不同生育期苹果园土壤氨氧化微生物丰度研究

【目的】大量施氮引起的土壤酸化问题已严重制约苹果的安全生产。氨氧化微生物驱动的土壤硝化作用是土壤氮素循环的重要环节,探析苹果园土壤中氨氧化微生物氨单加氧酶基因(amoA)丰度与土壤硝化强度(Potential Nitrification,PN)和土壤理化性质的相关性,有助于评价土壤氨氧化微生物类群在苹果园土壤生态系统中的作用。【方法】本研究以辽宁省丹东东港地区‘寒富’苹果园土壤为研究对象,采用实时荧光定量PCR(Real-time PCR)技术,检测苹果树不同生育时期, 4月28日(萌芽期)、 7月24日(新梢停长期)、 10月23日(落叶期)的两个苹果园(分别编号为D1和D2)的土壤理化性质、 土壤硝化强度、 氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea, AOA)和氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria, AOB)的amoA基因丰度,并分析了氨氧化微生物丰度与土壤理化性质和土壤硝化强度之间的关系。【结果】不同生育时期‘寒富’苹果园土壤理化因子差异较大。所有供试土壤的硝态氮(NO-3-N)、 速效磷(AP)和速效钾(AK)含量在4月份最高,铵态氮(NH+4-N)含量在7月最高,NO-3-N、 NH+4-N、 AP和AK含量在10月多为最低。且所有供试土壤pH值均在4.25~6.09之间。同一生育时期内,D2土壤pH均显著高于D1土壤,但其NO-3-N和NH+4-N含量则不同程度地低于D1土壤。不同采样时期的果园土壤硝化强度随季节变化表现出先降后增的趋势,除7月D2土壤硝化强度显著高于D1土壤外,4月与10月D2土壤硝化强度均显著低于D1土壤。尽管不同采样时期的土壤AOA与AOB丰度随生育期而各异,所有供试土壤中AOA丰度均显著高于AOB丰度。同一时期内,D2土壤AOA和AOB丰度均显著高于D1土壤。尽管土壤pH、 NO-3-N与AOA、 AOB均表现出显著相关性,土壤PN仅与AOA丰度明显正相关。【结论】长期施肥导致苹果园土壤pH值降低,pH值的改变是影响AOA与AOB丰度的重要因子,果园土壤的硝化过程主要由AOA来完成,土壤硝化强度与季节变化引起的温度和土壤环境因子等的改变密切相关。苹果园无机氮肥混合有机肥的施入,同时结合自然生草、 人工刈割等管理制度,在一定程度上可改变土壤氮素的含量与种类,减缓土壤酸化。     

模拟氮沉降对内蒙古典型草地土壤pH和电导率的影响

陆地生态系统氮沉降增加可导致土壤酸化,从而可能造成土壤生态系统结构和功能的退化。依托内蒙古典型草地设置的模拟氮沉降试验,研究了连续6年9个氮添梯度(0、1、2、3、5、10、15、20、50 g m~(-2)a~(-1)),2个氮添加频次(一年两次或一月一次)及2种管理方式(封育或刈割)等4种模式对土壤p H和电导率的影响。结果表明,4种模式下氮添加量3 g m~(-2)a~(-1)以下4个处理间的土壤p H无显著差异,在氮添加量为20 g m~(-2)a~(-1)(与我国粮食作物年施氮量接近)时,土壤p H分别比对照平均降低了1.1~1.9个单位;封育一年两次添加氮素在添加量5 g m~(-2)a~(-1)以上时土壤p H显著下降,而封育每月一次添加氮素在添加量20 g m~(-2)a~(-1)以上时,土壤p H才出现显著下降的现象。4种模式下土壤p H与土壤阳离子交换量及土壤交换性钙呈极显著正相关,说明高量氮添加促进了土壤中盐基离子的耗竭。高量氮添加(50 g m~(-2)a~(-1))显著增加了土壤EC值;除封育每月一次添加氮素处理外,氮添加10 g m~(-2)a~(-1)以下各处理间的土壤电导率(EC)无显著差异;土壤EC值与土壤硝态氮含量呈极显著正相关。研究结果将为我国北方半干旱草地土壤酸化的量化表征及氮素管理提供数据支撑。     

沈阳市土地生态系统服务价值变化研究

以1992年、2004年和2014年三期Landsat TM影像解译数据为依据,借助RS与GIS技术对沈阳市城区近22年来的土地利用变化进行分析;参考Costanza和谢高地等研究成果,制定出符合沈阳市的土地生态系统服务价值系数,对沈阳市土地生态系统服务价值变化进行了研究。结果显示:(1)1992~2014年间沈阳市土地利用发生了很大变化,建设用地明显增加,耕地和林地大幅度减少,草地、水域以及未利用地也表现为减少的状态;(2)研究区生态系统服务价值在1992~2004年间减少5.53亿元,在2004~2014年间减少10.52亿元,土地利用变化是导致生态系统服务价值空间分异的主要原因;(3)生态系统服务价值系数变化对生态系统服务价值变化缺乏弹性,相对敏感性为:耕地林地水域建设用地草地和未利用地。     

秸秆集中深还田两年后对土壤主要性状及玉米根系的影响

采用翻转犁开沟的方式,在秋收后将秸秆集中深还田,探讨该模式实施两年后对土壤主要理化性质及玉米根系的影响。结果表明,随着秸秆还田量的增加,各层次土壤容重较CK处理降低了2.42%~10.67%;土壤含水量较CK处理增加了3.99%~14.68%;土壤有机质及全氮含量较CK处理均有显著提高,提高幅度分别为4.34%~97.97%、1.53%~44.36%;玉米根系总根长、总根表面积、总根体积以及平均根系直径均大于CK处理,以12 000 kg·hm-2处理效果最为显著。综上,秸秆集中深还田对降低土壤容重,提高土壤蓄水量、有机质和氮素含量,促进根系生长效应明显。     

灌溉方法对温室栽培番茄产量及水分利用效率的影响

用温室小区栽培试验的方法,研究滴灌、渗灌、沟灌三种灌溉方法对番茄养分吸收、产量及水分利用效率的影响;结果表明,温室番茄栽培采用渗灌灌溉,在其它条件相同的情况下,1 m3灌溉用水生产出的番茄数量是沟灌的1.9倍、滴灌的1.2倍,滴灌则是沟灌的1.6倍;在番茄生长的整个生育期内,滴灌土壤水吸力平均值最大为24.20 k Pa,渗灌次之为23.11 k Pa,沟灌最小为22.01 k Pa;土壤温度表现出一定差异,但差异相对较小。沟灌处理番茄果实氮素含量高于滴灌和渗灌,而滴灌能够促进番茄的营养器官对氮素的吸收。渗灌和滴灌能有效地调控耕层土壤水分,有利于土壤养分供应,具有明显的节水、增产效果,是理想的设施番茄栽培灌溉模式。     

聚丙烯酸盐对长期重金属污染的矿区土壤的修复研究（Ⅱ）——对土壤微生物数量和土壤酶活性的影响

采用盆栽试验方法研究了聚丙烯酸盐对SDomingos金矿区重金属污染土壤的修复作用。在《聚丙烯酸盐对长期重金属污染土壤的修复研究（I）》^[30]（以下简称研究I）中聚丙烯酸盐的应用显著提高了土壤持水能力和土壤的pH,同时土壤中水溶性重金属的含量也比对照显著降低,从而使果园草Orchardgrass（Dactylis glomerata L．cv．Amba）的生物量得到显著增加。为更全面地说明聚丙烯酸盐在该重金属污染土壤修复上的作用,进一步探讨了聚丙烯酸盐对重金属污染土壤微生物属性的影响。结果表明,土壤细菌数量随聚丙烯酸盐水平的增加而增加,不同处理之间差异显著（P≤0．05）;与对照相比,聚丙烯酸盐处理的真菌数量显著增加（P≤0．05）,但随着聚丙烯酸盐水平的增加而显著降低（P≤0．05）,这可能是由于0．4％和0．6％的聚丙烯酸盐处理土壤pH显著提高所导致的。因此使用微生物数量评价土壤质量时,细菌比真菌表现更突出。使用聚丙烯酸盐修复的土壤脱氢酶、磷酸酶、蔗糖酶、蛋白酶和纤维素酶的活性均比对照显著增加（P≤0．05）,而脲酶活性的下降则可能是由于聚丙烯酸盐带来大量的铵态氮产生的抑制作用所致。综合研究I中的结果,聚丙烯酸盐不仅可以改善重金属污染土壤的理化性状而且对于土壤微生物属性也有显著的改善作用。从果园草生物量来看,0．4％聚丙烯酸盐的用量对该污染土壤的修复具有实践应用价值。     

养殖池塘底泥磷酸酶活性与释磷关系及其调控的研究

以天津市东丽区和西青区2个养殖池塘为对象,采用室内试验方法,研究了底泥中各有机磷组分与上覆水中可溶性磷（DRP）含量、底泥磷酸酶活性与有机磷各组分及上覆水中可溶性磷之间的关系,并采取不同处理对底泥酸性磷酸酶（ACP）和碱性磷酸酶（ALP）活性进行调控。结果表明,底泥中活性有机磷（LOP）、中等活性有机磷（MLOP）、中稳性有机磷（MROP）与上覆水中DRP之间呈显著正相关。底泥中ALP与MLOP、MROP之间相关显著,并对其直接影响较大;ACP与MLOP之间相关显著,对其产生的直接影响也很大。A、B两池塘底泥中ALP与上覆水中DRP随时间变化规律基本一致,二者之间呈显著正相关。在养殖水体中加入酶抑制剂和沸石能抑制ALP和ACP活性,并以酶抑制剂加沸石的处理效果最好。     

黑龙江省南部黑土区土壤微量元素空间变异及影响因子——以双城市为例

土壤微量元素的有效态含量水平直接决定植物吸收这些营养元素的状况和动植物的健康[1]。已有的对中、大尺度有效态微量元素的研究多应用经典统计学方法对其含量及其影响因素进行分析[2~6],近10年来,研究者常采用更加科学、直观和方便的地理信息系统(GIS)和地统计学方法研究区域有效态微量元素的空间结构和分布规律[7],并应用GIS空间分析功能对其丰缺进行评价[8,9],但应用GIS的方法对有效态微量元素的影响因素进行分析的尚不多见。农业生产中施用的氮、磷肥等将导致土壤—植物系统中微量营养元素的失衡,从而引起微量元素的缺乏[2]。作为我国重要商品粮基地的黑龙江省黑土区,近几十年来由于农业生产的发展,不     

氮肥对无芒雀麦生理特性影响的初步研究

以3年龄无芒雀麦Bromus innermis草地为研究对象,进行草地施氮量对其生理特性影响的研究,结果表明,施氮肥影响无芒雀麦叶片的有关生理指标,随着施氮量的增加,叶片叶绿素含量持续增加;各施肥处理的游离氨基酸极显著地高于对照（P＜0.01）,可溶性糖则显著地低于对照（P＜0.05）;在中肥和高肥处理中硝酸还原酶活性极显著高于对照（P＜0.01）,而硝态氮含量则只有在高肥处理中极显著增加（P＜0.01）。     

冬小麦-夏玉米轮作体系中不同施氮水平对玉米生长及其根际土壤氮的影响

在河北衡水潮土上进行田间试验,以当地习惯高氮用量(小麦季施N 300 kg/hm2,玉米季施N 240 kg/hm2)为对照,研究冬小麦-夏玉米轮作体系中减少氮肥用量对玉米季植株生长、氮素吸收及根际土壤中无机氮与微生物量氮的影响。结果表明,两季作物氮肥施用量减少25%和40%,对玉米产量、生物量及植株体内氮累积量未产生明显影响,氮肥利用率提高。不同氮肥施用量对根际和非根际土壤铵态氮含量的影响不显著;减少氮肥施用量,对玉米根际土壤硝态氮含量也没有明显影响。在玉米苗期、抽雄期和成熟期,习惯高施氮量处理的非根际土壤硝态氮含量较高,其中抽雄期,非根际土壤硝态氮含量较氮肥减施40%用量处理高出近一倍,但非根际土壤微生物量氮水平含量明显降低。氮肥减施未影响根际土壤微生物量碳、氮含量,反而增加了非根际土壤微生物量碳、氮水平。在高肥力的潮土上,冬小麦/夏玉米轮作体系中适当减施氮肥并未影响玉米根际土壤氮素水平,可保证玉米稳产,实现减氮增效。