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相似文献
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1.
施曼  张维国  李江叶  严少华  高岩 《生态学杂志》2018,29(12):4239-4247
大气CO2浓度升高潜移默化地影响着水体生态系统的碳循环过程.然而,该过程如何影响与其耦合的氮循环过程仍不明确.水体硝化、反硝化过程作为水体氮循环的重要环节,必然会对大气CO2浓度升高产生一系列的响应.本文总结了国内外关于大气CO2浓度升高对水体理化性质、硝化作用、反硝化作用及N形态转化影响方面的研究工作,发现大气CO2浓度升高会降低水体的pH,增加水中CO2和HCO3-含量,但对富营养化与寡营养化水体中硝化、反硝化作用的影响具有明显差异.大气CO2浓度升高抑制寡营养化水体的硝化作用和反硝化作用,降低N2O的释放通量,抑制富营养化水体的硝化作用,但当水体pH在7~9时,可能促进反硝化作用,增加N2O的释放通量,最终可能导致水体中NH4+的积累及NO3-浓度的降低,影响水体中微生物的多样性.在此基础上提出目前相关研究存在的瓶颈问题及值得深入探讨的科学问题,为进一步深入理解温室效应背景下全球CO2浓度升高对水体生态系统N循环的影响提供参考.  相似文献   

2.
为探讨甲硫氨基酸对亚热带红壤硝化作用和N2O排放的影响,选择福建省建瓯市万木林保护区的山地红壤为研究对象,在土壤饱和持水量(WHC)60%和90%的条件下,开展室内培养试验.试验分为对照(CK)、添加甲硫氨基酸(M)、甲硫氨基酸和硫酸铵(MA)、甲硫氨基酸和亚硝酸钠(MN)、甲硫氨基酸和葡萄糖(MC)5个处理.结果表明: 与对照相比,M处理使土壤NH4+-N平均含量显著提高0.8%~61.3%,而NO3--N含量显著降低13.2%~40.7%;60%WHC条件下,MC处理土壤NO2--N含量高于M处理,MA、MN处理NO3--N含量高于M处理,且MN处理高于MA处理,M处理于试验后期最低,表明甲硫氨基酸抑制了硝化作用的亚硝化过程.碳添加处理使甲硫氨基酸在一定程度上降低NH4+-N含量,抑制了土壤自养硝化,并且甲硫氨基酸和碳源共同作用下NO3--N含量变化与土壤水分条件有关,在90%WHC条件下,碳加入后反硝化作用更明显;而NO3--N含量降低不足以表明是异养硝化受到抑制所致.甲硫氨基酸在一定程度上促进土壤N2O的释放,90%WHC条件下较60%WHC条件下释放量更大,且葡萄糖添加的促进效果更明显.  相似文献   

3.
为探讨甲硫氨基酸对亚热带红壤硝化作用和N2O排放的影响,选择福建省建瓯市万木林保护区的山地红壤为研究对象,在土壤饱和持水量(WHC)60%和90%的条件下,开展室内培养试验.试验分为对照(CK)、添加甲硫氨基酸(M)、甲硫氨基酸和硫酸铵(MA)、甲硫氨基酸和亚硝酸钠(MN)、甲硫氨基酸和葡萄糖(MC)5个处理.结果表明: 与对照相比,M处理使土壤NH4+-N平均含量显著提高0.8%~61.3%,而NO3--N含量显著降低13.2%~40.7%;60%WHC条件下,MC处理土壤NO2--N含量高于M处理,MA、MN处理NO3--N含量高于M处理,且MN处理高于MA处理,M处理于试验后期最低,表明甲硫氨基酸抑制了硝化作用的亚硝化过程.碳添加处理使甲硫氨基酸在一定程度上降低NH4+-N含量,抑制了土壤自养硝化,并且甲硫氨基酸和碳源共同作用下NO3--N含量变化与土壤水分条件有关,在90%WHC条件下,碳加入后反硝化作用更明显;而NO3--N含量降低不足以表明是异养硝化受到抑制所致.甲硫氨基酸在一定程度上促进土壤N2O的释放,90%WHC条件下较60%WHC条件下释放量更大,且葡萄糖添加的促进效果更明显.  相似文献   

4.
土壤水分对土壤产生气态氮的厌氧微生物过程的影响   总被引:1,自引:0,他引:1  
气态氮[一氧化氮(NO)、氧化亚氮(N2O)和氮气(N2)]的释放是土壤氮损失的一种重要途径。硝化和反硝化作用是土壤气态氮损失的主要微生物过程,但是异养硝化作用、共反硝化作用和厌氧氨氧化过程对土壤气态氮损失的贡献尚不清楚。本研究利用15N标记和配对法,结合硝化抑制剂双氰胺(DCD),通过土壤培养试验来量化厌氧条件下各种微生物过程对NO、N2O和N2产生的贡献。结果表明: 在厌氧条件下培养24 h后,土壤孔隙含水率为65%时,3种气体总的15N回收率最高,占加入15N总量的20.0%。反硝化过程对NO、N2O和N2产生的贡献率分别为49.9%~94.1%、29.0%~84.7%和58.2%~85.8%,是产生3种气体的主要过程。异养硝化过程也是产生NO和N2O的重要过程,特别是在土壤孔隙含水率很低时(10%)对两种气体产生的贡献率分别为50.1%和42.8%。,共反硝化过程对N2O产生的贡献率为10.6%~30.7%,共反硝化和厌氧氨氧化过程对N2产生的总贡献率为14.2%~41.8%,表明共反硝化过程在N2O和N2产生中的作用不可忽视。15N标记和配对法是区分气态氮损失的各种微生物过程的有效手段。  相似文献   

5.
孙志高  孙文广 《生态学杂志》2016,27(4):1135-1144
以黄河口生态恢复前后未恢复区(R0)、2007年恢复区(R2007)和2002年恢复区(R2002)的芦苇湿地为研究对象,研究了不同形态氮输入对湿地土壤N2O产生过程的影响与贡献.结果表明: 硝态氮(NO3--N)输入对恢复区湿地土壤N2O总产生量的影响远远大于铵态氮(NH4+-N),但两者均抑制了R0土壤的N2O总产生量.尽管NO3--N输入对R2002表层土壤N2O总产生量的影响明显大于R2007,但二者的N2O产生量均随氮输入量的增加而增加.恢复区湿地土壤的反硝化作用和硝化细菌反硝化作用受NO3--N输入的影响明显,而R0土壤产生N2O的生物过程受其影响并不显著.尽管NH4+-N输入对湿地土壤N2O的总产生量影响不大,但其输入整体促进了R0 土壤的硝化细菌反硝化作用、R2007土壤的硝化作用和R2002土壤的非生物作用.比较而言,NO3--N输入对R0、R2007和R2002湿地土壤N2O产生的非生物作用主要表现为抑制,NH4+-N输入则整体提高了R0和R2002湿地土壤非生物作用的N2O产生量,这与不同形态氮输入对土壤pH的调节作用密切相关.研究发现,NO3--N输入大大增加了湿地土壤的N2O总产生量,改变了原有湿地土壤生物作用和非生物作用的贡献模式,故生态恢复工程导致的营养盐输入(NO3--N)应受到特别关注.  相似文献   

6.
河口湿地氮转化的非生物过程可产生氧化亚氮(N2O)。羟胺(NH2OH)和亚硝态氮(NO2-)可通过非生物过程产生N2O,但其产生潜力及其影响因素不甚清楚。本研究以亚热带典型河口——闽江河口湿地为对象,通过不加氮(CK)、加NH2OH和NO2- 3种处理,研究其非生物过程N2O产生潜力及其影响因素。结果表明,不同处理N2O产生速率具有显著差异(P<0.05)。添加NH2OH、NO2-和不加氮土壤非生物过程N2O产生速率分别为16.88~307.99、-0.50~27.51和-1.20~2.97 ng·g-1·h-1。土壤添加NH2OH非生物过程产生N2O的贡献为20.74%~98.73%,而添...  相似文献   

7.
真菌对土壤N2O释放的贡献及其研究方法   总被引:5,自引:4,他引:1  
黄莹  龙锡恩 《生态学杂志》2014,25(4):1213-1220
N2O是一种重要的温室气体,而土壤作为N2O的重要来源之一,其N2O主要产生于硝化和反硝化作用的生物过程.研究表明细菌和古菌是这些生物过程的主要参与者,然而在特定土壤生态系统中,真菌在N循环过程中起主要作用.但真菌对土壤N2O释放贡献的研究报道甚少.本文阐述了土壤真菌N2O产生机制的研究进展,介绍了自养硝化、异养硝化和反硝化过程的发生机理、关键微生物和功能基因.详细介绍了与真菌有关的N2O产生过程,真菌的异养硝化作用和反硝化作用,并且比较了真菌和细菌反硝化系统的差异.此外,本文重点总结了研究土壤真菌N2O产生的主要方法,包括选择抑制剂法、15N标记、分离和纯培养以及免培养的分子生态学方法,对各种方法的优势和弊端进行了探讨,并对今后的研究工作提出了展望.  相似文献   

8.
以黄河口生态恢复前后未恢复区(R0)、2007年恢复区(R2007)和2002年恢复区(R2002)的芦苇湿地为研究对象,研究了不同形态氮输入对湿地土壤N2O产生过程的影响与贡献.结果表明: 硝态氮(NO3--N)输入对恢复区湿地土壤N2O总产生量的影响远远大于铵态氮(NH4+-N),但两者均抑制了R0土壤的N2O总产生量.尽管NO3--N输入对R2002表层土壤N2O总产生量的影响明显大于R2007,但二者的N2O产生量均随氮输入量的增加而增加.恢复区湿地土壤的反硝化作用和硝化细菌反硝化作用受NO3--N输入的影响明显,而R0土壤产生N2O的生物过程受其影响并不显著.尽管NH4+-N输入对湿地土壤N2O的总产生量影响不大,但其输入整体促进了R0 土壤的硝化细菌反硝化作用、R2007土壤的硝化作用和R2002土壤的非生物作用.比较而言,NO3--N输入对R0、R2007和R2002湿地土壤N2O产生的非生物作用主要表现为抑制,NH4+-N输入则整体提高了R0和R2002湿地土壤非生物作用的N2O产生量,这与不同形态氮输入对土壤pH的调节作用密切相关.研究发现,NO3--N输入大大增加了湿地土壤的N2O总产生量,改变了原有湿地土壤生物作用和非生物作用的贡献模式,故生态恢复工程导致的营养盐输入(NO3--N)应受到特别关注.  相似文献   

9.
杜睿 《生态科学》2006,25(3):202-206
以大量的室内模拟培养实验,以内蒙古温带草甸草原土壤为研究对象,利用AIM乙炔抑制法,模拟野外条件对原样土壤样品进行N2O产生过程进行研究。实验结果表明:内蒙古温带草甸草原土壤N2O产生过程以硝化作用为主。其中异养硝化作用起主导作用,自养硝化潜势和反硝化潜势在草原植物不同生长季节变化不同,总体上异养硝化潜势>自养硝化潜势>反硝化潜势。由于自养硝化作用在不同季节的发生,使得草甸草原土壤N2O的产生潜势也高、低起伏变化。从而揭示了内蒙古温带草原土壤以异养硝化作用过程为主产生N2O和N2O排放通量较低的微生物学机理。  相似文献   

10.
以华北平原菜地为研究对象,通过控制灌溉量设置不同的土壤水分对照,利用稳定同位素15N自然丰度法,结合传统的乙炔抑制试验,对不同土壤水分条件下的N2O排放、N2O同位素特征值以及同位素异位体位嗜值(SP值)变化规律进行分析,以阐明不同水分条件下N2O的排放规律及其来源.结果表明:水分条件显著影响N2O排放,相比于50%土壤孔隙含水率(WFPS),70%WFPS的水分条件下N2O的排放较高.N2O的排放集中在施肥前期,在施肥中后期迅速减弱.50%WFPS条件下,N2O的排放最初以硝化作用为主,占比约为90%,随后硝化作用迅速下降,反硝化变成主导作用,施肥7 d后即达到80%以上;而70%WFPS条件下初期则以反硝化为主,占比约为70%,随后下降至40%左右,施肥10 d后逐渐升高至80%.整体上,N2O的排放主要以反硝化作用为主,不同水分处理对土壤硝化、反硝化作用的影响主要体现在施肥前期,后期均以反硝化为主.综上,建议华北地区的菜地生产应适当降低灌溉量,以减少N2O排放.  相似文献   

11.
以华北平原菜地为研究对象,通过控制灌溉量设置不同的土壤水分对照,利用稳定同位素15N自然丰度法,结合传统的乙炔抑制试验,对不同土壤水分条件下的N2O排放、N2O同位素特征值以及同位素异位体位嗜值(SP值)变化规律进行分析,以阐明不同水分条件下N2O的排放规律及其来源.结果表明:水分条件显著影响N2O排放,相比于50%土壤孔隙含水率(WFPS),70%WFPS的水分条件下N2O的排放较高.N2O的排放集中在施肥前期,在施肥中后期迅速减弱.50%WFPS条件下,N2O的排放最初以硝化作用为主,占比约为90%,随后硝化作用迅速下降,反硝化变成主导作用,施肥7 d后即达到80%以上;而70%WFPS条件下初期则以反硝化为主,占比约为70%,随后下降至40%左右,施肥10 d后逐渐升高至80%.整体上,N2O的排放主要以反硝化作用为主,不同水分处理对土壤硝化、反硝化作用的影响主要体现在施肥前期,后期均以反硝化为主.综上,建议华北地区的菜地生产应适当降低灌溉量,以减少N2O排放.  相似文献   

12.
反硝化功能基因丰度是决定温室气体氧化亚氮(N2O)排放潜力的重要生物因素。反硝化功能基因主要包括产生N2O的关键基因nirKnirS,以及将N2O还原成氮气的基因nosZ InosZ II。本研究利用实时荧光定量PCR,研究了32年缺施氮(N)、磷(P)或钾(K)肥,以及施用石灰、石膏处理下江西鹰潭红壤反硝化功能基因的丰度,分析了其关键影响因素。结果表明: 与平衡施肥的NPK处理相比,缺施P肥显著降低了nirKnirS、nosZ InosZ II基因丰度;缺施N肥显著降低了nirKnosZ InosZ II丰度,对nirS丰度无显著影响;缺施K肥则对反硝化功能基因丰度无显著影响。逐步回归和随机森林分析表明,土壤pH值是影响旱地红壤nosZ InosZ II基因丰度的关键环境因子。施用石灰或石灰+石膏提高了土壤pH值,进而显著提高了nosZ II基因丰度和nosZ II/nosZ I比值,增幅分别为151%~233%和127%~155%。旱地红壤施用石灰或石灰+石膏更有利于nosZ II型N2O还原菌生长,可能提高nosZ II在N2O还原中的相对重要性。缺施P肥对红壤反硝化功能基因丰度的负面影响最大,而施用石灰或石灰+石膏可以提高nosZ II丰度和nosZ II/nosZ I比值,有利于降低红壤N2O排放潜力。  相似文献   

13.
陈欣  沈善敏  张璐  吴杰 《生态学杂志》1997,8(2):177-180
为验证土壤中N2O能否通过植物的输导组织由叶片释放从而干扰植物直接释放N2O的定量测定,实验采用分室隔离法确证了土壤N2O对测定某些作物(如玉米、高粱)直接释放N2O的干扰;采用交叉培养法消除了这种干扰,准确地测定了大豆、玉米幼苗直接释放N2O的强度;并研究了N、P营养与植物释放N2O及体内NO3--N浓度之间的相关性.  相似文献   

14.
长期注水开发促进了渤海湾海域油藏中硫酸盐还原菌(SRP)的生长繁殖,产生了大量H2S,引起油藏酸化(souring)等问题. 本文首先以改进的API RP 38培养基富集了渤海湾海域某油藏采出井井口采出液中的SRP,再通过批次试验研究了不同浓度NO3-和NO2-对SRP富集培养物SO42-还原活性的抑制效应. 结果表明: 渤海湾海域油藏中的SRP富集培养物SO42-还原活性较强,SO42-还原速率为10.4 mmol SO42-·d-1·g-1 dry cell;加入浓度为0.4、0.8、1.8、4.2 mmol·L-1NO3-时,SRP富集培养物的SO42-还原活性均可被抑制,维持时间分别为5、9、20和大于35 d;加入浓度为0.6、0.9、1.4、2.6或4.6 mmol·L-1的NO2-时,SO42-还原活性也被抑制,维持时间分别为3、12、22和大于39 d. SRP富集培养物具有异化NO3-还原成NH4+的代谢途径.当环境中同时存在SO42-、NO3-、NO2-时,SRP富集培养物优先利用NO3-和NO2-. SRP富集培养物对电子受体的优先利用及NO2-的毒性效应是NO3-/NO2-抑制渤海湾海域油藏中SO42-还原活性的主要原因.  相似文献   

15.
长期注水开发促进了渤海湾海域油藏中硫酸盐还原菌(SRP)的生长繁殖,产生了大量H2S,引起油藏酸化(souring)等问题. 本文首先以改进的API RP 38培养基富集了渤海湾海域某油藏采出井井口采出液中的SRP,再通过批次试验研究了不同浓度NO3-和NO2-对SRP富集培养物SO42-还原活性的抑制效应. 结果表明: 渤海湾海域油藏中的SRP富集培养物SO42-还原活性较强,SO42-还原速率为10.4 mmol SO42-·d-1·g-1 dry cell;加入浓度为0.4、0.8、1.8、4.2 mmol·L-1NO3-时,SRP富集培养物的SO42-还原活性均可被抑制,维持时间分别为5、9、20和大于35 d;加入浓度为0.6、0.9、1.4、2.6或4.6 mmol·L-1的NO2-时,SO42-还原活性也被抑制,维持时间分别为3、12、22和大于39 d. SRP富集培养物具有异化NO3-还原成NH4+的代谢途径.当环境中同时存在SO42-、NO3-、NO2-时,SRP富集培养物优先利用NO3-和NO2-. SRP富集培养物对电子受体的优先利用及NO2-的毒性效应是NO3-/NO2-抑制渤海湾海域油藏中SO42-还原活性的主要原因.  相似文献   

16.
对茶园及相邻林地土壤N2O排放的垂直分布特征进行研究.结果表明: 在0~100 cm土层,茶园和林地土壤全氮(TN)、N2O排放速率及积累量均随着土层增加而减少,且茶园均值大于林地.土壤pH、TN、水溶性有机氮(WSON)、微生物生物量氮(MBN)、NO3--N及NH4+-N含量随着土层增加总体呈下降趋势,茶园各土层TN、WSON、MBN、NO3--N及NH4+-N含量显著大于林地,而不同土层pH值均小于林地.茶园和林地土壤N2O排放速率与TN、MBN及NH4+-N含量呈显著正相关,而与pH相关性不显著.茶园土壤N2O排放速率与NO3--N含量的相关性显著,与WSON的相关性不显著,而在林地土壤中呈相反趋势.0~100 cm土层内茶园 WSON/SON和N2O N/MBN平均值大于林地,而MBN/SON平均值小于林地.这表明茶园土壤氮库有较高的代谢效率,N2O排放速率较高,不利于土壤氮库的储量积累,也不利于维持土壤质量和持续利用的潜力.  相似文献   

17.
用培养试验模拟研究了在正常水分(22%)、干旱(12%)和高含水量(32%)条件下,普通碳酸氢铵(普碳)、尿素及新型肥料长效碳酸氢铵(长碳)对土壤释放N2O的影响;同时考察了土壤NO3-的形成时间和形成量.结果表明,农田中施加的无机氮肥是大气中N2O的重要来源,而长碳与普碳和尿素相比,不但可以明显延后N2O释放高峰期出现时间,而且大多数情况下可以显著减少其释放量(P<0.01).在5个月的监测期内,与普碳和尿素相比其减少N2O释放的比例分别为80.23和88.41%(12%含水量),40.00和27.59%(22%含水量),无减少作用和45.88%(32%含水量).本研究结果提示长碳具有作为农田生态系统N2O减排措施的巨大潜力,同时暗示在农业中用长碳代替目前普遍应用的普碳,可以减少地下水中NO3-引起的污染.  相似文献   

18.
设置对照(CT)、增温5 ℃(W)、隔离50%降雨(P)和增温5 ℃+隔离50%降雨(WP)4种处理,以相关功能基因作为标志物,研究增温和隔离降雨影响亚热带森林生态系统土壤N2O通量变化的途径.结果表明: 隔离降雨显著降低了土壤铵态氮浓度;增温显著降低了土壤N2O通量和土壤反硝化势.增温处理(W)和降雨处理(P)的土壤微生物生物量氮(MBN)均显著低于对照(CT),AOA amoA基因丰度与MBN和铵态氮含量之间呈显著负相关,但与土壤硝化势和土壤N2O通量没有显著相关性.路径分析显示,反硝化势直接显著影响土壤N2O通量,而微生物生物量磷(MBP)和增温则通过直接影响反硝化势来间接影响土壤N2O通量.温度可能是影响亚热带森林土壤N2O通量的主要驱动因素,全球变暖可能会减少亚热带森林土壤的N2O排放.  相似文献   

19.
设置对照(CT)、增温5 ℃(W)、隔离50%降雨(P)和增温5 ℃+隔离50%降雨(WP)4种处理,以相关功能基因作为标志物,研究增温和隔离降雨影响亚热带森林生态系统土壤N2O通量变化的途径.结果表明: 隔离降雨显著降低了土壤铵态氮浓度;增温显著降低了土壤N2O通量和土壤反硝化势.增温处理(W)和降雨处理(P)的土壤微生物生物量氮(MBN)均显著低于对照(CT),AOA amoA基因丰度与MBN和铵态氮含量之间呈显著负相关,但与土壤硝化势和土壤N2O通量没有显著相关性.路径分析显示,反硝化势直接显著影响土壤N2O通量,而微生物生物量磷(MBP)和增温则通过直接影响反硝化势来间接影响土壤N2O通量.温度可能是影响亚热带森林土壤N2O通量的主要驱动因素,全球变暖可能会减少亚热带森林土壤的N2O排放.  相似文献   

20.
对茶园及相邻林地土壤N2O排放的垂直分布特征进行研究.结果表明: 在0~100 cm土层,茶园和林地土壤全氮(TN)、N2O排放速率及积累量均随着土层增加而减少,且茶园均值大于林地.土壤pH、TN、水溶性有机氮(WSON)、微生物生物量氮(MBN)、NO3--N及NH4+-N含量随着土层增加总体呈下降趋势,茶园各土层TN、WSON、MBN、NO3--N及NH4+-N含量显著大于林地,而不同土层pH值均小于林地.茶园和林地土壤N2O排放速率与TN、MBN及NH4+-N含量呈显著正相关,而与pH相关性不显著.茶园土壤N2O排放速率与NO3--N含量的相关性显著,与WSON的相关性不显著,而在林地土壤中呈相反趋势.0~100 cm土层内茶园 WSON/SON和N2O N/MBN平均值大于林地,而MBN/SON平均值小于林地.这表明茶园土壤氮库有较高的代谢效率,N2O排放速率较高,不利于土壤氮库的储量积累,也不利于维持土壤质量和持续利用的潜力.  相似文献   

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