纳帕海高原湿地土壤有机碳密度及碳储量特征

选取纳帕海典型沼泽、沼泽化草甸和草甸为研究对象,研究纳帕海湿地土壤有机碳密度及碳储量特征。结果表明:沼泽和沼泽化草甸土壤剖面有机碳含量明显高于草甸土壤;沼泽、沼泽化草甸和草甸土壤剖面有机碳密度与有机碳含量变化趋势基本一致,沼泽和沼泽化草甸土壤剖面有机碳密度均在30kg/m3以上,草甸土壤0-40cm有机碳密度高于30kg/m3,40cm以下有机碳密度均低于30kg/m3;沼泽、沼泽化草甸和草甸土壤储碳层厚度分别为60,80,20cm,1m深度以内有机碳储量分别为393.53,458.81,305.78t/hm2。     

高原湿地纳帕海4种湿地利用类型土壤养分和微生物特征研究

采用实地调查与In-situ取样技术及室内实验分析,对滇西北高原湿地纳帕海现存4种湿地利用类型土壤养分和微生物数量特征进行研究。结果表明:(1)在人为活动干扰下,湿地类型从原生沼泽向沼泽草甸、草甸和垦后湿地演替,土壤有机质和全氮含量呈现明显的衰减下降,其中有机质下降54.06g/kg,全氮下降1.96g/kg。(2)经F检验结果表明:4种湿地利用类型中土壤微生物总数存在显著差异,表现为沼泽草甸>草甸>垦后湿地>原生沼泽;土壤真菌和放线菌呈相同的变化趋势,为沼泽草甸>垦后湿地>草甸>原生沼泽;土壤养分和微生物数量变化均具有明显的空间层次现象,即随土层加深而降低,表聚性明显。(3)除原生沼泽之外的3种湿地利用类型中土壤微生物数量与有机质和全氮含量呈极显著正相关。(4)人为干扰加速纳帕海湿地的逆向演替进程,土壤养分与微生物特征的变化是对人为不同干扰类型与强度的响应。     

湿地退化条件下土壤碳氮磷储量与生态化学计量变化特征

为了研究湿地退化过程中土壤碳氮磷储量与生态化学计量变化,明确碳氮"汇"功能的变化和土壤碳、氮、磷的平衡关系,采用实地采样调查、室内分析与数理统计法,研究了若尔盖自然湿地保护区内未退化湿地沼泽(MA)、沼泽化草甸(MM)、草甸(ME)3种不同退化程度湿地的典型样地在碳氮磷含量、储量以及生态化学计量的变化特征。结果表明,草甸化沼泽土与草甸土全剖面总有机碳、全氮含量较沼泽土分别降低了29.55%,6.52%和67.53%,40.04%,碳氮储量分别降低了67.49%,60.10%和85.14%,54.47%;3种土壤全磷剖面含量大小顺序为MMMEMA,其储量高低顺序是MEMAMM。随着土层深度的增加,沼泽土的总有机碳、全氮含量明显升高,全磷含量与草甸化沼泽土、草甸土的总有机碳、全氮、全磷含量均呈现降低趋势;3种土壤碳氮磷储量40—100cm土层高于0—40cm土层。沼泽土、草甸化沼泽土、草甸土3种不同类型土壤C/N分别为40.38,31.70,23.26,C/P分别为409.52,247.46,113.07,N/P分别为10.43,7.90,5.02,土壤C/N、C/P、N/P均随湿地退化而减小,较高的C/P与N/P14揭示氮磷元素均是影响植物生长的限制性因素,且受氮素限制高于磷素。因此,若尔盖湿地退化导致土壤碳氮含量与储量降低,碳氮"汇"功能减弱,尤其是碳"汇"。     

纳帕海湿地不同退化状态下土壤氮素的分异特征

纳帕海湿地区4类主要土壤的退化程度由高而低为弃耕地-中生草甸土(AFMMS)、中生草甸土(MMS)、湿草甸土(WMS)和沼泽土(MS),对4类土壤0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm采样,分析全氮(TN)、速效氮(RAN)、溶解有机氮(DON)、无机氮(IN)含量。结果表明:在剖面垂向,沼泽土TN和RAN含量中上层相对富集,而DON和IN含量由上而下逐渐降低、上层相对富集;其它三类土壤氮素含量总体由上而下降低、上层相对富集;4类土壤间,上层氮素含量为AFMMS相似文献   

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。     

若尔盖高寒湿地蓄水能力评估

[目的]评估若尔盖3种不同类型湿地的土壤蓄水能力,为湿地生态系统水文功能价值的评估提供科学依据。[方法]通过对若尔盖高寒湿地三种湿地类型的土壤采样分析,测量其土壤物理特性和土壤最大滞留贮水能力,进而对其土壤蓄水能力进行评估。[结果](1)在0—60cm深度范围内,3种湿地类型的土壤容重基本上随着深度的加深呈升高趋势,但草本沼泽在80—100cm处、沼泽化草甸和洪泛湿地在60—80cm处呈现出减小趋势。(2)在0—100cm深度范围内,沼泽化草甸的毛管孔隙度随深度增加呈减小趋势,而草本沼泽和洪泛湿地变化不明显。(3)在0—100cm深度范围内,3种湿地类型土壤容重的平均值大小表现为草本沼泽(0.46g/cm~3)沼泽化草甸(1.08g/cm~3)洪泛湿地(1.25g/cm~3)。3种湿地类型土壤最大滞留贮水能力的平均值大小表现为草本沼泽(239.40t/hm~2)沼泽化草甸(171.18t/hm~2)洪泛湿地(148.51t/hm~2)。[结论]草本沼泽贮水能力最强。因此在若尔盖区域实施湿地保护与恢复措施时,应将保护区外的草本沼泽分布的区域纳入重点计划。     

不同放牧方式下高寒草甸土壤碳组分的对比研究

高寒草甸具有重要的碳汇功能。在冷湿环境下,土壤有机质分解缓慢,碳库积累对区域碳平衡发挥着重要的作用。然而,高寒草甸土壤退化对人类活动异常敏感,研究土壤碳库变化对放牧干扰的响应,可以为深入揭示高寒草甸的退化机理提供科学依据。藏猪放牧是目前存在于我国海拔3 000~4 000 m地区的主要放牧形式之一,本文以滇西北高原湿地——纳帕海作为研究对象,对比分析了纳帕海高寒草甸上的牛羊与猪拱放牧对土壤碳库特征的差异化影响。研究表明,猪拱放牧较牛羊放牧降低了土壤总有机碳以及活性有机碳(高活性碳、中活性碳以及低活性碳)的含量。与其他碳库相比,中活性碳库对猪拱放牧的响应最为敏感,可以作为重要的干扰指示因子。猪拱放牧影响下,土壤微生物生物量碳含量小于牛羊践踏下的土壤微生物生物量碳含量。随着土层深度的增加,土壤碳存储量呈下降趋势,对放牧干扰的响应也逐渐减弱,表层土壤(0~10 cm)受放牧干扰的影响最大。在不同研究区域上,由于土壤理化性质的差异,与沼泽化草甸相比,陆生草甸对猪拱放牧的响应较大。冗余分析(RDA)进一步表明,土壤碳库与土壤含水率、容重与孔隙度等理化因子的变化密切相关。综上,土壤碳库改变与放牧方式、放牧区域以及土壤剖面深度有关,猪拱放牧导致土壤表层裸露并引起土壤结构发生变化,进而导致土壤有机碳含量显著下降。其生态破坏程度较牛羊放牧更为严重。     

不同放牧对滇西北高原典型湿地土壤碳、氮空间分布的差异影响

土壤中的碳、氮含量是湿地"汇"功能的基础。滇西北高原湿地具有重要的"汇"功能,但不同放牧对其"汇"功能的影响是否存在差异尚缺乏研究。以滇西北高原典型湿地纳帕海为研究对象,对践踏型(牛羊践踏STD)、扰动型(藏香猪翻拱扰动PDD)放牧影响下,以及长期禁牧(NG)草甸土壤容重、表面紧实度及其碳、氮空间分布进行研究。结果表明:(1)土壤容重随土层深度(0~40 cm)的增加均呈增加的趋势,但不同放牧对表层(0~20 cm)土壤容重的影响存在显著差异,其中,STDNGPDD。随着土层深度(20~40 cm)的增加,这种影响差异不断减小至无差异。不同放牧干扰对草甸土壤表面紧实度的影响存在显著差异,其中,STDNGPDD。(2)不同放牧干扰下,土壤总有机碳(SOC)含量随土层深度的增加均呈现逐渐减少的趋势。但不同放牧干扰下,表层(0~20 cm)土壤SOC含量存在显著差异,其中,NGSTDPDD。随着土层深度(20~40 cm)的增加,不同放牧干扰对土壤SOC含量的影响不存在显著差异。(3)不同放牧干扰下,土壤全氮(TN)含量均随土层深度(0~40 cm)的增加呈现逐渐减少的趋势。但不同放牧干扰对表层(0~20 cm)土壤TN含量的影响存在显著差异,其中,NGSTDPDD。到20~30 cm,PDD放牧下的土壤TN含量显著高于NG和STD放牧的。随着土层深度的增加,不同放牧干扰对土壤TN含量的影响不存在显著差异。本研究表明了放牧对湿地表层土壤(0~20 cm)物理性状及其碳、氮营养物质积累存在显著影响,不同放牧对其影响存在差异,进而对湿地生态系统"汇"功能产生影响。研究为加强滇西北高原湿地放牧的分类管理、维护湿地生态系统"汇"的生态服务功能提供了一定的理论依据。     

不同栽培模式及施氮对玉米-小麦轮作体系土壤肥力及硝态氮累积的影响

以在陕西关中土垫旱耕人为土区进行的连续6年定位试验为对象,研究了长期覆盖栽培及施氮量对玉米?小麦轮作体系下土壤有机质、全氮及土壤剖面硝态氮残留量和分布的影响。结果表明,不同栽培模式对土壤有机质和全氮含量的影响为覆草垄沟常规节水,其中覆草模式影响达显著水平。增施氮肥不同程度地提高了土壤有机质和全氮含量。经过12季玉米-小麦的轮作,不同栽培模式0～200cm土壤剖面硝态氮残留量为垄沟节水覆草常规,垄沟和节水栽培模式与常规栽培硝态氮累积量差异达显著水平。随种植年限和施氮量增加,0～200cm土壤中硝态氮累积量明显增加,施240kg·hm-2N(N240)处理0～200cm土壤硝态氮累积量显著高于施120kg·hm-2N(N120)处理。不同施氮量下硝态氮在0～200cm土壤剖面的分布存在差异,与不施氮(N0)和N120处理相比,N240处理下各栽培模式在120cm以下的土壤硝态氮含量随深度增加而显著增加。     

白洋淀典型台田湿地土壤生源元素剖面分布特征

研究了在人为干扰作用下白洋淀典型台田湿地土壤中碳氮磷等生源元素的剖面分布特征.结果表明,台田湿地土壤有机碳随土层深度增加呈现先增加后减少的趋势,累积峰出现在10～20 cm土层;无机碳大致呈先减小后增加的趋势,而全碳大致呈先增加后减小的趋势;各形态氮和全氮含量随深度的增加出现较大的波动,但总体上呈现出深层土壤含量高于上部土层的趋势;土壤C/N比较低,C/N比与有机碳含量有显著的相关性,与全氮无显著的相关性;有效磷含量随着土层加深呈现增加趋势.全磷含量总体上呈现波动性变化,存在两个累积峰.     

Response of soil constituents to freeze-thaw cycles in wetland soil solution

Soil freeze-thaw cycles in the winter-cold zone can substantially affect soil carbon, nitrogen and phosphorus cycling, and deserve special consideration in wetlands of cold climates. Semi-disturbed soil columns from three natural wetlands (Carex marsh, Carex marshy meadow and Calamagrostis wet grassland) and a soybean field that has been reclaimed from a wetland were exposed to seven freeze-thaw cycles. The freeze-thaw treatments were performed by incubating the soil columns at −10 °C for 1 d and at 5 °C for 7 d. The control columns were incubated at 5 °C for 8 d. After each freeze-thaw cycle, the soil solution was extracted by a solution extractor installed in each soil layer of the soil column, and was analyzed for dissolved organic carbon (DOC), NH₄⁺-N, NO₃⁻-N and total dissolved phosphorus (TDP). The results showed that freeze-thaw cycles could increase DOC, NH₄⁺-N and NO₃⁻-N concentrations in soil solutions, and decrease TDP concentrations. Moreover, the changes of DOC, NH₄⁺-N, NO₃⁻-N and TDP concentrations in soil solutions caused by freeze-thaw cycles were different in various sampling sites and soil layers. The increments of DOC concentrations caused by freeze-thaw cycles were greater in the wetland soil columns than in the soybean field soil columns. The increments of NH₄⁺-N concentrations caused by freeze-thaw cycles decreased with the increase of soil depth. The depth variation in the increments of NO₃⁻-N concentrations caused by freeze-thaw cycles in the wetland soil columns was different from that in the soybean field soil columns. The decrements of TDP concentrations caused by freeze-thaw cycles were greater in columns of Carex marsh and Carex marshy meadow than in columns of Calamagrostis wet grassland and the soybean field. The study results provide information on the timing of nutrient release related to freezing and thawing in natural versus agronomic soils, and have implications for the timing of nutrient application in farm fields in relation to water quality protection.     

Nitrate Transformation and N2O Emission in a Typical Intensively Managed Calcareous Fluvaquent Soil: A 15-Nitrogen Tracer Incubation Study

A 56-day aerobic incubation experiment was performed with 15-nitrogen (N) tracer techniques after application of wheat straw to investigate nitrate-N (NO₃-N) immobilization in a typical intensively managed calcareous Fluvaquent soil. The dynamics of concentration and isotopic abundance of soil N pools and nitrous oxide (N₂O) emission were determined. As the amount of straw increased, the concentration and isotopic abundance of total soil organic N and newly formed labeled particulate organic matter (POM-N) increased while NO₃-N decreased. When ¹⁵NO₃-N was applied combined with a large amount of straw at 5000 mg carbon (C) kg^?1 only 1.1 ± 0.4 mg kg^?1 NO₃-N remained on day 56. The soil microbial biomass N (SMBN) concentration and newly formed labeled SMBN increased significantly (P < 0.05) with increasing amount of straw. Total N₂O-N emissions were at levels of only micrograms kg^?1 soil. The results indicate that application of straw can promote the immobilization of excessive nitrate with little emission of N₂O.     

Agro-Industry Sludge as a Potential Organic Fertilizer for Prompt Nitrogen Release

The aim of this study was to evaluate the sustainability of an agro-industry sludge as a nitrogen (N) fertilizer in perennial crops by assessing its dynamics of release of: 1) N as ammonium (NH₄⁺)- and nitrate (NO₃^?)-N, and 2) carbon as soil respiration. In incubation assay, application of agro-industry sludge promoted the maximum NH₄⁺-N concentration (50 mg kg^?1) 2 h after application, then it decreased with time until day 26. NO₃^?-N increased, reaching the maximum between day 60 and day 100, according to a second degree function. Agro-industry sludge showed a slower release of NO₃^?-N compared with urea. Soil basal respiration and cumulative amount of carbon dioxide were higher in sludge from day 71 on. In field, soil NO₃^?-N increased after fertilization treatments and was higher in Calcari Stagnic Cambisols soil. Sludge showed a potential lower environment impact in terms of mineral N release, than urea.     

模拟土柱条件下黑土中肥料氮素的迁移转化特征

为明确肥料氮素在土壤中的迁移转化动态特征,利用模拟土柱方法,研究了3倍常规施肥量条件下不同肥料处理(尿素、硫铵)黑土的矿质氮变化。结果表明:不同氮肥处理的氮素养分迁移转化特征有明显差异。对照处理(不施肥)土柱内各层次间NH4+-N和NO3--N含量差异不明显;施用尿素或硫铵后,表层0~50mm土层的NH4+-N和NO3--N含量比不施肥对照分别升高100.8~3408.1mg·kg-1、113.4~388.0mg·kg-1和126.7~4671.1mg·kg-1、51.4~63.3mg·kg-1,且在培养前14d内变化最大。在整个培养期内,施用硫铵处理各层次NH4+-N平均含量比尿素处理高2.54~1423.7mg·kg-1,NO3--N平均含量低4.38~335.1mg·kg-1;而尿素处理各层次的硝化率是硫铵处理的0.79~9.12倍。表明肥料氮素的迁移与转化集中在0~50mm土层内,尿素处理的氮素转化速率较硫铵处理高。     

Dynamics of Soil Moisture,pH, Organic Carbon,and Nitrogen Under Switchgrass Cropping in a Semiarid Sandy Wasteland

Switchgrass (Panicum virgatum L.) is a perennial biofuel crop with a high production potential and suitable for growth on marginal land. This study investigates the long-term planting effect of switchgrass on the dynamics of soil moisture, pH, organic carbon (SOC), total nitrogen (TN), nitrate nitrogen (NO₃^–-N) and ammonium nitrogen (NH₄⁺-N) for soils to a depth of 90-cm in a sandy wasteland, Inner Mongolia, China. After crop harvesting in 2015, soil samples were collected from under switchgrass stands established in 2006, 2008, and 2009, native mixture, and a control that was virgin sand. Averaged across six layers, soil moisture and pH was significantly higher under the native mixture than switchgrass or virgin sand. However, SOC and TN were significantly higher under the 2006 switchgrass stand when compared with all other vegetation treatments and the control. The SOC and TN increased from 2.37 and 0.26 g kg^?1, respectively, for 2009 switchgrass stand, and to 3.21 and 0.42 g kg^?1, respectively, for 2006 switchgrass stand. Meanwhile, SOC and TN contents were 2.51 and 0.27 g kg^?1, respectively, under the native mixture. The soil beneath switchgrass and native mixture showed the highest NO₃^–-N and NH₄⁺-N, respectively. The soil moisture increased with depth while SOC, TN, and NO₃^–-N decreased. An obvious trend of increasing moisture, SOC, TN, and mineral N was observed with increasing switchgrass stand age. Thus, growing switchgrass on sandy soils can enhance SOC and TN, improve the availability of mineral N, and generate more appropriate pH conditions for this energy cropping system.     

三江平原典型环型湿地土壤DOC剖面分布及储量

选择三江平原典型环型湿地,分层采集岛状林、小叶章草甸和毛果苔草沼泽湿地土壤,调查了土壤DOC含量、储量水平和垂直分布状况,分析了环型湿地特殊的水文地貌条件对DOC分布的影响。结果表明,环型湿地土壤DOC含量均随着土层深度增加而不断减小;毛果苔草沼泽湿地土壤剖面的DOC含量显著高于小叶章草甸和岛状林,小叶章草甸和毛果苔草沼泽湿地剖面DOC含量显著高于岛状林;环型沼泽湿地土壤DOC累积现状为小叶章草甸土壤剖面DOC储量最大,岛状林其次,毛果苔草沼泽湿地最小,其60cm深度内土壤DOC储量分别为0.1113,0.0844和0.0588t/hm2。     

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。     

减氮配施有机物质对麦田土壤性质和小麦产量的影响

探究氮肥减量配施有机物质的情况下对氮素利用状况及土壤肥力和小麦产量的影响,为我国华北平原区小麦生产中提高氮肥利用效率、实现节肥增效提供理论基础.通过田间试验,设置5个处理:不施氮肥(CK)、农民习惯施氮肥(FN)、减氮20％(80％FN)、减氮20％+生物有机肥(80％FN+OM)、减氮20％+生物炭(80％FN+BC...     

黄土丘陵区人工刺槐林恢复过程中土壤氮素与微生物活性的变化

为了探讨不同生长年限的人工刺槐(Robinnia pseudoacacia)林对土壤中氮素组成与微生物活性的影响及机理,本文采用"时空互代"法进行野外选点调查和采样,对典型黄土丘陵区陕西省安塞纸坊沟小流域不同林龄(10 a、15 a、30 a、38 a)人工刺槐林和撂荒地3个土层(0~10 cm、10~30 cm和30~60 cm)中的全氮、铵态氮、硝态氮、有机氮、微生物生物量碳和磷、基础呼吸及基本理化性质进行了研究。结果表明:人工刺槐林地土壤微生物生物量碳、磷含量和微生物熵都显著高于撂荒地(P<0.05)。随着人工刺槐林生长年限的增加,各层土壤铵态氮、硝态氮和有机氮含量均逐渐增加,其中有机氮的增加最显著;土壤微生物生物量碳、磷含量显著增加;微生物熵显著增大而呼吸熵显著减小;土壤有机碳、速效磷含量总体上显著增加(P<0.05);容重和碳氮比则呈下降趋势。随着土层深度的增加,氮素、有机碳、速效磷和微生物生物量碳、磷含量显著减小(P<0.05);容重和pH显著增加。土壤微生物生物量碳、磷和呼吸熵均与有机氮、全氮、硝态氮显著正相关(P<0.05)。分析发现,刺槐的生长促使土壤中微生物可利用碳增加,提高了碳的利用率,使土壤微生物量碳、磷含量增加;微生物活性的提高反过来促进了土壤氮素含量的提高,土壤中有机氮含量显著增加。与10 a生刺槐林相比,30 a生林地土壤表层的全氮含量明显增加,氮素肥力由7级(0.40 g.kg 1)上升为5级(0.87 g.kg 1)水平。