大气CO2浓度升高和氮肥水平对麦田土壤有机碳更新的影响

依托FACE（Free air carbon dioxide enrichment）技术平台,采用稳定¹³C同位索法,通过将C₃作物小麦种植于长期单作玉米的C₄土壤上,研究了大气CO₂浓度升高和不同氮肥水平对水稻-小麦轮作制中冬小麦生长季土壤有机碳更新的影响。结果表明,种植一季小麦后土壤有机碳的δ¹³C值显著降低,小麦生长改变了土壤有机碳的组成,大气CO₂浓度增加促进作物向土壤中输入更多的碳。大气CO₂浓度升高增加了麦田土壤有机碳的更新率,使土壤有机碳的更新率由3.61%(施氮量为150 kg hm^-2,LN)～4.59%(施氮量为250 kg hm^-2,HN)提高至6.72%（LN）～8.55%（HN）,分别增加72.7%和86.1%。结果表明,大气CO₂浓度升高和提高氮肥用量将加快农田土壤有机碳的更新。     

强冻融作用下土壤微生物残体碳的累积特征及其对玉米秸秆输入的响应

【目的】微生物残体碳是土壤稳定碳库的主要组成部分。探究不同冻融强度下东北黑土区土壤真菌和细菌残体碳的变化和积累特征,以及玉米秸秆对这一过程的影响,以加深对东北黑土土壤有机碳循环过程和微生物调控机理的认知,为东北黑土区土壤肥力提升提供理论支撑。【方法】研究采用室内模拟培养试验,供试材料为玉米秸秆和黑土。设置3个冻融强度处理：弱冻融(融冻温度/冻结温度为5℃/-4℃)、强冻融(融冻温度/冻结温度为5℃/-9℃)和5℃常温对照,每个冻融处理分别设置添加和不添加玉米秸秆处理。一个冻融循环为土壤样品在5℃培养24 h,逐渐降低温度至冻结温度,保持48 h,然后升温至5℃,直到总时间96 h (4天),然后进入下一个循环。冻融试验共进行了16次循环,总培养周期为65天。在第0、3、8、12和16次冻融后采集土壤样品,测定土壤氨基葡萄糖(真菌残体标识物)和胞壁酸(细菌残体标识物)含量,分析微生物残体碳的累积特征及其对土壤有机碳的贡献。【结果】不添加玉米秸秆条件下,强冻融处理在前期较恒温对照显著增加了真菌和细菌残体碳含量及其对土壤有机碳的贡献,降低了土壤真菌细菌残体碳比值(F/B),而弱冻融处理相关指...     

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。     

泥沙沉积层次对有机碳矿化和CO2排放影响的模拟研究

[目的]探讨沉积区不同掩埋层位对CO₂在沉积剖面中产生和传输的影响，为定量评估黄土高原地区侵蚀-沉积环境下碳源/汇强度和功能提供理论依据。[方法]通过土柱回填控制性试验模拟沉积土层，在12 cm高土柱的顶部(2 cm)、中部(5 cm)和底部(9 cm)分别添加¹³C标记的葡萄糖溶液，并设置3种¹³C葡萄糖溶液浓度(26,52,104 mg C/kg),对比分析20℃恒温培养10 d期间，不同添加位置和葡萄糖溶液浓度对土柱表观CO₂释放速率的影响，并结合稳定性同位素示踪法，解析不同有机碳来源对表观CO₂的贡献，进而探讨不同掩埋层位对外源输入有机碳矿化的影响。[结果](1)低浓度葡萄糖添加处理下，外源添加葡萄糖的矿化程度在顶、中、底部分别为38.6%,65.1%,50.9%,存在显著性差异；而随着葡萄糖添加浓度的升高，各层位间的矿化程度趋于一致。(2)顶部添加葡萄糖后，表观CO₂中δ¹³C峰值最大(376‰,1527‰,3176‰),出...     

脉冲标记下甘蔗13C富集及氮磷钾含量变化

¹³C示踪是精准量化植物碳源贡献土壤碳的有效途径。为建立经济适用的甘蔗¹³C脉冲标记方法,同时获得¹³C富集蔗叶,本研究采用自制全密闭标记室进行标记试验,供试甘蔗品种为桂糖58号,设置0(CK)、0.32(T1)、0.64(T2)和1.28 g·m^-3(T3)4个Na₂¹³CO₃标记浓度,每隔7 d进行6 h的¹³CO₂脉冲标记,共标记6次。于第6次脉冲标记开始及结束后采集标记室内气体,测定CO₂浓度和δ¹³C-CO₂。并于第2、第4和第6次标记7 d后破坏性采集植株,测定蔗叶和根系δ¹³C值及全碳和N、P、K含量,计算蔗叶和根系¹³C标记效率。结果表明,在密闭标记时间内,外源释放的¹³CO₂ 95%以上被甘蔗光合作用利用。蔗叶δ^...     

麦秸与毛叶苕子共同调控青海高原土壤温室气体排放的作用机制

  【目的】  研究青海高原麦秸和豆科绿肥混合添加下土壤温室气体排放规律及其碳氮转化机制,为该地区农田系统秸秆和绿肥科学利用提供依据。  【方法】  采用室内模拟试验,设无添加对照(CK)、单独添加毛叶苕子(VS)、单独添加麦秸(WS)、麦秸与毛叶苕子混合添加(VWS),共4个处理。测定了温室气体排放速率、土壤活性碳氮组分、土壤酶活性、细菌、古菌、真菌、amoA、nirK和narG基因丰度。  【结果】  VWS处理与VS处理相比,CO₂和N₂O的累积排放量分别减少24.8%和74.6%,CH₄累积吸收量增加9.1%,综合增温潜势(global warming potential, GWP)显著降低76.1% (P<0.05);与WS处理相比,CO₂累积排放量增加33.7%,CH₄累积吸收量与N₂O累积排放量分别降低12.0%和43.1%,GWP降低49.4%。有机物料添加可调节土壤pH,增加土壤碳氮含量。VWS处理的土壤pH显著高于CK和VS处理;土壤水溶性有机碳(DOC)和微生物量碳(SMBC)含量较VS处理分别增加了21.6%和4.9%,无机氮(Nmin)、土壤水溶性有机氮(DON)和微生物量氮(SMBN)含量分别降低了77.3%、59.5%和6.3%;土壤Nmin、DOC、DON、SMBC和SMBN含量较WS处理分别增加64.0%、22.5%、56.5%、23.2%和27.8%。VWS处理较其他处理,α-葡萄糖苷酶(AG)和β-葡萄糖苷酶(BG)活性显著提高,亚硝酸还原酶(NIR)活性显著降低。VWS处理的真菌和古菌群落丰度较WS处理分别提高83.8%和69.8%,较VS处理分别降低62.6%和20.3%;VWS处理细菌群落丰度较VS处理降低33.4%。VWS处理下,AOB amoA、nirK和narG基因丰度较VS处理分别降低56.6%、41.4%和16.3%,较WS处理分别降低30.3%、25.9%和12.0%。相关分析结果表明,CO₂和CH₄排放与土壤有机碳、全氮、DOC、SMBC和SMBN含量,AG、NAG和NR活性,真菌、细菌、nirK和narG基因丰度呈显著正相关;N₂O排放与土壤全氮、DON、SMBC和SMBN含量、真菌、AOB amoA和nirK基因丰度呈显著正相关,与土壤pH和BG活性呈显著负相关。偏最小二乘路径模型分析(PLS-PM)表明,AOB amoA是调控土壤N₂O排放的主要功能菌群。  【结论】  麦秸、毛叶苕子单独添加以及二者混合添加均可促进土壤CO₂排放,减少CH₄吸收。相较于二者单独添加,混合添加可通过降低土壤AOB群落丰度等途径,实现N₂O减排和综合增温潜势下降,可作为青海高原旱地土壤温室气体减排的一项有效措施。     

鱼蛋白作为激发剂促进还田秸秆腐解和有机碳在土壤中积累

[目的]秸秆还田量影响秸秆腐解、后茬作物生长和温室气体排放。研究不同秸秆还田量下,利用鱼蛋白作为激发剂促进秸秆分解、提高土壤有机碳积累的效果,为秸秆和鱼蛋白资源的合理高效利用提供理论依据。[方法]采用室内培养试验方法,设置秸秆还田量、有机激发剂种类及其在总激发剂中的占比3个因素。秸秆还田量包括适量(7500 kg/hm²)和高量(10500 kg/hm²)两个水平;供试有机激发剂包括猪粪、鱼蛋白;猪粪、鱼蛋白激发剂添加量占尿素氮量的比例分别为50%、100%(分别记为P50、F50、P100、F100),以两个秸秆还田量不添加激发剂处理为对照,共10个处理。激发剂总量按照调节投入秸秆碳氮比为35:1所需要的氮量计算,其中50%和100%的氮量由猪粪、鱼蛋白提供,培养期为60天。培养期间测定CO₂和N₂O排放速率及累计排放量。培养结束时,测定土壤养分含量、细菌和真菌丰度以及酶活性。[结果]高量秸秆还田虽然可增加土壤中有机碳的积累,但土壤CO₂排放量以及单位输入碳的排放量均高于适量...     

秸秆还田对长期不同施肥黑土微生物残体碳的影响

  【目的】  研究长期施肥以及秸秆还田对黑土中微生物标识物氨基糖含量的影响,以期为调节黑土碳循环提供理论支撑。  【方法】  吉林省农业科学院黑土长期定位试验始于1990年,2018年选取其中不施肥对照(CK)、单施化肥(NPK)和有机肥配施化肥(MNPK) 三个处理进行秸秆微区田间试验。这三个处理的土壤中分别再设加入1 cm 长玉米秸秆6000 kg/hm2的处理(CKS、NPKS、MNPKS)和不加入玉米秸秆的处理(CK、NPK、MNPK),共6个处理。秸秆与土壤混匀后置于PVC框(长0.9 m、宽0.6 m、高0.6 m)内,PVC框上端高于地面20 cm。在PVC框埋入土壤60天(夏季)、150天(秋季)后,取土样测定理化性状及氨基葡萄糖(GluN)、氨基半乳糖(GalN)和胞壁酸(MurN)含量。微生物真菌残体碳和细菌残体碳含量依据各氨基糖含量计算。  【结果】  与CK相比,NPK和MNPK处理能够促进氨基糖在土壤中的积累,其中第60天氨基葡萄糖分别显著增加18.81%和105.36%;胞壁酸分别显著增加19.62%和129.30%。两种施肥措施均能提升土壤中微生物残体碳的含量,而且MNPK处理微生物残体碳积累量较CK处理高出近1倍。各处理中真菌残体碳含量要远高于细菌残体碳含量,两种施肥措施均会降低真菌残体碳占微生物残体碳的比重,说明施肥会增加细菌在这一过程中对黑土有机碳积累的贡献。NPKS处理氨基葡萄糖占总氨基糖含量百分比明显增加,MNPKS处理真菌来源的氨基葡萄糖所占百分比也在第60天、第150天这两个时期内逐渐上升,表明真菌细胞死亡残体积累量在增加。  【结论】  添加秸秆后的MNPK处理促进了黑土中微生物残体碳的积累,NPK处理与秸秆添加相结合可以提高真菌残体碳在微生物残体碳中所占比重。因此,施肥和秸秆添加会使黑土中微生物群落组成发生变化,从而影响微生物残体的积累特征。     

杉木人工林凋落物添加与去除对土壤碳氮及酶活性的影响

为了解未来气候变化过程中森林生产力增加的背景下,凋落物增加如何影响土壤碳氮过程,在杉木人工林中通过模拟实验研究凋落物添加(一倍)与去除对土壤中碳氮、碳氮同位素(δ¹³C、δ¹⁵N)、微生物生物量碳氮(MBC、MBN)及酶活性的影响。结果表明:凋落物添加后土壤中氮获得酶(β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶)活性显著上升,加速对土壤中有机质的分解获取氮素;凋落物添加与去除处理对土壤碳的影响较小,土壤有机碳(SOC)与可溶性有机碳(DOC)均未发生显著变化;土壤中δ¹³C丰度与凋落物处理之间未呈现出相关规律性,而δ¹⁵N丰度在凋落物添加处理后显著上升。这些结果说明,凋落物处理对杉木林土壤中氮的影响较为敏感,对土壤碳的影响较小。因此,未来气候变化导致森林生产力提高、凋落物输入增加,可能会导致土壤中氮素的损失,迫使土壤微生物分泌更多的氮获得酶同植物竞争土壤氮,最终可能会造成土壤碳氮循环的不平衡,对整个生态系统造成严重影响。     

土施维生素B6对苹果园土壤微生物多样性的影响

【目的】 土壤微生物是影响根系生态环境的重要因素,维生素B₆具有提高果实品质的功效。本试验通过高通量测序的方法,研究土施不同剂量维生素B₆ (VB₆) 对土壤微生物多样性的影响,从而揭示土施维生素B₆提质功效的机理。 【方法】 2015年4月,在距富士苹果主干1 m处土施不同剂量的维生素B₆,同年10月,在撒入维生素B₆处采集土样,提取基因组DNA,通过PCR扩增建立文库,通过高通量测序技术并结合相关生物信息学方法,对土壤细菌16S rRNA基因V4+V5区域和真菌ITS1+ITS2区域的丰富度、多样性及群落结构进行检测。 【结果】 从9个土壤样品中共获得530714个有效细菌序列数和434886个有效真菌序列数,从每个样品中平均可获得1920个细菌群落 (OTUs) 和374个真菌群落 (OTUs),每个样品中有566个相同的细菌群落 (OTUs) 和73个相同的真菌群落 (OTUs),丰富度指数 (Ace指数和Chao指数) 分析显示,维生素B₆ 5g/株处理提高了细菌丰富度,其Ace指数显著提高了62.6%,Chao指数显著提高了71.6%,降低了真菌丰富度,其Chao指数显著降低了18.6%,维生素B₆ 10 g/株处理对细菌和真菌丰富度无显著影响。多样性指数 (Simpson指数和Shannon指数) 显示,维生素B₆ 5 g/株处理提高了细菌的多样性,其Shannon指数显著提高了22.3%,降低了真菌的多样性,其Simpson和Shannon指数显著降低了29.2%和34.4%,维生素B₆ 10 g/株处理对细菌和真菌的多样性无显著影响。在门分类水平上,变形菌门 (Proteobacteria)、放线菌门 (Actinobacteria)、拟杆菌门 (Bacteroidetes) 和酸杆菌门 (Acidobacteria) 是优势细菌,其相对丰度之和超过80%,子囊菌门 (Ascomycota)、担子菌门 (Basidiomycota)、接合菌门 (Zygomycota) 是优势真菌,其相对丰度之和超过98%,维生素B₆ 5 g/株处理降低了细菌中拟杆菌门 (Bacteroidetes) 的相对丰度,提高了真菌中子囊菌门 (Ascomycota) 的相对丰度,降低了担子菌门 (Basidiomycota) 和接合菌门 (Zygomycota) 的相对丰度,维生素B₆ 10 g/株处理提高了细菌中的变形菌门 (Proteobacteria) 和放线菌门 (Actinobacteria) 的相对丰度,降低了拟杆菌门 (Bacteroidetes) 和酸杆菌门 (Acidobacteria) 的相对丰度,提高了真菌中担子菌门 (Basidiomycota) 的相对丰度,降低了接合菌门 (Zygomycota) 的相对丰度。 【结论】 维生素B₆可以改变土壤中细菌和真菌的丰富度和多样性,改变土壤中门水平的细菌和真菌的相对丰度。维生素B₆作为一种良好的根系生态调节剂,具有推广价值。      

添加玉米秸秆重金属污染对水稻土有机碳矿化的影响

为研究重金属污染环境胁迫下新碳的添加对水稻土有机碳矿化的影响,以苏南地区不同程度Cd/Pb污染的水稻土为研究对象,通过室内培养法,研究了添加玉米秸秆(新碳)条件下重金属污染对水稻土有机碳(老碳)矿化的影响。试验通过测定土壤CO₂-C排放动态及其δ¹³C值、总有机碳和活性碳库组分含量,计算了相对激发效应,探讨了不同程度重金属污染对水稻土新老有机碳矿化的影响。结果表明:新鲜有机碳的添加均提高了土壤有机碳的矿化速率和累计矿化量,添加玉米秸秆后不同程度重金属污染的水稻土有机碳累积矿化量分别提高了120%(轻度污染土壤,P0)、540%(较高程度污染土壤,P1)和360%(高度污染土壤,P2)。添加玉米秸秆同时促进了不同程度重金属污染水稻土中原有有机碳的矿化速率,相对于P0与P1土壤,P2土壤更能促进水稻土老碳的矿化,并降低了可溶性有机碳含量,且在培养的不同阶段P2土壤相对激发效应显著高于P0与P1土壤,在培养第30天时相对激发效应值达到最高,分别为47.3%(P0)、148.2%(P1)、189.2%(P2)。     

根结线虫病土引入秸秆碳源对土壤微生物群落结构的影响

【目的】微生物生物量及群落结构对农业管理措施极为敏感,土壤微生物数量和多样性的大小是土壤肥力状况的重要生物学指标,秸秆还田影响着土壤微生物的种群和数量。由于不合理的耕作,引起严重的根结线病虫害,尤以连作的番茄土壤十分普遍,研究连作条件下添加秸秆碳源对根结线虫（Meloidogyne spp.）病害严重土壤中土壤微生物生物量和群落结构的影响,探讨添加秸秆碳源加入量与土壤微生物量、群落结构及其真菌/细菌比值的相互关系、变化规律,可为病土的生态修复奠定一定的理论基础。【方法】本试验采用室内盆栽方法,试验设置4个小麦秸秆添加量0、 2.08、 4.16和8.32 g/kg,分别记为S0、 S1、 S2和S3,供试作物为番茄。采用磷脂脂肪酸法（PLFA）估算真菌生物量、细菌生物量和微生物生物总量。【结果】与不加秸秆的对照相比,秸秆碳源的施入显著增加了土壤微生物总生物量（MTB）、细菌生物量（MB）、真菌生物量（FB）。S3、 S2和S1处理的MTB、 MB、 FB分别为30.17、 28.42和22.72 nmol/g; 24.27、 23.12和22.97 nmol/g; 5.90、 5.30和4.93 nmol/g; 不同秸秆添加量处理之间,微生物总生物量和细菌生物量之间差异不显著,但真菌生物量差异达显著水平。添加秸秆处理使土壤中微生物群落结构发生了变化,真菌/总生物量（FB/MTB）、真菌/细菌（F/B）比值显著提高。S3、 S2和S1处理的FB/MTB和F/B分别为19.56%、 18.65%和17.78%; 24.34%、 22.94%和21.68%;S3和S2的比值之间差异不显著,两个处理的比值与S1处理之间差异显著。秸秆的添加对细菌生物量在微生物总量中的比例有降低作用,细菌在微生物总量中占据绝大比例,在S0、 S1、 S2、 S3个处理中分别为83.10%、 82.22%、 81.35%和80.44%,F/B比值分别为20.30%、 21.68%、 22.94%和24.34%。【结论】随着秸秆施入量的的增加,微生物总生物量、细菌和真菌生物量和F/B比值均有升高的趋势,特别是有利于F/B比值增加,说明秸秆碳源的施入改变F/B比值,从而改善病土食物网结构和土壤生态系统食物网营养结构。秸秆添加量以4.16和8.32 g/kg更为有效。     

秸秆添加对土壤微生物–根系形态介导的番茄磷吸收的影响

  【目的】  研究了添加秸秆后土壤微生物(包括解磷微生物)丰度、磷有效性的动态变化,以及作物根系的生长发育特征对作物磷吸收的影响。  【方法】  以番茄 (Solanum lycopersicum)为供试作物进行田间试验,设置添加秸秆和不添加秸秆对照两个处理,在番茄移栽后第15、30及45 天,测定了番茄地上部生物量、磷含量和根系形态,同时测定了土壤微生物数量(细菌、真菌、解磷微生物)、微生物生物量磷和速效磷含量,分析了微生物?根系–作物磷吸收的关系。  【结果】  添加秸秆提高了成熟期番茄的地上部生物量,显著提高了叶片和地上部的磷吸收量,地上部(叶+茎+果实)总磷吸收量较不加秸秆番茄增加21.8%。与无秸秆对照处理相比,添加秸秆处理提高了土壤细菌以及具phoD,phoC和pqqC功能基因的解磷微生物丰度,增加了微生物量磷。添加秸秆处理降低了移栽后15 天番茄根系生物量和组织密度,增加了根系比根长,降低了移栽后15到30 天的番茄根系生长。番茄移栽后第30 天到45 天,土壤细菌、真菌丰度下降,微生物量磷降低,丰富的解磷微生物以及微生物量磷降低介导的磷活化,驱动番茄根系生长加快,比根长增加,根系直径降低。根系生长与土壤有效磷(Olsen-P)相关性显著。  【结论】  添加秸秆初期微生物增生导致番茄根系生长缓慢,后期微生物量磷的降低和解磷微生物对磷的活化促进细根的快速伸长。秸秆还田激发微生物量磷活化协同根系高效磷吸收特征,促进成熟期番茄地上部磷吸收的增加。     

杉木凋落物及其生物质炭对土壤原有有机碳矿化的影响

利用¹³C同位素技术和培养实验,研究不同添加量(0、10、20、30、40、50 g·kg^-1)杉木凋落物和生物质炭(Biochar,BC,350℃热解)对土壤原有有机碳(原SOC)矿化及外源碳自身分解的影响。实验进行28 d,培养温度为25℃,水分保持为60%土壤持水量(Water holding capacity,WHC)。结果表明:凋落物及BC添加显著提高了土壤总CO₂累积排放量(P<0.05),且凋落物的影响更为明显;来源于外源碳及原SOC的CO₂累积排放量均随添加量的增加而增加。培养结束时,凋落物碳(LR-C)分解率为5.71%～13.68%,生物质炭碳(BC-C)分解率仅0.34%～0.50%,凋落物和BC处理下原SOC分解率分别为对照土壤的6.42倍～13.58倍与2.06倍～3.94倍。回归分析发现,2种外源碳处理下原SOC分解率与添加量均呈极显著的线性关系(P<0.01);LR-C分解率亦随添加量的增加而增加;但BC-C分解率则与添加量呈显著的开口向上的抛物线关系(P&...     

基于稳定性同位素核酸探针技术的红壤微生物底物利用策略研究

外源活性碳底物输入强烈影响土壤微生物的生长,但是在系统发育分类水平上,细菌和真菌对活性底物的动态响应及利用特征和微生物群落组成的关系仍不清楚。以红壤为研究对象,采用¹³C标记葡萄糖为底物进行模拟培养并定期取样,利用稳定性同位素核酸探针(DNA-based stable isotope probing,DNA-SIP)和高通量测序技术分析活性的真菌和细菌类群,并探讨不同微生物利用葡萄糖来源碳的动态特征。研究发现,微生物群落对葡萄糖的利用符合从细菌向真菌演替的r/K选择策略。在细菌群落中,隶属于富营养菌的变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)对活性底物的利用能力显著高于寡营养菌的酸杆菌门(Acidobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)。和细菌的底物利用策略不同,真菌子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)在整个培养期间均可以利用葡萄糖和土壤原有组分。因此,葡萄糖的连续加入并未改变不同营养类型细菌的底物利用策略,而真菌对底物的利用具有广谱性特征,活性底物可诱导真菌对土壤原有组分...     

不同种类秸秆还田对单季稻田CH4排放和功能微生物丰度的影响

【目的】阐明稻田土壤CH₄排放及其相关功能微生物对不同种类秸秆施用的响应机制，为稻田生态系统CH₄排放预估和减排措施的选择提供理论依据。【方法】以太湖地区典型单季稻田的原柱状土为研究对象，通过设置温室栽培试验，同步监测水稻秸秆(RS)、小麦秸秆(WS)、玉米秸秆(MS)施用模式下水稻各生长期CH₄排放通量、水稻产量、土壤微生物量碳氮含量等因子，定量化研究CH₄排放相关菌群及功能基因的群落丰度。【结果】与对照相比，RS、WS和MS处理下水稻生长期CH₄排放量分别增加289.65%、263.30%和344.43%，单位水稻产量CH₄排放量分别增加210.40%、182.35%和282.80%。水稻生育期中，土壤产CH₄菌(mcrA)群落丰度呈现上升趋势而CH₄氧化菌(pmoA)呈先上升后下降趋势。与对照相比，拔节期RS处理显著增加细菌16S rRNA和pmoA基因拷贝数，成熟期WS处理显著增加mcrA拷贝数，而MS处...     

设施菜田土壤pH和初始C/NO3– 对反硝化产物比的影响

【目的】设施菜田土壤反硝化作用是N₂O排放和氮素损失的重要途径。本研究通过室内厌氧培养试验,在不同pH和初始C/NO₃–条件下,比较设施菜田土壤反硝化氮素气体排放及产物比的变化特征。【方法】以设施菜田土壤为研究对象,通过添加一定量低浓度的酸碱溶液调节土壤pH分别为酸性、中性和碱性条件,调节后的实测pH分别为5.63、6.65和7.83;同时以谷氨酸钠作为有效性碳,除未添加有效性碳作为对照处理 (CK) 外,其他有效性碳与硝酸盐 (C/NO₃–) 的比值分别调节为5∶1、15∶1和30∶1,三种pH条件下均设置 4 个 C/NO₃– 水平,每个水平3次重复。利用自动连续在线培养系统 (Robot系统),在厌氧条件下监测不同处理土壤产生的 N₂O、NO、N₂和CO₂浓度的动态变化,通过计算N₂O/(N₂O + NO + N₂)指数估算反硝化过程N₂O的产物比。【结果】增加土壤的pH能显著减少设施菜田土壤N₂O和NO的产生量,酸性 (pH 5.63) 土壤的N₂O、NO产生量峰值在不同初始C/NO₃– 比下均显著高于中性 (pH 6.65) 和碱性 (pH 7.83) 土壤 (P < 0.05)。中性和碱性土壤在高C/NO₃– 下有利于减少反硝化过程N₂O的产生,而酸性土壤条件下差异并不显著。中性土壤条件下增加有机碳含量会降低NO产生量,而在酸性和碱性土壤上有机碳的添加对NO产生量没有显著影响。土壤pH和初始C/NO₃– 比对土壤N₂O的产生有极显著的交互效应 (P < 0.001)。酸性和中性土壤上添加有机碳能够显著增加土壤N₂的产生速率 (P < 0.05),且与对照相比,不同pH的土壤添加有机碳后均显著促进反硝化过程中N₂O向N₂的转化。在不同初始C/NO₃– 下碱性土壤的CO₂产生量显著高于酸性和中性土壤,同时与对照相比,添加有机碳显著增加了土壤的CO₂产生量 (P < 0.05)。酸性土壤的N₂O产物比在不同初始C/NO₃– 下均极显著高于碱性土壤 (P < 0.01),且不同初始C/NO₃– 下的土壤N₂O产物比随pH的增加显著下降,二者呈极显著线性负相关关系 (P < 0.01)。【结论】土壤pH降低是设施菜田土壤N₂O和NO排放量较高的重要原因。而且,增加初始土壤有效碳含量促进了土壤的反硝化损失,并在中性和碱性土壤中N₂O的产生量减少。土壤pH升高和初始C/NO₃– 增加均降低了产物比,但增加了土壤反硝化作用速率。在利用N₂O排放通量和产物比估算土壤反硝化氮素损失时,土壤pH和有效碳含量是必须考虑的两个重要因素。     

鄱阳湖不同湿地植物群落光合碳储量及分配

稳定性碳同位素自然丰度(¹³C)表征生态系统碳循环关键过程,为了追踪陆地生态系统碳的动态及其分配,通过采用¹³C脉冲标记对不同植物光合碳分配及其向地下输入特征进行研究,探讨鄱阳湖不同湿地植物群落(藜蒿群落、水蓼群落、苔草群落和芦苇群落)连续4年(2015—2018年)光合碳储量及分配及其相关影响因素。结果表明:(1)2015—2018年土壤有机碳含量和有机碳储量平均值均呈一致的变化规律,其中以表层土壤最高,随土层深度的增加逐渐降低,20—40 cm以下土壤有机碳含量变化范围相对较小; 60—80 cm土壤有机碳含量最低; 土壤¹³C含量随土层深度的增加呈逐渐增加趋势,其中不同土层大致表现为藜蒿群落>水蓼群落>苔草群落>芦苇群落。(2)2015—2018年不同湿地植物群落土壤养分含量、地上和地下生物量平均值呈一致的变化趋势,均表现为藜蒿群落<水蓼群落<苔草群落<芦苇群落,不同植物群落差异均显著(p<0.05); 而全磷含量呈相反的变化趋势,不同植物群落差异均显著(p>0.05)。(3)脉冲标记当天不同植物¹³C值均表现为叶>茎>根>土壤,具体表现为藜蒿群落>水蓼群落>苔草群落>芦苇群落,这表明不同植物根部对光合固定新碳的富集程度较大。标记当天,不同植物地上¹³C固定百分比例较高,说明标记的效率较高且分配差异较大; 脉冲标记21 d后,¹³C值下降,固定的光合碳转移到土壤中的含量显著增加。(4)标记后植物-土壤系统各组分固定¹³C量占净光合¹³C总量分配比例呈现茎>叶>根>土壤的趋势,光合碳在不同植物各部分以及土体中都有所增加,主要集中在地上部分。(5)相关性分析结果表明,地上生物量与茎叶¹³C含量显著正相关(p<0.05),地下生物量与根和土壤¹³C含量显著正相关(p<0.05); 由此说明地上和地下生物量对光合碳的分配起着主导作用,有利于对地下碳平衡过程和固碳减排的理解。     

十种湿生植物根际真菌群落参数和土壤肥力的比较

【目的】利用人工湿地是目前我国进行点源污水处理的一项重要技术,人工湿地的湿生植物及其根际微生物对污水处理有重要影响。目前人们普遍关注的是湿生植物根际细菌的群落结构和功能,而对根际真菌群落结构的信息较少。本文主要研究10种湿生植物根际的土壤肥力、真菌数量、生物量和真菌的碳代谢,目的在于筛选出根际土壤真菌生物量和活性均较大的植物种类,为今后人工湿地的建设提供参考依据。【方法】采用"向后抛石法"随机选取采样点,收集10种湿生植物根际土壤。采用常规方法测定土壤有机碳、全氮和全磷含量;真菌数量采用稀释平板法,真菌生物量(麦角固醇含量)采用高效液相色谱法(HPLC)测定;真菌碳代谢指纹采用FF板进行分析。【结果】银边石菖蒲、花叶香蒲和黄菖蒲根际土壤分别有较高的有机碳、全氮和全磷含量(P0.05)。黄菖蒲根际土壤真菌数量和生物量最大(P0.05)。相关分析表明,土壤全磷与真菌数量和生物量有极显著的正相关关系(P0.05),是制约土壤真菌分布的重要因素。碳代谢指纹分析表明,水生美人蕉土壤真菌对95种碳源的平均利用活性以及对6种碳源群的利用强度均大于其它植物,土壤全氮显著地影响了真菌群落对碳水化合物的利用(P0.05)。【结论】10种湿生植物根际土壤肥力和真菌群落有显著性差异,因而土壤肥力和真菌群落可以作为筛选人工湿地植物的重要依据,但这一结论还有待从分子生物学的角度进一步验证。     

不同溶岩微生物菌剂与保水剂配比对土壤养分和酶活性的影响

[目的]探究保水剂和微生物菌剂混合添加对土壤特性的影响,为促进矿山植被恢复提供理论依据。[方法]在刺槐(Robinia pseudoacacia)盆栽土壤中加入保水剂和溶岩微生物菌剂,保水剂浓度分别为B₀(0%),B₁(0.3%),B₂(0.5%)。微生物处理为J₀(不添加微生物),J₁[添加NL₁₁(苏云金芽孢杆菌,细菌],J₂[添加NL₁₁+NL₁(嗜热一氧化碳链霉菌,放线菌)],J₃[添加NL₁₁+NL₁+NL₁₅(卵形孢球托霉,真菌)]。通过分析刺槐生长、土壤养分、有机碳和土壤酶活性等,探究保水剂和微生物混合添加对刺槐土壤养分和酶活性的影响。[结果](1)溶岩微生物添加提高了土壤速效养分含量和土壤酶活性,其中以J₂微生物处理效果最好。(2)土壤速效养分随着保水剂浓度增加呈现先...