毛乌素沙地樟子松林植物-土壤生态化学计量特征演变关系

[目的]探究沙漠化土地植被恢复过程的植物与土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征的演变关系，可以深入认知樟子松固沙林植被恢复的机制。[方法]以榆林毛乌素沙地的半固定沙地为对照，分析了恢复25～56 a樟子松林下的物种多样性、樟子松植物组织(叶片、枯落物、细根)与土壤的C,N,P含量及其化学计量动态变化特征与交互作用。[结果](1)樟子松植物组织C,N,P平均含量表现为：叶片>枯落物>细根，碳氮磷化学计量比为：枯落物>细根>叶片。(2)与半固定沙地相比，植被恢复后樟子松植物组织和土壤中的C,N,P含量显著变化。从恢复25 a到56 a,枯落物和土壤C含量分别显著增加了14.9%和61.5%,N含量分别显著增加了55.0%和52.4%。(3)随着恢复年限增加，枯落物和细根的C∶N以及叶片和细根C∶P,N∶P均显著降低，叶片C∶N及枯落物C∶P,N∶P显著增加。(4)枯落物与土壤C含量，细根与土壤N,P含量及植物组织与土壤间C∶P均呈显著正相关关系。(5)植被恢复年限通过影响枯落物生物量和林下植被根量间接影响土壤C,N,P含量，且总效应最大。[结论]榆林沙区樟子...     

长期不同施肥模式对潮土有机碳组分的影响

采用物理分组方法分析了长期不同施肥模式条件下潮土有机碳组分变化及其分布规律。结果表明，与不施肥（CK）比较，长期氮、磷、钾平衡施用（NPK）、秸秆还田（NPKS）和有机无机肥配施（NPKM和1.5NPKM）均显著提高了潮土粗自由颗粒有机碳（cfPOC）、微团聚体内物理保护颗粒有机碳（iPOC）及矿物结合有机碳（mSOC）的含量，其中以粗自由颗粒有机碳增幅最高，达114.5%～278.9％，对施肥最敏感，能较好反映长期施肥下土壤有机碳库的变化。矿物结合有机碳是潮土固存有机碳的主要形式，它占总有机碳的67.0%～80.4%。除偏施化肥（N和NP）外，其它施肥模式增加的总有机碳有49.1%～58.1%进入矿物结合有机碳组分；26.2%～31.7%进入粗、细自由颗粒有机碳组分；15.7%～20.9%进入物理保护有机碳组分。偏施化肥（N和NP）有利于自由颗粒有机碳的增加。综上分析，长期有机无机肥配施或秸秆还田是提升潮土不同组分有机碳库的较好施肥模式。     

长期施肥红壤矿物颗粒结合有机碳储量及其固定速率

采用物理分组方法分析了长期不同施肥模式下红壤耕层（0—20cm）不同大小矿物颗粒结合态有机碳储量差异及其固定速率。结果表明，与不施肥相比，长期施肥均显著增加了耕层土壤砂粒、粗粉粒、细粉粒及粗黏粒结合有机碳的储量，且以配施有机肥（M、NPKM和1．5NPKM）效果最显著，固碳速率分别达到0．13-0．24、0．19-0．23、0．05-0．16及0．12～0．36Mg·hm^-2．a^-1；施化肥（NPK、NP、N）和秸秆还田（NPKS）有利于增加细黏粒有机碳储量，且固碳速率高于配施有机肥，分别达到0．08～0．13和0．11Mg·hm^-2·a^-1。17a有机肥配施有利于增加固存于粗粉粒（30．5％）和粗黏粒（30．7％）中的有机碳；而秸秆还田（NPKS）和化肥施用下，有利于增加固存于粗粉粒（32．9％）和细黏粒（42．9％）中的有机碳，说明无论化肥配施还是有机无机配施，红壤粗粉粒是固定新增有机碳的主要组分，而长期配施有机肥是提升红壤各级颗粒有机碳库的较好施肥模式。     

黄土丘陵区几种退耕还林地土壤固存碳氮效应

探讨了黄土丘陵区退耕10 a和30 a的柠条、刺槐、油松及侧柏林地0～60 cm不同土层有机碳、氮数量和分布的变化特征。结果表明：相比坡耕地,退耕还林10 a后,仅侧柏与油松林地各土层有机碳、氮含量和密度显著提升。退耕还林30 a与10 a相比,各土层有机碳含量增幅表现为侧柏＞油松＞刺槐＞柠条,总体0～60 cm土层碳固存速率分别达到1.06、0.71、0.43、0.36 mgC·hm-2·a-1;氮固存速率以刺槐最高,达到0.051 mgN·hm-2·a-1,其他还林地固存氮速率接近,为0.014～0.026 mgN·hm-2·a-1。30 a还林有机碳的增加主要来自0～20 cm土层,平均贡献达51.9%,而全氮增加除刺槐林地外,主要来自40～60 cm土层,平均贡献达42.5%。各还林地C/N仅在0～20 cm表层均有显著提高,但有机碳与氮均表现出显著的回归相关性。综上,长期退耕还林地能够固存碳氮,且以侧柏林地提升有机碳库较佳,而刺槐林地提升氮库较好。     

长期施肥下灰漠土有机碳组分含量及其演变特征

采用湿筛和重液悬浮的物理分组方法分析了18年不同施肥模式下灰漠土有机碳组分含量差异及其演变特征。结果表明:与不施肥相比,长期有机无机肥配施(NPKM和1.5 NPKM)增加各有机碳组分的效果最显著,且粗和细自由颗粒有机碳、物理保护有机碳、矿物结合有机碳增加速率最高,平均分别达到0.12、0.06、0.08及0.17g/(kg.a);秸秆还田使粗和细自由颗粒有机碳分别以0.05和0.03 g/(kg.a)的速率增加,而撂荒和施化肥维持着各有机碳组分的含量。不同有机碳组分间存在显著的相关性,其中以粗自由颗粒有机碳含量增幅最高,不同施肥模式下平均增幅是其它有机碳组分的2.18~.0倍;以矿物结合有机碳所占比例最高,达到56.9%7~7.8%,说明粗自由颗粒有机碳对施肥较敏感,而矿物结合有机碳是灰漠土固存有机碳的主要形式。综上分析,长期有机无机肥配施是提高灰漠土有机碳组分含量和培肥土壤的有效模式。     

近40年泥河沟流域耕地土壤磷素含量的时空变化

【目的】磷是限制黄土高原地区农业生产的重要元素，研究黄土高原已治理小流域耕地土壤磷素含量的时空变化对该区耕地的评价与管理有着重要的指导意义。【方法】在实地调查研究的基础上，通过细致试验、微观分析和流域信息反馈检验，在不同时间、空间尺度上，计算整理归纳了近40年泥河沟流域耕地土壤磷素含量的变异性，并对引起变异的有关因素进行了分析。【结果】从时间上看，近40年泥河沟流域耕地土壤全磷含量呈现加速下降趋势，有效磷含量呈现先上升后下降的波动变化。土壤全磷含量随时间的变异与作物产量和施磷量的改变有关，1980—1998年耕地施用农家肥和磷肥较多，土壤磷的“输入”与“输出”较平衡，土壤全磷含量稳定在1.31～1.34 g/kg之间；1998—2015年农家肥和磷肥投入减少，氮肥和复合肥投入增多，农作物产量持续增加，土壤全磷含量降低了27.1%。土壤有效磷含量的时间变异与施肥结构和速效磷肥施用量的改变有关，1980—2004年耕地速效磷肥的投入量增加了120 kg/hm2，土壤有效磷含量随之提高了2.6倍；2004—2015年由于施肥结构改变，速效磷肥的投入量减少，土壤碱性增强，土壤有效磷含量降低了24.7%。从空间上看，土壤磷素含量的空间变异主要受土壤侵蚀和土地管理的综合影响。均整坡耕地上土壤磷素含量呈现坡上 < 坡下，全坡面断面上呈现塬地 > 塬畔地 > 沟底地 > 沟坡地，全流域呈现平耕地 > 坡耕地 > 新修梯田。整坡耕地上土壤侵蚀使径流挟带泥沙和养分顺坡单向迁移，因为有效磷的迁移性比全磷强，所以差异性为有效磷 > 全磷；全坡面断面上靠近分水岭的塬地由于靠近居民区管理较为精细，土壤培肥程度高，土壤有效磷含量比其他位置耕地高出1倍以上；通过治理，全流域耕地的地形条件差异逐渐缩小，梯田面积由1980年的100 hm2增加至现在的250 hm2，坡耕地面积由1980年的250 hm2降低到现在的50 hm2；新修梯田由于受到土壤扰动的影响，其土壤磷素含量接近母质，比老梯田和坡耕地低。【结论】流域经历近20年的治理和10年以上的社会化自由管理，耕地土壤全磷含量呈现降低的趋势，土壤有效磷含量依然主要依赖于速效磷肥的补给，这将是流域农业发展的重大隐患。随着农村劳动力的季节性流动，耕地利用管理需要在省工省时的基础上得到优化，调整施肥结构，实现集约化经营将是今后该区农业发展的重要方向。     

毛乌素沙地固沙林枯落物—土壤连续体生态化学计量特征

为揭示不同固沙林模式恢复过程中主要养分含量变化关系与差异特征。以榆林毛乌素沙区半固定沙地以及恢复25~56年的人工灌木和乔木林地为对象,测定和分析从枯落物层到腐殖质层,再到矿质土层碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量比随恢复年限和连续体剖面的动态变化特征及相关关系。结果表明:不同恢复年限2种林地C、N、P含量及其化学计量均表现为枯落物层＞腐殖质层＞矿质土层。但随林地恢复年限延长,2种林地枯落物、腐殖质及矿质土层C含量均显著增加,到恢复56年时,分别比半固定沙地平均增加1.76,35.70,6.45倍;P含量在腐殖质层和矿质土层中显著增加,平均增幅分别为1.67,2.11倍;N含量仅在矿质土层显著增加,平均增幅为4.16倍。2种林地化学计量变化则表现为,随恢复年限延长,腐殖质层C∶N呈显著增加趋势,到恢复56年时,比半固定沙地平均增长18.6倍;N∶P只在灌木连续体中显著增加,C∶P未显著变化。相关分析表明,2种林地连续体各层间C含量均达到极显著正相关,矿质土层C与N、P之间也呈极显著正相关,腐殖质层C∶N、C∶P与矿质土层C∶P均呈极显著正相关。综上,榆林毛乌素沙地植被恢复过程中,枯落物—土壤连续体C含量为协同增长,N、P含量仅在矿质土层中增长明显,C∶P是连续体中相对平衡稳定的化学计量特征。     

长期施肥红壤矿物颗粒结合有机碳储量及其固定速率

采用物理分组方法分析了长期不同施肥模式下红壤耕层(0～20 cm)不同大小矿物颗粒结合态有机碳储量差异及其固定速率.结果表明.与不施肥相比,长期施肥均显著增加了耕层土壤砂粒、粗粉粒、细粉粒及粗黏粒结合有机碳的储量,且以配施有机肥(M、NPKM和1.5NPKM)效果最显著,固碳速率分别达到0.13～0.24、0.19～0.23、0.05～0.16及0.12～0.36 Mg·hm~(-2)·a~(-1);施化肥(NPK、NP、N)和秸秆还田(NPKS)有利于增加细黏粒有机碳储量,且固碳速率高于配施有机肥,分别达到0.08～0.13和0.11 Mg·hm~(-2)·a~(-1).17 a有机肥配施有利于增加同存于粗粉粒(30.5%)和粗黏粒(30.7%)中的有机碳;而秸秆还田(NPKS)和化肥施用下,有利于增加固存于粗粉粒(32.9%)和细黏粒(42.9%)中的有机碳,说明无论化肥配施还是有机无机配施,红壤粗粉粒是固定新增有机碳的主要组分,而长期配施有机肥是提升红壤各级颗粒有机碳库的较好施肥模式.     

基肥量和追肥量对基质培韭菜生长和产量的影响

分别研究了不同基肥量和追肥量对有机生态型无土栽培韭菜生长和产量的影响。结果表明,基肥试验总产量和总产值均以基肥量16 kg·m^-3的处理最高,但纯收入最高的是8 kg·m^-3处理,且韭菜假茎粗和叶宽与基肥量为12、16 kg·m^-3的处理差异不显著;追肥试验总产量和总产值均以追肥量7 kg·m^-3的处理最高,但纯收入以4 kg·m^-3的处理最高,且韭菜的假茎粗与追肥量为7、10 kg·m^-3的处理差异不显著,叶宽甚至优于这两个处理。因此,最佳基肥量为每立方米基质施有机生态型无土栽培专用肥8 kg,最佳追肥量为每次每立方米基质施有机生态型无土栽培专用肥4 kg。