土壤乙烯产生和氧化的研究进展

乙烯作为植物生长调节素及挥发性有机气体影响着植物生长和大气环境质量。有关土壤源乙烯产生和氧化特征,已发表的文献偏重实验室过程研究,很少涉及野外观测实验;陆地生态系统中土壤源乙烯行为有可能影响到植物生长及区域大气环境,大气环境变化(如水热状况和氮/酸沉降等)势必引起陆地土壤理化和生物学特性发生改变,进而影响土壤源乙烯产生和氧化过程。根据以前出版的文献,就土壤理化性质及外源碳氮施加、土壤微生物和重金属行为等对影响土壤乙烯产生和氧化作了详细综述,并简要阐述根际土壤乙烯产生和氧化以及不同土地利用方式对土壤乙烯产生和氧化的影响。指出应加强大气氮/酸沉降对典型林地土壤乙烯产生和氧化的影响机制以及不同土地利用方式下土壤乙烯产生和氧化的原位观测等方面的研究;同时也应关注不同成熟林型及森林演替不同阶段土壤理化和生物学特性跟乙烯产生和氧化的关联,明确土壤微生物(如细菌和真菌等)对此的相对贡献程度,利于丰富陆地土壤乙烯产生和氧化等有关科学认识,寻求适宜措施减少陆地土壤源乙烯产生潜势。     

土壤-植物系统中稀土元素与氮磷养分的交互作用

土壤－植物系统中稀土元素与N,P养分交互作用属农田稀土安全性评价研究的前沿,土壤中稀土元素与N,P交互作用直接关系到稀土对农田土壤生产力的影响以及稀土对农作物的增产机理和生态环境安全性的评价,就土壤－植物系统中有关稀土元素与N,P交互作用的研究作简要综述,提出今后应加强作物根际,农田土壤表层以及植物体内稀土与N,P养分之间交互作用的研究。     

稀土元素对土壤中尿素水解及其水解产物行为的影响

以潮土为供试土壤进行土培试验,研究了农用稀土对同时施加的尿素在土壤中形态转化过程影响,当稀土施用量增至10mg/kg^-1烘干土以上时,土壤中尿素水解后所形成的铵态氮含量显著增加,在不同培养时间内,土壤中源自尿素的硝态氮和亚硝态氮含量随稀土施用量增加呈降低趋势;当施用量增至50mg/kg^-1烘干土时,与对照相比的降低程度达显著水平,施加稀土元素后,土壤有效氮含量明显增加,主要由于土壤铵态氮增加所致,结合土壤pH变化,表明稀土施用量高于10mg.kg^-1烘干土时,可明显延缓尿素在潮土中水解进程并抑制水解产物铵态氮的氧化,利于土训对尿素氮固持。     

有机物料对滨海盐渍土重金属根际效应的影响Ⅱ.土壤内源铁形态分布

研究了排水条件下施用腐熟有机物料、种稻改良滨海盐渍土内源铁形态分布．结果表明,单淹水利于土中无定形氧化铁、络合态铁、有效态铁以及氧化铁活化度升高,并且络合态铁与有效态铁升高程度,低盐土壤显著;晶形氧化铁变化不明显,土中可能存在其它形态铁向晶形氧化铁转化．种稻不施有机物料,根际络合态铁和有效态铁富集;无定形氧化铁和晶形氧化铁亏缺．根际氧化铁活化度稍低于非根际．增施有机物料利于两种盐渍土根际内外铁形态向络合态铁和无定形氧化铁转化;有效态铁和氧化铁活化度提高,低盐土壤根际较明显     

氢醌和双氰胺对种稻土壤N2O和CH4排放的影响

通过盆栽试验,研究了脲酶抑制剂氢醌（ＨＱ）、硝化抑制剂双氰胺（ＤＣＤ）及二者的组合（ＨＱ＋ＤＣＤ）对种稻土壤Ｎ２Ｏ和ＣＨ４排放的影响．结果表明,在未施麦秸粉时,所有施抑制剂的处理均较单施尿素的能显著减少水稻生长期供试土壤Ｎ２Ｏ和ＣＨ４的排放．特别是ＨＱ＋ＤＣＤ处理,其Ｎ２Ｏ和ＣＨ４排放总量分别约为对照的１／３和１／２．而在施麦秸粉后,该处理的Ｎ２Ｏ排放总量为对照的１／２,但ＣＨ４排放总量却较少差别．不论是Ｎ２Ｏ还是ＣＨ４的排放总量,施麦秸粉的都比未施的高出１倍和更多．因此,单从土壤源温室气体排放的角度看,将未腐熟的有机物料与尿素共施,并不是一种适宜的施肥制度．供试土壤的Ｎ２Ｏ排放通量,与水稻植株的ＮＯ－３Ｎ含量和土表水层中的矿质Ｎ量分别呈显著的指数正相关和线性正相关;ＣＨ４的排放通量则与水稻植株的生长量和土表水层中的矿质Ｎ量呈显著的线性负相关．在Ｎ２Ｏ与ＣＨ４的排放间,未施麦秸粉时存在着定量的相互消长关系;施麦秸粉后,虽同样存在所述关系,但难以定量化．     

氮沉降对温带森林土壤甲烷氧化菌的影响

大量研究显示氮沉降影响森林甲烷吸收量,但其中的微生物驱动机制仍缺乏研究。基于长白山典型温带森林长期氮沉降模拟实验平台样地,采用定量PCR和克隆测序技术,研究了长期施加不同形态氮((NH_4)_2SO_4、NH_4Cl和KNO_3)处理下森林土壤甲烷氧化菌的数量和群落组成随季节变化的特征。结果表明,夏季,森林土壤甲烷氧化菌pmo A基因丰度在不同施氮处理之间无显著性差异(每克干土1.54×10~6-3.20×10~6拷贝数);秋季,pmo A基因丰度在施加NH_4Cl和(NH_4)_2SO_4处理小区(每克干土1.93×10~5-7.6×10~5拷贝数)与对照(每克干土(4.03×10~6±1.2×10~6)拷贝数)相比有所降低,尤其在(NH_4)_2SO_4处理小区(每克干土(4.61×10~5±2.61×10~5)拷贝数)显著降低;无论夏季还是秋季,施加不同形态氮处理土壤甲烷氧化菌均以Type I型为主(相对丰度在70.6%-85.4%之间),并以Methylobacter-group(Type I)为优势类群,占Type I型的55.1%-91.7%;Methylobacter-group(Type I)的相对丰度在夏季不同形态氮处理土壤样品中无显著差异,但秋季样品中在施加(NH_4)_2SO_4(52.7%±6.5%)和NH_4Cl(56.1%±8.9%)的处理显著低于对照土壤(77.0%±2.9%),Methylococcus-group(Type I)的相对丰度则在(NH_4)_2SO_4和NH_4Cl处理土壤呈增加的趋势。这些结果表明铵态氮肥添加对温带森林土壤甲烷氧化菌的生长具有抑制作用并导致其群落结构发生改变,受夏季温度和水分的影响,这种抑制作用在秋季表现更明显,而NO_3~--N添加对土壤甲烷氧化菌的群落组成和丰度无显著影响。这些结果解释了以往观测到的施铵态氮肥显著降低秋季温带林地土壤甲烷净吸收量,而在夏季无显著影响的观测结果,解释了长期氮沉降影响森林土壤甲烷吸收的微生物机制。     

脲酶抑制剂/硝化抑制剂对植稻土壤中尿素N行为的影响

采用自制根盒试验,主要研究了脲酶抑制剂氢醌（HQ）,硝化抑制剂双氰胺（DCD）及二者组合对离水稻根际不同距离处NH4^--N和NO3^-N分布的影响,结果表明,DCD及其与HQ组合均能显著促进稻株地上部分生长,始终显著降低水稻根际与近根际土中NH4^ -N含量直至施肥后60d,施肥后20d时,DCD及其与HQ组合可使非根际土中NH4^ -N含量显著增加,随后,却出现相反现象,施肥后20d时,距根际不同距离的土壤中,配施DCD或DCD＋HQ处理均能显著降低NO3^-N含量,随后,近根际和非根际仍保持上述现象直至施肥后40d;同未施DCD处理相比,根际土壤却较早出现NO3^--N含量高峰,正好与水稻N营养需求时期相一致,因此,DCD及其与HQ组合可减少水稻根际环境下尿素N损失潜势,通过不种稻土壤和距根际3cm处的土壤中尿素无机氮形态分布的差异,充分显示了研究水稻根际土壤氮素转化及相关抑制剂对其影响时,以取离根际3cm外的土壤作为非根际明显优于不种稻土壤。     

抑制剂及其组合对尿素15N在小麦土壤系统中的行为和归宿的影响

应用加有脲酶抑制剂(HQ)、硝化抑制剂(DCD)及其组合的标记尿素进行春小麦盆栽试验.结果表明,在生长季节结束时,小麦回收,土壤残留和损失的肥料N各占施入N量的17.65～23.69%、43.72～56.32%和19.99～36.77%.其中,与单施尿素相比,两种抑制剂配合使用处理的肥料N总回收率高16.78%,小麦回收高5.96%.施用氮肥对籽粒贡献最大,占吸收肥料N量43.3～62.0%.     

冻融条件和土壤湿度对森林土壤渗漏液溶解性有机质含量与光谱结构特征的影响

土壤溶解性有机质(DOM)含量及其稳定性影响土壤碳氮循环关键过程,目前气候变化下森林土壤DOM含量及其光谱结构特征仍不明确.本研究利用长白山阔叶红松混交林和次生白桦林表层土壤进行室内冻融模拟试验,结合三维荧光光谱-平行因子分析方法,研究冻融强度和冻融循环次数及其交互作用对不同湿度温带森林土壤渗漏液DOM含量、组分和光谱结构特征的影响.结果表明: 森林土壤渗漏液DOM含量及其组分因林分类型、土壤湿度、冻融强度、冻融循环次数不同而存在差异.2种林分土壤渗漏液DOM含量均在中湿度下最低,并受高强度冻融影响显著,且随冻融循环次数增加呈现先增加后降低的趋势.可鉴别DOM的3个荧光组分:胡敏酸类DOM、富里酸类DOM和蛋白类DOM;阔叶红松混交林土壤渗漏液DOM组分以富里酸类物质为主,腐殖化程度较高;而次生白桦林土壤渗漏液DOM组分以胡敏酸类物质为主,3组分受冻融强度显著影响,稳定性较低.经冗余分析(RDA)发现,林分在很大程度上决定森林土壤DOM属性变化,次生白桦林土壤渗漏液DOM含量及其3组分荧光强度大于阔叶红松混交林;土壤湿度显著影响DOM芳香性,2种林分土壤渗漏液DOM芳香性均呈中湿度>高湿度>低湿度的趋势;随冻融强度增加,阔叶红松混交林土壤渗漏液DOM芳香性显著降低;多次冻融循环显著提高2种林分土壤渗漏液DOM腐殖化程度.因此,不同冻融作用下,低湿度温带森林土壤渗漏液DOM含量及其生物有效性呈现增加的趋势,尤其是次生白桦林土壤,可能会增加春季冻融期温带森林土壤溶解性有机质淋溶损失.这些结果可为深入研究野外冻融期温带森林土壤溶解性有机质周转机制提供参考.     

有机物料对滨海盐渍土重金属根际效应的影响 Ⅰ.土壤内源Zn形态分布

研究了排水条件下施用腐熟有机物料、种稻改良滨海盐渍土内源Zn形态分布。结果表明,单淹水使土中各形态Zn一定程度上向生物有效性较低的Zn形态转化,有效态Zn降低。土壤盐分量不同,明显影响无定形氧化铁结合态、紧结有机态以及硅酸盐矿物态Zn变化。种稻不施有机物料,根际交换态和硅酸盐矿物态Zn亏缺;碳酸盐结合态、氧化锰结合态和无定形氧化铁结合态Zn富集。根际Zn形态转化强度大于非根际,其有效态Zn量接近临界值并高于非根际。有机物料利于根际内外土壤中硅酸盐矿物态Zn的转化,低盐土壤根际更强烈。随有机物料用量增加,促使根际硅酸盐矿物态、碳酸盐结合态及氧化锰结合态Zn向交换态、紧结有机态和无定形氧化铁结合态Zn转化,低盐土壤较明显。