铁炉渣施加对稻田甲烷产生、氧化与排放的影响

为了阐明铁炉渣施加对稻田甲烷产生、氧化与排放的影响,采用静态箱-气相色谱法对对照(CK)、2 Mg/hm2(FeⅠ)、4Mg/hm2(FeⅡ)和8 Mg/hm2(FeⅢ)铁炉渣施加后稻田甲烷产生、氧化与排放进行了测定与分析.研究结果表明:观测期内,CK、Fe Ⅰ、FeⅡ和FeⅢ样地甲烷产生量分别为0.06-8.87、0.12-8.28、0.15-7.84、0.17-7.82 mg·m-2·h-1,平均产生量分别为4.68、3.92、3.14、2.76 mg·m-2·h-1;甲烷氧化量分别是0.02-1.27、0.09-0.95、0.09-1.54、0.09-2.79 mg·m-2·h-1,平均氧化量为0.46、0.47、0.59、0.55 mg·m-2·h-1;甲烷排放分别是0.04-7.99、0.03-7.33、0.06-6.30、0.08-5.12 mg· m-2·h-1,平均值分别为3.11、2.29、1.76、1.59 mg·m-2·h-1.铁炉渣的施加降低了甲烷产生量和排放通量,提高了甲烷氧化量.     

初始pH值对碱性和酸性水稻土微生物铁还原过程的影响

酸碱度(pH值)是水稻土铁还原过程的重要影响因素之一。通过模拟水稻土淹水厌氧培养,以Al2(SO4)3和Na2CO3溶液分别调节碱性和酸性水稻土pH值至强酸性(pH值5.0)、酸性(pH值5.0—6.5)、中性(pH值6.5—7.5)、碱性(pH值7.5—8.5)、强碱性(pH值8.5),以此来研究5种初始pH值对水稻土泥浆铁还原过程的影响;通过微生物群落厌氧培养研究了2种水稻土菌悬液在6种pH值条件下的铁还原能力差异。结果表明,碱性水稻土铁还原潜势(a)、最大铁还原速率(V max)随初始pH值的降低而下降,而达到最大铁还原速率所需的时间(T Vmax)则延长。提高酸性水稻土初始pH值使铁还原V max增加而T Vmax缩短,但土壤中无定形氧化铁均能还原,初始pH值与V max具有显著正相关关系。碱性和酸性水稻土的土壤菌悬液在试验pH值范围内厌氧培养,其铁还原能力在培养初期差异不显著,但培养后期的差异明显,且最终都能把培养液中氧化铁完全还原。随着初始pH值升高T Vmax延长,V max则降低,且均显著负相关,但碱性水稻土微生物群落的V max在pH值6.00时最大。初始pH值和土壤类型对水稻土铁还原过程具有显著影响,且对土壤菌悬液微生物群的铁还原具有一定影响。     

长期不同施肥下太湖地区黄泥土蚯蚓的多样性、蛋白质含量与氨基酸组成的变化

水稻土在不同施肥管理下的土壤质量及其生态系统功能的变化是当前土壤学和农业生态学的关注领域。对太湖地区一个15a的长期不同施肥处理下稻田进行了蚯蚓群落的调查采样,并测定了蚯蚓蛋白质含量和氨基酸组成。供试水稻土中共检出7种蚯蚓。长期不同施肥措施影响了蚯蚓的群落结构,单施化肥下农田蚯蚓的种类和数量明显减少,多样性指数和丰富度明显降低,且蚯蚓总氨基酸的含量和大部分种类氨基酸含量降低,同时蚯蚓中分子量小于25kd的蛋白质含量降低,而分子量33kd附近的蛋白质含量明显增加;相反,长期化肥配合秸杆还田和配施猪粪趋向于提高蚯蚓蛋白质含量或氨基酸含量。看来．农田中蚯蚓不但在种群变化上,而且在体内生命活性物质组成上均响应稻田不同施肥措施下的土壤环境变化。     

冬季作物对稻田土壤微生物量碳、氮和微生物熵的短期影响

研究不同的冬季作物马铃薯、黑麦草、紫云英、油菜在"冬季作物-双季稻"轮作种植制度下短期内对稻田土壤微生物碳、氮和微生物熵的影响,在湖南省土壤肥料研究所的实验网室内设置了小区试验.试验结果表明:几种冬季作物均提高了稻田土壤微生物碳、氮含量,黑麦草明显提高了土壤微生物量碳和微生物熵,紫云英明显提高了土壤微生物量氮.冬季作物对土壤微生物量碳和土壤微生物量氮的季节性影响变化趋势基本一致,紫云英、马铃薯处理的土壤微生物量C、N含量均在水稻生育期间8月中旬达到最大值.     

根区通氧状况对水稻幼苗生长及吸收镉的影响

采用水培的方法研究了根区通氧状况对水稻根系结构、根系泌氧、根表铁膜生成以及水稻耐受、吸收Cd的影响.水培条件下,根区氧处理对水稻幼苗的生长产生了一定的影响,缺氧条件下的水稻根的伸长量降低,生物量增加,直径增粗,根系泌氧量增加,并降低幼苗对Cd的吸收.当培养溶液Cd2+浓度为1.0 mg/L时,缺氧处理相对于通氧处理,根表吸附的Cd降低了85 5%,地下部分吸收的Cd降低了35%,转运到地上部分的Cd降低了58%.根表铁膜对Cd的吸收和转运也有一定的抑制作用,但其作用因环境中Cd2+浓度和根区通氧状况而异.在根区通氧充分的培养条件下,水稻幼苗铁膜对较高浓度Cd2+(1.0 mg/L)的吸收和转运起着重要的作用,DCB-Cd占根系吸收Cd的50%,茎叶对Cd的吸收显著降低(p<0.05).研究表明在缺氧胁迫下,根系结构本身(如根表通透性降低)是影响水稻吸收Cd的重要因素.     

水稻土中硫酸盐还原微生物研究进展

硫是水稻必需的营养元素之一.硫酸盐还原是硫元素生物地球化学循环中的关键步骤,在稻田土壤表层和水稻根际都十分活跃.介导硫酸盐还原过程的硫酸盐还原菌(sulfate- reducing bacteria, SRB)是稻田土壤中重要的功能菌群.它们不仅是硫元素生物地球化学循环的重要参与者,也是土壤中有机污染物降解的主要力量之一,发挥着重要的生态和环境功能.综述了稻田土壤中微生物参与的硫酸盐还原过程、SRB的生物多样性以及目前研究稻田土壤SRB主要采用的分子生态学方法,如末端限制性片段长度多样性(T-RFLP)、变性梯度凝胶电泳(DGGE)、实时荧光定量PCR(real-time PCR)、荧光原位杂交(FISH),并对水稻土壤中SRB的分子生态学研究方向进行了展望.     

Effects of elevated ozone concentration on CH4 and N2O emission from paddy soil under fully open‐air field conditions

We investigated the effects of elevated ozone concentration (E‐O₃) on CH₄ and N₂O emission from paddies with two rice cultivars: an inbred Indica cultivar Yangdao 6 (YD6) and a hybrid one II‐you 084 (IIY084), under fully open‐air field conditions in China. A mean 26.7% enhancement of ozone concentration above the ambient level (A‐O₃) significantly reduced CH₄ emission at tillering and flowering stages leading to a reduction of seasonal integral CH₄ emission by 29.6% on average across the two cultivars. The reduced CH₄ emission is associated with O₃‐induced reduction in the whole‐plant biomass (?13.2%), root biomass (?34.7%), and maximum tiller number (?10.3%), all of which curbed the carbon supply for belowground CH₄ production and its release from submerged soil to atmosphere. Although no significant difference was detected between the cultivars in the CH₄ emission response to E‐O₃, a larger decrease in CH₄ emission with IIY084 (?33.2%) than that with YD6 (?7.0%) was observed at tillering stage, which may be due to the larger reduction in tiller number in IIY084 by E‐O₃. Additionally, E‐O₃ reduced seasonal mean NO_x flux by 5.7% and 11.8% with IIY084 and YD6, respectively, but the effects were not significant statistically. We found that the relative response of CH₄ emission to E‐O₃ was not significantly different from those reported in open‐top chamber experiments. This study has thus confirmed that increasing ozone concentration would mitigate the global warming potential of CH₄ and suggested consideration of the feedback mechanism between ozone and its precursor emission into the projection of future ozone effects on terrestrial ecosystem.     

稻田三种捕食性天敌与两种害虫共存系统捕食量的研究

有关捕食者-猎物关系的研究一直是种群生态学的活跃课题。Lotka-Volterra(1925)方程是最早用于研究捕食者-猎物系统的数学模型。此后许多作者进一步研究了捕食者-猎物(寄主-寄生物)的关系(Nicholson和Bailey,1935;Holling,1959;Hassell和Varley,1989;Murdoch,1969;Manley等,1972;李超等,1982,1983;丁岩钦等,1983;兰仲雄     

黄壤性稻田稗草发生特征及其对长期不同施肥的响应

研究长期不同施肥下黄壤性稻田稗草发生特征,明确稗草发生与长期不同施肥水稻产量和土壤性质变异的响应关系.基于农业部贵州耕地保育与农业环境科学观测试验站的一项连续23年不同施肥管理水稻试验,选取不施肥(CK)、单施氮肥(N)、磷钾肥(PK)、氮磷肥(NP)、氮钾肥(NK)、常量化肥(NPK)、1/4有机肥替代化肥(1/4MNP)、1/2有机肥替代化肥(1/2MNP)、单施有机肥(M)和常量有机肥化肥配施(MNPK)10个处理,采用田间调查法调查各处理稗草发生密度、单株穗数、总穗数、穗粒数、千粒重和穗粒重等植物学参数;采用方差分析明确不同处理稗草发生差异,采用直线拟合、相关分析和通径分析明确杂草发生特征对水稻产量和土壤性质的响应.结果表明: 长期不同施肥处理导致黄壤性稻田稗草发生特征显著变异,稗草的密度、单株穗数和总穗数均以MNPK处理最高,其次是1/4MNP处理.相较常量化肥处理,长期不施肥(CK)和不平衡施肥(N、PK、NK、NP)各处理稗草发生的密度显著降低,施用有机肥各处理(1/4MNP、1/2MNP、M、MNPK)稗草的单株穗数显著增加.稗草的发生密度和总穗数与水稻产量呈极显著的正相关性,拟合直线的决定系数分别为0.622和0.624.土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷和速效钾与稗草发生参数之间存在显著至极显著的相关性;通径分析表明,土壤全氮含量对稗草单株穗数发生有直接正效应,全磷含量是影响稗草密度和总穗数的主要因素,速效钾含量对穗粒数和穗粒重影响最大.长期不同施肥导致黄壤性稻田稗草发生特征变异,施用有机肥提高了稗草的发生密度、单株穗数和总穗数.土壤全磷含量是黄壤性稻田稗草密度和总穗数发生变异的直接影响因素.     

长期不同施肥下太湖地区黄泥土表土微生物碳氮量及基因多样性变化

农业管理措施影响下土壤微生物群落结构的变化是农业土壤质量研究的前沿问题。运用化学分析方法和 PCR- DGGE技术从土壤微生物碳氮量及基因多样性角度研究了长期不同施肥措施下太湖地区代表性水稻土 -黄泥土的表土微生物活性与分子多样性的变化。结果表明 ,施用化肥以及化肥和有机肥配施在提高土壤有机碳含量的同时 ,不仅提高了水稻土的微生物碳氮量 ,而且改变了微生物的群落结构 ;与长期单施化肥相比 ,长期化肥配施有机肥不仅显著提高了土壤微生物碳氮量 ,而且提高了土壤微生物的分子多样性 ;就土壤的微生物分子群落相似性来说 ,单施化肥下与未施肥下相近 ,而化肥配施秸秆下与化肥配施猪粪下接近 ,说明土壤的有机培肥对土壤微生物群落结构有重要影响。长期单施化肥下水稻产量的年际波动性显著大于化肥配施有机肥下 ,这进一步佐证了化肥配施有机肥显著促进了水稻土的生态系统初级生产力与较高的土壤生态系统稳定性。应用PCR- DGGE技术所揭示的微生物分子群落结构特点可以指示水稻土 10 a尺度的不同农业管理措施下的土壤质量变化