磷脂脂肪酸技术及其在土壤微生物研究中的应用

以复杂群落形式存在的土壤微生物是C等养分的生物地球化学循环的主要参与者,而存在于活体微生物细胞膜的磷脂脂肪酸(PLFAs)分布广泛、含量相对恒定、周转迅速、对环境因素的变化敏感、分析方法较简单,因此该技术已广泛应用于土壤微生物学研究。阐述了PLFAs概念、命名、种类、意义、提取方法及操作过程中应注意的问题,介绍了MIDI、GC-MS和HPLC-ESI-MS等鉴定手段。概述PLFAs技术应用途径和目的,及其在土壤微生物量、结构、代谢状态、不同农业措施对土壤微生物影响以及土壤生物修复等研究领域的应用。同时,讨论了PLFAs技术的不足。例如,对原位土壤微生物群落特定菌种指征有时不够明确;估算真菌生物量时不够准确;不能用于分析古菌;不同提取法结果区别较大且易受土壤腐殖酸等有机质干扰;供试土样必须-80℃或冻干保存。因此,利用PLFAs技术研究土壤微生物时,应辅以其他生物标识物及相应分析手段,才能更准确地反映土壤微生物群落组成、代谢途径与机理。     

三江平原典型下垫面FAO Penman-Monteith模型适用性分析

提高蒸散量估算精度对于研究地表能量和水分平衡具有重要意义.基于涡度相关系统测量值和小气候观测资料,比较分析了FAO Penman-Monteith模型对三江平原典型下垫面沼泽湿地、水稻和大豆田蒸散量的模拟效果,以探讨模型在该区的适用性.结果表明:作物系数采用FAO推荐值时,FAO Penman-Monteith模型对沼泽湿地蒸散量的模拟值明显高于测量值,平均高估81.8%,模拟效率(ME)为负值,说明该模型不适用于沼泽湿地;该模型能够模拟水稻和大豆田蒸散量季节变化,且对稻田的模拟效果明显优于大豆田.沼泽湿地、水稻和大豆田3种类型下垫面的作物系数(Kc)值与叶面积指数(LAI)均呈极显著正相关关系,大豆田的Kc值还与饱和水汽压差(VPD)呈极显著负相关关系.依据线性回归方程校正Kc值后,FAO Penman-Monteith模型对沼泽湿地、水稻和大豆田估算精度均显著提高,平均偏差(MBE)为-0.1~0.3 mm·d-1,均方根误差(RMSE)为0.50~0.67 mm·d-1,ME为0.69~0.85,对水稻田蒸散量的模拟效果最好.无论是否校正作物系数,FAO Penman-Monteith模型都适用于模拟三江平原稻田蒸散量,如果用于模拟沼泽湿地和大豆田蒸散量,则必须要校正作物系数.     

全球森林土壤N2O排放通量的影响因子

森林生态系统在全球变暖格局下的地位和作用,尤其是土壤氮库对大气氮沉降增加的响应逐渐成为全球变化研究的热点。本文通过对已有文献资料的调研和整理,分析了1984—2009年间全球38个森林土壤N2O排放通量的野外原位观测结果的分布特征,评估了森林土壤N2O年排放累积通量对大气氮素沉降量和水热条件等因子变化的响应。结果表明,全球森林土壤N2O排放通量的平均值为0.47kgN·hm-2·a-1,而且土壤N2O释放通量随着纬度增加逐渐降低。作为一个复杂的生态过程,土壤N2O累积释放量同样受到年均温、年降水量以及土壤属性的显著影响。其中全球森林土壤N2O释放温度敏感性系数(Q10值)约为1.5。另外,森林土壤N2O排放通量也随着氮沉降量的增加而显著增大,大气氮沉降量可解释土壤N2O排放通量在不同区域之间53%的差异;土壤pH、年均温和大气氮沉降量可以解释区域森林土壤N2O排放通量变化的55%。     

葡萄糖存在下选择性抑菌剂对土壤氮素转化的影响

采用2种氮源并分别加入选择性微生物抑制剂进行室内培养,通过测定样品中NH₄⁺-N和NO₃^--N及土壤中氨基葡萄糖和胞壁酸含量,研究土壤微生物氮素固持时间特征及其相对贡献.结果表明,加入青链霉素明显地降低了NH₄⁺-N的转化速率,且影响远大于真菌抑制剂放线菌酮;氨基葡萄糖和胞壁酸的相对比例急剧增加,而后趋于平衡;加入放线菌酮后NO₃-N转化速率持续下降,氨基葡萄糖的合成受到抑制,但加入细菌抑制剂青链霉素对其转化无显著影响.培养初期,细菌在葡萄糖存在下能快速固持NH₄⁺-N和NO₃^--N,并以NH₄⁺-N为首选氮源;培养后期,氮转化主要为真菌所推动,且真菌对NO₃^--N的利用能力显著大于细菌.     

模拟氮沉降对温带阔叶红松林地土壤氮素净矿化的影响

以长白山阔叶红松混交林为研究对象,于2006—2008年原位模拟不同形态氮((NH4)2SO4、NH4Cl和KNO3)沉降水平(22.5和45kgN·hm-2·a-1),利用树脂芯法技术(resin-core incubation technique)测定了表层(有机层0～7cm)和土层(0～15cm)土壤氮素净矿化、净氨化和净硝化通量的季节和年际变化规律。同时,结合前人报道的有关林地碳、氮过程及其环境变化影响的结果,力求有效预估森林生态系统中氮素年矿化通量对大气氮沉降量和水热条件等因子变化的响应。结果表明,长白山阔叶红松林地土壤氮素年净矿化通量为1.2～19.8kgN·hm-2·a-1,2008年不同深度的土壤氮素年净矿化通量均显著高于2006和2007年(P<0.05)。随着模拟氮沉降量增加,土壤氮素净矿化通量也随之增加,尤其外源NH4+-N输入对净矿化通量的促进作用更为明显(P<0.05),但随着施肥年限的延长,这种促进作用逐渐减弱。与林地0～15cm土壤相比,氮沉降增加对0～7cm有机层氮素净氨化和净矿化通量的促进作用更为明显,尤其NH4Cl处理的促进作用更大。结合前人报道的野外原位观测结果,土壤氮素年净矿化通量随氮素沉降量的增加而增大,氮沉降量对不同区域森林土壤氮素净矿化通量的贡献率约为52%;氮沉降量(x1)和pH值(x2)可以解释区域森林土壤氮素年净矿化通量(y)变化的70%(y=0.54x1-18.38x2-109.55,R2=0.70,P<0.0001)。前人研究结果仅提供区域年均温度,未考虑积温的影响,这可能是造成年净矿化通量与温度无关的原因。今后的研究工作应该加强区域森林土壤积温观测,进而更加准确地预估森林土壤氮素的年净矿化通量。     

土壤碳水化合物的测定方法及其指示作用

碳水化合物是土壤有机质的重要组成成分,也是土壤中易降解的有机成分之一,对土壤有机质的转化和土壤团聚体的形成有着重要影响.土壤碳水化合物的水解方法主要有硫酸、盐酸和三氟乙酸水解法,其检测方法主要有比色分析法、气相色谱法、液相色谱法和高效阴离子交换色谱 脉冲电流检测法.文中论述了土壤碳水化合物的水解、纯化与检测方法,并重点介绍了气相色谱的衍生方法及各方法的优缺点,简要概述了碳水化合物对土壤有机质变化的指示作用.