跨地带土壤置换实验研究

以温带针阔混交林暗棕壤地带内的白浆土、草甸土、泥炭土为原料,以长白山自然保护区内的寒温带山地棕色针叶林土为置换对象,完成了仿自然原型的土壤合成,进行了跨地带的土壤置换与植被生长实验研究。结果表明:①山地棕色针叶林土的腐殖质层厚度、酸度和速效氮含量为植被生长的限制性因子;②合成土壤理化指标必须以原生土壤限制因子拐点(值)指标为确定依据,作为合成土壤的关键性指标;③在长白山采用泥炭土与草甸土各占1/4,白浆土占1/2进行混合,土层厚度40cm,并使用石灰进行调酸达到中性后,植被恢复效果最好、造价最低。

不同气候和土壤条件下玉米叶片叶绿素相对含量对土壤氮素供应和玉米产量的预测

叶绿素仪可以用于估测作物和土壤氮素供应状况,本研究通过野外土壤置换试验评估叶绿素仪在不同区域的适用性。在黑龙江海伦(中温带)、河南封丘(暖温带)和江西鹰潭(中亚热带)设置3种主要农田土壤(黑土、潮土、红壤)的异地置换对比试验,研究了不同气候和土壤条件下玉米叶绿素相对含量对土壤氮素供应的响应及其对玉米产量的预测性。研究结果表明:不同气候和土壤条件下,玉米生长旺盛期功能叶的叶绿素相对含量(叶绿素仪SPAD值)和土壤表层(0—20 cm)硝态氮、无机氮含量相关性显著,说明叶绿素仪测定值可以在玉米生长旺盛期反应土壤氮素供应情况;玉米生长旺盛期功能叶叶绿素相对含量和土壤表层硝态氮含量均与玉米子粒产量呈显著相关,说明叶绿素仪可以在玉米生长旺盛期估测玉米子粒产量,且不受地域、土壤类型的影响。

浅谈高土壤电阻率地区变电所接地安装与降阻问题

本文介绍了在高土壤电阻率地区变电所接地系统安装实例,通过采用深孔式接地极、土壤置换、添加降阻剂等方法进行综合降阻,来达到设计要求,保证变电所安全运行。

水热条件和施肥对黑土中微生物群落代谢特征的影响

选择位于我国东部3个不同气候带(温带、暖温带、中亚热带)的农业生态试验站(海伦站、封丘站、鹰潭站),设置水热变化梯度下的土壤置换试验,利用Biolog方法,研究了水热因子和施肥对单作玉米的黑土中微生物群落的影响。结果表明,在3种气候条件下,施用NPK肥均提高了黑土中细菌群落的碳源代谢活性(Average well color development,AWCD值表示)。在玉米抽雄期,施肥处理(NPK)黑土中AWCD值大小顺序为:鹰潭站(中亚热带)>海伦站(温带)>封丘站(暖温带),不施肥(CK)处理为:鹰潭站(中亚热带)>封丘站(暖温带)>海伦站(温带)。说明不施肥时黑土中微生物代谢活性随月均温度的提高而增加,而施肥和降水影响了温度对黑土中微生物代谢活性的作用。主成分分析表明,黑土中微生物群落代谢特征在海伦站(温带)和封丘站(暖温带)之间变化较小,而在鹰潭站(中亚热带)黑土中微生物群落的代谢指纹发生明显改变。气候条件变化导致的黑土中微生物代谢碳源的分异主要表现在:α-丁酮酸、腐胺、D,L-α-甘油、L-苏氨酸(r>0.9);而施肥导致的黑土中微生物代谢碳源的分异主要表现为:β-甲基-D-葡萄糖苷、葡萄糖-1-磷酸盐和丙酮酸甲脂。总体上,不同气候带水热条件的变化和施肥均影响了黑土中微生物群落的代谢活性和代谢特征的变化。

田间条件下小麦和玉米秸秆腐解过程中微生物群落的变化——BIOLOG分析

对秸秆分解微生物演变机理的研究是调控秸秆还田、提高农田地力的理论基础。本试验基于土壤置换试验平台,利用BIOLOG方法研究在寒温带、中温带和中亚热带气候下,埋于黑土、潮土和红壤中的小麦和玉米秸秆在腐解过程中微生物对碳源利用的变化规律。试验中利用网袋法区分直接分解秸秆微生物。试验结果发现秸秆腐解微生物的碳源代谢活性(Average Well Color Development AWCD值表示)在腐解0.5 a和1 a后表现出一定的随气候变化规律,即随温度和降雨量的增加而降低。其中0.5 a为海伦(0.765±0.060)>封丘(0.737±0.165)>鹰潭(0.326±0.076),1 a为海伦(0.630±0.092)>封丘(0.319±0.096)>鹰潭(0.291±0.029),但这种趋势在腐解2 a后减弱。气候条件是影响秸秆腐解微生物碳源代谢活性的主要因素,其次是腐解时间和土壤类型。主成分分析表明在腐解0.5 a后海伦、封丘地区的微生物群落代谢特征与鹰潭差异较大,而1 a后封丘和鹰潭的微生物群落代谢特征与海伦的差异较大,腐解2 a后不同气候条件下的秸秆腐解微生物对碳源的利用趋于一致,均对含氮化合物利用较多。

不同气候条件对旱地红壤微生物群落代谢特征的长期影响

利用1988年设置的暖温带和中亚热带两种气候条件下的土壤置换试验,采用BIOLOG方法,研究了气候条件对红壤中微生物群落功能的影响。结果表明,长期处于不同的气候条件改变了红壤的pH和养分状况,从而影响红壤微生物群落的代谢特征。与中亚热带气候条件相比,暖温带气候条件下,红壤的pH和全磷含量显著升高,速效钾含量显著下降;红壤微生物群落活性(以AWCD值表示)也显著降低。主成分分析表明,不同气候条件下红壤微生物群落代谢特征显著不同,与暖温带气候相比,中亚热带气候条件下,红壤微生物群落对氨基酸、胺类和酚类化合物等含氮化合物的利用显著增加。相关分析表明,影响不同气候条件下红壤微生物代谢特征的主要因素有:温度和降雨量气候因子,土壤pH、速效钾和全氮含量等土壤因子。

不同水热条件下玉米单作系统中红壤微生物群落的代谢特征

在我国东部位于3个气候带(温带、暖温带、中亚热带)的农业生态试验站(海伦站、封丘站、鹰潭站)设置水热变化梯度下的土壤置换试验,利用Biolog方法,研究了水热条件和施肥对玉米抽雄期的红壤中微生物群落功能的影响。结果表明,水热条件、作物和施肥共同影响了红壤中微生物群落的碳源代谢活性(Average Well Color Development,AWCD值表示)。施肥处理(NPK)红壤中AWCD值大小顺序为:封丘>海伦>鹰潭,不施肥(CK)处理为:封丘>鹰潭>海伦站。在3种气候条件下,施用NPK肥均提高了红壤中微生物群落的碳源代谢的总体活性。主成分分析结果表明,不同水热条件下,施肥处理的红壤中微生物群落代谢指纹变化较小,但不施肥处理出现显著变化;对碳源利用主成分起分异作用的主要是碳水化合物和羧酸类物质及3种含氮化合物(L-苯基丙氨酸、L-天冬酰氨酸和苯乙基胺)。

气候对旱地紫色土微生物功能多样性的长期影响

研究了暖温带和中亚热带气候对紫色土的理化性质、微生物活性及其多样性的长期影响。将安徽休宁的紫色土分别放置在暖温带的封丘和中亚热带的鹰潭,18年的旱作定位试验结果表明,中亚热带紫色土的pH、全N含量、NO_3^--N含量和有效P含量显著低于暖温带紫色土;中亚热带气候条件下紫色土微生物整体活性高于暖温带;中亚热带气候条件下紫色土微生物对羧酸和糖类利用较多,而在暖温带气候条件下紫色土微生物对氨基酸和胺类的利用能力较高。说明中亚热带气候条件促进了紫色土微生物对含C化合物的利用,而暖温带气候条件促进了紫色土微生物对含N化合物的利用。

Iron Oxides and Their Relations to Colors in Some Soilsof Southern China

Iron oxides from 33 samples of 25 soils derived from various parent materials in the southern China were studied using NaOH selective dissolution technique and X-ray diffraction (XRD). Goethite and hematite were the only two crystalline Fe oxides occurring in a significant quantity. The goethite / (goethite + hematie )ratios ranged from 0 to 1, being the highest in yellow soil, some yellow-red soils and saprolite samples and the lowest in soils derived from purple sandstone where only hematite was present. Al substitution in goethite ranged from 6.6 to 29.9 mol % with a mean value of 16.7 mol %, while substitution of Al in hematite ranged from 0 to 12.1 mol %. The values of Al substitution of hematite in coexisting goethite and hematite were closely related with corresponding values of goethite (r=0.7292, P<0.01, n=27). The redness rating of soils increased linearly with increasing amount of hematite (r=0.8109, P<0.01). It was suggested that redness rating could be used to crudely estimate hematite contents of soils.

水热条件变化对黑土细菌群落结构的影响及其演替特征

全球气候变化导致的水热条件变化,对土壤微生物群落结构及功能产生重要影响。深入理解这些变化如何影响微生物群落的结构及其随时间的演替,对于有效预测和适应未来的气候变化至关重要。【目的】在气候变化背景下,本研究旨在探索黑土细菌群落的多样性、组成和结构,以及群落演替特征的变化情况。【方法】利用中国科学院海伦、封丘、鹰潭农田生态系统国家野外科学观测研究站长期土壤置换实验平台,选择寒温带地区(中国海伦)的黑土作为研究对象,并将其移置于暖温带地区(封丘)和中亚热带地区(鹰潭)以模拟水热条件增加。通过采集2005年至2011年的63个黑土样本(包括原位、移置封丘县和移置鹰潭市),利用16S rRNA基因高通量测序技术,研究了水热条件变化对黑土细菌群落多样性、组成和结构的影响;同时结合土壤理化性质,分析环境因素与微生物群落特征间的关系,并计算物种周转率(w)。【结果】经过6年的移置,将寒温带黑土移至暖温带和中亚热带后,土壤的理化性质发生了显著改变。土壤有机质和全氮含量显著降低,地上部生物量显著减少。土壤细菌群落的多样性下降,群落组成和结构发生了显著变化。主要细菌类群包括疣微菌门(Verrucomicrobia)、变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)等,其中疣微菌门在移置鹰潭地区后的相对丰度显著增加。此外,气候因子与微生物群落特征高度相关。非度量多维尺度分析显示,群落结构随水热条件和时间的变化而演替,这与微生物时间周转率的增加相关。在不同水热条件下,细菌群落的时间周转率差异显著,依次为0.030(海伦)<0.033(封丘)<0.045(鹰潭)。【结论】6年的水热条件增加显著降低了细菌群落的多样性,显著改变了其组成和结构,并加快了细菌群落时间周转率的响应。

水热条件与土壤性质对农田土壤硝化作用的影响

水热条件、土壤性质和耕作管理影响了土壤的硝化作用从而影响农田氮素循环和平衡.本试验选择中国东部3个气候带上的主要农田土壤:中温带黑龙江海伦的黑土、暖温带河南封丘的潮土和中亚热带江西鹰潭的红壤,在上述3个地点的生态试验站建立土壤置换试验,对比研究不同水热条件和土壤类型对玉米单作系统中土壤硝化作用的交互影响.2006～2007年的试验结果表明,在玉米抽雄期,从海伦到鹰潭(月均温由22.3℃上升到26.8℃,月降水由100.8 mm增加到199.6 mm),3种土壤的硝化作用强度均随着月均温和月降水的增加而下降,黑土、潮土和红壤分别下降了64.2%～67.2%、52.1%～52.5%和41.7%～75.2%,土壤的硝化作用强度与气温(r=-0.354,p<0.01)和降水(r=-0.290,p<0.01)均呈极显著负相关.土壤类型也显著影响了土壤硝化细菌的数量和硝化强度,硝化细菌数和硝化强度的大小顺序为:潮土>黑土>红壤.土壤pH对土壤硝化强度有显著影响,其相关系数r=0.551(p<0.01).总体上,在玉米抽雄期,区域水热状况及土壤类型、施肥均影响了土壤的硝化强度,水热×土壤类型、水热×施肥、土壤类型×施肥、水热×土壤类型×施肥等对硝化强度有着极显著的交互作用.

石油污染土壤综合修复治理方法研究

通过对石油污染土壤情况调查发现,石油污染土壤程度在平面上,以油井为中心,污染程度向四周减轻;在纵深上,土壤表层污染较重,往下随深度递增而呈减轻的趋势。因此,基于土壤污染程度分布情况,各区域的治理方法也不同,污染土壤严重区域(油井附近)采用土壤置换法,轻微区域(外围)采用植物修复技术,中等区域(介于前两者之间)采用微生物修复技术。为了提高综合修复质量,在中等和轻微污染区域进行微生物+植物联合修复技术试验,结合试验效果,合理利用该技术最终可达到治理目的。