淹水厌氧条件下腐殖酸对红壤中铁异化还原过程的影响

采用室内培养实验,观测淹水厌氧条件下分别添加及共同添加葡萄糖和不同制备来源的腐殖酸,对红壤中铁的异化还原作用的影响.结果表明,红壤单独培养条件下,Fe(Ⅱ)浓度培养前后没有发生变化.添加葡萄糖促进了铁的异化还原,培养至12 d其Fe(Ⅱ)浓度为培养前的25倍.腐殖酸不能作为电子供体促进铁的异化还原,单独添加时红壤中Fe(Ⅱ)浓度没有发生变化,而同时添加葡萄糖情况下,培养前期促进而后期减弱铁的异化还原,其Fe(Ⅱ)浓度增幅仅为单独添加葡萄糖处理的35%.腐殖酸的浓度对红壤中铁的异化还原作用有影响,浓度为2.00 g/kg时培养前期促进而后期减弱铁的异化还原,低浓度时(0.20和0.02 g/kg)影响很小.不同制备来源的腐殖酸对红壤中铁异化还原过程的影响不同.培养前期,从山西大同风化煤(HAs)、河南巩县褐煤(HAh)和云南昆明滇池底泥(HAk)中提取的腐殖酸都促进了红壤中铁的异化还原;培养后期,HAk依然发挥促进作用,其Fe(Ⅱ)浓度始终高于G处理,而添加HAs和HAh的处理培养至7 d Fe(Ⅱ)仅为单独添加葡萄糖处理的14%和25%,减弱了铁的异化还原.

浅表层水稻土N2O消耗能力及其与N2O还原微生物的耦合关系

土壤不仅能够产生、排放温室气体N2O,还具有截留、吸收、转化N2O的能力。土壤消耗N2O已经成为很重要的一种降低大气N2O浓度的途径,但目前关于土壤N2O消耗过程及其微生物调控机制的系统研究较为缺乏。试验以浅表层水稻土柱(0—5 cm)为研究对象,通过外源添加N2O气体研究N2O迁移通过淹水土柱的动态过程,以及N2O消耗能力与氧化亚氮还原酶基因丰度变化和其他土壤养分含量变化的联系,揭示浅表层水稻土N2O消纳量与N2O还原微生物之间的耦合关系。结果显示,淹水厌氧条件下5 cm土壤深度外源添加的N2O迁移通过浅表层土柱后,仅有7.17—9.80%部分逸散出土表,表明0—5 cm淹水水稻土层具有极强的N2O截留能力(90%以上)而减少N2O净排放量。排放出土表的N2O也可被淹水土柱继续吸收消耗,且吸收转化速率随N2O浓度增加而大幅提高,最高可达到3896.75μg N m^-2 h^-1。与此同时,土壤DOC含量大量消耗,含nosZI基因的反硝化微生物数量显著增长(P<0.01),而nosZII基因丰度的无显著变化。说明高浓度N2O添加能够促进淹水土壤N2O吸收消耗能力,此刺激作用可能主要由含nosZI基因的N2O还原微生物进行调控。浅表层土壤强大的N2O吸收消耗功能可进一步深入系统研究,为实践温室气体减排提供理论基础。

不同秸秆还田对黄色石灰土土壤理化特性及番茄生长的影响

【目的】为进一步提高黄色石灰土的土壤质量。【方法】以贵州典型的黄色石灰土为例,采用3种秸秆还田和设置两种还田量,共8个处理,即空白试验(CK)、仅厌氧淹水(CK1)、少量水稻秸秆(R1)、高量水稻秸秆(R2)、少量玉米秸秆(C1)、高量玉米秸秆(C2)、少量芒草秸秆(M1)以及高量芒草秸秆(M2),研究厌氧淹水条件下不同秸秆与不同秸秆还田量对土壤p H、有机质、全量养分、速效养分及作物生物量等指标的动态影响,分析厌氧淹水结束后各处理的土壤化学计量特征,并运用相关分析法评估土壤养分与养分、养分与作物生物量之间的影响。【结果】(1)秸秆在厌氧淹水处理下能提高土壤的养分含量,土壤各养分指标含量随着厌氧淹水的时间延长逐渐呈现上升的趋势,除全氮外;(2)与CK相比,各处理的碳氮比显著较高,碳磷比和氮磷比显著较低;(3)通过相关分析发现,pH值、全氮与其他各养分无显著相关,有机质与其他养分指标呈显著相关,全钾、全磷分别与速效钾、速效磷呈显著相关,有机质、全钾、速效钾、速效磷与番茄生物量呈显著相关。【结论】玉米秸秆的处理效果优于水稻、芒草秸秆处理,并且高量秸秆处理的效果优于低量秸秆处理,从作物的生物量也反映出高量玉米秸秆处理的效果最佳。

稻田土壤N2O消纳能力及nosZ-I型功能种群应答机制

稻田土壤长期的淹水厌氧环境有利于反硝化作用的进行,是导致N2O大量排放的重要原因之一.目前,关于稻田土壤N2O排放特征的相关研究已有不少,然而关于稻田土壤N2O的消纳能力及相关功能微生物的应答机制尚不明确.本研究以淹水水稻土原状土柱(0~5 cm)为研究对象,在土柱底部输入外源N2O气体,系统监测所添加外源N2O通过土柱的浓度及关键土壤因子的动态变化特征,以及分析nosZ-I型功能种群组成的演替规律,以期揭示淹水水稻土N2O的消纳能力及nosZ-I型功能种群的应答机制.结果表明,外源N2O输入后约97.39%扩散进入土柱,逸散出土表的N2O占0.72%~7.75%,达到排放高峰后被土壤继续消耗,培养192 h后外源N2O处理比对照多消耗67.10%N2O,N2O消耗速率提高144.2%.同时,NH+4-N、NO-3-N和DOC分别多消耗了19.65%、16.29%和8.41%.N2O输入192 h后nosZ-I的群落多样性没有显著差异,但是其种群组成发生显著改变:优势菌株OTU5004、OTU5065、OTU960和OTU1282(Proteobacteria)相对丰度显著提高,其中OTU5004菌株相对丰度比初始样和CK升高7.30%和4.63%,非优势菌株OTU5265(Azoarcus sp.)比初始样和CK升高0.33%和0.15%.上述结果表明,0~5 cm深度渍水水稻土壤具有很强的N2O消耗能力,外源N2O添加使N2O消耗速率明显加快,提高了淹水水稻土壤对N2O的消纳潜力,促进碳氮转化和nosZ-I群落组成变化,这将为降低大气N2O排放提供新的参考.