生物炭对亚热带红壤水稳性团聚体及其碳、氮分布的影响

为探究生物炭对亚热带红壤水稳性团聚体结构及其碳、氮分布的影响，针对亚热带红壤选用海鲜菇废菌棒为原料制备生物炭，通过短期盆栽试验，研究生物炭施用下土壤水稳性团聚体及其碳、氮分布特征。研究结果表明:(1)土壤水稳性团聚体均以 <0.25 mm粒径为主，其中生物炭配施化肥处理含量最高，为 65.88%，生物炭能够显著增加土壤粒径 >0.25 mm水稳定性团聚体比例，增幅达到 40.52%；配施化肥、猪粪则会降低其含量，降幅分别为 43.33%、25.33%；(2)生物炭配施化肥、猪粪可以显著提高土壤平均重量直径与几何平均直径；(3)施用生物炭可以显著提高土壤有机碳、全氮含量及碳氮比，平均增幅分别为 154.76%、74.05%、30.16%。综上所述，生物炭施用有利于提高亚热带红壤水稳性大团聚体含量及稳定性，且对于土壤碳氮含量的提升效果更为显著。     

基于1∶5万土壤数据库的福建省耕地全氮储量动态变化研究

基于福建省1982年第二次土壤普查2 021个剖面点和2008年测土配方施肥29 945个样点耕层(0~15 cm)土壤属性数据建立的1∶5万土壤数据库,研究了近30多年来全省耕地的全氮密度和储量动态变化。结果表明,1982年福建省耕地土壤的全氮密度和储量分别为0.258 kg m~(-2)和4.26 Tg;而2008年分别上升到0.262 kg m~(-2)和4.39 Tg,近30年来全省耕地土壤全氮呈富集趋势。从不同地级市来看,龙岩市全氮密度上升最多,增幅为0.036 kg m~(-2),而厦门市全氮密度下降最多,降幅为0.041 kg m~(-2)。从不同土壤类型来看,潮土土类和潜育水稻土亚类全氮密度上升最多,增幅均超过0.015 kg m~(-2),而石灰土土类和淹育水稻土亚类全氮密度下降最多,降幅均超过0.015 kg m~(-2)。总体来看,福建省耕地土壤近30年来的全氮密度空间动态变化差异很大,今后根据不同耕地土壤类型和地级市的氮素富集程度,制定氮肥优化管理措施是非常必要的。     

茶树品种对亚热带茶园土壤可溶性有机氮组成的影响

为探讨茶树品种对茶园土壤可溶性有机氮(SON)组成的影响, 以福建省中亚热带相同成土母质、地形和土壤类型的两种相邻的不同品种(黄金桂和福云6号)茶园为研究对象, 采用TOC-TN分析、离子自动分析、氨基酸自动分析、气相色谱分析和核磁共振分析等技术, 分析了不同茶树品种茶园表层(0~15 cm)土壤SON含量和组成特点及其差异。结果表明:黄金桂和福云6号表层土壤氨基酸含量分别占SON总量的37.24%和30.71%,供试茶园土壤SON组成均以非氨基酸的SON占优势, 但黄金桂表层土壤氨基酸含量极显着高于福云6号;两种茶园表层土壤氨基酸均以中性氨基酸占优势, 但黄金桂表层土壤中性氨基酸和含硫氨基酸含量分别显着和极显着高于福云6号;两种茶园表层土壤氨基酸种类组成相同, 但黄金桂表层土壤的脯氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、丙氨酸、甘氨酸和缬氨酸含量比福云6号高52.93%~100.00%.研究表明茶树品种对茶园土壤SON组成具有显着影响, 应关注茶树品种对占优势的非氨基酸SON组成的影响及其在茶园生态系统中的环境效应研究。     

基于多变量与RF算法的耕地土壤有机碳空间预测研究——以福建亚热带复杂地貌区为例

耕地土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)含量不仅是土壤质量的重要表征,还是农业温室气体的重要源库,而基于环境变量建立的随机森林算法(Random Forest,RF)是当前提高土壤有机碳空间预测精度的方法,但不同组合环境变量对RF模型预测精度的影响仍需深入研究。本文以福建闽东南复杂地貌区为例,以两种环境变量组合(遥感变量+气候因子和遥感变量+气候因子+土壤属性)为输入数据集,利用RF算法对耕地表层SOC含量进行模拟预测和精度对比,并与普通克里格(OrdinaryKriging,OK)插值模型进行比较。结果表明,基于全部环境变量构建的RF模型表现最佳,其模型拟合度和预测精度相较于未加入土壤属性的模型有显著提高(r提高7.95%,为0.95,RMSE下降45.13%),且对SOC空间分异信息的捕获更精确,OK模型总体预测精度最弱。利用最优模型反演得到的研究区耕地SOC含量为14.70±2.95 g·kg~(–1),东部沿海低于西部内陆。变量贡献率分析显示,除了与土壤碳紧密相关的水解性氮(N),遥感变量中数字高程模型(Digital Elevation Modecs,DEM)也是影响闽东南地区SOC预测精度的重要变量,因此,遥感变量、气候因子和土壤属性共同驱动的随机森林模型可作为闽东南复杂地貌区耕地有机碳含量空间预测的有效方法。     

基于时空变异的旱地土壤有机碳高效采样策略研究

土壤有机碳(SOC)空间分布具有时序差异性,明确样点数量对不同时期SOC预测精度影响是制定高效采样策略的基础。选取3.93×10~4 km~2江苏北部旱地作为案例区,运用普通克里金插值方法,分析样点数量对不同时期SOC空间预测精度的影响。结果表明:不同数量样点数据集下1980年苏北旱地SOC预测值与实测值的相关系数r和均方根误差RMSE变幅分别在0.15～0.56和2.09～2.63 g·kg~(–1)之间,当样点数量大于75%时,预测精度较高且能达到相对稳定水平,最佳采样数目在563个左右;而2008年r和RMSE变幅分别在0.24～0.63和2.11～2.62 g·kg~(–1)之间,预测精度对于样点数量的变化更为敏感,70%的样点数量即可达到相对稳定水平,最佳采样数目在526个左右,这表明不同时期SOC空间预测精度对于样点数量变化的响应不同,土壤属性的空间自相关性越大,预测精度对于采样数量的敏感性越强,空间信息达到饱和状态所需样点数量也相对较少;此外,本研究也发现在SOC高、低值等关键区域设置足够的样点数量是提高土壤空间预测效果的重要手段之一。     

不同类型生物炭对芳香樟生长及光合特性的影响

【目的】探究不同类型生物炭对芳香樟生长和光合特性的影响，以期为芳香樟经济林营造提供科学依据。【方法】以盆栽芳香樟优质品系‘MD1’为材料，设置对照(CK，不施化肥和生物炭)、化肥(F)、木炭+化肥(MC)和秸秆炭+化肥(JC)4个处理，在芳香樟移栽前一天施入生物炭(140 g/盆)、化肥(尿素、过磷酸钙、氯化钾分别为6，2.19，0.44 g/盆)，将其与土壤混匀，移栽定植后浇水灌透。移栽后测定施用不同类型生物炭对芳香樟生长指标、各器官精油含量、芳樟醇相对含量和根系活力的影响，并分析叶片光合特性和氮代谢的调控过程。【结果】1）与施用化肥处理相比，不同类型生物炭处理均可提高芳香樟株高、地径、总生物量和根系活力，且不同类型生物炭处理之间差异显著，JC处理对芳香樟植株生长的促进效果优于MC处理，其芳香樟株高、地径、总生物量和根系活力比MC处理分别增加了36.22%，8.24%，8.68%和12.80%。2）与施用化肥处理相比，不同类型生物炭处理均可显著提高芳香樟茎、叶得油率和芳樟醇相对含量，其中以JC处理芳香樟叶得油率和芳樟醇相对含量最高，分别达4.05%和94.31%。3）施用生物炭可提高芳香樟SPAD值和净光合速率，蒸腾速率随时间的变化呈先升高后降低的趋势，减少光合产物消耗；化肥处理除亚硝酸还原酶外，氮代谢酶活性显著高于其他处理。【结论】施用不同类型生物炭均能促进芳香樟生长，提高精油含量和芳樟醇相对含量，改善芳香樟的光合生理特性，其中以秸秆炭+化肥处理综合表现最优。     

紫云英翻压对水田土壤可溶性有机氮及生化性质的影响

以亚热带红泥砂田为研究对象,在15℃和25℃条件下,利用淹水培养法模拟水田土壤紫云英翻压还田,研究其对土壤可溶性有机氮(SON)、酶活性及微生物量碳、氮的影响。结果表明:15℃和25℃条件下翻压紫云英后土壤SON含量总体呈先上升后下降并趋于平稳的变化规律,分别于培养15 d和10 d达到峰值,比未翻压紫云英处理提高138.11%和84.20%。两种温度条件下翻压紫云英均显著提高土壤SON含量、脲酶、蛋白酶和谷氨酰胺酶活性以及微生物量碳和氮。土壤SON含量与脲酶、蛋白酶、谷氨酰胺酶、微生物量碳和氮呈显著或极显著正相关。翻压紫云英后水田土壤SON的迁移及其环境风险应引起充分关注。     

长期施肥对稻田土壤可溶性有机氮和游离氨基酸剖面分异的影响

为探讨长期不同施肥对稻田土壤可溶性有机氮(SON)和游离氨基酸(FAA)剖面分异的影响,阐明长期施肥稻田土壤SON和FAA的剖面迁移特性。以不施肥(CK)、单施氮磷钾化肥(NPK)、氮磷钾配施牛粪(NPKM)和氮磷钾结合秸秆还田(NPKS)4种处理的稻田长期(33年)施肥定位试验小区为研究对象,采用带总氮检测器的总有机碳分析仪(TOC-TN)、连续流动注射和氨基酸自动分析仪测定不同深度(0～20、20～40 cm和40～60 cm)土层SON、FAA及其组分的含量。结果表明:长期不同施肥水稻土SON含量剖面分异较明显,0～20、20～40 cm和40～60 cm土壤SON含量分别为24.14～49.80、11.30～13.86 mg·kg~(-1)和6.35～9.38 mg·kg~(-1);不同处理0～20 cm土壤SON含量表现为NPKSNPKMNPK=CK,NPKS处理较NPK和CK分别提高67.1%和106.3%,NPKM处理较NPK和CK分别提高了28.5%和58.7%;不同土层SON与可溶性总氮(TSN)的比值为40.0%～69.3%。长期不同施肥水稻土FAA含量也存在较明显剖面差异,0～20、20～40 cm和40～60 cm土壤FAA含量分别为8.15～15.91、0.83～2.13 mg·kg~(-1)和0.69～0.99 mg·kg~(-1),FAA/SON比例的均值分别为35.3%、12.6%和11.2%;NPKM和NPKS处理0～20 cm土壤均包含20种FAA,较CK和NPK处理增加了3种易分解的碱性氨基酸(鸟氨酸、赖氨酸和精氨酸);NPK、NPKM和NPKS处理20～40 cm土壤均包含10种FAA,较CK处理增加了3种中性氨基酸(缬氨酸、胱氨酸和苯丙氨酸),而40～60 cm土壤则均包含7种FAA,较CK处理增加了2种中性氨基酸(异亮氨酸和胱氨酸);不同处理不同深度土壤FAA组成均以中性氨基酸占优势。研究表明:土壤SON、FAA含量与组分及其剖面分异和施肥模式密切相关,长期化肥配施牛粪和秸秆能增加0～20 cm土壤SON、FAA含量且丰富FAA种类。     

不同凋落物配比对杉木土壤微生物量碳氮的影响

[目的]探讨土壤微生物对不同配比杉木—火力楠凋落物分解的响应,为促进我国南方杉木人工林的可持续经营与发展提供科学依据.[方法]在我国南方典型酸雨区福建省邵武市4、15和32年生杉木人工林内,设5个凋落物分解试验处理,分别为杉木(C)、火力楠叶(M)、杉木:火力楠叶=2:1(C2M1)、杉木:火力楠叶=1:1(C1M1)、杉木:火力楠叶=1:2(C1M2),采用网袋法分析不同配比处理杉木人工林0~5 cm表层土壤微生物量的碳、氮含量及微生物量碳氮比的差异.[结果]4和15年生杉木人工林中土壤微生物量碳含量最高的处理分别为C2M1和C1M1,显著高于C、M单一配比处理(P<0.05,下同),32年生杉木人工林中各处理间土壤微生物量碳含量随时间波动变化;4、15和32年生杉木人工林中,不同混合凋落物与单一凋落物的土壤微生物生物量氮含量差异随时间的变化存在差异.各林龄土壤微生物量碳氮比在凋落物分解的不同时段存在明显波动变化,且分解时间为120和240 d时出现最低值.土壤温度与水分含量对4年生和15年生杉木人工林表层土壤微生物量碳氮的影响显著,对32年生杉木人工林影响不明显;各林龄表层土壤微生物量碳氮含量与土壤pH呈显著相关.方差分析结果表明,受林龄、杉木—火力楠凋落物配比及凋落物分解时间的多重影响,各林分表层土壤微生物量碳氮含量在凋落物整个分解周期内呈波动变化,其中微生物量碳含量的峰值出现在60和240 d,微生物量氮含量的峰值出现在120和240 d.[结论]对纯杉木幼龄林和中龄林的混交改良采用杉木—火力楠以2:1和1:1混交效果更佳,而在生产实践中对杉木—火力楠配比的选择还应综合考虑杉木林龄、土壤pH、土壤温度和水分含量等环境因子及季节变化的影响.     

废菌棒生物炭对亚热带红壤 温室气体排放的影响

为探究生物炭对亚热带红壤温室气体排放的影响,研究以亚热带红壤为研究对象,通过短期盆栽试验,采用静态箱-气相色谱法,探讨对照(CK)、化肥(F)、低炭(LB)、高炭(HB)、低炭+化肥(LBF)、高炭+化肥(HBF)6种不同处理下土壤温室气体的排放规律。研究结果表明:(1)二氧化碳(CO_2)平均排放通量范围为:-189.81～-97.34 mg/(m~2·h),施用生物炭可以降低CO_2的排放通量,且与生物炭施用量呈正相关,平均降幅为54.62%;(2)施用生物炭可以降低甲烷(CH_4)的排放通量,而且生物炭施用量越大、效果越显著,配施化肥则会减弱抑制作用;(3)施用生物炭可以降低氧化亚氮(N_2O)排放量,与对照相比低炭、高炭N_2O累积排放量分别降低1.67倍、1.97倍,配施复合肥则会减弱抑制作用;(4)生物炭能够显著降低综合温室效应(GWP),生物炭施用量越大,对综合温室效应的抑制作用越明显,低炭、高炭处理GWP较对照组分别降低了232%、319%。配施化肥则会减弱抑制作用。短期施用生物炭可以降低亚热带红壤CO_2、CH_4和N_2O排放通量与综合温室效应,且生物炭施用量越大,效果越佳,配施化肥,则效果减弱。