黄河三角洲长期人工林地对土壤有机碳库的影响

[目的]探讨黄河三角洲长期人工林对盐碱土壤有机碳库的作用效果,为充分发挥其生态功能与经济效益提供科学依据与技术参考。[方法]以刺槐、白蜡、白榆和臭椿纯林以及刺槐—白蜡、刺槐—白榆和刺槐—臭椿混交林等近30a的7个长期人工林为研究对象,并分别设置标准池,采用多点混合采样法,研究土壤活性有机碳、碳库管理指数的变化规律。[结果]3个混交林地土壤的微生物量碳含量较高,并显著高于其他林地,其中刺槐—白蜡混交林较未造林荒地、刺槐、白蜡、白榆和臭椿纯林分别提高26.16%,17.62%,88.41%,47.99%和21.64%。与未造林荒地相比,长期人工林地的水溶性有机碳含量均明显升高,而在各个不同造林措施中,刺槐—白蜡混交林的水溶性有机碳含量显著高于其他措施。各人工林地较荒地均显著提高了土壤总有机碳含量,其中3种混交林模式的土壤总有机碳含量明显高于对应纯林;同时,林地土壤不同活性有机碳含量的总体变化规律为:惰活性有机碳中活性有机碳高活性有机碳,其中刺槐—白蜡混交林更利于惰性有机碳的积累。此外,各人工林地土壤碳库指数较未造林荒地明显上升,其中刺槐—白蜡混交林的碳库管理指数达最高值,与刺槐—白榆、刺槐—臭椿混交林无显著性差异,但分别较刺槐、白蜡、白榆和臭椿纯林明显高出46.51,34.88,27.55,33.38。[结论]混交林模式较纯林对林地土壤有机碳库的改善效果更显著,对土壤具有较好的培肥作用,并处于良性管理状态,有利于林木的生长发育。     

黄河三角洲盐碱地人工刺槐混交林细根分布研究

为研究黄河三角洲盐碱地人工刺槐混交林及纯林细根空间分布格局,选取绒毛白蜡刺槐混交林、臭椿刺槐混交林、刺槐纯林,采用土柱法取样,从细根生物量密度、表面积密度、体积密度、根长密度等方面研究盐碱地中不同林分中树木细根的垂直分布情况,从细根生物量分析不同林木细根垂直分布情况,研究不同人工林细根分布差异及土壤影响因子。结果表明:绒毛白蜡刺槐混交林在细根的生物量、表面积、体积、根长等方面都显著高于臭椿刺槐混交林和刺槐纯林;绒毛白蜡刺槐混交林95.77%细根生物量分布在0~60 cm土层,臭椿刺槐混交林85.37%细根生物量分布在0~40 cm土层,而刺槐纯林的细根在土壤中分布则比较均匀,0~40 cm土层细根占生物量总量的66.38%。绒毛白蜡细根生物量最高,显著高于其他林木。绒毛白蜡刺槐混交林细根表面积密度、体积密度、根长密度显著高于刺槐纯林;臭椿刺槐混交林高于刺槐纯林,差异不显著。绒毛白蜡刺槐混交林、臭椿刺槐混交林细根总根尖数分别是刺槐纯林的2.34倍、1.23倍,总分叉数分别为刺槐纯林的6.15倍、1.66倍。绒毛白蜡刺槐混交林、臭椿刺槐混交林、刺槐纯林树木细根生物量与土壤有效磷、速效钾含量呈显著正相关关系;绒毛白蜡刺槐混交林细根生物量碱解氮、有机质含量呈极显著正相关关系。适当的混交模式在一定程度上提高了人工林细根生物量,增强植物吸收土壤营养物质的能力,混交使人工林在盐碱立地条件下适应能力提高。     

腐殖酸对NaCl胁迫下梭梭种子萌发及幼苗生长的影响

[目的] 探究腐殖酸对NaCl胁迫下梭梭种子萌发及幼苗生长的影响,为干旱矿区生态修复提供技术支持。[方法] 设置5个NaCl盐胁迫浓度,5个腐殖酸添加浓度,观测梭梭种子萌发以及幼苗生长指标,分析腐殖酸对梭梭种子萌发及其幼苗生长的耐盐性。[结果] 施用适量腐殖酸能显著提高种子萌发率,缓解梭梭种子萌发过程中的盐胁迫,促进初生根生长,降低盐胁迫对幼苗的伤害。在1.0 mol/L NaCl条件下,腐殖酸为700 mg/kg时缓解效果最好,与对照相比梭梭发芽率、发芽势、根长、幼根鲜质量和幼根干质量分别提高10%,11.12%,1.77 cm,4.84 mg和4.03 mg。[结论] 腐殖酸可作为干旱矿区生态修复中种子萌发和幼苗生长的一种盐渍土调节剂,具有较好的应用潜力。     

黄河三角洲盐碱地不同树种耐盐性形态指标的比较研究

[目的]研究不同树种的耐盐性形态指标,为黄河三角洲中度盐碱地造林树种选择提供重要理论依据和参考。[方法]对中度盐碱地上营造的试验林中的12个树种在保存率、生长势和盐害程度(盐害指数)等几个耐盐性形态指标上进行比较分析,确定各树种的相对耐盐力。[结果](1)不同树种的保存率差异较大,最低保存率为19.3%,最高保存率为96.7%;(2)除美国红叶白蜡和沙柳2个树种外,其余10个树种的生长表现(生长势和盐害程度)与保存率变化一致,即保存率高的树种,其生长表现亦好(生长旺盛、叶片受到的盐害程度小);(3)综合几个耐盐性指标对12个树种的聚类分析,其耐盐力可划归为强、中、一般3类。[结论]通过中度盐碱地不同树种耐盐性形态指标的评价,客观真实地反映了不同树种耐盐能力的强弱。     

不同隔盐材料对滨海盐渍土水盐动态和树木生长的影响

[目的]揭示不同隔盐材料对滨海盐渍土水盐动态和树木生长的影响,为滨海地区盐渍土改良和沿海防护林营造等林业工程提供理论依据。[方法]采用单因素方差分析及多重比较方法,于2010—2013年在天津滨海重度盐碱地区的大田试验中,开展了沸石、陶粒、蛭石和河沙4种隔盐材料对盐渍土0—80cm土层水盐动态及4个树种(刺槐、国槐、香花槐和红叶臭椿)生长影响的研究。[结果](1)在树穴底部和侧壁铺设隔盐层可以明显降低土壤含盐量并显著增加土壤含水量。沸石处理(FS)能显著降低0—80cm土体内盐分含量,控抑盐效果明显优于其他处理。陶粒处理(TL)在40—80cm土层有显著的降盐效果,但其控盐效果比沸石差。蛭石处理(ZS)仅在40—60cm土体内显著降低土壤含盐量。河沙处理(HS)中,0—80cm土体内盐分含量虽低于对照,但与对照之间无显著差异,降盐效果最差;(2)铺设隔盐层可显著降低土壤盐分离子含量,其中对Na+,Cl-和SO2-4这3种滨海盐碱地主要盐分离子的去除效果排序为:FSTLZSHS;(3)隔盐层材料能有效改善树种根区土壤物理性质,提高各树种成活率和保存率,并能明显促进植物生长,其中沸石效果最佳。[结论]可将沸石作为滨海地区4个树种造林时隔盐材料的最优选择。     

盐胁迫对三种水土保持植物种子萌发的影响

以火炬树、刺槐、黄花槐三种水土保持树种的种子为材料,分别用0.5%、1.0%和1.5%等三种不同浓度的NaCl溶液处理7 d,以蒸馏水为对照,进行种子萌发试验,探讨NaCl处理对其的影响。结果表明:不同浓度盐胁迫对三种种子的发芽均有一定的影响,尤以黄花槐种子影响最大,火炬树次之,刺槐最低,说明刺槐的抗盐性相对较强,适宜盐碱地造林。     

黄河三角洲盐碱地不同混交林土壤可溶性有机碳氮的研究

对黄河三角洲盐碱地刺槐纯林、刺槐+白蜡、刺槐+白榆和刺槐+臭椿混交林土壤可溶性有机碳(DOC)和土壤可溶性氮(TNS)进行了研究。结果表明,4种人工林中,腐殖质层DOC和TSN含量显著大于0-20和20-40cm层土壤。刺槐+臭椿混交林的DOC含量最高,为257.70mg/kg。另外,总氮(TN)和TSN含量分别为1065.79和55.80mg/kg,均显著高于其他三种林型。各层土壤DOC和TSN含量由高到底的顺序依次为：刺槐+臭椿混交林 > 刺槐+白榆混交林 > 刺槐纯林 > 刺槐+白蜡混交林。相关分析结果表明,土壤DOC和TSN与土壤的全氮、有效磷、速效钾和含盐量相关性显著。     

黄河三角洲长期人工刺槐林对土壤化学性质的影响

黄河三角洲土壤盐渍化严重,是中国生态系统退化地带之一。为了探讨长期人工林对盐碱土壤改良效果,合理利用大面积滨海盐渍土,研究了刺槐纯林和刺槐混交林(刺槐×白蜡,刺槐×白榆,刺槐×臭椿)的林地土壤化学性质,以及不同化学指标间的相关性,并运用灰色关联分析方法对不同造林模式林地的土壤肥力进行了评价。结果表明,滨海盐碱地营造刺槐林能有效抑制土壤返盐退化,降低碱度,改良土壤肥力。混交林压碱排盐的效果要优于纯林。不同造林模式下土壤化学性质差异显著,各指标呈现不同的垂直变化趋势,土壤交换性钙、镁未表现出"表聚"现象,有效磷、有效硫规律性变化不明显;各化学指标之间存在一定的相关性,土壤酸碱度与全氮、交换性钙、交换性镁存在显著性负相关,土壤有效硫与有效磷之间呈显著性负相关。灰色关联分析结果显示,混交林改良土壤肥力的综合效应明显高于刺槐纯林,其中刺槐×白蜡混交林改良土壤肥力的综合效应最好,其次是刺槐×白榆和刺槐×臭椿。     

黄河三角洲不同刺槐混交林的土壤持水能力

在黄河三角洲盐碱地,以无林地作为对照,调查刺槐臭椿混交林、刺槐白榆混交林、刺槐白蜡混交林、刺槐纯林4种林分不同土壤层的盐碱度、容重和孔隙度、枯落物层和土壤持水能力等指标。结果表明:(1)除刺槐白蜡混交林土壤表层有一定的返盐现象外,其余林分均具有一定的压盐抑盐效果,且pH值多随土壤深度的增加而升高;(2)不同混交林的枯落物层总蓄积量范围为2.03～12.15t/hm2,半分解层大于未分解层,表现出造林地显著高于无林地,但是刺槐混交林略小于刺槐纯林;(3)不同林分的枯落物最大持水量与其蓄积量的趋势基本一致,在3.79～19.59t/hm2之间,有效持水量在2.74～13.48t/hm2之间,二者的变化趋势并不完全一致;(4)与无林地相比,林地的土壤容重显著减小,而土壤孔隙度增加,其中混交林好于纯林,其土壤饱和蓄水量、毛管蓄水量从大到小依次为刺槐白蜡混交林、刺槐白榆混交林、刺槐臭椿混交林、刺槐纯林、无林地。因此,为发挥刺槐在黄河三角洲盐碱地的改良土壤、涵养水源等方面的作用,建议营造混交林。     

黄河三角洲典型人工林土壤碳氮磷化学计量特征

为阐明黄河三角洲不同人工林类型对盐碱化土壤碳(C)氮(N)磷(P)含量及生态化学计量特征的影响,选取刺槐、臭椿、杨树、白蜡、榆树、国槐和柽柳等7种典型人工林为研究对象,运用模糊数学隶属函数法综合评价林型对土壤营养和化学计量特征的影响。结果表明:黄河三角洲地区7种林型土壤C、N含量处于全国土壤平均含量的最低水平,P含量居中等水平。各林型土壤表层C、N含量较高,P含量从上至下分布规律不同,分别呈逆向、"V"型和倒"V"型分布。臭椿林土壤C、N、P元素平均含量最高,柽柳林土壤最低,前者分别是后者的1.5、1.7和1.2倍。7种人工林土壤N∶P平均值为0.76,远远低于全球平均水平(5.9)和我国平均水平(3.9),表明该区域人工林受到严重的土壤N限制。综合评价对林地土壤营养、土壤物理性质和化学计量改良作用最好的是国槐林,改良作用最差的为白蜡林。建议在该区域优先选择国槐改良盐碱化土壤,其次为杨树和榆树。     

中国华北地区近40年物候春季变化

根据华北地区7个观测站物候资料,分析了华北地区1963-1996年及北京1963-2005年物候春季的变化特征及其与气温的关系。结果表明:华北地区的物候春季有明显提早来临的趋势,而造成这一变化的主要因素是本地区近40 a来冬春季气温的明显上升。其中1963-1996年间华北地区1-3月及4月的平均气温分别上升了2.3℃与1.7℃,物候春季起止日期分别提前了9d和4d,因而使得春季长度也延长了5d;北京1963-2003年间1-3月及4月的平均气温分别上升了3.5℃与2.6℃,物候春季的起止日期分别提前了11d和10d,但春季长度没有明显变化。     

沈阳市城市表土中微生物区系变化的初步研究

在沈阳市远郊-近郊-市区等不同城市化水平区内选取林地、草地和路边土几种不同利用方式下的表层土壤,对土壤中的微生物状况进行了初步分析。结果表明,随着城市化水平的提高,土壤中微生物的数量表现为明显的减少趋势。其中变化较大的是细菌,而真菌和放线菌的变化不明显。     

不同种植模式下菜地土壤腐殖质组分特性的动态变化

通过在南京普朗克有机农场开展的9年长期定位监测,研究了有机(露地和大棚)和常规种植模式下蔬菜地耕层土壤有机碳和土壤腐殖质组分特性的动态变化。结果表明,有机露地、有机大棚和常规露地种植土壤有机碳含量分别从11.41、9.29、9.00 g k g-1提高至15.35、20.90、10.00 g kg-1;胡敏酸碳(CHA)分别从1.79、1.23、1.14 g kg-1提高至2.11、3.11、1.31 g kg-1;富里酸碳(CFA)分别从2.19、1.88、1.73 g kg-1提高至2.44、2.68、1.91 g kg-1。两种有机种植模式的土壤有机碳及腐殖质组分含量增加达到显著水平,而常规种植模式下的变化不显著。两种有机种植模式下表征土壤腐殖质品质的胡/富比(CHA/CFA)、胡敏酸占总腐殖物质的比例(PQ值)均高于常规种植模式,土壤富里酸的E4/E6值、色调系数(ΔlogK)值随着种植时间增加的幅度较常规种植模式更大,土壤胡敏酸芳化度呈现先降低后增高的趋势,但在常规种植下变化不明显。说明土壤在长期有机种植模式下不仅更有利于土壤有机碳的积累,而且能促进土壤腐殖化进程。     

闽北不同土地利用方式径流量动态变化特征

采用定位研究方法和小集水区试验技术方法,通过两年的降雨量数据观测,对闽北地区木荷林地、杉木林地、封山育林地和对照等不同土地利用方式的小集水区进行坡面径流动态规律研究。研究结果表明:试验小区地表径流的产生主要是受降雨量的影响,而与降雨强度的关系不大,地表径流量与降雨量之间呈现出极显著的非线性二次抛物线关系(P<0.01)。4种不同土地利用方式的月平均径流量一般随月降雨量的增大而增大,并且在同1月份间其平均地表径流量的大小趋势为:对照>封山育林>杉木>木荷,均是在6月份达到最大值,9月份出现最小值。对照比木荷林地、杉木林地、封山育林地更容易产生地表径流,林地具有较好的涵养水源和保持水土作用。     

Changes in proteolytic bacteria in paddy soils in response to organic management

Proteolytic bacterial communities, which mineralize organic nitrogen, play a key role in agricultural systems. In this study, alkaline metalloprotease (apr) gene fragments from proteolytic bacteria were investigated in bulk and rhizosphere paddy soil from four fields under organic management (for 2, 3, 5, and 9 years), and from one field under conventional management (for 2 years). We analyzed the abundance and structure of the proteolytic bacterial communities using real-time quantitative PCR and denaturing gradient gel electrophoresis. Our results showed that the abundance of proteolytic bacteria ranged from 1.57?×?10⁸ to 8.02?×?10⁸?copies/g of soil. In addition, the abundance of the proteolytic bacteria in the paddy soils under organic management was significantly higher than those in the paddy soil under conventional management. Moreover, the gene copy numbers in the rhizosphere soils were significantly higher than those in the bulk soils. The abundance of proteolytic bacteria tended to increase with the duration of organic management, with the highest abundance being found in the soil that had been under organic management for 5 years. However, the proteolytic bacteria communities in the paddy soils were not significantly affected by management practices. Phylogeny analysis showed that all gel bands obtained represented genes from Pseudomonas. Additionally, correlation analysis and canonical correspondence analysis showed that C/N, C, and N were important factors that influenced the abundance and community structure of the proteolytic bacteria. These results suggest that proteolytic bacteria are indicators in organic management systems, depolymerize organic N and hence maintain soil sustainability.

Abbreviations: CM: conventional management; OM: organic management; DGGE: denaturing gradient gel electrophoresis; qPCR: real-time quantitative PCR detecting system; COFCC: China organic food certification center; CCA: canonical correspondence analysis     

2013年我国种植业化肥施用状况分析

【目的】我国农用化肥消费量大,数据来源不同,统计口径各异,行业内大多引用国家统计局公布的数据,但该数据无法推算出氮肥、磷肥、钾肥分类消费量。我国区域间、季节间、作物间化肥消费情况的报道很少,在调节化肥供需、指导化肥行业健康发展时显得依据不足。调查种植业化肥施用状况可以为指导肥料生产、供应提供重要依据。【方法】以农业部339个国家级基层肥料信息网点为依托,根据我国农业生产习惯和我国政府部门统计习惯,将一年分为三个用肥季,1 5月份为春耕季,6 8月份为夏播季,9 12月份为秋冬种季。在三个季节,每个网点随机调查30个农户的主要种植作物施用氮肥、磷肥、钾肥、复合(混)肥(包括配合式)量,经两级土壤肥料部门审核后,采用省份、相似种植区域、全国三级逐级加权平均的方法,推算了不同区域、不同季节、不同作物单位面积施肥量;再用作物单位面积施肥量、该作物全国种植总面积、样本中施肥面积占该作物种植面积的比例推算了作物全年、不同季节化肥施用量。同时,分析了主要作物、不同季节化肥施用状况以及供需平衡情况,不同季节、不同区域供肥情况和农民的购肥习惯。【结果】2013年我国种植业化肥施用量5498万吨(折纯下同),其中,氮肥(实物量)3382万吨,磷肥1175万吨,钾肥941万吨。粮食作物化肥总用量为2782万吨,占种植业化肥总用量的50.6%;其次是果树和蔬菜,三类作物占种植业化肥施用总量的82.8%,经济、园艺作物单位面积化肥施用量大于粮食作物。春耕、夏播、秋冬种化肥施用量分别占全年化肥施用量的34.2%、35.6%、30.2%。复混肥料和尿素是农民最常购买的两种肥料,从全年来看,农民施用复混肥料和尿素的样本数分别占总样本数的72.5%和71.6%,春耕、夏播、秋冬种农民购买尿素和复合(混)肥的样本数分别占该阶段样本数的70.9%和62.9%、84.9%和78.1%、56.6%和83.9%。春耕和夏播时期农民多数选用尿素,秋冬种多数选用复混肥料,东北、西北、华中南地区农民多选用尿素,华北、西南、华东地区农民多选用复混肥料。另外,我国氮肥、磷肥供应分别过剩1080万吨、680万吨,钾肥缺口370万吨,供需矛盾突出。氮、磷、钾养分配合式为15-15-15的复混肥样本数占农民选购复混肥总样本数的33.3%,说明复混肥养分结构不尽合理。【结论】建议国家进一步遏制氮肥、磷肥过剩产能,优化产品结构,大力推广科学施肥技术。     

红壤区不同肥力水稻土根际硝化作用特征

通过根际培养箱(三室)——速冻切片技术研究了红壤地区高、低两种肥力下水稻苗期根表、根际和土体土壤矿质态氮含量和硝化强度,以及水稻生长、氮素积累的差异。结果表明,肥力水平对水稻根表和根际土壤铵态氮(NH4+-N)含量无显著影响,但高肥力显著提高土体土壤NH4+-N含量,以及根表、根际和土体土壤硝态氮(NO3--N)含量及硝化强度。两种肥力水稻土硝化强度最大值均出现在距根表2 mm处,分别为0.20和0.31μmol kg-1 h-1。土体土壤硝化强度随距根表距离增加而降低,低肥力土壤在距根表10～40mm处时硝化强度接近本底值,而高肥力土壤在距根表20～40 mm处时接近本底值。与不种水稻的CK相比,种植水稻显著提高根际土壤硝化强度。高肥力能显著改善水稻生长,增加植株氮素积累量,尤其显著促进根系生长及通气组织发育。由于红壤稻田肥力水平的差异造成水稻根际硝化强度以及水稻吸收NO3-的差异,导致高肥条件下水稻显示出更强的生长势和氮素吸收利用能力。因此,合理提高红壤稻田肥力水平对改善红壤区水稻根际土壤硝化作用及水稻氮素营养具有重要意义。     

Variability in growth and nutrient accumulation in sorghum grown in waterlogged soils

Abstract

Sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench] is a potential crop for use in lowland paddy soils following rice in the Philippines. Little is known about the variability in sorghum germplasm with respect to yield potential in these soils, or the alterations in mineral uptake which might occur if late season rains resulted in waterlogging. Eight sorghum cultivars including the most widely used Philippine cultivar were grown after rice under flooded or non‐flooded conditions. Flooding was initiated 30 days after seeding and terminated when most cultivars were at or near the boot growth stage. Flooding markedly reduced dry matter production, and delayed bloom date on the average of 5.5 days. Grain yield was reduced about 57% over all cultivars. Early maturing cultivars were not reduced in days to bloom as much as the late maturing types, and there was a significant cultivar x treatment interaction for both bloom date and grain yield. Later maturing cultivars outyielded the other cultivars at physiological maturity in both flooded and non‐flooded conditions. Concentrations of the major nutrients N, P, K, Ca, Mg, and S were decreased in foliage at the boot stage due to flooding. The only nutrient to fall below published “critical” levels in leaf tissue, however, was N, and plants growing in these conditions showed classical N deficiency symptoms. Iron and Mn concentrations were significantly higher in foliage at the boot stage with flooding, but not high enough to be considered toxic. Most differences observed at boot still existed at maturity, but of less magnitude. Marked variability existed in the response among cultivars to waterlogging. It would appear that flooding tolerant genotypes could be selected which would improve existing cultivar choices for use in these difficult soils.     

Bacteria-grazing amoebae in situ in the rhizosphere

Summary An ultrastructural investigation of amoebae in situ in the rhizosphere showed that the protozoa are closely associated with soil aggregates and produce long pseudopodia that penetrate micropores. This could partly explain why bacteria are generally confined to the interiors of microaggregates. The presence of cytologically intact and partly digested bacteria in the food vacuoles indicates that rhizosphere bacteria are both ingested and digested by the amoebae. This digestion could lead to the recycling of P and N immobilized in rhizosphere microorganisms.     

我国主要梨园施肥现状分析

以国家梨产业技术体系为平台,对全国18个梨综合试验站744个主要梨园施肥种类、施肥时期、施用量和施用方式等进行调查。结果表明,全国范围内梨树施用的有机肥以猪牛羊杂粪为主,商品有机肥施用很少或几乎不施;施用的化肥以尿素和三元素复混肥为主,有的地区偏施尿素或三元素复混肥,复混肥中氮磷钾的比例较混乱,高磷高钾肥多。从施用时期看,以化肥作为部分基肥、果实膨大期追肥的现象较为普遍,而萌芽前追肥和花芽分化期追肥状况各地区差异较大。有机肥单位面积施用量和单株施用量差异较大,大多数梨园有机肥施用量不足,其中有4个试验站30% 左右的梨园不施有机肥;化肥的用量差异较大,盲目施肥或经验施肥现象严重。施肥方式以穴施和条施为主,施肥的深度差异较大。通过分析,指出各地梨树施肥存在的问题,以期为梨优质高产提供科学的施肥依据。