不同利用方式红壤反硝化势和气态产物排放特征

采用厌氧培养-乙炔抑制法测定了4种不同利用方式红壤的反硝化势和气态产物N₂O和N₂的排放速率。结果表明，不同利用方式红壤反硝化势和N₂O和N₂的排放速率差异明显，土壤反硝化势强弱顺序依次为：竹林>茶园>林地>旱地。反硝化势与土壤有机碳(P<0.05)、厌氧培养期间土壤CO₂累积排放量(P<0.01)、nirS基因丰度( P<0.05)和nirK基因丰度(P<0.05) 呈显著正相关关系。逐步回归分析结果表明，CO₂累积排放量表征的易矿化碳是造成不同利用方式红壤反硝化势差异的主要原因，可以解释反硝化势变化的66%(P<0.01)。不同利用方式红壤N₂O和N₂排放速率差异明显，旱地红壤N₂O和N₂排放速率均最低，表明土壤pH的提升并没有增加旱地红壤的反硝化损失风险和N₂O排放速率。土壤易矿化有机碳含量也是影响不同利用方式红壤N₂O和N₂排放速率的主要因素。反硝化功能基因nirS、nirK和nosZ的丰度均与CO₂累积排放量呈显著正相关关系，进一步支持了土壤易矿化有机碳含量是影响不同利用方式红壤反硝化势和气态产物排放的主要因子。土壤pH是影响不同利用方式红壤反硝化气态产物N₂/N₂O的主要因素，但是pH影响红壤N₂/N₂O的微生物机制仍需要进一步研究。     

不同菜地土壤硝化与反硝化活性

硝化作用和反硝化作用是氮素气态损失的主要途径,在实验室培养条件下,研究了3种菜地土壤之间硝化反硝化活性的差异,反硝化作用利用乙炔抑制培养法对其进行测定。结果表明,培养33d后红泥土、灰沙土和灰泥土的氮素硝化率均很高,分别为96．1％、88.3％和70．4％,其中红泥土与灰泥土的硝化率差异达到了极显著水平（P〈0．01）,而灰沙土与红泥土、灰泥土之间的差异不显著（P〉0．05）。pH值最高和最低的菜地土壤其硝化率分别表现出最高和最低,值得注意的是,在pI-14．61条件下灰泥土的硝化率可达70．4％。氮肥的施用显著或极显著增加了3种土壤硝化过程的N2O排放量,占施氮量的0．59％-0．70％。3种菜地土壤之间氮肥的反硝化活性表现为灰泥土〉红泥土〉灰沙土,其差异也极显著（P〈0．01）,氮肥的反硝化损失量占施氮量的-0．02％-0．20％。土壤硝化和反硝化氮素损失累积量随时间t的变化均符合修正的Elovich方程：y=bln（t）＋a。     

不同利用方式下红壤结构的形成

本文应用顺序脱胶法,对砖红壤、赤红壤和红壤在不同利用方式下的水稳性团聚体的有机和无机胶结物组成进行了分析研究。水稳性团聚体共分>5,3-1,1-0.5和<0.25毫米四级。结果表明,红壤开垦后随着粘粒活度的增加和无机胶结物含量的降低,土壤团聚体的水稳性和土壤结构系数逐渐降低。但是,一旦采用合理的施肥和管理方法,这些物理参数又会逐步恢复和增加。此外,还研究了土壤结构稳定性与土壤地带性的关系。作者认为在中亚热带的红壤上施用有机物料以增强它的结构稳定性比热带砖红壤上施用更为重要。     

不同利用方式下红壤内在性质的演化

对六个不同利用方式的红壤退化试验小区的理化、生物学性质进行了分析,结果表明:随着植被的退化,水土流失加剧,土壤容重增加,孔度减小,结构性变差;从常绿阔叶林→草地→裸露地,有机质、全氮、土壤微生物量及其酶活性也都随之下降,而CEC含量和多酚氧化酶变化却不稳定。     

红壤不同利用方式下的剖面酸度特征

【目的】 作物类型及其管理模式是影响红壤酸化的主要因素之一,研究不同利用方式下红壤剖面酸度的变化特征,对红壤酸化防治具有重要指导意义。 【方法】 选取由红砂岩母质发育红壤的4种主要利用方式 (水田、旱地、果园和林地),通过分层 (0—20、20—40、40—60、60—80 cm和80—100 cm) 测定pH、交换性酸、交换性盐基总量和盐基饱和度,定量比较不同利用方式下各酸度指标在剖面上的变化特征及程度。 【结果】 在不同利用方式下,红壤剖面pH为水田 (5.69) > 旱地 (4.71) ≈ 果园 (4.74) > 林地 (4.49);交换性酸含量为林地 (6.54 cmol/kg) ≈ 旱地 (6.52 cmol/kg) > 果园 (3.51 cmol/kg) > 水田 (0.79 cmol/kg);交换性盐基总量为水田 (4.47 cmol/kg) > 旱地 (1.97 cmol/kg) > 果园 (1.26 cmol/kg) > 林地 (0.48 cmol/kg);盐基饱和度为水田 (53.14%) > 旱地 (20.87%) > 果园 (15.41%) > 林地 (4.67%)。随着土层深度的增加,红壤剖面pH值逐渐升高;不同层次间交换性酸含量无显著差异;交换性盐基总量随土壤深度增加逐渐升高,为60—100 cm (2.34 cmol/kg) > 40—60 cm (2.05 cmol/kg) > 0—40 cm (1.75 cmol/kg);水田利用方式下红壤盐基饱和度随土壤深度增加逐渐升高,为80—100 cm (33.95%) > 60—80 cm (32.27%) > 40—60 cm (31.31%) > 20—40 cm (25.47%) > 0—20 cm (21.08%)。水田、果园利用方式下红壤pH与交换性酸含量呈显著负相关,与交换性盐基总量和盐基饱和度呈显著正相关;旱地利用方式下红壤pH与交换性盐基总量呈显著正相关;林地利用方式下pH与交换性酸含量呈显著负相关。 【结论】 4种利用方式下,在0—40 cm土层,林地红壤酸度最高,其次是果园和旱地,水田红壤酸度最低,在40—100 cm土层酸度变异较小。通过改变土地利用方式,降低红壤交换性酸含量、增加交换性盐基总量和盐基饱和度可以有效降低红壤酸度。      

汉江流域不同土地利用方式下土壤反硝化率及其控制因素研究

Land-use patterns can affect various nutrient cycles in stream ecosystems, but little information is available about the effects of urban development on denitrification processes at the watershed scale. In the presented study, we investigated the controlling factors of denitrification rates within the streams of the Han River Basin, Korea, with different land-use patterns, in order to enhance the effectiveness of water resource management strategies. Ten watersheds were classified into three land-use patterns （forest, agriculture and urban） using satellite images and geographic information system techniques, and in-situ denitrification rates were determined using an acetylene blocking method. Additionally, sediment samples were collected from each stream to analyze denitrifier communities and abundance using molecular approaches. In-situ denitrification rates were found to be in the order of agricultural streams （289.6 mg N20-N m-2 d-1） 〉 urban streams （157.0 mg N20-N m-2 d-1） 〉 forested streams （41.9 mg N20-N m-2 d-l）. In contrast, the average quantity of denitrifying genes was the lowest in the urban streams. Genetic diversity of denitrifying genes was not affected by watershed land-use pattern, but exhibited stream-dependent pattern. More significance factors were involved in denitrification in the sites with higher denitrification rates. Multiple linear regression analysis revealed that clay, dissolved organic carbon and water contents were the main factors controlling denitrification rate in the agricultural streams, while dissolved organic carbon was the main controlling factor in the urban streams. In contrast, temperature appeared to be the main controlling factor in the forested streams.     

红壤坡地不同利用方式土壤侵蚀模型研究

利用土壤侵蚀定位土芯Eu示踪新方法所获得的大量侵蚀及其因子实测数据,建立了红壤坡地不同土地利用方式下土壤侵蚀空间分异和坡面侵蚀预测模型,模型的可操作性强,所需因子数据用常规方法即可获得,因而可用来预测不同土地利用方式下土壤侵蚀的空间分布和坡面侵蚀。     

不同利用方式下红壤坡地土壤水分时空动态变化规律研究

利用连续3年土壤水分定位观测数据，研究了红壤坡地不同利用方式下土壤水分的时空动态变化规律。结果表明：土壤水分时空动态变化主要受降雨和植被类型的影响。土壤水分季节变化分为相对稳定期、消耗期和补给期三个时段；土壤剖面（0～90cm）水分含量从表层到深层表现为增长型，依据2003年土壤水分标准差和变异系数。将土壤剖面划分为活跃层、次活跃层和相对稳定层3个层次；土壤剖面水分变异系数随降雨量和土层深度的增加而减小，随植被根系的增长而变大。平水年，深根系区与浅根系区土壤水分变化差异表现在30cm深度以下，而丰水年其差异主要表现在土壤表层（0～30cm）；无论平水年还是丰水年，深根系区土壤水分变幅均比浅根系区大。     

水分和温度对旱地红壤硝化活力和反硝化活力的影响

采集第四纪红色粘土发育和第三纪红砂岩发育的红壤,分别在4C冰箱内保存(O),室温下湿润(M)和淹水(F)培养110天后测定硝化细菌、反硝化细菌、硝化势、反硝化势和反硝化酶活性。结果表明,低温有利于保持硝化细菌和反硝化细菌的数量,但显著抑制它们的硝化和反硝化活力。湿润有利于保持硝化细菌的硝化活力,而淹水则有利于保持反硝化细菌的反硝化活力,但均不利于硝化细菌和反硝细菌的存活。由此说明,不同的研究目的和需要测定的项目,应采用不同的土壤样本保存方法。     

不同土地利用方式下红壤磷素径流流失特征

土壤磷素流失已成为地表水富营养化的重要威胁,红壤在我国分布范围广、分布面积大,研究红壤磷素累积与流失特征可为红壤区农业面源污染控制、防止区域地表水污染提供科学依据。选取红壤区牧草地、休闲地、玉米地、菜地、大棚5种常见土地利用方式,采用人工模拟降雨方法,研究了红壤区不同土地利用方式下磷素累积状况、形态组成和随地表径流的迁移特征及其环境阈值。结果表明:(1)供试土壤Olsen-P含量的范围为6.81～178.17 mg/kg,土壤溶解态活性磷(CaCl_2-P)含量的范围为0.29～8.26 mg/kg,藻类可利用总磷(NaOH)的变化范围为30.34～369.81 mg/kg,不同利用方式红壤中均存在一定程度的磷素累积;(2)不同利用方式红壤的磷吸持指数PSI范围为31.95～47.05,均值大小表现为牧草地玉米地菜地休闲地大棚;(3)红壤地表径流中TP的浓度范围为0.245～2.073 mg/L,TDP浓度范围为0.023～0.308 mg/L,PP浓度范围为0.223～1.826 mg/L,不同场次降雨地表径流中TP和PP平均浓度和流失量大小与土壤表层Olsen-P含量分布规律一致,TDP平均浓度表现为大棚菜地旱地玉米牧草地休闲地,而TDP流失量却表现为大棚菜地牧草地休闲地旱地玉米;径流输出以PP为主,占TP的比例为82.46%～90.15%;(4)土壤Olsen-P与NaOH-P和CaCl_2-P存在极显著正相关,随着Olsen-P含量的增加,NaOH-P和CaCl_2-P提高,且Olsen-P与NaOH-P之间存在一个明显的突变点,确定36.17 mg/kg为红壤磷素流失的环境阈值,同时还指出,径流TP浓度或流失量与土壤NaOH-P含量呈显著正相关。     

外加生物质炭对不同利用方式紫色土反硝化过程的影响

在有机碳添加下,研究同一区域不同利用方式紫色土反硝化过程差异,可为紫色土氮素管理及N2O减排提供科学依据。本研究以成土环境一致,土地利用方式分别为茶园、果园、林地、耕地的4种紫色土为研究对象,采用厌氧培养-15N标记法,研究了生物质炭添加下4种土壤的气态产物N2O、N2的排放速率和反硝化速率特征及其与土壤pH、有机质含量的关系。结果表明,N2O、N2排放速率和反硝化速率均为茶园＞耕地>果园＞林地；相关性分析发现N2O、N2排放速率和反硝化速率均随土壤pH的增加而减少(P < 0.01),而和土壤有机质含量显著正相关(P < 0.05),添加生物炭后,土壤N2排放速率和反硝化速率有所提高,但不显著；N2O排放速率的改变因土地利用方式不同而有所差异,其中,茶园N2O排放速率变化不显著,而果园和耕地显著降低(P < 0.05),林地显著增加(P < 0.05)。上述研究结果揭示了不同利用方式紫色土反硝化过程与土壤pH和有机质含量显著相关且受生物炭添加的影响。     

红壤小流域不同利用方式土壤钾素流失特征研究

从资源利用的角度研究了红壤小流域不同利用方式土壤钾素的流失特征,结果表明,植被覆盖度低,无水保措施的试验区钾素流失量最大,封山育林,恢复保护性植被的试验区的钾素流失量最低。在农林利用的试验区中,粗放经营的试验区的钾素流失量大于水土保持综合性农林措施的试验区。土壤钾素流失时间主要集中在5月份和6月份梅雨季节和8月份台风雨季节,其流失量约占全年流失量90%以上,钾素的流失形态主要为泥砂结合态,约占全钾流失量94%以上,影响钾素流失的主要因素为降雨量、降雨侵蚀力、径流量和泥砂流失量。     

红壤小流域不同利用方式水土流失和有机碳流失特征研究

研究了红壤小流域不同利用方式的试验区水土流失和有机碳流失的特征 ,结果表明 :径流、泥沙及有机碳流失主要集中在 5月、6月及 8月份 ,其间径流流失量占全年流失量的 68.8%～ 73 .1 %,泥沙流失量和有机碳流失量占全年流失量的 90 %以上。径流量和泥沙流失量的大小顺序均为无保护性措施、侵蚀严重的试验区 5>粗放经营利用的试验区 1 >保护性经营利用试验区 2 >保护性经营利用试验区 4>恢复保护性植被试验区 3 ;流失的泥沙主要为推移质 ,有机碳流失量的大小顺序为粗放经营利用的试验区 1 >保护性经营利用的试验区 2 >保护性经营利用的试验区 4>无保护措施、侵蚀严重的试验区 5>恢复保护性植被的试验区 3 ,径流流失的有机碳和推移质流失的有机碳基本接近。从保护资源角度来看 ,恢复保护性植被试验区 3的利用方式控制水土流失和有机碳的效果最好。从农林利用角度来看 ,以有保护性经营利用综合性措施 (等高梯田、植被篱笆、农林间作等措施 )的试验区 2和试验区 4利用方式 ,既有利于水土保持 ,又有利于防止土壤肥力下降     

红壤丘陵小区域不同利用方式下土壤变化的评价和预测

本研究以科学院千烟洲试验站为例,为小区域水平上土壤时空变化的一量化评价提供了一种方法,并用于千烟洲试验站开垦利用１１年后土壤性质和质量变化的评价,通过土壤信息系统和土壤变化数据库的建立,方便而有效地进行了不同土壤类型和不同土地利用方式下土壤变化的定量化评价,监测和制图。     

不同土地利用方式下赤红壤坡面土壤侵蚀特征

为探究降雨和土地利用对南方赤红壤坡面侵蚀特征的影响,通过天然降雨观测试验,定量分析不同土地利用方式(坡耕地、果园、人工草地和撂荒地)下坡面径流和侵蚀泥沙特征,探讨降雨类型及土地利用对坡面侵蚀产沙的影响以及降雨特征参数与坡面水沙指标间的关系。结果表明:(1)2018年研究区降雨主要集中在5—9月,且每月降雨量主要由一场或几场暴雨及大暴雨组成;(2)坡耕地坡面年径流量和年侵蚀量均最大,分别是果园、人工草地以及撂荒地处理下的3.4,8.0,6.0倍和340.5,1605.3,1720.3倍;(2)次降雨下,坡面径流量在年内表现为前期平稳,后期波动增加,侵蚀量表现为前期波动较大,后期变化相对平稳,且侵蚀产沙主要集中在前期;(3)不同土地利用方式下,暴雨及大暴雨产生的径流量均占年径流量的75%以上,坡耕地、果园、人工草地以及撂荒地处理下由暴雨和大暴雨产生的侵蚀量分别占年侵蚀量的99.1%,71.8%,52.3%和51.6%;(4)降雨量和最大30min降雨强度是影响赤红壤坡面侵蚀最重要的降雨特征参数,降雨历时和植被覆盖度均显著影响果园、人工草地及撂荒地坡面径流量。研究结果有助于明晰南方赤红壤区不同土地利用现状土壤侵蚀特征,为区域水土保持提供参考依据。     

不同土地利用方式下南亚热带赤红壤酸化特征

土地利用方式是影响土壤酸化的重要因素，研究不同土地利用方式下赤红壤酸化特征可为缓解和治理赤红壤区土壤酸化提供依据。本研究采集了4种土地利用方式(菜地、果园、水田、林地)的赤红壤区土壤样品，测定了表层(0～20 cm)和表下层(20～40cm)土壤的理化性状，结合田间调查和统计数据分析了不同土地利用方式下土壤酸化特征及成因。结果表明：果园表层土壤pH显著低于林地，果园表下层土壤p H显著低于水田和林地；菜地、果园土壤交换性Al³⁺含量显著高于水田和林地；果园表层土壤的盐基饱和度与阳离子交换量均显著低于自然林地，菜地表下层土壤盐基饱和度显著低于水田；与水田和林地相比，菜地和果园的酸化更严重，酸缓冲能力更低。不同土地利用下施肥、复种指数以及耕作方式上的差异可能是造成气候与母质相似地区土壤酸化差异的主要原因。     

红壤坡地不同土地利用方式土壤蒸发和植被蒸腾规律研究

为明确红壤坡地土壤水分耗散特征,通过田间定位观测,分析了农作区、茶园和桠柑园土壤水分蒸发和蒸腾过程。结果表明：蒸发、蒸腾与土壤表层含水率和植被叶面积指数关系密切,不同利用方式日蒸发量大小顺序为遮荫茶园〈对照茶园〈桠柑园〈农作区。茶树和桠柑蒸腾速率日变化曲线均呈现单峰型,桠柑日蒸腾速率比对照茶树弱,这两种土地利用方式下6—10月均以蒸腾耗水为主。遮荫可有效削弱茶园土壤蒸发及植被蒸腾。茶园蒸发受微地形条件影响较大,梯地蒸发比梯坎蒸发弱,而农作区和桠柑园土壤蒸发更多受水分条件的影响。合理的土地利用方式和适度遮荫可以有效降低红壤坡地土壤水分散失,提高水分利用效率和防治季节性干旱。     

红壤小流域不同土地利用方式下土壤N,P流失特征研究

研究了次降雨过程中红壤小流域5种不同土地利用方式土壤N,P养分流失特征。结果表明,在降雨后,花生地、花-橘间作、橘园、板栗园和水田5种利用方式表层土壤N,P养分含量均有不同程度下降,其中花生地N,P含量下降最为明显,水田N,P含量降幅则最小;不同形态养分平均降幅依次为有效氮(5.49%)、有效磷(5.25%)、全氮(1.45%)、全磷(0.59%)。各样地地表径流中水溶态N,P养分含量花生地明显高于其他样地,而泥沙中N,P养分含量则以水田最高;各样地侵蚀泥沙中N,P养分有明显的富集现象,板栗园和橘园N,P养分富集率高于其他样地,水田N,P养分富集率最低。不同形态养分富集率也不同,全氮平均富集率为1.30,有效氮1.18,全磷1.11,有效磷1.38。侵蚀径流中N,P养分与表层土壤相同形态养分之间呈显著正相关。     

滇池流域不同利用方式下红壤磷素渗漏环境风险评价

为对滇池流域不同利用方式下红壤磷素渗漏环境风险进行评价,采用土柱模拟试验并进行相关性分析及聚类分析。结果表明:(1)不同利用方式下红壤中的藻类可利用总磷(NaOH-P)、溶解态活性磷(CaCl2-P)的含量与有效磷(Olsen-P)含量一致,呈现大棚露地草地的趋势,磷吸持指数(PSI)呈现草地大棚露地的趋势;(2)在同种土地利用方式下渗滤液中存在全磷(TP)颗粒态磷(PP)可溶性全磷(TDP)可溶性有机磷(DOP)钼酸盐反应磷(MRP)的趋势,渗漏液中TP含量呈现大棚露地草地的趋势;不同利用方式下DOP、TDP、PP和MRP含量差异不显著,且与TP含量趋势相同;(3)Olsen-P与渗漏液的TP、TDP、PP和DOP具有显著相关性;(4)当Olsen-P40 mg/kg、PSI50时对流域水体富营养化无显著影响;当Olsen-P为40～71mg/kg,PSI40时对流域水体富营养化有一定影响;当Olsen-P71 mg/kg,PSI30时对流域水体环境富营养化具有显著影响。