国家自然科学基金(41171233)
- 作品数：15 被引量：397H指数：10
- 相关作者：李忠佩刘明江春玉吴萌宋蒙亚更多>>
- 相关机构：中国科学院大学中国科学院南京农业大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家科技支撑计划公益性行业(农业)科研专项更多>>
- 相关领域：农业科学环境科学与工程更多>>
- ^(13)C脉冲标记定量研究施氮量对光合碳在水稻-土壤系统中分布的影响被引量：19
- 2015年
- 通过盆栽试验,设置两种施氮水平(50 mg kg-1和100 mg kg-1)处理(分别记为N50和N100),采用四次13C脉冲标记对不同生育期(分蘖期、拔节期、抽穗期和灌浆期)水稻光合产物碳在水稻-根际土壤系统中的分配特征进行定量研究。结果表明,不同施氮水平下,N100处理的水稻地上部生物量显著高于N50处理(p<0.05);生长后期N50处理促进根的生长,根冠比增加。N100处理四次脉冲标记总累积13C量达265.5 mg,较N50处理高出39%,分配到土壤中的13C量高出46%,说明适当增施氮肥,不仅可以提高作物产量,还能增加作物输入土壤的有机碳量。水稻早期光合碳主要运往地下部(21.7%~52.7%),灌浆期地下部分配比例大大降低(7.50%~8.90%)。两种施氮水平下,四次脉冲标记累积吸收的光合13C在植株和土壤中的分配比例大致相同,累积吸收的光合碳约72%在植株地上部,28%分配到地下部(根系7.21%~7.71%和根际土壤20.3%~21.2%)。
- 刘萍江春玉李忠佩
- 关键词：水稻氮素水平
- 不同种植年限设施菜地土壤微生物量和群落结构的差异被引量：33
- 2015年
- 【目的】研究不同种植年限设施菜地土壤微生物量和群落多样性变化规律,探索高度集约利用下土壤质量退化的根本原因和机理,为设施菜地土壤可持续利用提供理论参考。【方法】采集江苏省常熟市由稻麦轮作农田转变为设施菜地种植3 a、6 a和10 a等3个不同年限0—20 cm表层土壤,以周围种植水稻/小麦的农田土壤作为参照,分别测定土壤理化性质、微生物量和微生物群落多样性等指标。【结果】由稻麦轮作农田转变为设施菜地种植3 a的土壤微生物活性较强,养分含量较高;种植6 a后微生物活性明显降低,速效养分含量积累。种植年限从3 a到10 a,速效氮含量升高66.1%,速效磷含量升高97.2%。种植3 a以内p H接近中性,而种植6 a以上p H降低至酸性。土壤微生物量碳和微生物商在种植3 a均最高,种植6 a和10 a后显著降低。微生物群落的碳源利用指纹(BIOLOG)分析表明,种植3 a平均吸光值(AWCD)和微生物多样性指数(Shannon、Simpson和Mc Intosh)均最大,对碳源的利用能力最强,种植6 a和10 a明显降低,其中AWCD和Shannon指数分别比种植3 a降低了96.1%、15.4%和89.7%、17.6%。磷脂脂肪酸(PLFA)分析表明,种植3 a PLFA总量及细菌、真菌、放线菌PLFA含量均最大,而种植6 a和10 a以上指标均明显降低,其中,种植10 a土壤的PLFA总量及细菌、真菌、放线菌PLFA含量分别比种植3 a降低27.4%、21.8%、42.7%、49.4%(P<0.05)。【结论】随着设施菜地种植年限增加,土壤微生物量和群落结构发生了明显变化,设施菜地种植3 a土壤微生物活性和群落结构稳定性明显增强,而种植6 a以上土壤微生物活性和群落结构稳定性明显降低,土壤生物质量显著退化。
- 宋蒙亚李忠佩吴萌刘明江春玉
- 关键词：微生物量微生物群落结构
- 不同秸秆生物炭对红壤性水稻土养分及微生物群落结构的影响被引量：150
- 2015年
- 【目的】研究不同秸秆转化生物炭对红壤性水稻土养分含量及微生物群落结构的影响差异,为土壤改良和秸秆资源的合理利用提供理论参考。【方法】以水稻和玉米秸秆300℃、400℃和500℃裂解得到的生物炭为添加材料,以发育于第四纪的红壤性水稻土为供试土壤,通过135 d室内培育试验,研究秸秆生物炭添加对红壤性水稻土p H、有机碳和养分含量、土壤微生物生物量碳(MBC)的影响,及其对磷脂脂肪酸(PLFA)表征的微生物群落结构的影响。试验共设7个处理:对照(CK)、添加水稻秸秆炭300℃(RB300)、400℃(RB400)、500℃(RB500)和添加玉米秸秆炭300℃(CB300)、400℃(CB400)、500℃(CB500)。【结果】物料类型和制备温度因素显著影响裂解得到生物炭材料的养分含量和化学性质。培育试验表明,两种秸秆生物炭的添加,平均提高土壤p H值0.16个单位;土壤有机碳、速效磷和速效钾水平,分别比对照增加26.1%、20.6%和281.8%。水稻秸秆炭对土壤速效钾水平促进作用较大,而玉米秸秆炭则主要增加速效磷含量。低温裂解秸秆炭(300℃)的添加,并没有显著影响土壤碱解氮和无机氮含量;而添加RB500和CB500处理的碱解氮分别比对照低10.4%和8.1%,硝态氮含量分别比对照高63.6%和100.7%(P<0.05)。添加生物炭处理,微生物生物量碳和磷脂脂肪酸总量平均比对照增加63.4%和47.5%,但添加300℃秸秆炭处理与对照差异不显著;两种秸秆炭的输入均可以增加革兰氏阴性细菌(G-)、革兰氏阳性细菌(G+)、放线菌和真菌的含量,且不同制备温度处理间的差异表现为300℃<400℃<500℃。主成分分析表明,水稻秸秆炭对土壤微生物群落结构的影响较玉米秸秆炭更为显著;不同温度水稻秸秆炭间,群落结构差异明显,而不同温度玉米秸秆炭间没有区分开来。典范对应分析结果表明,生物炭添加可以通过改变土壤性质,间接影响微生物群落结构
- 李明李忠佩刘明江春玉吴萌
- 关键词：微生物生物量碳磷脂脂肪酸典范对应分析
- 红壤典型区土壤中有机质的分解、积累与分布特征研究进展被引量：24
- 2015年
- 土壤有机质分解转化是红壤生态系统碳循环的重要环节。自中国科学院红壤生态实验站建站以来,本课题组围绕土壤有机质分解转化的关键科学问题,重点开展了有机物料在土壤中的分解与影响因素、土壤有机质的矿化过程动态、土壤有机质的积累过程特征、以及红壤水稻土团聚体中有机碳的分布规律等方面的研究。本文回顾了过去所开展的主要研究内容的进展情况,并对今后的研究工作做出了初步展望。
- 李忠佩刘明江春玉
- 关键词：土壤有机质
- 不同猪粪施用量下红壤水稻土表层水氮磷动态被引量：11
- 2015年
- 土表水中养分含量变化不仅是土壤养分状况的直接反映，也是土壤养分流失及其环境影响的间接测度。研究施肥条件下土表水中养分含量动态，可为优化施肥管理措施提供科学参考。本研究通过布设0～44．8t／hm。共8个猪粪施用量梯度的水稻盆栽试验，通过定期采样监测，试图探明不同猪粪施用量水平下红壤水稻土表层水氮磷含量动态。结果表明：早稻季，表层水总磷、总氮、铵态氮和有机氮的平均含量分别为0．04～1．13、3．17～12．97、1．81～5．11和1．17～7．39mg／L。晚稻季各养分平均含量水平升高，分别为0．13～7．98、3．17～25．57、1．21～10．41和1．87～15．35mg／L，其中磷的累积效应最明显，较早稻季最大升高约6倍。各养分含量与猪粪施用量显著线性相关，当猪粪施用量≥11．2t/hm2时，表层水养分浓度显著升高并于施肥后第4天和第14天出现养分释放高峰。与单施化肥相比，配施猪粪会使表层水养分形态以有机氮为主，最高可占总养分的66％，同时养分大量释放期延长一周。连续大量施用产生的累积效应表明该施肥制度将导致土壤保肥能力趋于饱和，养分流失风险激增，实际生产中应考虑用量和频率的叠加效应。
- 马晓焉刘明李忠佩
- 关键词：红壤水稻土猪粪施用量表层水氮磷含量
- 溶液培养条件下腐殖酸对Cr(Ⅵ)微生物还原的影响被引量：2
- 2015年
- 探明铬(Cr)的氧化还原作用机制对于深入认识其污染过程特征进而制订科学的防控措施有重要意义。本研究采用从山西大同风化煤、河南巩县褐煤和云南昆明滇池底泥中提取的腐殖酸(分别记为HAs、HAh、HAk),通过分别添加,以及共同添加葡萄糖和不同制备来源或不同浓度的腐殖酸,并接种水稻土悬液,研究了溶液培养条件下腐殖酸对Cr(Ⅵ)的微生物还原过程的影响。结果表明:在有充足碳源存在条件下腐殖酸能够发挥其电子传递作用促进Cr(Ⅵ)的微生物还原过程。腐殖酸促进Cr(Ⅵ)还原的作用随其添加浓度的升高而增强,腐殖酸浓度为0.02 g/L时其促进作用较微弱,而2.00 g/L时培养期间Cr(Ⅵ)的还原率达到95%以上。腐殖酸的结构组成差异对其作用于Cr(Ⅵ)的微生物还原过程有重要的影响,腐殖化程度相对较高的HAk和HAs对Cr(Ⅵ)的微生物还原的促进作用明显,HAk更因含有一定量的多糖或类多糖物质而加快了Cr(Ⅵ)微生物还原过程的发生时间,而HAh则对Cr(Ⅵ)的微生物还原的影响较小。
- 李忠佩徐丽娜车玉萍
- 关键词：微生物还原腐殖酸
- 不同有机物料组合对土壤养分和生化性状的影响被引量：42
- 2013年
- 【目的】研究不同有机物料混合后的分解特征及其对土壤养分和生化性状的影响,探索通过优化有机物料组合或配比以达到农业有机废弃物的合理利用,为农田土壤肥力的保持与提高提供科学依据和理论指导。【方法】本研究采用水稻秸秆、花生秸秆和猪粪3种有机物料,设置水稻秸秆(S)、花生秸秆(H)、猪粪(Z)、水稻秸秆+花生秸秆(SH,质量比1﹕1)、水稻秸秆+猪粪(SZ,1﹕1)、花生秸秆+猪粪(HZ,1﹕1)、水稻秸秆+花生秸秆+猪粪(SHZ,1﹕1﹕1)、水稻秸秆+花生秸秆(7S3H,7﹕3)和水稻秸秆+花生秸秆(3S7H,3﹕7)以及对照(CK,不添加物料)10个处理。按土重1%的添加量加入到土壤里,培养90 d后,测定土壤养分指标和生物化学特性变化。【结果】土壤中添加不同配比物料对土壤养分和生物化学性状有显著影响。总体上,多种物料混合要比单一物料的影响更大。混合物料处理的养分释放具有明显的正交互作用效应,即混合物料处理的养分释放高于其相应单一物料养分释放的加权平均值;混合物料处理的CO2释放速率和C矿化率具有明显的负交互作用效应,如SH、SZ和3S7H处理的C矿化率比相应单一物料处理的加权平均值分别低9.91%、23.5%及23.0%,CO2释放速率分别低24.6%、16.5%及18.2%;混合物料处理对脲酶和转化酶活性的交互作用效应并不显著;混合物料处理对土壤微生物生物量碳氮的影响具有显著的正交互作用效应,如3种物料混合处理(SHZ),其土壤微生物生物量碳、氮量比相应单一物料处理的加权平均值分别高67.8%和49.1%;微生物群落的碳源利用指纹(BIOLOG)分析表明,7S3H处理的平均吸光值(AWCD)最高,对碳源的利用能力最强;而微生物代谢熵分析表明,S处理的代谢熵最高,7S3H处理的代谢熵最低。【结论】添加有机物料可以显著提高土壤养分含量,增强土壤生物活性;有机物料组合处理比单一物料处理对土
- 宋蒙亚李忠佩刘明刘满强
- 关键词：土壤养分土壤酶活性矿化
- 浮水植物处理对猪场污水中可溶性有机物组成的影响被引量：3
- 2016年
- 采集江西省余江县规模化猪场污水,选取青萍(Lemna minor)、紫背浮萍(Spriodela polyrrhiza)和大薸(Pistia stratiotes)等3种浮水植物分别进行处理.通过布置4个半月的温室试验,研究浮水植物处理对污水中可溶性有机物(Dissolved organic matter,DOM)组成及其荧光特性的影响.在试验过程中,定期采样监测污水中可溶性有机碳(Dissolved organic carbon,DOC)、总氮(Total nitrogen,TN)和总磷(Total phosphorus,TP)去除效率的变化.试验结束后,收获浮水植物并测定其生物量、TN和TP浓度,以及叶绿素含量.同时,基于三维同步荧光和平行因子分析方法,对污水中DOM组分进行识别和分析.结果表明,浮萍科植物的生物量倍增时间更短,而大薸生物量和养分日累积量更大.随着培养天数的增加,浮水植物处理污水中DOC、TN和TP去除率分别达到75%、90%和80%以上,且明显高于对照处理.在猪场污水中,DOM组分主要包括一个类蛋白质组分和两个类腐殖质组分;培养初期,猪场污水以类蛋白质组分为主.随着试验天数的增加,类蛋白质组分比例呈显著降低的趋势,而类腐殖质组分逐渐增加.与对照相比,种植浮水植物显著降低污水中类蛋白质组分比例,而提高类腐殖质组分比例.此外,浮水植物处理显著降低污水DOM的新鲜度指数,而增加微生物性来源类腐殖质组分的比例.综上,浮水植物在改善猪场污水中有机养分去除效率的同时,提高了DOM组分的腐殖化程度.
- 李磊刘明李燕丽刘佳李忠佩
- 关键词：猪场污水浮水植物可溶性有机物三维荧光光谱平行因子分析
- 基于FTIR分析猪场废水有机物分解过程中组成结构变化被引量：9
- 2016年
- 猪场废水排放的环境污染问题日益受到重视,研究废水中有机物的组成结构变化将可为制订合理的污染防治措施提供科学依据。本研究通过设置不同规模化猪场废水的室内培养试验,在培养过程中定期采样,采用抽滤、冷冻干燥等方法获得可溶性有机物(DOM)固体样品;运用FTIR光谱仪采集样品的红外谱图,研究废水中DOM组成结构在有机分解过程中的变化。结果表明,不同猪场来源的废水中DOM具有类似的组成结构,且主要由蛋白质、脂质类、腐殖酸、多糖类和酚类等有机物组成。随着培养天数的增加,与脂质类、蛋白质和酚类等相关的官能团含量逐渐降低并趋于稳定,而与腐殖酸和多糖类相关的官能团显著增加直至平稳。与初始样品相比,培养20天后样品中DOM组成结构以腐殖酸和多糖类为主,表明DOM的腐殖化程度有所提高。此外,与纤维素分子内氢键缔合的羟基(OH)相比,纤维素分子间氢键缔合的羟基降解速率相对更快,而以前者对微生物的降解更为敏感。废水中DOM以酚羟基C—O的降解速率更快,随后是芳香族COOH、糖类C—O和酰胺羰基CO,而糖类C—O倾向于优先被微生物所利用。综上所述,废水中不同的DOM组成结构在有机降解过程中的变化存在一定差异。
- 李磊李忠佩刘明吴萌马晓焉唐晓雪
- 关键词：规模化猪场废水可溶性有机物傅里叶红外光谱
- 不同农田有机物料组合对物料分解过程的影响被引量：4
- 2014年
- 试验采用凋落袋法来研究农田有机物料混合后的分解状况。选取风干的水稻秸秆、花生秸秆和猪粪三种有机物料,设置九种处理,田间分解30 d、90 d、180 d和360 d四个阶段取样,测定物料分解率、基本养分及pH值等指标。结果显示,不同农田有机物料混合分解时,SZ、HZ、7S3H及3S7H混合处理的分解率均表现出正交互作用效应,而SHZ及SH混合处理均表现出负交互作用效应。农田有机物料混合可以调节物料的营养结构,优化不同营养物质搭配比例,使调节后物料促进微生物活性的增强,对碳源利用更加彻底,充分吸收周围可被利用的营养物质(N、P、K),有利于营养物质的富集。物料组合对pH值的影响均表现出正交互作用效应。
- 宋蒙亚李忠佩刘明刘满强江春玉
- 关键词：养分释放分解率
