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本科生毕业外文文献翻译
Title Differences in Organic C Mineralization Between Aerobic and Submerged Conditions in Paddy Soils of Southern Jiangsu Province,China
题目 中国南部江苏省水稻土的好氧和淹水条件下有机碳矿化的差异
中国南部江苏省水稻土的好氧和淹水条件下有机碳矿化的差异
郝瑞军，李忠培，车玉平
(中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室，南京，210008)
(上海景观园林研究所，上海，200232)
摘要 水分在土壤有机碳(SOC)的矿化过程中起着至关重要的作用.本文通过室内培养试验研究了江苏常熟典型稻田土壤有机碳矿化动态,还研究了水稻土好氧和淹没条件下土壤有机碳矿化的差异.结果表明,不同水分状况下SOC在不同水分条件下的日均矿化量在整个培养期存在显著差异,培养开始时在有氧条件下迅速下降,但在浸入条件下迅速增加,并且在10d后均保持恒定培养.有机碳矿化的差异主要发生在培养初期,随着培养时间的延长而减少.因此,在稍后的潜伏期间差异没有显著差异.有氧条件下SOC的呼吸强度,日均和累积矿化量分别为淹水条件下SOC的2.26-19.11,0.96-2.41和0.96-2.41倍.统计分析表明,微生物生物量碳和氮含量越高,好氧和淹水条件下呼吸强度差异越大,微生物量氮和溶解有机碳含量越高,.淹水条件下土壤微生物活性的下降是导致呼吸强度下降的主要原因,但有机碳矿化的减少与整个潜伏期溶解有机碳的变化也有关.
水分状况，水稻土，有机碳矿化，有氧条件，淹没条件，差异
水分状况是影响有机碳矿化的重要因素，为正确理解土壤水分对有机碳矿化的影响，表明土壤碳循环的特征至关重要。以前的研究表明，淹水可能导致土壤局部厌氧环境。不仅数量少，而且微生物繁殖速度缓慢，在厌氧条件下导致有机碳矿化率相对较低(Devevre and Horwath 2000; Sahrawat 2004)。Zhang等人(2007)的研究表明，在不同土壤水分条件下，通过紫色土试验，有氧条件下SOC的日均矿化量显著高于淹水条件下的，SOC在有氧条件下的累积矿化量也高于沉水条件下的27.76%，然而重新试验的结果也不同。Huang等人(1998)发现，使用C标记跟踪技术，淹水土壤的SOC分解速率高于干燥土壤。Bridgham等人的研究(1998)认为，淹水可能会降低北部湿地氮和磷的矿化速度，而淹水处理中有机碳的矿化速率几乎与非淹没处理相同。刘和张(2008)和刘等人(2008)的研究证明，当添加N和P作为外部物质时，淹水条件下SOC有效矿化量显著增加，甚至高于好氧处理。水分状况对土壤有机碳矿化的影响可能与土壤条件的变化有所不同。SOC的矿化主要由微生物的活性和底物的量决定(Han et al.2007; Li et al.2007)，尽管淹没条件降低了土壤中微生物的活性和数量，但它增加了水溶性有机碳的溶解并同时提高了有机碳的利用率(Lietal.2004)。因此，好氧和淹水条件下土壤有机碳矿化量的差异可以通过微生物活性与溶解有机碳之间的增减平衡来确定，然而观测结果并不一致，其原因仍不十分清楚。本研究在江苏省常熟市采集了30个典型的水稻土样，在实验室内进行好氧和淹水条件下的培养实验，以比较有机碳矿化的差异，分析有机土壤有机碳矿化与淹水条件的关系，阐明不同水分条件下有机碳矿化差异的原因。
材料和方法
土壤取样选择江苏省常熟市典型稻田作为抽样点。该市位于太湖东北部，长江北部，气候属北亚热带湿润季风，淹水面积1094公顷，淹水土壤主要来源于河流沉积物，淹水土地利用方式为小麦和水稻轮作两熟制。淹水水稻种植历史悠久，在这个地区有3000年的历史(丁2004)。30个典型的稻田被选为常熟市18个镇的抽样田，11月份收获中稻后，选取每个田间3个代表点，在0-20淹水cm深度采集土壤样品，除去植物根后，将样品分成两个子样品，一份新鲜样品通过2mm筛并在4℃下储存以测定SOC矿化，溶解的有机碳和微生物生物量。淹水另一种是风干并进一步研磨以进行物理和化学分析。淹水所收集的30个土壤样品分为白色，黄泥、辉煌泥、武黄泥、乌沙、巫山六种不同的土壤类型(表1)。
表1测试土壤的物理和化学性质
|
土壤类型 样品数 p H SOC |
总N |
可用P |
微生物生物量C. |
微生物生物量N |
溶解有机C |
|||
|
(g kg-1) |
(g kg-1) |
(mg kg-1) |
(mg kg-1) |
(mg kg-1) |
(mg kg-1) |
|||
|
白色的土壤 |
5 |
5.59plusmn;0.57 |
17.41plusmn;3.10 |
1.78plusmn;0.31 |
11.30plusmn;3.08 |
685.09plusmn;218.87 |
38.30plusmn;11.30 |
10.83plusmn;1.20 |
|
黄泥土 |
6 |
5.84plusmn;0.47 |
15.26plusmn;5.81 |
1.52plusmn;0.54 |
13.79plusmn;6.88 |
529.74plusmn;226.85 |
32.24plusmn;10.72 |
9.94plusmn;1.54 |
|
辉煌倪土 |
3 |
5.67plusmn;0.22 |
17.63plusmn;2.96 |
1.86plusmn;0.25 |
10.32plusmn;1.99 |
728.31plusmn;46.50 |
31.21plusmn;8.47 |
12.13plusmn;0.95 |
|
武黄泥土 |
9 |
6.17plusmn;0.79 |
18.89plusmn;3.09 |
1.94plusmn;0.27 |
13.25plusmn;6.00 |
644.36plusmn;270.81 |
41.88plusmn;18.80 |
12.53plusmn;3.39 |
|
乌沙土 |
3 |
5.72plusmn;0.24 |
17.20plusmn;2.56 |
1.88plusmn;0.16 |
19.52plusmn;9.72 |
641.01plusmn;310.85 |
31.54plusmn;5.87 |
14.98plusmn;5.11 |
|
巫山土 |
4 |
6.83plusmn;1.17 |
21.56plusmn;4.05 |
2.24plusmn;0.42 |
11.94plusmn;3.82 |
816.44plusmn;168.43 |
52.82plusmn;19.67 |
16.85plusmn;8.45 |
SOC矿化的室内试验有氧(持水量60%)和淹没(土水比为1：1)有机碳矿化。用恒温培养处理的碱性溶液吸收法测定碳矿化(Lu2000)。新鲜的土壤(50g)通过2mm的筛子在容量为500 mL的罐子中浸至为田间持水量的60%或1：1土壤水比例。将含有5 mL 3mol/L NaOH的试管置于每个罐中。瓶子用橡皮塞密封并在28℃下培养用0.1mol/L 反相滴定法测定1、2、6、10、14、20d后,NaOH溶液中收集的CO2加入2mL mol/L BaCl后的HCL溶液。碳矿化通过测量20天期间土壤的CO2变化来计算， 1d表示日呼吸强度。
分析方法
通过熏蒸提取法测量土壤微生物生物量C和N(Vance和Brooks1987)。根据Li等人测定土壤溶解有机碳(2005年)。简而言之，称量通过2mm筛的新鲜潮湿土壤。用双蒸水(水-土比2:1)往复振荡器摇动土壤30分钟，并离心20分钟(4000r/min)。除去提取物并通过0。45mu;m醋酸纤维素膜过滤器以测定DOC(溶解的有机碳)浓度。通过总有机碳(TOC)自动分析仪(TOC-5000A，Shimadz，Kyoto，Japan)测定提取物中的DOC，通过Tyurin法测定土壤有机碳，通过凯氏定氮法测定总氮，通过电位滴定法测定pH，用钼蓝试剂(Lu2000)通过比色法测定有效磷。
数据分析
用SPSS 13.0 软件对参数的相关性和回归进行统计分析。
结果
有机碳矿化的过程在不同的水分条件(有氧和淹没)下，SOC矿化的变化显著不同。 图1显示了培养过程中SOC日均矿化量的变化时间在有氧和淹没的条件下。 有氧条件下培养开始时SOC的日矿化量迅速下降。 第二天的矿化量为第一天的52.9-72.8%， 后缓慢下降并在培养10天后保持恒定。 培养结束时的数量仅为第1天的34.2-70.6%， 在淹没条件下，SOC矿化开始时表现出迅速增加， 培养第6天的矿化量为第1天的2.81-4.70倍， 培养结束时的数量是第1天的2.12-4.17倍。
- 有氧和沉水条件下有机碳矿化的差异
在有氧和淹没的条件下，不同土壤条件下水稻土呼吸强度，日均和累积矿化量均发生显著变化。 总体而言，有氧条件下呼吸强度为10.76-92.50 mL CO2 kg-1d-1，高于淹水状态，前者为后者的2.26-19.11倍，差异极显著(P lt;0.01)。 日均和好氧处理下SOC累积量分别为0.61-18.50 mL CO2和12.19-CO2浓度为370.0 mL,高于浸没状态，前者为后者的0.96-2.41倍。
2
2
2
2
2
2
图2-A显示了呼吸强度，有氧和淹没条件下SOC日均和累积矿化度的差异分布。 两种水分状况下呼吸强度的差异主要为20-35 mL CO2 kg-1d-1，占总土壤样品的48.3%，差异为5-20和35-50 mL CO2 kg-1d-1 ，分别占17.2%和13.8%， 日均矿化量差异主要在0-3和3-6mL CO2 kg-1之间，分别占总土壤样品的41.
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