稻田甲烷代谢及其对电子受体的响应

稻田是主要的甲烷排放源之一,其代谢过程及减排策略研究日益受到关注.本文综述了稻田甲烷代谢及其对电子受体响应的最新研究进展.结果表明,稻田甲烷代谢过程因环境条件的改变具有明显的变异性;电子受体主要是通过对甲烷产生和氧化的综合影响,最终控制着土壤甲烷排放;施肥和水分管理均会调节电子受体对甲烷代谢过程的影响.     

炉渣对调节稻田土壤pH和盐度的有效性分析

对炉渣调节稻田土壤pH和盐度的有效性进行研究。结果表明,稻田土壤pH和盐度随着炉渣施用量的提高而增大,并表现为炉渣施用后显著提高了稻田土壤的pH(P0.01),但对盐度的影响不显著(P0.05),不同土壤层次之间pH和盐度的差异性随着施用量的提高而减小。     

草海湿地湖滨带不同类型土壤甲烷产生与氧化潜力的研究

采用室内模拟培养技术,研究了草海湿地湖滨带不同类型土壤甲烷产生及氧化潜力规律。结果表明,草海湿地表层土(0～5 cm)为甲烷产生潜力最大区域。甲烷产生潜力大小排序为沼泽草甸草甸原生沼泽耕地,分别为10.448、3.188、0.741、0.042μg/(g·d)。甲烷氧化累积潜力大小排序为沼泽草甸草甸耕地原生沼泽,分别为0.155 7、0.079 6、0.011 9、0.003 7μg/(g·d)。随着土层深度的增加,各类型土地甲烷产生潜力明显下降。草海湿地各类型土壤氧化潜力均低于产生潜力,即草海高原湿地湖滨地土壤不具有从大气中吸收甲烷而使得大气中甲烷减少的潜力。     

夜间增温条件下施硅稻田N2O还原对外源氮的响应

选用田间开放式长期进行的夜间增温稻田(NW)、夜间常温+施加硅肥稻田(Si)、夜间增温+施硅稻田(NW+Si)以及夜间常温稻田(CK),分别采集耕层根际土和非根际土,设置4个氮添加处理,即NH+4-N、NO-3-N、酰胺态氮(尿素)和无氮,研究不同稻田土壤N2 O还原潜力对外源氮的响应特征.结果表明,4种稻田的根际土和...     

不同施肥措施对稻田土壤氮素矿化的影响

采用PVC管原位培养连续取样法测定延边地区生长季节内3种施肥方式(化肥、化肥与有机肥配施、有机肥)下的稻田土壤氮素矿化、硝化的时间动态及氮素矿化的空间分布格局.结果表明:3种稻田土壤氮素矿化存在明显的时空变异性.稻田土壤在8月份表现出强烈的氮矿化过程,而在7～8月份硝化作用较强.3种施肥方式稻田上层土壤(0～10 cm)的氮净矿(硝)化率显著高于下层(10～20 cm)土壤.3种稻田土壤的氨化过程在氮矿化过程中占有重要地位,其上层土壤NH4+-N在无机氮中的比例分别为58.1％～94.4％ (CF)、36.9％～93.8％(CF+OF)、23.3％～93.5％(OF).施用有机肥有利于促进土壤的氮矿化过程.     

大气CO2浓度升高对稻田根际土壤甲烷氧化细菌丰度的影响

甲烷氧化细菌是目前已知的稻田甲烷氧化唯一生物,在减少稻田甲烷排放、降低大气甲烷浓度方面发挥着重要作用.利用中国稻/麦轮作FACE(Free Air Carbon-dioxide Enrichment)试验平台,采用实时荧光定量PCR技术,研究了大气CO2浓度升高下,典型水稻生长期根际土壤甲烷氧化细菌数量的变化规律,及其对不同施肥处理(高氮HN和常氮LN)的响应.2009和2010连续2a的观测结果表明,大气CO2浓度升高促进了2009年秧苗期和分蘖期,2010年秧苗期、拔节期和灌浆期甲烷氧化细菌的生长;并可能对2010年常氮条件下成熟期甲烷氧化细菌产生了较显著(P＜0.1)抑制;进一步针对甲烷氧化细菌主要类群的分析表明,高氮条件下大气CO2浓度升高提高了稻田根际土壤中Ⅰ型甲烷氧化细菌的丰度.     

种植杂交稻对甲烷排放及土壤产甲烷菌的影响

经早稻、中稻、晚稻三季２４ ｈ 稻田甲烷监测结果表明,种植杂交稻没有明显增进稻田甲烷排放的作用。在三季种植中,甲烷释放总量除连晚杂交稻田比常规稻高外,早稻、单季稻都是杂交稻田低于常规稻。稻田甲烷每周日平均释放量在水稻生长前期（ 移栽后５ ～７ 周） 杂交稻高于常规稻,孕穗至收获则杂交稻低于常规稻。温度对甲烷释放影响十分明显,在不同种植季,稻田甲烷释放模式不同。在三个水稻种植季中,除个别值外杂交稻田的土壤水溶甲烷含量基本都低于常规稻田。经测定,杂交稻田的土壤产甲烷细菌数量及土壤产甲烷潜力明显高于常规稻田,其中产甲烷细菌数可相差数倍乃至２ 个数量级。     

不同施肥处理的一季稻田甲烷排放量研究

通过大田生产性对比试验测得6种施肥处理的一季稻田平均甲烷排放通量范围为3.92—10.26mg/m~2·h,其中施堆肥稻田的甲烷排放通量最高,其它施肥处理依次排列为:马粪沼渣(10.02)、单施化肥(8.81)、人粪尿沼渣(7.76)、鸡粪沼渣(4.48)和猪粪沼渣(3.92mg/m~2·h)。施用后面3种沼渣比施堆肥显著(α<0.05)减少了稻田甲烷排放量。各处理稻田甲烷排放最高峰值期一致地出现在拔节盛期至抽穗期之间,这一期间甲烷排放量占全生长期甲烷排放总量的一半,可以选作控制稻田甲烷排放总盟的关键时期。同时观察到稻田甲烷排放量与水稻产量和土壤氮、磷含量呈负相关关系,与5cm土层温度呈正相关关系。     

磷对稻田甲烷排放的影响及其可能机制

目前关于磷对稻田甲烷排放的影响研究较少,为此,本文检索了已发表的磷对稻田甲烷排放的相关文章,并对文献数据进行了再挖掘分析,总结归纳了磷对甲烷产生和氧化的可能影响,并对未来需要进一步探究的问题进行了讨论。分析发现磷对稻田甲烷排放的调控主要受种植系统和其他施肥情况的影响,一季中稻下大都表现为磷肥施用降低甲烷排放,降幅受其他土壤养分情况影响而不同。磷通过影响水稻根系及其分泌物进而影响土壤碳的有效性,直接影响土壤磷的有效性,并改变土壤产甲烷菌和甲烷氧化菌的丰度和群落组成来调控甲烷的产生及氧化过程,最终影响甲烷的排放。     

水稻植株对稻田甲烷排放影响的研究进展

甲烷是大气中主要的温室气体之一,稻田是农业生态系统中甲烷的主要排放源,而水稻植株是影响稻田甲烷排放的重要因素,因此研究水稻植株对稻田甲烷排放的影响对于保护大气环境、缓解温室效应具有非常重要的意义。从植株根系对稻田甲烷排放的影响、植株生长特性对稻田甲烷排放的影响、水稻产量潜力与稻田甲烷排放差异3个方面,对国内外水稻植株对稻田甲烷排放的影响研究做了较为详细的综述,并对稻田甲烷排放研究进行了展望。     

土地利用方式对潮棕壤磷素剖面分布的影响

采用现场采集土壤样品及室内分析测试,对中国科学院沈阳生态实验站4种土地利用方式的潮棕壤在0～150cm10个土层中全磷的垂直分布、磷储量及碳磷比进行比较研究。结果表明,不同利用方式下土体中全磷平均含量为林地>撂荒地>玉米地>水稻田,各种利用方式土壤全磷含量在0～30cm各层次差异不显著,30cm以下各层次玉米地和撂荒地差异不显著,但60cm以下各层次林地土壤全磷显著高于其他3种利用方式,表明土地利用对磷素的剖面分布产生了明显的影响。4种利用方式在20cm深度土壤磷储量差异不明显,但在100cm和150cm深度,林地和撂荒地显著高于玉米地和水稻田土壤。土壤碳磷比随剖面深度下降而降低,在40cm以下有林地和玉米地高于撂荒地和水稻田的趋势。回归分析表明,各种利用方式下土壤速效磷与全磷有较好的正相关关系,说明供试土壤中速效磷含量受全磷状况的影响较大。     

稻田甲烷排放机理和调控技术

分别在温室和田间进行甲烷排放测定。结果表明：稻田土壤氧化还原电位低于－１８０ｍＶ时,甲烷排放量明显上升;稻田甲烷排放途径：３／４从水稻排出,１／４从土壤排出;宽窄行“双龙出海”插秧＋养萍、垄畦栽水稻＋养萍可分别比常规稻作减少甲烷排放量２１．８％和４２．３％;稻田放养一定量的革胡子鲶能提高土壤氧化还原电位,减少甲烷排放,放养量以２２５０ｋｇ·ｈｍ＾－２为宜。放养量过大会增加甲烷排放;稻田放养鱼、萍,     

垄作免耕对稻田土壤有机碳活性组分和δ13C的影响

【目的】阐明垄作免耕对稻田土壤有机碳活性组分和δ13C的影响,为揭示垄作免耕下稻田土壤累积、转化的特殊性提供科学参考。【方法】依托稻田免耕长期定位试验,对比分析常规平作（中稻）、垄作免耕（中稻）、水旱轮作（中稻-油菜,稻油）和垄作免耕轮作（中稻-油菜,稻油）等4种耕作处理对不同深度（0—10 cm、10—20 cm、20—40 cm和40—60 cm）土层中总有机碳、颗粒有机碳、易氧化有机碳和δ13C等指标的影响。【结果】垄作免耕轮作（稻油）中,20—40 cm土层的总有机碳含量显著高于其它处理,各深度土层中颗粒有机碳含量和分配比例均高于其它耕作处理,10—20 cm和20—40 cm土层的易氧化有机碳含量显著高于其它耕作处理（P＜0.05）。水旱轮作（稻油）中,各土层的总有机碳含量、颗粒有机碳含量和易氧化有机碳含量均低于其它耕作处理。不同处理中,土壤碳库管理指数的最高值和最低值分别出现在垄作免耕轮作（稻油）的20—40 cm土层和水旱轮作（稻油）的40—60 cm土层,垄作免耕轮作（稻油）的10—20 cm 和20—40 cm土层碳库管理指数显著高于其它处理（P＜0.05）。相比其它处理,垄作免耕轮作（稻油）的土壤有机碳δ13C值在0—40 cm深度范围的各土层中差异不大,到40—60 cm土层才出现显著升高。【结论】相比其它耕作处理,长期（20年）垄作免耕轮作（稻油）稻田20—40 cm土层中增碳优势突出,该耕作处理有利于稻田中土壤颗粒有机碳的形成和累积,对20—40 cm土层中活性碳库的稳定和保护作用明显优于其它耕作处理;有大量活性高、降解程度低的有机碳在垄作免耕轮作（稻油）的20—40 cm土层中累积。     

川西稻田改为茶园后土壤pH和腐殖质组成剖面分布变化特征

为了探讨稻田及由稻田改造的茶园这2种土地利用方式下,土壤pH和腐殖质组成的剖面分布特征,按等间距采样法采集土样,分析各土层pH、腐殖质总碳及其组分含量。结果表明：（1）稻田和茶园土壤均呈酸性至强酸性反应,植茶加剧了土壤的酸化;（2）稻田和茶园土壤腐殖质总碳及其组分含量自上而下均呈递减趋势,且剖面分布特征与土地利用和植物根系分布密切相关,在稻田30 cm以下土层中显著降低,在茶园0-60 cm土层内缓慢降低;（3）稻田改为茶园,有利于土壤腐殖质总碳（CT）、腐殖酸碳（CHA+FA）和富里酸碳（CFA）的形成与积累,而胡敏酸碳（CHA）和胡敏素碳（CHM）含量因土层不同而有差异,在0-30 cm土层内不利于其积累,但在40-60 cm土层内表现出明显的积累特征;（4）各土层CFA/CT和CHA+FA/CT表现为茶园＞稻田,CHM/CT为稻田＞茶园;而CHA/CFA和CHA/CT因土层不同而有异,0-30 cm范围内表现为稻田＞茶园,而40-60 cm范围内表现为茶园＞稻田;（5）土壤pH越低,腐殖质总碳及其各组分含量越高;反之,腐殖质总碳及其各组分含量越高,pH越低。     

添加无机碳酸盐对水稻土中Fe(Ⅲ)还原特征的影响

通过添加不同浓度碳酸盐,探讨厌氧泥浆培养过程碳酸盐对6种水稻土Fe(Ⅲ)还原特征的影响。结果表明,添加碳酸盐可显著提高宝坻和东宁水稻土中Fe(Ⅲ)还原潜势及最大反应速率,降低最大反应速率所对应的时间;添加高质量摩尔浓度碳酸盐将显著降低上饶和汉中水稻土的Fe(Ⅲ)还原潜势和最大反应速率;不同质量摩尔浓度碳酸盐对强酸性的奉化水稻土中Fe(Ⅲ)还原潜势没有明显影响,但最大反应速率则表现为先增大后降低的趋势;对于强碱性的松原水稻土表现为Fe(Ⅲ)还原潜势降低,但最大反应速率增大。整体比较,添加碳酸盐对酸性水稻土中氧化铁还原的影响程度低于碱性水稻土。典范对应分析表明,添加碳酸盐增加有机质对Fe(Ⅲ)还原潜势的贡献,降低无定形氧化铁和游离氧化铁对最大反应速率的贡献。Fe(Ⅲ)还原潜势和最大反应速率与土壤有机质质量分数和培养体系pH有密切联系。     

保护性耕作模式下早稻田甲烷排放特征

[目的]研究耕作对早稻田甲烷排放的影响,并分析影响稻田甲烷排放的环境因子,寻找合适的耕作模式以减少稻田甲烷排放.[方法]设免耕不施肥、免耕施肥、常规不施肥和常规施肥4个处理,分别在水稻分蘖期和水稻抽穗期采用静态箱法收集气态甲烷(CH4),同步观测地温、采气箱内温度、环境温度、地表温度、草面温度、相对湿度及风速,探究早稻田CH4排放的日排放规律,明确免耕和施肥及环境因素对稻田CH4排放的影响.[结果]早稻田CH4的排放与气温、地表温度、5 cm土温、草面温度、相对湿度、风速等密切相关,尤其在分蘖期,各处理均与上述环境因子显著相关(P<0.05).不同耕作与施肥模式下,CH4日平均通量不同,在水稻分蘖期具体表现为常规施肥>常规不施肥>免耕施肥>免耕不施肥,在水稻抽穗期表现为常规不施肥>免耕施肥>常规施肥>免耕不施肥.[结论]免耕与常规耕作相比,早稻田CH4的排放量相对降低;施肥导致分蘖期早稻田CH4排放通量增加,但在抽穗期导致早稻田CH4排放减少.免耕可以减轻早稻田CH4的排放,其推广能为稻田减排做贡献.     

东北黑土区旱田改稻田后土壤有机碳、全氮的变化特征

【目的】分析东北黑土区旱田改稻田后土壤有机碳、全氮含量及其密度和~(13)C、~(15)N自然丰度值的动态变化,探讨旱田改稻田后土壤有机碳(氮)的固定能力及其稳定性,揭示旱田改稻田后土壤有机碳(氮)的演变规律,为东北黑土的合理利用和培肥提供理论依据。【方法】结合野外实地调查,选择典型黑土区旱田土壤(种植大豆年限大于60年)和改种不同年限的稻田土壤(3、5、10、17、20和25年,旱田改稻田前种植历史基本相同,均为大豆),利用稳定同位素分析技术,研究旱田改稻田后土壤有机碳、全氮的动态变化特征。【结果】旱田改稻田25年间,在0—60 cm土层,土壤有机碳和全氮含量的变化趋势均表现为:在改种的前3年迅速下降,降幅分别为13.60%—43.27%和10.40%—40.60%,在3—25年间随改种年限延长呈逐渐增加的趋势,且在20—60 cm土层出现累积,但在3—5年期间增加幅度较大,在5—25年期间增加较为缓慢,在改种17—25年期间,稻田土壤有机碳和全氮含量均高于旱田土壤;0—60 cm土层土壤有机碳和全氮密度的变化趋势与其含量的变化趋势大致相同,在改种的3年间0—60 cm土层土壤有机碳和全氮密度分别降低了26.53%和21.89%,在改种5—25年间0—60 cm土层稻田土壤有机碳和全氮密度均大于旱田土壤,增幅分别为9.87%—21.48%和10.2%—19.3%;旱田改稻田后,土壤全氮与有机碳的变化密切相关,土壤全氮与有机碳的含量、密度之间均呈显著线性正相关关系(P0.01)。在0—60 cm土层,土壤δ~(13)C值在改种的3年间明显上升,在3—25年间随改种年限延长呈逐渐下降趋势,且大于5年的稻田土壤δ~(13)C值均低于旱田土壤,而土壤δ~(15)N值在改种的25年间随改种年限延长呈逐年下降趋势,各年限稻田土壤δ~(15)N值均低于旱田土壤,相同年限土壤的δ~(13)C值和δ~(15)N值均随着土层加深而增大;0—40 cm土层土壤δ~(13)C值与土壤有机碳含量之间呈显著线性负相关关系(P0.01),但各土层土壤δ~(15)N值与土壤全氮含量之间则无显著相关性。【结论】东北黑土区旱田改稻田大于5年后,稻田土壤具有明显的固碳(氮)能力,稳定性碳(氮)在20—60 cm土层累积;改种稻田年限小于5年,应注重有机碳(氮)的补充,以维持和提高土壤有机碳(氮)水平。