林火干扰对滨海沙地人工林土壤碳氮库的影响

为了解林火对滨海沙地人工林土壤碳氮库的影响,选择滨海沙地上受轻度林火干扰的尾巨桉和木麻黄人工林为研究对象,对比其土壤碳氮储量、可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮(DON)、微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)和矿质氮含量与对照林分之间的差异.结果显示:轻度林火干扰对滨海沙地木麻黄人工林土壤碳氮库产生显著影响,对尾巨桉影响不显著.林火干扰3年后,尾巨桉人工林土壤碳储量、氮储量、DOC、MBC与对照林分相比分别升高13.5%、27.7%、2.9%、13.7%,DON、MBN、矿质氮含量分别下降51.3%、14.7%、58.0%,而木麻黄人工林土壤碳储量、氮储量、DOC、DON、MBC、MBN、矿质氮含量分别下降27.9%、24.6%、38.6%、41.1%、24.5%、25.4%、31.7%.两种人工林的土壤p H值与硝态氮、DON、MBN极显著相关.本研究表明,轻度林火通过干扰土壤碳氮储量和易变性碳氮,进而对土壤碳氮库产生影响,且这种影响因树种而异.     

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。     

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)。     

施肥对不同肥力水平春玉米农田土壤有机碳及其组分的影响

选取辽河灌区不同肥力水平春玉米(Zea mays ssp. mays L.)农田土壤为研究对象,通过连续3年田间定位试验研究施肥对不同层次土壤有机碳组分(TOC、ASOC、LFOC、DOC和MBC)的影响,分析土壤有机碳组分的产量效应.结果表明,连续种植春玉米能够显著增加低产田土壤w(TOC),增加各产田土壤w(ASOC)和w(MBC),降低各产田土壤w(LFOC),土壤w(DOC)变化较小.施肥使土壤w(TOC)增加了-13.41%~7.54%,平均增加了0.16%;使高产田表层(0~10 cm)土壤w(TOC)显著增加,低产田犁底层(20~40 cm)土壤w(TOC)显著降低.施肥使土壤w(ASOC)增加了-13.98%~72.22%,平均增加了15.82%;使低产田犁底层和高产田耕层(10~20 cm)土壤w(ASOC)显著增加,中产田耕层土壤w(ASOC)显著降低.施肥使土壤w(LFOC)增加了-42.60%~168.57%,平均增加了48.83%;使中产田表层和犁底层、高产田表层和耕层土壤w(LFOC)显著增加,高产田犁底层土壤 w(LFOC)显著降低.施肥使土壤 w(DOC)增加了-42.74%~51.29%,平均增加了9.36%;使中产田耕层和犁底层、高产田表层和耕层土壤 w(DOC)显著增加,低产田耕层土壤 w(DOC)显著降低.施肥使土壤 w(MBC)增加了-1.16%~19.97%,平均增加了9.32%,除中产田耕层土壤之外其他土层土壤w(MBC)均有所增加.施肥主要提高土壤ASOC和LFOC含量,促进土壤DOC的变化.施肥显著增加低产田土壤有机碳组分含量,促进中产田土壤有机碳组分变化,增加高产田土壤有机碳耗损.施肥主要增加表层(0~10 cm)土壤有机碳组分含量,耗损犁底层(20~40 cm)土壤有机碳,调解耕层(10~20 cm)土壤活性有机碳组分.施肥对微生物可利用性及结构不同的活性有机碳组分影响不同;高、中、低产田因其土壤理化性状及有机碳本底值不同,对施肥的响应存在差异.施肥总体增加土壤活性有机碳各组分含量,同时通过改变微生物及玉米根系活力影响活性有机碳含量及组分.土壤中有机碳组分与产量的回归方程为(产量)=-4665.61-0.008×w(SOC)-0.421×w (ASOC)-0.777×w (LFOC)+5.370×w (DOC)+33.408×w (MBC).ASOC和MBC具有土壤肥力指示作用,施肥主要通过调控土壤ASOC提高玉米产量.     

天宝岩长苞铁杉倒木微生物生物量和可溶性有机碳氮的变化

倒木是森林生态系统重要的碳库和养分库,测定倒木分解过程中微生物生物量和可溶性有机碳氮含量对于深入了解倒木分解机理具有重要意义。以天宝岩国家级自然保护区5个腐烂等级长苞铁杉(Tsuga longibracteata)倒木为研究对象,分析其树皮、边材和心材微生物生物量碳氮、可溶性有机碳氮含量以及碳氮比,结果表明:(1)长苞铁杉倒木含水率w为7.41%~63.27%,有机碳、全氮和全磷含量分别为311.66~564.87、2.34~5.82和0.09~0.35 g·kg-1;(2)高腐烂等级倒木(Ⅳ级和Ⅴ级)微生物生物量碳(MBC)和氮(MBN)含量均表现为心材边材树皮;(3)5个腐烂等级倒木边材和心材可溶性有机碳(DOC)含量均高于树皮,除第Ⅱ腐烂等级外,其他腐烂等级倒木心材可溶性有机氮(DON)含量均高于树皮和边材;(4)不同腐烂等级倒木心材微生物生物量碳氮比(MBC/MBN)变化较大,而不同腐烂等级倒木可溶性有机碳氮比(DOC/DON)则表现为边材变化较大;(5)倒木部位、腐烂等级及交互作用对其MBC、MBN、DOC、DON、MBC/MBN和DOC/DON均有极显著影响(P0.01);(6)倒木MBC含量与含水率呈极显著正相关(P0.01),DOC和DON含量也与含水率呈极显著正相关(P0.01),MBC/MBN和DOC/DON与全磷含量呈显著负相关(P0.05)。研究表明,倒木分解过程中微生物生物量碳氮和可溶性有机碳氮含量变化受其含水率影响较大。     

典型红壤区不同土地利用方式下氮素垂直分布及其影响因素

土壤氮素迁移规律是农业面源污染研究的重要内容,探讨不同土地利用方式下氮素垂直分布及其影响因素对氮迁移规律研究具有重要意义。在亚热带典型红壤丘陵区利用动力土柱机采集了38个稻田、林地和茶园的1 m深原状土柱,分0～20、20～30、40～50和70～80 cm 4层并间隔5 cm取样分别测定铵态氮、硝态氮和全氮以及其他土壤属性,研究氮素垂直分布对土地利用方式的响应及其影响因素。结果显示:(1)稻田上述4层土壤全氮含量显著高于林地和茶园(P0. 05),土壤铵态氮含量在各土地利用方式间差异不显著。就表层(0～20 cm)硝态氮含量而言,稻田土壤显著高于林地和茶园;茶园下层(20 cm)土壤硝态氮含量显著高于稻田和林地。(2)土壤全氮含量与硝态氮含量关系密切(r=0. 64,P0. 01);有机碳含量、土壤剖面深度和容重是影响氮素垂直分布的重要因子,土壤氮含量与有机碳含量之间呈显著正相关,与容重、土壤剖面深度呈显著负相关(P0. 05),表明土壤性质对氮素的分布有重要影响。该研究有助于评价红壤丘陵区农业氮肥施用对水体污染的影响风险。     

减氮配施有机肥对土壤碳库及玉米产量的影响

设减施氮肥(减氮20%A_1、减氮40%A_2)2个水平,配施有机肥(设不配施B_0、有机肥B_1、生物有机肥B_2)3个水平和不施氮(CK_0)、常规施氮N100%(CK_1)两个对照试验,研究减氮配施有机肥对川中丘陵土壤微生物量碳(MBC)、总有机碳(TOC)、活性有机碳(LOC)、碳库管理指数(CPMI)及玉米产量的影响,为川中丘陵玉米生产可持续的土壤肥料管理提供科学依据。结果表明,随施氮量的减少,MBC、TOC、LOC、CPMI均逐渐降低。与常规施氮(CK_1)相比,减氮20%、40%(A_1B_0、A_2B_0)处理MBC分别降低25.6 mg·kg~(-1)、35.08 mg·kg~(-1),TOC降低9.29%、26.46%,LOC降低3.88%、13.14%,CPMI降低1.32%、7.98%。减氮配施有机肥显著提高MBC、TOC、LOC、CPMI及产量。与不配施有机肥相比,减氮20%配施有机肥(A_1B_1、A_1B-2)TOC分别提高19.29%、37.26%,LOC提高24.54%、42.13%,CPMI提高25.13%、44.06%,产量提高14.8%、19.4%。减氮20%、40%配施有机肥处理土壤有机碳库总体变化趋势为A_1B-2A_1B_1A_2B_1A_2B_2。与CK_1相比,A_1B-2玉米产量提高495.79 kg·hm-~(2),MBC增加21.95 mg·kg~(-1),TOC增加25.50%,LOC增加36.81%,CPMI提高42.17%。土壤微生物量碳、总有机碳、活性有机碳、碳库管理指数与产量存在极显著相关性(P0.01)。活性有机碳与微生物量碳、总有机碳、碳库管理指数均存在极显著相关性,说明活性有机碳能很好地反映土壤肥力特性。减氮20%配施生物有机肥是促进土壤碳库积累、提高产量的推荐施肥措施。     

秸秆与秸秆生物炭对采煤塌陷复垦区土壤活性有机碳的影响

为了解农业废弃物对典型采煤塌陷复垦地活性有机碳的影响,采用盆栽培养试验,研究秸秆与秸秆生物炭对复垦3年(3 a)和7年(7 a)土壤总有机碳(TOC)、水溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(ROC)与土壤微生物生物量碳(SMBC)的影响.对复垦3 a和7 a土壤分别设置4个处理,包括不施肥(CK3与CK7)、只施氮肥(N3与N7)、氮肥与秸秆配施(NS3与NS7)以及氮肥与秸秆生物炭配施(NB3与NB7).结果表明,秸秆与秸秆生物炭均能显著提高复垦土壤TOC与各活性有机碳含量.与只施氮肥相比,施用秸秆处理的TOC、DOC、ROC与SMBC平均增幅为25.0%、46.0%、48.8%与41.5%,施用秸秆生物炭的平均增幅为37.8%、40.4%、37.2%与39.5%.秸秆生物炭对TOC的提升效应强于秸秆,对DOC与ROC的提高弱于秸秆,对SMBC影响与秸秆间无显著差异.除了复垦3 a土壤SMBC组分外,4个处理在复垦3 a土壤DOC、ROC组分与复垦7 a土壤3种活性有机碳组分从大到小均依次为NS、NB、N与CK.复垦7 a土壤的TOC、DOC、ROC与SMBC分别比复垦3 a土壤对应指标高35.2%、36.7%、31.9%与28.2%.此外,TOC分别与DOC、ROC、SMBC间呈显著的指数正相关,分别能解释DOC、ROC与SMBC变异的88.4%、84.7%与89.6%.可见,秸秆施用在短时间内对土壤活性有机碳的提升效应强于秸秆生物炭,但对土壤固碳潜力的提高弱于生物炭,二者均可以作为有益物质施用于复垦土壤中.     

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。     

不同生态恢复模式对巢湖湖滨湿地土壤活性碳库及其管理指数的影响

土壤活性有机碳组分是碳素周转的指示因子,能够及时地反映环境变化对土壤碳循环的影响。为探究生态恢复对湿地土壤活性碳库含量及分布的差异影响,选择巢湖湖滨自2003年退耕的森林湿地(人工林地恢复模式)和芦苇(Phragmites australis)滩地(自然湿地恢复模式)为研究对象,与荒草滩地(退耕湿地)相比较,分析土壤活性有机碳组分及碳库管理指数变化特征,包括溶解性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)、热水溶性有机碳(HWC)、颗粒有机碳(POC)和易氧化碳(EOC)。结果表明,与荒草滩地和芦苇滩地相比,森林湿地的生态恢复模式下土壤总有机碳和各活性有机碳组分含量均为最高。在表层0-10 cm土壤中,荒草滩地和芦苇滩地的土壤EOC主要以高活性有机碳的形式存在,森林湿地则主要以低活性有机碳的形式存在;在下层10-20 cm土壤中3个类型湿地均主要以高活性有机碳的形式存在。综合分析表明,土壤MBC、HWC、EOC和POC两两之间存在极显著相关性(P0.01),且与土壤有机碳和全氮的相关性均达到极显著水平(P0.01),与全磷相关性不显著。此外,两种生态恢复模式下土壤碳库管理指数均大于100%。人工林地恢复模式下两层土壤中的碳库管理指数均显著高于对照和自然湿地恢复模式(P0.05),表征人工林地恢复模式对于改善湿地土壤质量、提升土壤固碳力更有效果。     

黄河口湿地典型盐碱植被群落土壤氮素的季节动态及根际效应

于5、8和10月对黄河口湿地典型断面盐碱植被群落进行3个航次的野外生态调查,研究了不同植被覆盖的湿地土壤氮素的时空分布特征及典型盐碱植物碱蓬和芦苇群落土壤氮素的根际效应,并基于线性模型的冗余分析(RDA)探讨土壤理化参数对氮素分布特征的影响.结果表明,黄河口湿地5月和10月土壤氮素含量高于8月,土壤氮素以有机氮为主,无机氮以铵态氮为主;总体上,表层土壤氮素含量芦苇碱蓬光滩,光滩土壤氮素含量低于碱蓬和芦苇群落土壤的30%—50%;光滩、碱蓬和芦苇群落剖面土壤总氮、有机氮和铵态氮在0—10 cm表层含量最高,随土壤深度其含量下降,硝态氮在土壤中呈现显著淋溶作用,其峰值出现在地下土壤层30 cm左右;碱蓬和芦苇群落根际土壤氮素含量均高于非根际土壤,且碱蓬根际土壤氮素含量显著高于芦苇根际土壤(P0.05).RDA分析结果表明,影响土壤氮素分布特征的主要理化参数是土壤有机碳含量和pH.植被种类影响黄河口湿地土壤氮素的累积,一般情况下土壤氮素的累积量呈现芦苇碱蓬光滩的特征,并具有明显的季节差异,相对芦苇群落,碱蓬在生长季节8月份根际土壤中积累更多的氮素.     

不同经营模式下杨树人工林土壤活性有机碳的分布特征

土壤活性有机碳是土壤中易受微生物活动、土地利用方式及耕作措施等影响而发生变化的组分,对土壤碳平衡和土壤肥力保持具有重要意义。以苏北两种常见的杨树(Populus euramevicana)人工林经营模式(纯林:CP,农田林网:NL)样地的土壤为研究对象,分析了不同经营模式下土壤活性有机碳组分剖面分布特征。研究结果表明,CP模式下土壤总有机碳(TOC)、易氧化碳(LOC)、颗粒有机碳(POC)及微生物量碳(MBC)的含量都随土层加深而降低,与0~10 cm土层相比,30~40 cm土层中TOC、LOC、POC和MBC的含量分别下降了39.24%、69.12%、60.28%和49.91%。农林网模式样地NL1采样点土壤各形态有机碳含量在土层中的变化规律与纯林模式类似,即随土层加深呈下降趋势;而NL2和NL3采样点则表现为20~30 cm土层的各形态有机碳含量最高。结果还表明,除MBC外,CP模式下上层土壤(0~10、10~20 cm)中的TOC、LOC和POC的含量都比NL模式下对应土层的高,而NL模式下各土层土壤w(MBC)/w(TOC)和w(LOC)/w(TOC)的值都高于CP模式下对应土层的土壤,w(POC)/w(TOC)的值则为CP模式高于NL模式下的土壤。相关分析表明,除了受人为干扰大的NL2采样点外,土壤活性有机碳含量与总有机碳之间呈显著正相关关系。研究表明,土壤活性有机碳受土壤性质及人为活动影响,各活性有机碳占土壤总有机碳的质量分数在不同经营模式样地中无明显的变化规律。     

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。     

生物炭基钼肥对土壤无机氮形态转化的影响

土壤铵态氮和硝态氮是影响作物生长的重要因素。为了探明生物炭与钼配合施用后,土壤中铵态氮和硝态氮的动态变化规律,选取8种广东省具有代表性的农业废弃物制备生物炭基钼肥,采用土培实验,研究在分别施用硝态氮、铵态氮情况下,生物炭基钼肥对土壤中硝态氮及铵态氮含量变化的影响。结果表明,与对照相比,8种生物炭基钼肥均可显著提高土壤pH值,其中,甘蔗渣炭基钼肥、花生壳炭基钼肥和谷壳炭基钼肥可使土壤pH提高0.5~1.0个单位,丝瓜藤炭基钼肥、水葫芦炭基钼肥、玉米秸秆炭基钼肥、水稻秸秆炭基钼肥、花生秸秆炭基钼肥则可使之提高2.8~3.8单位。8种生物炭基钼肥均可显著促进土壤对铵态氮的起始固持量(10%~38%),甘蔗渣炭基钼肥、花生壳炭基钼肥和谷壳炭基钼肥对土壤铵态氮的硝化作用影响不显著,而其他5种生物炭则可显著增强土壤的硝化作用,其中水稻秸秆炭基钼肥处理硝化率近50%,丝瓜藤炭基钼肥、水葫芦炭基钼肥、玉米秸秆炭基钼肥、花生秸秆炭基钼肥处理的硝化率近100%。生物炭基钼肥对土壤中的硝态氮主要表现为固持作用,可显著增加土壤对硝态氮的起始固持量(12%~30%)。该研究结果可为作物施用生物炭基钼肥和氮肥提供参考,也可为进一步研究生物炭基钼肥对土壤有效钼含量、作物钼吸收及对植物体内氮代谢的影响提供基础资料。     

不同修复年限植被混凝土基材有机碳氧化稳定性特征

为了解基材质量的变化,选择修复0、3、6、9、12和15年的基材作为研究对象,分析其微生物量碳(MBC)、总有机碳(TOC)及其氧化有机碳组分(F_1:极易氧化有机碳;F_2:容易氧化有机碳;F_3:较易氧化有机碳;F_4:难氧化有机碳)含量随修复年限的动态变化特征.结果显示:(1)基材TOC含量在修复早期下降显著,随年限增加略有升高,其后呈下降趋势,最后趋于稳定.(2)修复9年的基材氧化有机碳组分F_1、F_2和MBC显著大于12年和15年;并且从修复9年至15年,F_1、F_2和F_3组分占TOC的比例分别从32.14%、38.43%和20.07%下降至24.34%、22.59%和18.71%,F_4组分由9.99%增加至32.36%.(3)相关性分析结果表明TOC与F_1、F_2、F_3和F_4之间没有显著的相关性,而易氧化碳(ROC)与F_1、F_2和F_3之间具有显著的正相关性(P 0.05);MBC与ROC、F_1和F_2都具有显著的正相关性(P 0.05).本研究表明随着修复年限增加,基材有机碳的内部循环会受到阻碍,基材氧化有机碳组分可有效反映基材质量变化.(图4表2参44)     

武夷山天然针阔混交林与毛竹人工林土壤性质差异

为探究武夷山高海拔天然针阔混交林改造成毛竹人工林后土壤性质的变化规律及其原因,为今后制定天然林保护和人工林可持续经营方案提供参考,在福建省武夷山市星村镇桐木村选择相邻的天然针阔混交林和毛竹人工林(50年前由天然针阔混交林改造而来)为研究对象,采集两种林分的表层土壤(0—10 cm)和亚表层土壤(10—20 cm),分析了土壤碳氮磷钾等主要元素全量、土壤无机氮含量、微生物量碳和微生物量氮含量,以及脲酶和过氧化氢酶活性等指标。结果表明,天然针阔混交林改造成毛竹林后表层土壤和亚表层土壤的pH、电导率、有机碳、全氮、全磷和有效磷含量显著降低(P0.05),土壤全钾含量显著提高(P0.05);表层土壤微生物碳氮含量及亚表层土壤微生物碳含量显著提高(P0.05),而亚表层土壤的微生物氮含量则无明显变化(P0.05);表层土壤和亚表层土壤的铵态氮含量显著降低(P0.05),硝态氮含量虽然显著上升(P0.05),但硝态氮含量占无机氮总量的比例极小;表层土壤和亚表层土壤的脲酶活性分别降低7.4%和19.2%(P0.05),过氧化氢酶活性呈下降趋势,但下降幅度不显著(P0.05)。武夷山天然针阔混交林改造成毛竹人工林后,土壤酸化、土壤脲酶和过氧化氢酶活性降低、碳氮磷等元素含量减少,土壤肥力总体下降。     

冻融对湿地土壤可溶性碳、氮和氮矿化的影响

通过室内模拟试验,研究了不同冻融循环过程(-5-5℃或-25-5 ℃)对沼泽湿地土壤可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮(DON)以及土壤有机氮矿化过程的影响.结果表明,随着冻融次数的增加,土壤DOC和DON含量呈先增加后降低趋势,土壤DOC含量在冻融1次(-5-5 ℃或-25-5 ℃冻融循环处理)后达最大值,而土壤DON分别在冻融2次(-5-5 ℃冻融循环处理)和4次(-25-5 ℃冻融循环处理)后达最大值.这说明在短期内冻融交替对土壤DOC和DON含量的影响较明显.冻结温度和冻融次数显著影响土壤有机氮矿化过程,且-25-5 ℃冻融循环比-5-5 ℃冻融循环矿化累积量高.冻融循环促进了土壤有机氮的矿化,有利于土壤有效氮的累积,为春季植物生长提供足够的氮素,对维持湿地生态系统稳定具有重要意义.     

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。     

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.     

以马蹄莲为主体植物的人工湿地处理低浓度污水中试研究

人工湿地中集污染物吸收效果好、生境改善、观赏性好和经济性好于一体的植物筛选将支持湿地的长效低耗运行。报道了以观赏性和经济性植物马蹄莲(Zantedeschia aethiopica)为主要植物的人工湿地中试床(5 m×1 m×1.1 m)处理低浓度农村污水的研究。结果表明,在水力负荷为6,10和20 cm.d-1的条件下,该系统对CODCr(化学需氧量)、TN(总氮)、硝氮、氨氮和TP(总磷)的去除率分别大于56.4%、71.4%、71.4%、49.6%和56.6%。同处旺盛生长期(8月)而温度相近时,低水力负荷(6 cm.d-1)组的硝氮、氨氮和TP的去除率高;高水力负荷(20 cm.d-1)组的TN去除率高,进水TN中的有机氮占的比例比低水力负荷(6 cm.d-1)的高10%。马蹄莲人工湿地系统在休眠期(6月和7月)和在旺盛生长期相比,由于温度高而具有高的CODCr和N去除率,由于枯枝落叶的腐烂溶出以及进水负荷高而具有低的TP去除率。研究结果可为人工湿地等生态系统中选择植物时参考。