Occurrence of nitrification-denitrification and gaseous nitrogen loss process in flooded rice soil

Flooding in wetland rice fields soon after transplanting results in displacement of soil air (including O₂). Thus any dissolved O₂ in the pore water is consumed out by microbial respiration in a short period. Supply of O₂ to the flooded rice soil is by diffusion of O₂ through the standing floodwater and consumption at the soil-water interface, and by exudation of O₂ by rice roots and subsequent diffusion of O₂ into the rhizosphere. The greater potential consumption of O₂ compared to the renewal rate results in the development of distinct soil layers: oxidized soil layers under soil-water interface and in the rhizosphere, and reduced soil layers or reduced bulk soil. Nitrification in oxidized soils and denitrification in reduced soils have been known. Currently, denitrification in oxidized soils, even in standing floodwater, has also been identified. In this article, we present a modified nitrification and denitrification occurring mechanism in flooded rice soil.     

微生物在温室气体排放与吸收中的多样性

对N2O和CH4两种重要的温室气体进行了研究．结果表明它们的生物排放源主要来自土壤微生物过程．其中土壤微生物的硝化和反硝化作用是N2O的重要排放源,厌氧土壤通过反硝化作用能将N2O还原为N2,是N2O的弱的汇．CH4主要由土壤中甲烷产生菌在厌氧条件下产生．在好氧条件下,甲烷氧化菌将厌氧土壤产生的甲烷进行氧化,成为土壤甲烷的汇．由此可见土壤微生物在温室气体N2O和CH4的产生与消耗中起着十分重要的作用,体现了微生物在温室气体产生与排放中的多样性．     

变化的淹水条件对土壤磷素释放影响

为了研究农业磷引起的水体富营养化机理,选择太湖流域宜兴稻麦轮作土,模拟了变化的淹水深度、水土比、不同酸度上覆淹水等,进行了淹水土壤磷释放研究.实验表明:土壤释磷量随淹水深度成比例增加,同一淹水深度土壤吸附/释放磷量出现周期性变化规律;实验得到一个临界水土比4:1,水土比小于4:1时,淹水中没有Fe2 溶出,且土壤磷释放缓慢,而水土比大于4:1时,磷释放强度增大,上覆淹水中开始出现Fe2 ,且随水土比增大而增加;碱性淹水条件时土壤释磷量大于酸性淹水条件时的释磷鼍,其中上覆水pH9.78时土壤释磷量最大,而pH3.7时土壤总铁和Fe2 释放量最大,但此时释磷量很低,表明淹水中水-土体系Fe2 -Fe2 氧化物氢氧化物胶体一定程度上抑制土壤磷的释放.     

基于土水特征曲线的非饱和土强度预测研究

土水特征曲线反映了非饱和土体中的基质吸力与含水量,或者饱和度之间的关系,在非饱和土的渗流、强度、扩散等诸多方面的研究都会涉及土水特征曲线的相关理论。在前人研究的基础上,分析了土水特征曲线产生滞回效应的微观机理,将基质吸力产生的负压力对应于土颗粒间所产生正应力的增量,将体积含水量引入抗剪强度增量公式。认为非饱和土的强度分为土体处在饱和状态时的强度以及由于基质吸力所引起的强度增量两个部分,提出了非饱和土的强度预测公式;并通过定义等效含水率对公式进行修正。通过选取的四种材料参数对所提出的公式进行验证,结果表明强度预测公式与实际情况吻合良好,所提公式具有一定的适用性。在此基础上较为系统地分析了基质吸力对非饱和土体强度的贡献。     

嫌气培养下砷酸盐和氮肥种类对土壤中微生物呼吸作用和反硝化作用的影响(英文)

在土壤生态系统中,砷污染和氮肥过量所引起的氮素污染越来越普遍．但至今仍很少了解砷污染对土壤中温室气体（Ｎ２Ｏ和ＣＯ２）产生和有关微生物过程的影响．本文通过土壤泥浆的嫌气培养试验,研究了添加砷酸盐和改变氮肥种类（氮素形态）对反硝化作用（Ｎ２Ｏ产生量）和呼吸过程（ＣＯ２产生量）的影响．试验结果表明,不同氮素形态对ＣＯ２产生量没有明显的影响．供应ＮＯ－３－Ｎ作为氮源时,无论是否添加砷酸盐,其Ｎ２Ｏ产生量没有明显的差异;但当供应ＮＨ＋４－Ｎ和尿素作为氮源时,其Ｎ２Ｏ产生量稍有增加．添加砷酸盐会使Ｎ２Ｏ量增加,但使ＣＯ２产生量降低．因此,砷污染可能会导致微生物呼吸作用和反硝化作用受到抑制．     

天然盐碱化湿地土壤水分扩散率的分析

运用水平土柱入渗法模拟研究了盐碱化湿地土壤的水分扩散过程以及水分扩散率和土壤含水量之间的关系,结果表明：盐碱化可降低土壤的水分渗透性能,湿地10～20 cm内土层水分渗透速度较其它两层小得多,下部土壤层次的水分扩散率高于上部土壤层,湿地土壤水扩散率随土壤含水量的增加呈指数增长变化的趋势,且表层土壤的增长曲线相对较陡.     

Increased soil emissions of potent greenhouse gases under increased atmospheric CO2

Increasing concentrations of atmospheric carbon dioxide (CO(2)) can affect biotic and abiotic conditions in soil, such as microbial activity and water content. In turn, these changes might be expected to alter the production and consumption of the important greenhouse gases nitrous oxide (N(2)O) and methane (CH(4)) (refs 2, 3). However, studies on fluxes of N(2)O and CH(4) from soil under increased atmospheric CO(2) have not been quantitatively synthesized. Here we show, using meta-analysis, that increased CO(2) (ranging from 463 to 780 parts per million by volume) stimulates both N(2)O emissions from upland soils and CH(4) emissions from rice paddies and natural wetlands. Because enhanced greenhouse-gas emissions add to the radiative forcing of terrestrial ecosystems, these emissions are expected to negate at least 16.6 per cent of the climate change mitigation potential previously predicted from an increase in the terrestrial carbon sink under increased atmospheric CO(2) concentrations. Our results therefore suggest that the capacity of land ecosystems to slow climate warming has been overestimated.     

低温域湿地植物根际氮转化强度

在低温条件下(0 ～15℃),对菖蒲、芦苇、香蒲等10种湿地植物根际土壤的氮转化强度进行对比分析.结果表明,湿地植物根际氨化、反硝化作用强度随温度下降而逐渐降低,硝化作用强度在10℃左右出现大幅下降;低温域植物根际反硝化作用强度明显高于硝化作用强度;植物种类对根际土壤氨化、硝化作用强度影响较大,其中香蒲氨化作用强度最大...     

吉林西部盐碱土壤水力学参数特征及其影响因素

为探究吉林西部盐碱化土壤水力学参数的空间变化特征及其影响因素,测定了盐碱土和非盐碱土0~20,20~40,40~60,60~80,80~100 cm土壤水分特征曲线(SWCC)、容重、全盐量、含水量、机械组成等,利用van Genuchten模型(VG)进行曲线拟合和参数求解.结果表明,VG模型适于描述研究区盐碱土水分特征曲线;盐碱与非盐碱土壤水分特征曲线和Ks存在显著性差异;θs和n值变异性较弱,θr和α中等变异强度;Ks的空间变异性较强,盐碱土剖面为强变异(CV=109.09%),非盐碱土为中等变异强度(CV=51.09%);土壤全盐量与p H值、土壤机械组成是土壤水分特征曲线及Ks的主要影响因素.     

转Bt基因水稻对其根际可培养氨氧化菌的影响

通过分离计数以及运用分子生物学手段,研究了吴凤实验基地不同种植年份转BT基因水稻对水稻土壤的功能群氨氧化细菌的影响.查明种植转B t基因水稻会影响其根际浅层的可培养氨氧化细菌种群组成.这种影响表现为:种植转B t基因水稻的时间越长,种植的强度越大,对土壤氨氧化细菌的影响也就越大,这一现象从A、B、E土样的对比和B、D、E土样的对比中得到明显的反映.同样,转B t基因水稻也会影响到土壤深层的氨氧化细菌,与浅层土样中的结果具有相似性.     

巨尾桉萌芽林引入降香黄檀后的土壤化学性质变化

通过桉树二代萌芽林补植降香黄檀后林地N,P养分、酶活性及酚类物质含量的关系,分析土壤化学性质的变化.结果表明:1)桉树纯林林间和根区土壤N含量与混交林均存在显著差异,尤其是纯林桉树根区比混交林的N含量高87.7%,而P含量差异不明显;2)桉树纯林林间土壤脲酶活性是混交林的2.2倍,酸性磷酸酶活性以混交林为高.在根区土中,磷酸酶活性与脲酶的变化趋势相同,即混交林桉树根区显著低于桉树纯林桉树根区、混交林降香黄檀根区;3)桉树纯林根区土壤总酚和复合酚含量均比混交林桉树和降香黄檀根区高,林间土水溶酚含量低于混交林.降香黄檀根区土壤的水溶酚含量极显著高于两个林分的桉树根区,差异幅度达到32.40%,43.86%;4)两个林分桉树根区土N/P无显著差异,但纯林林间土比混交林高238.8%;土壤N/P与P含量存在极显著关系,与酸性磷酸酶活性显著负相关,而与酚类含量关系不显著;水溶酚与复合酚为极显著负相关关系.     

基于一种新强度理论的非饱和土边坡稳定性分析

非饱和土强度及其边坡稳定性一直是工程界和理论界的一个重要课题.Bishop和Fredlund提出的抗剪强度公式虽被广泛接受,但应用工程仍存诸多不便.针对于此,作者提出了一种有效应力与土水特征曲线发展成的一种新的非饱和土强度公式.该公式不需多组的非饱和土剪切试验,便于工程应用.基于此强度公式,采用VB语言,结合Bishop法,编写了非饱和土边坡稳定性的计算程序,讨论了强度分层的影响,还分析了裂隙对非饱和土边坡稳定性的影响.研究结果表明,对于膨胀土边坡,强度的分层是合理的,也是必要的.     

转基因小黑杨对土壤微生物群落结构的影响

为评价转基因林木环境释放可能引起的生态风险,以及转基因林木在生产应用中的可行性和可靠性,以实验室种植的转Bt-蜘蛛神经毒肽重组基因的小黑杨为材料,对转基因与非转基因植株根际(通常为几毫米至几厘米)土壤细菌、放线菌、真菌数量和基因水平转移情况进行检测,结果表明:转基因小黑杨种植一段时间后其根系附近的微生物数量略高于非转基因小黑杨。利用卡那霉素选择培养基分离根系周围细菌菌落发现转基因植株周围的土样细菌中,Kan^R抗性细菌菌落数占总细菌菌落的比例在11.58%～13.00%之间,而非转基因植株根际周围和空白土壤细菌菌落数则在5.73%～6.40%之间,表明转基因小黑杨根系对土壤细菌的抗生素抗性产生一定的影响。利用转基因植株的目的基因和抗性基因设计引物,以土壤中细菌基因组DNA为模板进行PCR扩增,转基因植株种植7个月后,根际土壤细菌菌落中含有抗性基因的菌落数量明显增加。虽然在种植1个月的转基因植株根际土壤土样细菌中未检出目的基因,但在种植7个月后的土样中检验到了很少的目的基因阳性细菌,阳性细菌菌落比例为2%～5%,检测结果表明可能有极少数Bt-蜘蛛神经毒肽重组基因发生了水平转移。     

有机和常规栽培水稻根际土壤生物活性比较研究

目的:明确有机栽培、常规栽培水稻生育期间根际土壤微生物(细菌、放线菌、真菌)数量与酶(酸性磷酸酶、脲酶、蛋白酶、过氧化氢酶)活性的变化。方法:采用大田栽培试验与调查采样研究相结合,以嘉花1号为材料,研究有机生产模式和常规生产模式水稻根际土壤的微生物数量和酶活性变化,并进行相关分析。结果:水稻生长的不同时期,有机生产模式的土壤微生物量生物量碳C、土壤酸性磷酸酶、脲酶、蛋白酶、过氧化氢酶均高于常规栽培,其中以过氧化氢酶活性提高最为显著。结论:有机生产模式能够提高土壤质量,有利于土壤的可持续利用。     

“黑麦草-水稻”草田轮作系统根际效应研究Ⅳ.黑麦草根际土壤性状及其对水稻幼苗生长的影响

探讨了黑麦草Lolium multiflorum根际非根际土壤性状差异以及对水稻幼苗生长的影响,土壤分析表明:根际比非根际土壤的pH值低1.6%,而土壤电导率高19.3%,根际土壤多糖、酒石酸、苹果酸、乙酸、柠檬酸、琥珀酸含量分别比非根际土壤高9%、12.5%、8.3%、24.4%、12.5%、7.7%;土壤微生物的差异更为明显,细菌、放线菌和真菌分别高12倍、3.1倍和9倍,同时,根际土壤中的酶活性也比非根际土壤强,其中土壤脱氢酶、蛋白酶、磷酸酶、脲酶活性分别高37.1%、36.5%、70.6%、35.7%.水稻幼苗盆栽试验表明,在不同施肥条件下,根际土壤栽培的水稻幼苗的株高、单株叶面积、地上部地下部干物质积累量、根长、根数、叶片叶绿素质量分数和根系活力均不同程度地高于非根际土壤.可见,黑麦草的根际效应对于改良稻田土壤理化和生物性状有重要的作用,并有利于后作水稻幼苗的生长.     

地黄根区土壤潜在化感物质的GC-MS分析

采用GC-MS分析法,研究吸附树脂提取的地黄根区土壤浸提液中化感物质的种类.结果表明,在地黄根区土壤中存在有机酸、醇、酚、醛、酚酸等有机化合物,其中很多被报道是化感物质,地黄根区土壤化感物质种类远多于对照土壤.     

非饱和上海软土的土-水和变形特性

使用压力板法和滤纸法测量非饱和上海软土的吸力,得到第②,③,④层上海原状土和第②,③层上海重塑土的土-水特征曲线,以及土体脱水干燥过程中吸力和孔隙比之间的关系.土-水特性试验结果表明:第②,③,④层上海原状土和第②,③层上海重塑土的进气值分别为150～180,220～250,650～800,260～310,550～600 kPa.干燥收缩试验结果表明:上海黏土的收缩过程可分为3个阶段,即弹性阶段、弹塑性阶段和缩限阶段.当基质吸力较小时,收缩变形较小,土体处于弹性阶段;当基质吸力增大到一定值时,收缩变形明显,土体处于弹塑性阶段;当土体变形基本不随基质吸力变化时,土体处于缩限阶段。     

非均质土层中单桩水平动力阻抗计算及影响因素分析

运用土动力学和结构动力学原理．基于改进的Winkler地基梁模型,考虑了地基土的成层非均质性和桩土界面的相对分离效应以及桩侧土的弱化效应,采用数理方程方法分别求解桩与土的振动方程,建立了水平荷载作用下单桩动力阻抗函数的计算力学模型．通过数值计算将得到的单桩水平动力阻抗随激振频率的变化关系与现有的计算和试验结果进行了对比．验证了计算方法的合理性,进而通过变动参数计算得到了桩周弱化土域、桩土界面接触状态、桩身长细比和桩土刚度比等对单桩水平动力阻抗函数的影响规律。     

芹菜根对模拟复合污染湿地中芘的降解作用

以吴淞口复合污染湿地土壤为研究背景, 在含有芘、柴油、Pb 的模拟复合污染湿地土壤环境中, 选取对芘具有高效降解作用的芹菜根, 研究芹菜根对复合污染湿地土壤进行生态修复的作用效果及特征. 检测分析了单一与复合污染土壤中多酚氧化酶(polyphenol oxidase, PPO)、过氧化氢酶(catalase, CAT)、脲酶(urease, URE)及不同实验组中芘的降解效果随时间的变化规律. 研究表明, 在芘、Pb、柴油复合污染胁迫下, 芹菜根可以通过根系分泌酶等一些化学物质或者通过刺激其根际微生物细胞分泌各种酶类物质, 来提高其根际微生物的活性, 促进芹菜根与其根际微生物的协同作用, 增强对复合污染土壤中芘的降解效果.     

不同岩性土体上马尾松土壤微生物与岩性关系的研究

对6类不同岩性发育的土体上马尾松土壤微生物与岩性的关系进行研究,结果表明:(1)6类土体上马尾松土壤微生物的数量之间有明显差异;而在微生物总量中,则均以细菌的数量占优势;微生物的数量随季节发生变化,根外土壤与根际土壤之间以及微生物各类群之间的变化呈不同的趋势;(2)6类不同岩性土体的化学性质存在着差异;(3)在不同季节,6类不同岩性土体上的马尾松根外、根际土壤微生物数量与土体中的一种或几种化学因子显著相关,且随着季节的变动而有所差异。