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。     

水稻田土壤硫酸盐还原活性的测定及其影响因子的研究

用显色比色测定法研究影响测定黄松稻田土壤硫酸盐还原活性的因素。结果表明水稻田土壤的含水量、培养温度和时间、硫酸盐的加入量和碳源物质对测定水稻田土壤硫酸盐还原活性有显著性影响。显色比色法测定水稻田土壤硫酸盐还原活性的最适条件为:土壤含水量(W/W％)在35％左右、培养时间为24h、培养温度为28℃、加入硫酸钠的最适量应在500μg/g干土左右。     

Cr3+污染对稻田土壤的反硝化细菌种群数量及其活性影响的研究

在实验室条件下,对黄松稻田土壤、紫色稻田土壤和红壤稻田土的反硝化细菌(DenitrifyingBacteria,DNB)种群数量及其反硝化活性,以及Cr2(SO4)36H2O处理4周后Cr3+污染对DNB种群数量及其反硝化活性影响进行了研究。结果表明,紫色稻田土壤、黄松稻田土壤和红壤稻田土的DNB种群数量每克干土分别为(59.04～157.59)104cfu、(42.89～108.97)104cfu和(32.14～75.30)104cfu。在每千克干土中加入200mgCr3+时,对稻田土的DNB种群数量及其活性有明显的抑制作用,但稻田土壤还能通过自身的能力,在培养3周后完全恢复稻田土壤的DNB种群数量及其活性。随着Cr3+加入量的增加,Cr3+对DNB的毒性越来越大,稻田土壤通过自身来恢复DNB种群数量及其活性越来越困难,但可通过外界力量(如调节土壤pH)逐渐恢复稻田土壤的生物活性。     

硫酸盐还原菌的分离与生态特点研究

采用S培养基进行富集培养的方法对硫酸盐还原菌(SRB)进行了分离与鉴定。实验通过对SRB的生理和生化特性的了解,结合其生存条件和存在状态进行研究,得出主要的环境因素中pH值和温度对SRB的腐蚀作用的影响关系,并提出采用合适的环境因素来更好的控制SRB的生长代谢活动,得出有效的防治措施来控制硫酸盐还原菌引起的腐蚀,延长有关设备的正常使用寿命。     

外源氮对滨海围垦稻田土壤N2O还原速率的影响机制研究

滨海湿地位于海陆交错带,具有很高的生态价值;近百年来的人类活动深刻改变了湿地土壤的N2O排放通量。为探明外源氮对滨海围垦稻田土壤N2O还原潜力的影响,选取长江口崇明岛东滩芦苇湿地和围垦区不同围垦年限(19、27、51、86年)的稻田土壤为研究对象,添加不同形态外源氮后研究湿地土壤N2O还原速率的变化情况。结果表明,无氮添加条件下芦苇湿地土壤N2O还原速率最高,为36.6 μg·g-1·d-1,相比围垦19年稻田土壤提高了103%;添加硝态氮条件下围垦86年稻田土壤N2O还原速率最高,是围垦19年稻田土壤的3.9倍,添加铵态氮和硝态氮条件下稻田土壤N2O还原速率年增长率分别为0.37和0.69 μg·g-1·d-1·年-1,比无氮处理分别高出140%和343%。对于同一样地土壤而言,外源氮输入对其N2O还原速率的影响效应各异。其中,与无氮对照相比,添加铵态氮条件下芦苇湿地土壤的N2O还原速率降低了32%,而添加硝态氮条件下围垦86年稻田土壤的N2O还原速率增加了91%。相关性分析发现,稻田N2O还原速率与土壤有机碳、总氮呈显著正相关,而与电导率、SO42-呈显著负相关。因此,在围垦区水稻生产中,不同形态氮肥施用对稻田土壤的N2O还原过程产生重要的影响效应。     

水稻生育期内红壤稻田氨氧化微生物数量和硝化势的变化

利用荧光定量PCR(Real-timePCR)技术,通过特异引物检测amoA基因拷贝数分析了水稻不同生育期红壤稻田土壤中氨氧化细菌(Ammonia oxidizing bacteria,AOB)和氨氧化古菌(Ammonia oxidizing archaea,AOA)的数量变化,并测定了土壤潜在硝化势。结果显示:红壤稻田土壤中AOA数量显著高于AOB,二者比例在1.6～120.7之间;红壤稻田根层土中AOA数量显著高于表土,随水稻生长根层和表土中AOA数量均逐渐增加,且根层土中增加幅度更大;在水稻生长前期表土中AOB数量较多,孕穗期后根层土中AOB数量显著增加且高于表土。水稻生长期内土壤潜在硝化势也具有逐渐增加趋势,且根层土潜在硝化势增加幅度更大。根层土中潜在硝化势与AOB和AOA数量均呈显著正相关,而表土中潜在硝化势只与AOA数量存在显著正相关。研究表明,红壤稻田土壤中AOA数量更为丰富,且与硝化作用的关联程度更为密切,证实了氨氧化微生物在红壤稻田土壤微生物组成及其生态系统功能中的重要性。     

不同栽培条件下蔬菜塑料大棚土壤尖孢镰刀菌数量的变化

应用尖孢镰刀菌选择性培养基,调查了太湖地区不同蔬菜品种、不同栽培年限、不同栽培方式及不同土壤深度的蔬菜塑料大棚土壤中尖孢镰刀菌数量的变化情况。结果显示,栽种黄瓜的土壤中尖孢镰刀菌数量达1.6×104cfug-1干土,显著大于栽种芹菜和茄子的土壤。随着栽培年限的增加,土壤中尖孢镰刀菌数量有增加的趋势,连作4a土壤中尖孢镰刀菌数量比连作1a土壤增加了22%。与有土栽培相比,基质槽培土壤中尖孢镰刀菌数量较少,仅1.1×104cfug-1干土,基质栽培可能是国内今后蔬菜塑料大棚的发展方向之一。随着土层深度的增加,土壤中尖孢镰刀菌数量逐渐降低,尖孢镰刀菌很少从表层土向下迁移。这些结果为蔬菜塑料大棚土壤的可持续利用提供了一些初步的微生物学依据。     

长期冬种绿肥对红壤性水稻土微生物特性及酶活性的影响

以农业部衡阳红壤环境重点野外科学观测基地长期冬种绿肥稻田为平台,研究了双季稻种植区长期冬种绿肥下红壤性水稻土微生物特性及酶活性与土壤质量的关系,阐明了长期冬种绿肥翻压下土壤健康的微生物指标功能。研究分析了26年冬种不同绿肥的红壤性水稻土微生物学参数之间的差异及其提升土壤肥力的作用,结果表明,与冬季休闲处理相比,长期冬种绿肥翻压处理的微生物种群数量、微生物生物量碳(SMBC)、微生物生物量氮(SMBN)、土壤呼吸、脲酶、转化酶和脱氢酶活性都有所提高,代谢熵(qCO2)降低,以长期冬种紫云英翻压处理效果最明显。微生物种群数量、SMBC、脲酶、脱氢酶与土壤总有机碳(TOC)、全氮(TN)、速效氮(AN)、缓效钾(SLK)和速效钾(AK)呈显著或极显著相关;TOC,TN,AN,SLK,AK,微生物种群数量,脲酶、转化酶、脱氢酶活性与水稻产量呈显著正相关关系。长期冬种绿肥翻压能明显地改善红壤性水稻土的微生物特性与酶活性,提高土壤肥力。     

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     

厌氧条件下水稻土中铁硫循环与光照的关系

采用恒温厌氧培养试验研究了黑暗、光照、黑暗转光照和光照转黑暗条件下水稻土中硫酸盐还原和铁的氧化还原.结果表明光照是调控土壤铁、硫生物化学转化的一个关键环境因素,光照对铁、硫还原的抑制作用体现在5d后.黑暗培养30 d土壤游离铁的70.07％可被还原;光照培养时35.60 μmol g-1Fe(Ⅲ)先被还原后被氧化,30 d后仍有32.70％的游离铁被还原,转黑暗后被氧化的铁可再次被还原.黑暗时土壤中99.50％的水溶性硫酸盐(WSS)在可5d内被还原,光照培养30 d有42.73％的WSS被还原.水溶性无机碳(WSIC)与体系中Fe(Ⅱ)和WSS之间存在显著相关关系.无光照转换时水溶性有机碳(WSOC)与Fe(Ⅱ)和WSS的转化速率存在显著正相关关系;黑暗条件下WSOC＞ 7.89 μmol g-1时,体系中Fe(Ⅲ)和WSS还原;光照条件下WSOC＞ 8.27 μmol g-1时体系中Fe(Ⅲ)还原,WSOC＞8.40μmol g-1时WSS还原.     

湿地土壤质量退化的模糊综合评价

Due to frequent soil Cd contamination and wide use of butachlor in China,there is a need to assess their combined toxicity to soil microorganisms.The combined effects of cadmium (Cd,10 mg kg^-1 soil) and herbicide butachlor (10,50,and 100 mg kg^-1 soil) on enzyme activities and microbial community structure in a paddy soil were assessed using the traditional enzyme assays and random amplified polymorphic DNA (RAPD) analysis.The results showed that urease and phosphatase activities were significantly reduced by high butachlor concentration (100 mg kg^-1 soil).When the concentrations of Cd and butachlor added were at a ratio of 1:10,urease and phosphatase activities were significantly decreased whereas enzyme activities were greatly improved at the ratio of 1:5,which indicated that the combined effects of Cd and butachlor on soil urease and phosphatase activities depended largely on their addition concentration ratios.Random amplified polymorphic DNA (RAPD) analysis showed loss of original bands and appearance of new bands when compared with the control soil.Random amplified polymorphic DNA fingerprints suggested substantial differences between the control and treated soil samples,with apparent changes in the number and size of amplified DNA fragments.The addition of high concentration butachlor and the combined impacts of Cd and butachlor significantly affected the diversity of the microbial community.RAPD analysis in conjunction with other biomarkers such as soil enzyme parameters would prove a powerful ecotoxicological tool.Further investigations should be carried out to understand the clear link between RAPD patterns and enzyme activity.     

红壤稻田土壤有机质的积累过程特征分析

通过田间采样分析 ,研究了不同利用年限红壤稻田土壤有机质含量的变化及其过程和机理 ,确定达到平衡状态时红壤稻田土壤的有机碳含量水平。结果表明 ,在水耕条件下 ,土壤有机碳和全氮的积累过程可大致分为快速增长和趋于稳定阶段 ,水耕利用 30年 ,0～ 2 0cm土壤有机碳含量达到 2 0gkg- 1,全氮含量 1 6gkg- 1,随后 ,即使利用年限长达 80年 ,土壤有机碳和全氮含量变化趋于稳定 ,没有显著提高。 2 0天的培养期内 ,不同利用年限红壤稻田 0～ 1 0cm土层有机碳和有机氮的矿化率分别为 2 2 %～3 3%和 2 8%～ 6 7% ;总体来说 ,有机碳、氮的矿化率随红壤水稻土的熟化过程而升高。随着利用年限的增加 ,微生物生物量碳一直保持增加的趋势 ,而微生物生物量氮在利用 30年后其增加趋势明显趋缓 ;利用30年的红壤稻田 ,0～ 1 0cm土壤微生物生物量C、N为 332 8mgkg- 1和 2 3 85mgkg- 1,比利用 3年分别高1 1 1 %和 4 7%。与利用 3年的红壤稻田相比 ,利用 30年后细菌数量增加了 1 1倍 ( 0～ 1 0cm)和 3 8倍 ( 1 0～2 0cm) ,利用 80年后更显著地增加了 1 9倍 ( 0～ 1 0cm)和 1 2倍 ( 1 0～ 2 0cm) ;真菌的数量也呈上升的趋势 ,但在 30年利用后基本趋于稳定 ;此外 ,细菌的群落从荒草地的 4个种到 30～ 80年水田     

不同土壤磷的固定特征及磷释放量和释放率的研究

通过加入不同浓度的P(水土比为 2 0∶1 )并利用连续提取法 ,对三种土壤P的固定特征以及磷的释放进行了研究。结果表明 ,红壤对P的固定能力高于潮土 ,而潮土高于水稻土 ,在加入P量为 2 97gkg- 1土壤的条件下 ,三种土壤对P的固定量分别为 2 84gkg- 1、2 5 3gkg- 1和 2 0 8gkg- 1。三种土壤对P的固定率则随着加入P量的增加而降低。在P的释放研究中 ,随着提取次数的增加 ,P的释放量减少 ,并在提取 8次后 ,以后各次P的释放量不发生显著变化。三种土壤中 ,水稻土P的最大释放量 (1 2 4 0 7mgkg- 1)显著高于红壤 (60 46mgkg- 1)和潮土 (1 9 74mgkg- 1) ,水稻土P的总释放量 (1 6次 )也大于红壤和潮土 ,三种土壤P的总释放量分别为 2 0 6 0 2 (1 98gkg- 1土壤P处理 )和 2 71 91mgkg- 1(2 97gkg- 1土壤P处理 )、1 0 0 48和2 60 5 3mgkg- 1、1 1 6 0 6和 1 3 1 91mgkg- 1。三种土壤P的释放率随着提取次数的增加而增加 ,并逐渐达到稳定。水稻土的释放率显著高于红壤和潮土。水稻土和潮土中 ,1 98gkg- 1土壤P处理的土壤P的释放率高于2 97gkg- 1土壤P处理的土壤 ,红壤则相反     

苯噻草胺对水田土壤呼吸强度和酶活性的影响

研究了除草剂苯噻草胺对水稻田土壤呼吸强度和酶活性的影响。表明苯噻草胺使用后初期刺激土壤呼吸作用但随后产生轻微抑制 ,能激活脱氢酶的活性 ,但抑制过氧化氢酶活性随后产生一定的刺激作用。苯噻草胺强烈抑制脲酶活性 ,轻微抑制蛋白酶活性 ,但对磷酸酶具有刺激作用 ,而且随苯噻草胺施用浓度的增加而刺激作用增强。苯噻草胺比上一代除草剂丁草胺所造成的对水稻田土壤呼吸强度和酶活性的影响小     

中国东南部某些水稻土的矿物学

Limited information is available concerning the mineralogy of paddy soils in the southeastern China. Using chemical methods in conjunction with X-ray diffractometry, we studied the mineral composition of three paddy soils: Jinghua (paddy soil on Quaternary red clay), Fuyang (Hapl-percogenic loamy paddy soil), and Shaoxing (gleyic clayey paddy soil). All the soils contained quartz, mica, vermiculite, chlorite and kaolinite, and the distribution of these minerals varied with soil particle size fractions. The clay fraction of the Fuyang and Shaoxing soils also contained smectite. Although X-ray data did not show the presence of smectite in the Jinghua soil, this mineral was identified by the chemical method, suggesting a transitional property of the mineral in the soil. Hydroxy-Al interlayered minerals were also present in the clay fraction. The amount of smectite in the soils was 31.6 (Shaoxing), 16.5 (Fuyang), and 21.4 (Jinghua) g kg^-1; for vermiculite it was 33.3 (Shaoxing), 16.5 (Fuyang), and 8.5 (Jinghua) g kg^-1. Smectite was only found in the clay fraction. In contrast, amounts of vermiculite in soil particle size fractions were 3.0~11.4 (sand), 2.1~6.0 (coarse silt), 4.6~18.9 (medium silt), 0.9~40.0 (fine silt), and 17.0~108 (clay) g kg^-1. The amount of noncrystalline aluminosilicates in the soils in g kg^-1 decreased in the order: Shaoxing (2.4) > Jinghua (1.9) > Fuyang (1.7). This study has provided useful mineralogical information that is fundamental in future development of management strategies of the soils.     

水稻品种和砷污染对土壤溶解性有机碳氮的影响

选取有机质含量和pH不同的2种水稻土(黄泥田和红泥田),通过盆栽实验研究砷(As)污染条件下,种植9个水稻品种对土壤溶解性有机碳(DOC)和溶解性有机氮(DON)含量的影响,分析水稻品种、As污染和土壤类型的相对影响与交互作用.结果表明,水稻品种显著影响了土壤DOC和DON的变化,在水稻收获后,DOC平均含量的大小顺序为杂交稻(41.09±0.92 mg kg-1)＞籼稻(38.10±1.53 mg kg-1)＞粳稻(37.74± 1.37 mg kg-1);DON平均含量的大小顺序为粳稻(2.94± 0.40 mg kg-1)＞杂交稻(2.61±0.42 mg kg-1)＞籼稻(1.45± 0.17 mg kg-1).As污染降低了土壤DOC和DON的含量,但不同品种水稻的响应不同.与对照相比,As污染条件下,黄泥田和红泥田中DOC平均含量分别下降了14.4％和11.1％,DON平均含量分别下降了65.0％和44.7％;DOC在种植杂交稻后降幅最小,而DON在种植籼稻后降幅最小.在两种水稻土中,黄泥田的DOC和DON平均含量高于红泥田,在没有As污染条件下,分别高22.4％和45.8％,这与黄泥田有机质含量和pH高有关.水稻品种、As污染和土壤类型对DOC和DON变化的影响不同,3个因子对DOC变化的相对贡献率分别为7.7％、15.5％和27.6％,对DON变化的相对贡献率分别为14.7％、24.2％和2.0％.