N-丁基硫代磷酰三胺对淹水土壤脲酶动力学特征的影响

研究了淹水状态下脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)对东北4种典型土壤(黑土、白浆土、棕壤、褐土)脲酶动力学参数的影响。结果表明,NBPT对土壤脲酶动力学参数的作用程度受土壤类型、培养时间及其交互作用的显著影响。与对照相比,NBPT使土壤脲酶米氏常数(Km)增加,最大反应速率(Vmax)和Vmax/Km降低,表明NBPT对土壤脲酶的作用机理属于典型的混合型抑制。随培养时间延长,土壤脲酶Km降低,Vmax和Vmax/Km升高,表明NBPT对脲酶的抑制效力逐渐减弱。黑土、白浆土脲酶Km值小于棕壤和褐土,而Vmax则大于棕壤和褐土,表明土壤肥力水平能够影响土壤脲酶的动力学参数。相关分析表明,土壤脲酶Km与粘粒和粉粒含量呈显著正相关关系,与pH值呈显著负相关关系;而Vmax和Vmax/Km的相关性则正好与此相反。     

氢醌对淹水土壤脲酶动力学特征的影响

通过模拟试验研究了正常水分和淹水条件下氢醌影响的土壤脲酶动力学特征。结果显示,培养时间、土壤类型、土壤水分及其相互作用显著影响土壤脲酶动力学参数的变化。与对照相比,HQ使土壤脲酶Km增加和Vmax降低,表明HQ属于典型的混合型抑制剂。随着培养时间延长,在正常水分和淹水条件下,HQ处理土壤脲酶Km降低,而Vmax和Vmax/Km升高。褐土脲酶Km的增加幅度及Vmax和Vmax/Km的降低幅度远远大于其它3种供试土壤。与正常水分相比,淹水对土壤脲酶动力学参数无显著性影响。相关分析表明,土壤脲酶动力学参数Km、Vmax和Vmax/Km与土壤理化性质存在显著的相关关系。     

东北黑土地保护利用研究足迹与科技研发展望

中国东北黑土是世界上最肥沃、垦殖时间较短的土壤类型之一,在保障国家粮食安全中具有非常重要的地位。本文在总结东北黑土地概况（定义、分布、土壤类型和垦殖时间）的基础上,梳理了东北黑土地的研究足迹,并提出了未来东北黑土地科技研发的方向。东北黑土地包括黑土、黑钙土、草甸土、白浆土、暗棕壤和棕壤6种土壤类型,主要分布在辽河平原、松嫩平原和三江平原。自然黑土肥力较高,但是开垦后受生态系统改变和人类活动的双重驱动,土壤肥力发了巨大变化,土壤有机质含量在垦殖初期（约30a）迅速下降,开垦50a后下降速度趋于稳定;侵蚀区黑土层受风蚀和水蚀等影响出现了不同程度的流失。有机培肥、轮作、等高种植等技术措施已经被广泛应用于黑土培肥与水土流失防治。黑土层是黑土地的标志性土层,是黑土地肥力的核心。基于黑土层保护的东北黑土地保护利用建议从以下3方面开展科学研究：（1）解析人类活动下的黑土层厚度及颜色变化过程和驱动机制,探索现代农业管理方式下维持和增加黑土层厚度的技术途径;（2）针对东北黑土地6种土壤类型耕地限制粮食生产能力的主控因子,因地制宜建立以“肥沃耕层构建”、“障碍性土层消减”和“控蚀固土增肥”为核心的东北黑土地保护利用技术模式,研发相关配套技术,探索模式的适应性及应用效果和机理;（3）以长坡为研究对象建立水土流失观测场,集中研发坡耕地控制面蚀和沟蚀的新技术和新模式。     

我国典型农田长期施肥小麦氮肥回收率的变化特征

为阐明长期不同施肥下小麦氮肥回收率的时间演变特征及空间差异,为农田氮肥合理施用及提高氮肥回收率提供科学依据,对我国典型农田土壤—塿土、潮土、褐土、灰漠土、黄棕壤、黑土、中性紫色土、石灰性紫色土和红壤上设置的15-24年的长期试验的氮肥回收率及相关数据进行统计分析。结果表明,长期单施氮肥（N）、氮钾配施（NK）下,小麦氮肥回收率随时间延长而显著降低,降低速率为红壤（7.24）＞黄棕壤（4.16）＞塿土（1.48）、中性紫色土（1.44）、潮土（1.06）＞石灰性紫色土（0.60）;化肥配合及与有机肥配施（NP、NPK、NPKM）的氮肥回收率在潮土、灰漠土、黄棕壤、黑土、中性紫色土上随时间变化不大。化肥配合施用（NPK）下,塿土、潮土、褐土、灰漠土、黄棕壤、黑土、中性紫色土、红壤和石灰性紫色土上的小麦氮肥回收率平均值分别为76.8%、73.4%、56.4%、44.9%、44.4%、33.8%、41.7%、33.6%、26.2%。小麦氮肥回收率以北方暖温带的塿土、潮土、褐土大于南方中亚热带紫色土和北方中温带的黑土。     

东北主要类型旱田土壤持水特性研究

土壤持水特性是对土壤水分有效性的一种反映,不同土壤持水特性存在差异。为了解东北地区主要旱田耕地土壤的持水特性,本研究通过定点采样方法,在不同地区选择了典型的黑土、草甸土、白浆土、碱土、褐土5类旱田耕地土壤,通过压力膜法得出不同水柱压力下土壤水分实测值,并通过Van Genuchten和Garden模型进行模型拟合,相关性极显著,通过Van Genuchten绘制土壤水分特征曲线,从曲线看出,不同类型土壤持水特性存在差异,0～10 cm土层各土壤水分特征曲线差异大、曲线分散,草甸土、白浆土、碱土含水量在各压力下均处于较高水平,褐土最低,黑土居中; 10～20 cm土层土壤水分特征曲线在低吸力阶段差异仍较大,高吸力阶段差异小,褐土含水量最低,草甸土、白浆土、碱土趋于一致,黑土居中; 20～30 cm土层差异减小,褐土、碱土、黑土趋于一致;通过Garden模型计算土壤比水容量,不同水吸力下,褐土比水容量最高,其次是黑土,草甸土、白浆土和碱土比水容量较低,说明褐土和黑土释水能力强;土壤饱和含水量与土壤容重显著负相关,土壤有效持水库容与土壤大颗粒、土壤0. 02 mm的颗粒呈极显著负相关,与0. 02～2 mm的颗粒含量呈显著正相关;草甸土、碱土、白浆土饱和持水库容高,但有效库容低,与褐土、黑土相反。因此,提高土壤持水能力要根据土壤的物质特性提出对应措施。     

长期施肥对棕壤氧化还原酶活性和动力学特征的影响

土壤质量与土壤的生物学性质密切相关,施肥制度对土壤生物学特性的影响研究对土壤质量管理具有重要的意义。本文以沈阳农业大学长期肥料定位试验为基地,研究长期不同施肥制度对土壤理化性质,过氧化氢酶、脱氢酶活性和动力学特征的影响。主要研究结果:施用化肥、有机肥配施化肥降低土壤pH值,提高4种土壤全量养分(全C、全P、全S、全N)含量,有机肥配施化肥提高土壤速效N含量;低量化肥配施有机肥显著提高土壤过氧化氢酶活性及Vmax/Km值和Vmax值,低量化肥配施有机肥显著提高脱氢酶活性及Vmax/Km值,降低脱氢酶Km值。本文的研究表明,合理的化肥施用量及配施有机肥是提高土壤生物学活性的有效手段。     

ASI法速测土壤指标与植物N吸收的相关性研究

本研究选用ASI法对山西褐土41个、河南潮土73个、辽宁棕壤43个、黑龙江黑土69个土样进行了土壤硝态N(ASI-NO3--N)、铵态N(ASI-NH4+-N)、碱溶有机质(ASI-OM)的测定,同时用常规方法测定了碱解N和有机质。并对测定值进行了相关性分析。同时选取土壤进行盆栽试验以验证ASI法测定值与植物吸N量的相关性。结果表明:四类土壤ASI-NO3--N与碱解N测定结果达到了极显著相关(褐土r=0.89**,潮土r=0.79**,棕壤r=0.90**,r=0.47**),四类土壤ASI-OM与常规方法有机质测定结果均达到了极显著正相关(褐土r=0.92**,潮土r=0.88**,棕壤r=0.93**,黑土r=0.96**),ASI-NH4+-N与碱解N测定结果也均达到了极显著正相关(褐土r=0.76**,潮土r=0.64**,棕壤r=0.97**,黑土r=0.61**)。褐土、棕壤土壤ASI-NO3--N含量与植物吸N量呈极显著正相关(P<0.01),潮土、黑土土壤ASI-NO3--N含量与植物吸N量呈显著正相关(P<0.05)。褐土、棕壤土壤ASI-NH4+-N含量与植物吸N量呈显著正相关(P<0.05),潮土、黑土土壤ASI-NH4+-N含量与植物吸N量相关性不显著(P>0.05)。除褐土土壤ASI-OM含量与植物吸N量呈显著正相关外(P<0.05),潮土、棕壤、黑土土壤ASI-OM含量与植物吸N量相关性不显著(P>0.05)。     

几种化合物对东北主要土壤芳基硫酸酯酶活性影响的比较

本着探索化合物添加对土壤芳基硫酸酯酶活性的作用效果的目的,采用室内模拟培养试验方法,以东北黑土、白浆土、棕壤和褐土为供试对象,以还原型谷胱甘肽、ATP和辅酶I 3种化合物作为酶活性调节剂,研究了激活剂对4种土壤芳基硫酸酯酶活性的调节,为进一步研究土壤芳基硫酸酯酶活性的激活调节提供一定参考.结果表明,棕壤在3 d后表现了良好的效果,直达近3个月的时间,棕壤添加ATP和还原型谷胱甘肽的效果好于辅酶I.棕壤添加还原型谷胱甘肽后第3、5、7、15、30、60、90 d芳基硫酸酯酶活性分别为对照的1.09、1.21、1.54、1.28、1.22、0.95、0.96倍,有效硫含量则分别为对照的1.16、1.12、.1.15、1.11、1.08、1.07、1.06倍.棕壤添加ATP第3、5、7、15、30、60、90 d后芳基硫酸酯酶活性分别为对照的1.23、1.49、1.43、1.41、1.30、1.09、1.03倍,但有效硫含量与对照相当.研究所选化合物对供试土壤没有同样的激活效果,需要进一步大量筛选以找到相应的调节剂再对其机理进行深入研究.在施入土壤的肥料中添加有机化合物以激活土壤芳基硫酸酯酶活性,对加速土壤有机硫的矿化,为植物补充硫素营养具有重大意义,对农业生产也有重要的参考价值.     

褐土和棕壤坡耕地细沟侵蚀过程及侵蚀产沙特征

为揭示辽西低山丘陵区主要土壤类型褐土、棕壤坡耕地细沟侵蚀产流产沙变化规律,以期为该地区土壤侵蚀预测预报提供一定理论依据,利用人工模拟降雨系统在坡度为10°和15°、降雨强度为40,60,80 mm/h条件下分析褐土和棕壤2种土壤细沟侵蚀产沙过程,结果表明:褐土在坡度为10°和15°,径流量均随雨强的增加而增大,在坡度为15°雨强为80 mm/h降雨过程中出现最大值,而含沙量变化相反,大体呈现出随着雨强的增加而降低的特征,在坡度为15°时,3种降雨强度在降雨末期均集中在0.05 g/mL;棕壤在10°和15°径流量与含沙量变化无明显规律;2种土壤总体水沙关系表现出褐土总径流量大于棕壤,而总侵蚀量表现为小于棕壤;棕壤更易发生细沟侵蚀。     

冻融作用对农田土壤可溶性氮组分的影响

为了解非生长季农田土壤氮素转化过程,采用室内冻融模拟培养试验研究了不同冻融温度和冻融循环次数对东北4种典型农田土壤(棕壤、褐土、草甸土、黑土)可溶性氮组分含量的影响。结果表明:随着冻结温度降低,4种农田土壤可溶性无机氮(DIN,NO_3~–-N+NH_4~+-N)、可溶性有机氮(DON)和可溶性全氮(DTN)含量均显著增加。随着融化温度升高,除NH_4~+-N含量显著升高外,4种农田土壤NO_3~–-N、DON和DTN含量的变化行为受冻结温度和土壤类型的协同影响。随着冻融循环次数增加,棕壤和褐土NO_3~–-N、NH_4~+-N、DON和DTN含量均显著增加;草甸土NO_3~–-N、DON和DTN含量均显著增加,而NH_4~+-N含量显著降低;黑土NO_3~–-N和NH_4~+-N含量均显著降低,而DON和DTN含量则先升高后降低。不同类型土壤受冻融作用影响的响应能力不同,其大小顺序为褐土棕壤、草甸土黑土。可见,冻融作用促进了土壤氮素转化,有利于土壤有效氮的累积,为春季作物生长提供足够的氮素,但同时也增加了土壤氮素流失风险。     

三江平原岗地白浆土水解酶活性和动力学特性对不同连作农作物的响应

作物种植会对农田生态系统产生一定的影响。大田试验条件下,在黑龙江省853农场岗地白浆土上连续6年种植玉米、大豆、小麦、水稻,研究了土壤理化性质以及土壤中与碳、氮、磷、硫元素转化相关的9种水解酶活性和动力学特性的响应;同时研究了不同作物种植对土壤脲酶、磷酸单酯酶、磷酸二酯酶、芳基硫酸酯酶及β-葡糖苷酶动力学特性的影响。结果表明,大豆连作土壤的有效氮、总碳、总氮、总磷和总硫含量都稍高;大豆处理土壤pH值略低,但其它三种作物种植下的土壤均呈微酸性,差异不显著。土壤水解酶动力学参数对种植作物的反应与表观活性的反应不一致。玉米连作土壤蛋白酶和磷酸单酯酶活性高于其它处理;小麦处理的磷酸二酯酶和芳基硫酸酯酶活性最高,水稻连作土壤蛋白酶、磷酸二酯酶和磷酸三酯酶活性最低。连年种植小麦处理的土壤脲酶、磷酸二酯酶以及芳基硫酸酯酶Vmax显著高于其它处理,小麦连作土壤β-葡萄糖苷酶、脲酶、磷酸二酯酶和芳基硫酸酯酶的Vmax/Km值显著高于其它处理,可以看出在此处理下土壤酶具有较强的催化潜势。     

旱作区典型土类穿透阻力分布特征及耕层厚度确定

为探明不同土类的穿透阻力变化特征与影响因素,针对中国黄淮海旱作区与东北旱作区的潮土、褐土、黑土、黑钙土、砂姜黑土与棕壤共6种典型土壤,测定了0—40 cm穿透阻力,分析其垂直分布特征,建模分析了0-20 cm内穿透阻力与土壤理化性质(含水量、容重、质地、有机质含量)的量化关系,基于趋势分析,确定了不同土类的耕层厚度。结果表明:(1)在0—40 cm土层内,穿透阻力有着随土层深度的增加先增加后稳定的特征。平均穿透阻力最小的土类和亚类分别为黑钙土1.188 MPa和普通暗潮土0.819 MPa,最大的为褐土1.706 MPa和壤质石灰性潮土1.829 MPa。(2)在0—20 cm范围内,针对不同土类,不同建模方法的建模效果不同,偏最小二乘回归适用于潮土、黑土、棕壤,对褐土、砂姜黑土使用多元线性回归效果较好,随机森林回归则适用于黑钙土。开发的经验公式有助于阐明穿透阻力的变化因素。(3)Mann-Kendall法和Pettitt法可以客观地确定并检验耕层厚度,旱作区典型土类耕层厚度从大到小依次为褐土22.5 cm,潮土21.5 cm,棕壤20.0 cm,黑钙土16.0 cm,砂姜黑土15.0 cm,黑土14.0 cm,褐土、潮土、棕壤区可适当深耕,种植根系发达的作物,黑钙土、砂礓黑土、黑土区需要多加保护,减少大规模农机的使用。     

Time effects of rice straw and engineered bacteria on reduction of exogenous Cu mobility in three typical Chinese soils

Globally, copper (Cu) accumulation in soils is a major environmental concern. Agricultural organic waste and some bacterial species can readily absorb metals in an eco-friendly manner, and thus are commonly used in metal-contaminated soil remediation. This study investigates the change in Cu fractions during the aging process and the time effects of rice straw (RS) and engineered bacteria (EB) (Pseudomonas putida X4/pIME) on reduction of Cu mobility. Three typical Chinese soils (red, cinnamon, and black soils) were incubated with RS or RS + EB in the presence of exogenous Cu for 24 months. The soil physicochemical properties, reactive soil components, Cu fractions, and Cu mobility were determined over time. The Cu mobility factor (MF) values were the lowest in the black soil (6.4-9.2) because of its high organic carbon and clay contents. The additions of both RS and RS + EB accelerated Cu stabilization during the aging process in all three soils. The Cu MF values decreased with time during the initial 20 months; however, the MF values increased thereafter in all soils, which might be due to the reduction of humic substances and amorphous iron oxides and the increase in iron oxides complexed on the organic matter. The reduction rates of Cu MF were similar after 16, 24, and more than 24 months in the red, cinnamon, and black soils, respectively, indicating that RS and RS + EB could limit Cu mobility at different times in various soils. The RS treatment showed the greatest efficiency in reducing Cu mobility in the red, cinnamon, and black soils after 12, 12, and 8 months of incubation, respectively. The RS + EB treatment was more efficient than the RS treatment in the red soil during the initial 8 months of the incubation period. Our study provides theoretical support for Cu risk assessments and RS supplementation for Cu remediation in different soils.     

图们江流域地形条件在土壤生态功能评价中的作用

在图们江流域生态调查研究中,通过实地调查与观测,提出了对土壤生态系统功能进行评价的客观标准,并制定出地形条件影响土壤生态功能的变量指标。研究结果表明:1.图们江流域土壤生态功能随海拔高度的增加而减弱。其生态功能强弱的垂直分异系列在丘陵山地中表现为:山地暗棕壤>丘陵暗棕壤>山地棕色针叶林土>山地苔原土;在台地中表现为:台地白浆土>高台地白浆土>低台地白浆土。2.图们江流域,地形直接控制着当地气候和生物,尤其制约着水、热条件的垂直变化。因而它就成了限制土壤生态功能的主要因素。而植被的破坏与水土流失则加剧了土壤生态功能的退化。3.土壤动物类群和数量的变化是衡量土壤生态功能强弱、进化与退化的重要指标。     

我国主要土壤剖面酶活性状况

本世纪五十年代以来,由于科学的发展以及新技术的引入,土壤酶的研究愈来愈为人们所重视。试验研究已证明,土壤酶是土壤的组成分之一。     

磁场对中国东北主要土壤酶活性的影响

Soil enzyme activities as affected by applied magnetic field were studied with three main soils (brown soil,black soil and albic soil) collected from Northeast China,Appropriate intensities of magnetic field could obviously enhance the activities of hydrogen peroxidases,invertases,amylases and phosphatases in the three soils,although the effect varied with types and water regimes of the soils.Increasing times of magnetic treatment could multiple its good effect on the activities of hydrogen peroxidases in soils.     

Cr^3＋对土壤脲酶活性特征的影响

采用模拟方法对Cr^3＋的土壤脲酶效应进行了研究,结果表明,土壤pH对Cr^3＋的生态毒性有重要影响;酸性土壤脲酶受到显著抑制,活性及动力学特征参数与Cr^3＋浓度间达显著或极显著负相关,而且模型U=β0（/β1×C＋1）揭示其间机理为完全抑制,动力学则进一步细化为非竞争性抑制;获得土壤轻微和中度污染时的生态剂量ED10和ED50分别为50.59和865.7 mg.kg^-1;酸性土壤中脲酶活性、Vmax、k可作为土壤Cr^3＋污染的监测指标之一,而碱性土壤则反应不敏感,其随铬浓度增加,脲酶活性及动力学参数呈先增加后降低的规律性变化,总体变幅较小;两类土壤的差别可能主要是由于土壤环境引起了不同价态铬转变的缘故。     

大兴安岭旱作丘陵区耕地肥力演变研究

以全国第二次土壤普查资料为主要数据源,结合实地取样测定,比较分析了大兴安岭东南麓旱作丘陵区1981～2007年期间土壤肥力演变状况。结果表明,二十多年间耕地土壤养分含量发生明显变化。主要表现为:土壤有机质、全氮、碱解氮和速效钾含量明显下降,速效磷含量增加,但不同土壤类型的变化幅度不同;草甸土的有机质和全氮含量下降幅度大于暗棕壤和黑土,碱解氮含量在黑土中的下降幅度较大,暗棕壤次之,草甸土较低;暗棕壤中有效磷增加的幅度大于黑土和草甸土;速效钾在暗棕壤中下降的幅度最大,在黑土中下降的幅度最小;该区土壤中富含交换性钙、交换性镁、有效硫、有效硅等中量元素和锌、铜、铁和锰等微量元素;现有耕地约有87.2%的土壤缺硼,78.2%的土壤缺钼。     

山东主要果园土壤的粘土矿物组成及其吸附特性

研究了山东主要果园土壤中粘土矿物的组成、类型及其对P、K和Cu、Zn、Pb金属元素的吸附特性。结果表明：山东主要果园土壤的粘土矿物类型存在着明显的差异,淋溶较强,酸度较大的棕壤（简育湿润淋溶土）中粘土矿物以高岭石占优势,对P的吸附较强,但对K＋吸附固定较弱。含游离C aCO3较高的潮土（淡色潮湿雏形土）和褐土（简育干润淋溶土）,对P有较强的吸附和沉淀作用,使土壤磷的有效性降低。而砂姜黑土（钙积潮湿变性土）由于含有较高的蒙脱石和1.4 nm过渡矿物,对K＋具有很强的吸附和晶穴固定作用,因此砂姜黑土中磷肥和钾肥的有效性均较低,在施肥上应采取集中施肥和保持较湿润土壤环境等措施,以提高养分有效性。砂姜黑土和潮土对Cu、Zn、Pb金属元素的吸附显著地大于棕壤和褐土,主要的影响因素是不同土壤的粘粒含量和粘土矿物的类型的差异。同一土壤对Pb的吸附量远远大于对Zn和Cu的吸附量,主要取决于金属元素本身的化学性质和胶体的吸附特性。     

五台山土壤水稳性团聚体有机碳分布特征

为揭示五台山垂直带土壤不同形态团聚体有机碳的分布特征,以五台山垂直带土壤为研究对象,于2016年8月从高海拔至低海拔对亚高山草甸土、山地草甸土、棕壤、淋溶褐土、石灰性褐土样品进行采集,并且通过湿筛法和物理分组技术获得不同土壤类型中2,2~0.25,0.25~0.053,0.053mm水稳性团聚体,进一步分析了土壤及各级水稳性团聚体的总有机碳、颗粒有机碳(POC)和矿物结合有机碳(MOC)。结果表明:亚高山草甸土、山地草甸土和棕壤均以2mm团聚体为最多,达到总水稳性团聚体的45.13%。然而,淋溶褐土和石灰性褐土中分别以2~0.25mm和0.25~0.053mm团聚体为最多,分别达到33.79%和39.95%。随着海拔高度的降低土壤有机碳含量依次降低,且不同土壤类型中,2mm和2~0.25mm团聚体有机碳含量与其对应的土壤有机碳含量呈极显著正相关关系,相关系数分别为r2mm=0.986和r2~0.25mm=0.966(P0.01)。随着土壤团聚体粒径的减小,亚高山草甸土、山地草甸土、棕壤的POC含量呈现下降趋势,而淋溶褐土和石灰性褐土的POC含量呈现升高趋势。亚高山草甸土、山地草甸土、棕壤的MOC含量都以2mm团聚体为最大,淋溶褐土和石灰性褐土分别以2~0.25mm和0.25~0.053mm团聚体的MOC含量为最大。各土壤及团聚体中MOC的含量要明显大于POC的含量,而且在土壤和各级大团聚体中二者呈现正相关关系(P0.05)。此外,各土壤POC和MOC的含量与土壤有机碳含量也呈现正相关关系(P0.05)。因此,随着海拔高度的降低,各土壤团聚体组成由大团聚体向微团聚体转变,亚高山草甸土、山地草甸土、棕壤的碳截获能力强于淋溶褐土和石灰性褐土。