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14 篇 中国农业科学院农...
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14 篇 沈阳农业大学
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作者

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无机氮对农田土壤内外源有机碳矿化的影响及相关酶活性比较

无机氮对农田土壤内外源有机碳矿化的影响及相关酶活性比较

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中国土壤学会第十二届全国会员代表大会暨第九届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会

作者：陈瑞蕊林先贵王一明王俊华王锐中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室//南京土壤研究所一香港浸会大学土壤与环境联合开放实验室南京210008

土壤有机碳的矿化是调节生态系统营养循环和全球碳循环的重要过程,其导致的温室气体排放直接影响着土壤与大气之间的碳素平衡和全球气候变化。农田土壤由于受到人类生产活动的影响,土壤有机碳含量和形态处在不断的变化之中,是全球碳库... 详细信息

土壤有机碳的矿化是调节生态系统营养循环和全球碳循环的重要过程,其导致的温室气体排放直接影响着土壤与大气之间的碳素平衡和全球气候变化。农田土壤由于受到人类生产活动的影响,土壤有机碳含量和形态处在不断的变化之中,是全球碳库中的最活跃部分之一,因而备受关注。在农田土壤中,除了土壤本身含有的内源有机碳,以各种形式进入土壤的有机物料,如秸秆、残茬、粪肥、绿肥等也是有机碳的重要来源,可称为外源有机碳。农田土壤大量使用无机氮肥,但是无机氮对于土壤有机碳分解的作用一直存在争议,并且无法区分土壤内源和外源有机碳的分解和矿化。本试验采用C4物料-C3土壤的天然13C-同位素标记技术,设置了六个处理：对照土壤(Control),添加无机N素(MIN),添加C4蔗糖(SUC),添加蔗糖+N素(SUC+MIN),添加C4秸秆(MS),添加秸秆+N素(MS+MIN),进行土壤培养试验,研究了无机N对于农田土壤内外源有机碳矿化的影响。结果发现,单独施用无机N的处理(MIN)土壤的累积矿化量与对照没有差异,而添加外源有机碳的处理(SUC和MS)土壤内源有机碳的矿化量显著高于对照。无机N与蔗糖一起施用(SUC+MIN)导致的土壤内源有机碳矿化量显著高于单独添加蔗糖(SUC),体现了N素对于土壤有机碳分解的激发效应。无机N与秸秆(SUC+MS)一起施用导致的外源有机碳(即秸秆)矿化量显著高于单独添加秸秆(MS),体现了N素对于秸秆分解的激发效应。同时,利用荧光标记底物(MUF-substrates)分析比较了不同处理中三种参与有机碳分解的胞外酶活性,其中β-葡萄糖苷酶和纤维二糖酶与纤维素分解相关,木聚糖酶与半纤维素分解相关。与有机碳分解相关的结果发现,单独添加无机N (MIN)显著降低了木聚糖酶的活性,增加了β-葡萄糖苷酶和纤维二糖酶的活性。添加外源有机碳的处理能显著增加了β-葡萄糖苷酶和纤维二糖酶,而且秸秆处理(MS)对酶活性的增加幅度大于蔗糖处理(SUC)。无机N与外源有机碳一起添加,与单独添加有机碳相比,β-葡萄糖苷酶和纤维二糖酶活性有增加趋势,而木聚糖酶活性显著降低。综上所述,单独施用无机N不影响土壤有机碳的分解,无机N与秸秆一起施用能增加秸秆的分解,与可溶性糖一起施用能增加土壤有机碳的分解,产生正的激发效应。鉴于与纤维素分解的两种酶活性的增加,可以认为,无机N对于有机碳分解的这种促进作用是增加纤维素的分解造成的。因此,N素的添加能增加纤维素的分解,有利于比纤维素更容易分解的那部分有机碳的分解和矿化,从而增加土壤中养分的供给;同时,N素的田间会减缓半纤维素和木质素等难分解有机碳的分解和转化,又有利于土壤中有机碳的固持和积累。

关键词：土壤碳转化激发效应半纤维素酶无机氮

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蓝、绿藻增殖、悬浮与沉降过程对水-泥界面磷素动态的影响

蓝、绿藻增殖、悬浮与沉降过程对水-泥界面磷素动态的影响

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中国土壤学会第十二次全国会员代表大会暨第九届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会

作者：韩建刚朱咏莉南京林业大学森林资源与环境学院

富营养化水体磷素含量及有效性的动态变化与水华现象密切相关。以往对扰动、pH、金属离子、营养盐种类、植物群落等影响下水泥界面磷素含量及有效性已有较为系统的研究。然而,针对水华过程中藻体自身,尤其藻体在早期增殖过程及其大量暴... 详细信息

富营养化水体磷素含量及有效性的动态变化与水华现象密切相关。以往对扰动、pH、金属离子、营养盐种类、植物群落等影响下水泥界面磷素含量及有效性已有较为系统的研究。然而,针对水华过程中藻体自身,尤其藻体在早期增殖过程及其大量暴发后衰败过程中,水体及底泥磷素含量与有效性影响研究还很不充分。本文采集太湖梅梁湾水样和泥样,采用室内模拟手段,以水华过程中常见莱茵衣藻和铜绿微囊藻为对象,通过模拟藻体增殖、悬浮和沉降过程,分析比较了藻体生长周期对水-泥界面pH、溶解氧、各形态磷素含量以及碱性磷酸酶活性变化等的影响。主要结果与结论如下:（1）藻体的增殖与悬浮引起水-泥界面pH和溶解氧含量的明显升高。莱茵衣藻的迅速增殖与悬浮导致上覆水pH和溶解氧含量分别从8.6和8.9 mg·L升至10.3和16.3 mg·L。铜绿微囊藻的增殖与悬浮使上覆水pH和溶解氧含量分别由9.2和7.1 mg·L升高至9.8和10.8 mg·L;在其增殖-悬浮交替阶段,pH与溶解氧含量呈现阶段性波动,分别变化在7.5～9.1、6.8～9.9mg·L。（2）莱茵衣藻的增殖迅速消耗上覆水可过滤态与颗粒态无机磷,消耗量分别达到初始量的70%和65%。藻体的沉降引起水中总磷明显上升(0.16～0.31mg·L)。藻体大量悬浮与后期的沉降阶段,底泥有机磷含量显著升高(73.05～93.60 mg·kg)。此外,衣藻增殖与沉降阶段底泥碱性磷酸酶活性明显升高,这预示着底泥磷素的释放被加速。（3）铜绿微囊藻在迅速增殖期完全消耗了水-泥界面的可过滤态无机磷;在其增殖-悬浮交替阶段,水中总磷、颗粒态磷、颗粒态有机磷均显著升高,其浓度较前期增长了3～20倍;同期底泥中水溶性磷含量也明显升高。藻体增殖阶段,上覆水碱性磷酸酶活性从17.1μmol P-np·（L·h）增至136.5μmol P-np·（L·h）;悬浮-增殖交替阶段,则呈现波动变化特征;相比较而言,底泥碱性磷酸酶活性在藻体迅速增殖期升高2倍左右,悬浮-增殖交替则相对稳定的维持在较高浓度(3.15±0.76 mg P-np·（g·h）)。综上所述,在藻体增殖阶段,水体中磷素含量显著降低,而在悬浮和沉降阶段,水-泥界面磷素加剧释放。这表明,底泥磷素的再次释放可能促进藻体的反复增殖与悬浮。并且,铜绿微囊藻比莱茵衣藻更适应低磷的水环境,其更易于导致水华的发生。

关键词：富营养化莱茵衣藻微囊藻浅水湖泊磷

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一株铁还原菌的分离及其性状分析

一株铁还原菌的分离及其性状分析

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中国土壤学会第十二次全国会员代表大会暨第九届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会

作者：徐艳何艳汪海珍徐建明浙江大学土水资源与环境研究所浙江省亚热带土壤与植物营养重点开放实验室

铁是地球上常见的变价元素并且在自然界氧化与还原的过程有着深远的地球化学循环意义。这一循环不仅是其自身的循环,而且还与O、C、S、P、重金属甚至生物体、光等存在着相互依赖、相互耦合的关系,因而铁在环境生物地球化学循环中有着特... 详细信息

铁是地球上常见的变价元素并且在自然界氧化与还原的过程有着深远的地球化学循环意义。这一循环不仅是其自身的循环,而且还与O、C、S、P、重金属甚至生物体、光等存在着相互依赖、相互耦合的关系,因而铁在环境生物地球化学循环中有着特殊的重要性。水稻土长期的灌水淹育和疏水排干的干湿交替过程一直受到广泛关注,尤其是水稻土干湿交替过程中铁的氧化还原过程更是土壤环境化学研究的热点。水稻土中的铁多以氧化态形式存在,包括无定形氧化铁、纤铁矿、赤铁矿、针铁矿以及铁铝矿物等。氧化铁的还原能够改变水稻土中的氧化还原电位,影响土壤吸附解吸过程,同时可以还原以及厌氧氧化一些污染物质,这对于土壤中有机污染物的原位修复起到重要作用。通常,高价铁氧化物可以分为化学还原(例如硫化物)以及生物还原两种方式。然而进一步的研究表明,微生物的异化铁还原过程是自然环境中Fe(Ⅲ)还原的主要途径。多种异化铁还原细菌(Dissimilatory Fe(Ⅲ)-ReductingBacteria)能在厌氧条件下利用土壤中的有机物质作为电子供体,将Fe(Ⅲ)还原成Fe(Ⅱ),实现电子在呼吸链上的传递,形成跨膜的质子浓度电势梯度,进而转化为代谢所需要的能量。本研究在厌氧条件下采用选择培养基,以浙江嘉兴土壤并加入葡萄糖为碳源、柠檬酸铁为铁源开展铁还原微生物的富集筛选。通过反复分离纯化培养筛选出一株铁还原菌Z1,为革兰氏阳性菌,细胞排列呈杆状,菌体生长后期出现芽孢,呈椭圆形状或圆柱状。在固体培养基中生长中菌落表面粗糙并形成褶皱但不透明,污白色或黄白色。采用柠檬酸铁培养基测定菌株的最适pH,培养40h后pH为5.5,测定铁还原率在80%以上,为最佳还原pH值。在培养92h后,pH为5的铁还原率也达到80%以上。菌株Z1的MCF在pH为6时达到最大,最为适合Z1的生长。在pH为4～9的反应体系中,除pH为8、9的体系中无反应外,其他反应结束后体系的pH均在4.5左右。反应体系pH降低原因可能与菌株Z1利用葡萄糖生成小分子酸有关。基于上述研究结果可见,菌株Z1可以很好的还原可溶态Fe(Ⅲ),并能够适应较大的pH变化范围,但偏酸性环境更适合其生长。

关键词：铁还原菌菌株Z1 厌氧菌水稻土

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猪粪沼液施用对稻麦周年CH4、N2O排放及温室效应的影响

猪粪沼液施用对稻麦周年CH4、N2O排放及温室效应的影响

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中国土壤学会第十二次全国会员代表大会暨第九届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会

作者：陈留根郑建初盛婧张岳芳刘红江郭智孙国峰张丽萍江苏省农业科学院农业资源与环境研究所

针对长江三角洲经济发达区规模养殖废弃物超排,集约化农田化肥投入超量,引起环境污染严重且资源大量浪费的突出问题。试验于2010年11月～2011年10月在江苏省农业科学院六合试验基地进行,选用当地主推品种宁麦16、南粳44为供试材料。根... 详细信息

针对长江三角洲经济发达区规模养殖废弃物超排,集约化农田化肥投入超量,引起环境污染严重且资源大量浪费的突出问题。试验于2010年11月～2011年10月在江苏省农业科学院六合试验基地进行,选用当地主推品种宁麦16、南粳44为供试材料。根据猪粪有机肥、沼液替代化肥2个因素,采用随机区组设计,设置等氮量条件下:①常规施肥(NPK,麦稻秸秆移出,施纯氮分别为225和300 kg·hm);②50%猪粪+50%化肥(50%PM,麦稻季施用猪粪量分别为5.59和9.02 t·hm（干重）,施纯氮分别为112.5和150 kg·hm);③100%猪龚(100%PM,麦稻季施用猪粪量分别为11.17和18.05 t·hm（干重）);④50%沼液+50%化肥(50%PS,麦稻季施用沼液量分别为330.9和441.2 t·hm,施纯氮分别为112.5和150 kg·hm);⑤100%沼液(100%PS,麦稻季施用沼液量分别为661.8和882.4t·hm)5个处理,3次重复。麦稻季施用N:P:K比例均为1:0.5:0.5,其中氮肥60%作基（孽）肥施用。采用遮光密闭箱和气象色谱法研究了猪粪、沼液替代化肥条件下稻麦周年CH和NO排放特征,并运用全球增温潜势（GWP）对稻麦周年排放CH和NO的温室效应进行了估算。研究结果表明,与常规施肥相比,100%猪类、50%猪粪替代化肥处理降低了麦季CH和NO排放通量,使其所产生的GWP及单位产量的GWP有所下降,分别降低了34.3%、48.9%和26.0%、48.9%;100%沼液、50%沼液替代化肥处理减少了麦季GWP及单位产量的GWP,分别降低了25.39%、10.88%和24.16%、10.97%,主要是由于沼液处理降低了麦季NO排放。与常规施肥相比,100%猪粪、50%猪粪替代化肥处理显著（p<0.05）增加了稻季GWP及单位产量的GWP,分别提高了385.5%、218.2%和422.4%、228.4%,主要是由于猪粪替代化肥处理不仅改变了CH排放规律,呈偏双峰型,还显著（p<0.05）增加了CH排放,尽管其显著（p<0.05）降低了NO排放。而100%沼液、50%沼液替代化肥处理减少了稻季GWP及单位产量的GWP,分别降低了27.8%、15.4%和29:5%、18.8%,主要是由于沼液替代化肥处理显著（p<0.05）降低了稻田NO排放。就综合温室效应而言,采用腐熟完全的沼液替代化肥能够有效降低养殖排泄物稻麦农田回用产生的温室效应;而猪粪有机肥替代化肥虽然降低麦季综合温室效应,但显著（p<0.05）增加了稻季排放CH产生的温室效应,值得关注。

关键词：猪粪沼液化肥温室气体

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宁夏引黄灌区水稻不同生育期吸氮特征分析

宁夏引黄灌区水稻不同生育期吸氮特征分析

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中国土壤学会第十二次全国会员代表大会暨第九届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会

作者：张晴雯杨正礼张惠易军中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部农业环境与气候变化重点实验室

氮素是限制作物生长的重要及必需元素,但高氮肥投入引起的过剩氮素流失成为潜在的面源污染源。根据水稻生育期需肥规律确定最佳施用量,是保障水稻稳产前提下削减面源污染负荷的关键点。通过不同施氮量处理大田试验(0、210、240、270、30... 详细信息

氮素是限制作物生长的重要及必需元素,但高氮肥投入引起的过剩氮素流失成为潜在的面源污染源。根据水稻生育期需肥规律确定最佳施用量,是保障水稻稳产前提下削减面源污染负荷的关键点。通过不同施氮量处理大田试验(0、210、240、270、300kg hm),通过间接计算和手持式叶绿素仪直接测定叶片SPAD值,分析了黄河上游灌区水稻生育期的吸氮特征。结果表明,施氮处理显著促进水稻的生物学性状和吸氮速率,但却并不随施肥量的增加呈线性增加。水稻对氮素的吸收有明显的阶段性,植株吸氮高峰出现在拔节孕穗期和抽穗扬花期。不同供氮处理下水稻对氮素的吸收显著高于对照,施肥量越大差异越显著,供氮量300 kg hm水平下吸氮速率达3.87kg·hmd,供氮量270和240 kg·hm处理下水稻地上部分植株总吸收氮没有显著差异。水稻吸氮高峰持续到抽穗扬花期,且随施肥量的增加呈现"低—高—低"的趋势,这种趋势持续到乳熟期,施氮量270和240kg hm处理下吸氮速率最高,显著高于低氮和高氮的处理。成熟期,所有供氮处理的吸氮速率与对照均没有显著差异,且不同供氮水平间也没有显著差异。氮肥供应对水稻叶绿素含量的影响有明显的阶段性,不同供氮水平下水稻叶片SPAD值在分蘖期和抽穗扬花期出现两个较为明显的峰值,峰值在37.37～43.27之间。水稻成熟期300kg hm处理的叶片SPAD仍然很高,有利于作于干物质积累时间延长的同时增加了水稻贪青倒伏的风险。在不同供氮水平下氮肥氮素利用率存在显著差异,随施氮量的增加水稻的氮素表观利用率呈现"低—高—低"的趋势,在中氮水平施氮量240 kg·hm水平下表观利用率和农艺利用率均最高,分别为58.71%和18.34 kg·kg,高氮水平次之,低氮水平最低。随施肥水平的提高,水稻体内每积累1 kg氮素而增加的产量呈下降趋势。国内各地进行的氮素标记试验结果表明,水稻氮肥的损失率多为30%～70%。从本试验结果得出,习惯施肥条件下氮肥除被作物吸收和部分以矿质氮残留在土壤中外,通过各种途径的损失率为46.8%。水田土壤氮含量不能满足水稻生长的需求,水稻发育过程中必须补充氮素以保证水稻产量,但是施用氮肥过量会导致稻田氮肥利用率降低,造成氮肥损失,并污染环境。如何协调水稻和土壤两者之间的供需平衡,根据作物生长期需肥规律施肥,是提高水田系统中氮肥利用效率的关键所在。

关键词：宁夏引黄灌区水稻吸氮速率 SPAD

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山西石灰性土壤磷细菌的筛选鉴定与溶磷作用的研究

山西石灰性土壤磷细菌的筛选鉴定与溶磷作用的研究

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中国土壤学会第十二次全国会员代表大会暨第九届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会

作者：乔志伟洪坚平山西农业大学资源环境学院

从2011年4月开始,我们在山西省10个地市44个县区的农田、蔬菜大棚等地进行土样的采集,每县采土10个,采集土样一共440个,采用平板稀释法,用选择性的无机磷固体培养基和有机磷固体培养基并对这些不同地方的土壤样品进行磷细菌的筛选,经过... 详细信息

从2011年4月开始,我们在山西省10个地市44个县区的农田、蔬菜大棚等地进行土样的采集,每县采土10个,采集土样一共440个,采用平板稀释法,用选择性的无机磷固体培养基和有机磷固体培养基并对这些不同地方的土壤样品进行磷细菌的筛选,经过四个月的筛选,筛选出无机磷细菌30株。并对筛选出的菌株的解磷能力进行测定,即各菌株对磷酸钙,磷矿粉等难溶态无机磷的溶解作用和对卵磷脂等有机态难溶磷的溶解作用,从中进一步筛选出对无机态难溶磷和有机态难溶磷溶解能力强的菌株。30株无机磷细菌在含有磷酸钙的培养基上的D/d值(溶磷圈直径D与菌落直径d的比值)范围在1.25～5.1之间,有效溶磷量在80.05～220.18mg/L,之间,都具有一定的溶磷作用,其中为W26,W4两株菌株对磷酸钙的溶解能力最强,分别达到220.18,208.86mg/L,溶磷率分别达到22%,20.8%,W5对磷酸钙的溶解能力最弱,为80.05mg/L,但也显著高于不接种菌液的空白对照(p<0.01),菌株对磷酸钙的溶解磷能力与培养液的PH存在一定的负相关;相对于其他13株菌株,同时W26,W4这两株菌株对相其他菌株对磷矿粉也有比较明显的溶解作用,有效溶磷量分别为21.32,19.16mg/L,分别比空白增加了20.1倍,17.9倍;菌株对磷矿粉的溶解作用与培养液PH无相关性。各菌株对卵磷脂的溶解作用也不相同,在含有卵磷脂发酵液中速效磷含量在1.89mg/L～32.57mg/L,W8含量最高,为32.57mg/L,其中W26,W4等菌株培养液中速效磷含量也超过了20mg/L.W2,W3,w14等菌株对卵磷脂的溶解作用极低,基本上和空白对照相当。通过对各菌株解磷能力进行测定,筛选出能既高效溶解无机磷又能溶解有机磷的菌株15株,分别为W1,W4,W5,W6,W7,W12,W15,W17,W19,W23,W25,W26,W27,W28,W30。对筛选的菌株进行革兰氏染色等形态观察和生理生化鉴定,初步鉴定W6,W12,W23属于假单胞菌属,W1,W5,W15属于邻单胞菌属,其余9株都属于芽孢杆菌属,通过本试验的研究,为研制适合山西石灰性土壤环境的解磷菌生物有机肥提供优质的菌株。

关键词：石灰性土壤磷细菌筛选溶磷作用

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猪粪沼液施用对稻麦周年CH4、N2O排放及温室效应的影响

猪粪沼液施用对稻麦周年CH4、N2O排放及温室效应的影响

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中国土壤学会第十二届全国会员代表大会暨第九届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会

作者：陈留根郑建初盛婧张岳芳刘红江郭智孙国峰张丽萍江苏省农业科学院农业资源与环境研究所南京210014

针对长江三角洲经济发达区规模养殖废弃物超排,集约化农田化肥投入超量,引起环境污染严重且资源大量浪费的突出问题.试验于2010年11月～2011年10月在江苏省农业科学院六合试验基地进行,选用当地主推品种宁麦16、南粳44为供试材料.根据... 详细信息

针对长江三角洲经济发达区规模养殖废弃物超排,集约化农田化肥投入超量,引起环境污染严重且资源大量浪费的突出问题.试验于2010年11月～2011年10月在江苏省农业科学院六合试验基地进行,选用当地主推品种宁麦16、南粳44为供试材料.根据猪粪有机肥、沼液替代化肥2个因素,采用随机区组设计,设置等氮量条件下：①常规施肥(NPK,麦稻秸秆移出,施纯氮分别为225和300 kg·hm-2);②50％猪粪+50％化肥(50％PM,麦稻季施用猪粪量分别为5.59和9.02 t·hm-2(干重),施纯氮分别为112.5和150kg·hm-2);③100％猪粪(100％PM,麦稻季施用猪粪量分别为11.17和18.05 t·hm-2(干重));④50％沼液+50％化肥(50％PS,麦稻季施用沼液量分别为330.9和441.2 t·hm-2,施纯氮分别为112.5和150 kg·hm-2);⑤100％沼液(100％PS,麦稻季施用沼液量分别为661.8和882.4 t·hm-2)5个处理,3次重复.麦稻季施用N∶P∶K比例均为1∶0.5∶0.5,其中氮肥60％作基(孽)肥施用.采用遮光密闭箱和气象色谱法研究了猪粪、沼液替代化肥条件下稻麦周年CH4和N2O排放特征,并运用全球增温潜势(GWP)对稻麦周年排放CH4和N2O的温室效应进行了估算,研究结果表明,与常规施肥相比,100％猪粪、50％猪粪替代化肥处理降低了麦季CH4和N2O排放通量,使其所产生的GWP及单位产量的GWP有所下降,分别降低了34.3％、48.9％和26.0％、48.9％;100％沼液、50％沼液替代化肥处理减少了麦季GWP及单位产量的GWP,分别降低了25.39％、 10.88％和24.16％、10.97％,主要是由于沼液处理降低了麦季N2O排放.与常规施肥相比,100％猪粪、50％猪粪替代化肥处理显著(p＜0.05)增加了稻季GWP及单位产量的GWP,分别提高了385.5％、218.2％和422.4％、228.4％,主要是由于猪粪替代化肥处理不仅改变了CH4排放规律,呈偏双峰型,还显著(p＜0.05)增加了CH4排放,尽管其显著(p＜0.05)降低了N2O排放.而100％沼液、50％沼液替代化肥处理减少了稻季GWP及单位产量的GWP,分别降低了27.8％、15.4％和29.5％、18.8％,主要是由于沼液替代化肥处理显著(p＜0.05)降低了稻田N2O排放.就综合温室效应而言,采用腐熟完全的沼液替代化肥能够有效降低养殖排泄物稻麦农田回用产生的温室效应;而猪粪有机肥替代化肥虽然降低麦季综合温室效应,但显著(p＜0.05)增加了稻季排放CH4产生的温室效应,值得关注.

关键词：猪粪沼液化肥温室气体

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人工绿洲演变过程对沙漠微生物群落结构的影响

人工绿洲演变过程对沙漠微生物群落结构的影响

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中国土壤学会第十二届全国会员代表大会暨第九届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会

作者：王保战张彩霞夏围围吴宇澄林先贵贾仲君中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室//南京土壤研究所-香港浸会大学土壤与环境联合开放实验室南京210008

我国西北部沙漠干旱地区,人工绿洲维持着数以千万计人的生存.为了防止沙漠对人工绿洲的侵蚀,在绿洲和沙漠交错带培育了人工防护林带,形成了"天然沙漠-人工防护林-人工绿洲"的独特土地利用梯度.然而,目前仍没有关于土壤微生物... 详细信息

我国西北部沙漠干旱地区,人工绿洲维持着数以千万计人的生存.为了防止沙漠对人工绿洲的侵蚀,在绿洲和沙漠交错带培育了人工防护林带,形成了"天然沙漠-人工防护林-人工绿洲"的独特土地利用梯度.然而,目前仍没有关于土壤微生物群落对这一人为干扰形成的独特土地利用变化梯度响应的详细研究.本研究以黑河流域中游临泽县(临泽内陆河流域综合研究站)人工绿洲为研究对象,运用荧光定量PCR(Quantitative polymerase chain reaction)和高通量测序技术(high-throughput pyrosequencing),研究了100年老农田、35年新农田、35年樟子松林、35年杨树林、30梭梭林和天然沙漠的土壤微生物群落结构.荧光定量PCR结果显示,人工绿洲(农田)、樟子松和杨树林土壤中细菌和古菌的16S rRNA基因拷贝数是天然沙漠土壤的3～4数量级.Chao指数、Shannon指数和ACE指数分析表明,森林生态系统微生物群落多样性显著高于沙漠生态系统.而长期农业生态系统的施肥等耕作方式显著降低了土壤微生物的多样性.进一步通过高通量测序分析土壤微生物种群组成发现,α-变形菌门(Alphaproteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)是天然沙漠土壤细菌的主要类群,占细菌总量的71％以上.绿洲农田、樟子松和杨树林土壤中,这四个主要细菌类群相对减少(约为33.4％);另一些在沙漠土壤中非主导优势细菌,如嗜酸菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、硝化螺旋菌门(Nitrospira)和γr-变形菌门(Gammaproteobacteria)在人为干扰生态系统中急剧增加(从4.5％～5.9％增加到20.9％～ 30.2％).土壤氨氧化微生物定量PCR分析结果显示,施肥处理刺激了农田土壤中氨氧化微生物的大量生长.农田土壤中氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)丰度是自然沙漠土壤的1000倍以上.100年农田的AOB氨氧化细菌主要集中在Nitrosospira cluster3,35年新农田AOB主要集中在Nitrosospira cluster 3和Nitrosomonas communis lineage,而沙漠土壤AOB主要集中Nitrosomonas oligotropha lineage,这符合沙漠土壤寡营养和农田土壤营养较为丰富的基本土壤特征.不同土壤利用类型中AOB群落结构的显著变化,暗示其可能在土壤硝化过程中发挥着重要作用.而AOA的16S rRNA基因系统发育分析发现,六种土壤利用方式的土壤中AOA的16S rRNA同源性高于99％,因此推测AOA可能不是该土壤利用梯度中硝化作用主导者.总之,人工防护带和人工绿洲等人为干扰行为显著影响了天然沙漠土壤微生物的多样性和种群结构,优势微生物种群对人为干扰的响应强于非优势种群,硝化微生物等特征功能性微生物种群在农田生态系统中高度富集.

关键词：土地利用类型微生物群落微生物多样性氨氧化微生物高通量测序

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潮土芽孢杆菌数量的季节动态及对土壤肥力的指示作用

潮土芽孢杆菌数量的季节动态及对土壤肥力的指示作用

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中国土壤学会第十二次全国会员代表大会暨第九届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会

作者：王锐林先陈瑞蕊胡君利张佳宝王俊华武敬张华勇中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京土壤研究所-香港浸会大学土壤与环境联合开放实验室中国科学院研究生院

芽孢杆菌是土壤细菌的主要种群之一,也是极具活力的一类微生物。芽孢杆菌在土壤生态系统中占据重要地位,在植物残体的分解和矿化、养分持续供给、有害生物防治等方面起着非常重要的作用,加深对芽孢杆菌的认识能为合理施肥、提升土壤肥... 详细信息

芽孢杆菌是土壤细菌的主要种群之一,也是极具活力的一类微生物。芽孢杆菌在土壤生态系统中占据重要地位,在植物残体的分解和矿化、养分持续供给、有害生物防治等方面起着非常重要的作用,加深对芽孢杆菌的认识能为合理施肥、提升土壤肥力、维持土壤质量和可持续发展提供科学依据。本试验以封丘潮土农田生态系统具有20余年历史的养分平衡长期定位试验地为研究对象,通过分析耕层土壤细菌和芽孢杆菌数量及土壤养分含量,比较不同施肥处理潮土芽孢杆菌数量及其占细菌总数比例的季节动态变化,解析芽孢杆菌数量与土壤肥力之间的关系。试验共设7个处理,分别为:不施肥对照(CK)、施用有机肥(OM)、有机无机肥料配施(1/2OMN)、施用化肥NPK、NP、NK、PK,每个处理重复4次,随机排列。分别在一年中春、夏、秋、冬四个季节采集新鲜土壤样品,采用平板法分别测定土壤样品中细菌和芽孢杆菌的数量。结果发现,芽孢杆菌的数量在长期不同施肥处理之后发生了较大的分异,总体上是施肥处理显著高于不施肥处理,施有机肥处理显著高于施化肥处理,并且施肥处理对芽孢杆菌数量的影响在四个季节都呈现出相同的趋势。芽孢杆菌数量的季节动态与细菌不同,不论何种施肥处理,芽孢杆菌数量是春夏两季高于秋冬两季,而细菌数量则是春秋两季高于冬夏两季。芽孢杆菌占细菌总数量的比例为冬夏两季高于春秋两季,体现了环境条件不利时土壤中芽孢杆菌在数量上的优势。虽然不同施肥处理芽孢杆菌占细菌的比例在不同季节存在较大波动,但在长期施用有机肥(OM)的处理中该比例在春、夏和秋三季均为最高,只有在冬季时低于NPK处理。因此,添加有机肥可以显著增加土壤中芽孢杆菌的数量,并增加芽孢杆菌占可培养细菌的比例,这一趋势表现稳定,不会因为季节改变而变化。微生物数量与土壤理化性质的相关性分析表明,芽孢杆菌数量与土壤有机碳、全氮及速效磷含量均呈极显著相关,且其相关系数高于细菌数量与土壤养分的相关系数。鉴于潮土地区有机碳对土壤肥力的重要指示作用,以及封丘土壤中富钾缺磷的现状,有理由认为芽孢杆菌数量是较好的土壤生物肥力指标,其能更敏感地指示土壤肥力的动态变化。

关键词：长期施肥芽孢杆菌数量季节动态土壤养分

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宁夏灌区不同类型农田土壤有机碳及活性组分含量特征

宁夏灌区不同类型农田土壤有机碳及活性组分含量特征

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中国土壤学会第十二届全国会员代表大会暨第九届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会

作者：赵营郭鑫年刘汝亮王世荣宁夏农林科学院农业资源与环境研究所银川750002

有机质是土壤肥力的重要特征,维持农田土壤碳库平衡,增加土壤活性有机碳组分含量对培肥土壤起着重要作用.2008～2011年,笔者通过资料调研、田间取样调查、定位施肥试验与室内分析等方法,以灌淤土为研究对象,研究了宁夏灌区水稻田、小麦... 详细信息

有机质是土壤肥力的重要特征,维持农田土壤碳库平衡,增加土壤活性有机碳组分含量对培肥土壤起着重要作用.2008～2011年,笔者通过资料调研、田间取样调查、定位施肥试验与室内分析等方法,以灌淤土为研究对象,研究了宁夏灌区水稻田、小麦玉米旱地、设施菜地和枸杞地等不同类型农田土壤有机碳及活性组分含量和C/N比特征.主要研究结果如下: (1)系统分析了2006年宁夏灌区测土配方施肥数据，结果表明:宁夏引黄灌区农田土壤总有机碳平均含量为8.55g/Kg，相对于1986年的7.60 g/kg，仅提高了0.95 g/kg。与1986年数据相比，除银川市和永宁县农田土壤有机碳略有降低，分别降低了0.25和0.23 g/kg，灌区其他各县市均提高了1.00-2.83 g/kg，增幅最大的是灵武和惠农，分别达到31％和18%。经过20多年的耕作，除贺兰、平罗和灵武外，灌区各市县农田耕地土壤C/N比在8:1左右，都有不同程度降低。 (2)引黄灌区不同类型农田土壤取样测定结果表明:设施菜地土壤总有机碳平均含量最高，达17.94 g/kg(n=18),其次是构祀地，为16.63 g/kg (n=17)粮田旱地(n=58)和水田(n=18)土壤总有机碳含量差异不大，在9.93-10.16g/kg。不同类型农田土壤CM比也有差异，构祀地最高，达11.10，其次是设施菜地，为9.97,粮田差异不大，在9.56-9.62。说明构祀和设施蔬菜种植农户为了获得高产稳产，十分注重有机肥的投入.就土壤活性有机碳含量而言，设施菜地的活性有机碳组分含量最高，平均为4.26 g/kg;粮田中，土壤活性有机碳含量大小是:旱地玉米>水田>旱地小麦，非活性有机碳反之。 (3)水旱轮作农田定位施肥试验结果表明:NPK平衡施用或配施有机肥以及单施有机肥都能起到很好的土壤增碳作用。不同施肥措施对灌淤土土壤C/N比都有影响，施肥均提高土壤C/N比，但不同处理下土壤C/N比都在10以下。C/N比调控最明显的措施是M处理、CK处理和农民常规施肥，另外，NPK平衡施用以及配合秸秆覆盖也有一定的调节作用.相比试验前，M, M+NPK, NPK+秸秆处理对提高土壤活性有机碳组分的效果明显，但不同施肥处理间差异不显著。农民的常规施肥仅能基本维持农田土壤活性组分的含量。 (4)灌淤土农田土壤有机碳稳定性分析结果表明:施用有机肥及其配施化肥，或化肥配施桔秆均有利于土壤有机碳的提升和稳定，培肥3年以上，才能显著提高土壤碳库管理指数，促进土壤有机碳组分的稳定。M处理最有利于稳定农田土壤碳库，其次是M+NPK和NPK+秸秆处理，农民的常规施肥不利于土壤有机碳组分的稳定。因此，从灌淤土土壤碳库管理角度考虑，应在平衡施用化肥基础上，提倡农田增施有机肥或秸秆还田。同时，灌区农田进行水旱轮作种植，对于土壤有机碳活性组分的提高和稳定也有重要意义。

关键词：农田土壤有机碳活性组分施肥管理

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