我国东北寒冷地区农田土壤磷代谢的生态特征研究

研究了农田土壤磷转化作用有明显的季节变化；其中，无机磷转化作用的季节变化是5～6月逐渐升高，6～9月分解速率变化不大；土壤有机磷转化作用的季节变化是呈波动状态。土壤生态因素也具有明显的季节变化。通过灰色关联分析找出了影响农田土壤磷转化作用的主要因素和次要因素，农田土壤磷转化作用的平衡调节是受多种生态因素控制的。     

黄河口湿地土壤磷素动态分布特征及影响因素

以黄河口湿地为研究对象,对2008年10月、2009年5月和8月、2010年8月4次野外调查所获取的样品进行室内分析,研究土壤磷素的时空分布特征,并分析土壤理化性质、植被及微生物对磷素分布的影响。结果表明：农业种植区表层土壤全磷（TP）、有效磷（Olsen-P）含量均高于自然湿地的。自然湿地土壤全磷水平和垂直分异均较小,变幅分别为429.19～693.30mg/kg,408.55～663.03mg/kg;有效磷含量水平和垂直分异均较大,变幅分别为0.27～13.48mg/kg,0.08～9.57mg/kg,研究区有效磷含量处于四级及以下水平。土壤全磷水平和垂直方向季节动态变化幅度很小,变异系数分别为5.80%和1.15%;有效磷季节变化明显大于全磷的季节变化,变异系数分别为29.21%和31.09%。土壤磷素分布特征与土壤理化性质、植被分布和微生物的作用相吻合,土壤全磷含量与粘土和粉砂含量、全氮、有机碳含量呈显著正相关关系,与容重呈极显著负相关关系,有效磷含量与土壤粘土和粉砂含量呈显著正相关关系;不同植被群落土壤全磷含量水平和季节变化较小,有效磷含量水平和季节变化明显;植被根际土全磷含量略高于非根际的,碱蓬有效磷的根际效应显著,根际土有效磷含量明显高于非根际的;植被对磷素的吸收累积量与根际土壤磷素含量呈弱的负相关关系;植被根际微生物活性与根际土壤有效磷含量呈极显著正相关关系。     

东北麦田土壤微生物、小型动物及其生化活性的季节动态

初步研究了东北麦田土壤微生物、微生物呼吸速率、小型动物和生化作用的季节变化规律及其与土壤生态因素的关系 ,分析了土壤微生物、微生物呼吸速率、小型动物和生化作用之间的相互影响。结果表明 ,土壤微生物、微生物呼吸速率、小型动物和生化作用具有明显的季节变化规律 ,其中土壤细菌、放线菌、湿生性线虫类、纤维素分解作用、固氮作用、有机磷转化作用、硝化作用、氨化作用和土壤微生物呼吸速率的最大值都出现在 7月份 ,土壤真菌、节肢动物弹尾类、无机磷转化作用的最大值出现在 6月份 ,比土壤细菌和放线菌等上述指标提前 1个月。节肢动物蜱螨类全年有 2个峰值 ,分别出现在 4月份和 8月份 ,土壤弱势类群全年高峰值出现在 8月份。在 6种环境因素中 ,除了土壤pH值以外 ,土壤温度、含水量、活性有机质、水解氮、有效磷对土壤微生物、微生物呼吸速率、小型动物和生化作用存在着不同程度的影响。在土壤细菌、真菌、放线菌与小型土壤动物的消涨关系中 ,除了土壤蜱螨类、弱势类群以外 ,弹尾类、线虫类与土壤细菌、真菌和放线菌存在着较强的依存关系。土壤微生物和动物对土壤生化作用有不同程度的贡献率     

塔里木河下游灌区灌溉方式的转变对农田及其防护林土壤水盐动态的影响

通过分析塔里木河下游喀拉米吉镇绿洲大面积滴灌条件下的农田(3个棉田1个果园)与其防护林地土壤水盐分布特征,采用对比试验与野外监测方法,研究了当前滴灌体系对林网内农田及其防护林地的影响,分析防护林网内土壤水盐变化的主要因子。得出以下结论:(1)喀拉米吉镇绿洲,由于滴灌技术的普及,地下水埋深以0.5 m a-1的速度下降;地下水埋深具有季节性变化,在非灌溉季节地下水埋深较浅,在灌溉季节地下水埋深较深,与非灌溉季节相比,灌溉季节里地下水埋深平均下降了1 m以上。(2)由于喀拉米吉镇绿洲农田滴灌对土壤的影响深度不超过80 cm,灌溉水对地下水的补给量几乎为零,农田防护林根系只能从土壤深层吸收水分,导致了林地内土壤含水率显著低于农田(p<0.01)。(3)当前5 250 m3 hm-2 a-1的棉田灌溉、7 000 m3 hm-2 a-1的果园灌溉,使0～60 cm的土壤盐分处于低盐状态,基本达到农田的脱盐要求;防护林地盐分均明显高于农田(p<0.01),为农田的2倍～3倍;林地内土壤盐分表聚作用明显:砂壤土林地、砂土林地、黏土林地1、黏土林地2内表层土壤盐值分别较其农田高79.3%、77.1%、80.6%、88.4%。(4)通过林地间土壤含水率、土壤盐分的比较,发现地下水埋深的不同是农田防护林地土壤水盐差异的主要因素,150 cm土体内,含水率高的林地其含盐量也高,含水率低的林地其含盐量也低。     

黑龙江省农田养分循环与平衡状况的初步探讨

本文对黑龙江省 1977～ 1997年农田生态系统中氮、磷、钾三要素输入输出及其平衡状况、土壤养分变化状况进行了研究 ;分析了农田养分循环与平衡的变化趋势 ,提出了黑龙江省土壤实行稳氮减磷补钾的施肥措施     

酸化与富磷影响农田土壤硅的移动性

硅是水稻等禾本科作物生长发育不可或缺的营养元素,pH影响着土壤中硅的有效性和形态转化,而土壤磷与硅之间存在明显的竞争吸附效应。以常年水稻-瓜/菜轮作农田土壤为研究对象,进行等摩尔硅磷竞争吸附试验、土壤培养试验和硅分组试验,模拟探究土壤酸化和磷富集对土壤硅的有效性及移动性的影响,以期为农田硅、磷养分管理提供一定的理论依据。结果表明,在pH 3.5～6.4范围内,同时加入等摩尔浓度的硅和磷时,磷的存在会抑制土壤吸附硅,使土壤对硅的吸附量降低78%～350%。土壤对硅的吸附小于对磷的吸附,磷的添加导致了土壤中硅的解吸。土壤酸化和磷添加均降低了土壤对硅的吸附,且在pH较高时添加磷对降低土壤吸硅的效果更为显著。土壤酸化降低了可移动态硅、吸附态硅、有机结合态硅和铁铝锰（氢）氧化物结合态硅的含量,但增加无定形态硅含量。与pH 6.4相比,酸化使可移动态硅和吸附态硅含量分别降低了22.47%～54.32%、10.72%～33.40%;磷添加使可移动态硅含量增加了4.07%～9.40%,吸附态硅含量降低了1.19%～3.53%。pH可调控土壤硅的溶解与吸附-解吸过程,从而影响土壤硅的移动性;磷富集促进土...     

冻融作用对农田磷素转化迁移影响研究进展

冻融作用引起水土流失,造成磷分等无机污染物流到下游江河湖泊等水体,引起非点源污染,造成土壤肥力下降、生态环境恶化等问题。首先从农田土壤磷分、植物体内磷分以及微生物生物量磷3方面介绍冻融作用对磷分转化迁移的影响;然后对冻融作用磷流失的防治提出增施有机肥、合理密植、恢复并改良植被、封育、退耕还林(草)等建议;最后,提出我国未来冻融作用对磷分转化迁移研究在土壤磷分水平、垂直方向上迁移转化机制,植物体内磷分迁移转化机制,微生物生物量磷迁移转化机制,以及冻融过程磷分流失模型方面提出研究展望。     

EPIC模型中土壤氮磷运转和作物营养的数学模拟

土壤侵蚀和生产力影响估算模型EPIC是国际上较有影响的水土资源管理和作物生产力评价动力学模型。本文简要介绍了EPIC模型中描述土壤氮磷养分运转与作物氮磷营养的基本原理及其主要数学方程。在作物和土壤微生物等生物因素,热量、降水等气候因素,施肥、灌溉和土壤耕作等管理因素的影响下,农田土壤氮素和磷素不断发生空间运移和形态转化。EPIC模型能够逐日定量描述土壤中氮磷养分的矿化与固定、硝化与反硝化、淋洗与挥发、流失与吸收、矿质磷循环、豆科作物固氮等运移、转化及作物吸收过程的变化速率和数量,揭示出土壤剖面氮磷运移、转化和作物营养的动态变化规律,可供农田土壤管理和作物营养定量评价研究中借鉴。     

宁南山区退耕对土壤微生物生物量和酶活性的影响

在野外调查和室内实验分析的基础上,研究了宁夏黄土丘陵区农田退耕后不同植被恢复措施对土壤的微生物生物量碳、氮、磷和转化酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和脲酶活性的影响.研究表明:农田退耕后通过不同的植被恢复措施,土壤的微生物生物量碳为农地的1.04～3.12倍;微生物生物量氮为农地偏高;微生物生物量磷则相对稳定,无显著差异;转化酶和碱性磷酸酶活性的提高主要表现在表层(0-5 cm土层)和5-20 cm土层,分别比农地高出1%～41%和1%～89%;过氧化氢酶活性变化幅度最小;土壤脲酶活性在表层提高的幅度最大,为农地的1.95倍.农田退耕后,通过不同的植被恢复措施,土壤的生物肥力有所提高.     

东北黑土区旱作农田土壤CO2排放规律

为研究农田土壤CO2排放规律,调控农田碳平衡,通过对东北黑土区旱作农田土壤CO2排放的定位连续观测,研究了玉米、大豆农田土壤CO2排放的季节变化规律;并估算了农田碳平衡。结果表明:1)农田土壤CO2排放通量随季节呈单峰曲线变化,7月份出现最大值;秸秆覆盖还田明显增加了农田土壤CO2排放;玉米或大豆生长发育对土壤CO2排放影响较小。2)地温的季节变化与土壤CO2排放通量季节变化规律一致,用指数方程和二次方程均可很好地模拟土壤CO2排放通量与地温之间的关系,但指数方程优于二次方程,以20cm土层地温的相关性最高,5cm土层地温的相关性最低。3)玉米、大豆农田在通常情况下为大气CO2的"汇",玉米-玉米-大豆轮作周期(3a)的碳汇年平均为4.53t/hm2,该碳汇可为固碳减排提供参考。     

不同氮肥对油菜生长和养分吸收的影响

利用盆栽试验研究了潮土中不同氮肥对油菜生长和N、P、K、Ca、Mg等养分吸收的影响,结果表明:不同氮肥对油菜生长和养分吸收的影响以生长初期(5周时)差异最显著。生长初期,除硝酸钙外,不同氮肥均显著抑制油菜的生长,氯化铵>硫酸铵、尿素>硝酸铵;对N、K、Ca、Mg的吸收,氯化铵、硫酸铵和尿素表现显著的抑制作用,且氯化铵和尿素有大于硫酸铵的趋势,而硝酸钙表现显著的促进作用,硝酸铵大多情况下作用不明显;对P的吸收,各氮肥均表现显著的抑制作用,且氯化铵>尿素>硫酸铵、硝酸铵和硝酸钙。但随着时间推移,各氮肥最终均显著促进油菜生长和养分吸收,且不同氮肥的差异也逐渐减小。     

黄河口新生湿地土壤氮磷分布特征研究

研究了黄河口新生湿地土壤中氮磷的分布特征,并进行了初步环境效应评价。结果表明,黄河口新生湿地土壤氮含量比较低,磷含量相对丰富;全氮分布水平变异系数较大,全磷变异系数较小;除裸滩外,土壤中氮含量垂直变异规律比较明显,土壤磷含量与土壤层次相关性普遍较差,只有滩涂碱蓬表现为异常。湿地土壤中氮磷含量均具有明显的季节动态特征。研究表明,黄河口新生湿地土壤中氮磷含量水平尚不会对近海环境产生富营养污染威胁。     

黄河口新生湿地土壤氮磷分布特征研究

研究了黄河口新生湿地土壤中氮磷的分布特征,并进行了初步环境效应评价。结果表明,黄河口新生湿地土壤氮含量比较低,磷含量相对丰富;全氮分布水平变异系数较大,全磷变异系数较小;除裸滩外,土壤中氮含量垂直变异规律比较明显,土壤磷含量与土壤层次相关性普遍较差,只有滩涂碱蓬表现为异常。湿地土壤中氮磷含量均具有明显的季节动态特征。研究表明,黄河口新生湿地土壤中氮磷含量水平尚不会对近海环境产生富营养污染威胁。     

湖南稻田土壤有机磷组分的施磷效应、季节变化及生物有效性研究

为探明施用磷肥对湖南稻田土壤有机磷组分的影响、有机磷组分的季节变化及其有效性,以湖南省5种不同母质发育的稻田土壤为供试土壤,通过盆栽试验,研究了稻田土壤有机磷组分的施磷效应、在植稻期间的动态变化及其生物有效性。结果表明,施用磷肥可以使土壤中活性有机磷得到较大的增加,而对活性有机磷、中稳性有机磷和高稳性有机磷影响较小。在施磷和不施磷条件下,土壤有机磷的变化主要是中活性有机磷,而其余3种形态有机磷在水稻生长期间几乎保持不变。不管土壤是否施用磷肥,土壤有效磷与有机磷总量总是呈极显著相关,说明土壤有机磷的确是植物可以利用的有效磷源;在早稻生长期间土壤各形态有机磷的生物有效性的大小顺序为:中活性有机磷中稳性有机磷高稳性有机磷活性有机磷;在晚稻生长期间土壤各形态有机磷的生物有效性一般随水稻生育期不同而不同。     

榆林沙区土壤水分时空格局及动态变化规律研究

采用定位取样与烘干法,测定了榆林沙区几个树种土壤含水量。结果表明:各树种土壤含水量变化规律为:樟子松>柠条>紫穗槐>沙柳>沙蒿>花棒-踏郎;土壤含水量的垂直分布格局为表层土壤含水量最低,随着土壤深度的增加,土壤含水量呈增加趋势;土壤含水量的季节动态规律为不同树种土壤含水量具有明显的季节变化规律,土壤含水量按季节变化可分为3个阶段,4-5月的土壤水分弱失水阶段,6-8月的土壤水分消耗阶段,9-10月的土壤水分缓慢恢复阶段。     

土壤磷形态组分分级及31P-NMR 技术应用研究进展

农田生态系统中土壤磷形态转化,影响土壤磷对作物的有效供应。土壤磷分为无机磷和有机磷两大部分。化学连续提取法 (chemical sequential fractionation,CSF) 研究土壤磷形态分级,采用不同的化学提取剂,分级提取土壤中组成或分解能力接近的有机无机含磷化合物,是目前表征土壤磷素形态的重要方法。但该方法虽历经改进,仍难以确切反映土壤磷的实际组成,提取的不同磷形态间存在重叠,有机磷和无机磷组分分级存在一定的误差;不同分级磷组分对作物的有效性,需谨慎评估。核磁共振波谱技术 (nuclear magnetic resonance,NMR) 根据核磁共振波谱图上共振峰的位置、强度和精细结构来研究土壤中含磷化合物的分子结构。液相31P-NMR 可以同吋检测出土壤中多种磷组分,如正磷酸盐、磷酸单酯、磷酸二酯、膦酸脂、焦磷酸盐和多聚磷酸盐,识别土壤提取物磷形态,可将有机磷与无机磷分开。本文综述了应用31P-NMR 技术研究土壤磷形态组分的一些进展,总结了样品制备过程、NMR 测试参数及在土壤磷形态转化研究中的应用。二维31P-NMR 技术发展为鉴定分析土壤中更多种类的含磷化合物提供了契机。     

Impact of stand age on soil C, N and P dynamics in a 40-year chronosequence of alder-cardamom agroforestry stands of the Sikkim Himalaya

The impact of age (5, 10, 15, 20, 30, 40 years) on chemical characteristics of mineral soil under an age sequence of alder-cardamom agroforestry stands was studied in the Eastern Himalayas. The seasonal variation in soil organic carbon (OC), soil organic matter (SOM), total nitrogen (TN), forms of phosphorus (total P, organic P, inorganic P, available P, fractionated forms of P), mineral nitrogen, potential N mineralization and nitrification was measured in the chronosequence across three replicate sites each having six representative stand ages. We hypothesized that nutrient stocks would be lower in younger agroforestry stands, would eventually increase with stand age due to the influence of alder but then decline as the stands mature further. The expected pattern of increasing soil nutrient stocks with stand age did occur with a peak at 15–20 years; nutrient stocks then substantially declined in 30- to 40-year-old stands. A significant seasonality, which coincided with cardamom flowering and fruiting, was observed in soil nutrient contents and N transformation rates. The 15–20-year-old stands had the highest nutrient pools and potential N transformation rates, whereas the youngest and oldest stands had the lowest nutrient pools. Soil acidity increased with stand age. Soil pH was negatively related to stand age and SOM in the linear regression. Nutrient dynamics varied with age depending on the successional stage, which limited soil nutrient availability for plant uptake after the 20-year point. The performance of both alder and cardamom was reduced after this age likely due to limited soil nutrient availability and nutrient dynamics as a result of recurrent biomass removal – part of the traditional management practice. This study concludes that the ecological and economic sustainability of this particular agroforestry system is possible by adopting a 20-year re-plantation cycle for alder and cardamom, and a phase-wise agroforestry rotation.     

红壤地区典型农田土壤水力学特性及土壤水库容研究

针对红壤地区普遍存在的季节性干旱问题,研究了红壤的水力学特性及土壤库容状况,结果如下:红壤旱地土壤各层的有效水含量变化不大,变化区间为61.00gkg-1～73.77gkg-1,作物可利用的有效水区间较小,不利于作物生长;水田中土壤剖面有效水含量变化明显,变化区间为75.27gkg-1～170.80gkg-1,其中表层和犁底层的有效水含量远大于其它各层次。土壤的饱和含水量主要受容重的影响,粘粒含量主要影响高吸力下的水田土壤含水量。旱地红壤表层总库容和死水库容较高,有效水库容较低,为17.71mm;水田土壤表层死水库容较小,有效水库较高,达到30.74mm。红壤季节性干旱的主要原因是土壤本身理化性质导致的有效水含量较低,难以被作物吸收利用。     

陇东黄土高原油污土壤环境因子对场地生态修复的季节响应

[目的]探讨陇东黄土高原地区油污土壤场地修复过程中土壤环境因子对季节变化的响应机制,为油污土壤植物微生物联合生态修复的推广应用提供参考。[方法]利用陇东适生植物"金盏菊"联合土著石油降解菌剂开展为期285d的场地原位修复试验,采用常规方法测定不同季节土壤理化特性、酶活性和微生物群落特性等环境指标。[结果](1)场地修复过程中土壤TPHs降解率在夏(24.62%±3.96%)秋(29.93%±1.94%)两季明显高于春(3.82%±0.91%)冬(9.24%±0.87%)两季;(2)季节变化和强化处理对油污土壤酶活性和理化特性存在显著交互效应(p0.05)。土壤pH值、含盐率和有机质含量在秋季明显降低(p0.05),而土壤速效养分均在夏秋含量最高(p0.05);(3)春季土壤微生物群落Evenness指数偏低(p0.05),夏季Richness指数明显增加(p0.05),Shannon-Wiener指数在夏秋两季明显高于其他季节(p0.05);(4)NMDS排序结果显示,夏秋两季分异于其他季节主要与土壤微生物群落Richness指数(r2=0.706 3,p=0.002)和速效磷(r2=0.615 7,p=0.005)有关;(5)低温季节影响土壤TPHs降解率的因素主要是土壤理化特性和土壤酶活性的叠加效应(54%),而夏秋两季土壤理化特性、土壤酶活性和土壤微生物特性三者的共同作用可解释土壤TPHs降解率变异的74%。[结论]土壤微生物群落Evenness指数和土壤酶活性偏低是造成春冬两季土壤TPHs降解率偏低,而土壤微生物群落ShannonWiener指数、Richness指数、速效磷含量和生物强化处理有效化水平是陇东地区夏秋两季土壤TPHs降解率明显增加的主要环境因素。