水循环对太湖地区稻田生态系统中养分平衡的影响

本研究在太湖地区常熟、无锡和武进三县(市)设立试验点,同时研究小麦—水稻两熟轮作制中水循环过程的降雨、灌溉、外排、渗漏四途径对N、P、K、Ca、Mg,S六种营养元素的迁移量;水循环输入、输出途径对于土壤养分库中上述六种元素容量变化的贡献;水循环输入、输出途径对于稻田生态系统各养分总输入、总输出的贡献。结果表明,水循环对六种营养元素迁移量大小顺序为:Ca>Mg、S>K>N>P;水循环对土壤养分库容量影响最强烈的元素是Ca、Mg,使之出现了较大程度的亏损,而对钾,氮,磷的影响较小,尤以磷素为甚;水循环对稻田生态系统中Ca、Mg、S三元素的输入贡献率为50％——88％,输出贡献率为73——94％,主导着该三元素的循环。     

桉树人工林生态系统养分循环与平衡研究Ⅰ. 桉树人工林生态系统的养分贮存

采用田间试验和定位方法，在标准样地中研究养分的输入、输出和贮存。桉树人工林生态系统的养分贮存，包括土壤、桉树林分和凋落物三者贮存的养分。在田间试验的基础上，获得了大量的分析数据。论述了刚果W5桉树人工林生态系统土壤养分的贮存量、林分的养分贮存量和凋落物层的养分贮存量以及上述分系统内大、中量元素的含量比例。土壤养分的贮存量，全量养分以K最多，其次为N、P；有效养分贮存量大小的顺序为N，K，Ca，P，Mg，Mn，Zn，Cu，B。桉树林分的总养分贮存量，是逐年增加的，但以第2年的增量最大；各元素贮量大小，则每年不同。凋落物层的养分贮存量，总体上逐年增长，但以第4年最多；各元素贮存量大小的顺序为N，Ca，Mg，K，P。这些结果，对于指导桉树施肥，有重要的参考价值。     

闽西北马尾松人工林营养元素的积累与分配格局

通过定位监测与取样分析,研究了41 a生马尾松人工林生态系统中的林木、林下植被、地被物及土壤等各组分营养元素含量、积累及分配特征.对林木的养分含量分析显示,除Ca元素外,针叶的养分含量最高,其次是枝、根、皮,树干的养分含量最低.林下植被层的养分含量比较高,其养分含量大小排列顺序为Ca＞N＞K＞Mg＞P;凋落物中各元素的含量与林木养分含量基本一致;土壤中K含量最高,其次是Mg,而Ca、N、P的含量则比较低.通过对林木生产力的分析表明,马尾松的养分年积累量为110.79 kg·hm-2·a-1,其中叶占34.47%,树干占22.56%,皮、枝和根分别占21.43%、10.91%和10.63%.马尾松林生态系统养分总贮量为187864.77 kg hm-2,其中土壤占98.70%,林木占1.18%,林下植被和凋落物养分元素总贮量较低,仅占总贮量的0.12%.     

马尾松林下栽植闽粤栲对生态系统养分循环的影响

通过定位监测和取样分析,研究了马尾松林下栽植闽粤栲对生态系统养分循环的影响.结果表明:林木各组分养分含量排列顺序表现为叶>枝>皮>根>干.总体而言,在马尾松林下套种阔叶树后,除N、Ca元素外,各组分其它养分含量普遍高于纯林.土壤养分元素含量排列顺序为K>Mg>Ca>N>P,混交林土壤中N、P元素含量要高于纯林.马尾松混交林中,林木5种元素总量为3 801.45 kg hm-2,比纯林高71.57%;养分元素的年净积累量为267.74 kg hm-2a-1,是纯林养分净积累量的2.30倍;养分总归还量为426.27 kg hm-2,是纯林的1.69倍.混交林养分利用系数为:N(0.14),P(0.10),K(0.49),Ca(0.16),Mg(0.20);周转时间(a)为:N(15.52),P(94.70),K(2.66),Ca(9.87),Mg(7.53).纯林养分利用系数为:N(0.13),P(0.06),K(0.31),Ca(0.16),Mg(0.20);周转时间(a)为:N(16.83),P(105.27),K(3.95),Ca(8.69),Mg(6.91).林下栽植阔叶树使林木的N、P、K元素的周转期缩短,养分利用系数增加.因此,将现有的马尾松纯林改造成混交林是解决目前马尾松纯林地力衰退的一个非常好的途径.     

冀北山地山杨桦木林生态系统水化学特征研究

降水是森林生态系统的一个主要的养分输入源,观测并分析降水化学对于准确地估算森林生态系统养分循环的养分元素浓度与量显得极为重要。对冀北山地山杨桦木林穿透雨、树干茎流和枯透水中的Ca、Fe、K、Mg、Mn、Zn共6种养分元素进行了测定。结果表明：（1）大气降水经过林冠层后其水化学特征明显发生了变化,化学元素含量均有不同程度增加,化学元素含量排序为Ca〉K〉Mg〉Fe〉Mn〉Zn,其中Mn元素的增长倍数最多。树干径流各项指标均增长很多,化学元素含量排序为K〉Ca〉Mg〉Fe〉Mn〉Zn。枯落物水中K和Ca元素浓度增加最大。（2）大气降雨中Zn的变异系数最大,达2.853;K和Ca元素的变异系数最小,为0.158、0.163。穿透雨、树干茎流和枯透水中最大变异系数分别为Mn元素0.717、Zn元素为1.588、Fe元素为0.553。（3）经过淋洗后水样中各元素的浓度均有所增加,穿透水、树干径流和枯透水中K、Ca增加较多,Fe、Zn的淋溶量较少。     

内蒙古羊草草原植物营养元素的含量特征

植物对营养元素的吸收利用是生态系统物质循环的关键过程,同时也是退化草地生态系统恢复和重建的重要问题。为探讨草原生态系统植物对元素的吸收利用规律,在内蒙古锡林河流域的羊草草原选取羊草(Leymus chinensis、冰草(Agropyron cristatum)、大针茅(Stipa grandis)、西伯利亚羽茅(Achnatherum.sibirica)、芯芭(Cymbaria dahurica.)、洽草(Koeleria cristata)等11种主要植物为研究对象,分析比较了10种营养元素的含量特征。结果表明,(1)研究区主要植物各元素含量特征属于w(K)w(Ca)w(Mg)型。元素的变异系数均小于1,元素种间差异不显著。(2)相关性分析表明,C和Fe、C和Cu、N和K、N和Mg、P和K、P和Mg、Ca和Mg、Fe和Cu均为极显著相关(P≤0.01),C和Fe、C和Cu是负相关,其它均为正相关;N和P、N和Ca、K和Mg显著正相关(P≤0.05)。(3)禾本科植物具有低N-P-K-Ca特征,Fe、Cu元素含量较高,非禾本科物种Mn、Zn、P、Mg、Ca、K、N、C元素含量较高,其中Ca、K、Mg元素达到极显著差异(P≤0.01),N达到显著差异(P≤0.05)。(4)利用主成分分析法对植物营养元素水平进行综合评价,表明芯芭、洽草、菊叶委陵菜的营养元素含量水平较高,吸收营养元素的能力较强。     

木麻黄凋落叶量及基质质量对离海距离的响应

精确估算因内部环境梯度带来的生态系统养分循环差异对评估生态系统生态功能十分重要。以惠安赤湖国有防护林场木麻黄(Casuarina equisetifolia)凋落叶为研究对象,探讨不同离海距离环境梯度对木麻黄凋落叶量及基质质量的影响。结果表明:(1)木麻黄凋落叶年凋落量为(9.939±0.708) t·hm~(-2),木麻黄凋落叶量随着离海距离的增加因风力及林分密度对其影响而呈现单峰型。(2)海岸向陆地不同离海距离对凋落叶基质质量养分组分影响明显,不同离海距离凋落叶各养分含量及其变化幅度由高到低均为Ca、K、Mg和P,P、K和Mg含量随离海距离增加而降低,Ca含量随离海距离增加呈先增加后降低变化,除Ca元素外其他元素含量与离海距离之间存在极显著相关性(P0.01),其原因极有可能是叶的养分再吸收及土壤本底值差异所致。(3)不同离海距离对凋落叶基质质量养分组分在时间上的影响不显著,月气候变化对其影响显著。P、 K和Mg含量在不同梯度样地的月动态变化趋势相似,总体表现为波动变化,秋冬月份高于春夏月份。(4)元素之间的相互作用影响凋落物养分含量。Ca与其他元素之间相关性未达显著水平(P0.05),P、K以及P、Mg之间分别呈极显著正相关(P0.01),K、Mg之间呈极显著负相关(P0.01)。研究结果可为滨海沙地木麻黄人工林施肥等经营管理和保护提供理论依据。     

大气CO_2浓度升高对稻田土壤Ca、Mg含量的影响

为了研究稻田生态系统中土壤钙、镁元素生物地球化学循环对大气CO2浓度升高的响应。利用中国稻/麦轮作FACE（Free Air Carbon-dioxide Enrichment）试验平台,研究大气CO2浓度升高（比周围大气高200μmol mol-1）对2007年稻季各生育期不同深度土壤溶液ρ（Ca）、ρ（Mg）的影响。结果表明,大气CO2浓度升高降低了5 cm处土壤溶液ρ（Ca）、ρ（Mg）,有增加稻季30、60和90 cm处土壤溶液ρ（Ca）的趋势,其增幅分别为18.3%、12.4%和15.3%;大气CO2浓度升高会增加稻季Ca淋溶损失风险;稻季不同深度土壤溶液ρ（Ca）、ρ（Mg）对大气CO2浓度升高的响应有所不同。稻田生态系统不同深度土壤Ca、Mg循环对大气CO2浓度升高的响应值得深入研究。     

贵州喀斯特山区植物营养元素含量特征

贵州喀斯特山区是我国乃至世界喀斯特分布面积最大的片区之一,由于其生态系统的脆弱性,加之人类活动的干扰,使得该区的植被退化较为严重。文章选择该区的12种主要植物作为研究对象,对其营养元素进行了研究。结果表明:>1000μg·g-1的元素有N、P、K、Ca、Mg、S,100～1000μg·g-1的元素有Fe、Mn、Al,10～100μg·g-1的元素有Zn、Sr,<10μg·g-1的元素为Cu、Mo,其中Mo含量最低,仅为0.17μg·g-1。这些元素中,Ca、P、K元素高于所报道的陆生植物的含量范围。元素含量特点是Ca>K>Mg型。N、P、K、Mg元素的频数分布为正态分布,Ca、Al、Fe、Mn、Cu、Zn、Sr、S元素为对数正态分布。变异系数大于100%的元素有Al、Fe、Mn、Sr,变异系数小于60%的元素有N、P、K、Ca、Mg、S、Cu,其中Ca的变异系数最小,仅为11.8%。不同生境下相同植物的营养元素含量有较大的差异,石灰土上植物的N、P、K、Ca、Mg、Al、Cu、Mo元素含量要高于黄壤上植物的。元素间的相关分析表明:P和K、P和Cu、Al和Fe、Al和Zn、Fe和Zn元素具有显著相关关系;N和P、P和Mg、K和Al、K和Cu、Ca和Sr、S和Mo元素具有一般相关关系。     

植物篱枝叶中P、K、Ca和Mg的矿化过程

对新银合欢、山蚂蝗等6种植物篱枝叶中养分矿化过程的研究结果表明：枝叶中P、K、Ca和Mg随不同树种和不同处理而异，以圣庭树和黑荆树的矿化最慢，埋入土壤的新银合欢枝叶比置于地表的矿化快；在前4－6wk内矿化均较快，累积矿化量达到比较稳定的水平，在12wk内所有枝叶中K矿化比例为80％－95％，P为60％－85％，Ca为25％－72％,Mg为20％－64％。除K外，埋入土壤的枝叶中P、Ca和Mg累积矿化量在矿化过程中波动较大，而覆盖地表的枝叶则随时间平稳上升，枝叶分解过程中残余物的P、K、Ca和Mg存在一个相对富集时期，P和K含量在前12wk趋于降低，而残余物中Ca和Mg含量趋于升高。植物篱枝叶中P、K、Ca、Mg的矿化过程可用单指数模型Mt%=M0%[1-exp(-κt)]较好拟合（式中Mt%和M0％分别为t时刻枝叶中某养分矿化百分比和该养分的矿化势，κ为该养分的矿化常数），P、Ca和Mg在矿化过程中波动较大，通过单指数模型拟合所得到的这6种植物篱枝叶中矿质元素矿化的半减期与实际观测结果接近。在实际应用中，可以根据相应植物篱枝叶养分矿化的半减期、初始矿化势率，以及农作物生长对养分的需要，合理制定植物篱的刈割时间和枝叶的使用时间与方式，充分发挥枝叶养分的作用和提高农作物产量。图4表6参16。     

荒漠化土壤养分变化的影响因素研究进展

土壤养分的变化与荒漠化植被演替有密切的关系，当草地生态系统演变为以灌丛为主的生态系统时，土壤养分的空间变异性增强，形成以灌丛为核心的“肥岛”；风蚀是造成荒漠化土壤养分迁移的重要动力，而降尘对荒漠化表层土壤养分具有富集作用；如果降尘作用大于风蚀作用，土壤养分将增加，如亚马逊盆地通过降尘每年获得的磷为1-4kg／hm^2。水蚀也是荒漠化地区土壤养分损失的主要途径，灌丛生境每年径流的损失量比草地生境的径流损失量大得多，而且草地生境发生荒漠化时其灌丛的入侵可能与土壤氮素的损失有关。在荒漠化地区，火烧可导致凋落物中43％的全氮在燃烧中逸失，火烧后土壤的侵蚀模数增加，频繁的火烧会导致灌丛草原的“肥岛”消失。对荒漠化地区自然土壤的农业开垦一般导致土壤有机质质量分数的下降，风蚀作用加强而往往导致土壤退化；但经过恢复植被和土壤改良，表层土壤养分可明显提高。目前专门针对荒漠化土壤养分循环的模型尚未报道；但荒漠化地区主要集中于干旱、半干旱地区的草原、荒漠草原地区，针对草地生态系统中土壤C、N、P、S等养分循环已经有不少模型，如EIPC模型、SPUR模型、CENTRUY模型等；它们也可以用来揭示荒漠化土壤的养分循环以及与荒漠化之间的关系；把这些模型进一步与GIS相结合，研究区域尺度上土壤养分的变化与荒漠化的关系更有现实价值。文章从多方面概括了风蚀、水蚀、火烧、植被演替、农业措施对荒漠化土壤养分的影响，以及目前荒漠化土壤养分的空间变异和荒漠化土壤养分循环的定量化研究现状。     

西南典型地区降雨中痕量元素的来源—受体模型法

本文报导多元分析技术和化学质量平衡法联用求解贵阳、重庆地区雨样中痕量元素源的分配.首先,用主成份分析法鉴别出燃煤、土壤、燃油、冶金和磷排放源.酸雨研究关心的S,Ca,Mg等元素在燃煤、土壤主成份上载荷大.其次,用绝对主成份分析、因子分析绝对计算法计算源的成份谱,S,Ca,K,Mg,Na等在雨水中量大的元素在源成份谱中的值曾遍偏大.最后用化学质量平衡法的有效方差分析,脊岭回归分析计算源的分配.降雨中量大的痕量元素来自燃煤、土壤和燃油,来自冶金和磷源的量很小.有时,降雨中与燃油有关的S,Ca,K,Mg浓度高于燃煤、土壤有关的浓度,尚是问题.     

桉树人工林生态系统养分循环和平衡研究Ⅱ. 桉树人工林生态系统的养分循环

根据大量的观测分析资料,论述了刚果W5桉树人工林生态系统养分的地球化学循环和生物小循环。研究结果表明,每公顷每年通过地表径流和地下渗漏从生态系统输出的养分质量以K最多,达21.25 kg/(hm2a);其次为N,达17.21 kg/(hm2a)。桉树人工林生态系统养分流通质量的净变化值f(K)、f(Ca)为负值,f(N)、f(P)、f(Mg)为正值;桉树人工林生态系统养分的生物小循环研究表明,在一个轮伐期内,每公顷桉树吸收养分的质量,依次为Ca 429.03 kg/hm2,其次为N 277.01 kg/hm2和K 208.12 kg/hm2。而在一个轮伐期中归还的养分质量,Ca只有99.78 kg/hm2,K为113.04 kg/hm2。在养分循环率方面,与热带半落叶季雨林比较,桉树人工林生态系统的养分循环率要小得多,说明桉树人工林土壤养分趋向于减少。     

梯级稻田主要营养元素的平衡特点

通过研究梯级稻田主要营养元素的输入、输出途径，发现了丘陵梯田所存在的生态环境问题及其营养丰缺状况，为合理施肥、发挥资源潜力提出了一系列的意见和建议。     

安徽宿州地区石灰岩-土壤元素迁移及质量评价

通过野外采样及室内分析测试,对宿州石灰岩土壤质量状况、成土作用过程中元素迁移规律及影响因素进行研究.结果表明,宿州地区石灰岩土壤P、Sr较缺乏,K、Ca、Fe、Mn和Cu含量丰富,S、Zn含量适中;在岩石-土壤作用过程中,Ca、Cu和Sr元素亏损,其他元素全部富集;主成分分析提取4个主成分,解释累计总方差77.03%,其中元素Si、Zr、Ca、Ti、Al、K、Mn主要受控于自身化学行为(PC1);Rb、Fe、V、Th、Cr主要受区域环境影响(PC2);PC3和PC4分别对元素Pb、Sr、As和Cu、Zn有较高的贡献,暗示此两种因素为后期人类活动.     

桉树人工林生态系统养分循环和平衡研究Ⅲ. 桉树人工林生态系统的养分平衡

在当地现行的生产技术规程和营林措施的条件下，刚果W5桉树人工林生态系统中，N和K的收支帐为亏损，P、Ca、Mg为盈余。在一个轮伐期内，每公顷养分质量的收入中，N为327．13kg／hm^2，P为110．48kg／hm^2，K为206．13kg／hm^2。，Ca为679．53kg／hm^2，Mg为173．72kg／hm^2；每公顷养分质量的支出中，N为366．59kg／hm^2，P为35_3lkg／hm^2，K为212．22kg／hm^2，Ca为452．77kg／hm^2，Mg为79．52kg／hm^2。但这仅仅是一种表观数字。桉树人工林生态系统养分不平衡的主要原因，是桉树凋落物和采伐剩余物不能回归土壤，以及严重的水土流失。解决问题的关键是转变思想认识，制定有效的措施，使桉树凋落物和采伐剩余物回归土壤，同时在桉树行间间种豆科绿肥牧草。     

梯级稻田主要营养元素的平衡特点

通过研究梯级稻田主要营养元素的输入，输出途径，发现了丘陵梯田所存在的生态环境问题及其营养丰缺状 合理施肥，发挥资源潜力提出了一系列的意见和建议。     

Effects of two forest types on the dynamics of four base cations along with rainfall partitioning in middle subtropical forests北大核心CSCD

盐基离子随穿透雨和树干茎流的迁移成为森林元素输入的重要组成部分.在迁移过程中,冠层淋溶、树干冲刷等改变了盐基离子含量,而不同林型的林冠特征、树皮性质等存在差异,因此盐基离子含量在不同林型中可能存在差异对米槠次生林和杉木人工林穿透雨、树干茎流进行为期4年的监测,对比研究4种盐基离子(K+、Ca2+、Na+、Mg2+)浓度和输入量的动态特征.结果显示:(1)米槠次生林树干茎流Ca2+、Mg2+浓度显著低于杉木人工林而K+浓度显著高于杉木人工林;穿透雨除Na+浓度外均为米槠次生林显著高于杉木人工林.穿透雨和树干茎流Na+浓度林型差异不显著.(2)两种林型盐基离子季节动态变化基本一致,在雨季旱季各有一个峰值,雨季浓度普遍低于旱季.米槠次生林盐基离子浓度稳定性普遍高于杉木人工林.(3)分析盐基离子浓度与降雨强度的关系发现:Ca2+、K+、Mg2+浓度随雨量级的增加而降低,Na+浓度随雨量级的增加而增加.(4)观测期间米槠次生林穿透雨累计输入Ca2+、K+、Mg2+和Na+总量分别为47.97、35.17、7.15和12.94 kg/hm2,树干茎流累计输入Ca2+、K+、Mg2+和Na+总量分别为11.38、6.21、1.54和3.00 kg/hm2;杉木人工林穿透雨累计输入Ca2+、K+、Mg2+和Na+总量分别为47.24、26.63、6.43和11.55 kg/hm2,树干茎流累计输入Ca2+、K+、Mg2+和Na+总量分别为4.11、1.20、0.50和0.83 kg/hm2.米槠次生林的林内雨盐基离子输入量大于杉木人工林.总体而言,米槠次生林比杉木人工林有更高的养分输入,能更好地维持生态系统养分的供应;上述结果有助于进一步认识森林物质随水文过程的流动,可为人工林经营管理提供一定科学基础数据.(图6表1参36)     

沈阳市郊区蔬菜保护地土壤交换性钙镁含量及钙镁比值的变化

对沈阳市郊区43对蔬菜保护地与相邻的露地土壤中交换性Ca、Mg含量状况及Ca/Mg比值进行对比研究的结果表明:与露地土壤相比,保护地土壤交换性Ca平均含量下降6.38%,Ca/Mg比值下降10.34%,交换性Mg平均含量上升4.74%。蔬菜保护地及露地土壤的Ca/Mg比值与交换性Ca含量呈极显著相关(r分别为0.721和0.757,n=43,P<0.01),Ca/Mg比值与交换性Mg含量无显著相关性(r分别为-0.065和-0.117,n=43)。交换性Ca含量下降的主要原因是随蔬菜输出到系统外的Ca量相对较多、含钙肥料施用量减少及土壤pH下降;交换性Mg含量上升的主要原因是土壤中适宜的pH范围(5.0～6.5)有利于Mg以交换性形态存在,土壤中高浓度的Ca2 、K 、NH 4抑制了蔬菜对Mg2 的选择性吸收。     

茂兰喀斯特地区原始林凋落物量动态与养分归还

于2007年9月至2008年8月对茂兰喀斯特地区原始林凋落物进行观测,分析了凋落物总量、组分(叶、枝、繁殖器官和其他)凋落量和各组分不同养分含量的月动态变化及养分归还量。结果表明,凋落物月动态变化表现为常绿落叶阔叶混交林一般具有的双峰模式,凋落高峰出现在9至次年1月和4月;年凋落物量为6.9 t·hm-2,其中叶、枝、繁殖器官和其他组分的年凋落物量分别占年凋落物总量的71.0%、15.9%、1.5%和11.6%;凋落物各养分含量以C、Ca和N为主,无明显的月动态规律,养分年归还量由大到小依次为C、Ca、N、Mg、K和P,此与一般非喀斯特地区森林(由大到小依次为C、N、Ca、K、Mg和P)不同;凋落物各组分养分元素含量存在差异,凋落枝N、Mg、P和K含量较低,其他组分C、N、P和Mg含量较高,繁殖器官C、N和Ca含量较低;凋落物中Ca和Mg含量以及Ca和Mg年归还量远高于一般非喀斯特地区森林;K含量及K年归还量低于非喀斯特地区,说明该地区K的缺乏可能制约着喀斯特地区植被的生长。