稻-麦轮作系统土壤水解酶及氧化还原酶活性对开放式空气CO2浓度增高的响应

研究了FACE条件下(CO2浓度增加200μmol·mol^-1)水稻、小麦不同生育期0～10cm土层土壤脲酶、磷酸酶、芳基硫酸酯酶、脱氢酶活性的变化．结果表明,FACE条件下,土壤脲酶活性在冬小麦生育前期低于对照,在孕穗期高于对照;在水稻生育前期高于对照,在成熟期低于对照．磷酸单酯酶活性在冬小麦生育期高于对照;在水稻分蘖期高于对照,在生育后期(拔节期、抽穗期和成熟期)低于对照．芳基硫酸酯酶活性在小麦越冬期和孕穗期低于对照,在分蘖期和成熟期高于对照;在水稻生育期间均高于对照．脱氢酶活性在小麦和水稻的生育前期低于对照,在后期高于对照．     

放牧影响下克氏针茅草原不同物候期土壤酶活性与微生物生物量的变化

研究了内蒙古呼伦贝尔克氏针茅草原不同放牧强度下土壤脲酶、脱氢酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性及土壤微生物生物量在不同物候期的动态变化。结果表明,返青期、抽穗期、开花期及种子成熟期中度放牧区土壤脱氢酶活性显著高于轻度放牧区(P0.05);返青期、抽穗期、开花期以及种子成熟期,轻度、中度放牧土壤中过氧化氢酶活性显著高于重度放牧梯度(P0.05)。轻度放牧区土壤微生物生物量碳在种子成熟期显著高于抽穗期(P0.05),土壤微生物生物量氮在抽穗期及种子成熟期显著高于返青期、开花期(P0.05);中度放牧区土壤微生物生物量碳在返青期显著高于抽穗期、开花期及种子成熟期(P0.05),土壤微生物生物量氮在返青期显著高于抽穗期、开花期及种子成熟期(P0.05);重度放牧区种子成熟期土壤微生物生物量碳显著高于返青期、抽穗期及开花期(P0.05),种子成熟期土壤微生物生物量氮显著高于返青期、抽穗期及开花期(P0.05)。相关性分析表明,土壤过氧化氢酶活性与土壤微生物生物量氮呈显著正相关,土壤微生物生物量碳与微生物生物量氮呈极显著正相关。     

水稻覆膜旱作对根叶性状、土壤养分和土壤微生物活性的影响

研究了水稻覆膜旱作、裸地旱作、常规水作处理对根系形态、叶片水势、土壤养分、土壤微生物数量和土壤酶活性的影响。结果表明,覆膜旱作能改善水稻田间的生态环境,提高早季土壤温度1～3℃。与裸地旱作相比,覆膜旱作能增加抽穗期水稻根系的总根长、比根长,而这些指标与常规水作差别不大。在水稻抽穗期,无论是剑叶还是倒2叶的水势,均有如下趋势：水作〉覆膜旱作〉裸地旱作,但均未达到显著水平。不同处理对叶片叶绿素含量的影响在分蘖期差异不大,中后期覆膜旱作明显高于裸地旱作和常规水作,抽穗期分别增加29．44％和15．15％,成熟期则为74．4％、38．9％。覆膜旱作能显著增加水稻的有效穗数,早季和晚季产量比裸地旱作增产10．6％和12．5％,而与常规水作差别不大。与裸地旱作和常规水作相比,覆膜旱作土壤养分含量在分蘖期除了全磷、速效氮显著增加外,其他指标差异不大。而抽穗期则由于覆膜后作物对养分的消耗加大从而使土壤养分含量下降,特别是总磷、速效磷、速效钾与常规水作相比显著下降,分别降低25．9％,31．9％,16．2％。而成熟期则大多指标与常规水作相比有所下降,但未达到显著水平。与常规水作栽培相比,覆膜旱作能增加土壤微生物细菌、真菌、放线菌2．5倍,显著增加土壤过氧化氢酶和蔗糖酶的活性,而土壤脲酶活性则差异不大。土壤过氧化氢酶活性在分蘖期、抽穗期、成熟期分别增加13．8％,81．3％,17．4％,蔗糖酶活性则分别增加42．8％,28．8％和69．9％。     

水稻秸秆秋季湿耙还田对土壤酶活性和养分的影响

秸秆还田是维持和改善土壤质量的有效途径。为探究秸秆秋季湿耙还田对辽南稻区土壤酶活性、土壤养分含量和水稻产量的影响,在辽宁省盘锦市采用随机区组设计,设置秸秆不还田(S₀)、秸秆全量还田(S₁)和穗肥减量16 kg·hm^-2(N₁)、常规穗肥用量32 kg·hm^-2(N₂)两因素试验。结果表明：与秸秆不还田相比,秸秆秋季湿耙还田处理的土壤β-葡萄糖苷酶、脲酶、FDA水解酶活性显著提高,蔗糖酶活性显著降低;碱性磷酸酶活性在分蘖期和抽穗期显著降低,成熟期较S₀N₂显著提高6.2%～13.5%;多酚氧化酶活性在分蘖期显著降低,抽穗期和成熟期较S₀N₂显著增加20.8%～26.7%和22.3%～28.7%。秸秆秋季湿耙还田显著提高水稻各生育时期土壤速效钾、有机碳和全氮含量,显著降低分蘖期和成熟期硝态氮含量以及分蘖期pH值,水稻分蘖期土壤铵态氮含量较S₀N     

模拟氮沉降对太岳山油松林土壤酶活性的影响

为研究土壤酶活性对氮沉降增加的响应,以山西太岳山油松人工林和天然林为研究对象,于2009年8月开始实施模拟氮沉实验,试验设置对照(CK,0 kg N hm-2a-1);低氮(LN,50 kg N hm-2a-1);中氮(MN,100 kg N hm-2a-1);高氮(HN,150 kg N hm-2a-1)4种氮处理,自2012年起每年5、7、9月在各处理样方采集表层0—20 cm土壤,测定土壤酶活性(过氧化物酶、多酚氧化酶、纤维素酶、蔗糖酶、脲酶、中性磷酸酶)。研究结果表明:施氮处理下的脲酶与中性磷酸酶活性均有所提高,而低氮处理下天然林中的多酚氧化酶与人工林中的蔗糖酶显著低于对照,中氮、高氮处理下过氧化物酶、多酚氧化酶、天然林中的纤维素酶以及人工林中的蔗糖酶显著降低。总的来说,人工模拟氮沉降促进了土壤中脲酶和中性磷酸酶的活性,抑制了过氧化物酶和多酚氧化酶的活性,并降低了天然林土壤中的纤维素酶活性和人工林中的蔗糖酶活性,但对天然林中蔗糖酶和人工林中的纤维素酶无影响。主导木质素降解的多酚氧化酶活性与纤维素酶、蔗糖酶活性显著相关,纤维素酶与蔗糖酶活性的下降可能是由木质素降解受到抑制,土壤微生物可利用碳源减少所引起。另外,受到天然林土壤含氮量较高的影响,与人工林相比,天然林的多酚氧化酶活性对模拟氮沉降更敏感。由于被抑制的酶均与土壤有机质降解密切相关,氮沉降增加将减缓山西油松林土壤有机质的降解,有利于有机质在土壤中的积累。     

苜蓿和小麦长期连作对土壤酶活性及养分的影响

在长武长期轮作与施肥定位试验的基础上,对黄土高原沟壑区苜蓿和小麦连作27年后的黄盖黏黑垆土土壤酶活性及土壤养分进行了测定,探讨苜蓿和小麦长期连作对土壤酶活性及肥力的影响.结果表明： 苜蓿和小麦连作施肥都能提高土壤酶活性;同一作物不同施肥措施的土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性差异不显著,但相同施肥条件下,苜蓿连作比小麦连作的土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性高;不同作物种类及施肥措施的土壤过氧化氢酶活性差异不明显;氮磷肥和有机肥配施(NPM)的土壤脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性较高,而蔗糖酶活性较低;苜蓿连作比小麦连作更有利于土壤有机质、全氮及速效氮的积累,氮磷肥和有机肥配施有利于培肥土壤.
     

大气臭氧浓度升高对冬小麦根际土壤酶活性的影响

通过模拟大气中臭氧浓度(100 nl · L-1和150 nl · L-1)的升高,观察对冬小麦不同生育期(拔节期、孕穗期、抽穗期、灌浆期、成熟期)的土壤中酶活性的影响,研究结果表明,随着生育时期的推进,土壤过氧化氢酶和多酚氧化酶活性均呈先降低后升高的趋势,抽穗期达最低值,拔节期和成熟期活性较大.转化酶和脲酶随呈现先增加后降低的变化,抽穗期达最高值,后出现急剧下降的趋势.方差分析表明,在臭氧胁迫下土壤过氧化氢酶、多酚氧化酶和转化酶活性在成熟期时均显著高于OTC对照(P<0.05).脲酶活性在生育前期高浓度臭氧处理显著地高于对照,低浓度影响不显著.     

机插配合控释掺混肥对水稻产量和土壤肥力的影响

在浙江黄泥田进行两年田间试验,研究了不同栽培与施肥方式结合对水稻产量和成熟期土壤养分、微生物生物量碳、氮以及脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性的影响.结果表明: 机插配合控释掺混肥处理的水稻平均产量比手插配合常规化肥处理高16.3%,比直播配合控释掺混肥处理高27.0%,与手插配合控释掺混肥处理无显著差异;与手插配合常规化肥相比,机插配合控释掺混肥处理的土壤全氮、碱解氮、有效磷含量分别提高了21.6%、13.6%和41.6%,土壤微生物生物量碳提高了27.1%,土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性分别提高了50.0%、22.2%和46.2%.表明机插配合控释掺混肥技术是一种值得推广的高效水稻轻简栽培方式.     

潮棕壤免耕农田土壤酶活性的动态变化

研究了潮棕壤免耕和常规耕作农田土壤蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性在玉米不同生育时期和不同土层深度的动态变化.结果表明,免耕可显著提高表层(0～10 cm)土壤酶活性,其蔗糖酶活性在玉米拔节期、大喇叭口期和成熟期显著高于常规耕作,脲酶活性在拔节期和孕穗期显著高于常规耕作,酸性磷酸酶活性在孕穗期和成熟期显著高于常规耕作(P＜0.05);在10～20cm土层,免耕土壤蔗糖酶活性在苗期、拔节期和大喇叭口期与常规耕作差异显著,脲酶活性除孕穗期外均显著高于常规耕作(P＜0.05);在20～30 cm土层,免耕土壤蔗糖酶活性在玉米各生育期均显著低于常规耕作,土壤脲酶活性在苗期、酸性磷酸酶活性在成熟期与常规耕作差异显著(P＜0.05).随土层深度的增加,免耕农田土壤酶活性总体呈下降趋势;常规耕作农田土壤蔗糖酶和酸性磷酸酶活性总体呈上升趋势,而脲酶活性呈下降趋势.     

种植转Bt基因水稻对土壤酶活性的影响

转Bt基因及非Bt基因水稻的盆栽试验研究表明,转Bt基因水稻在生长发育过程中可以向土壤中释放杀虫晶体蛋白,而且杀虫晶体蛋白的释放量与水稻生长发育时间有关;与非Bt基因水稻相比,转Bt基因水稻生长15d时,土壤脲酶活性显著下降(降幅为2．47％),土壤酸性磷酸酶活性显著升高(增幅为8．91％),而土壤芳基硫酸酯酶、蔗糖酶和脱氢酶活性的变化差异不显著;生长30d时,土壤脲酶活性仍显著下降(降幅为16．36％),土壤酸性磷酸酶、芳基硫酸酯酶和脱氢酶活性显著升高(增幅分别为35．69％,19．70％和16．83％),而土壤蔗糖酶活性变化差异仍不显著。     

O3浓度升高对小麦根际土壤酶活性和有机酸含量的影响

近地层臭氧(O₃)浓度升高作为全球气候变化的重要因素之一,对土壤生态环境和农作物生长发育造成了很大影响.本研究采用开顶式气室(OTCs)法,探究臭氧浓度升高对小麦不同生育期(分蘖期、拔节期、孕穗期和成熟期)根际土壤酶活性(过氧化氢酶、多酚氧化酶、脱氢酶和转化酶)和有机酸含量(草酸、柠檬酸和苹果酸)的影响规律,并结合根际土壤理化性质、植株根系生长状况等分析其产生影响的原因.结果表明: O₃浓度升高不同程度地提高了小麦成熟期土壤过氧化氢酶、多酚氧化酶、脱氢酶和转化酶活性,其中过氧化氢酶和多酚氧化酶活性提高达显著水平;在抽穗期,脱氢酶和转化酶活性因臭氧浓度升高而显著提高,增幅最高可达76.7%.在成熟期,O₃浓度升高显著提高了根际土壤中柠檬酸和苹果酸含量;显著降低了根际土壤pH、电导率、总碳和总氮含量,增加了土壤氧化还原电位(Eh);显著降低了小麦根系生物量、总根长和根总表面积,而增加了根平均直径.     

开放式空气二氧化碳浓度增高（FACE）对稻麦轮作土壤微生物数量的影响

利用无锡市安镇的FACE研究平台,在当地正常的栽培及水肥管理条件下,研究了CO2浓度升高对稻麦轮作0-5cm和5～10cm土层土壤微生物数量的影响．结果表明,在水稻拔节期、小麦越冬期与成熟期的0～5cm和5～10cm土层中,FACE处理能显著增加土壤细菌的数量．CO2浓度升高对土壤真菌数量的影响,只有在水稻成熟期0-5cm土层达显著水平,其余均不显著．无论稻季和麦季土壤细菌的数量都远远高于真菌．     

水稻生长及其体内C、N、P组成对开放式空气CO2浓度增高和N、P施肥的响应

采用FACE（Free Air Carbon-dioxide Enrichment)技术,研究了不同N、P施肥水平下,水稻分蘖期、拔节期、抽穗期和成熟期根、茎、穗生长,C/N比、N、P含量及N、P吸收对大气CO2浓度升高的响应,结果表明,高CO2促进水稻茎、穗和根的生长,增加分蘖期叶干重,对拔节期、抽穗期的成熟期叶干重没有显著增加,降低茎、叶N含量;增加抽穗期穗N含量;降低成熟期穗N含量;对分蘖期根N含量影响不显著,而降低拔节期,抽穗期和成熟期根N含量,增加拔节期、抽穗期和成熟期叶P含量,对茎、穗、根P含量影响不显著,水稻各组织C含量变化不显著,C/N比增加,显著增加水稻地上部分P吸收;增加N吸收,但没有统计显著性,N、P施用对水稻各组织生物量没有显著影响,高N（HN）比低N（LN）增加组织中N含量,而不同P肥水平间未表现出明显差异,高N条件下高CO2增加水稻成熟期地下部分/地上部分比,文中还讨论了高CO2对N、P含量及地下部分/地上部分比的影响机制。     

分期施氮与CO2浓度升高对小麦光合及其物质积累和产量的互作效应

采用开顶式气室和盆栽方法,以冬小麦品种‘小偃22’为材料,探讨了分期施氮与CO2浓度升高对小麦抽穗期和灌浆中期旗叶光合、地上部物质积累和产量的互作效应.结果显示:(1)不施氮条件下CO2浓度升高对小麦旗叶叶绿素含量(SPAD)和可溶性蛋白含量、光合能力、地上部花后干物质和氮素累积量、籽粒产量的影响不明显(P>0.05)或产生显著负效应;在施氮(300mg/kg土)条件下各指标均不同程度增加,且大多数达到显著水平.(2)与氮肥全部基施相比,分期施氮时CO2浓度升高使灌浆期旗叶光合能力、地上部花后干物质和氮素累积以及产量增加的幅度较大,其中以播前、返青期和孕穗期施氮比例为5∶3∶2时最明显.研究表明,适当分期施氮可能更有利于发挥CO2浓度升高对冬小麦的增产作用.     

黄土塬区麦田CO2通量季节变化

利用涡度相关法对黄土塬区小麦地CO2通量季节变化进行了研究。结果表明：（1）小麦CO2通量日变化与生育期、光合有效辐射、土壤温度密切相关。（2）小麦各生育期CO2的平均日收支由大到小依次为拔节孕穗期〉返青期〉起身期〉抽穗期〉成熟期〉灌浆期〉出苗分蘖期〉越冬期。（3）白昼CO2通量与光合有效辐射在出苗分蘖期、起身期、成熟期几乎不相关,在灌浆期低度相关,在其他生育期内都达到了显著相关。CO2通量与夜间2cm土壤温度在越冬、起身、拔节孕穗期显著相关,其他5个生育期内为低度相关。（4）小麦收割后表现为碳源,各天具体状况与前一天是否降雨、当天的天气状况有关。     

CO2浓度升高和施氮条件下小麦根际呼吸对土壤呼吸的贡献

依托FACE技术平台,采用稳定13C同位素技术,通过将小麦(C3作物)种植于长期单作玉米(C4作物)的土壤上,研究了大气CO2浓度升高和不同氮肥水平对土壤排放CO2的δ13C值及根际呼吸的影响.结果表明:种植小麦后土壤排放CO2的δ13C值随作物生长逐渐降低,CO2浓度升高200 μmol·mol-1显著降低了孕穗、抽穗期(施氮量为250 kg·hm-2,HN)与拔节、孕穗期(施氮量为150 kg·hm-2,LN)土壤排放CO2的δ13C值,显著提高了孕穗、抽穗期的根际呼吸比例.拔节至成熟期,根际呼吸占土壤呼吸的比例在高CO2浓度下为24％～48％ (HN)和21％ ～48％ (LN),在正常CO2浓度下为20％ ～36％ (HN)和19％～32％(LN).不同CO2浓度下土壤排放CO2的δ13C值和根际呼吸对氮肥增加的响应不同,CO2浓度与氮肥用量在拔节期对根际呼吸的交互效应显著.     

水分和氮源类型对小麦根际土壤酶活性和氮素利用效率的影响

本研究以‘郑麦366'(强筋)和‘百农207'(中筋)两个小麦品种为试验材料,分别在全生育期不灌水(W₁)和拔节+抽穗灌两水(W₂)条件下,研究了氯化铵(NT₁)、硝酸钙(NT₂)、尿素(NT₃)和硝酸铵钙(NT₄)4种氮源类型对小麦土壤供氮能力、产量和氮素利用效率的影响,以期为小麦高产高效生产提供理论和技术支撑。结果表明: 1)随着土层深度的增加,开花期土壤中铵态氮和硝态氮含量呈下降趋势。在W₂条件下,0～60 cm土层铵态氮、硝态氮含量,根际土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性均低于相应W₁条件下,其中强筋小麦郑麦366平均分别下降10.0%、13.3%、7.5%、2.8%和3.9%。2)两个小麦品种0～60 cm土层铵态氮含量均表现为在NT₁和NT₃处理下显著高于其他处理;而硝态氮含量则在NT₂和NT₃处理下显著高于其他处理。与NT₁和NT₂处理相比,NT₃和NT₄提高了灌浆中、后期土壤脲酶和蔗糖酶活性。3)两个小麦品种在NT₃和NT₄处理下籽粒产量和氮素利用效率较高;其中在W₂条件下,郑麦366在NT₃和NT₄处理下的产量较NT₁处理分别增加14.9%和20.7%,NUE分别增加25.6%和13.9%。4)相关分析结果表明, 0～20 cm土壤硝态氮含量、20～40 cm土壤铵态氮含量分别与小麦产量、氮素利用效率呈显著正相关。两种水分条件下,施用尿素和硝酸铵钙均提高了灌浆中、后期根际土壤酶活性,有利于籽粒产量和氮素利用效率的提高。     

水稻生长及其体内C、N、P组成对开放式空气CO2浓度增高和N、P施肥的响应

采用FACE(Free Air Carbon-dioxide Enrichment)技术,研究了不同N、P施肥水平下,水稻分蘖期、拔节期、抽穗期和成熟期根、茎、叶、穗生长,C/N比,N、P含量及N、P吸收对大气CO₂浓度升高的响应.结果表明,高CO₂促进水稻茎、穗和根的生长.增加分蘖期叶干重,对拔节期、抽穗期和成熟期叶干重没有显著增加.降低茎、叶N含量;增加抽穗期穗N含量,降低成熟期穗N含量;对分蘖期根N含量影响不显著,而降低拔节期、抽穗期和成熟期根N含量.增加拔节期、抽穗期和成熟期叶P含量,对茎、穗、根P含量影响不显著.水稻各组织C含量变化不显著.C/N比增加.显著增加水稻地上部分P吸收;增加N吸收,但没有统计显著性.N、P施用对水稻各组织生物量没有显著影响.高N(HN)比低N(LN)增加组织中N含量,而不同P肥水平间未表现出明显差异.高N条件下高CO₂增加水稻成熟期地下部分/地上部分比.文中还讨论了高CO₂对N、P含量及地下部分/地上部分比的影响机制.