不同筛分方式对土壤团聚体及土壤微生物群落的影响

探究土壤团聚体组成、稳定性、有机碳含量及微生物数量在不同土壤筛分方式下的变化,对团聚体筛分方式进行优化。以黑土为研究对象,设置不同筛分方式处理,比较干土干筛、干土湿筛、润土干筛、润土湿筛4种筛分方式的优缺点。结果表明,润土干筛比干土湿筛处理≥2 mm粒径的土壤团聚体高出约85.97%,而在2～0.25、≤0.25 mm粒级中团聚体所占比例最高的干土湿筛比最低的润土干筛分别高出约80.90%、91.82%。>0.25 mm水稳性团聚体含量(R_0.25)在润土干筛下达到最高,为99.35%,该指标与土壤团聚体稳定性成正相关,其值越高则表示土壤抗蚀能力越强。干土湿筛处理下各粒级团聚体土壤有机碳分布平均。干土湿筛处理下,土壤细菌和放线菌的数量最高。而润土干筛处理下土壤真菌数量较高,与润土湿筛、干土干筛、干土湿筛3个处理方式相比有显著性差异。综上发现,干土湿筛处理下土壤团聚体稳定性更好,土壤微生物数量较高,在一定程度上对土壤结构、土壤质量起到优化的作用。     

种植模式对宁南山区土壤团聚体和微生物多样性的影响

探究了施肥量与间作栽培下土壤环境因子对微生物多样性的影响,以期为宁南山区马铃薯连作障碍问题解决提供科学理论依据。试验采用裂区设计,主区为常规施肥和减量施肥,副区为马铃薯连作、马铃薯-玉米间作,测定了土壤理化性状与微生物多样性指标。结果表明,间作栽培使土壤全氮含量显著下降了9.21%～13.60%,有机质含量显著升高了7.00%～12.10%、有效磷含量显著升高了19.42%～32.40%,土壤中>0.25 mm粒级的水稳性团聚体(DR_0.25)含量显著增加了9.88%～15.54%。测序结果表明,土壤细菌多样性指标(香农指数、辛普森指数)与丰富度指数(Chao1)处理间无显著差异。可操作分类单元(OTUs)共为63426个,门水平中优势菌门为放线菌门、变形菌门、绿弯菌门以及酸杆菌门。与马铃薯单作相比,间作模式显著提高了酸杆菌门的相对丰度,高肥力水平的土壤环境有助于酸杆菌门的相对丰度提高。酸杆菌门相对丰度与有效磷以及DR_0.25呈显著正相关,放线菌门相对丰度水平与全氮呈显著正相关,与DR_0.25、有效磷呈显著负相关。...     

东北黑土团聚体水稳定性研究进展

阐述了东北黑土团聚体水稳定性与有机质养分状况以及经营利用方式的关系研究进展,并指出今后研究的发展趋向。     

近地层臭氧浓度升高对稻田土壤微生物群落功能多样性的影响

利用中国臭氧FACE(Free-Air O3 Concentration Enrichment,开放式空气臭氧浓度增高)试验平台,研究了近地层臭氧浓度升高条件下,2009年和2010年的稻田土壤微生物功能多样性的响应规律。结果发现,1.5倍当前臭氧浓度下稻田土壤水溶性有机碳含量从100.0～110.9μg g-1降低至81.3～94.5μg g-1。臭氧浓度升高下BIOLOG平均吸光值(AWCD)有低于对照的趋势。多样性指数结果表明,臭氧浓度升高50%对稻田土壤微生物丰富度、优势度及均一度无显著影响。2010年碳源底物利用的主成分分析显示,1.5倍当前臭氧浓度下稻田土壤微生物对碳源底物的利用方式发生变化。本研究揭示近地层臭氧浓度升高可能对稻田土壤微生物产生积累效应,并通过微生物碳源底物有效性的改变最终影响土壤微生物的功能多样性。     

生物质炭对稻田土壤团聚体稳定性和微生物群落的影响

土壤团聚体决定着土壤功能与质量,受土壤生物与非生物因素的共同作用。本文从非生物和生物学角度解析生物质炭施用对土壤团聚体稳定性的长期影响。以句容和南京两个独立施用生物质炭3年或5年后的稻田麦季土壤为研究对象,选取常规施肥（CK）和常规施肥+生物质炭（AB）处理,利用湿筛法获得不同粒级土壤团聚体,并测定其中有机碳（SOC）、全氮、全磷含量,同时采用定量PCR技术测定土壤微生物（细菌、真菌、丛枝菌根真菌、古细菌和放线菌）丰度。结果表明：句容和南京土壤AB处理生物质炭原位老化后,大团聚体比例（R>0.25）和土壤田间持水量显著增加,平均重量直径和几何平均直径表现出增加趋势（P>0.05）;土壤团聚体养分含量（SOC、全磷）和土壤微生物丰度发生显著变化。与对照处理相比,句容和南京老化生物质炭处理的土壤大团聚体比例分别显著增加93.0%和61.5%,0.002～0.053 mm和<0.002 mm粒级团聚体均呈减少趋势;句容和南京土壤AB处理全土SOC含量分别显著增加26.3%和26.9%,大团聚体中SOC含量分别显著增加72.4%和52.3%,微团聚体中SOC含量分别显著增加20.8%和30.0%,全土真菌丰度显著增加;南京土壤全磷含量显著增加25.4%,丛枝菌根真菌和古细菌丰度也呈增加趋势（P>0.05）。由相关性分析可知,土壤团聚体平均重量直径与大团聚体比例、SOC含量、真菌和丛枝菌根真菌丰度极显著正相关（P<0.01）,与全磷含量和古细菌丰度显著正相关,相关系数分别为0.641和0.646。综上所述：生物质炭可以改善土壤pH值,田间持水量等理化性质,增加稻-麦轮作麦季土壤0.25～2 mm大团聚体比例和碳、磷含量,增加土壤真菌、丛枝菌根真菌和古细菌丰度,提高土壤团聚体稳定性,具有持续性。     

黑土坡面土壤团聚体组成特征研究

通过对径流小区坡面土壤团聚体含量的分析,探讨了不同坡度条件下,黑土坡耕地土壤团聚体的组成及分布规律。在3°～18°的坡面上,土壤大团粒和中团粒含量与坡度呈显著负相关关系,并且随坡度的增加,土壤团聚体的几何平均直径(GMD)与平均重量直径(MWD)均显著减小,土壤抗蚀性下降,潜在侵蚀危险程度增大。与免耕平作相比,在3°～6°缓坡上,横坡垄作方式的土壤团聚体D50值大;而9°坡面上部,横坡垄作的D50值大,坡下部免耕平作的D50值大。表明黑土区缓坡耕地采用横坡垄作方式有利于土壤团聚体的保持;9°以上坡耕地,免耕平作方式坡下部土壤抗蚀性较强。     

抛荒对冷浸稻田土壤团聚体及有机碳稳定性的影响

冷浸稻田是长江流域重要的低产稻田类型之一,近年来抛荒严重,而抛荒对冷浸稻田土壤团聚体的影响并不清楚。本研究以连年种植的冷浸稻田(CWC)、抛荒3年的冷浸稻田(CWA3)和抛荒6年的冷浸稻田(CWA6)为对象,分析抛荒后冷浸稻田土壤团聚体特征以及有机碳稳定性,以期为准确评估抛荒对长期淹水土壤的结构和有机碳的影响提供数据支持。结果表明,不论是0~25 cm土层还是25~50 cm土层,冷浸稻田土壤53μm粒级团聚体占总团聚体比例均超过40%;0~25 cm土层土壤250μm团聚体比例超过35%;53~250μm粒级团聚体比例低于20%。抛荒使0~25 cm土层53μm粒级团聚体占总团聚体比例显著增加,53~250μm粒级比例显著降低。在0~25 cm土层,抛荒使有机碳活性指数Ⅰ(LIc-Ⅰ)在53μm粒级和250μm粒级上升高,有机碳活性指数Ⅱ(LIc-Ⅱ)在53~250μm和250μm粒级上降低;而有机碳难降解指数(RIc)在53μm和53~250μm粒级上降低。土壤总有机碳随抛荒时间延长而增加。     

东北典型黑土区农耕土壤团聚体流失特征

通过野外原位模拟降雨试验,研究了东北典型黑土区3种降雨强度(30、60和90 mm h-1)下农耕地坡面侵蚀过程的土壤团聚体流失特征,分析了流失团聚体特征指标(平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、分形维数(D)、平均重量比表面积(MWSSA)、≥1 mm粒级团聚体比例(PA1)、≥2 mm粒级团聚体比例(PA2)、≥0.25 mm粒级团聚体比例(PA0.25))的变化规律。结果表明:降雨强度对典型黑土区农耕地坡面侵蚀有显著影响;次降雨初期侵蚀量占整个降雨过程总侵蚀量的比例随着降雨强度的增加而增大。在30 mm h-1降雨强度下,团聚体流失以0.25 mm粒级团聚体为主,其占团聚体流失总量的90.0%;在60 mm h-1降雨强度下,团聚体流失以0.25和0.5~1 mm粒级团聚体为主,二者占团聚体流失总量的63.7%;而90 mm h-1降雨强度下,团聚体流失以0.25和2~5 mm粒级团聚体为主,二者分别占团聚体流失总量的31.7%和31.2%。PA0.25、PA1、PA2、MWD和GMD与降雨强度和含沙量之间均呈现极显著正相关关系;MWSSA和D与降雨强度和含沙量之间呈现极显著负相关关系。研究结果还表明,PA1、MWD和GMD皆能较好地表征典型黑土区农耕土壤的团聚体流失特征。     

秸秆与生物炭对东北黑土团聚体碳氮磷循环关键酶活性影响

【目的】秸秆与生物炭施用会显著影响土壤酶活性,而不同粒径土壤团聚体微域环境的变化,可能减弱或延缓酶的响应强度,因此探讨土壤团聚体内酶活性对秸秆与生物炭施用的响应十分必要。【方法】依托设置在东北黑土已开展五年的田间定位试验,探究每年秸秆还田(SR,5 t hm^-2)和单次施用生物炭(BR,30 t hm^-2)以及二者联合(BS,5t hm^-2+30 t hm^-2)对不同粒径土壤团聚体内碳、氮、磷循环相关酶活性的影响。【结果】与对照相比,SR显著提高各粒径团聚体中多酚氧化酶和β-1,4-葡萄糖苷酶活性,平均增幅达33.4%和25.6%;而BR则显著提高了> 2 mm、<0.25mm粒径中多酚氧化酶活性及0.25～2 mm粒径中β-1,4-葡萄糖苷酶活性,平均增幅分别为30.2%、67.4%和44.4%。在氮循环相关酶方面,BR、SR和BS处理均显著增加> 2 mm、<0.25 mm粒径中的氧化亚氮还原酶活性,0.25～2 mm粒径中的硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶、一氧化氮还原酶活...     

不同管理方式对黑土农田根际土壤团聚体稳定性的影响

以长期定位试验为平台,采集草地(GL)、作物轮作(当季作物为大豆,RS)和连作(玉米、大豆、小麦连作,CM,CS,CW)共5个样地的根际土壤样品作为实验处理,通过对根际土壤团聚体稳定性及有机碳含量的研究,旨在阐明不同植被覆盖与作物轮作—连作对土壤团聚体稳定性的影响。结果表明,土壤有机碳以如下顺序递减:GL>CS>CM>RS>CW;土壤全氮含量以如下顺序递减:GL>CS>CM>CW>RS。农田经过20年的生态恢复,植被演替成为草地,土壤有机碳含量比农田各处理平均高出7.8%。水稳性大团聚体(WSA_(>0.25mm))质量分数以如下顺序递减:GL>CM>RS>CS>CW,草地WSA_(>0.25mm)的质量分数比农田平均高出18.0%。WSA_(>0.25mm)有机碳含量与土壤总有机碳含量呈显著正相关(r=0.89,p<0.05)。从草地到农田各处理WSA_(>2mm)与其WSA_(>0.25mm)的变化趋势基本一致。WSA_(>2mm)有机碳含量与平均重量直径(MWD)呈极显著正相关(r=0.99.p<0.01),对土壤团聚体的稳定性具有重要作用。根密度与WSA_(>0.25mm)、WSA_(>2mm)质量分数及有机碳含量呈显著或极显著正相关,与MWD的相关性也达极显著水平(r=0.97,p<0.01),表明植物根系在水稳性大团聚体的形成与稳定过程中起着重要作用。     

东北黑土区土壤团聚体迁移特征的模拟降雨试验研究

坡面侵蚀过程中土壤团聚体迁移反映了团聚体的破碎程度以及雨滴打击和径流搬运之间的相互作用。基于模拟降雨试验,研究了黑土坡面不同粒级土壤团聚体的迁移特征。研究结果表明,同干筛处理相比,湿筛后≥0.25mm粒径的水稳性团聚体含量为52%,其较干筛处理减少24%。湿筛后土壤团聚体的粒级分布以<0.25mm团聚体居多;湿筛处理后>1mm粒级的团聚体含量较干筛处理减少了83.8%。在50和100mm/h两个降雨强度下,团聚体流失以<0.25mm的微团聚体为主,其流失量占团聚体流失总量的80%以上,且不同降雨强度下微团聚体流失量与含沙浓度存在显著正相关关系。50mm/h降雨强度下微团聚体流失量随降雨历时的增加呈先快速增加后递减,最后趋于相对稳定的变化趋势;而100mm/h降雨强度下,其变化趋势则表现为先快速增加后缓慢上升趋势。≥0.25mm各粒级团聚体的流失比例和流失团聚体的平均重量直径(MWD)均随降雨强度的增加而减小,反映了大雨强下雨滴打击对团聚体的分散作用。     

东北黑土区不同耕作方式土壤养分与酶活性的时空变化

通过田间试验研究了东北黑土区玉米不同耕作方式的土壤养分与酶活性的时空变化规律.结果表明,整个生育期不同处理在各个土层均有较高的碱解氮含量,而在播种前常规耕作高于宽窄行,玉米生长中期则是宽窄行高于常规耕作,收获后各处理含量水平基本一致.有效磷不同处理均表现出养分表聚现象,且宽窄行在各个生育期的不同土层内均高于常规耕作.速效钾含量随着土层的加深降低不十分明显,处理间没有表现出明显的差异,体现了钾素养分移动性大的特点.玉米生长关键期的全量氮、磷、钾变化幅度不大,处理问含量水平一致;有机质含量在2%～3%之间;pH值不同处理均随着土层的加深逐渐升高的趋势,说明不同的耕作措施都有促进土壤表层酸化的现象.不同耕作方式土壤酶活性在整个生育期变化趋势相同,无明显差异.     

若尔盖高原湿地植物群落结构特征与土壤微生物群落多样性

[目的]探究若尔盖高原湿地植物群落(乌拉苔草、木里苔草、花葶驴蹄草、藏嵩草)结构特征、土壤微生物群落多样性的长期变化特征及其二者之间的演化关系,为该地区的植被恢复和生态环境保护提供借鉴.[方法]结合室内样品分析,连续4 a(2016-2019年)观测了不同植物群落地上和地下各个指标的动态特征.[结果]①对于a多样性,2...     

垄作方式对薄层黑土区坡面土壤侵蚀的影响

定量评价垄作方式对坡面土壤侵蚀的影响,可为坡面土壤侵蚀防治提供理论参考。基于2012—2015年哈尔滨市野外径流小区监测资料,探讨了顺坡垄、横坡垄、无垄作(裸地休闲对照)垄作方式对坡面土壤侵蚀的影响,分析了不同垄作方式下坡面水沙关系。结果表明:不同垄作方式下径流量和侵蚀量均具有显著差异,坡面径流量和侵蚀量均表现为无垄顺坡垄横坡垄;与无垄作试验处理相比,横坡垄作使坡面径流量和侵蚀量平均减少了92.4%和98.3%,顺坡垄作使坡面径流量和侵蚀量平均减少66.4%和72.2%。当坡度由3°增加到5°时,无垄作、顺坡垄作、横坡垄作坡面侵蚀量分别增加了0.8,8.2,5.5倍。3种垄作方式下坡面水沙关系均呈现出良好的相关关系,顺坡垄作和无垄作坡面侵蚀量随径流量的增加幅度远大于横坡垄作坡面,当坡面径流量10.0mm时,二者坡面侵蚀量急剧增加。     

黑土区水稻土水稳性团聚体有机碳及其颗粒有机碳的分布特征

为研究黑土区水稻土水稳性团聚体有机碳及其颗粒有机碳含量和δ~(13) C值的分布特征,探讨黑土区水稻土水稳性团聚体有机碳及其颗粒有机碳的分布和稳定性,为该地区黑土的合理利用及土壤的合理培肥提供理论依据,以黑土区不同有机碳含量的水稻土为研究对象,利用湿筛法和物理分组技术分离提取各级团聚体及其颗粒有机物,采用~(13) C稳定同位素质谱技术分析有机碳含量及其δ~(13) C值。结果表明,黑土区水稻土以2~0.25mm团聚体为主,土壤有机碳主要富集在0.25mm团聚体中,尤其是2~0.25mm团聚体中;团聚体有机碳的δ~(13) C值随团聚体粒级的减小而增大,2mm和2~0.25mm团聚体中有机碳的δ~(13) C值均小于土壤有机碳的δ~(13) C值,具有碳截获或碳固定能力,而0.25~0.053mm和0.053mm团聚体中有机碳的δ~(13) C值均大于土壤有机碳的δ~(13) C值,具有碳固持或稳定的能力;除B-2土样外,各土样均以2~0.25mm团聚体中的颗粒有机碳含量为最大,以0.25~0.053mm团聚体中的颗粒有机碳含量为最小,且该团聚体中颗粒有机碳含量与土壤有机碳含量呈显著正相关关系(r=0.917,P0.01),表明微团聚体闭蓄态的颗粒有机碳对土壤有机碳的固持和稳定发挥重要作用。土壤颗粒有机碳及各级团聚体中颗粒有机碳的δ~(13) C值均小于土壤有机碳及各粒级团聚体中有机碳的δ~(13) C值,团聚体颗粒有机碳的δ~(13) C值也随团聚体粒级的减小而增大。因此,黑土区水稻土中0.25mm的水稳性团聚体是有机碳的主要载体,团聚体颗粒有机碳作为活性碳库,较总有机碳更易反映黑土区水稻土有机碳的周转变化,其敏感性随团聚体粒级的增大而增强。     

东北丘陵漫岗区坡耕地土壤抗蚀性研究

采用室内分析与野外试验测定相结合的方法,对研究区坡耕地土壤理化性状和土壤崩解速率进行了分析,并采用EPIC(土壤侵蚀和生产力影响估算)模型计算了土壤可蚀性因子K值,研究了东北丘陵漫岗区坡耕地抗蚀性分布特征。结果表明:(1)该区土壤容重的变化趋势为:0—5cm土层<20—25cm土层<40—45cm土层,坡下部<坡上部,7°<10°。土壤有机质含量变化趋势相反,中值粒径无明显变化规律。(2)土壤崩解速率随土层深度增加而逐渐增大,它与土壤容重和有机质相关性较好。容重越小,有机质含量越高,崩解速率越小。(3)土壤崩解速率随坡度和坡位变化规律一般表现为:坡上部>坡下部,7°<10°。(4)该区坡耕地土壤可蚀性K值处于0.20～0.40之间,土壤抗蚀性能较弱,应加强土壤抗侵蚀研究及水土流失方面的防治工作。     

耕作方式对紫色水稻土颗粒态氮的影响

土壤颗粒态氮作为土壤有机氮中的非稳定性部分,对土壤中氮的平衡有着重要的影响,对作物的生长及增产增收也有着重要意义.试验以西南大学农业部重庆紫色土生态环境重点野外科学观测试验站内于1989年设立的长期免耕试验田为研究对象,研究冬水田平作、水旱轮作、垄作免耕和垄作翻耕等耕作方式对土壤颗粒态氮的影响.结果表明,不同耕作方式下土壤全氮及颗粒态氮含量均具有明显的垂直分布特征,由上到下含量逐渐降低.在0-60 cm的土壤深度内,土壤全氮平均含量依次为垄作免耕(1.53g/kg)>冬水田平作(1.50 g/kg)>垄作翻耕(1.31 g/kg)>水旱轮作(1.16 g/kg);颗粒态氮平均含量依次为冬水田平作(0.55 g/kg)>垄作免耕(0.46 g/kg)>垄作翻耕(0.40 g/kg)>水旱轮作(0.35 g/kg).免耕能够增加土壤全氮含量,但无助于颗粒态氮含量的增加.不同耕作方式下的颗粒态土碳氮比大于全土碳氮比,表明颗粒态土壤有机质易被微生物分解,是土壤营养物质的重要来源.     

新疆水稻田土壤团聚体及有机碳动态变化

土壤团聚体是土壤结构的基本单元,对土壤物理化学性质及生物化学性质具有重要影响。通过湿筛法对新疆水稻土团聚体及其有机碳的变化进行研究。结果表明：稻田土壤总有机碳随着种植水稻时间的延长而增加,种植水稻100a土壤总有机碳比荒地的增加了28.35g/kg;荒地开垦种植水稻后,随着种稻时间的延长,土壤水稳性团聚体（〉250μm）和微团聚体（53～250μm）显著增加,〈53μm矿物结合态团聚体则显著下降;水稳性团聚体和微团聚体有机碳随植稻时间的延长而显著增加,矿物结合态有机碳含量呈现下降趋势,不同粒级土壤团聚体有机碳之间存在明显差异。荒地开垦种植水稻有利于新疆水稻田土壤总有机碳、水稳性团聚体及其有机碳的积累,有利于土壤结构的改善和提高。     

添加硝化抑制剂DMPP对红壤水稻土硝化作用及微生物群落功能多样性的影响

通过室内培育试验,研究了不同施氮水平下添加硝化抑制剂(DMPP)处理对红壤水稻土NH4+-N、NO3–-N含量、微生物生物量碳及微生物群落功能多样性的影响。结果表明:56天培养期内,不同处理的NH4+-N含量总体呈下降趋势,而NO3–-N含量呈上升趋势。随施氮水平提高,培养期内NH4+-N平均含量从0 mg/kg处理的24.10 mg/kg增加到400 mg/kg处理的412.10 mg/kg,NO3–-N平均含量从0 mg/kg处理的41.88 mg/kg增加到400 mg/kg处理的99.83 mg/kg。添加DMPP显著抑制硝化作用进行,抑制效果随施氮量增加而提高,400 mg/kg施氮水平下,添加DMPP硝化率和硝化速率比不添加DMPP处理分别下降了29.0%和44.3%,下降幅度远大于其他施氮水平处理。施氮水平也影响土壤微生物生物量碳和微生物群落功能多样性。施氮量从0 mg/kg增加到400 mg/kg,土壤微生物生物量碳下降了12.5%,AWCD值下降了78.4%,Shannon指数下降了22.3%;与不添加DMPP处理相比,添加DMPP处理的土壤微生物生物量、AWCD值、Shannon指数分别提高了2.1%、23.9%、7.8%,尤其在400 mg/kg施氮水平下,提高的幅度更加明显。