黄土塬区苹果园土壤有机碳分布特征

以黄土塬区塬面和梁坡梯田5、10、15a和20a苹果园为对象,在行间距果树1.0、1.5m和2.0m处用土钻法分层采集0-100cm土样,LiquiTOCⅡ测定样品土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)含量,分析两种地形条件下各龄果园SOC的分布特征。结果表明:塬面5、10、15a和20a果园SOC分别为6.39、6.46、6.66g/kg和6.47g/kg,梁坡分别为5.83、6.05、6.54g/kg和6.09g/kg,两种地形条件下同龄果园SOC差异显著(P0.05),但龄间SOC消长趋势相似,均有15a的20a的10a的5a的;水平方向上,5a果园SOC沿树干向外增大,10a果园减小,15a和20a果园变化较小,塬面和梁坡同龄果园间SOC水平分布格局较一致;垂直方向上,同梁坡相比,塬面果园4个层次(0-10cm、10-20cm、20-50cm和50-100cm)的平均SOC较高;梁坡果园50-100cm土层的SOC龄间差异较大,20-50cm土层龄间差异较小,塬面果园50-100cm土层的SOC龄间变化较小;在"纯果园"利用阶段,果园利用方式并未引起SOC下降,深层SOC有明显的积累效应。     

不同复垦年限煤矸山土壤微生物群落和酶活性及其影响因子

土壤微生物和酶能对土壤生态机制变化和环境胁迫做出反应,对土壤生态功能恢复具有指示意义。为揭示土壤微生物群落及酶活性对煤矸山复垦土壤质量变化的指示作用,以山西省霍州市曹村矿区煤矸山复垦地为研究对象,采集了复垦年限为3、5和7 a果园的0~10和10~20 cm土层土壤,利用磷脂脂肪酸法(PLFA)分析了土壤微生物群落和脲酶(URE)、过氧化氢酶(CAT)、脱氢酶(DH)和碱性磷酸酶(ALP)活性的变化情况,并运用通径分析法分析了土壤理化性质对微生物群落和酶活性的影响。结果表明:(1)3种复垦年限果园土壤有机质、碱解氮和有效磷均随复垦年限的增加而增加,但含水量与黏粒含量仅在复垦7 a果园中增加,与当地原地貌普通果园(CK)相比,3种复垦果园土壤性质均明显较差。(2)3种复垦果园不同群落微生物PLFAs浓度和酶活性随复垦年限的增加均有不同程度的增加,其中细菌、真菌、ALP和URE活性在0~10和10~20 cm土层均表现为随复垦年限的增加而增加的趋势;革兰氏阴性菌(G-)和DH活性在0~10 cm土层、放线菌和CAT活性在10~20 cm土层有显著增加。3种复垦果园土壤不同群落微生物PLFAs浓度和酶活性均低于CK样地。(3)土壤微生物细菌、真菌、放线菌、革兰氏阳性菌(G+)群落PLFAs浓度和CAT、ALP、URE和DH活性对土壤性质变化具有指示作用,可作为煤矸山复垦土壤质量变化的微生物学指标。     

黄土高原不同植被坡地土壤微生物区系特征

应用稀释平板法对黄土高原不同植被覆盖下坡地土壤0～5cm和5～20cm土层的细菌、真菌和放线菌的分布特征进行了研究;结果表明:(1)该区域不同植被下土壤中细菌、真菌和放线菌总体比较丰富,数量差异较大,柠条土壤中微生物数量最多,苜蓿地中的最少.同一植被下各类菌群数量排序为细菌>放线菌>真菌.(2)放线菌和真菌随土层深度的增加而呈明显的减少趋势,而细菌的不明显.(3)天然荒坡的微生物数量高于人工草地的,人工灌木林微生物数量高于人工乔木林的,人工乔草复生果树林的微生物数量高于人工纯生乔木林、纯生草地和纯生果树林的.     

不同种植年限菜田土壤微生物区系的研究

采用稀释平板涂抹法对山东聊城周边地区不同种植年限的菜田土壤微生物数量、组成与养分状况及其相互关系进行了研究。结果表明：①该地区土壤微生物以细菌占绝对优势,其次为放线菌;②随着种菜年限的增加,土壤细菌和微生物总数表现出“低高低”的变化趋势,而真菌和放线菌则随种菜年限的增加而增加;③菜田土壤各类微生物主要集中在0～20cm的土层中,随着土层加深,其数量迅速减少;④菜田土壤放线菌组成复杂,共分离到了6个属的放线菌,但仍以链霉菌为主,其次为小单胞菌属和马杜拉放线菌属。链霉菌可分为9个类群,白孢类群占优势。种植1—2a的菜田土壤放线菌组成复杂,而链霉茼组成较简单;⑤蔬菜种类不同时,土壤微生物亦不同;⑥土壤养分含量与真菌和放线菌呈负相关,与细菌和微生物总数呈正相关。     

甘孜州炉霍县不同植被土壤微生物特性初步研究

研究了四川省甘孜州炉霍县不同植被条件下土壤微生物群落的分布状况及两种土壤酶活情况。结果表明,不同植被条件下,土壤微生物类群数量存在差异,草甸土壤微生物群落比森林覆盖土壤的微生物群落多。在同一土壤中,细菌、真菌、放线菌数量随土层深度的增加而降低,0~20cm土层微生物数量高于20~40cm的土层。土壤酶活在土壤剖面中的分布随深度增加而降低。     

华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤可培养微生物数量对模拟氮沉降的响应

为了解氮沉降对华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤微生物数量的影响,从2013年11月至2014年12月,通过野外模拟N(NH_4NO_3)沉降,氮沉降水平分别为对照(CK 0 kg N hm~(-2)a~(-1))、低氮沉降(L 50 kg N hm~(-2)a~(-1))、中氮沉降(M 150 kg N hm~(-2)a~(-1))和高氮沉降(H 300 kg N hm~(-2)a~(-1)),研究了氮沉降对天然常绿阔叶林0—10cm和10—20cm土层土壤可培养微生物数量的影响。结果表明:华西雨屏区天然常绿阔叶林0—10cm土层的细菌、真菌和放线菌数量均显著大于10—20cm土层,氮沉降未改变原有垂直分布格局。L处理对0—10cm和10—20 cm土层土壤微生物总量无显著影响,M和H处理则显著降低了土壤微生物总量。氮沉降降低了0—10cm和10—20cm土层的细菌数量,且抑制作用随氮沉降量的增加而增强。氮沉降降低了0—10cm土层的真菌数量,但下降幅度与氮沉降量之间无明显规律;在10—20cm土层,M和H处理在夏季显著增加了真菌数量,表明适量氮沉降能有效缓解夏季土壤真菌的氮限制状态。氮沉降对0—10cm土层放线菌数量的影响表现为先促进再抑制,L和M处理增加了放线菌数量,H处理降低了放线菌数量;氮沉降增加了10—20cm土层的放线菌数量,其中M处理的促进作用最大。氮沉降对土壤微生物数量的影响随土壤深度的增加而减弱。     

不同龄级速生杨人工林土壤微生物数量与养分动态变化

通过稀释平板法和常规化学分析法, 对伊犁河谷地区3种龄级(5年、10年、15年)的速生杨欧美黑杨(Populus × euramericana)人工林的土壤微生物数量、组成和土壤养分变化进行了研究。结果表明, 3种不同林龄林地土壤微生物集中分布在10-40 cm土层, 数量和种类组成随季节变化有明显差异。随着林龄的增长, 土壤微生物总数、细菌数量减少, 真菌和放线菌数量在10年生人工林最高, 这一规律随季节变化。三大类土壤微生物的组成比例相对稳定, 不随季节变化而变化。土壤有机碳、氮含量主要集中在0-20 cm土层, 随土壤深度的增加逐渐减少, 其含量及分布受季节和土壤深度不同程度的影响。土壤有机碳含量随林龄的增长而逐渐增高, 有机氮则先减后增。相关分析表明, 土壤微生物总数与土壤有机碳呈负相关, 真菌数量与土壤有机氮呈正相关。3种林地土壤有机C/N比与土壤细菌数量/真菌数量比例一致, 说明速生杨人工林在一定生长年龄内能提高土壤的固碳能力, 改善土壤肥力。     

不同种植年限猕猴桃园土壤微生物功能多样性研究

陕西秦岭北麓是世界上最大的猕猴桃生产基地,长期相对单一的果树种植方式导致不同种植年限果园土壤微生态环境差异。研究猕猴桃园土壤微生物功能多样性随种植年限的变化特征,为果园土壤科学管理提供参考。采集不同种植年限猕猴桃根际土壤,应用平板菌落计数法和Biolog-Eco法研究土壤微生物的数量、种群以及功能多样性,并对土壤微生物功能多样性与土壤养分的相关性进行分析。结果显示,猕猴桃园土壤可培养微生物以细菌为主,其次是放线菌,真菌数量最少。随着种植年限的增加,细菌和放线菌数量显著降低,而真菌数量显著升高。微生物平均颜色变化率(average well-color development,AWCD)、微生物群落Shannon-Wiener指数(H′)、Simpson指数(D)及McIntosh指数(U)均随种植年限的增加而显著降低。主成分分析显示,不同种植年限猕猴桃园土壤微生物碳源利用特征明显不同,0～5 a、5～10 a和10～20 a的猕猴桃园土壤微生物群落分别被划分在载荷图的第一、第四和第三象限。猕猴桃园土壤微生物对糖类、氨基酸类和酯类的利用率相对较高,而对醇类、胺类和酸类的利用率相对较低。对第1主成分贡献大的碳源(|r|≥0.5)有11种,其中糖类占36%,氨基酸类和酯类均占18%。土壤微生物功能多样性与土壤养分相关性分析表明,土壤微生物功能多样性与土壤有机质正相关,与有效磷和速效钾负相关。结果表明,随种植年限的增加,猕猴桃园土壤微生物的数量和结构发生变化,微生物功能多样性降低,对碳源利用能力降低。鉴于土壤微生物功能多样性与土壤养分的相关性,应合理加大有机肥施用量,适量减少有效磷和速效钾的施用量。     

黄土高原人工油松林地土壤微生物的分布特征

研究了黄土高原不同树龄的油松人工林地土壤微生物的分布特征.结果表明：土壤细菌、放线菌和真菌的数量随树龄的变化不显著,而随土壤深度的变化极为显著;细菌数量随土壤深度的变化规律符合Quadratics Ratio模型,放线菌和真菌数量则随土壤深度呈现指数衰减变化.与油松＋紫穗槐混交林、撂荒地相比,油松人工林地土壤细菌含量小于混交林,而大于撂荒地,这为黄土高原地区营造混交林提供了依据.     

新疆野生多伞阿魏生境土壤理化性质和土壤微生物

对新疆准尔盆地南缘的野生多伞阿魏(Ferula ferulaeoides(Steud.)Korov)生境的土壤理化性质和土壤微生物进行了研究。结果表明:阿魏土壤的pH值范围在8.50—10.38之间;含水率1.94%—4.33%;速效氮(碱解氮)含量在7.18到38.01mg/kg之间,随土层深度的增加而迅速递减;速效磷的含量在1.65到7.79 mg/kg之间,随土层深度的增加而迅速递减;速效钾含量在140.72到363.78 mg/kg之间;有机质含量在5.47到13.89 g/kg之间。在各样地每克土中土壤微生物的平均数量分别为:细菌为1.75×105,放线菌为1.04×105,真菌为2.65×103。细菌主要生活在0—10 cm的表层,10 cm以下数量变化不大;而放线菌和真菌则主要分布在中间两层,即10—20 cm和20—30 cm。     

苹果园改种粮食作物渭北旱塬深层土壤水氮变化特征

黄土高原退耕还林(草)工程实施20年来,长期苹果种植导致了普遍的土壤干层和大量的硝态氮累积,严重制约了农业和区域经济可持续发展。因此,明确不同树龄苹果园改种粮食作物后对深层土壤干层恢复(土壤水分变化)、土壤硝态氮累积与运移的影响,对于黄土高原土壤质量改善和农业可持续发展具有重要意义。以渭北旱塬为研究区,选取10、15、20、30 a树龄的苹果园以及对应树龄苹果园改种为2、5 a和6 a粮食作物为研究对象,通过对比分析各样地0—10 m剖面的土壤含水量、土壤储水量和硝态氮含量的差异,基于空间换时间的方法定量评估苹果园改种为粮食作物后对于深层土壤水氮的影响。结果表明：(1)不同林龄苹果园改种粮食作物后土壤水分迅速恢复,在2年之内均可恢复到7.0 m左右深度。(2)改种后土壤储水量对于改种后土壤硝态氮累积量的直接影响最显著,不同林龄苹果园改种粮食作物后,土壤剖面中硝态氮随着土壤水分的恢复发生了不同程度的淋失。改种前苹果园种植年限对于改种后土壤硝态氮累积量起决定性作用,改种前林龄越长,改种后硝态氮累积量越大、淋失深度越浅。(3)土壤累积硝态氮的淋失滞后于土壤水分的向下运动。可见,不同林龄苹果园...     

基于STICS模型的黄土高原苹果园生态系统服务评估

苹果园在确保最大生产力的同时应适当考虑环境和自然资源,如何权衡其生态系统服务是苹果园可持续发展面临的重要问题之一。利用大田试验和STICS模型相结合的方法研究农业管理措施和气候对黄土高原苹果园生态系统服务的影响,并在此基础上对黄土高原南部半湿润区和北部半干旱区土壤氮可利用性、气候调节、水循环调节和果实生产四种苹果园生态系统服务进行了系统的评估。结果表明:(1)STICS模型均能较好模拟白水和子洲试验果园的产量、单果重、土壤含水量和蒸散发等生态系统服务指标;(2)除固碳与产量、单果重及果树相关指标是协同关系以外,其他生态系统服务之间都是权衡关系;(3)对于各管理措施下的果园平均服务标准值,秸秆覆盖(0.67)>地布覆盖(0.52)>清耕(0.30),充分灌溉(0.56)>轻度亏缺灌溉(0.44)>重度亏缺灌溉(0.30),其中秸秆覆盖和充分灌溉的果园服务概况最佳,地布覆盖和轻度亏缺灌溉的果园服务概况较相似且最平衡;(4)地布覆盖和轻度亏缺灌溉管理措施缓和权衡作用的效果优于其他管理措施。综上所述,STICS模型能够较好的量化果园生态系统服务概况,农业管理措施是果园生态系统服务强有力的驱动因子。     

施肥方式和园龄对洛川苹果园土壤钙素退化的影响

为明确黄土高原苹果产区施肥方式和园龄对土壤钙素含量和钙素贮量的影响,本研究以位于世界苹果优生区的陕西省洛川县苹果园为研究对象,分别研究不同施肥方式和不同园龄苹果园0～100 cm土层土壤碳酸钙、水溶性钙和交换性钙含量及其贮量的变化特征.结果表明: 洛川县苹果园土壤钙素递减式退化现象严重,长期大量单施化肥苹果园土壤钙素退化现象明显大于化肥与农家有机肥配施苹果园,单施化肥苹果园比化肥与农家有机肥配施苹果园0～100 cm土层土壤碳酸钙、水溶性钙和交换性钙平均含量分别减少38.8%、25.4%和5.6%,3种形态土壤钙素贮量依次减少36.4%、26.0%和4.3%;苹果园土壤钙素退化程度随园龄增加不断加剧,园龄>25年苹果园比园龄≤10年苹果园0～100 cm土层土壤碳酸钙、水溶性钙和交换性钙平均含量分别减少48.8%、69.4%和39.5%,3种形态土壤钙素贮量分别减少40.8%、64.1%和33.0%.长期大量单施化肥和长期种植苹果树均对土壤碳酸钙、水溶性钙、交换性钙有明显的耗竭作用,钙素递减式退化特征明显,化肥与农家有机肥配施能够有效减缓土壤钙素退化,对于园龄>25年的高龄苹果园应加强土壤钙素管理.施肥方式是苹果园土壤钙素递减的驱动因素,钙素递减呈现出明显的时(园龄)空(土层深度)效应.     

Tissue age,orchard location and disease management influence the composition of fungal and bacterial communities present on the bark of apple trees

Plants host microbial communities that can be affected by environmental conditions and agronomic practices. Despite the role of bark as a reservoir of plant pathogens and beneficial microorganisms, no information is available on the effects of disease management on the taxonomic composition of the bark-associated communities of apple trees. We assessed the impact of disease management strategies on fungal and bacterial communities on the bark of a scab-resistant apple cultivar in two orchard locations and for two consecutive seasons. The amplicon sequencing revealed that bark age and orchard location strongly affected fungal and bacterial diversity. Microbiota dissimilarity between orchards evolved during the growing season and showed specific temporal series for fungal and bacterial populations in old and young bark. Disease management did not induce global changes in the microbial populations across locations and seasons, but specifically affected the abundance of some taxa according to bark age, orchard location and sampling time. Therefore, the disease management applied to scab-resistant cultivars, which is based on a limited use of fungicides, partially changed the taxonomic composition of bark-associated fungal and bacterial communities, suggesting the need for a more accurate risk assessment regarding possible pathogen outbreaks.     

渭北旱塬苹果园地产量和深层土壤水分效应模拟

为了研究实时气象条件下渭北旱塬不同生长年限苹果园地产量变化趋势和深层土壤水分变化规律,在模型适用性与模拟精度验证基础上,应用WinEPIC模型模拟研究了1962—2001年期间洛川旱塬苹果园地产量演变动态和深层土壤水分效应。结果表明：(1) 在模拟研究期间,洛川旱塬4—40年生苹果园产量整体上呈波动性下降趋势,初期产量逐渐增加,11—23年生达到最大值(平均为28.8 t/hm2),之后随降水量年际波动呈现出明显的波动性降低趋势。(2) 40年间苹果园地遭受的干旱胁迫日数呈波动性上升趋势,与年降水量波动趋势相反。(3) 1—15年生期间苹果园地平均年耗水量高于同期年降水量,导致苹果园地0—10 m土层土壤强烈干燥化,逐月土壤有效含水量波动性降低,1—10年生、11—20年生和21—40年生期间发生土壤干燥化并且程度逐渐加剧,但干燥化速率逐渐减缓,土壤干燥化速率分别为95.4 mm/a、12 mm/a和1.5 mm/a。(4) 随生长年限的延长,苹果园地0—10 m土层土壤湿度逐渐降低、土壤干层分布深度逐渐加大,在14年生时超过了10 m,20年生以后2—10 m 土层形成稳定的土壤干层。因此,基于土壤水分利用的苹果生长与果园利用的合理年限为20 a,最长不宜超过23 a。     

渭北旱塬苹果园土壤紧实化现状及成因

本研究通过分析渭北旱塬苹果园土壤的紧实化现状及其诱导因素,找出影响当地苹果园健康发展的土壤退化隐性因素,为果园科学管理提供理论依据。分别选取种植年限＜10年(4～6年)、10～20年(14～16年)和＞20年(24～26年)的苹果园各4个,分析0～60 cm土层土壤容重和紧实度随土层深度的变化规律,探明果园土壤内部紧实化发生的部位和退化程度,同时,通过分析土壤团聚体数量及其稳定性、土壤黏粒和有机质含量,揭示引起渭北果园土壤内部紧实化的原因。结果表明: 渭北果园0～60 cm土层土壤容重和紧实度均随植果年限和土层深度的增加而显著增大。以20 cm土层为界,渭北各园龄段苹果园土壤具有明显的“上松下实”变异特征,20 cm以上土层上述各指标基本满足苹果树的正常生长需求,20 cm以下土层土壤则已超出了苹果树健康生长的阈值。造成渭北苹果园亚表层以下土壤紧实化的原因主要是土壤团聚作用差、有机质含量低,加之植果期间人为扰动少,土壤中分散的黏粒会向下层移动。此外,随着植果年限的增加,土壤紧实化过程更加明显。     

果园生态系统生产力调控

以黄土沟壑区果园生态系统为研究对象,针对黄土高原果业生产波动性大,生态系统恶化等问题,通过调控果树的生殖生长量,研究了果园生态系统生产力调控及系统响应.结果表明:生产力水平高的处理对土壤深层的水分利用增强,但降低了土壤深层贮水量,从而进一步加重土壤干燥化程度;以生殖生长调控为手段的生产力调控能够显著改善果实的单果重、果实硬度、着色指数等外在品质,果品优果率可提高12.9%～23.5%;通过生产力调控,果业生产经济效益显著提高,果园生态系统健康状况得到维持,果树生产波动性缓解.确定挂果2.25×10~5个/hm~2的生产力水平为黄土沟壑区盛果期果园生态系统的适宜生产力水平.     

脐橙果园土壤养分动态与酶活性的季节变化

土壤酶活性可用于衡量土壤养分供应能力及土壤质量,而其季节变化可反映养分供应与植物需求的耦合关系。在赣南地区选取施肥模式类似,种植年限分别为9、20和31年的脐橙果园为研究对象,测定土壤养分含量,监测土壤酶活性的季节变化。结果表明:土壤有机碳(C)、全氮(N)和全磷(P)均表现为随种植年限延长逐渐提高;土壤蔗糖酶活性表现为20年高于9年和31年,脲酶为9年和21年高于31年,而酸性磷酸酶不同种植年限之间差异不显著。土壤C、N、P的转化和供应速率与养分含量提高的变化趋势不一致,种植年限至31年,土壤C和N供应速率均表现出下降的趋势;且土壤蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性的季节变化与脐橙初冬C贮存、春夏N需求和夏末秋初P转移更明显的节律不吻合。因此推断,随着种植年限增加,土壤养分转化和供应速率下降,N和P供应失衡、养分供应的季节变化与果树需求不协调可能是导致赣南高龄果园土壤质量及脐橙产量和品质下降的重要原因。     

HYDRUS-1D模型模拟渭北旱塬深剖面土壤水分的适用性

黄土高原生态恢复过程中,深剖面土壤水分平衡状况发生了重要变化,但传统观测方法难以量化深层渗漏等水文变量,需要借助模型进行分析.本研究利用HYDRUS-1D模型,模拟渭北旱塬长武塬农地和苹果园10 m深剖面土壤水分的垂直分布和时间变化,评价模型的适用性.基于2011年9月—2013年10月观测的土壤水分数据,通过优化土壤水力参数,模拟深剖面土壤水分空间和时间的离散化过程.结果表明: 校准期和验证期,HYDRUS-1D模型的决定系数在0.65～0.85、模型效率系数在0.55～0.83、土壤水分的均方根误差在0.01～0.02 cm³·cm^-3.实测与模拟土壤水分的剖面分布和时间变化状况具有很好的一致性,表明HYDRUS-1D可以用于模拟渭北旱塬深剖面的土壤水文状况.     

两大优势产区‘富士’苹果园土壤养分与果实品质关系的多变量分析

探讨环渤海湾和黄土高原两大苹果产区土壤养分对‘富士’苹果品质的影响,筛选不同产区影响果实品质特性的主要土壤养分因子,明确优质‘富士’苹果的土壤养分含量指标等,为两大苹果产区果园合理施肥、提高果实品质等提供理论依据.于2010—2011年分别在我国环渤海湾和黄土高原两大苹果产区各选择22个县,每个县3片果园,共计132个乔砧‘富士’苹果园,对每个果园的土壤养分含量和果实品质指标进行调查和分析,应用偏最小二乘回归方法筛选不同产区影响果实品质的主要土壤养分因子,并建立果实品质因素与土壤养分含量关系的回归方程,线性规划求解不同产区优质‘富士’苹果的土壤养分含量优化方案.结果表明: 环渤海湾产区的土壤碱解氮、有效磷、钙、铁和锌含量极显著高于黄土高原产区,而土壤pH,有效钾含量显著低于黄土高原产区;黄土高原产区的果实可溶性固形物含量显著高于环渤海湾产区,而固酸比显著低于环渤海湾产区.土壤有效硼含量对两产区果实单果质量影响的正效应最大,而土壤总氮与两产区果实硬度呈负效应;环渤海湾产区的果实可溶性固形物含量主要受土壤总氮和有效硼的负、正效应影响,黄土高原产区主要受土壤有效钙和碱解氮正、负效应的影响.环渤海湾产区优质乔砧‘富士’苹果的土壤养分含量需求为高的土壤有效硼和pH,适宜的土壤有效钾;黄土高原产区为低的土壤全氮,高的碱解氮、有效钾和有效铁,适宜的土壤有效锌和硼.环渤海湾产区优质乔砧‘富士’苹果的土壤养分管理技术措施为增加土壤有效硼含量和调高土壤pH、调整土壤有效钾含量;而黄土高原产区为提高土壤碱解氮、有效钾和有效铁含量,降低果园土壤pH,适当调整土壤有效锌和有效硼含量.