Effect of Microbial Activity and Nitrogen Mineralization on Free-living Nitrogen Fixation in Permanent Grassland Soils

Free‐living nitrogen (N) fixation can be important for sustainable soil fertility, particularly in extensively managed soils with low abundance of leguminous plant species. However, the factors affecting free N₂‐fixation in situ are still poorly documented. We investigated the role of microbial active biomass activity, particularly substrate‐induced respiration (SIR) and net N mineralization, on the free‐living N₂ fixation in soils under a semi‐natural grassland ecosystem in France. Analysis of replicated bulk soil and rhizospheric soil samples obtained from sites experiencing contrasting grazing regimes revealed highly significant negative relationships (P < 0.01) between free‐living N₂‐fixation and SIR or N‐mineralization with a significant rhizosphere effect. The study has demonstrated that the activity of free‐living N₂‐fixers is more important in soils having low active microbial biomass and low N‐mineralization rates in these permanent grasslands.     

冬小麦-水稻轮作体系下制浆废水灌溉试验研究

通过大田试验,研究土壤-植物复合系统对新亚铵法制浆中段水的处理效果,中段水灌溉对作物产量的影响以及由此而产生的经济效益,以期为新亚铵法制浆中段水的资源化利用开辟途径.试验结果表明,土壤-植物系统对制浆废水中CODcr、总氮、总磷具有较好的去除效果,去除率分别达到了86%,60%及90%以上;同时制浆废水灌溉能够明显促进作物生长,增加作物产量11.56%～47.65%;利用制浆废水灌溉,可以处理废水19 200 m3,节约污水处理费用17 280元,节约肥料投入3 359元,粮食产值达到28 893元,可产生经济效益41 842元.因此,制浆废水作为灌溉用水是可行的,并且下渗水经过收集后可以做为更大范围的灌溉用水.     

不同施肥对土壤微生物活性、群落结构和生物量的影响

本文概述了不同施肥措施对微生物活性、生物量和群落结构的影响,以及微生物因原有土壤肥力、施肥时间长短、肥料数量等不同而对不同施肥措施做出不同的响应。施肥是影响土壤碳、氮含量的最主要农业措施,而土壤中的碳和氮是微生物生命活动的基础,土壤微生物生命活动是土壤养分转化的活的驱动力。化肥对微生物数量、活性和多样性的直接影响很有限,但它可通过增加作物产量、秸秆还田量和土壤有机质的方式间接增加微生物活性。化肥尤其氮肥的另外一个间接作用就是使土壤酸化,从而对微生物有显著负影响。而有机肥可直接为土壤微生物提供碳源,或通过促作物生长和秸秆还田为微生物间接提供碳源。总之,长期不同施肥改变土壤养分的转化途径,从而影响土壤供氮能力和碳贮备能力,最终影响土壤可持续性和土壤质量。     

不同生态恢复措施对紫色土活性有机碳的影响

研究不同生态恢复措施—“参考林分”(C0)、“林果草+水平沟”(C1)、“乔灌草+竹节沟”(C2)、“油茶+等高草带”(C3)和“未治理地”(CK)对土壤总有机碳和活性有机碳的影响。结果表明：生态恢复后,其中C1 和C2 措施总有机碳含量分别比未治理地CK增加了51.87%和52.90% (P<0.05),达到C0 措施的48.42%和48.75%。然而,C3 措施未显著影响总有机碳含量,仅为C0 措施的29.32%。C1 和C2 措施的微生物量碳、冷水和热水浸提的可溶性有机碳含量均显著提高,分别比CK措施增加了49.91%~78.77%、43.15%~91.11%和28.17%~108.36%,达到C0 措施的67.01%~89.47%、35.65%~57.95%和32.88%~39.21%,而C3 措施的微生物量碳和冷水浸提的可溶性有机碳略为减少,而热水浸提的可溶性有机碳增加了29.87%。土壤总有机碳与各活性碳之间以及各活性碳之间相关性均达到极显著水平。微生物量碳、冷水和热水浸提的可溶性有机碳占总有机碳的比例分别介于1.91%~4.73%、0.76%~2.49%和4.11%~8.16%之间。     

城市不同功能区绿地土壤有机碳矿化和酶活性变化

采用室内恒温培养法观测了城市不同功能区绿地土壤有机碳矿化的过程动态和酶活性变化。结果表明：不同功能区土壤酶活性差异显著,脲酶：公园＞学校＞居民区＞工厂＞道路;磷酸酶：公园＞工厂＞校园＞居民区＞道路;转化酶：居民区＞公园＞工厂＞道路＞学校;但不同功能区土壤有机碳矿化过程动态表现出相同规律,在培养前期有机碳矿化速率迅速下降,培养中期缓慢下降,培养后期保持相对稳定的趋势,有机碳矿化与培养时间符合对数关系;整个培养期内,土壤有机碳矿化速率及累计矿化量公园＞工厂＞道路＞学校＞居民区。统计分析表明,土壤有机碳矿化速率与土壤有机碳,水溶性有机碳以及微生物生物量碳含量显著相关,相关系数分别为0.850、0.689、0.485;土壤酶与土壤有机碳矿化没有直接的相关性,但脲酶、转化酶与土壤微生物生物量碳之间相关系数分别为0.606和0.642,间接影响土壤有机碳的矿化。     

Effect of Elevated CO2 and Temperature on Nitrogen Dynamics and Microbial Activity During Wheat (Triticum aestivum L.) Growth on a Subtropical Inceptisol in India

Using phytotron growth chambers, a short‐term pot experiment under non‐limiting water condition was conducted to investigate the individual and interactive effects of elevated carbon dioxide (650 ± 10 μmol mol^?1 vs. ambient), temperature (3 °C above ambient vs. ambient) and different levels of urea–N (control, 100 % N and 200 % N of recommended dose) on growth and yields of wheat crop and changes in potential nitrogen mineralization (PNM), nitrification and denitrification activities, microbial biomass carbon (MBC), nitrogen (MBN), dissolved organic carbon (DOC), and nitrifying and denitrifying organisms in a semiarid Inceptisol. The plant parameters (root, shoot and grain) responded positively (10–23 %) to elevated CO₂ and negatively (?17 to ?38 %) to higher temperature. Interactive effect of elevated CO₂ and temperature caused a negligible impact on root, shoot (≈?5 %) and grain yields of wheat. Soil –N content was not affected, but –N was reduced significantly. Nitrate reductase activity was decreased by 14–20 % at elevated CO₂. There was positive effect of elevated temperature on PNM (+9–16 %), whereas negative effects were observed for potential nitrification activity (PNA), MBC, MBN and DOC. Elevation of atmospheric CO₂ or temperature did not affect the population of ammonia (AOB) and nitrite oxidizers (NOB), but elevation of CO₂ has decreased the population of denitrifiers by 4–14 %.     

耕作方式对潮土有机碳及碳库管理指数的影响

为了探明华北潮土区农田耕作方式对土壤有机碳库及碳库管理指数的影响,应用田间试验,研究撂荒、翻耕、免耕和旋耕4种方式下,耕层(0~20 cm)土壤总有机碳和不同态活性有机碳含量的变化,对比分析不同耕作方式对土壤碳库管理指数的影响。结果表明：免耕和旋耕均有利于土壤有机碳累积,与撂荒相比,免耕和旋耕处理土壤总有机碳含量分别增加26.42%和12.52%;土壤活性有机碳对不同耕作措施的响应不同,与撂荒相比,翻耕、免耕和旋耕处理,土壤易氧化有机碳含量分别提高23.72%,44.34%和27.84%,水溶性有机碳含量分别降低了24.11%,24.56%和43.89%。土壤微生物量碳含量仅在免耕方式下提高了109%,其他耕作方式下没有显著变化;免耕、旋耕和翻耕处理下,土壤碳库活度、碳库指数均显著增加,碳库管理指数分别比撂荒处理提高47.82%,27.18%和30.47%,可见耕作对优化土壤碳库管理具有显著促进作用。     

Effect of Organic and Inorganic Nutrients for Soil Quality Conservation and Yield of Rainfed Low Land Rice in Sub-tropical Plateau Region

The effect of organic sources of nutrients and inorganic fertilizers, was studied on grain yield of lowland rice and some aspect of soil quality parameters in a field experiment at Agricultural Experimental Farm of Indian Statistical Institute, Giridih, situated at eastern plateau region of India, during consecutive years 1997–2002. Chemical fertilizers and various organic matters were applied to two rice cultivars, Sabita and Subarna. The highest mean grain yield was 3.53 t ha^?1 and maximum agronomic efficiency was 60.3 % with the application of inorganic fertilizer followed by cow dung, where 3.47 t ha^?1 grain yield was recorded with an agronomic efficiency of 57.5 %. Grain yield of rice recorded under organic sources of nutrients was not significantly different from that of inorganic fertilization though there was improvement in soil quality parameters under organic sources. Soil organic carbon (0.72 %), microbial biomass‐C (279.23 μg g^?1 dry soil), urease activity with buffer (33.54 μg urea hydrolyzed g^?1 oven‐dry soil) and non‐buffer (21.97 μg urea hydrolyzed g^?1 of oven‐dry soil) methods and acid phosphatase activity (2.24 μg para‐nitrophenol released g^?1 of oven‐dry soil) analysed following the harvest of the crop were highest under cow dung manure treatment; the most efficient organic source under the experiment. Mean grain yield of rice was significantly higher in Sabita cultivar over Subarna. The regression analyses among the variables have shown that there was linear relationship among soil parameters and grain yield of rice.     

有机培肥与轮耕方式对夏玉米田土壤碳氮和产量的影响

探明不同轮耕和有机培肥方式对夏玉米田土壤碳氮及其酶活性的影响,对提升农田土壤肥力及促进玉米高产具有重要意义。设秸秆(P)与牛粪(F)两种有机培肥方式和小麦季旋耕-玉米季深松(RS)、小麦季深松-玉米季免耕(SN)、小麦季翻耕-玉米季免耕(CN) 3种轮耕方式,共6个处理,于2015—2016和2016—2017玉米收获期采样测定,研究了不同有机培肥和轮耕方式对土壤碳氮及其酶活性和作物产量的影响。结果表明,轮耕方式、有机肥及其交互效应对土壤肥力有显著影响。在0～10 cm和10～20 cm土层,与轮耕方式CN相比, RS和SN能够显著提高土壤有机碳、全氮含量和脲酶、蔗糖酶活性。在轮耕方式RS中,与施用牛粪相比,秸秆还田显著提高了10～20 cm、20～30 cm和30～40 cm土层的有机碳含量,增加了10～20 cm土层的全氮含量和蔗糖酶活性。在轮耕方式SN中,与秸秆还田相比,施用牛粪显著提高了0～10 cm和10～20 cm土层的有机碳、全氮含量和蔗糖酶活性,增加了各土层脲酶活性。与秸秆还田+翻耕-免耕(PCN)相比,秸秆还田+旋耕-深松(PRS)和施用牛粪+深松-免耕(FSN)能显著提高土壤肥力。在0～10 cm和10～20 cm土层,各处理中以FSN增加土壤有机碳、全氮含量和蔗糖酶、脲酶活性最为明显。轮耕方式、有机肥及其交互效应对产量有显著影响。轮耕方式RS和SN的产量较CN分别显著提高了1.89%～10.49%、5.44%～11.99%。在轮耕方式RS中,产量表现为秸秆还田较施用牛粪显著提高了2.91%～3.11%;而在轮耕方式SN中,则表现为秸秆还田较施用牛粪显著降低了5.02%～9.07%。两年玉米产量均表现为FSNPRSFRSPSNFCNPCN。综上所述,在6种处理中,处理FSN在提高土壤肥力和产量方面最为显著,可以作为试验及周边地区适宜的轮耕培肥方式。     

长期施肥对紫色土水旱轮作田麦季土壤活性碳的影响

为了了解长期施肥,尤其是氮肥对紫色土麦季土壤活性碳的影响,并揭示部分土壤理化性质和土壤活性碳之间的关系,笔者以重庆北碚国家紫色土肥力监测基地的8个不同施肥处理为基础,于麦季（2008年11月-2009年5月）研究了不同施肥对土壤可溶性有机碳及微生物量碳的影响。结果表明：紫色土水旱轮作田麦季各处理间土壤的可溶性有机碳差异不显著。PKR-处理的微生物量碳含量显著低于其他处理。而N肥的施用有利于土壤中微生物量碳的升高,但方差分析显示作用并不明显。对比相同秸秆还田方式下各处理间MBC的差异发现：R+＞FnR+≥FhR+;NR-＞R-＞FnR-,但差异不显著。不同秸秆还田情况下R-比R+微生物量碳减少了44.4%,且差异显著,FnR+与FnR-相比后者也减少30.9%。相关分析显示,土壤温度、土壤充水空隙度和pH均与土壤DOC存在显著的相关性,且土壤温度是负相关,WFPS、pH是正相关。     

裂果性不同的枣品种果皮及果肉发育特点观察研究

通过制作石蜡切片,对裂果性不同的中阳木枣、稷山板枣、赞皇大枣、冬枣、梨枣、壶瓶枣等枣品种,进行了成熟期果实果皮及果肉解剖结构的观察测定。结果表明:枣外果皮由外向内由角质层细胞、表皮细胞和亚表皮细胞组成,但表皮和亚表皮细胞不易区分,共有细胞3￣6层。角质层厚度及其是否发生龟裂与裂果性没有密切的相关性,而表皮的厚度与裂果密切相关,表现为“耐裂品种”比“较耐裂品种”和“不耐裂品种的表皮”要厚。此外,角质层细胞、表皮细胞排列紧密,果肉细胞排列较紧密且果肉细胞间空腔较少的枣品种果实较耐裂果。     

再生水灌溉对土壤氮素与生物有效性影响的研究进展

随着中国水资源短缺状况的不断加剧,农业用水矛盾日益突出,再生水作为有效的水资源,受到广泛的关注。由于目前农业上普遍存在氮肥施用过量,而再生水中含有丰富的氮素,因此再生水灌溉适宜的水肥模式日益受到关注。土壤生物活性与氮素水平是评价再生水灌溉对环境安全效应的重要指标,笔者在概述国内外再生水灌溉研究现状的基础上,总结了再生水灌溉对土壤氮素生物有效性、相关土壤微生物及土壤酶活性的影响研究进展,并对未来再生水灌溉的研究发展趋势进行了展望：探明长期再生水灌溉和不同施肥水平对土壤微生物与碳、氮循环影响;加强长期再生水灌溉和不同施肥水平对土壤微生物与土壤碳库、氮库与养分交互作用综合影响研究;重视再生水灌溉下污染物监测与去除技术研究,建立建全规范的再生水监管体系和再生水安全灌溉制度、灌溉技术;进行再生水灌溉对作物-土壤-地下水环境影响的长期定位监测与评价。     

Effect of organic carbon on nitrogen removal and microbial community in the completely autotrophic nitrogen removal process

Different synthetic wastewaters are used to analyze the effect of organic carbon on the nitrogen removal and microbial community in the completely autotrophic nitrogen removal process. Results show that the nitrogen removal performance is improved by control of DO at a reasonable C/N ratio. The NH +4-N is removed in several ways. When the influent without any organic carbon, the most of ammonium is removed in nitrification-ANAMMOX metabolic pathway; the contribution of nitrification-ANAMMOX decreases, while the conventional nitrification-denitrification process enhanced with the addition of organic carbon. PCR-DGGE and statistical analyses show that the microbial diversity in SBBR reactor fed with organic wastewater is more abundant than it fed with inorganic wastewater,and this exhibits obvious in the biofilm, which also indicate that it helps to format the aerobic-anaerobic microenvironment,so nitrogen can be removed in different ways in one reactor.     

不同施肥处理对黑土碳素及活性有机质的影响

以东北黑土区所处的特殊自然条件为背景,以黑土为研究对象,研究了长期不同施肥处理对黑土碳素及活性有机质的影响。结果表明：各施肥处理对黑土总碳、黑土有机碳和黑土活性有机质的积累均起到积极作用;有机肥与化肥配施处理较NPK处理培肥效果更佳;有机肥与化肥配施处理中,有机肥施用量对黑土总碳、黑土有机碳和黑土活性有机质的影响不明显。     

玉米生长过程中施肥对土壤呼吸和微生物量碳的影响

为了阐明玉米生长中土壤呼吸和微生物生物量碳的变化规律与施肥和土壤类型间的关系,运用盆栽试验研究了玉米生长和施肥处理对中国南北典型土壤（黑土和红壤）的土壤呼吸和微生物生物量碳的影响。结果表明,施肥条件下,黑土的土壤全氮、有机质、土壤呼吸在玉米的各生长期都没有明显差异,微生物生物量碳含量随着玉米的生长呈增长趋势,且大喇叭口期达到最大;而红壤的土壤全氮、有机质、土壤呼吸和微生物生物量碳都随着玉米的生长呈增长趋势,且大喇叭口期达到最大。在玉米的不同生长期,有机肥处理增加了黑土和红壤的土壤呼吸和微生物生物量碳,而无机肥处理则没有显著影响。另外,在玉米生长的过程中,施用有机肥降低了土壤的微生物的呼吸熵,而施用无机肥则提高了土壤呼吸熵。总之,土壤呼吸速率和微生物生物量碳的含量不仅受到作物生长和施肥的影响,也同样受土壤质地和类型的影响。     

秸秆覆盖深松对夏玉米田土壤有机碳库的影响

为探究秸秆覆盖深松对土壤有机碳库的影响,采用4种耕作模式处理（深松覆盖、深松不盖、免耕覆盖、免耕不盖）在河南西平进行了连续3年田间试验,研究了不同处理对土壤中有机碳（SOC）、易氧化有机碳（ROC）和溶解性有机碳（DOC）含量的影响。结果表明,4种耕作模式下,SOC、ROC和DOC含量均随着土层的加深而降低;在0~5cm和5~10cm土层,秸秆覆盖处理下SOC、ROC和DOC含量高于不覆盖处理,表现为深松覆盖>免耕覆盖>深松不盖>免耕不盖;而从10~20cm土层以下,免耕处理下SOC、ROC和DOC含量急剧下降,表现为深松覆盖>深松不盖>免耕覆盖>免耕不盖。相关性分析表明,ROC、DOC含量与SOC含量之间分别存在显著和极显著的相关关系,说明土壤ROC和DOC的含量很大程度上与SOC的储量相关。     

多效农艺营养纸膜对番茄和黄瓜生育的影响

采用多效农艺营养纸膜覆盖栽培番茄、黄瓜对其生育与开花结实，土壤养分含量及微生物含量进行了调查。结果表明，营养纸膜覆盖的的比地膜覆盖的土壤有机质含量增加，植株的Ｔ／Ｒ值降低，促进了植株的生长和开花结实，而且土壤中的病原菌也得到很好的控制。     

石灰施用对酸性土壤矿物结合有机碳形成的影响

为了解石灰施用对酸性土壤矿物结合有机碳的影响并促进酸性土壤的碳固定,本研究整合已发表的相关研究并在室内设置培养试验探究石灰添加调控酸性红壤矿物结合有机碳形成的可能机制。结果表明：大部分已发表的研究发现石灰添加可以显著促进酸性土壤中矿物结合有机碳的形成。室内控制试验发现石灰添加显著促进了秸秆分解转化为微生物生物量碳,这很可能是石灰促进矿物结合碳形成的主要机制之一。室内控制试验还发现石灰添加增加了钙键结合碳的含量,但是降低了铁铝结合碳的含量。综上可知,石灰添加有利于作物秸秆在酸性土壤中被微生物分解转化为矿物结合有机碳,但可能会导致不同化学键结合碳的相对含量发生变化。     

干湿交替灌溉耦合施氮对水稻根系性状及籽粒库活性的影响

以新稻20为材料进行土培试验,设置浅水层灌溉(0 kPa)、轻度水分胁迫(–20 kPa)和重度水分胁迫(–40 kPa) 3种灌溉方式及0氮(0N, 0 kg hm-2)、中氮(MN, 240 kg hm-2)和高氮(HN, 360 kg hm-2) 3种氮水平,研究不同水氮耦合处理对水稻根长、根冠比、根系伤流、根系有机酸含量、根系玉米素及玉米素核苷与籽粒酶活性的影响。结果表明,灌溉方式与施氮量存在显著的互作效应,轻度水分胁迫增加了主要生育期根长、根系伤流量、根系分泌物中有机酸总量、根系玉米素及玉米素核苷含量,提高籽粒ATP酶、蔗糖合酶及腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性,降低穗分化后水稻根冠比,且与MN耦合后产量最高,为本试验最佳的水氮耦合运筹模式;重度水分胁迫则显著降低主要生育期根长、根系伤流量、根系分泌物中有机酸总量、根系玉米素及玉米素核苷含量,降低籽粒ATP酶、蔗糖合酶及腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性,增加主要生育期根冠比。水稻籽粒产量与主要生育期水稻根长、根系伤流量、根系分泌物中有机酸总量、根系玉米素及玉米素核苷含量均呈显著或极显著的正相关,而穗分化至成熟期根冠比与水稻产量呈负相关;同时水稻根长、根系伤流量、根系分泌物中有机酸总量、根系玉米素及玉米素核苷含量与籽粒ATP酶、蔗糖合酶及腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性呈显著或极显著的正相关。表明通过适宜的肥水调控发挥水氮耦合效应,可以创造良好的根系形态、提高水稻根系代谢能力和籽粒库的生理活性,促进水稻高产。     

氮沉降对北方森林土壤微生物的影响研究进展

大气氮沉降导致土壤有效氮含量增加,将改变作为陆地生态系统重要组成部分的土壤微生物群落结构,尤其在高纬度氮限制地区,土壤微生物对这种变化更为敏感。北方森林地处高纬度地区,氮沉降将改变其土壤微生物的结构、功能和动态。为全面了解近年来氮沉降对北方森林土壤微生物的影响,笔者综述了氮沉降对北方森林土壤微生物量、群落结构和生物多样性、功能和酶活性等方面的影响。结果表明:(1)氮沉降减少了土壤微生物量;(2)氮沉降改变土壤中真菌与细菌,革兰氏阴性细菌(G-)与革兰氏阳性细菌(G+)之间的比值,而这种改变大多数是趋向于减小;(3)氮沉降加剧,将导致土壤微生物群落中贫营养微生物处于劣势地位,富营养微生物处于优势地位,间接地影响了微生物群落结构和生物多样性;(4)氮沉降抑制了微生物呼吸,但对于土壤酶的影响尚无统一规律;(5)氮沉降改变了微生物底物利用模式,导致土壤微生物对复杂有机物质的分解能力下降;(6)氮沉降导致固氮基因等功能基因相对丰度下降。