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。     

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。     

等氮配施有机肥对喀斯特峰丛洼地农田作物产量与养分平衡的影响

基于自2006年在广西喀斯特峰丛洼地区开展的长期玉米/大豆套作定位施肥试验,选择2010—2014年监测数据,探讨等氮量投入条件下,不同比例有机肥替代无机氮肥对喀斯特峰丛洼地玉米/大豆套作系统作物产量及土壤养分的影响,为喀斯特峰丛洼地农田作物高效施肥及提高土壤肥力提供理论依据。试验选取4个处理:对照(不施肥,CK)、平衡施用化肥(NPK)、有机粪肥替代30%化肥氮(C7M3,按氮素计算,不足30%的PK用无机肥补充,肥料总量与NPK处理相同,有机粪肥为牛粪,下同)、有机粪肥替代60%化肥氮(C4M6,按氮素计算,不足60%的PK用无机肥补充),每个处理4次重复。于2010年、2012年、2014年大豆收获后采集土壤样品,测定土壤养分状况。结果表明:1)施肥处理土壤有机质、全氮、速效磷及速效钾含量均高于CK处理,其中C4M6处理有机质含量显著高于NPK处理(P0.05),全氮、速效磷和速效钾含量随着有机粪肥施用量的增加而增加。2)长期不同施肥处理玉米和大豆产量分别是不施肥处理的4.15~4.36倍、2.47~2.58倍。不同施肥处理的增产效果为C4M6NPKC7M3,但施肥处理间差异不显著(P0.05)。3)长期不施肥CK处理玉米产量随着试验年限推移呈下降趋势,降幅为5.45 g·m~(-2)·a~(-1),大豆产量却表现出增加趋势,增幅为1.50 g·m~(-2)·a~(-1)。长期施肥处理中,玉米和大豆产量总体呈增加趋势。4)施肥处理中,玉米季表现为钾素亏缺(NPK处理除外),大豆季表现为氮素亏缺。综合两季作物,只有C4M6钾素表现亏缺,亏缺量为7.9 kg·hm~(-2)。磷素在各施肥处理中盈余量较大,分别为81.2 kg·hm~(-2)(NPK)、83.4 kg·hm~(-2)(C7M3)和74.8 kg·hm~(-2)(C4M6)。综上,在喀斯特峰丛洼地玉米/大豆套作制度下,基于作物产量及土壤养分表观平衡特征提出有机粪肥可以代替部分化肥施用,在玉米季适当"减氮、稳磷和增钾",大豆季"稳氮、减磷和减钾"的施肥措施。     

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。     

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。     

亚热带稻田土壤持续固碳机制研究进展

为准确评估亚热带稻田土壤的固碳特性及其有机碳的储量动态变化情况,进一步提升稻田土壤肥力,从亚热带稻田土壤碳库储量的时空分布与演变规律、稻田土壤有机碳的输入、微生物固碳的功能、有机碳矿化特性及其作用机制等方面进行了探讨。我国亚热带区稻田土壤有机碳储量与固碳效应明显高于旱地,其突出的碳固持能力主要是由于水稻光合碳的输入、土壤自养微生物固碳及淹水限制了微生物活性、抑制植物残体微生物分解过程,促进以植物残体直接积累。稻田土壤有机碳的矿化速率受碳氮磷计量、水肥管理措施以及温度等因素调控,从而影响着稻田土壤的固碳减排效率与潜力。本文提出“碳中和”背景下稻田土壤固碳减排的研究展望：基于亚热带稻田土壤对我国农田土壤碳固碳减排方面的重要性,提出了系统研究稻田生态系统中土壤有机碳累积和转化的作用机制,构建高精度的区域土壤有机碳库模拟模型及储量估算方法,以助力提升农田土壤肥力,加快我国农业双碳目标和农业绿色发展。     

顶端调控措施对烤烟生长、内源激素及氮钾累积的影响

【研究目的】该文探讨了打顶初期2周内打顶和植物生长调节剂对烤烟生长、内源激素和氮钾累积的影响。【方法】在盆栽基质培养条件下，进行了打顶和打顶+生长调节剂处理，采用酶联吸附免疫测定技术分析了烤烟根和叶中内源IAA、ABA、GA3和ZR的变化。【结果】与不打顶相比，打顶能够降低烤烟叶内IAA、ABA、GA₃和ZR的含量，刺激根中IAA、ABA、GA₃和ZR的增加，其中1h时打顶叶中IAA含量比不打顶降低了2倍，14d时打顶根中IAA含量比不打顶和打顶生长调节剂处理增加了140.70%和110.77%，5h和24h时打顶根中GA₃含量比不打顶增加124.18%和106.66%。打顶和打顶＋生长调节剂处理干物质和氮素累积与不打顶相比主要在中上部叶、茎和根，钾累积量在叶和根中，茎和整株钾累积量降低。【结论】顶端的存在影响内源激素、光合作用产物和养分在烟株体内的累积，打顶后涂抹植物生长调节剂在一定程度上代替烟株顶端的作用。     

不同有机无机肥配施对烟田土壤养分有效性的影响

通过采集烤烟不同生长时期的土壤样本,分析土壤中全氮、全磷、全钾、速效氮、有效磷、速效钾、有机质和p H值等指标,研究了不同有机无机肥配施对烟田土壤养分有效性的影响。结果表明:酒糟部分替代和全部替代农家肥和商品有机肥并且添加微生物肥料时,有利于提高土壤养分有效性,但对土壤p H值的影响不显著。因此,用酒糟代替有机肥和农家肥种植烤烟的做法是可取的。     

桂西北喀斯特峰丛洼地典型灌丛植物种间关系及环境解释

喀斯特峰丛洼地典型灌丛群落物种种间关系分析对于深入认识群落结构特征及群落动态,探讨喀斯特灌丛物种共存机制具有重要的意义。本研究在详细的野外调查基础上,基于2×2列联表,采用方差比率法、χ2检验、Pearson相关系数检验和Spearman秩相关系数检验等方法,对桂西北典型喀斯特灌丛群落的30个木本植物优势种进行了种间关联和相关性分析;结合冗余分析(RDA)进行生态种组划分。结果表明,用来检测VR值偏离1的显著性W=195.31χ2 0.05(100),说明群落总体间呈显著正关联;χ2检验中种对间正负关联比为1.38,反映群落种间联结性较强。种间相关分析中,Pearson相关系数检验与Spearman秩相关系数检验种间相关显著率分别为42.99%,51.03%,说明Spearman秩相关系数检验的灵敏度最高,更能反映群落种间相关性。根据30个优势种的环境适应性和主导生态因素,结合RDA排序,可将它们划分为3个生态种组,分别为黄荆生态种组,米念芭、三脉叶荚蒾生态种组,小芸木生态种组。在喀斯特植被恢复和植树造林的实践中,应充分考虑物种的生态习性和喀斯特生境的独特性,利用种间关系合理选择同一生态种组物种进行搭配种植。     

喀斯特高原典型小流域土壤有机碳及其组分的分布特征

以贵州省清镇王家寨为喀斯特高原典型样区,采用网格布点法,调查研究了土壤总有机碳（SOC）、可溶性有机碳（DOC）和微生物生物量碳（MBC）的分布特征。研究结果表明：灌木林地表层土壤SOC、DOC和MBC含量分别为56.86、68.74mg·kg^-1和264.12mg·kg^-1,均显著高于旱地与水田（P〈0.05）;各土地利用方式表层土壤微生物熵（MBC/SOC）值处于0.45%～0.55%之间,土地利用方式对土壤SOC及其组分均有显著影响。协方差分析表明,土壤MBC受土地利用方式和pH的影响较大,土壤SOC和DOC受海拔高度的影响较大。不同土地利用方式下土壤SOC与MBC无相关性,而DOC与MBC的相关性正负各异。3种土地利用方式剖面土壤中,灌木林地0～30cm各土层MBC含量差异显著（P〈0.05）,水田20～30cm土层DOC含量显著低于0～20cm各土层。表层（0～10cm）土壤SOC密度以灌木林地最大,但旱地（155.97t·hm^-2）和水田（107.92t·hm^-2）1m以内土体的有机碳密度显著高于（P〈0.05）灌木林地（76.14t·hm^-2）,结合土层厚度,水田与旱地有机碳储量高于灌木林地。研究表明加强保护灌木林地,对农耕地实行秸秆还田,将有利于区域土壤有机碳的积累和区域生态的恢复,维持区域的可持续发展。