氮肥品种和含水量对水稻土N2O排放速率及排放过程的影响

稻田是全球重要的N_2O排放源,氮肥有效性和水分状况是影响稻田N_2O排放的关键因素。为探明水稻土在施用尿素和硫酸铵时,水分变化对短时间内N_2O总排放速率及不同硝化过程(自养硝化、异养硝化、非生物作用)贡献的影响,通过室内培养实验,采用乙炔抑制法,测定了不同时间段N_2O释放量,并计算释放速率。结果表明:施用氮肥可以显著提高自养硝化、异养硝化及总过程的N_2O排放速率,并且施尿素处理N_2O排放速率大于施硫酸铵。随着土壤水分含量由48%增加至160%,总N_2O排放速率以及自养硝化、异养硝化N_2O排放速率显著增加。供试水稻土N_2O的产生主要是由生物过程主导的,其中硝化作用(包括自养硝化、异养硝化)最高贡献达51.1%,非生物作用贡献所占比重很小。这些结果可为科学施肥,降低农田土壤N_2O排放提供科学依据。     

Ammonium oxidation coupled to dissimilatory reduction of iron under anaerobic conditions in wetland soils

In exploring the dynamics of iron and nitrogen cycling in sediments from riparian forests we have observed a redox reaction that has not been previously described. During incubations of soil slurries under strictly anaerobic conditions, we repeatedly measured an unexpected production of both nitrite () and ferrous iron [Fe(II)]. Using this indirect evidence we hypothesize that, under anaerobic conditions, there is a biological process that uses ferric iron [Fe(III)] as an electron acceptor while oxidizing ammonium () to for energy production. This oxidation under iron reducing anaerobic conditions is thermodynamically feasible and is potentially a critical component of the N cycle in saturated sediments.     

高位虾塘细菌数量变化特点及其与理化因子的关系

本试验选取两口凡纳滨对虾高位池塘,通过连续地周期性采样和测定分析,研究了虾池异养细菌数量和弧菌数量变动规律及其与理化因子的相关关系。结果表明：两口试验虾池异养细菌数量变化范围在9.07×10^3～2.13×10^5 cfu/mL之间,平均为6.45×10^4 cfu/mL,呈现持续缓慢上升的趋势;两口试验虾池的弧菌数量变化趋势较为一致,变化范围为2.12×10^2～2.91×10^3 cfu/mL,养殖生产前期较低,中期高,后期随着换水量的加大而有所下降。相关性分析表明：虾池水体的异养细菌和弧菌数量均与透明度、 DO、 pH 呈负相关,与COD、 TSS含量呈正相关,其中弧菌数量与TSS含量呈显著正相关（ P〈0.05）。     

好氧亚硝化颗粒污泥中硝化细菌群落结构分析

在小试好氧上流式污泥床(AUSB)反应器中,实现了由厌氧颗粒污泥到好氧硝化污泥再到亚硝化颗粒污泥的转化,AUSB反应器的亚硝化率稳定在90%以上.利用FISH、荧光实时定量PCR等技术,考察了AUSB反应器中好氧颗粒污泥中硝化菌群的生态分布.结果表明:好氧亚硝化颗粒污泥呈层状结构,氨氧化细菌(AOB)主要分布在颗粒污泥表层,亚硝酸盐氧化细菌(NOB)多分布在内层,颗粒内核则无活性细胞;随反应器氨氮负荷逐渐提高,颗粒污泥中AOB的相对含量逐渐升高,当NH₃-N负荷分别为0、0.4、1、     

稻田生态系统氧化亚氮(N_2O)排放微生物调控机制研究进展及展望

氧化亚氮(N_2O)是第三大温室气体,对全球气候变化具有显著影响。稻田是重要的N_2O排放源,追踪稻田N_2O产生及排放关键过程的微生物调控机制,可以为农田土壤氮素循环研究以及稻田N_2O减排提供有价值的信息。微生物调控的硝化作用和反硝化作用是稻田N_2O排放的主要来源。基于此,我们在过去十年的研究中,依托中国科学院桃源农业生态试验站,以水稻田淹水-落干和施肥为关键过程,从水稻根际、土层深度、反应底物浓度等方面探明了土壤硝化反硝化过程和N_2O排放特征及其微生物调控机制;提出了开发稻田土壤微生物资源,提高土壤N_2O消纳能力的可能策略;构建了可以有效降低稻田氮素损失和N_2O排放的基于化肥一次性深施的减氮控磷施肥技术,并在实际农业生产中进行了示范推广。本文对上述研究取得的成果,以及国内外相关研究结果进行了全面综述。结合分子生物技术在土壤科学研究中的应用,今后的研究工作将会从以下几个方面开展:1)解析土壤微生物与土壤生产力和生态环境之间的关系;2)在基因组和转录组水平构建农田土壤碳氮循环功能微生物分析平台;3)解析土壤微生物分布与生态功能之间的关联机制;4)根系—土壤—微生物之间的协同机制以及植物—内生菌—土壤微生物之间相互影响的分子机制;5)加强对实用技术的研发,把基础研究成果转化为生产力,服务农业生产和生态文明建设。     

草鱼不同混养模式下围隔底泥反硝化、硝化和氨化速率

应用乙炔抑制法测定了草鱼(Ctenopharyngodon idellus)不同混养模式围隔底泥的硝化、反硝化和氨化速率,以探究草鱼不同混养模式对池塘底泥－水界面N元素动态变化的影响,并为草鱼养殖模式的优化提供必要的参考依据.混养组合分别为一元组（草鱼）、二元组（草鱼+鲢、草鱼+凡纳滨对虾）、三元组（草鱼+鲢+凡纳滨对虾,设2种放养比例）.结果显示:1）草鱼不同混养模式中底泥的反硝化速率范围为0～734.15 μmol/(m2·d),硝化速范围为0～1 209.20 mmol/(m2·d),化速率范围为0～41.25 mmol/(m2·d).2)草鱼不同混养模式底泥的反硝化速率较高,与很多河口和湖泊数值接近;在养殖中期,底泥的硝化速率很小甚至检测不到;底泥的氨化速率呈逐月递增趋势,以三元混养组最高.3）混养组中凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)的放养密度越大,草鱼的放养密度越小,反硝化作用出现得越早,但反硝化速率很难保持开始的水平;反之,反硝化作用出现得较晚,并会随着养殖周期的推移迅速升高;放养种类越单一,底泥的硝化速率越低,且鲢(Hypophthalmichthys molitrix)放养密度越高,硝化速率越高.从养殖模式优化的角度来看,草鱼三元混养组要优于单养和二元混养组,但三元混养组中两种放养密度各有优劣,有待进一步优化以确定最佳放养比例.     

长期施肥对黑土氮素矿化与硝化作用特征的影响

采用培养试验研究了长期施肥对黑土矿化与硝化作用特征的影响。结果表明,黑土的矿化作用和硝化作用都较强,长期施肥对黑土矿质态氮量有显著影响,施用化肥能够增加矿质态氮量,在施用NPK肥基础上增施有机肥,矿质态氮量进一步增加,表明在土壤管理上如果增加有机肥的施用,可以提高土壤的供氮能力。长期施肥黑土的硝化率与施N肥相关性较好,其次是施用PK肥。有机肥与无机肥配施可使土壤硝化率显著提高;硝化率高低取决于黑土可矿化态氮素含量和土壤pH。     

Effects of insecticides on populations of microflora,nitrification and respiration in soil

Abstract

Tests were conducted to determine the effects of leptophos, phorate, terbufos, and WL 24073 {0‐ [2‐chloro‐1‐(2,5‐dichloro‐phenyl) vinyl] 0‐methylethylphosphonothioate} on microbial populations and activities in a sandy loam. A stimulatory effect on bacterial numbers was observed with some insecticide treatments in the early stages of incubation. WL 24073 increased the nitrification of the incorporated (NH₄)₂SO₄‐N. Phorate stimulated soil microbial respiration.     

不同外源氮对石灰性土壤硝化作用的影响及其动力学分析

为了揭示外源氮源对石灰性土壤硝化作用的影响机理,以钙积半干润均腐土（Cal-Ustic Isohumasols）为材料,采用室内培养方法研究了不同添加量和不同氮源对土壤硝化作用的影响,并建立了对应的硝化模型。结果表明,NH4+-N消耗速率和NO3--N增加速率呈S曲线变化,NH4+-N消耗速率高于NO3--N增加速率。氮素添加量与NH4+-N消耗速率和NO3--N增加速率呈正相关,硝化菌外的因子对NH4+-N和NO3--N的吸收与NH4+-N添加量呈正相关;不同氮素添加量对硝化作用影响程度不同,当氮素添加量为N 75 mg /kg,干土时,硝化作用较彻底。SO42-可加快硝化作用速率,同时也可改变其他因子对NH4+-N和NO3--N的利用。