氮磷添加对常绿阔叶林土壤团聚体有机碳及其与磷组分相关的影响

[目的]为探究磷输入如何调节大气氮沉降对土壤团聚体有机碳含量及碳与磷关系的影响。[方法]在常绿阔叶林土壤建立长达6年(2015—2021年)的养分添加长期监测试验平台,包括4个处理：对照[P0+N0,P0 kg/(hm²·a)+N0 kg/(hm²·a)]、氮添加[P0+N100,P0 kg/(hm²·a)+N100 kg/(hm²·a)]、磷输入[P50+N0,P50 kg/(hm²·a)+N0 kg/(hm²·a)]以及氮磷同时输入[P50+N100,P50 kg/(hm²·a)+N100 kg/(hm²·a)],各处理设3次重复,共计12个样地。于2021年8月采集样地0—10 cm土层土壤样品,测定基础理化性质、土壤粒径分布规律、不同粒径土壤团聚体磷组分及有机碳(SOC)含量。[结果](1)P0处理下,氮添加显著增加大团聚体占比,减少黏粒和粉粒含量,提高各团聚体粒径中SOC含量;氮添加分别显著降低和增加团...     

采煤塌陷区复垦土壤团聚体碳氮分布对施肥的响应

为了揭示长期不同培肥措施下采煤塌陷区复垦土壤团聚体有机碳氮含量的变化规律,通过干筛法研究了不施肥(CK)、单施有机肥(M)、单施化肥(CF)、有机肥与化肥配施(MCF)、生物有机肥与化肥配施(MCFB)5种培肥措施下复垦4年和8年土壤各粒级团聚体分布组成特征以及各团聚体有机碳氮含量的变化规律。结果表明,复垦土壤团聚体含量随粒级减小呈先减小后增大的变化趋势,其中以3~2mm粒级团聚体含量最低,占团聚体总量2%~3%,以2~1mm粒级团聚体含量最高,占团聚体总量25%~31%。不同培肥措施下复垦4年和8年土壤团聚体分布特征无明显差异,但较未复垦生土明显降低了7mm和7~5mm团聚体含量。复垦8年土壤的平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)高于复垦4年土壤,分形维数(D)值低于复垦4年土壤。各培肥处理间以单施有机肥MWD、GMD值最高,D值最低。各培肥处理土壤团聚体有机碳氮含量随粒径减小递增,以0.5~0.25mm粒径团聚体最高,而有机碳储量以2~1mm粒级团聚体最高,分别占24.2%~33.8%和17.0%~33.1%。各处理间有机碳氮含量以单施有机肥处理最高,但不同处理间有机碳氮储量无显著差异。总体表明,采煤塌陷区复垦4年和8年土壤团聚体分布特征及碳氮储量无明显变化,单施有机肥可提高复垦土壤团聚体有机碳氮含量及团聚体稳定性。     

凋落物输入对木荷林土壤微团聚体有机碳及其化学结合形态的影响

[目的]探究地上凋落物、地下根系和菌根输入对红壤恢复林地土壤微团聚体的影响,为退化地进行森林恢复后土壤功能重建和生态系统碳循环提供依据。[方法]以亚热带红壤侵蚀退化地恢复形成的典型阔叶林分木荷纯林为研究对象,设置无凋落物(CT)、菌根(M)、根系+菌根(RM)、地上+地下凋落物(LRM)和地上凋落物加倍(DLRM) 5种输入处理,对土壤微团聚体组成、有机碳及其化学结合形态进行分析。[结果]木荷恢复林土壤微团聚体质量百分比、有机碳、钙键结合态有机碳(Ca-SOC)、铁铝键结合态有机碳[Fe(Al)-SOC]和Ca-SOC/SOC在不同处理间均无显著差异(p>0.05);相对于CT,LRM处理使20～50μm和50～200μm粒级微团聚体Fe(Al)-SOC/SOC分别降低了40.06%和46.67%(p<0.05)。土壤微团聚体质量百分比、有机碳、Ca-SOC和Fe(Al)-SOC均随粒级的增大而减小,有机碳及结合态有机碳趋于在较小粒级的微团聚体颗粒组(<20μm)中富集。微团聚体Ca-SOC含量(0.55～1.28 g/kg)远低于Fe(Al)-SOC含量(6.88～...     

黄土高原人工油松林土壤碳氮对短期氮添加的响应

为了更好地理解土壤碳氮元素对氮添加的响应,通过短期原位模拟氮沉降试验,揭示黄土高原子午岭人工油松(Pinus tabulaeformis Carrière)林土壤碳氮对外源氮添加的响应过程和机制。从2015—2016年设置4个氮添加水平,分别为对照(0kg/(hm~2·a),N0)、低氮(50kg/(hm~2·a),N50)、中氮(100kg/(hm~2·a),N100)和高氮(200kg/(hm~2·a),N200),研究人工油松林地不同深度土层土壤有机碳和全氮以及土壤碳氮储量对模拟氮添加的响应。结果表明:土层对土壤有机碳、全氮和碳氮储量有显著影响,上层土壤有机碳、全氮和碳氮储量显著高于下层土壤;氮添加水平对土壤有机碳、土壤碳储量影响不显著,但可显著影响土壤全氮和氮储量。此外,土壤有机碳、全氮和碳氮储量和土壤碳氮储量比受地下生物量碳氮比的影响显著。因此,短期氮添加对人工油松林地土壤碳的影响不显著,但可显著影响土壤氮,地下生物量碳氮比是影响土壤碳氮的重要因素。     

添加玉米秸秆对黑土团聚体碳氮分布的影响

通过室内模拟实验,研究了黑土添加玉米秸秆对团聚体组成、有机碳、氮及净积累有机碳、氮在不同粒径团聚体中的分布和碳、氮贮量的影响,探讨不同粒径团聚体对土壤固碳和肥力的贡献份额.研究结果表明:未添加玉米秸秆黑土,0.25～0.053 mm微团聚体含量最多,>2 mm大团聚体最少;土壤有机碳、氮主要分布在>2 mm和2～0.25 mm团聚体中;2～0.25 mm和0.25～0.053 mm团聚体中土壤有机碳、氮贮量最高.黑土添加玉米秸秆360 d期间,促进了土壤的团聚作用,>2 mm大团聚体成为优势粒级;土壤有机碳和净积累有机碳主要分布在>2 mm团聚体中,0.25～0.053 mm团聚体中分布最少;全氯和净积累氮主要分布在>2 mm和<0.053 mm团聚体中;土壤有机碳、氮贮量随着团聚体粒径的增大而增加.     

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,在杉木人工林中通过模拟实验研究凋落物添加(一倍)与去除对土壤中碳氮、碳氮同位素(δ¹³C、δ¹⁵N)、微生物生物量碳氮(MBC、MBN)及酶活性的影响。结果表明:凋落物添加后土壤中氮获得酶(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;凋落物添加与去除处理对土壤碳的影响较小,土壤有机碳(SOC)与可溶性有机碳(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。     

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。     

定位施用菌渣对稻田土壤团聚体中碳氮含量的影响

研究定位施用菌渣对稻田土壤团聚体中碳、氮含量的影响,对菌渣的合理利用和农业的可持续发展具有一定的意义,同时可为揭示施用菌渣对稻田土壤肥力形成及演变的影响提供理论依据。本研究通过采集不同菌渣用量处理土壤,分析了稻田施用菌渣下土壤总有机碳和全氮及各粒级团聚体中碳、氮含量的变化,得出了各级团聚体对土壤有机碳和全氮的贡献率。结果表明:施用菌渣各处理土壤总有机碳含量较对照提高4.07%~15.71%(P0.05),其中,中量和高量菌渣处理土壤总有机碳含量分别为13.27 g/kg和12.81 g/kg。施用菌渣各处理土壤全氮含量较对照提高1.75%~8.61%(P0.05),其中,中量和高量菌渣处理土壤全氮含量分别为1.47 g/kg和1.43 g/kg。总体而言,各处理中1.0 mm的各级土壤团聚体中碳、氮含量显著高于其他粒径团聚体,碳、氮主要分布在较大粒级团聚体上。不同处理各粒级团聚体分离的碳、氮回收率分别为77.05%~87.36%、77.66%~89.68%,说明获得的各粒级团聚体有机碳和全氮含量分布的结果是相对可靠的。由此,菌渣的施用提高了稻田土壤水稳性大团聚体中碳、氮的含量,其是改善土壤团粒结构,提高稻田土壤生产力的有效措施。     

施肥措施对复垦土壤团聚体碳氮含量和作物产量的影响

研究复垦后不同施肥措施下有机碳(OC)和全氮(TN)在水稳性团聚体及粉黏粒组分中的分布特征,以期深入理解不同施肥措施下土壤有机碳的固持机制。以生土和连续6年不同施肥措施的复垦土壤为研究对象,采集0～20 cm耕层土壤样品,利用湿筛法进行土壤粒径分组,分析大粒径大团聚体(> 2 mm)、小粒径大团聚体(>0.25～2 mm)、微团聚体(0.053～0.25 mm)和粉黏粒组分(<0.053 mm)中OC和TN含量,判断各粒径团聚体及粉黏粒组分中有机碳储量的驱动因素,探究团聚体及粉黏粒组分中有机碳含量与作物产量之间的关系。试验设不施肥(CK)、施氮磷钾化肥(NPK)、单施有机肥(M)和有机无机肥配施(MNPK)4个处理。结果表明:1)整个试验周期(2008—2013年),同CK相比,NPK、M以及MNPK处理均显著提高了玉米籽粒产量,且以MNPK处理的效果最显著,分别提高了79.49%、116.07%和113.85%。2)大团聚体和微团聚体中OC和TN含量相近,总体高于粉黏粒组分。同生土相比,CK、NPK和M处理均显著提高了>0.25～2、0.053～0.25 mm...     

不同覆盖模式对樱桃园土壤团聚体及碳氮的影响

为探究不同覆盖模式对土壤团聚体及其碳氮的影响,以新津县樱桃园土壤为研究对象,采用定位试验,设置清耕(CK)、自然生草覆盖(NGC)、野豌豆覆盖(VC)和地布覆盖(GCM)4个处理,对土壤团聚体分布、大团聚体含量(R_0.25)、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、团聚体破坏率(PAD)和不稳定团粒指数(E_lt)及水稳性团聚体有机碳、全氮进行了测定与分析。结果表明:自然生草覆盖、野豌豆覆盖、地布覆盖和清耕在0—10 cm和10—20 cm土层的机械稳定性团聚体分布均以>5 mm团聚体含量最高,而水稳性团聚体分布以>5 mm和5～2 mm含量较高。在两个土层中,自然生草覆盖、野豌豆覆盖和地布覆盖与清耕相比,均提高了R_0.25,MWD,GMD,降低了PAD和E_lt,同时提高了水稳性团聚体有机碳、全氮含量。有机碳提升效果以自然生草覆盖处理最好,而全氮提升效果以野豌豆覆盖处理最好。综上,覆盖处理能够提高土壤团聚体稳定性以及水稳性团聚体有机碳、全氮含量,改善土壤质量。     

玉米秸秆不同构件添加对土壤N_2O排放的影响

通过室内培养试验,研究玉米秸秆不同构件及按比例混合添加对土壤N_2O排放的影响。试验设置无枯落物土壤对照(CK)及四种枯落物添加处理:茎+土壤(CKS)、叶+土壤(CKL)、鞘+土壤(CKLS)、混合枯落物(茎∶叶∶鞘=5∶3∶2)+土壤(CKM)。结果表明:培养初期添加枯落物对土壤N_2O产生激发作用,培养6d之后趋于稳定,但各添加枯落物处理高于对照;培养结束各添加不同构件及混合枯落物土壤N_2O累积排放量都显著增加(p0.05),添加茎和混合枯落物土壤N_2O排放量显著高于添加叶和鞘枯落物(p0.05)。枯落物混合对土壤N_2O排放的影响在培养前期(10~28d)有一定的促进作用,培养后期不同枯落物之间无相互作用。培养结束后各枯落物全氮含量显著高于初始值,C/N显著低于初始值(p0.05)。枯落物混合培养结束后剩余质量实测值低于预测值,全氮含量实测值高于预测值,枯落物碳氮比实测值低于预测值,土壤N_2O累积排放量差异不显著,表明枯落物混合有利于枯落物分解和氮累积,但是对N_2O累积排放影响不大。     

凋落物及氮添加对针阔叶林土壤氮和水解氨基酸的影响

为探究凋落物对森林土壤氮的影响及氮沉降的调节,本研究以亚热带天然阔叶林(罗浮栲林)和人工针叶林(杉木林)2种林型土壤和凋落物为对象,分别设置土壤(对照)、土壤+凋落物(3倍添加)、土壤+氮(120 mg/kg)、土壤+凋落物(3倍添加)+氮(120 mg/kg) 4种处理,每种处理设置3个重复,进行为期一年的室内模拟淋溶试验,分析土壤可溶性氮和物理分级后各粒径土壤水解氨基酸变化。结果表明：与对照比较,阔叶林土壤添加凋落物处理增加土壤铵态氮和游离氨基酸,而降低硝态氮含量;氮添加降低针叶林土壤氨态氮,增加硝态氮含量,但是增加阔叶林土壤铵态氮和游离氨基酸;凋落物添加的情况下,氮添加显著增加阔叶林土壤硝态氮含量。土壤的各粒径组分分布比例差异显著,氮添加倾向于降低针叶林土壤大粒径、增加小粒径分配比例,而阔叶林相反。针叶林土壤添加凋落物显著增加土壤粒径组分2 000～250μm、20～2μm、<2μm水解氨基酸含量;氮添加增加针叶林全土、2 000～250μm和20～2μm粒径水解氨基酸含量;在凋落物添加或氮添加情况下,氮添加或凋落物显著降低全土、250～53μm、53～20μm粒径水解氨基...     

生物炭对豫西丘陵区农田土壤团聚体稳定性及碳、氮分布的影响

为研究生物炭对豫西丘陵地区农田土壤团聚体分布、稳定性及其碳、氮在团聚体中分布的影响,进一步探明生物炭对丘陵区农田土壤结构和养分的长期作用效果。采用田间长期定位试验,生物炭用量为0(C0),20(C20),40(C40)t/hm~2 3个处理,研究生物炭施用5年后对土壤团聚体组成及稳定性的影响,探究土壤团聚体中有机碳和全氮分布特性。结果表明:施加20,40 t/hm~2生物炭可提高0—20,20—40 cm土层的机械性0.5 mm以上粒级和水稳性0.053 mm以上粒级团聚体含量。在0—20 cm土层中,C20和C40处理下0.25 mm的机械性团聚体(DR_(0.25))分别较对照增加3.78%和6.83%,0.25 mm水稳性团聚体(WR_(0.25))分别较对照增加31.0%和49.45%,土壤不稳定团粒指数(E_(LT))分别较对照降低4.30%和6.85%,土壤团聚体破坏率(PAD)分别较对照降低9.71%和14.77%,土壤团聚体平均质量直径(MWD)分别较对照增加28.44%和45.34%,几何平均直径(GMD)分别较对照增加32.04%和54.92%。各粒级的有机碳和全氮含量随生物炭施用量的增加而增加,有机碳和全氮含量都以0.25～0.053 mm粒级最高,且0—20 cm土层的有机碳和全氮含量高于20—40 cm土层的有机碳和全氮含量;随着生物炭施用量的增加,2,2～0.25,0.25～0.053 mm粒级团聚体有机碳和全氮贡献率随之增加,而0.053 mm粒级微团聚体有机碳和全氮贡献率随之降低。总体来说,生物炭能够改善豫西丘陵地区农田土壤的团聚体结构,增加土壤大团聚体的含量,增强团聚体的稳定性,提高土壤团聚体中碳、氮含量,有利于豫西地区农田土壤肥力的保持和持续健康发展。     

模拟氮沉降对湿性常绿阔叶次生林土壤碳氮组分和酶活性的影响

为了研究氮沉降对次生林土壤碳氮组分和酶活性的影响,以华西雨屏区湿性常绿阔叶次生林为对象,从2014年1月起进行野外定位模拟氮沉降试验,分别设置对照(CK,+0 g/(m^2·a))、低氮(LN,+5 g/(m^2·a))和高氮(HN,+15 g/(m^2·a))3个氮添加水平。在氮沉降进行27个月后,按照腐殖质层和淋溶层表层进行取样,测定不同土层土壤总有机碳(TOC)、可浸提溶解性有机碳(EDOC)、易氧化碳(ROC)、全氮(TN)、硝态氮(NO_3^-—N)和铵态氮(NH_4^+—N)含量以及蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶和多酚氧化酶活性。结果表明:模拟氮沉降显著增加该次生林腐殖质层土壤的TOC和NH_4^+—N含量,显著增加腐殖质层和淋溶层表层土壤的NO_3^-—N含量,腐殖质层土壤C/N显著升高。淋溶层表层土壤TOC、NH_4^+—N、C/N以及2层土壤的EDOC、ROC、TN和NH_4^+—N/NO_3^-—N均无显著影响。2层土壤的多酚氧化酶活性均随着氮添加量的升高而降低,其中淋溶层表层达到显著差异。模拟氮沉降对蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性均无显著影响。腐殖质层中,NH_4^+—N和NO_3^-—N含量与TOC含量存在极显著正相关关系。2层土壤的多酚氧化酶活性均与NO_3^-—N含量呈极显著负相关。结果说明,模拟氮沉降使该次生林中原本较高的腐殖质层土壤TOC含量进一步显著增加,并且促进土壤无机氮的积累,而模拟氮沉降对多酚氧化酶的抑制作用更加有利于土壤有机质的积累。     

碳氮添加对雨养农田土壤全氮、有机碳及其组分的影响

为探明碳氮添加4年后,土壤全氮、有机碳及其组分(可溶性有机碳、微生物量碳、轻组和重组有机碳)的变化特征,依托布设于甘肃省定西市安定区李家堡镇的不同碳源配施氮素田间定位试验,涉及秸秆、生物质炭、氮素3个因素,秸秆设置为不施、施用秸秆2水平;生物质炭为不施和施用生物质炭2个水平;氮素设置为不施氮、施纯氮50 kg/hm^2、施纯氮100 kg/hm^2 3个水平,共9个处理。结果表明:不同处理下土壤全氮、有机碳及其组分的含量均随土层的加深而降低。添加生物质炭对土壤全氮、有机碳及其组分均具有不同程度的提升效应。添加秸秆对土壤全氮、有机碳和可溶性有机碳、微生物量碳、轻组有机碳均具有显著提升效应,仅在0-5 cm土层对重组有机碳有显著提高。添加氮素可显著提升土壤全氮、有机碳和可溶性有机碳、微生物量碳、轻组有机碳含量。较其他处理,添加生物质炭对土壤全氮、有机碳和重组有机碳的提升效应最高,添加秸秆对可溶性有机碳、微生物量碳、轻组有机碳的提升效果最优。从提升土壤质量的角度出发,推荐秸秆配施氮素模式,该模式下土壤碳素有效性高、易于被微生物利用,有利于作物生长。从提高土壤固碳角度考虑,推荐生物质炭配施氮素模式,该模式有利于碳的封存。     

青贮玉米氮投入对坡耕地土壤侵蚀及水稳性团聚体的影响

为探讨不同氮投入对红壤坡耕地水土流失及土壤水稳性团聚体的影响,在种植青贮玉米的坡耕地上设置4个不同氮投入处理(N1:300.00 kg/hm2;N2:225.00 kg/hm2;N3:150.00 kg/hm2和N4:75.00 kg/hm2),用湿筛法获得>2,1～2,0.5～1,0.25～0.5,<0.25 mm粒...     

长期氮沉降和地上凋落物处理对半干旱区沙质草地表层土壤碳氮组分的影响

为揭示半干旱区沙质草地生态系统中表层土壤C、N组分对长期氮添加和地上凋落物处理的响应特征,以科尔沁沙地西南部国家野外科学观测研究站建立的长期(9年)氮添加和凋落物处理样地为平台,测定并分析该样地表层土壤环境因子、铵态氮、硝态氮、总有机碳、不同碳氮组分。结果表明:(1)持续9年的氮添加和地上凋落物处理对表层土壤环境因子和不同碳氮组分无交互作用;(2)氮添加处理显著降低土壤pH(p<0.01),增加土壤中硝态氮的含量(p<0.05),其增长幅度为37.57%,并显著增加溶解性有机氮(DON)和易变活性氮(LON)的含量(p<0.01,p<0.05);(3)地上凋落物去除显著降低土壤总有机碳(TOC)、易变缓性碳(IOC)、微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量氮(MBN)含量(p<0.05);(4)经过9年氮添加和地上凋落物处理,半干旱区沙质草地表层土壤中不同碳氮组分与土壤环境因子间相关性并不密切。即长期氮添加和地上凋落物处理会改变表层土壤不同碳、氮组分的含量,但并未显著改变各碳、氮组分的比值。研究结果为揭示长期氮添加和地上凋落物处理对半干旱区沙质草地土壤C、N贮存和预测未来土壤生物地球化学元素动态研究提供参考资料。