水蚀风蚀交错带不同退耕模式对土壤有机碳及全氮的影响

以黄土高原水蚀风蚀交错带不同退耕模式为研究对象,分析了不同模式退耕地(农地退耕后自然恢复草地、退耕后种植苜蓿和退耕后种植柠条)和相邻未退耕农地土壤有机碳和全氮含量的差异以及它们随退耕年限的动态变化.结果表明:不同退耕模式均能提高0~10cm土层土壤有机碳和全氮含量,但效果受退耕年限的影响.与相邻未退耕农地相比,退耕后自然恢复草地在演替10年时0~10 cm土层土壤有机碳和全氮含量不受影响,而在演替20年时均显著增加;退耕种植苜蓿后0~10 cm土层土壤有机碳和全氮含量分别增加51.6%~82.9%和43.4%~67.0%,其储量的增加速率分别为0.17~0.46和0.015~0.043 t·hm~(-2)·a~(-1),但不同退耕年限间差异不显著;退耕后种植柠条前20年土壤有机碳和全氮含量增加较多,退耕40年时增加量有所降低.农田退耕后种植柠条40年、苜蓿20年,其固存碳、氮的能力优于退耕后自然恢复草地,然而由于受土壤水分条件的限制和自身高耗水的特性,这2种退耕模式可能不具备长期的增碳、增氮能力.     

水肥空间组合对冬小麦光合特性及产量的影响

以肥熟土垫旱耕人为土为供试土壤,用分层土柱试验法研究了不同土层水分、氮、磷空间组合对冬小麦不同生育时期光合特性及籽粒产量的影响.结果表明:与0～90cm土层整体湿润相比,上干下湿(0～30cm土层干旱胁迫,30～90cm土层湿润)水分处理显著降低了小麦叶片叶绿素相对含量(SPAD)、净光合速率(Pn)和籽粒产量.2种水分条件下,氮磷配施处理对叶片SPAD、Pn和小麦籽粒产量的影响最为显著,其次是施磷处理,而施氮处理影响不显著.不同土层施氮在2种水分条件下各指标的变化趋势相同,均表现为0～90cm土层施氮小麦叶片SPAD、Pn及籽粒产量显著高于0～30、30～60和60～90cm土层施氮.不同土层施磷在2种水分条件下各指标的变化趋势也相同,表现为0～90cm土层施磷小麦叶片SPAD、Pn和籽粒产量与0～30cm土层施磷间差异不显著.不同土层氮磷配施在2种水分处理下表现不同:整体湿润条件下0～90cm土层施肥处理的小麦叶片SPAD、Pn及籽粒产量最高,与0～30cm土层差异不显著,但二者均显著高于30～60和60～90cm土层处理;上干下湿条件下各土层施肥处理间小麦叶片SPAD差异不显著,0～90cm土层施肥处理小麦叶片Pn和籽粒产量显著高于30～60cm土层施肥处理,30～60cm土层施肥处理显著高于60～90cm土层施肥处理和不施肥处理.表明在2种土壤水分条件下,氮磷配施时仍应施入0～30cm土层.     

水肥空间组合对成熟期冬小麦各器官氮磷养分分配的影响

以肥熟土垫旱耕人为土为供试土壤,冬小麦(Triticum aestivum L.)小偃22为供试植物,在全生育期人工控制土壤水分条件下,采用分层隔水土柱法研究了与田间土层分布相同土柱不同土层水分、氮、磷组合对冬小麦不同器官氮、磷养分累积及分配的影响.结果表明:(1)冬小麦不同器官氮、磷累积量表现为籽粒茎秆、叶>穗余部>根系.(2)与整体湿润处理相比,上干下湿水分处理可降低小麦各器官氮、磷累积量,但仅籽粒氮、磷累积量所占比例减少,而营养器官氮累积量所占比例均增加.(3)从肥料处理看,单施氮、单施磷和氮磷配施处理的小麦植株各器官氮、磷累积量均比对照增加,但籽粒氮、磷累积量所占比例均减小.(4)施肥层根系氮、磷累积量比对照相对增加,并以0～30cm土层根系氮、磷累积量为最高.(5)单施氮条件下,以0～90cm土层施肥各器官氮、磷累积量最高,0～30cm土层施肥最低;单施磷和氮磷配施时,以0～90cm土层施肥处理籽粒氮、磷累积量最高,其次是0～30cm土层施肥.由于石灰性土壤中肥料氮终产物以硝态氮为主且容易移动,而磷肥不易在土壤中迁移,在生产实践中仍以氮磷配施入0～30cm土层为佳.     

陇中黄土高原半干旱区苜蓿地土壤干燥化特征及适宜种植年限

研究了陇中黄土高原半干旱区不同种植年限紫花苜蓿地土壤水分特征及适宜种植年限.结果表明： 3、8、12和14年生苜蓿地0～300 cm土层土壤平均含水量均明显低于当地土壤稳定湿度值.12和14年生苜蓿地0～300 cm土层土壤含水量仅为9.2%和7.1%,甚至低于作物有效水分下限.1、3、8、12和14年生紫花苜蓿地0～300 cm土层干燥化指数分别为125.4%、30.5%、18.4%、-34.2%和-83.3%,除1年生苜蓿地土壤无干燥化现象之外,其余种植年限苜蓿地土壤均呈不同程度的干燥化.随苜蓿种植年限的延长,土壤干燥化程度加剧,但干燥化速率呈减缓趋势.综合苜蓿生产力动态和土壤水分状况,该区紫花苜蓿适宜的种植年限为8～10 年.     

半干旱区农田土壤无机氮积累与迁移机理

研究黄土旱塬区长期定位试验中 1 0个典型处理土壤剖面 (0～ 30 0 cm)水分和无机氮的季节变化 ,探讨在半干旱区农田无机氮的积累与迁移机理。结果表明休闲处理除表层外土壤剖面的水分、硝态氮和铵态氮的含量分别稳定在 1 7%～ 2 0 %、4～ 7mg N/kg和 6～ 1 0 mg N/kg土的范围。种植作物显著地改变土壤剖面水分和硝态氮的分布状况 ,并使其含量发生大幅度的季节变化。作物利用限制了农田土壤硝态氮向深层的迁移。小麦连作无化肥氮处理及苜蓿连作不施肥或氮、磷加有机肥处理土壤硝态氮主要集中在 0～ 40 cm土层。小麦连作单施氮肥 (1 2 0 kg N/(hm2· a) )处理经 1 7年后土壤剖面硝态氮积累总量达到施氮总量的55% ,40～ 60 cm和 1 4 0～ 2 2 0 cm土层出现两个高峰 ,并表现出随季节性变化向土壤深层迁移的趋势。氮肥与磷肥或有机肥施用大幅度减少了土壤剖面硝态氮积累 ,并使其限制在 1 60 cm以上的土层内 ,2 0 0 cm以下土层的硝态氮含量极低 (<1 mg N/kg土 ) ,因而不具向深层迁移的条件。土壤剖面的铵态氮含量不受作物、施肥和季节性气候变化的影响     

宁南山区紫花苜蓿(Medicago sativa)土壤干层水分动态及草粮轮作恢复效应

以各类作物农田水分为对照,连续两年对宁南山区不同生长年限苜蓿深层土壤水分以及10年生苜蓿地耕翻后轮作不同年份作物农田的水分进行了测定.结果表明,随着苜蓿生长年限的增加,干层深度与厚度先增加后减小.3年生苜蓿干层深度为720cm,6年生干层最深可达1000cm以下,10年生干层深度为920cm,3～12年生苜蓿地0～700cm土层基本上均属于土壤干层范围.苜蓿地0～800cm土壤湿度随生长年限增加而降低,2004年测定的4、7年生和12年生苜蓿地0～700cm土层平均含水率分别为5.30%、5.22%和5.01%;2005年测定的3、6年生和10年生苜蓿地0～800cm土层湿度分别为6.26%、5.60%和5.27%;而800～1000cm土层湿度在一定年限后有恢复趋势.300cm为苜蓿地降水下渗的最大临界深度,300cm以下土壤干层一旦形成,将长期存在,7～12年生苜蓿300～700cm土层湿度仅维持在4.0%左右.苜蓿地和农田的土壤干层厚度与湿度有较大差异,草粮轮作可使苜蓿土壤干层水分基本恢复到农田湿度,而且轮作年份越长,土壤各层次水分恢复效果越好,10年生苜蓿轮作18年后土壤水分基本恢复到农田状态.     

黄土高原旱地长期种植作物对土壤微量元素形态和有效性的影响

在长期定位试验的基础上,用连续浸提方法对土壤微量元素进行形态分级,研究了长期种植作物条件下黄土高原旱地土壤中微量元素的形态组成及其在不同土壤组分间的分配特征,探讨了种植系统对土壤微量元素有效性的影响。土壤中有效态微量元素含量的剖面分布除与土壤中微量元素的全量有关外,还与不同的种植系统有关。各种植系统有效锌和有效铜含量均低于休闲土壤,有效锌以小麦连作和苜蓿连作降低最多,有效铜以小麦连作和粮豆轮作降低最多。小麦连作系统40 cm以上土层土壤有效锰含量和休闲土壤接近,40~100cm土层低于休闲土壤,苜蓿连作和粮豆轮作整个剖面土壤有效锰含量均有所增加。各种植系统40cm以上土层土壤有效铁含量均高于休闲土壤,40~100cm土层土壤有效铁分布趋势相同,其含量均随土层深度的增加而增加,并且小麦连作低于休闲土壤,粮豆轮作高于休闲土壤,苜蓿连作与休闲相近,这些结果表明长期种植作物可以显著改善土壤锰素营养和铁素营养状况。苜蓿连作和小麦连作使锌和铁从矿物态向有机结合态转化,增加了土壤有效锌和有效铁的储备,粮豆轮作系统各形态锌低于休闲土壤,并且土壤中锌的总贮量有所减少;各种植系统土壤氧化物结合态铁在耕层增加,在古耕层降低,这也表明种植作物可以活化深层土壤难溶态铁。长期种植作物使耕层土壤各形态铜含量降低,粮豆轮作和小麦连作系统古耕层土壤各形态铜含量较休闲土壤有所增加。3种种植系统碳酸盐结合态、氧化物结合态和有机结合态锰含量均有不同程度的下降,且耕层土壤交换态、碳酸盐结合态和有机结合态锰高于古耕层,氧化物结合态和矿物态锰含量低于古耕层。     

水肥不同层次组合对冬小麦（Triticum aestivum L.）氮磷养分有效性和产量效应的影响

以肥熟土垫旱耕人为土为供试土样,用分层土柱试验法研究了不同层次水分、氮、磷组合对冬小麦(Triticum aestivum L.)氮磷养分有效性和产量效应的影响.结果表明,不同土层水肥处理的氮磷养分有效性和产量效应差异显著.氮素养分有效性在4.73%～41.19%之间,磷素养分有效性在4.11%～13.58%之间.对氮素养分有效性,单施氮整体湿润时(0～90cm土层湿润)较上干下湿(0～30cm土层干旱胁迫,30～90cm土层湿润)低4.87%,而氮磷配施在整体湿润时较上干下湿高6.38%,差异均达显著水平;对磷素养分有效性,氮磷配施时,在整体湿润时较上干下湿增加5.01T(p<0.05).从不同施肥土层看,氮素养分有效性均以0～90cm土层施肥处理最高;对氮磷配施处理,在上干下湿时分别比0～30cm、30～60cm和60～90cm土层施肥处理高9.5%、10.1%和20.2个%;对磷素养分有效性,整体湿润处理,以0～30cm土层施肥显著高于其它土层施肥处理.单施氮或磷,上干下湿时氮磷养分的产量效应均高于整体湿润处理,但氮磷配施时均以整体湿润处理较高;从不同土层施肥看,氮素养分的产量效应以0～90cm土层施肥最高;磷素养分的产量效应则表现为0～90cm与0～30cm土层施肥处理显著高于30～60cm和60～90cm土层施肥处理.分析0～90cm土层残留硝态氮和有效磷累积量可以看出,不同处理土壤残留硝态氮含量存在显著差异,上干下湿时CK、单施氮、单施磷和氮磷配施土壤残留硝态氮分别比整体湿润相应施肥处理增加125.8%、20.1%、21.9%和2.1%;不同处理有效磷差异性不及硝态氮明显.整体看,在两种水分状况下,均以0～90cm和0～30cm土层施肥有利于提高氮磷养分对冬小麦的有效性和产量效应,减少硝态氮和有效磷在土壤中的残留累积.考虑到生产上的可操作性,仍以施入0～30cm土层最适,说明即使在上干下湿情况下,保证上层有效养分供应仍具重要作用.     

灌溉量和施氮量对冬小麦产量和土壤硝态氮含量的影响

研究了大田条件下灌溉量和施氮量对小麦产量和土壤硝态氮含量的影响.结果表明:增加灌溉量,0～200 cm土层硝态氮含量呈先降后升又降的趋势.0～80 cm土层硝态氮含量显著低于对照,而80～200 cm土层硝态氮含量显著高于对照.随灌溉量的增加,土壤硝态氮向深层运移加剧,在成熟期,0～80 cm土层硝态氮含量降低,120～200 cm土层硝态氮含量升高,并在120～140 cm土层硝态氮含量出现高峰.灌溉量不变,施氮量由210 kg·hm-2增加到300 kg·hm-2,开花期、灌浆期、成熟期0～200 cm各土层土壤硝态氮含量显著升高.随灌溉量的增加,小麦籽粒产量先增加后降低,以全生育期灌溉量为60 mm的处理籽粒产量最高.增加施氮量,籽粒产量、蛋白质含量和蛋白质产量显著提高.本试验中,施氮量为210 kg.hm-2、两次灌溉总量为60 mm的处理籽粒产量、蛋白质含量、蛋白质产量和收获指数均较高,且土壤硝态氮损失少,是较合理的水氮运筹模式.     

施氮磷肥对杉木人工林土壤活性有机碳的影响

为确定施氮、磷肥对中亚热带人工林土壤不同活性组分有机碳的影响,本研究在5年生杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林中设置氮、磷施肥试验,包括对照(CK)、施氮肥(200 kg N·hm~(-2)·a~(-1))、施磷肥(50 kg P·hm~(-2)·a~(-1))、施氮磷肥(200 kg N·hm~(-2)·a~(-1)+50kg P·hm~(-2)·a~(-1)) 4个处理。连续施肥5年后,采取(0~10 cm)表层土壤,测定了活性有机碳不同组分的变化。结果表明:施肥对土壤有机碳(SOC)影响不显著,施氮肥和氮磷配施使土壤微生物量碳(MBC)分别降低34.6%和45.8%,施氮肥降低了常温浸提水溶性有机碳(WSOC)含量,且施氮磷肥对WSOC有交互作用,施氮磷肥使热水浸提有机碳(HWC)含量显著提高了31.5%,施肥对易氧化有机碳(LOC)、颗粒有机碳(POC)、热水浸提碳水化合物(HWc C)的影响不显著;在施肥处理下,MBC/SOC对单施磷肥和氮肥不敏感,氮磷配施使MBC/SOC下降了48.4%,与CK相比,施氮磷肥对POC/SOC没有影响,但与氮肥处理相比,施氮磷肥使POC/SOC显著增加了24.3%;经相关性分析,HWC与硝态氮、有效磷呈显著或极显著正相关。     

耕作方式对潮土土壤团聚体微生物群落结构的影响

为探究不同耕作方式对潮土土壤团聚体微生物群落结构和多样性的影响,采用磷脂脂肪酸(PLFA)法测定了土壤团聚体中微生物群落。试验设置4个耕作处理,分别为旋耕+秸秆还田(RT)、深耕+秸秆还田(DP)、深松+秸秆还田(SS)和免耕+秸秆还田(NT)。结果表明:与RT相比,DP处理显著提高了原状土壤和>5 mm粒级土壤团聚体中真菌PLFAs量和真菌/细菌,为真菌的繁殖提供了有利条件,有助于土壤有机质的贮存,提高了土壤生态系统的缓冲能力;提高了5～2 mm粒级土壤团聚体中细菌PLFAs量,降低了土壤革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌,改善了土壤营养状况;提高了<0.25 mm粒级土壤团聚体中微生物丰富度指数。总的来说,深耕+秸秆还田(DP)对土壤团聚体细菌和真菌生物量有一定的提高作用,并且在一定程度上改善了土壤团聚体微生物群落结构,有利于增加土壤固碳能力和保持土壤微生物多样性。冗余分析结果表明,土壤团聚体总PLFAs量、细菌、革兰氏阴性菌和放线菌PLFAs量与土壤有机碳相关性较强,革兰氏阳性菌PLFAs量与总氮相关性较强。各处理较大粒级土壤团聚体微生物群落主要受碳氮比、含水量、pH值和团聚体质量分数的影响,较小粒级土壤团聚体微生物群落则主要受土壤有机碳和总氮的影响。     

生物质炭对水稻土团聚体微生物多样性的影响

生物质炭施用对土壤微生物群落结构的影响已有报道,但土壤团聚体粒组中微生物群落对生物质炭施用的响应的研究还相对不足。以施用玉米秸秆生物质炭两年后的水稻土为对象,采用团聚体湿筛法,通过高通量测序对土壤团聚体的微生物群落结构与多样性进行分析,结果表明:(1)与对照相比,生物质炭施用显著促进了大团聚体(2000—250μm)的形成,并提高了团聚体的稳定性。(2)不同粒径团聚体间微生物相对丰度存在显著差异。在未施生物质炭的处理(C0)中,随着团聚体粒径增大,变形菌门、子囊菌门、β-变形杆菌目、格孢腔菌目的相对丰度逐渐降低,而酸杆菌门、担子菌门、粘球菌目、类球囊霉目的相对丰度逐渐升高。(3)生物质炭施用显著改变了团聚体间的微生物群落结构。与C0处理相比,生物质炭施用处理的大团聚体中变形菌门、鞭毛菌门和β-变形杆菌目的相对丰度分别显著提高了14.37%、33.28%和33.82%;微团聚体(250—53μm)中酸杆菌门、子囊菌门和粘球菌目的相对丰度分别显著降低了20.15%、19.93%和17.66%;粉、黏粒组分(53μm)中担子菌门的相对丰度升高90.25%,而子囊菌门和鞭毛菌门的相对丰度分别降低12.15%和12.58%。由此可见,生物质炭不仅改变土壤团聚体组成和分布,同时伴随着土壤微生物群落结构的改变。     

基于土壤三相的广义土壤结构的定量化表达

以基于土壤固、液、气三相为研究对象的广义土壤结构为切入点,借鉴微观经济学中柯布-道格拉斯生产函数边际递减效益的思想,通过构建旱作土壤条件下土壤三相"投入"与土壤结构"产出"的土壤结构生产函数,定义了广义土壤结构指数(GSSI),GSSI=[(XS-A)XL XG]k.同时根据二维三系图中土壤结构相对理想三相点变化的趋势,计算了土壤三相结构距离(STPSD).结合典型黑土区马铃薯耕地土壤深松整地前后土壤结构的变化与广义土壤结构指数和土壤三相结构距离的计算结果,验证了广义土壤结构指数可以有效反映土壤结构特征及其动态变化.在此基础上,采用281个旱作土壤样本数据对广义土壤结构指数与土壤三相结构距离之间的关系进行了拟合,二者之间存在极显著的线性关系(R2 = 0.86* *).可以认为,广义土壤结构指数与土壤三相结构距离均能作为定量描述土壤结构变化的综合指标,不仅为深入研究广义土壤结构提供了一种新方法,而且为定量研究土壤结构、功能与质量奠定了基础.     

生物炭添加对土壤呼吸和有机碳含量的影响

以菜地和果园土壤为研究对象,通过室内培养实验,向土壤中分别添加不同材料制备的生物炭(马尼拉草、阔叶和竹叶),热解温度为350℃,研究不同材料制备生物炭添加对土壤呼吸和有机碳含量的影响.结果表明：不同生物炭施入土壤后,土壤 CO 2释放速率总的趋势是前期分解速率快,后期缓慢.在整个培养过程中(28 d),随着培养时间的延长,土壤 CO 2释放速率下降趋势逐渐降低.在不同土壤培养条件下,均是添加阔叶生物炭后土壤 CO 2-C 累计释放增多,果园和菜地土壤 CO 2-C 累计分别达到482．57和424．72 mg·kg-1.添加不同的生物炭均能提高土壤有机碳含量,但只有添加阔叶生物炭之后,差异才会达到显著(P ＜0．05).研究结果为正确利用生物炭和评价其在土壤碳库作用提供科学依据.     

Effects of plant hedgerows on soil erosion and soil fertility on sloping farmland in the purple soil area

Effect of using plant hedgerows on controlling soil and water losses has received wide recognition and this technology has been applied in many areas in the world. Yet, studies on the effect of using plant hedgerows on soil fertility on sloping lands are rare. Carrying out an eight-year fixed field experiment, the authors investigated the effect of two different hedgerows against the control treatment on soil fertility. Results showed that clay particles tended to accumulate in front of the plant hedgerows and began to erode downward below the hedgerows along the contour lines across the field. Distribution of soil organic matter and all plant nutrients except potassium (K) showed the same pattern as the clay particles. Potassium, however, was evenly distributed in the field without any noticeable influence from the hedgerows. Since the fixed experiment started, soil phosphorus (P) kept accumulating, while soil organic matter and K were in depletion. The results accordingly suggested better nutrient management practices on the sloping lands by using properly reduced rates of P and increased rates of farm manure and K. Taking the sloping field as a whole, special attention in nutrient management should be given to the soil strips —the portions below the plant hedgerows suffering from more serious soil erosion.     

Effects of plant hedgerows on soil erosion and soil fertility on sloping farmland in the purple soil area

Effect of using plant hedgerows on controlling soil and water losses has received wide recognition and this technology has been applied in many areas in the world. Yet, studies on the effect of using plant hedgerows on soil fertility on sloping lands are rare. Carrying out an eight-year fixed field experiment, the authors investigated the effect of two different hedgerows against the control treatment on soil fertility. Results showed that clay particles tended to accumulate in front of the plant hedgerows and began to erode downward below the hedgerows along the contour lines across the field. Distribution of soil organic matter and all plant nutrients except potassium (K) showed the same pattern as the clay particles. Potassium, however, was evenly distributed in the field without any noticeable influence from the hedgerows. Since the fixed experiment started, soil phosphorus (P) kept accumulating, while soil organic matter and K were in depletion. The results accordingly suggested better nutrient management practices on the sloping lands by using properly reduced rates of P and increased rates of farm manure and K. Taking the sloping field as a whole, special attention in nutrient management should be given to the soil strips —the portions below the plant hedgerows suffering from more serious soil erosion.     

植物篱对紫色土区坡耕地水土流失及土壤肥力的影响

植物篱的水土保持效果已得到广泛的认可，并在世界很多地方推广应用，然而，到目前为止，植物篱对坡耕地土壤肥力的影响规律研究却很少。利用长期定位小区试验，研究了植物篱对坡耕地土壤肥力的影响规律，旨在弄清植物篱提高土壤肥力的作用与效果，不断完善植物篱技术。研究发现，坡耕地在建立植物篱后，土壤粘粒在篱前富积，篱下加剧侵蚀，粘粒的富积与侵蚀沿等高线成水平带状分布;土壤有机质、N、P等主要营养元素出现与土壤颗粒相同的分布规律;对K来说，其分布不受植物篱的影响，表现出较为均一分布的特点。从土壤养分的绝对数量来看，P呈高度富积，而有机质和K则是高度耗竭。因此，坡耕地施肥时可以适当减少P的施用量，增加有机物和K的施用量。针对植物篱带对坡耕地肥力影响的特点，即篱前肥力升高，篱下肥力下降，在坡耕地管理上应特别加强篱下土壤带的培肥，以提高坡面整体生产能力。     

土壤微生物资源管理、应用技术与学科展望

土壤中蕴藏着高度的微生物多样性,在陆地生态系统中发挥着非常重要的功能,加强对土壤微生物资源的综合管理与开发应用是提升生态系统稳定性与生产力及农产品质量的重要途径。首先,土壤微生物多样性具有全球性的重大意义,有待完善对土壤微生物的检测与监测技术研究,进而实现土壤微生物多样性与土壤功能的耦合以及对土壤质量的评定;其次,土壤微生物作为一种宝贵的生产资料和可持续资源,要加强其在土壤肥力强化与保育、土壤障碍消减与调节、土壤污染控制与修复等3个领域的应用研究。最后,未来土壤微生物学发展将会形成土壤微生物系统学、土壤微生物过程学与土壤微生物功能学3个子学科,要建立土壤微生物种质资源库与遗传信息库,推进土壤微生物生理代谢过程、生物化学过程及生态行为过程的研究,联结土壤微生物与土壤功能的关系,并从土壤中的功能微生物出发对环境变化作出积极响应和主动调控。此外,原创性方法的建立与应用是限制土壤微生物学发展的技术瓶颈,联合生物地理学与生物信息学破译重要基因的特定生态功能,并将其应用到生态模型以及生态系统未知领域的研究中去,是土壤微生物学面临的挑战。     

生物土壤结皮对荒漠土壤线虫群落的影响

在干旱的沙漠生态系统中,生物土壤结皮对于沙丘的固定和土壤生物的维持起着相当重要的作用.土壤线虫能敏感的指示土壤的恢复程度,是衡量沙区生态恢复与健康的重要生物学属性,而目前关于生物土壤结皮与土壤线虫的关系研究很少.为探明生物土壤结皮对土壤线虫的影响,以腾格里沙漠东南缘的人工植被固沙区藻结皮和藓类结皮覆盖的沙丘土壤为研究对象,根据固沙年限的不同将样地分为4个不同的区进行采样(1956、1964、1981和1991年固沙区),以流沙区作为对照;同时,在不同季度(4、7、9和12月)分别采集腾格里沙漠东南缘的人工植被固沙区藻结皮和藓类结皮覆盖下不同土层(0-10、10-20和20-30 cm)的沙丘土壤,以沙坡头地区的红卫天然植被区为对照,分析生物土壤结皮下土壤线虫的时空变化.采用改良的Baermann漏斗法进行分离线虫,用光学显微镜鉴定并统计.研究表明:1956、1964、1981和1991年人工植被固沙区的藻结皮和藓类结皮均可显著提高其下土壤线虫多度、属的丰富度、Shannon-Weaver多样性指数、富集指数和结构指数(P＜0.05),这可能是因为生物土壤结皮的存在为土壤线虫提供了重要的食物来源和适宜的生存环境;固沙年限与结皮下土壤线虫多度、属的丰富度、Shannon-Weaver多样性指数、富集指数和结构指数存在显著的正相关关系(P＜0.05),这说明固沙年限越久,越有利于土壤线虫的生存和繁衍;结皮类型显著影响土壤线虫群落,相对于藻结皮而言,藓类结皮下土壤线虫多度与属的丰富度更高(P＜0.05),这说明演替后期的藓类结皮比演替早期的藻结皮更有利于土壤线虫的生存和繁衍.此外,藻结皮和藓类结皮均可显著增加其下0-10、10-20和20-30 cm土层线虫多度和属的丰富度(P＜0.05),但随着土壤深度的增加,这种影响逐渐减弱,表明生物土壤结皮更有利于表层土壤线虫的生存;而且,随着季节的变化,藻结皮和藓类结皮下土壤线虫多度基本表现为秋季＞夏季＞春季＞冬季,这些反映了生物土壤结皮的生物量、盖度和种类组成随着季节变化而变化.因此,腾格里沙漠东南缘的人工植被固沙区生物土壤结皮的存在与演替有利于土壤线虫的生存和繁衍,增加了线虫数量、种类和多样性,这指示了生物土壤结皮有利于该区土壤及其相应生态系统的恢复.     

坡耕地紫色土养分空间变异对土壤侵蚀的响应

坡耕地土壤侵蚀导致土壤质量降低,并因此造成对作物产量的不利影响。利用土壤侵蚀测定的^137Cs示踪技术,结合土壤理化分析,研究了川中丘陵区紫色土坡耕地土壤侵蚀所引起的土壤再分配对养分空间变异性的影响。结果表明,川中丘陵区坡耕地土壤侵蚀是水蚀和耕作侵蚀共同作用的结果,强烈的耕作导致坡上部发生最为严重的土壤侵蚀。土壤侵蚀对土壤特性的空间变异性产生深刻影响,坡上部土壤有机质和养分贫瘠,而在坡下部相对富集;土壤有机质、全N、碱解N、有效P、K以及土壤粘粒含量在不同坡位之间出现显著差异。反映净余土壤再分配速率的^137Cs面积浓度与这些土壤理化特性均有密切的相关性。因此,^137Cs面积浓度可以作为表征侵蚀坡地土壤综合质量的指标。