川西亚高山3种典型森林土壤氮矿化特征

采用室内培养法对川西亚高山3个典型森林群落(天然林、云杉人工林和桦木次生林)有机层和矿质层土壤铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)积累量及净氮矿化速率进行测定.结果表明:培养4周后,天然林、云杉人工林和桦木次生林土壤有机层铵态氮含量分别增加356.85%、258.33%和176.81%,硝态氮含量分别增加872.92%、326.25%和120.32%,净氨化速率、净硝化速率和净氮矿化速率总体表现为天然林桦木次生林云杉人工林.方差分析表明,森林类型和土壤层次及其交互作用对土壤无机氮积累量和矿化速率均有显著影响.土壤净氮矿化速率和土壤初始化学性质之间存在显著相关关系.综上所述,森林转化显著影响川西亚高山森林土壤氮矿化潜力,主要体现在土壤有机层;川西亚高山土壤净氮矿化速率在很大程度上受控于底物数量和质量.     

雪被厚度和积雪周期对土壤氮素动态影响的初步研究

在高山地区和高海拔地区,氮素是植物生命活动的主要限制因素之一。冬季,这类地区的土壤通常被雪被长时间覆盖。以往的研究证实,雪下土壤氮素动态在维持年际氮循环中起着重要作用。气候变化将改变生物地球化学循环,导致雪被覆盖状况发生改变,从而对冬季土壤氮素动态产生重要影响。然而,迄今为止,对气候变化极其敏感的青藏高原东缘雪下土壤物质转化过程的研究却很少。为了了解不同雪况下土壤矿质氮库水平和净氮矿化变化动态,2010年11~2011年4月在青藏高原东缘用PVC管原位培养土壤,通过人工控制雪被厚度和雪被持续时间的方法,设置不同积雪厚度和积雪周期的9个处理,分别测定其无机氮(NH4+-N和NO3--N)含量,并计算净氮矿化率。结果表明,雪被持续时间可对土壤温度的变化产生明显的影响;随着土壤覆雪厚度和雪被覆盖时间的增加,土壤含水量呈现增长的趋势。土壤无机氮以NH4+-N为主,占总无机氮的69%~86%,而NO3--N含量只占土壤总无机氮的14%~31%。深雪(100 cm和50 cm的积雪覆盖)降低了铵态氮含量,而净氮矿化率无明显变化。不同的积雪覆盖时间(60 d,90 d,150 d)并没有引起土壤氮库的显著变化,说明较早的降雪虽然使土壤有较高的温度和较少的冻融循环,但并不会改变土壤氮库的积累和释放。     

青藏高原东缘雪被覆盖和凋落物添加对土壤氮素动态的影响

高山和高纬度地区,氮素是植物生命活动的主要限制元素之一。这类区域冬季往往被长时间的季节性雪被覆盖着。研究证实,寒冷而漫长的冬季雪被下土壤氮素在维持年际土壤氮循环中起着重要的作用,然而目前对气候变化极其敏感的青藏高原东缘雪下土壤物质转化过程的研究却很少。为了探索青藏高原东缘季节性雪被覆盖地区,冬季凋落物输入对土壤氮素转化过程的影响,2010年1—5月在青藏高原东缘(松潘卡卡沟地区)采用PVC原位培养管培养土壤,并对培养土壤进行不同的雪厚度(0、30、100 cm)处理和不同水平的凋落物添加(0、5、20 g鲜卑花叶片)处理,从实验开始后,每隔1个月采集各个处理的土壤,测定其无机氮(NH4+-N和NO3--N)含量,并计算净氮矿化率,以探讨冬季季节性雪被覆盖下不同碳供应水平对高山土壤氮转化过程的动态影响。研究发现,雪被覆盖能有效地绝缘大气和土壤,减少冻融交替的幅度和频次,并加速了土壤的净氮矿化。说明对于雪被覆盖的高山土壤而言冷季是氮素循环的关键时期。冬季一定厚度的积雪覆盖可通过调节整个土壤氮素的矿化水平,从而为来年春季高山植物的生长提供一个巨大的潜在氮库。添加大量凋落物显著增加了NO3--N含量,降低了NH4+-N含量,加速了土壤净氮矿化。暗示在具有高有机质含量的青藏高原东部地区,土壤微生物的生长和活性极有可能仍然受到低水平可利用碳的限制。     

季节性雪被对青藏高原东缘高寒草甸土壤氮矿化的影响

依据自然雪被分布的差异,在青藏高原东缘高寒草甸中设置3条样带(即深雪、中等厚度雪被和浅雪),于2008年的秋冬过渡期,连续监测各样带中的雪被厚度和土壤温度,并采用原位培养法测定每月的土壤氮素氨化、硝化和矿化速率,以研究不同厚度雪被对高寒草甸土壤氮矿化的影响.结果表明,月均土温、每月日最高土温均值分别与雪被厚度极显著相关,二次函数关系拟合较好(R2=0.576,0.685),且根据每月日最高土温均值与雪被厚度的二次函数关系方程可知,25 cm厚的雪被可以起到较好的隔绝效果;土壤含水量受雪被厚度和土壤温差两个因素的显著影响.在秋冬过渡期末,浅雪梯度下土壤硝态氮含量显著降低,且雪被下的净氮矿化速率与月均土温、每月日最高土温均值、每月日最低土温均值都分别呈极显著相关,二次函数关系拟合较好(R2=0.589,0.541,0.601).研究表明,不同厚度的雪被对土壤温度和含水量影响显著,从而显著地影响着土壤氮的矿化,深雪更有利于氨化、硝化和氮矿化.图7表2参36     

川西亚高山、高山森林土壤微生物生物量和酶活性动态特征

为深入了解川西亚高山/高山森林冬季生态学过程,于2008年11月─2009年10月,在土壤冻结初期、冻结期和融化期及植被生长季节,研究了不同海拔岷江冷杉林（Abies faxoniana）土壤微生物生物量和酶活性动态。各海拔森林土壤在冬季维持着较高的微生物生物量含量和酶活性,并随土壤冻融过程不断变化。土壤有机层和矿质土壤层冬季微生物生物量碳和氮含量及转化酶和尿酶活性均表现出受冻结初期土壤冻融循环影响显著降低,在冻结期变化不明显,在融化期急剧增加至融化后显著降低的趋势,且土壤有机层微生物生物量含量和酶活性在融化期具有一个明显的年高峰值。海拔变化显著影响了土壤酶活性,但对土壤微生物生物量不显著。土壤温度与土壤微生物生物量含量相关显著。这表明季节性冻融期是土壤生态过程的重要时期,土壤冻融格局显著影响川西亚高山/高山森林土壤微生物生物量和酶活性动态。     

凋落物质量和分解对中亚热带栲木荷林土壤氮矿化的影响

用控温、控水室内培养方法,研究了中亚热带栲木荷常绿阔叶林和邻近柳杉人工针叶林凋落物的分解及其对栲木荷林土壤氮矿化的影响.结果表明:栲木荷阔叶林的凋落物失重率大于针阔混合凋落物的失重率,大于柳杉针叶纯林凋落物的失重率.所有凋落物失重率都与其初始氮含量呈显著负相关,和初始碳含量呈显著正相关,而与凋落物C/N比的相关性不强.不同凋落物处理下的土壤NO3--N含量差异显著(P＜0.05,N=18),NH4 -N含量差异不显著(P＞0.05,N=18),混合凋落物处理下的土壤NO3--N和NH4 -N含量最高,分别是224.21 mg kg-1和56.77 mg kg-1,其氮转化速率也最高,硝化、氨化、氮矿化速率分别为1.74 mg kg-1 d-1、0.36 mg kg-1 d-1和1.90mg kg-1 d-1.各凋落物处理下的土壤氮含量随时间变化的规律不一致.土壤氨化速率与土壤全氮呈显著正相关(r=0.843,P＜0.05,N=21),与栲木荷林凋落物的失重率呈显著负相关(r=-0.997,P＜0.05,N=21).图3表4参29     

四川盆地西缘4种人工林土壤活性氮季节动态

于2015年3月、6月、9月和12月采集四川盆地西缘都江堰灵岩山4种人工林(柳杉Cryptomeria fortunei、含笑Michelia wilsonii、桢楠Phoebe zhennan、麻栎Quercus acutissima)2个土层(0-20 cm和20-40 cm)的土壤样品,比较分析土壤铵态氮、硝态氮和微生物生物量氮,并同步监测环境因子季节动态.结果显示:4种人工林土壤无机氮均以硝态氮为主;各土壤活性氮组分都呈现出显著季节动态,土壤铵态氮含量在生长季(6月和9月)高于非生长季(3月和12月),而硝态氮、微生物生物量氮和无机氮呈相反的季节模式(生长季低于非生长季);0-20 cm土层活性氮组分总体高于20-40 cm土层,土壤活性氮受林型显著影响,且与季节和土层密切相关;活性氮组分之间及活性氮组分与土壤温度、水分及月降水量总体上显著相关.综上所述,土壤的活性氮季节变化远大于林型及土层之间的变异,相比林木的生物作用,环境因子对土壤活性氮的驱动作用更为强烈.     

贡嘎山海螺沟冰川退缩迹地土壤微生物生物量碳氮

在全球气候持续变暖的影响下,贡嘎山海螺沟冰川加快退缩形成裸露独特的土壤环境,这些裸露地随着时间演替发育形成不同的生态系统.为了解海螺沟冰川土壤发育及土壤质量情况,采用熏蒸浸提法测定冰川演替迹地土壤微生物生物量碳氮含量,并研究其与土壤氮素各指标之间的关系.结果表明:(1)土壤铵态氮(P=0.000)、硝态氮(P=0.006)、全氮(P=0.000)和微生物生物量碳氮(P=0.000,P=0.000)含量随海螺沟冰川演替年限有显著变化,这种显著变化可能是由于冰川演替不同年限土壤枯枝凋落物养分返还、有机物质分解率及温度和水分等因子的差异造成的;(2)贡嘎山海螺沟冰川演替迹地中土壤铵态氮的含量为4.78-145.53 mg kg-1,硝态氮为1.23-46.08 mg kg-1,全氮含量为284.38-1 980.56 mg kg-1,土壤微生物生物量碳的含量为2.76-1 230.57 mg kg-1,土壤微生物生物量氮的含量为0.16-245.30 mg kg-1;(3)土壤微生物生物量碳氮比的变化范围是0.36-22.99,且大多数值都小于6,说明在贡嘎山海螺沟冰川演替迹地土壤微生物群落结构中细菌占优势;(4)土壤氮素(除全氮外)各指标均与微生物生物量碳氮显著正相关(P<0.01).综上,贡嘎山海螺沟冰川不同演替迹地土壤质量较好,本研究可为海螺沟冰川不同演替年限冰川退缩迹地土壤质量评价提供基础数据支持.     

不同滨岸带土壤反硝化潜力及影响因子

以太湖西部3个中小流域为研究区,于2017年7月15日—20日,采集各流域内3种典型滨岸带表层(0—20 cm)土壤,测定土壤理化性质和反硝化潜力,探讨不同流域滨岸带土壤反硝化潜力的差异和变化规律,并确定土壤反硝化潜力的主要影响因子.研究结果表明,各流域土壤反硝化潜力存在明显差异,天目湖流域、合溪流域和苕溪流域土壤反硝化潜力分别为0.294±0.226 (μg N (N_2O)·(g·h)~(-1))、0.542±0.327 (μg N (N_2O)·(g·h)~(-1))和0.821±0.494 (μg N (N_2O)·(g·h)~(-1)),总体表现为城镇化程度越高,土壤反硝化潜力越大.在相同流域内,林地滨岸带土壤反硝化潜力最大,其次为草地滨岸带和荒地滨岸带.相关分析结果表明,土壤反硝化潜力与土壤含水率、硝态氮含量、有机质含量和微生物碳含量都显著正相关(n=54,P0.01).结合回归分析,表明土壤含水率、硝态氮含量和微生物量碳含量是苕溪流域滨岸带土壤反硝化潜力的主要影响因子;土壤有机质含量和硝态氮含量分别是合溪和天目湖流域滨岸带土壤反硝化潜力的主要影响因子.综上,滨岸带土壤反硝化潜力与人类活动强弱有密切联系,其主要影响因子在不同城镇化背景下的流域间也各不相同.     

冻融作用下寒温带针叶林土壤碳氮矿化过程研究

以大兴安岭落叶松林土壤为研究对象,设置8℃恒温和-5-8℃冻融循环（1个冻融循环为在-5℃培养24 h,后在8℃培养24 h）2个处理,进行30 d的室内培养实验,探讨了寒温带针叶林土壤在冻融交替时期的碳氮矿化过程及其相互关系。结果表明,培养温度和培养时间对土壤碳矿化速率和碳矿化累积量均有显著影响。第1次和第5次冻融循环后,冻融处理土壤的碳矿化速率显著高于恒温培养下土壤的碳矿化速率;第7次和第15次冻融循环后,冻融土壤碳矿化累积量显著低于恒温土壤的碳矿化累积量。土壤氮矿化速率没有受到培养温度、培养时间以及二者交互作用的影响,但培养时间和培养温度对土壤净氮矿化累积量有显著的影响。第5、7、15次冻融循环后,冻融处理的土壤无机氮净矿化累积量低于恒温培养的土壤无机氮净矿化累积量。经过30 d的培养,恒温处理下的土壤碳、氮矿化累积量（碳累积量：92.82μg·g-1,氮累积量73.76 mg·kg-1）是冻融处理下（碳累积量：65.51μg·g-1,氮累积量33.45 mg·kg-1）的1.42倍和2.21倍。土壤碳矿化累积量与土壤净氮矿化累积量均为正相关关系,但在相同的碳释放量下冻融循环处理土壤累积的无机氮较少。以上结果表明,冻融循环减少了大兴安岭寒温带落叶松林土壤碳排放和无机氮的累积,有利于土壤碳的固持和减少养分的流失。     

不同氮形态对龙葵镉积累、抗氧化系统和氮同化的影响

以镉超积累植物龙葵(Solanum nigrum L.)为材料研究了不同氮形态对其镉(Cd)积累的影响及其生理响应机制,为今后利用龙葵进行植物冶金和镉污染土壤修复提供理论依据。采用龙葵室内盆栽控制试验,采用不同浓度3种氮形态[铵态氮NH_4_2SO_4、硝态氮NaNO_3、硝态-铵态氮NH_4NO_3]处理,以植株生长为重要参考,研究其对镉积累、抗氧化系统和氮同化的影响。结果表明,(1)镉(10~160 mg·kg~(-1))显著影响龙葵生长,降低生物量积累;外施3种形态氮均能缓解40 mg·kg~(-1)镉毒害,提高地上部生物量、叶绿素含量和镉累积量,且铵态氮对生物量增产与镉累积效果优于其他形态氮肥,其中400mg·kg~(-1)的NH_4_2SO_4最为明显。(2)植株叶片过氧化氢(H_2O_2)水平随施铵态氮和铵态-硝态氮量增加而降低,随施硝态氮量增加而先降后升。(3)过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)随施硝态氮与硝态-铵态氮浓度增加而减低,超氧化物歧化酶(SOD)活性随施硝态氮量增加先升后降;POD活性随施加铵态氮浓度增加而逐渐升高,显示铵态氮能显著提升幼苗抗氧化能力。(4)随硝态氮施加量增加,硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性先升后降;而GS活性在铵态氮施加量为100 mg·kg~(-1)时达到最大,随后逐渐降低。同时,谷氨酸脱氢酶(GDH)活性随着3种不同形态氮施加量的增加逐渐降低。从植物修复角度出发,铵态氮对龙葵的强化修复效果优于硝态氮与硝态-铵态氮,尤其是400 mg·kg~(-1)的NH_4~+为龙葵镉修复的最佳浓度。     

武夷山中亚热带常绿阔叶林土壤氮矿化的季节动态

选择武夷山地区中亚热带典型常绿阔叶林生态系统为研究样地,分析该地区常绿阔叶林生态系统土壤铵态氮、硝态氮和微生物生物量氮(MBN)季节动态特征,探讨了土壤氮矿化规律及其影响因素,为该森林生态系统物质循环和能量流动研究提供基础科研资料,也为武夷山地区生态环境改善,植被保护与修复,以及生物多样性保护提供依据。研究结果如下,研究区土壤铵态氮含量占总矿质氮含量90%以上,表明铵态氮是该地区土壤矿质氮的主要组成。土壤铵态氮、矿质氮、MBN含量与铵化速率、净氮矿化速率均表现为7月(夏季)或10月(秋季)较高,4月(春季)次之,1月(冬季)较小;表土层(0-10cm)的年净氮矿化量42.4-131.4kg·hm-2·a-1大于深土层(10-20 cm)的44.0-93.0 kg·hm~(-2)·a~(-1);随着坡位的上升土壤铵态氮、矿质氮、年净氮矿化量与铵化速率、净氮矿化速率总体上呈逐渐增大的趋势;坡位和季节的交互作用对土壤矿化量和矿化速率均有显著的影响(P0.05)。夏、秋两季上坡土壤的MBN含量(24.16-73.60 mg·kg~(-1))均显著高于中坡或下坡(7.49-38.39 mg·kg~(-1))(P0.05),但坡位与采样季节的交互作用对土壤MBN含量的影响不显著(P0.05)。研究表明,该地区土壤氮矿化过程存在明显的坡位和季节效应,土壤温度和湿度与土壤矿化速率存在显著相关关系,表明土壤温湿度是影响该地区土壤氮矿化的关键因子。     

碳氮施加对农田黑土氮素转化和温室气体排放的影响

研究外源碳氮施加对土壤氮素转化和温室气体排放的影响可为土壤养分管理、温室气体减排提供科学依据。以东北农田黑土为对象,采用室内培养试验,在25℃和60%WHC水分条件下研究外源碳(葡萄糖和乙酸)、氮(硫酸铵)施加对土壤净氮转化速率和温室气体排放的影响。结果表明,对照处理土壤净氮矿化速率为0.03 mg·kg^-1·d^-1,单施氮肥抑制了土壤有机氮的矿化,净氮矿化速率降为-0.56 mg·kg^-1·d^-1,表现为对氮素的固定,而净硝化速率和N₂O排放速率分别显著增加至对照处理的33.3倍和4.69倍,但对CO₂排放速率没有显著影响。与单施氮肥处理相比,氮肥配施葡萄糖或乙酸处理显著降低了土壤中铵态氮和硝态氮含量,氮肥配施葡萄糖对铵态氮的影响程度大于氮肥配施乙酸处理。碳氮配施使得净氮矿化速率进一步降低,氮肥配施葡萄糖处理的净氮矿化速率为-5.97 mg·kg^-1·d^-1,显著低于氮肥配施乙酸处理(-5.00 mg·kg     

高寒人工草地土壤可溶性有机氮库和无机氮库动态变化

以青海省高寒区人工草地为研究对象,分析土壤可溶性有机氮库和无机氮库含量及其季节动态变化过程,确定牧草不同发育期土壤供氮能力,为研究高寒区人工牧草吸收土壤氮素提供依据。研究结果表明,(1)青海同德暗栗钙土种植禾本科牧草第1年土壤以硝态氮为主,占54%~59%,其次为可溶性有机氮,占22%~29%,铵态氮最低,仅占17%。1年人工草地土壤铵态氮含量随生长季延长逐渐增多,9月最高;土壤硝态氮在6月返青期最高,随生长季延长下降显著;土壤可溶性总氮和可溶性有机氮在返青期和枯黄期较高,生长旺盛期较低。(2)青海果洛州退化高寒草甸土种植禾本科牧草的人工草地土壤硝态氮和可溶性有机氮占优势,分别占49%和43%,铵态氮仅占8%。1年人工草地随生长季土壤铵态氮含量逐渐升高,9月最高;土壤硝态氮在7月初期最高,随生长季延长显著下降;土壤可溶性总氮和可溶性有机氮在生长季初期(7月)最高,随生长季延长而降低。表明高寒区人工草地土壤可溶性有机氮是植物可利用氮的重要组成成分,其含量仅次于硝态氮且远高于铵态氮。(3)与1年人工草地相比较,同德单播禾本科牧草生长3年后,土壤中植物可利用氮素迅速下降,尤其是硝态氮含量下降近80%,其次铵态氮下降近67%,可溶性总氮下降近60%2.5倍,仅可溶性有机氮下降不显著。说明单播模式下人工草地土壤有效养分下降是人工草地生产力难以持续的主要原因。(4)在1年人工草地种植的不同牧草种类的土壤各类氮素均无显著差异;而在3年草地,冷地早熟禾(Poa crymophila)和星星草(Puccinellia tenuiflora)单播人工草地土壤表层硝态氮显著高于其他种单播人工草地,星星草和多叶老芒麦(Elymus sibiricus)单播人工草地土壤可溶性总氮显著高于其他种类人工草地。初步推断:种植不同牧草可对不同形态土壤氮素产生影响,暗示不同牧草对不同形态氮素的需求存在一定差异性。     

罗红霉素对不同生长期小麦土壤氮形态和脲酶活性的影响

抗生素类药物作为添加剂被用于养殖业中,大部分以原形或其代谢产物形式进入土壤环境,对土壤环境造成生态危害。通过盆栽实验,研究了不同浓度罗红霉素(ROX)对小麦各生长期根际土壤微生物生物量氮、脲酶和无机氮的影响。结果表明,添加ROX后土壤微生物生物量氮在小麦苗期、拔节期和抽穗期受到显著抑制,而在灌浆期和收获期,土壤微生物生物量氮却显著增长;与对照相比,低浓度(0.2和0.5 mg·kg~(-1))和中浓度(1.0和2.0 mg·kg~(-1))ROX胁迫显著抑制小麦生长苗期、灌浆期和收获期的根际土壤脲酶活性,而在拔节期和抽穗期,却显著诱导脲酶活性;但高浓度(10.0 mg·kg~(-1))ROX胁迫却显著抑制小麦生长期内脲酶活性。低、中浓度ROX胁迫显著诱导小麦生长期中根际土壤中铵态氮浓度增长,而高浓度组ROX胁迫显著抑制土壤中铵态氮浓度。ROX胁迫抑制硝态氮,显示出ROX会影响土壤氮循环。     

森林表层土壤微生物碳氮库对大气氮沉降增加的响应

土壤微生物碳氮库是森林土壤生态系统碳氮循环的重要组成部分,为了探索氮沉降增加对森林表层土壤微生物碳氮库的影响,本研究以长白山温带阔叶红松(Pinus koraiensis)混交原始林为研究对象,在2009年生长季节(5月至10月)开展了人工模拟大气氮沉降增加的野外试验,氮沉降处理采用NH4Cl和KNO3两种形态,处理剂量为喷施氮素40 kg·hm-2·a-1。研究结果显示,人工模拟氮沉降增加对森林表层土壤的溶解性有机碳及无机氮素含量未产生显著性影响;在观测期间NH4Cl形态氮沉降处理导致森林表层土壤的pH值降低0.2个单位(p0.05),而且其土壤微生物量碳、氮含量比对照处理分别减少了18%(p0.05)和32%(p0.05)。在本研究的观测期间,KNO3形态的氮沉降增加对土壤微生物碳、氮库未产生显著性影响。通过分析不同形态氮沉降处理条件下土壤及其微生碳氮库之间的相关性,研究发现KNO3态氮沉降处理增强了土壤活性碳库与土壤微生物量碳、氮库间的关联性,而NH4Cl态氮沉降处理降低了这种关联性。此外,研究还探讨了不同形态的氮干扰影响森林土壤微生物碳、氮库的可能性机制,研究结果强调了在大气氮沉降研究中不应忽视氮素的形态效应。     

不同放牧强度下荒漠草原土壤氮矿化季节性动态研究

放牧是中国北方主要的草地利用方式。放牧强度通过影响群落结构和土壤的理化性状以及土壤微生物活性对草地生态系统的养分循环产生显著影响。以位于内蒙古四子王旗的荒漠草原长期放牧控制试验平台为研究对象,通过设置四个放牧强度,即对照(CK)、轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)和重度放牧(HG),探讨了放牧强度对土壤无机氮库和氮矿化过程季节变化的影响。根据该地区气候特点和植物生长季节,将一年划分为3个时期,分别为生长季初期(5-6月)、生长季盛期(7-9月)和非生长季(10月至次年4月)。结果表明,(1)在生长季初期,放牧抑制了土壤氮矿化作用,土壤温度与土壤无机氮含量呈显著负相关。(2)在生长季盛期,放牧促进了土壤净氮矿化作用,其中LG区的净氮矿化速率和净硝化速率显著高于对照区均较高;土壤净氮矿化和净硝化速率与土壤温度和含水量均呈显著正相关关系。(3)在非生长季,放牧抑制了土壤氮矿化作用,对照区不放牧处理的土壤净氮矿化速率显著高于放牧区;土壤含水量与土壤无机氮含量呈显著正相关,而与净氮矿化速率和净硝化速率均呈显著负相关关系。综上,高强度放牧抑制了土壤氮矿化过程,可能会进一步加剧净初级生产力的氮素限制。同时,放牧对土壤氮素转换过程的影响存在显著的季节性差异。     

橡胶林氮肥施用后在土壤中的残留、累积和迁移

氮肥在土壤中的残留是土壤氮库的重要补充,对于维持土壤氮水平和保证作物高产具有重要作用。目前人们对热带季风气候下橡胶林氮肥施用后的残留特征了解还很少。利用微区试验结合~(15)N示踪技术,研究了橡胶林酸性砖红壤中不同施氮水平下(0、100、200和400 kg·hm~(-2))氮肥的残留、累积和迁移。结果表明,不同施氮水平下肥料氮当年根层土壤(0-100cm)残留量为23.36-109.36 kg·hm~(-2),残留率为23.36%-31.85%,施氮量的升高显著增加了肥料氮的残留量;2年后,不同施氮水平下肥料氮根层土壤残留量仅20.45-41.78 kg·hm~(-2),残留率10.45%-20.45%,施氮量的增加显著降低了肥料氮残留率;试验第1年(枯水年),不同施氮水平下土壤硝态氮主要在根层土壤累积(24.61-172.47 kg·hm~(-2)),而淋洗迁移到深层土壤(100-200 cm)的硝态氮不多(13.89-51.66 kg·hm~(-2))。根层土壤硝态氮累积量与施氮量呈极显著正相关关系;试验第2年(丰水年),不同处理的根层土壤硝态氮累积很少(仅5.39-22.95 kg·hm~(-2))。3个氮肥处理的硝态氮均不同程度地迁移、淋洗到深层土壤,达53.36-201.42 kg·hm~(-2)。深层土壤中的硝态氮累积量与施氮量呈极显著正相关关系。综上,橡胶林氮肥施用后的土壤残留率较低,施氮量是影响橡胶林土壤硝态氮累积、迁移的重要因素。     

黄淮海平原不同土地利用方式对土壤有机碳及微生物呼吸的影响

土壤是陆地生态系统最大的碳库,有机碳通过微生物分解作用向大气释放CO_2,土壤碳库的微小变化将会对大气CO_2浓度和全球碳循环产生巨大的影响。在当前人类活动频繁和土地利用与土地覆被变化的背景下,研究不同土地利用方式对土壤有机碳等理化性质和土壤微生物呼吸等功能的影响,可以阐明影响土壤碳汇功能的关键因子,为未来土地利用管理提供科学依据。以开封市为例,研究了黄淮海平原不同土地利用方式(包括弃耕地、草地、果园、农田和森林)下土壤湿度、pH值、铵态氮、硝态氮、总碳、总氮、有机碳、可溶性有机碳、微生物生物量碳氮、微生物呼吸及其温度敏感性的变化规律。研究结果表明,(1)森林土壤湿度、总碳、总氮、有机碳(1.48%)、微生物生物量碳氮含量显著高于其他土地利用方式,但其微生物呼吸(101.06 mg·kg~(-1)·d~(-1))和温度敏感性(1.18)最小。(2)农田土壤的总碳、总氮、有机碳、微生物生物量碳氮含量均次于森林且高于其他土地利用方式,微生物呼吸速率较大(128.55 mg·kg~(-1)·d~(-1))。(3)弃耕地、草地和果园土壤碳氮和微生物碳氮较小。(4)结构方程模型表明土地利用方式可以直接解释土壤有机碳积累的68%,且可通过土壤湿度间接地影响土壤有机碳和微生物呼吸。土壤有机碳和微生物呼吸分别被土壤湿度和硝态氮含量等因子解释了93%和54%。该研究表明森林生态系统利于土壤有机碳固持,其较小的微生物呼吸温度敏感性对应对未来全球气候变化具有重大意义;农田占地面积广大,农业经营中在保障粮食生产的同时要采取免耕或秸秆还田等措施充分发挥其碳汇作用。     

施氮对植物生长、硝态氮累积及土壤硝态氮残留的影响

施用N肥可提高叶类蔬菜的产量,但施用过量也会造成土壤N污染。为了研究当年施肥量对作物硝态氮累积及土壤无机氮残留量的影响,采用土壤盆栽试验,研究了5个施氮水平下3种叶类蔬菜(油菜、小白菜、菠菜)的生长、硝态氮累积和土壤硝态氮残留的变化。结果表明,施氮过高抑制了植物的生长,其中对菠菜的抑制作用最强。3种蔬菜硝态氮累积对施N的反应不同,油菜在施N0.40g时硝态氮含量达到最高,为N1742.2μg·g-1FW;小白菜在0.60g最高,为N1635.6μg·g-1FW;而菠菜则在0.80g最高,为N865.2μg·g-1FW。施N量与土壤硝态氮残留量之间呈显著正相关关系,说明施氮量越高土壤中硝态氮的残余就越大,对土壤的污染就越严重。