春季解冻过程对2种温带森林土壤微生物量碳氮和可溶性有机碳氮的影响

为了研究春季土壤冻融过程对碳氮周转的影响,以长白山地区2种森林土壤为研究对象,利用原位培养连续取样法,测定和分析了土壤微生物量碳(MC)、氮(MN)和可溶性有机碳(DOC)、氮(DON)在春季解冻期间的含量动态变化。结果表明:土壤解冻过程中,2种林型土壤微生物量碳、氮的时间变化动态不同,且土壤微生物量碳、氮表现出明显的垂直空间异质性,0—10cm土层土壤微生物量氮显著高于10—20cm土层。除个别时期外,0—10cm土层土壤微生物量碳亦显著高于10—20cm土层土壤。解冻过程中,2种林型0—10cm土层土壤DOC含量时间变化动态基本一致,而红松阔叶林10—20cm土层土壤最大DOC释放量早于次生白桦林。2种林型DOC释放过程集中于解冻中后期。解冻期2种林型土壤DON时间变化动态表现一致,最大土壤DON释放量出现在解冻中后期。解冻期2种林型土壤DON存在明显的垂直空间分布特征,0—10cm土层土壤DON含量显著高于10—20cm土层。     

长期地膜覆盖对棕壤剖面中NH_4~+-N和NO_3~--N动态变化的影响

棕壤长期定位试验结果表明,覆膜使表层土壤中NH4+-N含量明显增加,并使各个层次NO3--N含量都有所增加,有效地减少了NO3--N的淋失。研究同时表明施用有机肥和化肥都能提高土壤全氮、碱解氮、NH4+-N、NO3--N含量,而施用单一的氮肥则对土壤碱解氮几乎没有影响。因此,有机肥与无机肥配合施用是培肥覆膜土壤氮素肥力的有效措施。     

春季解冻期3种温带森林土壤酶活性动态变化

为了弄清春季冻融过程对土壤酶活性的影响,采用原位培养连续取样法研究了长白山地区3种典型森林土壤在春季解冻期间脲酶,过氧化氢酶和转化酶活性的变化。结果表明:土壤解冻过程中,3种森林上层土壤(0~10 cm)几种酶活性仍相对较高。随着土壤温度升高,3种酶活性均出现了一个或多个爆发性增高然后迅速降低的过程。除过氧化氢酶外,其他两种酶皆表现出明显的空间异质性。在各解冻阶段相同土壤层中,次生白桦林土壤脲酶及转化酶活性最高,红松阔叶林次之,长白松林最低。3种林型解冻过程中土壤脲酶及转化酶活性综合表现为阔叶林针阔混交林纯针叶林。     

曲周试区玉米秸秆不同还田方式对土壤氮素影响的探讨

在中国农业大学曲周试验站的潮土上进行2种不同模式的玉米秸秆还田试验,为期1年。结果发现玉米秸秆还田后前期由于能减少可溶性N的淋失,后期又释放出N,从而提高了N的利用率。土壤NO3--N含量随作物生长季节变化明显,而NH4 -N具有稳定性;土壤微生物N变化同秸秆分解状况相一致。多数时间内整翻处理的微生物N高于粉碎处理。     

不同施氮水平对深层包气带土壤氮素淋溶累积的影响

为研究深层包气带土壤中氮素的迁移规律,采用田间小区试验,研究了不同施氮水平(142.5、285和427.5kg/hm2)对夏玉米种植期间0～500cm包气带土壤中氮素淋溶累积的影响。结果表明,不同施氮水平对NO3--N、NH4+-N和总氮有显著影响,施氮越多,NO3--N、NH4+-N和总氮在土壤中的淋溶累积也就越多,夏玉米生育期间土壤中氮素的淋溶累积含量随着夏玉米生长逐渐减少。在0～200cm土层中,收获后不同施肥水平土壤中NO3--N和总氮累积量随施氮量增加而增多,285kg/hm2施氮水平NH4+-N累积量最多,427.5kg/hm2施氮水平NH4+-N累积量最少,但相差不超过0.1kg/hm2,收获后土壤中氮素累积量有损失。夏玉米生育期间不同施氮水平对土壤NO3--N、NH4+-N和总氮的影响深度主要为0～145cm。粉砂壤土中氮素更易累积,砂质壤土中氮素较易随水分淋溶至下层。142.5kg/hm2施氮水平可有效减少NO3--N在土壤中的淋溶损失,降低土壤中NH4+-N和总氮的含量,对地下水构成的潜在污染风险最小。北京地区地下水埋深较深,NO3--N不易淋溶至地下水,但长期大量施用氮肥、田间土壤大孔隙的存在等会加速NO3--N向深层土壤迁移,对地下水水质构成威胁。     

供氮方式对黑土土壤无机氮浓度的影响

采用好气恒温培养法,通过一次和分次供氮的方式,研究不同尿素施用量对黑土土壤无机态氮浓度的短期效应。结果表明:CK处理(不供氮方式)在培养期间,NH4+-N的浓度始终保持较低水平,而NO3--N浓度则呈稳步上涨的变化态势;pH值稳定在6.0～6.3之间;硝化率则稳定在90%左右。一次供氮方式各处理NH4+-N的浓度,在施氮后第3d时达到最大,第20d后趋于稳定;NO3--N的浓度则呈稳步增长的态势;土壤的pH值与NH4+-N的浓度的变化规律相似,在培养后的第3d达到峰值,而后开始下降,在培养第10d时,各处理的pH值趋于稳定,且明显低于CK;而硝化率则随着培养时间的延长,呈逐渐增加的变化趋势,在第20d时已与CK无显著差异,趋于平缓。分次供氮各处理在第1次施氮1d后,NH4+-N浓度达到峰值,之后开始呈下降的变化趋势,另外3次施氮后NH4+-N浓度变化与此类似,且每次施肥后第3d和第10d土壤NH4+-N浓度之间差异不显著;NO3--N浓度在第1次施氮1d后,各处理差异不明显,第3d达到最大,但整体上是呈稳步增长的变化趋势;各处理的pH值的变化情况与一次供氮的情况相似;土壤硝化率硝化率呈先下降后上升的趋势,整体呈逐步上升的变化趋势。     

尿素涂层对土壤渗出液NO_3~--N和NH_4~+-N的影响

采用盆栽试验方法,研究尿素涂层后施用于水田土壤其渗出液NO3--N和NH4+-N含量的变化情况。研究结果表明:与未涂层尿素相比,施用尿素涂层可使氮素释放变得平缓,土壤渗出液中NH4+-N和NO3--N浓度明显降低,有利于水稻生长对氮素的吸收利用;在等氮量条件下,施用涂层尿素处理的土壤渗出液中的NH4+-N浓度明显低于未涂层尿素处理,且尿素用量越低这一差异越明显,而土壤渗出液中的NO3--N浓度施入土壤后前10天涂层尿素低于未涂层尿素处理,而至第18天则表现出高于未涂层尿素处理的趋势;涂层处理土壤渗出液NO3--N和NH4+-N之和大都小于未涂层处理。     

小麦苗期施入氮肥在土壤不同氮库的分配和去向

应用盆栽试验和15N标记技术研究了小麦苗期施入N肥后土壤不同N库的动态。结果表明 ,施肥后 28d ,作物所吸收的土壤N占总吸N量的 58.1% ,吸收的肥料N占 41.9%。作物对肥料N的利用率达到 55.3% ,N肥在土壤中的残留率为 24.3% ,损失率为 20.4%。施肥后短期以NH4+-4 N存在的肥料N占施N量的 50.5% ,随着硝化作用的进行和作物的吸收 ,土壤中的NH4+-N显著下降。NO3--N在第 7d达到高峰 ,表现为先升高后降低的趋势 ,说明施肥后在 7d以前有强烈的硝化作用发生。施肥后 2d ,以固定态铵存在的肥料N占 33.7% ,至 28d ,仅占施入N量的 2.4% ,说明前期固定的铵在作物生长后期又重新释放出来供作物吸收。在施肥后第 7d ,肥料N以微生物N存在的量占施肥量的 15.2% ;至 28d来自肥料N的微生物N也几乎被耗竭 ,仅占施N量的 2.4%。随作物生长 ,肥料N在各个土壤N库中的数量均显著下降。在其它N库几乎被耗竭的情况下 ,至施肥后 28d主要以有机N的形式残留。在不种作物的条件下 ,土壤N素的矿化量很低 ,作物的吸收作用导致土壤有机N库不断矿化 ,施入N肥后 ,土壤N素的矿化量增加 ,表现为明显的正激发效应     

介质pH与氮形态对不同水稻基因型根部通气组织形成的影响

在溶液培养条件下研究了不同介质pH和氮形态对5种不同的水稻(Oryza.sativa.L.)基因型(常规籼稻、杂交籼稻、常规粳稻、杂交粳稻和旱稻)根部通气组织形成的影响。结果表明,不同形态的氮与不同介质pH对水稻根通气组织形成的影响存在基因型差异。以NH4+-N为单一氮源时,低pH(pH.4.5)更有利于籼稻根的通气组织形成,而粳稻和旱稻根通气组织的形成受介质pH的影响不明显。以NO3--N为单一氮源时,近中性条件(pH.6.5)更有利于粳稻和旱稻根的通气组织形成,介质pH对籼稻根通气组织形成的影响未显示出明显差异。低pH条件下且以NH4+-N为单一N源时,稻根皮层处更易形成通气组织,可能是植物为了减轻低pH条件下铵毒害而产生的一种适应性机制。     

NAM添加剂对水稻减氮施肥的影响效果研究

通过田间小区试验,研究NAM添加剂在水稻减氮施肥的情况下,对土壤NH4+-N、NO3--N含量、水稻产量以及氮肥利用率的影响,旨在验证利用NAM添加剂减少当地水稻施氮量的可行性。结果表明,施用NAM添加剂,在一定的时间内,使土壤NH4+-N保持较高的水平,延缓土壤NH4+-N向NO3--N的转化,减少氮素损失,从而保证总有效氮能够满足作物后期的生长需要。NAM添加剂能够有效地增加水稻产量,常规施肥不添加NAM处理的产量为9676.93 kg hm-2,与常规施肥添加NAM的处理差异显著,而与减氮20%添加NAM处理差异不显著。与常规施肥氮肥利用率33.94%相比,NAM添加剂能够将氮肥的利用率提高到40.58%,并且氮肥的利用率随着施氮量的减少而增加。研究试验表明,在欲节氮减肥的水稻生产中,NAM不失为一种理想的添加剂。     

季节性冻融对2种温带森林土壤微生物量碳和氮的影响

为研究长白山森林土壤微生物量对季节性冻融变化的响应,利用原位培养连续取样法测定了长白山地区2种典型森林土壤在春季和秋季冻融期间微生物量碳(MBC)和微生物量氮(MBN)含量的动态变化。结果表明:2种林型各层次土壤微生物量随冻融格局变化而变化。在春季冻融前期,2种林型各层次土壤微生物量皆表现出升高趋势,而在秋季冻融前期表现出降低现象,在春季和秋季土壤冻融期具有多次爆发式增长而又迅速下降特征,且存在一个或多个微生物量峰值。2种林型上层土壤微生物量多高于下层土壤,且上层土壤在冻融期间变化更加剧烈,而下层土壤各时期微生物量碳、氮比波动情况高于上层土壤。相比长白松林,硬阔叶林各层次土壤微生物量在各冻融时期含量更高。     

不同放牧条件内蒙古草原土壤冻融期水热动态

内蒙古草原地处季节性冻土区,与放牧强度相关,土壤冻融过程对该地生态和水文过程有着显著影响,但相关研究相对欠缺。该文重点研究了内蒙古锡林郭勒草原3种放牧条件下UG79(1979年以来禁牧)、UG99(1999年以来禁牧)、HG(1979年以来持续放牧)季节性冻融期的土壤水热动态,以期准确理解放牧这一当地主要土地利用模式对土壤生态水文过程的影响。结果表明:与地上覆盖度相关,不同放牧条件下地表积雪厚度有明显差异,其中HG处理积雪厚度远小于其他处理,其土壤温度变化也最为剧烈。与不同处理土壤冻结速率相关,土壤冻结时HG,UG79和UG99的"聚墒区"分别为20—30cm,10—20cm和10—30cm,其中UG99"聚墒区"分布范围最广,且集中在牧草根系发达区域,对来年牧草生长提供了更好的水分条件。换言之,由于冻后聚墒效应,土壤消融期水分含量在土壤表层高于冻融前,其中UG99处理最大,达到了0.19m~3/m~3。该研究结果为内蒙古草原季节性冻土区控制放牧及合理的禁牧措施提供理论依据。     

渐次解冻土壤粒级沉降分选及碳氮盐分布特征

[目的] 将解冻逐层剥离过程与粒级沉降模拟相结合,探究融雪径流情景下坡面土壤逐层解冻过程中泥沙粒级分选规律及伴随的碳氮盐分布特性,为深入揭示东北坡面土层冻融侵蚀机理及伴生的微环境效应提供依据。[方法] 以东北坡面黑土为例,开展了土柱冻融试验,主要包括非冻融、全冻全融与冻结后渐次解冻(土柱置于浸水环境,由外至内分融化出T₁—T₃ 3层)处理,借助沉降管对各处理的土壤进行粒级沉降分选试验,对各分选粒级电导率(EC)、pH值、有机碳(SOC)、氮(TN)等进行了测定分析。[结果] ①土壤经全冻全融后,沉降分选所得＞500 μm和≤125 μm的颗粒含量减少,125～500 μm的颗粒增加;土壤EC在大粒级中较高;SOC和TN在大粒级中(＞500 μm)含量降低,在较小粒级(≤125 μm)含量增加。②渐次分层解冻土壤经沉降后,外层(T₁)≤63 μm颗粒偏少,内层(T₃)125～500 μm颗粒偏多;盐分和有机碳氮在外层大粒级中含量较高。③全冻全融土壤沉降后,盐分流失率达64.8%,SOC和TN流失率相对较低,为4.08%和2.72%;渐次解冻沉降处理内层(T₃)土壤盐分和有机质流失程度大于外层(T₁)。[结论] 冻融沉降后,外层土壤破碎程度大,坡面土壤颗粒趋向均质化;有机质含量在粒级间差异明显,其在小粒级土壤中分布更加稳定;盐分和有机质在冻融沉降过程中会从土壤内层向外层迁移而造成流失。     

Responses of Soil Acid Phosphomonoesterase Activity to Simulated Nitrogen Deposition in Three Forests of Subtropical China

Soil acid phosphomonoesterase activity(APA)plays a vital role in controlling phosphorus(P)cycling and reflecting the current degree of P limitation.Responses of soil APA to elevating nitrogen(N)deposition are important because of their potential applications in addressing the relationship between N and P in forest ecosystems.A study of responses of soil APA to simulated N deposition was conducted in three succession forests of subtropical China.The three forests include a Masson pine(Pinus massoniana)forest (MPF)-pioneer community,a coniferous and broad-leaved mixed forest(MF)-transition community and a monsoon evergreen broad-leaved forest(MEBF)-climax community.Four N treatments were designed for MEBF:control(without N added),low-N(50 kg N ha^-1 year^-1),and medium-N(100 kg N ha^-1 year^-1)and high-N(150 kg N ha^-1 year^-1),and only three N treatments(i.e.,control, low-N,medium-N)were established for MPF and MF.Results showed that soil APA was highest in MEBF,followed by MPF and MF.Soil APAs in both MPF and MF were not influenced by low-N treatments but depressed in medium-N treatments.However,soil APA in MEBF exhibited negative responses to high N additions,indicating that the environment of enhanced N depositions would reduce P supply for the mature forest ecosystem.Soil APA and its responses to N additions in subtropical forests were closely related to the succession stages in the forests.     

冻融条件下沙丘土壤水分物理性提升的试验研究

基于乌兰敖都试验站内土壤冻融试验,探讨不同外界条件下土壤冻融作用对土壤中水分迁移的影响。结果表明:土壤冻结作用可以增加水分的迁移量,从而提高冻融层土壤水分含量,0-30cm和100-140cm深度土壤中水分迁移受冻结作用的影响比较显著,分别迁移了87.6,210.9mm,30-60cm和60-100cm深度受到的影响较小;冻融期内,稻草覆盖减小了水分向土壤上层迁移或者向下层的入渗;初始地下水埋藏较深能导致土壤水分迁移量变大。通过探究土壤冻融对水分物理性提升的影响作用,测定其提升数量,合理利用其提升的水分,改善固沙植被区浅层土壤水分条件,有利于固沙植物的生长和其他植物物种的侵入,提高固沙植被区的物种多样性,建立持久稳定的固沙植被。     

Soil Organic Carbon and Nitrogen Fractions in Temperate Alley Cropping Systems

Abstract

Alley cropping may promote greater sequestration of soil organic carbon. The objective of this study was to examine spatial variability of soil organic carbon (C) and nitrogen (N) fractions relative to tree rows in established alley cropping systems in north central Missouri. Soils were collected to a depth of 30 cm from two alley cropped sites, a 19‐yr‐old pecan (Carya illinoinensis)/bluegrass (Poa trivialis) intercrop (pecan site) and an 11‐yr‐old silver maple (Acer saccharinum)/soybean (Glycine max)–maize (Zea mays) rotation (maple site). Particulate organic matter (POM) C constituted 15–65% and 14–41% of total organic C (TOC) at the pecan and maple sites respectively, whereas POM N comprised 3 to 24% of total N (TKN). TOC and TKN were on average 13% and 18% higher at the tree row than at the middle of the alley for surface soils (0–10 cm) at the pecan site, respectively. Similarly, POM C was two to three times higher at the tree row than the alley for subsurface soils at the maple site. No differences in microbial biomass C and N between positions were observed. Observed results suggest the existence of spatially dependent patterns for POM C, TOC, and TKN, relative to tree rows in alley cropping.     

辽西春季解冻期褐土工程堆积体坡面产流产沙模拟试验研究

为揭示春季解冻期工程堆积体土壤侵蚀过程机理,以辽西地区的开挖河道工程堆积体为研究对象,采用室内模拟放水冲刷试验对春季解冻期褐土工程堆积体坡面侵蚀过程进行研究.结果表明:各解冻坡面径流量随着放水冲刷量的增加而增加,并且在相同放水冲刷量下,坡面径流量整体呈现未解冻坡面>解冻2h坡面>解冻4h坡面>对照;解冻时间越长,坡面对...     

温带针阔叶林土壤有机碳动态和微生物群落结构对有机氮添加的响应特征

森林生态系统土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)转化和碳储量动态对大气氮沉降增加的响应是具有特异性的,取决于土壤初始氮状态、施氮类型、剂量与持续时间。过去相关研究主要集中在无机氮沉降效应方面,对有机氮沉降如何影响温带针阔混交林SOC及其组分含量尚不清楚,鲜有研究关注氮素富集条件下SOC变化的微生物学机制。以长白山温带针阔混交林为研究对象,设置4个尿素添加水平(0、40、80、120 kg·hm^–2·a^–1,以N计,下同)的原位控制试验。施肥三年后,采集0～10 cm矿质层土壤样品,测定土壤不同形态氮含量、土壤团聚体比例和不同粒径SOC含量;利用磷脂脂肪酸(PLFA)技术测定土壤微生物不同种群相对丰度与群落结构,探讨SOC含量变化与微生物群落变化之间的相关关系。结果表明,施氮三年显著增加了土壤NO₃^--N、DON和TN含量,土壤酸化明显。施氮虽然未显著增加表层土壤总SOC含量,但是显著增加活性SOC组分(颗粒态有机碳和团聚体结合态有机碳)含量,增幅介于27.5%～96.3%,导...     

秸秆与地膜覆盖条件下旱作玉米田土壤氮组分生长季动态

研究不同覆盖措施下农田土壤全氮及其活性和半活性组分在作物生长季的动态变化,有助于深入理解农田土壤氮循环过程。基于黄土高原8年春玉米覆盖定位试验,系统分析了土壤全氮、矿质氮、微生物量氮、潜在可矿化氮以及颗粒有机氮在玉米不同生育期的动态特征。试验包括全生育期9 000kg/hm2秸秆覆盖、全生育期地膜覆盖和不覆盖对照3个处理。结果表明:(1)除硝态氮和铵态氮在苗期上升外,秸秆和地膜覆盖下土壤全氮及其组分含量在春玉米生育期基本呈苗期下降、拔节期上升、大喇叭口—抽雄期下降、灌浆和收获期回升的变化趋势;(2)与对照相比,秸秆覆盖提高了大多数生育时期0—40cm土层全氮和硝态氮含量及0—20cm土层铵态氮含量,提高各生育时期0—40cm土层微生物量氮、潜在可矿化氮以及颗粒有机氮含量;(3)地膜覆盖较对照提高大多数生育时期0—40cm土层硝态氮和0—20cm土层铵态氮含量,降低作物生育后期0—20cm土层全氮和0—40cm土层颗粒有机氮含量,降低大多数时期0—40cm土层微生物量氮和10—20cm土层潜在可矿化氮含量;(4)除了地膜覆盖下20—40cm土层颗粒有机氮相对含量在作物不同生育期差异不显著外,秸秆和地膜覆盖下0—40cm土层微生物量氮、潜在可矿化氮、颗粒有机氮对土壤全氮的动态均有重要贡献。总之,黄土高原的春玉米田秸秆覆盖具有明显的提升土壤全氮及其组分含量的作用,有助于培肥地力和土壤固氮;地膜覆盖则降低了作物生育后期土壤全氮及其组分含量,同时显著提高了土壤硝态氮水平,导致农田土壤氮素淋溶风险提高。