水源涵养林不同植被类型土壤NH_4~+-N和NO_3~--N分布特征

以辽宁东部山地水源涵养林为对象,选择槭树-蒙古栎林、山杨林、白桦-山杨林和落叶松人工林等4种植被类型,测定其土壤NH4+-N、NO3--N、pH值、容重、有机碳和全氮等理化指标,分析了植被类型、土壤层次与土壤无机氮分布特征之间的关系。结果表明:4种植被类型土壤NH4+-N、NO3--N在土壤表层(0~5 cm)含量最高,由表层向下逐渐降低;土壤总无机氮含量大小为落叶松人工林(27.46 mg·kg-1)山杨林(21.76 mg·kg-1)槭树-蒙古栎林(19.09 mg·kg-1)白桦-山杨林(17.88 mg·kg-1);阔叶林中NH4+-N是土壤无机氮的主要存在形式,而落叶松人工林土壤中NO3--N所占比例较高;水源涵养林土壤NH4+-N、NO3--N均与土壤有机质、土壤含水量呈极显著正相关(P0.01)。总体而言,植被类型对土壤无机氮分布有较大影响,研究结果可为辽东山区水源涵养林植被类型的选择和结构调控提供参考。     

大伙房水库流域水源涵养林植被类型对土壤NH_4~+-N和NO_3~--N淋溶的影响

流域内植被类型是土壤氮素淋溶迁移的重要影响因子,降雨丰水季节不同植被类型土壤氮素淋溶是量化评价流域土壤氮素流失和水质变化的关键。本研究采用离子交换树脂袋法分析降雨丰水期槭树-蒙古栎林、落叶松人工林和山杨林3种植被类型土壤NH_4~+-N和NO_3~--N淋溶季节动态特征。结果发现,降雨丰水期(7—9月)不同植被类型土壤无机氮含量(NH_4~+-N和NO_3~--N)动态变化差异显著(P0.05),NH_4~+-N在无机N中占73.4%~93.3%,槭树-蒙古栎林、山杨林NO_3~--N含量7月份最大,而落叶松人工林NO_3~--N含量8月份最大;土壤氮素淋溶的主要成分是NO_3~--N,落叶松人工林土壤氮潜在性淋溶高于槭树-蒙古栎林和山杨林;土壤微生物生物量碳(MBC)和氮(MBN)随着土层加深逐渐减小,阔叶林MBC和MBN显著大于落叶松人工林;土壤N淋溶量与MBN呈显著负相关,证明土壤微生物N固持作用能减少N淋溶流失。据此结果,建议在该流域开展水源涵养林建设中应加强河岸带天然林保护和促进人工水源涵养林转变为天然次生林。     

林下植被去除与氮添加对樟子松人工林土壤化学和生物学性质的影响

通过析因试验设计,研究了科尔沁沙地樟子松人工林生态系统内土壤无机氮(NO3--N+NH4+-N)含量,潜在净氮矿化(PNM)、硝化速率(PNN),微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)及MBC/MBN,土壤脲酶、酸性磷酸单酯酶活性和土壤有效磷(Olsen-P)含量对林下植被管理(对照和去除)和氮添加(对照和添加8g·m-2)的短期响应.结果表明:林下植被去除显著降低了土壤NH4+-N含量、PNM、MBC和MBC/MBN比值,提高了土壤Olsen-P含量,而对土壤NO3--N含量、PNN和土壤酶活性的影响不显著.氮添加提高了土壤NO3--N含量、PNM和PNN,但对其他指标的影响不明显,可能与试验处理时间较短有关.土壤NH4+-N含量对林下植被去除与氮添加的交互作用的响应显著;而NO3--N含量虽对林下植被去除与氮添加处理的交互作用响应不显著,但在氮添加同时进行林下植被去除的样地中的土壤NO3--N含量比只进行氮添加处理的样地提高了27％,有可能导致土壤中NO3-的淋失.林下植被是影响樟子松人工林土壤化学和微生物学性质的重要因素,因此在森林管理和恢复过程中,不能忽视林下植被的作用.     

闽江口典型芦苇湿地与短叶茳芏湿地土壤碳氮含量的空间分布特征

以闽江河口鳝鱼滩湿地的芦苇湿地、短叶茳芏湿地以及二者交错带湿地为对象,研究了不同类型湿地土壤碳氮含量的空间分布特征。结果表明:土壤总氮(TN)和有机碳(SOC)含量在水平方向上整体表现为交错带湿地芦苇湿地短叶茳芏湿地,而在垂直方向上其在不同类型湿地土壤中的含量均随深度增加而降低;与芦苇湿地和短叶茳芏湿地相比,交错带湿地表层土壤的无机氮含量分别降低了15.78%、0.84%(NH4+-N)和13.04%、44.00%(NO3--N),而在下层土壤分别增加了30.00%、6.06%(NH4+-N)和43.75%、23.91%(NO3--N);芦苇湿地土壤NH4+-N含量主要受到有机质含量控制,短叶茳芏湿地土壤TN含量受到土壤盐分的重要影响,而土壤颗粒组成和水分是影响交错带湿地土壤的NH4+-N和NO3--N关键因子。研究发现,芦苇与短叶茳芏种群的竞争作用不但明显增加了交错带湿地土壤SOC和TN含量,而且也深刻改变了NH4+-N和NO3--N含量的空间分布特征,其可能通过改变土壤的细颗粒组成、氮矿化与硝化作用来影响土壤碳氮的空间分布。     

青藏高原土壤可溶性氮组成特征

对青藏高原不同海拔(2500~5500 m)、不同植被类型(高寒草原、高寒草甸、草地、林地、荒漠、盐碱地等)土壤可溶性氮的组成特征及其影响因素进行了研究。结果表明:青藏高原土壤总可溶性氮(TSN)含量丰富,以可溶性有机氮(SON)为主,SON占TSN的比例达50%以上,且硝态氮(NO3--N)占可溶性无机氮(SIN)比例显著高于铵态氮(NH4+-N),NO3--N占SIN的比例达60%以上。方差分析表明,不同海拔梯度间土壤可溶性氮含量差异显著,高寒草原与高寒草甸的TSN及SON含量显著高于其他植被类型。土壤p H与不同形态可溶性氮均呈负相关关系,是影响土壤不同形态可溶性氮的重要因素。逐步回归分析表明,对土壤NH4+-N影响最为显著的气候因子是生长季相对湿度,而对土壤NO3--N影响最为显著的气候因子是生长季温度。     

小兴安岭原始红松混交林林隙土壤不同形态氮含量

以小兴安岭地区红松混交林(椴树红松混交林、云冷杉红松混交林和枫桦红松混交林)大、中、小3个林隙为研究对象,对林隙和郁闭林分土壤铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)、可溶性全氮(TSN)、可溶性有机氮(SON)、微生物氮(MBN)和全氮(TN)含量进行分析,探讨不同混交林林隙中土壤氮形态特征。结果表明:林隙和郁闭林分土壤以有机氮为主,占TN 98%以上。林隙中土壤NO3--N含量高于NH4+-N含量;SON含量高于NH4+-N和NO3--N含量。红松混交林中土壤NH4+-N、NO3--N、SON和MBN含量在大、小林隙之间以及林隙与郁闭林分之间差异显著,尤其是MBN含量表现为郁闭林分小林隙中林隙大林隙,与林隙面积呈极显著负相关;3个林型中NO3--N/TN和MBN/TN随着林隙面积增大而减小;椴树红松混交林和云冷杉红松混交林林隙中NH4+-N/TN、TSN/TN和SON/TN随林隙面积增大而减小,枫桦红松混交林林隙中随林隙面积增大而增大。林隙和郁闭林分中土壤TSN与SON均呈现极显著正相关;林隙土壤NH4+-N与NO3--N和MBN呈显著相关,但在郁闭林中未表现出此关系。     

太子河源流域不同类型水源涵养林土壤微生物生物量碳、氮的季节动态

为探讨太子河源流域不同类型水源涵养林土壤微生物生物量的生长季动态规律,于2016年4—9月,对落叶松人工林、天然阔叶次生林和油松人工林不同土层土壤微生物量生物量碳(MBC)、氮(MBN)进行监测,并分析MBC、MBN生长季变化与土壤养分及土壤水分的关系。结果表明:天然阔叶次生林土壤MBC、MBN显著大于针叶人工林(P0.05),且随土层增大而减小;不同类型水源涵养林土壤MBC、MBN生长季动态变化规律明显,均表现春季开始逐渐升高,夏季植物旺盛期达到最大值,秋季逐渐降低;不同植被类型土壤MBC/MBN在1~5,其季节动态变化规律先降低后升高再降低。相关性分析发现:MBC、MBN与土壤有机碳、全氮、土壤含水量呈显著正相关,表明该区域土壤有机碳、全氮、土壤含水量是影响土壤微生物生物量的重要因子;不同植被类型水源涵养林对土壤MBC、MBN均具有显著影响,天然阔叶次生林对土壤MBC、MBN的作用更大,有利于养分的累积。因此,建议在该流域开展水源涵养林建设中应加强天然林保护和促进人工林转变为天然次生林。     

退化草地恢复过程中土壤氮素状况以及与植被地上绿色生物量形成关系的研究

 研究了在不同放牧率下形成的不同退化阶段的草地各形态氮素（全氮、硝态氮、铵态氮、无机氮和微生物氮）的变化情况,同时也研究了植被地上绿色生物量与各形态氮素季节变化的同步性关系。土壤全氮含量相对稳定,随草地植被状况和植物生长时期变化不大,说明土壤总氮库有相当的弹性。土壤硝态氮（NO－3-N）、铵态氮（NH+4-N）、无机氮（IN）和微生物氮（Micro-N）季节变化明显。土壤Micro-N和NO-3-N含量随植物生长逐渐降低,到植物枯黄期含量又回复到较高的水平;土壤NH+4-N含量随植物生长有逐渐升高的趋势;IN则随着植物的生长出现低-高-低-高的特点,且与植被地上绿色生物量呈显著负相关（R=-0.247, p<0.01）。在放牧条件下草原植物优先利用NO－3-N,NO－3-N与植被地上绿色生物量有显著的负相关性,是形成草原植被地上绿色生物量的有效性氮素。Micro-N能解释土壤IN 22.3%的变异（R2=0.223, p<0.01）,Micro-N是土壤无机氮的重要来源。土壤NH+4-N与Micro-N呈显著负相关（R=-0.222, p<0.01）,说明土壤微生物对土壤NH+4-N有偏好吸收。总体上,不同形态的氮素在各土壤层次间差异显著,随土壤层次的加深含量逐步降低。连续放牧11年恢复两年后,各氮素组分对放牧压力消除的响应并不一致。土壤全氮含量与停止放牧前相比变化差异不显著;而Micro-N对放牧压力消失的响应在不同处理下整个生长季的结果比较一致,即以前过度和中度放牧处理的Micro-N含量较高,无牧和轻牧含量较低;IN、NH+4-N和NO－3-N变化比较复杂,在不同放牧恢复处理上结果并不一致。总的来看,以前中度和过度放牧的IN、NH+4-N和NO－3-N含量较高,存在潜在损失的可能。经过两年的恢复,植被地上绿色生物量（8月）过牧处理与无牧处理差异不显著。     

毛竹扩张对常绿阔叶林土壤氮素矿化及有效性的影响

采用时空替代法和PVC顶盖原位培养法,分析了江西大岗山毛竹扩张形成的竹-阔混交林与邻近常绿阔叶林土壤中的无机氮含量、氮矿化速率和吸收速率等指标.结果表明:两种林分土壤总无机氮含量时空变化趋势相同;竹-阔混交林年均矿化速率低于常绿阔叶林,前者以氨化作用为主,后者氨化作用与硝化作用相当,但生长季硝化作用明显占优势.两林分全年都以吸收NH4+-N为主,但生长季常绿阔叶林对NO3--N的吸收明显占优势.说明毛竹向常绿阔叶林扩张会增强土壤氮素氨化作用、减弱硝化作用和总矿化作用,同时也会增加对NH4+-N的吸收,减少对NO3--N和总无机氮的吸收.     

不同施肥模式调控沿湖农田无机氮流失的原位研究——以南四湖过水区粮田为例

为探索山东南四湖沿岸麦玉轮作区玉米季内减少土壤无机氮素淋溶和径流损失的施肥策略,降低其对湖区水质产生的潜在威胁,采用田间原位安装淋溶水采集器和地表水径流池收集水样结合室内分析不同形态氮含量的方法,研究了不同施肥模式下无机氮素淋溶和径流损失特征。结果表明：土壤淋溶水量及地表水径流量与降水呈显著正相关关系,其水量受秸秆类物质还田的影响;硝态氮(NO3--N)与铵态氮(NH4 -N)随地表水径流损失的浓度及总量均明显高于淋溶水,由径流方式损失的氮素占2/3以上,是氮素以水溶液形式流失的主要途径;淋溶和径流均以NO3--N损失为主(径流损失中NO3--N占总量的82.9%-90.8%,淋溶损失中NO3--N占63.5%-72.9%),地表径流水NO3--N浓度对水质有较大影响,但土壤淋溶水NO3--N浓度对地下水污染不构成威胁;农民习惯施肥处理在玉米整个生育期淋溶和径流氮损失最高。在保证玉米产量前提下,降低氮素流失造成湖区的污染,平衡施用氮磷钾肥、施用控释氮肥、有机替代无机和秸秆还田等措施均可在沿南四湖区农田使用。     

氮素形态及配比对5个种源菘蓝的生物碱类成分和多糖的影响

以5份不同种源的菘蓝为材料,采用田间小区试验,设置不施氮(CK)、硝态氮(NO3--N)、铵态氮(NH4+-N)、NH4+-N/NO3--N=75/25、NH4+-N/NO3--N=50/50、NH4+-N/NO3--N=25/75和酰胺态氮等7个处理,分析比较了不同种源植株的靛蓝、靛玉红和总生物碱含量、(R,S)-告依春及多糖含量等指标的差异,为菘蓝栽培生产中氮素的高效利用提供理论参考。结果表明:氮素处理有利于提高山西运城菘蓝和陕西商洛菘蓝叶内靛蓝含量,以及安徽亳州菘蓝和陕西商洛菘蓝叶内的总生物碱含量;NH4+-N/NO3--N=50/50处理对山西运城菘蓝,以及酰胺态氮处理对山西运城菘蓝和陕西商洛菘蓝叶内生物碱类成分的积累均有促进作用;与对照相比,氮素处理亦能有效地提高甘肃张掖菘蓝和陕西商洛菘蓝根内的(R,S)-告依春及安徽亳州菘蓝根内的多糖含量;安徽阜阳菘蓝(R,S)-告依春含量在任一氮处理下均远远高于其他种质菘蓝。研究表明,不同种源菘蓝对氮素处理的响应存在较大的差异,建议生产中综合考虑菘蓝的来源和需肥规律,采用经济有效的施氮组合,以提高其活性成分含量。     

不同氮形态对AM真菌孢子萌发和菌丝生长的影响

以Long-Ashton培养基为基础,采用NH4+-N、NO3--N和NH4+-NO3--N 3种氮源,研究了不同氮形态对AM真菌孢子萌发和菌丝生长的影响。结果表明,孢子的萌发速度在NO3--N和NH4+-NO3--N培养基上先快后慢,而NH4+-N培养基上先慢后快,但最终三者的萌发率没有差异,均达到50%左右;菌丝生长对3种氮形态的反应存在显著差异,NO3--N和NH4+-NO3--N培养基上的菌丝生长速率和长度大于NH4+-N培养基上的相应值。本试验表明,与NO3--N和NH4+-NO3--N 相比,NH4+-N虽然没有降低AM真菌孢子的萌发率,但是能够抑制萌发菌丝的生长。     

马尾松人工林林冠层 降雨再分配及其氮磷特征

为了解马尾松(Pinus massoniana)人工林的降雨分配及对氮磷的截留作用,研究了宜宾高县来复镇18和32年生马尾松人工林的大气降雨量、穿透雨量和树干茎流量,并对其全磷(TP)、铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)进行了测定。根据月降雨量的变化情况,将7—11月份划分为雨季、1—4月份划分为旱季。降雨量级大小影响林冠层截留量及其氮磷含量。不同林龄的马尾松林大气降雨、穿透雨和树干茎流中截留量的变化趋势与降雨量级的大小呈正相关,旱季林冠截留量小于雨季的截留量。马尾松人工林旱季大气降雨、穿透雨和树干茎流中的TP、NH4+-N、NO3--N月平均含量显著高于雨季,TP、NH4+-N、NO3--N含量在不同月份之间的变化明显,但18和32年生马尾松人工林林冠截留的N、P总含量差异不显著。大气降雨、穿透雨和树干茎流中的N、P含量与降雨量之间存在显著的负相关。     

不同氮素形态及水分胁迫对水稻苗期水分吸收、光合作用及生长的影响

采用室内营养液培养, 聚乙二醇(PEG6000)模拟水分胁迫处理、HgCl2抑制水通道蛋白活性的方法, 在3种供氮形态下(NH4+-N/ NO 3--N为100/0、50/50和0/100), 研究了水稻苗期水分吸收、光合及生长的状况。结果表明, 在非水分胁迫下, 水稻单位干重吸水量以单一供NO3--N处理最高, 加HgCl2抑制水通道蛋白活性后, 单一供NO3--N、NH4+-N和NH4+-N/ NO3--N为50/50处理的水稻水分吸收分别下降了9.6%、20.7%和16.0%; 但在水分胁迫下, 单一供NO3--N的处理水分吸收量显著降低, 低于其它2个处理, 加HgCl2抑制水通道蛋白活性后, 水分吸收量分别降低了1.0%、18.8%和23.5%。在2种水分条件(水分胁迫与非水分胁迫)下, 净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和细胞间隙CO2浓度等指标均以单一供NH4+-N处理最大,NH4+-N/ NO3--N为50/50处理次之, 单一供NO3--N处理最小。HgCl2处理结果表明, 不同形态氮素营养能够影响水稻幼苗根系水通道蛋白活性。在2种水分条件下, NH4+-N/ NO3--N为50/50处理的生物量(干重)均最大。本研究为水稻苗期合理施肥以壮苗提供了理论依据。     

苏北沿海不同土地利用方式土壤氮矿化季节变化特征

以苏北沿海地区杨树林、杨农复合、草地和农田等4种不同土地利用方式为研究对象,采用原位封顶法测定了其土壤矿质氮含量及其季节动态。结果表明:土壤氮矿化速率季节变化显著,最大值出现在春季。不同土地利用方式土壤净矿化速率表现为杨树林杨农复合农田草地。不同土地利用方式土壤NH4+-N、NO3--N含量均表现出显著的季节变化,土壤NH4+-N、NO3--N含量最大值均出现在春季。土壤氮矿化随土层深度的增加而降低,土壤矿质氮含量随季节与土层深度变化。在10~25 cm土层,杨树林土壤矿质氮含量与杨农复合之间差异显著(P0.05);杨树林和草地土壤矿质氮含量在25~40 cm土层与0~10、10~25 cm土层之间差异显著(P0.05)。在春季表层土壤中,杨树林土壤矿质氮含量与农田、草地的差异较为显著,杨树林显著高于农田、草地(P0.05)。     

不同氮素形态比例对五味子幼苗生长特性的影响

以2年生五味子苗木为试验材料,在田间条件下,施以铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)不同比例,分析了叶片可溶性蛋白、叶绿素含量、根系及茎叶中全氮含量、生物量等季节的动态变化规律,探讨了不同氮素形态比例对五味子苗木生长的影响。结果表明,五味子苗木在不同生长时期对不同氮素形态的吸收和利用存在明显差异,NH4+-N和NO3--N对五味子幼苗生长有显著的联合效应。在五味子生长前期,五味子主要以吸收和同化NH4+-N为主,并以铵态氮和硝态氮比例为75∶25时地上部生物量积累较多;而在五味子生长的中后期,五味子主要以NO3--N吸收和同化为主,并以铵态氮和硝态氮比例为25∶75时地上部生物量积累较多。     

连续可调式沉水植物网床对河道水质的修复

在太湖贡湖水源保护区陆域的一条长约200 m的污染河道内构建了一系列连续可调式沉水植物网床,形成了以菊花草、苦草、伊乐藻、轮叶黑藻和菹草等沉水植物构成的水生植物群落;跟踪监测了总氮(TN)、铵态氮(NH4 +-N)、亚硝态氮(NO2--N)、硝态氮(NO3--N)、总磷(TP)和磷酸盐(PO43--P)等水质指标,分析沉水植物网床引导沉水植被恢复对污染河道的水质修复效果.结果表明:沉水植被网床构建后,水体透明度显著升高,由修复前的0.5m提高到1.7 ～1.8 m;在沉水植被网床构建后的第5天和第20天,TN和TP的削减率分别为35.6％、66.3％和29.4％、63.2％;5个月后,修复河道水体内NH4+-N、NO2--N、NO3--N、TN、PO43--p和TP的浓度比对照组显著降低,削减率分别达到92.4％、76.8％、72.7％、73.9％、90.5％和92.0％.由连续可调式沉水植被网床引导恢复的水生植物群落可用于河道,特别是陆域浅水污染水体的生态修复.     

小流域水源涵养林优化配置

通过对嫩江上游二道桥小流域内不同林分类型林冠截留、枯落物持水以及土壤蓄水的观测与调查,采用层次分析法探讨了小流域水源涵养林的配置.结果表明：该流域水源涵养林最优植被类型结构为天然白桦林24.86%、天然黑桦林16.30%、天然阔叶混交林44.49%、落叶松人工林10.88%、草地3.47%;经过层次分析优化后,流域水源涵养能力显著增加,其中以土壤层有效贮水量和最大贮水量增加幅度最大,分别比现状提高了33.05%和27.78%.层次分析优化结果可以作为试验小流域水源涵养林最优空间配置结构.     

大型溞引导的沉水植被生态修复对滴水湖水质的净化效果

2007年4月-2008年1月,在滴水湖D港中段长950m(水量为10000m3)的修复区内投放大型溞(Daphnia magna),以滤除水华藻类等颗粒有机物,然后移栽伊乐藻、苦草、轮叶黒藻、光叶眼子菜和菹草等沉水植物,逐月监测水体中总氮(TN)、铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)、亚硝态氮(NO2--N)、总磷(TP)、活性磷酸盐(PO43--P)和COD等水质指标,分析沉水植被栽培对滴水湖水体水质的净化效果.结果表明:试验期间,修复区水体TN、TP、NO3--N、NO2--N、NH4+-N、PO43--P和COD显著低于对照区(P0.01),溶解氧(DO)增加了50.4%,水体透明度(SD)平均在3.4~3.7m,水质达到国家Ⅱ~Ⅲ类地表水水质标准;2008年3月应用已构建的沉水植被群落对富营养化流水水体水质进行净化试验,7d后修复区流水水体除BOD外,TN、TP、NO3--N、NO2--N、NH4+-N、PO43--P和COD均显著降低(P0.01),DO增加了17.98%,SD提高了30cm.利用大型溞控藻后移栽沉水植物对滴水湖水体水质的净化效果十分显著.     

酚酸对杨树人工林土壤养分有效性及酶活性的影响

采用离子交换树脂膜作为根系模拟器,研究杨树人工林土壤在酚酸环境中养分有效性及酶活性的变化.结果表明:酚酸能显著影响杨树人工林土壤养分有效性和土壤酶活性,且二者受酚酸的影响具有显著的浓度效应和时间效应.随酚酸浓度增大,土壤中NH4+-N、NO3--N的提取量均显著下降.在高浓度酚酸环境中,PO43-、Mn2+的有效性显著提高,而K+、Fe3+的有效性被显著抑制;脲酶和碱性磷酸酶活性显著降低,而过氧化氢酶和多酚氧化酶活性则呈显著升高的趋势.随培养时间的延长,土壤中NH4+-N、PO43-、Mn2+的有效性逐渐增加,而NO3--N、K+、Fe3+、Zn2+的有效性显著降低.相关分析表明,脲酶、多酚氧化酶、碱性磷酸酶活性与NO3--N、K+、Fe3+、Mn2+等的有效性相关性较高.