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。     

渍水对小麦氮磷钾营养效应的研究

渍害是我国小麦生产的主要自然灾害之一,严重影响到小麦产量.其原因可能是渍水使得土壤氧亏缺,抑制了作物的生理代谢,改变了植物营养状况和土壤养分的有效性;或是由于较低的土壤氧化还原电位使得营养的吸收与累积下降[1～3].     

变动氧化还原状况下酸性土壤中活性锰的变化

锰是一种常见的变价元素,其在土壤中的有效性主要依赖于土壤总锰量、pH、有机质含量、通气状况及微生物活性等,其中,最直接的是土壤通气状况和pH。自20世纪50年代以来,渍水土壤中锰的化学行为及移动性就引起了人们的关注[1~7]。在自然状态下,锰以多种氧化物形式存在,Mn(Ⅲ)和Mn(Ⅳ)发生在氧化环境中,Mn2+主要存在于还原条件下,土壤体系中的氧化还原状况显著地影响着土壤锰的溶出和生物有效性。到目前为止,有关土壤pH、Eh和Mn2+的关系研究的较少。1970年,Bohn[8]通过测定土壤pH、Eh和全锰含量预测了土壤悬浮液中Mn2+的含量。刘鑫等[9]运用能斯特方程式研究了盆栽土壤pH、Eh和     

土壤硫的氧化还原及其环境生态效应

硫在土壤中的氧化还原不仅直接影响其在水、大气、生物、岩石圈的交换和循环,而且对生态环境产生影响。综述了土壤中发生的硫的氧化还原过程及硫的氧化还原过程产生的环境生态影响,最后展望了硫的氧化还原及其相关过程的研究前景。     

厌氧条件下水稻土中铁硫循环与光照的关系

采用恒温厌氧培养试验研究了黑暗、光照、黑暗转光照和光照转黑暗条件下水稻土中硫酸盐还原和铁的氧化还原.结果表明光照是调控土壤铁、硫生物化学转化的一个关键环境因素,光照对铁、硫还原的抑制作用体现在5d后.黑暗培养30 d土壤游离铁的70.07％可被还原;光照培养时35.60 μmol g-1Fe(Ⅲ)先被还原后被氧化,30 d后仍有32.70％的游离铁被还原,转黑暗后被氧化的铁可再次被还原.黑暗时土壤中99.50％的水溶性硫酸盐(WSS)在可5d内被还原,光照培养30 d有42.73％的WSS被还原.水溶性无机碳(WSIC)与体系中Fe(Ⅱ)和WSS之间存在显著相关关系.无光照转换时水溶性有机碳(WSOC)与Fe(Ⅱ)和WSS的转化速率存在显著正相关关系;黑暗条件下WSOC＞ 7.89 μmol g-1时,体系中Fe(Ⅲ)和WSS还原;光照条件下WSOC＞ 8.27 μmol g-1时体系中Fe(Ⅲ)还原,WSOC＞8.40μmol g-1时WSS还原.     

水稻土中氧化还原过程的研究 (Ⅴ)还原性物质的测定

在上一工作^[1]中,已强调指出了区分氧化还原状况的强度因素和数量因素的必要性,因为这是两个虽然也相互有关但却意义不同的方面。根据几年来的研究结果,土壤中的氧化还原电位,作为氧化还原状况的强度因素的指标,可以代表土壤的氧化作用或还原作用的强弱程度,因而可以在水稻土的研究中广泛应用。     

pH与石灰性水稻土铁氧化还原过程的关系

光照和pH是调控土壤铁氧化物厌氧生物氧化还原的关键环境因素。本文采用恒温厌氧培养试验研究了黑暗、光照条件下土壤pH的变化及pH对铁氧化还原的影响,探索了pH与Fe(II)和水溶性无机碳的关系。结果表明,光照可改变土壤厌氧培养过程中pH的变化趋势,避光培养时土壤pH呈降低趋势,光照时呈先降低后增加趋势。pH介于4~9之间均可发生铁的还原反应,pH=7时还原量最大,128.5μmol g-1,pH调至4和9均可抑制避光条件下的铁还原。光照条件下pH 6~8时可发生Fe(II)的再氧化,控制初始pH为7时可使其再氧化量增加77.13%,达49.17μmol g-1。厌氧培养过程中Fe(II)与水溶性无机碳在避光时存在显著线性正相关关系,pH与Fe(II)和水溶性无机碳之间均存在显著线性负相关关系。     

水稻土中氧化还原过程的研究(Ⅱ)土壤与植物的相互影响

1.水稻根部的氧化还原电位较根外部者为高。根愈密集,电位也愈高。小麦根部的电位则较根外者为低。水稻根系对土壤氧化还原电位的影响,随其生理情况而不同。2.在氧化性较强的土壤中生长的萵苣体内的电位较高,在还原性较强的土壤中生长者,电位也较低。3.在土壤的氧化还原电位低时,萵苣的生长受到抑制,而在本试验的条件下,水稻仍能生长良好。4.叙述了一种甘汞电极的制作方法,用这种电极,可以很方便地作为直接用白金电极测定植物体中氧化还原电位时的对照电极。     

水稻土好氧甲烷氧化菌对大气CO2浓度升高的适应规律

CH4是仅次于CO2的第二大温室气体,而稻田是CH4的主要排放源,但未来大气CO2浓度升高情景下（elevated CO2, eCO2）,水稻土好氧甲烷氧化过程及其功能微生物群落适应规律尚不清楚。本研究依托中国FACE（Free Air CO2 Enrichment）水稻田试验平台,通过13C-CH4示踪的室内微宇宙培养实验,采用稳定性同位素核酸探针（DNA-SIP）和高通量测序技术,研究了未来大气CO2浓度升高对水稻土甲烷氧化活性及其功能微生物的影响规律。研究结果表明：与常规大气CO2浓度（ambient CO2, aCO2）相比,eCO2条件下的甲烷氧化活性显著增加,从243 nmol g-1 d.w.s h-1增加至302 mol g-1 d.w.s h-1,增幅高达24.3%,甲烷氧化菌数量则增加了1.1~1.2倍。通过超高速离心获得活性甲烷氧化菌同化13CH4后合成的13C-DNA,高通量测序发现,未来大气CO2升高情景下水稻土活性好氧甲烷氧化微生物群落极可能发生明显演替,与对照相比,类型I甲烷氧化菌甲基杆菌属Methylobacter的相对丰度增加16.2%~17.0%,而甲基八叠球菌属Methylosarcina的相对丰度下降4.7%-11.1%;同时刺激了食酸菌属Acidovorax和假单胞菌属Pseudomonas等非甲烷氧化菌的活性。这些研究结果表明：未来大气CO2升高情景下,水稻土好氧甲烷氧化微生物群落结构发生分异,促进了甲烷氧化通量,而甲烷氧化的代谢产物可能引发土壤中微生物食物网的级联反应,是土壤碳储存和周转的重要功能微生物群。     

稻田晒田期土壤Eh、rH与土壤空气容量的相关分析

稻田的土壤氧化还原电位的高低,主要受土壤中氧体系的支配,土壤中氧的含量又直接与土壤空气中氧分压的高低有关。土壤的氧化还原电位高,则表明氧的含量高,通气性好。     

影响水稻土磷素扩散的某些因素

晚近的研究表明,土壤养分供应大致通过三个途径:即质流、扩散和根系截获.并认为NO₃^-、Ca⁺⁺、Mg⁺⁺等营养离子主要通过质流,而磷、钾、铵则主要通过扩散.因此,土壤中磷的扩散是判别土壤磷素供应和提高磷肥效率的重要指标.然而,由于影响磷扩散的土壤因素很多,所以在鉴别某一土壤的磷素供应,或研究如何进一步发挥磷肥肥效时,必须首先了解影响土壤中磷素扩散的一些因素.本文即为此目的对三种不同类型水稻土中的磷素扩散及其影响因素进行了初步研究.     

沤田型水稻土真菌生态的研究

沤田型水稻土多分布于湖滨、海滨及江河两岸的圩田中央,丘陵地区下部或某些局部低洼地区,分布范围很广,面积也大,江苏、福建、广东、广西等省均有.这类土壤地下水位高,积水难排、通气性差、还原势高、不利于土壤中为数最多的需氧性微生物的发育,因此微生物数量少、活性低、土壤中的有机物质难以彻底分解,是我国低产水稻土的主要类型之一.     

关于土壤生态系的气体代谢研究

<正> 在土壤生态系的生命活动过程中,主要消耗氧气和生成二氧化碳,也在不断生成和消耗含硫气体、氮气、烃等气体。如果土壤气体的浓度高,这些气体就扩散并对流移动,其中一部分从土壤释放到大气中。反之,如果土壤中的气体浓度低,而大气中的气体浓度高,土壤就以同样的方式吸收气体,这样,土壤和大气之间相互有很大的影响。这种土壤和大气中的气体交换,是土壤生态系气体代谢结果的反映。     

水稻土晒干措施的增产效果及其与土壤性质的关系

本文对华东地区5种不同类型水稻土干土作用的增产效果进行了研究。凡经过干燥处理的水稻士,对水稻的植株高度、有效分蘖数以及单穗重量一般都有良好影响,因此水稻产量均有增加趋势、特别是配施磷、钾肥料,增产尤为显著。从本文试验的结果看来,虽然干土作用与有机质的矿化有很大关系,但土壤pH值、交换性阳离子及其他矿质营养元素均有影响。磷、钾的关系尤为密切。土壤的干干湿湿是稻田耕作上的一个重要问题。本文讨论了干湿过程对灌水期间各类水稻土的铵态氮素、氧化还原电位、酸度、亚铁离子的影响,指出稻田初灌以后的前期是土壤中生物化学作用最为旺盛的一个时期,而稻田耕作上的干干湿湿,是影响土壤中氧化还原平衡体系的一项有力措施。在水稻栽培期间,这种平衡体系的破坏与建立是促进水稻土有机物的矿化和发挥稻田潜在地力的必要过程。本篇着重讨论了渍水土壤酸度变化的规律及其影响,同时指出土壤酸度变化与发挥水稻土潜在地力的关系。     

石灰性水稻土中硝酸盐依赖型与光合型亚铁氧化过程

厌氧条件下土壤中铁氧化还原过程与土壤氮循环关系密切,且硝酸盐依赖型亚铁氧化(nitrate-dependent ferrous oxidation,NDFO)和光合型亚铁氧化(photosynthetic ferrous oxidation,PFO)是亚铁氧化的两个重要的生物途径,然而目前关于石灰性水稻土中NDFO与PFO之间的关系仍不明晰。以采自黄河中下游地区河南省孟津县的水稻土为样品,设置培养前添加和培养过程中添加10 mmol·L^-1的硝酸根离子/铵离子(NO₃^-/NH₄⁺)的恒温厌氧泥浆培养试验,通过监测泥浆中Fe(Ⅱ)、O₂、NO₃^-和亚硝酸根离子(NO₂^-)的动态变化与培养后的NH₄⁺含量探究了NO₃^-在石灰性水稻土Fe(Ⅱ)氧化过程的作用及其与光合型亚铁氧化的关系。结果...     

光照对水稻土中氧化铁还原的影响

选择不同地区的水稻土样品,采用泥浆厌氧恒温培育方法,在避光和光照条件下,测定了培养过程中土壤泥浆的Fe(Ⅱ)浓度及叶绿素a含量的变化。结果表明:光合微生物的产氧作用是影响水稻土中铁还原的主要原因,而光照对铁还原微生物没有直接影响;光合微生物仅在某些水稻土中大量繁殖,其叶绿素a含量随着光照时间延长由逐渐增加到趋于稳定。通过微生物镜检和光谱分析发现,由天津和四川水稻土中分离的光合微生物主要是念珠蓝细菌(Nostocsp.)和鱼腥蓝细菌(Anabaenasp.),其吸收光谱曲线均具有664 nm的叶绿素a吸收峰,表明其具有利用光合系统Ⅱ进行产氧光合作用的特征。在厌氧培养过程中Fe(Ⅱ)浓度与土壤中叶绿素a含量变化有着明显的负相关关系。     

水稻土中铁氧化物的厌氧还原及其对微生物过程的影响

采用厌氧泥浆恒温培养实验 ,测定了添加 6种外源氧化铁后土壤中Fe(Ⅱ )和Fe(Ⅲ )浓度的变化 ,探讨了不同氧化铁的还原能力及其对土壤产H2 、产CO2 、产乙酸和产CH4 过程的影响。结果表明 :无定形氧化铁和纤铁矿易于被还原 ,两者的最终还原程度大体相同 ,但无定形氧化铁存在还原滞后现象 ;针铁矿、赤铁矿、Al取代针铁矿和Al取代赤铁矿难以被还原 ,表现出与对照相同的还原特征 ;铁还原能导致土壤中H2 和乙酸稳态浓度的降低 ,有效抑制了甲烷产生 ;添加Fe(OH) 3和纤铁矿后 ,Fe(Ⅲ )还原占总电子传递的贡献率由对照的 1 8.3 0 %增至 63 .3 2 %和 46.90 % ,而形成甲烷的电子传递贡献率由对照的 80 .92 %降至 3 5 .85 %和 5 2 .3 2 % ,Fe(Ⅲ )还原对电子的竞争消耗 ,使土壤产甲烷过程被强烈抑制     

古水稻土与现代水稻土硝化活性的比较

根据最新的考古发现，中国种植水稻的历史可以追溯到公元前4000多年。据考证，位于长江三角洲的昆山市正仪镇绰墩山古水稻土遗址的地下42～57cm与100～116cm均为古水稻土层，历史耕作时间分别距今约3320a和6280a。硝化细菌在耕作土中的数量及其硝化强度被认为是土壤肥力的指标之一，在土壤氮素循环中起着重要作用，氨氧化细菌在硝化作用过程中将铵氧化为亚硝酸盐，实现亚硝化作用，是硝化过程中必不可少的步骤，同时也是其限速反应。本试验比较研究古水稻土与现代水稻土硝化活性的差别，观察氨氧化细菌沿土壤深度的分布规律，对揭示古水稻土在长期埋藏于土壤深层后的硝化功能演变具有积极的指示意义。     

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。     

水稻土供氮能力测定方法的述评

综述了三十年国内外有关测定水稻土供氮能力的各种方法，其中长期嫌气培养法是一种比较可靠的生物测定法，但费时，操作过繁，碱解扩散法和碱性高锰酸钾法为快速简便，精确性较高的化学测定法，易于推广应用，文献中还常见用全氮含量与有机质含量来表示水稻土的基本供氮能力，近年来用土壤微生物氮量法表征土壤活性氮也受到科学家们的关注。