大气CO2浓度升高对作物根际土壤氮的影响

利用FACE（Free air carbon dioxide enrichment）技术,在两种氮肥施用（低氮LN和常规氮NN）水平下,研究CO：浓度升高对水稻和小麦收获后根际和非根际土壤硝态氮、铵态氮和有机氮的影响。结果表明,相对于对照CO2浓度处理,高CO2浓度处理在显著增加作物生物量的前提下,使水稻季根际土壤硝态氮含量降低,NN水平下降低明显,小麦季变化不大,高CO2浓度处理对作物根际的影响大于非根际。高CO2浓度对土壤铵态氮含量的影响不显著,仅小幅度增加了水稻季和降低了小麦季土壤铵态氮含量,且根际降低幅度大于非根际;增加氮肥施用使土壤铵态氮含量在高CO2浓度处理增加幅度低于对照。高CO2浓度处理并没有显著增加有机氮的含量,在小麦季作物对土壤有机氮的贡献大于水稻季,且增加氮肥施用条件下根际对有机氮的贡献较大。     

典型水稻土细菌亚类群—泛化种、特化种的群落构建及功能潜力

泛化种和特化种对碳及养分等资源利用存在很大差异,在土壤能量和养分循环中发挥着独特功能。目前农田微生物研究主要针对整个细菌、真菌、古菌或其他功能群落,对农田生态系统细菌泛化种和特化种的认识还很缺乏。因此,为探究典型水稻土细菌泛化种和特化种的群落结构、驱动机制及在氮循环中的功能,根据第二次土壤普查数据,从我国东部（江苏、安徽、上海）和西南部（贵州、云南）采集16个土壤表层样品（0～20 cm）,进行理化性质测定和高通量测序,并对获得的数据进行相应的生态学分析。结果表明,在所有的OTUs中,3.28%被归为泛化种,9.07%被归为特化种。泛化种和特化种在门水平的分布模式不同,特化种在绿弯菌门（Chloroflexi）、放线菌门（Actinobacteria）、硝化螺旋菌门（Nitrospirae）、厚壁菌门（Firmicutes）和浮霉菌门（Planctomycetes）中所占的比例高于泛化种。基于β多样性零模型的群落构建分析表明,泛化种与特化种均由确定性过程主导,与特化种相比,泛化种受随机性过程的影响更大。驱动泛化种和特化种群落结构变异的环境因子不同,pH、年均降雨量、黏粒含量、全氮是驱动...     

生物质炭引起的土壤碳激发效应与土壤理化特性的相关性

生物质炭添加到土壤中将引发不同的激发效应,然而生物质炭激发效应与土壤性质之间的关系还不明确.将等碳量的13C稳定性同位素标记的小麦秸秆及其制成的生物质炭分别添加到4种不同性质的土壤中,室内培养1年,测定生物质炭及秸秆中碳元素在不同土壤中的降解量及其对土壤原有机碳的激发效应量.结果表明:生物质炭在黑土水稻土以及下位砂姜土...     

大气CO2浓度升高对水稻伤流液中矿质元素的影响

利用中国的稻/麦轮作FACE平台技术,用伤流液的方法研究了在低氮和常氮两种水平下,大气CO2浓度升高对水稻在分蘖期、抽穗期和乳熟期的伤流量及其伤流液中矿质元素的影响,并阐述在FACE条件下,植物对矿质元素吸收的差异。结果表明,在分蘖期和乳熟期,FACE和N肥处理对伤流量没有显著性的影响;在抽穗期,FACE处理明显高于对照。FACE处理降低了伤流液中Ca、Mg、Si的浓度,但却增加了P的浓度,对K、Mn、Zn没有显著性的影响。在抽穗期,FACE处理显著增加了Ca、Mg、P、K和Mn在单位时间段内的吸收量;在分蘖期和乳熟期,FACE处理对Ca、Mg和Si的吸收量却有降低的趋势。     

开放式空气CO2浓度升高对水稻土壤可溶性C、N和P的影响

采用 FACE (Free air carbon dioxide enrichment)技术,研究了不同 N 施肥水平下,大气 CO2浓度升高对水稻/小麦轮作中水稻土壤可溶性 C、N、P 的影响。结果表明,CO2浓度升高使土壤表层可溶性 C 含量增加,土壤 5 ~ 15 cm 的可溶性 C 含量倾向于降低,增加 N 肥施用(常规 N 处理)更易于使土壤可溶性 C 含量降低。CO2浓度升高使水稻土壤中的可溶性 N 含量降低,在低 N 处理和土壤表层降低幅度较大,N 肥施用仍有提高的余地。CO2浓度升高使水稻成熟期土壤可溶性 P 含量增加,但是常规N 处理下会降低水稻生长前期和土壤表层的可溶性 P,增加 N 肥施用有利于水稻对 P 的吸收。     

高CO2浓度条件下农田土壤有机质的化学稳定性研究

大气CO2浓度升高显著增加作物生物量,从而使进入土壤的有机碳增加,这势必会影响土壤碳的稳定和积累。采取利用化学方法获得的具有不同化学稳定性的有机物,间接地研究大气CO2浓度升高以后通过直接影响秸秆生物量和化学成分对土壤碳变化的影响。结果显示,相对于对照处理:高CO2浓度处理使土壤经Na2S2O8化学氧化后的抗氧化部分,在LN、NN和HN水平下,分别增加16.4%、21.7%和降低3.8%;使土壤经硫酸水解后的第一组分分别降低2.2%,增加9.5%和7.5%,第二组分分别增加4.7%、17.6%和降低4.9%,第三组分分别增加7.3%,降低4.2%和2.6%。表明土壤有机质的化学稳定性有所增加,可能与高CO2浓度条件下向土壤输入的有机质量及化学组成有关,且受N水平的影响较大。     

冬小麦旺盛生长期CO2浓度升高对土壤呼吸的影响

土壤呼吸是全球碳循环的一个重要组成部分、土壤碳库的主要输出途径和大气CO2重要的源。利用FACE（free-air CO2 enrichment）技术平台,采用LI6400红外气体分析仪（IRGA）-田间原位测定的方法,研究了大气CO2浓度升高和不同氮肥水平对水稻/小麦轮作制中冬小麦生长期间土壤呼吸的影响。结果表明,在整个测定期间,CO2浓度升高均增强了土壤呼吸的排放速率和释放量,增幅随着氮肥施用量的增加而增大,土壤呼吸在孕穗-抽穗期达到最大值。土壤呼吸同土壤温度呈极显著的指数相关;随施氮量从112.5kg·hm^-2增加到2255kg·hm^-2,FACE处理的Q10值从2.98增大为3.26,但比相应的Ambient（对照浓度）处理的Q10值下降了6.3%和18.3%,显然CO2浓度升高降低了土壤呼吸对温度增加的敏感性。总之,大气CO2浓度升高将加快土壤向大气的CO2排放,将有助于评价未来高CO2浓度环境对农田生态系统土壤碳循环的影响。     

施用玉米秸秆生物质炭对水稻土黑碳数量和结构特征的影响

通过研究玉米秸秆生物质炭施用对土壤黑碳(BC)数量和结构的影响规律,比较施用生物质炭后不同年限间的差异,为阐明土壤BC在土壤固碳上的作用提供理论依据。选择化学氧化修改法进行土壤BC的提取,采用重铬酸钾外加热法测定土壤有机碳(SOC)含量,采用元素组成和红外光谱分析对土壤BC进行结构表征。研究结果表明:与对照(未施用玉米秸秆生物质炭)相比,施用玉米秸秆生物质炭后3年间各年土壤BC的含量分别增加177.0%、304.3%和434.2%,土壤BC占SOC的比例分别增加40.2%、143.5%和167.3%,说明玉米秸秆生物质炭有助于表层土壤BC长期稳定的积累,且随时间的延长而增加;与对照相比,施用玉米秸秆生物质炭后表层土壤BC的碳元素含量增加,缩合度和芳香性增加,氧化度和脂族性降低,且随玉米秸秆生物质炭施用年限的延长表现得更加明显。长期施用玉米秸秆生物质炭后使土壤BC的结构向着芳香性增加的方向发展,稳定性增强,因而对于土壤固碳是有利的。     

大气CO2浓度升高和氮肥水平对麦田土壤有机碳更新的影响

依托FACE（Free air carbon dioxide enrichment）技术平台,采用稳定¹³C同位索法,通过将C₃作物小麦种植于长期单作玉米的C₄土壤上,研究了大气CO₂浓度升高和不同氮肥水平对水稻-小麦轮作制中冬小麦生长季土壤有机碳更新的影响。结果表明,种植一季小麦后土壤有机碳的δ¹³C值显著降低,小麦生长改变了土壤有机碳的组成,大气CO₂浓度增加促进作物向土壤中输入更多的碳。大气CO₂浓度升高增加了麦田土壤有机碳的更新率,使土壤有机碳的更新率由3.61%(施氮量为150 kg hm^-2,LN)～4.59%(施氮量为250 kg hm^-2,HN)提高至6.72%（LN）～8.55%（HN）,分别增加72.7%和86.1%。结果表明,大气CO₂浓度升高和提高氮肥用量将加快农田土壤有机碳的更新。     

FACE处理的小麦秸秆还田对稻田CH_4排放的影响

采用静态箱-气相色谱法研究了FACE处理的小麦秸秆还田对稻田CH4排放的影响.结果表明,施用麦秸20 d后,土壤CH4排放开始急剧增加并在41～45 d达到最高峰,变幅为0.01～366.9 mgC·m^-2·h^-1;而对照土壤CH4排放在试验期间一直保持在很低水平,变幅为0.01～0.2 mg C·m^-2·h^-1.培养结束时麦秸用量与土壤CH4排放总量成线性正相关.CO2浓度升高引起的生化性质改变的麦秸还田（N含量降低,C/N比升高）有抑制稻田CH4排放的趋势（-6%～-10%）,但统计不显著（P＞0.1）;如将收获的FACE和自由大气条件下生长形成的麦秸全部还田,CO2浓度升高引起的数量增加的麦秸还田会促进稻田CH4的排放,那么高CO2引起的质量下降与数量增加的麦秸还田对CH4排放产生的综合效应仍表现为促进稻田CH4的排放（＋13%）（P＜0.1）.施用麦秸处理的土壤CH4排放与5 cm土温、气温以及土壤CO2排放都无显著相关性,而对照土壤CH4排放与温度呈极显著相关（P＜0.01）.