土壤团聚体微生物量对紫花苜蓿种植年限的响应

为了探索苜蓿种植对半干旱黄土丘陵区土壤质量的影响,采用野外调查和室内分析相结合的方法,选取农田(CK)和不同种植年限(3,7,12,18 a)紫花苜蓿地0～20,20～ 40 cm土层土壤为研究对象,对不同种植年限紫花苜蓿地土壤团聚体微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)分布特征进行了研究.结果 表明:土壤团聚体有机碳、MBC和MBN均在1～0.25 mm粒级团聚体中分布最多,其含量变化分别为6.25～ 10.37、111.25～ 343.96和19.04～56.40 mg/kg.当农田更替为苜蓿草地后,随种植年限延长至12 a,各粒级土壤团聚体MBC、MBN含量递增趋势明显,在0～20 cm土层,12a与CK相比分别增加56.21％～65.08％和43.85％～91.72％;0～20cm土层MBC、MBN均高于20～ 40 cm土层;＞0.25 mm各粒级土壤团聚体MBC/MBN均大于＜0.25 mm小团聚体.表明种植紫花苜蓿能改善土壤质量,但种植年限超过12 a,土壤会发生一定程度退化.     

不同利用方式对豫西黄土丘陵区土壤微生物生物量及群落结构特征的影响

以豫西黄土丘陵区乔木地、灌木地、果园、弃耕地和耕地土壤为对象,应用磷脂脂肪酸(PLFA)方法,研究了不同土地利用方式对土壤微生物生物量及其群落结构特征的影响,结果表明,与耕地相比,乔木地和灌木地土壤微生物量碳(MBC)含量分别提高了225.38%和265.73%(P<0.05),微生物量氮(MBN)含量分别提高了206.19%和245.03%(P<0.05),MBC/TOC值显著提高了2.89和3.00(P<0.05),MBN/TN值显著提高了5.05和5.57(P<0.05);果园土壤微生物量碳、微生物量氮含量和MBN/TN值分别提高了107.80%,84.99%和1.23(P<0.05);弃耕3年地土壤微生物量碳、氮、磷与耕地无显著差异(P>0.05)。乔木地和灌木地土壤细菌的PLFA含量增加了17.87%和17.18%(P<0.05),真菌增加了24.27%和28.45%(P<0.05);果园土壤细菌PLFA含量增加了9.04%(P<0.05);弃耕3年地土壤细菌、真菌和放线菌的PLFA含量与耕地之间均无显著差异(P>0.05)。乔木地和灌木地土壤的Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数显著提高(P<0.05),Simpson优势度指数显著降低(P<0.05)。不同利用方式地土壤细菌、真菌及放线菌的PLFA及总PLFA与土壤总有机碳、微生物量碳,全氮、速效氮、微生物量氮,容重显著正相关(P<0.05)。以上结果说明相对于耕地、弃耕地和果园土壤,乔木地和灌木地土壤微生物多样性均提高,不同微生物物种的个体数量分布均匀,群落结构相对稳定,因此这两种利用方式对土壤质量以及微生物群落结构多样性的改良效果更佳。不同土地利用方式引起营养元素的投入和土壤结构的变化是造成微生物群落结构变化的主要原因之一。     

间作白三叶对苹果/白三叶复合系统土壤团聚体及团聚体碳含量的影响

设置苹果(Malus domestica Borkh.)园清耕与间作白三叶(Tri folium repens L.)2个处理,分析其对果园土壤机械稳定性团聚体和水稳性团聚体及团聚体稳定性、水稳性团聚体有机碳含量的影响.结果表明:间作白三叶增加了果园土壤水稳性团聚体平均重量直径(MWD),降低了团聚体破坏率(PAD),显著提高了0～20 cm土层＞0.25 mm水稳性团聚体的含量及其稳定性(P＜0.05),但未对果园土壤中＞0.25 mm粒级机械稳定性团聚体含量产生明显影响;间作白三叶改变了果园土壤团聚体有机碳含量与分布,显著增加了0～20 cm土层＞0.25 mm水稳性团聚体有机碳含量(P＜0.05),其中0.5～0.25 mm粒级水稳性团聚体有机碳含量增幅最大,1～0.5 mm粒级增加幅度较小.间作白三叶可显著提高果园0～20 cm土层水稳性团聚体含量及其稳定性、团聚体有机碳含量(P＜0.05),且对不同粒级水稳性团聚体及团聚体碳含量的影响表现出明显差异.     

黄土丘陵区不同植被类型下土壤与微生物C,N,P化学计量特征研究

对刺槐林、柠条林、酸桃-柠条混交林、撂荒地和耕地等植被类型的土壤微生物生物量及土壤碳（C）,氮（N）,磷（P）化学计量比的变化特征进行分析。结果表明：与耕地相比,在植被恢复中土壤及微生物C,N,P显著增加,表现为：刺槐林 >柠条林 >混交林 >撂荒地 >耕地,土壤微生物量碳（Microbial Biomass Carbon,MBC）,微生物量氮（Microbial Biomass Nitrogen,MBN）,微生物量磷（Microbial Biomass Phosphorus,MBP）含量变化较土壤C,N,P明显。微生物碳增幅62.78%~366.90%;微生物氮增幅85.48%~737.24%;微生物磷增幅67.83%~167.14%,土壤及微生物C,N,P随土层深度增加呈递减趋势。另外,土壤及微生物C,N,P的化学计量比值也受植被类型和土壤层次垂直分布的影响,表现为C/N为7.21~15.56,均值9.67;C/P为2.36~8.50,均值5.78;N/P为0.26~0.96,均值0.61,MBC/MBN比为5.14~54.34,均值9.36;MBC/MBP比为9.73~40.32,均值28.68;MBN/MBP比为0.19~4.96,均值3.35;且与土壤及微生物C,N,P间均呈显著相关。另外,土壤N/P及MBN/MBP偏低,而磷素含量充足,表明黄土丘陵区植被恢复主要受氮素营养限制。土壤及微生物C,N,P含量变化与植被类型和土壤层次垂直分布存在密切关系且植被恢复对土壤质量得到了极大的改良。     

藏北高原退化高寒草甸土壤团聚体有机碳变化特征

采用湿筛法对藏北高原退化高寒草甸表层(0~10cm)、亚表层(10~20cm)土壤团聚体有机碳及其变化进行了研究。结果表明,高原冷湿环境中退化草地表层、亚表层SAOC的下降幅度随草地退化加剧均趋于显著提高,轻度、严重退化草地表层各粒级SAOC降幅均明显高于亚表层;草地退化缩小了不同土层间SAOC含量的差异,草地退化程度越高则表层、亚表层间SAOC含量的差异越小,退化草地大团聚体(0.25mm)SOC、微团聚体(0.25mm)SOC含量的土层分布亦呈相同趋势。轻度退化草地不同土层大团聚体SOC降幅均较高,严重退化草地不同土层微团聚体SOC降幅则较高;正常草地、轻度退化草地、严重退化草地表层大团聚体SOC/微团聚体SOC比值分别为0.95,0.87,1.55,亚表层分别为0.96,0.72,2.33,表明轻度、严重退化草地中大团聚体SOC含量随土层加深分别更趋下降、更趋提高。退化草地表层、亚表层SAOC贡献率在总体上亦均按2~0.25 mm,2 mm,0.25~0.053mm,0.053mm的顺序依次大幅降低,表明不同土层大团聚体SOC贡献率均较高。土壤团聚体与SAOC、SOC与SAOC间的关系受草地退化程度的影响。     

不同沙化程度高寒草地土壤团聚体有机碳含量特征

为了解高寒沙化草地土壤团聚体组成及其有机碳含量变化特征,对若尔盖四种不同沙化程度的高寒草地土壤团聚体有机碳进行了比较分析。结果表明:在川西北高寒草地中,随着草地沙化程度加剧,土壤中团聚体组成变化明显。当高寒草地从中度沙化向重度沙化转变阶段,≤0.25mm粒级团聚体的增加及0.5-2mm粒级团聚体的减少都较为显著。随着草地沙化程度的增加,土壤各粒级团聚体有机碳含量总体呈下降趋势,并且土壤团聚体有机碳含量的显著下降发生在草地从中度沙化向重度沙化转变阶段。     

宁夏荒漠草原自然恢复演替过程中土壤有机碳及其分布的变化

以宁夏荒漠草原自然恢复的围封草地为对象,通过野外调查和室内分析,研究了未封育、封育3、5、7和10年的草地总有机碳及其在土壤剖面和不同粒级团聚体中的分布。结果表明,土壤有机碳含量随封育年限的增加呈波动性增加,除0~5 cm土层外,各土层有机碳含量以封育7年、10年的草地较高;就有机碳在不同粒径团聚体中的分布看,0~10 cm表层土壤以封育3年及未封育草地各粒级团聚体有机碳含量较高,而10~40 cm土层各粒级团聚体有机碳随封育年限的延长呈增加趋势,各土层团聚体有机碳含量均以1~0.5 mm与0.5~0.25 mm粒级较高;各粒级团聚体对有机碳的贡献率在0~10 cm表层以<0.25 mm微团聚体最高,10~20 cm土层以>5 mm粒级和<0.25 mm粒级较高,20~40 cm土层以>5 mm粒级最高。综上所述,封育有利于荒漠草原土壤有机碳的固存,退化荒漠草原生态环境恢复在封育7年时出现转折;随土层的加深,团聚体有机碳贡献率对封育的响应减弱,且大团聚体对全土有机碳的贡献率逐渐增大。     

高寒草地灌丛化对土壤团聚体生态化学计量学及酶活性的影响

草地灌丛化是影响土壤有机碳库储量的驱动因子之一。本研究以川西高寒灌丛化和未灌丛化草地为对象,分析团聚体内有机碳、全氮、全磷、全钾含量、蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶、蛋白酶和β-D葡萄糖苷酶活性及生态化学计量比特征。结果表明：1）有机碳、全氮和全磷主要富集在0.053~0.25 mm团聚体内,灌丛化降低了团聚体内生源物质含量。2）灌丛化后团聚体内C/N、C/P和N/P均呈增加趋势,且C/N最大值出现在>2 mm团聚体中,而C/P和N/P的最大值均出现在0.053~0.25 mm团聚体中,最小值分别出现在<0.002 mm和0.002~0.053 mm团聚体中（P>0.05）。3）灌丛化草地和未灌丛化草地土壤酶活性呈>0.25 mm团聚体内富集,灌丛化后土壤各粒径团聚体中蔗糖酶活性增加、而蛋白酶和磷酸酶活性降低。4）脲酶和β-D葡萄糖苷酶在灌丛化草地和未灌丛化草地中均与土壤有机碳和全氮含量呈正相关关系,蔗糖酶和过氧化氢酶与全钾含量呈正相关关系,蛋白酶和磷酸酶与全磷含量呈正相关关系。该区域土壤生源物质主要固存于大团聚体内,而大团聚体易被外界干扰破碎,可见灌丛化现象不利于该研究区有机碳的长期固存。     

围封对宁夏荒漠草原土壤团聚体组成及其稳定性的影响

以空间序列代替时间序列,采用干筛法和湿筛法研究了围封禁牧条件下宁夏荒漠草原恢复演替过程中0~40cm土层土壤团聚体组成、破坏率及平均重量直径(MWD)等指标,以探讨围封对荒漠草原土壤团聚体稳定性的影响。结果表明:围封有利于荒漠草原土壤团聚体的形成,随围封年限的增加,0.25mm土壤微团聚体含量总体呈下降趋势。其中,0.25mm干筛团聚体含量在0~10cm和10~20cm土层变化显著,均以围封10年的草地最低;0.25mm水稳性团聚体含量在0~10cm和20~40cm土层变化显著,其中0~10cm土层以围封7年的草地最低,20~40cm土层以围封10年的草地最低;随围封年限的增加,土壤团聚体平均重量直径呈先降低后增加的趋势,以围封10年的草地最高,团聚破坏率则以围封7年、10年的草地较低,未封育和封育3年的草地较高。从垂直分布看,随剖面深度的增加,大团聚体特别是5mm粒级团聚体含量显著增加。     

不同退化程度高寒草甸土壤团聚体及其有机碳分布特征

为探究退化对高寒草甸土壤质量的影响,在甘肃省天祝藏族自治县金强河高寒草甸范围内设置未退化、轻度退化、中度退化、重度退化4个退化梯度,采用干筛法研究了不同退化程度高寒草甸0～30 cm土层土壤团聚体及其有机碳分布特征。结果表明：粒径>5 mm的团聚体含量随退化加剧显著降低,<0.25 mm粒级团聚体含量随退化加剧显著升高。大团聚体含量、平均重量直径及几何平均直径随退化加剧逐渐降低。团聚体有机碳含量随退化加剧呈先增加后降低趋势,大团聚体中0.25～0.5 mm粒级团聚体有机碳含量最高,各粒级团聚体有机碳含量均随土层加深而降低。未退化草地对有机碳的贡献率主要是> 5 mm粒级的团聚体,退化加剧,<0.25 mm的微团聚体对有机碳的贡献率逐渐升高。双因素分析表明退化程度与土壤深度的交互作用对团聚体分布、团聚体有机碳含量及有机碳贡献率有显著影响。草地退化导致土壤结构稳定性下降,大团聚体占比降低,对有机碳的贡献率减小。研究结果可从土壤团聚体及有机碳角度对退化草地的治理及可持续利用提供理论指导。     

多年冻土区“黑土滩”土壤团聚体对人工建植的响应

为研究人工恢复“黑土滩”(“Black soil land”,BSL)后土壤团聚体粒级组成和稳定性特征,以青藏高原东北缘祁连山西段疏勒河源多年冻土区BSL和4龄人工建植草地(Artificially planted grassland,APG)为研究对象,基于干筛和湿筛法分析0~20 cm层其变化特征。结果表明：BSL和APG干团聚体均以>3 mm粒级为主,湿筛以微团聚体(<0.25 mm)占比最高。建植后大团聚体(>0.25 mm)含量增加,微团聚体显著减少,且团聚体几何平均直径、重量平均直径和抗蚀性因子更高,破坏率更低,表明人工建植能显著提高团聚体稳定性。随土壤深度增加,APG和BSL干团聚体稳定性增加,而湿筛稳定性降低,说明0~10 cm团聚体受机械破碎强烈,10~20 cm遇水易破碎。逐步回归表明砂粒降低、氧化还原电位和有机质增加是团聚体稳定性增加的主要因素。因此,多年冻土区人工建植能改善退化草地浅层土壤结构并提高其稳定性。     

紫花苜蓿人工草地土壤养分及土壤微生物特性

以不同生长年限的紫花苜蓿(Medicago sativa L.)人工草地为研究对象,于2008年分别测定了生长1~5年的紫花苜蓿人工草地土壤的微生物生物量碳和微生物氮、土壤养分和微生物数量。结果表明:不同生长年限的紫花苜蓿人工草地土壤微生物特性及其养分含量存在差异,其中以生长4年的各项指标为最高;土壤表层微生物碳、氮含量高于土层10~20 cm中的含量,土壤养分存在"表聚"现象;表层土壤微生物数量高于10~20 cm土层,固氮菌占优势,真菌的数量较少;土壤有机质含量影响土壤微生物碳、氮含量,微生物碳与土壤速效钾(P<0.05,r=0.916)、微生物氮与速效磷均存在显著正相关(P<0.05,r=0.995)。     

青藏高原高寒草地土壤微生物量碳氮含量特征及其控制要素

青藏高原是我国重要的生态安全屏障,探究地下微生物驱动土壤生化过程,生物量碳氮含量特征及其控制要素,对高寒生态系统功能维持具有重要意义。本研究通过对青藏高原高寒草甸和高寒草原两种草地类型样带调查和研究,探讨了不同高寒草地生态系统类型土壤微生物量碳（MBC）和土壤微生物量氮（MBN）含量特征及其与气候、植物群落和土壤理化性质的关系。结果表明,高寒草甸比高寒草原具有更高的土壤MBC和MBN含量;生长季降水量（GSP）与两种草地类型的MBC和MBN含量呈显著正相关（P<0.01）;而生长季均温（GST）仅与高寒草原MBN含量呈显著负相关（P<0.01）。结构方程模型显示,在生长季降水量的影响下,土壤全氮是影响高寒草甸土壤MBC和MBN的主导因子,土壤有机碳是影响高寒草原MBC和MBN的主导因子。研究结果可为高寒草地生态系统可持续管理提供理论参考。     

长江源区草地覆盖变化对土壤团聚体分布及稳定性的影响

为了明确长江源区草地覆盖变化对土壤结构的影响,本研究以高寒草甸和沼泽草甸2种草地为研究对象,分析了不同植被覆盖度下土壤团聚体分布和稳定性特征。结果显示：高寒草甸土壤团聚体主要分布在2~0.25 mm和0.25~0.053 mm粒径范围内,沼泽草甸土壤团聚体在不同粒径范围内分布相对均匀;高寒草甸土壤大于0.25 mm团聚体含量（WR_0.25）表现为高覆盖度草地高于中覆盖度草地,随土层加深,低覆盖度草地WR_0.25显著高于高覆盖度草地和中覆盖度草地,除表层0~10 cm土壤外,高覆盖度沼泽草甸土壤WR_0.25显著高于中覆盖度和低覆盖度土壤;不同植被覆盖度下高寒草甸表层0~10 cm土壤团聚体平均重量直径（Mean weight diameter,MWD）和几何平均直径（Geometric mean diameter,GMD）无显著差异,在10~20 cm和20~40 cm土层差异显著,表现为低覆盖度 > 高覆盖度 > 中覆盖度,沼泽草甸土壤团聚体MWD和GMD则随草地植被覆盖度降低和土层加深而逐渐减小;中覆盖度草地土壤团聚体破坏率（Aggregate destruction rate,PAD）最大,其稳定性最差;高覆盖度草地土壤团聚体稳定性最好;在不同土层深度上,高寒草甸土壤团聚体稳定性无显著差异,沼泽草甸土壤随土层加深团聚体稳定性变差。本研究结果表明WR_0.25和PAD能够更好地评价土壤团聚体稳定性,而沼泽草甸土壤团聚体对植被覆盖变化的响应更为敏感。本研究结果有利于加强植被覆盖变化背景下对长江源区土壤保护机制的认识。     

氮磷添加对松嫩草地土壤团聚体结构及其碳含量的影响

为探讨氮磷添加对草地土壤团聚体组成及碳含量分布特征的影响,在松嫩草地开展了为期4年(2015~2018年)的养分添加实验,包括4个氮添加水平和2个磷添加水平,共计8个处理组合。于2018年8月采集土样,采用湿筛法分析土壤团聚体结构,进而测量全土和不同粒径团聚体总碳(TC)、有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)和微生物量碳(MBC)含量。研究结果表明:随着氮添加水平的增加,0~10cm和10~30cm土层中大粒径团聚体比例和团聚体稳定性显著提高,小粒径团聚体比例显著降低;磷添加的影响与之相反。0~10cm土层中,微团聚体占比高于淤泥+粘土团聚体。10~30cm土层中,各团聚体组成所占比例大小为:微团聚体>淤泥+粘土团聚体>大团聚体。氮磷添加显著提高了土壤全土和团聚体SOC和DOC含量。随着氮添加水平的增加,土壤全土和团聚体MBC含量显著降低;磷添加则显著提高了MBC含量。在所有处理中,淤泥+粘土团聚体的碳含量显著大于微团聚体的碳含量。土壤团聚体稳定性与SOC和DOC含量存在正相关关系,与MBC含量呈显著负相关关系。研究结果表明,连续氮磷添加可以改变草甸草原土壤结构,提高土壤固碳能力。     

不同轮作序列对旱地胡麻土壤有机碳稳定性的影响

为了探索陇中黄土高原半干旱丘陵沟壑区胡麻轮作序列对土壤碳库的影响,2012-2016年通过4年定位试验,以连作为对照,研究了不同胡麻频率下的轮作序列(F:休闲;PWFW:25%Flax、马铃薯-小麦-胡麻-小麦;WFWP:25%Flax、小麦-胡麻-小麦-马铃薯;FWPF:50%Flax、胡麻-小麦-马铃薯-胡麻;WPFF:50%Flax、小麦-马铃薯-胡麻-胡麻;FFFF:100%Flax、胡麻-胡麻-胡麻-胡麻)对土壤团聚体、总有机碳(TOC)、土壤颗粒有机碳(POC)、土壤微生物碳(MBC)和氮(MBN)的影响。结果表明,休闲、不同轮作序列和低胡麻频率显著增加了030 cm土层<0.25 mm粒级的土壤团聚体含量、TOC和POC含量,而随胡麻频率的增加三者的含量呈下降趋势。其中,25%Flax处理下土壤团聚体含量较播前和休闲处理分别显著增加了2.02%4.04%和9.56%11.73%;土壤有机碳(SOC)较连作显著增加5.95%7.48%。50%Flax处理下胡麻位置对土壤SOC影响显著,且轮作(FWPF)显著高于连作(WPFF)。060 cm土层土壤SOC含量表现为休闲>播前≈25%Flax>50%Flax>100%Flax。与连作相比,轮作显著提高了010 cm土层土壤TOC和POC含量,呈现表层富集现象。土壤POC含量表现为25%Flax≈休闲>50%Flax>100%Flax。此外,轮作换茬显著增加了土壤MBC含量,且随着胡麻频率的增加,030 cm土层土壤MBC含量逐渐降低。与播前、休闲、轮作相比,连作显著降低土壤微生物碳氮比,50%Flax(WPFF)轮作序列和土层深度对土壤有机碳和微生物量的互作效应显著。综合来看,休闲可以显著改善土壤理化性状,25%胡麻频率的轮作序列利于保持土壤团聚体稳定性,增加土壤TOC、SOC和POC含量,而50%Flax轮作序列(WPFF)能够提高土壤微生物量和微生物碳氮比。表明25%胡麻频率的轮作序列均可维持土壤有机碳的稳定性,是旱地胡麻比较理想的轮作序列。     

生物炭对花岗岩砖红壤团聚体稳定性及其总碳分布特征的影响

通过不同浓度生物炭处理进行海南花岗岩砖红壤的小区试验,研究生物炭对花岗岩砖红壤水稳性团聚体以及土壤总碳的影响。结果表明:18个月后,与对照相比,0.5%或1.0%生物炭处理的水稳性团聚体几何平均直径(GMD)分别提高15.64%和10.80%;大于5 mm水稳性团聚体含量分别增加98.75%和88.37%。1.0%生物炭处理下的3~5 mm,2~3 mm和0.5~1 mm粒级水稳性团聚体总碳含量比对照分别增加32.24%,39.31%和306.36%;1.0%生物炭处理下>5 mm粒级的水稳性团聚体的总碳分配比例比对照增加90.44%。综合分析认为,生物炭对改善花岗岩砖红壤团聚结构、增加土壤总碳含量有积极意义。     

多元胡麻轮作模式对土壤团聚体特征及氮素含量的影响

为探索西北旱区利于维护农田土壤良好的理化性质的种植制度,采用大田试验,以休闲处理为对照,研究了100% Flax、50% Flax（Ⅰ）、50% Flax（Ⅱ）和25% Flax 4个胡麻种植频率,100% Flax（Cont F）,50% Flax（Ⅰ）：WFPF、FPFW、PFWF、FWFP,50% Flax（Ⅱ）：FWPF、WPFF、PFFW、FFWP,25% Flax：WPWF、PWFW、WFWP、FWPW,其中F为胡麻,P为马铃薯,W为小麦,共13个种植模式下农田土壤团聚体稳定性及其氮素含量的分布状况。结果表明：土壤团聚体平均重量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）与分形维数（D）、团聚体破坏率（PAD）之间呈极显著负相关关系,与0.5~1.0 mm粒径中NH₄⁺-N含量和>2 mm粒径中NO₃^--N含量呈显著正相关关系,团聚体稳定性的增大显著提高了土壤中硝铵态氮含量。50% Flax（Ⅰ）胡麻种植频率以及马铃薯茬口显著增加了>0.25 mm粒径大团聚体含量、MWD和GMD,显著降低了土壤的D、PAD和土壤可蚀性（K）;不同轮作模式下FWFP处理显著提高0.25~2.00 mm粒径水稳性大团聚体含量,显著增加土壤团聚体MWD和GMD和抗侵蚀能力,降低分形维数和团聚体破坏率,使其土壤团聚体结构越稳定。由此表明,FWFP轮作模式可显著提高土壤水稳性大团聚体含量,促进土壤大团聚体的形成,增加土壤团聚体稳定性,对我国北方胡麻轮作可持续发展具有重要指导意义。