模拟氮沉降对甜槠林分凋落物及主要养分归还量的影响

选取亚热带典型的常绿阔叶甜槠林为研究对象,从2011年4月至2013年6月进行模拟氮(N)沉降试验,以探讨甜槠林凋落物养分归还量对N沉降的响应。氮沉降水平分别为:对照(CK,0 kg N hm-2a-1),低氮(LN,50 kg N hm-2a-1),高氮(HN,100 kg N hm-2a-1),高氮+磷(HN+P,100 kg N hm-2a-1+50 kg P hm-2a-1),每个处理重复3次。在模拟氮沉降2 a后,于2012年7月开始收集各样地的凋落物样品,分析凋落物及其养分归还量。结果表明:不同处理凋落物量没有显著差异,表明氮沉降增加没有显著提高林分凋落物产量;不同处理落叶、落枝中N、P、K、Ca、Mg含量均无显著差异,表明氮沉降亦没有显著增加凋落物各养分含量;模拟氮沉降处理均增加了各养分元素年归还量,但不同元素对N沉降的响应不同。N、K和Mg年归还量与CK存在显著差异,而P和Ca年归还量与CK处理无显著差异。     

模拟氮沉降对森林土壤酚类物质和可溶性糖含量的影响

采用野外原位试验模拟氮沉降,研究其对福建建瓯万木林自然保护区杉木林(CUL)、浙江桂(CIC)和罗浮栲林(CAF)3种林分土壤多酚、单宁和可溶性糖含量的影响。每个林分设置对照(CK,0 kg/(hm2·a))、低氮(LN,30 kg/(hm2·a))和高氮(HN,100 kg/(hm2·a))3个处理。结果表明:针叶杉木林土壤多酚含量最高,单宁和可溶性糖含量最低,且均与另两个阔叶树种林分差异显著。杉木和罗浮栲林土壤多酚含量随着氮添加量的增加而显著降低,浙江桂多酚受HN处理影响不大,仅LN处理显著降低49.4%。氮沉降主要表现为降低土壤单宁含量,LN处理分别显著降低杉木林、浙江桂和罗浮栲林单宁含量43.5%、70.0%和79.5%;而HN处理仅降低阔叶林土壤单宁含量。然而,氮沉降增加土壤可溶性糖含量,与对照处理相比,LN处理分别显著增加杉木、浙江桂和罗浮栲林土壤可溶性糖48.8%、19.2%和19.8%。各林分凋落物中多酚、单宁和可溶性糖含量受氮沉降的影响不显著。     

氮沉降下滇中高原森林凋落物分解特征对其持水性的影响

研究模拟氮沉降下凋落物分解特征对其持水性的影响，旨在为氮沉降背景下森林生态系统养分循环和水分循环相关研究提供理论依据。以滇中高原常绿阔叶林和高山栎林为研究对象，在野外开展模拟氮沉降下凋落叶、枝原位分解研究试验，设置0(对照CK),10(低氮LN),20(中氮MN),25(高氮HN) g/(m²·a)N共4种处理，利用尼龙网袋法和室内浸泡法，探究不同处理下凋落叶、枝质量残留率、持水量和持水率及吸水速率变化特征。结果表明：(1) 2种林分凋落叶、枝质量残留率随分解时间延长而减少；与CK质量残留率相比，LN处理2种林分凋落叶、枝无显著影响(p>0.05),MN和HN处理使常绿阔叶林凋落叶分解第16,19,23,24个月和HN处理高山栎林凋落叶分解第16个月分别增加5.05%～7.45%,7.88%～8.62%,4.72%。(2)与CK分解95%所需时间相比，LN处理使常绿阔叶林凋落叶、枝和高山栎林凋落枝分别增加0.549,0.366,0.402年，高山栎林凋落叶则减少1.011年，MN和HN处理使2种林分落叶、枝增加0.236～3.638年。(3)分解时间和氮沉降...     

氮沉降对杉木人工林凋落物大量元素归还量的影响

通过野外模拟试验,研究了杉木人工林(Cunninghamia lanceolata)凋落物养分归还对氮沉降增加的响应。试验设计为4种处理,分N0(对照)、N1、N2、N3共4种处理,N沉降量分别为0,60,120,240kg N/(hm2.a)。每处理重复3次。通过3a监测发现,经N0、N1、N2、N3处理,N元素平均年归还量分别为8.49,8.51,9.57,9.37kg/hm2,P分别为0.74,0.68,0.73,0.72kg/hm2,K分别为3.57,3.93,4.02,3.98kg/hm2,Ca分别为6.81,6.96,6.76,7.12kg/hm2,Mg分别为2.12,2.22,2.08,2.30kg/hm2,相对于N0处理,各水平的氮沉降处理在3a时间里表现为提高凋落物N归还量的作用,但是增长幅度有下降的趋势,对P元素归还有抑制作用,对K、Ca、Mg元素先期表现为促进其归还量的作用,但在后期逐渐有呈抑制的趋势。各处理凋落物5种元素归还量均在2,4,7月出现3个明显的归还高峰期,最大值均出现在7月份。     

模拟氮沉降对森林土壤速效磷和速效钾的影响

通过野外氮沉降模拟试验,研究了氮沉降对亚热带森林(罗浮栲、杉木和浙江桂)土壤速效磷和速效钾的影响,试验处理设置为对照[CK,0 kg/(hm2.a)]、低氮[LN,(30 kg/(hm2.a)]和高氮[HN,100 kg/(hm2.a)]。结果表明,长期氮沉降作用下,罗浮栲和杉木土壤速效磷的含量和速效磷/速效钾值皆随氮沉降水平提高而增加,而浙江桂土壤速效磷和速效磷/速效钾值则随氮沉降水平提高而减小;氮沉降对土壤速效钾有淋失作用(LN>HN),但影响不显著,各处理之间的速效钾含量差异小;不同森林土壤之间的速效磷或速效钾含量差异较大;保留凋落物与去除凋落物处理之间的试验结果呈显著正相关性。     

亚热带3种森林凋落物量及碳氮归还动态变化

[目的]探明亚热带不同森林类型的碳汇功能,为森林经营和针叶林改造中的树种选择提供指导。[方法]基于月动态监测,研究了罗卜岩自然保护区亚热带常绿阔叶林(米槠林)、常绿-落叶阔叶混交林(闽桦-闽楠林)和针叶林(马尾松林)3种森林类型的凋落物产量及碳氮归还动态变化。[结果](1) 3种林分中马尾松林的年总凋落量最高[9 815 kg/(hm²·a)],其次为闽桦-闽楠林[9 207 kg/(hm²·a)],米槠林最低[8 083 kg/(hm²·a)],叶是闽桦-闽楠林和马尾松林凋落物的主要组分,而米槠林凋落物以碎屑等其他组分为主;3种森林的总凋落量、叶、花果和其他组分凋落量月动态均呈双峰型曲线,峰值分别出现在11—12月和次年的4—5月。(2) 3种林分总凋落物碳归还量为马尾松林[4 970 kg/(hm²·a)]>闽桦-闽楠林[4 458 kg/(hm²·a)]>米槠林[3 804 kg/(hm²·a)],总凋落物氮归还量为闽桦-闽楠林[160 ...     

氮添加对马尾松人工林凋落物分解及其微生物活性的影响

对马尾松人工林凋落物进行了12个月的模拟氮沉降试验[对照CK,0 kg N/(hm~2·a)]、低氮[(LN,50 kg N/(hm~2·a)]、中氮[MN,100 kg N/(hm~2·a)]和高氮[HN,150 kg N/(hm~2·a)],研究了凋落物分解特征、土壤微生物活性及其对模拟氮沉降的响应。结果表明:(1)随着氮浓度的增加,马尾松凋落物的分解系数呈先增加后降低趋势,MN处理下马尾松凋落物的分解系数达到最高,之后有所下降;与对照相比,LN,MN,HN凋落物分解系数分别增加了15.36%,56.89%和12.97%;(2)模拟氮沉降促进了微生物量碳、氮、磷,相同月份微生物量碳、氮、磷均随着氮浓度的增加呈先增加后降低趋势,在MN处理下微生物量碳、氮、磷达到最大,HN处理下微生物量碳、氮、磷有所降低;(3)模拟氮沉降增加了大部分土壤酶的活性,HN处理下有所抑制,土壤中与碳(纤维素酶、纤维二糖水解酶、β-葡萄糖苷酶和β-木糖苷酶)、氮(硝酸还原酶)、磷(酸性磷酸酶和碱性磷酸酶)元素循环相关的酶均随着时间的增加呈增加趋势,相同月份在MN处理下达到最大,HN处理下有所降低。(4)不同氮处理下土壤微生物活度、微生物代谢熵、自养呼吸、异养呼吸、总呼吸变化趋势基本保持一致,随着时间的增加呈增加趋势,相同月份在MN处理下达到最大,HN处理下有所降低;(5)相关性分析表明纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、β-木糖苷酶、硝酸还原酶与凋落物分解系数呈显著正相关(p0.05),土壤微生物量碳、氮、微生物活度、微生物代谢熵和微生物总呼吸与凋落物分解系数呈显著正相关;PCA排序表明:土壤微生物呼吸和土壤微生物代谢熵很大程度上反映了其微生物特性,其中土壤碳循环酶、微生物活度、土壤微生物代谢熵对凋落物分解贡献最大。     

北京密云2种人工林氮磷钾的生物循环特征

 为了探究北京密云2种典型人工林生态系统主要养分元素的生物循环特征,2006—2007年以北京密云水库库西试验区的油松人工林和麻栎-侧柏人工混交林为研究对象,采用标准样方定位观测的方法,对其主要元素N、P、K的降水输入、凋落物归还、积累量以及生物循环特征进行了观测和研究。结果表明:1)大气降水向油松林和混交林生态系统每年分别输入养分量为31.56和13.27kg/(hm2.a);2)油松林和混交林凋落物中N、P、K的归还总量分别为18.00和14.06kg/(hm2.a);3)油松林中乔木层N、P、K积累总量为612.37kg/hm2,各器官中N、P、K积累量大小排序是叶>枝>干>根,混交林中乔木层N、P、K积累量分别为153.87、18.28和100.13kg/hm2;4)油松林养分利用系数排序为N>K>P,混交林养分利用系数为K>N>P,油松林对N、P、K的吸收系数均高于混交林,而混交林N、P、K的循环系数均高于油松林。研究结论阐明,油松林和混交林通过降水归还的养分量占总归还量分别为63.7%和53.0%,通过凋落物归还的养分量占总归还量分别为36.3%和47%,2种人工林生态系统的降雨淋溶均为年养分归还量的主要部分;油松林和混交林生态系统从土壤中吸收N、P、K的总量分别为126.58和54.96kg/(hm2.a),其中有77.02和24.42 kg/(hm2.a)存留于林分中,有49.56和30.54 kg/(hm2.a)通过淋溶和凋落物归还土壤。     

黄土丘陵区人工林养分循环特*征

通过对山西省吉县蔡家川流域人工刺槐林和人工油松林养分元素积累与分布和生物循环进行研究,结果表明:(1)黄土丘陵区人工林乔木层不同器官养分元素含量以树叶为最高,树干最低;各器官中养分元素含量N最高,P最低,凋落物层养分含量总计约占整个林下层养分含量的26.69%～37.36%;(2)黄土丘陵区人工林生态系统养分总贮量为3 238.548 kg/hm2,乔木层、灌木层、草本层和凋落物层分别72.24%,12.31%,8.70%和6.74%,说明该地区人工林群落结构简单,乔木层树种单一;(3)黄土丘陵区人工林年吸收量、归还量、存留量分别为256.825,110.328,146.497 kg/(hm2.a),年归还量占年吸收量的42.96%,凋落物的回归量不到吸收量的1/2。(4)循环系数为0.364～0.398,循环速率依次为PMgKCaN。     

氮添加对紫花苜蓿根区土壤养分及土壤微生物量的影响

采用人工氮添加研究了紫花苜蓿根区土壤养分及微生物量对不同氮添加水平[CK;低氮LN,10 g/（m²·a）;中氮MN,20 g/（m²·a）;高氮HN,30 g/（m²·a）]的响应。结果表明:氮添加对紫花苜蓿根区土壤养分及微生物量的影响表现为正的增加效应,对根区土壤全氮含量无明显影响（P > 0.05）;土壤养分及微生物量随氮素的添加呈先增加后降低趋势,均表现为MN > HN > LN > CK,以中水平的氮添加对紫花苜蓿根区土壤微生物量增加效应最为明显;除了土壤全氮以外,不同水平的氮添加处理下土壤养分和微生物量均与CK达到差异显著水平（P < 0.05）;紫花苜蓿根区土壤微生物量对氮添加的敏感性高于土壤养分,其中土壤活性有机碳是不同水平氮添加处理后紫花苜蓿根区土壤养分变化的敏感指标。Pearson相关性分析表明,土壤微生物量和土壤养分与土壤含水量之间具有较强的正相关,二者与土壤pH有较强的负相关,表明了氮添加处理下紫花苜蓿根区土壤理化因子、养分和微生物量等地下生态系统各指标之间的统一性及相互作用和影响。     

不同造林方式对宁南山区樟子松抗旱造林效果的影响

[目的] 定量评价干旱半干旱区生态工程建设和造林初期的效果,为该区域筛选出较为适宜的造林处理技术措施提供实践指导依据。[方法] 对该地区造林树种樟子松进行了覆膜+浇水、覆膜+不浇水、不覆膜+浇水、修剪和对照（CK）5种技术的处理对比试验,对造林初期的3个指标成活率、年均生长量及造林成本为衡量指标,应用模糊数学隶属函数值法定量的对其效果进行综合比较与评价。[结果] 不同造林处理措施的成活率大小依次为覆膜+浇水（96%）>覆膜+不浇水（95%）>修剪（92.3%）>不覆膜+浇水（91.3%）>对照（CK,89.3%）;保存率大小依次为覆膜+浇水（94.6%）>覆膜+不浇水（94%）>不覆膜+浇水（87.3%）>对照（CK,80%）>修剪（77%）;年均生长量大小依次为覆膜+浇水（14.6 cm）>覆膜+不浇水（13.5 cm）>不覆膜+浇水（11.5 cm）>修剪（10.6 cm）>对照（CK,9.7 cm）;造林成本的大小依次为覆膜+浇水（14 037.5元/hm²）>覆膜+不浇水（11 712.5元/hm²）>不覆膜+浇水（10 450元/hm²）>修剪（8 750元/hm²）>对照（CK,8 125元/hm²）。[结论] 5种造林处理方式的初期效果综合评价差异明显,由强到弱排序为：覆膜+不浇水（0.674 4）>覆膜+浇水（0.666 7）>修剪（0.508 1）>不覆膜+浇水（0.425 6）>对照（CK,0.333 3）,因此覆膜+不浇水造林技术措施具备良好的造林成效,对该技术的推广应用具有非常重要的实践和理论意义。     

不同造林抚育干扰下桉树幼林地水土流失特征

[目的]探讨不同造林抚育措施对桉树幼林地水土流失及其养分损耗的影响,为桉树人工林的科学栽培和可持续经营提供理论依据。[方法]建立8个地表径流小区,以桉树采伐地灌草坡做对照(CK),研究人工割灌割草清理林地和除草、只施基肥不追肥的植苗更新2代林地(A处理),火烧清理林地、化学除草、施基肥和追肥的植苗更新2代林地(B处理)和人工割灌割草清理林地和除草、施基肥和追肥的萌芽更新2代林地(C处理)的水土流失特征。[结果]B处理林地的地表径流量、泥沙流失量和N,P,K养分流失总量年均值分别为129.35 mm,642.52kg/(hm2·a)和32.923kg/(hm2.a),比A处理的分别高出7.93%,90.03%和46.89%,比C处理的分别高出4.95%,70.82%和49.17%,比CK(对照)的分别高出4.98%,109.93%和50.91%;各试验林地的地表径流量和泥沙流失量与降水量之间均呈极显著线性正相关(R=0.717~0.853)。[结论]火烧清理林地、化学除草、频繁施肥等人为干扰活动及大量级降水驱动是桉树幼林林地水土流失及其养分损耗较为强烈的主要原因。     

山地农业小流域非点源氮磷输出特征及来源

[目的]分析非点源污染物输出特征及来源,为相似农业小流域水质研究以及非点源污染控制提供参照基础。[方法]通过ArcGIS软件对集水流域划分,监测2014年断面及降雨水质,结合平均浓度法及输出系数法,建立考虑降雨携带输出的流域非点源负荷输出系数法计算模型,并进一步采用最优化数学方法对流域内污染物的来源进行分析。[结果]核算得到耕地、林地、城镇村及工矿用地、农村生活和畜禽养殖的总氮输出系数分别为15.87,6.33,6.27kg/(hm~2·a),0.20kg/(人·a),0.83kg/(头·a),总磷输出系数分别为0.46,0.39,0.67kg/(hm~2·a),0.10kg/(人·a),0.16kg/(头·a)。该研究区域径流中NO_3~--N是氮流失的主要形式,降雨高峰期径流中颗粒态磷流失严重,NH_4~+-N及溶解态磷是该流域雨水中氮磷的主要存在形态。[结论]该流域非点源污染输出以降雨、林地、农村生活输出为主。     

基于干、湿筛法下滇中森林土壤团聚体酶活性特征对氮沉降的响应

研究森林土壤团聚体酶活性对氮沉降的响应差异以及团聚体酶活性的影响因素，以滇中亚高山云南松林和华山松林为研究对象，于2020年6月至2021年5月通过野外模拟氮沉降试验，设置对照[CK,0 g/(m²·a)N]、低氮[LN,10 g/(m²·a)N]、中氮[MN,20 g/(m²·a)N]、高氮[HN,25 g/(m²·a)N],分别采集旱季(2021年2月)和雨季(2020年8月)的土壤样品，分析土壤团聚体中脲酶(Ure)、蔗糖酶(Inv)和酸性磷酸酶(AP)的变化特征，以及与环境因子的交互作用，阐明不同筛分方式下土壤团聚体酶活性对氮沉降的响应特征。结果表明：(1)氮沉降对2种林分下土壤团聚体的分布未造成显著影响，而不同筛分方式则影响显著；不同氮沉降水平下，土壤团聚体中3种酶活性均表现出LN促进，MN与HN抑制；(2)与干筛法相比，湿筛法下土壤团聚体中酶活性均有显著下降，Inv和Ure的团聚体酶活性的降幅均在20%以上，AP的降幅可达57.55%;(3)土壤干筛、湿筛团聚体酶活性的几何平均数(GMe...     

长期施肥下红壤旱地的固碳效率

红壤旱地的有机碳含量普遍较低,通过外源添加有机肥是增加土壤有机碳含量的重要手段。本研究以红壤旱地长期肥料试验为基础,研究了不同施肥处理的土壤有机碳含量和储量的变化规律,并进一步探讨碳投入与玉米产量及土壤碳储量的量化关系。结果表明:施用有机肥可以大幅提升红壤旱地的有机碳含量,氮磷钾+有机肥(NPKM)和有机肥(OM)处理在27年间的增加速率分别为0.08 g/(kg·a)和0.06 g/(kg·a),有机碳储量的增加速率分别为0.24t/(hm~2·a)和0.16 t/(hm~2·a);与不施肥(CK)处理相比,NPKM和OM处理的土壤有机碳含量分别增加了51.5%和42.0%,有机碳储量则分别增加57.1%和45.7%。进一步分析表明,有机碳投入量与土壤有机碳储量变化速率之间存在显著的正相关关系(R~2=0.971 5,P0.001),且线性拟合方程(y=–0.158+0.086x)表明,双季玉米种植下红壤旱地的固碳效率为8.6%,当有机碳投入量为1.84 t/(hm~2·a)时,红壤旱地的有机碳储量保持平衡。因此,施用有机肥是提高红壤旱地有机碳储量的有效途径,固碳效率和土壤有机碳平衡点则可以有效指导红壤旱地有机肥的管理措施。     

秸秆还田替代化学钾肥对喀斯特峰丛洼地春玉米产量及土壤钾素的影响

基于中国科学院环江喀斯特站2006年开展的玉米/大豆套作长期定位施肥试验,利用2010—2014年监测数据,研究等量氮磷钾投入条件下,不同处理[对照(不施肥,CK)、全量化肥(NPK)、秸秆还田替代30%化肥钾(C7S3)、秸秆还田替代60%化肥钾(C4S6)]间秸秆还田与化肥施用的效果差异,以期为喀斯特峰丛洼地农田生态利用秸秆还田替代化肥量提供科学依据。结果表明:1)施肥处理5年春玉米平均产量是不施肥处理的4.12~4.17倍,C7S3和C4S6处理产量分别是NPK处理的98.3%和98.7%,施肥处理玉米产量及秸秆量均随时间呈增长趋势。2)施肥使玉米秸秆中含钾量、春玉米籽粒吸收氮磷钾量均显著高于不施肥处理,但施肥处理间无显著差异(P0.05)。3)在钾素回收率、钾素吸收利用率、钾肥农学利用率以及钾肥偏生产力方面,C7S3和C4S6处理与全量化肥NPK处理间均无显著差异(P0.05)。4)NPK处理年均钾素盈余量为3.00 kg·hm~(-2),显著高于C7S3处理(-1.90 kg·hm~(-2));而C4S6处理钾素年均盈余量最大,为8.22 kg·hm~(-2),实际平衡盈余率为7.4%。5)与试验初期相比,不施肥处理土壤速效钾含量下降15.9%,施肥处理极显著增加了土壤中速效钾含量(P0.01);5年间施肥处理间年均速效钾含量增幅大小依次为:NPKC7S3C4S6,各处理间差异不显著(P0.05)。6)经过8年耕作,土壤缓效钾含量在CK和C4S6处理中分别下降10.9%和4.9%,NPK和C7S3处理分别增加1.3%和22.4%。综上所述,秸秆还田替代部分化肥钾的施肥措施运用在喀斯特峰丛洼地可在保持春玉米较高产量的同时,维持土壤钾素动态平衡;其中60%秸秆钾替代量更有利于维持钾素表观平衡,而30%的秸秆钾还田量则更有利于土壤缓效钾的积累。     

黄土旱塬黑垆土长期肥料试验土壤磷素和磷肥效率的演变特征

依托甘肃平凉定位试验(1979年—),分析长期不同施肥下土壤磷素和磷肥效率的演变特征,为黄土旱塬雨养农田合理施用磷肥提供参考。试验包括6个处理:不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮磷配合(NP)、秸秆还田加氮和隔年施磷(SNP)、单施农家肥(M)和农家肥加氮磷(MNP),种植制度为4年冬小麦-2年春玉米的一年1熟轮作制。结果表明,试验进行38年后,长期无磷投入(CK、N)处理耕层土壤全磷和Olsen-P含量及磷活化系数比试验开始时下降,而施磷处理(NP、SNP、M和MNP)土壤全磷分别增加22.8%、14.0%、38.6%和56.1%,Olsen-P相应提高99.1%、48.4%、206.4%和375.6%,磷活化系数分别是开始时的1.7倍、1.3倍、2.2倍和3.1倍。随试验年限延长,CK处理耕层土壤全磷基本不变;N和SNP耕层土壤全磷呈下降趋势,每年下降速率为1.9 mg·kg~(-1)和2.6 mg·kg~(-1);NP、M和MNP处理呈增加趋势,每年增加速率分别为1.2 mg·kg~(-1)、1.9 mg·kg~(-1)和2.8 mg·kg~(-1)。CK和N处理Olsen-P呈下降趋势,年下降速率分别为0.03 mg·kg~(-1)和0.09 mg·kg~(-1);NP、SNP、M和MNP处理土壤Olsen-P呈增加趋势,年增量分别为0.29 mg·kg~(-1)、0.24 mg·kg~(-1)、0.46 mg·kg~(-1)和0.89 mg·kg~(-1)。作物产量与耕层土壤Olsen-P含量呈极显著正相关(小麦R~2=0.116 9,n=132;玉米R~2=0.332 4,n=54)。施磷处理(NP、SNP、M和MNP)玉米的磷肥回收率、利用率和农学效率大于小麦,而生理效率小麦大于玉米;各处理磷肥效率4个指标的大小顺序均为SNPNPMNPM,玉米磷肥效率的4个指标都随试验年限延长而提高。M较MNP处理P投入减少了14.2%,小麦、玉米磷素效率降低14.3%~69.5%、0.8%~75.5%。总之,有机无机结合是黄土旱塬区培肥地力、提高作物产量和资源利用效率的施肥措施。