不同恢复措施对若尔盖沙化退化草地恢复过程中土壤微生物生物量碳氮及土壤酶的影响

若尔盖高原是长江、黄河上游重要的水源地之一。近年来由于人类活动及气候变化等原因,其草地出现了严重的沙化退化现象。通常认为在返青季节对沙化退化草地进行补播后,完全围封有助其恢复,但在实践中发现,补播后对其进行放牧,恢复效果更理想。因此,选取若尔盖典型沙化退化草地,对比分析了合理放牧、围封禁牧与自然恢复3种恢复措施对土壤微生物生物量碳氮、土壤酶活(酸性土壤磷酸酶、多酚氧化酶、过氧化物酶、β-1,4-葡萄糖苷酶及β-1,4-N-乙酰葡萄糖苷酶)及土壤碳氮矿化速率的影响。结果显示,恢复6年后:与围封禁牧和自然恢复相比,合理放牧恢复草地土壤微生物生物量碳[C(101.27±22.14)mg·kg~(-1)]、生物量氮[N(67.45±18.02)mg·kg~(-1)]、土壤酸性磷酸酶活[(159.0±36.4)μg·g~(-1)·h-1]、β-1,4-葡萄糖苷酶活[(81.19±16.78)nmol·g~(-1)·h~(-1)]、碳矿化速率[C(25.19±5.79)g·kg~(-1)·d~(-1)]以及氮矿化速率[N(0.476±0.015)mg·kg~(-1)·d~(-1)]显著提高;围封禁牧恢复草地除土壤β-1,4-葡萄糖苷酶活[(29.91±14.39)nmol·g~(-1)·h~(-1)]及氮矿化速率[N(0.172±0.050)mg·kg~(-1)·d~(-1)]外,其余指标与自然恢复无显著差异;在相关性研究中,土壤氮矿化速率与微生物生物量碳氮、酸性磷酸酶活、β-1,4-葡萄糖苷酶活呈极显著相关(P0.01);微生物生物量碳氮与酸性磷酸酶活呈极显著相关(P0.01),与β-1,4-葡萄糖苷酶活呈显著相关(P0.05)。结果表明:在若尔盖沙化草地的恢复过程中,合理放牧是一种科学的沙化草地恢复措施。     

土壤碳矿化对西双版纳热带森林恢复演替的响应

为探明土壤有机碳矿化对热带森林恢复演替的响应,以西双版纳热带森林不同恢复阶段(白背桐Mallotus paniculatus群落、崖豆藤Mellettia leptobotrya群落、高檐蒲桃Syzygium oblatum群落)为对象,采用室内培养法研究不同恢复阶段热带森林土壤有机碳矿化的时空动态特征,结合方差分析、相关分析及主成分分析,探讨热带森林恢复过程中土壤微生物及理化性质变化对有机碳矿化速率的影响。结果表明:恢复阶段、季节和土层对土壤碳矿化速率具有显著影响,且三者间存在显著的交互效应;热带森林恢复显著影响土壤有机碳矿化(P0.01),土壤有机碳矿化速率大小顺序为:高檐蒲桃群落(19.09mg·kg~(-1)·d~(-1))崖豆藤群落(16.93 mg·kg~(-1)·d~(-1))白背桐群落(15.35 mg·kg~(-1)·d~(-1));不同恢复阶段热带森林土壤有机碳矿化速率月份变化趋势基本一致,均表现为6月9月3月12月;不同恢复阶段热带森林土壤有机碳矿化速率均沿土层呈逐渐降低的变化趋势;热带森林恢复过程中土壤微生物生物量碳与易氧化有机碳的变化是影响土壤碳矿化的主控因子,而土壤有机质、全氮、水解氮、铵氮、硝氮对土壤有机碳矿化的贡献次之。西双版纳热带森林恢复演替主要通过影响土壤微生物生物量碳及土壤易氧化有机碳的含量而调控有机碳矿化的时空动态。     

粤北阔叶人工林和次生林植物多样性与土壤理化性质相关性研究

为提升人工林林分质量,发挥人工林生态效益,以亚热带优良乡土树种壳斗科红锥(Castanopsis hystrix)、乐昌含笑(Michelia chapensis)、深山含笑(Michelia maudiae)人工林和天然次生林为研究对象,分析不同林分林下物种数量、物种多样性指数(Shannon-Wiener指数,Simpson优势度指数,Pielou均匀度指数,Margalef丰富度指数)和土壤理化性质等指标及其差异,明确土壤中制约人工林林下植被多样性的理化性质指标。结果表明,(1)灌木层中,红锥与含笑人工林林下植被Shannon-Wiener指数(1.61±0.51,1.23±0.30)低于天然次生林(1.95±0.40),且二者林下物种成分与天然次生林有显著差异,人工林植物优势种以(Maesa japonica)、石楠藤(Piper puberulum)为主,天然林优势种以广东润楠(Machilus kwangtungensis)、黧蒴锥(Castanopsis fissa)等乔木幼苗为主。草本层红锥与含笑人工林的Shannon-Wiener指数(2.55±0.50,2.53±0.31)高于天然次生林(2.34±0.38)。(2)0-20 cm土层内,有机质、全氮、全磷含量均表现为红锥人工林[(34.74±13.29)g·kg~(-1),(1.56±0.49)g·kg~(-1),(0.43±0.13)g·kg~(-1)]含笑人工林[(28.20±9.97)g·kg~(-1),(1.27±0.34)g·kg~(-1),(0.30±0.10)g·kg~(-1)]天然次生林[(22.78±8.52)g·kg~(-1),(1.07±0.33)g·kg~(-1),(0.25±0.04)g·kg~(-1)];20-40 cm土层内,人工林与天然林土壤有机质、全氮、全磷仍表现为红锥人工林[(24.22±7.51)g·kg~(-1),(1.23±0.32)g·kg~(-1),(0.42±0.11)g·kg~(-1)]含笑人工林[(21.80±8.34)g·kg~(-1),(1.04±0.28)g·kg~(-1),(0.29±0.11)g·kg~(-1)]天然次生林[(16.15±6.42)g·kg~(-1),(0.83±0.23)g·kg~(-1),(0.24±0.04)g·kg~(-1)]。除硝态氮外,其余土壤理化性质均因林分类型不同而呈现显著差异(P0.05)。(3)有机质、氮、磷三者是影响林下植被多样性的关键因子。土壤有机质含量与林下植被多样性的相关性最强(P0.05),氮、磷含量与草本层的相关性显著(P0.05),草本层与灌木层相比,更易受到土壤理化性质的影响。     

退耕还林对土壤养分含量及其垂直分布的影响

退耕还林对生态系统生态过程的影响受到许多学者的关注,但关于不同退耕还林模式对土壤养分含量及其垂直分布的影响的报道较少。文章研究了南方红壤丘陵地区2种具有代表性的退耕还林模式在还林10年后,土壤铵态氮、有效磷、速效钾等养分含量及其垂直分布的变化。结果显示,退耕种植加拿大杨(Populus canadensis)后表土中有机质质量分数(29.25±9.93)g·kg~(-1)、速效K质量浓度(21.12±1.27)mg·L~(-1)均最低,而铵态氮质量分数量(111.60±3.82)mg·kg~(-1)最高,有效磷质量分数(13.710±1.42)mg·kg~(-1)低于水稻田表土中有效磷质量分数量(35.391±1.58)mg·kg~(-1),但显著高于池杉林表土中有效磷质量分数(5.320±0.42)mg·kg~(-1)。退耕种植池杉(Taxodium ascendens)后表层土壤有机质(59.38±1.013)g·kg~(-1)和NH_4~+-N质量分数(104.43±4.08)g·kg~(-1)均分别高于水稻田土壤有机质(47.56±1.01)g·kg~(-1)和NH_4~+-N质量分数(52.22±2.286)mg·kg~(-1),有效磷质量分数低于水稻田(35.391±1.580)mg·kg~(-1),速效K质量浓度(66.303±4.024)mg·L-1与水稻田接近,表明退耕还林降低了土壤中速效K和有效P含量,但促进了NH_4+~-N的积累。加拿大杨林和池杉林土壤中有机质、有效P和速效K含量均随着土层深度增加而下降。水稻田土壤中有机质、有效P含量也随着土层深度的增加迅速降低,NH_4+~-N含量先升高在40~60 cm土层中达到峰值(77.81±1.96)mg·kg~(-1),而后缓慢下降,土壤速效K含量总体上从表层向下逐渐降低,但垂直差异不明显。     

紫色土坡耕地可溶性有机碳淋失特征

可溶性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)在土壤-水界面的径流迁移是土壤有机碳损失的主要形式之一,其迁移损失对土壤有机碳库的源汇功能有重要的影响。为探明紫色土坡耕地DOC的径流迁移特征,利用可测壤中流的径流小区观测壤中流DOC的迁移,结合夏玉米不同生长期土壤DOC含量动态变化分析,研究紫色土壤中流DOC淋失过程与通量。结果表明,土壤DOC含量在玉米生长期逐渐增加,到抽雄期达到最大值,收获期逐渐降至最低。2009—2011年壤中流平均径流量为264 mm,占夏季径流量的68%,表明壤中流是紫色土坡耕地径流的主要形式。壤中流径流量与降雨量呈现极显著正相关性(P0.01),与降水强度相关性不显著。壤中流过程DOC质量浓度表现为先升后降再趋于稳定的趋势,且与径流速率呈极显著正相关关系(P0.01)。3年内次降雨产流事件中壤中流DOC质量浓度为1.7～4.6 mg·L~(-1),平均为3.2 mg·L~(-1)。壤中流DOC迁移负荷分别为565.5、802.1和1 090.1mg·m~(-2),平均年累积迁移负荷为819.2mg·m~(-2)。DOC淋失量在玉米不同生长时期变化较为明显,主要发生在抽雄期至成熟期,淋失总量为658.4mg·m~(-2),占年平均淋失负荷的81%,与玉米生长期土壤DOC含量变化趋势基本一致。研究结果可为调控紫色土坡耕地DOC迁移淋失及评价土壤有机碳平衡提供一定的参考和依据。     

岩溶区不同土地覆被方式对土壤团聚体有机碳的影响

分析不同土地覆被方式土壤有机碳的差异和特点有助于深入研究岩溶区碳循环的特点和规律。以西南岩溶地区森林、灌丛和果园3种土地覆被方式为研究对象,对0~100 cm各层土壤总有机碳及团聚体有机碳的差异和特征进行研究,结果表明:(1)3种土地覆被方式以森林土壤总有机碳含量最高(12.53~39.33 g·kg~(-1)),灌丛次之(8.48~27.99 g·kg~(-1)),果园最低(8.40~18.61 g·kg~(-1)),不同土地覆被方式土壤总有机碳不仅在0~20 cm差异显著,而且在40~70 cm土层也有明显差异(P0.05);各土地覆被方式0~100 cm各层土壤均以0.25 mm水稳性大团聚体为主,果园土壤2 mm团聚体质量分数在0~90cm土层显著低于森林和灌丛(P0.05)。(2)土地覆被方式对土壤2 mm大团聚体内有机碳含量的影响最为显著,森林土壤2 mm团聚体有机碳的含量为12.32~39.88 g·kg~(-1),在0~100 cm各层均显著高于灌丛和果园,并且灌丛土壤2 mm团聚体有机碳的含量在0~30 cm和40~90 cm土层也显著高于果园(P0.05)。另外,果园土壤0.25 mm微团聚体内有机碳的含量明显高于0.25 mm大团聚体,然而森林0~100 cm土层和灌丛0~30 cm土层各粒级团聚体有机碳含量没有显著差异(P0.05)。(3)3种土地覆被方式,0.25 mm大团聚体对土壤有机碳的贡献均高于0.25 mm微团聚体;森林、灌丛和果园0.25~2 mm团聚体对有机碳的贡献率分别为40.31%~67.76%,41.99%~59.38%和48.72%~68.18%,是贡献率最高的团聚体;不同土地覆被方式之间2 mm团聚体对有机碳的贡献差异最为显著,森林土壤明显高于灌丛和果园;3种土地覆被方式中果园土壤0.25mm微团聚体对有机碳贡献率相对较高,其0.053~0.25 mm微团聚体对有机碳的贡献率为13.08%~26.98%,仅次于0.25~2 mm大团聚体。     

土壤和气候因素对土壤有机碳平均周转时间的影响

研究不同气候条件下不同地区土壤有机碳平均周转时间的变异规律对于探讨未来气候变化情景下土壤有机碳的稳定性及空间变化具有重要意义。为研究不同气候条件下不同地点土壤有机碳平均周转时间的差异及其与土壤和气候因素的关系,采集南宁、常州、宿迁、牡丹江4个不同气候区11个样点的土壤,在当地年平均土壤湿度和25%土壤湿度下培养土壤,测定1年的累积土壤异养呼吸量、有机碳含量,进而估算土壤有机碳平均周转时间,并测定土壤pH、全氮、有效磷、速效钾含量。结果表明,不同气候区的土壤有机碳平均周转时间存在明显差异,具有最低年平均温度和年降水量的牡丹江土壤有机碳平均周转时间最大。在采样点年平均土壤湿度下培养土壤的有机碳平均周转时间变异范围为(18.60±3.90)—(74.73±10.47) a,在25%土壤湿度下培养土壤的有机碳平均周转时间变异范围为(13.40±1.61)—(83.54±19.28)a。在采样点土壤湿度培养土壤的有机碳平均周转时间变化主要与有机碳含量有关,而与年异养呼吸量无显著(P0.05)相关性;当土壤湿度提高到25%之后,土壤有机碳平均周转时间变化则受到土壤有机碳含量和年异养呼吸量的双向调节,且培养土壤的湿度提高到25%后,土壤有机碳平均周转时间显著(P0.05)增加。土壤有机碳平均周转时间随土壤全氮含量增加而增大(P0.05),随土壤速效磷含量增加而减小(P0.05)。土壤有机碳平均周转时间与土壤pH和速效钾含量无显著回归关系(P0.05)。基于土壤总氮含量(TN)、有效磷含量(SAP)、年平均温度(MAT)、年平均降水量(AP)的模拟方程[MTT=13.156e(0.667TN-0.005SAP+0.019MAT-0.311AP)]可模拟采样地点土壤湿度下土壤有机碳平均周转时间(MTT)85.5%的变异,基于总氮含量(TN)、年平均温度(MAT)、年平均降水量(AP)的模拟方程[MTT=7.637e(0.906TN+0.127MAT-2.393AP)]可模拟25%土壤湿度下土壤有机碳平均周转时间82.6%的变异。该研究显示不同采样点土壤有机碳平均周转时间存在极显著(P0.001)差异,且这种差异主要与土壤和气候因素的差异有关。     

零价铁与腐殖质复合调理剂对稻田镉砷污染钝化的效果研究

稻田土壤环境中,重金属镉和类金属砷的行为受pH和Eh的影响强烈,这导致了稻田镉砷复合污染治理难度大。该研究研制了零价铁与腐殖质(质量比为12.5?87.5)的复合土壤调理剂(简称复合调理剂),在水稻早稻和晚稻种植前,分别向试验小区施加零价铁、腐殖质、复合调理剂,研究稻田镉砷的同步钝化效果。结果表明,与对照(不施加零价铁与腐殖质中的任何一种)相比,施加2 250kg·hm-2复合调理剂,水稻各部位砷和镉的质量分数显著降低,早稻稻米中镉质量分数从(0.35±0.04)mg·kg~(-1)下降至(0.19±0.04)mg·kg~(-1),总砷从(0.99±0.11)mg·kg~(-1)下降至(0.38±0.04)mg·kg~(-1);晚稻稻米镉从(0.50±0.05)mg·kg~(-1)下降至(0.25±0.02) mg·kg~(-1),总砷从(1.14±0.15) mg·kg~(-1)下降至(0.48±0.07) mg·kg~(-1);单独施加腐殖质,早稻和晚稻稻米总镉质量分数下降至(0.30±0.11)mg·kg~(-1)和(0.34±0.02)mg·kg~(-1),总砷下降至(0.68±0.05)mg·kg~(-1)和(0.83±0.01)mg·kg~(-1);单独施加零价铁,早稻和晚稻稻米总镉质量分数分别下降至(0.32±0.01) mg·kg~(-1)和(0.49±0.02) mg·kg~(-1),总砷下降至(0.48±0.03)mg·kg~(-1)和(0.64±0.13) mg·kg~(-1)。施加复合调理剂可改善土壤理化性质,水稻产量、土壤pH值、水稻根表铁膜中铁、镉和砷的含量显著升高;而土壤孔隙水中亚铁离子、镉离子和三价砷离子的浓度,土壤中磷酸盐提取态砷和二乙基三胺五乙酸(DTPA)提取态镉的含量则显著下降。其中,施加复合调理剂对土壤磷酸盐提取态镉的降低率(早稻和晚稻分别为37.8%和34.1%)远高于单独施加零价铁和腐殖质的降低率的总和(早稻和晚稻分别为15.1%和12.3%),表明零价铁和腐殖质之间的交互作用对抑制镉进入水稻具有协同作用。零价铁与腐殖质复合调理剂具有同步钝化稻米镉砷的功能,可改良土壤,对环境友好。     

新疆若羌县绿洲带土壤硒含量的空间分布及影响因素分析

为研究若羌县土壤Se含量、分布特征与土壤性质的关系,在研究区采集434个表层土壤样品,分析了若羌县土壤Se含量及其影响因素.结果表明,若羌县表层土壤Se含量变幅为0.06—0.47 mg·kg~(-1),平均值为0.18 mg·kg~(-1),总体属于中等、边缘及缺硒土壤,不存在硒中毒土壤.不同土壤类型中草甸土Se含量最高(0.23 mg·kg~(-1)),盐土最低(0.13 mg·kg~(-1)).成土母质以洪积物发育的土壤Se含量最高(0.25 mg·kg~(-1)),湖积物最低(0.14 mg·kg~(-1)).不同土地利用方式下,水田土壤Se含量最高(0.32 mg·kg~(-1)).研究区土壤MgO、有机碳C_(org)、黏粒含量、TN和铁锰氧化物是影响土壤Se含量的主要因素.     

西双版纳热带森林不同恢复阶段土壤微生物生物量碳的变化

为探明土壤微生物生物量碳(microbial biomass carbon,MBC)对西双版纳热带森林恢复的响应,以西双版纳热带森林不同恢复阶段(白背桐Mallotus paniculatus群落、野芭蕉Musa acuminata群落、崖豆藤Mellettia leptobotrya群落)为研究对象,分析了不同次生恢复阶段热带森林土壤MBC的时空动态特征。结果表明,演替阶段、取样时间、取样深度及其交互作用均对土壤MBC含量产生了显著影响(P0.05或0.01)。不同恢复阶段热带森林平均土壤MBC含量表现为野芭蕉群落(1.36 g·kg~(-1))显著高于崖豆藤群落(1.10 g·kg~(-1))与白背桐群落(0.93 g·kg~(-1))(P0.01);不同恢复阶段土壤MBC含量具有显著的季节变化,最高值均出现在6月,最低值出现在12月,且雨季(6、9月)高于干季(3、12月)。3个恢复阶段热带森林中土壤MBC含量均呈随土层深度增加而递减的垂直分布。土壤温度与水分时空变化对土壤MBC具有显著影响(P0.05),土壤温度与土壤水分能够分别解释土壤MBC的60%—90%与57%—92%。主成分分析结果表明,总有机碳、全氮、水解氮是调控白背桐群落土壤MBC变化主要的影响因素,土壤全氮是野芭蕉群落土壤MBC变化最主要的决定因素,而全氮和硝态氮是崖豆藤群落土壤MBC时空动态主要的控制因素。因此,西双版纳热带森林植被恢复能够促进土壤MBC的积累但存在样地差异性,土壤MBC含量取决于样地微生境(如温度与水分)及土壤碳/氮养分的状况。     

椰纤维生物炭对砖红壤水稻土Pb形态及水稻产量和品质的影响

为研究椰纤维生物炭(CFB)对铅(Pb)污染水稻土中Pb形态和生物有效性的影响,以及对水稻(Oryza sativa L.)生长和品质的调控效果,以热带(海南)具有代表性的花岗岩和玄武岩母质发育的砖红壤水稻土为供试土壤,在6种Pb污染土壤(Pb质量分数为0、50、250、500、2 500、5 000 mg·kg~(-1))中添加质量分数为3%的CFB,并进行水稻盆栽试验,分析土壤EDTA有效态Pb含量和Pb形态,及糙米Pb含量、水稻产量和农艺性状的变化。结果表明:随Pb污染量的增加,两种水稻土中各化学形态和有效态Pb含量显著增加(P0.05);CFB的施用降低了土壤交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态Pb含量,增加了有机结合态和残渣态含量;降低了供试土壤有效态Pb含量,且玄武岩母质水稻土较花岗岩母质水稻土效果更显著。Pb质量分数(250、500 mg·kg~(-1))未超过国家农业用地风险管制值(GB15618—2018;≤500 mg·kg~(-1))时,花岗岩水稻土、玄武岩水稻土中糙米Pb含量依次超过食品安全国家标准(0.2mg·kg~(-1));Pb胁迫未对水稻生长和农艺性状造成明显影响;而质量分数为5 000 mg·kg~(-1)时,Pb胁迫抑制水稻生长、降低农艺性状,此时花岗岩和玄武岩中糙米Pb含量分别超过国家食品安全标准14、10倍。CFB能够缓解Pb对水稻产量和品质的影响;Pb质量分数为500mg·kg~(-1)时,CFB的施用使玄武岩水稻土中糙米Pb含量降低38.4%,符合食品安全国家标准。因此,椰纤维生物炭能够促使土壤中Pb向水稻难吸收的有机结合态和残渣态转化,降低有效态Pb含量,减轻Pb对水稻生长的毒害及在糙米中的累积。     

耕作年限对鄱阳湖围垦区稻田土壤有机碳组分的影响

在鄱阳湖围垦区选取6个不同耕作年限的稻田,分析测定了土壤总有机碳(SOC)、重组有机碳(HFOC)、轻组有机碳(LFOC)和微生物生物量碳(MBC)含量,以阐明耕作年限对土壤有机碳组分的影响。结果表明:(1)鄱阳湖围垦区稻田0~30 cm土层土壤HFOC、LFOC和MBC含量分别为5.89~24.01 mg·g~(-1)、0.47~4.14 mg·g~(-1)和12.43~850.53 mg·kg~(-1),3种有机碳组分均与SOC含量呈显著正相关关系(P0.01)。(2)耕作年限显著影响HFOC、LFOC和MBC含量,随着耕作年限的增加,3种有机碳组分含量均呈不同程度的增加趋势,但其占SOC的比例随有机碳组分及土层呈不同的变化规律。(3)鄱阳湖区围垦稻田与垦殖前的湿地相比,HFOC占SOC的比例在耕作50 a后呈相对稳定状态,但较天然湿地小,表明围垦在一定程度上降低了土壤碳库的稳定性。     

生物炭与磷肥配施对棕壤中Cd形态及其有效性的影响

通过实验室模拟Cd污染棕壤,探讨单施不同量(20和40 g·kg~(-1))花生秸秆生物炭(PB)和棉花秸秆生物炭(CB)、20 g·kg~(-1)磷肥(P)以及两者配施对污染土壤p H值及5种形态Cd含量变化的影响,分析生物炭、磷肥及其联合作用对棕壤Cd生物有效性的影响机制。结果表明,单施磷肥可显著降低土壤p H值(较CK降低14.64%),单施生物炭以及两者配施均可提高土壤p H值(较CK增加0.99%~24.67%),以单施40 g·kg~(-1)花生生物炭处理土壤p H值增幅最显著。单施磷肥显著降低土壤可交换态、碳酸盐合态和铁锰氧化物结合态Cd含量,增加有机结合态和残渣态Cd含量;单施生物炭和配施处理均可使土壤可交换态Cd含量显著减少,碳酸盐结合态Cd含量显著增加(49.76%)。在相同施炭量(20 g·kg~(-1))下,配施处理土壤有效态Cd含量的降幅高于单施处理,且花生秸秆生物炭与磷肥配施处理效果优于棉花生物炭与磷肥配施,Cd活性系数分别为0.150和0.236,即20 g·kg~(-1)花生秸秆生物炭+20 g·kg~(-1)磷肥(P+PB_2)混合处理最有利于降低土壤Cd生物有效性。     

亚热带常绿阔叶林土壤活性有机碳组分季节动态特征

作为土壤质量的重要指标,活性有机碳(SLOC)在土壤物理、化学和生物特性中发挥着重要作用。本研究依托中国科学院会同森林生态试验站,于2016年12月-2017年12月,通过对亚热带常绿阔叶林(烤林)不同季节土壤进行采样和分析,系统地研究和比较了亚热带常绿阔叶林土壤活性有机碳组分季节动态特征。结果表明,(1)不同季节亚热带常绿阔叶林土壤养分和有效养分均大致表现为夏季秋季春季冬季,其中不同季节土壤全磷含量差异不显著(P0.05)。(2)土壤易氧化有机碳(EOC)、颗粒有机碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)和水溶性有机碳(WSOC)具有明显的季节动态,均表现为夏、秋季较高,春、冬季较低。(3)亚热带常绿阔叶林土壤微生物量碳(SMBC)和微生物量氮(SMBN)均大致表现为夏季秋季春季冬季,其中夏季和秋季差异不显著(P0.05),春季和冬季差异不显著(P0.05),夏季和秋季显著高于春季和冬季(P0.05),而不同季节SMBC/SMBN差异不显著(P0.05)。(4)土壤活性有机碳与土壤总有机碳均呈显著线性关系,说明土壤活性有机碳依赖于土壤总有机碳含量,各自从不同角度表征了土壤中活性较高部分碳的含量。(5)亚热带常绿阔叶林土壤EOC、POC、LFOC、WSOC和SMBC与SOC、TN均呈显著或极显著相关性,与TP相关性不显著;活性有机碳各组分之间相互影响和密切联系,其中SOC、TN是亚热带常绿阔叶林土壤活性有机碳变化的重要影响因素。     

晋北干旱区盐碱地柽柳叶总有机碳与营养元素含量的关系

根据土壤板结程度、地表返盐现象严重程度以及植物生长状况,将晋北干旱区盐碱地划分为相对轻度、中度、重度3个盐碱胁迫等级。以30年生柽柳(Tamarix chinensis Lour.)人工纯林植株为研究对象,通过对不同盐碱胁迫柽柳叶片总有机碳(TOC)以及叶片和0~15 cm表层土壤全N、全P、全K、Na、Mg、Cu、Zn、Fe、Ca等营养元素及土壤CEC含量进行测定,研究晋北干旱区盐碱地柽柳植株体内元素化学计量特征,探讨晋北干旱区盐碱地柽柳叶片和表层土壤营养元素与柽柳叶碳的相关性,探究其叶碳含量的主要限制性营养元素,分析影响柽柳叶碳即植物生长的关键性因素。研究结果表明,(1)p H值在3个等级盐碱胁迫土壤之间无显著差异;Na含量以重度盐碱地最高(1 462.51 mg·kg~(-1)),轻度盐碱地最低(436.67mg·kg~(-1)),差异显著,Na~+含量相差较大导致的盐胁迫是影响柽柳人工林生长的主要环境因子。(2)基于单位质量和单位面积叶TOC含量均以中度盐碱地最高(分别为40.47 kg·kg~(-1)和1.79 kg·m~(-2)),Na含量(2.76 kg·kg~(-1)和0.12 kg·m~(-2))以中度盐碱地最高;基于单位质量的TN(1.95 kg·kg~(-1))和TP(0.27 kg·kg~(-1))含量以轻度盐碱地最高,TK含量(0.70 kg·kg~(-1))以中度盐碱地最高,说明柽柳的生长与体内营养元素密切相关,Na能够在泌盐植物柽柳体内富集,但并不是无限富集,而是存在一个阈值。(3)柽柳叶TOC含量和叶片K、Fe含量呈显著正相关(P0.05),与表层土壤K含量亦呈显著正相关(P0.05),表明这两种元素尤其是K在晋北干旱区盐碱地柽柳叶片形态建成、养分吸收和抗盐碱方面具有重要作用。研究结果可为该地区植被恢复和生态环境改善提供科学依据。     

黑龙江地区不同类型水稻土活性有机碳的特征

通过野外实地调查取样和室内分析相结合的方法,研究黑龙江地区4种类型(起源土壤分别为黑土、草甸土、白浆土和沼泽土)水稻土活性有机碳含量及其分配比例、碳库活度。结果表明,4种类型水稻土易氧化有机碳(ROC)含量及其分配比例均明显高于可溶性有机碳(DOC)和微生物量碳(MBC),ROC、DOC和MBC质量分数分别为1 390.3~15 685.1、533.4~1 329.7和138.5~1 052.1 mg·kg-1,其分配比例分别为10.1%~34.9%、1.8%~7.7%和0.5%~3.3%;不同类型对土壤DOC、MBC、ROC含量及其分配比例和碳库活度(aR)均具有显著性影响,4种类型水稻土间DOC、MBC、ROC含量及其比例和aR均达显著性差异(P0.01),不同类型水稻土的ROC/TOC比例和aR的大小顺序相同,依次为黑土型草甸土型沼泽土型白浆土型;4种类型水稻土的ROC含量与TOC含量之间均呈极显著的正相关关系(P0.01)。     

海南尖峰岭热带山地雨林土壤有机碳储量和垂直分布特征

2016-2018年连续3年研究了海南尖峰岭热带山地雨林(香蒲桃天然林Syzygium odoratum、南亚松天然林Pinus latteri、桉树人工林Eucalyptus robusta和橡胶人工林Hevea brasiliensis)土壤有机碳储量和垂直分布特征,为该区域山地土壤碳库储量的准确预测提供参考依据。结果表明,(1)在垂直方向,不同年份热带山地雨林土壤有机碳含量均随着土层深度的增加而逐渐降低,表现出明显的"表聚性",其中表层随着年份的增加其增加趋势较为明显,深层有机碳含量随年份的变化不明显。此外,2016-2018年不同土层深度热带山地雨林土壤有机碳含量均表现为香蒲桃天然林和南亚松天然林显著高于桉树人工林和橡胶人工林。(2)垂直方向土壤有机碳储量与土壤有机碳呈一致的变化规律,2016-2018年热带山地雨林土壤活性有机碳均随着土层深度的增加而逐渐降低,表现出明显的"表聚性",其中表层增加趋势较为明显,深层土壤活性有机碳随年份的变化不明显,不同年份土壤活性有机碳含量差异不显著(P0.05)。此外,2016-2018年不同土层深度热带山地雨林土壤活性有机碳均表现为香蒲桃天然林和南亚松天然林显著高于桉树人工林和橡胶人工林。(3)土壤有机碳和活性有机碳与pH值和砂粒含量呈显著的负相关关系(P0.05),与电导率、黏粉粒含量、全氮呈显著的正相关关系(P0.05),与全磷含量没有显著的相关性(P0.05),其中与全氮的相关系数最大,土壤活性有机碳的相关系数高于土壤有机碳。(4)交互分析结果表明:土壤深度和林型对土壤有机碳和活性有机碳具有显著的影响,其中林型和土层深度对有机碳含量具有显著的影响(P0.05);林型对有机碳储量具有显著的影响(P0.05);林型、土层深度、林型×土层深度对土壤活性有机碳具有显著的影响(P0.01)。研究表明,土壤活性有机碳对林型和土层深度的响应较为敏感,而林型和土层深度海南尖峰岭热带山地雨林土壤有机碳储量起着决定性作用。     

中国南方稻田土壤汞含量及潜在危害评价

选择我国南方水稻主产区安徽、浙江、湖南、湖北以及广西5个省,采集213个稻田土壤样品,探究我国南方稻田土壤中汞的空间分布特征与土壤理化参数(如p H值和有机质)的相关关系及汞富集的潜在危害。结果表明:不同省份的稻田土壤汞含量存在显著的差异(P0.05,n=213),含量范围是0.029~0.326 mg·kg~(-1)(干重),平均值为(0.094±0.036)mg·kg~(-1),与农用地土壤环境质量标准0.30 mg·kg~(-1)(GB15618—1995)相比,除湖北省以外均有轻度汞污染。Pearson相关性分析表明,稻田土壤中的汞含量与有机质含量呈显著正相关关系(P0.01,r=0.445),说明适度偏高的有机质有利于土壤汞的富集。不同省份稻田土壤潜在危害等级除浙江省外均在轻微到中等的范围内,浙江省的为强等级。     

稻秸的不同组分对水稻土甲烷和二氧化碳排放的影响

在水稻土中添加稻秸(稻草)的不同组分后对其甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)的排放特征及土壤的微生物量碳(MBC)和可溶性有机碳(DOC)进行了观测,并分析其相关关系,以探讨稻秸的不同组分对CH_4和CO_2排放的影响,揭示秸秆还田稻田温室气体排放的机制和来源机理,以期为合理进行秸秆还田,减少温室气体排放提供科学依据。采用室内恒温培养试验,向水稻土中添加稻秸的4种不同组分(原稻秸、腐解稻秸、可溶性有机物和去活稻秸),培养期间定期采样分析CH_4和CO_2的浓度及MBC和DOC的动态变化。结果表明:添加稻秸各组分后,在培养的前20 d各处理CO_2排放速率较高并出现排放高峰,在20 d后基本趋于稳定。整个培养期间,CO2排放量高低顺序为:稻秸处理(2.82 g·kg~(-1))可溶性有机物处理(2.24 g·kg~(-1))去活稻秸处理(1.97 g·kg~(-1))腐解稻秸处理(1.86 g·kg~(-1));整个培养期间,各处理CH4排放速率呈现波动变化,CH_4排放量高低顺序为:原稻秸处理(83.58 mg·kg~(-1))去活稻秸处理(75.94 mg·kg~(-1))腐解稻秸处理(57.66 mg·kg~(-1))可溶性有机物处理(20.08 mg·kg~(-1))。CO_2排放速率与DOC、稻秸组分C/N呈显著相关;CH_4排放速率与MBC呈显著相关。稻秸组分施入水稻土后均能显著提高土壤CH_4的排放速率和排放量,对土壤原有有机碳存在激发效应,以原稻秸激发效应最大;不同外源有机物对土壤有机碳的激发效应不同;CO_2的排放主要集中在稻秸中易分解物质的快速分解阶段;在稻秸的易分解物质的快速分解阶段和难分解物质的缓慢分解阶段,均有CH_4产生,缓慢分解阶段产生的CH_4不容忽视。     

土壤硒含量显著影响黑小麦与普通小麦的硒吸收

为了解黑小麦(Triticum aestivum L.)与普通小麦养分含量和硒吸收差异特征,通过成熟期田间取样,研究了富硒土壤(马三村,土壤硒质量分数平均值0.874 mg·kg~(-1))和缺硒土壤(韩村,土壤硒质量分数平均值0.205 mg·kg~(-1))对小麦不同器官组织养分及硒含量的影响特征。结果表明,富硒土壤上种植的小麦籽粒样品平均硒质量分数为0.205mg·kg~(-1),变幅为0.138～0.241mg·kg~(-1),95%小麦籽粒达到富硒标准,其中黑小麦籽粒硒质量分数平均为0.239 mg·kg~(-1),全部达到富硒标准。缺硒土壤上种植的小麦籽粒平均硒质量分数为0.040 mg·kg~(-1),变幅为0.030～0.057 mg·kg~(-1),均未达到富硒标准。小麦籽粒富硒程度与土壤硒含量的相关系数为0.954,当土壤硒质量分数达到0.810 mg·kg~(-1)时,小麦籽粒才能达到富硒标准。在硒水平相当的土壤上,黑小麦比普通小麦对硒的积累量大,富硒程度较高。马三村和韩村黑小麦籽粒硒含量平均分别比普通小麦高38.9%和34.2%。此外,黑小麦籽粒中氮和磷元素含量较普通小麦高,但富硒和缺硒土壤对相同品种籽粒N、P、K含量影响不大。因此,黑小麦富含丰富的营养物质,可作为富硒食品源。该研究可为富硒小麦品种与土壤硒含量间的相关关系研究提供理论依据。