黄土丘陵区退耕草地土壤呼吸及其组分对氮磷添加的响应

为探究不同氮磷添加水平对黄土丘陵区退耕草地土壤呼吸及其组分的影响,于2018年5～9月采用田间试验的方法,设置3个施氮(以N计)主区[0、50和100 kg·(hm~2·a)~(-1)]和3个施磷(以P_2O_5计)副区[0、40和80 kg·(hm~2·a)~(-1)].测定每月各处理下土壤总呼吸和异养呼吸速率,以及土壤温度和土壤含水量.结果表明,氮磷添加对土壤温度和土壤水分的影响均不显著(P 0. 05).土壤呼吸速率具明显月份变化特征,在7月达到峰值.未施肥处理的月平均土壤总呼吸、异养呼吸和自养呼吸分别为0. 69、0. 39和0. 29 g·(m~2·h)~(-1).未施氮条件下,施磷对土壤呼吸及其组分无显著影响(P 0. 05).施氮条件下,磷添加显著提高土壤呼吸及其组分的呼吸速率(P 0. 05),氮磷配施后月平均土壤总呼吸、异养呼吸和自养呼吸最大值分别为0. 93、0. 50和0. 47 g·(m~2·h)~(-1).未施肥的土壤总呼吸、异养呼吸和自养呼吸的Q_(10)值分别为1. 86、2. 36和2. 24;氮磷添加降低了土壤呼吸及其组分的Q_(10)值.总体上,氮磷添加对黄土丘陵区退耕草地土壤呼吸及其组分的影响与施氮磷量有关.     

基于组分区分的亚热带湿地松人工林土壤呼吸对氮添加的响应

氮沉降在很大程度上会对土壤呼吸产生扰动,进而影响到生态系统碳收支.以我国亚热带湿地松人工林为研究对象,通过定位模拟氮沉降控制试验,定量研究根系呼吸和微生物呼吸对氮添加的响应差异,并通过土壤环境的同步监测,初步探讨影响上述过程的生物地球化学与微生物学机理.结果表明:不同氮素添加水平下土壤呼吸速率及其组分总体上都呈现出单峰曲线特征,峰值出现在7月或8月,氮添加对土壤呼吸的季节模式没有明显影响.CK（0,对照）、LN〔60 kg/（hm2·a）,低氮〕和HN〔120 kg/（hm2·a）,高氮〕处理下土壤总呼吸速率的年均值分别为3.91、2.30和1.73 μmol/（m2·s）,各组根系呼吸速率年均值分别为1.41、0.87和0.66 μmol/（m2·s）,各组微生物呼吸速率年均值分别为2.50、1.44和1.07 μmol/（m2·s）.施氮后土壤总呼吸及其组分都受到明显抑制,并且随着施氮水平的提高,土壤总呼吸及其组分明显减小.与对照样地微生物呼吸占比65.2%相比,低氮和高氮处理下微生物呼吸占比显著降低,降幅分别为62.6%和62.1%,说明氮素添加对微生物呼吸的抑制作用大于根系呼吸.施氮后一年,氮素输入对土壤呼吸的抑制在消退.施氮对表层土壤w（TOC）（TOC为总有机碳）、w（NH₄+）、w（NO₃-）、w（DOC）（DOC为可溶性有机碳）、w（DON）（DON为可溶性有机氮）、w（MBC）（MBC为微生物生物量碳）和w（MBN）（MBN为微生物生物量氮）都没有显著影响.氮素添加主要是通过降低土壤pH、加速湿地松人工林土壤酸化,对影响土壤有机质转化的土壤脲酶和蔗糖酶活性产生显著抑制,从而影响到土壤微生物活性,导致土壤微生物呼吸降低,这可能是土壤呼吸对氮添加响应的关键机制.      

不同耕作措施对旱作夏玉米田土壤呼吸及根呼吸的影响

为了探明不同耕作措施对旱作夏玉米田土壤呼吸及根呼吸的影响,采用定位试验,对比研究了深松耕(ST)、免耕(NT)、旋耕(RT)和翻耕(CT)这4种耕作方式下土壤呼吸速率的动态变化特征;并利用根去除法研究了根呼吸对土壤呼吸的贡献.结果表明,夏玉米生长季,4种耕作方式下土壤呼吸速率随生育期均呈单峰型变化趋势,在抽雄期达到最大,各生育期土壤呼吸速率大小顺序依次表现为:抽雄期开花期灌浆期成熟期拔节期苗期.不同耕作措施对平均土壤呼吸速率的影响表现为CTSTRTNT;土壤呼吸速率与土壤温度的相关系数达到显著性水平(P0.05),不同耕作措施下5 cm地温可以解释土壤呼吸速率变异的35%~75%.而土壤呼吸速率与土壤水分的相关系数却未达到显著性水平.夏玉米生长季中,不同耕作措施下根呼吸作用占土壤呼吸作用的比例在45.13%~56.86%之间波动,均值为51.72%.因此,利用根去除法可以用来了解作物生长对土壤碳排放的贡献及比较不同耕作措施对根系呼吸贡献的影响,从而为筛选出减缓农田土壤有机碳分解的耕作措施提供依据.     

新型保水剂应用于土壤-小白菜系统的环境安全评价

保水剂作为一种抗旱节水材料,有广泛应用于农业生产的潜在价值.以基于植物萃取物合成的新型保水剂为对象,通过设置不同给水条件(超量、正常及缺水3个条件)和保水剂施用方法(底施和喷施2种方法),研究了保水剂使用对土壤水分、团粒结构、小白菜生长、土壤微生物生物量及微生物呼吸的影响.结果表明,与对照相比,保水剂的施用可显著提高土壤含水率,促进土壤大团聚体(>0.25 mm)的形成,有利于土壤微生物活性的提高(P<0.05).特别是在缺水条件下,保水剂对土壤环境的改善效果更为明显.此外,保水剂的使用方式是影响其节水效果的重要因素.与正常水分条件下的空白相比,在不影响小白菜产量的前提下,喷施Jaguar C(JC)可减少灌溉用水量约25%;而与缺水条件的空白相比,喷施JC处理则可提高小白菜产量2倍以上.综合以上结果表明,该类保水剂的使用对土壤生态系统有较明显的改善,是环境安全的农业节水技术.     

多环芳烃呼吸暴露的健康风险评估研究进展

多环芳烃(PAH)是广泛分布于环境中的一类重要的有机污染物,呼吸暴露是人体暴露多环芳烃的主要途径之一。本文介绍了多环芳烃呼吸暴露的健康危害,概述了职业及一般人群呼吸暴露多环芳烃所致健康风险的研究现状,并对该领域未来的研究方向进行了展望。     

土壤呼吸、农田CO2排放及NEE的比较研究

在农田温室效应研究中存在着对土壤呼吸、农田CO2排放及NEE界定不明确、混淆概念的现象.利用箱法在一年两熟及一年一熟区对三者进行了原位测定,结果表明,一年两熟区冬小麦(Triticum aestivum L.)拔节孕穗期土壤呼吸占农田CO2排放的20%左右.作物呼吸排放在此期是主要的CO2排放源,由于光合作用固定C2速率高于呼吸作用排放C2的速率,NEE平均值为-319.88 mg·m-2·h-1,农田表现为大气C2的汇;在一年一熟的农牧交错区.土壤呼吸、农田C2排放通量均明显低于一年两熟农田,NEE平均值为142 mg·m-2·h-1,表现为大气C2的源.本研究通过对土壤呼吸、农田C2排放及NEE的比较,指出通过技术方法的改进,NEE是今后的研究方向.     

秸秆不同还田方式对土壤中溶解性有机碳的影响

土壤溶解性有机质及其可利用性与土壤质量密切相关。通过研究秸秆不同还田方式(粉碎还田、覆盖还田、高茬还田)对农田土壤溶解性有机碳的影响,探讨了土壤溶解性有机碳对土壤质量的贡献。水溶性有机碳(WSOC)和热水溶性有机碳(HWSOC)通过冷水和热水提取获得。结果表明:秸秆还田能够增加土壤有机质的含量,影响土壤中水溶性有机碳和热水溶性有机碳的含量。在粉碎还田、覆盖还田、高茬还田处理中,粉碎还田的农田土壤中WSOC和HWSOC的含量比覆盖还田、高茬还田的高,粉碎还田的农田土壤中的WSOC和HWSOC占土壤有机碳的百分比也最高。另外,WSOC和HWSOC与土壤呼吸有很好的相关性(相关系数分别为0.75,0.85)。     

刺槐林恢复过程中土壤微生物碳降解酶的变化及与碳库组分的关系

为揭示黄土高原人工刺槐林恢复过程中土壤微生物碳降解酶活性的变化特征及与碳组分的响应关系,研究该区域不同恢复年限刺槐林土壤碳库组分、碳降解酶活性、微生物呼吸及其熵值的特征,探讨土壤微生物碳降解酶的变化及与碳库组分的关系.结果 表明,微生物呼吸(MR)随刺槐林龄增加呈先增加后减小趋势,微生物代谢熵(qCO2)随刺槐林龄增加...     

不同取样尺度下亚高山草甸土壤呼吸的空间变异特征

基于对4个取样尺度(10、5、2.5、1.25 m)下亚高山草甸土壤呼吸速率的观测,对不同尺度土壤呼吸的空间变异特征进行了研究,分析了不同尺度土壤全氮、有机碳、碳氮比、全硫、土壤温度和土壤水分对土壤呼吸空间异质性的影响,并对各尺度不同置信水平与估计精度下的必要采样数量进行了计算.结果表明:除1.25 m和2.5 m尺度上土壤温度的空间变异属于弱变异外,土壤呼吸及其相关因子的空间变异均属于中等变异,土壤呼吸和土壤温度的变异系数随着取样尺度的增大而增大,而土壤全氮、有机碳、全硫和土壤水分的变异系数随着取样尺度的增大均有减小的趋势;不同取样尺度,影响土壤呼吸的关键因子不同.在10 m尺度,土壤呼吸与土壤全氮、有机碳呈极显著正相关,与土壤温度呈显著正相关,与土壤全硫、碳氮比和土壤水分相关性不显著;在5 m尺度,与土壤全氮和有机碳呈极显著正相关,与土壤全硫、碳氮比、土壤水分和土壤温度相关性不显著;在2.5 m尺度,与土壤有机碳、全氮和土壤水分呈极显著正相关,与土壤全硫、碳氮比和土壤温度相关性不显著;在1.25 m尺度,与土壤全氮、有机碳和土壤水分呈极显著正相关,与碳氮比呈显著负相关,与土壤温度呈极显著负相关,与土壤全硫相关性不显著.随着取样尺度的减小,土壤水分所起的作用逐渐增大,相关系数从0.27~0.49,土壤温度与土壤呼吸的相关性由显著正相关向极显著负相关变化;4个取样尺度95%置信水平误差在10%和20%内必要采样数量分别为28、21、18、14个和7、5、4、4个,随着取样尺度的减小,必需的采样数量减少.     

浙江慈溪不同利用年限水稻土主要微生物过程强度的比较

测定了浙江慈溪5个不同利用年限水稻土(50～2000 a)的微生物功能多样性、呼吸作用强度、硝化作用强度及产甲烷势,比较分析了水稻土主要微生物过程强度与利用年限的相关性.结果发现,2000 a水稻土的单一碳源底物利用能力最高,而1000 a水稻土的短期利用能力也明显高于50～700 a的水稻土;随着利用年限的延长,水稻土微生物群落的Shannon指数、Simpson指数和McIntosh指数均趋于升高,利用年限相距500 a以上的水稻土的碳源利用特性在主成分PCA1或PCA2上有较好的分离;随着利用年限的延长,水稻土的呼吸强度显著降低,硝化强度和产甲烷势也趋于下降结果表明,水稻土在持续利用之后,微生物群落功能多样性得到一定加强,而一些调控温室气体排放的微生物过程强度明显减弱.