长期施肥对红壤旱地土壤活性有机碳和酶活性的影响

以江西进贤长期肥料定位试验为平台,研究了红壤旱地不同施肥措施对土壤微生物生物量、活性有机C、C库管理指数以及土壤酶活性的影响。研究结果表明:与不施肥和单施化肥土壤相比,施有机肥处理土壤的pH、CEC、有机C、全N、全P、无机N、速效P、速效K及土壤微生物生物量均显著增加,土壤活性有机C和C库管理指数也较试前土壤和其他处理土壤明显提高,此外,土壤的转化酶、脱氢酶、脲酶和酸性磷酸酶活性也较其他处理显著增加。土壤微生物生物量、活性有机C以及4种土壤酶活性之间的相关关系显著,且它们均与土壤有机C、全N、全P、无机N、速效P等土壤养分呈显著正相关。因此,红壤旱地通过长期施用有机肥或与无机肥配施,不仅能显著提高土壤有机质的数量和质量,而且能增加土壤微生物生物量和酶活性,从而显著提高土壤肥力和土壤持续生产力。     

长期冬种绿肥改变红壤稻田土壤微生物生物量特性

以进行了31年的双季稻-冬绿肥长期定位试验的红壤性水稻土为对象,研究了长期冬种绿肥条件下土壤微生物生物量特性的季节变化,为阐释冬绿肥措施在稻田生态系统土壤碳氮转化中的作用机制提供理论基础。试验包括双季稻-紫云英(RRV)、双季稻-冬油菜(RRP)、双季稻-黑麦草(RRG)及双季稻-冬闲(RRF)4个处理,在典型时期(绿肥盛花期、绿肥翻压后、早稻成熟期、晚稻收获后)采集土壤样品,分析土壤微生物生物量碳氮及微生物商等方面的变化。结果表明,3种冬绿肥均提高了土壤微生物生物量碳(SMBC)、微生物生物量氮(SMBN)和微生物商,在土壤性质相对稳定的晚稻收获后均显著高于对照处理,全年平均值也多显著高于对照处理。豆科绿肥紫云英对SMBC和SMBN的提高作用最显著,晚稻收获后相对冬闲分别提高了21.12%和98.45%,全年平均值分别提高了15.92%和36.49%。取样时期对SMBC、SMBN和微生物商有较大的影响,但变化趋势基本一致,即绿肥翻压前后无明显变化,早稻成熟期降至最低,至晚稻收获后再次上升。SMBC/SMBN比值在不同绿肥处理间差异不大,但有明显的季节变化,早稻成熟期较高而晚稻收获后降低。因此,南方稻田冬种绿肥后土壤微生物特性明显改善,冬种绿肥是提升稻田土壤肥力的高效措施。     

旱地和水田有机碳分解速率的探讨与质疑

＾１４Ｃ标记的羊粪,杂交狼尾草及其根部分施于淋溶土中,在３０℃培养３６５天,土壤保持旱地和淹水两种状态,进行有机碳在土壤中分解的对比试验,另一组试验采用＾１４Ｃ标记的水稻秸和玉米秸和玉米分别施于老土和变性土中,在上述相同的水分条件下３０℃培养１１２天进行对比。所有加入的不同有机物料。不论是在何种土壤,其在淹水土壤中的有机碳分２解速率均快于旱地土壤,而前者的残留率却明显低于后者。淹水处理各种不同分解     

改良剂对旱地红壤活性有机碳及土壤酶活性的影响

针对江西旱地红壤肥力低下、生产力不高等突出问题,基于长期野外旱地红壤定位试验,研究了改良剂(生物质炭和过氧化钙)对旱地红壤活性有机碳及与碳代谢相关酶活性的影响。试验设置生物质炭施用量0(C0)、758(C1)、1 515(C2)kg/hm2和过氧化钙施用量0(Ca0)、61(Ca1)、121(Ca2)kg/hm2,生物质炭和过氧化钙单施和配施共9个处理,即CK、C0Ca1、C0Ca2、C1Ca0、C1Ca1、C1Ca2、C2Ca0、C2Ca1、C2Ca2。结果表明,生物质炭单施和配施均在一定程度上提高了旱地红壤有机碳及活性碳组分,且效果优于单施过氧化钙。C2Ca0、C2Ca1和C2Ca2处理土壤有机碳增加较显著。生物质炭和过氧化钙显著提高土壤活性有机碳组分,与对照(CK)相比,其中C1Ca0处理的微生物生物量碳平均增加了45.22%,C1Ca2处理的可溶性有机碳平均增加了21.34%,C1Ca0处理的颗粒有机碳平均增加了20.72%,C2Ca2处理的易氧化有机碳平均增加了22.19%。生物质炭和过氧化钙对提高碳库管理指数均有较好的效果,0~10 cm和10~20 cm土层分别平均增加了11.09%、14.07%。添加生物质炭对旱地红壤酶活性均有促进作用,且对0~10 cm土层土壤酶的影响较10~20 cm土层明显;配施C2Ca2明显提高旱地红壤淀粉酶、纤维素酶和β-葡糖苷酶活性,C1Ca1明显提高红壤蔗糖酶活性。因此,生物质炭和过氧化钙能有效改善旱地红壤活性有机碳组分以及与碳代谢相关酶活性,且生物质炭与过氧化钙配合施用对土壤改良的效果更好。     

旱地转变为稻田对关键带红壤剖面土壤团聚体碳含量的影响

在红壤关键带江西鹰潭孙家小流域观测站选取花生旱地、新稻田(30 a)及老稻田( 200 a)3个典型剖面(0～120 cm),按照30 cm的土层间隔自下而上地采集剖面样品,采用湿筛法逐级提取了粒级为 250μm、250～53μm及53μm团聚体的样本,分析各粒级团聚体的全碳含量及其对土壤全碳贡献率的变化,探讨铁铝氧化物与团聚体碳含量的相关关系。结果表明:红壤关键带的花生旱地和新、老稻田剖面土壤中250～53μm团聚体所占比例高达41.9%～58.2%;花生旱地向新、老稻田转换的过程中,剖面土壤 250μm团聚体的比例呈现出"低-高-低"的变化趋势,250～53μm团聚体的比例呈现出"高-低-低"的变化趋势,而53μm团聚体的比例呈现出"低-低-高"的变化趋势;从旱地转为稻田,尤其是长期的水耕熟化作用会使各土层土壤及大小粒级团聚体的全碳含量显著增加,且无定形氧化铁的形成对红壤旱地和老稻田的全碳含量有重要影响;三个剖面的土壤全碳含量均随着剖面呈现出先快速降低,后趋于平稳的变化规律,但较深土层中53μm团聚体对老稻田新增加的全碳贡献最大。     

石灰性土壤中控制有机碳分解的因子

我国华北、西北地区有大面积的石灰性土壤,其中相当一部分是农地。     

有机物料输入稻田提高土壤微生物碳氮及可溶性有机碳氮

土壤微生物量碳、氮和可溶性有机碳、氮是土壤碳、氮库中最活跃的组分,是反应土壤被干扰程度的重要灵敏性指标,通过设置相同有机碳施用量下不同有机物料处理的田间试验,研究了有机物料添加下土壤微生物量碳（soil microbial biomass carbon,MBC）、氮（soil microbial biomass nitrogen,MBN）和可溶性有机碳（dissolved organic carbon,DOC）、氮（dissolved organic nitrogen,DON）的变化特征及相互关系。结果表明化肥和生物碳、玉米秸秆、鲜牛粪或松针配施下土壤微生物量碳、氮和可溶性有机碳、氮显著大于不施肥处理（no fertilization,CK）和单施化肥处理,分别比不施肥处理和单施化肥平均高23.52%和12.66%（MBC）、42.68%和24.02%（MBN）、14.70%和9.99%（DOC）、22.32%和21.79%（DON）。化肥和有机物料配施处理中,化肥+鲜牛粪处理的微生物量碳、氮和可溶性有机碳、氮最高,比CK高26.20%（MBC）、49.54%（MBN）、19.29%（DOC）和32.81%（DON）,其次是化肥+生物碳或化肥+玉米秸秆处理,而化肥+松针处理最低。土壤可溶性有机碳质量分数（308.87 mg/kg）小于微生物量碳（474.71 mg/kg）,而可溶性有机氮质量分数（53.07 mg/kg）要大于微生物量氮（34.79 mg/kg）。与不施肥处理相比,化肥和有机物料配施显著降低MBC/MBN和DOC/DON,降低率分别为24.57%和7.71%。MBC和DOC、MBN和DON随着土壤有机碳（soil organic carbon,SOC）、全氮（total nitrogen,TN）的增加呈显著线性增加。MBC、MBN、DOC、DON、DOC+MBC和DON+MBN之间呈极显著正相关（P<0.01）。从相关程度看,DOC+MBC和DON+MBN较MBC、DOC、MBN、DON更能反映土壤中活性有机碳和氮库的变化,成为评价土壤肥力及质量的更有效指标。结果可为提高洱海流域农田土壤肥力,增强土壤固氮效果,减少土壤中氮素流失,保护洱海水质安全提供科学依据。     

生物质炭长期施用对旱地红壤微生物特性及理化性质的影响

为了解生物质炭施于旱地红壤较长时间后对土壤物理、化学及微生物特性的影响,以江西典型旱地红壤为对象,采用田间长期定位试验的方法观察了不同用量生物质炭(0、2.5、5、10、20、30 t hm~(-2)和40 t hm~(-2))在施用4年后旱地红壤基础理化性质、土壤微生物生物量碳、氮、土壤基础呼吸强度及微生物商、微生物代谢熵等的变化。结果表明,施用生物质炭4年后,旱地红壤pH、有机碳、全氮、微生物生物量碳和生物量氮均随生物质炭施用量的增加呈上升趋势,土壤容重、微生物碳氮比呈下降趋势。以生物质炭用量40 t hm~(-2)时的改良效果最好,与对照相比,土壤容重显著(P0.05)降低了0.17 g cm-3,微生物碳氮比显著降低了7.97,土壤pH、有机碳、全氮、微生物生物量碳和生物量氮分别显著提高了6.1%、47%、21.5%、43.3%和162.6%。试验证明施用生物质炭较长时间后对旱地红壤的改良效果依旧良好,并且生物质炭施用量越高,对土壤理化性质和微生物特性的影响越显著。     

微生物影响稻田土壤中砷转化研究进展

稻田砷污染是一个全球性环境问题。稻米是以大米为主食的人群砷暴露的主要途径，稻米砷含量超标，会对动物和人体健康造成威胁。微生物是影响砷环境生物化学行为的重要角色，在植物-土壤-微生物系统的砷循环中发挥着重要作用。了解微生物对砷在土壤-水稻系统中的生物化学循环的影响，能够为稻田砷污染的有效治理提供理论基础。本文综述了砷氧化微生物、砷还原微生物以及砷甲基化微生物分别对砷氧化、还原和甲基化过程的影响（直接作用），并总结了微生物通过间接影响铁、硫的环境生物化学循环，进而影响稻田-水稻系统中砷的赋存形态及其转化与迁移的过程。最后，本文归纳了砷污染农田微生物修复技术的相关研究进展，并提出了研究展望。     

土壤微生物生物量碳的表观周转时间测定方法

土壤微生物生物量碳周转对土壤有机质和养分循环起着决定作用。本研究建立了土壤微生物生物量碳周转时间的测定方法。培养条件下 (2 5℃、10 0 %湿度 ) ,加入14 C标记葡萄糖标记土壤微生物生物量碳 ,在 10 0d培养期内 ,每隔 2 0d测定一次14 C标记微生物生物量碳 (14 C BC) ,采用一级热力学方程拟合测定期内 (2 0～ 10 0d) 14 C BC 的周转速率常数 (k) ,由此计算土壤微生物生物量碳的表观周转时间。测定的 5个土壤在培养条件下微生物生物量碳的周转时间为 93～ 4 0 0d ,根据培养温度和实际田间年平均温度推算得到田间条件下土壤微生物生物量碳的周转时间为 1 0～ 4 1a。其主要影响因子为土壤质地 ,土壤利用方式的影响较小。土壤微生物生物量碳的周转时间能较好地反映土壤微生物生物量的周转状况及其与土壤有机质的周转和积累的关系。     

红壤稻田土壤溶解有机碳含量动态及其生物降解特征

本通过田间采样分析和室内培育试验,研究了不同利用年限的3种红壤水田土壤中溶解有机C(DOC)的含量动态和生物降解特征。结果表明：土壤DOC的含量随土壤深度而降低,二具有显负相关性。0-30cm土壤DOC的含量及其占总C比例随土壤有机C含量的升高而增大。DOC的季节变化明显,主要与气候因素有关：降雨和灌水可显提高DOC的含量,是落干时含量的1．44-2．50倍。淋溶试验结果表明,从试验开始,淋滤液中DOC的浓度呈增加趋势,至2l天时达到最大,其后又趋下降。在49天的培养期内,DOC的分解速率为3l％-58％,其中低分子量组分能在数天内降解掉。不同土壤间DOC的分解速率有明显差异。     

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。     

红壤旱地有机质的积累规律及其影响因素

长期(13年)定位试验表明:3种类型有机肥(厩肥、绿肥和秸秆)都能增加红壤旱地有机质的积累,但速度不同。在当地习惯用量的条件下,有机质的年增长量以厩肥最快、其次是绿肥、再次是秸秆。土壤有机质的积累和肥料用量间的关系服从规律:Y(有机质的积累量)=AebX (X为有机肥用量)。影响土壤有机质积累速度的主要因素是有机肥用量和它们的C/N。而有机肥的C/N则影响不同有机肥的有机质积累系数(单位肥料用量的有机质积累量)。 在生产实践上通过施用有机肥提高红壤(特别是红壤丘陵区)有机质水平要解决两个问题:肥源和运输,否则难以实行。本试验结果表明:本田秸秆就地还田也能增加红壤有机质的积累,但是速度较慢。秸秆就地还田不仅使作物吸收的大部分(>60%)K素重新还回土壤,而且解决了红壤旱地有机肥施用的肥源和运输问题,从而使这一措施在生产上实际可行。     

土壤碳循环研究及中国稻田土壤固碳研究的进展与问题

土壤碳循环是与全球气候变化密切相关的重要地球表层系统过程,是国际地学和生态学界近年来的热点领域。本文简要概述了国际土壤碳循环研究的进展和发展态势,着重讨论了中国稻田土壤固碳研究已获得的认识。提出碳循环研究越来越走向与生物学的结合,且越来越依赖于长期试验和观测。中国稻田土壤的固碳水平、潜力已有较丰富的认识和资料积累,在团聚体尺度上也开展了较多的固碳机理的研究,包括物理保护、化学结合、生物学的稳定等。无论是野外还是实验室的培养均表明稻田土壤碳矿化潜力较低,这与团聚体的物理保护有关外,还与稻田土壤中存在的碳的化学结合而稳定的机制有关;固碳与农田生态系统生产力和生态服务功能的耦合机制是当前稻田土壤固碳研究的中心内容,一些研究已经表明生物多样性可能是控制碳稳定和温室气体减排与生产力提高的关键因素。未来研究的重点是定量表征固碳中碳更新的关键环节,同时需要加强对作物-土壤微生物相互作用对碳输入、转化和固定的影响及机理的研究。中国稻田土壤固碳与农业发展意义值得进一步重视。     

太湖水稻土中的芳基硫酸酯酶活性

选取了 1 2个太湖地区的水稻土表土及其剖面 ,分析芳基硫酸酯酶活性变化。耕作层芳基硫酸酯酶活性平均为PNP 1 60 μgg- 1h- 1。大多数土壤其酶活性在PNP 1 0 0～ 2 0 0 μgg- 1h- 1之间。最低值和最高值分别为PNP 75 ,31 5 μgg- 1h- 1。犁底层土壤芳基硫酸酯酶活性明显低于耕作层 ,60 %的土壤其酶活性低于PNP 5 0 μgg- 1h- 1。犁底层酶活性与耕作层酶活性之间没有相关性。土壤芳基硫酸酯酶活性与土壤有机碳有显著正相关 (R2 =0 .5 33) ;与土壤pH关系较为复杂 ,在pH小于 5 .2时 ,随pH升高 ,酶活性增加 ,大于 5 .2时 ,酶活性则明显下降。除个别土壤外 ,大多数土壤芳基硫酸酯酶活性沿剖面下降 ,在大于 60cm的土层中基本上没有芳基硫酸酯酶存在。不同土壤芳基硫酸酯酶活性的剖面分布有所不同。根据酶活性变化下降趋势 ,其剖面分布基本上可以归结为四个类型。     

稻作制、有机肥和地下水位对红壤性水稻土磷的吸持作用的影响

从１９８２～１９９４年,对稻作制,有机肥和地下水位三因素多水平的定位试验土壤,进行磷的恒温吸附试验,研究不同稻作制和地下不位以及施用有机肥对红壤性水稻土对磷的吸持作用的影响,结果表明,各处理土壤磷的恒温吸附曲线形状都很相似,均属于高亲和力的“Ｌ”型曲线,所有吸附资料与三个已知吸附模型的拟合程度的均达极显著水平,其中以一元Ｌａｎｇｍｕｉｒ模型优于Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ和Ｔｅｍｋｉｎ两个模型,三种稻作制     

红壤水稻土肥力性状的演变特征

大田条件下 ,通过选点采样分析 ,研究了不同利用年限红壤水稻土的物理、化学和生物学性质的动态变化特征。荒地红壤水耕利用后 ,土壤颗粒组成呈现规律性变化 ,粘粒 (<0 0 0 2mm)含量从荒地红壤的 3 9%下降到 80a稻田土壤的 1 7% ,而粉砂 (0 0 2～ 0 0 0 2mm)含量升高。土壤pH一般增加 0 5～ 1个单位 ;0～ 1 0cm土壤有机碳和全氮含量从荒地红壤的 4 5 8gkg- 1和 0 3 9gkg- 1增加到 3 0a红壤稻田的1 9 6gkg- 1和 1 62gkg- 1,其后 ,即使利用时间长达 80a ,土壤有机碳和全氮含量并没有显著差异 ;土壤全磷含量 ,经 3a水耕利用后可从荒地红壤的 0 5gkg- 1提高到 1 3gkg- 1,表明通过施肥可使红壤磷素快速积累 ;而在水耕利用过程中 ,红壤稻田土壤的钾素含量呈下降趋势 ,经 80a利用的红壤稻田 ,0～ 1 0cm土壤钾素含量仅为荒地红壤的 80 % ;全铁和游离铁的含量也呈下降趋势。随着水耕熟化过程 ,细菌数量和脲酶活性也明显升高。不同利用年限红壤稻田土壤的各项性状指标的变化结果还表明 ,荒地红壤水耕利用后要达到高度熟化的稻田土壤肥力水平 ,需要经过 3 0a的时间     

咪鲜胺及其三种主要代谢物在六种水稻土中的吸附

用批量平衡法研究了咪鲜胺及其三种主要代谢物BTS44595、BTS44596和BTS45186在六种水稻土中的吸附。结果表明：水稻土以物理吸附作用来吸附咪鲜胺及其代谢物，吸附平衡时间为7—14h，吸附过程可用Freundlich吸附等温式描述。水稻土对咪鲜胺吸附能力均比其代谢物要强，三种代谢物之间的吸附量差异性不是很大。咪鲜胺在水稻土中的吸附与土壤有机质含量、阳离子交换量和粘粒含量成显著正相关，而BTS44595、BTS44596和BTS45186在水稻土中的吸附主要受土壤pH值的控制。这说明咪鲜胺在降解代谢后改变了它在土壤中的吸附行为与吸附机理，对此应予以足够的关注。     

模拟酸雨对太湖地区水稻土铜吸附—解吸的影响

以太湖地区三种典型的水稻土（黄泥土、白土、乌泥土）为例，利用模拟-培养试验，着重研究模拟酸雨对土壤的铜吸附解吸能力的影响，研究结果表明：与未淋溶土壤相比，经模拟酸雨淋溶的三种土壤对铜的吸附量有所增加，随着淋溶液pH的降低，增幅减小：易解吸态铜的解吸量则随淋溶液pH的降低而增大，模拟酸雨降低了土壤对重金融污染的缓冲能力；虽然黄泥土、乌泥土对铜的吸附量远大于白土，但模拟酸雨对乌泥土的吸附-解吸能力的影响速度也大于白土。     

耕作年限对水稻土有机碳分布和腐殖质结构特征的影响

分析比较了浙江慈溪耕作年限为50、100、500、700、1 000、2 000 a的水稻土剖面和不同粒级复合体中有机碳的分布特征,并利用红外光谱技术,探讨了长期耕作对水稻土腐殖质结构和功能基团的影响。结果表明,耕作年限在50~2 000 a范围内,稻田耕作表层有机碳含量受耕作年限影响不大,随着耕作年限的增加,约30~60 cm深度土层中有机碳含量有升高趋势。稻田土壤0~40 cm土层和40~80 cm土层有机碳储量变化幅度(Δ)随着耕作年限的增加逐渐下降,表明早期开垦的水稻土仍有很大的固碳潜力。100、500、1 000a水稻土耕作表层中,<2μm复合体的有机碳含量受耕作年限影响不大;随着耕作年限延长,<2μm复合体有机碳分配系数不断增大,10~50μm复合体有机碳分配系数则呈下降趋势。100、500、700 a水稻土胡敏酸的芳化度随耕作年限增加有所提高,500和700 a水稻土胡敏酸的脂肪族-CH2-、-CH3基团含量要高于100 a水稻土,胡敏酸的聚合程度基本上不受耕作年限影响。