三峡库区典型消落带土壤微生物生物量碳、氮的变化特征及其影响因素探讨

本文以三峡库区王家沟一典型消落带为研究对象,选择180、175、165和155 m这4个高程以探讨水位变化对土壤微生物生物量碳(SMBC)和微生物生物量氮(SMBN)的影响.其中,175、165和155m高程坐落在消落带内,分别表现为短、中和长期淹水,180 m高程作为对照,为永不淹水的陆地.土壤样品的采集深度为0~20 cm,每周采集一次.结果表明,180 m高程处土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)均无明显的季节变化,而175 m高程处SOC和TN季节变化明显,表现为春夏季高于秋冬季;各高程上的SMBC和SMBN及其分配比例呈现出秋高夏低的季节变化形态,表明消落带夏季高温低湿的土壤环境限制了微生物活性及土壤有机碳氮的周转速率.数据分析表明,与180 m高程相比,消落带上的175 m和165 m高程SOC、TN、SMBC及微生物商、SMBN及其分配比例均得到不同程度的升高,而155 m高程除了SMBN及其分配比例与对照无显著差异外,其他指标均显著低于对照,表明与未淹水对照点相比较,中短期淹水有利于提高消落带土壤碳氮含量及周转速率和微生物生物量,而长期受到江水淹没胁迫的土壤则会抑制土壤碳氮以及SMBC含量,并降低SOC的周转速率.相关分析表明,SMBC和SMBN均与地下5 cm处温度和p H呈极显著负相关,说明地下5cm处的温度以及p H对土壤微生物生物量有强烈的影响.     

江汉平原不同土地利用方式下土壤团聚体中有机碳的分布与积累特点

论文探讨了江汉平原果园、旱地、水田、水旱轮作等利用方式下土壤团聚体的组成、有机碳与活性有机碳的分布与积累特点。结果表明:供试土壤团聚体的组成均以2～20μm粒径为主,其次为<2μm和20～50μm粒径,<50μm粒径团聚体的含量占团聚体总量的80.8%～94.1%。不同利用方式下有机碳含量的峰值均出现在200～2000μm团聚体中,且>50μm粒径团聚体中有机碳的含量比<50μm粒径的高;但69.8%～86.6%的有机碳分布在<50μm粒径团聚体中,其中以2～20μm团聚体中有机碳所占的比例最大(35.2%～45.9%),细微团聚体固碳能力较强,而粗粒径团聚体中的有机碳对土地利用方式的变化较为敏感。土壤团聚体中的活性有机碳以2～20μm粒径的最低,<2μm和20～50μm中有机碳的活性相差不大;不同粒径的团聚体中均为水耕利用方式下(水田和水旱轮作)土壤活性有机碳的含量比旱耕利用方式下(果园和旱地)的高,但随着土壤团聚体粒径的增加,由水耕利用方式下活性有机碳所占的比例较大逐渐过渡到以旱耕利用方式下活性有机碳的比例较大。由于供试样品中2～20μm团聚体中有机碳积累最大、固定的有机碳最多,可以考虑将2～20μm团聚体作为土壤固定有机碳的特征团聚体。这些结果可为我国区域土壤有机碳的循环提供科学数据。     

三峡库区典型消落带CH4排放的变化特征及影响因素

为了探讨亚热带水库消落带CH_4的排放规律,选取三峡库区王家沟一典型消落带内5个高程(180、175、165、155及140 m)为研究对象,其中175、165和155 m位于消落带上,180 m高程为永不淹水的陆地,140 m高程为永久淹水对照区.采用静态暗箱、浮箱/气相色谱法对各高程生态系统CH_4的排放进行了为期两年的连续观测.结果表明,175 m和165 m高程在实验观测的第一年CH_4排放通量变化不明显,而155 m和140 m高程处表现为单峰型的夏季CH_4排放高峰;次年在三峡水库实现最高蓄水位175 m后,175 m高程在淹水期间CH_4排放呈现单峰态,之后表现为源汇交替的无规律排放,而165m、155 m以及140 m高程均大致呈现出冬季高CH_4排放的单峰态;在整个观测期间,180 m高程CH_4排放通量较为稳定,未出现明显峰值.另外,位于消落带上的175、165和155 m高程均表现为淹水期CH_4排放大于落干期.各高程处CH_4年累积排放量为140 m(99.58 kg·hm~(-2))155 m(82.98 kg·hm~(-2))165 m(65.38 kg·hm~(-2))180 m(6.32 kg·hm~(-2))175 m(4.27 kg·hm~(-2)),表明淹水时间越长的土壤,其环境更有利于CH_4的产生.相关性分析显示,陆地与消落带落干期的CH_4排放与土壤碳组分及pH无显著相关性,但CH_4排放通量随土壤含水率的增加而增大;水-气界面上,140 m高程CH_4排放通量与水深有显著线性负相关关系;表明土壤含水率是影响消落带落干期CH_4排放的关键因子之一,而水-气界面上CH_4的排放则受到淹水深度的调控.     

水盐梯度对闽江河口湿地土壤水稳性团聚体分布及稳定性的影响

为了揭示水盐梯度对河口湿地土壤水稳性团聚体分布及稳定性的影响,对闽江河口不同淹水环境和盐度下短叶茳芏(Cyperus malaccensis)湿地土壤水稳性团聚体进行了测定与分析.结果表明:①闽江河口半咸水湿地和淡水湿地0～30 cm土壤粉+黏团聚体、微团聚体和大团聚体的含量分别为63.12%～77.49%、6.82%～31.64%、4.38%～22.63%.除20～30 cm土层外,高潮滩0～20 cm土壤粉+黏团聚体和大团聚体含量均随盐度的增加而增加,增幅分别为8.74%～9.85%和105.54%～144.40%;0～20 cm土壤微团聚体含量均随盐度的增加而降低,高潮滩降幅为59.56%～65.20%,低潮滩降幅为55.65%～60.92%.②高潮滩土壤团聚体稳定性随盐度的增加而增加,盐度对微团聚体、大团聚体含量(DR_(0.25))和平均重量直径(MWD)的作用力在不同土层均影响显著,盐度和淹水的交互作用对各级土壤水稳性团聚体分布及稳定性的影响均不显著.③土壤团聚体稳定性与土壤TC含量呈倒"U"型关系.综上,淹水环境变化对土壤水稳性团聚体分布及稳定性的影响较小,盐度和有机碳含量是影响闽江河口湿地土壤水稳性团聚体分布及稳定性的重要限制性参数.     

土地利用方式对土壤团聚体稳定性和有机碳含量的影响

探究不同土地利用方式下土壤团聚体的粒径分布、稳定性及有机碳在各粒径团聚体中的分布规律,以期为重庆地区土壤结构的改善及土壤有机碳库的维持及提高提供依据.以重庆市北碚区6种土地利用方式(针阔叶混交林、竹林、果园、旱地、水田和荒草地)为研究对象,采用湿筛法对土壤进行粒径分组,对比分析了6种土地利用方式处理下土壤团聚体和团聚体有机碳在0～20、20～40、40～60和60～100 cm土壤剖面中的分布规律.结果表明,不同土地利用方式下,土壤的结构和肥力水平存在显著的差异.在0～100 cm土层土壤的各粒径团聚体中,6种土地利用方式的团聚体粒径均以 0. 25 mm为主;其中,竹林 0. 25 mm团聚体含量最高,其次是荒草地,旱地与果园含量最低.不同土地利用方式下0. 25～2 mm的粒径团聚体主要分布在0～20 cm土层(28. 78%～50. 08%),而0. 053～0. 25 mm和0. 053 mm的粒径团聚体主要集中在40～60cm土层.在整个土壤深度内,竹林和荒草地的土壤团聚体MWD和GMD均高于其他土地利用方式,即二者的土壤团聚体稳定性较强.土壤团聚体稳定性与土壤团聚体有机碳呈极显著正相关(r=0. 569,P 0. 01),在0～100 cm土层中,土壤0. 25～2 mm和0. 053 mm粒径的有机碳含量较高,其中0. 25～2 mm的最高,平均含量为56. 54 g·kg~(-1).除旱地土壤各粒径团聚体有机碳含量在20～40 cm土层内最高,其他土地利用方式下土壤各粒径团聚体内有机碳含量均随土壤深度的增加而降低,表现出显著的表层富集现象.总体上,6种土地利用方式下,竹林和荒草地在各土层中的土壤团聚体稳定性较好,且在各土层中,竹林土壤各粒径团聚体有机碳含量最高.     

黄土高原不同植被带人工刺槐林土壤团聚体稳定性及其化学计量特征

为研究黄土高原不同植被带对土壤团聚体稳定性及团聚体化学计量变化特征的影响,本研究选取黄土高原不同植被带人工刺槐林地土壤为研究对象,分析了不同粒径团聚体含量,团聚体化学计量及稳定性指标.结果表明, 2 mm和0. 25～2 mm粒径团聚体含量,机械团聚体的平均重量直径(E_(MWD))和机械团聚体的几何平均直径(E_(GMD))表现为森林带森林草原带草原带,而0. 053～0. 25 mm粒径团聚体含量和可蚀性因子K呈现相反的变化特点;各粒径团聚体有机碳和全氮含量在3个植被带整体表现为森林带显著高于森林草原带和草原带,而全磷含量在各植被带间无明显变化规律;有机碳和全氮含量在草原带以0. 053 mm和0. 25～2 mm粒径占绝对优势,在森林草原带以0. 053～0. 25 mm和0. 25～2 mm粒径为主,而森林带各粒径间均无显著差异;草原带和森林草原带0. 053 mm粒径全磷含量最高,而森林带全磷含量在各粒径间无显著差异;0. 053 mm和0. 053～0. 25 mm粒径团聚体C∶N值以草原带和森林草原带高于森林带,而0. 25～2 mm和 2 mm粒径在3个植被带间无显著差异;各粒径C∶P和N∶P值以森林带显著高于森林草原带和草原带.综上可见,土壤团聚体稳定性和团聚体化学计量在3个植被带间存在较大差异,团聚体稳定性和团聚体有机碳、全氮含量整体表现为森林带显著高于森林草原带和草原带.     

水稻秸秆还田对福州平原稻田土壤水稳性团聚体分布及稳定性影响

为阐明早稻与晚稻生长期土壤水稳性团聚体分布及其稳定性对秸秆还田的响应,以福州平原红壤水稻田为研究对象,对秸秆还田后早稻田和晚稻田土壤水稳性团聚体分布特征及其稳定性,包括粒径0.25 mm团聚体的百分含量R0.25、平均质量直径(MWD)、平均几何直径(GMD)和分型维数(D)进行测定与分析.研究结果表明,秸秆还田和对照样地,0~40 cm土层中早稻与晚稻生长期土壤均表现为水稳性团聚体组成以微团聚体(0.25 mm粒级团聚体)为主,团聚体粒级越大,含量越少;秸秆还田对0~40 cm土层中早稻田土壤水稳性大团聚体和微团聚体总含量的影响均不显著,但秸秆还田显著增加了晚稻田土壤水稳性大团聚体(粒径0.25 mm)含量(p0.05),并显著减少了土壤水稳性微团聚体含量(p0.05);秸秆还田对早稻田土壤水稳性团聚体MWD、GMD和D值影响均不显著,但显著增加了晚稻田土壤水稳性团聚体MWD和GMD值,显著降低了土壤水稳性团聚体D值(p0.05);秸秆还田对早稻田土壤水稳性团聚体稳定性影响不显著,但显著增加了晚稻田土壤水稳性团聚体稳定性(p0.05).     

三峡库区典型农村型消落带沉积物风险评价与重金属来源解析

本研究以三峡库区核心区——忠县典型农村型消落带为对象,于2011年7月,采集大坝水位回落后消落带沉积物样品,分析重金属含量,评价沉积物潜在风险,解析三峡库区农村型消落带重金属来源,为库区流域面源污染物控制提供基础数据.结果表明,消落带沉积物中As、Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn的变化范围分别为155~160 m:5.17~14.81、0.06~0.57、8.55~20.56、62.79~93.04、15.38~60.97、425.72~782.32、21.34~48.5、23.03~43.39、57.78~130.10 mg·kg-1;170~175 m:7.05~12.57、0.17~0.33、10.71~18.89、65.22~92.89、18.89~42.91、74.06~774.41、22.47~42.49、24.17~29.23、55.67~103.18 mg·kg-1.地累积指数(I geo)表明,155~160 m消落带沉积物重金属累积顺序为Cd>Co>Mn>As>Cu>Pb>Zn,170~175m消落带累积程度大小为Co>Mn>Cd>As.沉积物污染指数(SPI)说明,155~160 m消落带沉积物潜在风险高于170~175 m沉积物,忠县城区下游155~160 m消落带沉积物风险达到峰值.统计分析结果显示,155~160 m消落带重金属Cr、Cu、Pb和Zn主要来源于自然背景,As、Ni、Cd、Co和Mn则来源于上游来水;170~175 m消落带沉积物重金属Cr、Ni、Pb和Zn主要来自自然背景,Cd、As、Co、Mn和Cu则极有可能来源于农田面源和上游.     

三峡库区典型支流库湾消落带沉积泥沙特征及重金属评价

为了分析三峡库区支流消落带沉积泥沙的理化特征以及重金属污染的空间变化特征,选择9条典型一级支流,共采集54个消落带沉积泥沙样品,测定了粒径分布、容重、有机质(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)、钾(K)等养分元素含量特征以及运用地累积指数评价铬(Cr)、铜(Cu)、镍(Ni)、铅(Pb)、锌(Zn)等重金属.结果表明消落带沉积泥沙粒径分布在空间上(乌江-磨刀溪)中值粒径呈波动变化;支流消落带下部(160~165 m)沉积泥沙相比上部(165~175 m)偏粗,不同高程带砂粒和黏粒体积分数变化属于中等变异,粉粒属于弱变异.独立样本t检验表明消落带上部和下部之间沉积泥沙特征差异不显著.地累积指数评价表明支流消落带沉积泥沙只有Zn元素在珍溪河、龙洞河和龙河属于无-中的污染程度,Pb元素在磨刀溪属于无-中的污染程度,其他元素在所选支流消落带均为无污染.     

渭北旱塬土地利用方式对土壤团聚体稳定性及其有机碳的影响

揭示果园、农耕地两种土地利用方式对土壤团聚体分布、稳定性及有机碳含量的影响,为渭北旱塬乃至黄土高原区土壤碳库的优化管理提供科学依据.通过同步采样及湿筛法将果园和农耕地这2种土地利用方式进行土壤粒径分组,得到大团聚体( 2 mm)、中间团聚体(0. 25～2 mm)、微团聚体(0. 053～0. 25 mm)及粉黏粒(0. 053 mm)组分质量分数,测定各组分团聚体有机碳含量,并计算出0～40 cm土层各组分有机碳储量.结果表明,在0～20 cm土层,农业土地利用方式对土壤团聚体含量分布、稳定性具有显著影响.果园不同粒级团聚体( 2、0. 25～2、0. 053～0. 25和0. 053 mm)含量均值分别为12. 9%、51. 3%、28. 8%和7. 0%,农耕地土壤各粒级团聚体含量分别为8. 3%、49. 7%、33. 6%和8. 4%, 0. 25 mm团聚体含量显著高于农耕地.在0～40 cm土层,农耕地土壤平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均显著低于果园(P 0. 05).不同土地利用方式对土壤各团聚体内有机碳含量影响主要在0～10 cm土层,与农耕地相比,果园大团聚体、中间团聚体、微团聚体和粉黏粒内有机碳含量分别提高了56. 0%(P 0. 05)、57. 1%(P 0. 05)、40. 8%(P 0. 05)、13. 0%(P0. 05).各粒径团聚体内有机碳(粉黏粒除外)储量均为果园高于农耕地.果园增加了 0. 25 mm大团聚体及其有机碳含量,缓解了农耕地对土壤团聚体的破坏,并提高了有机碳的稳定性.因此,与农耕地相比,果园土壤团聚体稳定性及有机碳含量较高,提高了团聚体对土壤有机碳的物理保护作用,有利于土壤有机碳积累,促进了土壤固碳.