氮沉降对杉木人工林土壤团聚体及其有机碳分布的影响

在杉木人工林中开展模拟氮沉降实验,设计N0(对照)、N1(60 kg/hm2)、N2(120 kg/hm2)和N3(240kg/hm2)4种氮沉降水平,通过对杉木人工林进行8年模拟氮沉降试验后,研究土壤水稳性团聚体及其有机碳的响应.结果表明:1～0.5 mm粒径水稳性团聚体含量在各氮沉降处理占总水稳性团聚体的比例均最大,＜0.053 mm粒径的含量最小.各级团聚体含量从高到低依次为1～0.5 mm,＞2 mm,2～1 mm,0.5～0.25 mm,0.25～0.053mm,＜0.053mm.与对照(N0)相比,中低氮处理(N1、N2)提高了水稳性大团聚体(＞0.25 mm)的含量以及团聚体平均重量直径,而高氮处理(N3)表现出一定的抑制作用.各氮沉降处理中,＞2 mm粒径的团聚体有机碳含量最高,但处理间差异不显著.土壤水稳性团聚体有机碳储量在氮沉降处理下有所增加,以低氮处理(N1)最高,说明氮沉降增加在一定程度上促进了土壤的固碳潜力.     

长期培肥对烤烟-小麦轮作红壤各级团聚体氮及其酶活性的影响

以云南省烟草农业科学研究院研和试验基地13年长期定位试验为平台,以化肥配施有机肥(CFM)、单施化肥(FM)和不施肥(CK,对照)3种处理土壤为研究材料,利用干筛法分离土壤团聚体,研究长期培肥对烤烟-小麦轮作红壤团聚体、有机质、氮含量、酶活性的影响及其相关性。结果表明:长期化肥配施有机肥有利于大团聚体的形成,2～1mm团聚体土壤的分配率显著高于单施化肥和对照;使耕层土壤有机质、各形态氮(全氮、碱解氮、硝态氮和铵态氮)及酶活性大幅度改善,并且,除硝态氮以外,各级团聚体土壤有机质及各形态氮含量变化趋势为CFM>CF>CK;化肥配施有机肥各级团聚体土壤蛋白酶、脲酶、蔗糖酶、脱氢酶活性明显高于单施化肥和对照,其中脲酶、蔗糖酶活性与土壤有机质和4种形态氮呈显著正相关,蛋白酶和脱氢酶与上述营养呈负相关,但不显著。化肥配施有机肥有利于增加土壤大团聚体的分配率,提高土壤有机质、全氮及碱解氮等的含量及酶活性,对烤烟、小麦生长意义重大。     

生物炭施用下潮土团聚体微生物量碳氮和酶活性的分布特征

[目的]探究生物炭配施化肥对不同粒级团聚体中微生物量碳、氮(MBC、MBN)含量和胞外酶活性的影响,分析影响团聚体胞外酶活性变化的主控因素,为提升土壤质量提供科学依据.[方法]田间微区试验在河南现代农业研究基地进行,供试土壤为石灰性潮土.设置4个处理:不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、单施生物炭(BC)和生物炭配施化...     

吉林省中部农田生态系统降雨湿沉降氮特征

大气氮沉降作为人类面临的重大问题,越来越受到人们的重视,而大气湿沉降氮更是研究热点。本文以吉林省中部生态地区为例,通过研究该农区湿沉降氮的总体特征和输入氮相关参数(p H、总氮、铵氮、硝氮),明确了该区域大气湿沉降氮年际发生规律和季节分异特征,掌握了我省中部农区农田生态系统湿沉降氮的负荷情况,得出以下结论:(1)降雨年际间变异较大,极端年出现的频次高于平均年的频次,且降水量变化具有明显的季节性,最大降雨量集中6~9月,占全年降水的70%左右;(2)降雨p H值变化幅度较小,平均值为6.91。降雨氮浓度变异系数较大,且总氮浓度超过入湖库水浓度(2 mg L-1)2倍多,而铵氮浓度介于地表水III类与IV类之间,是地下水质铵氮标准的4倍;(3)年均湿沉降总氮量为18.3 kg hm-2,无机氮的沉降量为10.3 kg hm-2,对总氮贡献率为57%;(4)氮沉降量与降雨量和氮浓度呈显著或极显著正相关关系,对于湿沉降总氮来说,雨量的相关性好于浓度的相关性,而对于湿沉降的无机氮而言,浓度的相关性好于雨量的相关性。     

长期施用化肥和有机肥下潮土干团聚体有机氮组分特征

依托中国科学院封丘农业生态实验站长期施肥试验,选取不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、有机无机肥配施(1/2OM)、有机肥(OM)处理,对比研究27a连续施用化肥和有机肥对土壤机械稳定性团聚体及其有机氮组分的影响。结果表明,长期施用有机肥显著提高了耕层土壤中大于2 mm团聚体的比例,较CK提高了33%,较NPK增加了17%。施肥显著提高耕层团聚体中有机氮含量,以OM处理效果最明显,大于2 mm、2～0.25 mm、小于0.25 mm团聚体中酸解有机氮含量分别为776.4、837.7、625.3 mg·kg~(-1)。各团聚体中有机氮以酸解铵态氮为主,氨基糖态氮最少。长期单施化肥主要提高了大于2 mm团聚体中酸解铵态氮比例,施用有机肥提高了氨基酸态氮和酸解未知态氮含量及分配比例。长期施用有机肥使潮土结构明显改善,有利于耕层团聚体中全氮及有机氮各组分的积累,氨基酸态氮、氨基糖态氮、非酸解有机氮主要赋存于2～0.25 mm团聚体中,而酸解铵态氮和酸解未知态氮在大于2 mm团聚体中分布较多,有效地提高了土壤供氮能力。     

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。     

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。     

陕西省不同生态区大气氮沉降量的初步估算

2008年,对陕西省4个不同生态区5个监测点的干湿沉降输氮量进行为期1年的观测研究,旨在对不同生态区大气氮沉降量进行初步估算。结果表明,2008年各生态区总无机氮（TIN）沉降量在8.25-16.12 kg·hm-2之间,其中以地处长城沿线风沙草原生态区的榆林地区最小,渭河谷地农业生态区的杨凌地区最大。榆林、洛川、西安、杨凌以及安康地区NH＋4-N沉降量分别为3.10、 3.66、 8.60、 9.14和9.96 kg·hm-2,NO-3-N沉降量分别为5.15、7.54、6.29、6.98和5.66 kg·hm-2 ,NH＋4-N沉降量的不同是造成TIN沉降量之间差异的主要原因。各生态区湿沉降输氮量为6.57-14.43 kg·hm-2,干沉降输氮量为1.19-2.74 kg·hm-2,均显示出一定的时间变异性。受降雨量影响,湿沉降量在降雨量大的夏秋季较高,降雨量小的冬春季较低;干沉降量则与之相反,可能是由于雨水的冲刷作用和冬春季节扬尘天气较多引起的。     

长期不同施肥下黑土和红壤团聚体氮库分布特征

为阐明长期不同施肥下土壤氮库的演变特征,揭示氮库稳定性不同的团聚体对不同施肥的响应,为化肥和有机物的合理施用提供科学依据。本研究通过对黑土和红壤22年的田间肥料定位试验,研究了长期不同施肥模式对土壤全氮、 微生物氮以及各级团聚体中氮贡献率的影响。结果表明,长期不施肥（CK）和施用化肥（NPK）,黑土土壤全氮含量以0.015 g/(kga)的速率显著下降（P 0.05）;而长期化肥配施有机肥（NPKM）,黑土全氮含量以0.025 g/(kga) 的速率显著上升（P 0.05）。在CK、 NPK、 NPKM和秸秆还田（NPKS）处理下,红壤全氮含量均没有显著变化。施肥22年后,NPKM处理下黑土和红壤微生物氮含量较NPK处理下分别增加了15% 和 43%,全氮含量分别增加了43% 和45%,差异均达到显著水平（P 0.05）。氮素在黑土上主要积累在253 m 微团聚体中,达到0.73~1.21 g/kg,在红壤上主要积累在2 m 微团聚体中,达到0.46~0.98 g/kg。与NPK相比,NPKM 处理下黑土和红壤 250~2000 m大团聚体中氮素贡献率均显著提高,分别增加了4.3% 和 5.1%。与NPK相比,NPKM 和 NPKS 处理下,红壤 253 m 微团聚体中氮贡献率分别降低了5.9% 和 9.7%,而黑土除大团聚体外的各级团聚体氮贡献率均没有显著变化。可见,不同土壤类型对施肥响应不同, 主要是253 m 微团聚体中氮素的响应不同,化肥配施有机肥可提高土壤250~2000 m 大团聚体中氮的贡献率,进而增加土壤对作物的氮素供给能力,是有助于提高土壤肥力和生产力的农业生产可持续性施肥模式。     

亚热带米槠天然林土壤有机氮组分对模拟氮沉降的响应

随着人类活动向大气排放越来越多的氮化合物,生态系统中的氮含量逐渐呈现饱和状态,亚热带地区已成为全球氮沉降最严重的区域之一。土壤有机氮组分能直观反映土壤氮素有效性对氮沉降的响应。以福建三明格氏栲自然保护区内的米槠天然林为研究对象,探讨不同施氮水平对土壤有机氮组分的影响。结果表明:(1)高氮处理下土壤有机氮(SON)含量(1.23 g/kg)显著高于对照处理(0.89 g/kg),高氮处理的土壤活性氮组分(LP Ⅰ-N+LP Ⅱ-N)含量(0.28 g/kg)显著高于低氮(0.24 g/kg)和对照处理(0.22 g/kg),而土壤惰性氮组分(RP-N)含量在高氮(0.94 g/kg)和低氮(0.82 g/kg)处理中都显著高于对照处理(0.68 g/kg)。(2)与对照和低氮处理相比,高氮处理显著提高土壤全氮(TN)、微生物生物量氮 (MBN)、铵态氮(NH₄⁺-N)含量和β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)活性(p<0.05),硝态氮(NO₃^--N)、可溶性有机氮(DON)含量和β-葡萄糖苷酶(βG)、纤维素水解酶(CBH)活性随着施氮量的增加均呈上升趋势。(3)冗余分析(RDA)表明,土壤TN、NAG酶与有机氮及其各组分呈显著正相关,而土壤MBN、NH₄⁺-N与土壤有机氮及其各组分的相关性也较强。可见该区域氮沉降提高土壤氮养分有效性和微生物活性,这有助于进一步了解全球气候变化背景下亚热带森林土壤养分转化与循环机制。     

亚热带3种森林对土壤碳氮储量及酶活性的影响

[目的]探明森林类型对土壤碳氮含量和酶活性的影响,为亚热带针叶林改造过程中的树种选择和营林方式选择提供科学依据。[方法]研究相同海拔高度和相近环境条件下的亚热带常绿阔叶林(米槠林)、常绿—落叶阔叶混交林(闽桦—闽楠林)和针叶林(马尾松林)3种森林类型对土壤碳氮储量和酶活性的影响。[结果](1)马尾松林的土壤总有机碳含量显著高于其他两种林分类型,土壤全氮含量与闽桦—闽楠林无显著差异,但二者均显著高于米槠林,马尾松林和闽桦—闽楠林的土壤氮储量和碳储量显著高于米槠林;马尾松林和闽桦—闽楠林的土壤可溶性有机碳含量显著高于米槠林。马尾松林的土壤可溶性有机氮含量显著小于米槠林和闽桦—闽楠林,米槠林和马尾松林的土壤微生物量碳氮含量均显著高于闽桦—闽楠林,3种林分的土壤铵态氮含量无显著差异,而闽桦—闽楠林的土壤硝态氮含量显著高于其他两种林分;(2)米槠林的土壤脲酶活性显著高于闽桦—闽楠林。3种林分的土壤蔗糖酶活性差异显著,表现为：马尾松林>米槠林>闽桦—闽楠林,马尾松林和米槠林的土壤过氧化氢酶活性均显著高于闽桦—闽楠林。3种林分的土壤磷酸酶活性无显著差异,马尾松林的土壤β-葡糖糖苷酶活性显...     

改良剂对粘质潮土团聚体特征及分形维数的影响

为评价复合功能改良剂(NSA)对板结土壤的改良效果,通过小白菜盆栽试验,研究NSA对滨州粘质潮土的理化性状、土壤团聚体数量、分布和稳定性的影响。结果表明,增施NSA可降低土壤容重、比重和pH值,提高土壤总孔隙度;施用NSA显著增加了0.5~1mm和0.25~0.5mm的团聚体含量,显著降低了0.05mm的团聚体含量,施用0.5%和1.0%的NSA后,土壤水稳性大团聚体总含量(R0.25)比CK分别显著提高67.14%和141.58%,NSA可将团聚体聚合成更大粒径来实现对土壤结构的改良;添加NSA使平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)显著提高,土壤不稳定团粒指数(ELT)显著降低;分形维数(D)随着NSA的添加而减少。施用NSA可促进土壤团聚体的形成,并提高其稳定性,对土壤结构具有显著的改善作用,这对进一步研制多功能的土壤改良剂提供了参考。     

基于氮排放数据的中国大陆大气氮素湿沉降量估算

大气氮素湿沉降与氮的排放紧密相关,通过对已知的氮素排放数据与收集的氮素湿沉降实测数据对应分析发现,不同地区氮素的排放与湿沉降之间存在稳定的比值关系。根据这些比值关系,估算了1980—2007年中国大陆氮素湿沉降量,并运用GIS技术进行了大气氮素湿沉降强度和时空分布。结果表明,我国大陆区域氮素湿沉降呈明显的增长趋势,沉降总量由1980年的4.96Tg增长到2007年的11.80 Tg,单位面积通量分别为516 kg N.km-2.a-1和1 128 kg N.km-2.a-1。氮素湿沉降的空间分布不均,东部、东南沿海地区和中部地区沉降量较高,广大西部地区较低。化学氮肥的施用、燃料的使用和禽畜养殖规模扩大是导致氮湿沉降量增加的主要原因。     

川西南常绿阔叶林土壤呼吸及其对氮沉降的响应

通过原位进行低氮(LN,50 kg N/hm2.a)、中氮(MN,100 kg N/hm2.a)和高氮(HN,150 kg N/hm2.a)处理,研究了川西南天然常绿阔叶林土壤呼吸及其对模拟N沉降的响应。结果表明:(1)该森林土壤呼吸速率最大值612.21±77.82 mg CO2/m2.h出现在7月份,最小值108.95±17.01 mg CO2/m2.h出现在2月,年均土壤呼吸速率为348.00±157.83 mg CO2/m2.h,年均土壤呼吸通量为8.31±3.77 t C/hm2.a。采用双因素关系模型(Rs=aebTWc),土壤温度和土壤湿度共同解释了该常绿阔叶林2005年10月~2006年7月土壤呼吸速率季节变化的68.6%~73.9%,其拟合结果优于以土壤湿度或温度为参数的单因素关系模型。影响土壤呼吸速率的主导因子是温度,其地表温度变化响应的敏感程度Q10值为2.12,以土壤5 cm深处的温度为参数时,Q10值为2.51。(2)N沉降处理3个月后,该森林中HN和MN处理的土壤呼吸速率(309.43±17.24 mg CO2/m2.h,303.82±11.50 mgCO2/m2.h)均显著高于CK(269.28±13.78 mg CO2/m2.h)(P<0.05);处理4个月后,HN的土壤呼吸速率(272.42±13.25 mg CO2/m2.h)均显著高于MN(239.65±10.33 mg CO2/m2.h)、LN(229.10±9.90 mg CO2/m2.h)和CK(234.51±12.77 mg CO2/m2.h)(P<0.05);但处理7~10个月时,各处理之间无显著差异。研究表明,N沉降初期明显促进了常绿阔叶林土壤呼吸,后期无明显影响。     

氮沉降下滇中高原森林凋落物分解特征对其持水性的影响

研究模拟氮沉降下凋落物分解特征对其持水性的影响,旨在为氮沉降背景下森林生态系统养分循环和水分循环相关研究提供理论依据。以滇中高原常绿阔叶林和高山栎林为研究对象,在野外开展模拟氮沉降下凋落叶、枝原位分解研究试验,设置0(对照CK),10(低氮LN),20(中氮MN),25(高氮HN) g/(m²·a)N共4种处理,利用尼龙网袋法和室内浸泡法,探究不同处理下凋落叶、枝质量残留率、持水量和持水率及吸水速率变化特征。结果表明：(1) 2种林分凋落叶、枝质量残留率随分解时间延长而减少;与CK质量残留率相比,LN处理2种林分凋落叶、枝无显著影响(p>0.05),MN和HN处理使常绿阔叶林凋落叶分解第16,19,23,24个月和HN处理高山栎林凋落叶分解第16个月分别增加5.05%～7.45%,7.88%～8.62%,4.72%。(2)与CK分解95%所需时间相比,LN处理使常绿阔叶林凋落叶、枝和高山栎林凋落枝分别增加0.549,0.366,0.402年,高山栎林凋落叶则减少1.011年,MN和HN处理使2种林分落叶、枝增加0.236～3.638年。(3)分解时间和氮沉降...     

间作白三叶对苹果/白三叶复合系统土壤微生物量碳、氮及酶活性的影响

以渭北黄土高原苹果园土壤为研究对象,设置传统苹果（Malus domestica Borkh.）园清耕及间作白三叶（Trifolium repens L.）两个处理,测定和分析了不同土层（0—5 cm,5—10 cm,10—20 cm及20—40 cm）的土壤微生物量碳（SMBC）、氮（SMBN）、4种土壤酶活性、有机碳（SOC）和全氮（TN）等指标,从土壤微生物碳、氮及酶活性的角度探讨间作白三叶对苹果/白三叶复合系统土壤的影响。结果表明:间作白三叶能够显著提高土壤微生物量碳、氮的含量和土壤酶活性,提高土壤微生物对有机碳和全氮的利用效率,其作用随着土层深度的增加而降低,在表层土壤效果更为显著。土壤微生物量碳、氮及土壤酶活性与土壤有机碳、全氮呈极显著相关或显著性相关。苹果园土壤微生物量碳、氮及土壤酶活性能敏感响应生草间作,可以作为评价果园生草对果园土壤影响的良好指标。