生物质炭及过氧化钙对旱地红壤CH4、CO2和N2O排放的影响

采用室内培养实验,在旱地红壤中添加生物质炭和过氧化钙,探究生物质炭和过氧化钙对旱地红壤CH_4、CO_2和N_2O排放及微生物活性的影响。本试验共设置4个处理,即CK(对照)、Ca(过氧化钙,1.72 g·kg~(-1))、C(生物质炭,21.46 g·kg~(-1))、C+Ca(生物质炭,21.46 g·kg~(-1);过氧化钙,1.72 g·kg~(-1))。结果表明:生物质炭和过氧化钙单施能够减少CO_2和N_2O通量,配施(C+Ca)对CH_4、CO_2和N_2O气体减排的效果更显著;从温室气体增温潜势(GWP)变化可以看出改良剂对温室效应具有明显的减轻作用。生物质炭和过氧化钙在一定程度上增加土壤pH、土壤微生物量碳和可溶性有机碳含量。土壤中添加生物质炭和过氧化钙均可以提高蔗糖酶、淀粉酶以及脲酶活性,其中配施(C+Ca)效果最好。因此,生物质炭和过氧化钙配施能够有效降低旱地红壤温室气体的排放量,对旱地红壤的减排可以起到一定作用。     

土壤有机污染物生物修复技术研究进展

现代农业的发展改变了自然界的原有状况,为追求高产而大量使用的化肥、农药导致土壤有机物污染日趋严重。此外,工业生产、石油开采、交通运输、畜禽养殖及居民生活等也产生了大量有机污染物,使土壤有机物污染进一步加剧,土壤有机物污染的修复日益迫切。土壤污染修复是指通过物理的、化学的和生物的方法,吸收、降解、转移和转化土壤中的污染物,使污染物浓度降低到可以接受的水平,或将有毒有害的污染物转化为无害物质的过程。包括污染土壤的物理修复技术、化学修复技术以及生物修复技术3种方式。在污染土壤修复技术中,生物修复技术因其安全、无二次污染及修复成本低等优点而受到越来越多的关注。因污染物修复主体的不同,有机污染物污染土壤生物修复技术可分为植物修复技术、动物修复技术、微生物修复技术及其联合修复技术。污染土壤微生物修复技术是土壤污染生物修复的重要技术之一,是最具应用和发展前景的生物修复环保技术。文章重点阐述了国内外有机污染物污染土壤的生物修复技术及其原理、取得的研究进展及存在的优缺点,并对污染土壤的动物修复技术研究进行了初步展望,可为土壤有机污染物的生物修复研究提供参考。     

石油污染与食细菌线虫对土壤微生物活性及石油降解的影响

随着经济快速发展,石油及其产品用量增多,石油污染问题日益严重,土壤石油污染治理刻不容缓.研究表明石油污染土壤中存在大量的食细菌线虫,但食细菌线虫在石油污染土壤中的作用还不清楚.本试验采用人工模拟石油污染土壤,通过接种不同密度模式线虫(Caenorhabditis elegans),研究食细菌线虫在石油污染土壤中的功能及其对污染土壤中石油降解及土壤微生物活性的影响.本实验共设6个处理:高温灭菌石油污染土壤(FSP),作为对照处理1;杀灭线虫土壤(S),作为对照处理2;石油污染土壤(SP);石油污染土壤+5条线虫/g干土(SPN5);石油污染土壤+10条线虫/g干土(SPN10);石油污染土壤+20条线虫/g干土(SPN20).研究结果表明:整个试验培养结束时,处理SP、SPN5、SPN10和SPN20的石油残留量比第0天采样时分别降低约60.78%、80.01%、67.63%和66.31%,处理SP、SPN5、SPN10和SPN20的石油残留量比处理FSP分别降低约43.60%、70.68%、52.34%和50.45%,得出接种线虫可以促进污染土壤的石油降解,其中接种5条线虫/g干土的处理促进石油降解效果最好.第7 d采样时,处理SP、SPN5、SPN10、SPN20中脱氢酶酶活性比处理S分别增加约132.76%、115.09%、118.67%和55.81%,表明石油污染可以激活脱氢酶;第14 d时,接种线虫处理SPN5、SPN10和SPN20的脱氢酶活性比未接种线虫处理SP的脱氢酶活性分别增加约5.16%、18.13%和29.56%,表明添加食细菌线虫也促进了土壤相关酶活性.该研究证明食细菌线虫可以在石油污染土壤中刺激微生物的繁殖,增强土壤酶活性,进而促进污染土壤石油的降解.     

长期施肥对红壤性水稻土活性碳的影响

在23年的长期田间定位试验区,研究了不同施肥对红壤性水稻土活性碳的影响。结果表明,在不施肥(CK)、无机肥(NPK)、有机肥(猪粪 紫云英绿肥)(OM)和无机肥与有机肥配施(NPKM)处理中,土壤微生物量碳含量、潜在可矿化碳含量和可溶性有机碳含量均随土层深度的增加而降低;不同施肥处理土壤微生物量碳含量、潜在可矿化碳含量和可溶性有机碳含量从高到低顺序都为:NPKM>OM>NPK>CK,长期施用肥料,特别是施有机肥与无机肥配施能提高土壤微生物量碳、潜在可矿化碳和可溶性有机碳含量,从而保持和提高土壤碳库质量。同施肥处理A层的土壤活性碳占土壤有机碳的比率显著大于P层;同施肥处理同发生层各土壤活性碳占土壤有机碳比率从高到低的顺序为:潜在可矿化碳的比率(R2)>微生物量碳的比率(R1)>可溶性有机碳的比率(R3);同施肥处理同发生层土壤活性碳占土壤有机碳比率R1、R2、R3大小顺序都为:NPKM>OM>NPK>CK。除P层微生物量碳和可溶性有机碳之间外,土壤有机碳总量与各活性碳之间以及各类活性碳之间相关性均达到极显著水平。     

生物质炭与有机物料混施对土壤温室气体排放和微生物活性的影响

土壤是温室气体的重要排放源,在土壤中施入生物质炭和有机物料对土壤微生物在土壤碳氮转化和微量气体代谢方面有着重要作用,不过迄今在生物质炭和有机物料混施对土壤温室气体排放和微生物活性的影响方面的研究尚少.本研究采用室内培养试验,利用土壤添加生物质炭和生物质炭与不同有机物料混施,探究生物质炭和有机物料混施对土壤温室气体排放及微生物活性的影响.共设5个处理:新鲜土壤(S)、新鲜土壤+2%生物质炭(SB)、新鲜土壤+2%生物质炭+1%大豆饼(SBS)、新鲜土壤+2%生物质炭+1%小麦秸秆(SBW)、新鲜土壤+2%生物质炭+1%鸡粪(SBC).研究表明:只添加生物质炭对温室气体的排放影响不明显;生物质炭与有机物料混施使土壤的CO2、N2O排放明显增加,而对CH4的排放影响不明显;从温室气体增温潜势(GWP)变化可以看出有机物料施用对温室效应具有明显的增强作用;生物质炭与有机物料混施在一定程度上增加微生物生物量碳和代谢熵(q CO2),各处理的代谢熵是对照处理S的0.18~4.37倍;不同有机物料对FDA水解酶、过氧化氢酶、脲酶和碱性磷酸酶活性都表现为激活作用.     

闽南山区连续年龄序列桉树人工林土壤养分动态

对闽南山区连续年龄序列(2 a、3 a、4 a、5 a、6 a)的尾巨桉(Eucalyptus urophyllaxE.grandis)人工林土壤有机碳及氮、磷、钾含量进行了分析,以评价土壤养分随林分年龄的变化动态.土壤有机碳、全氮、水解氮、全磷、速效磷均表现出随林分年龄增加而增加,到4 a生时达到最大,随后则呈下降趋势,6 a生时下降到最低值.速效钾含量则随林分年龄增加逐步下降,6 a生林分0～20 cm、20～40 cm和40～60 cm这3个土层速效钾含量分别比2 a生下降了53.2%、44.4%和55.2%;土壤全钾含量也表现出一定的下降趋势.所有年龄林分的土壤有机碳、全氮、水解氮、全磷、速效磷和速效钾含量均随土层深度增加而降低,而土壤伞钾则表现出相反的趋势.因此,在桉树人工林经营过程中,应定期增施钾肥,适时施用有机肥及氮、磷肥,以控制地力衰退.图4表2参24     

连续年龄序列桉树人工林土壤微量元素含量及其影响因素

对连续年龄序列(2 a、3 a、4 a、5 a、6 a)桉树人工林土壤三种微量元素(Fe、Mn、Zn)的含量及其影响因素进行了分析,探讨了土壤微量元素含量随林分年龄的变化规律.土壤养分之间的相关性分析表明,所有年龄阶段的桉树人工林中土壤Fe、Mn、Zn含量与土壤pH值之间呈极显著的正相关,说明土壤微量元素含量强烈受土壤酸度的影响.土壤三种微量元素含量与土壤全K、全ca、全Mg等大量养分元素含量之间均存在显著或极显著的正相关,而与土壤有机C、全N、全P的相关性不明显(0～20 cm表层土壤的Zn除外).总的来说,土壤微量元素含量随桉树人工林年龄的增加呈下降趋势,其中6 a生桉树人工林各土壤层(0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm)的Fe、Mn、Zn含量分别比2a生林分下降13.7%～21.8%、55.6%～57.2%和71.0%～73.2%.在当前桉树人工林种植方式下,随着林分年龄的增加,应增施有机、无机肥和Fe、Mn、Zn等微量元素肥料,以有效控制土壤地力衰退和实现桉树人工林可持续经营.     

不同种类食细菌线虫对石油污染土壤微生物的影响

通过在石油污染土壤中接种不同种类食细菌线虫,探究土壤微生物活性和多样性的变化.本试验设置5个处理：杀灭线虫土壤（NFS）、石油污染土壤（SP）、在石油污染土壤中分别接种不同线虫,即秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans,SPN1）、头叶属线虫（Cephalobus persegnis,SPN2）和小杆属线虫（Rhabditis marina,SPN3）.结果表明,经过168d试验,和NFS相比,SP的土壤基础呼吸和脲酶活性增大,而微生物量碳含量和蔗糖酶活性减小.和SP相比,SPN1、SPN2、SPN3的基础呼吸增大,微生物量碳减少了34.59%~72.48%,蔗糖酶活性增加了15.66%~22.89%.SP、SPN1、SPN2和SPN3的微生物的丰富度（S）分别下降了5.00,7.25,2.50和9.75,Shannon-Wiener指数（H'）分别显著下降了0.18,0.15,0.15和0.23.不同种类的食细菌线虫可通过捕食作用对石油污染土壤微生物活性及多样性产生影响并有种间差异,有利于提高石油污染土壤微生物活性,促进石油降解.     

连续年龄序列尾巨桉人工林养分循环

为探究尾巨桉乔木层养分随林龄变化的趋势,对闽南山区连续年龄序列(2年、3年、4年、5年、6年)尾巨桉(Eucalyptus urophylly×E.grandis)人工林乔木层的养分积累、分配和循环特征进行了研究.结果表明:(1)尾巨桉各组分中氮(N)的含量最高,其次是钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg),最低的为磷(P).(2)尾巨桉养分贮量随林龄增长而增加,各林龄5种养分元素的总贮量依次为753.26、882.07、1 010.22、1 087.51、1 704.79 kg hm-2,其中树干的养分贮量最大,枝的贮量最小.(3)各年龄段人工林对5种养分元素的年净积累量分别为383.37、392.25、424.21、400.89、505.36 kghm-2a-1.(4)各林分养分年吸收量随林龄增加而增加,而养分归还量则呈相反趋势.(5)林分对营养元素的利用系数分别为0.51、0.44、0.42、0.37、0.30,随林龄增加而逐渐减小;循环系数分别为0.18、0.19、0.24、0.24、0.16;周转时间分别为8.76、9.75、7.58、9.39、17.47年.因此,尾巨桉在生长初期对养分的利用效率较小,中期归还给林地的养分多,到了后期对养分利用增加的同时,归还速率也变小,容易引起林地养分的匮乏,在尾巨桉生长初期和后期中应通过施肥、增加林下植被种类和数量来维持林地地力.     

土壤微生物活性对石油原油、铅镉及其复合污染的响应

随着工农业生产的迅猛发展、石油原油及重金属等原材料的广泛开采与使用,使石油原油、重金属及其复合污染日趋加重,对环境及人类的危害也越来越大.采用室内培养试验,利用人工模拟污染土壤,研究石油原油、铅镉及其复合污染胁迫对土壤微生物活性的影响.试验设置4个处理:1新鲜土壤(S)作为对照;21000 mg·kg~(-1)石油原油污染土壤(SP);3500 mg·kg~(-1)铅和50 mg·kg~(-1)镉污染土壤(SH);41000mg·kg~(-1)石油原油污染、500 mg·kg~(-1)铅和50 mg·kg~(-1)镉复合污染土壤(SPH).结果表明:与对照相比,SH、SP、SPH处理土壤基础呼吸强度最高分别增加约100.99%、36.61%、25.80%,铅镉污染(SH)对土壤基础呼吸影响最显著,反映出重金属污染对土壤基础呼吸的激活作用最强;石油原油污染(SP)与石油原油及铅镉复合污染(SPH)刺激土壤微生物量碳增加,SP处理最高增加了90.25%,而铅镉污染(SH)则使土壤微生物量碳减少.不同土壤酶对污染处理的响应不同,其中,石油原油污染(SP)对FDA水解酶及脱氢酶活性表现为激活作用;石油原油或石油原油及铅镉复合污染(SP、SPH)对脲酶及过氧化氢酶活性主要表现为激活作用,而铅镉污染(SH)对脲酶及过氧化氢酶活性主要表现为抑制作用.该研究表明,石油原油及铅镉复合污染对土壤微生物活性的影响与石油原油或铅镉污染的影响不同,它们之间存在着明显的交互作用.