BTCs)峰值大小的顺序为Eh=490 mV>350 mV>240 mV;还原条件的土壤中Cd的BTCs的峰值为Eh=20 mV>100 mV>240 mV。在氧化条件下,高Eh能明显促进Cu在土壤中的迁移;还原条件下,低Eh会抑制Cu的迁移,抑制程度与还原剂浓度无关。与原土(氧化还原电位240 mV)相比,氧化性土壤中Zn运移较快,表现为相对浓度峰值较高,而不同的还原条件对Zn的迁移影响并不明显。三种重金属Cd、Cu、Zn出流液的pH均表现为先下降后上升最后趋于平缓,氧化条件土壤出流液的pH小于还原条件;而Eh正好相反。     

两个水稻品种根际土壤细菌和氨氧化细菌的群落结构差异

通过根盒试验比较了籼稻汕优63和粳稻武运粳7号苗期不同采样期根际土和土体土壤的硝化强度以及氨氧化细菌数量的差异,并且采用16S rDNA PCR-DGGE(Denaturing gradient gel electrophoresis)指纹图谱技术比较分析了上述两种水稻苗期不同采样期根际和土体土壤中细菌及其氨氧化细菌的群落结构变化。结果表明,两个水稻品种根际土壤中硝化强度和氨氧化细菌的数量随着生育期的延长均表现出一定的正相关性,汕优63籼稻根部土壤中的细菌和氨氧化细菌的丰富度和群落变化特征随着水稻生育时期的延长较武运7号粳稻的变化更为多样,说明籼稻品种根系和根际硝化作用更强,在其根系附近会产生更多的硝态氮。这种差异性严重影响水稻植株对氮素的利用效率。     

中国自然土壤、旱作土壤、水稻土的氧化还原状况和特点

以原位测定资料作基础,首次系统地总结了我国主要自然土壤、旱作土壤和水稻土的氧化还原状况。自然土壤、旱作土壤同属于氧化性土壤,Eh为440～730mV,还原性物质量相当于Mn2+0.00～4.01×10-5molL-1,一年内基本上处于氧化状态,物质转化迁移微弱;水稻土的Eh为670～-70mV,还原性物质量相当于Mn2+0.01～17.8×10-5molL-1,变动范围从氧化性到还原性,氧化还原状况随水分条件而周期性变化,物质转化迁移的强度和速度远甚于前两者;依据水稻土的氧化还原状况,可将其划分为氧化性、氧化还原性、还原性三种类型;土壤氧化还原状况的特点为:Eh与还原性物质量之间相关性良好、具水平带谱和垂直带谱分异、不均一性显著、变动的范围宽和变化的可逆性强。     

低钾胁迫下水稻钾高效基因型若干生长特性和营养特性的研究

采用溶液培养筛选,结合田间试验,提出了采用低钾胁迫下水稻体内钾利用效率作为衡量水稻钾利用效率的指标;探讨了钾高效基因型水稻的若干生长特性和营养特性;指出低钾胁迫导致水稻生物量减少,植株生长缓慢,分蘖能力差,根系生长受到抑制,根系吸收的钠增加。水稻钾高效基因型低钾胁迫下仍具有较强的生长势(相对干重、相对株高、相对根长较大),其地上部钾/钠比值高而根部钾/钠比值较低,地上部和根部钾/氮吸收量比值较低。     

猪粪对缺锰土壤上水稻旱育秧生长的影响

采用盆栽试验方法研究了猪粪对缺锰土壤上水稻旱育秧苗生长的影响及猪粪在淹水后秧苗缺锰症恢复中的作用结果表明，在不施锰肥的条件下旆用高量猪粪处理，旱育秧功仍表现严重缺锰症状，但较不施猪粪自理有所减轻，更没有出现猪粪加重植株缺锰的情况；在施锰和不施锰条件下，随猪粪用量的增加，旱育秧苗的分蘖和地上部干重均明显增加，因此猪粪可促进缺锰土壤上旱育 生长；在淹水后猪粪可以使土训氧化还原电位下除更快，土壤Ｍｎ^2