强还原土壤灭菌对土壤原生生物群落的影响

强还原土壤灭菌(Reductive soil disinfestation,RSD)是一种高效、安全以及环保的土壤灭菌方法。土壤原生生物是土壤微生物的重要组成部分,对土壤养分循环和植物生长起到一定的促进作用。目前关于强还原土壤灭菌对微生物群落影响的研究报道较多,但大都集中于细菌和真菌群落,较少关注原生生物群落。以长期连作番茄土壤为研究对象,设置4种不同RSD处理(对照组、添加玉米秸秆、添加甘蔗渣和添加玉米秸秆+甘蔗渣),RSD步骤为:按照上述4种不同处理添加有机物料,采用淹水和覆膜的方式隔绝空气,并在35℃条件下处理21 d,处理结束后在自然风干的第1、3、7和21天取样,选取第21天的土样进行高通量测序。通过高通量18S rRNA基因扩增子测序技术分析RSD处理后土壤原生生物群落组成和功能群落的变化,利用冗余分析明确影响原生生物群落的关键环境因子。结果表明,在自然风干期间不同RSD处理增加了土壤全碳含量,土壤速效磷含量呈先下降后上升再下降的变化趋势。RSD处理后丝足虫门(Cercozoa)、纤毛门(Cilipohora)以及变形虫门(Amoebozoa)为优势类群,其相对丰度分别为19.2%-25.9%、13.8%-26.9%和12.0%-28.8%。RSD处理提高了捕食型和寄生型原生生物群落的相对丰度,降低了自养型原生生物的相对丰度,并没有改善土壤原生生物群落多样性。土壤速效磷含量和土壤铵态氮含量是影响土壤原生生物群落的关键环境因子,其中土壤速效磷含量与捕食型、自养型和寄生型原生生物功能群落的相对丰度呈现显著相关性。该研究证明了RSD处理对土壤原生生物群落组成和群落功能组成有显著的影响。

聚乙烯微塑料暴露对辣椒生长及产量的影响

为探讨微塑料对蔬菜作物生长及产量的影响,于2022年4—9月采用室内盆栽实验,研究聚乙烯微塑料(PE-MPs)在不同浓度下(0、50、500、2500 mg·kg^(-1))对辣椒(Capsicum annuum L.)不同生长阶段(幼苗期、开花期与结果期)的生长状况、植株养分、光合色素含量与产量的影响。结果表明:幼苗期,PE-MPs增加了辣椒的根长、鲜质量及植株中碳含量,而对株高有抑制作用,在浓度为50 mg·kg^(-1)时亦抑制了光合色素的合成;开花期,PE-MPs对辣椒的根长与碳含量有促进作用,而减少了其株高、鲜质量及磷含量,在浓度为2500 mg·kg^(-1)时则能促进光合色素的合成;结果期,PE-MPs对辣椒根长、碳含量及叶片类胡萝卜素含量有促进作用,对株高、鲜质量及磷含量有抑制作用;PE-MPs降低了辣椒产量,最多可使每株辣椒减产42.86%。由此可见,PE-MPs对辣椒根长与植株中碳含量有促进作用,但降低了株高与产量,对其生物量未见显著影响,鲜质量、光合色素含量与氮磷含量则与生长阶段和PE-MPs浓度有关。综上,PE-MPs对辣椒生长存在一定的影响,因此,农业生产等活动中应尽量避免微塑料进入土壤环境中。

贵州喀斯特山区花椒林小生境类型与土壤环境因子的关系

以贵州西南部典型喀斯特山区花椒林下不同小生境类型为研究对象，系统地研究了小生境类别与土壤环境因子的对应关系，结果表明：与一般土壤相比，石坑和石沟小生境土壤有机碳、活性有机碳、全氮、碱解氮和基质底物诱导呼吸量增加明显，并体现出良好的正向累积效应，而石洞、石缝和石槽则相反；土壤活性有机碳占总有机碳比例变幅范围在12．61％-15．73％之间，以石槽最高，石沟次之，一般土壤最低；不同小生境类型下，土壤团聚体均以大团聚体为主，〈0．25mm粒级团聚体含量极为低下，不足5％。通径分析结果显示，影响基质诱导呼吸作用最重要的因素是土壤有机碳含量，土壤活性有机碳含量次之，其通径系数分别可达1．530和0．869。总体上，花椒林下小生境可划分沟坑型、一般土及槽缝型三类，与槽缝型相比，沟坑型生境类型土壤有机碳、底物诱导呼吸、全氮、碱解氮、活性有机碳分别可高出73．38％、110．26％、37．01％、44．44％和59．73％。沟坑型小生境对喀斯特山区生态恢复及农业生产的可持续发展具有一定现实意义。

西南地区喀斯特干热河谷地带不同植被类型下小生境土壤碳氮分布特征

通过对西南地区典型喀斯特干热河谷地带乔木林、灌木林及草丛下所覆盖的土面、石面、石沟、石洞、石缝、石槽和石坑7类小生境土壤样品碳氮含量分布特征进行研究,结果表明：研究区域内小生境表层土壤中有机碳和全氮的含量分别介于10.6-103.7 g/kg和1.16-6.39 g/kg之间,变幅较大;不同植被类型下小生境土壤碳氮的含量分布存在明显差异,乔木林下小生境土壤碳氮平均含量较草丛增加100%以上,灌木林下小生境土壤碳氮的空间变异性最小,小生境土壤碱解氮在各植被类型下服从正态分布,有机碳及全氮则服从右偏态分布;小生境相对开放的土面、石面、石坑及石沟普遍较石槽、石缝及石洞土壤有机碳和全氮的含量高,而碱解氮的变化规律不明显。在同种植被类型下,土壤有机碳与全氮、碱解氮、速效磷和碳氮比均表现出良好的相关性。

喀斯特地区不同植被下小生境土壤矿物组成及有机碳含量空间异质性初步研究

通过对喀斯特地区乔木林、灌木林和草丛不同植被类型覆盖下的土面、石面、石缝、石沟、石洞、石槽和石坑7类小生境土壤样品分析测定,探讨了小生境土壤矿物组成及有机碳的空间异质性特征。结果表明:(1)不同植被类型下土壤矿物组成存在明显差异,即从草丛→灌木林→乔木林,小生境土壤中的石英、高岭石基本保持不变,但草丛土壤中的白云石矿物全部消失,灌木林、乔木林土壤中逐渐出现绿泥石;(2)随着植被正向演替,土壤有机碳含量显著增加,小生境土壤有机碳含量在不同植被类型条件下存在明显的异质性,表现为草丛>乔木林>灌木林。与此同时,以小生境土壤有机碳含量及变异系数为评价因子,分别对乔木林、灌木林及草丛中小生境有机碳进行聚类分析,结果显示,小生境微地貌特征是土壤有机碳含量及空间变异性的重要影响因子。对于土壤有机碳保护,草丛及灌木林区应以提高植被覆盖率为主;乔木林区则主要是保持现有良好的植被状况,减少人为干扰。

不同小生境对喀斯特山区花椒林表土团聚体有机碳和活性有机碳分布的影响

以贵州西南部典型喀斯特地区花椒林下的石缝、石沟、石洞、石槽、石坑及一般土壤为研究对象,对0-20cm土层土壤团聚体有机碳和活性有机碳分布特征进行分析。结果表明,与一般土壤相比,石沟和石坑明显增加了原状土壤和各粒径团聚体土壤有机碳及活性有机碳的含量,而石槽和石洞则有所降低。除石沟外,有机碳含量较高的土壤主要增加了>5mm粒级团聚体含量。随着土壤团聚体粒径的降低,有机碳和活性有机碳呈"∨"形分布,并在<0.25mm粒级达到最大。团聚体对土壤有机碳和活性有机碳的贡献出现2个峰值,分别在5～2mm和1～0.5mm 2个粒级中出现,而<0.25mm团聚体对有机碳和活性有机碳的贡献率最低。相关性分析表明,土壤团聚体活性有机碳含量与土壤团聚体总有机碳含量呈极显著正相关关系(r=0.796),团聚体活性有机碳可以作为衡量喀斯特山区土壤团聚体有机碳动态的一个敏感性指标。

农业生态系统非共生固氮研究进展

非共生固氮作用被认为是生物圈中最重要的反应之一。笔者从农业生态系统非共生固氮切入,通过梳理土壤环境因子对非共生固氮的影响、农业管理方式对非共生固氮的影响及气候变化对非共生固氮的影响的相关文献,重点探讨了非共生固氮的特征及其主要的影响因素。同时,还根据农业生态系统的一些研究进展,提出从新技术的应用(例如,结合^(15)N_(2)-DNA-SIP同位素标记技术获取根系及原状土壤活性的固氮微生物)和不同的研究角度(大规模采集样品分析不同区域非共生固氮的共性、差异性及其是否对共生固氮有抑制作用)等方面可进一步认识农业非共生固氮的影响因素及其潜在机制。

喀斯特山区土地利用对土壤团聚体有机碳和活性有机碳特征的影响

通过选取喀斯特山区火龙果园、草丛、花椒林、乔木林和灌草丛为研究对象,对其土壤团聚有机碳和团聚体活性有机碳分布与积累特征进行研究,结果表明:各土地利用方式下的团聚体组成均以>0.5 mm团聚体为主,其含量可占团聚体总量的82.57%—94.79%;各粒级团聚体中有机碳和活性有机碳的含量均以乔木林最高,花椒林和火龙果园相对居中,而以草丛和灌草丛较低,随土壤团聚体粒径降低,有机碳和活性有机碳的峰值基本出现在<0.25 mm粒级团聚体,但该粒径对土壤有机碳和活性有机碳的贡献率却不足6%和4%;土壤有机碳和活性有机碳的累积均受5—1 mm团聚体中有机碳和活性有机碳含量增加的影响,该粒级团聚体对有机碳和活性有机碳的贡献率也分别达28.70%—49.47%和34.13%—47.47%,可将5—1 mm粒径团聚体作为喀斯特山区的土壤有机碳固定的特征团聚体;土壤团聚体活性有机碳含量与土壤团聚体总有机碳含量呈极显著正相关关系(r=0.8768),表明团聚体活性有机碳可以作为衡量喀斯特山区土壤团聚体有机碳动态的一个敏感性指标。

喀斯特地区不同土地利用方式下土壤团聚体中养分和酶活性的研究——以花江为例

为探究土壤团聚体中土壤养分及酶活性的分布特征,以喀斯特地区不同土地利用方式下的灌木林地、皇竹草地、狼尾草地、花椒林地及荒草地土壤为研究对象,研究团聚体中各粒级土壤养分及酶活性的含量,分析了土壤养分与团聚体酶活性之间的相关关系.结果表明:5种不同土地利用方式下土壤养分含量在<0.25 mm粒级均最高,脲酶及蔗糖酶活性表现为灌木林地>皇竹草地>狼尾草地>花椒林地>荒草地,碱性磷酸酶表现为花椒林地>灌木林地>皇竹草地>狼尾草地>荒草地;酶活性随着土壤粒级的减小逐渐增大.将团聚体的含量、养分及酶活性结合考虑,发现2—1 mm粒级团聚体中的养分含量和酶活性对土壤的贡献率最大,土壤团聚体脲酶、蔗糖酶及碱性磷酸酶均与土壤养分呈显著或极显著正相关.说明酶活性可作为土壤肥力的指标之一,且充分显示了土壤性质在不同土地利用方式下及不同粒级中的多样性.

贵州茂兰喀斯特森林不同小生境类型对岩石溶蚀的影响

喀斯特山区土层浅薄、生态环境脆弱,碳酸盐岩溶蚀是喀斯特山区主要成土方式,研究碳酸盐岩溶蚀对喀斯特山区土壤环境保护及土壤可持续利用具有重要意义。以贵州茂兰喀斯特森林不同类型小生境(石洞、石缝、石沟、石槽、土面、石面)为研究对象,通过溶蚀试片法于小生境内进行野外溶蚀试验,观察溶蚀速率、溶蚀形态在时间、空间上的变化,分析溶蚀速率与小生境类型、土壤理化指标、微生物的关系,探讨茂兰喀斯特森林碳酸盐岩溶蚀与成土的关系。结果表明,溶蚀时间介于0.5~2年,置于生境表面的岩石试片中,石槽的试片溶蚀速率最大,其次是土面,再次是石面,石沟轻微溶蚀,石洞、石缝未见明显溶蚀;总体上,埋于生境土壤以下的岩石溶蚀速率较置于生境表面高。相关性分析和随机森林分析表明,小生境类型是影响试片溶蚀速率的首要因子,土壤含水率、pH分别显著促进、抑制试片溶蚀。在溶蚀速率明显变化的生境中,溶蚀形态随着溶蚀时间增加而愈发明显。研究结果证实了小生境类型对碳酸盐岩溶蚀速率存在显著影响。

不同土地利用方式对喀斯特峰丛洼地土壤团聚体碳、氮、磷分布特征的影响

以贵州茂兰喀斯特自然保护区耕地、退耕还草地、退耕还林地、灌丛和原生林为研究对象,研究不同土地利用方式对0~20 cm土层土壤团聚体有机碳、全氮、全磷的分布特征以及对团聚体中有机碳、全氮、全磷含量的影响。结果表明,与耕地相比,退耕还草地、退耕还林地、灌丛和原生林明显提高了原状土壤及各粒径团聚体土壤有机碳、全氮的含量,而全磷含量则相反;随着粒径的逐渐减小,有机碳、全氮含量在0.25~0.50 mm粒级团聚体中最高。相关分析表明,土壤有机碳、全氮含量均与>5、>2~5、>1~2、>0.25~0.50、≤0.25 mm粒级团聚体之间呈极显著相关关系,其中与>5粒级团聚体呈极显著负相关,而与>0.5~1.0 mm粒级团聚体不相关;全磷含量与有机碳、全氮含量及>2~5、>0.25~0.50 mm粒级呈极显著负相关,与>5、>2~5 mm粒级团聚体呈显著相关,而全磷含量与>0.5~1.0 mm、≤0.25 mm粒级团聚体间不相关。

贵州高原喀斯特流域浅层地下水化学特征及质量评价——以普定后寨河为例

为研究贵州典型喀斯特流域浅层地下水化学特征及水质状况,于2015年5月—12月对贵州普定后寨河流域进行现场调查并采集浅层地下水样品28个,测定K^+、Na^+、Ca^(2+)、Mg^(2+)、HCO_3^-、NO_3^--N、NH_4^+-N等20种指标,利用Duncan差异显著性检验法进行水化学特征分析,用水质质量综合评价法对水质进行评价.结果表明,浅层地下水呈微碱性,主要阴离子为HCO_3^-、SO_4^(2-)、Cl^-,主要阳离子为Ca^(2+)、Mg^(2+).从季节变化来看,Cl^-、SO_4^(2-)、K^+、TN是春季>夏季>秋季,在冬季时其含量升高,HCO_3^-是春季≈夏季<秋季<冬季.NO_3^--N是夏季<春季<秋季<冬季.Na^+、Mg^(2+)是秋季和冬季较低.pH、NH_4^+-N是春季和秋季较低,4个季节中呈"N"型分布,可见,在喀斯特山区浅层地下水具有明显的季节变化特征.水质综合评价表明,在喀斯特山区秋、冬季节水质较春、夏季节好,总体质量较好.而从单项组分来看,部分地区有的指标已超过Ⅳ类水的限值,主要是总Fe和NH_4^+-N质量浓度较高影响水质.总Fe的最高质量浓度为1.2948 mg·L^(-1),NH_4^+-N的最高质量浓度为0.71 mg·L^(-1),这与当地人类生产生活活动有关,对浅层地下水质量具有潜在的影响.综上,研究贵州高原喀斯特流域浅层地下水化学特征及水质,可为喀斯特山区水资源的保护和管理提供科学依据.

喀斯特山区浅层地下水的季节变化特征及影响因素——以普定后寨河为例

以贵州中部喀斯特山区普定县后寨河流域浅层地下水为研究对象,对浅层地下水的季节变化特征及影响因素进行分析。结果表明:在喀斯特山区,浅层地下水主要阴离子为HCO_3^-、SO_4^(2-)、Cl^-,分别占总离子含量的53%、15%、3%,主要阳离子为Ca^(2+)和Mg^(2+),占总离子含量的19%和6%,水化学类型为HCO_3^-Ca型水,pH为7.51~8.23,呈微碱性;浅层地下水具有明显的季节变化特征,HCO_3^-、Na^+、NO-3-N、Ca^(2+)、TP的季节差异显著(P<0.05),K^+、Mg^(2+)、Cl^-、TN、NH_4^+-N、SO_4^(2-)不同季节之间存在差异,但未达显著水平。喀斯特山区,浅层地下水化学性质主要由地层岩性决定,对农业活动、居民生活活动响应敏感,其中以农业活动最为显著,居民生活活动次之。喀斯特山区居民的农业活动和人为干扰使得浅层地下水中氮、磷质量浓度升高,明显影响水质。

喀斯特山区晴隆锑矿不同介质砷锑铋污染特征研究

以喀斯特山区锑矿冶炼厂周围旱地农田土壤、水和典型植物为研究对象,对土壤、水和植物中重金属As、Sb和Bi进行分析研究,探讨喀斯特山区晴隆锑矿冶炼As、Sb和Bi对环境介质造成的影响。结果发现:土壤表层受As、Sb和Bi污染程度不同,生物有效性Sb>As>Bi,与贵州省土壤背景值相比差异极显著(P<0.01);作为生活饮用水源的黄家洞山泉水Sb含量符合饮用安全标准;调查3种野生优势本土植物:芒萁(Dicranopteris pedata)、白茅(Imperata cylindrica)和头花蓼(Polygonum capitatum Buch.-Ham.exD.Don),发现同种植物在不同土壤条件下对重金属的积累有显著差异,芒萁和白茅可作为修复锑矿污染土壤的首选植物,头花蓼可作为修复砷污染的首选植物。

植物对土壤重金属复合污染的生理生态适应机制研究进展

为了给重金属复合污染植物的恢复利用提供参考,从植物的光合生理、抗逆生理及其植物的生长和富集作用等方面综述了土壤重金属复合污染下植物的各种生理生态适应机制,并对其今后的研究方向进行了展望。

锑矿区土壤锑和砷的污染状况及其修复植物的筛选——以贵州独山东峰锑矿区为例

为探究锑矿区旧冶炼厂周围的土壤锑和砷污染状况及其修复植物,采集贵州省独山县东峰锑矿区3个样点12份表层土壤(0~20 cm)样品以及对应的6种植物样本,测定锑(Sb)和砷(As)含量;利用单因子污染指数和内梅罗综合污染指数评价土壤中Sb、As的污染状况,计算植物中Sb和As的富集系数(BCF)和转移系数(TF),筛选修复植物。结果表明:1)研究区各土壤样点Sb和As平均含量高于贵州省土壤背景值;2)单因子污染指数表明,Sb污染土壤样本超标率高达83.33%,As污染土壤样本超标率为33.33%;内梅罗指数表明属于轻度和重度水平的土壤样本超标率为66.67%,研究区土壤存在很大的生态风险;3)凤尾蕨和香蒲可以用作Sb和As复合污染的候选植物。

煤矿废水对煤矸石及周围农田土壤中Cu形态变化的影响

为探索高硫煤矿煤矸石-土壤体系中Cu的迁移转化规律,用酸性煤矿废水连续浸泡贵阳花溪麦坪煤矿煤矸石及周围农田土壤15d,分析了浸滤液中Cu2+浓度、pH及浸泡前后煤矸石及周围农田土壤中Cu的赋存形态变化。结果表明:煤矸石中硫化物矿物分解释放出Cu和H+,是酸性煤矿废水中Cu2+的来源;煤矸石中有机质和铁的胶体对释放出的Cu有部分吸收作用,在pH降低的条件下,吸附的Cu会解吸于煤矿废水中。土壤对酸性煤矿废水中Cu2+有吸附作用,主要结合于酸溶态和可氧化态中;pH是影响吸附量的最重要因素。土壤对酸性煤矿废水中H+的缓冲作用使土壤中Cu含量随煤矸石堆距离的增加呈先增后降的趋势。受煤矸石降尘的影响,周围旱地土中可能会出现Cu的活化。

土壤中重金属元素形态提取方法的比较--以火焰原子吸收光谱法测定铜及锰含量为例

用火焰原子吸收光谱法(FAAS)测定了土壤样品中铜、锰两种重金属元素的含量,并以此作判据比较了直接法和间接法提取土壤中重金属元素多种化学形态的优缺点。两种方法均以Tessier等提出的连续提取法为基础,采用4种不同的提取溶剂按先后顺序将土壤中元素分别以可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机结合态的形态提取。试验结果表明:直接法测定时,由于有些提取溶剂的盐浓度较高,在FAAS测定中产生基体干扰,此外也发现提取溶剂中存在重金属元素,造成较高的空白值,由此造成较明显的分析误差。而在总量测定和残留物分析中,上述问题可避免。因此认为用间接法测定优于直接法。

某铅锌矿区农田重金属分布特征及其风险评价

为进一步探讨铅锌矿开采和冶炼地区农田重金属污染的分布特征和污染途径,以会泽县者海镇铅锌矿区周边农田土壤为研究对象,共布设496个采样点,测定表层土壤中重金属(Cd、Hg、Pb、Cu、Zn)的含量.利用自然邻点法对表层土壤中重金属含量进行插值拟合,以空间三维模型研究该地区农田土壤重金属污染特征,运用单因子指数、综合污染指数和潜在生态风险指数法对重金属污染程度进行评价,采用相关分析、主成分分析和聚类分析识别污染途径.结果表明:Cd、Hg、Pb、Cu和Zn的含量平均值(mg/kg)分别是云南省背景值的33.05、5.83、12.02、4.89和16.33倍;Cd、Hg、Pb、Zn含量空间分布表现为西北部浓度最高,且中部高于东西两侧,而Cu与此相反;单因子指数评价结果显示99.8%的土样达到Cd重度污染,其次是Cu(82.06%)、Zn(62.50%);综合污染指数表明,研究区均处于重度污染程度,西北部尤为严重;综合生态风险评价表明,中部风险高两边低,Cd的贡献率最大占61%;相关分析结果显示,Zn、Cd、Pb、Hg之间呈显著正相关性(P<0.01),表明其污染途径相近;主成分分析和聚类分析表明,Cd、Hg、Pb、Zn污染途径主要与人类活动有关,Cu主要受自然因素影响,因此对该地区土壤重金属的修复和治理应综合考虑人为因素和自然因素的影响.

茂兰喀斯特森林小生境类型对土壤微生物群落组成的影响

喀斯特山区是我国典型的生态脆弱区,区内分布复杂多样的小生境类型(石洞、石缝、石沟、石槽、土面等)。土壤微生物是陆地生态系统最活跃的成分,推动着生态系统能量流动和物质循环。研究不同小生境类型对土壤微生物群落组成的影响,对于喀斯特山区森林土壤微生物特征的认识和生态保护具有积极的意义。以贵州茂兰喀斯特森林小生境为对象,对其土壤理化性质和微生物组成进行了比较分析,并对小生境类型进行了数量聚类。结果表明:6种小生境土壤中共检测到48种磷脂脂肪酸(PLFA),其中,标记土壤微生物的特征PLFA有18种;土壤微生物总量、细菌、真菌、放线菌、G^+、G^-的含量均表现为石槽>石沟>土面表层>石洞>石缝>土面下层,同时,各微生物类型的含量在不同生境类型中表现为细菌>放线菌>真菌; G^+/G^-在六种生境中表现为石槽>石沟>土面表层>石缝>石洞>土面下层;真菌/细菌变幅为0.14—0.16,具体表现为土面表层>石缝>石沟>石槽>石洞>土面下层;相关性分析和多元回归树分析显示,不同小生境类型的土壤有机质是影响土壤微生物群落组成的首要因子。聚类结果表明,小生境可划分为石槽-石沟型、石洞-石缝型、土面表层型以及土面下层型4种生境类型。研究结果证实了不同小生境类型对微生物分布特征存在显著影响。