华中地区两种典型菜地土壤中氮素的矿化特征研究

以华中地区两种典型的菜地土壤——黄棕壤和潮土为研究对象,利用室内连续培养试验研究了菜地土壤氮素的矿化规律和矿化特征.结果表明,黄棕壤和潮土氮素的矿化以硝态氮量较多,铵态氮较少.两种土壤的矿化速率随培养时间的延长而降低,培养13周以后黄棕壤的矿化速率为N 0.13 mg/(kg.d),潮土为N 0.32 mg/(kg.d).随着培养时间的延长,黄棕壤和潮土的累计氮矿化量缓慢增长.培养结束时黄棕壤矿化量为N 68.65 mg/kg,潮土矿化量为N109.37 mg/kg,分别占土壤全氮量的24.52％和21.45％.黄棕壤和潮土氮素的矿化势分别为N 74.63 mg/kg和123.45mg,/kg,分别占土壤全氮量的26.65％和24.21％.     

无机氮与蔬菜废弃物耦合对土壤氮矿化的影响

为探明有机废弃物添加量与不同无机氮水平耦合对土壤氮矿化的影响,设计了3个甘蓝废弃叶添加量[B1:200 g.kg 1(土),B2:400 g.kg 1(土),B3:550 g.kg 1(土)]和4个无机氮水平[N0:0 mg.kg 1(土),N1:25mg.kg 1(土),N2:50 mg.kg 1(土),N3:100 mg.kg 1(土)]交互的控制培养试验(25℃,65%的田间持水量)。试验结果显示:各氮处理下土壤净累积氮矿化量是空白对照的4～5倍,N1水平下土壤净累积氮矿化量显著高于其他氮水平。各甘蓝废弃叶添加量处理下土壤净累积氮矿化量是空白对照的3～5倍,且B2添加量下土壤净累积氮矿化量显著高于B1和B3。统计分析表明,氮处理和甘蓝废弃叶添加量之间的交互效应不显著(P=0.275),甘蓝废弃叶的添加是影响氮矿化的主要因素(Eta2=0.16),而供氮水平为次要因素(Eta2=0.07)。B1添加量下,培养前期(0～20 d)土壤净累积矿化量逐渐升高,后期保持稳定水平;但B2和B3添加量下,培养前期(30 d)土壤呈现矿化、固持、再矿化现象,后期土壤净累积矿化量逐渐升高。氮矿化速率结果说明,甘蓝废弃叶添加后氮素矿化主要发生在培养前30 d。对培养期间土壤净累积氮矿化量随时间变化做一级动力方程模拟,拟合效果良好(R2=0.62～0.89)。     

石灰岩山地侧柏纯林非生长季土壤氮矿化研究

为探明石灰岩山地侧柏纯林非生长季土壤氮矿化能力,采用PVC管原位培养法对济南南部山区石灰岩山地人工恢复不同年限(5,10,25年)的侧柏纯林土壤的氮矿化能力进行研究。结果表明:3种不同恢复年限侧柏纯林NO3--N含量先升高后降低然后再有所升高,NH4+-N含量变化没有明显的规律性。其净硝化速率和净氮矿化速率均在11月份达到最大值,分别为(0.07±0.04)mg/(kg.d),(0.11±0.01)mg/(kg.d),(0.15±0.02)mg/(kg.d)和(0.15±0.04)mg/(kg.d),(0.29±0.02)mg/(kg.d),(0.33±0.03)mg/(kg.d)。石灰岩山地侧柏纯林土壤的净氮矿化速率与土壤湿度表现为二次函数关系,但随湿度增加,土壤净氮矿化能力降低。土壤净氮矿化与土壤pH值呈显著负相关(r=-0.452,p=0.018),与土壤有机碳含量、微生物量碳含量和C/N比均呈正相关关系,但相关性不显著(r=0.076,p=0.707;r=0.374,p=0.055;r=0.337,p=0.086)。非生长季石灰岩山地侧柏纯林土壤有较强的氮转化能力,气温变化所导致的土壤环境因素对氮矿化有显著影响。     

土壤水分和氮添加对3种质地紫色土氮矿化及土壤pH的影响

为正确认识土壤水分、质地和外源氮添加对紫色土氮矿化作用和土壤pH的影响,以西南地区典型的紫色土为研究对象,通过90d的室内恒温(25℃)好气培养,研究了3种质地(粘土、粉粘壤土和砂土)紫色土在不同含水量(55%,65%和75%田间持水量)和尿素氮添加水平(0mg/kg土和250mg/kg土.)条件下,土壤氮矿化作用和pH的变化。结果表明:前30d的累积矿化氮量可占培养期间(90d)的78.48%~91.55%,且各处理的土壤累积矿化氮量和净矿化速率均随着培养时间的延长而快速增加;第30~90d,土壤累积矿化氮量增长缓慢,净矿化速率迅速下降并趋于稳定。土壤累积矿化氮量和净矿化速率在各培养阶段均随土壤水分含量的增加而逐渐增大,其中75%WHC(75%田间持水量)和75%WHC+U(75%田间持水量+尿素)处理的矿化作用最强。土壤质地从一定程度上对土壤的矿化产生影响,但其影响并不显著。外源氮添加能促进土壤氮矿化,其净氮矿化量和净矿化速率在各培养阶段均极显著(p0.01)高于未加氮处理,分别为未施氮处理的1.68~4.56倍,0.60~6.47倍。外源氮添加使土壤pH显著下降,55%WHC+U、65%WHC+U和75%WHC+U处理分别下降了0.57,0.66,0.72个pH单位,土壤有酸化趋势。土壤pH值与土壤氮素净矿化速率呈极显著线性相关,净矿化速率对pH变化贡献巨大。总之,土壤含水量增加和外源氮添加均促进了土壤氮矿化,增加了土壤矿质氮含量,同时外源氮添加也加速了土壤pH下降,土壤有酸化趋势。     

土地利用方式对湿润亚热带土壤硝化作用的影响

在土壤最大持水量60%和30℃条件下对采自江西的自然土壤(森林和灌丛)和农业利用土壤(稻田、旱地和茶园)进行了实验室培养,研究土地利用对硝化作用的影响。结果表明,由于土壤呈酸性(pH4.2～6.3,平均为4.9),供试土壤的硝化作用很弱甚至缺失。当无外加铵态氮时,土壤的硝化速率与有机氮矿化速率呈显著的线性关系(p<0.01),而与土壤pH无关;当外加铵态氮使基质饱和时,硝化速率与土壤pH显著相关(p<0.01)。农业利用显著提高土壤的硝化作用能力,绝大部分自然土壤(78%)的净硝化速率小于净矿化速率,无机氮以铵态氮为主,而绝大部分农业利用土壤(74%)的净硝化速率大于净矿化速率。农业利用通过提高土壤pH、氮肥施用刺激硝化作用及改善土壤磷素供应状况等途径促进土壤的硝化作用。农业利用土壤硝化作用能力的提高增加了氮肥以硝态氮形态淋失的风险。     

黄河口典型湿地土壤氮素的季节动态及转化过程研究

于2008年10月、2009年5月和8月对黄河口湿地进行了3次野外调查和室内及野外模拟实验,研究了湿地土壤中各形态氮素的季节变化及转化过程,结果表明:农业种植区表层土壤氮素含量明显高于自然湿地,自然湿地全氮的含量低于1 000 mg/kg,铵态氮含量小于10 mg/kg,硝态氮含量小于3 mg/kg,研究区土壤氮素含量处于低营养水平。土壤中氮素的含量8月份最低,其中无机氮的季节变化较有机氮明显;0-10 cm表层土壤氮素含量明显高于下层土壤,10 cm以下氮含量无显著垂直变化。在氮素的转化过程中,氮的反硝化能力最强,硝态氮的最大损失量达到23.44 g/(m3.d),这与研究区域土壤中硝态氮含量较低相吻合;矿化能力较弱,有机氮的最大转化量仅为0.91 g/(m3.d);氮的硝化过程中铵态氮的最大转化量为12.77 g/(m3.d)。芦苇枯落物在分解过程中发生了氮素的净释放,夏季淹水环境芦苇枯落物氮素的日均归还量最高,达到0.039 g/(m2.d),冬季最低,芦苇枯落物分解对土壤氮库的储量有一定影响。     

上海市城市河岸带土壤氮矿化作用与活性氮库变化

为了解上海市城市河岸带土壤氮矿化速率以及活性氮库的变化,在上海市选择了6个典型城市河岸带,自2010年12月至2011年11月每两个月一次采用埋袋法测定了各河岸带0~35 cm深度土壤氮矿化速率和活性氮库的变化。结果表明,上海市城市河岸带0~35 cm深度土壤净矿化速率平均为0.006 mg kg-1 d-1,且具有显著的时空差异性;通过three-way ANOVA和Pearson相关分析发现,土壤深度、月份和区域条件均能对河岸带土壤氮矿化速率产生显著的单一或综合交互影响,净矿化速率与SOC含量呈极显著负相关关系(p0.01),与土壤中NO3-和NH4+的含量以及温度均呈极显著正相关关系(p0.01),而与土壤粒径没有显著的相关关系。上海市城市河岸带0~35 cm土壤整体上表现为活性氮库的增加,但在不同的点位和月份上会出现活性氮库亏损的现象。     

川中丘陵区涪江流域土壤矿质氮空间分布特征

采用GPS、地统计及地理信息系统（GIS）相结合的技术和方法研究了川中丘陵区涪江流域土壤矿质氮含量的空间分布特征及其影响因素。结果表明,研究区内土壤硝态氮（NO3^--N）和铵态氮（NH4＋-N）含量分别为（79.21±24.34）mg·kg^-1和（8.89±2.47）mg·kg^-1,在不同土壤类型中,土壤硝态氮和铵态氮含量存在极显著差异（P〈0.01）。土壤硝态氮含量以许家沟和中河沟区域为中心向北部和南部递增;土壤铵态氮含量以赵家湾、中河沟和任家沟为低值中心（〈8.00mg·kg^-1）向两旁逐渐增加。从低海拔到高海拔土壤硝态氮含量呈先增加后降低的趋势,土壤铵态氮含量持续降低;在丘体下部和平坝土壤中硝态氮和铵态氮含量均高于其他3种地形土壤中其含量;土壤硝态氮在不同坡度中均值比较为缓坡地〉坡地〉陡坡地〉平地,从平地到陡坡地土壤铵态氮含量呈显著降低趋势;土壤硝态氮含量在小麦与其他作物轮作方式中明显低于油菜与其他作物轮作方式中其含量,土壤铵态氮则相反。     

水热条件对华西雨屏区柳杉人工林土壤氮矿化的影响

采用室内培养方法研究了温度(5、15、25和35℃)和湿度(20、40、60和80%田间持水量(FWC))对华西雨屏区柳杉(Cryptomeria fortunei)人工林表层(0~20 cm)土壤氮素矿化的影响,并探讨了温度和湿度与土壤氮素矿化的关系及土壤氮素矿化的最适温度和湿度。结果表明:在30 d的培养过程中温度和湿度均对华西雨屏区柳杉林土壤氮矿化有显著影响(p0.05);相同水分条件下,土壤净氨化速率和氮净矿化速率均随温度的升高而增加;净硝化速率先随温度的升高而增加,在25℃时达到最大值,之后又随温度的升高而降低。相同温度条件下,土壤净氨化速率、净硝化速率和氮净矿化速率均先随水分含量的升高而增加,在60%FWC时达到最大值,之后又随水分含量的升高而降低。在温度和湿度16个交互处理中,35℃和60%FWC条件下土壤净氨化速率和氮净矿化速率最高,在25℃和60%FWC条件下土壤净硝化速率最高;在5℃和20%FWC条件下土壤净氨化速率、净硝化速率和氮净矿化速率最低。土壤氮净矿化的最适温度和湿度分别为32.9℃和64.1%FWC。研究区各土壤水分含量(x1)和温度(x2)条件下的氮净矿化速率(y7)可用关系式y7=-0.5374+0.05001x2+0.04374x1-0.0009228x22-0.0003749x12+0.000215x1·x2进行估算。土壤氮矿化Q10值在5~35℃内随温度的升高而降低,氮净矿化在5~15℃内对温度敏感性最高。氮净矿化作用产生的无机氮中铵态氮占77.6~87.6%,说明该区柳杉人工林表层土壤氮矿化形成的铵态氮只有少部分转化成了硝态氮,这有利于减少研究区多雨条件下矿质氮的淋失。     

特制有机肥提高贵州黄壤氮矿化和硝化率的研究

植烟土壤中的氮素形态比例是优质烟叶生产的关键,合理施用有机肥可以调节土壤中不同形态氮素矿化水平。以贵州植烟黄壤为研究对象,采用Stanford长期好气间歇淋洗培养法,研究并模拟了不同特制有机肥施用量(0(CK),750 kg·hm^–2(1F),1 500 kg·hm^–2(2F),2 250 kg·hm^–2(3F))下的土壤氮素矿化过程。结果表明,供试贵州黄壤培养5 d后硝化率低于10%,后期硝态氮释放比例严重偏低,土壤在烟草旺长期能供给的硝态氮总量为66.89 mg·kg^–1,不能满足烟草全生育期内的需氮情况。特制有机肥施用后土壤速效氮矿化速率均呈"前快后慢"趋势,前期矿化量高,后期矿质氮素释放减少并逐渐稳定,符合烟草生长对氮的吸收规律。特制有机肥施用显著提高了土壤速效氮矿化量,速效氮矿化量最多增长420.1%,硝态氮最多增长276.6%。添加特制有机肥显著提高了植烟黄壤硝化率,硝化率增幅范围为8.1%～50.4%。3F处理特制有机肥施用量条件下,土壤硝化率变化范围为43.69%～51.22%,最符...     

土壤侵蚀与土壤肥力

对土壤侵蚀与土壤肥力概念进行了阐述,分析了两者之间的关系,指出土壤侵蚀与土壤肥力之间的作用是相互的,侵蚀造成土壤肥力的丧失,而土壤肥力的丧失反过来又加剧侵蚀作用的加强.在此基础上,提出了治理土壤侵蚀和培育土壤肥力时应注意的问题与治理方法.     

典型黑土区主要水保树种土壤水文效应研究

对典型黑土区的主要水土保持树种林下枯枝落叶层、土壤水分物理性质进行了分析研究,结果表明:随着土层深度的增加,造林地土壤总孔隙度减小容重增大,未造林地无明显变化,白皮柳林下平均土壤容重最小,总孔隙度最大,改良土壤效果最明显,依次为长白落叶松、小黑杨、樟子松;各树种土壤渗透性能均好于未造林地,其中白皮柳土壤渗透性能最好;营造水土保持林可有效增加土壤蓄水、透水能力,各树种土壤水文效应综合评价结果是白皮柳和长白落叶松优于小黑杨和樟子松。     

干湿交替对土壤呼吸和土壤有机碳矿化的影响述评

土壤干湿交替循环对土壤呼吸的“激发效应”被证实在干旱、半干旱和地中海气候区普遍存在。土壤干湿交替被认为是影响土壤呼吸的重要因素。土壤物理、化学、生物性状会在干湿交替过程中发生一系列变化,引发土壤CO₂排放量显著激增而引起“Birch效应”。随着未来气候变化下极端降水天气事件发生频率的增加,降雨强度和频率的改变将导致部分地区的土壤经受更广泛和频繁的干湿交替作用,加剧土壤干湿循环,影响土壤呼吸。重点论述了干湿交替对土壤碳素循环各个关键过程(尤其是土壤呼吸和SOC矿化)的影响效应,归纳总结了干湿交替对土壤碳素循环的影响机制,从土壤团聚体、根系呼吸、微生物呼吸等方面阐述了干湿交替对土壤呼吸和土壤有机碳(SOC)矿化激发效应的影响及其机理。综合生理学说与物理学说观点,认为干湿交替主要通过土壤结构、SOC的分解速率、土壤微生物群落的结构与稳定性等的改变来影响土壤呼吸和SOC矿化过程。目前,关于干湿交替对土壤碳素循环关键过程影响的研究结果还不尽一致,其影响机制尚不明晰,研究方法也还有一些不足之处。简要指出了目前研究过程中存在的一些不足,并对未来研究中值得深入研究的科学问题进行了探讨与展望。     

红壤和紫色土抗侵蚀性指标的计算方法研究

以长江流域主要侵蚀性土壤——红壤和紫色土为研究对象,以土壤可蚀性K值作为土壤抗侵蚀性指标,采用通用土壤流失方程计算得到人工模拟降雨试验下红壤和紫色土的抗侵蚀性指标,分别为0.325 2和0.276 3。应用侵蚀—生产力评价模型（EPIC）,根据上述两种土壤的理化性质计算其土壤抗侵蚀性指标,分别为0.313 8和0.266 8。分析比较这两种方法得到的土壤抗侵蚀性指标,最终得到侵蚀—生产力评价模型（EPIC）的修正系数（1.04）。     

东北典型黑土区土壤理化性质的变化特征

东北黑土区是我国最为重要的粮食生产基地,摸清第二次土壤普查以来主要黑土土种理化性质的变化特征可为保护黑土资源提供有力的科学依据。本文基于第二次土壤普查的典型黑土剖面资料,重新调查了典型黑土区内的23个黑土土种,结果表明:近20年来主要黑土土种上的粮食单产增加约81%;在化工肥料和侵蚀的共同作用下,黑土的有机质含量和全氮含量变化不大,但全磷含量显著增加,全钾含量显著降低,表层土壤酸化明显。建议今后适当增加钾肥施用量而减少磷肥施用量。     

不同改良剂对宁夏地区盐碱土土壤结构的影响

采用玉米室内盆栽试验的方法,研究了宁夏回族自治区石嘴山市平罗县姚伏镇大兴墩村的盐碱土在施用硫磺、有机肥、石膏、PAM等不同土壤改良剂对土壤结构的影响.研究结果表明,4类改良剂均有效降低了土壤容重,土壤空隙度随之增加,土壤物理结构的改善与水分利用相互配合,共同促进了当地盐碱土的改良;硫磺的最佳用量确定为在30.45 g/盆,并需要注意土壤通气性,防止发生反硫化作用,对玉米根系产生毒害;综合而言,PAM改良效果最佳.其次是石膏和S3处理.     

秸秆覆盖对滨海盐渍土土壤养分的影响

采用小麦秸秆(A)、30cm玉米秸秆(B_1)、50cm玉米秸秆(B_2)、玉米整杆(B_3)、杂草(T)5种不同类型,设计0.3kg/m~2(F_1)、0.6kg/m~2(F_2)、0.9kg/m~2(F_3)、1.2kg/m~2(F_4)4种梯度覆盖量,通过田间试验研究不同秸秆类型与覆盖量组合对滨海盐渍土土壤各养分指标的影响,并进行土壤养分综合评价,筛选较好的处理组合。结果表明:秸秆覆盖1a,A、B_1、B_2、B_3类型处理地块土壤各养分指标在覆盖量为0.6kg/m~2时增加效果较好;T类型处理地块土壤碱解氮含量与有机质含量分别在覆盖量为0.6kg/m~2与0.9kg/m~2时增加效果较好,对土壤速效磷、速效钾含量无显著增加效果。AF_2处理对土壤有机质、碱解氮、速效磷含量的提升效果最明显,B_1F_2处理对土壤速效钾含量的提升效果最明显。不同处理均可增加土壤养分,各类秸秆与覆盖量的最佳组合对滨海盐渍土土壤养分提升效果表现出AF_2B_1F_2B_3F_2B_2F_2TF_4的顺序,AF_2处理对土壤养分有较好的提升效果。     

土壤干密度和含水率对2种紫色土抗剪强度的影响

选择广泛分布于重庆丘陵山区的钙质紫色土和中性紫色土2种土壤,通过室内三轴剪切试验测定含水率和干密度交互作用对土壤抗剪强度指标的影响。结果表明:(1)在相同干密度情况下,2种土壤粘聚力(c)随着含水率增加呈现出先增加后减小的趋势,在相同土壤含水率水平下,土壤粘聚力(c)随干密度增大而增大;2种土壤内摩擦角(φ)在各干密度条件下均随着含水率增加呈明显减小的趋势。(2)含水率和干密度的交互作用对粘聚力(c)有显著影响,粘聚力(c)随着干密度的增大而增大,且每一个干密度都有一个含水率与之对应,并在此交互条件下c达到最大。钙质紫色土粘聚力(c)在干密度为1.7g/cm3,含水率为11%时达到极大值,此时粘聚力(c)为154.59kPa,中性紫色土粘聚力(c)在干密度为1.6g/cm3,含水率为8%时达到极大值,此时粘聚力(c)为126.38kPa。(3)含水率和干密度的交互作用对内摩擦角(φ)影响相对较小,同一干密度下,其φ值差异不大,随干密度的增大缓慢增大,相对而言,含水率对内摩擦角(φ)的影响更明显。钙质紫色土内摩擦角(φ)随含水率的增大呈曲线下降,中性紫色土内摩擦角(φ)随含水率增大有一个短暂的增大过程,而后随之迅速减小。     

黑土区土壤剖面水分动态变化研究

通过对2007年5-9月作物生长季内农Ikt黑土土壤剖面水分含量的监测,分析了黑土区土壤剖面水分分布特征,季节性动态变化和变异系数.结果表明,在观测期内农田黑土水分在剖面上随土层深度的增加呈现出先增加,再减少,后增加的趋势;土壤剖面各土层土壤水分含量随时间的变化表现为先减小,后增加,再减小的波浪式,这与降雨量的季节性分布和作物生长发育密切相关;在观测期内没有发现激变层,土壤水分变异系数的最大值出现于0-10 cm,随着土层深度的增加变异系数呈减小的趋势.     

初始湿度对覆膜开孔蒸发水盐运移的影响

为了解初始含水率(湿度)变化对覆膜开孔蒸发的盐分与蒸发量的定量关系,通过不同湿度土壤的室内蒸发实验,研究了覆膜开孔率影响下土壤水分和盐分的运动特征.结果表明,初始含水率越大,不同覆膜条件下累积蒸发量越大,单位膜孔面积累积蒸发量(E_R)随开孔率增大而急剧减小.不同初始湿度的ER与覆膜开孔率的关系可用乘幂表示;表土返盐量随覆膜开孔率的增大而逐渐增加;不同含水率土壤的盐分浓度削面分布趋势一致,含水率越大,表层盐分浓度越大,含水率较小的土壤.盐分浓度在表层最大.在盐分含量最低点附近达到最小值,表层以下4-13cm的盐分浓度均小于初始值;不同覆膜开孔率条件下不同含水率土体剖面盐分浓度与垂直位置之间可用幂函数表示.研究表明,初始湿度对土壤水盐运动的影响存在定性特征,而覆膜开孔率对水盐运动的影响有定量关系可循.