水曲柳人工林与天然林间土壤磷吸附解吸特性差异

以东北林业大学森林培育实验站水曲柳天然林采伐后营造33 a的长白落叶松-水曲柳混交林、红皮云杉-水曲柳混交林、红松-水曲柳混交林和水曲柳纯林为研究对象,以原有天然林为对照,测定林下土壤的磷吸附和解吸量,绘制等温吸附解吸曲线,并利用Langmuir吸附方程进行拟合,分析比较水曲柳人工林与天然林间土壤磷最大吸附量(Q_m)、吸附强度(K)、最大缓冲容量(M_B,C)、零点吸持平衡质量浓度(E_P,C0),吸附饱和度(D_P,S)、平均解吸率(D_r)、易解吸磷(R_D,P)及解吸滞后系数(H_I)的异同。结果表明:Langmuir吸附方程能够很好的拟合土壤磷吸附值(R²=0.81~0.98)。与天然林相比,水曲柳人工林土壤磷最大吸附量增加71.7%~285.8%,最大缓冲容量增加76.8%~183.4%,土壤零点吸持平衡质量浓度降低57.0%~90.1%,土壤吸附饱和度降低60.2%~90.1%。水曲柳人工林土壤平均解吸率下降10.9%~40.9%,土壤易解吸磷下降22.1%~75.2%,土壤滞后系数增加32.5%~50.8%。天然林采伐培育水曲柳人工林后增加了土壤对磷的吸附能力,降低了土壤对磷的解吸能力,培育的4种水曲柳人工林中,水曲柳纯林能够更快的恢复土壤供磷能力,对红皮云杉-水曲柳混交林和红松-水曲柳混交林应及时合理施用磷肥,恢复其土壤的供磷能力。     

四川盆地丘陵区农田土壤对磷的吸附与解吸特征

研究了四川盆地丘陵区典型水田和旱地土壤对磷的吸附与解吸特征,并讨论了吸附-解吸参数与土壤基本理化性质的关系。结果表明,不同pH的农田土壤对磷的吸附和解吸均存在显著差异,土壤对磷的吸持能力表现为中性土壤>酸性土壤>石灰性土壤,中性有利于土壤吸附磷;水稻土对磷的最大吸附容量(Qm)和最大缓冲容量(MBC)高于紫色土,而临界平衡磷浓度(EPC0)和解吸率(b)低于紫色土。农田土壤对磷的吸附与解吸参数还受土壤理化性质的影响,Qm和MBC与有机质含量、无定形铁(Fe-ox)含量呈极显著正相关(P<0.01,n=6);吸附常数(K)与有机磷含量呈显著负相关(P<0.05,n=6);EPC0与土壤pH、CaCO3含量呈显著负相关,与有机磷含量呈显著正相关(P<0.05,n=6);b与Fe-ox含量呈显著负相关(P<0.05,n=6)。     

不同林龄杉木人工林土壤易变性碳、氮含量的变化

土壤微生物生物量虽然仅占土壤有机碳的5%,但在有机质分解与养分循环过程中扮演重要角色。采用空间替换时间的方法在我国亚热带地区选取杉木人工林5年、8年、21年、27年和40年等5个不同林龄,测定了土壤可溶性有机碳、可溶性有机氮含量以及土壤微生物生物量碳、土壤微生物生物量氮含量,探究不同林龄杉木人工林土壤易变性碳、氮组分的变化特征。结果表明:不同林龄杉木人工林中,5年生林分土壤铵态氮含量显著高于8年生和40年生林分。27年生和40年生林分土壤可溶性有机碳(DOC)含量显著高于5年生和21年生林分。5年生杉木的微生物生物量碳(MBC)含量显著低于其他林龄,21年生林分土壤微生物生物量氮(MBN)含量最低。土壤硝态氮和全碳与土壤可溶性有机碳、可溶性有机氮具有相关性,土壤微生物生物量碳与土壤全碳、全氮之间关系密切。研究结果表明,不同林龄杉木人工林土壤微生物碳氮库的大小可能与土壤养分有关。     

黑土区不同林龄落叶松人工林土壤微生物群落功能多样性的对比研究

采用Biolog-ECO微平板检测法,以21、30、40和52年生落叶松人工林土壤为对象,研究了典型黑土区0～20 cm土层范围内土壤微生物群落碳源代谢的多样性变化特征。结果表明:1）在培养168 h时,落叶松人工林地上层（0～10 cm）和下层（10～20 cm）土壤的微生物碳源平均颜色变化率（AWCD）的变化范围分别为0.41～1.40和0.20～0.69,且均随林龄的增加而逐渐增大。2）落叶松人工林微生物群落功能多样性指数随林龄的增加呈逐渐升高的趋势,即52 a40 a30 a21 a,且上层土壤的微生物功能多样性高于下层。上层和下层土壤的丰富度指数、Shannon Weiner多样性指数、Simpson指数和McIntosh指数的变化范围分别为12～25和6～14、2.55～3.12和1.83～2.62、0.89～0.95和0.76～0.91、4.22～9.49和2.52～6.18。3）落叶松人工林土壤微生物群落对6类碳源的利用率均随林龄的增加而增大,且碳水类、多聚物类和胺类是导致上层土壤微生物代谢差异的敏感碳源,碳水类、羧酸类和胺类是导致下层土壤微生物代谢差异的敏感碳源。4）落叶松人工林土壤微生物多样性指标与土壤理化性质相关性极为密切。可以认为,随着林龄的增加,落叶松人工林微生物功能多样性逐渐提高,这为进一步揭示其林地土壤质量的演变提供了参考。      

不同利用方式下土壤对磷的吸附—解吸特征

为了揭示闽江流域不同土地利用方式对土壤磷的固定和释放机制,对闽江上游果园、茶园、旱地、水田、蔬菜地和林地几种利用方式土壤磷的吸附—解吸特征进行研究。结果表明:蔬菜地土壤的速效磷含量最高,对200～2 400 mg/kg不同含量磷加入后的吸附率远低于其他土壤,仅为14.19%~30.88%,等温吸附曲线无拐点,土壤对磷的缓冲能力弱,最大磷吸附量为476.19 mg/kg。水田和林地的吸附能力略强,最大吸附量分别为1 000.00、1 111.11 mg/kg。土壤吸附能力越弱的对磷的解吸率越高,不同利用方式土壤磷的解吸率表现为菜地>水田和林地>旱地、茶园和果园。随着解吸次数增加,解吸率降低,且各土壤解吸率差异主要表现在第1次解吸过程中。因此,研究区域应减少菜地和水田的磷肥输入,林地地表植被的保护也是控制土壤磷流失的重要措施。     

植被的人工恢复对典型黑土有机质组分影响的时效性

以黑龙江省克山农场(48°12′～48°23′N,125°8′～125°37′E)林龄分别为21、35、46、55年生落叶松(Larix gmelinii)人工林(分别代表植被不同恢复阶段)土壤为研究对象，以相邻耕地(代表植被恢复前阶段)、天然次生林(未经开垦干扰，代表开垦前阶段)土壤为对照，以表层(0～20 cm)土壤总有机质、游离态有机质、物理保护态有机质、矿质结合态有机质中碳质量分数为评价指标，分析人工恢复植被对土壤有机质及其组分的动态影响。结果表明：46、55年生落叶松人工林土壤总有机质碳质量分数，显著低于天然次生林土壤的、显著高于耕地土壤的(P<0.05);35、46、55年生落叶松人工林土壤的游离态有机质碳质量分数，均显著高于耕地土壤的(P<0.05),与天然次生林土壤之间无显著性差异；35、46、55年生落叶松人工林土壤物理保护态有机质碳质量分数，均显著高于耕地土壤的(P<0.05),35、46年生落叶松人工林土壤的物理保护态有机质碳质量分数与天然次生林土壤的差异显著。综合研究结果表明，土壤游离态有机质碳质量分数、物理保护态有机质碳质量分数，是人工恢复植...     

冀北山地华北落叶松人工林土壤养分的变化规律

为了解随林龄增长华北落叶松人工林土壤养分含量的变化规律,选择4种不同林龄（9年生、18年生、33年生、43年生）的华北落叶松人工林为研究对象,对林下土壤的养分特征及其空间变化进行了研究。结果表明,土壤的有机质、碱解氮及全氮含量总体上以43年生华北落叶松人工林最高;速效钾及全钾含量有随林分年龄的增加而逐渐降低的趋势;磷元素则随林龄的增加呈现先下降后上升的趋势;同时,各林分土壤有效磷含量均相对偏低。有机质、碱解氮、全氮、速效钾、全钾及全磷的含量都随土层深度的增加逐渐下降,而有效磷含量则表现出先下降后又上升的趋势,拐点在40 cm左右。总体上,人工落叶松林土壤随林分年龄增加未表现出明显的退化趋势。     

辽东山区天然次生林转化为人工林对土壤有机碳的影响

通过对辽东山区天然次生林、30年生和45年生长白落叶松(Larix olgensis)人工林及红松(Pinus koaiensis)人工林土壤活性有机碳的比较,分析森林类型转化对该地区土壤质量的影响。结果表明:天然次生林转化为红松人工林30 a后,土壤表层有机碳、热水浸提有机碳质量分数显著降低(p0.05),45年生人工林土壤表层有机碳质量分数逐渐恢复,且水溶性有机碳显著升高(p0.05);天然次生林转化为长白落叶松人工林30 a后,土壤表层有机碳、微生物量碳显著降低(p0.05),45年生人工林土壤表层有机碳、水溶性有机碳质量分数逐渐恢复,但土壤热水浸提有机碳、微生物量碳和微生物熵与30年生林分相比显著降低(p0.05)。经相关分析,土壤热水浸提有机碳与土壤N质量分数,土壤微生物熵与土壤碳氮比间极显著相关(p0.01)。土壤N质量分数下降是该地区天然次生林转化为长白落叶松人工林后土壤质量下降的重要原因之一。     

长期施肥对南方黄泥田土壤磷吸附与解吸的影响

在连续施肥26年南方黄泥田上进行土壤磷的吸附一解吸特征试验.结果表明,不同施肥处理土壤磷的等温吸附曲线与Langmuir方程拟合性较好(P＜0.01).与单施化肥相比,化肥与牛粪或化肥与秸秆长期配施能降低土壤磷吸附亲合力常数(K)、吸附缓冲容量(MBC),提高土壤磷吸附饱和度(DPS);但土壤P最大吸附量(Xm)二者表...     

长期有机物循环对红壤稻田土壤磷吸附和解吸特性的影响

 【目的】为揭示土壤磷素肥力的变化机制,对16年长期不同施肥模式处理后红壤稻田0～20 cm和20～40 cm土层的土壤磷吸附-解吸特性进行了研究。【方法】将4种施肥处理土样置于恒温摇床中连续振荡培养,定期测定不同处理土壤磷的各种吸附参数、累积解吸量和解吸率。【结果】长期不同施肥模式处理显著改变了土壤磷的吸附—解吸特性,其中对0～20 cm土壤的影响尤为突出。长期有机物循环利用显著降低了0～20 cm土壤磷吸附亲和力常数（k）、最大吸附量（Q）和吸附缓冲容量（MBC）,同时也明显提高了该层土壤磷的累积解吸量和累积解吸率;与不施化肥基础上的有机物循环利用相比,NPK化肥配施基础上的有机物循环利用在降低0～20 cm土层土壤磷吸附参数和提高该层土壤磷累积解吸量与累积解吸率方面的效果更为突出。长期NPK化肥配施与不施肥处理相比,对土壤磷吸附—解吸特性的影响不大。【结论】化肥与有机肥长期配施能显著降低红壤稻田耕层土壤对磷的吸附性,促进土壤磷的解吸,有效提高土壤磷素肥力水平。有机物循环利用对土壤磷吸附－解吸特性的影响并不会增加磷素对水环境的污染风险。     

红壤磷吸附解吸特性及环境效应研究

对两种不同耕作年限红壤的磷吸附解吸特性及环境效应进行了研究,结果表明:两种不同耕作年限的红壤对磷的吸附量均随磷液浓度的增加而增加,且新开垦地土壤对磷的吸附速度高于多年耕作地土壤;土壤磷的解吸受土壤吸附磷量的制约,在土壤磷液浓度相等的条件下,土壤磷的吸附量越大则磷解吸量相应增加,而土壤磷最大吸附量越高,则磷的解吸量反而越少.Langmuir方程可以很好地拟合磷吸附过程.多年耕作地土壤磷吸附饱和度比环境敏感临界指标(25%)小1.5个百分点,表明经长期耕作的农田土壤磷已经接近流失的临界值,施磷肥要量出而入;而新开垦的耕地磷吸附饱和度仅为9.6%,为了达到高产目的仍需要多施磷肥.     

套种不同牧草的果园土壤对磷的吸附与解吸特性

采用恒温培养法研究了蜜柚果园自然生草和套种不同牧草后土壤对磷的吸附和解析特性。结果表明：果园土壤对磷的等温吸附、吸附量一解吸量曲线分别与常规的Langmuir方程、二次函数方程吻合。几种牧草果园土壤的最大吸附磷量依次为：圆叶决明〉百喜草〉自然生草CK、平托花生〉宽叶雀碑;供试的5种土壤中,人工生草的果园土壤对磷的解吸率均小于自然生草。表明人工生草能改善果园土壤对磷的缓冲能力。     

生物质炭对黑土吸附-解吸硝态氮性能的影响

为了探讨生物质炭对黑土吸附-解吸硝态氮性能的影响,减少黑土中硝态氮的淋失、提高氮肥利用率以及为农业废弃物资源化利用提供理论依据,采用培养试验,应用Langmuir方程和Freundlich方程,研究了添加不同来源(玉米秸秆、稻壳、松木)和不同添加比例(0.6%、1.2%、3.6%、6%)生物质炭对黑土中硝态氮(NO_3~--N)的吸附和解吸特征。结果表明,施用生物质炭可增加黑土对NO_3~--N的吸附量,且三种生物质炭的添加比例为3.6%时,土壤对NO_3~--N的吸附量最大;施用玉米秸秆生物质炭的黑土对NO_3~--N的吸附量最大(实际最大吸附量为0.929 mg·g~(-1)),施用松木生物质炭的黑土对NO_3~--N的吸附量最小(实际最大吸附量为0.578 mg·g~(-1))。施用生物质炭可降低黑土对NO_3~--N的解吸率,且三种生物质炭的添加比例为3.6%时,土壤对NO_3~--N的解吸率最低;添加玉米秸秆生物质炭的黑土对NO_3~--N的解吸率最低,添加松木生物质炭的黑土对NO_3~--N的解吸率最高。不同生物质炭对NO_3~--N的吸附能力表现为玉米秸秆稻壳松木;对其解吸能力表现为玉米秸秆稻壳松木。生物质炭及添加生物质炭的黑土对NO_3~--N的吸附过程符合Langmuir方程。     

长期不同秸秆还田措施对土壤供磷能力的影响

研究潮土区冬小麦-夏玉米轮作体系下长期不同秸秆还田措施对土壤磷素吸附解吸特性的影响,以期为提高该地区土壤供磷能力提供理论依据。依托山东禹城长期定位试验（始于2007年）,研究了秸秆不还田（CK）、小麦秸秆单季还田（W）、玉米秸秆单季还田（M）和小麦玉米秸秆双季还田（D）4个处理对土壤有效磷含量和土壤磷吸附解吸特性的影响。结果发现,与CK相比,3种秸秆还田均显著提高了土壤有效磷含量,W、M和D处理有效磷含量分别增加了47.5%、15.4%和12.2%,而土壤交换性钙含量分别降低了49.1%、30.5%和31.7%。不同秸秆还田措施均对潮土磷吸附特征产生了影响：与CK相比,秸秆还田处理均能显著降低土壤对磷的吸附,W、M和D处理土壤磷平均吸附量分别下降了10.7%、7.5%和5.1%;单季秸秆还田处理W的土壤最大吸磷量（Qm）显著低于CK处理,但M和D处理土壤Qm与CK没有显著差异;秸秆还田处理的磷吸附饱和度（DPS）均有所增加,但仅单季秸秆还田处理（W和M处理）的磷吸附饱和度显著高于CK。3种秸秆还田处理均显著提高了土壤磷解吸能力,各处理土壤磷解吸率表现为W>D≈M>CK,而秸...     

华北落叶松人工幼、中龄林土壤肥力变化

2005年以北京市营盘附近中山20年生和28年生华北落叶松人工林为对象,通过测定土壤表层0～20 cm土壤物理性质、化学性质和土壤酶的季节动态,用主成分分析法探讨华北落叶松幼、中龄林土壤肥力的变化。结果表明:28年生华北落叶松人工林土壤含水量、最大持水量、毛管持水量和非毛管孔隙度等低于20年生华北落叶松,而土壤容重和毛管孔隙度高于后者;随林龄增大,华北落叶松土壤pH下降0.10个单位,土壤全氮、速效钾含量不同程度降低,而有效磷含量有一定升高;相对于20年生华北落叶松,除多酚氧化酶外,28年生华北落叶松土壤过氧化氢酶、转化酶、脲酶和碱性磷酸酶活性降低。土壤脲酶、过氧化氢酶、最大持水量、非毛管孔隙度是评价华北落叶松土壤肥力的重要指标。20年生华北落叶松林分土壤肥力对密度较敏感,应及时适量间伐。20、28年生土壤综合得分IFI分别为0.358和-0.358,营盘附近中山大面积栽植华北落叶松需持慎重态度。      

不同林龄华北落叶松人工林地土壤肥力评价

运用主成分分析与Norm值、隶属度函数结合的方法,分析评价秦岭地区不同林龄(5、10和20年生)华北落叶松人工林土壤肥力的大小。结果表明:土壤有机碳、全氮、硝态氮、铵态氮、速效磷、速效钾、酸性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶组成了土壤质量评价的最小数据集;速效磷隶属度数值最小,为0.14,铵态氮、脲酶次之,为0.26,速效钾与蔗糖酶的隶属度数值最大,分别为0.75、0.74;不同林龄土壤综合质量指数数值为0.43~0.57,随着林龄的增加,土壤肥力呈现降低的趋势,即5a10a20a;华北落叶松人工林样地磷元素的消耗速率氮元素,消耗速率分别为9.94%、1.11%,磷在华北落叶松生长中的限制作用会日益凸显。     

长期定位施肥对非石灰性潮土磷素吸附与解吸的影响

本试验基于非石灰性潮土连续28年长期定位施肥,研究了不同处理对磷的吸附与解吸的影响。结果表明:各处理磷的等温吸附曲线与Langmu ir方程有很好的拟合性。施用有机肥及其配施氮肥处理,都能显著降低土壤的最大吸磷量Xm、吸附能常数k和最大缓冲容量MBC。Xm以M2N1最小,比对照降低312.05μg/g。k和MBC以M2最小,分别比对照减少0.20、139.41μg/g。磷的解吸量与吸附量呈正比。施肥各处理磷的解吸量在不同浓度下均大于不施肥的对照处理,说明对照处理磷的结合能力较强,吸附的磷解吸也较困难,而长期施有机肥及其配施氮肥,尤其是高量有机肥及其配施氮肥的处理,固定的磷容易解吸出来。     

长期不同施肥处理黑土磷的吸附-解吸特征及 对土壤性质的响应

目的 长期不同施肥处理影响土壤磷库和土壤性质的变化。研究不同施肥处理下黑土磷的吸附解析特征及其与土壤性质的响应关系,为黑土合理施用磷肥,提高磷有效性提供理论依据。方法 本研究依托于公主岭黑土肥力长期定位试验,供试作物为玉米。选取不施肥（CK）、施氮、钾肥（NK）、氮磷钾平衡施肥（NPK）、氮磷钾+有机肥（NPKM）4个处理。取1990、2000和2010年的0—20 cm土层的土壤样品,分析土壤性质,测定磷的吸附解吸值,并用 Langmuir方程拟合了磷的吸附曲线,计算磷最大吸附量（Q_max）、磷吸附常数（K）、最大缓冲容量（MBC）、磷吸附饱和度（DPS）以及土壤易解吸磷（RDP）。结果 Langmuir吸附等温线方程能很好的拟合土壤吸附磷和相应的平衡溶液磷浓度曲线（R ²=0.93—0.99）。不同施肥处理磷吸附解吸特征参数具有明显的差异。随试验年限的增加,不同处理各特征参数变化不尽相同,与1990年相比,2010年不施磷处理（CK和NK）,Q_max值分别增加了1.83和1.61倍,MBC值分别增加了0.80%和49.40%,DPS值分别降低了92.04%和87.50%,RDP值分别降低了20.00%和82.83%;NPK处理Q_max和DPS值分别增加了81.39%和90.74%,MBC和 RDP值分别降低了79.37%和48.57%;NPKM处理Q_max和MBC值分别降低了33.35%和78.52%,DPS和RDP值分别增加了11.36倍和1.48倍。施肥21年后,与CK和NPK处理相比,NPKM处理的Q_max值降低了64.66%和 49.52%,MBC值降低了81.87%和79.56%,DPS值增加了110和3.81倍,RDP值增加了4.36倍和78.57%。NPKM处理显著增加了土壤全磷（Total-P）、有效磷（Olsen-P）、有机质（SOM）和CaCO₃含量,降低了比表面积,维持pH、游离铁铝氧化物值不变。冗余分析结果表明：SOM和Total-P是造成磷吸附解吸特征参数差异的主要因素,分别解释了全部变异的49.5%和18.7%（P＜0.05）。 结论 长期有机无机配施可显著增加SOM和土壤中磷素累积,降低土壤对磷的吸附能力,增加土壤对磷的解吸,提高土壤磷的有效性,但同时显著提高了土壤磷吸附饱和度,易引起磷素流失的风险,对于NPKM处理应考虑有机肥与无机肥的投入量。     

江华国家烟草示范基地土壤磷的吸附与解吸特征

采用恒温培养法研究了湖南永州江华国家烟草示范基地土壤的磷吸附和解吸特性.结果表明,土壤的磷吸附曲线与Langmuir、Freundlich及Temkin等温吸附曲线均达到极显著相关水平,以Langmuir方程的拟合度最高.土壤最大吸附磷量与pH值呈极显著负相关,与有机质呈显著正相关.3个供试土壤磷的最大吸附量(Xm)在1 428.6～2 500.0 mg/kg之间,吸附亲和力常数(K)值介于0.135～0.212之间,磷的最大缓冲容量(MBC)值介于270.3～454.5mg/kg之间,磷的吸附饱和度(DPS)值介于0.93%～1.67%.随磷的吸附量的增加,解吸量有增加的趋势.     

鲁中南山地黑松人工林土壤和林下植被的动态格局

林下植被和土壤演变过程与人工林生长发育和群落结构互为因果,共同影响人工林的群落稳定性和健康水平。以鲁中南山地黑松Pinus thunbergii人工林为研究对象,采用空间序列代替时间序列的研究方法,在调查不同发育阶段林分的群落结构、林下植被、林地土壤理化性质和微生物群落特征基础上,分析了人工林生态系统随林龄变化的演替规律。研究结果表明:①土壤有效磷质量分数以6年生黑松林最高、30年生黑松林最低,有效钾质量分数以30年生最高、6年生最低,不同林龄阶段之间差异显著（P < 0.05）;土壤全氮和有效氮质量分数均表现为30年生最高、50年生最低,其中50年生土壤全氮质量分数显著低于6年生和30年生,30年生土壤有效氮质量分数显著高于6年生和50年生（P < 0.05）。②土壤蔗糖酶、纤维素酶活性以30年生最高,50年生最低,不同林龄阶段之间差异显著（P < 0.05）;土壤脲酶活性随林龄增加而降低,50年生显著高于30年生和6年生（P < 0.05）。③土壤微生物多样性为6年生> 50年生> 30年生,土壤微生物丰度随林龄升高呈先降后升的趋势,其中变形菌门Proteobacteria,放线菌门Actinobacteria和酸杆菌门Acidobacteria为绝对优势菌群。④林下草本植物和灌木多样性随林龄升高呈递减趋势。