植被恢复过程中芒萁覆盖对侵蚀红壤氮组分的影响

氮素是限制陆地生态系统生产力的重要因子。采用时空代换法,以红壤侵蚀区未治理、恢复12年和30年的马尾松林为研究对象,对比分析了林下芒萁覆盖地与裸地表层土壤之间氮同位素、不同形态氮组分含量以及不同组分氮含量所占比例之间的差异。结果表明:在所有马尾松林中,芒萁覆盖增加了表层土壤的全氮含量,δ~(15)N值则比林下裸地显著降低了33. 8%—83.1%(P0.05)。随着恢复年限增加,林下芒萁覆盖地表层土壤δ~(15)N值显著下降,而林下裸露地δ~(15)N值没有显著变化(P0.05)。不同恢复年限马尾松林的芒萁覆盖地表层土壤微生物生物量氮、可溶性有机氮和铵态氮含量显著高于林下裸地(P 0.05),而硝态氮含量则显著低于林下裸地(P0.05)。随恢复年限增加,表层土壤微生物生物量氮、可溶性有机氮、铵态氮含量均呈增加趋势,而硝态氮含量则呈下降趋势,不同形态氮占全氮比例表现为:微生物生物量氮铵态氮可溶性有机氮硝态氮。相关分析表明土壤δ~(15)N值与硝态氮极显著正相关,与其他氮组分极显著负相关(P0.01)。由此可见,与林下裸地相比,芒萁覆盖在植被恢复过程中有助于提高表层土壤中全氮、微生物生物量氮、可溶性有机氮和铵态氮含量,降低硝态氮的淋溶损失风险,促进土壤氮保持和积累,从而有利于退化红壤生态系统的恢复。     

恢复年限、林下植被及季节对马尾松林土壤氮转化的影响

侵蚀红壤区植被恢复能有效防治土壤侵蚀,改善生态环境。提高侵蚀退化地土壤氮矿化潜力、增加氮有效性是改善贫瘠土壤植被生长发育的关键途径,对恢复侵蚀地生态系统具有重要意义。采用顶盖埋管培养法研究了不同恢复年限(Y0、Y16、Y34))不同芒萁处理的马尾松林土壤净氮矿化量和净氮矿化速率的季节变化特征,分析了植被恢复年限、林下植被覆盖及季节变化对土壤氮矿化的交互影响。结果表明,植被恢复能使侵蚀退化地土壤养分条件得到改善。不同恢复年限马尾松林净氮矿化最高值出现在夏秋季,而在春季为负值。植被恢复能使土壤净氮矿化量显著增加,且净氮矿化过程以氨化作用为主。净氨化速率与净矿化速率具有相似的季节变化,硝化速率随着恢复年限增加季节变化减小。林下裸露地净氮矿化量及速率低于芒萁覆盖地,且去除芒萁可以降低净氮矿化量及速率。方差分析表明,恢复年限、季节变化及其交互作用能显著影响土壤净氮矿化量及矿化速率(P0.001),而芒萁处理未能达到显著水平(P0.05)。马尾松林土壤氮转化过程季节变化明显,林分管理应按季节变化进行,林下芒萁覆盖对侵蚀退化地马尾松林土壤氮恢复具有重要作用。     

红壤侵蚀地马尾松林恢复后土壤有机碳库动态

运用RothC(version 26.3)模型,并结合“时空代换法”对长汀河田红壤侵蚀退化地马尾松人工恢复后林地表层(0-20cm)土壤有机碳库的动态变化进行了反演和预测,研究结果表明:RothC 26.3模型的模拟结果能够较好地反映红壤侵蚀地植被恢复过程中土壤有机碳的变化趋势;RothC 26.3模型适用于中亚热带季风气候条件下马尾松林地土壤碳库的动态模拟;侵蚀退化地在马尾松林建植后,林地表层土壤碳吸存速率以非线性的形式上升,并在15-25a时间内达到最大,马尾松恢复后前30a林地土壤平均碳吸存速率约为0.385 tC·hm-2· a-1,自马尾松建植后演替至当地顶级群落(次生林)全过程中平均碳吸存速率约0.156 tC·hm-2·a-1;根据模拟结果得到的拟合方程,计算得到研究区红壤侵蚀退化地的碳饱和容量约为36.85 tC/hm2,固碳潜力约为33.26 tC/hm2.     

不同植被恢复方式下红壤线虫数量特征

退化红壤不同植被恢复方式下土壤线虫数量的顺序为：保护荒地＞干扰荒地＞马尾松＞小叶栋＞木荷＞混交林（木荷—马尾松）。土壤线虫数量的季节波动明显：春季和冬季较多,秋季居中,而夏季极显著少于其它季节（尸＜ｏ．０１）。就线虫数量季节变异系数所体现的群落稳定性而言,马尾松林地的变异系数最高（Ｐ＜０．０５）,指示其群落最不稳定。线虫数量在土壤剖面中呈明显的垂直梯度分布。在表层土壤,线虫数量与代表碳氮和生物活性水平的土壤质量指标,如有机碳、全氮、速效氮磷、微生物量、潜在可矿化碳氮、基础呼吸、酶活性等,一般呈极显著正相关（Ｐ＜０．０１）;而与代表土壤物理性质及交换性能的指标,如含水量、容重、颗粒组成、速效钾等一般没有相关性。鉴别分析（ＣＤＡ）将不同植被下的祥地分为３组,自荒１和自荒２为１组,小叶栋、木荷和混交林为１组,而马尾松单独为１组。总之,不同植被恢复下线虫数量的分异韧步体现了线虫指示红壤质量的潜力。     

退化红壤植被恢复后土壤轻组有机质的季节动态

以次生林为对照,研究了福建省长汀县河田镇侵蚀退化红壤及其恢复为马尾松林、板栗园和百喜草地后土壤轻组有机质的季节变化.结果表明:侵蚀裸地表层土壤轻组有机质含量在0.05~0.14 g·kg^-1,无明显的季节变化;恢复的马尾松林、板栗园和百喜草地表层土壤轻组有机质含量季节变化明显,其中冬春季节比夏季高58%～122%.夏季恢复植被下的土壤轻组有机质C含量和C/N均较低,而轻组有机质N含量较高,表明夏季高温、高湿的气候条件导致轻组有机质快速分解.次生林轻组有机质的季节变化趋势与恢复的生态系统基本一致,但波动幅度较小,5～10 cm土层轻组有机质含量无明显的季节差异.土壤轻组有机质的季节动态还受小生境和植被类型的影响,与林地相比,百喜草地土壤轻组有机质数量波动幅度较高.建议采用多次取样或者综合气候、植被和经营措施等因素确定合适的取样时间,以提高轻组有机质的观测精度.     

不同森林恢复方式对我国南方红壤区土壤质量的影响

2008-2009年在我国南方红壤区,研究了3种典型森林恢复方式(自然恢复的天然次生林、人工恢复的本地种马尾松人工林和引进种湿地松人工林)对林地土壤质量的影响.结果表明:天然次生林的土壤含水量、土壤容重、土壤粒径构成、土壤全碳、全氮、全磷、有机碳、速效氮、速效磷、速效钾含量均优于两种人工林.综合土壤物理性状、化学性状和微生物性状得到土壤质量综合指数.天然次生林土壤的综合质量指数(1.20+0.10)显著高于马尾松人工林(0.59±0.03)和湿地松人工林(0.59±0.06),而两种人工林之间差异不显著.在我国南方红壤区,自然恢复的天然次生林土壤质量优于人工恢复的马尾松林和湿地松林.     

福建红壤区不同侵蚀强度马尾松林地土壤营养元素变化特征

采用野外调查和室内分析的方法对福建红壤区不同侵蚀强度马尾松林地土壤营养元素动态进行研究,以揭示红壤侵蚀区不同侵蚀强度对马尾松林地土壤营养元素的影响.结果表明:除速效磷以外,侵蚀强度显著改变了土壤有机质、碱解氮、全钾、速效钾的含量以及土壤pH.土壤有机质和碱解氮在中度侵蚀马尾松林地含量最高,随着侵蚀强度的增加植被覆盖减少,土壤有机质和碱解氮显著降低.土壤全钾和速效钾含量随着侵蚀强度的增加而显著增加,土壤速效磷随着侵蚀强度的增加没有显著的变化.土壤pH值随着土壤侵蚀强度和土壤深度的增加而显著增加.皮尔逊相关关系分析表明:有机质与碱解氮、全钾和pH显著相关.灰色关联度分析表明:除侵蚀强度对营养元素和pH有显著影响外,坡度对土壤营养元素和pH影响较大;覆盖度对有机质、碱解氮和速效磷影响较大.因此,植被恢复和植被生境的综合治理是红壤侵蚀区生态恢复与重建的有效途径.     

不同森林恢复方式对我国南方红壤区土壤质量的影响

2008-2009年在我国南方红壤区,研究了3种典型森林恢复方式(自然恢复的天然次生林、人工恢复的本地种马尾松人工林和引进种湿地松人工林)对林地土壤质量的影响.结果表明： 天然次生林的土壤含水量、土壤容重、土壤粒径构成、土壤全碳、全氮、全磷、有机碳、速效氮、速效磷、速效钾含量均优于两种人工林.综合土壤物理性状、化学性状和微生物性状得到土壤质量综合指数.天然次生林土壤的综合质量指数(1.20±0.10)显著高于马尾松人工林(0.59±0.03)和湿地松人工林(0.59±0.06),而两种人工林之间差异不显著.在我国南方红壤区,自然恢复的天然次生林土壤质量优于人工恢复的马尾松林和湿地松林.     

广西十万大山地区不同植被类型土壤微生物特征

为研究广西十万大山地区热带不同植被类型土壤微生物特征及其与土壤养分之间的关系,对次生阔叶林、马尾松林、灌草丛和撂荒地的土壤理化性质、微生物数量特征及微生物生物量碳氮磷进行了测定。结果表明:相同土层的土壤微生物总数大小依次为:次生阔叶林马尾松林灌草丛撂荒地,并随土壤深度增加而减少。土壤微生物生物量碳氮磷随土壤深度的增加而逐渐降低,在不同植被类型的土壤中差异显著。次生阔叶林、马尾松林、灌草丛的土壤微生物生物量与土壤养分呈极显著相关,而撂荒地的相关性明显低于其他3种植被类型,并且其土壤微生物生物量磷与全氮、速效氮和速效钾含量无相关性。由此可见,土壤微生物数量和微生物生物量均可作为评价十万大山森林生态系统土壤肥力的指标;可采用植被恢复手段促进土壤微生物群落的发育、改良土壤特性以促进该区域退化生态系统的恢复。     

温带草原退化对土壤剖面微生物学特征的影响

【目的】草地退化已成为我国草原当前面临的最主要问题。土壤微生物量和土壤酶活性是反映土壤养分和土壤环境质量的重要指标。揭示退化程度对温带草原土壤剖面微生物学特征的影响规律。【方法】以内蒙古温带草原为研究对象,选取成熟自然草地以及中、重度退化草地和极度退化草地4种典型不同退化程度的草地,按不同土壤深度分层采样并进行土壤微生物量和土壤微生物酶活性的测定。【结果】表层土壤微生物生物量及其酶活性在不同退化样地中呈现出一致的趋势:成熟自然样地中度退化样地重度退化样地极度退化样地;10-20 cm土层土壤微生物学特征与表层的差异随着退化程度的加深逐渐减少,甚至在极度退化样地中10-20 cm层土壤微生物指标高于表层。【结论】表层土壤微生物生物量及其酶活性随着退化程度的加深而减少。同时,退化程度越严重,表层与10–20 cm土层之间土壤微生物学特征的差异越小。这一结果为评价草地退化程度提供了新思路,为温带草原的恢复和重建提供了重要的理论依据。     

恩诺沙星残留对土壤微生物功能的影响

研究了恩诺沙星残留对土壤呼吸作用、纤维分解作用、氨化作用、硝化作用的影响 ,结果表明 ,相对较低浓度恩诺沙星残留(0 .0 1μg/ g土 ,0 .1μg/ g土 )刺激土壤呼吸作用 ,相对较高浓度恩诺沙星残留 (1μg/ g土 )对土壤呼吸作用产生抑制 ,药物作用活性维持期为 6 d;恩诺沙星残留对土壤纤维分解作用影响较不明显 ;较低浓度恩诺沙星残留 (0 .0 1μg/ g土 ,0 .1μg/ g土 )对土壤氨化作用有刺激作用 ,而较高浓度恩诺沙星残留 (1μg/ g土 ,10μg/ g土 )则会对其起抑制作用 ,药物作用活性期为 9d;不同浓度恩诺沙星对土壤硝化作用影响极其显著 ,当恩诺沙星浓度达到 1μg/ ml时 ,在 3～ 9d内 ,对土壤硝化作用有一定抑制作用。当恩诺沙星浓度达到 10μg/ ml时 ,强烈抑制了土壤硝化作用 ,直到本试验结束时 ,其抑制作用未见减弱。结果表明恩诺沙星残留影响了土壤微生物这些功能 ,因而可能影响到土壤特性和土壤中一些生态过程     

黄土和风沙土藓结皮土壤呼吸对模拟降雨的响应

生物结皮土壤呼吸是干旱和半干旱生态系统碳循环的重要组成部分,但目前其对降雨的响应规律尚不明确。针对黄土高原黄土和风沙土上发育的藓结皮,分别进行2、4、6、10、20、30、40 mm的模拟降雨,并使用便携式土壤碳通量分析仪测定雨前和雨后藓结皮的呼吸速率,对比分析降雨量对藓结皮呼吸速率的影响;同时,在40 mm降雨后的0—24 h连续测定藓结皮的呼吸速率变化,分析藓结皮呼吸速率随雨后历时的变化规律。结果显示,7种降雨量后两种土壤上藓结皮的呼吸速率均显著升高,黄土上藓结皮呼吸速度的增幅为2.89—6.38倍,风沙土上藓结皮呼吸速率的增幅为0.73—4.38倍。0—6 mm降雨中,两种土壤上藓结皮的呼吸速率均随降雨量增加而迅速升高,二者成显著线性正相关关系;6—40 mm降雨中,黄土上藓结皮的呼吸速率随降雨量增加而缓慢升高,但风沙土上藓结皮的呼吸速率随降雨量增加而快速降低。两种土壤上藓结皮的呼吸速率随雨后历时表现出相似的变化规律,即雨后迅速升高、之后逐渐降低,并在24 h左右回归到雨前水平;但黄土上藓结皮的呼吸速率在雨后即刻达到峰值,而风沙土上藓结皮的呼吸速率在雨后30 min左右方达到峰值。黄土上藓结皮的呼吸速率一致高于风沙土上的藓结皮,前者在不同降雨量和雨后历时中平均比后者高150.0%和59.6%。此外,藓结皮呼吸速率与表层土壤含水量存有显著相关关系,在含水量较低(小于约4%)时二者显著正相关,在含水量较高(大于约4%)时二者对于黄土上藓结皮为正相关、对于风沙土上藓结皮为负相关。研究表明,黄土高原藓结皮土壤呼吸对降雨响应快速而直接,但其响应规律对于黄土和风沙土上的藓结皮是不同的,总体而言黄土上藓结皮对降雨的响应更为持久有效。     

A parametric distribution for the fraction of outdoor soil in indoor dust

For a chemical that does not have a source inside a house, the ratio of its dust concentration indoors to its soil concentration outdoors is equal to the fraction of house dust that is composed of soil. To estimate the fraction of soil in house dust, we compiled ratios of the concentrations of a chemical in dust and soil from the scientific literature. We find that a lognormal distribution fits the data extremely well. This distribution is suitable for use in public health risk assessments for single‐family homes in temperate climates.     

Concept,Components, and Strategies of Soil Health in Agroecosystems

The terms ''''soil health'''' or ''''soil quality'''' as applied to agroecosystems refer to the ability of soil to support and sustain crop growth while maintaining environmental quality. High-quality soils have the following characteristics: (i) a sufficient, but not excess, supply of nutrients; (ii) good structure (tilth); (iii) sufficient depth for rooting and drainage; (iv) good internal drainage; (v) low populations of plant disease and parasitic organisms; (vi) high populations of organisms that promote plant growth; (vii) low weed pressure; (viii) no chemicals that might harm the plant; (ix) resistance to being degraded; and (x) resilience following an episode of degradation. Management intended to improve soil health involves creatively combining a number of practices that enhance the soil''s biological, chemical, and physical suitability for crop production. The most important general strategy is to add plentiful quantities of organic matter—including crop and cover crop residues, manures, and composts. Other important strategies include better crop rotations, reducing tillage and keeping the soil surface covered with living and dead residue, reducing compaction by decreasing heavy equipment traffic, and using best nutrient management practices. Practices that enhance soil quality frequently reduce plant pest pressures.     

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。     

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。     

Various Applications of Soil Contaminant Database Developed for the Central Artery/Tunnel Project

One of the largest environmental assessment programs in the United States was initiated in the early 1990s to determine the chemical characteristics of soil located within the planned alignment for the Central Artery (I-93) / Tunnel (I-90) (CA/T) Project in Boston, Massachusetts. The primary purpose of the program was to support management of the handling and disposal of over 17 million cubic yards of soil to be excavated during construction of the CA/T Project. As part of this work, more than 8,000 soil samples were collected from more than 2,600 soil borings and analyzed for a range of chemical contaminants, including volatile organic compounds, acid/base neutral compounds, total petroleum hydrocarbons, polychlorinated biphenyls, and heavy metals. The soils encountered during the investigations exhibited properties influenced by numerous anthropogenic activities. These activities, such as vehicular emissions, historic industrial/manufacturing operations, and waterfront filling with both building rubble and dredge spoils from Boston Harbor, resulted in soils primarily contaminated with petroleum hydrocarbons and metals. As a result of this program, an extensive database of the chemical constituents present in urban soils in downtown Boston was developed. These results were primarily used to delineate the limits of contaminated areas affecting the planned construction. In addition, the database has been used by the Project to support various soil management activities, as well as by the regulatory community in developing guidelines and criteria governing the management of contaminated soils in Massachusetts. This paper focuses on the various applications of this database throughout the course of the Project, and with the additional aim of stimulating potential future applications by both the regulatory and scientific communities.     

不同施肥处理对红壤性水稻土微团聚体有机碳汇的影响

在田间定位试验区 ,研究了不同施肥处理对表层红壤性水稻土微团聚体组成以及土壤有机碳在各级微团聚体中分布和赋存的影响。结果表明 ,红壤性水稻土中 0 .0 2～ 0 .0 5 mm微团聚体所占比例最大 ,达 4 0 % ;其次是 0 .0 0 2～ 0 .0 2 mm和 0 .0 5～0 .1mm的微团聚体 ;>0 .2 mm微团聚体占的比例最小。长期施用无机肥 (NPK)、有机肥 (猪粪 紫云英绿肥 ) (OM)、无机肥与有机肥配施 (NPKM) ,能显著增加 0 .0 0 2～ 0 .0 2 mm微团聚体的含量而降低 <0 .0 0 2 m m微团聚体的含量。土壤有机碳含量与0 .0 0 2～ 0 .0 2 mm微团聚体含量之间呈显著正相关关系 ;而与 <0 .0 0 2 mm微团聚体含量呈显著负相关关系。各级微团聚体有机碳含量从高到低顺序为 :>0 .2 mm,0 .1～ 0 .2 mm,<0 .0 0 2 m m,0 .0 5～ 0 .1m m,0 .0 0 2～ 0 .0 2 mm,0 .0 2～ 0 .0 5 m m。 OM、NPKM处理能显著增加 >0 .0 0 2 mm各级微团聚体有机碳的赋存量 ,新增加的有机碳主要向微团聚体 0 .1～ 0 .0 5 m m,0 .0 5～ 0 .0 2 mm和 0 .0 2～ 0 .0 0 2 mm富集 ,它们是土壤有机碳的主要载体。 3种施肥处理对提高土壤有机碳赋存效果高低顺序为 :NPKM>OM>NPK。     

A rapid,cost-effective procedure for the extraction of microbial DNA from soil

Here we describe a DNA extraction method that is based on a simple, rapid polyvinylpolypyrrolidone–calcium chloride precipitation to release microorganisms from the soil combined with lysozyme–proteinase–SDS lysis of the microbial community. The extracted DNA is of high quality and allows direct detection of specific genes by the polymerase chain reaction (PCR) as well as cloning of indigenous microbial DNA. This method facilitates the extraction of 36 500-mg soil samples simultaneously in a 2-h period by one person. The procedure is safe, inexpensive, and does not require specialized equipment or generate hazardous wastes.     

不同地表覆盖方式对苹果园土壤性状及果树生长和产量的影响

以黄土高原9年生红富士果园生态系统为对象,研究不同地表覆盖模式（清耕、生草覆盖、地膜覆盖、秸秆覆盖和砂石覆盖）对果园土壤性状及果树生长和产量的影响.结果表明：生草覆盖土壤水分剖面分异最低,砂石覆盖土壤水分剖面分异最高;砂石覆盖提高了根层水分含量,有利于果树对水分的利用.不同地表覆盖模式土壤热量状况变化显著,处理间差异明显,极端最高温度下降,但地膜覆盖处理夏季地温超过果树根系生长的上限温度,对果树根系生长和生理功能发挥不利.除地膜覆盖外,其他地表覆盖模式均能提高土壤CO₂释放速率,其中生草覆盖的效果最为显著.不同地表覆盖模式对果树枝条类型比例及产量影响较大,砂石覆盖处理的中短枝比例和果实产量最高;生草覆盖处理的果实产量最低.因子分析结果表明,对于黄土高原沟壑区盛果期果园,砂石覆盖处理是较为适宜的地表覆盖模式.