土壤调理剂联合芽孢杆菌施用对水稻吸收镉砷的影响

矿区农田重金属污染严重影响生态环境质量和农产品安全,重金属污染治理修复研究是矿区农田土壤安全利用的前提.为探究不同土壤调理剂联合芽孢杆菌施用对矿区土壤镉(Cd)和砷(As)的修复效果,采用田间小区试验的方法,设置对照处理(CK)、单一/复合施用芽孢杆菌(J)以及两种土壤调理剂(氧化钙镁肥,D1;硅钙镁钾肥,D2)共8个处理(CK、J、D1、D2、J+D1、J+D2、D1+D2和J+D1+D2),分析不同处理对土壤化学性质、土壤有效态Cd和As含量、水稻产量以及水稻各部分Cd和As含量的影响.结果表明:①除菌剂外,单一/复合施用两种土壤调理剂能提高土壤pH,对比CK处理,其余处理组均能提高阳离子交换量(CEC)、有效磷(AvP)含量和有效硅(Si)含量.②单一/复合施用土壤调理剂和菌剂均同时降低了土壤有效态Cd和As含量,二者降幅分别为5.46%~47.53%和5.32%~25.49%,同时有效态Cd和As含量的降幅以D1+D2处理最大,D2处理次之,菌剂(J)单独施用的降幅最小.③D2、J+D1、J+D2、D1+D2和J+D1+D2这5种处理均能显著降低糙米和精米中Cd的含量,J处理和J+D1+D2处理均能显著降低精米As含量,达到《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762−2022)中的食品安全生产标准.④试验材料主要通过改变土壤pH、CEC和有效Si含量来影响土壤Cd和As的生物有效性,以及水稻对Cd和As的吸收和转运.研究显示,硅钙镁钾肥(D2处理)无论单施还是联合施用均能显著降低糙米Cd含量,达到《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762−2022)中的食品安全标准,但其对糙米As含量无显著影响,因此硅钙镁钾肥可为单一Cd污染土壤的水稻安全生产提供有效的解决途径.

海南尖峰岭热带山地雨林林窗对土壤呼吸的影响

研究林窗对土壤呼吸的影响及其机制,可为热带森林生态系统土壤呼吸的准确估算和森林土壤有机碳管理提供科学依据。以海南岛尖峰岭热带山地雨林林窗(台风干扰形成)样地为研究对象,通过开展林窗内和林窗外(林内)土壤呼吸的原位观测试验,并设置去除/保留凋落物处理来分析凋落物对土壤呼吸的影响;结合林窗内外土壤的理化性质及气象要素,研究土壤呼吸的排放与环境因子的关系。结果表明:林窗的空气相对湿度、土壤温度和土壤含水量与林内均存在极显著差异(P<0.01);林窗的空气温度与林内的差异不显著(P>0.05);林窗内外的平均土壤呼吸分别为(3.29±0.54)μmol/(m^(2)·s)和(2.38±0.51)μmol/(m^(2)·s)。在月尺度上,林窗内外的土壤呼吸的排放速率呈现多峰型曲线变化规律,排放趋势大致相同,整体呈现出雨季大于旱季的变化规律。林窗和林内的土壤呼吸速率存在显著差异(P<0.05)。影响林内和林窗土壤呼吸的最主要因素分别是有机碳和地下5 cm温度。

地下水位埋深对沙质草地典型植物群落土壤环境因子和根系生物量的影响

干旱半干旱地区水分蒸发剧烈且植被生长依赖于地下水分补给,因此植被地下部分的生长受限于地下水位埋深的高低。为探明植被地下部分(根系生物量)与生长环境因子(土壤养分和pH)及其相互关系受地下水位埋深的影响,在科尔沁沙质草地进行了地下水位埋深梯度倍数递增(0.5、1.0和2.0 m)控制试验。结果表明:1)在不同地下水位埋深控制试验中土壤全氮、全磷和pH均随年际变化而上升,且各处理间存在显著差异(P<0.05);而土壤有机碳含量则呈下降趋势,且各处理间无显著差异(P>0.05)。土壤有机碳、全氮和全磷含量总体上均随地下水位埋深土层深度的加深而降低,而pH随着土层深度的加深而上升,但变化差异不显著。2)根系生物量在不同地下水位埋深深度中均随土层深度的加深而下降。3)土壤有机碳、全氮和全磷与根系生物量显著正相关,pH与根系生物量负相关,但不显著。因此,本研究证明不同地下水位埋深梯度处理对不同的土壤养分类型影响不一,但科尔沁沙质草地地下水位埋深会加快土壤有机碳、全氮和全磷含量的丧失和根系生物量的增加。

土壤碳循环对地下水位的响应研究进展

地下水位通过影响土壤微生物活性、植物根系周转和土壤呼吸速率等改变凋落物和土壤有机质的分解速率与程度,进而影响土壤有机碳(SOC)的积累与损耗过程。过去研究集中在温度和降水等影响因素对土壤碳转化过程和碳储量动态等的影响,较少关注地下水位波动引起的变化,尤其缺乏在不同生态系统中地下水位变化后植物根系-微生物-SOC交互作用对土壤碳循环影响的研究。基于此,结合近年国内外土壤碳周转过程相关研究,总结地下水位变化对根系碳分配、微生物群落碳代谢以及土壤呼吸的影响,进一步探讨地下水位与土壤碳循环的动态关系;同时对比研究了地下水位变化后不同生态系统类型土壤有机碳的变化规律。研究将有助于揭示地下水位变化对土壤碳循环动态的调控机制,利于阐明未确定的陆地碳储量,完善陆地生态系统碳循环模型,为应对全球变化提供科学的理论基础。

地下水埋深对半干旱区典型植物群落土壤酶活性的影响

土壤酶活性是反映土壤功能的关键指标,尤其在受到水分限制的半干旱区,土壤水分驱动的土壤酶活性生态功能的变化可以改变土壤养分周转并影响土壤碳质量。地下水埋深对半干旱区典型植物群落土壤酶活性的影响机制尚不明晰。以半干旱区科尔沁沙质草地两种典型植物群落(白草Pennisetum centrasiaticum和差巴嘎蒿Artemisia halodendron)为研究对象,开展地下水埋深模拟试验,地下水埋深分别为0.5、1.0、2.0 m。分析不同土层的土壤理化性质和土壤酶活性,探讨不同地下水位埋深深度下不同植被类型土壤酶活性的变化特征。结果表明:4种土壤水解酶(酸性磷酸酶(AP)、葡萄糖苷酶(βG)、乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)和亮氨酸氨基肽酶(LAP))和2种氧化还原酶(过氧化氢酶(CL)和多酚氧化酶(POX))活性均受地下水位埋深和植被类型的影响。随着地下水埋深的增加,白草和差巴嘎蒿群落内土壤酶活性分别呈现不显著性和显著性的变化规律。同时,在各处理中土壤酶活性均随土层深度的增加而减小。地下水埋深对科尔沁沙质草地白草与差巴嘎蒿群落的土壤水解酶和氧化还原酶活性产生不同的影响。未来在半干旱区进行植被恢复时,建议考虑不同植物群落对地下水位变化的适应对策的差异,以更好地恢复半干旱区植物群落的地上地下生态系统功能。