不同林龄杉木人工林土壤团聚体磷素分布特征

探究不同林龄杉木人工林土壤团聚体各形态磷素的分布特征有利于提升杉木人工林土壤磷素有效性。本研究选取位于广西融水县的幼龄(9 a)、中龄(17 a)、成熟(26 a)杉木人工林和邻近撂荒地(CK),利用干筛法将采集到的表层(0～20 cm)原状土壤分为4个粒级团聚体(>2、1～2、0.25～1和<0.25 mm),测定各粒级团聚体中不同形态磷组分。结果表明: 1)不同林龄杉木人工林土壤团聚体组成差异显著,CK和各林龄杉木人工林中>2 mm粒级团聚体含量显著较高,随林龄的增长先增后减,在17 a时最高;土壤平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)的变化趋势与>2 mm粒级团聚体一致。2)CK和各林龄杉木人工林中各粒级土壤团聚体全磷、无机磷和有机磷含量差异均不显著,而土壤有效磷含量在>2 mm粒级团聚体中显著较高,达1.23～7.33 mg·kg^-1;不同林龄杉木人工林土壤团聚体及全土全磷、有效磷和无机磷含量均显著高于CK,并随杉木林龄的增长先增后减,全土总磷和有效磷含量在9 a时最高,分别为322.40和7.33 mg·kg^-1,全土无机磷含量在17 a时最高,为114.05 mg·kg^-1;全土有机磷含量随杉木林龄的增长先增再减再增,在9 a时最高,为210.00 mg·kg^-1。3)不同粒级土壤团聚体磷储量与土壤团聚体组成比例显著相关。CK和各林龄杉木人工林中>2 mm粒级团聚体各形态磷储量较高。除有机磷外,各形态土壤磷储量均随杉木林龄的增长先增后减。综上,林龄17 a之前,杉木人工林的种植有利于提升土壤团聚体稳定性,促进土壤磷素水平的提升;林龄17 a后,>2 mm粒级团聚体的破碎导致土壤团聚体稳定性和土壤磷素供应水平逐渐下降。因此,在杉木人工林培育栽种17 a以后应重视土壤中>2 mm粒级团聚体的保护,以保障土壤质量,维持土壤供磷水平。     

植茶品种对土壤动物群落结构的影响

土壤动物是重要的土壤环境生物学指标之一,研究不同植茶品种土壤动物群落结构的差异可为退耕植茶地优势植茶品种的选育提供科学依据。选取雅安市名山区中峰万亩生态茶园中4种主栽品种(福鼎大白茶、川茶3号、川沐217号、川农黄芽早)土壤为研究对象,采用手捡法、改良干漏斗法(modified Tullgren)和湿漏斗法(Baermann)分离0~15 cm土层中的土壤动物。结果表明:捕获茶园土壤动物分属5门10纲23目;在土壤动物个体密度上,福鼎大白茶显著高于其他植茶品种;线虫门为4种茶树的共有优势类群;川沐217号和川农黄芽早土壤动物的类群数显著高于福鼎大白茶和川茶3号;川茶3号土壤动物的Shannon指数和均匀度指数显著高于其他植茶品种;土壤动物丰富度指数与土壤有机碳、有效磷含量呈显著正相关,均匀度指数与速效钾含量呈显著负相关。可见,适当提高土壤中有机碳和有效磷含量可提高土壤动物的群落丰富度。     

不同杉木林分类型土壤团聚体生态化学计量特征

在野外调查的基础上,选择成土母质相同、坡向坡度相似、海拔基本一致的杉木-米老排、杉木-火力楠和杉木纯林3种杉木人工林采集土壤样品,通过干筛法分离2 mm、2～0.25 mm和0.25 mm 3个团聚体组分,研究其土壤团聚体有机碳、全氮、全磷的含量及其生态化学计量特征,以阐明不同杉木林分类型土壤团聚体碳氮磷生态化学计量特征的指示意义。结果表明:(1)0～10 cm和10～20 cm土层有机碳、全氮和全磷含量的变异系数分别为21.37%、21.00%、21.46%和20.35%、16.51%、17.82%;全氮的变异系数低于有机碳和全磷,但三者含量呈极显著正相关关系。(2)有机碳和全氮含量集中分布于小粒径团聚体(0.25 mm)中,全磷含量在各粒径团聚体中分布较为均匀;在不同林分类型中土壤有机碳、全氮和全磷含量均表现为杉木-火力楠杉木-米老排杉木纯林;在0～10 cm和10～20 cm土层的C/N、C/P和N/P的变异系数分别为14.09%、19.75%、22.24%和19.56%、21.28%、24.49%;土壤C/N的变异性较低,土壤C/P和N/P均在大粒径团聚体(0.25 mm)中较高,土壤C/N、C/P和N/P对土壤有机碳储量具有良好的指示作用。研究表明,在杉木与火力楠混交林中,缺乏磷元素,建议及时补充P元素,避免土壤持续利用受到磷的限制。     

植茶年限对土壤团聚体线虫群落结构的影响

在野外调查的基础上,采用干筛法和改良的Baermann漏斗法,研究植茶年限(19年、26年、34年和56年)对土壤团聚体线虫群落结构的影响。本研究共捕获线虫6602条,隶属于46属,以Acrobeloides为优势属,食细菌线虫为优势营养类群。线虫总数和大多数营养类群数量均随植茶年限的延长先升高后降低,在植茶26年时数量达到最高,且随粒径的减小而减少。线虫类群数则随着植茶年限的延长,虽随着粒径的减小而减少,但对2 mm粒径团聚体中响应不敏感。线虫结构指数(Structure index, SI)多数小于50,富集指数(Enrichment index, EI)均大于50。随着植茶年限的延长,茶园生态系统土壤食物网逐渐退化;与大粒径团聚体相比,0.25 mm粒径团聚体中食物网受扰动相对较小。以上结果表明,植茶26年土壤更适合线虫繁殖且大粒径团聚体更有利于线虫生存;随着植茶年限的延长,土壤食物网退化,0.25 mm粒径团聚体受到的干扰较少,这一结果有助于揭示茶园土壤团聚体中线虫群落变化和土壤食物网对植茶年限的响应特征。     

桂南茶园土壤团聚体有机碳和养分对植茶年限的响应

研究茶园土壤团聚体有机碳和养分对植茶年限的响应机制,可为茶园提升土壤肥力、保障土壤健康及促进土壤资源可持续利用奠定理论基础。本研究以植茶年限8、17、25和43年的桂南南山白毛茶园土壤为对象,采集0～20 cm土层原状土样,通过干筛法获得各粒径(>2、2～1、1～0.25和<0.25 mm)团聚体,并测定其中有机碳和养分含量。结果表明: 不同植茶年限土壤团聚体组成以>2 mm粒径团聚体为主,其含量显著高于其他粒径团聚体,平均值为63.8%;其次是<0.25 mm粒径团聚体;而2～1和1～0.25 mm粒径团聚体含量较低,平均值分别为9.9%和7.8%。土壤团聚体稳定性指标平均重量直径(MWD)表现为植茶17年>8年>25年>43年。各植茶年限土壤团聚体有机碳、全氮含量随着粒径的增大而升高,其中>2和2～1 mm粒径团聚体较高,平均值在>2 mm粒径中分别为18.76和0.84 g·kg^-1、在2～1 mm粒径中分别为18.65和0.80 g·kg^-1;不同植茶年限土壤团聚体碱解氮、有效磷和速效钾含量在<0.25 mm粒径团聚体中最高,平均值分别为50.43、23.06和68.04 mg·kg^-1。长期植茶有助于土壤有机碳、全氮、碱解氮和有效磷的积累,但其储量的积累速率却逐年降低,不利于土壤速效钾的保持,其储量的流失速率在植茶中期(17～25年)最高。在区域茶园管理中,应重视植茶17年以后土壤团聚体稳定性降低、速效钾流失加剧等问题,以保障茶园土壤质量及促进土壤资源可持续利用。     

桂南茶园土壤团聚体酶活性对植茶年限的响应

揭示桂南茶园土壤团聚体碳氮磷循环相关酶活性对植茶年限的响应机制,可为广西茶园提升土壤肥力、保障土壤健康以及促进土壤资源可持续利用奠定理论基础。以植茶年限分别8年、17年、25年和43年的南山白毛茶园土壤为研究对象,在0—20 cm土层采集原状土样,通过改良干筛法将土样分为>2 mm、1—2 mm、0.25—1 mm和<0.25 mm粒径团聚体,并测定各粒径团聚体β-葡萄糖苷酶、蔗糖酶、脲酶、蛋白酶以及酸性磷酸酶活性。不同植茶年限土壤团聚体组成以>2 mm粒径团聚体为主,其含量显著高于其他粒径团聚体,平均值为52.57%。随着植茶年限的延长,>2 mm粒径团聚体含量先升高后降低,在植茶17年时处于较高水平。茶园土壤β-葡萄糖苷酶、蔗糖酶、脲酶和蛋白酶主要分布在>2 mm粒径团聚体中,其活性分别为213.09—302.18 mg kg-1 h-1、512.39—651.03 mg kg-1 h-1、47.36—58.96 mg kg-1 h-1和74.49—94.45 mg kg-1 h-1;而土壤酸性磷酸酶活性受团聚体粒径变化的影响较小。随着植茶年限的延长,土壤β-葡萄糖苷酶、蔗糖酶、脲酶以及蛋白酶活性先升高后降低,在植茶17年时处于较高水平,其值分别为337.07 mg kg-1 h-1、719.48 mg kg-1 h-1、69.67 mg kg-1 h-1和112.01 mg kg-1 h-1;而土壤酸性磷酸酶活性则逐年升高。在团聚体分级过程中,各类酶活性有不同程度损失。不同植茶年限土壤β-葡萄糖苷酶、蔗糖酶、脲酶、蛋白酶以及酸性磷酸酶活性的平均回收率分别为80.72%、83.53%、80.13%、78.55%以及84.60%。作为土壤酶的主要载体,>2 mm粒径团聚体的形成与稳定对于促进土壤有机碳及养分循环具有重要意义。在茶园管理中,植茶17年以后应重视土壤>2 mm粒径团聚体的崩解与破坏问题,以保障土壤质量及维持土壤有机碳及养分利用效率。     

杉木林分类型对表层土壤团聚体有机碳及养分变化的影响

探讨不同杉木林分表层土壤有机碳及养分在团聚体尺度下的微观表征,可为促进杉木人工林土壤资源可持续利用奠定理论基础,从而保障和提升土壤健康及肥力。本研究以杉木-火力楠混交林(Ⅰ)、杉木-米老排混交林(Ⅱ)和杉木纯林(Ⅲ)的土壤为对象,在0～10和10～20 cm土层采集土样,通过干筛法将土样分为>2、0.25～2和<0.25 mm粒径团聚体,测定各粒径团聚体的有机碳、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾等养分的含量。结果表明: 不同林分表层土壤团聚体的有机碳和养分含量均随粒径减小而增加,不同粒径团聚体对有机碳和养分储量的贡献率在0～10 cm土层表现为: (>2 mm粒径)>(0.25～2 mm粒径)>(<0.25 mm粒径),在10～20 cm土层为(>2 mm粒径)>(<0.25 mm粒径)>(0.25～2 mm粒径)。不同林分类型表层土壤团聚体稳定性指标的平均重量直径,有机碳、全氮、碱解氮和有效磷含量及储量均为林型Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ(10～20 cm土层的有效磷除外),而速效钾含量和储量的排序为林型Ⅲ>Ⅰ>Ⅱ。相较于杉木纯林,杉木与火力楠、米老排混交林的表层土壤具有更稳定的团聚体结构,而未受到人为因素干扰的杉木-火力楠混交林的表层土壤具有更多的大团聚体(>0.25 mm),土壤结构优于受到人为干扰的杉木-米老排混交林。杉木-火力楠混交林能够有效促进土壤团聚体的形成和稳定,缓解人工林土壤有机质分解及养分流失。