含碳丰富的秸秆在无氧或限氧的条件下低温热解后得到生物炭可施入土壤, 有利于缓解秸秆处理压力、 减少污染、 减少温室气体排放, 并改良土壤。 在重要的农粮基地辽宁潮棕壤上布置了生物炭还田试验。 玉米田施用不同量的生物炭(0, 360, 1 800和3 600 kg·ha-1)一个生长季后, 研究土壤有效磷(P)、 有机P和全P含量的变化, 并采用荧光共轭物质作为测定底物, 通过酶解产生荧光物质研究土壤磷酸酶活性的响应。 结果表明, 生物炭添加到土壤后, 土壤有效P含量随生物炭施用量增加而显著升高、 有机P和全P的含量没有显著的变化。 其原因是生物炭携带有效P而引起的。 碱性磷酸单酯酶和磷酸二酯酶活性随生物炭添加量的增加而增大, 适量生物炭处理(1 800 kg·ha-1)可显著增加酸性磷酸酶, 而高量生物炭处理(3 600 kg·ha-1)对酸性磷酸酶略有抑制, 可能是生物炭自身的偏碱性使土壤pH值增大所致。 生物炭的添加对土壤磷素和磷酸酶活性的影响是土壤物理性质、 化学性质及土壤微生物群落结构和代谢能力的综合体现, 需要进一步深入研究。

土壤微生物对小分子有机氮的直接吸收和利用是目前微生物氮素营养研究的新方向。 本研究通过气相色谱-质谱（GC-MS）对双标记氨基酸（13C, 15N）的测定技术探讨土壤微生物对有机氮分子的直接吸收和利用。 结果表明： 加入土壤中的甘氨酸被微生物迅速利用, 半衰期为2.9　h。 培养4　h后在微生物体内检测到最大量的双标记甘氨酸（相当于甘氨酸加入量的10%）, 说明甘氨酸可以被微生物以完整分子形式所吸收。 通过此手段也可检测到土壤溶液和微生物体内的单标记ａ-酮酸（双标记甘氨酸分解后的产物）, 但含量极少, 说明加入的甘氨酸主要向微生物提供C源供其生命活动。 本研究证明专性化合物同位素双标记手段结合氯仿熏蒸技术是检测微生物吸收小分子有机氮的有效手段。Technique

土壤α-葡萄糖苷酶、 β-葡萄糖苷酶直接参与土壤有机物质的矿化过程， 对维持生态系统碳和养分的循环起重要作用。 秸秆或者秸秆炭化物还田是提高碳储量的一种有效措施， 输入到土壤后对生物学活性产生一定影响， 对碳库转化具有直接或者间接作用。 采用荧光物质作为底物， 将96微孔板和荧光检测法结合， 利用多功能酶标仪测定生物炭/秸秆（2.5 g/50 g干土）添加条件下黑土中α（β）葡萄糖苷酶活性。 结果表明， 秸秆添加到土壤后， 土壤α（β）葡萄糖苷酶活性增强， 水稻秸秆处理β-葡萄糖苷酶活性高于玉米秸秆处理， 40天后仍然保持较强活性， 说明秸秆的输入有助于土壤碳素转化。 可能是因为秸秆炭添加提高土壤中养分含量， 促进微生物活性， 使得土壤酶活性提高， 水稻秸秆添加增强土壤酶活性， 而玉米秸秆没有促进作用， 可能与材料来源不同有关， 材料来源与添加效应的关系有待进一步研究。 而生物炭添加对黑土中α（β）葡萄糖苷酶活性影响不大， 这与生物炭含速效养分少、 自身难降解特性有关。 与传统的分光光度法相比， 微孔板荧光法可以灵敏的检测到土壤悬液中的酶活性， 可批量检测样品， 是一种快速、 准确、 简便的土壤酶活性测定方法。

采用傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)方法分析醋酸酯淀粉包膜尿素及与生化抑制剂结合的四种肥料在棕壤中膜降解特征， 为包膜尿素肥料的应用提供科学依据。 分析表明， 膜化学成分， 分子结构和膜组成没有因加入不同的抑制剂而改变。 膜特征峰主要是H-O， —OH， CO2， CO， —CH2， —CH3， C—O， C—O—H， C—O—C的不对称、 对称伸缩振动吸收。 在棕壤中， 最高峰吸收强度总趋势0＞15＞30＞60＞90＞120＞150＞310 d， 前15 d降解相对缓慢。 150 d大部分膜物质已降解。 经过310 d， 膜主要官能团或分子结构发生了实质性改变， 不同抑制剂对膜降解速度没有显著影响。 红外吸收光谱完全可以测定与描述醋酸酯淀粉膜降解特征， 并可揭示膜降解速度差异。

采用傅里叶变换红外光谱吸收（FTIR）方法分析丙烯酸树脂包膜尿素及与生化抑制剂结合的四种肥料在棕壤中膜降解特征， 尝试利用红外光谱技术分析丙烯酸树脂膜降解特征， 为包膜尿素肥料的应用提供科学依据。 分析表明， 成膜的化学成分， 分子结构和膜组成没有因不同种生化抑制剂的加入而受到影响。 膜特征峰出现在3 479～3 195， 2 993～2 873， 1 741～1 564， 1 461～925和850～650 cm-1 之间， 主要是CH3， CH2的—C—H， —OH， C—O， C—C， C—O—C， CO， CC的不对称、 对称伸缩振动吸收， 峰面随时间变化由平到尖， 由宽到窄， 吸收强度因化学键量变强弱不一。 60 d前四种肥料膜红外吸收光谱没有明显区别， 膜降解缓慢； 而60 d后降解速度加快， 以120 d降解速度最快， 310 d 后四种肥料膜主要分子结构没有实质性改变， 膜材料主要成分在棕壤中降解十分缓慢， 降解速度并没有明显受到不同生化抑制剂的影响。 降解特征可以用红外吸收光谱测定与描述， 红外光谱能够描绘膜降解动态， 物质化学基团变化， 降解速度的差别。

反射光谱分析可为植物叶片生理学过程、 叶片表面及内部生化组分、 结构特征等提供丰富信息。 本文以转基因大麦及其原始栽培种为材料, 基于单叶反射光谱检测研究了转基因大麦的反射光谱特征及指数的变化。 研究结果表明, 将不同大麦叶片反射率配对求得反射率比值曲线易于探查出不同大麦品系间反射光谱差异, 且转基因大麦与传统对照差异较大的区域主要集中在650~700 nm的红谷及红边位置附近, 该波段的光谱反射率可能对外源基因的插入扰动反应敏感； 而在550 nm附近的绿峰及750 nm以上近红外区的反射率基本无明显变化。 反射光谱指数λRE, mND, SIPI, RRed/RGreen, PRI及NIRR800的差异性变化呈现出时间特性且取决于品系。 如上述指数显著变化将意味着植物光合生理过程、 功能及状态发生改变。

采用重铬酸钾容量法和红外光谱(FTIR）法分析了转基因抗虫棉花残体降解后的土壤腐殖质组分富里酸(FA）、 胡敏酸(HA）和胡敏素(HM）的含量和结构特征。 结果表明, 棉花残体的降解使土壤各腐殖质组分含量增加, 胡敏素的相对含量增加最大, 胡敏酸次之, 富里酸最小。 与相应非转基因对照相比, 转Bt基因棉花残体处理土壤各腐殖质组分含量降低, 转双价基因棉花SGK321处理含量增高, 转双价基因棉花Z41处理含量相当。 各腐殖质组分的光谱特征显示, 棉花残体的添加使土壤腐殖质中含氧基团减少、 烷基与酰胺化合物的比例有所降低; 不同转基因品种间棉花残体降解形成腐殖质的速度存在差异, 转Bt基因棉花残体较其对照慢, 转双价基因棉花SGK321残体较其对照快, 转双价基因棉花Z41残体与其对照相当。

在评价硝化抑制剂的作用效果时, 需要确认此硝化抑制剂对反硝化过程有无影响。 而对此过程的确认是通过反硝化酶活性(denitrifying enzyme activity, 简写为DEA)的测定来实现的。 采用加入同位素标记底物结合同位素质谱仪来测定新型硝化抑制剂3, 4-二甲基吡唑磷酸盐作用下的反硝化酶活性。 结果表明, 此新型方法能够较准确的测定培养体系中的N2O的浓度, 与气相色谱法的测定结果具有良好的相关性(MSN2O=-0.45+1.03GCN2O, Ｒ2=0.995)。 通过测定15N2O和15N2的丰度能够较好的区分2种反硝化酶活性(硝酸还原酶和N2O还原酶), 且克服了传统测定中需要加入乙炔作为酶抑制剂的弊端。 对DMPP作用下土壤反硝化酶的测定表明, DMPP对反硝化酶无显著影响, 说明DMPP在使用中不会影响土壤中的反硝化过程。

以黑土、 白浆土、 棕壤和褐土为研究对象, 采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 X射线衍射(XRD)及扫描电镜(SEM)等方法对东北4种典型土壤的粘粒矿物进行了表征, 结果显示, 它们属于蒙脱石型图谱。 4种土壤的主要矿物成分均为石英, 但黑土和白浆土还有蒙脱石和高山石等成分, 棕壤和褐土还有高山石和云母等成分。 黑土、 棕壤和褐土的粘土矿物颗粒均呈层状结构, 表面具有十分明显的非均匀特性, 其中黑土粘土矿物表面粗糙不平, 而棕壤和褐土的粘土矿物表面比黑土要光滑； 与此相反, 白浆土的粘土矿物表面轮廓清晰、 表面光滑, 且有较多的空洞。 分析结果表明土壤粘粒矿物的组成和特性可以利用土样的光谱特征进行分析和检验, 得到的信息是准确有效的

采用红外光谱法探讨了有机肥以及有机肥与化学肥料配合施用26年对棕壤腐殖质及其组分富里酸和胡敏酸的结构变化。 结果表明, 采用红外光谱仪测定肥料施用对腐殖质及腐殖质组分富里酸和胡敏酸结构的影响是可行的。 施肥26年后, 不同处理肥料施用后腐殖质具有基本一致的结构; 在某些特征峰吸收强度上有不同程度的差异, 反映了不同肥料处理对土壤腐殖质的结构单元和官能团数量及组成有明显的影响。 不同施肥处理胡敏酸也存在一些差别。 红外光谱解析表明, 与CK相比, 施用有机肥或氮磷钾配合施用后, 土壤腐殖质中小分子糖类物质减少, 芳族类物质增加。 试验结果证实, 施用有机肥可明显增加土壤水溶性有机物芳构化程度。 利用不同肥料处理腐殖质的红外光谱, 可以判断土壤有机质的演变程度。