外源S~(2-)抑制水稻生长及土壤微生物活性的半效应浓度研究

【目的】S2-是冷浸田类低产稻田中水稻生长的重要限制因子,探讨S2-对土壤-水稻生态系统的生态毒性特征,可为揭示冷浸田土壤S2-毒害临界值及其机理研究提供理论依据。【方法】以单季常规晚粳稻秀水134为材料,采用盆栽试验模拟冷浸田土壤S2-毒害,设外加S2-0、10、50、100、300、600和1200 mg/kg,在水稻苗期和分蘖期调查水稻生长,叶片叶绿素含量、脯氨酸和抗氧化酶系统活性,土壤微生物活性。【结果】在含一定S2-本底(12.08mg/kg)的正常稻田土壤中,随外源S2-的加入量增加,对水稻生长的抑制逐步增强。当外源S2-浓度超过50 mg/kg后,水稻的株高、干物质积累量显著降低;水稻叶片生理指标叶绿素含量(SPAD值)、脯氨酸含量、抗氧化酶系统活性则显著增加,表明50 mg/kg是本研究条件下外源S2-对水稻生长产生显著毒害影响的临界点;随外源S2-浓度的增加土壤微生物量碳、微生物三大基础菌系总量、功能菌系总量和微生物总量都随外源S2-处理水平的增大而降低,硫化细菌总量随之增加,土壤S2-浓度40 mg/kg(含本底)为多数土壤微生物活性指标(微生物基础菌系总量、功能菌系总量、微生物总量)EC50变化的临界值;体系中土壤微生物活性指标和水稻生长存在显著相关,表明供试土壤S2-对水稻生长的影响是S2-对土壤-植物-土壤微生物系统同步影响的综合结果。可见,供试土壤S2-浓度40 mg/kg为导致土壤-水稻-土壤微生物系统受到显著负效应的临界值。【结论】土壤中S2-超过一定浓度将对土壤-水稻-土壤微生物系统产生显著负效应,S2-浓度40 mg/kg(含本底)为导致供试土壤-水稻-土壤微生物系统受到显著负效应的临界值,当供试土壤中S2-含量超出该浓度时,需采取合理的农艺措施控制其负效应。     

冬季作物对水稻生育期土壤微生物量碳、氮的影响

选取我国南方4种冬季作物黑麦草、紫云英、油菜、马铃薯,以冬闲田作对照,对水稻生育期土壤微生物量碳（SMBC）和土壤微生物量氮（SMBN）的短期内动态变化进行了研究。结果表明,早稻田翻耕前,冬季作物处理土壤SMBC和SMBN与冬闲田存在显著差异(P0.05),黑麦草处理SMBC为398.5 mg/kg,显著高于其他作物;紫云英处理SMBN最高,为97.8 mg/kg。在早稻整个生育期,黑麦草处理SMBC显著高于其他处理,晚稻生长过程中各处理无显著差异。冬季作物对稻田土壤微生物商(MQ)的影响,随着水稻生长发育进程有不同程度的变化,黑麦草处理在早稻整个生育期高于冬闲田。     

紫云英与化肥配施对安徽沿江双季稻区土壤生物学特性的影响

【目的】紫云英-水稻轮作生产体系是近年来为解决大面积冬闲田而提出的水稻生产新模式。研究紫云英-水稻轮作模式下,不同量紫云英与化肥配施对稻谷增产效果及稻田土壤生物学特性的影响,为合理施用紫云英,有效改善稻田土壤微生态环境、提高土壤质量、保证水稻高产稳产提供理论支撑。【方法】以安徽省农科院土壤肥料研究所2008年设置的紫云英-稻-稻定位试验为平台,分析了5种不同施肥模式下[不施紫云英和化肥(CK)、100%化肥不施紫云英以及70%化肥分别配施紫云英7500、15000、30000 kg/hm2])稻田耕层土壤(0—20 cm)微生物量碳、微生物量氮(SMBC、SMBN)和土壤酶活性的变化,及土壤生物学特性与土壤养分的相关性,并以水稻农艺性状和产量检验了土壤生产力。【结果】1)施用紫云英绿肥能够显著提高水稻籽粒产量,增加水稻单位面积的有效穗数和水稻结实率。尤其是70%化肥配施紫云英15000 kg/hm2处理,稻谷产量达7604.53 kg/hm2,比未施肥处理和单施化肥处理分别增产228.06%和36.29%,差异达显著水平。2)与对照相比,单施化肥处理土壤微生物量碳、氮增加,脲酶、酸性磷酸酶活性提高,过氧化氢酶活性降低;70%化肥的条件下,配施紫云英处理土壤微生物量及土壤酶活性显著高于单施化肥及对照处理,且随紫云英施用量的提高而增加。整个生育期,与对照相比,施紫云英处理土壤微生物量碳、氮分别提高21.03%~142.33%、19.97%~83.91%,土壤脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性分别提高10.12%~100.33%、10.22%~43.23%、0.14%~7.28%。土壤微生物量及脲酶、酸性磷酸酶与土壤有机质、全氮、碱解氮呈显著或极显著正相关;过氧化氢酶与土壤养分之间无明显相关性。【结论】紫云英绿肥与化肥长期配合施用可显著提高水稻产量、土壤微生物量及土壤酶活性,改善稻田土壤的微生态环境。本试验条件下,在70%化肥施用量的前提下,紫云英施用量以15000~30000 kg/hm2的综合效果较好。故适量紫云英与化肥配施有利于提高土壤生产能力,是安徽沿江双季稻区稻田增产和培肥地力的有效途径。     

适宜的水氮处理提高稻基农田土壤酶活性和土壤微生物量碳氮

为探讨节水灌溉与氮肥施用对稻田土壤微生物特性的影响,该试验采用防雨棚池栽试验,研究2个灌溉模式（常规灌溉与控制灌溉）与3个水平施氮量（90、180和270 kg/hm2））对稻基农田土壤脲酶活性、土壤过氧化氢酶活性、土壤磷酸酶活性、土壤转化酶活性、土壤微生物量碳及土壤微生物量氮的影响。研究结果表明,随着施氮水平增加,土壤脲酶活性和土壤微生物量氮增加,土壤过氧化氢酶活性、土壤磷酸酶活性、土壤转化酶活性、土壤微生物量碳、土壤微生物量碳与土壤微生物量氮的比值、土壤微生物熵均呈先增加后降低趋势;与常规灌溉相比,控制灌溉显著提高稻基农田土壤脲酶活性、土壤过氧化氢酶活性、土壤磷酸酶活性、土壤转化酶活性、土壤中微生物量碳、土壤微生物量氮、土壤微生物熵,降低土壤微生物量碳与土壤微生物量氮的比值。在该试验条件下,以控制灌溉模式下施氮量180 kg/hm2可获得最优的生物环境,土壤脲酶活性、土壤过氧化氢酶活性、土壤磷酸酶活性、土壤转化酶活性、土壤中微生物量碳、土壤微生物量氮分别达到3.02×10-2 mg/g、0.93 mL/g、5.70 mg/g、10.08 mL/g、237.58 mg/kg、52.60 m/kg。该研究对认识稻基农田水氮耦合关系、指导江淮丘陵季节性干旱区水稻优质节水高产高效栽培实践提供理论依据。     

外源四环素对菜田土壤微生物活性及数量的影响

通过向土壤中添加四环素溶液的方法研究了油菜种植条件下,不同浓度(0.3,0.6,0.9mg/kg)的外源四环素对土壤微生物活性及数量的影响,以评价其环境生态效应。结果表明,土壤中加入四环素后,不同浓度的四环素药物对微生物量碳的影响表现为抑制作用,在27d达到最低,为空白的6.25%～11.97%;而对土壤代谢商qCO2却表现出明显的激活作用,7d达到最高,为空白的550%～622%,且微生物活性的受抑制—激活程度及持续时间与处理浓度成负相关,50d后施药土壤和对照组土壤的代谢商qCO2基本趋于一致。土壤中加入四环素后,各浓度处理对土壤微生物数量有强烈的抑制作用。     

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。     

有机无机肥配施对盐渍化土壤微生物量和呼吸的影响

微生物可以通过摄入能量合成有机渗透压物质来实现对盐度的适应,然而,不同程度盐渍土微生物对能量的需求可能会发生改变。因此,该研究于2018－2019年开展田间定位试验,选取河套灌区轻度盐渍土S1（电导率为0.46 dS/m）及中度盐渍土S2（电导率为1.07 dS/m）为研究对象,设置了6个处理,包括不施氮（CK）,单施无机氮（U1）以及分别用有机氮（U3O1、U1O1、U1O3和O1）替代25%、50%、75%和100%的无机氮,监测了土壤微生物量碳氮及土壤呼吸在第二个生长季的动态状况。结果表明：土壤盐渍化程度增加会导致土壤微生物量及微生物活性下降,S2土壤较S1土壤微生物量碳下降12.01%～68.81%,土壤微生物量氮下降14.31%～58.58%,土壤呼吸速率下降11.75%～54.71%。不同盐分条件下,适当的有机肥施入比例可以显著提高土壤微生物量及微生物活性,S1和S2盐渍土分别以U1O1及O1处理较优,土壤微生物量碳、微生物量氮、土壤呼吸分别较U1处理提高48.44%、42.50%、31.74%,68.07%、48.99%、45.19%。相关性分析表明,土壤呼吸速率与土壤微生物量碳氮呈极显著正相关（P＜0.01）,土壤温度、土壤矿质氮与土壤微生物量碳氮、土壤呼吸速率呈显著正相关（P＜0.05）。从玉米产量及改善土壤微生物生存环境角度,得到该地区适宜的施肥模式为,轻度盐渍土：有机氮替代50%无机氮;中度盐渍土：有机氮替代100%无机氮。     

不同磷肥水平下丛枝菌根菌对玉米修复芘污染土壤的影响

盆栽试验研究了不同磷肥水平下接种丛枝菌根菌（Arbuscular mycorrizal fungi,AMF）对玉米修复芘污染土壤的影响。结果表明,在施磷水平为20和80 mg/kg条件下,50 mg/kg芘处理土壤中丛枝菌根菌能够正常侵染玉米根系,侵染率没有显著变化;土壤芘污染对玉米的生长有抑制作用,缺磷土壤中施磷能够缓解土壤芘对玉米生长的抑制作用。培养60 d后,高磷（80 mg/kg）和低磷（20 mg/kg）条件下,玉米接种AMF处理土壤芘残留浓度分别比相应的不接种处理降低了38%和35%,比相应无玉米的对照处理降低了53%和58%。表明玉米接种混合AMF能够显著降低土壤芘残留浓度,促进土壤芘的去除。与P 20 mg/kg处理相比,P 80 mg/kg处理玉米接种及不接种AMF的土壤芘残留浓度分别降低了16%和19%,表明缺磷土壤中施磷对玉米及菌根玉米去除土壤芘均有一定促进作用。土壤微生物碳量与土壤芘的去除率显著正相关,接种AMF和P 80 mg/kg处理均能够显著增加土壤微生物碳量,因此土壤微生物数量的增加可能是其促进土壤芘的去除的重要原因。     

土壤微生物量和土壤固定态铵的变化及水稻对残留N的利用

在小麦盆栽试验后的^15N标记土壤上,研究了水稻生长过程中土壤微生物量C、N和土壤固定态铵的变化及其有机无机肥料残留N的有效性,结果表明,土壤微生物量C随着水稻生长而逐渐增加,到收获时达到1378．6－1790．5mg/kg土;土壤微生物量N的变化与水稻吸收N素有关,开始时由于淹水使得土壤微生物N有所下降,但随后又有所增加;随着水稻的N的吸收增加,生物量N又下降,直到水稻成熟期又有所恢复。在整个水稻生长季节中,土壤固定态铵的含量变化不大,但其中的一些^15N仍与外界土壤中矿质N发生了交换,表明 些固定态铵对水稻仍有较高的有效性。     

石墨烯施用后对土壤酶活性及土壤微生物群落的影响

将不同浓度的纯石墨烯和氧化石墨烯(0、100、1 000 mg/kg)分别加入潮土和红壤两种土壤中,培养56天后测定潮土和红壤中的脲酶、过氧化氢酶活性,微生物功能及遗传多样性变化。结果表明,培养0、7、14、56天后,100和1 000 mg/kg浓度的石墨烯和氧化石墨烯对红壤和潮土的脲酶和过氧化氢酶活性没有显著的影响。两种浓度的石墨烯和氧化石墨烯对红壤和潮土微生物的AWCD指数没有显著的影响,且两种土壤之间未表现出差异。对添加0、200和1 000 mg/kg氧化石墨烯的潮土进行DGGE测试分析,处理组与对照组相比增加了3个条带,测序分析认为这3个条带与鞘氨醇单细胞菌属和未被培养的细菌类似,可见氧化石墨烯对土壤中微生物有一定的影响,能引起耐受菌数量的增加。     

重金属污染对水稻田土壤硫酸盐还原菌种群数量及其活性的影响

在实验室条件下,采用重金属Cd2+、As5+、Cu2+、Pb2+和Cr3+处理黄松稻田土壤、紫色稻田土壤和红壤稻田土,28d后分析重金属污染对水稻田土壤的硫酸盐还原菌(SRB)种群数量和硫酸盐还原活性(SRA)的影响。结果表明,在每千克干土中加入200mgPb2+时,对稻田土壤的SRB种群数量和SRA有促进作用;当加入的Cd2+、As5+、Cu2+、Pb2+和Cr3+每千克干土分别超过1.0、30、500、400和200mg时,对稻田土壤SRB种群数量和SRA有明显抑制作用。随着加入量的增加,重金属对水稻田土壤的SRB种群数量和SRA的抑制作用越来越强,水稻田土壤通过自身来恢复SRB种群数量和SRA所需的时间也越长。同一种重金属元素对不同土壤的SRB种群数量和SRA抑制的污染临界值也有差异。     

连续翻压紫云英对福建单季稻产量与化肥氮素吸收、分配及残留的影响

【目的】紫云英翻压后在一定程度上可改善土壤理化性状,并提高后作水稻的产量,但是该机理是由于紫云英翻压矿化后提供的氮素还是由于与翻压紫云英后化肥氮素利用率的提高有关尚不清楚,因此,本项目通过连续4年紫云英翻压还田的定位试验与原状土柱模拟及15N示踪,研究了福建单季稻区紫云英压青回田对水稻产量与化肥15N吸收、 分配及残留的影响。【方法】采用单季稻田间定位试验,设5个处理: 1）对照,不翻压紫云英,不施化肥（CK）;2）不翻压紫云英,常规化肥施用量（100%H）;3）紫云英＋常规化肥用量（Z+100%H）;4）紫云英＋60%的常规化肥（Z+60%H）;5）只翻压紫云英,不施化肥（Z）。常规化肥用量（100%H）为施氮量N 135 kg/hm2,N∶P2O5∶K2O=1∶0.4∶0.7,每年紫云英翻压量为18000 kg/hm2。每个处理3次重复,小区面积15 m2,种植水稻为每小区2015丛。于定位试验的第4年,在田间定位试验小区中,采用15N-尿素（丰度10%）示踪法与原状土柱模拟水稻植株的氮素吸收及分配情况。PVC管直径25 cm,长35 cm,其中压入田面下20 cm,每小区埋两个土柱,每个土柱中种植两株水稻。【结果】紫云英年翻压18000 kg/hm2并结合施用100%化肥（Z+100%H）,水稻子粒4年平均产量比单施100%化肥（100%H）增产6.5%,同时在18000 kg/hm2 的紫云英翻压量下,主作物水稻化肥减量40%（Z+60%H）的产量与100%H的处理基本相当。Z+100%H处理对提高水稻分蘖期植株氮含量最为明显,尤其是茎叶氮含量较100%H提高7.0%,差异显著。虽然不同施肥处理水稻生育期的化肥氮素利用率无明显变化,但Z+100%H处理分蘖期与成熟期植株氮素吸收量分别较100%H提高23.0%与18.0%,说明绿肥与化肥配施有利于水稻植株吸收外源氮素,且植株吸收氮的差异主要来自于紫云英矿化的氮源。Z+60%H 与100%H处理的分蘖期与成熟期植株氮素吸收量则基本相当。不同施肥处理均有提高土壤全氮含量的趋势;Z+60%H 处理的耕层土壤化肥氮素的残留率最高,并显著高于Z+100%H处理。【结论】连续4年翻压紫云英明显提高了福建单季稻区黄泥田的农田生产力,在减少40%常规化肥用量的情况下仍可维持产量稳定。翻压绿肥减肥增效的主要机制之一是紫云英矿化的养分替代了化肥。     

西南地区冬水田剖面的微生物空间分异规律

为研究冬水田土壤基本理化性质对微生物多样性和冬水田生态系统功能与结构的作用,以西南地区3个不同样地的冬水田为研究对象,采用烘干法、电位法、静态室内培养法、稀释涂布平板法和氯仿熏蒸法对土壤理化和生物学指标进行检测。结果表明:(1)各样地含水量均沿垂直深度逐渐降低,pH为6.3～7.1,呈微酸—中性生境,铵态氮(NH4+—N)含量总体呈现为合川区冬水田沙坪坝区冬水田北碚区紫色土基地,且表层(0—10cm)亚表层(10—20cm)底层(20—40cm),整体为36.97～52.02mg/kg,3种冬水田各土层硝态氮(NO3-—N)含量差异不显著(2.13～2.61mg/kg)。(2)微生物量碳(MBC)和微生物量氮(MBN)含量呈现为北碚区紫色土基地合川区冬水田沙坪坝区冬水田,不同层次表现为表层(0—10cm)亚表层(10—20cm)底层(20—40cm)。(3)各样地间微生物丰度表现为细菌放线菌真菌,微生物数量沿土层垂直深度降低,各土层细菌、放线菌和真菌数量均呈极显著负相关(p0.01),不同样地间表现为合川区冬水田沙坪坝区冬水田北碚区紫色土基地。     

浙江慈溪不同利用年限水稻土肥力特征的比较

温室盆栽条件下比较了浙江慈溪不同利用年限水稻土（50至2000年）水稻生长与谷物产量的差异,以及无施肥条件下种植水稻对水稻土微生物生物量与转化酶、脲酶活性的影响。结果发现,利用年限较长水稻土上种植的水稻植株相对较高（p 0.10）,水稻秸秆、根系及谷粒的生物量均随水稻土利用年限延长而显著增加（p 0.05）;N、P、K等营养元素在植株不同部位的分异状况不同,其中秸秆的全P和全K含量均随水稻土利用年限延长而显著升高（p 0.05）,而米粒的全N含量也趋于升高（p 0.10）。温室盆栽试验之后,水稻土的微生物生物量及酶活性与利用年限之间的关系规律和种植水稻之前基本一致,且整体上又趋于下降,即无施肥条件下种植水稻转化利用了土壤部分微生物生物量,并减弱了与碳氮转化相关酶的活性,对保持水稻土的营养水平造成不利影响。结果表明,水稻土的肥力质量历经两千年的长期稻作长盛不衰、粮食生产能力不减反增,而且是在作物有效养分可循环利用（如秸秆还田或外施肥料）的前提下实现持续利用的。     

Chemical and microbial properties in contaminated soils around a magnesite mine in northeast China

We measured soil chemical and microbial properties at a depth of 0–20 cm among mine tailings, abandoned mined land, contaminated cropland, and uncontaminated cropland around a magnesite mine near Haicheng City, Liaoning Province, China. The objective was to clarify the impact of Mg on the soils. We found that soluble Mg²⁺ concentration and pH were significantly higher in contaminated soils (266–345 mg kg⁻¹ and 9·9–10·3, respectively) than in uncontaminated soils (140 mg kg⁻¹ and 7·1, respectively). Soil nutrients (total N, total P, mineral N, available P and soluble Ca) and microbial biomass C and N decreased as pH and soluble Mg²⁺ concentration increased. In addition, an increase of microbial metabolic quotient and a decrease of N mineralization rate were found in contaminated soils. Soluble Mg²⁺/Ca²⁺ ratios in contaminated soils were 3·5–8·9‐times higher than in uncontaminated soils. Our results indicate that soil contamination in such magnesite mine regions is characterized by high pH, Mg²⁺ concentration and soluble Mg²⁺/Ca²⁺ ratio, and low microbial activity and N and P availability. Future soil amelioration in the magnesite regions should consider applying acid ameliorants to neutralize high pH and applying calcareous ameliorants to increase Ca²⁺ concentration. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Suppression of Methane Production via the Promotion of Fe2+ Oxidation in Paddy Fields

ABSTRACT

Methane is a greenhouse gas, mainly generated from paddy fields and lakes by methanogens using hydrogen and acetic acid as substrates. In anaerobic environments with adequate Fe³⁺, iron-reducing microorganisms utilize these substrates, thus suppressing methane generation. We promoted Fe²⁺ oxidation to Fe³⁺ by physically stirring paddy soil and using a chelating agent (nitrilotriacetic acid; NTA) to evaluate the feasibility of the suppression of methane generation using Fe³⁺-reducing bacteria. Under anaerobic conditions, Fe³⁺ reduction to Fe²⁺ began immediately in the slurry made by adding water into air-dried paddy soil. Methane generation began on the 6th day when most Fe³⁺ was reduced. Under anaerobic conditions for 10 days followed by aerobic conditions, Fe²⁺ oxidation hardly progressed under static conditions. On stirring the slurry, Fe²⁺ oxidation progressed over 12 h (67% Fe²⁺ oxidized to Fe³⁺). When NTA was added under anaerobic conditions followed by stirring under aerobic conditions, Fe²⁺ oxidation was promoted further. The idea of physical stirring of paddy soil in the actual environment was derived from the effects of paddy soil stirring by ducks in interrelated rice–duck farming. In such farming, paddy soil contains more Fe³⁺ in its surface water compared with normal farming, resulting in suppressed methane generation.     

Chemistry of Lowland Rice Soils and Nutrient Availability

Rice is the staple food crop for about 50% of the world's population. It is grown mainly under two ecosystems, known as upland and lowland. Lowland rice contributes about 76% of the global rice production. The anaerobic soil environment created by flood irrigation of lowland rice brings several chemical changes in the rice rhizosphere that may influence growth and development and consequently yield. The main changes that occur in flooded or waterlogged rice soils are decreases in oxidation–reduction or redox potential and increases in iron (Fe²⁺) and manganese (Mn²⁺) concentrations because of the reductions of Fe³⁺ to Fe²⁺ and Mn⁴⁺ to Mn²⁺. The pH of acidic soils increased and alkaline soils decreased because of flooding. Other results are the reduction of nitrate (NO₃ ^?) and nitrogen dioxide (NO₂ ^?) to dinitrogen (N₂) and nitrous oxide (N₂O); reduction of sulfate (SO₄ ^2?) to sulfide (S^2?); reduction of carbon dioxide (CO₂) to methane (CH₄); improvement in the concentration and availability of phosphorus (P), calcium (Ca), magnesium (Mg), Fe, Mn, molybdenum (Mo), and silicon (Si); and decrease in concentration and availability of zinc (Zn), copper (Cu), and sulfur (S). Uptake of nitrogen (N) may increase if properly managed or applied in the reduced soil layer. The chemical changes occur because of physical reactions between the soil and water and also because of biological activities of anaerobic microorganisms. The magnitude of these chemical changes is determined by soil type, soil organic-matter content, soil fertility, cultivars, and microbial activities. The exclusion of oxygen (O₂) from the flooded soils is accompanied by an increase of other gases (CO₂, CH₄, and H₂), produced largely through processes of microbial respiration. The knowledge of the chemistry of lowland rice soils is important for fertility management and maximizing rice yield. This review discusses physical, biological, and chemical changes in flooded or lowland rice soils.