五爪金龙、 南美蟛蜞菊入侵对土壤化学和微生物学性质的影响

【目的】五爪金龙(Ipomoea cairica)、 南美蟛蜞菊(Wedelia trilobata)已入侵我国华南地区并造成严重危害。本文研究了五爪金龙入侵群落、 南美蟛蜞菊入侵群落与土著植物类芦(Neyraudia reynaudiana)群落内的土壤养分、 土壤微生物量、 土壤酶活性以及微生物群落代谢活性、 碳源利用特征与功能多样性的变化规律,探讨两种外来植物入侵对土壤生态系统的影响,为揭示其野外入侵机制提供科学依据。【方法】采用野外样方法于2010年1月在广州市东郊的火炉山森林公园设置五爪金龙入侵区、 南美蟛蜞菊入侵区和土著植物类芦区3类样地,测定土壤养分、 土壤酶活性、 土壤微生物量与微生物功能多样性。【结果】1)与土著植物区相比,五爪金龙入侵区土壤有机碳、 全氮、 全磷以及速效氮、 速效磷、 速效钾含量显著提高,增幅达到60.38%~230.01%; 南美蟛蜞菊入侵区土壤有机碳、 全氮、 速效氮、 速效磷含量亦显著提高,增幅达到50.54%~145.52%; 两种外来植物入侵区土壤C/N比显著降低,但对全钾含量的影响不明显。2)两种外来植物能够显著提高入侵地的土壤微生物量,其中五爪金龙、 南美蟛蜞菊入侵区的土壤微生物量碳(Cmic)、 氮(Nmic)、 磷(Pmic)含量分别比土著植物区增加105.00%~152.15%和61.51%~138.27%,但土壤微生物量在两个入侵区之间的差异不明显; 对于土壤微生物熵,南美蟛蜞菊入侵区的Cmic/Corg值显著高于土著植物区,但Nmic/Nt、 Pmic/Pt值3类样地之间差异不显著。3)两种外来植物入侵显著提高土壤脲酶、 蛋白酶、 蔗糖酶和纤维素酶的活性,其中南美蟛蜞菊入侵区的土壤脲酶、 蛋白酶和纤维素酶活性最高,分别比土著植物区增加70.35%、 21.51%和227.86%; 对于蔗糖酶活性,五爪金龙、 南美蟛蜞菊入侵区的增幅则分别达到322.58%和157.14%; 过氧化氢酶活性各处理间的差异较小,差异均不显著。4)两种外来植物入侵能够提高土壤微生物群落的代谢活性,平均孔颜色变化率(AWCD)在整个培育周期内均表现为五爪金龙入侵区＞南美蟛蜞菊入侵区＞土著植物区,其中72 h的AWCD值分别为1.18、 0.88和0.56,差异显著。与土著植物区相比,五爪金龙入侵区6种类型碳源的利用效率显著提高,其增幅高达75.00%~162.86%; 南美蟛蜞菊入侵区碳水化合物类、 羧酸类和聚合物类碳源的利用率亦显著提高,其增幅分别为87.72%、 41.18%和83.72%; 两种入侵植物对不同类型碳源的利用程度存在一定差异,五爪金龙对羧酸类、 胺类碳源的利用率显著高于南美蟛蜞菊。主成分分析显示,PC1与PC2能够解释不同入侵区土壤微生物群落碳源利用数据71.89%的总体变异,其中PC1主要受碳水化合物类、 氨基酸类与聚合物类碳源的影响,PC2则主要受碳水化合物类与羧酸类碳源的制约。两种外来植物入侵对土壤微生物群落的功能多样性产生重要影响,其中入侵地土壤微生物群落的Shannon-Wiener指数(H)、 Mc Intosh指数(U)、 丰富度指数(S)和Simpson优势度指数(Ds)显著高于土著植物区,但两个入侵区之间的差异较小; 三个处理区的Pielou均匀度指数(E)差异不明显。【结论】五爪金龙、 南美蟛蜞菊两种外来植物能够改善入侵地的土壤营养环境,提高土壤肥力水平,形成对自身生长、 竞争有利的微环境,从而加快入侵扩散。     

开垦年限对黑土氮初级转化速率和净转化速率的影响

以东北黑土区开垦2 a和开垦30 a的典型旱作土壤为研究对象,采用15N同位素成对标记技术开展室内培养试验,利用数值计算模型(FLUAZ)计算不同开垦年限土壤的氮初级转化速率,以比较不同开垦年限黑土氮初级转化速率和净转化速率的差异,明确开垦年限对黑土氮转化过程的影响。结果表明,与开垦2a土壤相比,开垦30a土壤的有机碳和水溶性有机碳含量显著降低,导致土壤氮初级矿化速率和初级固定速率也显著降低。但开垦30a土壤的初级硝化速率、净硝化速率和净氮矿化速率却显著高于开垦2a土壤。两个开垦年限土壤的初级硝化速率分别为净硝化速率的1.15倍和1.02倍,说明土壤微生物对硝态氮的固定很少。开垦30a土壤的m/i值(氮初级矿化速率与初级固定速率之比)和n/ia值(初级硝化速率与初级铵态氮固定速率之比)均显著大于1,而开垦2 a土壤的m/i值和n/ia值均接近1。表明开垦2 a土壤的氮矿化与固定过程紧密偶联,氮素损失的风险较小,而开垦30 a土壤中氮矿化量超过了固定量,这为硝化作用的进行提供了底物,增加了硝酸盐反硝化和淋溶风险。     

外源氮输入影响下沼泽化草旬湿地土壤有机碳矿化和N2O排放动态研究

采用室内模拟实验,研究沼泽湿地土壤N2O排放和有机碳矿化对不同外源氮输入浓度的响应特征.整个培养期(23 d)内N2O排放量为2696.85(N0),5362.61(N1),8288.48(N2),7903.84(N3)μg/kg,处理间差异达到极显著水平(p<0.01),随氮输入量增加呈现先增加后降低的趋势,表明适当的氮输入促进土壤N2O排放,过量的氮输入则对土壤N2O排放有一定的抑制作用.各氮输入处理有机碳矿化速率在培养期内各阶段都低于对照,各氮输入处理之间差异不显著,表明氮输入降低有机碳矿化速率.氮输人对土壤微生物量碳影响不大,而土壤微生物置氮随氮输入量增大而增大.     

不同植被恢复对侵蚀型红壤活性碳库的影响

为了解侵蚀型红壤不同植被恢复后,土壤有机碳的演变状况,采集了持续时间为17年和9年的2个定位试验点土壤样品,分析了土壤总有机碳、微生物量碳、水溶性碳和矿化态碳含量.结果表明侵蚀型红壤植被恢复后,土壤总有机碳和各类活性碳含量均明显增加,并随着恢复时间的延长,土壤各类碳含量显著上升.同样是杉木林,恢复17年的土壤(0～20 cm)总有机碳、微生物量碳、水溶性碳和矿化态碳的含量分别是恢复9年土壤的2.18倍、2.95倍、2.25倍和2.01倍.不同处理比较来看,木荷林土壤各类碳含量明显高于杉木林土壤,黑麦草处理矿化态碳含量明显高于恢复时间相同的杉木和胡柚处理.分析了各处理活性碳占总有机碳的比例发现,植被恢复17年的2个处理,土壤微生物量占总有机碳比例明显高于恢复9年的3个处理;恢复时间分别为17年和9年的2个杉木处理,土壤水溶性碳占总有机碳比例明显较高,而矿化态碳占总有机碳比例明显偏低;黑麦草处理矿化态碳占总有机碳比例明显高于恢复时间相同的杉木和胡柚处理.从相关分析来看,土壤总有机碳、微生物量碳、水溶性碳及矿化态碳两两之间相关性均达极显著水平(P＜0.01);土壤各类碳与土壤全氮、水解氮、有效磷含量之间也具有极显著相关性.     

硝化抑制剂和秸秆对潮棕壤碳氮转化和微生物群落特征的短期影响

氮是植物和微生物生长繁殖的必需营养元素,而氮矿化表征了土壤供氮能力。通过盆栽实验,采用同位素稀释法和磷脂脂肪酸(PLFA)法,研究了添加硝化抑制剂和秸秆条件下,潮棕壤碳氮矿化和微生物群落组成变化特征。结果表明,与施氮量N 0.1 g·kg~(-1)的单施氮肥处理(NF)相比,氮肥配施1%硝化抑制剂(NFI)的土壤铵态氮提高32%,而硝态氮降低53%。氮肥与施用量为5 g·kg~(-1)的秸秆配施(NS),土壤氮素总矿化速率增加36%,微生物生物量碳提高51%,β-葡萄糖苷酶活性提高36%,同时显著增加了土壤总PLFA以及细菌、真菌、真菌/细菌和革兰式阴性菌(P0.05),土壤呼吸熵降低50%。与氮肥配施秸秆处理(NS)相比,氮肥、秸秆和硝化抑制剂配施处理(NSI),土壤铵态氮提高33%,硝态氮下降47%。综上所述,氮肥和秸秆配施可以提高土壤微生物生物量,改变土壤微生物群落组成,配施1%(N)硝化抑制剂后降低土壤硝化速率,增加土壤供氮能力。     

模拟氮沉降对小兴安岭地区人工红松林土壤氮转化的影响

以我国小兴安岭地区凉水国家级自然保护区30年林龄的人工红松林为研究对象,建立对照(0 kg hm~(-2)a~(-1))、低氮(20 kg hm~(-2)a~(-1))、中氮(40 kg hm~(-2)a~(-1))和高氮(80 kg hm~(-2)a~(-1))四种模拟氮沉降水平的样地;采用室内培养试验,研究了短期模拟氮沉降对人工红松林土壤氮净矿化、净硝化速率和氧化亚氮排放的影响。结果表明,与对照处理相比,经过2年的模拟氮沉降处理,土壤的净矿化、净硝化速率都有降低趋势。与对照相比,低氮、中氮、高氮土壤净矿化速率分别降低了16.9%、20.6%和25.2%,土壤净硝化速率分别降低了16.7%、20.9%和25.5%,但是处理间差异没有达到显著水平。净硝化速率与净矿化速率呈显著正相关关系(P0.05),表明净矿化速率降低减少铵态氮供应量可能是氮沉降处理降低净硝化速率重要原因。另外,模拟氮沉降处理导致土壤p H降低也不利于硝化作用。中氮和高氮处理土壤氧化亚氮累积排放量分别比对照高84%和40%,但是差异不显著。高的氮沉降量使硝化过程中氧化亚氮的排放比例增加,可能是中氮和高氮处理下净硝化速率下降而土壤氧化亚氮排放量却增加主要原因。研究结果表明,氮沉降会影响我国小兴安岭地区森林土壤氮矿化和硝化过程,但是由于实验开展观测时间较短,其影响规律还需长期实验验证。     

尿素与有机肥配施对棕红壤氮素转化的影响

为了解析尿素配施有机肥对土壤氮库活动的影响,通过室内恒温培养试验研究尿素(225kg N·hm~(-2))分别与低量(30 t·hm~(-2))、中量(60 t·hm~(-2))及高量(120、150 t·hm~(-2))有机肥配施条件下棕红壤有机氮库、无机氮库的动态变化。结果表明,配施有机肥土壤的有机氮含量较单施尿素增加16.3%~85.6%。中、高量配施显著提高土壤氮素矿化速率(p0.05),加剧无机氮转化强度,与单施尿素相比,无机氮最大矿化量增加52.9~246.0 mg·kg~(-1),有效矿化持续时间延长5 d,转化量增大2.3倍~8.7倍;配施有机肥提高土壤氨化强度,加快铵态氮(NH_4~+-N)转化速率。与单施尿素相比,配施有机肥处理NH_4~+-N含量峰值增加2.6~42.6 mg·kg~(-1),平均氨化速率提高7.8 mg·kg~(-1)·d~(-1),转化速率增加1.4倍~8.8倍。一定量配施有机肥(30~120 t·hm~(-2))对土壤的硝化过程无显著影响,但过高量配施有机肥(150 t·hm~(-2)),强化土壤硝化作用,硝化速率较单施尿素提高4.2倍,引起土壤硝态氮(NO-3-N)大量累积。氮素表观平衡结果表明,中、高量配施有机肥显著增加培养体系氮素表观损失,60、90和120 t·hm~(-2)处理氮素损失量分别较单施尿素增加2.2倍、2.8倍和2.3倍,占总输入氮的27.5%~34.5%,其中,NH_4~+-N转化损失是体系氮表观损失的主要途径。本研究结果为棕红壤合理培肥提供了理论依据。     

添加生物质炭对红壤水稻土有机碳矿化和微生物生物量的影响

通过室内培育试验,研究了添加生物质炭对江西红壤水稻土有机碳矿化和微生物生物量碳、氮含量的影响。结果表明:红壤有机碳矿化速率在培育第2天达最大值后迅速降低,培养7天后下降缓慢并趋于平稳;添加生物质炭降低了土壤有机碳的矿化速率和累积矿化量,培养结束时,不加生物质炭的对照处理中有机碳的累积矿化量分别比添加0.5%和1.0%生物质炭的处理高10.0%和10.8%。此外,生物质炭的加入显著提高了土壤微生物生物量,添加0.5%生物质炭处理的土壤微生物生物量碳、氮含量分别比对照高111.5%～250.6%和11.6%～97.6%,添加1.0%生物质炭处理的土壤微生物生物量碳、氮含量分别比对照高58.9%～243.6%和55.9%～110.4%。相同处理中,干旱的水分条件下(40%田间持水量)微生物生物量要高于湿润的水分条件(70%田间持水量)。同时,添加0.5%和1.0%的生物质炭使土壤代谢熵分别降低2.4%和26.8%,微生物商减少了43.7%和31.7%。     

高寒草原土壤有机碳矿化对水氮添加的响应

[目的]研究不同水氮添加下的高寒草原土壤有机碳矿化过程,探讨土壤性质与土壤碳矿化的关系,为揭示全球变化背景下高寒草原土壤碳转化规律提供科学依据。[方法]设置45%,60%,75%,90%的田间持水量(WHC)4个水分梯度和4个氮添加梯度(0,0.2,0.4,0.8 mg/g)进行室内培养,分析CO_2浓度,测定土壤溶解性有机碳(DOC)、土壤微生物生物量碳(MBC)含量以及土壤酶活性。[结果]①在水或氮添加范围内,土壤有机碳矿化量呈抛物线变化趋势,土壤碳矿化受水分调控更加敏感,氮添加对土壤碳矿化的影响依赖于水分添加量。②土壤水分从45%增加到60%WHC,加速了土壤中可溶性物质溶出,增加了有机碳矿化;施氮量从0 mg/g增加到0.4 mg/g,土壤有机碳含量、土壤微生物量碳含量呈上升趋势,刺激了土壤有机碳的矿化。③90%田间持水量WHC的高水分添加与45%田间持水量土壤水分下的高氮添加(0.8 mg/g)抑制高寒草原土壤碳矿化,高水分添加通过降低土壤通透性抑制有机碳矿化过程,高氮添加通过降低土壤DOC生物有效性、土壤MBC含量、土壤酶活来抑制土壤有机碳矿化过程,高氮添加对碳矿化的抑制作用在90%WHC条件下得到缓解。[结论]随着未来氮沉降量与降雨量的持续增加,青藏高原高寒草原土壤有机碳的矿化作用可能会受到抑制,有利于高寒草原土壤有机碳积累。     

冻融循环条件下水分和氮添加对黑土有机碳矿化的影响

土壤有机碳矿化是影响土壤碳循环及碳库大小的重要过程之一。冻融循环是东北黑土区初春和秋末普遍存在的自然现象,对土壤有机碳矿化有重要影响。而冻融循环条件下,土壤水分和氮素水平的变化对土壤有机碳矿化的影响还不明确。本研究以东北地区典型黑土为研究对象,采用室内模拟培养试验,设置4个处理:60%土壤田间持水量(WHC)+不添加氮、80%WHC+不添加氮、60%WHC+添加氮和80%WHC+添加氮,研究了冻融循环条件(-10~10℃)下土壤水分、氮添加及其交互作用对土壤无机氮含量、微生物量和有机碳矿化的影响。结果表明,与冻融前相比,经过19天的冻融循环后,水分和氮添加对土壤NO_3~--N含量均没有显著影响,而氮添加显著提高了土壤NH_4~+-N含量。在冻融循环条件下,土壤含水量变化对土壤微生物量碳(MBC)和微生物量氮(MBN)含量的影响并不显著;氮添加显著增加了60%WHC含水量条件下的土壤MBC含量和80%WHC含水量条件下的土壤MBN含量。在整个冻融循环期,融化期和冻结期的土壤有机碳的矿化量分别占总矿化量的54%和46%。水分添加抑制了融化期的土壤有机碳矿化作用,而氮素和水分同时添加处理显著促进了冻结期的土壤有机碳矿化。在整个冻融循环期,土壤含水量与氮添加对土壤有机碳矿化量有显著的交互影响,无论是否有氮添加,水分添加对土壤有机碳矿化均无显著影响;氮添加显著降低了60%WHC条件下的土壤有机碳矿化量,而在80%WHC条件下,氮添加对土壤有机碳矿化无显著影响。因此,土壤含水量和氮素水平对冻融循环条件下黑土有机碳矿化有重要的影响。     

加拿大一枝黄花入侵对杭州湾湿地围垦区土壤养分及活性有机碳组分的影响

加拿大一枝黄花(Solidago canadenis)是我国危害最严重的外来入侵植物之一,为了阐明其对入侵地生态系统的影响,以浙江省慈溪市杭州湾湿地围垦区内自然分布的加拿大一枝黄花群落和3种土著植物群落:束尾草(Phacelurus Griseb)群落、白茅(Imperata cylindrica)群落和芦苇(Phragmites australis)群落为研究对象,采用野外样地实验的方法,研究了加拿大一枝黄花入侵对土壤氮、磷和钾含量以及有效性和活性有机碳组分含量的影响。结果表明加拿大一枝黄花的入侵显著降低了土壤的p H(P0.05),对土壤全氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾和钾含量没有显著影响(P0.01),但显著提高了碱解氮、铵态氮和硝态氮的含量(P0.01),其中加拿大一枝黄花0~10 cm土层碱解氮含量分别是束尾草、白茅和芦苇的1.72倍、2.35倍和2.00倍。加拿大一枝黄花入侵对土壤总有机质含量无显著影响(P0.01),但是却改变了活性有机碳组分,与束尾草、白茅和芦苇相比,加拿大一枝黄花群落0~10 cm表层土壤中微生物生物量碳的含量分别提高了196.72%、180.21%和41.47%;可溶性碳0~10 cm土层分别降低了27.27%、40.78%和4.00%,10~20 cm土层分别降低了41.36%、39.49%和29.63%;易氧化碳含量在两个土层中均显著降低(P0.01)。上述结果表明加拿大一枝黄花的入侵降低了土壤p H,提高了土壤氮素的有效性,改变了活性有机碳组分。     

沼泽湿地土壤氮矿化对温度变化及冻融的响应

通过室内控制培养试验方法,研究了不同温度和冻融循环过程对沼泽湿地土壤有机氮矿化影响。结果表明,湿地土壤中无机氮以铵态氮为主,温度和培养时间显著影响土壤有机氮的矿化,在温度-25~30℃之间,N的矿化速率、硝化速率随温度增加而增加,30℃时矿化速率（1.17mg.kg-1.d-1）和硝化速率（0.79mg.kg-.1d-1）最大。沼泽湿地土壤有机氮矿化培养时间以4~5周较为适宜。冻结温度和冻融次数显著影响土壤有机氮矿化过程,且-25~5℃冻融循环比-5~5℃冻融循环矿化累积量高。冻融循环促进了土壤有机氮的矿化,有利于土壤中有效氮的累积,为春季植物生长提供足够的氮素,对维持生态系统稳定有重要意义。     

黄顶菊(Flaveria bidentis)入侵对土壤微生物功能多样性的影响

外来植物入侵对土壤生物多样性的影响已成为生态学领域的研究热点之一。运用Biolog技术和氯仿熏蒸浸提法研究了黄顶菊入侵对土壤微生物群落功能多样性及土壤微生物量的影响。结果表明,黄顶菊入侵后土壤微生物代谢活性显著升高;土壤微生物群落平均吸光值(AWCD)的变化趋势为:入侵地根际土(RPS)入侵地根围土(BS)未入侵地(CK),且差异显著;而CK的功能多样性指数(H)高于BS,RPS亦高于BS,差异均显著(P0.05)。主成分分析结果表明,黄顶菊入侵使土壤微生物群落的碳源利用方式和代谢功能发生改变。对不同碳源利用的分析结果表明,糖类、氨基酸类、羧酸类和聚合物为土壤微生物利用的主要碳源。入侵样地BS和RPS的微生物量碳分别比CK高27.05%、121.52%;BS和RPS的微生物量氮分别比CK高37.40%、79.80%。相关性分析表明,AWCD与微生物量碳和微生物量氮均呈极显著正相关(P0.01)。由此可知,黄顶菊入侵增强了入侵地土壤微生物代谢活性,降低了土壤微生物群落的功能多样性,增加了土壤微生物量碳、氮水平。     

影响砂姜黑土麦田土壤氮素转化的生物学因素 及其对供氮量的响应

砂姜黑土是我国典型的中低产田土壤类型,研究其在土壤微生物驱动下的氮素转化过程及其机制,可为定向调控土壤氮素转化过程,提高氮素利用效率并减少其负面效应提供科学依据。试验设置0 kg·hm~(-2)、120 kg·hm~(-2)、225 kg·hm~(-2)和330 kg·hm~(-2) 4个供氮量,分别于冬小麦越冬期、拔节期、抽穗期、开花期、灌浆期和成熟期测定小麦根际土壤氮转化相关微生物作用(氨化作用、硝化作用和反硝化作用)强度和土壤氮素转化相关酶(脲酶、蛋白酶)活性,土壤净氮素矿化速率、土壤硝态氮和铵态氮含量的变化,研究影响砂姜黑土麦田土壤氮素转化的生物学因素及其对不同供氮量的响应。结果表明,土壤氮素转化微生物及酶活跃时期为拔节到灌浆期,灌浆期之后土壤氨化作用强度、硝化作用强度、脲酶及蛋白酶活性降低;土壤净氮素矿化速率与土壤氮素转化微生物作用强度及酶活性的活跃期较为一致,在开花前后达到最高。除脲酶活性随供氮量增加持续上升外,土壤氮素转化微生物作用强度及蛋白酶活性均随供氮量的增加,在225 kg·hm~(-2)处理下达到最高,进一步增加供氮量至330 kg·hm~(-2),微生物作用强度及酶活性均表现出不同程度的下降。可见,砂姜黑土土壤氮素转化的活跃期与小麦需氮高峰期基本一致,有利于冬小麦的生长。但由于砂姜黑土中土壤硝化作用强度较低,土壤硝化能力有限,从而降低了氮素可利用性,且增加了土壤氨挥发损失的潜在风险。在一定范围内增加供氮量,有利于土壤氮素的转化,但供氮过多(330 kg·hm~(-2))则不利于砂姜黑土供氮能力的提高。     

长期施肥下三种旱作土壤有机碳含量及其矿化势比较研究

  【目的】  通过研究长期施肥下旱作农田土壤有机碳含量和有机碳矿化势的变化及其影响因素,以期明确影响土壤有机碳贮存的可控因素,为进一步增加土壤有机碳贮存和农田可持续利用提供理论依据。  【方法】  选取黑龙江省、河南省和江西省的黑土、潮土和红壤长期定位试验的不施肥处理(CK)、单施化肥处理(CF)和有机肥化肥配施处理 (MCF),测定土壤有机碳(SOC)、微生物量碳含量(MBC),拟合土壤有机碳矿化势(C₀)和动力学常数(K_c)。并根据长期定位试验土壤有机碳的变化,采用RothC模型模拟计算碳投入量和有机碳贮存速率。  【结果】  3种土壤MCF处理的有机碳含量及其矿化势最高。黑土中,MCF处理有机碳含量及其矿化势分别比CK显著增加了4.17%、33.94% (P<0.05),MCF处理有机碳含量与CF处理差异不显著,但有机碳矿化势比CF处理显著增加了31.73% (P<0.05)。潮土中,MCF处理有机碳含量比CK和CF处理分别显著增加了40.59%、21.94% (P<0.05);MCF处理有机碳矿化势与CF处理差异不显著,是CK处理的3.14倍。红壤中,MCF处理有机碳含量比CK和CF处理分别显著增加了64.35%、43.10% (P<0.05),有机碳矿化势分别显著增加了22.20%、15.69% (P<0.05)。黑土和红壤MCF处理微生物熵(MBC∶SOC)及矿化熵(C₀∶SOC)显著高于CK处理,潮土CF处理微生物熵及矿化熵显著高于MCF和CK处理(P<0.05)。方差分析表明,土壤类型和施肥措施及其相互作用对土壤有机碳含量和矿化参数总体上有极显著影响(P<0.01)。偏相关分析表明,分别控制温度、降水和蒸发条件下,土壤有机碳与碱解氮、速效磷含量显著正相关;土壤有机碳矿化势与碳投入、全氮和速效磷含量显著正相关,与动力学常数显著负相关;分别控制温度和降水条件下,土壤有机碳与其矿化势、碳投入、全氮、碱解氮、速效磷显著正相关(P<0.05)。逐步回归分析表明,增加全氮含量以及降低年平均温度和蒸发量可以增加土壤有机碳含量;提高土壤速效磷、速效钾含量,降低土壤pH和年平均蒸发量可以增加土壤有机碳矿化势。  【结论】  综合3种农田土壤,长期有机肥化肥配施提高土壤有机碳含量及其矿化势,降低土壤pH和土壤水分蒸发能够增加土壤有机碳矿化势,因此,通过合理的施肥措施增加土壤有机碳的同时,结合调节土壤pH和土壤水分的农艺措施增加土壤有机碳矿化势,能进一步增加土壤有机碳贮存。     

长期不同施肥处理对土壤活性氮库的影响

通过长期肥料定位试验,对不同施肥处理下草甸黑土活性氮库中几种重要组分含量变化及其相互之间的比例关系进行研究.结果表明,氮肥施用能够增加土壤中无机氮含量,以土壤剖面中硝态氮含量变化为例,除NPK配施处理外,其它施氮处理在180-200 cm土层硝态氮含量均显著增加,N,.P,K配施减少了土壤剖面中硝态氮累积.土壤表层微生物态氮和固定态铵含量的变化不仅取决于氮素的投入量,还与其它因素有关,长期单纯施用氮肥土壤微生物氮含量并没有增高.而N,P配施的处理,土壤微生物氮含量较高.施用氮肥抑制了土壤中可矿化氮的含量,促进氮的矿化释放,增加了活性氮库中其它组分的含量;不同施肥处理表层土壤氮素矿化速率从高到低的顺序是:CKPKPKNPNPKNKN,不同施肥处理对硝化速率的影响大小按PCKKPKNPNPKNNK顺序排列.     

绿肥压青对粉垄稻田土壤微生物量碳和有机碳累积矿化量的影响

绿肥压青还田是调控现代集约化稻田土壤逆境的重要手段,为评估绿肥压青下粉垄耕作对稻田土壤微生物量碳和土壤有机碳累积矿化量的影响,设置早稻粉垄耕作与常规耕作2种耕作模式,不施肥和同等肥力条件下施化肥、单倍绿肥配施化肥和双倍绿肥配施化肥4种施肥处理,晚稻免耕常规施用化肥,开展双季稻周年大田应用试验。结果表明:单倍绿肥压青下,粉垄耕作能提高稻田土壤微生物量碳含量,可达常规耕作的2倍,能有效增加微生物对土壤碳素的利用率。增加绿肥压青量会提高粉垄耕作稻田土壤有机碳累积矿化量和矿化潜力,与施用化肥相比,单倍绿肥压青下早晚稻分别增加1.6%～32.8%和0.6%～16.6%,双倍绿肥压青下分别增加58.6%～70.9%和29.6%～38.4%。粉垄单倍绿肥压青会降低免耕晚稻齐穗期、收获期土壤呼吸强度,较常规耕作分别降低33.4%和38.7%,较粉垄耕作其他处理降低8.5%～31.4%。单倍绿肥压青下粉垄稻田土壤代谢商较常规耕作累积降低65.5%,与常耕相比,粉垄双倍绿肥压青和粉垄单一化肥的土壤代谢商分别累积增加20.3%和159.2%,粉垄双倍绿肥压青可有效缓解土壤代谢商的提升。微生物量碳含量与有机碳矿化激发效应呈负相关,绿肥压青还田下相关系数达0.44;累积矿化量和代谢商呈极显著正相关,粉垄耕作下相关系数达0.59。可见,绿肥粉垄耦合的模式可作为一种增加稻田土壤微生物量碳含量、减少部分生育时期土壤呼吸强度,增强土壤碳库稳定性及碳固持的重要调控技术措施。     

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。     

应重视硝态氮同化过程在降低土壤硝酸盐浓度中的作用

在保证生产力条件下,采取合理的氮肥管理措施降低土壤硝态氮浓度对降低氮污染至关重要。当前,应用硝化抑制剂能够有效延缓铵态氮的硝化速率,进而降低土壤硝态氮淋溶损失和氮氧化物排放,但是其缺点显而易见:促进氨挥发并引起硝化抑制剂污染。好氧条件下,土壤硝态氮净变化量取决于产生(硝化)和消耗(硝态氮同化)的量。但是,一直以来,受微生物优先利用铵态氮这一传统观点的影响,人们普遍认为农田土壤微生物较少利用硝态氮,很大程度上忽视了对硝态氮同化过程的研究。该过程独具优势,它将硝态氮转变为微生物生物量氮进行短期储存并发生再矿化,具有保氮功能且环境友好。加入特定的碳源可以提高硝态氮同化这已是不争的事实,未来应加强硝态氮同化降低土壤硝酸盐累积方面的研究:(1)外源碳影响硝态氮同化的微生物驱动机制是什么?(2)怎样才能操控硝态氮同化和再矿化过程,使得作物氮需求和土壤氮供应相匹配,进而降低氮损失?(3)在碳源充足的条件下,反硝化作用亦会增强,如何才能做到在提高硝态氮同化的同时避免反硝化氮损失?     

模拟氮添加对亚热带杉木人工林土壤有机碳矿化的影响

为探讨氮添加对亚热带杉木人工林土壤有机碳矿化的影响，选择福建三明森林生态系统与全球变化国家野外科学观测研究站38年生杉木人工林土壤为研究对象，设置N0(0 mg/kg)、N10(100 mg/kg)、N25(250 mg/kg) 3个氮添加水平，并进行117 d的培养。结果表明：(1)氮添加后，土壤有机碳矿化速率在培养开始(0 d)即达到最大值，在培养前期(0～57 d)这一段时间内N0、N10和N25处理的有机碳矿化速率平均值显著下降了44%、45%、47%，而在整个培养期间3个处理有机碳平均矿化速率分别为9.97、9.27、8.89 mg/(kg·d)；(2)有机碳矿化累积量随培养时间延长显著增加，随氮添加增加显著降低，与N0处理相比，培养117 d后N10、N25处理有机碳矿化累积量平均值分别降低了3.4%、7.4%；(3)微生物生物量对氮添加响应并不显著，但真菌/细菌比随氮添加增加而增大。总体上，氮添加主要是通过改变土壤有机碳和氮抑制了土壤有机碳矿化。因此，氮添加后土壤中碳、氮养分含量的变化是有机碳矿化变化的主要原因，而微生物群落结构变化则不是主要因素。