入侵地加拿大一枝黄花根际和非根际土壤微生物群落结构及多样性

[目的] 探明严重入侵地加拿大一枝黄花根际和非根际土壤微生物群落结构。[方法] 采集长沙县黄花镇郭公渡5处严重入侵地加拿大一枝黄花根际和非根际土壤,应用Illumina高通量测序技术研究加拿大一枝黄花根际和非根际土壤微生物群落结构及多样性。[结果] 加拿大一枝黄花根际土壤有机质含量显著高于非根际土壤,二者间含水量差异不显著。在微生物群落多样性和丰度上,根际土壤细菌的Shannon指数和Simpson指数均大于非根际土壤,Chao1指数和ACE指数均小于非根际土壤,而根际土壤真菌的Shannon指数和Simpson指数均小于非根际土壤,Chao1指数和ACE指数均大于非根际土壤。在门水平上,酸杆菌门Acidobacteriota和变形菌门Proteobacteria的细菌总相对丰度在根际和非根际土壤样品中占比分别为42.92%和34.23%。子囊菌门Ascomycota的真菌相对丰度在根际土壤和非根际土壤样品中占比分别为58.6%和57.3%。在属水平上,根际土壤细菌中太阳念珠菌属Candidatus Solibacter、Ellin6067、伯克氏菌属Burkholderia-Caballeronia-Paraburkholderia和慢生根瘤菌属Bradyrhizobium的相对丰度明显高于非根际土壤,而不动杆菌属Acinetobacter的相对丰度显著低于非根际土壤。根际土壤真菌中的小画线壳属Monographella、鬼笔属Phallus、被孢霉属Mortierella、镰刀菌属Fusarium、斜盖伞属Clitopilus的相对丰度均明显高于非根际土壤,而Sistotrema、unidentified_Ascomycota_sp、unidentified_Paraglomerales_sp、茶渍属Lecanora的相对丰度明显低于非根际土壤。[结论] 加拿大一枝黄花的入侵改变了根际微生物群落结构及组成,使之与非根际存在一定的差异,为加拿大一枝黄花成功入侵的机理研究提供理论支撑。     

模拟酸雨对污染土壤中Cd、Cu和Zn释放及其形态转化的影响

研究了模拟酸雨连续浸泡下污染红壤和黄红壤中重金属释放及形态转化．结果表明。随着模拟酸雨pH值下降,污染土壤中重金属释放强度明显增大;Cd、Zn释放量与酸雨pH值呈线性极显著负相关．Cu与酸雨pH值呈线性显著负相关．模拟酸雨作用下,污染红壤和黄红壤中Cd均以交换态为主;Cu则以有机结合态和氧化锰结合态为主;Zn在污染红壤中以残留态和交换态为主．在污染黄红壤中以残留态和有机结合态为主．土壤有机质含量和阳离子交换量对Cd、Cu、Zn的释放产生一定的影响并影响Cd、Zn的形态转化,但对Cu形态转化影响不明显,随着模拟酸雨酸度增大,污染红壤和黄红壤中重金属Cd、Cu的生物可利用态明显增多,但难解吸态Zn向生物有效态转化效应不明显．     

湖南主要类型稻田土壤固定态铵含量及其影响因素

通过野外调查取样和室内培养试验 ,应用Silva和Bremner方法 ,研究了湖南省主要类型稻田土壤的固定态铵含量及其影响因素 .结果表明 ,该省主要类型稻田土壤固定态铵含量为 141～ 35 3mg·kg-1,平均为 2 72± 6 7mg·kg-1,占土壤全N的 11.2 % ,高于湖南省以北各地区土壤和本地区地带性土壤———红壤的固定态铵含量 .其含量的顺序为河沙泥 >紫泥田 >潮沙泥 >黄泥田 >红黄泥 .在土壤剖面中 ,固定态铵含量随剖面深度的变化有 4种情况 :在 1m深度范围内随深度增加而增加 ;随深度增加而减少 ;随深度增加而无明显变化 ;土壤剖面中某一土层固定态铵含量明显增加或减少 .土壤固定态铵含量占土壤全N百分比随深度增加而恒增大 .土壤对NH+ 4的固定作用在 30℃下最强 ,高于 2 0℃和 40℃ ;长期淹水有利于潮沙泥、紫泥田和河沙泥对NH+ 4的固定作用 ,但干湿交替有利于黄泥田对NH+ 4的固定作用 .相关分析表明 ,土壤固定态铵含量仅与 <0 .0 1mm粘粒含量呈P0 .0 5水平的显著正相关 ,与有机质、全N、有机N和 <0 .0 0 1mm粘粒含量的相关性均不显著     

中国水稻生产的环境成本估算——湖北、湖南案例研究

水稻是中国农业生产中的一种重要作物,其对中国GDP的直接贡献大约2000亿元,占全国农业总产值的10％,然而如同其它农业活动一样,水稻生产也带来了一些环境问题,其成本并未得到全面的评价,也未体现于政策制订中,研究选定湖南和湖北两个省,分别对水稻生产的环境成本作了估算和评价。经过估算,两个省1995年的环境成本为25－110亿元,约为农业总产值的1％－4．5％,考虑目前水稻生产的发展趋势以及国家环境政策变化,这些成本在2020年将可能达到3倍以上。     

施用南荻生物炭对不同类型土壤氨挥发的影响

在洞庭湖区农田施用秸秆生物炭不仅能实现秸秆资源化利用,还可降低环境污染压力。本研究于2020年采用水稻盆栽试验,研究了不同南荻秸秆生物炭施用量对土壤氨挥发速率、累积氨挥发量、表面水pH值和NH₄⁺-N浓度的影响。供试土壤为第四纪红土发育的红黄泥和花岗岩发育的麻砂泥水稻土,设置6个南荻秸秆生物炭添加处理,即分别以土柱0～20 cm土壤重量的0%、1%、2%、4%、6%和8%比例添加生物炭,每盆施用复合肥200 kg N·hm^-2。结果表明: 施用生物炭导致两种土壤之间或不同生物炭处理之间的氨挥发速率和累积量均存在显著差异。麻砂泥施用生物炭处理在施肥后第2天出现氨挥发峰值,且较不施生物炭处理峰值降低了23.6%～53.4%;红黄泥氨挥发峰值出现在施肥后第7～13天,且其峰值随着生物炭添加量的增加而升高。整体上,麻砂泥土壤的氨挥发速率均高于红黄泥。麻砂泥土壤＜4%生物炭添加量能抑制土壤氨挥发速率及累积量,其中以2%处理降幅最大(46.9%),但生物炭添加对水稻生长前期表面水pH值的影响不显著;红黄泥土壤随着南荻生物炭用量的增加,表面水中pH值和NH₄⁺-N浓度增加,导致氨挥发速率及累积量增幅达1.3～10.5倍。回归分析显示,生物炭添加量是影响两种土壤氨挥发的关键因素。Elo-vich方程能较好地拟合两种土壤的氨挥发累积量随时间的变化动态,各施炭处理的相关系数均达极显著水平。总体上,对于偏中性的麻砂泥土壤,施用一定量的南荻生物炭对氨排放有一定的抑制作用,而对于酸性的红黄泥土壤,增施南荻生物炭会通过提高表面水的pH值和NH₄⁺-N浓度促进氨挥发,因此针对不同类型土壤施用南荻秸秆生物炭应注意选择适宜用量,以降低氮素损失。     

施硅对镉胁迫下水稻镉吸收和转运的调控效应

探讨镉(Cd)胁迫下,施硅处理对水稻镉积累的影响。以水稻"泰优390"为材料,通过营养液培养的方法,研究水稻在3种镉胁迫浓度(Cd1、Cd2、Cd3)下施用4种不同浓度硅(Si0、Si1、Si2、Si3)对水稻镉积累的影响。结果表明:施用硅浓度越高,水稻产量增加越大,对水稻各部位镉含量具有显著降低效果;施硅能显著降低水稻各部位转运系数,阻控镉向地上部转移,且对水稻伤流液中镉含量也能起到显著降低的作用;表明施硅能有效阻控水稻吸收镉,且施硅浓度越高效果越显著,但考虑成本因素,不同程度镉污染应该施用相应量的硅,以达到国家食品中污染物限量标准;施硅与镉胁迫对水稻农艺性状以及镉吸收和转运存在交互作用。本试验结果为科学管理和合理利用重金属污染土壤以及适量施用硅肥提供依据,对生产安全稻米有一定的指导意义。     

烟叶陈化过程细菌群落演替特征

仓储生态因子和烟叶化学成分的改变直接影响烟叶微生物群落结构和功能。以储存在贵阳库(GY)、坛厂库(TC)及紫云库(ZY)的云南保山C3F烟叶为研究对象,对不同陈化时间(0、6、12、18、24个月)的烟叶样品提取微生物总DNA,利用Illumina Hi Seq平台对细菌的16S rRNA V4区进行高通量测序,并结合主要化学成分分析,以期揭示烟叶陈化过程中细菌群落演替规律及其与烟叶化学成分间的作用关系。研究结果表明,烟叶细菌群落以假单胞菌属、鞘氨醇单胞菌属、寡养单胞菌属、芽孢杆菌属为优势属;随陈化时间的增加,细菌优势群落呈现出变形菌门和厚壁菌门间消长变化的趋势,陈化后期芽孢杆菌(厚壁菌门)优势度明显增强;烟叶陈化过程中,细菌优势功能群变化与化学成分逐级降解间呈显著的相关关系,主要表现为由降解糖类菌群向降解淀粉类菌群,再向降解纤维素类菌群变化的趋势;其中,影响菌群演替的关键因素是水溶性总糖和纤维素。研究结果揭示了在烟叶陈化过程中存在显著的细菌群落演替特征,加深了对烟叶陈化机制的理解,为微生物调控烟叶陈化过程提供了科学依据。     

控释尿素减施对双季稻田氮素渗漏淋失的影响

大量施用氮肥引起的土壤氮素淋失是稻田氮素损失的一个重要途径.为探究自然降雨过程中典型双季稻田氮渗漏淋失特点,采用田间渗漏池法,通过大田小区试验,研究控释尿素减施对稻田土壤60 cm深处渗漏水中氮淋失和水稻产量的影响.结果表明: 施肥初期出现氮渗漏淋失峰值,这是防控的关键时期;双季稻生长季控释尿素减氮20%(0.8CRU)和减氮30%(0.7CRU)处理全氮淋失量分别为42.3和37.7 kg·hm^-2,均显著低于常规尿素(CU)处理(53.9 kg·hm^-2),且0.7CRU处理显著低于等氮量控释尿素(1.0CRU)处理(51.3 kg·hm^-2);各施氮处理全氮渗漏淋失率为11.9%～13.5%,处理间差异不显著.0.8CRU和0.7CRU处理较CU处理明显提高了水稻产量和氮肥吸收利用率,显著增加了氮收获指数.总之,控释尿素减氮 20%～30%能保证水稻产量和防控稻田氮渗漏淋失.     

几种硝化抑制剂对土壤和小白菜硝酸盐含量及产量的影响

通过田间试验,对湖南长沙地区的红菜园土和冲积菜园土两种土壤条件下氢醌 (HQ)、双氰胺 (DCD)和硫脲 (TU) 3种硝化抑制剂对土壤和小白菜硝酸盐含量及小白菜产量的影响进行研究.结果表明,3种硝化抑制剂在试验的各个时期均不同程度地降低了土壤和小白菜的硝酸盐含量,其中以双氰胺的效果最好.但不同供试土壤条件下的试验结果不完全一致.3种硝化抑制剂均可不同程度提高小白菜产量,其中双氰胺效果最好,且在红菜园土的增产效果比冲积菜园土显著.     

温性草原利用方式对生态系统碳交换及其组分的影响

为了解管理利用方式变化对原本以放牧利用为主的草地生态系统的碳交换及碳平衡将产生怎样的影响。在中国北方温性草原区域利用连接同化箱的便携式红外分析系统,在相互毗连的地块调查了3种典型草地管理利用方式植被生长旺季的生态系统碳交换及其精细组分。结果表明,相比放牧草地,开垦农用显著降低生态系统的日均碳交换(下降56%,P0.05),而长期围封也趋向降低生态系统的日均碳交换,但变化并不显著(P0.05)。与之近似,NPP在放牧与禁牧草地间差异不显著,开垦农用使NPP显著下降,但降幅小于NEP。GPP在3种管理利用方式间差异相对较小。生态系统总呼吸、自养、异养、地上和地下呼吸在放牧和禁牧草地间均无显著差异,均显著低于开垦后的麦田,根系呼吸在3种管理利用方式间无显著变化。相比草地放牧,草地开垦显著增加自养呼吸在总呼吸中的占比,而土壤呼吸和根系呼吸的占比均显著下降,禁牧对呼吸组成的影响不明显。不同管理利用方式草地的地下生物量能很好的解释土壤呼吸占比(95%)和根系呼吸占比(77%)的变化,而LAI则与自养呼吸占比显著正相关(P0.001)。草地开垦利用增强生态系统的碳释放、减少CO_2固定,相比开垦农用,禁牧对放牧草地碳交换及其组分的影响相对较小。