云冷杉林林隙内倒木腐烂等级及其形成的微立地类型对土壤理化性质的影响

为揭示倒木腐烂等级及其形成的微立地类型对土壤理化性质的影响,分析了小兴安岭凉水国家级自然保护区谷地云冷杉林由倒木形成的林隙内不同腐烂等级倒木形成的3种微立地(丘顶、坑底和倒木下)的土壤理化性质(容重、毛管孔隙度、总孔隙度、毛管持水量、饱和持水量、土壤有机碳、全氮、全磷、有效磷、速效钾和pH值)和化学计量特征(C/N、N/P和C/P)的差异.结果表明: 倒木腐烂等级对土壤物理性质的影响不显著,而倒木形成的微立地类型对其影响显著.除土壤饱和持水量外,倒木下的其他土壤物理性质均最好,坑底最差;随着倒木腐烂等级的上升,除有效磷外的其他土壤养分含量呈显著上升趋势;3种微立地中,坑底土壤养分含量最低,pH最高;随倒木腐烂等级的上升,3种微立地浅层土壤C/N、N/P和C/P下降,而丘顶和坑底深层土壤C/N上升,N/P和C/P下降,C/P的变化趋势与土壤有效磷的一致.综上,随倒木腐烂等级的提高,土壤养分含量显著增加,且不同类型微立地之间差异明显,其中坑底始终最低.     

中国根层与表层土壤水分关系分析

根层与表层土壤水分的关系, 是由较易获取的表层土壤水分信息去探讨较难获取的深层土壤水分信息的重要桥梁。已有的根层与表层土壤水分关系(简称根表关系)大都基于一种作物或一种生态系统。该文根据我国生态系统研究网络, 包括森林、草地、农田、荒漠和沼泽生态系统的31个站点109个观测场2006年全年3437对根层和表层土壤水分数据, 研究了根表关系以及生态系统、土壤质地、湿润度、植被、土壤厚度和土壤水分量级对根表关系的影响。研究发现, 表层和根层土壤水分存在着线性关系。森林和沼泽的根层与表层土壤水分相关程度较高, 无论是率定段还是校核段, 其决定系数(R²)均大于0.79。农田和草地生态系统的率定段相关性较好, R ²均大于0.80, 校核段相关性稍弱, R ²分别为0.70和0.50。荒漠生态系统的相关关系最弱, 率定段的R²为0.62, 校核段的R²为0.49。土壤质地和生态系统因素对根表关系的影响较为一致。半湿润带、半干旱带和干旱带的根表关系空间分异性最强; 十分湿润带的根表关系与壤土和森林生态系统的根表关系相对应。湿润带内部的根表关系较为一致。将植被对根表关系的影响分为4类, 前两类为根表关系微弱的植被, 由植被本身或者植被以外的地域因素导致, 不适合用根表关系去由表层推算根层土壤水分; 后两类为根表关系良好植被, 区别为服从和不服从关系总线, 可分别用各自的根表关系或者关系总线从表层土壤水分获取根层土壤水分。表层土壤水分与0-20、0-30、……、0-100 cm土层的土壤水分均分别具有较好的相关关系, 但二者的相关性随土层厚度的增加而降低。不过, 即使是土层厚度抵及100 cm, R ²仍能维持在0.79。通过将土壤水分分别除以所有观测数据的最大值(“标甲”法)和各个生态系统数据的最大值(“标乙”法), 发现根表关系不受土壤水分量级本身的影响。     

新疆棉田土壤质量综合评价方法

以新疆主要棉区为研究对象,测定了哈密、博乐、昌吉、奎屯、石河子、阿克苏及喀什棉田土壤耕层的pH、盐分、有机质、全氮、速效磷、速效钾及Cr、Cu、Zn、As、Pb 共计11个指标,综合分析土壤理化性质和重金属含量,采用土壤质量综合指数(SQI)对新疆主要棉区棉田土壤质量进行综合评价.结果表明: 新疆棉区棉田土壤呈碱性,pH均值为7.87,盐分含量均值为3.44 g·kg^-1,为轻度盐化土壤,有机质和全氮含量均偏低,速效磷、速效钾含量较为丰富,与第二次全国土壤普查数据相比,土壤pH、盐分含量、有机质和全氮均呈下降趋势,土壤速效磷明显增长,部分地区土壤速效钾呈现出不同程度的升高趋势;Cr、Cu、Zn、As、Pb 5种重金属含量分别为45.88、40.66、68.30、12.88、16.68 mg·kg^-1,均未超过国家二级标准,但与新疆土壤元素背景值相比,Cu、Zn、As均有累积现象.当重金属内梅罗综合污染指数(PN)小于0.5时,土壤理化性质越好,土壤综合质量越好.土壤有机质、全氮、Cu、Zn和As是影响新疆棉区棉田土壤质量的重要因素.新疆棉区棉田土壤质量总体属于中等水平,昌吉、奎屯质量最高,SQI为0.52,阿克苏质量最低,SQI为0.31,不同棉区土壤质量呈现为:北疆>东疆>南疆.     

连作对浙贝母生长及土壤性质的影响

采用大田试验,分别在浙贝母种植的头茬、二茬及四茬田里进行植物及土壤取样,分析土壤理化性质、微生物区系、关键酶等指标.结果表明:随着连作年数的增加,浙贝母连作土壤中有效氮、有效磷及有效钾的含量显著降低,但有机质含量逐年增加,土壤呈酸化趋势;根区土壤中细菌、放线菌及微生物总量呈线性减少,但真菌数量呈线性增长;重茬根区土壤的脲酶、过氧化氢酶活性显著低于头茬土,但多酚氧化酶及蔗糖酶活性出现增加现象.在连作障碍下,浙贝母叶内膜脂过氧化程度加剧,SOD、POD等抗氧化酶活性降低,地上、地下部生物量以及根长、根表面积均显著降低.说明浙贝母连作障碍是由于土壤营养元素缺乏、根际酸化、微生物区系改变、氧化胁迫加剧等多原因造成的.     

林分密度对马尾松林林下物种多样性和土壤理化性质的影响

研究四川新津文峰山1057、1136、1231、1383和1515株·hm^-25种林分密度的25年生马尾松人工公益林林下植物物种多样性、土壤理化性质及其之间的相关性.结果表明:共发现维管植物110种,隶属57科98属;随着林分密度的增大,林下物种呈现出阳生性→中生性→阴生性的演替格局,且不同密度对马尾松公益林土壤的全钾和有机质有显著影响,随着林分密度的增大,林下植物有机质和全钾含量均呈先增大后减小的趋势;林下植物多样性指数和土壤因子含量随林分密度增大的变化趋势大致相同,且均在密度为1136株·hm^-2时取得最大值.全磷、速效钾、全钾和全氮的含量与林下植物多样性指数的相关性最密切.当密度在1136株·hm^-2时更利于提高文峰山马尾松公益林林下物种多样性的稳定性和土壤肥力.     

西南三江(金沙江、澜沧江和怒江)流域化学风化过程

选择中国西南三江流域作为研究对象,结合水化学及溶解性无机碳碳同位素,借助正演模型,分析河水溶解性组分来源及混入比例,说明硫酸参与区域碳酸盐矿物风化过程及CO2净释放量。结果表明:(1)西南三江流域河水受复杂岩性控制,金沙江河水以Na-Ca-Cl-HCO3为主,与流域上游蒸发盐矿物溶解有关,澜沧江和怒江则以Ca-HCO3为主,显示碳酸盐和硅酸盐矿物溶解的影响;(2)蒸发盐矿物溶解是金沙江干流河水阳离子主要来源,其贡献均值为52%,对澜沧江和怒江河水贡献较小,平均值分别为11%和2%。碳酸盐矿物溶解是澜沧江和怒江干流河水阳离子主要来源,其贡献均值分别为70%和78%,对金沙江干流河水的贡献较小,平均为38%,但对金沙江支流河水的贡献较大,平均为74%。硅酸盐风化产物对金沙江、澜沧江和怒江干流的平均贡献分别为8%、16%和15%,对金沙江支流河水的贡献为15%;(3)金沙江、澜沧江和怒江流域硅酸盐矿物风化速率分别为1.39、3.27和4.27 t·km-2·a-1,CO2消耗速率分别为0.34×105、1.18×105和1.40×105mol·km-2·a-1,碳酸盐矿物风化速率分别为16.93、33.13和33.54 t·km-2·a-1,CO2消耗速率分别为1.40×105、2.47×105和2.22×105mol·km-2·a-1;(4)西南三江流域河水硫酸盐主要来源于硫化物矿物氧化,硫酸参与碳酸盐矿物风化净释放CO2量分别为0.73×105、3.01×105和4.27×105mol·km-2·a-1,高于中国贵州地区,应当在研究区域碳循环以及全球气候变化过程中引起重视。     

污染土壤生态修复的理论内涵、方法及应用

讨论了污染土壤生态修复的理论内涵、修复方法的优化组合及其应用案例.将污染土壤生态修复的目标拓展为:目标污染物降低到可接受程度、土壤生态毒理性降低到可接受程度、部分恢复或全部恢复土壤的生态服务功能.归纳出污染土壤生态修复的5个特点、5个原则.初步提出污染土壤生态修复方法优化组合的原则.污染土壤生态修复方法优化组合表现出以...     

不同覆盖施肥措施对黄土旱塬冬小麦土壤水分的影响

于2007年9月—2008年7月在位于黄土高原渭北旱塬的王东沟试验区进行冬小麦不同覆盖施肥措施（包括不施肥、农民习惯施肥、推荐施肥、推荐施肥+有机肥、推荐施肥+垄上覆膜、推荐施肥+垄上覆膜+沟内覆草、推荐施肥+全区覆草7个处理）田间试验,并采用水分中子仪定期观测土壤含水量,研究黄土高原旱塬区不同栽培措施下土壤水分的变化特征.结果表明：在干旱季节（春季）,推荐施肥+垄上覆膜+沟内覆草措施有利于贮存更多的土壤水分,其土壤储水量约比最低值（推荐施肥+有机肥）高48.2 mm,并可将土壤水分保持到冬小麦需水的关键期,而且推荐施肥+垄上覆膜措施仅次于推荐施肥+垄上覆膜+沟内覆草,表明这两种措施能够在田间蓄积较多天然降水,有利于黄土高原旱区雨养农业的发展.     

Influence of soil type, moisture content and biosolids application on the fate of Escherichia coli in agricultural soil under controlled laboratory conditions

AIMS: To determine the fate of the enteric indicator organism, Escherichia coli, in sewage sludge (biosolids)-amended agricultural soil in relation to soil type and moisture status under controlled conditions. METHODS AND RESULTS: We enumerated Escherichia coli in soil by membrane filtration and most probable number techniques. The background concentration of E. coli was higher in sandy loam than in silty clay soil. E. coli numbers increased in soil following addition of dewatered, mesophilic anaerobically digested sludge. Escherichia coli declined to a small extent with time in both moist and air-dried unamended control soils, although decay was only highly significant (P < 0.001) in moist sandy loam (T(90) = 100 days). Removal rates were high in sludge-treated moist soil (T(90) = 20 days), but were significantly reduced in amended air-dried soil. CONCLUSIONS: Slow removal of E. coli in air-dried soil as against their rapid decay in moist soil after sludge application indicated that the soil biota are involved in pathogen reduction processes in sludge-amended soil. SIGNIFICANCE AND IMPACT OF THE STUDY: Soil ecological mechanisms are implicated as having a critical role in the fate of enteric organisms introduced into temperate agricultural soil in sewage sludge.     

不同施氮量对麦田土壤水稳性团聚体和N2O排放的影响

过量施氮可破坏农田土壤结构,增加温室气体排放量。为揭示不同施氮量对土壤团聚体和N₂O排放的影响,于2018—2020年基于氮肥定位试验,设置秸秆原位还田条件下施氮 0 (N₀)、120 (N₁₂₀)、180 (N₁₈₀)、240 (N₂₄₀)、300 (N₃₀₀)、360 kg·hm^-2 (N₃₆₀) 6个处理,研究不同施氮量对麦田土壤N₂O排放、土壤充水孔隙度(WFPS)、土壤温度、硝态氮、铵态氮含量、水稳性团聚体的组成及稳定性的影响。结果表明: 土壤N₂O排放量与氮肥用量之间呈显著正相关关系,WFPS与施氮量之间无显著相关关系,0~10 cm土壤温度随氮肥施用量的增加而显著降低,土壤硝态氮、铵态氮含量与氮肥施用量间存在显著正相关关系。随氮肥施用量的增加,直径>2 mm的水稳性团聚体含量降低,直径<0.5 mm的水稳性团聚体含量增加,土壤水稳性团聚体的粒径也逐渐减小。氮肥施用量与团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均直径之间呈显著负相关关系,但与分形维数之间并无显著相关性。MWD (x)与N₂O排放通量(y)之间的拟合方程为:y=3928.3e^-2.171x (R²=0.55,P<0.001),表明当MWD减小时,N₂O排放量将会剧烈升高。可见,麦田施氮量的增加会降低0~10 cm土壤温度,增加土壤硝态氮和铵态氮含量,减小耕层土壤水稳性团聚体的平均粒径,降低团聚体的稳定性,增加N₂O的排放量。     

古尔班通古特沙漠生物土壤结皮下土壤有机碳垂直分布特征及影响因素

为了探究沙漠不同生物土壤结皮类型覆盖下土壤有机碳(SOC)垂直分布特征及与土壤理化因素的关系,解析影响因素,以古尔班通古特沙漠腹地藻类、藓类生物土壤结皮和裸沙三种不同地被覆盖类型为研究对象,通过野外采集不同类型结皮样品及其下层0-2 cm、2-5 cm、5-10 cm、10-20 cm、20 -30 cm、30-50 cm、50-70 cm以及70-100 cm土层土壤(裸沙对照),测定不同土层的SOC含量及土壤理化指标,开展相关研究。结果表明:(1)不同地被类型下0-100 cm SOC含量随着土壤深度增加呈减小的趋势,在10-30 cm 土层存在SOC含量升高的现象,藓类、藻类和裸沙三种地被类型0-100 cm土层SOC含量范围分别在:1.61-2.70、1.41-2.56、1.21-1.92 g/kg;(2)不同地被类型下同一土层SOC含量在0-5 cm土层存在显著差异,5-100 cm土层SOC整体无显著差异,同层SOC含量均表现为:藓类>藻类>裸沙对照;(3)Pearson法分析结果表明不同地被覆盖下SOC含量与养分(全氮、全磷)呈现正相关关系,与pH和电导率(EC)呈现负相关关系。通过结构方程模型结果表明,土壤养分和粒径(砂粒占比)是影响垂直分布的主要因子,其中粒径是裸沙和藻类的最主要影响因子,藓类最重要的影响因子是养分(全磷)。生物土壤结皮的发育会逐步提高土壤碳的积累,改变SOC的垂直分布特征,对SOC的影响主要集中在5 cm以上土层,土壤理化特征对垂直分布特征具有调控作用。     

Microbial soil respiration and its dependency on carbon inputs, soil temperature and moisture

This experiment was designed to study three determinant factors in decomposition patterns of soil organic matter (SOM): temperature, water and carbon (C) inputs. The study combined field measurements with soil lab incubations and ends with a modelling framework based on the results obtained. Soil respiration was periodically measured at an oak savanna woodland and a ponderosa pine plantation. Intact soils cores were collected at both ecosystems, including soils with most labile C burnt off, soils with some labile C gone and soils with fresh inputs of labile C. Two treatments, dry‐field condition and field capacity, were applied to an incubation that lasted 111 days. Short‐term temperature changes were applied to the soils periodically to quantify temperature responses. This was done to prevent confounding results associated with different pools of C that would result by exposing treatments chronically to different temperature regimes. This paper discusses the role of the above‐defined environmental factors on the variability of soil C dynamics. At the seasonal scale, temperature and water were, respectively, the main limiting factors controlling soil CO₂ efflux for the ponderosa pine and the oak savanna ecosystems. Spatial and seasonal variations in plant activity (root respiration and exudates production) exerted a strong influence over the seasonal and spatial variation of soil metabolic activity. Mean residence times of bulk SOM were significantly lower at the Nitrogen (N)‐rich deciduous savanna than at the N‐limited evergreen dominated pine ecosystem. At shorter time scales (daily), SOM decomposition was controlled primarily by temperature during wet periods and by the combined effect of water and temperature during dry periods. Secondary control was provided by the presence/absence of plant derived C inputs (exudation). Further analyses of SOM decomposition suggest that factors such as changes in the decomposer community, stress‐induced changes in the metabolic activity of decomposers or SOM stabilization patterns remain unresolved, but should also be considered in future SOM decomposition studies. Observations and confounding factors associated with SOM decomposition patterns and its temperature sensitivity are summarized in the modeling framework.