氮肥对旱地土壤甲烷氧化能力的影响

甲烷是重要的温室气体之一，对全球变暖的贡献率是20％。大气中甲烷浓度的迅速增加与甲烷的源和汇的不平衡有关。土壤中存在甲烷氧化菌，在一定条件下可以氧化大气中的甲烷。不过土壤对甲烷的氧化能力受一些农业生产活动的影响。氮肥的施用对土壤甲烷氧化有一定的影响。长期定位施肥实验的结果表明氮肥对土壤甲烷氧化的影响主要来源于铵态氮而不是硝态氮，因为氨对甲烷氧化有着竞争性抑制作用。此外，长期施用氮肥还改变了土壤微生物的区系及其活性，从而降低甲烷的氧化速率。氮肥施用的短期效应则与土壤的耕作管理历史、土壤性质、氮肥施用量等因素有关。有机肥对土壤甲烷氧化的影响比化肥要低得多，其物理化学性质及施用方法的不同都会影响到土壤对甲烷的氧化。     

AMD对岩溶区旱地土壤理化性质及土壤酶活性的影响

煤矿开采产生的酸性矿山废水（ AMD ）已导致周边土壤受到了严重的污染。以贵州典型的喀斯特地区旱地土壤为研究对象,通过添加不同污染浓度的AMD,模拟AMD持续污染下,岩溶区旱地土壤pH、Eh、EC、Fe、Mn、Cu、Zn、SO2-4以及脲酶、微生物量的变化情况,进而评价AMD持续污染对岩溶区旱地土壤的影响。结果表明：随着AMD污染程度的持续增加,土壤Mn、Zn及脲酶活性在较低污染程度下急剧升高,在较高污染程度下则又显著降低,其中土壤Zn、脲酶活性随AMD浓度增加达到极显著水平（ p﹤0.01）;土壤pH有明显下降趋势（ p﹤0.01）,总体维持在6.5以上的较高水平;土壤Eh、EC、Fe、Cu、SO2-4随AMD污染程度的增加呈显著、极显著的增大趋势（ p均﹤0.05）;土壤微生物量则随AMD污染程度的增加呈显著的降低趋势（ p﹤0.05）。综上表明,AMD的持续污染将对岩溶区煤矿周边的旱地土壤造成严重的影响。     

江汉平原农田土壤有机碳分布与变化特点:以潜江市为例

以地处江汉平原腹地的潜江市农田土壤(水田、旱地)为研究对象,于2011年实地采样分析表层土壤(0~20 cm)有机碳的分布现状,并对比第二次土壤普查(1983年)资料,探讨28 a来江汉平原农田土壤有机碳的分布与变化特点.结果表明,2011年潜江市农田表层土壤有机碳密度为30.50 t·hm-2,碳储量为452.82×104t,与1983年相比有明显下降,下降速率分别为0.10 t·(hm2·a)-1和1.53 t·a-1,碳储量共损失了9%.两个时期水田土壤有机碳密度均明显高于旱地土壤,分别是旱地土壤的1.6倍和1.3倍,但是经过28年的常规耕作管理,水田土壤有机碳密度呈下降趋势,下降速率为0.23 t·(hm2·a)-1,导致的有机碳损失为52.83×104t,损失比例达16%;而旱地土壤有机碳则以0.05 t·(hm2·a)-1的速率缓慢增长,碳储量共增加了8.57×104t,增加比例为5%,远不能抵消水田土壤的有机碳损失.水田土壤碳储量的损失主要来自于低产潜育型水稻土碳密度的大幅下降所致(尽管其所占面积比例较小),其碳损失量占水田碳损失量的比例达80%;其次为占水田面积比例最大的潴育型水稻土,其碳损失量占水田碳损失量的15%.旱地土壤碳储量增长缓慢,完全来自于面积占96%的灰潮土有机碳密度的增长.因此,江汉平原区水田土壤有机碳的变化决定了农田土壤有机碳的整体动向,今后需着力提升有机碳下降迅速的低产水田以及面积较大的土壤类型的有机碳积累和固持能力.     

长期连续施用猪粪的旱地红壤肥力健康与花生产量研究

依托中国科学院鹰潭红壤生态实验站内一个连续施肥23 a的旱地红壤-花生作物体系长期定位试验点,重点研究长期施用猪粪对土壤酸度、有机质含量和主要养分等土壤肥力指标与健康的影响。采用由隶属度值制成的雷达图探讨旱地红壤肥力的制约因素,并采用土壤健康指数面积法定量评估土壤肥力健康指数水平,最后以连续施肥23 a后的花生产量验证土壤肥力健康指数的适用性。结果表明,连续23 a的施肥提升了花生地土壤肥力健康水平;与施用化肥相比,施用猪粪大幅降低了土壤可交换性酸度,同时提高了土壤pH值、有机质和氮磷养分含量,从而将整体土壤健康指数从0.70提高到1.20,施用猪粪处理组的花生植株总生物量与花生果粒产量分别是施用化肥组的2.84和2.28倍。因此,长期施用猪粪可有效改善旱地红壤酸度强、养分少等肥力限制条件,提高土壤肥力健康水平及作物产量。     

福建赤红壤旱地与红壤旱地水分特性的比较

释放80%的有效水时赤红壤旱地的t值（当释放的土壤有效水占有效水库容的比率为80%时的土壤水吸力值）较小,表明赤红壤旱地持水性较红壤旱地更差,植物更容易受到干旱的协迫。赤红壤旱地贮水库容比红壤旱地小,赤红壤旱地的比水容量达到10-2数量级（难效水）在-10kPa~-30kPa就开始出现,而红壤旱地出现在-30kPa以下,表明赤红壤旱地的失水速度快,保水供水性能弱于红壤旱地。最后,讨论了影响旱地土壤水分性质的因素。     

旱地土壤反硝化厌氧甲烷氧化菌的垂向分布特性与活性分析

在厌氧条件下,以亚硝酸盐作为电子受体将甲烷氧化的反硝化厌氧甲烷氧化反应(nitrite-dependent anaerobic methane-oxidizing,n-damo)的发现,彻底颠覆了人们对甲烷循环的传统理解.通过分子生物学方法及13C和15N稳定同位素示踪技术,对河北省北澧河附近的旱地农田土壤(0~1 m)中n-damo菌的群落结构、丰度和活性进行了研究,深入探究了n-damo菌的亚硝酸盐底物来源.结果显示,n-damo菌更多存在于旱地浅层土壤中,并且随季节变化分布在不同深度的土壤中.针对其pmo A基因的系统发育分析显示,旱地土壤中n-damo菌的群落结构具有明显的空间异质性,来自土壤0~20 cm和40~60 cm土层的序列完全分开,处于系统发育树不同分枝.针对其16S rRNA基因的实时荧光定量PCR结果显示,n-damo菌丰度随土壤深度的增加而降低,夏季丰度(1.44×10~4~1.02×10~5copies·g~(-1))低于冬季(3.66×104~2.67×105copies·g-1).在浅层土壤(0~20 cm)中,硝化反应和反硝化反应共同为n-damo菌提供亚硝酸盐底物来源;而在深层土壤(60~80 cm)中,亚硝酸盐底物主要来源于硝化反应.n-damo菌的活性(0.18 nmol·g~(-1)·d~(-1),以CO_2计)只能在夏季表层土壤(0~20 cm)中检测到,其余深度均未检测到其活性.在旱地农田土壤中,反硝化厌氧甲烷氧化菌对农田碳循环的影响可能不大.     

长期施肥对旱地红壤肥力和酶活性的影响

为了明确不同施肥种类对旱地红壤肥力与酶活性的影响,以30年（1981年至今）长期定位试验地为基础,研究不同施肥处理（CK,N,NP,NPK,2倍NPK,猪粪,NPK＋猪粪）旱地红壤玉米田耕层（0～20 cm）土壤酶活性与养分的变化趋势及其相关性。结果表明：1）全N含量各处理间差异不显著,单施N肥显著增加土壤速效N,施有机肥处理（NPK＋猪粪,猪粪）土壤的pH值、有机质、全P、速效P均显著增加;2）除了2倍NPK处理土壤脲酶活性最高外,施有机肥土壤的转化酶、脱氢酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性也较其他处理显著增加;3）酸性磷酸酶、过氧化氢酶、脱氢酶、脲酶与全N、有机质、速效N呈显著或极显著正相关;因此,红壤旱地通过长期施用有机肥或与无机肥配施,不仅能显著提高土壤肥力,而且能增加土壤酶活性,从而显著提高土壤持续生产力。     

不同制图比例尺土壤数据库对旱地磷储量估算的影响

陆地生态系统中的磷元素在土壤肥力保持和生态环境保护方面起着重要的作用,但以往国家或区域尺度磷储量估算并没有考虑不同尺度土壤数据库所造成的差异。文章以江苏北部29个县（市）390多万hm2旱地为例,分析了17 000多个图斑和963个剖面组成、能详尽反映土壤属性空间异质性的1∶50 000数据库与目前国内同类研究使用最多的1∶1 000 000和1∶4 000 000土壤数据库对磷储量估算的影响。结果表明,不同制图尺度土壤数据库估算的全磷密度和储量差异很大,1∶50 000土壤数据库下的全磷密度和储量分别为1.34 kg.m-3和10.52 Tg,而1∶1 000 000和1∶4 000 0002个土壤数据库下磷密度和储量分别为0.79 kg.m-3和6.02 Tg、0.77 kg.m-3和6.26 Tg,远小于1∶50 000土壤数据库的全磷密度和储量。从不同土壤类型看,褐土受制图比例尺影响最大,1∶1 000 000和1∶4 000 000土壤数据库下与1∶50 000土壤数据库全磷密度和储量相对偏差分别在80%~90%和7%~130%之间,面积最大的潮土在1∶1 000 000和1∶4 000 000土壤数据库下与1∶50 000全磷密度和储量相对偏差也分别达到38%~39%和21%~23%。从各个县（市）来看,1∶1 000 000和1∶4 000 000土壤数据库下与1∶50 000土壤数据全磷密度和储量相对偏差大多超过40%。这也说明使用不同制图尺度土壤数据库将对旱地磷储量和磷密度的估算结果造成很大的影响。因此,在今后的国家和区域尺度全磷密度和储量估算研究中使用更详细的土壤数据库是非常必要的。     

旱地不同膜覆盖种植模式对土壤微生物数量的影响

采用稀释平板法和最大或然数法,对旱地常规覆膜、全膜覆盖双垄沟播“一膜用一年”和全膜覆盖双垄沟播“一膜用两年”3种膜覆盖种植模式的土壤微生物数量进行研究.结果表明,3大类群微生物以细菌数量为最多,放线菌次之,真菌最少.除自生固氮菌外,全膜覆盖双垄沟播“一膜用两年”种植模式能够明显增加土壤碳氮磷生理类群微生物数量.不同生理类群土壤微生物数量基本呈现随土层深度的增加而减少的变化趋势.细菌、放线菌和其他生理类群(除自生固氮菌外)微生物数量之间均呈正相关关系.