三江平原典型小叶章湿地土壤微生物量碳的动态变化特征

以三江平原不同群落典型小叶章沼泽湿地为研究对象,研究湿地土壤微生物量碳(MBC)的季节变化特征及剖面分布规律,探讨湿地土壤有机碳、根系生物量、降水量、湿地水分与MBC 的关系,分析湿地土壤MBC 变化的影响因素.结果表明:草甸小叶章(XCD)湿地和沼泽化小叶章(XZZ)湿地表层土壤MBC 含量的变化特征均表现为春、秋季较高,夏季较低.XZZ湿地0~20 cm土壤MBC含量明显高于XCD土壤,而20~60 cm 土壤MBC含量之间无显著差异.2类小叶章湿地土壤MBC含量均表现为自上层向下显著递减的趋势.同一时期内不同小叶章群落湿地MBC 含量与相应土壤层次根系生物量均存在显著线性相关关系,相关系数r 在0.8319~0.9959之间.研究表明XZZ湿地土壤有机碳的累积量较高,其上层生物活性碳高于XCD湿地土壤.土壤MBC的分布特征和季节变化主要受到土壤有机质含量、水分特征、地下根系生物量以及温度、降水等条件的影响.     

高寒森林植物叶片-枯落物-土壤养分含量及化学计量特征

以藏东南色季拉山典型森林植被为研究对象,探究高寒森林植物叶片-枯落物-土壤养分含量、回流率及化学计量特征。结果表明:同一森林类型有机碳、全氮、全磷和全钾含量在不同土层中均表现为0～10 cm土层最高,20～30 cm土层最低;各部分中全氮、全磷和全钾含量表现为新叶老叶枯落物土壤,有机碳含量表现为老叶新叶枯落物土壤。土壤、枯落物、新叶和老叶的碳(C)、氮(N)和C、磷(P)与C、钾(K)的化学计量比均表现为针叶林阔叶林,可见针叶林更有利于C的累积,阔叶林则有利于N、P、K矿质营养元素的累积。本研究中,植物叶片N、P的化学计量比分布在2.87～5.27之间,显著低于全球平均水平(16.00),说明本研究区域为明显的N元素限制类型。N、P、K养分回流率均为正值,总体上均表现为阔叶林针叶林。本研究结果为科学阐明藏东南森林生态系统植物叶片-枯落物-土壤养分循环研究提供了数据支撑。     

天然林人工更新后枯落物对土壤微生物数量及有效养分含量的影响

天然常绿阔叶林及其人工更新成檫木林、柳杉林后0~20 cm土层土壤在25℃、自然含水量培养环境下,添加不同枯落物处理,培养15、30、45、60、75和90 d后,分别测定土壤细菌、真菌、放线菌数量及碱解氮、有效磷和速效钾含量。结果表明:在不添加枯落物处理中,土壤细菌数量在初期持续增加至45 d达到最大值,随后不断下降;在添加枯落物处理中,细菌数量在60 d达到最大值,各处理真菌和放线菌数量分别在60 d和45 d达到最大值。土壤有效养分含量均随培养时间延长而增加。各培养时间土壤微生物数量和有效养分含量,在不添加枯落物时均为天然常绿阔叶林>檫木林>柳杉林,各林分土壤添加其自身林地枯落物高于不添加枯落物,而且在檫木林、柳杉林土壤中添加天然常绿阔叶林枯落物比添加其自身林地枯落物高。土壤微生物数量和有效养分含量两者间具有较好的相关性。说明天然常绿阔叶林人工更新后土壤微生物数量和有效养分含量下降,枯落物组成与质量对土壤肥力具有重要影响。     

非生长季农田中孤立湿地土壤有机质及氮的空间分布规律

为探讨农田中孤立湿地的土壤养分特征,以自然孤立湿地为参考,基于野外采样与室内分析对2012年11月三江平原非生长季农田中孤立湿地不同植被带土壤有机质与氮的空间分布规律进行分析。结果表明,垂直方向上0~60.0 cm,土壤有机质随土壤深度增加而逐渐减少,含量在0.26%至11.06%之间;总氮含量除在小叶章群落中表层土壤最高,其他群落在土壤中层最高,含量在1 202.2 mg/kg至6 139.4 mg/kg之间;硝态氮含量以中上层土壤较高,氨态氮除在小叶章群落明显富集于土壤上层,其他群落主要分布在土壤中部,二者含量分别为0~49.51 mg/kg及1.26~18.83 mg/kg。由湿地中心向边缘,有机质、硝态氮、氨态氮平均含量及碳氮比均呈先增后减的倒"V"字型规律,前两者最高值分别为6.76%与23.2 mg/kg,氨态氮、碳氮比最高值分别为9.92 mg/kg和26.14,总氮呈先增后减再增的"N"字型分布,最高值为3 417.5 mg/kg。农田中孤立湿地土壤有机质和氮的分布受水分条件、植物多样性、生物过程、季节变化及人类活动的影响,农田中孤立湿地有机质和氮的含量及其变幅均高于自然孤立湿地。     

湿地水分变化对小叶章根系分解及氮素动态的影响

2005年5月—2006年9月,利用三江平原典型碟形洼地的自然水分梯度作为水分变化研究的替代系统,结合分解袋法,模拟研究了湿地水分变化对典型草甸小叶章（TMC）和沼泽化草甸小叶章（MMC）根系分解及氮动态的影响。试验沿水分梯度设漂筏苔草群落（PF）、毛果苔草群落（MG）、乌拉苔草群落（WL）、沼泽化草甸小叶章群落（XII）、典型草甸小叶章群落（XI）和岛状林群落（DZL）6个分解小区。研究表明:水分条件对根系分解具有重要影响,当未来降水格局变化导致小叶章湿地形成积水环境后,TMC和MMC的根系失重率分别将降低29.12％～48.54%和21.81％～42.22%,分解速率将降低36.36％～55.17%和14.10％～32.91%,95%分解时间将增加2.95～6.34年和1.75～5.24 年。TMC和MMC的根系氮含量及氮积累系数的变化较为一致,但不同小区间的变化模式差异较大。二者根系的氮素一直表现为释放,但不同小区间的释放模式差别较大。C/N对分解过程氮养分的调控作用更为重要。TMC和MMC根系的氮现存量分别为10.24 和25.80 g/m2,氮年归还量分别大于3.90和4.96 g/(m2·a)。温度对根系相对分解速率具有促进作用,水分条件对其具有抑制作用。当分解环境的养分状况不发生较大变化时,相对分解速率取决于根系基质质量,当养分状况发生较大改变时,相对分解速率取决于环境养分供给状况。      

GO2浓度升高和氮输入影响下湿地生态系统CO2 排放研究

为了研究CO2 浓度升高和氮输入影响下湿地生态系统CO2 排放通量变化,选择三江平原典型草旬化小叶章(Calamagrostis angustifolia)湿地系统为对象,利用开顶箱进行CO2 浓度升高模拟试验.试验结果表明,CO2 浓度升高促进了湿地生态系统CO2 排放量,不施氮、常氮和高氮处理分别增加23.78%、23.14%和34.18%.CO2 浓度升高增加了小叶章地上、地下生物量的积累,且当氮素供应充足时增加显著.土壤微生物量碳和水溶性有机碳在CO2 浓度升高条件下有增加的趋势.回归分析表明小叶章生物量、土壤活性有机碳与湿地生态系统CO2 排放量显著相关.CO2 浓度升高和施氮通过影响植物生物量和土壤微生物活性进而影响湿地生态系统CO2 排放量,这对于重新估算未来环境变化条件下湿地生态系统碳平衡具有重要意义.     

三江平原小叶章湿地土壤有机硫矿化特征研究

利用开放系统培养法,分别在不同温度和水分条件下,研究了三江平原小叶章典型草甸和小叶章沼泽化草甸两种湿地类型的不同层土壤有机硫的矿化特征。结果表明,在不同培养条件下,两种小叶章湿地土壤有机硫的矿化具有一致性:每层土壤有机硫累积矿化量随培养时间的延长而增加,二者之间符合一级动力学方程。上层土壤有机硫的矿化量高于下层土壤,好气培养条件下每层土壤有机硫的累积矿化量均高于淹水条件下矿化量;30℃培养条件下每层土壤有机硫的累积矿化量均高于20℃培养条件下矿化量。温度、水分条件和土壤类型对土壤有机硫的矿化影响显著,但它们之间的交互作用影响不明显。对比两种湿地类型不同层土壤有机硫的矿化,发现在不同培养条件下,小叶章沼泽化草甸土壤有机硫的矿化速率和潜力均高于小叶章典型草甸。     

CO2浓度升高和氮输入影响下湿地生态系统CO2排放研究

为了研究CO2浓度升高和氮输入影响下湿地生态系统CO2排放通量变化,选择三江平原典型草甸化小叶章（Calamagrostis angustifolia）湿地系统为对象,利用开顶箱进行CO2浓度升高模拟试验。试验结果表明,CO2浓度升高促进了湿地生态系统CO2排放量,不施氮、常氮和高氮处理分别增加23．78％、23．14％和34．18％．CO2浓度升高增加了小叶章地上、地下生物量的积累,且当氮素供应充足时增加显著。土壤微生物量碳和水溶性有机碳在CO2浓度升高条件下有增加的趋势。回归分析表明小叶章生物量、土壤活性有机碳与湿地生态系统CO2排放量显著相关。CO2浓度升高和施氮通过影响植物生物量和土壤微生物活性进而影响湿地生态系统CO2排放量,这对于重新估算未来环境变化条件下湿地生态系统碳平衡具有重要意义。     

小兴安岭草本泥炭沼泽土壤有机碳、氮和磷分布特征

对小兴安岭草本泥炭沼泽湿地土壤有机碳、氮和磷含量分布特征进行研究。结果表明:漂筏苔草湿地土壤有机碳含量最高,有机碳平均含量为438.40g/kg,平均碳密度为88.99kg/m3,碳储量为35.40kt/km2,且10～20cm碳含量高于其他土层。修氏苔草湿地土壤有机碳含量随土层加深而逐渐减少,平均碳含量为98.74g/kg,碳密度为56.27kg/m3,碳储量为20.03kt/km2。2类湿地土壤全氮、水解氮和速效磷垂直变化均表现为随土层加深而逐渐减少,漂筏苔草湿地土壤全氮、水解氮、全磷和速效磷含量均高于修氏苔草湿地,分别是修氏苔草湿地的271%、548%、132%和216%。漂筏苔草湿地40cm土层氮、磷储量分别是修氏苔草湿地的4.40和1.33倍。土壤有机碳与全氮、水解氮、全磷和速效磷呈极显著正相关(P0.01),土壤有机碳、氮、磷均与土壤密度呈极显著负相关(P0.01)。     

围封条件下荒漠草原4种典型植物群落枯落物输入对土壤理化性质的影响

采用野外原位实验和室内控制实验相结合的方法研究了围封条件下荒漠草原4种典型植物群落(沙芦草群落、甘草群落、赖草群落和沙蒿群落)枯落物分解对土壤理化性质的影响。结果表明:荒漠草原4种典型植被群落围封内枯落物蓄积量显著高于围封外,枯落物的蓄积增加了土壤的持水量,但枯落物的分解短期内对土壤体积质量、孔隙度及持水性能影响较小;枯落物在分解过程中,由于积累了大量腐殖酸导致了pH值降低,且土壤的pH值也呈降低趋势,但变化幅度不大,与枯落物pH值呈现一定的拟合效果;枯落物输入短期内对土壤全氮和有机碳有正效应。荒漠草原枯落物蓄积与分解能有效改善土壤中的水分运移与空间分布,并为土壤注入更多的有机质和养分元素,从而改变土壤理化性质。"退耕还草""封栏封育"等国家重大生态工程地实施对荒漠草原植被与土壤的恢复产生了积极的影响。     

半干旱区和湿润区木麻黄海防林凋落物、土壤主要养分特征及其影响因素

以海南岛木麻黄海防林为研究对象,采用典型抽样调查方法,通过设立71个临时样,对其进行凋落物、土壤养分空间分布特征及其影响因素的研究。结果表明:1）木麻黄凋落物现存量较大,平均值和最大值分别为2.74 kg·m^-2和10.09 kg·m^-2,凋落物分解缓慢,半分解凋落物质量平均占比为72.2%;2）土壤pH、有机质含量、铵态氮、有效磷和速效钾变化范围均较大,分别为4.83～9.51、0.30%～3.61%和2.26～49.43、2.92～342.55、3.36～111.93 mg·kg^-2;3）有机质、速效钾和碱解氮整体较为缺乏,其中缺乏样地占比均>88.7%;有效磷则较为丰富,中等以上样地占78.8%;4）土壤养分与凋落物、土壤pH和气候区有明显的相关性,其中速效钾与凋落物厚度和半分解凋落物质量都呈极显著负相关,铵态氮则与之呈现显著正相关;铵态氮与pH呈显著负相关,有效磷则与其呈显著正相关;湿润区土壤有机质和铵态氮均显著高于半干旱区,但有效磷和速效钾则无显著差异。这说明土壤养分虽然与凋落物现存量具有一定的相关性,但大量积累的凋落物并没有明显改善滨海沙土贫瘠土壤的状况,其原因可能与快速生长的木麻黄对土壤养分的利用大于凋落物的归还、沙土淋溶,包括凋落物分解缓慢等多项因素。     

皇甫川地区枯枝落叶的分解及其对土壤生物环境的影响

在内蒙古荒漠化草原皇甫川地区,采用网袋法比较研究了具有优势分布的禾草、松树叶和杨树叶的枯枝落叶的分解速率,建立了有机碳残留量与时间的动态模型。不同枯枝落叶在其分解中营养元素的转化并不相同,禾草和油松叶的氮、磷均较快释放,而分解快速的杨树叶中出现氮和磷的固定;枯枝落叶的快速分解会引起土壤的氮和磷元素的周期性短缺。枯枝落叶分解对相应土层的生物学活性产生刺激作用,可促进土壤生物环境的改善。     

氮沉降对森林土壤有机质和凋落物分解的影响及其微生物学机制

氮沉降持续增加背景下土壤C∶N∶P化学计量比和pH环境等的改变及其可能的土壤微生物学机制已经成为陆地生态系统与全球变化研究的新生长点和科学研究前沿.以生态化学计量学和土壤微生物生态学为理论基础,综述了氮沉降对森林土壤有机质和凋落物分解的影响及其微生物学机制的基本理论、最新进展、研究热点与难点,旨在促进全球变化背景下陆地生态系统地下生态学的研究.氮沉降持续增加会导致森林生态系统磷循环加速,导致磷限制.氮沉降不但改变森林土壤有机质和凋落物的C∶N∶P化学计量比和降低土壤pH值,而且改变土壤微生物生物量碳氮磷、细菌、真菌和放线菌的组成以及影响碳氮磷分解的关键酶活性.氮沉降对森林土壤有机质和凋落物分解的影响表现为促进、抑制和无影响,其影响的差异可能来源于微生物效应的不同.叶片在凋落前有显著的氮磷养分回收,但是根无明显的养分回收,造成土壤有机质和凋落物的C∶N∶P化学计量比存在明显差异.基于DNA/RNA等分子生物学方法为土壤微生物生态学研究提供了强有力的手段,将促进氮沉降对森林土壤有机质和凋落物化学计量比改变的微生物学机制研究.     

氮素指数施肥对设施薄皮甜瓜养分承载及氮吸收利用的影响

【目的】研究不同施氮方式对甜瓜植株养分承载及氮吸收利用的影响,分析合理施肥方式、浓度以及指数施肥对甜瓜的适用性,为设施甜瓜节本增效栽培提供参考。【方法】选取白莎密薄皮甜瓜为研究对象,设置不施肥处理CK、指数施肥处理(E₂、E₄、E₆、E₈、E₁₀)和平均施肥处理(C₂、C₄、C₆、C₈),分析养分承载和氮吸收利用情况。【结果】2种施肥方式各器官养分含量和积累量均随呈现相同的趋势。各器官养分含量均和地上部养分积累量分别以E₄(4 g/株)、E₆(6 g/株)最高全株各养分含量表现为钾>氮>磷,各养分均在指数施肥处理E₄(4 g/株)最高。随施氮量的增加甜瓜植株的氮、磷、钾养分在根、茎、叶和果中的分配向叶片和果实倾斜。指数施肥E₆(6 g/株)处理果实氮吸收量能达到107.88 kg/hm     

水稻氮素吸收、利用与硅素营养的关系

 研究了30个水稻品种氮素吸收、利用与硅素积累的关系及高效硅肥对2个水稻品种氮素吸收与利用的影响。结果表明,水稻品种氮素积累量与硅素积累量呈极显著正相关,但氮素含量与硅素含量的相关性不显著。水稻品种的氮素干物质生产效率(NDMPE)与其体内N、P、K、Si积累的平衡有关,NDMPE与养分平衡指数呈显著正相关,与养分偏离系数呈显著负相关,但氮素吸收量与养分平衡指数和养分偏离系数的相关不显著。硅肥提高了叶片GPT转氨酶和籽粒淀粉分支酶(Q酶)活性,从而促进了水稻对氮素的吸收,但其NDMPE却随氮素积累量的增加而降     

不同施肥处理对小麦产量及土壤养分的影响

通过田间试验,研究了不同施肥处理对小麦产量、肥料利用率及土壤养分的影响。结果表明:氮肥是影响小麦产量的主要因素,磷、钾肥次之;氮、磷肥的回收利用率随施肥量的增加而下降,钾肥的回收利用率随施钾量的增加而呈先增加后下降的趋势;土壤全氮、有机质含量以及碳氮比均随着氮肥施用量的增加而增加,土壤有效磷和速效钾含量分别与磷肥和钾肥的施用量呈正相关。     

施磷对杂交棉氮磷钾养分积累动态变化的影响

[目的]探讨施磷对杂交棉氮磷钾养分积累的影响.[方法]研究施磷量0、75、150和225 kg/hm2对膜下滴灌杂交棉植株氮磷钾养分积累动态变化特征.[结果]施磷可促进杂交棉植株对氮磷钾素的积累,同一生育时期,氮磷钾累积量均随施磷量增加而提高,氮磷钾素累积总体呈P2＞P3＞P1＞P0趋势,杂交棉植株磷素累积随生育期延长而降低,磷素累积总体呈增长趋势,施磷对杂交棉磷素累积差异显著.[结论]在试验条件下,杂交棉的施磷量在150 kg/hm2时最有利于氮、磷、钾素的积累.     

长期连续培肥对作物产量的影响

采用长期定位培肥试验的方法,较系统地分析了长期单施有机肥、单施化肥、有机肥与化肥配施条件下,作物产量动态变化。结果表明:在一定的年限内,氮磷化肥配施有机肥或单施有机肥能持续稳定增加作物产量;长期单施氮磷化肥,在产量水平较低的情况下能快速提高作物产量,当达到一定水平后作物产量则在徘徊中缓慢增长。氮磷化肥配施有机肥具有持续提高产量、培肥土壤的双重效果,是砂姜黑土培肥改良较理想的施肥方式,但同时要注意钾素的补充。     

不同养分管理措施下萝卜的产量效应和养分利用效应比较

采用田间小区试验方法,比较了优化施肥和农民常规施肥两种不同的养分管理模式下当地主栽萝卜品种的产量及养分吸收利用效应。结果表明:在当地土壤肥力条件下,与农民常规施肥相比,氮(N)、磷(P2O5)、钾(K2O)养分量分别减施16.3%,59.5%及14.3%,根据萝卜生育特性进行运筹的优化施肥处理萝卜产量没有显著变化,萝卜养分累积量随生育期的变化趋势也未受到明显影响,但缺氮、磷、钾的PK、NK、NP处理均会显著降低萝卜产量及养分累积量,氮对萝卜产量及氮、磷养分的累积量影响最大,磷次之,钾最小,对萝卜植株钾养分累积量的影响则以氮最大、钾次之、磷最小。与农民常规施肥相比,优化施肥更有利于地下部磷钾养分的积累,氮、磷、钾肥表观利用率分别提高了21.4%,63.1%及41.1%,氮、磷、钾肥料偏生产力分别显著增加了27.3%,151.1%和18.8%,氮、磷肥的农学效率分别显著增加了17.9%,145.6%,且优化施肥处理在肥料投入成本降低33%的情况下收益增加了2776元/hm2。由此可见,根据土壤地力和萝卜养分需求特性进行的优化施肥处理在保证产量的基础上,可显著提高经济效益和生态效益。     

氮肥运筹对烤烟养分积累和产质量的影响

为明确在低肥力植烟土壤施用有机肥的基础上减量施用化学氮肥的潜力,通过大田试验,设置氮肥减施20%+3 300 kg·hm-2有机肥（D1）、氮肥减施30%+4 950 kg·hm-2有机肥（D2）、氮肥减施40%+6 600 kg·hm-2有机肥（D3）和常规施肥（CK）,共4个处理,研究不同处理对烟株干物质积累、养分累积特性及烟叶产量和质量的影响。结果表明,相较于CK,D1和D2处理增加了烟株干物质积累量,促进氮、磷和钾的吸收及其向烟叶的转移,提高了氮素表观利用率。D1和D2处理均显著提高了烟叶产量,促进内在化学成分协调。除产量外,D2处理各项经济性状指标均显著高于D1处理,D3处理在各方面均显著低于其他处理。综上,低肥力植烟土壤施用有机肥条件下,减氮20%+有机肥3 300 kg·hm-2和减氮30%+有机肥4 950 kg·hm-2均有利于烟株养分吸收及积累,减氮30%+有机肥4 950 kg·hm-2处理最有利于烟叶产质量的形成。