尿素向氨基糖的转化以及对土壤氨基糖库动态的影响

采用13CO(NH2)2为底物进行黑土培养实验,利用气相色谱/质谱技术测定土壤中三种氨基糖含量以及同位素富集比例,根据其微生物标识物作用探讨土壤中不同微生物群落对于尿素碳的同化利用特征及黑土氨基糖库对于尿素添加的响应。研究结果表明,尿素碳可以被土壤微生物同化利用,但是可利用性显著低于葡萄糖。氨基葡萄糖中13C富集比例显著高于胞壁酸,表明真菌对尿素碳的同化能力高于细菌。尿素添加使土壤有机碳含量有所下降,同时土壤氨基糖总量及其与有机碳的相对比例也显著降低,说明在碳源严重受限条件下,氨基糖可被优先分解利用以补充碳源供给。胞壁酸含量虽低,但其调节并平衡碳氮元素供给与需求的能力较强;氨基葡萄糖稳定性高于胞壁酸,但在碳源缺乏时也可部分分解。土壤氨基糖的动态与土壤碳氮的可利用性及其耦合作用密切相关,在平衡土壤碳氮需求方面具有一定的调节作用。     

化肥对黑土不同粒级碳水化合物的影响

本文采集公主岭市长期定位监测基地不施肥和施用不同化肥的黑土,通过超声波分散-离心分离得到细黏粒(<0.2μm)、粗黏粒(0.2～2μm)、粉粒(2～53μm)、细砂粒(53～250μm)、粗砂粒(250～2000μm)5个颗粒级别,分析全土及不同粒级中土壤碳水化合物并进行含量与分布的比较。结果表明,黑土中不同粒级碳水化合物库的性质差异显著,碳水化合物多集中在粉+黏粒中;长期施用化肥后,黑土全土及各粒级碳水化合物库大小和浓度基本上没有变化;粗砂粒级(Gal+Man)(:Ara+Xyl)下降,表明该粒级中植物来源碳水化合物所占比重有所增加,暗示出粗砂粒级对施肥措施更为敏感。     

测定土壤氨基糖和氨基酸手性异构体中氮同位素比值的气相色谱/质谱方法

建立了利用活性碳源和15N-NH4+培养-气相色谱/质谱联机测定土壤氨基糖和氨基酸手性异构体15N富集比值的方法,从而可有效区分土壤中原有的和利用外源氮素新合成的氨基化合物。在活性底物存在下,外加同位素氮素被迅速同化并合成氨基化合物,因而利用质谱技术可检测到同位素峰的强度变化。由于氨基糖和中性及酸性氨基酸分子中只有一个N原子,15N富集度可通过同位素峰(F+1)与母峰F相对强度的比值计算;但碱性氨基酸赖氨酸的质谱碎片m/z 439含有两个N原子,15N富集度应利用m/z 441(F+2)的相对强度的变化计算。15N在目标化合物中的富集程度用原子百分超(APE)评价,D-氨基酸的APE还需进一步利用水解诱导的外消旋化系数(HIR%)校正。APE值可反映氨基化合物的循环速率大小,是研究土壤氮素动态变化的有力工具。     

玉米秸秆覆盖还田量对黑土微生物碳代谢活性与多样性的影响

  目的  针对东北黑土区长期集约化耕作导致的土壤退化问题,开展不同秸秆覆盖还田量对土壤微生物碳代谢特征的影响及其驱动因素的研究。  方法  采用MicroRespTM方法结合土壤碳氮含量等理化性质,测定土壤微生物碳代谢能力及其影响因素,使用Past v2.16、Canoco 5.0等软件对微生物群落功能多样性、结构差异以及土壤理化性质和微生物群落碳代谢特征间的关系进行分析。  结果  秸秆连续覆盖还田14年后,土壤微生物对羧酸类与氨基酸类碳源的代谢活性显著降低,但对外源碳底物的代谢多样性显著增强。67%和100%秸秆还田显著改变了土壤微生物群落碳源代谢结构,100%秸秆还田下微生物对芳香酸类碳源的相对代谢活性提高。土壤微生物对碳源的代谢活性主要与土壤碳氮含量显著相关,土壤可溶性碳与碱解氮含量分别是影响土壤微生物碳源代谢多样性和结构的主要理化因子。  结论  长期秸秆还田可以通过降低土壤微生物对易利用碳源的代谢需求、提高对碳源的代谢多样性而改善免耕土壤微生物碳代谢功能。本研究可为优化东北黑土区保护性耕作管理模式、促进该地区农业可持续发展提供微生物学参考。     

氮肥减施和秸秆还田对土壤固定态铵含量的影响

【目的】固定态铵作为土壤氮素的暂存库,其含量的变化能够影响土壤的保氮供氮功能,而深入探究氮肥减施对土壤固定态铵的影响及其对秸秆还田的响应,可为优化农田氮肥管理提供理论依据。【方法】依托位于中国东北黑土区玉米种植系统连续9年全量玉米秸秆覆盖归还的保护性耕作试验平台,通过设置玉米秸秆不还田(S0)、秸秆还田量33%(S33)和秸秆全量覆盖还田(S100)3个秸秆还田量处理,以及240 kg hm^-2(N240)、190 kg hm^-2(N190)、135kg hm^-2(N135)、0 kg hm^-2(N0)4个氮素施用水平,研究氮素减施3年后土壤固定态铵总量的变化以及不同秸秆还田量对固定态铵的影响。【结果】秸秆不还田时,土壤固定态铵总量随施氮量降低而逐渐下降,且在不施氮肥处理(N0)时显著低于施氮肥处理;在S33N190时土壤-作物系统出现氮素缺乏,并且随施氮量的下降土壤固定态铵降低量与氮素缺乏量之间具有显著的正相关关系。在所有氮肥水平,秸秆还田尤其是全量秸秆还田均有利于缓解固定态铵的释放,但在N135...     

秸秆覆盖免耕对土壤氨基糖在团聚体粒级中分布的影响

本试验对常规垄作(RT)、无秸秆覆盖免耕(NT-0)和全量秸秆覆盖免耕(NT-100)下不同土层(0~5 cm、5~10 cm、10~20 cm)氨基糖含量在不同团聚体粒级中的分布特征进行了分析。结果表明,与传统耕作相比,免耕处理显著影响了表层土壤(0~10 cm)的团聚化作用,促进了微团聚体和小颗粒大团聚体向大团聚体的转化。在不同的土壤层次,NT-0没有改变土壤有机碳含量,而NT-100显著增加了土壤有机碳含量。另外,相对于NT-0和RT,NT-100显著促进了0~5 cm土壤各团聚体粒级中总氨基糖、氨基葡萄糖和氨基半乳糖的积累,而在5~20cm土层没有产生显著影响。研究表明,免耕无秸秆覆盖对土壤有机碳、氨基糖含量以及各氨基单糖含量没有影响,而结合秸秆覆盖则显著促进了表层土壤有机碳以及氨基糖的积累。     

外源氮素和凋落物添加对温带森林土壤氨基糖转化特征的影响

【目的】温带森林土壤氨基糖的转化特征对外源氮素和凋落物加入的响应研究,对于温带森林土壤氮素管理和缓解氮沉降所带来的负面影响具有重要的意义。【方法】采用室内恒温恒湿模拟培养的方法,研究了外源氮素和凋落物添加条件下温带森林土壤有机层中3种微生物来源的氨基糖含量的变化特征,并利用真菌和细菌来源氨基糖的比值（氨基葡萄糖/胞壁酸）,分析了外源物质添加条件下真菌和细菌残留物对土壤氮素转化和积累的相对贡献。【结果】温带森林有机层土壤中不同微生物来源氨基糖对外源物质加入的响应不同。单施氮素以及氮素与凋落物同时添加均有利于细菌残留物胞壁酸的积累,但是单施氮素添加对真菌残留物氨基葡萄糖含量的积累没有影响,且氮素与凋落物同时添加不利于氨基葡萄糖含量的积累。氨基半乳糖对外源物质添加的响应较小。真菌残留物的稳定性高于细菌残留物,氮素与凋落同时加入时不利于土壤微生物残留物的稳定性。此外,土壤中真菌和细菌来源氨基糖的比值受到外源物质加入的影响,单施氮素以及氮素与凋落物添加降低了氨基葡萄糖/胞壁酸比值（分别降低28.3%和30.5%）,两种外源物质加入时细菌残留物对氮素转化的相对贡献大于真菌残留物。【结论】外源氮素和...     

不同施肥处理对球囊霉素土壤蛋白含量的影响

球囊霉素是丛枝菌根真菌分泌的一种疏水性蛋白,通过研究不同施肥处理对棕壤中Bradford反应性球囊霉素土壤蛋白(GRSP)含量的影响以及GRSP与土壤有机碳之间的关系表明:不同施肥处理显著影响土壤中GRSP的含量,无机肥、有机肥以及有机-无机肥配施均显著增加农田土壤总GRSP(T-GRSP)和易提取GRSP(EE-GRSP)的含量,以有机-无机肥配施效果最好。与CK和单施NPK处理比较,有机肥施用提高土壤T-GRSP在土壤有机质(SOM)中的比例,表明有机肥促进GRSP在土壤有机质中的累积,提高GRSP对土壤有机质的贡献。同时,不同施肥处理GRSP含量与土壤有机碳(SOC)含量呈极显著相关关系。     

玉米不同生长时期土壤氨基酸氮的动态特征

氨基酸在土壤氮素循环及作物养分供给中既扮演着库的角色又起着源的作用。本文通过田间试验研究肥料施用及肥料与秸秆配施后土壤氨基酸在玉米不同生长时期的数量变化,探讨了土壤氨基酸的可利用性及其动态特征。研究发现,在玉米需氮高峰期,耕层土壤,尤其是10～20 cm层次的氨基酸氮含量降低以部分满足植物的氮素需求;在玉米成熟期,土壤氨基酸含量又有所回升。秸秆配施增加了土壤氨基酸氮的含量,从而提高了土壤持续供氮能力。     

稳定性同位素技术在土壤重要有机组分循环转化研究中的应用

土壤有机质包含多种不同结构的有机物质,如碳水化合物(中性糖、氨基糖)、蛋白质(氨基酸)、木质素等,这些组分在土壤中的保留时间从几天到几百万年,在有机质循环过程中的积累和转化动态各有特征,其作用和贡献也有所不同.由于有机质各组分本身在土壤中稳定存在,只有利用同位素示踪技术才能定量研究有机质及其组分的循环动态.本文概述了利用稳定同位素示踪技术研究有机质中的一些重要组分的来源、可利用性和转化动态及其生物标识作用的进展情况,从而深入了解土壤有机质循环转化动态及调控机制.