洞庭湖典型湿地土壤碳、氮和微生物碳、氮及其垂直分布

以洞庭湖3类湿地的典型剖面为代表,研究了土壤碳、氮和微生物C、N状况及其垂直分布.结果表明不同类型湿地土壤碳、氮和微生物C、N有明显差异,而且均随深度的增加而降低.湖草滩地表层有机碳、全氮含量明显高于芦苇滩地和垦殖水田.湖草滩地表层微生物碳,湖草滩地与垦殖水田接近,而远大于芦苇湿地.湖草滩地表层土壤微生物N,高于芦苇滩地和垦殖水田.土壤表层微生物C占有机碳的比例,垦殖水田高于湖草滩地,高于芦苇滩地.土壤微生物C与有机碳之间存在极显著的正相关关系(p<0.01);土壤全氮、微生物N与土壤有机碳之间存在极显著的线性相关关系(p<0.01);土壤容重与有机碳、土壤全氮和微生物生物量C、N之间呈现极显著的指数负相关关系(p<0.01);土壤<0.001 mm粘粒与有机碳、土壤全氮和微生物C、N之间呈现极显著的指数或对数正相关关系(p<0.01).     

陇东黄土高原农田土壤微生物量碳和颗粒有机碳剖面分布特征

采用野外调查采样与室内分析相结合的方法,对陇东黄土高原农田黑垆土微生物量碳（MBC）和颗粒有机碳（POC）的剖面分布特征进行了研究。结果表明:不同剖面土壤微生物量碳和颗粒有机碳含量随土层变化差异显著或极显著,主要集中在0—20 cm和20—40 cm土层,呈明显的表聚现象;0—60 cm土层MBC含量随着土层深度增加而减小;随着海拔高度增加,0—20 cm土层MBC含量整体呈增加趋势,变化范围为180.92～282.53 mg/kg;POC含量在0—20 cm和20—40 cm土层的变化范围分别为1.02～1.68 g/kg和0.25～0.96 g/kg,40 cm以下土层颗粒有机碳含量较低;剖面中不同土层深度微生物量碳、颗粒有机碳占总有机碳（SOC）的比例在 0—20 cm和20—40 cm土层均显著或极显著高于其它土层,MBC/SOC变化范围分别为2.29%～3.70%和1.00%～2.11%,POC/SOC的变化范围分别为13.46%～19.13%和5.08%～16.16%,剖面MBC/SOC与MBC、POC/SOC与POC随土层的变化规律均一致,MBC/SOC和POC/SOC可以作为反映土壤剖面质量变化的指标。     

黄土高原南北主要类型土壤氮组分相关关系研究

黄土高原作为典型生态脆弱区,不同植被覆盖下土壤氮组分分布特征及相关关系研究一直受到学术界的广泛关注。本研究采集从北向南依次分布的干润砂质新成土(神木)、黄土正常新成土(延安)和土垫旱耕人为土(杨凌)等典型土壤剖面0~200 cm土层土样,分析了土壤全氮及酸解有机氮含量、酸解有机氮主要组分与微生物生物量氮之间的相关性,以期阐明黄土高原典型土壤主要氮组分之间的相关性及其特点。结果表明:黄土高原从北到南典型土壤全氮与微生物生物量氮、固定态铵及酸解有机氮各组分含量之间的相关性均达到极显著水平(P0.01),微生物生物量氮除了与固定态铵及酸解氨基糖态氮没有显著相关性外,与其余氮组分均达到极显著线性相关水平(P0.01),且酸解氨基酸态氮是微生物生物量氮的主要贡献者。     

黄土高原沟壑区苹果园土壤剖面水分及矿质氮分布特征

面对苹果园大量施肥带来的潜在环境问题,在黄土高原沟壑区典型流域,分别选取不同树龄和地貌类型的苹果园,分析土壤水分含量和土壤矿质氮在土体剖面中的变化,为促进该流域农业发展提供相关数据支持。在陕西长武县王东沟流域,分别选取不同树龄(14,18,23,28,32树龄)和地貌类型(塬、梁、坡地)的果园,用直径为4 cm的土钻,在每株果树周围距离树干1 m处,采集15个不同样地0—400 cm土层样品,12个果园样地0—600 cm土层样品,分别测定土壤水分、硝态氮、铵态氮含量。结果表明:随着树龄的增加,0—600 cm土壤含水量和贮水量出现明显下降,尤其在300—600 cm处,不同树龄果园贮水量差异显著(P<0.05),贮水量大小表现为18树龄>23树龄>32树龄。流域内各树龄果园各土层铵态氮含量均较低,对矿质氮在土体中的分布基本不构成影响;硝态氮含量较高,矿质氮在土壤中的分布主要受其影响。各果园不同树龄600 cm以上土层硝态氮含量变化幅度较大,且硝态氮主要分布在土层深处。坡地果园18,23,32树龄0—200 cm土层硝态氮累积总量分别占0—400 cm土层累积总量的50%,41%和38%,表现出土壤硝态氮随树龄的增长而向深层累积的趋势。3种地貌类型下硝态氮累积量都表现出随果园树龄增长而增加的特点。黄土高原沟壑区果园土壤深层干燥化和硝态氮累积现象明显,而且随着果园树龄的增加趋于严重。     

黄土高原不同植被带草本植物叶片与土壤碳氮分布特征

【目的】黄土高原植被受水热因子作用明显,植被分布自东南向西北总体呈现出森林向草原过渡的地带性规律。本研究选取黄土丘陵区从南向北形成的4种典型植被带(森林带、森林.草原带、草原带和草原.荒漠带)作为研究对象,探讨不同植被带草本植物叶片与土壤碳?、氮(N)的分布差异及影响因素,为预测黄土高原植物的生长发育前景、生态系统的植物营养元素和土壤养分状况提供理论依据。【方法】以陕北黄土丘陵区富县、甘泉县、安塞县、靖边县、横山县以及榆林市榆阳区为研究区域,基于野外取样调查和室内分析相结合的方法,分别测定研究区4种植被带草本植物叶片和不同土层碳氮含量,最后利用方差分析研究不同植被带草本植物叶片及土壤碳氮差异,并与全球、中国尺度等研究结果进行比较;同时采用相关分析,阐明4种不同植被带植物叶片和不同土层有机碳、全氮的相关关系。【结果】1)土壤有机碳和全氮含量在0—10、10—20、20—40cm各个土层中均表现出极显著的相关性(P<0.001),在0—40cm土层中,随着深度增加,土壤有机碳和全氮整体呈下降趋势,由高到低依次为森林带、森林.草原带、草原带、草原.荒漠带,但不同植被类型的垂直变化规律差异较大。2)草本植物叶片有机碳和全氮含量存在显著的相关关系(P<0.01),植物叶片碳含量平均值为442.9g/kg,略低于全球492种陆地植物叶片碳含量的平均值464.2g/kg;而氮含量平均值为25.8g/kg,略高于全球水平20.6g/kg,说明黄土高原4种不同植被带在碳氮积累上存在差异,且该地区草本植物的C∶N相对较低。3)植物叶片C、N、C∶N与土壤SOC、STN含量表现出较为显著的相关关系(P<0.05),总体来看与不同土层相关关系各不相同。【结论】不同植被带土壤C、N空间分布具有一致性,且C、N含量均存在一定的相关关系。黄土高原由南向北,呈现植物叶片C含量降低而N含量升高的趋势,因此C/N呈现减小趋势。植物叶片C、N、C/N与不同土层的土壤C、N均存在一定相关关系。     

黄土高原北部典型县域耕地土壤碳氮时空变异特征及影响因素

黄土高原生态环境脆弱，耕地质量的变化直接影响土地生产力的高低。选取其北部典型县域——天镇县，研究长时期耕地土壤有机质和全氮的时空演变规律及其影响因素，为黄土高原耕地质量提升和农业生态环境保护提供理论依据。基于1983年、2008年和2019年耕地质量数据，运用地统计学等方法分析天镇县有机质和全氮的时空演变特征。结果发现：（1）36年（1983—2019年）来，天镇县土壤有机质和全氮含量呈现整体上升、后期快速增加的变化特征。有机质和全氮含量的年均增加量前期（1983—2008年）较低，分别为0.20 g?kg-1和0.01 g?kg-1，在后期（2008—2019年）较高，分别为0.29 g?kg-1和0.03 g?kg-1。碳氮比呈现前期无显著变化，后期显著降低。（2）36年来土壤有机质和全氮的块基比均提升至高于25%，表明地形等自然因素影响逐渐减弱，施肥等人为因素影响增强。（3）土壤有机质和全氮的空间分布特征相似，呈现西部低、东部高的格局，西北部和中部的变化速度快。综上，36年（1983—2019年）来，施肥及秸秆还田等因素是导致天镇县有机质和全氮含量变化的主要因素，因此，结合当地条件增施有机肥、推广秸秆还田并合理施用氮肥能快速提升耕地土壤肥力。     

黄土高原典型土壤剖面土壤颗粒组成分形特征

采集从北向南依次分布的干润砂质新成土（神木）、黄土正常新成土（延安）和土垫旱耕人为土（杨陵）等典型土壤剖面0～200 cm土层土样,通过测定土样颗粒体积分形维数及基本性质,以期阐明黄土高原典型土壤颗粒体积分形特征及其与土壤基本性质间的相关性。结果表明,从南到北,土壤颗粒体积分形维数呈下降趋势,而不同土层土壤颗粒体积分形维数差异不显著。土垫旱耕人为土、黄土正常新成土和干润砂质新成土表层（0～10 cm）颗粒体积分形维数分别为2.723±0.024、2.609±0.077和2.589±0.025,表层以下（10～200 cm）颗粒平均体积分形维数分别为2.729±0.034、2.584±0.054和2.558±0.034;颗粒体积分形维数与＜0.01 mm的物理性黏粒及＜0.002 mm的黏粒体积百分含量呈极显著正相关关系,与0.002～0.05 mm的粉粒和＞0.05 mm的砂粒体积百分含量呈极显著负相关关系,与粉粒的显著性较小,而土壤中物理性黏粒体积百分含量与土壤全氮、有机碳及矿物固定态铵均达到极显著正相关关系,而砂粒体积百分含量与上述土壤基本性质均呈极显著负相关关系。     

石河子垦区农田土壤有机质和全氮空间分布特征研究

探明土壤有机质和全氮的空间分布,是合理科学配方施肥的重要依据。利用Arc GIS和GS+地统计软件,分析新疆石河子垦区农田耕层(0~20 cm)土壤有机质(SOM)、全氮(TN)和碳氮比(C/N)空间分布特征。结果表明:垦区SOM、TN和C/N的变异系数分别为42%、46%和28%,均属于中等变异;通过变异函数分析,SOM理论模型采用球状模型拟合较好,TN采用指数模型拟合较好,C/N采用线性模型拟合较好;SOM、TN和C/N的块金系数15%~54%,SOM和C/N具有中等自相关性,TN具有强烈的空间自相关性;SOM和TN在空间格局上有着很强的相似性,且垦区农田SOM和TN含量总体偏低,需要长期施用有机肥和配施化肥,增加垦区农田土壤有机质和全氮含量,提高土壤肥力。     

黄土高原典型植被条件下土壤剖面水、碳分布季节变化研究

采用土钻法对黄土高原柠条林地、苜蓿草地和撂荒草地0～300 cm土壤水分、有机碳的季节变化及二者相互关系进行了探讨,结果表明：(1)3种植被条件下0～100 cm土壤含水量存在显著季节变化,但该土层土壤含水量仅雨季后植被间差异显著;>100～200 cm和>200～300 cm土壤含水量季节变化程度不一致,但各季节植被间差异均显著;柠条林地和苜蓿草地100 cm以下土壤含水量明显低于撂荒草地,两者分别在100 cm和200 cm深度以下出现了严重土壤干燥化。(2)3种植被条件下0～300 cm土壤有机碳存储量均为雨季中最低、除柠条林地0～50 cm土层外雨季前最高,柠条林地季节变化较小,苜蓿草地和撂荒草地季节变化较大。(3)3种植被条件下土壤有机碳含量具有不同程度的表聚现象;0～50 cm土壤有机碳密度3种植被间差异均显著;>50～100 cm土壤有机碳密度柠条林地明显高于撂荒草地,两者与苜蓿草地的差异均不显著;>100～300 cm土壤有机碳密度3种植被间差异不显著。柠条和苜蓿的种植分别增加了100 cm和50 cm以上土壤有机碳密度,但导致深层土壤干燥化,不...     

黄土高原某些耕作土壤中土壤微生物生物量C、N与矿化N的关系

The chloroform fumigation-incubation method was used to measure the soil microbial biomass C (SMBC) and N (SMBN) in 16 loessial soils sampled from Ansai, Yongshou and Yangling in Shaanxi Province. The SMBC contents in the soils ranged from 75.9 to 301.0 μg C g^-1 with an average of 206.1 μg C g^-1, accounting for 1.36%~6.24% of the total soil organic C with an average of 3.07%, and the SMBN contents from 0.51 to 68.40 μg N g^-1 with an average of 29.4 μg N g^-1, accounting for 0.20%~5.65% of the total N in the soils with an average of 3.36%. A close relationship was found between SMBC and SMBN, and they both were positively correlated with total organic C, total N, NaOH hydrolizable N and mineralizable N. These results confirmed that soil microbial biomass had a comparative role in nutrient cycles of soils.     

黄土高原小流域土壤水分及全氮的垂直变异

为了研究黄土高原土壤中水分及全氮垂直分布及变异情况,对陕北神木县六道沟小流域中苜蓿地、荒草地、农地、柠条地以及油松地5种不同植被类型下0～800 cm土层中土壤含水率和土壤全氮进行了测定和分析。土壤含水率在垂直方向上呈现出干湿交替的层状分布。植被类型影响土壤水分含量的垂直剖面分布;各植被类型下相对高湿层和低湿层出现的深度不同;不同深度土层平均土壤含水率不同。农地及退耕荒草地土壤水分涵养较好,垂直方向上含水率变化较大;人工植被苜蓿、柠条消耗土壤水分较多,土壤含水率变化相对平缓;油松地平均土壤含水率及变化幅度居中。研究区域中,土壤全氮含量水平较低,表层发生陡降后,在20 cm以下土层中仍以很小的变幅降低,变化平缓。柠条地土壤全氮含量高于其他植被类型。     

黄土高原典型土壤矿物固定态铵变化的南北差异

采集从北向南依次分布的干润砂质新成土(神木)、黄土正常新成土(延安)和土垫旱耕人为土(杨陵)等典型土壤剖面0200.cm土层土样,通过测定土样全氮和矿物固定态铵,以阐明黄土高原典型区域土壤全氮和矿物固定态铵及二者比率随地理位置和土层的变异规律,为全面了解黄土高原土壤相对稳定氮库累积提供科学数据。结果表明,不同地理位置、不同土层全氮和矿物固定态铵含量存在显著差异。从南到北全氮和矿物固定态铵呈下降趋势,但各土壤全氮和矿物固定态铵的分布显著不同,全氮含量在060.cm随土层深度增加下降很明显,60120.cm有一定下降,120.cm以下低而稳定。矿物固定态铵在全剖面上的分布比较均匀,随土层深度的变化差异不显著,不同土层间的差异基本在误差范围内,土垫旱耕人为土、黄土正常新成土和干润砂质新成土表层(010.cm)矿物固定态铵平均含量分别为215.807.45、165.808.73和146.501.83.mg/kg,表层以下(10200.cm)平均含量分别为193.409.67、157.145.75和142.025.47.mg/kg。从地理位置分析,干润砂质新成土、黄土正常新成土和土垫旱耕人为土表层(010.cm)矿物固定态铵占全氮的百分比分别为(39.570.78)%、(32.916.82)%和(29.747.01)%;在表层以下所占比例更高,干润砂质新成土10200.cm土壤矿物固定态铵含量占全氮比例为(89.5213.42)%,黄土正常新成土为(59.5213.86)%,土垫旱耕人为土为(47.269.01)%。供试土壤中矿物固定态铵与0.01.mm物理性粘粒含量存在极显著正相关关系,说明物理性粘粒是矿物固定态铵的主要载体;矿物固定态铵与全氮含量也有极显著正向相关性。以上结果揭示,在黄土高原黄土母质上形成的土壤,全剖面矿物固定态铵相对均匀,而有机氮相差较大,两种氮库的这种地理位置和剖面分布特征,是黄土母质形成的必然结果,也进一步支持了黄土高原黄土母质的风成学说;同时也反映了需要对有机氮占全氮比例及矿物固定态铵在全氮中地位的传统观念予以重新评价。     

聚丙烯酸盐类土壤改良剂对燕麦土壤微生物量氮及酶活性的影响

以燕麦田土壤为研究对象,探讨了聚丙烯酸盐类土壤改良剂及其复配(聚丙烯酸钾、聚丙烯酰胺、腐植酸钾、聚丙烯酸钾+腐植酸钾、聚丙烯酰胺+腐植酸钾)对燕麦田土壤微生物量氮及土壤酶活性的影响。结果表明,不同土壤改良剂均能提高土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾的含量,各指标分别比对照增加了8.24%～30.22%、7.60%～19.29%、5.15%～29.45%和27.86%～68.86%;土壤改良剂能促使燕麦全生育期内0～10、10～20和20～40 cm各土层的土壤微生物量氮含量显著提高,聚丙烯酸钾+腐植酸钾和聚丙烯酰胺+腐植酸钾复配处理较其各单施效果显著,随土壤深度的增加土壤微生物量氮逐层递减;与对照相比,土壤改良剂能显著提高燕麦全生育期各土层过氧化氢酶活性,在抽穗期活性最高,且以聚丙烯酸钾+腐植酸钾较高;但对于脲酶,聚丙烯酸钾+腐植酸钾、聚丙烯酰胺+腐植酸钾和腐植酸钾3个处理在苗期显著低于对照,在抽穗期和成熟期高于对照,两种酶活性均随土壤深度的增加逐渐降低。     

Change in soil microbial biomass and regulating factors in an alpine meadow site on the Qinghai-Tibetan Plateau

ABSTRACT

The change in soil microbial biomass (SMB) content and its direct links to soil organic matter (SOM) and environmental factors are not well understood for high-elevation regions. Therefore, this research investigated the temporal variation of SMB and its relationship with SOM and environmental factors in an alpine meadow site on the Qinghai-Tibetan Plateau. The soil organic carbon (SOC) and total nitrogen (TN) contents in alpine meadows showed monthly and seasonal variations and were higher in colder months, and the soil C/N ratio was higher in winter and in autumn than it was in the other seasons (P < 0.05). In addition, the changes in the SMB C and SMB N contents were notable at monthly and seasonal scales, whereas the SMB C and SMB N contents were higher in the winter and spring than they were in the other seasons (P < 0.05); the ratio of SMB C/SOC was higher in spring than it was in the other seasons; the ratio of the SMB N/TN content was higher in cold or cool months than it was in the other months; and the ratio of the SMB C/SMB N was highest in August (P < 0.05). Moreover, the SMB C and SMB N contents were significantly positively correlated to the SOC and TN contents (P < 0.01), and the SMB content was also significantly positively correlated to soil water content and air temperature (P < 0.05), or to soil bulk density and soil pH (P < 0.05). The results suggested that the change in the SMB in the alpine meadows was highly regulated by the SOC and TN and by monthly and seasonal changes in the soil bulk density, the soil pH, soil moisture, and air temperatures.     

川西平原土壤微生物生物量碳氮磷含量特征及其影响因素分析

本文通过区域调查采样和统计分析,探讨了川西平原土壤微生物生物量碳（MBC）、土壤微生物生物量氮（MBN）和土壤微生物生物量磷（MBP）含量特征及其对气候、海拔、母质和土地利用等因素的响应,揭示了其关键影响因素,以期为川西平原地区土壤质量管理提供参考。结果表明,不同土壤类型的MBC、MBN和MBP含量表现为冲积土显著高于水稻土、潮土和黄壤（P<0.05）,潮土MBC/MBN显著高于水稻土。气候和海拔的影响为：MBC、MBN和MBP含量随着≥ 0℃积温、≥ 10℃积温、年均温和年均降水量的增加呈指数减少,而随干燥度和海拔增加呈线性增加。不同成土母质中,MBC、MBN和MBP含量均为灰色冲积物显著高于老冲积物。不同土地利用方式下,三者含量为草地显著高于水田和旱地,水田、旱地和林地差异不显著。皮尔森相关分析和冗余分析表明,MBC和MBN均与≥ 0℃积温、年均温呈极显著负相关（P<0.01）,与海拔呈极显著正相关关系,MBP与母质呈现极显著负相关关系。逐步回归分析表明,MBC主要受年均温、干燥度、年均降水量和母质的影响;MBN主要受海拔、干燥度和年均降水量的综合影响;MBP主要受母质、年均温、≥ 10℃积温和年均降水量的调控。因此,川西平原土壤MBC、MBN、MBP能灵敏地反映不同采样点气候的变化,可为该区气候变化下土壤碳、氮、磷的响应预测提供参考。     

土壤微生物体氮的季节性变化及其与土壤水分和温度的关系

以杨陵土垫旱耕人为土(中等肥力红油土)为供试土壤进行田间试验和室内培养试验,研究土壤微生物体氮的动态变化及其土壤含水量和温度的关系。结果表明,田间土壤微生物体氮的变化有明显的季节性;夏季最高,冬季最低,其它时期居中;且与土壤温度有显著或极显著的正相关性,相关系数在0.855以上;试验期间土壤水分含量在10%以上,基本能满足微生物活动所需,因而微生物体氮的变化与水分关系并不密切。应用培养试验结果进一步证明了田间试验结果,即在4～36℃范围内,微生物体氮与温度呈线性相关,而在土壤含水量为6.75%～23.23%范围内,与水分呈指数相关关系,当土壤水分小于10.87%时,水分对微生物体氮有突出结果,当超过10.87%后,几乎没有影响。频繁的干湿交替会使微生物体氮显著减少,但冻融交替却无明显影响。