不同栽杉代数根际土壤肥力及生物学特性变化

通过对位于南平溪后安曹下和邓窠２９ａ龄１代、２代、３代实生杉木的根际养分、微生物、酶及生化活性的为期２ａ的研究,结果表明：随杉木连栽代数增加,根际微域土壤酸化趋势增强,有机质和全氮沉积量下降,速效性养分亏缺程度减弱,根际土壤中三大类微生物所占的比例发生一定的变化,真菌和放线菌所占比例增加,细菌所占比例减少,生理类群数量下降,除接触酶活性变化不大外,其它土壤酶和生化活性均有明显下降,体现了杉木多代连栽根际土壤的基本特征;亦是杉木连栽导致地力衰退重要原因之一     

化肥和有机肥配施生物炭对紫色土壤养分及磷赋存形态的影响

研究紫色土壤养分含量与不同形态磷含量对生物炭配施化肥和有机肥的响应,探明不同施肥处理对紫色土壤养分和磷形态的影响,以期为生物炭在紫色土区的合理农用提供科学依据.采用盆栽试验方法,设置对照(CK)、传统施肥(F)、化肥+20 t·hm-2稻壳生物炭(FP)、化肥+10 t·hm-2稻壳生物炭+10 t·hm-2玉米生物炭(FPM)、有机肥+20 t·hm-2稻壳生物炭(PP)和新鲜有机肥+20 t-hm-2稻壳生物炭(NPP)这6个处理,通过测定土壤养分含量的变化和不同形态磷之间的转化,阐明化肥和有机肥配施生物炭对紫色土壤养分及磷赋存形态的影响.结果表明:①生物炭施用可提高土壤pH值,其中PP和NPP处理的效果最好,其根际土壤pH较F处理分别提高了 1.78和1.87个单位.②配施生物炭(FP、FPM、PP和NPP)处理较F处理能显著提高土壤有机质、全氮、全磷和有效磷含量,表现出明显的根际效应,而显著降低速效钾的含量.③与F处理相比,PP和NPP处理能够显著增加植株根部生物量、植株全磷和全钾含量,而显著降低植株全氮含量.④土壤中最主要的磷赋存形态是中度活性磷,其占比为46.64％～57.46％.施用生物炭能够促进土壤难溶态磷向有效磷转化,提高活性磷和中度活性磷的比例,且表现出明显的根际效应.⑤施用生物炭有利于土壤有机磷的矿化,促进NaHCO3-P.向NaHCO3-Pi转化,其中PP处理的矿化作用最明显.配施生物炭可以改善土壤磷营养状况,促进土壤难溶态磷向有效态磷转化,其中PP处理的效果最优.因此,生物炭配施腐熟猪粪是紫色土区最有效的养分管理方式.     

施用生物炭对塿土土壤微生物代谢养分限制和碳利用效率的影响

土壤微生物代谢对土壤养分循环和生态系统的稳定至关重要.为明确施加生物炭对土壤微生物代谢养分限制和碳利用效率(carbon use efficiency, CUE)的长效影响机制,于2012年将果树树干、枝条生物炭(450℃、限氧条件下裂解)以不同用量(0、 20、 40、 60和80 t·hm~(-2))施入塿土,与耕层土壤(0～20cm)混匀,小麦玉米轮作7 a后,通过生态酶化学计量学对土壤微生物代谢养分限制特征进行了定量分析和比较.结果表明:①随生物炭施用量的增加,土壤含水量、有机碳、全氮、碳氮比、碳磷比和氮磷比显著提高,碳氮磷活性组分、微生物生物量碳氮磷和总磷未表现出明显的规律性,而5种胞外酶活性(β-1,4-葡萄糖苷酶、纤维素酶、亮氨酸氨基多肽酶、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶和磷酸酶)显著降低.②所有处理土壤微生物均受磷限制;在施加生物炭各处理中,随施用量的增加微生物代谢碳和磷限制显著提高,微生物CUE显著降低;当生物炭施用量为20 t·hm~(-2)时,碳限制(0.625±0.022)和磷限制(62.153°±0.892°)最低,微生物CUE(0.511±0.007)最高.③偏最小二乘路径建模分析表明,土壤碳氮磷及其元素化学计量比对磷限制产生了直接的极显著正效应(P0.01),碳限制与磷限制呈正相关关系(R~2=0.242,P0.001),而碳磷限制又对CUE产生了极显著的负效应(P0.001).综上,过量施用生物炭使土壤元素化学计量失衡是导致土壤微生物代谢磷限制加剧的重要因素,继而诱导了微生物碳限制的增强和CUE的降低.当生物炭施加量为20 t·hm~(-2)时,微生物代谢所受碳磷限制最低,且具有最高的微生物CUE,对于调节土壤微生物代谢、维持生态功能和减少微生物二氧化碳排放最优.     

土地利用方式对喀斯特山区土壤养分及有机碳活性组分的影响

通过对喀斯特山区5种土地利用方式(林地、 花椒林、 火龙果林、 退耕草丛和旱地)土壤养分和活性组分含量的比较研究,探讨了土壤质量对土地利用变化的响应。结果表明,林地土壤养分和活性组分含量最高,其中土壤有机碳、 微生物生物量碳、 氮、 磷、 易氧化有机碳和可溶性有机碳含量分别为44.80 g·kg^-1、 477.86 mg·kg^-1、 102.87 mg·kg^-1、 17.54 mg·kg^-1、 7.72 g·kg^-1和166.43 mg·kg^-1,土壤养分和活性组分含量总体按花椒林、 火龙果林、 退耕草丛和旱地依次下降。除旱地与经自然恢复15 a的退耕草丛土壤养分和活性组分含量较为接近,大多未达显著差异水平外,其他土地利用方式间土壤养分和活性组分均存在显著差异。冗余分析表明,土壤有机碳是影响活性组分变化的主要影响因子;花椒林对土壤养分和活性组分的累积效应仅次于林地,且明显高于火龙果林和旱地。研究阐明了喀斯特土壤的自然修复是一个非常缓慢的过程,需辅以必要的造林措施加速其恢复,花椒林可以作为喀斯特山区农业生产或生态恢复过程中优先考虑的植被类型。     

耕作和秸秆覆盖对苹果园土壤水分及养分的影响

为了揭示土壤耕作和秸秆覆盖对苹果园土壤保蓄水性能及土壤肥力的影响,研究设置了以土壤耕作(免耕、翻耕、旋耕)为主处理,秸秆覆盖(秸秆覆盖、无覆盖)为副处理的裂区试验,对比分析了各处理果园土壤水分贮量、土壤肥力等性状。结果表明,免耕裸地与翻耕裸地处理的保蓄水效应在果树不同生长期表现不同,在5月份免耕裸地处理1 m土层内土壤贮水量高于翻耕裸地处理,而在10月份免耕裸地处理显著低于翻耕裸地处理;秸秆覆盖各处理1 m土层内土壤贮水量均明显高于无覆盖各处理,耕作与秸秆覆盖相结合在整个土壤水分测定过程中均以免耕秸秆覆盖土壤贮水量最高且较稳定;耕作与秸秆覆盖相结合显著提高了有机质含量,土壤速效肥含量明显增加,各处理以翻耕秸秆覆盖及免耕秸秆覆盖土壤养分含量为最高。在渭北洛川苹果生产基地,采用免耕秸秆覆盖技术能起到较好的保蓄水作用,土壤肥力明显增加。     

煤矿塌陷区土壤酶活性与养分分布及相关研究——以焦作韩王庄矿塌陷区为例

选取河南省焦作市韩王庄矿采煤塌陷区土壤作为研究对象,对其酶活性与土壤养分分布及其相关性进行分析,结果表明:土壤酶活性和土壤养分随土壤深度的增加而减少;除过氧化氢酶外,土壤酶活性和土壤养分含量规律均呈现为:上坡点1＜下坡点2＜塌陷中心点O;根据LSD多重比较发现,与对照相比,土壤养分中全氮、全磷、速效钾下降均达到显著或极显著水平;土壤中过氧化氢酶、多酚氧化酶、蔗糖酶活性与土壤中碱解氮之间存在着显著的相关关系,脲酶、多酚氧化酶与全氮含量显著相关,蔗糖酶活性和有机质间显著相关.     

中国东部南北样带654种植物叶片氮和磷的化学计量学特征研究

大尺度的叶片的氮(N)和磷(P)的化学计量学特征是植物对环境条件的长期适应的结果, 并能为大尺度模型的发展提供数据基础. 通过对文献数据的搜集整理, 对中国东部南北样带168个采样点的654种植物的N和P的化学计量学特征、空间格局及其与气候因子(年均温度)的关系进行了研究. 结果表明, 中国东部南北样带654种植物叶片的N和P的化学计量学特征存在很大的变异性. 叶片N的变化范围为2.17～52.61 mg·g^-1, 几何平均数为17.55 mg·g^-1, 叶片P的变化范围为0.10～10.27 mg·g^-1, 几何平均数为1.28 mg·g^-1, 叶片N/P的变化范围为1.7～74.6, 几何平均数为13.5. 中国东部南北样带乃至中国区域叶片P的含量显著低于全球尺度的其它研究结果, 这说明与全球尺度相比, 中国区域植被生长更易受到P的限制. 在所研究的不同功能群间, 以叶片N含量的差异最大, P次之, N/P的差异最小, 这与在多数的功能群内, 其叶片N和P含量间存在显著相关性有关. 另外在系统发育上亲缘越远的功能群N和P含量差异越大(蕨类植物与种子植物), 亲缘越近的差异越小(双子叶植物与单子叶植物). 叶片的N和P含量与纬度和年均温度间存在极显著的相关关系, 随着纬度升高和年均温度的降低, 叶片N和P含量极显著地增加(P<0.001). 可是N/P与纬度和年均温度的相关性较弱(P=0.386和P=0.342), 这可能是由于N和P含量随纬度和年均温度的变化趋势相同且变异性较大, 并且相对于全球尺度而言本研究的区域范围相对较小等多种因素共同导致的.     

黄土高原水蚀风蚀交错区典型植被下土壤呼吸季节变化特征与影响因素

运用红外气体分析仪测定了黄土高原水蚀风蚀交错区典型植被下土壤呼吸,分析了不同土地利用方式下土壤呼吸与土壤温度、水分和土壤养分的关系.结果表明,不同植被下土壤呼吸季节变化特征区别明显,主要受水分和温度的影响.裸地、农地、苜蓿地、柠条地、撂荒地、长芒草地、荒草地、退化苜蓿地、坡地苜蓿地、坡地撂荒地、坡地农地、梯田农地的土壤呼吸季节变化范围分别为0.32～0.82、0.41～2.83、0.74～2.81、0.76～3.07、0.67～2.79、0.51～2.12、0.56～2.05、0.59～1.66、0.42～2.09、0.31～1.86、0.32～1.93和0.41～3.17μmol.(m2.s)-1,土壤呼吸速率的季节变化幅度以农地(167%～203%)最大,依次为撂荒地(117%～154%)、柠条地(134%)、长芒草地(129%)、苜蓿地(119%～120%)、裸地(94%),最小是退化苜蓿地(92%).裸地和退化苜蓿地的土壤呼吸季节变化幅度不大,苜蓿地和柠条地月平均土壤呼吸强度显著高于其他土地利用方式,农地在7、8月土壤呼吸强度显著高于其它土地利用方式,且其温度敏感性(Q10)也最大,达1.86.不同植被下,土壤呼吸和土壤有机质及速效钾含量呈显著正相关关系,有机质和全氮主要在水热条件好的7、8月影响土壤呼吸,而在温度与水分条件不优越的条件下,土壤铵态氮的含量与土壤呼吸强度呈负相关.     

陕西省典型城市污泥养分与重金属含量调查

分别采集陕西省22家典型城市污水处理厂丰水期和枯水期的污泥样品,研究其总氮、总磷、总钾、有机物以及Pb、Cd、Cu、Zn、Ni、Cr、Hg、As等8种重金属含量与其形态分布特征.结果表明,陕西省主要城市污泥pH为6.34～8.54,污泥中有机物、总氮、总磷高于传统农家肥,但总钾含量较低.污泥中有机物、总氮、总磷和总钾含...     

农林复合生态系统氮素平衡及其评价

农业生态系统中养分的平衡状况及其合理性评价，是探讨农业生产和环境变化的前提和基础。选择三峡库区上游川中丘陵区一典型农林复合生态系统，依据系统养分循环概念模型，进行了农田和林地定位监测、耕地和盆钵模拟试验以及参与式农户调查等，研究系统的氮素各收入支出参数，计算系统的氮素平衡并对平衡合理性进行评价。结果表明，本复合生态系统旱地和整个农田子系统氮素略有盈余，盈亏量分别为56.1 kg/hm2·a和42 kg/hm\2·a，实际盈亏率为10.4%和8.2%；而水稻田和复合系统有少量亏缺，盈亏量分别为-13.21 kg/hm2·a和-37.5 kg/hm2·a，实际盈亏率分别为为-3.2%和-7.8%；林地亏缺较大，盈亏量为-165.9 kg/hm2·a，实际盈亏率为-39.2%。模型计算的允许盈亏率（旱地23.4%，水稻田-37.2%）评价表明，旱地和水稻田目前的氮素平衡基本上是合理的。与1960s系统氮平衡比较，可以看到林地在减少水土流失、促进养分的合理循环方面发挥了重要作用，应受到充分的重视。