氮磷添加对荒漠草原土壤养分含量及生态化学计量特征的影响

为明确土壤养分含量及化学计量比对多种限制性养分添加的响应,分析土壤中速效养分与全量养分相关关系,以及土壤全量和速效化学计量特征的指示作用,阐明养分添加对荒漠草原土壤养分动态平衡关系的影响.以宁夏荒漠草原为研究对象,于2018年开始进行氮(N)和磷(P)养分添加控制试验,试验处理包括对照(CK)、N添加、P添加和NP共同添加这4个处理.结果表明：(1)养分添加第4年,土壤N含量显著增加;N添加显著增加土壤N∶P, P添加和NP共同添加显著增加土壤有机碳(SOC)含量.养分添加第3年和第4年,N添加显著提高土壤速效N∶P(AN∶AP);N添加和NP共同添加显著增加土壤铵态氮(NH⁺₄-N)和硝态氮(NO^-₃-N)含量,而降低土壤速效C∶N(C∶AN);P添加和NP共同添加显著增加土壤全磷(TP)和速效磷(AP)含量,而降低土壤全量和速效N∶P、C∶P.(2)N添加和P添加对荒漠草原土壤NH⁺₄-N、AP含量和土壤速效C∶N、AN∶AP的影响具有显著交互作用.(...     

民勤荒漠绿洲过渡带人工梭梭林土壤细菌群落结构及功能预测

通过探究人工梭梭林栽植对荒漠土壤细菌群落结构及功能的影响,为荒漠绿洲过渡带土壤微生态修复和土地质量改善提供数据参考.采用Illumina高通量测序技术和PICRUSt2功能预测分析方法,分析土壤细菌群落结构及功能,并用Mantel test和冗余分析（RDA）解释影响土壤细菌群落结构及功能的理化因子.结果表明：(1)梭梭林土壤细菌OTU数、 Chao1指数和Shannon指数均显著高于流动沙丘土壤,且PCoA分析和Adonis检验发现梭梭林与流动沙丘土壤细菌群落结构差异显著（P=0.001）.(2)所有样品共检测到细菌34门、 89纲、 174目、 262科和432属,变形菌门、放线菌门、蓝藻菌门和绿弯菌门占土壤细菌相对丰度的76.05%,属于土壤优势细菌,其中梭梭林土壤放线菌门相对丰度极显著高于流动沙丘土壤（P <0.01）.(3)PICRUSt2功能预测发现,梭梭林土壤细菌群落包括6类一级功能和28类二级功能,其中碳水化合物的代谢、氨基酸代谢、辅助因子和维生素的代谢相对丰度均大于10%,是细菌主要代谢功能.(4)梭梭林的栽植显著改善土壤有机质等养分含量.土壤pH、有机质、全氮...     

塞北荒漠植物根围球囊霉素和生态化学计量特征的空间分布

为探明塞北荒漠梁地植物根围土壤球囊霉素和生态化学计量特征的空间分布规律,于2013年6月选取内蒙古正蓝旗青格勒图典型梁地阳坡,设置梁底、梁坡和梁顶3个样地,按照0~10、>10~20、>20~30、>30~40、>40~50 cm五个土层分别采集沙鞭(Psammochloa villosa)和沙蒿(Artemisia sphaerocephala)根围土壤样品,分析土壤因子、球囊霉素含量和生态化学计量特征.结果表明,梁底土壤w(SOC)(SOC为有机碳)、w(TN)、w(碱解氮)、w(TP)、w(有效钾)和w(球囊霉素)明显高于梁坡和梁顶,不同样地内,随着土层加深,土壤养分含量逐渐降低,w(球囊霉素)显著降低,但生态化学计量比随坡位及土层变化不显著.不同样地土壤w(SOC)、w(TN)、w(TP)平均值分别为5.936、1.286、0.115 mg/g,C/N[w(SOC)/w(TN)]、C/P[w(SOC)/w(TP)]、N/P[w(TN)/w(TP)]平均值分别为4.918、58.349、11.876,均低于全国陆地土壤平均水平.土壤中w(总球囊霉素)和w(易提取球囊霉素)平均值分别为1.822和0.838 mg/g,低于森林生态系统和草地生态系统,w(总球囊霉素)约占有机碳库的29.9%,具有较高的贡献值.研究显示,塞北荒漠植物根围土壤养分贫乏,磷素缺乏严重;球囊霉素含量及其生态分布规律可作为监测和评价土壤质量状况的有效指标.      

黄河下游典型湿地土壤养分及其生态化学计量特征

土壤中碳氮磷钾是植物生长发育所需的必要养分元素,其含量和生态化学计量比能够反映土壤质量与养分限制状况.选取黄河下游河南段的花园口黄河浮桥湿地为研究对象,运用方差分析、冗余分析和线性回归拟合等研究方法,分析黄河下游典型湿地土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）、全钾（TK）、碱解氮（AN）、速效磷（AP）、速效钾（AK）及其生态化学计量特征,明确土壤养分的限制性元素,揭示影响湿地土壤养分及其生态化学计量比的关键理化因子.结果表明,湿地土壤ω（SOC）、ω（TN）、ω（TP）、ω（TK）、ω（AN）、ω（AP）和ω（AK）的均值分别为： 5.46 g·kg^-1、0.60 g·kg^-1、0.28 g·kg^-1、17.06 g·kg^-1、13.75 mg·kg^-1、6.54 mg·kg^-1和158.56 mg·kg^-1,其空间分布呈现出从河岸向滩地波动增加的变化趋势,高植被盖度区普遍高于低植被盖度区,且土壤SOC、TN、TP和TK之间具有较强的相关性;土壤C/P、C/K、N/P和N/K呈现出和土壤养分一致的变化趋势,而C/N则相反;土壤SOC、TN、AN、N/P和N/K变异系数超过50.00%,其空间差异性较强;湿地土壤C/N均值为11.882,接近中国土壤均值,而C/P和N/P的均值分别为49.119和4.516,两者均低于中国土壤平均水平,并且土壤N/P远小于14,研究区土壤受N限制;土壤黏粒占比和电导率共同解释了土壤养分变异与其生态化学计量比变异的61.4%和43.9%,是影响花园口黄河浮桥湿地土壤养分和生态化学计量比的主要理化因子.研究结果有助于加深对黄河下游湿地土壤养分及其影响因素的认知,为黄河下游湿地生态修复与管理提供重要科学依据.     

荒漠河岸多枝柽柳灌丛碳氮磷化学计量特征及其影响因素

为了解群落水平下荒漠河岸多枝柽柳（Tamarix ramosissima Ledeb.）灌丛的碳氮磷化学计量特征及其影响因素,在黑河下游荒漠河岸3 800 m范围内,沿垂直河道方向上设置9个采样点,采用相关性分析、冗余分析（RDA）和偏冗余分析（pRDA）方法,对多枝柽柳群落的碳氮磷化学计量格局及其与环境因子的关系进行研究.结果表明:黑河下游荒漠河岸多枝柽柳群落TC、TN、TP含量平均值分别为380.27、30.42和1.54 mg/g,C:N、C:P和N:P平均值分别为12.98、257.09和20.04.与全球和区域尺度物种水平研究相比,黑河下游荒漠河岸多枝柽柳灌丛群落具有较低的TC含量、较高的TN含量和N:P以及相对稳定的TP含量.多枝柽柳灌丛群落碳氮磷化学计量特征变异系数相对较小,内稳性较强,相对较高的N:P（14.55~27.20）表明群落水平下多枝柽柳灌丛更倾向于受磷元素的限制.在沿河梯度上,多枝柽柳群落TC含量和TN含量均随沿河距离的增加呈显著下降的变化趋势,而C:N随沿河距离的增加呈波动上升的变化趋势;TP含量呈先降后升的变化趋势,而C:P和N:P大致呈先上升后下降的变化趋势.多枝柽柳灌丛群落的碳氮磷化学计量特征与土壤理化属性存在一定相关性,土壤含水量、土壤容重和土壤pH是影响多枝柽柳群落碳氮磷化学计量特征变化的关键因子,三者共同解释了总变异的57.7%,其中土壤含水量解释了总变异的32.8%.研究显示,土壤水盐与多枝柽柳灌丛的碳氮磷化学计量特征关系密切,土壤含水量在解释多枝柽柳灌丛碳氮磷化学计量特征变化方面比土壤pH更为重要.      

陕北黄土高原土壤性质及其生态化学计量的纬度变化特征

为了研究不同纬度下土壤的生态化学计量特征,为黄土高原退化生态系统的植被恢复与重建提供理论依据,通过采集黄土高原陕北地区不同纬度下5 个典型植被区的34 个典型土样,测定并分析土壤养分及生态化学计量指标随纬度和植被的变化特征。结果表明,从南到北土壤碱性逐渐增强;土壤容重逐渐增大;土壤速效钾、硝态氮、铵态氮等速效养分逐渐降低,纬度变异性较大;土壤速效磷纬度变异性小。土壤有机碳、土壤全氮、土壤全磷表现出一致的变化规律,随着纬度的增加逐渐降低,变异性较大,表层土壤大于下层土壤。土壤速效养分也表现出表层土壤大于下层土壤,而土壤容重及土壤pH值表现出下层土壤大于表层土壤。0~5 cm土层土壤的碳氮比(C:N)、碳磷比(C:P)、氮磷比(N:P)分别为8.79~22.00、9.91~35.92、1.06~3.25,5~20 cm土层土壤的分别为8.02~21.03、7.36~24.01、0.82~2.22。土壤的C:N受气候变化影响较小,在黄土高原陕北地区随纬度的升高无明显的变化;而土壤C:P、N:P变异性较大,随着纬度的升高显著下降。随着植被的恢复土壤碳氮磷等养分逐渐累积,森林植被明显高于荒漠植被及沙区植被。土壤有机碳与全氮、全磷之间存在极显著的正相关,C:N 与N:P 存在极显著的正相关,与C:P 存在显著的负相关,C:P 与N:P 存在极显著的正相关。黄土高原土壤C:N较为稳定,不随纬度变化;随着植被的恢复,相对于高纬度地区,低纬度地区更容易缺磷;高纬度地区的植被更容易受到N含量的限制,因此对于该区域应该更加注重N肥的施用。     

水盐环境对黄河口淡水湿地土壤碳、氮、磷生态化学计量特征的影响

碳(C)、氮(N)、磷(P)是土壤重要的营养元素,其生态化学计量特征可以反映土壤供肥能力和质量状况,在揭示生态系统稳态机制中具有重要作用.水盐环境对河口湿地生态化学计量特征具有重要影响,但土壤C、 N、 P生态化学计量特征对水盐环境变化的响应仍不清楚.以黄河口湿地为研究对象,采用土柱移位培养法,将淡水湿地土壤分别移位至不同潮滩部位(高潮滩、中潮滩和低潮滩)的盐沼湿地,研究水盐环境对C、 N、 P生态化学计量特征的影响.结果表明,移位23个月后,淡水湿地土壤含水量(SWC)和电导率(EC)与C、 N、 P生态化学计量特征均发生了不同程度的变化.土壤SWC在高潮滩和中潮滩降低(P<0.05),在低潮滩升高(P<0.05); EC在3种潮滩上均有不同程度的升高(P<0.05).土壤有机碳(TOC)和全氮(TN)在高潮滩显著降低(P<0.05),全磷(TP)则在中潮滩和高潮滩显著降低(P<0.05); C∶N在高潮滩和中潮滩及C∶P和N∶P在高潮滩显著降低(P<0.05); C、 N、 P生态化学计量比在低潮滩变化均不显著(P>0.05).水盐环境主要...     

干旱区绿洲土壤氟污染生态风险评估研究

以典型绿洲区土壤-植物系统为研究对象,在大田条件下创建了干旱区绿洲土壤氟生态风险评估模型,并运用此模型对白银市城郊土壤氟污染进行了风险评估,具体表现为用潜在生态风险氟有效态含量评估模型(ERbc)评估绿洲区土壤氟污染生态风险.结果表明,研究区生态风险指数介于1.37~24.81,绝大多数地点风险程度表现为很高到极高,平均生态风险指数为11.28,风险程度为极高.白银市东大沟水浇地农田土壤需关注氟污染的修复.     

开都河下游绿洲耕地土壤重金属污染及潜在生态风险

开都河下游绿洲采集98个耕地土壤样品,测定其中As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn等8种重金属元素的含量.基于地统计法,污染负荷指数法和潜在生态风险指数法研究耕地土壤重金属污染和潜在生态风险,并对重金属的来源进行讨论.结果表明:(1)研究区Cd含量平均值超出《国家土壤环境质量标准》中Ⅱ级标准的11.08倍.Cd、Cr、Ni、Pb和Zn含量的平均值分别超出新疆灌耕土背景值的55.42、1.32、1.36、3.40和5.14倍.重金属元素空间分布各不相同,部分区域出现高值区,表明人类活动对耕地土壤环境具有负面效应.(2)研究区耕地土壤Cd呈现重度污染,Pb呈现中度污染,Cr、Cu、Ni和Zn呈现轻度污染,As和Mn呈现无污染态势.Cd是污染面积最大,污染程度最高的元素.研究区污染负荷指数PLI的平均值为1.68,呈现轻度污染.(3)各重金属元素单项生态风险指数(E)的平均值从大到小依次为:Cd、Ni、As、Cu、Pb、Cr与Zn.研究区综合生态风险指数(RI)的平均值为355.31,属于较强生态风险.(4)研究区耕地土壤As、Cd、Pb和Zn主要受到人类活动的影响,Cr、Cu、Mn和Ni主要受到土壤地球化学特征的控制.Cd是研究区耕地土壤主要的污染因子,对PLI和RI的贡献很大,耕地土壤中Cd污染必须关注.     

互花米草入侵对杭州湾滨海湿地土壤碳氮磷生态化学计量特征的影响

互花米草入侵对滨海湿地生态系统产生极大威胁.选取杭州湾滨海湿地为研究区,采用方差分析研究互花米草入侵下滨海湿地土壤碳氮磷生态化学计量特征,结合冗余分析(RDA)、增强回归树(BRT)和偏最小二乘结构方程模型(PLS-SEM)进一步探讨滨海湿地环境因子与土壤碳氮磷生态化学计量特征之间的驱动耦合关系.结果表明：(1)互花米草入侵后,湿地土壤全氮和氮磷比(N∶P)显著增加;随入侵时间增加,土壤全氮和N∶P显著降低,有机碳、碳氮比(C∶N)和碳磷比(C∶P)显著增加.(2) RDA分析表明,冬季影响表土C∶N∶P生态化学计量特征的主要因子表现为有机碳>电导率>全氮,夏季为有机碳>容重>全氮.(3) BRT分析表明,互花米草入侵下,全氮是影响土壤C∶N和N∶P的关键因子,而有机碳对C∶P影响最强.(4) PLS-SEM分析表明,互花米草入侵下,黏粒和含水率直接影响有机碳,进而影响C∶N和C∶P;黏粒和电导率直接影响全磷,进而影响N∶P和C∶P;电导率直接影响全氮,进而影响C∶N和N∶P.综上,互花米草入侵对研究区土壤C∶N∶P生态化学计量特征影响显著,土壤物理性质和养分含...     

山地平原过渡带耕地土壤重金属空间特征及潜在生态风险因素探析

为探讨典型山地平原过渡带地区耕地土壤重金属空间分布特征及其潜在生态风险因素.本文以拥有成都平原-龙门山脉过渡带这一典型过渡地形的四川省某县域为研究区,采用地统计法和潜在生态风险指数法分析研究区耕地土壤Cd、Cr、Cu、Pb和Zn的空间分布情况并进行潜在生态风险评价,结合地理探测器进一步发掘导致其潜在生态风险空间差异的主...     

黄河三角洲新生湿地土壤碳氮磷分布及其生态化学计量学意义

河口湿地是连接陆地生态系统和海洋生态系统的纽带。土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)元素是湿地生态系统营养水平的重要指示物,显著影响湿地生态系统的生产力。本文研究了黄河三角洲新生湿地不同植被下土壤C、N、P的分布特征和生态化学计量特征。结果表明,1)黄河三角洲新生湿地C、N、P含量分别为1.2~8.4、0.2~0.8、0.4~0.6g/kg,平均值分别为3.5、0.4、0.5g/kg;土壤表层的C、N、P含量显著高于亚表层。2)黄河三角洲新生湿地C/N、C/P、N/P比值分别为4.62~12.67、2.02~16.39、0.22~1.53,平均值分别为8.77、6.81、0.77。土壤C/N、C/P、N/P比值随土壤剖面深度向下递减,不同植被土壤之间的C/N、C/P、N/P比值有所不同。土壤生态化学计量比值显示黄河三角洲新生湿地土壤有机质分解快,氮的矿化度高。因此,提高该地区土壤有机质的归还,同时适当增加氮肥使用成为湿地生态恢复的优先选项。     

三峡水库干流沉积物及消落带土壤磷形态及其分布特征

三峡水库完全运行后,水文节律发生了变化(水位在145~175 m波动),沉积物和消落带土壤磷的空间分布也有可能发生变化.2016年6月采集了11个样点的沉积物及消落带样品,利用沉积物中磷形态的标准测试程序(SMT),对比研究了三峡水库干流表层沉积物及消落带土壤磷形态,分析了磷形态特征及其在横向(沉积物和消落带土壤)和纵向(回水区末端至三峡大坝)的空间分布特征.结果表明,三峡水库回水区末端至三峡坝前,干流沉积物样品总磷(TP)、Na OH-P含量呈增加趋势,HCl-P呈下降趋势,而消落带土壤磷的各形态含量纵向变化规律不明显.沉积物TP、有机磷(OP)、HCl-P和NaOHP均值依次为(859.6±106.8)、(224.6±113.9)、(435.3±77.7)和(101.5±31.6)mg·kg~(-1),均高于消落带土壤含量均值.HCl-P为沉积物和消落带土壤磷的主要形态,占TP的质量分数分别为51.3%和58.2%,Na OH-P占TP的质量分数分别为11.7%和8.1%.与沉积物相比,消落带土壤各形态磷含量变异系数高,具有较高的空间异质性.     

福州滨海地区菜地和果园土壤碳、氮、磷含量及其生态化学计量学特征

不同农业土地利用方式土壤生态化学计量学特征对于表征土壤养分供应水平具有一定的指示作用,对农田生态系统养分资源管理具有重要意义.为了揭示菜地和果园两种农业土地利用方式土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量学特征,以福州市滨海地区菜地(芋头地、红薯地)和果园(橘树园、西瓜地、梨树园)为研究对象,对菜地和果园农业土地利用方式下土壤C、 N、 P含量及其生态化学计量特征进行测定与分析.结果表明,土壤C、 N含量基本表现为果园>菜地(P<0.05),其中橘树园土壤C含量最高(4.44 g·kg^-1),西瓜地土壤N含量最高(1.46 g·kg^-1).而土壤P含量基本表现为菜地>果园(P<0.05),其中红薯地土壤P含量最高(0.19 g·kg^-1);土壤碳氮比(C/N)、碳磷比(C/P)和氮磷比(N/P)均表现为果园>菜地(P<0.05),其中,橘树园土壤C/N(7.40)、 C/P(61.43)最高,西瓜地土壤N/P最高(10.27);不同农业土地利用方式下土壤N含量与容重和电导率...     

不同碳输入对天山雪岭云杉林土壤化学计量特征的影响

土壤C、N、P元素是构成森林生态系统的重要组分,通过研究外源碳输入改变对森林土壤化学计量特征的影响,有助于揭示森林生态系统的元素循环过程及平衡反馈机制.以天山雪岭云杉林作为研究对象,通过基于2 a的植物残体的添加和去除试验(DIRT),分析外源碳输入改变对土壤C、N、P化学计量特征短期影响,讨论不同处理下土壤化学计量特征与其他土壤理化因子的相互关系.结果表明：(1)土壤C、N、P含量在大部分土层均表现为双倍凋落物(DL)处理最高,按土层深度由浅到深依次为,土壤ω(C):168.92、119.88、103.33和64.23g·kg^-1;土壤ω(N):10.60、9.32、8.78和8.07g·kg^-1;土壤ω(P):0.50、0.45、0.37和0.36g·kg^-1;切根去凋落物(NI)处理最低,按土层深度由浅到深依次为土壤ω(C):104.56、89.24、48.08和43.96g·kg^-1;土壤ω(N):6.83、2.60、2.63和2.22g·kg^-1;土壤ω(P):0.4...     

黄土高原延河流域不同植被类型下土壤生态化学计量学特征

植被类型对黄土高原土壤质量的改善具有重要的作用,而土壤碳、氮、磷生态化学计量比是体现生态系统变化过程的重要依据。研究森林、森林草原、草原植被类型对土壤碳、氮、磷含量及其生态化学计量学特征的影响,对于深入认识黄土高原植被恢复对土壤质量的改良、完善生态化学计量学理论和准确评价植被恢复的生态环境效益具有重要的现实意义。延河流域是黄河的一级支流,自然环境脆弱,植被破坏和土壤侵蚀严重,因此,论文选取延河流域为研究对象,分析不同植被类型对土壤碳、氮、磷养分和生态化学计量学特征的影响。结果表明：3种植被带下,表层土壤有机碳、全氮含量显著高于下层土壤,森林带>森林草原带>草原带;森林草原带、草原带下土壤全磷含量在两层土壤中差异不显著,森林植被对土壤碳、氮、磷具有显著的累积作用,对于提高土壤碳、氮、磷含量具有重要的意义。土壤C∶N在3种植被带下较为稳定,土壤有机碳与全氮存在极显著的正相关关系（P<0.01）;土壤C∶P、N∶P受植被类型的影响较大,森林带显著高于森林草原带和草原带,土壤C∶P、N∶P和C∶N之间存在极显著的正相关关系（P<0.01）。总体来说,植被恢复对土壤质量的改善作用明显,森林植被对该区土壤碳、氮、磷等养分含量的累积作用较好,森林植被具有较大的N∶P,其植被生长主要受P含量的限制;草原植被与森林草原植被N∶P比较低,其植被生长主要受N含量的限制。     

黄土丘陵区撂荒农田土壤酶活性及酶化学计量变化特征

明确土壤胞外酶活性及酶化学计量比在农田撂荒过程中的变化特征及驱动因素,对揭示土壤养分可利用性随植被恢复的变化规律和阐明生态系统养分循环机制有重要意义.本文以黄土丘陵区不同撂荒年限坡耕地（0、10、20和30 a）为研究对象,通过测定土壤酶活性及酶计量比、土壤理化性质、植物多样性和科组成,探讨农田撂荒后土壤微生物养分限制状况及酶活性和酶计量比的主控因子.结果表明,β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶（NAG）、亮氨酸氨基肽酶（LAP）和碱性磷酸酶（ALP）的活性均随撂荒年限增加而显著增加,而β-1,4-葡萄糖苷酶（BG）活性则相反.土壤BG：（NAG+LAP）和BG：ALP呈现出与土壤BG活性相同的随撂荒年限增加而减小的趋势;而（NAG+LAP）：ALP呈先升后降趋势,在撂荒20 a时达到最高值.酶化学计量的向量长度随撂荒年限增加而显著减小,表明撂荒过程中土壤微生物受碳（C）限制程度的减弱.撂荒前10 a酶化学计量的向量角度小于45°,后20 a大于45°,说明撂荒前期微生物受氮（N）限制,后期受磷（P）限制.冗余分析结果揭示土壤有机碳含量、总氮含量、C：N、C：P、pH以及植被多样性是调控酶活性和酶计量比变化的主要因子.分类变异分析表明,土壤和植物因素可解释不同撂荒年限下土壤酶活性及酶计量比差异的62.0%,植被特征与土壤理化特性之间的交互作用是土壤酶活性及酶计量比变化的主控因子,解释度为37.1%.综上所述,黄土丘陵区农田撂荒过程中应考虑外源P的投入以缓解生态系统中有效P的不足,研究结果可为理解脆弱生境恢复生态系统中微生物介导的生物地球化学循环机制以及指导土壤养分管理和生态可持续发展提供理论依据.     

不同流域水陆过渡带氮磷有效态的特征对比及环境意义

为了解不同流域水陆过渡带氮磷的分布特征及其环境意义,对闽江上游、太湖西部和洪泽湖西部这3个研究区土壤及沉积物氮磷的总量和有效态特征进行了研究,分析了自然环境与人类活动方式对区域环境差异的影响.结果 表明,太湖西部研究区土壤氮磷总量均高于其他两个流域,洪泽湖西部研究区沉积物氮磷含量均高于土壤.研究区有效态氮磷的分布趋势整...