Soil water response to precipitation in different microtopographies on the semi-arid Loess Plateau,China

Soil water is an important factor restricting afforestation on the semi-arid Loess Plateau.The microtopography of the loess slope has changed the distribution pattern of soil water on the slope.To improve water utilization efficiency and optimize afforestation configuration patterns,the relationship between soil water and precipitation at micro-topographic scale must be studied.We used time series analysis to study the temporal variation of soil water and its response to precipitation in four kinds of micro-topographies and undisturbed slope on loess slopes.Micro-topographies significantly influenced soil water distribution and dynamics on the slopes.Soil water stored in the platform,sinkhole,and ephemeral gully influenced subsequent soil water for 4 weeks,whereas soil water stored in the scarp and undisturbed slope could influence soil water for 2 weeks.It took 12 weeks,10 weeks,18 weeks,6 weeks,and 12 weeks for precipitation to reach the deeper soil layer in the platform,sinkhole,scarp,ephemeral gully,and undisturbed slope,respectively.These soil water characteristics in different micro-topographies are vital factors that should be taken into consideration when undertaking afforestation on the Loess Plateau.     

开垦年限对黑土氮初级转化速率和净转化速率的影响

以东北黑土区开垦2 a和开垦30 a的典型旱作土壤为研究对象,采用15N同位素成对标记技术开展室内培养试验,利用数值计算模型(FLUAZ)计算不同开垦年限土壤的氮初级转化速率,以比较不同开垦年限黑土氮初级转化速率和净转化速率的差异,明确开垦年限对黑土氮转化过程的影响。结果表明,与开垦2a土壤相比,开垦30a土壤的有机碳和水溶性有机碳含量显著降低,导致土壤氮初级矿化速率和初级固定速率也显著降低。但开垦30a土壤的初级硝化速率、净硝化速率和净氮矿化速率却显著高于开垦2a土壤。两个开垦年限土壤的初级硝化速率分别为净硝化速率的1.15倍和1.02倍,说明土壤微生物对硝态氮的固定很少。开垦30a土壤的m/i值(氮初级矿化速率与初级固定速率之比)和n/ia值(初级硝化速率与初级铵态氮固定速率之比)均显著大于1,而开垦2 a土壤的m/i值和n/ia值均接近1。表明开垦2 a土壤的氮矿化与固定过程紧密偶联,氮素损失的风险较小,而开垦30 a土壤中氮矿化量超过了固定量,这为硝化作用的进行提供了底物,增加了硝酸盐反硝化和淋溶风险。     

森林土壤动物生态功能研究进展

森林土壤动物是森林土壤生态系统中不可分割的重要组成部分，对森林土壤生态系统的物质循环和能量流动起着重要作用。文中综述了近10年森林土壤动物生态功能的相关研究进展，包括森林土壤动物对土壤理化性质、微生物、植物的影响以及外来土壤动物入侵对土壤生态系统的影响等；展望了我国森林土壤动物的未来研究方向，未来研究应多关注森林土壤动物生态功能的作用机制、森林土壤动物对全球变化的响应、外来土壤动物入侵对森林生态系统的影响、森林土壤动物种类的研究范围以及新技术的应用，以期为我国森林土壤动物生态功能、土壤动物与生态系统、可持续利用土壤动物等领域研究提供科学参考。     

How do hedgerows influence soil organic carbon stock in livestock‐grazed pasture?

Hedgerows have the potential to influence ecosystem function in livestock‐grazed pasture. Despite this, they are often ignored when quantifying farmland ecosystem service delivery. In this study, we assess the contribution of hedgerows to the ecosystem function of carbon (C) storage, with a particular emphasis on soil organic carbon (SOC). We measured SOC stock (kg C m^?2), on an equivalent soil mass basis, at 0–0.15 m depth in pasture adjacent to 38 hedgerows (biotic) and 16 stone walls or fences (abiotic controls) across ten farms in the county of Conwy, Wales, UK. Pasture SOC stock (~7 kg C m^?2) was similar adjacent to biotic and abiotic field boundaries, positively associated with soil moisture and negatively with soil bulk density (BD). For biotic boundaries, two further variables were significantly associated with SOC stock, distance from hedgerow (decrease in SOC stock) and slope orientation (upslope SOC stock greater than downslope). For pasture adjacent to hedgerows, a model combining the aforementioned variables (BD, soil moisture, distance from hedgerow, slope orientation) explained 78% of variation in SOC stock. This study demonstrates that whilst hedgerows do have subtle positive effects on SOC stock in adjacent pasture, SOC storage adjacent to field boundaries is influenced more by soil moisture content and BD than field boundary type.     

水分优化对温室葡萄产量及土壤生物学特性的影响

为揭示滴灌不同水分调控下设施栽培葡萄产量与土壤学特性等相关指标的响应关系,在甘肃省永登县设施葡萄试验基地开展葡萄滴灌不同生育期水分调控田间灌溉试验,分析水分调控对设施栽培葡萄土壤积温、蔗糖酶和淀粉酶活性、有机碳(TOC)、微生物量碳(MBC)和微生物熵(qMB)等土壤学特性的影响,基于隶属函数综合分析明确影响葡萄产量及各项土壤生物学特性指标的最佳水分优化处理。结果表明:新梢期水分胁迫的土壤积温、土壤酶、TOC、MBC、qMB均显著(P <0. 05)高于对照;新梢期水分胁迫较对照可增产44. 6%;果实膨大期作为葡萄生长的关键阶段,此时水分胁迫对土壤淀粉酶影响不显著,但对其他土壤学特性指标具有一定的抑制作用,并且可减产9.7%;隶属函数综合分析表明,土壤生物学特性指标及产量综合隶属排名为:PS﹥FS﹥CS﹥CK﹥ES。     

浑善达克沙地杨树水分利用特征

为探究浑善达克沙地杨树的水分利用特征。本文利用氢和氧同位素示踪技术,测定了降雨、土壤水与地下水的δ18O值,利用多元线性混合模型定量计算了杨树对不同土层土壤水分的利用比例。结果表明:①浑善达克沙地大气降雨方程线为:δDLWML=7.84δ^18OLWML+9.12,斜率比全国降雨方程偏小,体现了研究区降雨少,蒸发大的气候特征;②土壤含水量与地下水位埋深、降雨量、植物生长期的变化有着显著的相关关系。降雨量较大与地下水位埋深较浅的时期,土壤含水量明显增大,在植物生长前期和中期,土壤含水量明显较低;③杨树在雨季,利用了大量的浅层土壤水(0~40 cm),在较为干旱的旱季,利用了大量的深层土壤(160~200 cm)水与少量的地下水。     

幼龄期压砂地枸杞产量和品质多指标耦合灌溉制度优化

为提高宁夏中部干旱带幼龄期压砂地枸杞灌水效率,保障枸杞产量和品质,进行了3水平灌水定额(300、225 m~3·hm~(-2)和150 m~3·hm~(-2))的田间对比试验,采用综合指标增量最优方法对灌溉制度进行了优化。研究发现:枸杞5月上旬萌芽期耗水以土壤蒸发为主,日耗水量0.6～1.2 mm,6月中旬进入夏果花期耗水量增大,日耗水量2.5～3.7 mm,7月中旬枸杞夏果期耗水量继续增大,达2.4～4.3 mm,7月下旬日耗水量最大,为3.2～4.7 mm,8月中旬耗水量下降,日耗水量3.0～4.2 mm。灌水定额对枸杞产量影响显著(P0.05),灌水定额300 m~3·hm~(-2)时产量最高,为1 402.65 kg·hm~(-2);灌水定额225 m~3·hm~(-2)时枸杞多糖、β-胡萝卜素和黄酮较高,含量分别为4.56%、0.15%和0.41%;灌水定额150 m~3·hm~(-2)时枸杞甜菜碱含量较高,为0.77%。进一步通过综合指标增量最优方法进行优化,结果表明β-胡萝卜素含量最高时得到综合指标增量最大,为-5.4%,总耗水量为450 mm。枸杞夏果花期进入需水关键期,阶段耗水量达70 mm以上,进入6月中旬枸杞需水量增大,旬耗水量达29 mm以上。可见,幼龄期压砂地枸杞产量及品质指标均达到最优的耗水量较难获得,但是在β-胡萝卜素含量最高时可以获得产量和品质多指标耦合的最优耗水量,据此进行灌溉制度优化,可以一定程度上实现幼龄期压砂地枸杞优质高产。     

氮磷减量与液体有机肥配施对膜下滴灌棉田土壤养分的影响

以新疆膜下滴灌棉田为试材,研究氮磷减量与液体有机肥配施对膜下滴灌棉田土壤养分的影响。试验设11个处理:(1)常规施肥(NP);(2)80%常规施肥(80%NP);(3)80%常规施肥+低量氨基酸有机肥(80%NP+LAA);(4)80%常规施肥+中量氨基酸有机肥(80%NP+MAA);(5)80%常规施肥+高量氨基酸有机肥(80%NP+HAA);(6)80%常规施肥+低量黄腐酸有机肥(80%NP+LFA);(7)80%常规施肥+中量黄腐酸有机肥(80%NP+MFA);(8)80%常规施肥+高量黄腐酸有机肥(80%NP+HFA);(9)80%常规施肥+低量沼液有机肥(80%NP+LBS);(10)80%常规施肥+中量沼液有机肥(80%NP+MBS);(11)80%常规施肥+高量沼液有机肥(80%NP+HBS);分别在蕾期、花期、成熟期采集0～20、20～40 cm土层土壤,测定土壤pH值、有机质、氮、磷、钾等有效养分含量。研究结果表明:(1)蕾期时,80%常规施肥配施高量黄腐酸、沼液有机肥显著降低了0～20 cm土层土壤pH值,并对提高土壤速效氮、速效磷含量效果最好。(2)花期时,80%常规施肥配施高量沼液有机肥对提高0～20 cm土层土壤有机质、速效磷含量效果最好。(3)成熟期时,80%常规施肥配施高量沼液有机肥对降低0～20 cm土层土壤pH值、提高土壤有机质含量效果最好。综上所述,新疆滴灌棉田应用80%常规施肥配施高量沼液有机肥效果最好,是新疆滴灌棉田提高土壤肥力和肥料利用率的有效途径。