三江平原典型湿地土壤硝态氮和铵态氮垂直运移规律

选择三江平原小叶章湿地不同水分带上的两种土壤类型(草甸沼泽土和腐殖质沼泽土)为研究对象,运用模拟土柱的方法,研究了两种土壤中硝态氮和铵态氮的垂直运移规律。结果表明:在水分饱和条件下,两种土壤的硝态氮和铵态氮穿透曲线均符合Gauss单峰模型(R2≥0.85),其运移过程主要受粘粒含量的影响;随粘粒含量增加,硝态氮和铵态氮穿透曲线整体上峰值降低,峰面分布变宽,但不同土壤各土层间也存在一定差异,原因与不同土层水分构成、溶质运移方式以及硝化-反硝化作用的差异有关;溶质浓度加倍后,两种土壤0~20 cm土层中硝态氮和铵态氮的穿透曲线也符合Gauss单峰模型(R2≥0.88),但其峰值、形状及出流时间均发生不同程度的变化,原因与浓度改变前后土壤水分构成、溶质运移方式的差异有关,铵态氮还与土壤胶体对其吸附饱和程度的差异有关;两种土壤表层的硝态氮和铵态氮垂向迁移能力较强,当湿地水分增加后将不利于有效氮的保持。     

三江平原典型小叶章湿地土壤中硝态氮和铵态氮的空间分布格局

运用地统计学方法对三江平原典型小叶章湿地土壤中硝态氮(NO3-N)和铵态氮(NH4+-N)的空间分布格局进行了研究.结果表明,湿地土壤不同土层NO3--N和NH4+-N含量的变异性差异较大,但均表现为N073-NH4+-N,原因主要与其物理运移特性的差异有关.两种土壤在不同土层或相同土层中的NO3-N和NH4+-N含量差异均达到极显著水平(P<0.01);湿地土壤不同土层NO3--N和NH4+-N的含量分布具有明显空间结构,符合不同变异函数理论模型,结构因素对空间异质性起主导作用,随机因素的影响相对较少.微地貌特征是导致其空间异质性的一个重要随机因素,水分条件和土壤类型则是两个重要结构因素;湿地土壤不同土层NO3-N和NH4+-N含量的空间变异性均以向洼地中心倾斜方向最大.研究发现,水分条件是导致NO3-N含量在地势较低处形成低值区的主要原因,于湿交替则是导致NH4+-N含量在地势较低处形成高值区的重要原因.     

三江平原典型小叶章显地土壤中铵态氮水平运移规律研究

选择三江平原小叶章湿地不同水分带上的两种土壤类型（草甸沼泽土和腐殖质沼泽土）作为研究对象，以NH4Cl为示踪剂，模拟研究了铵态氮在土壤中的水平运移过程。结果表明，两种土壤各土层的铵态氮浓度和水平运移速率均与运移距离呈显著负相关（P〈0．01），并随运移距离的增加呈一阶指数衰减曲线变化。各土层的铵态氮水平运移主要由其对于铵态氮吸附的饱和程度来决定，而运移速率主要受浓度梯度、水势梯度及土壤基质势的控制；两种土壤各土层的铵态氮水平运移速率与土壤含水量大多呈显著正相关（P〈0．05），并随含水量的增加而呈指数增长曲线变化；两种土壤各土层的铵态氮浓度均受土壤水分扩散率的影响，二者大多呈显著正相关（P〈0．05），除草甸沼泽土0～20cm土层的铵态氮浓度随水分扩散率的升高呈Boltzmann曲线变化外，其它土层及腐殖质沼泽土的各土层均随其升高呈指数增长曲线变化；草甸沼泽土要比腐殖质沼泽土的相应土层更有利于铵态氮的水平运移，二者不同土层物理性质的显著差异是导致其铵态氮浓度、水平运移速率随运移距离、土壤含水量及水分扩散率的变化而发生分异的重要原因，而湿地水文条件可能对于二者物理性质的塑造作用有着重要影响。     

黄河三角洲典型潮滩湿地土壤硝态氮和铵态氮的空间分布特征

运用地统计学方法研究了黄河口滨岸潮滩湿地土壤中硝态氮和铵态氮的空间分布格局。结果表明,潮滩湿地土壤NO3--N和NH4+-N的水平变异性在不同土层差异较大,较高的水平变异性主要与其在潮滩湿地良好水分条件下较为活跃的物理运移特性有关;潮滩湿地表层土壤NO3--N的水平分布具有明显的空间结构,符合高斯模型,并具有中等程度的空间相关性;自然结构因素在引起NO3--N空间异质性中的贡献占优,随机因素的影响相对较小;表层土壤NO3--N的空间变异性以向低潮滩延伸且受潮汐涨落影响较大的方向最大;潮滩湿地表层土壤的NO3--N具有明显的空间分布格局,表现出向低潮滩延伸方向形成明显斑块低值区,边缘则形成斑块高值区的特征。微地貌特征和潮汐微域物理扰动强度是导致空间异质性的两个重要随机因素,而水盐条件、土壤类型和潮汐物理扰动是3个重要结构因素。     

利用染色分析法确定农田土壤中硝态氮垂直运移的研究

利用农田土壤剖面染色并结合田间硝态氮示踪的方法,研究了太湖地区典型的水稻土—白土剖面中优势流和硝态氮在土壤剖面中的运移规律。结果表明:染色法可以分析土壤剖面中大孔隙的分布状况和优势流的路径;染色面积越大的土层,表明该土层的大孔隙含量就越高。在白土剖面上,表层的大孔隙含量最高,20~30 cm和55~100 cm土层以下大孔隙含量都很低。在田间条件下,优势流是影响硝态氮迁移的主要因素;白土剖面中优势流直接影响的最大深度为78 cm,对地下水的影响很大。本试验中地下水的硝态氮含量比未试验前增加了10多倍,这对环境安全影响极大。     

硝态氮垂直运移过程中的影响因素研究

用模拟土柱的方法对黄淮海平原主要土壤类型中硝态氮垂直运移的影响因素进行了研究。结果表明:在水分饱和条件下,硝态氮的垂直运移过程主要受土壤粘粒含量的影响,随着粘粒含量的增加硝态氮出流的时间推迟,硝态氮的穿透曲线的峰值变低、峰面分布变宽;在非饱和条件下硝态氮的穿透曲线变得不规则,有明显的拖尾现象,硝态氮运移的时间增长,穿透曲线变得平缓;示踪剂的流速对硝态氮运移有较大的影响,流速大的穿透曲线峰值高于流速小的穿透曲线峰值,且出流的时间和达到平衡的时间提前;不同价态阳离子由于带的电荷量不同,对硝态氮运移略有影响,表现为与硝态氮结合的高价阳离子产生的穿透曲线的峰值略高于低价阳离子;不同浓度的硝态氮示踪剂对硝态氮运移也有影响,在重力势和溶质势的共同作用下,浓度越高出流速度越快,穿透曲线峰值也高,完成出流的时间也迅速。     

山地河岸林土壤对硝态氮和铵态氮的截留及影响因素

用人工槽模拟的方法研究文峪河上游三类典型河岸林土壤对硝态氮和铵态氮的截留及影响因素。结果表明,青杨-辽东栎混合林、云杉林和落叶松林河岸带土壤对有效氮的截留量分别为158.38,145.38,142.98 mg/kg。有效氮的截留主要发生在0-10 cm土层。NH+4-N和NO-3-N比例在1.68~1.80之间,土壤截留的有效氮比较稳定。河岸林土壤对有效氮的截留与土壤结构密切相关,与土壤含水量和容重显著负相关。丰富的有机质和全氮促进了有效氮的产生和滞留。土壤酸碱度在截留过程中影响有效氮的截留比,而对有效氮的最终截留量影响较小。     

沙丘固定过程中土壤铵态氮和硝态氮的时空变化

沙丘固定过程中土壤铵态氮和硝态氮存在着时空变化。本文对腾格里沙漠和毛乌素沙地沙丘固定过程中土壤铵态氮和硝态氮的含量进行了测定。结果表明,在剖面的垂直方向,土壤铵态氮和硝态氮含量均随土壤深度的增加而减小;在沙丘的水平方向,从丘顶、丘坡到丘间地,土壤铵态氮和硝态氮含量均趋于增加,但20～40cm土层的硝态氮/铵态氮比(硝/铵比)逐渐降低。而其时间变化体现于演替系列的进程中,演替系列前中期,土壤铵态氮含量逐渐增加,演替系列中后期,硝态氮含量逐渐增加;0～20cm土层硝/铵比的变化与上述趋势相同,而20～40cm土层硝/铵比的变化则没有这种规律。可见,在沙丘固定过程中,土壤铵态氮和硝态氮均表现出明显的时空变化规律,这种时空变化规律是植被与环境综合作用的结果,进而影响植物生长与植被动态。     

施用铵态氮对森林土壤硝态氮和铵态氮的影响

对取自武夷山的红壤、黄壤、黄壤性草甸土分别在对照(CK,N 0 mg/kg)、低氮(LN,N 50 mg/kg)、高氮(HN,N 100 mg/kg)3种氮(N)水平处理下开展培养实验,研究施加NH4+-N对森林土壤N转化的短期影响.结果表明,添加NH4+-N可显著(p＜0.05)降低土壤NO3--N含量4.5％～25.7％,但LN与HN处理差异不显著,NO3--N降低可能与NO3--N反硝化和异氧还原有关;然而,黄壤性草甸土NO3--N没有降低.与培养前比较,在第56天红壤NO3--N含量显著增加5倍左右;桐木关黄壤增加40％左右,而黄冈山25 km黄壤仅在CK处理下增加16％,但是黄壤性草甸土显著降低;结果显示LN与HN处理土壤NO3--N含量变化幅度小于CK.与CK相比,LN和HN处理红壤NH4+-N分别显著(p＜0.05)升高24.1％ ～ 96.5％和68.7％～114.1％,且随培养进行没有累积,可能与微生物固N有关;桐木关NH4+-N分别升高17.6％ ～ 39.6％和37.6％～95.8％ (p＜0.05),LN处理黄冈山25 km黄壤NH4+-N只有第7天升高17.8％ (p＜0.05),HN处理第7、14、28、42天显著升高17.5％～48.6％(p＜0.05).LN处理黄壤性草甸土的NH4+-N在前3周显著降低11.6％～28.5％ (p＜0.01); HN处理在第7天和14天分别降低10.8％(p＜0.01)和7.5％,但是在第28～56天显著增加17.6％～20.4％(p=0.002).随着培养进行,CK处理红壤NH4+-N逐渐降低,桐木关黄壤、黄冈山25 km黄壤和黄壤性草甸土升高;LN和HN处理黄壤和黄壤性草甸土NH4+-N逐渐升高.可见,不同海拔土壤类型对NH4+-N添加响应存在差异.     

宁夏黄灌区灌淤土硝态氮运移规律研究

为研究硝态氮在宁夏黄灌区灌於土中的基本运移规律,采用水平土柱进行硝态氮水平运移规律研究,并采用自制垂直土柱完成了硝态氮垂直运移规律研究。硝态氮水平运移规律研究表明：硝态氮运移与水分湿润峰迁移具有很好的一致性,随着硝态氮运移距离的增加,硝态氮浓度升高,并在湿润峰处累积;硝态氮浓度随含水量的增加而减少,并呈幂函数关系;硝态氮运移速率随运移距离增加而减小,且呈冥函数关系。硝态氮垂直运移实验表明：由于有机质和粘粒含量不同,各土层硝态氮穿透曲线差异较大;CXTFIT模型的拟合结果与实测结果相关性很好,说明可以使用CXTFIT模型进行土壤硝态氮运移预测和土壤硝态氮运移参数的测定。     

三江平原退化湿地土壤物理特征变化分析

针对不同退化程度的湿地土壤物理特征的变化进行了分析。首先对退化湿地土壤剖面特征进行了阐述,然后分析了退化湿地土壤的温度特征变化、电导率状况变化、土壤的水分特征变化和土壤容重变化。研究表明,不同退化程度的湿地土壤具有不同的土壤物理性质,在未退化湿地→轻度退化湿地→中度退化湿地→重度退化湿地→已垦湿地(农田)的湿地退化研究样带上,湿地土壤温度呈现逐渐升高的变化趋势、土壤电导率呈降低变化、土壤水分呈降低趋势、土壤容重则呈现升高的变化规律。土壤表层与下层相比较,土壤表层温度、含水量与容重均高于土壤下层;在电导率的变化中,除了未退化湿地土壤的下层高于表层以外,其它退化状态的湿地土壤均为表层高于下层。另外,对退化湿地土壤的各物理特征在空间距离上的退化过程进行模型模拟,发现指数增加(或分解)模型能够较好地模拟出湿地土壤物理特征的空间退化过程。本研究将有助于理解退化湿地土壤物理特征的变化规律和查明湿地的退化机理,为退化湿地的恢复与重建研究奠定科学基础。     

三江平原小叶章湿地枯落物分解及其影响因子研究

应用分解袋法对三江平原小叶章湿地枯落物的分解及其影响因子进行了研究,小叶章枯落物的失重率随时间递增,分解速率随时间递减。小叶章枯落物位于地下0～10cm处时,分解最快,失重率最大,分解速率也最大;越往深处,其分解越慢,失重率越小,分解速率越小。通过相关分析和主成分分析,确定了温度和湿度条件以及pH状况是影响小叶章湿地枯落物分解的主要环境因子;并采用单指数衰减模型对小叶章湿地枯落物的分解速率动态和残留率动态进行了模拟。     

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。     

三江平原小叶樟湿地植物-土壤系统中硫素分布及季节变化动态

选择三江平原小叶樟湿地为研究对象,在生长季逐月采集土壤和植物样品,测定和分析植物-土壤系统硫素分布特征和季节动态,结果表明在生长季小叶樟植物体不同器官总硫含量存在差异,表现为根>叶>叶鞘>茎,这种分布和植物各器官的功能相一致。植物各器官总硫含量均具有季节变化特征,地上各器官总硫含量在生长季内均单调下降。根中总硫含量呈波动性变化,这种变化与植物的生长节律相一致,根中总硫含量明显高于植物地上各器官总硫的含量,即根是硫的重要储库。小叶樟湿地土壤总硫和有效硫含量具有明显的分层性,即沿着剖面由上到下逐渐降低,这种变化和土壤有机质的分布密切相关。不同层次土壤总硫、有效硫含量均具有明显的季节变化,其中植物的生长过程是影响这种变化的主要因素。     

三江平原沼泽湿地土壤有机碳的垂直分布特征研究

以三江平原腹地挠力河、别拉洪河、浓江河流域天然沼泽湿地为研究对象,并以湿地开垦后的农田为对照,研究了沼泽湿地不同层次土壤中有机碳含量的垂直分布特征及其与pH值、N素的相关关系。结果表明,沼泽湿地土壤有机碳的垂直分布随土壤深度、植物群落类型和农业耕作方式的变化而变化;开垦使天然沼泽湿地0～45cm土壤有机碳损失90%以上;土壤不同层次有机碳含量与pH呈显著负相关(r=-0.651**,P<0.01),与全氮呈显著线性正相关。     

三江平原典型湿地水化学性质研究

以三江平原湿地生态试验站为研究基地,选择典型采样地点,对湿地水、排水沟水、降水、保护区河流水样进行测试,分析水样中主要离子含量(HCO3-、Cl-、NO3-、SO42-、Ca2 、Mg2 、K 、Na )、重金属元素含量(Cu、Zn、Fe、Mn)和营养元素含量(N、P、K)及其有效性。研究湿地水化学的一般性质以及湿地排水后湿地水中化学元素的迁移特征。研究结果表明,湿地水化学类型一般为HCO3--Ca.Mg型和HCO3--Ca.Na型,重金属序列为Fe>Mn>Cu>Zn>Pb、Cr。排水中丧失大量的化学元素,这是湿地退化的原因之一。