崇明东滩湿地CH4与N2O双消减的耦合过程研究

N₂O还原驱动的CH₄厌氧氧化作用(AOM)是湿地系统温室气体双减排的一种新途径,而基于滨海围垦开发的稻田利用方式对该途径的影响效应尚不清楚。本研究选取长江入海口崇明东滩湿地的自然滩涂(光滩湿地和芦苇湿地)和围垦稻田(围垦种稻19 a和86 a)为研究对象,设置3个试验处理(¹³CH₄,¹³CH₄+N₂O,N₂O)进行室内厌氧培养。采用稳定性同位素标记结合定量PCR等手段,分析不同湿地土壤的N₂O型CH₄厌氧氧化速率及其固碳潜力,研究其相关功能基因的数量特征。结果发现,围垦稻田土壤中N₂O驱动的AOM速率为6.10～7.51 ng·g^-1·d^-1,显著高于自然滩涂湿地。供试土壤N₂O驱动CH₄厌氧氧化的¹³C-SOC固碳量为18.1～49....     

围垦植稻对崇明东滩湿地产甲烷微生物的影响

滨海湿地是CH4排放的重要自然源,受人类活动的影响较为强烈。本研究选择长江入海口崇明东滩自然湿地(光滩湿地和芦苇湿地)为对照,以空间代替时间变化,比较研究不同围垦年限(27、51、86年)的稻田耕作土壤产甲烷速率演替规律及其微生物数量变异特征。结果表明,围垦稻田的产甲烷速率平均值为13.8ngCH4 g-1 d-1,是自然滩涂湿地的3.3倍,且随着围垦年限增加而显著增加。围垦稻田中产甲烷菌的mcrA基因拷贝数为1.101×108~1.443×108copies g-1,也随围垦年限增长而增加,比光滩湿地中的基因拷贝数高出一个数量级。光滩湿地产甲烷菌的相对丰度显著低于芦苇湿地和围垦稻田,围垦稻田中相对丰度值随围垦年限增长而显著增加。其中,H2/CO2营养型产甲烷菌的相对丰度随内陆方向和围垦年限增长而数量级水平增加,而甲基营养型产甲烷菌的相对丰度在光滩中最高,随内陆方向和围垦年限增长而数量级水平减小。各采样点中的乙酸营养型产甲烷菌相对丰度同处于一个数量级,其在3个围垦稻田中没有显著差异。相关性分析表明,产甲烷速率与H2/CO2营养型产甲烷菌丰度值呈显著正相关,而与甲基营养型产甲烷菌呈显著负相关。因此,围垦种稻的熟土作用促进了滨海湿地甲烷产生过程,H2/CO2营养型产甲烷菌数量的大幅增加是产甲烷速率升高的主控因素之一。     

北京山地4种阔叶林土壤酶活性及动力学特征

为研究北京山地阔叶林土壤酶特征及其与土壤理化性质的关系,探讨土壤酶活性与动力学参数作为评价土壤肥力指标的可行性,选取刺槐Robinia psedoacacia,山杨Populus davidiana-白桦Betula platyphylla,槲树Quercus dentata和板栗Castanea mollissima等4种阔叶林林型,利用方差分析、相关分析和主成分分析方法对0~20,20~40,40~60 cm土壤脲酶、过氧化物酶、多酚氧化酶和过氧化氢酶的活性和动力学特征及与土壤理化性质的关系进行了研究。结果表明:脲酶和过氧化氢酶活性,酶促反应的最大速度（V_max）,酶促反应速度反映指标（V_max/K_m）都随土壤深度的增加而减小（P < 0.05）,米氏常数（K_m）变化无规律;土壤酶促反应效率不仅取决于土壤酶活性,动力学特征对其也有重要影响;评价土壤肥力的指标,除了有机质、全氮、速效钾、速效磷和有效铁外,土壤脲酶活性,V_max,V_max/K_m,过氧化物酶活性与K_m也可作为北京山地阔叶林土壤肥力的评价指标。     

崇明东滩湿地土壤有机碳空间分异特征及影响因素

为了解不同类型湿地土壤有机碳含量的空间分异特征,以长江口崇明东滩不同植被类型和冲淤性质的湿地土壤为研究对象,测定3种土壤中有机碳含量、微生物量、以及与碳代谢相关的土壤酶活性,分析不同类型湿地土壤有机碳含量的空间变异特征,并对其影响因素进行了讨论.结果表明,不同类型湿地土壤的有机碳含量在不同潮间的变化趋势基本一致,呈现出高潮滩>中潮滩>低潮滩>光滩,即高潮滩具有较强的有机碳汇聚能力.3种不同类型湿地土壤有机碳含量的空间变异性较大,其特征表现为:芦苇型沙质土-A区[(4.34±1.30)g·kg-1]<芦苇/互花米草混合型粘质土-B区[(7.35±1.63)g·kg-1]<芦苇/互花米草型粘质土-C区[(9.17±1.18)g·kg-1],A区有机碳含量空间变异系数最大为52%,C区最小为22%,而且有机碳空间分异受湿地土壤微生物数量、酶活性以及土壤含水、含盐量的影响.芦苇型沙质土-A区有利于微生物的呼吸、代谢与繁殖,具有较高的有机碳代谢能力,而芦苇/互花米草型粘质土-C区则更有利于有机碳的保留.研究结果用于阐明不同类型湿地土壤的有机碳保留能力,进而为湿地的管理与优化提供理论基础和决策依据.     

崇明西滩芦苇湿地土壤酶活性特征的研究

[目的]为了解崇明岛西滩芦苇湿地的土壤酶活性特征,以便深入研究潮滩芦苇湿地碳源碳汇的生物学机制。[方法]分别于生长季和非生长季在崇西芦苇湿地和光滩采集不同深度的土层样品,研究土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、淀粉酶及纤维素酶的活性特征;同时,对比分析各种酶在生长季、非生长季及在不同深度下的活性变化特征;结合相关酶的特性及所研究区域的环境特征,分析相关变化特征的产生原因。[结果]芦苇湿地土壤过氧化氢酶活性在(0.20±0.01)~(0.26±0.04)ml/(h·g)之间;芦苇湿地土壤过蔗糖酶活性在(0.42±0.02)~(3.44±0.17)mg/g之间;芦苇湿地土壤淀粉酶活性在(0.018±0.004)~(1.335±0.070)mg/g之间;芦苇湿地土壤纤维素酶活性在(0.059±0.005)~(2.614±0.090)mg/g之间。[结论]崇西芦苇湿地过氧化氢酶、淀粉酶和纤维素酶活性基本上呈现出表层土低于根层土的特征;过氧化氢酶、淀粉酶和纤维素酶活性均表现为生长季低于非生长季的特征。这3种酶受土壤深度、季节影响较大。     

人类围垦活动对上海崇明东滩滩涂发育的影响

由于长江口泥沙的淤积,使上海崇明东滩成为一个不断淤涨的土地资源。近50年来,崇明岛共进行了多次大规模的围垦。此项研究以近20年来的LandsatTM和ETM遥感卫星数据为主要数据源,并结合实地景观调查,对不同时期的人类围垦面积和滩涂发育面积之间的关系进行探讨。结果显示,滩涂湿地的面积在逐年变小:从1987年的19705.09hm2锐减到2002年的4773.08hm2,减少了75.78%;并且滩涂湿地面积的年减少率为995.47hm2/a,比年围垦率的729.08hm2/a增加了36.54%。过度围垦后,滩面宽度变窄,自然植被破坏,影响自然促淤,淤涨速率明显减慢。随着滩涂围垦的加剧、未来海平面的上升和河流泥沙大量减少,将会导致潮滩植被进一步破坏。随着崇明东滩每年向外延伸,滩涂湿地也将会发生演替。因此,充分运用“3S技术”,探讨湿地发育和形成的机理,指导科学围垦和土地利用规划,是非常迫切也非常实用的方法。同时,还可以通过动态保护管理,进一步对围垦在经济、生态和环境上的得失作出正确的评价。     

江苏滨海湿地不同演替阶段土壤微生物生物量碳质量分数特征及其影响因素

  目的  研究江苏滨海湿地土壤微生物生物量碳(MBC)质量分数在不同演替阶段的分布特征和季节动态,揭示其主要影响因素。  方法  选择江苏滨海湿地典型演替序列的不同阶段,光滩、大米草Spartina anglica群落、碱蓬Suaeda glauca群落、芦苇Phragmites australis群落和刺槐Robinia pseucdoacacia群落为研究对象,分析植被演替、土层和季节因素对土壤微生物生物量碳质量分数的影响,以及土壤微生物生物量碳质量分数与土壤理化性质的关系,探讨影响滨海湿地土壤微生物生物量碳质量分数的关键因素。  结果  土壤微生物生物量碳质量分数范围为116.91~326.18 mg·kg?1,不同演替阶段之间差异显著,但分布趋势与演替方向不一致,从高到低依次为大米草群落、芦苇群落、光滩、碱蓬群落、刺槐群落。在0~10 cm土层,大米草群落土壤微生物生物量碳质量分数在4个季节均显著大于其他演替阶段。不同演替阶段的土壤微生物生物量碳质量分数在3个土层均表现出随季节先增加再下降的季节变化趋势,在秋季达到峰值,而在春季或冬季则较低。滨海湿地土壤微生物生物量碳受季节和演替阶段影响较显著,其中季节因素的影响力比例最大,占32.29%。土壤微生物生物量碳质量分数与土壤总有机碳、总氮和土壤含水率之间呈显著正相关关系,而与土壤pH呈极显著的负相关关系。  结论  植被演替和季节是影响江苏滨海湿地土壤微生物生物量碳分布和动态特征的主要因素,其中季节因素的影响力最大,土壤有机质、含水率和pH是直接影响土壤微生物活性的关键性因子。图1表2参35     

崇明东滩湿地土壤生物活性差异性及环境效应分析

为了解不同类型滩涂湿地土壤生物活性和生态环境效应,以及不同农业利用模式对围垦滩涂土壤肥力和生物活性的影响,在崇明东滩选取堤内为不同农业利用模式、堤外为不同类型湿地的3个实验样区.分别采取湿地土壤样品,测定土壤中微生物量、有机质含量、土壤酶活性,分析不同类型土壤的生物活性和生态环境效应.结果表明,3类堤外湿地土壤中,沙质型的芦苇湿地土壤(A区)有利于微生物的呼吸、代谢与繁殖,具有较高的有机污染物净化能力.而粘土型的芦苇,米草混合湿地土壤通过微生物呼吸作用降解有机物的能力较弱,但是具有较高的碳积能力以及氮磷等农业污染物的转化、吸收能力.堤内通过框围养鱼、水稻耕种以及果蔬种植等程序式农业利用模式,围垦滩涂土壤<巴力和生物活性可以得到逐步提高.同时在上述各农业利用阶段町分别获得经济效益,是一种值得提倡的湿地利用方式.     

长期菌渣化肥配施对稻田土壤酶活性的影响及交互效应

  目的  探讨长期尺度上不同比例菌渣化肥配施对水稻Oryza sativa生育时期土壤酶活性的影响。  方法  在水稻田间长期定位试验条件下,设置化肥水平为常规施肥量的0%(C₀)、50%(C₅₀)、100%(C₁₀₀),菌渣相对用量0%(F₀)、50%(F₅₀)、100%(F₁₀₀)各3个水平,共9个处理,分析了水稻主要生育时期各处理土壤中过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶活性变化,以及菌渣化肥配施对土壤酶活性的交互效应。  结果  土壤酶活性随水稻生育时期的变化呈现出明显规律性,过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶活性分别为3.01~10.20 mL·g?1、0.20~2.04 mg·g?1、0.54~4.80 mg·g?1;在水稻不同生育期,各处理间土壤过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性具有显著差异(P＜0.05)。菌渣化肥配施对水稻移栽前期的土壤脲酶活性提高有促进作用,且增强了水稻灌浆期和收获期的土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性,其中过氧化氢酶活性和脲酶活性在C₁₀₀F₅₀处理最高,而蔗糖酶活性在C₅₀F₁₀₀处理最高。通径分析表明:有效磷、碱解氮和全氮分别对过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶影响最大,通径系数分别为0.69、1.80和0.69。菌渣化肥配施主要通过提高碱解氮质量分数促进土壤酶活性。交互性分析表明:菌渣化肥配施效应高于化肥和菌渣单施,并且对土壤过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性均有显著影响(P＜0.05)。  结论  菌渣化肥配施能够显著提高土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶活性,并且随施用量增加呈现先增高后降低的趋势;本试验条件下,C₁₀₀F₅₀处理是提高土壤酶活性和促进碳氮循环的最佳选择。图1表4参38     

不同管理措施对长江口围垦湿地芦苇群落土壤呼吸的影响

以崇明东滩的长江口典型芦苇湿地作为试验地点,通过对研究样地冬春季土壤呼吸及表层土壤温度、含水量的测定,探讨不同刈割期和还田处理对湿地芦苇土壤呼吸的影响。结果表明,晚期刈割且还田措施显著增加了土壤呼吸强度,而早期刈割且不还田措施显著降低了土壤呼吸强度。湿地土壤呼吸与土壤温度和水分的相关性分析显示,土壤呼吸与表层土壤温度具有显著的指数关系,而与表层含水量的关系较低,二者的共同作用可以解释土壤呼吸变化的88%～93%,表明不同的管理措施可显著影响湿地生态系统中的土壤碳排放。     

两种基于芦苇秸秆还田的改良措施对崇明东滩围垦土壤理化性质和微生物呼吸的影响

在崇明东滩湿地公园设置了3块实验田,研究基于芦苇直接还田(处理Ⅰ)和堆肥后还田(处理Ⅱ)的处理措施对盐碱土壤的改良效应以及对土壤微生物呼吸和植物生长的影响,并通过主成分分析法评价仅考虑传统土壤肥力指标及加和了土壤微生物呼吸和植物生物量等碳收支指标的土壤综合改良效应.结果表明,两种模式都能显著提高土壤的养分.总氮、总磷和总钾均显著高于对照(P＜0.05),有机质较对照分别提高10.8%(P=0.053)和10.9%(P=0.052);地上生物量为对照的344%(P=0.000)和167%(P=0.000),但土壤微生物呼吸仅分别较对照提高14%(P=0.085)和43%(P=0.001).主成分分析结果显示仅考虑传统的土壤肥力指标,对照、处理Ⅰ、处理Ⅱ的综合得分分别为-0.641、0.260、0.381,加和土壤微生物呼吸与植物生物量后综合主成分得分为-1.011、0.644、0.367.这表明按传统评价指标,处理Ⅱ是较好的改良模式,但加和了土壤微生物呼吸与植物固碳量等碳收支指标后,处理Ⅰ得分高于处理Ⅱ,因此这是一种相对低碳化的改良模式.     

岩溶石漠化地区不同利用方式对土壤肥力和重金属质量分数的影响

  目的  探讨不同土地利用方式下土壤肥力和重金属污染的特征及土壤养分与土壤重金属之间的关系。  方法  以云南省西畴县三光石漠化综合治理示范区的撂荒地、灌草地、人工林地、自然林地、玉米Zea mays地、核桃Juglans regia林地和猕猴桃Actinidia chinensis地为研究对象,测定土壤养分和重金属质量分数并进行相关性分析。  结果  自然恢复方式下土壤有机质、全氮、全磷质量分数显著高于其他土地利用方式(P＜0.05),灌草地土壤[土壤肥力综合指数(I_FI)为0.915]和撂荒地土壤(I_FI=0.913)较为肥沃,猕猴桃地土壤(I_FI =0.485)和核桃林地土壤(I_FI =0.501)较为贫瘠;不同土地利用方式下,灌草地重金属污染风险最低[生态风险指数(I_R)为66.91],猕猴桃地重金属污染风险最高(I_R=169.16)。相关性分析发现:土壤养分质量分数对重金属质量分数的影响因土地利用方式的不同而不同,且在灌草地、人工林地和自然林地中较为显著(P＜0.05),在撂荒地和作物种植地中并不显著(P＞0.05)。  结论  自然属性较强的地区土壤肥力水平高,且重金属污染风险低,说明人为干扰是影响石漠化地区进行植被恢复的重要因素。为了能够更好地提高土壤质量,应适当减少人为活动的干扰。图3表8参29     

稻草不同还田量对土壤动物群落结构的影响

  目的  研究稻草不同还田量下土壤动物群落结构特征。  方法  在5 m×5 m的样方内,以未进行稻草还田的处理为对照（ck）,采用手拣法和干、湿漏斗分离法,调查稻草还田后2个月和稻草还田后5个月,不同还田量[0.8（T₂₀）、0.4（T₁₀）、0.2（T₅）和0 kg·m-2（ck）]处理下耕地土壤动物群落特征。  结果  试验共捕获土壤动物1 194只,隶属于3门11纲19目44科,平均密度4.45×105只·m-2;稻草还田处理后的样地土壤动物密度和类群数明显增加（P < 0.05）,土壤动物类群数排序为T₂₀（37）> T₁₀（30）> T₅（28）> ck（17）。土壤动物群落垂直分布明显,土壤动物密度随着土层加深而降低,具有明显的表聚性特征。稻草还田2个月后T₂₀处理的土壤动物多样性指数、均匀度指数、丰富度指数均最高,稻草还田后5个月T₁₀处理优势度指数最高。  结论  农业生产上稻草切碎后覆盖还田宜选择0.8 kg·m-2还田量。     

埋管通气对雷竹林土壤氧气体积分数的影响

  目的  为改善土壤氧气体积分数提供方法手段，以实现退化雷竹Phyllostachys violascens林的可持续经营。  方法  通过田间试验，利用原位氧测定方法，分析了埋管通气法对不同通气处理（覆盖不通气M，覆盖通气MA，不覆盖通气A及不覆盖不通气对照ck）下雷竹林土壤氧气体积分数的影响。  结果  覆盖会造成雷竹林根系的低氧胁迫，土壤埋管通气能有效提高雷竹林土壤氧气体积分数。在土壤40 cm深的水平方向上，相比未通气地块，土壤氧气体积分数提高了2.20%~5.25%；在土壤垂直方向上，可提高各土层土壤氧气体积分数0.78%~4.98%。在覆盖处理时，埋管通气可提高土壤氧气体积分数1.26%~4.71%。在土壤含水饱和时，通气处理可提高土壤氧气体积分数0.69%~7.58%。  结论  土壤埋管通气法能有效提高雷竹林土壤氧气体积分数，在雷竹林高效经营方面有较好的应用前景。     

浙江东部玄武岩发育土壤剖面风化特征

  目的  探究浙江省东部玄武岩发育土壤的发生演化过程,对当前亚热带地区土壤的发生和演变提供更全面的认识,从而有利于促进对该区域土地资源的高效利用。  方法  选取新昌-嵊州盆地4个玄武岩风化壳母质发育土壤剖面,分析土壤的常量元素组成、化学风化指标[化学蚀变指数（I_CIA）、化学风化指数（I_CIW）]和元素迁移率。  结果  ① 不同土壤剖面中常量元素质量分数以二氧化硅（SiO₂）、氧化铝（Al₂O₃）和三氧化二铁（Fe₂O₃）为主,三者质量分数可达79%以上。②I_CIA为42.81%~87.37%,I_CIW为45.04%~91.43%,两者均指示中等强度化学风化。③大多数土壤样品的常量元迁移率为负值。钙（Ca）、钾（K）、镁（Mg）、钠（Na）等易溶元素大量淋失,在剖面中的迁移率表现为明显的负值（最小值可达-99%）,铝（Al）、铁（Fe）、钛（Ti）元素在部分剖面的淀积层（B）相对富集,迁移率>0。常量元素的迁移率随土壤深度呈逐渐降低的趋势。  结论  ① 研究区不同剖面土壤样品的化学组成具有较好的一致性。②研究区较为湿热环境下,土壤经历了较为强烈的化学风化过程。③土壤发育过程符合亚热带地区脱硅富铝铁的基本成土过程。各剖面土壤常量元素迁移率随土壤深度的变化规律,揭示了基岩发育土壤自下而上的风化渐进特征。     

有机肥部分替代化肥对露地茄生长及品质的影响

  目的  探讨有机肥替代化肥在茄Solanum melongena生产中的作用。  方法  以单施化肥为对照(ck),设置有机肥替代基肥中50%化肥氮(T₁)和有机肥替代基肥中100%化肥氮(T₂)2个处理,测定分析不同处理对露地茄产量、品质及土壤肥力的影响。  结果  相比ck,处理组土壤pH显著升高(P＜0.05),土壤速效钾、有机质、微生物碳氮质量分数均显著增加(P＜0.05);单果质量和单株结果数均显著提高(P＜0.05),产量增加了13.8%~22.3%,其中T₁产量最大,为70 099.5 kg·hm?2;处理组茄果皮花青素质量分数显著增加(P＜0.05),茄外表皮紫红颜色更深;果实中镁和硫质量分数显著增加(P＜0.05),可溶性糖、可溶性蛋白质和维生素C质量分数和氨基酸质量摩尔浓度均有不同程度提高,其中T₁综合效果更优。  结论  选择有机肥替代基肥中50%的化肥可以有效地提高露地茄产量,改良品质,并改善土壤肥力。表9参40     

氮磷添加下施用保水剂对油茶林土壤氧化亚氮排放的影响

  目的  化肥施用导致土壤氧化亚氮(N₂O)排放增加,加剧了全球气候变化。在干旱和降水分配不均地区,土壤含水量是影响土壤N₂O排放的关键因子,施用保水剂(如聚丙烯酰胺)可能影响土壤N₂O排放。本研究目的是探究氮(N)与磷(P)肥添加下施用聚丙烯酰胺对土壤N₂O排放的影响。  方法  以油茶Camellia oleifera林土壤为研究对象,设置不同处理,包括不同肥料添加[N、P、N+P、不施肥(ck)],不同聚丙烯酰胺用量(C₀:0 g·kg?1,C₁:1.0 g·kg?1,C₂:2.0 g·kg?1)以及两者交互处理,利用静态箱-气相色谱法测定油茶苗生长期内土壤N₂O排放。  结果  ①施用聚丙烯酰胺显著提高了油茶林土壤含水量(P＜0.05),且土壤含水量随保水剂施用量的增加而增加。与C₀相比,C₁和C₂土壤的含水量分别增加47.1%和57.4%,但施用聚丙烯酰胺不会促进土壤N₂O排放(F=2.75,P＞0.05)。②施磷肥显著提高土壤N₂O累积排放量(P＜0.05),相较于ck增加13.3%。③与只添加聚丙烯酰胺的土壤相比,1.0 g·kg?1聚丙烯酰胺分别与N、P、N+P肥混施处理的土壤N₂O排放通量分别显著增加56.0%、61.7%、40.7% (P＜0.05);2.0 g·kg?1聚丙烯酰胺与P、N+P肥混施处理的土壤N₂O排放通量分别显著增加38.7%、58.1% (P＜0.05)。  结论  施用聚丙烯酰胺不仅能有效提高油茶土壤保水能力,而且还不会促进油茶土壤N₂O排放,有利于发展高效节水林业和缓解全球气候变化。图5表1参35