茶园及相邻林地土壤N2O排放的垂直分布特征

对茶园及相邻林地土壤N2O排放的垂直分布特征进行研究.结果表明: 在0～100 cm土层,茶园和林地土壤全氮（TN）、N₂O排放速率及积累量均随着土层增加而减少,且茶园均值大于林地.土壤pH、TN、水溶性有机氮(WSON)、微生物生物量氮(MBN)、NO₃^--N及NH₄⁺-N含量随着土层增加总体呈下降趋势,茶园各土层TN、WSON、MBN、NO₃^--N及NH₄⁺-N含量显著大于林地,而不同土层pH值均小于林地.茶园和林地土壤N₂O排放速率与TN、MBN及NH₄⁺-N含量呈显著正相关,而与pH相关性不显著.茶园土壤N₂O排放速率与NO₃^--N含量的相关性显著,与WSON的相关性不显著,而在林地土壤中呈相反趋势.0~100 cm土层内茶园 WSON/SON和N₂O N/MBN平均值大于林地,而MBN/SON平均值小于林地.这表明茶园土壤氮库有较高的代谢效率,N₂O排放速率较高,不利于土壤氮库的储量积累,也不利于维持土壤质量和持续利用的潜力.     

干旱过程中荒漠生物土壤结皮-土壤系统的硝化作用对温度和湿度的响应——以沙坡头地区为例

以腾格里沙漠东南缘天然植被区由藻类、藓类结皮所覆盖的土壤和流沙为研究对象,采用原状土室内培养法,在15和20 ℃两个温度、10%和25%两个湿度下连续培养20 d,分别在培养后的第1、2、5、8、12、20天连续测定土壤样品中的NO₃^--N含量,探讨不同温度和湿度条件下荒漠土壤的净硝化速率在干旱过程中的变化规律.结果表明： 藓类结皮的NO₃^--N含量（2.29 mg·kg^-1）高于藻类结皮（1.84 mg·kg^-1）和流沙（1.59 mg·kg^-1）,3种类型的土壤净硝化速率介于-3.47～2.97 mg·kg^-1·d^-1之间.10%湿度条件下,藻类和藓类结皮在25 ℃下的净硝化速率比15 ℃分别减少75.1%和0.7%;25%湿度条件下,分别减少99.1%和21.3%;15 ℃、10%湿度条件下藻类和藓类结皮的净硝化速率比25 ℃、25%湿度条件下增加193.4%和107.3%.表明在全球变暖背景下,无论土壤湿度增加或减少,干旱过程中的荒漠生物土壤结皮-土壤系统净硝化速率在一定程度上都会受到抑制.     

茶园及相邻林地土壤N2O排放的垂直分布特征

对茶园及相邻林地土壤N2O排放的垂直分布特征进行研究.结果表明: 在0～100 cm土层,茶园和林地土壤全氮（TN）、N₂O排放速率及积累量均随着土层增加而减少,且茶园均值大于林地.土壤pH、TN、水溶性有机氮(WSON)、微生物生物量氮(MBN)、NO₃^--N及NH₄⁺-N含量随着土层增加总体呈下降趋势,茶园各土层TN、WSON、MBN、NO₃^--N及NH₄⁺-N含量显著大于林地,而不同土层pH值均小于林地.茶园和林地土壤N₂O排放速率与TN、MBN及NH₄⁺-N含量呈显著正相关,而与pH相关性不显著.茶园土壤N₂O排放速率与NO₃^--N含量的相关性显著,与WSON的相关性不显著,而在林地土壤中呈相反趋势.0~100 cm土层内茶园 WSON/SON和N₂O N/MBN平均值大于林地,而MBN/SON平均值小于林地.这表明茶园土壤氮库有较高的代谢效率,N₂O排放速率较高,不利于土壤氮库的储量积累,也不利于维持土壤质量和持续利用的潜力.     

干旱过程中荒漠生物土壤结皮-土壤系统的硝化作用对温度和湿度的响应——以沙坡头地区为例

以腾格里沙漠东南缘天然植被区由藻类、藓类结皮所覆盖的土壤和流沙为研究对象,采用原状土室内培养法,在15和20 ℃两个温度、10%和25%两个湿度下连续培养20 d,分别在培养后的第1、2、5、8、12、20天连续测定土壤样品中的NO₃^--N含量,探讨不同温度和湿度条件下荒漠土壤的净硝化速率在干旱过程中的变化规律.结果表明： 藓类结皮的NO₃^--N含量（2.29 mg·kg^-1）高于藻类结皮（1.84 mg·kg^-1）和流沙（1.59 mg·kg^-1）,3种类型的土壤净硝化速率介于-3.47～2.97 mg·kg^-1·d^-1之间.10%湿度条件下,藻类和藓类结皮在25 ℃下的净硝化速率比15 ℃分别减少75.1%和0.7%;25%湿度条件下,分别减少99.1%和21.3%;15 ℃、10%湿度条件下藻类和藓类结皮的净硝化速率比25 ℃、25%湿度条件下增加193.4%和107.3%.表明在全球变暖背景下,无论土壤湿度增加或减少,干旱过程中的荒漠生物土壤结皮-土壤系统净硝化速率在一定程度上都会受到抑制.     

氮沉降对杉木和枫香土壤氮磷转化及碳矿化的影响

氮沉降是全球变化的重大环境问题,根际是地下生态过程研究的前沿,但目前氮沉降对亚热带地区不同树种土壤氮、磷供应和碳矿化根际过程的影响及其机制尚不清楚。选取典型红壤区15a针叶树杉木(Cunninghamia lanceolata)和阔叶树枫香(Liquidamba formosana)为对象,野外原位开展10 g N m~(-2)a~(-1)氮沉降试验3a,于2014年8月收集杉木和枫香根际土壤和非根际土壤,测定其p H值、有效氮、速效磷、水溶性有机碳及其34 d有机碳矿化动态,并计算根际效应。结果表明:氮沉降显著降低两个树种土壤p H值和杉木根际土壤速效磷(P0.05);提高枫香非根际土壤NO~-_3-N和杉木非根际土壤水溶性有机碳含量。同时,氮沉降显著提高杉木土壤有机碳矿化速率,根际和非根际的增幅分别为71.2%和41.2%,降低枫香土壤有机碳矿化速率,根际和非根际的降幅分别为10.6%和44.1%。此外,氮沉降显著降低枫香土壤NO~-_3-N和有机碳前期矿化速率的根际效应,增强后期矿化速率的根际效应,而杉木对氮沉降响应不显著。可见,氮沉降可显著改变树木土壤养分供应和有机碳稳定性,且丘陵红壤区针叶树和阔叶树根际过程对氮沉降的响应模式有别。率先报道了亚热带不同树种根际碳、氮、磷耦合过程对氮沉降的响应格局,并较好地揭示了针叶树和阔叶树对氮沉降响应的分异机制。     

氮添加对盐渍化草地根际土壤理化性质的影响

为探究氮输入和根际效应对盐渍化草地土壤理化性质的影响,对8个水平氮添加处理下(0、1、2、4、8、16、24和32 g N·m^-2·a^-1)晋北盐渍化草地根际和非根际土壤理化性质进行研究。结果表明: 氮添加显著降低根际土壤pH,显著增加根际和非根际土壤Ca²⁺、NO₃^--N和无机氮含量;随氮添加量的增加,根际和非根际土壤Ca²⁺、NO₃^--N、无机氮含量以及根际土壤全氮含量呈逐渐升高的趋势,而根际土壤Na⁺、K⁺、Mg²⁺、NH₄⁺-N和氨基酸含量以及非根际土壤全氮含量呈先升高后降低的趋势。主成分分析表明,根际土壤理化性质对低氮(≤8 g·m^-2·a^-1)和高氮添加(>8 g·m^-2·a^-1)的响应具有明显差异。根际土壤pH、有机酸和氨基酸含量分别比非根际土壤低0.71、44.3%和9.8%,而K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、NH₄⁺-N、无机氮、全碳和全氮含量分别比非根际土壤高51.0%、47.6%、20.8%、215.5%、139.3%、31.7%和65.3%,表明根际效应对盐渍化草地土壤理化性质的影响大于氮输入的影响。     

不同土地利用类型对丹江口库区土壤氮矿化的影响

氮(N)素是陆地生态系统净初级生产力的重要限制因子, 土地利用类型的变化对生态系统氮循环过程有着重要的影响。采用PVC顶盖埋管原位培养的方法, 对丹江口库区清塘河流域相邻的侧柏(Platycladus orientalis)人工林、人工种植灌木林地和农田3种土地利用类型的氮素矿化和硝化作用进行了研究。结果表明, 侧柏人工林、灌木林地和农田的NH₄⁺-N浓度(mg·kg^-1)依次为1.33 ± 0.20、1.67 ± 0.17和1.62 ± 0.13, 不同土地利用类型间的NH₄⁺-N浓度无显著性差异; 而3种土地利用类型下土壤NO₃^--N浓度(mg·kg^-1)差异显著, 农田NO₃^--N浓度(9.00 ± 0.73)显著高于侧柏人工林(1.27 ± 0.18)和灌木林地(3.51 ± 0.11)。NO₃^--N在灌木林地和农田中分别占土壤无机氮库的67.8%和84.8%, 是土壤无机氮库的主要存在形式; 而侧柏人工林中NO₃^--N和NH₄⁺-N浓度则基本相等。土壤硝化速率(mg·kg^-1·30 d^-1)从农田(7.13 ± 2.19)、灌木林地(2.56 ± 1.07)到侧柏人工林(0.85 ± 0.10)显著性降低。侧柏人工林、灌木林地和农田的矿化速率(mg·kg^-1·30 d^-1)依次为0.98 ± 0.12、2.52 ± 1.25和6.58 ± 2.29。矿化速率和硝化速率显著正相关, 但是矿化速率在不同的土地利用类型间差异不显著。培养过程中灌木林地和农田NH₄⁺-N的消耗大于积累, 氨化速率为负值, 导致灌木林地和农田矿化速率小于硝化速率。氮素的矿化和硝化作用受土壤含水量和土壤温度的影响, 并对土壤含水量更为敏感。土壤C:N与土壤矿化和硝化速率显著负相关。研究结果表明: 土地利用类型的变化会改变土壤微环境和土壤C:N, 进而会影响到土壤氮循环过程。     

甲硫氨基酸对亚热带森林土壤硝化作用和N2O排放的影响

为探讨甲硫氨基酸对亚热带红壤硝化作用和N₂O排放的影响,选择福建省建瓯市万木林保护区的山地红壤为研究对象,在土壤饱和持水量(WHC)60%和90%的条件下,开展室内培养试验.试验分为对照(CK)、添加甲硫氨基酸(M)、甲硫氨基酸和硫酸铵(MA)、甲硫氨基酸和亚硝酸钠(MN)、甲硫氨基酸和葡萄糖(MC)5个处理.结果表明: 与对照相比,M处理使土壤NH₄⁺-N平均含量显著提高0.8%～61.3%,而NO₃^--N含量显著降低13.2%～40.7%;60%WHC条件下,MC处理土壤NO₂^--N含量高于M处理,MA、MN处理NO₃^--N含量高于M处理,且MN处理高于MA处理,M处理于试验后期最低,表明甲硫氨基酸抑制了硝化作用的亚硝化过程.碳添加处理使甲硫氨基酸在一定程度上降低NH₄⁺-N含量,抑制了土壤自养硝化,并且甲硫氨基酸和碳源共同作用下NO₃^--N含量变化与土壤水分条件有关,在90%WHC条件下,碳加入后反硝化作用更明显;而NO₃^--N含量降低不足以表明是异养硝化受到抑制所致.甲硫氨基酸在一定程度上促进土壤N₂O的释放,90%WHC条件下较60%WHC条件下释放量更大,且葡萄糖添加的促进效果更明显.     

氮硅添加对青藏高原高寒草甸土壤氮矿化的影响

为了解全球气候变化背景下氮沉降对土壤氮矿化的影响及硅添加对土壤氮矿化的促进作用, 该试验设置不同浓度的氮肥单独添加(0、20、40、60 g·m ^-2, 分别为对照CK、N20、N40、N60)以及与硅肥配施(硅酸4 g·m ^-2, Si4), 测定不同处理下0-20、20-40、40-60 cm土层土壤硝态氮含量、铵态氮含量、净硝化速率、净氨化速率以及净矿化速率。结果显示: (1)单独添加氮肥, 各土层土壤硝态氮和铵态氮含量均随处理浓度的增加而增加, 0-20 cm土层N20、N40、N60处理下土壤硝态氮和铵态氮分别较CK增加63.48%、126.04%、247.03%和80.66%、152.52%、244.56%; 随着土层深度增加, 土壤硝态氮、铵态氮含量均有下降, 20-40、40-60 cm土层较0-20 cm土层硝态氮含量分别平均减少53.90%、76.05%, 铵态氮含量分别平均减少48.62%、68.23%。(2)土壤净硝化速率、净氨化速率及净矿化速率随着氮肥浓度增加均呈上升趋势。相同氮肥添加浓度下, 土壤净硝化速率、净氨化速率和净矿化速率随着土层深度增加逐渐下降(除CK外)。(3)与单独添加氮肥比较, 氮硅肥配施, 土壤氮含量有显著提高, 在0-20 cm土层硝态氮和铵态氮较CK分别增加98.78%、192.62%、330.16%和99.96%、195.82%、306.32%, 20-40、40-60 cm土层也有类似趋势。同时, 氮硅配施促进了土壤氮矿化行为, 在0-20 cm土层, N60Si4处理下的土壤净硝化速率、净氨化速率较单独施氮时分别增加35.88%、27.41%。以上结果表明, 与单独氮肥添加相比, 氮硅配施不但能提高土壤氮含量, 而且能促进土壤氮的矿化作用, 对大气氮沉降有一定的缓解作用。     

野皂荚对NaCl胁迫的生理响应及耐盐性

以盆栽野皂荚2年生实生苗为材料,设置土壤NaCl含量分别为0.053%（CK）、0.15%、0.3%、0.45%和0.6%的盐胁迫处理,研究不同浓度盐处理对苗木生长、细胞膜透性、细胞保护酶活性以及Na⁺和K⁺分布格局的影响,探讨了其耐盐阈值和机理.结果表明：随着NaCl浓度增加,苗木生长量逐渐降低,盐害指数逐渐升高;野皂荚可忍耐的土壤含盐量为0.42%.随着NaCl浓度增加,叶片相对电导率、氧自由基产生速率和丙二醛(MDA)含量均逐渐增大;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性呈先上升后下降的变化趋势,在土壤含盐量0.3%或0.45%时达到峰值;高盐胁迫下,SOD、POD和CAT活性的增强可及时清除盐胁迫产生的氧自由基,进而缓解或避免膜脂过氧化作用对组织细胞的伤害.盐胁迫下根、茎、叶的Na⁺含量均逐渐增大,且呈现根>叶>茎的分布格局;K⁺含量和K⁺/Na⁺呈下降趋势,呈现叶>根>茎的分布格局;K⁺-Na⁺选择性运输系数(S_K⁺·Na⁺)随着土壤含盐量的增加逐渐升高,且叶S_K⁺·Na⁺高于茎S_K⁺·Na⁺.野皂荚耐盐机制是根系拒盐和叶片耐盐;盐胁迫下,根系Na⁺累积能力增强可控制Na⁺向地上运输以避免盐害发生,叶片K⁺选择性吸收和累积能力的显著提高可忍耐和补偿Na⁺对组织的伤害.     

施肥方式和施氮量对欧美108杨人工林土壤氮素垂向运移的影响

在大田试验条件下,研究了施肥方式(滴灌施肥和沟施)和施氮量(单次每株25、50、75 g)对欧美108杨人工林土壤氮素垂向运移动态的影响.结果表明：不同施肥方式和施氮量下,土壤中铵态氮和硝态氮含量均随土层深度的增加而降低;滴灌施肥下铵态氮和硝态氮主要集中在0～40 cm土层,随时间变化呈先升后降的变化趋势,分别于施肥后第5天和第10 天达到最大值（211.1和128.8 mg·kg^-1).沟施下铵态氮和硝态氮主要集中在0～20 cm土层,硝态氮含量随时间呈逐渐增加的变化趋势,于施肥后第20天达到最大值(175.7 mg·kg^-1),但铵态氮随时间无显著变化;滴灌施肥下氮素在土壤中的有效时长约为20 d,而沟施下氮素在土壤中有效时长超过20 d.滴灌施肥下,土壤中铵态氮和硝态氮的含量和运移距离均随施氮量的增加而增加;沟施下,施氮量越高土壤中硝态氮含量越高,但对铵态氮含量无显著影响.滴灌施肥下林地土壤中尿素的水解、硝化速率和运移深度均高于沟施,且施氮量越大,氮素在深层土壤的积累量越高.结合欧美108杨根系和土壤氮素分布特征,滴灌施肥能够为更大的细根分布区提供氮素,更适用于人工林培育.当单次施氮量为每株50 g时,既可保证细根主要分布区内有较高含量的氮分布又不会造成淋溶,肥料利用效率可能更高.     

甲硫氨基酸对亚热带森林土壤硝化作用和N2O排放的影响

为探讨甲硫氨基酸对亚热带红壤硝化作用和N₂O排放的影响,选择福建省建瓯市万木林保护区的山地红壤为研究对象,在土壤饱和持水量(WHC)60%和90%的条件下,开展室内培养试验.试验分为对照(CK)、添加甲硫氨基酸(M)、甲硫氨基酸和硫酸铵(MA)、甲硫氨基酸和亚硝酸钠(MN)、甲硫氨基酸和葡萄糖(MC)5个处理.结果表明: 与对照相比,M处理使土壤NH₄⁺-N平均含量显著提高0.8%～61.3%,而NO₃^--N含量显著降低13.2%～40.7%;60%WHC条件下,MC处理土壤NO₂^--N含量高于M处理,MA、MN处理NO₃^--N含量高于M处理,且MN处理高于MA处理,M处理于试验后期最低,表明甲硫氨基酸抑制了硝化作用的亚硝化过程.碳添加处理使甲硫氨基酸在一定程度上降低NH₄⁺-N含量,抑制了土壤自养硝化,并且甲硫氨基酸和碳源共同作用下NO₃^--N含量变化与土壤水分条件有关,在90%WHC条件下,碳加入后反硝化作用更明显;而NO₃^--N含量降低不足以表明是异养硝化受到抑制所致.甲硫氨基酸在一定程度上促进土壤N₂O的释放,90%WHC条件下较60%WHC条件下释放量更大,且葡萄糖添加的促进效果更明显.     

亚热带不同林分土壤矿质氮库及氮矿化速率的季节动态

以亚热带地区天然林、格氏栲人工林和杉木人工林为对象,采取PVC管原位培养连续取样法,对不同林分土壤净氨化速率、净硝化速率及净氮矿化速率进行为期一年(2014年9月—2015年8月)的研究,分析林分类型和季节动态对土壤矿质氮库和净氮矿化速率的影响.结果表明: 硝态氮是该地区土壤矿质氮库的主要存在形式,天然林和杉木人工林土壤硝态氮含量分别占总土壤矿质氮库的55.1%～87.5%和56.1%～79.1%,林分间土壤铵态氮含量差异不显著,硝态氮含量差异显著,其中格氏栲人工林土壤硝态氮含量显著低于天然林和杉木人工林.土壤硝态氮库和矿质氮库在不同月份间差异显著,在植物非生长季节(10月至次年2月)较大,在植物生长季节(3—9月)较小.各林分全年土壤净硝化速率均较低,净氨化速率是净氮矿化速率的主要存在形式,林分类型对土壤净氨化速率有显著影响,其中杉木人工林显著低于天然林和格氏栲人工林.月份对土壤净氨化速率有显著影响,各林分土壤净氨化速率变化规律不一致,但均在11月和2月达到一年中的最低值.重复测量方差分析显示,林分类型和季节动态对土壤矿质氮库及氮矿化速率均有显著影响.温度和水分是影响土壤矿质库及氮矿化速率的重要因素,凋落物对土壤氮矿化速率的影响主要是通过质量控制而非数量控制.     

毛竹入侵阔叶林对土壤真菌群落的影响

为揭示天目山毛竹入侵原始阔叶林后土壤真菌群落特征的变化,采用T-RFLP以及荧光定量PCR技术,分析毛竹纯林、竹阔混交林及原始阔叶林土壤真菌群落结构和数量特征.结果表明： 土壤真菌群落结构差异在毛竹纯林和阔叶林之间最为明显,其次为竹阔混交林和阔叶林;竹阔混交林土壤具有最高的真菌Shannon指数、均匀度指数及最低的Simpson指数.硝态氮含量和pH显著影响了真菌群落结构的变异,毛竹林土壤真菌群落结构受pH和铵态氮影响较大,而阔叶林主要受硝态氮影响.阔叶林土壤真菌数量显著高于毛竹纯林和竹阔混交林,真菌数量分别与土壤pH和硝态氮呈现显著负相关和正相关.表明真菌在阔叶林土壤中介导了异养硝化作用,毛竹入侵可能对此过程产生了显著影响.     

不同施氮水平下杨树-苋菜间作系统对土壤氮素流失的影响

采用田间试验方法,研究了杨树 苋菜间作系统,即株行距2 m×5 m(L₁)和2 m×15 m(L₂)在0(N₀)、91(N₁)、137(N₂)和183(N₃) kg·hm^-2施氮水平下的土壤氮素流失特征.结果表明: 不同施氮水平对地表径流量、淋溶量和土壤侵蚀量的控制效果均为L₁＞L₂＞L₃ (单作苋菜);L₁、L₂地表径流量分别比L₃降低65.1%、55.9%;L₁、L₂距林带0.5 m处淋溶量比L₃降低30.0%、28.9%,距林带1.5 m处淋溶量比L₃降低25.6%、21.9%;L₁、L₂土壤侵蚀量分别比L₃降低65.0%、55.1%.对地表径流和淋溶损失中TN、NO₃^--N、NH₄⁺-N流失量的控制效果均为L₁＞L₂＞L₃;常规施氮(91 kg·hm^-2)水平下,L₁地表径流中TN、NO₃^--N、NH₄⁺-N流失量较L₃分别降低62.9%、45.1%、69.2%,L₂较L₃分别降低23.4%、6.9%、46.2%;杨树间作密度越大、距离林带越近,对土壤NO₃^--N、NH₄⁺-N的淋溶损失削减作用越强.同一间作密度下,随着施氮量的增加,地表径流中NO₃^--N流失比例减少,NH₄⁺-N流失比例增加;淋溶流失中
NO₃^--N、NH₄⁺-N浓度变化趋势一致,均为 N₃＞N₂＞N₁＞N₀.