荒漠草地土壤~(15)N同位素对水分变化的响应

影响δ15N格局的因素主要有气候、时间、地形和土地利用等,而水分是干旱区植被分布的主要限制因子,对调节荒漠草地稳定性N同位素具有重要作用。利用15N标记法,通过不同的增水处理,研究了古尔班通古特沙漠南缘氮素标记样地和未标记样地土壤N同位素对水分变化的响应,得出以下结论:(1)增水处理增加了对土壤水分的补给,随着增水量的增加土壤水分含量不断增加;(2)研究区土壤δ15N值变化范围为12.19‰~13.33‰,增水处理对未标记样地土壤δ15N值并没有显著的影响;(3)添加氮素后,样地土壤δ15N值明显升高。随着增水量的增加,土壤总δ15N呈现出典型的倒"U"型曲线,不同土层深度的土壤δ15N值也发生了显著的变化;(4)标记样地50-100 cm土层土壤δ15N值要明显高于非标记样地,表明标记样地土壤中添加的稳定性15N同位素仍在向更深的土层移动。     

杉木人工林凋落物添加与去除对土壤碳氮及酶活性的影响

为了解未来气候变化过程中森林生产力增加的背景下,凋落物增加如何影响土壤碳氮过程,本研究在杉木人工林中通过模拟实验研究了凋落物添加（Litter addition）（一倍）与去除(Litter exclusion)对土壤中碳氮、碳氮同位素（δ13C、δ15N）、微生物量碳氮（MBC、MBN）、及酶活性的影响。研究结果表明,凋落物添加后导致土壤中氮获得酶（β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶）活性显著上升,加速对土壤中有机质的分解获取氮素,这可能是由于凋落物添加后导致植物细根生物量增加,增强了植物吸收氮素的能力,从而使土壤中可溶性有机氮（DON）、铵态氮、硝态氮含量下降,迫使微生物分泌更多的氮获得酶去获取氮素;凋落物添加与去除处理对土壤碳的影响较小,土壤中SOC、DOC均未发生显著变化;土壤中δ13C丰度与凋落物处理之间未呈现出相关规律性,而δ15N丰度在凋落物添加处理后显著上升。这些结果说明,凋落物处理对杉木林土壤中氮的影响较为敏感,对土壤碳的影响较小。因此,未来气候变化导致森林生产力提高、凋落物输入增加,可能会导致土壤中氮素的损失,迫使土壤微生物分泌更多的氮获得酶同植物竞争土壤氮,最终可能会造成土壤碳氮循环的不平衡,对整个生态系统造成严重影响。     

不同区域旱地土壤氨挥发过程同位素δ15N变化规律

大气氨（NH3）是PM2.5形成的重要前体物,明确和量化农田等排放源对大气NH3的贡献,是大气污染治理的基础。农田NH3挥发是大气NH3的重要来源之一,氮同位素自然丰度（δ15N）特征可以用来定量溯源大气NH3的来源,但目前对于农田土壤NH3挥发全过程δ15N值动态变化规律的研究比较缺乏,且农田土壤NH3挥发受土壤性质等不同因素的影响,会直接或间接地影响NH3挥发的δ15N值,进而影响溯源结果。旱地土壤NH3挥发在我国农田NH3挥发中占主导地位,本研究选取我国4个不同区域旱地土壤（辽宁北票、河南新乡、河北唐山、西藏林芝）,添加尿素后在受控条件下采用海绵吸收法开展了为期15天的室内培养试验,通过化学转化法测定了不同区域土壤NH3挥发全过程δ15N值并观察其变化规律。结果表明,辽宁北票、河南新乡、河北唐山、西藏林芝的土壤NH3挥发过程δ15N值变化范围分别为-26.14‰~-5.57‰、-31.92‰~-26.31‰、-24.41‰~-3.11‰、-29.17‰~-2.20‰,均值分别为-21.74±1.89‰、-29.31±1.72‰、-19.82±2.04‰、-23.25±2.16‰。不同区域旱地土壤NH3挥发过程δ15N值的特征存在差异,新乡土壤的δ15N-NH3值持续升高,而北票、唐山和林芝土壤的δ15N-NH3值出现先降低后升高的趋势。土壤性质、NH3挥发速率是影响NH3挥发δ15N值的主要因素,其中土壤pH、NH3挥发速率和累积损失量与δ15N-NH3值显著负相关;另外,同位素分馏效应对δ15N-NH3值也有一定的影响。本研究结果可为大气NH3的定量溯源提供更好的支撑。     

柽柳和梭梭林地土壤呼吸研究

用便携式气体分析仪（CIRA S-1配备SRC-1呼吸室,PP System s,H itch in,UK）测量了古尔班通古特沙漠南缘阜康荒漠实验站（FS）柽柳丛和北沙窝（ND）梭梭林地冠下和冠间的土壤呼吸及土壤因子。分析表明：冠下和冠间的土壤理化性质存在明显的异质性,冠下土壤呼吸值高于冠间,FS林地的土壤有机质、电导率、全氮、碳酸钙等含量及土壤呼吸值都高于ND林地土壤。土壤呼吸与土壤CaCO3含量有明显的相关性,相关系数为0.89。土壤中CaCO3含量的空间变化对土壤呼吸值的时空变化有一定的影响。掌握土壤因子及土壤呼吸的空间变化,对了解荒漠生态系统过程、土壤微生物与有机质的相互作用及全球气候变化的研究都具有重要的意义。     

围封对内蒙古荒漠草原土壤理化性质及稳定碳氮同位素的影响

以内蒙古中西部希拉穆仁荒漠草原为研究对象,比较分析了退化荒漠草原自由放牧、围封3a和围封5a土壤理化性质及稳定性碳氮同位素的差异。结果表明:①与自由放牧相比,围封显著增加了土壤有机碳含量、全碳含量、土壤含水量及土壤碳氮比(C/N)(P0.05),土壤容重和全氮含量则显著降低(P0.05),但土壤全氮含量有随围封年限增加而升高的趋势。②相比自由放牧,围封显著降低了土壤的δ~(13)C值和δ~(15)N值。③土壤有机碳含量与δ~(13)C值呈显著负相关关系(P0.05),而土壤全氮含量与δ~(15)N值呈极显著正相关关系(P0.01)。可见,围封有利于促进退化荒漠草原土壤有机碳的积累,减缓土壤氮循环,改善土壤性质。     

土壤温室气体产生与排放影响因素研究进展

土壤是温室气体（如CO2、CH4和N2O）产生的重要源,土壤温室气体主要来自于微生物呼吸,植物根呼吸和土壤动物呼吸。土壤温室气体排放机制及其影响因素是研究全球碳氮循环的重要组成部分。研究表明,影响土壤呼吸的因素很多,土壤理化性质如温度、含水量、有机质含量、pH值、氧化还原电位（Eh）、土壤质地等因素都可以直接影响土壤微生物量及其生理生化过程,从而影响温室气体排放。其中,土壤温度,湿度、有机质含量是关键性因素。此外,地域气候、土地利用以及土地覆盖变化也可以通过改变土壤理化性质及呼吸底物来影响温室气体排放。文章重点论述了土壤温室气体排放机制,排放影响因素以及排放的日变化和季节变化规律。认为今后的研究方向应该是土壤微环境碳氮循环机制,土壤呼吸模型在尺度上的推延,以及注重中国陆地与近海生态系统碳固定及减少碳排放的对策和应用技术研究,特别在人工林碳固定及农业固碳减排方面加大研究力度等。     

不同植被恢复类型对四川泸石高速公路边坡土壤胞外酶及化学计量特征的影响

【目的】研究不同植被恢复类型边坡土壤理化性质、胞外酶活性及其化学计量比,以及驱动土壤酶活性变化的主要因子,为边坡植被恢复提供科学依据和技术参考。【方法】以泸石高速公路边坡裸地（BL）、恢复草地（RG）、恢复林地（RW）和自然草地（NG）为研究对象,测定土壤含水量、pH值、碳、氮、磷及酶活性等相关指标。【结果】(1)自然草地和恢复林地土壤含水量最高,裸地含水量最低,而自然草地和恢复草地土壤氮含量最高,裸地最低;(2)裸地土壤纤维二糖水解酶、β-葡萄糖苷酶、1,4-β-N-乙酰葡糖胺糖苷酶和酸性磷酸酶活性均低于其余三种植被类型;(3)除向量长度（VL）外,不同植被恢复类型土壤酶化学计量比差异显著,且向量角度均大于45°,这表明四种植被恢复类型土壤微生物更易受到磷元素限制;（4）冗余分析表明,土壤C/N、含水量、pH值、全C含量和N含量5个土壤因子共同解释土壤酶活性及其化学计量比变异的84.7%;其中,土壤C/N和含水量分别解释其变异的52.4%和39.2%。【结论】不同植被恢复类型能显著影响土壤理化性质、胞外酶活性及其化学计量比,土壤C/N和含水量对土壤胞外酶活性及酶化学计量比起主要调控作...     

北京郊区有机蔬菜土壤养分平衡及δ^15N特征分析

本研究针对北京郊区汇源与正谷有机蔬菜基地,通过对不同蔬菜生产基地取样分析,研究有机和常规蔬菜生产条件下土壤养分平衡特征,分析有机生产蔬菜和土壤的15N特征。结果表明,（1）有机蔬菜生产与常规生产对比,由于施肥数量不同,汇源有机蔬菜基地土壤N、P及K盈余量（分别为356～472kg·hm-2、298kg·hm-2和200～226kg·hm-2）高于当地常规生产,而正谷有机蔬菜生产土壤N、P及K养分盈余量（分别为-164～190kg·hm-2、107.9～435.5kg·hm-2和-164.5～-136.8kg·hm-2）低于当地常规生产;（2）汇源有机蔬菜生产模式中,土壤N素养分有逐季累积的趋势,有机肥的N、P和K养分存在着不平衡性,这可能是造成0～20cm土层磷素大量累积的重要原因;（3）蔬菜类别不同,δ15N值不同,一般为叶菜类最高（10.49‰）,果菜类次之（10.07‰）,根菜类δ15N值最低（5.62‰）;（4）植物不同部位δ15N值也有差异。针对圆椒的分析表明,圆椒叶δ15N（12.44‰）〉圆椒果实δ15N（9.35‰）;（5）土壤δ15N与土壤全N之间有一定的相关性,回归方程为δ15N土壤=13.098N土壤＋3.7624,R2=0.938,而植物δ15N与土壤δ15N之间、植物δ15N与土壤全氮相关性较差。长期施用有机肥,使得土壤中15N更多来自有机肥,进而表现为蔬菜δ15N升高,高量有机肥可以短期内增加叶菜类植物δ15N值。     

喀斯特石漠化地区土壤含水量变化影响因素分析——以贵州省普定县为例

主要对普定典型喀斯特石漠化地区土壤含水量变化的影响因素进行了研究和探讨,简要分析了气象、石漠化、坡度、植被、土壤性状等因素对土壤水分的影响.研究结果表明:降水量是土壤含水量的主要控制因子;土壤含水率与湿度呈正相关,与气温呈负相关;不同发育程度的石漠化样地的土壤含水量大小顺序依次为:潜在石漠化>轻度石漠化>中度石漠化;植被覆盖度与土壤含水量呈正相关;土壤含水量随坡度的增加而减小;土壤含水率与土壤厚度呈正相关;土壤质地对土壤水分入渗能力有一定的影响,但土壤化学性质对土壤含水量影响较小.     

土壤有机碳稳定同位素的古环境指示意义及影响因素

土壤有机C稳定同位素受控于生长其上的植物类型及其生物量,而后者又取决于环境条件。因此利用土壤有机质δ13C值可以反映地质历史时期C3、C4植被变化,从而进一步揭示环境变化进程。目前,土壤有机C稳定同位素特征分析已成为古生态与古环境恢复、古气候重建、全球变化研究的重要内容。由于大气湿度、CO2分压、温度和微生物分解等众多因素的影响,土壤有机质δ13C特征、C3与C4植物组成比例、区域环境(主要是气候)三者间并不完全呈现一一对应关系,因此,其应用机理和影响因素尚需要进一步探讨。今后应着重加强现代地表植被特征与土壤有机质δ13C关系、人类活动方式对土壤有机C稳定同位素特征的影响、土壤-植物-大气系统C循环过程等方面研究,才能使土壤有机C稳定同位素特征研究获得更为广泛的应用。     

土壤动物在农业生态系统中的研究进展

近些年来随着对生态学的深入研究,人们认识到土壤动物的群落结构、功能以及在生态过程中积极的不可替代的作用,土壤动物逐渐成为生态学研究的热点之一。本文分析评价了国内关于土壤动物的研究进展。同时对国外土壤动物在土壤环境评价、凋落物分解、土壤健康的指示作用、与污染环境的关系、二氧化碳浓度对其的影响、在农业生态系统中的作用、在城市生态系统研究中的作用、在废弃物处理及土壤改良中的应用、在N循环中的作用、湿地土壤动物研究等10个方面的研究动态进行了综述。并提出了对土壤动物研究工作的几点建议。     

城市化过程对土壤资源影响研究进展

世界范围内的快速城市化过程对土壤资源的质与量都产生了深刻影响.作为一种不可再生性自然资源,土壤在我国快速城市化过程中的强烈人为活动影响下发生功能上的转化、弱化甚至消失.城市及其周边地区的土壤景观、各种土壤过程都明显异于传统的土壤质量演变规律.与农业生态系统相比,城市生态系统更加复杂,城市化过程中土壤演变研究的挑战性也更大.深入开展城市化过程中土壤质、量响应及其生态环境效应的系统研究意义重大.     

面向土壤系统分类的土壤调查制图方法的初步研究

我国的土壤系统分类方案已经基本形成,但还没有相应的土壤调查方法技术研究。按照传统土壤调查的主要剖面、检查剖面、定界剖面的思想与办法,采用空间内插技术,在研究区的4条实验路线上共挖掘了64个剖面点,通过这些剖面点的诊断层和诊断特性确定了研究区的土壤类型并勾绘了土壤类型界线。再用1条检验路线对勾绘的土壤图进行检查,结果表明,在检验路线上设置的20个检查剖面点中,其中19个剖面点与实际情况相符,正确率95%,说明使用内插法进行面向土壤系统分类的土壤调查制图是可行的。再结合土壤景观可以辅助土壤调查工作者更高效地确定土壤类型、勾绘土壤界线。     

土壤时空变化研究的进展与未来

理解和表征土壤的时空变化是土壤学的基本任务,也是评估和合理发挥土壤功能的重要前提。土壤的时空变化与气候环境变迁、岩石圈风化、地表物质迁移、生物地球化学循环等圈层变化过程相耦合。围绕土壤时空变化研究的新近进展,本文综述并展望了土壤形成和演变过程、土壤形态学、土壤调查、土壤分类、数字土壤制图与土壤退化的发展态势。未来土壤时空变化研究的关键科学问题主要包括:地球表层系统中土壤与环境要素之间的多过程耦合机理与模拟、多尺度土壤-环境关系与模拟、多元土壤信息的融合机理与数据同化。未来重点研究领域将涉及到关键带科学引领的土壤形成和演变研究、多尺度数字土壤制图与时空变化预测、基于多传感器的土壤综合观测原理与技术、完整和详尽的国家和全球土壤资源清单及共享平台建设、区域土壤资源退化机理及其功能恢复。     

培肥措施培肥土壤的效果与机理研究进展

土壤肥力是农业可持续发展的基础资源,培肥是维持农业土壤肥力水平最主要的措施之一,藉以补偿由于养分随农产品收获及农作物废弃物(如秸秆)带出农田对土壤养分库亏损造成的影响。如何对农田土壤进行有效培肥,达到既提高作物产量和品质,又使农田土壤保持较高肥力,同时有效控制农业面源污染,维护农田良好生态环境,已成为目前农业现代化面临的重要课题之一。本文综述了国内外有关培肥措施与土壤肥力水平关系的研究进展,重点阐述了培肥措施与土壤基本理化性状、土壤酶活性、土壤微生物肥力指标、土壤动物肥力指标之间关系的规律,并指出培肥措施与土壤肥力关系方面今后的研究重点,主要包括:有机肥的精细化高效化投入与土壤肥力关系研究、土壤动物学肥力指标的深入研究、土壤长期培肥的土壤生物学过程研究、土壤培肥与农业面源污染问题研究。本文旨在为通过合理培肥措施来提高农田土壤肥力及维护农田良好生态环境方面的深入研究提供科学依据。     

土壤裂隙及其优先流研究进展

土壤在干燥脱水的过程中易收缩产生裂隙。裂隙的产生是土壤性质与外界条件等多种因素综合作用的结果,其形态结构也非常复杂,难以准确描述。裂隙能够作为优先流的路径,增加农田水分和养分的流失以及地下水污染的风险。本文总结和归纳了裂隙产生的影响因素、裂隙的表征指标与测定方法、裂隙导致的优先流的研究方法、裂隙对优先流的影响和模拟等方面的研究进展。今后应进一步加强裂隙产生机理的全面深入的研究;构建和完善裂隙三维指标体系及其测定方法;推进裂隙导致的优先流的定量化和数学模拟研究;加大田间原位裂隙及其优先流的研究。     

分形理论在土壤肥力研究中的应用与前景

分形理论的提出对于定量描述复杂的、高度不规则的系统特征与机理提供了方法.本文从土壤腐殖质、土壤微生物、土壤团聚体等方面回顾了分形理论在土壤肥力研究中的主要结果:土壤腐殖质胶体在不同条件下形成不同分形特征的聚合物;同一种微生物可能形成具有不同分形特征的结构;土壤中的有机无机胶体在不同条件下凝聚成不同的团聚体,从而形成不同的土壤结构并对其肥力功能产生影响.我们认为分形理论在探索土壤的形成过程和肥力功能上将具有重要的应用前景:如团粒结构体的形成可能是由土壤胶体分形凝聚而成;土壤中的活性有机质有逐渐老化的现象,可能和腐殖质胶体由结构疏松的分形结构向普通团聚体过渡的过程有关;土壤微生物在不同微环境下具有不同的分形特征,可以推测在各种土壤过程(包括物理、化学以及生物化学过程)中它们的功能也可能是不一样的.此外,土壤结构的开放程度决定孔隙、水分以及空气的分布,从而决定了微生物的生存空间.所以土壤结构体对微生物空间分布的影响也是将来该领域值得研究的内容之一.     

四种土壤管理方式对李园土壤微生物和土壤酶的影响

通过2003~2004两年的试验发现,刈割覆盖、刈割压埋、畜粪还园三处理纤维分解菌和硅酸盐细菌的数量均明显高于清耕处理(对照),且两种微生物数量均以夏季最多,秋季次之,春季再次,冬季最少。前三处理蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、纤维分解酶、多酚氧化酶的酶活性都较清耕有显著或极显著提高;各处理酶活性也以夏季最高、秋季次之,春季再次,冬季最低。2004年刈割覆盖、刈割压埋两处理蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶活性较2003年有显著或极显著增加,畜粪还园、清耕两处理三种酶活性两年间差异很小。经相关性分析还发现,纤维分解菌除与脲酶相关性不显著外,它与其余的酶均显著或极显著正相关;硅酸盐细菌与所有的酶均极显著正相关。     

磺胺类兽药对土壤生化功能及氮素的影响

研究了磺胺类药物对土壤呼吸作用、硝化作用、氨化作用、铵态氮、硝态氮、亚硝态氮及全氮的影响。结果表明,相对较低浓度药物残留(10 mg/kg土)对土壤呼吸作用的影响呈现"激活-抑制"循环的规律,而相对较高浓度药物残留(50 mg/kg土)对土壤呼吸作用的影响则呈现"抑制-激活-抑制"的规律,因此,磺胺类药物残留会抑制土壤呼吸作用。相对较低浓度药物残留(10 mg/kg土)对土壤硝化作用、氨化作用呈现"激活-恢复"的规律,而相对较高浓度药物残留(50 mg/kg土)对土壤硝化作用、氨化作用则一直呈现"激活"的状态,因此,磺胺类药物残留会刺激土壤的硝化作用与氨化作用。土壤氮素是生物圈内氮循环的重要指标,磺胺类药物残留对土壤氮素有一定的抑制作用,若长期保持着较高残留水平,则会破坏土壤的氮循环。     

生物质炭对土壤物理性质影响的研究进展

生物质炭在农业与环境中的应用已成为近期国内外研究热点,有关生物质炭特性以及生物质炭对土壤化学、生物学性质和作物产量的影响,已经有一些综述,但是生物质炭对土壤物理性质影响的相关综述很少。本文对近10年生物质炭对土壤物理性质影响相关的研究成果进行了整理分析。研究结果发现生物质炭可以降低土壤容重,提高土壤团聚体稳定性,增加田间持水量和土壤有效水含量,降低饱和导水率等。生物质炭影响土壤物理性质的主要原因是生物质炭具有较大的比表面积和孔隙度。此外,生物质炭与土壤矿质颗粒结合,并通过对土壤微生物活性和植物生长的影响间接影响土壤物理性质。生物质炭对土壤物理性质的影响与多种因素有关,如生物质炭原料、裂解温度、施用量和颗粒大小,土壤质地和处理时间等。关于生物质炭对土壤物理性质影响的长期研究很少,且缺乏田间试验。因此,将来的研究应更加倾向于长期田间条件下生物质炭对土壤物理性质的影响,并逐渐发现生物质炭的作用机理,为实际的农业生产和生态治理提供科学依据。