模拟增温对土壤呼吸影响机制的研究进展与展望

土壤呼吸是土壤碳库向大气碳库输入的主要途径,而温度升高会影响土壤呼吸从而改变全球碳平衡.据预测在21世纪末,全球平均地表温度将升高0.3～4.8 ℃,因此野外自然条件下的模拟增温试验对土壤呼吸的影响是全球变化研究的热点之一.本文综述了不同时空格局下土壤呼吸对模拟增温的响应特征,指出短期增温能提高土壤呼吸,而长期增温下无统一规律,并且不同生态系统之间也存在差异;重点讨论了模拟增温对土壤呼吸的影响机制,指出增温能直接影响土壤呼吸,同时增温也能通过影响土壤水分、盐分、土壤理化性质等环境因子以及光合作用、凋落物等生物因子对土壤呼吸产生间接影响;另外,分析了土壤呼吸对增温产生适应性的形成机制,主要包括微生物、根、酶的温度适应性、水分限制、氮素过量以及呼吸底物限制.在此基础上对今后的研究方向加以展望:加强根际微生态系统的研究;重点研究不对称增温下土壤呼吸的特征及机制;关注典型物候期和不同季节典型天气土壤呼吸的测定;构建土壤呼吸响应模拟增温试验的研究网络,进行联网试验.     

PFOS对蚯蚓急性毒性和回避行为的影响

全氟辛烷磺酰基化合物(PFOS)作为一种新型持久性有机污染物,已经成为环境科学和毒理学的研究热点,其对生态环境的影响值得深入研究.本文采用OECD标准滤纸接触法、人工土壤法及自然土壤法研究了PFOS对蚯蚓急性致死作用及回避行为的影响.结果表明： PFOS对蚯蚓的急性毒性作用与染毒时间和染毒浓度相关,试验求得滤纸法48 h、人工土壤法14 d和自然土壤法14 d的LC₅₀值分别为13.64 μg·cm^-2、955.28 mg·kg^-1和542.08 mg·kg^-1;人工土壤和自然土壤中蚯蚓在PFOS的最大试验浓度组160 mg·kg^-1中均表现出显著的回避行为,表明蚯蚓可以明显感知较高浓度PFOS污染土壤并作出回避反应.与急性毒性试验的测试终点LC₅₀相比,蚯蚓行为测试终点对PFOS的反应更为敏感.自然土壤中PFOS对蚯蚓的急性毒性大于人工土壤,相同浓度PFOS作用下,蚯蚓于自然土壤中的回避行为较人工土壤明显.     

生物炭对土壤物理性状及异噁草松消减的影响

采用桶柱和盆栽试验,模拟长残效除草剂土壤残留环境,研究生物炭对土壤物理性状以及异噁草松残留消减的影响。结果表明:土壤中施入水稻秸秆生物炭在2~32 mg·kg-1范围内,容重平均降低0.126 g·cm-3,固相比平均降低21.2%,气相和液相比分别增加29.8%和15.3%,土壤物理性状明显改善;桶柱试验表明,异噁草松主要分布在30 cm以上土层,初始浓度越高,土壤残留量越大;生物炭对土壤中异噁草松的消减有促进作用,随着施炭量的增加,异噁草松土壤残留量降低,对作物的生物有害性降低。     

城市垃圾堆肥对Cr污染土壤的修复效应

通过模拟土培试验和盆栽试验 ,研究垃圾堆肥对Cr污染土壤的修复效应 .结果表明 ,垃圾堆肥对于土壤中有效Cr含量的影响是通过有机质含量、Eh、pH、<0 0 1mm粘粒含量等理化因子的变化来实现的 ;有机质含量变化和Eh变化分别是旱地土壤和淹水土壤中的主要影响因素 ,对有效Cr的效应分别占贡献的 73 4 %、5 5 5 %;垃圾堆肥施入土壤后 ,土壤渗透性得到改善 ,土壤中的Cr因被还原、吸附而固定 ,迁移量减少 ;垃圾堆肥施入可以减少植株对Cr的吸收 ,旱地土壤中 ,施加垃圾肥可使生物产量增加 35 9%,植株体内Cr含量下降 48 9%,在淹水土壤中 ,这种效应更加显著 ,生物产量比旱地土壤高 86 3%,Cr含量低 2 3 8%;垃圾堆肥施入后 ,植株体内的其他重金属含量未超标 ,垃圾肥可以安全用于Cr污染土壤的修复 .     

几种作物对六六六的吸收

本文研究的内容为作物对六六六的吸收及其运转。田间小区试验分别设在北京、山东和山西,每亩用0.5、1.5、2.5和3.5公斤6％的六六六,分别处理土壤。试验结果表明:作物对六六六的吸收量,取决于作物种类、土壤类型、农药的性质以及土壤中六六六的浓度。根据六六六的作物残留与土壤残留相关性分析,作物残留与土壤残留间呈正相关。在块根类作物中,胡萝卜吸收量最大,其次为马铃薯>花生>白薯,其它作物为大豆>谷子。胡萝卜对六六六的吸收量不仅比其他作物大,而且超出了土壤中六六六的残存量。因此,即使在六六六停用的情况下,六六六仍然有污染作物的可能。     

模拟氮沉降对温带典型森林土壤有效氮形态和含量的影响*

通过室内模拟氮沉降试验,研究了氮沉降对温带典型森林土壤有效氮的影响.结果表明:试验期间,与对照相比,经过氮沉降处理的土壤铵态氮、硝态氮和有效氮均呈增长的趋势,增加的程度取决于森林类型、土层、氮处理类型和氮处理的持续时间.氮沉降对不同林型土壤有效氮形态和含量的影响不同,氮沉降对混交林的影响弱于阔叶林,强于针叶人工纯林;土壤A层对氮沉降的敏感程度大于土壤B层;铵态氮形态沉降对土壤铵态氮含量的影响比对土壤硝态氮含量的影响大,而硝态氮形态沉降对土壤硝态氮含量的影响比对土壤铵态氮含量的影响大,混合形态的氮沉降对二者均有促进作用,且增加幅度更高;氮沉降对土壤有效氮的影响存在累加效应.     

模拟氮沉降对温带典型森林土壤有效氮形态和含量的影响

通过室内模拟氮沉降试验,研究了氮沉降对温带典型森林土壤有效氮的影响.结果表明：试验期间,与对照相比,经过氮沉降处理的土壤铵态氮、硝态氮和有效氮均呈增长的趋势,增加的程度取决于森林类型、土层、氮处理类型和氮处理的持续时间.氮沉降对不同林型土壤有效氮形态和含量的影响不同,氮沉降对混交林的影响弱于阔叶林,强于针叶人工纯林;土壤A层对氮沉降的敏感程度大于土壤B层;铵态氮形态沉降对土壤铵态氮含量的影响比对土壤硝态氮含量的影响大,而硝态氮形态沉降对土壤硝态氮含量的影响比对土壤铵态氮含量的影响大,混合形态的氮沉降对二者均有促进作用,且增加幅度更高;氮沉降对土壤有效氮的影响存在累加效应.     

草莓连作土壤酚酸类物质积累对土壤线虫的影响

通过大田试验和盆栽试验相结合的方式,对不同连作年限草莓土壤酚酸类物质含量、土壤线虫数量和食细菌线虫数量以及外源酚酸类物质对土壤线虫数量和食细菌线虫数量的影响进行了研究。结果表明:随连作年限的增加,草莓连作土壤中酚酸类物质含量明显增加,土壤线虫总数和食细菌线虫总数整体呈现下降趋势,且连作5年的土壤线虫总数和食细菌线虫数量最低,酚酸类物质含量与土壤线虫总数和食细菌线虫数量呈负相关;对羟基苯甲酸和对香豆酸在浓度低于200μg·g-1时使土壤线虫总数和食细菌线虫数量增加,而高于200μg·g-1时起抑制作用;肉桂酸在浓度低于100μg·g-1时增加了土壤线虫总数和食细菌线虫数量,而高于100μg·g-1时起抑制作用;随阿魏酸浓度的增加,线虫数量变化规律不明显,当其浓度高于100μg·g-1时起抑制作用;混合酚酸随浓度增加对土壤线虫总数和食细菌线虫数量的抑制作用增强。     

湖南稻田土壤固定态铵含量的季节变化及生物有效性

以湖南省3种固定态铵含量较高的稻田土壤为供试土壤,通过盆栽试验,研究了稻田土壤固定态铵在植稻期间的动态变化及其生物有效性。结果表明,稻田土壤的固定态铵含量处于不断的变化之中,施氮肥和有机肥使土壤固定态铵含量升高,而水稻吸收氮则使土壤固定态铵含量降低,其变化趋势与土壤碱解氮含量变化相似。“新固定的”固定态铵基本对当季水稻全部有效。而“原有的”固定态铵对当季作物和后季作物部分有效,就供试土壤而言,在水稻生育期间,土壤固定态铵的释放量是潮沙泥>紫泥田>河沙泥;就不同水稻而言,早稻生育期间土壤固定态铵的释放量大于晚稻生育期间土壤固定态铵的释放量。     

施氮和玉米生长对土壤氧化亚氮排放的影响

运用土壤盆栽试验、静态箱法采样和气相色谱分析技术研究了种植玉米土壤和裸土在两种土壤施氮水平 (低氮:150 mg·kg^-1土,和高氮:300 mg·kg^-1土) 下对土壤排放N₂O的影响.结果表明,在种植玉米的土壤中,N2O排放率的峰值出现在苗期,且氮肥施用量的影响显著,土壤N₂O排放率与温度没有显著的相关性.在裸土中,土壤N₂O排放率的峰值出现在试验后期,土壤N₂O排放率与温度呈极显著指数相关.土壤施氮量增加,土壤N₂O排放总量增加,裸土N₂O增加尤其显著,种植玉米比裸土减少87%～92%的N₂O排放量.这一结果表明种植作物与否,不仅改变了土壤N₂O排放的季节变化和排放量,而且改变了温度与土壤N₂O排放之间的关系.     

重金属对土壤中萝卜种子发芽与根伸长抑制的生态毒性

高等植物是生态系统中的基本组成部分。一个平衡、稳定的生态系统生产健康、优良的高等植物。反之 ,一个不稳定或受到外来污染的生态系统 ,对高等植物的生长可带来不利和可见的负面影响。因此 ,利用高等植物的生长状况监测土壤污染程度 ,是从生态学角度衡量土壤健康状况 ,评价土壤质量的重要方法之一[4 ,6] 1) 。土壤生态毒理学评价方法是对化学分析方法的重要补充。目前已建立的高等植物毒理试验有三种方法 ,即 1根伸长试验 ;2种子发芽试验 ;3早期植物幼苗生长试验[3 ,5,6,10 ] 。最初 ,这类试验主要用于纯化学品的毒性检验 ,但随着对土壤…     

放牧制度对荒漠草原生态系统土壤养分状况的影响

从土壤N,P,K及土壤有机质等方面研究了在连续进行了7 a的放牧制度试验对荒漠草原生态系统土壤养分含量的影响。研究结果表明:放牧制度对土壤的养分状况有明显的影响。划区轮牧区和禁牧提高了土壤有机质、土壤氮素、土壤全钾和土壤速效钾含量。土壤表层磷含量划区轮牧区最高。放牧导致碳氮比减少。同时,土壤养分含量随土壤深度的变化在不同处理没有表现出较为一致的变化趋势。禁牧区土壤全氮含量随土壤深度的增加而增加;不同处理土壤速效氮、土壤速效钾含量均随土壤深度的增加逐渐降低;土壤全磷在自由放牧区随土壤深度的增加逐渐升高;土壤速效磷、全钾含量在划区轮牧区随土壤深度的增加逐渐降低;土壤养分含量与土壤深度的拟合曲线为二次幂函数。研究表明,禁牧和划区轮牧较自由放牧可以提高荒漠草原土壤养分元素的含量,有利于遏制草原土壤的退化。     

666粉剂对土壤微生物有什么影响

为了保证农业丰产,使用666防治地下害虫是通常采用的措施之一。大家都知道,土壤微生物的活动是与农业增产密切相关的。那么666是否对土壤微生物的活动有影响呢?为了了解这个问题,中国科学院北京微生物研究室进行了一些试验。现将初步观察的结果,报导于后。 试验是从三方面进行的:(i)666对土壤微生物的生化活性的影响;(ii)666对土壤微生物     

玉米生长和光合作用对土壤呼吸δ13C的影响

在玉米盆栽试验期间,运用碱吸收法采集土壤呼吸样品,转化成碳酸钡后,运用质谱法测定其δ¹³C值,以研究玉米生长和光合作用对土壤呼吸δ¹³C值的影响。结果表明,在玉米生长下,土壤呼吸的δ¹³C值随玉米生长时期而变化,变化在-14.57‰～-12.30‰之间,呈喇叭期>成熟期>开花期,而在裸土下,土壤呼吸的δ¹³C值在-19.34‰～-19.13‰之间,不随时间发生显著变化。开花期土壤呼吸δ¹³C值降低的主要原因是光合产物土壤输入的下降和根系活性的降低,成熟期玉米土壤呼吸δ¹³C值的增加主要是由于衰老死亡根系的分解腐烂。玉米生长下,无论开花期还是成熟期,白天土壤呼吸的δ¹³C值显著大于夜间;玉米植株遮光处理后,土壤呼吸的δ¹³C值显著降低。该试验结果证明玉米生长和光合作用显著影响土壤呼吸的δ¹³C值,在玉米生长期间,土壤呼吸主要来自于新近合成的光合产物。     

土壤增温、氮添加及其交互作用对杉木幼苗细根生产的影响

为了揭示杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林地下部分对全球变暖和氮沉降的响应,在福建省三明市开展了杉木幼苗土壤增温和氮添加双因子试验,包括对照、增温、低氮、高氮、增温低氮、增温高氮6个处理,用微根管法探讨试验第1年土壤增温、氮添加及其交互作用对杉木幼苗细根生产量(以每根管细根一年总出生数量作为表征)的影响。结果表明:(1)土壤增温对细根生产量有显著影响;氮添加、土壤增温与氮添加交互作用对细根生产量并没有显著影响。(2)土壤增温、径级、土壤增温和径级的交互作用对细根生产量有显著影响;土壤增温显著增加了0–1 mm径级细根的生产量,表明小径级的吸收根对于增温的响应更具有可塑性。(3)土壤增温、季节、土壤增温和季节的交互作用,以及土壤增温、氮添加和季节三者的交互作用对细根生产量的影响均达到显著水平。春季,土壤增温、土壤增温和氮添加的交互作用对细根生产量有显著的促进作用;而在夏季,土壤增温、氮添加以及两者的交互作用对细根生产量有显著的抑制作用。(4)土壤增温、土层,以及土壤增温和土层的交互作用对细根生产量有显著影响,土壤增温仅对20–30 cm土层的细根生产有显著的促进作用,表明土壤增温促使细根向更深层土壤分布。由此可见:土壤增温促进了杉木幼苗细根生产,但其影响因径级、季节和土层而异;氮添加则对细根生产没有影响;土壤增温和氮添加仅在春季和夏季才存在显著的交互作用。     

鼎湖山退化马尾松林、混交林和季风常绿阔叶林土壤全磷和有效磷的比较

土壤全磷和有效磷浓度的变化随林型和季节不同而异,总的来说,其大小顺序为:季风常绿阔叶林> 混交林>马尾松林(林型);夏季>冬季>春季>秋季(季节),有效磷浓度为:秋季>春季>冬季>夏季(季 节)。收割林下层和凋落物这种人为干扰活动对土壤全磷含量的影响不明显,但对土壤有效磷含量具有显著 的影响。在试验开始时(1990年5月),土壤全磷和有效磷浓度在马尾松林保护样地(停止人为干扰)和处理样 地(按当地习惯继续收割林下层和凋落物)间的差异均不显著。经七年多的试验后,土壤全磷浓度在保护样地 和处理样地间仍十分相似,但土壤有效磷浓度在保护样地显著高于处理样地,说明保护样地在停止人为干扰 后相对于继续受干扰的处理样地其林地条件得到了改善,从而使土壤有效磷含量也得到提高。只要停止人为 干扰,鼎湖山退化马尾松林土壤有效磷供应力是可以自然恢复到季风常绿阔叶林的水平。     

Biolog和PCR-DGGE技术解析施肥对德惠黑土细菌群落结构和功能的影响

试验采用Biolog和PCR-DGGE技术研究了不同施肥处理对吉林省德惠市黑土细菌群落结构和功能的影响.Biolog试验结果表明,单施有机肥处理的土壤细菌群落对底物碳源利用种类最多,代谢功能多样性最高;而施用化肥处理降低了土壤细菌群落代谢功能.DGGE图谱表明,不同施肥处理的土壤细菌16S rDNA多数条带分布相同,说明这些细菌类群在黑土中较稳定,在本试验中未受到施肥的影响,但也有一些特殊条带出现或缺失,施用化肥处理降低了土壤细菌群落结构组成多样性.对Biolog和DGGE试验结果的主成分分析显示,未施肥和单施有机肥处理的土壤细菌群落结构和功能相似,表明单施有机肥处理主要是增加了土壤微生物的总量,而对黑土细菌群落结构组成影响是次要的;单施化肥和半量有机肥 化肥处理的土壤细菌群落代谢功能多样性相似,但其结构组成产生了分离.研究表明化肥处理主要是影响到土壤中快速生长和富营养的细菌类群,施用化肥降低了这些细菌类群的代谢活性.     

温度和水分对辽河保护区典型湿地土壤氮矿化的影响

为研究辽河保护区湿地土壤的氮矿化特征, 以采自辽河保护区盘锦辽河口国家级自然保护区(滨海湿地)、石佛寺七星湿地公园(库塘湿地)、福德店东西辽河交汇口(河口湿地)的湿地土壤为研究对象, 采用室内模拟试验研究了温度和水分因子对不同类型湿地土壤氮矿化的影响。结果表明: 温度和湿地类型对土壤氨化速率和硝化速率影响极显著(P<0.01), 三种类型湿地土壤的氨化速率均随温度的升高先上升后下降, 而水分、温度和水分的交互作用影响不显著(P>0.05)。温度对土壤氮矿化量和净氮矿化速率的影响均极显著相关(P<0.01), 温度影响表现为: 10℃<20℃<30℃。土壤含水率为60%—90%时, 水分对辽河保护区湿地土壤氨化、硝化和氮矿化的影响并不显著(P>0.05)。30℃时, 土壤硝化速率随水分的增加而呈减少的趋势。湿地类型对土壤硝化速率、氮矿化量和净氮矿化速率的影响为: 盘锦滨海湿地>福德店河口湿地>七星库塘湿地。试验表明在60%—90%水分范围内, 温度升高将明显促进辽河保护区不同类型湿地土壤中氮的矿化过程。     

施肥和水位对土壤-水稻生态化学计量特征的影响

基于36年长期定位施肥和2个田间水位控制试验,研究了长期施肥和水位控制及其交互作用对水稻秸秆和土壤全碳(C)、全氮(N)、全磷(P)和全硫(S)生态化学计量特征的影响。结果表明:与施化肥相比,常量有机肥处理的土壤C、N和S元素含量分别提高了35%、15%和56%,高量有机肥处理的土壤全C、N和S元素含量分别提高了67%、42%和43%;而高量有机肥和常量有机肥土壤P含量分别降低了38%和21%;其中土壤C、N元素含量最高均为高量有机肥处理;与此相反,长期施用化肥的秸秆C、N和P含量最高;后续施肥改变后,土壤和秸秆元素含量变化更依赖于后续施肥情况;总体上,土壤元素含量比秸秆对施肥响应更敏感;不同水位处理试验结果表明,除高量有机肥处理土壤P含量低水位大于高水位外,其他处理试验土壤C、N、S和P含量均为高水位显著大于低水位;另外,双因素方差分析表明,施肥和水位对土壤和植物生态化学计量的影响存在交互作用。     

陕北石油污染土壤植物修复品种的筛选

为筛选出对具有修复石油污染土壤能力的植物, 针对陕北油田区土壤, 以当地野生和种植的植物为筛选对象,通过野外调查和盆栽试验, 研究了不同土壤石油烃浓度下植物的种子萌发､植株生长状况和土壤石油烃降解率。结果表明, 在9、17、35 g·kg–1 的土壤石油浓度下, 狗尾草(Setaria viridis)、沙打旺(Astragalus adsurgens)、紫花苜蓿(Medicagosativa)和草木犀(Melilotus officinalis) 4 种植物发芽受石油污染影响较小, 与对照组相比其相对发芽率都达到60%以上,这3 个污染浓度下的平均相对发芽率都达到约80%以上。进一步的生长试验表明, 狗尾草和沙打旺生长期对石油污染的耐受性较差, 紫花苜蓿和草木犀对石油污染物有较好的耐受性和降解率, 具有修复石油浓度在17 g·kg–1 以下土壤的潜力。