Regulation of amino acid biodegradation in soil as affected by depth

Dissolved organic nitrogen (DON) and in particular free amino acids represent a key pool in the terrestrial soil C and N cycle. The factors controlling the rate of turnover of this pool in soil, however, remain poorly understood. We investigated the factors regulating the rate of amino acid turnover at different depths (up to 1.2 m) in five low-input, acid soil profiles. Within the root zone (0–60 cm), amino acids constituted 8% of the DON and represented only a small fraction of plant available N. In all the soil profiles, the rate of amino acid mineralisation decreased progressively with depth. The average half-life of the exogenously added amino acids in the soil was 5.8 h in topsoils (0–10 cm), falling to 20 h at a depth of 50 cm and to 33 h at 100 cm. Generally, the rate of amino acid mineralisation correlated positively with total soil C and N, soil microbial activity (basal soil respiration rate) and soil content. The relatively rapid rates of microbial amino acid assimilation in subsoils below the root zone (>60 cm) indicate that long-term transport of amino acids (e.g. from soil to freshwaters) will be low. Based upon the C-to-N ratio of the amino acid substrate and the microbial C assimilation efficiency, we estimate that approximately 40–60% of the amino acid-N will be excreted as . In conclusion, the rapid rate of free amino acid turnover and their low concentration in soil solution indicate that the formation of inorganic N ( and ) in soil is limited primarily by the rate of free amino acid appearance in soil and not by the rate of amino acid mineralisation.     

土食性大型土壤动物转化土壤有机碳的14C示踪法应用研究进展

土壤有机C是维持全球C平衡过程中的重要C库,其降解和转化在地球化学循环中占有重要地位。大型土壤动物对土壤有机C的稳定性起着重要的调控作用。14C示踪技术由于在测定目标化合物的转化速率和定位代谢产物和残留物分布上的优势,近年来在土壤有机C稳定性研究中得到了广泛应用。本文综述了3种典型土食性大型土壤动物,白蚁(Isoptera:Termitidae)、甲虫幼虫(Coleoptera:Scarabaeidae)和蚯蚓(Oligochaeta:Lumbricidae),对土壤稳态有机C降解转化的14C示踪研究结果及相关的微生物作用。食土白蚁和甲虫幼虫的极端碱性(pH10～12.5)肠道段和肠道内的特殊蛋白酶的共同作用促使这两种动物可以选择性地降解和矿化腐殖酸中的稳态多肽等组分,进一步提高腐殖酸的腐殖化程度。食土蚯蚓体内含有高活性的纤维素酶,能促进纤维素的降解。虽然木质素在蚓粪中能发生降解,蚯蚓也能降解植物树叶,但是食土蚯蚓能否降解或选择性降解稳态土壤有机C的研究还极少。大型土壤动物肠道内含有大量微生物及酶,这些微生物在土壤动物降解和腐殖化有机C的过程中所起的具体作用如何以及这些酶的来源还不是很清楚。文中总结了目前对大型土壤动物转化土壤有机C认识上的不足,并对一些优先研究方向提出了建议。     

水稻土和湿地土壤有机碳测定的CNS元素分析仪法与湿消化容量法之比较

土壤固碳研究中需要精确的(有机)C计量,而常规的湿氧化法与CNS元素分析仪法测定结果的吻合性足C计量中的问题.国外对旱地土壤的研究表明,这两种方法的结果基本可以对比,但是否同样对于湿地土壤也适用还不清楚.采用CNS元素分析仪(仪器法)和重铬酸钾外加热湿氧化法(容量法)对20个水稻土样品,26个淡水湿地土壤样品和20个沿海湿地土壤样品进行了总有机C(TOC)的对比测定.结果表明,无论是土壤的表土样品还是剖面样品,仪器法测定结果约低于容量法10%以下.两种方法对淡水湿地土壤和水稻土的有机C含量的测定可以对比,但是重铬酸钾氧化容量法对于含氯化物较高的沿海湿地土壤有机C的测定可能不精确.CNS元素分析仪测定的精密度和准确度较高,可以用于各种湿地土壤的C计量.     

Use of pyrolysis/GC–MS combined with thermal analysis to monitor C and N changes in soil organic matter from a Mediterranean fire affected forest

In Mediterranean ecosystems, forest fires are a common phenomenon. They involve the transformation of vegetation and litter, leaving charred residues and so influencing the carbon cycle by changing (a) the amounts of soil organic matter and (b) the proportions within it of pools with differing stability. In addition to affecting C cycles, fires also affect the amounts of N within soil organic matter, and its availability.     

青藏高原土壤有机碳储量与密度分布

采用全国第二次土壤普查数据结合作者的实测数据,利用1∶100万土壤数据库对青藏高原土壤有机质层、土壤矿质层及整个剖面的土壤有机碳密度和土壤有机碳储量分别进行了估算。结果表明:青藏高原的平均土壤有机碳密度约为C 7.2 kg m-2,较前人的C 8.01~19.05 kg m-2全国平均土壤有机碳密度偏低。青藏高原总的土壤有机碳储量约为18.37 Pg,其中有机质层土壤有机碳储量约占38.14%,矿质层土壤有机碳储量则占61.86%。     

东北黑土活性有机碳、氮分布研究

通过对东北黑土区不同地点、不同层次的土壤样品的分析,探索活性有机碳(轻组有机C,N、颗粒有机C,N和易氧化有机C,N)在东北地区的分布情况。结果表明,随着纬度的增加,土壤活性有机C、N含量增加;随着深度的增加,土壤活性有机C、N含量减少。说明纬度低的地区,活性有机碳库转化较快,库容较小,而耕作措施相近的情况下,植物残体和根残体在有机C积累方面应予以重视。     

珠穆朗玛峰北坡土壤脲酶和中性磷酸酶活性初步研究

研究了珠穆朗玛峰北坡地区沿绒布河谷海拔4400～5550m的夏季土壤中水解酶类脲酶、中性磷酸酶活性,并探讨了这两种土壤酶与土壤有机质和海拔高度的相互关系。结果表明:(1)随着海拔升高,土壤脲酶、中性磷酸酶活性呈高低波动变化,在研究区域出现多个峰值,总的趋势是上升的,其最大值分别出现在海拔5500m和5450m处。(2)偏相关分析表明,土壤脲酶活性与有机质含量呈正相关,土壤中性磷酸酶活性与有机质含量呈显著正相关;土壤脲酶活性与海拔的相关性不具显著性意义,中性磷酸酶活性与海拔呈极显著正相关。     

低分子有机酸对土壤中重金属的解吸及影响因素

研究了柠檬酸、草酸、酒石酸和苹果酸对矿区土壤中重金属Pb、Cd、Cu和Zn的解吸行为,并探讨了介质pH值对其解吸土中重金属的影响。振荡解吸试验结果表明四种低分子有机酸对供试污染土壤中Pb、Cd、Cu和Zn都具有一定的解吸能力。由于土壤中重金属有效态含量较低,各重金属的解吸率都不高。在对Pb和Cd的解吸中,各低分子有机酸能力大小顺序为柠檬酸>酒石酸≈苹果酸>草酸;Cu的解吸顺序为柠檬酸>草酸>酒石酸≈苹果酸;Zn的解吸顺序为酒石酸>柠檬酸≈苹果酸>草酸。低分子有机酸随浓度的增加,其解吸能力提高。低分子有机酸对重金属的解吸量随pH值的降低而增加。     

山东省土壤有机碳密度和储量估算

农业土壤有机碳密度和储量是全球变化及碳循环研究的重要问题。采用山东省第二次土壤普查数据,以土种为单位,对山东省土壤有机碳密度和总量进行了估算。土壤有机碳密度变化范围为38.50-0.77kgm-2,平均6.00kgm-2,低于全国平均水平;土壤有机碳总量为5.97×108t,约占全国总量的0.65%。土壤有机碳较高的土种基本上集中分布在山前平原、山间平原、山地平原交界处、滨海(湖)低平地等地质大循环过程中的物质堆积部位,土壤有机碳密度较低的土种分布在低山丘陵顶部、上部土壤侵蚀强烈的地形部位。     

北京典型边缘区25年来土壤有机质的时空变异特征

采用地统计学和GIS相结合的方法,研究了北京典型边缘区25 a来两个阶段(1981～2000年,2000～2006年)土壤有机质含量(SOM)的时空变异特征.研究结果表明:土地利用类型及土地利用方式的转换对土壤有机质含量产生重要影响.1981～2000年,荒草地向耕地的转换以及因灌溉设施的完善而引起水浇地面积的增加使得整个研究区域土壤有机质含量普遍增加,有机质含量平均值从9.64 g/kg增加到12.35 g/kg,增加了28%;在利益的驱使下,农户改变了土地利用方式,不再向种植粮食作物的土地追加投入,研究区域土壤有机质含量平均值由12.35 g/kg降低到11.46 g/kg(2000～2006年).空间上,1981年土壤有机质含量自北向南逐渐降低;与1981年相比,2000年的土壤有机质含量普遍增加一个级别,增加最多的区域分布在研究区域的中部,这些区域也是土地利用类型变化明显的地方,主要是荒草地向其他农用地的转换;与2000年相比,2006年研究区域内土壤有机质含量增加的只有3个地区,并且大部分增加不显著,增幅不到1g/kg.