国际30年来土壤食物网的研究历程与热点分析

利用文献计量学方法,研究1989—2018年来土壤食物网研究领域的热点内容,概括土壤食物网的研究脉络及国际土壤食物网未来的研究方向。结果显示:土壤生物多样性、食物网的碳氮循环功能及管理方式对土壤食物网结构的干扰是现在研究热点,而土壤食物网功能多样性、系统稳定性、及土壤食物网对全球变化的响应则是新兴的研究方向。     

施钙对瘠薄红壤旱地花生土壤理化性质的影响

为探讨钙肥对瘠薄红壤旱地花生土壤理化性质影响，同时为优化花生生长环境提供理论依据，本研究在 湖南长沙选取红壤瘠薄旱地以及3个不同粒型大小花生品种（大粒湘花2008、中粒湘花55、小粒蓝山小籽），运用土 柱试验栽培法，设置施钙肥（CaO）和不施钙2个处理，对花生主要生育期的根际、0~20cm土壤理化性质进行测试与 分析。结果表明：在缺钙酸性土壤下，施钙能提高所有品种、各时期（成熟期略有不同）、各土层花生土壤的pH值， 调节土壤过酸强度；提升土壤有机质含量（蓝山小籽＞湘花2008＞湘花55）；显著增加土壤碱解氮含量（湘花55＞湘 花2008＞蓝山小籽）；更好地提高大、中粒型品种土壤有效钾含量；降低大、中粒型品种土壤有效磷含量。因此，在 氮、磷、钾营养元素充足，钙元素缺失的土壤下，增施石灰钙肥，既可降低土壤酸度，又能提高有机质、碱解氮、有效 钾含量，却降低速效磷含量，在缺钙酸性土壤花生生产中施用石灰时应增施磷肥，从而保障花生高产高效栽培。     

生物炭对不同酸化水平稻田土壤性质和重金属Cu、Cd有效性影响

针对南方稻田土壤酸化严重,导致养分流失有毒重金属活化,严重影响稻米质量安全的重大现实问题。以水稻秸秆和谷壳等农业废弃物为原料制备生物炭(分别记为RSC和RHC),研究不同原料生物炭对酸化土壤改良及其对重金属有效性的影响。设置3个生物炭用量(0,20,50 g/kg,分别记为CK、C1、C2),4种土壤酸化水平(pH 4.01,4.25,4.33,4.58,分别记为L1、L2、L3、L4),生物炭与重金属污染土壤共同培养60天后测定土壤pH、全氮、有机质、有效磷、速效钾和有效态Cu、Cd含量。结果表明:RSC对酸化土壤pH的改良效果明显优于RHC,且施炭量越高提高幅度越大,RSC的C2处理使4种酸度水平的土壤pH分别提高了0.68,0.97,1.29,1.71个单位。2种生物炭均能提高土壤的全氮、有效磷、速效钾和有机质含量,其中各施炭处理有机质显著提高,尤以速效钾的增幅最为显著,RSC对4种养分的提高均优于RHC。RHC对土壤有效态Cu含量无显著影响;RSC的C2较C1处理更能降低土壤中有效态Cu含量,使4种酸度水平的土壤分别降低了13.62%,6.57%,4.36%,7.88%。RHC处理的L3、L4土壤中有效态Cd含量显著降低,最大分别降低了13.79%,19.23%。RSC使4种酸度土壤有效态Cd含量最大分别降低了20.00%,25.81%,20.69%,19.23%。相关分析表明,土壤pH与有效态重金属含量呈显著负相关关系。水稻秸秆炭用于改良酸化土壤、降低重金属Cu和Cd有效性的效果更佳,且降低污染土壤中Cd的有效性较Cu好;生物炭对酸化程度越低的土壤pH和有效磷含量的提高以及有效态Cd含量的降低效果较好,而有效态Cu含量的降低效果则在酸化程度越高的土壤中表现更佳;土壤pH是生物炭调控重金属Cu、Cd有效性的主要影响因素。     

黄土高原植被恢复过程中土壤表面电化学性质演变特征

土壤胶体表面所带电荷是土壤具有一系列物理、化学性质的根本原因。表面电荷数量、比表面积、表面电荷密度、表面电场强度以及表面电位是土壤胶体颗粒重要性质,影响土壤中物理、化学、生物化学过程。运用带电颗粒表面性质联合分析法,测定黄土高原子午岭地区不同植被类型下土壤表面电荷性质,研究自然植被恢复过程对土壤表面电荷性质的影响。结果表明:随着植被的演替,子午岭林区土壤表面电荷数量、比表面积、表面电荷密度均随植被的恢复增加,变化范围分别为10.88～19.85 cmol·kg~(–1)、40.67～61.71 m~2·g~(–1)和0.22～0.31 c·m~(–2),平均值分别为16.18 cmol·kg~(–1)、54.88 m2·g~(–1)和0.28 c·m~(–2),土壤表面电场强度达108 V·m~(–1)数量级;土壤黏粒、有机碳含量是影响表面电荷性质的主要因素,解释率分别为62.5%和27.9%;土壤基本性质对表面电荷性质的影响由强到弱依次为:黏粒、有机碳、砂粒、全氮、C/N、粉粒、碳酸钙、pH。研究结果对于进一步认识黄土高原土壤颗粒表面性质,加深理解土壤中发生的一系列物理化学过程具有重要意义。     

黄河故道区域不同种植模式及秸秆还田方式对土壤的改良效果

由于长期受到流水冲击,黄河故道区域农田以中低产田为主,因此本区域农田质量提升成为黄河中下游平原绿色发展的重要研究课题。在河南濮阳清丰地区秸秆还田方式的基础上,选取黄河故道区域广泛种植的小麦、玉米和花生三大主要农作物,于2009年进行4种种植模式长期定位试验：小麦-玉米、小麦-花生、小麦-玉米-小麦-花生和单季花生,其中小麦和玉米秸秆全部还田,花生秸秆不还田,探究不同种植模式对土壤理化性质和微生物群落结构的影响。结果表明,秸秆还田量越多,土壤有机质含量提高越多,小麦-花生、小麦-玉米-小麦-花生种植模式下土壤有机质含量最高,且其土壤含水量也显著高于其他处理,上层土壤容重有所降低,显著改善了土壤砂质化,提升了土壤的蓄水能力;秸秆还田量较大的种植模式的养分保持能力明显提高,养分含量显著增加;微生物群落结构对不同种植模式响应结果为,花生可以显著提升微生物丰度,微生物群落多样性随种植作物类型的增加而增加。因此,小麦-玉米-小麦-花生种植模式较为适宜濮阳清丰黄河故道区域,有利于土壤改良和区域农业的可持续发展。     

利用氦氖激光诱变提高枯草芽孢杆菌纤溶酶活力的研究

通过诱变筛选纤溶酶活性高的枯草芽孢杆菌菌株,得到突变株HDBF-N7HN5。使用氦氖激光诱变,设置不同的诱变时间,通过不同的蛋白平板处理,筛选高产突变株并检测纤溶酶活力。实验结果表明,在氦氖激光诱变处理45 min后,最高产突变株纤溶酶活力达到429.89±5.74 IU/mL。突变株经过10次传代培养后,保持稳定的高产纤溶酶特性。纤溶酶粗酶液处理血凝块的绝对溶解率可达到57.74±0.72%,10倍稀释液处理血凝块的绝对溶解率也能达到26.89±0.68%,菌株产生的纤溶酶具有良好的体外溶栓效果。本研究结果既提高了微生物纤溶酶活性,也为该菌株产纤溶酶的产业化提供了依据。     

龟纹瓢虫对草地贪夜蛾卵和低龄幼虫的捕食作用

为明确龟纹瓢虫Propylaea japonica对草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda的控害潜力,在(25±1)℃、L∥D=16 h//8 h、RH (60±5)%的条件下研究了龟纹瓢虫雌、雄成虫和4龄幼虫对草地贪夜蛾卵、1龄和2龄幼虫的捕食能力。结果表明,龟纹瓢虫4龄幼虫和雌、雄成虫对草地贪夜蛾卵、1龄和2龄幼虫的捕食反应均符合HollingⅡ模型。龟纹瓢虫雌、雄成虫和4龄幼虫对草地贪夜蛾卵的日最大捕食量分别为204.6、110.9粒和124.7粒,瞬时攻击率分别为1.125、1.658和1.429,处理时间分别为0.004 9、0.009 0 d和0.008 0 d;对草地贪夜蛾1龄幼虫的日最大捕食量分别为242.4、265.5头和109.4头,瞬时攻击率分别为1.233、1.038和1.411,处理时间分别为0.004 1、0.003 8 d和0.009 1 d;对草地贪夜蛾2龄幼虫的日最大捕食量分别为41.2、40.3头和27.6头,瞬时攻击率分别为1.386、1.226和1.685,处理时间分别为0.024 3、0.024 8 d和0.036 2 d。雌、雄成虫和4龄幼虫对草地贪夜蛾卵和低龄幼虫的搜寻效应均随着猎物密度的增加而降低。龟纹瓢虫对草地贪夜蛾卵和1龄幼虫的捕食量高于2龄幼虫。结果表明龟纹瓢虫对草地贪夜蛾卵和低龄幼虫具有较好的控制作用,为利用龟纹瓢虫控制草地贪夜蛾提供了理论依据。     

Simulation of over-exploitation of ornamental fish and its consequences for the functional structure of assemblages of Amazonian streams

The consequences of over-exploitation may seriously impair the integrity and functioning of ecosystems. When loss of species is accompanied by the loss of ecological processes, the effects are no longer just taxonomic and may affect the stability of the environments. Ornamental fishing is one of the main economic activities of the middle Negro River. Such activity is directed to a small number of species and has the Cardinal Tetra (Paracheirodon axelrodi) as the main target species. Given the potential effects this pressure and the lack of information on its consequences, the present study analysed, through simulations, the possible effects of depletion of ornamental fish populations on the functional structure of fish assemblages, represented by functional diversity (FD) and functional redundancy (FR) indexes. We sampled 13 streams exploited by the ornamental fishery, where we collected 4,286 specimens of 110 species, of which 22 were targeted as ornamental fishing. We found that the ornamental species corresponded, on average, to 27.8% of the species and 33.3% of the FD of the assemblages. In a scenario of complete exclusion of ornamental species, local communities would lose 24.6% of the FD and reduce up to 12% of the FR. With these results, it is possible to infer that the local extinction of exploited species would cause negative impacts on the multifunctionality and the resilience of the streams ecosystems. In this way, we emphasise the need for proper management of the ornamental fisheries aiming to the sustainability of the activity and to the conservation of ecosystem functionality.     

不同裂解温度的污泥生物质炭理化特性分析

研究裂解温度对污泥生物质炭基础理化性质的影响,为安全、合理、高效处置污泥提供理论依据。将干燥污泥分别在200、300、500、700℃下进行热裂解处理(SBC200、SBC300、SBC500、SBC700),获得污泥生物质炭,测定其基础理化特性。结果表明：不同温度制备的污泥生物质炭表面颗粒结构完好,孔径范围均集中在10~50 μm,其中低温生物质炭SBC200表面较光滑,最可几孔径和中值孔径最大,分别为20.1 μm和14.8 μm,高温生物质炭SBC700表面较粗糙,比表面积最大,为5.98 m²/g。随裂解温度的提高,污泥生物质炭的产率、含水量、电导率、挥发分、阳离子交换量显著下降,全碳、氧、全氮、氢含量、有效磷和铵态氮均逐渐降低,pH和灰分含量显著增加。将污泥制备成生物质炭,是安全处置污泥的有效途径,低温制得的污泥生物质炭具有更大的提高土壤肥力的潜力,而高温制得的生物质炭在改良土壤酸性的应用上具有更大的潜力。     

种植年限对设施蔬菜土壤养分和环境的影响

为了给设施蔬菜地合理施肥提供依据,研究了不同种植年限设施蔬菜地土壤理化性质、微生物数量及酶活性变化,以露地土壤为对照(CK),采集种植1 a(年)、3 a、5 a、7 a、9 a、11 a、13 a、15 a、17 a、20 a以及20 a以上的0~20 cm设施蔬菜土壤样品,采用常规土壤理化性质检测方法测定了土壤理化性质和酶活性,采用平板计数法,分析土壤微生物数量。结果表明,设施菜地种植年限与土壤容重呈正相关,与土壤孔隙度呈负相关;设施菜地土壤pH值随种植年限的增加逐年降低,两者呈显著的负相关性;土壤EC值、土壤有机质和速效磷含量都随种植年限的增加而逐年增高,并与种植年限呈显著的正相关性;与CK相比,种植13 a的蔬菜样地土壤全氮和速效钾含量均显著地增加;连续种植20 a以上,设施蔬菜土壤含盐量比对照土壤显著地增加了486.49%。土壤细菌和放线菌数量、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性呈现出先增加后减少的趋势,且都在种植年限为11~13 a时达到最大;真菌数量随着种植年限的增加而增加,而土壤脲酶活性则随种植年限的增加呈下降趋势;转化酶活性随着种植年限的增加保持不变。土壤微生物数量与酶活性之间存在一定程度的相关关系,其中土壤真菌数量与土壤酶活性之间的相关性最为显著。综上所述,种植年限不同的设施菜地,土壤养分失衡,呈现酸化趋势,盐分含量逐年增加,土传真菌病害潜在发生,对设施蔬菜生产不利。