干旱荒漠区人工梭梭林土壤碳氮磷密度与生态化学计量特征

为了阐明人工梭梭林土壤碳氮磷密度及其生态化学计量特征演变规律,以吉兰泰荒漠区不同林龄(3,6,11,16年)人工梭梭林为研究对象,分析0—20,20—40,40—60 cm土层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)密度和生态化学计量特征。结果表明:(1)4种林龄人工梭梭林0—60 cm土层SOC、TN含量及其密度随林龄增加而升高,而TP含量及其密度随林龄增加而降低。其中,3,6年梭梭林SOC、TN含量及其密度随土层深度增加而升高,TP含量及其密度则与之相反;11,16年梭梭林SOC、TN、TP含量及其密度随土层深度增加而降低。(2)4种林龄梭梭林土壤C∶N、C∶P、N∶P分别为2.24~9.21,1.59~7.05,0.56~0.81,均属于中等变异水平,且变异系数随林龄和土层深度增加逐渐减小,说明土壤C∶N、C∶P、[JP]N∶P趋于平稳状态。(3)林龄、土层深度及其交互作用显著影响SOC含量、SOC密度、C∶N、C∶P,对TN含量、TP含量、TN密度、TP密度、N∶P无显著影响。(4)土壤孔隙度(STP)与SOC密度呈显著正相关关系(P＜0.05),说明土壤孔隙度增加有助于SOC密度增加,提高土壤肥力。在干旱荒漠区建植梭梭林有利于提高土壤肥力,改善干旱荒漠区土壤环境。     

长期保护性耕作对坡耕地黑土有机碳组分的影响

为对比长期保护性耕作模式与传统耕作模式对黑土有机碳组分的差异化,揭示长期保护性耕作对侵蚀退化黑土质量的恢复作用。基于典型黑土坡耕地连续15 a保护性耕作长期定位田间试验,设置免耕保护性耕作（NT）和旋耕传统耕作（CT）2个田间耕作试验,并实行玉米-大豆轮作模式,测定并分析了两种耕作措施下土壤有机碳及其不同碳组分随土壤剖面的垂直分布及变化特征。结果表明：连续实施15 a的NT与CT相比分别显著提高0～5和>5～10 cm土层的土壤有机碳质量分数（29.54%和22.38%）（P<0.05）,碳储量（31.11%和27.34%）（P<0.05）,全氮质量分数（53.74%和37.60%）（P<0.05）,表层土壤碳氮质量分数提升显著（P<0.05）,深层土壤碳氮质量分数变化不显著;以>5～10 cm土层土壤颗粒有机碳（69.85%）、0～5 cm土层的土壤轻组有机碳（130.81%）和0～5、>5～10 cm土层土壤微生物量碳（85.59%和59.53%）的提升为主,并且对深层土壤有机碳组分也产生一定的积极影响;耕作效应对于土壤团聚体稳定性指标影响显著（P<0.05）,并且土壤团聚体稳定性指标对于SOC质量分数提升也起到了关键作用。研究表明,与传统耕作相比,连续实施15 a保护性耕作,增加的有机碳以活性有机碳为主。长期的保护性耕作对恢复退化农田黑土质量及土壤固碳均具有重要意义。     

黄土坡地几种退耕植被土壤硝态氮分布特征与迁移研究

以荒坡地为对照,研究了黄土高原退耕还林中广泛种植刺槐、柠条、苜蓿、杨树、侧柏的土壤中NO3--N的分布特征。结果表明：0～160cm土层中上述不同植被土壤NO3--N的平均含量由高到低依次为柠条〉刺槐〉苜蓿〉侧柏、杨树〉荒坡地（P〈0.05）;人工林地土壤NO3--N含量大于荒坡地,豆科植被大于其他植被;从整个土壤剖面看,这几种植被在0～20cm表层土壤中NO3--N含量均高于其底下各土层,以苜蓿最高,达到6.12mg.kg-1,柠条次之,为5.82mg.kg-1;随着土层深度的增加,在20～60cm柠条、苜蓿和刺槐土壤中NO3--N含量随深度增加逐渐下降,并于60cm以后趋于稳定,杨树、侧柏与荒坡地NO3--N含量随土层的加深变化不大;各植被在140cm以下土层中均存在NO3--N富集现象;不同坡位的NO3--N均呈现坡顶〉坡中〉坡底的趋势,阴坡土壤的NO3--N含量显著高于阳坡（P〈0.05）。     

亚热带典型农业小流域井水水质季节 变化与空间分布特征

井水是亚热带农业区域农民的饮用水源,其水质状况直接影响到当地农民的身体健康。本文选取亚热带典型农业小流域中井水铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)、总氮(TN)和总磷(TP)为研究对象,采用地统计学方法,分析其季节变化和空间分布特征。结果表明,研究区农户井水中NH4+-N、NO3--N、TN和TP含量在全年4个季节的平均值分别为0.05~0.10 mg(N)·L-1、3.0~4.9 mg(N)·L-1、3.4~5.1 mg(N)·L-1和0.03~0.17 mg(P)·L-1,超标率分别为2.3%、10.4%、9.5%和7.9%。在季节动态变化上,NH4+-N在全年变化不显著(P0.05),这主要与土壤的吸附有关;而NO3--N、TN和TP均在夏季达到最高,春季最低,并且两个季节之间的变化具有显著性(P0.05),这主要与农业施肥活动和降水条件有关。在空间变异性上,NH4+-N、NO3--N、TN和TP含量在各季节的块金值与基台值的比值都为0,并且各变量在各季节的变程各不相同,说明这4个变量在各季节分别在不同尺度范围内表现出较强的空间自相关性。在空间分布上,NH4+-N、NO3--N、TN和TP含量都具有斑块状分布,而斑块的位置、大小和形状各不相同。NO3--N和TN在全年的空间分布与研究区地形和土地利用方式有关,在东南部和西南部地势较低的水稻种植区含量较高,而在北部地势较高的林地含量较低。而NH4+-N和TP的空间变异系数高于NO3--N和TN,这主要是由于NH4+-N易被土壤吸附,而磷素在土壤中易被固定,迁移较困难,导致NH4+-N和TP在不同地方的含量差异比较大。地形、水文气候条件、土壤类型、土地利用方式和农业施肥等是造成亚热带农业区域井水水质季节动态变化和空间分布格局差异的主要因素。     

高产麦田系统氮肥综合效应研究

研究了山东省桓台县高产麦田系统中N肥对土壤硝态氮(NO3--N)积累及冬小麦产量和吸N量的影响。结果表明,冬小麦收获后施用150kg／hm2N肥的0～90cm土层土壤NO3--N与小麦播种前相比,基本保持平衡;而常规施用300kg／hm2N肥则使0～90cm土层土壤NO3--N含量显著提高,特别是60～90cm土层土壤NO3--N含量上升了39.9kg／m2,对浅层地下水造成潜在污染。建议供试条件下的合理施N肥量为150kg／hm2,这样既兼顾产量,又兼顾生态效益。     

冬季增温对东北农田黑土氮磷有效性的影响

为探究全球气候变暖对东北农田黑土氮、磷有效性的影响,该研究以东北农田黑土为研究对象,采用红外辐射增温技术模拟气候变暖（增温5 ℃）,将样地分为增温组（W）和对照组（C）来进行野外原位试验,通过测定土壤温度、土壤湿度、冻融循环次数、积雪厚度、冻结深度、铵态氮（ammonium N,${\rm{NH}}_4^+-{\rm{N}}$）、硝态氮（nitrate N,${\rm{NO}}_{3}^{-}-{\rm{N}}$）、全氮（total N,TN）、微生物量氮（microbial biomass N,MBN）、速效磷（available P,AP）、全磷（total P,TP）浓度,分析不同指标在冬季增温下的动态变化过程及其响应。结果表明：冬季增温显著提升土壤温度和含水率,进而增加土壤的冻融循环次数,并且减少了土壤积雪深度和冻结深度,使冻结时间点延后和融化时间点提前。增温组土壤相较于对照组,经过整个冬季后,土壤${\rm{NH}}_4^+ -{\rm{N}}$、${\rm{NO}}_{3}^{-}-{\rm{N}}$、TN、MBN和TP浓度分别降低126.38%、146.98%、51.23%、21.48%和12.61%, AP浓度提升了25.54%（P<0.05）。在冬季增温过程中,各时期土壤温度的提升会对土壤有效养分产生显著影响,导致在融化期氮素大量的流失。研究结果可为后续春季合理高效施肥,改善东北农田土壤质量提供理论基础。     

连续14年黑土坡耕地秸秆覆盖免耕水土保持效应

为探究长期秸秆覆盖免耕对黑土坡耕地土壤结构的影响以及水土保持效应,通过秸秆覆盖免耕(NT)和传统顺坡耕作(CT)2组长期定位田间试验,对土壤结构、土壤保水能力、保土效应作对比分析。结果表明:NT与CT相应性状比较,土壤容重没有显著增加(P＞0.05),在0—20 cm土层,虽总孔隙度和非毛管孔隙度低,但增加了土壤毛管孔隙度和水稳性大团聚体(WR_0.25)含量,WR_0.25含量和平均重量直径(MWD)差异均达到显著水平(P＜0.05);分别提高了垄台土壤初始入渗和稳定入渗速率28.8%,24.7%;0—10 cm土层,饱和含水量和田间持水量差异均达到显著水平(P＜0.05);减少了产流次数、径流量和土壤流失量分别为11次,86.6%和98.9%,有效地遏制了水土流失。研究结果表明,长期连续秸秆覆盖免耕是一项有利于土壤结构稳定和遏制土壤侵蚀的黑土地保护措施。     

典型水蚀区坡耕地黑土质量的空间分异特征及影响因素

[目的] 为明确侵蚀—沉积在黑土坡耕地土壤质量空间分异格局中的塑造作用。[方法] 以东北典型水蚀区坡耕地为研究对象,利用110个样点的土壤属性,采用基于最小数据集的土壤质量指数(SQI)指标,评价坡面尺度土壤质量的空间分异特征,并利用广义线性模型(GLM)明确坡度、坡位、土层深度等因子对土壤质量的贡献。[结果] (1)坡耕地土壤养分含量和空间特征在耕作层和亚表层间呈相反规律。对于大部分养分指标,耕作层的含量显著高于亚表层,但是,其空间异质性及土壤养分含量间的相关性低于亚表层(p＜0.05);(2)侵蚀沉积作用影响坡耕地土壤质量的空间分布特征。SQI在强烈侵蚀的坡中显著低于轻度侵蚀的坡上和沉积区的坡下(p＜0.05),与坡上相比,坡中SQI在耕作层和亚表层分别降低26.2%和31.6%,沉积作用并不一定提高强烈侵蚀坡耕地沉积区的土壤质量,坡下和坡上耕作层的土壤质量无显著差异(p＞0.05);(3)土层深度、坡位和坡度是坡耕地SQI变异的主要影响因素。GLM结果显示,对于同一个土壤层次,坡度、坡位及其交互作用对SQI变异的解释度达95%,其中,坡位和坡度的解释度分别为68%和22%;考虑土壤深度因素,在0—40 cm土层,土层深度、坡位和坡度对SQI变异的解释度分别为39%,31%和10%。[结论] 采用SQI和GLM相结合的方法,明确侵蚀—沉积过程在坡耕地黑土质量空间分异中的塑造作用,研究成果可为典型水蚀区侵蚀退化黑土地质量评价和管理提供技术支撑。     

抚仙湖流域坡耕地施肥对土壤水中氮磷质量浓度的影响

在滇中地区抚仙湖尖山河小流域坡耕地布设9个不同施肥水平的微型小区,在微型小区及不同坡位的不同深度埋设多孔杯采样器,采集土壤水样,分析其中总氮和总磷的质量浓度变化特征。结果表明:1)施肥量增大,土壤水中总氮、总磷平均质量浓度增大1,.5和2.0倍施肥处理条件下,0～100 cm土层土壤水总磷质量浓度分别是标准施肥量的1.26和1.63倍;2)同一施肥处理条件下,坡下部土壤水总氮、总磷质量浓度基本高于坡中部0,～50 cm坡下部总氮平均质量浓度约为坡中部的1.30倍,0～100 cm坡下部土壤水总磷平均质量浓度约为坡中部的2.0倍;3)同一施肥处理条件下,随着土层深度的加深,土壤水总氮质量浓度逐渐减小0,～50、50～100、100 cm以下土壤水总氮平均质量浓度分别为4.58、3.93和3.17 mg/L;土壤水总磷质量浓度在50 cm以下呈波浪状减小,在0～100 cm变化较大(0.010～0.021 mg/L),在100 cm以下差异较小(0.010～0.014 mg/L);4)在坡耕地种植烤烟时应将施氮量控制在270.0 kg/hm2以下,施磷量要控制在61.2 kg/hm2以下。     

灌溉对土壤硝态氮淋吸效应影响的研究

在陕北米脂县无定河谷地沙壤质土壤上进行了灌水量对土壤硝态氮的淋失和作物吸收效应影响的研究( 简称淋吸效应) 。结果表明,灌水量在0～4000m3/hm2范围内,与玉米产量和玉米吸N 量之间的关系均呈线性相关。土壤剖面中NO3--N 遗留量主要集中分布在0 ～60cm土层内,出现的高峰在40cm ;在0 ～80cm 土层内的NO3--N 遗留量随灌水量的增加而降低;80 ～320cm 土层内的NO3--N 与灌水量之间无明显相关,320 ～400cm 土层内NO3--N 是随灌水量的增加而增高。不同深度的土壤剖面中NO3--N 遗留量与灌水量之间均呈双曲线相关;氮素损失率以未灌溉和灌水量4000m3/hm2处理的为最低,据此提出了土壤NO3--N 淋吸效应的概念。     

青铜峡灌区水稻田三氮变化特征试验研究

以宁夏青铜峡灌区水稻田三氮（总氮、氨氮、硝氮）作为研究对象,从田间运移、土壤剖面中的变化以及在排水沟内受到的消解作用方面进行了分析。结果表明：（1）水稻田间,排水中总氮浓度大于其在引水中浓度;5、6月份田间积水中总氮浓度小于其在引水、排水中浓度,7、8月份刚好相反。引水中氨氮浓度小于其在田间积水、排水中浓度。5—7月排水中硝氮浓度〉其在引水中浓度〉其在田间积水中浓度,8月份变化没有明显规律。（2）土壤剖面中0-20 cm土层三氮含量最高,随着土壤剖面加深,呈递减趋势,总氮在灌溉后的含量高于灌溉期间,氨氮、硝氮灌溉后的含量低于灌溉期间。（3）排水沟内三氮均受到消解作用,消解幅度呈氨氮〉总氮〉硝氮的趋势,且与植被覆盖度、沟道长度、水流速度等因素关系密切。     

黄河三角洲湿地不同植被群落下土壤养分含量特征

以黄河三角洲潮上带湿地为对象,通过采样、分析,研究了4种典型的植被群落下水盐梯度和土壤养分含量的变化特征。结果显示．沿植物群落演替方向,土壤水分含量无显著差异,土壤盐分呈逐渐降低的趋势,在一定程度上反映了植物群落的不同演替阶段。在这种水盐梯度下,植被群落的变化能够影响土壤养分含量,沿着植被演替方向,全碳与有机质含量随着演替方向呈先逐渐降低后增加的趋势,土壤碳氮比（C／N）在植被演替中期相对较高;全氮含量沿着演替方向呈现增加趋势,硝态氮与铵态氮先增加后降低;全磷与有效磷随演替变化系数较小,演替中期各理化性质变异系数相对较大。各群落土壤C／N值均小于25。相关分析表明,全氮、有机质与有效磷两两显著相关（p〈0.01）,有效磷还与含水率显著相关（p〈0．05）,硝态氮、铵态氮和全磷未显示出与其他理化性质的相关关系。含水率与pH值显著相关（p〈0．05）,且二者均与土壤盐分显著负相关（P〈0．01）。     

习惯施肥对菜地氮磷径流流失的影响

对菜地进行连续3年的定位监测试验。结果表明:与不施肥对照相比,菜农习惯施肥处理显著提高降雨径流中的总氮(TN)和硝态氮(NO3--N)流失质量浓度及流失量,3年监测期内总氮(TN)径流流失负荷为321kg/hm2,总磷(TP)流失负荷为134kg/hm2,分别占氮、磷养分投入总量的13.6%和13.2%,氮肥的流失系数约为5.6%。菜地氮素流失以硝态氮(NO3--N)形式为主,磷素流失以颗粒态磷(PP)形式为主。菜地氮、磷养分径流流失与径流量呈显著线性关系,菜地每流失1kg的总磷(TP),可溶性总磷(TDP)、总氮(TN)、硝态氮(NO3--N)、铵态氮(NH4+-N)所需要的径流量分别为77.5,322,52.5,67.5,404m3。     

西南喀斯特地区典型石漠化阶段土壤氮素变异研究

我国西南喀斯特地区的石漠化问题已经严重制约了当地社会经济发展,揭示土壤养分变化规律对该区域生态系统适应性修复具有重要意义。以贵州省荔波县和普定县为研究区,通过野外采样和实验室分析,对西南喀斯特地区典型石漠化阶段土壤的铵态氮、硝态氮变异状况进行了研究。结果表明：（1）非石漠化的黑色石灰土中铵态氮、硝态氮的含量分别高达11．61和38．01mg·kg^-1.随着石漠化程度的加深,土壤中氮素含量逐渐减少。统计表明非石漠化土壤与轻度石漠化土壤铵态氮含量呈显著差异,硝态氮含量呈极显著差异。（2）土壤铵态氮含量表现为表土层高于心土层,而硝态氮在剖面中分布规律不一致。（3）土壤氮素含量随时间有明显变化。铵态氮和硝态氮含量均在7月达到峰值,然后呈现出下降趋势,至11月或翌年1月又逐渐增加。（4）土壤有机质与铵态氮和硝态氮含量呈一元二次线性相关,相关系数分别为0．7671和0．9493,均达到极显著水平;铵态氮和硝态氮含量也呈极显著的线性相关,相关系数为0．7743。喀斯特地区通过封山育林等措施增加有机质积累可提高土壤氮素含量,对防治石漠化具有重要意义。     

转双价（Bt＋CpTI）棉种植对土壤速效养分和酶活性的影响

本研究利用三室根箱对棉花根部土壤进行分区采集,以转双价棉SGK321及其亲本常规棉石远321为研究对象,对3个生长时期（播种后40、50 d和60 d）不同根区（S1、S2和S3）土壤速效养分（硝态氮、铵态氮和速效磷）含量及酶（脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶）活性变化进行了对比分析。研究结果表明,与常规棉相比,转双价棉的种植促进了S2根区土壤中磷素向有效态的转化,使S2和S3根区土壤硝态氮含量下降,而对各根区土壤脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性及土壤铵态氮无显著影响。主成分分析结果表明,土壤速效养分和酶活性变化主要受生长时期的影响,转双价棉种植对其影响是非常有限的。     

鄱阳湖南矶山湿地土壤养分的时空分布规律研究

通过研究鄱阳湖南矶山湿地土壤在不同季节、不同植被类型和不同土壤深度下总有机碳、总氮、总磷的含量变化,分析了鄱阳湖南矶山湿地土壤养分的空间分布特征和季节变化规律。结果表明：南矶山湿地土壤总有机碳、总氮、总磷含量在不同的土壤深度、季节和植被类型中均表现出极显著差异。其中南矶山灰化苔草、南荻、狗牙根植被群落样地0~15cm表层土壤总有机碳、总氮含量显著大于30~45cm底层含量;灰化苔草、南荻群落土壤总有机碳和总氮含量的季节变化明显,尤其是表层土壤在各个不同的季节差异显著,但狗牙根植被群落土壤总有机碳和总氮含量季节变化不明显;3种典型植被类型下土壤总磷含量季节变化明显,呈现＂N＂的变化趋势。土壤总有机碳与总氮含量极显著正相关、与总磷含量显著相关,表明鄱阳湖南矶山湿地土壤氮、磷主要以有机质的结合形态存在。     

模拟降雨条件下北运河流域农田养分流失特征

为了解北运河流域农田养分流失特征,通过模拟降雨的情况下,分析了降雨量对径流雨水中养分含量、土壤养分和泥沙流失的变化特征。结果表明,北运河地区只有在暴雨情况下产生农田径流,暴雨后,农田径流雨水中总N浓度在4.7~11.3 mg·L-1,氨态氮和硝态氮占44.51%;总P浓度在0.66~1.35 mg·L-1,水溶磷含量占到总磷54.08%。养分的流失以表层为主,土壤表层总氮流失比例达到29.79%,氨态氮损失率达到52.09%,硝态氮损失10.21%,表层土壤总磷含量下降达到16.48%,水溶性磷损失5.27%。农田径流泥沙中总氮含量为0.66~1.27 mg·g-1,占总流失量的82.28%;总P浓度在14.73~20 mg·g-1,占到总流失量的99.89%;模拟降雨后土壤大团聚体减少8.8%,而微团聚体增加9.5%。     

伊乐藻对污染水体中氮、磷的净化效果及其克藻效应

为了科学评价伊乐藻在水生态修复中的实际应用价值,在模拟条件下初步研究了沉水植物伊乐藻（Elodea nuttallii）对污染水体中氮、磷的净化效果及其克藻效应。结果表明,伊乐藻对总氮、氨态氮、硝态氮和总磷均具有一定的净化效果,并且水体中氮、磷起始浓度越高,其去除效果越明显;不同生物量伊乐藻对河水中其他藻类均具有较强抑制作用,并且随着生物量增加,其克藻效应更加明显。     

不同土地类型氮磷的输出及富营养化风险分析

在自然降雨条件下研究澄江尖山河流域4种不同土地类型输出地表径流的TN、TP、NO3--N、NH4+-N及溶解态磷(DP)的特征,并利用TN/TP和Inorganic-N/DP、NO3-N/DP、NH4+-N/DP等比率对4种土地类型输出径流的养分限制性和富营养化风险进行分析.结果表明,不同土地类型在防治不同土壤养分流失的能力上存在差异,NO3--N、NH4+-N、DP的输出浓度随着径流中TN、TP浓度的增大而增大;人工林和次生林输出的径流对抚仙湖水生自养生物的生长具有磷元素限制性,坡耕地输出径流的限制性不明显或受氮、磷元素共同限制,灌草丛输出的径流表现出氮元素限制性;4种土地类型输出的径流皆存在富营养化风险,且灌草丛输出径流的风险水平最低;次生林及灌草丛输出径流的各种N/P比受降雨量调控,降雨量、产流量及产沙量对人工林输出径流的各种N/P比影响不大,但对坡耕地输出径流的各种N/P比有重要影响.     

施肥与耕作对红壤坡地养分流失的影响

采用田间小区试验方法,通过田间实地监测,在自然降雨条件下,对南方典型红壤坡耕地采取不同施肥量及不同耕作方式对作物养分利用率及地表径流的影响进行了研究。结果表明,萝卜优化施肥（减氮增钾）和花生优化施肥（减氮增磷）,作物对氮磷养分吸收量均不会减少,同时提高了氮素养分利用率,萝卜提高15%,花生提高3.3%,优化施肥对磷素利用率没有影响且利用率较低,萝卜为8.55%～8.73%,花生为2.47%～2.63%。花生垄作氮肥利用率提高12.15%～12.77%,磷肥利用率提高1.24%～1.28%;同时期的径流量与降雨量呈显著正相关,相关系数达0.86;垄作使径流总量降低0.43×105L·hm-2,垄作＋秸秆覆盖比单纯垄作径流总量降低0.14×105L·hm-2;除对照（CK）外,径流水中TN、TP浓度处理间差异不显著,但可溶性养分（NO3--N、NH4＋-N、STP）后期有所不同,不同时期径流水中养分浓度变化较大,主要与施肥、农事活动及降水养分浓度有关;径流水氮磷养分流失总量与施肥量呈正比;旱地土壤氮素主要以泥沙结合态流失,NO3--N是可溶性无机氮流失的主要形态,占TN的10.53%～12.48%,NH4＋-N次之,占TN的6.19%～8.33%,磷素也以泥沙结合态流失为主,STP占TP的29.38%～40.74%。