秦岭中段不同恢复阶段弃耕农田植物多样性变化及其驱动因素

植被恢复过程往往伴随着显著的地上植物多样性的变化,探讨枯落物养分-土壤养分-酶活性化学计量对地上植被变化的驱动机制,对于维持区域生物多样性保护和生态稳定至关重要.以秦岭不同恢复年限（1、8、16、31和50 a）的典型弃耕农田为研究对象,通过野外调查分析了植被恢复过程中植物群落多样性的变化特征,测定了枯落物养分、土壤养分、β-1,4-葡萄糖苷酶（BG）、纤维二糖水解酶（CBH）、β-1,4-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶（NAG）、亮氨酸氨基肽酶（LAP）和酸性磷酸酶（AP）这5种胞外酶活性等指标,探讨了植被恢复过程中枯落物养分、土壤养分和酶活性化学计量比的变化特征及其对植物多样性变化的驱动机制.结果表明：植物群落多样性指数随植被恢复年限增加均呈先减小后增大的趋势,在恢复16 a时最小;主成分分析结果表明,植被恢复不同年限植物群落多样性指数及枯落物-土壤-酶化学计量特征之间有显著区别,植物群落多样性指数与枯落物碳磷比及枯落物氮磷比具有强烈的正相关关系,而与土壤酶碳磷比（EEA C∶P）具有明显的负相关关系;冗余分析结果表明EEA C∶P对植被恢复过程中植物多样性变化的解释率最高,为25.93%,其次为土壤全磷（TP）,解释率为5.94%,是调控植物多样性变化的关键因子.综上所述,秦岭中段弃耕农田植被恢复后期植物种类和数量明显增多,土壤环境的变化影响了微生物的代谢活动从而改变了酶活性,枯落物-土壤-土壤胞外酶通过反馈与调节对群落环境和植物多样性产生影响,EEA C∶P和TP是植被恢复过程中地上植物多样性变化的主要驱动因素.     

黑土微生物活力对不同养分的响应

土壤呼吸是土壤有机碳分解的主要生物化学过程,可反映土壤有机质的分解程度及有效养分供给水平,可用于评价土壤微生物活力状况.通过设置8个养分处理,对黑土进行41 d的室内好气培养,考查了黑土微生物活力对不同养分响应的规律.结果表明,单加N或P以及NP组合均不能提高黑土微生物活力;单加葡萄糖能够使土壤呼吸释放的CO2累积量达到对照的10倍以上,使黑土微生物活力显著提高.在可利用碳底物充足的条件下,N的加入能够显著提高黑土微生物活力,土壤呼吸释放出的CO2累积量达到对照的13倍以上,显著促进土壤有机质中无机养分的释放,CN交互作用显著;在C和N养分都充足的条件下,P的加入才能够对黑土微生物产生激发效应.不同养分状况下,黑土微生物活力达到峰值的时间不同,表现为,CNP(C N P)处理土壤呼吸强度在第3 d达到最高值,CN (C N)处理在第5天达到最高值,单加C和CP (C P)处理,在15 d左右达到最高值.     

牧草植物篱对紫色土坡耕地水土流失及土壤肥力空间分布的影响

植物篱的水土保持效果已得到广泛的认可,并在世界很多地方推广.随着经济植物篱概念的提出,牧草已作为经济植物篱植物得到广泛应用.然而,到日前为止,牧草植物篱对坡耕地土壤肥力的影响规律研究却很少.利用长期定位小区试验,研究了苜蓿(Medicago saliva Linn.)和蓑草(Eulaliopsis lsinata(Retz.)C.E.Hubb.)植物篱对坡耕地土壤肥力的影响规律,旨在弄清牧草植物篱提高土壤肥力的作用与效果,不断完善植物篱技术.研究发现,坡耕地在建立牧草植物篱后,土壤粘粒在篱前富积,篱下加剧侵蚀,粘粒的富积与侵蚀沿等高线成水平带状分布;土壤有机质、N、P等主要营养元素出现与土壤颗粒相同的分布规律;对K来说,其分布不受植物篱的影响.表现出从坡上向坡下逐渐减少的分布特点.从土壤养分的绝对数量来看,P呈高度富积,而有机质和K则足高度耗竭.因此,坡耕地施肥时可以适当减少P的施用量,增加有机物和K的施用量.针对植物篱带对坡耕地肥力影响的特点,即篱前肥力升高,篱下肥力下降,在坡耕地管理上应特别加强篱下土壤带的培肥,以提高坡而整体生产能力.     

不同覆被下红壤坡地地表径流及其养分流失特征

通过对南方红壤坡地农作区、茶园、柑橘园、退化区和恢复区5种不同利用方式所产生的地表径流量的全年连续观测及其径流水中养分含量分析,结果表明:覆被植物群落类型单一化和农事耕作都能增加地表径流量、次数和增加养分流失,5种类型地表径流量不论是月平均径流量还是年总径流量,其大小关系为农作区*>茶园*>柑橘园>退化区>恢复区*,产流次数也是恢复区最少,其余4种类型基本一致;径流水中总P、K 、Ca2 、Mg2和SO42-流失量以农作区达到最大,茶园和柑橘园次之,然后是退化区和,恢复区的径流各养分流失量量少,耕作区的总P、K 、Ca2 、Mg2 和SO42-流失量大于非耕作区,覆被植物群落类型少的总P、K 、Ca2 、Mg2 和SO42-流失量大于覆被植物群落类型复杂.综合考虑,红壤坡地用来耕作可以加剧水土和土壤养分流失,自然植被对红壤坡地保持水土和养分效果最佳,如果种植经济价值较高的果林和药、茶、草等需采用复种方式,避免单一种植和减少人工扰动,以便维持坡地土壤利用的可持续性.     

浙江省农田养分平衡的时空变化及环境风险分析

为评价浙江省农业生产对环境的影响,采用2000~2014年统计年鉴的农业生产数据,建立农田养分平衡模型,对氮（N）、磷（P）养分输入强度和利用效率的变化趋势进行分析,并以地级市为单位分析养分盈余率的空间差异。结果表明：2000~2014年期间,N输入强度基本保持稳定,利用效率提高了1.4%;P输入强度增加了20.5%,但利用效率下降幅度达17.5%。N、P养分的平均利用效率分别为0.36和0.28,利用效率均偏低。化肥是养分的首要来源。对各市养分盈余率进行空间和时间序列趋势分析发现,金华和温州是N、P养分盈余最为严重的城市,湖州是唯一N、P盈余率均显著增加的城市。P污染风险的大小和影响范围均大于N污染风险。为此,建议浙江省降低化肥施用量,特别减少P素施用量,提高养分利用效率,着重加强金华、温州、湖州等重点区域的污染控制,以此降低农业面源污染风险。 关键词： 养分平衡;养分利用效率;农业面源污染;空间分析;时间序列趋势分析     

冻融作用下藏北高原牦牛和藏绵羊粪便降解及养分变化特征

冻融是影响高寒草地土壤理化和生物学特性的重要因素,冻融期放牧牲畜粪便沉积及其降解特性也可能受到冻融作用复杂且不容忽视的重要影响,而目前关于冻融对高寒草地牲畜粪便降解及养分变化的影响效应和作用机制尚不清楚。选取季节性冻融藏北高原牦牛和藏绵羊粪便开展30 d室内冻融模拟试验,分别在冻融0、5、15和30 d后采集两种粪便样品进行理化和养分指标测定,探究不同冻融时间对牛羊粪便降解及其主要养分变化的影响。结果表明,1)冻融试验期内牛粪含水量与干物质量在前15 d冻融循环中均显著降低(P<0.05),羊粪含水量在前5 d冻融中下降了82.6%;反复冻融易破坏粪便降解初期的物理结构,加速粪便含水量及牛粪干物质量的损耗。2)牛粪铵态氮(NH₄⁺-N)含量在冻融后第5 d达到最大值(415mg·kg^-1),且牛羊粪硝态氮(NO₃^--N)含量在0-15 d冻融过程中显著降低(P<0.05),冻融初期有机氮矿化增加和反硝化速率增强可能是导致NH₄⁺     

干旱背景下土壤酶活性对石砾含量变化的响应

人为活动干扰导致的土壤石砾增加将引起土壤结构及水文过程变化,从而影响土壤生物学特征.土壤酶活性是重要的土壤生物学特征之一,与土壤养分循环紧密相关,然而石质含量变化梯度上土壤酶活性的变化规律与机制不清楚.为探明土壤酶活性对石砾含量变化的响应及机制,在岷江干旱河谷通过半控制试验设置4个石砾体积含量梯度(0％、25％、50％...     

云南干热河谷野生余甘子土壤肥力评价

选取云南干热河谷3个典型野生余甘子分布区为样地,以土壤pH值、阳离子交换量(CEC)、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾作为指标,运用Nemerow肥力综合指数法和第2次土壤普查分级标准进行土壤肥力综合评价.结果显示:pH值变幅为6.61-6.94、属于中性土壤,其变异系数为2.08％-6.26％、差异不...     

高寒半湿润沙化地土壤养分对植被恢复的响应研究

土壤养分是沙化地生态恢复的重要基础和衡量指标,但高寒沙化地相关研究缺乏。为探究土壤养分随高寒半湿润沙化地恢复的变化过程,本研究利用老芒麦（Elymus sibiricus L.）进行植被恢复来治理沙化地,在不同的恢复年限和季节来研究土壤碳、氮、磷对植被持续恢复的响应过程。结果表明：高寒沙化地中土壤碳、氮、磷积极响应植被恢复过程,植被恢复促进了土壤中有机碳、溶解性有机碳、全氮、硝态氮、铵态氮、全磷和有效磷的增加,恢复3年后土壤有机碳增加至6.6 g/kg(0～15 cm),土壤全氮增加至0.4 g/kg(0～15 cm),土壤全磷增加至0.6 g/kg(0～15 cm);植被恢复改变了土壤有机碳季节性变化趋势,但没有改变氮和磷季节性变化趋势。植被重建促进高寒沙化地土壤养分增加,植被恢复是高寒地区沙化治理的有效手段。