典型红壤丘陵区土壤氮素含量及其分布的演变规律

通过对湖南省桃源县典型区域高密度采样分析和历史资料调研,探明了红壤丘陵区不同土地利用类型13年来(19902～2003)土壤氮素含量及其分布的变化:1)典型区域2003年的稻田氮素含量为1.94±0.02.g/kg,比1990年提高4.9%,主要分布区间由1990年的1.25～2.00.g/kg(分布频率为59.1%,下同)上升到2003年的1.50～2.25g/kg(77.1%),曲线图上呈近似正态分布向右偏态分布的演变趋势;2)旱土2003年的氮素含量为1.57±0.14.g/kg,比1990年提高18.0%,1990和2003年主要分布区间都为0.75～1.50.g/kg(58.2%～58.8%),但2003年分布在1.50～2.00.g/kg区间的频率为33.6%,比1990年的高出12.7个百分点,曲线图上由呈现左偏态分布向正态分布的演变趋势;3)以坡地橘园为主的林果地,2003年的氮素含量为1.15±0.02.g/kg,比1990年提高9.5%,两者的主要分布区间虽然均在0.75～1.50.g/kg之间,但2003年在此区间的分布频率为88.0%,比1990年的高出10.2个百分点,其演变趋势与稻田的基本一致;4)整个采样调研区域农业用地的土壤氮素含量,2003年的为1.58±0.03g/kg,比1990年提高3.3%。这表明在当前的施肥方式与经营管理条件下,红壤丘陵区农业用地的土壤氮素含量稳定并有增加的趋势。     

洞庭湖区不同土地利用方式耕作土壤氮素含量与循环

通过对洞庭湖典型地区的密集采样分析和农户调查,研究了4种利用方式耕作土壤全N、微生物生物量氮(MB-N)含量、两者关系和N素循环特征。结果表明:耕作土壤全N、MB-N含量平均值为3.00±0.48g/kg和101.4±49.2mg/kg。双季稻、一季稻、水田旱作和旱地全N平均含量依次为3.12±0.40g/kg、3.03±0.39g/kg、2.79±0.43g/kg2、.10±0.46g/kg。4种利用方式的MB-N含量分别为124.0±56.6mg/kg、96.4±39.2mg/kg、108.0±48.6mg/kg、75.2±30.5mg/kg。除水田旱作外,MB-N与全N之间存在极显著的正相关关系(P<0.01)。土壤N素盈余量依次为双季稻(105.0kg/hm2.a)>一季稻(75.1kg/hm2.a)>水田旱作油菜(64.5kg/hm2.a)>旱地苎麻(51.9kg/hm2.a)。     

人为干扰对桂西北喀斯特生态系统土壤有机碳、氮、磷和微生物量剖面分布的影响

在桂西北喀斯特地区以原生林地为对照,选取了玉米-红薯轮作地、放牧+火烧草地和自然恢复地3种不同人为干扰的生态系统,研究土壤剖面养分、微生物活性对干扰强度的响应。结果表明,土壤有机碳和全氮随土壤深度的增加而降低,全磷变化较小,说明磷素主要来源于土壤母质,且淋溶作用较小;原生林地0-30 cm土壤有机碳、全氮、全磷、微生物量碳、氮、磷、碱解氮显著高于自然恢复地、放牧+火烧草地和玉米-红薯轮作地(p0.05),说明原生生态系统可维持较高的土壤肥力和微生物活性;3种人为干扰的生态系统,自然恢复地和放牧+火烧草地0-5 cm土壤有机碳含量显著高于玉米-红薯轮作地,说明自然恢复有利于提高表层土壤肥力和有机碳积累;玉米-红薯轮作地表层0-15 cm土壤全磷和有效磷含量显著高于自然恢复地和放牧+火烧草地,主要受施肥影响;60-100 cm,原生林地、自然恢复地和放牧+火烧草地土壤全氮显著高于玉米-红薯轮作地,说明农耕旱地土壤下层氮受雨水影响较大,淋失严重。自然恢复地和放牧+火烧草地表层(0-15 cm)土壤碱解氮、微生物量碳、氮、磷显著高于玉米-红薯轮作地,说明减少人为干扰和实行自然恢复可显著提高土壤氮的有效性和微生物活性。因此,提高农田管理水平、施行保护性耕作,推行自然恢复、减少人为干扰是提高喀斯特退化生态系统土壤生产力和增加土壤有机碳积累的有效措施。     

稻草易地还土对丘陵红壤团聚体碳氮分布的影响

利用新垦坡地、熟化旱地两个定位试验的典型处理(不施肥、化肥、稻草 NP),研究稻草易地还土对丘陵红壤水稳定性大团聚体(>0.25 mm)内碳、氮分布的影响。结果表明,稻草易地还土提高了土壤大团聚体含量;团聚体粒径越大,有机碳和全氮的含量越高;与对照相比,稻草易地还土提高大团聚体内的有机碳含量10.1%~78.5%、全氮含量9.4%~63.6%(p<0.05),同时也显著提高二者在较大粒径(1~2 mm,2~5 mm)团聚体内的分配比例;与化肥处理相比,稻草易地还土提高>0.5 mm各粒级大团聚体内的有机碳含量6.5%~46.1%,也提高了0.5~1 mm,1~2 mm,2~5 mm团聚体内的全氮含量8.7%~16.1%(p<0.05)。水稳定性大团聚体对土壤碳、氮具有强富集和物理保护作用;稻草易地还土提高水稳定性大团聚体内碳、氮的含量和分配比例,是改良丘陵红壤结构、提高并协调土壤肥力的有效保育措施。     

亚热带典型地貌下旱地和水田可溶性有机物化学组成特征

阐明亚热带典型地貌下旱地与水田土壤可溶性有机物(DOM)化学组成差异可为农田土壤DOM稳定性评价提供理论依据。研究采用XAD-8树脂分组和热裂解气质联用仪(Py-GCMS)技术,分析比较休闲期、耕作期亚热带喀斯特山区、丘陵区及平原湖区旱地和水田土壤DOM化学组成特征。结果表明:休闲期,亲、疏水性可溶性有机碳(DOC)含量以水田(10.2、33.4 mg/kg)显著高于旱地(4.15、12.8 mg/kg),耕作期无显著性差异。与休闲期相比,耕作期水田亲、疏水性DOC含量均显著降低,而旱地亲、疏水性组分DOC含量在两个时期间保持相对稳定。休闲期旱地和水田土壤DOM中有机酸相对比例分别为31.9%、35.6%,耕作期显著降至17.9%、20.0%(P0.05)。脂类相对比例趋势与有机酸相反,旱地和水田土壤DOM中脂类相对比例在休闲期分别为55.0%、49.5%,耕作期显著增至70.1%、62.9%(P0.05)。Adonis分析表明,亲、疏水性DOC含量在旱地和水田、休闲期和耕作期差异显著(P0.05);DOM化学组成在不同时期(休闲期和耕作期)及地貌(喀斯特山区和丘陵区、丘陵区和平原湖区)差异显著(P0.05)。Random Forest分析表明,有机酸和脂类参与微生物代谢过程,在休闲期和耕作期差异显著(P0.05);芳香化合物作为DOM稳定性组分,在不同地貌区差异较大(P0.05)。总体上,田间条件下水田DOC比旱地DOC对时期响应更敏感,且土壤DOM中微生物代谢相关组分(有机酸、脂类)和稳定性组分(芳香族化合物)在不同时期及地貌区的差异性不同,这对评价旱地和水田土壤DOM稳定性及土壤有机碳积累具有一定的参考意义。     

土壤改良剂对喀斯特地区土壤养分水平运移的阻控效应

为筛选出一种或者组合材料作为喀斯特地区土壤改良剂,达到既能改良土壤,又能有效降低土壤养分流失的风险,研究了不同材料对溶液中养分的吸附特性以及室内模拟添加到喀斯特地区土壤后对土壤养分地表流失的影响。结果表明:9 900 g土、9 900 g土+3%甘蔗渣炭297 g、9 900 g土+3%玉米秸秆炭297 g、9 900 g土+3%甘蔗渣炭297 g+2%沸石198 g+2%粉煤灰198 g、9 900 g土+3%玉米秸秆炭297 g+2%沸石198 g+2%粉煤灰198 g处理硝态氮、铵态氮、速效磷、速效钾养分地表流失量之和分别为625.42、614.51、558.47、411.24、391.80 mg。所有实验处理均能降低养分地表流失总量,增加沸石及粉煤灰施用量有望进一步降低流失量。与对照相比,各处理均能减少总养分流失,增加沸石和粉煤灰的利用,有利于减少养分流失。养分吸附特征与养分种类和吸附材料直接相关。改良剂填充柱对养分的去除效果显示,沸石和粉煤灰组合表现出了较好的效果,有望降低喀斯特地区土壤养分经落水洞的流失。     

土壤类型和树种对根际土丛枝菌根真菌群落及其根系侵染率的影响

为合理利用丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhiza,AM)真菌促进喀斯特退化土地植被恢复,采用形态学方法研究了土壤类型(石灰土和黄壤)和宿主植物种类(紫弹树(Celtis biondii Pamp)、红锥(Castanopsis hystrix)和单性木兰(Kmeria septentrionalis Dandy))对AM真菌群落结构的影响。研究共分离鉴定了2属14种AM真菌,其中幼套球囊霉(Glomus etunicatum)是石灰土和黄壤共有的优势种,石灰土特有的AM真菌包括地球囊霉(G.geosporum)、白色球囊霉(G.albidum)、双型球囊霉(G.ambisporum)、象牙白球囊霉(G.eburneum)和细凹无梗囊霉(G.scrobiculata),而波状无梗囊霉(A.undulata)是黄壤特有的AM真菌。土壤类型对AM真菌孢子密度,Shannon多样性指数以及侵染率具有显著影响;宿主植物种类与AM真菌Shannon多样性指数呈显著相关。石灰土紫弹树和单性木兰根际土AM真菌孢子丰度显著高于黄壤相同植物的,而红锥无显著差异;石灰土紫弹树和红锥的AM真菌物种丰富度及Shannon多样性指数均高于黄壤同种植物的。土壤类型对AM真菌孢子密度、物种丰富度、Shannon多样性指数和侵染率均有显著影响,对均匀度指数也有显著影响;植物种类对Shannon多样性指数有显著影响,且AM真菌物种丰富度、Shannon多样性指数和侵染率受土壤类型与植物种类交互作用的显著影响;土壤p H和全钾含量对AM真菌群落影响显著。因此,利用AM真菌促进喀斯特植物定植生长与植被恢复过程中,应该考虑喀斯特土壤AM真菌具有区域特异性和物种偏好性。     

广西蔗渣炭和玉米秸秆炭对水体中铵氮的吸附性能与比较

为进一步利用广西大量的农业有机废弃物资源,实现资源和环境效益的最大化,采用恒温振荡吸附方法,研究蔗渣炭和玉米秸秆炭对NH4Cl溶液中铵氮的等温吸附特征、吸附动力学过程,分析吸附时间、初始液浓度、添加量对生物质炭吸附铵氮效果的影响。结果表明,蔗渣炭和玉米秸秆炭对铵氮的吸附平衡时间均为3 h,平衡吸附率分别为39.0%和41.3%。生物质炭对铵氮的吸附率随添加量的增加而增加,但单位吸附量随添加量的增加而减少。对铵氮的吸附符合Langmuir方程和Freundlich方程,蔗渣炭和玉米秸秆炭对铵氮最大吸附量分别为2.50mg/g和2.88 mg/g。总体上,玉米秸秆炭对溶液中铵氮的吸附性能优于蔗渣炭。     

旱地和水田土壤DOC吸附-解吸对pH的响应

为揭示pH对农田土壤DOC吸附-解吸的影响,以亚热带红壤区旱地和水田土壤为研究对象,采用室内模拟实验,对两种土壤添加不同DOC量后分别在pH 4、pH 6和pH 8条件处理下的吸附和解吸试验进行研究,分析不同pH反应条件下土壤对DOC的吸附和解吸过程,并计算土壤对DOC吸附和解吸的参数,探讨DOC吸附和解吸对pH的响应,初步探析吸附对DOC组成的影响。结果表明,同一土壤在pH 4、pH 6和pH 8条件下对DOC的吸附量差异显著(P0.05)。随着DOC初始浓度的增加,在pH 4、pH 6和pH 8条件下旱地土壤对DOC的平均吸附量为4.90、2.98和8.86 mg/g,水田土壤对DOC的平均吸附量为4.12、3.10和8.90 mg/g。土壤DOC吸附方程的拟合效果受到pH的显著影响。吸附平衡后,DOC溶液的单位吸光度值E254、E260、E272和E280(芳香性、疏水性组分)的变化率随pH增加而降低。两种土壤对DOC芳香性、疏水性组分的吸附能力受土壤类型影响较小,但受土壤环境pH的影响显著。两种土壤对DOC的解吸量随pH升高而降低。酸性条件下(pH 4),DOC的净吸附量旱地土壤显著大于水田土壤,但在pH 6和pH 8时两种土壤的净吸附量差异不显著。由于红壤区两种土壤多呈酸性,这可能是造成红壤区旱地和水田土壤DOC含量差异的主要原因之一。     

土地利用对亚热带红壤区典型景观单元土壤溶解有机碳含量的影响

 【目的】在亚热带典型景观尺度上系统分析土地利用方式对土壤溶解有机碳（DOC）含量的影响。【方法】分别以广西肯福和湖南盘塘作为亚热带红壤低山与红壤丘陵典型景观单元,对两个景观单元进行密集采样（0～20 cm）分析。【结果】红壤低山和红壤丘陵景观单元土壤DOC的平均含量分别为（159.2±75.8） mg•kg-1和（90.035.4） mg•kg-1,其中低含量样本均以稻田土壤为主,其平均值分别为（46.7±14.9） mg•kg-1和（68.023.1）mg•kg-1。高含量样本以旱地、果园和林地土壤为主,红壤低山景观单元旱地、果园和林地土壤DOC含量分别比稻田土壤高271%、278%和315%,红壤丘陵景观单元比稻田土壤高37%、69%和77%。土壤溶解有机碳与土壤总有机碳的比值（DOC/TOC）显示,两个景观单元稻田土壤DOC/TOC值（0.24%和0.44%）亦明显低于其它利用方式土壤（0.90%～1.50%）。【结论】土地利用方式影响土壤DOC含量,同一景观单元长期处于淹水条件下的稻田土壤DOC含量明显低于旱作土壤（如旱地和果园）,林地开垦为旱地或果园后土壤DOC含量降低。同时土壤DOC含量存在区域差异,位于亚热带南部的红壤低山景观单元土壤DOC的含量明显高于北部的红壤丘陵景观单元。