水分和温度对旱地红壤硝化活力和反硝化活力的影响

采集第四纪红色粘土发育和第三纪红砂岩发育的红壤,分别在4C冰箱内保存(O),室温下湿润(M)和淹水(F)培养110天后测定硝化细菌、反硝化细菌、硝化势、反硝化势和反硝化酶活性。结果表明,低温有利于保持硝化细菌和反硝化细菌的数量,但显著抑制它们的硝化和反硝化活力。湿润有利于保持硝化细菌的硝化活力,而淹水则有利于保持反硝化细菌的反硝化活力,但均不利于硝化细菌和反硝细菌的存活。由此说明,不同的研究目的和需要测定的项目,应采用不同的土壤样本保存方法。     

亚热带土壤亚铁与厌氧反硝化

本文就亚热带土壤亚铁参与反硝化的可能性进行了探讨。研究结果表明:厌氧还原条件下加入KNO3的处理中,Fe2+浓度随培养时间延长而下降,且Fe2+浓度的降低和NO3–-N浓度的降低呈显著正相关。预培养结束后的亚铁浓度(In-Fe2+)和厌氧培养期间Fe2+浓度降低速率与反硝化势表征指标k、b、v7,以及与无定形铁氧化物(活性铁)含量的显著正相关性初步证明,活性铁通过不同价态铁离子(Fe2+和Fe3+)之间的转化,参与了反硝化的电子传递过程。当有机碳等电子供体受限时,Fe2+可作为电子供体参与反硝化还原NO3–-N。这一结果表明,NO3–-N作为电子受体参与厌氧条件下Fe2+氧化成Fe3+的反应可能在铁氧化物含量丰富的亚热带土壤中普遍存在。     

亚热带稻田土壤反硝化动力学参数估算

反硝化作用是土壤氮素损失的重要途径,对反硝化潜势的准确估算是农业精准施肥的必然要求。以亚热带典型红壤稻田土作为研究对象,足量添加外源氮进行室内淹水厌氧培养获取反硝化作用动态,并分别用米氏方程和一级动力学方程对其拟合,最后利用土壤基本理化性质对反硝化动力学参数进行估算。结果表明:米氏方程更适合反硝化动力学拟合,最佳的米氏常数(Km)为35mg/kg;米氏最大速率常数(vmax)与一级动力学速率常数(K)具有显著的相关性(r=0.96, P0.05)。土壤总氮,砂粒和粉粒以及土壤容重对vmax影响最大。利用总氮和粉粒含量作为输入参数估算了vmax,准确度达66%。所构建的参数方程既充分挖掘了土壤基础数据潜能,又能快速地获取土壤反硝化动力学曲线,省时省力。     

硝态氮浓度对亚热带土壤反硝化潜力和产物组成的影响

在实验室条件下,采用密闭、淹水、充 N2 的严格厌氧培养方法研究了NO3--N?浓度对亚热带土壤反硝化潜力和产物组成的影响。研究表明,在NO3-?-N?浓度为 10 ~ 200 mg /kg 范围内,该土壤的反硝化势变化于 0.024 ~ 0.224 mg/(kg×h) 之间,随着NO3--N?浓度的增加而呈显著线性增加(R2 = 0.94,P<0.01)。N2O 始终是反硝化的主要产物,占反硝化产物的 56% ~ 92%;NO 是次要产物,占 6% ~ 40%。在野外原位状态下,土壤的还原条件难以达到供试实验室条件,由此估计,亚热带森林土壤反硝化的主要产物并非 N2,而是 N2O 和 NO,这可能是该类土壤虽反硝化作用弱,但 N2O 排放量大的主要原因。     

温度和氮添加对旱地红壤反硝化功能基因丰度的影响

研究旱地红壤反硝化微生物功能基因nirS、nirK、nosZ I和nosZ Ⅱ的丰度对温度和氮添加的响应,可为农田红壤养分管理和生态环境保护提供指导建议。本研究以长期常规氮磷钾施肥的旱地红壤为研究对象,设置0 mg N/kg、25 mg N/kg、50 mg N/kg三个氮添加处理,15 ℃、25 ℃、35 ℃三个温度处理,进行微宇宙培养实验。在培养的第7和30天破坏性采集土样,进行DNA提取,测定反硝化微生物功能基因丰度。结果表明：培养7天后,nirS、nirK、nosZ I和nosZ Ⅱ基因丰度都在25 ℃时最高。培养30天后,nirS、nirK、nosZ I和nosZ Ⅱ基因丰度在15 ℃时最高,且随着温度升高而下降。氮添加对反硝化微生物功能基因丰度无显著影响。三因素方差分析表明,温度、氮添加和培养时间的交互作用显著影响反硝化微生物功能基因丰度。综上,旱地农田反硝化功能基因丰度受氮添加影响较小,但受温度显著影响,其丰度可能会呈现出日变化和季节变化,在土壤采样和氧化亚氮动态监测时应特别注意。     

草甸沼泽土壤硝化-反硝化作用和有机碳矿化对氮输入的响应

通过室内培养实验.研究了草甸沼泽土壤N2O排放和反硝化损失对氮输入的响应特征,结果表明,在培养期(23 d)内N2O平均排放速率为0.32(NO).0.87(N1).17.69(N2),28.07(N3)μgN2O-N/(kg±·h),反硝化平均损失速率为0.25(NO),0.81(NI),22.29(N2),30.28(N3)μgN2O--N/(kg±·h).两者都随氮输入量增高而升高.其中,N3处理N2O平均排放速率和反硝化平均损失速率与对照差异显著(p<0.05),N1和N2与对照差异不显著.N2O排放总量占氮输入的比例为0.03%(N1),1.04%(N2).1.76%(N3),反硝化损失总量占氮输入的比例为0.04%(N1),1.29%(N2),1.93%(N3).均表现为随氮输入量的增大而增高.N1处理下有机碳矿化速率低于对照,而N2和N3有机碳矿化速率高于对照,说明低氮输入对有机碳矿化有一定抑制作用,.高氮输入促进有机碳矿化.     

土壤熏蒸剂对土壤硝化、反硝化作用的影响

采用化学分析和变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术,以大田威百亩、棉隆、溴甲烷、硫酰氟熏蒸100 d土壤为研究对象,探究土壤熏蒸对土壤硝化活性、反硝化活性及amoA基因型硝化型细菌、nirS基因型反硝化细菌群落结构影响。研究表明,威百亩、棉隆、硫酰氟熏蒸剂处理下,土壤硝化活性与对照无显著差异;而溴甲烷处理的硝化活性比对照降低13.19%,差异显著(P0.05);熏蒸剂之间土壤硝化活性无显著差异。4种熏蒸剂之间以及与对照之间土壤反硝化活性无显著差异。4种熏蒸剂中溴甲烷处理土样amoA型硝化细菌多样性指数、均匀度显著低于对照土样和其他3种熏蒸剂处理土样;而丰富度指数无显著差异。威百亩、棉隆和硫酰氟熏蒸土样之间及与对照之间amoA型硝化细菌3种生态指数无明显差异。4种熏蒸剂处理土壤nirS型反硝化细菌多样性指数、均匀度与对照无显著差异(P0.05);熏蒸剂之间存在显著差异(P0.05)。研究表明,溴甲烷对土壤硝化活性的抑制是通过抑制amoA型硝化细菌的多样性而实现,其他3种熏蒸剂对土壤硝化活性无显著影响。4种熏蒸剂对土壤反硝化活性无显著影响。     

区分土壤中硝化与反硝化对N2O产生贡献的方法

土壤是产生N2O的最主要来源之一.硝化和反硝化反应是产生N2O的主要机理,由于硝化和反硝化微生物同时存在于土壤中,因而硝化和反硝化作用能同时产生N2O.N2O的来源可通过使用选择性抑制剂,杀菌剂以及加入的标记底物确定.通过对生成N2O反应的每一步分析,主要从抑制反应发生的催化酶和细菌着手,总结了测量区分硝化、反硝化和DNRA反应对N2O产生的贡献方法.并对15N标记底物法,乙炔抑制法和环境因子抑制法作了详细介绍.     

区分土壤中硝化与反硝化对N2O产生贡献的方法

土壤是产生N2O的最主要来源之一。硝化和反硝化反应是产生N2O的主要机理,由于硝化和反硝化微生物同时存在于土壤中,因而硝化和反硝化作用能同时产生N2O。N2O的来源可通过使用选择性抑制剂,杀菌剂以及加入的标记底物确定。通过对生成N2O反应的每一步分析,主要从抑制反应发生的催化酶和细菌着手,总结了测量区分硝化、反硝化和DNRA反应对N2O产生的贡献方法。并对15N标记底物法,乙炔抑制法和环境因子抑制法作了详细介绍。     

土壤反硝化对磺胺嘧啶及抗性基因消减的影响

农田土壤中抗生素及抗性基因的复合污染已给生态环境安全和人体健康带来了全新隐患。针对厌氧条件下,反硝化作用过程对土壤抗生素乃至抗性基因消减影响的研究一直相对较少。因而,本研究采集牛粪堆积池塘周边底层农田土壤作为目标污染土壤,重点研究反硝化作用过程对土壤磺胺嘧啶及抗性基因消减动态的影响。结果表明:相较于原始污染土壤处理(T1),添加了NO_3~–-N的处理(T2)可以显著强化土壤和水相中反硝化速率,提升N_2O的产气速率,促进土壤中磺胺嘧啶浓度和抗性基因丰度的快速降低;同时发现土壤反硝化基因(nir K、nir S和nos Z)与磺胺类抗性基因(sul Ⅰ和sul Ⅱ)呈显著负相关(P0.05),说明当NO_3~–-N底物越充足,土壤反硝化细菌活性往往被激活,其反硝化功能基因表达就越活跃,土壤反硝化作用过程就越强烈,从而反馈作用促进磺胺嘧啶抗生素的厌氧消减,进而有助于sul系列抗性基因丰度的显著衰减;同时通过高通量测序技术及对反硝化细菌的分离筛选后,发现变形菌门(Proteobacteria)赖氨酸芽胞杆菌属(Lysinibacillus)的细菌是土壤厌氧反应前后的主导优势菌群,对于强化反硝化过程和促进磺胺嘧啶及sul抗性基因的消减发挥了潜在的积极作用。本研究结果可为探明土壤中抗生素的厌氧消减过程和缓解抗性基因的扩散传播提供新颖的认知基础。     

添加生物质炭对红壤水稻土有机碳矿化和微生物生物量的影响

通过室内培育试验,研究了添加生物质炭对江西红壤水稻土有机碳矿化和微生物生物量碳、氮含量的影响。结果表明:红壤有机碳矿化速率在培育第2天达最大值后迅速降低,培养7天后下降缓慢并趋于平稳;添加生物质炭降低了土壤有机碳的矿化速率和累积矿化量,培养结束时,不加生物质炭的对照处理中有机碳的累积矿化量分别比添加0.5%和1.0%生物质炭的处理高10.0%和10.8%。此外,生物质炭的加入显著提高了土壤微生物生物量,添加0.5%生物质炭处理的土壤微生物生物量碳、氮含量分别比对照高111.5%～250.6%和11.6%～97.6%,添加1.0%生物质炭处理的土壤微生物生物量碳、氮含量分别比对照高58.9%～243.6%和55.9%～110.4%。相同处理中,干旱的水分条件下(40%田间持水量)微生物生物量要高于湿润的水分条件(70%田间持水量)。同时,添加0.5%和1.0%的生物质炭使土壤代谢熵分别降低2.4%和26.8%,微生物商减少了43.7%和31.7%。     

Analysis of manure and soil nitrogen mineralization during incubation

Understanding the N-cycling processes that ensue after manuring soil is essential in order to estimate the value of manure as an N fertilizer. A laboratory incubation of manured soil was carried out in order to study N mineralization, gas fluxes, denitrification, and microbial N immobilization after manure application. Four different manures were enclosed in mesh bags to allow for the separate analysis of manure and soil. The soils received 0.15 mg manure N g^–1 soil, and the microcosms were incubated aerobically and sampled throughout a 10-week period. Manure addition resulted in initial NH₄-N concentrations of 22.1 to 36.6 mg kg^–1 in the microcosms. All manured microcosms had net declines in soil mineral N. Denitrification resulted in the loss of 14.7 to 39.2% of the added manure N, and the largest N losses occurred in manures with high NH₄-N content. Increased soil microbial biomass N amounted to 6.0 to 8.6% of the added manure N. While the microcosms as a whole had negative N mineralization, all microcosms had positive net nitrification within the manure bags. Gas fluxes of N₂O and CO₂ increased in all manured soils relative to the controls. Our results show that measurement of microbial biomass N and denitrification is important to understand the fate of manure N upon soil application.     

人为破碎和见光风干对干湿交替培养下土壤有机碳矿化的影响

   通常恒温恒湿培养下土壤有机碳矿化强度随时间延长逐渐衰减,而干湿交替和阶段性扰动（如人为破碎、见光风干等）是否会改变这一趋势？   设置多重干湿交替培养试验,并辅以人为破碎和见光风干阶段性扰动措施,分析多循环干湿交替下土壤有机碳矿化的动态特征,探讨人为破碎和见光风干对干湿交替培养下土壤有机碳矿化的影响。   与恒湿（淹水和好气）处理相比,常规干湿交替每次复水和排水后对土壤有机碳矿化均有显著的激发效应,这种激发效应随着干湿交替次数增多逐步减弱,培养结束时土壤有机碳累积矿化量分别提高了72.09%和128.48%;见光风干相较于避光风干土壤有机碳矿化速率峰值和土壤有机碳累积矿化量分别提高了26.29%和16.15%,而人为破碎对土壤有机碳矿化特征无显著影响。各阶段难分解有机碳矿化的比例随着干湿交替次数逐渐增加。   循环干湿交替并未改变土壤有机碳矿化强度随时间延长阶段性衰减的趋势,但衰减幅度有所减缓;见光风干阶段性扰动进一步减缓了衰减趋势,建议用于土壤有机碳矿化培养试验的土壤样品应尽量避光风干和保存。     

施用猪粪条件下重金属对土壤氮素净转化的影响

以东北耕作黑土为研究对象,在25℃和70%WHC水分条件下进行为期35天的室内培养试验,研究了施用猪粪条件下重金属Cu、Cd对土壤氮素净转化的影响。结果表明:添加单一重金属显著抑制了土壤的硝化作用和矿化作用。与对照处理相比,添加重金属Cu、Cd处理培养结束后土壤铵态氮含量分别增加了5.83和5.39倍,硝态氮含量分别下降了84.3%和79.5%,且土壤净氮矿化速率和净硝化速率均显著低于对照处理。添加重金属的同时施用猪粪加剧了重金属对硝化作用和矿化作用的抑制,土壤净硝化速率和净氮矿化速率均显著低于单一重金属处理。添加重金属抑制了土壤反硝化作用,但同时添加猪粪在一定程度上降低了重金属离子的活性和毒性,进而减轻重金属离子对反硝化作用的抑制程度。     

红壤养分退化研究Ⅲ:土壤和植株的养分淋失

在自然情况和在人工条件下 ,红壤渗漏水中磷的浓度很低 ,而NO- 3-N浓度随着氮肥硝化作用的进行快速增加 .钾的浓度介于氮磷之间 .在施用NH+ 4 -N氮肥时 ,渗漏水中未见NH+ 4 -N出现 .植株和植物残体经雨水淋洗的养分是主要是钾 ,但植物残体磷溶出量也较高 .     

风干土保存时间和湿土培育时间对黄淮海平原潮土酶活性的影响

以经历18年不同施肥管理的土壤为研究对象,阐明它们经过4个不同时间保存或处理后的土壤脲酶、转化酶、脱氢酶、及FDA酶活性的动态变化。处理包括:风干保存30天或鲜土状态、风干保存210天、风干土湿润至田间持水量(25℃)条件下分别培育15天和51天;同时评估这些酶活性的变化程度与土壤本身有机碳含量之间的关系。结果表明,风干土保存时间和风干土湿润后短期培育均对脲酶活性影响很小,但风干土湿润培养51天后其活性则显著降低;随风干土保存时间延长,转化酶活性显著降低;与鲜土相比,风干土湿润培养15天后,脱氢酶活性显著提高,但继续湿润培养至51天后,其活性又降至与鲜土相当,因此风干土湿润培育一定时间后测定的脱氢酶活性可用来代表其田间自然湿度时的状态;FDA酶活性的变异程度最大,与其从鲜土状态至风干状态的活性急剧下降有关。土壤本身有机碳含量与脲酶和脱氢酶的活性变化程度成显著负相关关系,说明土壤有机碳含量是决定它们随环境条件改变而变化的主要因素之一。另外,土壤NH4+-N、NO3--N和可溶性有机碳含量对上述4种处理的响应程度也存在差异。其中风干状态土壤经湿润培育处理后,NH4+-N含量呈先降后升趋势,正好与脲酶活性变化趋势相反;而NO3--N含量整体上呈上升趋势,可溶性有机碳含量则正好相反。     

不同土壤类型对硫酸钾镁肥中钾、镁、硫吸附特性研究

在水稻土、红壤、潮土中分别加入不同浓度的硫酸钾镁肥溶液,研究3种土壤在不同浓度硫酸钾镁肥下pH值的变化及对K、Mg、S吸附的能力。结果表明:在3种土壤中加入硫酸钾镁肥都使土壤pH值下降,下降速度是红壤>水稻土>潮土。3种土壤对K的吸附能力较强,可用一元线性方程拟合,在0~354 mg kg-1的K加入量范围内,吸附率在50.4%~74.1%;对S的相对吸附率居中,可用一元二次方程拟合,在0~311 mg kg-1的S加入量范围内,吸附率在35.6%~88.1%;对Mg的吸附能力极弱。3种土壤对K、S吸附能力大小顺序为:潮土>红壤>水稻,对镁吸附能力大小顺序为:潮土>水稻土>红壤。土壤田间施用硫酸钾镁肥量应根据不同土壤对养分的吸附能力大小进行相应的调整。