两种母岩发育森林土壤微生物生物量碳代谢的差异性

针对不同母岩发育土壤的微生物生物量碳代谢特征及驱动因子不明确的科学问题,以石灰岩和碎屑岩两种母岩发育的森林土壤为研究对象,利用18O-H2O标记测定微生物生长速率、微生物呼吸速率、微生物生物量碳利用效率（CUE）以及微生物周转时间,并结合土壤理化性质、土壤有机质矿物保护特性和土壤酶活性以及微生物生物量和群落组成,明确岩性对森林土壤微生物生物量碳代谢的影响机制。结果表明：石灰岩发育土壤的pH和0.05mm～0.002 mm粒径含量高于碎屑岩发育土壤,而有机碳（SOC）、全氮（TN）、可溶性碳（DOC）、C:P和N:P却低于碎屑岩发育土壤（P<0.05）;石灰岩发育土壤交换性钙镁（(Ca+Mg)）和游离态铁铝（(Fe+Al)d）含量高于比碎屑岩发育土壤,但非晶态铁铝（(Fe+Al)o）含量则低于碎屑岩发育土壤;石灰岩发育土壤碳氮磷循环、相关酶活性均显著低于碎屑岩发育土壤（P<0.05）;石灰岩发育土壤微生物生物量磷（MBP）高于碎屑岩发育土壤,但微生物生物量碳（MBC）、真菌细菌比（F:B）和革兰氏阳性菌阴性菌比（G+:G-）则显著低于碎屑岩发育土壤（P < 0.05）;石灰岩发育土壤微生物生长速率和周转速率显著高于碎屑岩发育土壤（P < 0.05）,但微生物呼吸速率和CUE在两种土壤之间差异并不显著。土壤微生物生长速率和微生物周转速率均与土壤pH、(Ca+Mg):(Fe+Al)o、(Ca+Mg):SOC、(Fe+Al)d:SOC和革兰氏阴性细菌呈显著正相关（P<0.05）,而与DOC、铁铝结合态有机碳、酶活性、MBC:MBN、F:B和G+:G-比呈显著负相关关系（P < 0.05）。此外,土壤CUE与MBC和MBC:MBN呈显著负相关（P < 0.05）;微生物呼吸速率仅与酚氧化酶活性呈显著负相关（P<0.05）。两种岩石发育的森林土壤微生物生物量碳代谢受生物和非生物因素的控制,这一研究结果为解释不同母岩发育森林土壤有机碳库的差异提供参考。     

水氮耦合对设施土壤N2O和NO排放的影响

为实现设施生产水氮高效利用及N₂O和NO减排，基于连续7 a的设施水氮定位试验，采用密闭静态箱法，分别对番茄生长季的N₂O和NO排放进行田间原位同步观测。通过灌水下限（土壤水吸力W₁、W₂和W₃分别为25、35 kPa和45 kPa）和施氮量（N₁、N₂和N₃分别为75、300 kg·hm^-2和525 kg·hm^-2）两因素三水平随机区组设计，研究了水氮耦合对设施土壤N₂O和NO排放特征的影响。结果表明，N₂O和NO排放峰值出现在施肥和灌溉后，峰值期的排放通量表现为N₂O高于NO，但NO峰值持续时间较长。水分、施氮量和水氮交互作用对设施土壤N₂O、NO总累积排放量均有极显著影响，水氮耦合效应使W₁N₁处理的NO总累积排放量、W₂N₁处理的N₂O和N₂O+NO总累积排放量最低，且均与其他处理差异显著。水分、施氮量和水氮交互效应对番茄产量影响效力表现为灌水下限>施氮量>水氮交互。与W₁N₁、W₁N₂、W₁N₃相比，W₂N₁处理的番茄产量分别显著增加48.92%、50.69%和17.82%。水氮耦合效应使W₂N₁处理单产N₂O和NO累积排放量最低（P<0.01），分别比其他处理降低40.00%~78.57%和21.43%~60.71%。冗余分析表明，N₂O和NO排放通量与铵态氮含量、硝态氮含量、amoA-AOA和nirK基因丰度均呈显著正相关关系。综合设施蔬菜经济和环境效应，配施有机肥条件下，灌水下限35 kPa和施氮量75 kg·hm^-2的水氮管理更有助于设施土壤N₂O和NO减排及产量保证。     

生物有机肥配施化肥对设施土壤养分含量及团聚体分布的影响

本研究以番茄–黄瓜轮作下的设施土壤为研究对象，共设4个处理（1/2化肥氮+1/2生物有机肥氮，COF；全部施用生物有机肥氮，OF；全部施用化肥氮，CF；不施肥处理，CK），探讨生物有机肥配施化肥对设施土壤养分含量及团聚体分布和稳定性的影响。研究结果表明，相较于单施化肥处理，施用生物有机肥均提高了土壤有机碳、全氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾养分含量和土壤pH，分别提高了9.61%~54.28%、7.38%~35.45%、31.86%~98.53%、40.88%~96.40%、3.02%~15.99%、0.96%~18.23%和0.73%~7.03%；单施生物有机肥或与化肥配施均可使土壤大团聚体（>0.25 mm）比例上升，微团聚体（<0.25 mm）比例下降，显著提高了土壤团聚体平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）和>0.25 mm团聚体含量（R_0.25）（P<0.05），且土壤团聚体稳定性随着施入生物有机肥年限的增加而增加；相关分析表明，MWD、GMD和R_0.25均与>2 mm和0.25~2 mm团聚体质量分数呈显著正相关（P<0.05），与<0.053 mm团聚体组成呈极显著负相关（P<0.01），与0.053~0.25 mm团聚体组成呈显著负相关（P<0.05）。生物有机肥替代化肥更有利于提高土壤养分含量、大团聚体的数量及团聚体的稳定性。