尕海湿地植被退化过程中土壤有机碳矿化特征

为了揭示植被退化对湿地土壤碳矿化过程的影响,以甘南尕海4种不同植被退化梯度的湿地(未退化(UD)、轻度退化(LD)、中度退化(MD)及重度退化(HD))为研究对象,采用室内恒温培养和碱液吸收法研究不同土层土壤有机碳(SOC)矿化速率和累积矿化量,结合一级动力学方程,分析土壤半矿化分解时间(T1/2)、有机碳矿化潜势(C0)等参数对植被退化的响应。结果表明:(1)不同植被退化梯度湿地SOC矿化速率在培养期内呈现出基本一致的变化趋势,表现为,培养初期(0~4天)矿化速率快速下降,且数值较高,培养中后期缓慢下降(4~41天)并趋于平稳;各培养温度下,不同植被退化梯度湿地土壤在各土层有机碳矿化速率大小均为UD>LD>MD>HD。(2)在整个培养期间,各植被退化梯度湿地土壤有机碳矿化速率均随土层加深而降低,表层0-10 cm的矿化速率(1.14~16.23 mg/(g·d))均显著高于10-20 cm(1.05~2.85mg/(g·d))和20-40 cm土层(0.94~1.26 mg/(g·d))。(3)4种植被退化梯度湿地在不同温度下的土壤有机碳累积矿化量均值排序为5°C(34.54 mg/g)<15°C(46.67 mg/g)<25°C(58.28 mg/g)<35°C(86.46 mg/g)。(4)一级动力学方程的C0值随植被退化程度增加呈递减趋势,而C0/SOC随着温度的升高而降低。因此,植被退化能显著降低高寒湿地土壤有机碳矿化速率,而气候变暖能够显著增加湿地土壤有机碳矿化量。     

耕作制度对紫色水稻土根际与非根际土壤有机碳矿化的影响

以稻田免耕长期定位试验点为平台,研究耕作制度对紫色水稻土根际与非根际土壤有机碳矿化的影响。结果表明,不同耕作制度下稻田土壤有机碳日均矿化量均表现前期快速下降而后逐渐趋于平稳,培养结束时有机碳日均矿化量仅为第1天的3.1%～6.7%;另外,实行稻油轮作可有效降低土壤有机碳矿化速率。垄作免耕(中稻-油菜)处理有机碳日均矿化量、累积矿化量及矿化强度均为根际大于非根际土壤,而其他处理则是根际小于非根际土壤。稻田根际与非根际土壤有机碳平均日均矿化量随培养时间均符合幂函数变化规律,在62d培养期内,除第1天外,非根际土壤平均日均矿化量均大于根际土壤平均日均矿化量,差异变幅范围为67.0%～98.7%。各处理稻田根际与非根际土壤有机碳日均矿化量、累积矿化量和矿化强度均与其相应pH显著相关;根际与非根际土壤间有机碳日均矿化量和累积矿化量差异均与其微生物生物量碳、氮含量显著相关。     

设施和露天栽培下有机菜地土壤氮素矿化和硝化作用的比较研究

矿化作用和硝化作用是土壤氮素转化的主要途径,通过室内培养试验,对设施和露天栽培方式下有机菜地土壤氮素的矿化与硝化作用进行了比较研究。结果表明,除培养第1d外,设施有机菜地土壤氮素矿化量、矿化率在整个培养期间都显著高于露天有机菜地土壤;设施有机菜地土壤硝化量、硝化率在培养前两周内高于露天有机菜地土壤;设施有机菜地土壤矿化与硝化作用总体比露天有机菜地土壤强烈。矿化作用可能与全氮、C/N、微生物活性关系密切,而硝化作用强弱可能与微生物活性有关。无论施肥与否,设施有机菜地土壤N2O排放速率在培养期间总体高于露天有机菜地土壤,前者N2O累积排放量显著高于后者,这可能与土壤C/N有关。     

采用15N同位素稀释法研究不同层次土壤氮素总转化速率

采用15N同位素稀释方法,开展短期(7天)室内培养实验,估算了一水稻土0~20、20~60和60~90 cm土层土壤主要N素转化过程的总转化速率,结果表明,标记N溶液加入后2 h内各土层土壤的总矿化、硝化、固定速率显著高于其他时间段(p<0.01)。2 h后,矿化速率在小范围内起伏。0~20 cm土层土壤N素的硝化速率随培养时间延长而降低,另外两层土壤则基本保持稳定,硝化速率的变化与硝化作用底物NH4+-N浓度的变化呈显著正相关。值得注意的是,外源无机N溶液加入后2 h内,大量NH4+-N和NO3--N被固定,并认为N素的非生物固定起主导作用。2 h后,出现了N素在固定与再矿化间反复转换的现象。实验结果表明,与净转化速率相比总转化速率能更好地描述单个N素转化过程,但由于外源N加入对N素转化的影响、再矿化作用以及忽略了N素转化过程中的气体损失、DNRA(硝态氮异化还原为铵)过程等,本研究结果与真实值间存在一定差异。     

添加秸秆对土壤矿质氮量、微生物氮量和氮总矿化速率的影响

采用室内恒温培养法,研究了在乌沙土上添加15N标记秸秆后,秸秆15N在矿质氮、微生物氮和土壤不同组分中的分配情况,并应用氮同位素库稀释法测定了秸秆在乌沙土上的氮总矿化速率。结果表明:将秸秆添加到土壤后,微生物氮量显著增加,而土壤矿质氮量在14天时迅速下降。随着秸秆的分解,秸秆15N进入矿质氮库和微生物氮库,矿质15N在第7 d时最高,占到添加秸秆15N的6.7%,微生物15N在第14 d最高,占到添加秸秆15N的18.1%,随后矿质15N和微生物15N量都下降。56 d时,仍有50.8%的秸秆氮没有分解掉,5.4%的秸秆15N进入土壤53μm~2 mm组分,15.5%进入2~53μm组分,14.6%进入小于2μm组分,有13.6%的秸秆氮损失掉。在培养开始时,乌沙土的氮总矿化速率为2.81 mg kg-1d-1,秸秆在乌沙土上的氮总矿化速率分别为2.50 mg kg-1d-1。     

长期不同施肥稻田土壤的氮素形态及矿化作用特征

利用稻田长期定位试验点的土壤样品,研究不同施肥稻田土壤的氮素形态及矿化作用特征.采用酸水解-蒸馏法测定土壤酸解总氮(TAHN)及其各组分含量;淹水密闭培养法测定土壤净矿化氮量(NMN).结果表明:①稻田土壤TAHN是全氮(TN)的主体(64%～73%),各施肥处理均显著提高其含量.单施无机肥处理对微生物量氮(MBN)、氨基酸氮(AAN)、酸解铵态氮(AN)、氨基糖氮(ASN)和酸解未知氮(HUN)的含量影响不大;无机配施有机肥显著提高各形态氮的含量;无机配施秸秆处理显著提高MBN、AAN、AN的含量.②14周的淹水密闭培养中,各施肥处理土壤NMN均随培养时间的延长而逐渐增加,矿化速率于培养3、4周后分别达到最大值.无机配施有机肥或秸秆处理土壤氮的矿化量、矿化率及矿化速率均高于单施无机肥处理.③相关性分析表明:土壤NMN与TN、TAHN、MBN存在极显著正相关关系;NMN与TAHN中各组分均存在正相关关系.进一步作多元回归分析表明:随着土壤氮矿化作用的增强,AAN和HUN的贡献增大,MBN对氮矿化也有重要的贡献.     

土壤氮素矿化研究进展

总结了目前土壤氮素矿化的研究成果,详细概述了土壤氮素矿化的研究方法、影响因素,并展望了今后土壤氮素矿化的研究方向。     

不同种植年限雷竹林土壤有机氮的矿化

通过采集不同种植年限的雷竹林土壤,分析土壤基本性质,进行土壤中有机氮的矿化培养试验,研究种植年限对雷竹林土壤基本性质及有机氮矿化的影响。结果表明,长期大量施肥和冬季覆盖措施使雷竹林土壤氮素和有机质含量明显增加,并主要累积于0～20 cm表层。随种植年限的增加,土壤中有机氮含量虽然也随之增加,但可矿化活性有机氮的比率却在下降,集约经营下雷竹林土壤有机质的急剧增加不利于有机氮的积累,降低了土壤的供氮能力。大量使用氮肥只是短期内提高土壤中无机氮含量,而无机氮易于损失,会对环境造成影响。因此,需要通过合理施肥、严格控制氮肥的滥用才能有利于雷竹林的可持续经营,并降低对环境的污染。     

有机肥分解及其对土壤有机碳矿化影响的模拟研究

以商品有机肥、油菜饼肥和秸秆堆肥三种不同种类有机肥为供试材料,采用土壤呼吸瓶装置进行实验室培养以模拟土壤施肥效应,测定三种肥料的有机碳分解动态变化量及其对土壤有机碳矿化的影响.结果表明,培养条件下三种有机肥的分解特性差异极大,油菜饼肥与秸秆堆肥在培养前25 d分解速率呈现快速升高后又快速下降的变化规律,其中C/N最低的油菜饼肥更加明显,而C/N最高的商品有机肥分解速率很低;三种有机肥料处理下的土壤有机碳累积矿化量存在极显著性差异(P＜0.01),大小顺序依次为油菜饼肥处理＞秸秆堆肥处理＞商品有机肥处理;培养结果运用农田土壤有机碳动态模拟模型,获得商品有机肥、油菜饼肥和秸秆堆肥的易分解比F分别为0.22、0.57和0.47及其一级动力学常数K1=0.019、K2=0.97×10-3、Ks=0.80×10-3(d-1);比对实验测定数据与模型模拟数据表明,当商品有机肥与含氮量最高的油菜饼肥混合比例为2:1时,就能极显著提高商品有机肥的分解率(P＜0.01);而秸秆堆肥与油菜饼肥1∶1混合时,亦能极显著提高秸秆堆肥的分解率(P＜0.01).     

松材线虫危害后马尾松林土壤氮素的矿化特性

选择合肥大蜀山森林公园受松材线虫危害程度不同的马尾松林为研究对象,采用室内模拟试验对林氮素的转化性质,增加了土壤氮素淋失的危险性。地土壤氮素矿化特征进行了研究。结果表明:不同林分土壤氮素转化速率差异显著(P<0.05),受损严重的林分氮素矿化速率显著高于轻度受损林分,特别是硝化速率更为显著(P<0.01)。松材线虫病危害改变了马尾松林土壤