不同林龄刺槐叶片养分重吸收特征及其对土壤养分有效性的响应

为揭示丘陵沟壑区刺槐的养分重吸收特征及其驱动因素,研究该区不同林龄刺槐叶片全氮和全磷的浓度,以及土壤有机碳、全氮、全磷、铵态氮、硝态氮和速效磷浓度及其化学计量,分析了叶片氮磷重吸收效率与土壤养分特性之间的关系。结果表明: 植物和土壤的养分随林龄增长发生显著变化,而土壤总磷和速效磷浓度较低。氮重吸收效率随林分生长先增加后降低,范围为48.2%～54.0%,平均为48.5%;磷重吸收效率则显著增加,范围为45.2%～49.4%,平均为46.9%。氮重吸收效率与土壤氮素和氮磷比呈负向响应,而磷重吸收效率与氮磷比呈显著正相关,与土壤速效磷呈负相关。表明土壤养分有效性的变化负向驱动养分重吸收效率。由于该生境中刺槐林的固氮效应及磷限制,叶片养分重吸收策略对土壤氮磷比响应强烈。     

有机肥对陇东黄土旱塬冬小麦产量和土壤养分的调控效应

以冬小麦'陇鉴301'为材料,在大田条件下于2005～2008年在甘肃陇东旱塬研究了不同有机肥料对旱塬冬小麦产量、水分利用效率及土壤肥力的影响.结果表明:不同化肥有机肥料配施处理对旱塬冬小麦产量、水分利用效率和土壤养分含量有明显的调控效应,并以氮磷化肥与生物有机肥配施处理表现最佳,其籽粒产量、水分利用效率和土壤养分含量最高.与单施化肥对照相比,氮磷化肥配施生物有机肥处理3年平均籽粒产量和水分利用效率分别显著增加17.53%和16.42%,3年平均土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷含量分别提高11.4%、8.9%、0.2%、19.7%.因此,氮磷化肥与生物有机肥配施可以有效改善陇东黄土旱塬区农田土壤肥力,提高冬小麦水分利用效率,显著增加冬小麦产量,可能是该区农田目前最佳的施肥方式.     

养分管理对农田土壤微生物量的影响

土壤微生物与土壤质量、健康、植物的生产力和农业的可持续发展密切相关。任何对土壤中微生物的扰动都可能影响土壤的长期生产力,并可能产生严重后果。大量研究结果表明,肥料类型、施肥处理年限长短、施肥水平高低及施肥措施都会造成土壤成分的变化,进而影响土壤中微生物的生长以及繁殖。简要介绍了微生物量的几种测定方法,综述了各种养分管理措施对农田生态系统中土壤微生物量的影响,从而了解土壤微生物因人类对土壤的利用而发生的变化,以期为农业的可持续发展和生态环境的保护提供理论依据。     

土壤—作物系统的养分转化及其对土壤养分平衡的影响

土壤作为一个开放系统,与作物间通过物质转化与能量流动组成相互依存和影响的体系。近几年来我们对我国太湖地区稻田土壤生态系统中氮、磷、钾养分的转化及其可能产生的影响作过为期3年的田间定位试验研究,本文谨将其中的部分结果整理成文,以供共同探讨。     

湖北省主要城市园林绿地土壤养分评价

根据湖北城市地形,对2个山地城市(恩施、十堰)、3个丘陵城市(荆门、襄樊、宜昌)和6个平原城市(武汉、孝感、咸宁、荆州、随州、黄石)绿地土壤进行采样.每个城市又按照4种不同利用类型,包括公园绿地、住宅区、事业单位(包括学校、医院、政府机关等)和交通主干道绿地分别取样.结果表明:湖北省主要城市绿地土壤pH较自然土壤明显偏高,均值7.9;土壤有机质(6.8g·kg-1)明显处于缺乏水平;有效N、P、B含量处于较低水平;其他中微量元素(Ca、Mg、S、Fe、Cu、Mn、Zn和B)有效态含量适中.土地利用方式对平原城市土壤养分含量影响显著,住宅区绿地土壤pH显著高于公园、街道旁和事业单位,街道绿地微量元素S、Cu、Mn、Zn有效态含量显著高于其他利用类型,公园绿地养分含量最低.不同地形城市土壤养分含量存在显著差异,平原城市土壤有机质、铵态氮、有效K、有效P和许多中微量养分元素(Ca、Mg、S、Fe、Cu和Mn)的含量显著高于丘陵城市.     

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.     

灰木莲生长对土壤养分和气候因子的响应

对原产地越南以及我国多个引种地的灰木莲的树高和胸径生长特征进行研究,分析了灰木莲生长对土壤养分和气候因子的响应.结果表明: 不同种植地灰木莲的树高和胸径年均生长量差异显著.灰木莲胸径和树高的年均生长量与土壤全N、全P、速效N、速效P含量呈显著正相关,而与土壤有机质、全K、速效K含量相关性不显著,表明土壤N、P含量是影响灰木莲生长的主要养分因子.不同海拔灰木莲树高年均生长量差异显著,而胸径无显著差异.海拔为150～550 m,树高年均生长量随海拔升高而增大,在海拔550 m处达到最大,随后降低,表明海拔550 m为灰木莲引种的最适海拔.灰木莲树高和胸径的年均生长量与年均温、≥10 ℃积温呈显著负相关,与年降雨量呈显著正相关,表明年均温、≥10 ℃积温和降雨量是影响灰木莲生长的主要气候因子.     

火烧对古尔班通古特沙漠土壤养分和土壤酶活性的影响

以古尔班通古特沙漠2016年6月意外火烧事件为背景,对比分析火烧和未火烧样地区不同土壤深度化学性质、土壤酶活性的变化特征,为全面评估火烧对温带荒漠生态系统的影响提供土壤学依据。结果表明:火烧样地和对照样地土壤养分含量和酶活性总体上均表现为上层土壤(0—5 cm)大于下层土壤(5—10 cm),仅土壤氧化酶(过氧化氢酶)活性表现为下层土壤大于上层土壤。同时,火烧和土壤深度存在交互效应,火烧对土壤特性的影响受土壤深度的限制。土壤化学性质受火烧的影响主要表现在0—5 cm土壤层,尤其是速效养分在火烧之后有显著增加趋势。火烧对5—10 cm土壤层土壤化学性质无显著影响。火烧后,硝态氮(NO3-N)含量显著下降,铵态氮(NH4-N)含量上升。土壤水解酶、氧化酶活性在火烧之后降低,具体表现为,蔗糖酶、脲酶、β-葡萄糖苷酶活性在0—5 cm和5—10 cm土壤层均极显著下降,而碱性磷酸酶活性仅在0—5 cm土壤层显著下降。过氧化氢酶活性则在5—10 cm土壤层活性显著下降。表明上层土壤水解酶活性对火烧干扰较为敏感,氧化酶活性在火烧干扰下相对稳定。从各土层土壤酶活性的变化特征来看,火烧对水解酶活性的影响随土壤深度增加而降低,而氧化酶则呈现相反的趋势。总体而言,火烧显著提高了古尔班通古特沙漠土壤速效养分的含量,降低了土壤酶活性,不同土壤酶对火烧响应的敏感程度不同。为深入评估火烧干扰对温带荒漠生态系统的影响提供一定理论依据。     

天山北坡绿洲土壤养分对作物系统变化的响应

以天山北坡三工河流域下游绿洲作为研究区,通过对当地农作物轮作制度的调查和历史资料的分析,遴选6种主要作物组合系统,包括耐盐碱作物系统、粮食作物系统、瓜菜、经济作物-棉花、经济作物-葡萄、经济作物-啤酒花,并利用1982、1999和2003年土壤养分数据,分析干旱区绿洲土壤养分对农作物系统变化的响应.结果表明,研究区不同时期的土地政策和市场价格变化直接影响了作物系统由1年生作物向多年生作物的转变,而土壤有机质经历了先下降后上升的变化过程.1982—1999年其它作物系统向棉花的转变不利于土壤有机质的积累,而1999—2003粮食作物、棉花等向多年生作物的转变使得土壤有机质含量明显增加.三工河流域绿洲土壤总体表现为“碳汇”的过程,说明干旱区绿洲人工植被的变化有利于土壤碳的积累,土地利用呈现可持续发展的态势.     

植被砍伐对土壤养分的影响

研究了不同砍伐频率下,香港、深圳和鹤山研究样地山坡地Ｎ、Ｐ、Ｋ含量的差异．不同采样地之间,养分全量和有效量差异显著．在尚未砍伐的山坡地,土壤养分含量显著高于经常砍伐的山坡地．未伐土壤的Ｎ含量顺序为香港样地＞深圳样地＞鹤山样地．下层土壤Ｐ的含量高于上层土壤．深圳样地常代土壤养分含量高于鹤山．结果建议采用最适砍伐频率和在最适季节砍伐,以便减少砍伐产生的不利影响．     

Orchard floor management practices that maintain vegetative or biomass groundcover stimulate soil microbial activity and alter soil microbial community composition

Groundcover management systems (GMS) are important in managing fruit-tree orchards because of their effects on soil conditions, nutrient availability, tree growth and yields. We employed a polyphasic approach, incorporating measures of soil microbial abundance, activity and community composition, to study the long-term effects of different GMS on biotic and abiotic factors in an orchard soil. Four GMS treatments – Pre-emergence residual herbicides (Pre-H), post-emergence herbicide (Post-H), mowed-sod (Grass), and hardwood bark mulch (Mulch) – were established in 2-m-wide strips within tree rows in an apple orchard in 1992, and have been maintained and monitored annually until the present. We have measured soil water and nutrient availability, tree growth, and yields annually from 1993 to 2003. Soil nematode numbers and trophic groups were evaluated in July and Oct. 2001, and Sept. 2003. Numbers of culturable bacteria and fungi, soil respiratory activity, eubacterial and fungal community composition were determined in May and Sept. 2003. The Pre-H treatment soil had the fewest culturable bacteria, while the Grass treatment had the largest population of culturable fungi. Soil nematode population size and diversity were also affected by GMS treatments; the Pre-H treatment had the lowest ratio of (bacteriovores + fungivores) to plant parasitic nematodes. Soil respiration rates were higher in the Mulch than in other treatments during a 40-day incubation period. Hierarchical cluster dendrograms of denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) fingerprints for eubacterial community 16S rRNA genes indicated that Post-H and Grass treatments clustered together and separately from the Pre-H and Mulch treatments, which were also grouped together. The influence of GMSs on the fungal community, as assessed by PCR-DGGE of the internal transcribed spacer (ITS) region, was not as pronounced as that observed for bacteria. Soil fungal community composition under the Mulch differed from that under other treatments. The effects of GMS on soil microbial community abundance, activity, and composition were associated with observed differences in soil organic matter inputs and turnover, nutrient availability, and apple tree growth and yields under the different GMS treatments.     

Soil physical conditions in a New York orchard after eight years under different groundcover management systems

An experiment was conducted near Ithaca, New York, to compare orchard soil and groundcover management systems (GMSs) in a silty clay loam soil (mixed, mesic, Glosaquic Hapludalf). Three replications of four GMS treatments were randomly assigned to 12 plots and maintained since 1992 in 2 m-wide strips within tree rows: (1) Sod: Red fescue (Festuca rubra) turfgrass mowed biweekly; (2) Post-HBS: Post-emergence applications of glyphosate herbicide in May and July annually; (3) Pre-HBS: Pre-emergence applications of paraquat, diuron and norflurazon herbicides each May; and (4) Mulch: A 15-cm depth layer of shredded hardwood bark mulch, renewed triennially. After eight years of continuous treatments, we compared soil physical conditions and hydraulic properties in these GMSs. Bulk density was lower and soil porosity greater under Mulch than other GMSs. Infiltration was more rapid under Mulch than other GMSs, and under Post-HBS than Sod. Saturated hydraulic conductivity ranged from 6 × 10^–4 m^.s^–1under Sod to 12 × 10^–4 m^.s^–1 under Mulch plots, and was equivalent in Sod and Pre-HBS, lower in Sod than Post-HBS or Mulch treatments, higher in Post-HBS than Pre-HBS, and higher in Mulch than all other GMSs. Volumetric soil water content at field capacity ranged from 0.47 under Mulch to 0.40 under Sod, and was not significantly different among GMSs between 0.99 and 39.22 kPa of pressure. GMS treatments and related management practices at this orchard had substantially different long-term effects on soil physical conditions. Compaction and reduced infiltration in Sod compared with other GMSs were attributed to tractor wheel traffic during mowing. Mulch treatments improved soil conditions relative to other GMSs. Greater infiltration rates and hydraulic conductivity under Post-HBS compared with Pre-HBS suggest relative advantages of post-emergence herbicides.     

林地覆盖经营雷竹林叶片养分特征及其与土壤养分的关系

探讨了短期覆盖经营(覆盖1 a)、休养式覆盖经营(覆盖3 a 后休养3 a)、长期覆盖经营(覆盖6 a)和不覆盖雷竹林(CK)2年生立竹叶片养分含量、化学计量比和再吸收率及其与土壤养分的关系。结果表明：(1)短期和休养式覆盖经营促使雷竹叶片养分含量和再吸收率总体上提高,而长期覆盖经营对雷竹叶片 P 含量和N、K 再吸收率会产生较为明显的影响,叶片 P 含量、N 再吸收率显著升高,K 再吸收率降低;(2)短期和休养式覆盖经营对雷竹林土壤、叶片养分化学计量比影响不明显,但长期覆盖经营使雷竹林土壤、叶片 N∶P、K∶P 显著降低;(3)短期覆盖经营能增强雷竹林土壤养分与叶片的养分含量、化学计量比和养分再吸收率的相关性,但随覆盖经营年限的延长,相关性总体上呈减弱趋势;(4)土壤养分含量及其平衡关系对林地覆盖经营雷竹林叶片养分特征影响明显;(5)长期覆盖经营雷竹林土壤、叶片养分间相关性明显减弱,竹子吸收利用养分的能力下降,生产中应实行雷竹林休养式覆盖经营方式。研究结果为林地覆盖经营雷竹林的可持续发展提供了理论参考。     

黄土高原典型苹果园地深层土壤氮磷钾养分含量与分布特征

测定了黄土高原6个苹果生产基地县21个果园0-300 cm土层土壤氮磷钾养分含量,分析和比较了不同县区果园土壤氮磷钾养分含量差异及其土壤剖面分布特征.结果表明:(1)6个试点21个果园0-300 cm土层土壤氮磷钾全量分别为0.54、0.53和6.79 g/kg,土壤氮磷钾速效量分别为102.66、7.95和102.75 mg/kg,不同苹果产区果园土壤氮磷钾全量和速效量差异明显,除全氮含量外均以中部高塬黑垆土苹果产区氮磷钾全量和速效量最高,而以北部丘陵黄绵土苹果产区最低.(2)不同苹果产区果园0-300 cm土层土壤氮磷钾全量和速效量剖面分布特征类似,除全钾和速效氮外其余养分全量和速效量剖面分布具有明显“表层积聚效应”.(3)6个试点果园土壤全氮含量呈现缺或较缺,土壤速效氮含量丰富或中等或缺,土壤速效磷含量中等或缺,土壤速效钾含量丰富或较丰富,应该增施有机肥,氮磷肥配合,适当增施钾肥.     

中小型土壤动物组成对复垦铜尾地土壤养分的影响

通过盆钵生物试验研究了中小型土壤动物不同类群的组成对复垦铜尾矿废弃地土壤养分的影响。整个培养试验根据需求对不同中小型土壤动物组合设置四个处理措施,每种措施分为有无凋落物两种水平,即:(1)无土壤动物(Re),无土壤动物+凋落物(Re+Li)(2)跳虫(Co),跳虫+凋落物(Co+Li)(3)跳虫+蜱螨类(Co+Ac),跳虫+蜱螨类+凋落物(Co+Ac+Li)(4)中小型土壤动物(剔除大型土壤动物Me),中小型土壤动物+凋落物(Me+Li)。另设一组对照(CK)处理,并于培养实验开始前完成测定,作为本底值。分析表明,土壤p H随着中小型土壤动物类群的增加而降低,最低值出现在Me和Me+Li处理,且二者之间无显著性差异;对照(CK)处理下的各养分含量均显著低于其他各处理,各处理中有机质、有效磷和水解性氮的含量的最大值均出现Me+Li处理,且与其他各处理呈极显著差异(P0.01);土壤全磷含量最大值出现在Re和Me+Li处理,最低值出现在Co+Li处理且之间呈显著差异(P0.05);土壤全氮含量最大值出现在Co+Ac和Me+Li处理,最低值出现在Co+Ac+Li处理且彼此间也呈显著差异(P0.05)。相关分析表明,有机质与有效磷以及全氮与水解性氮之间相关性达到极显著正相关关系(r=0.886,r=0.898),有机质与全氮及水解性氮分别呈现显著正相关关系(r=0.735,r=0.780),全氮与有效磷(r=0.782)以及有效磷与水解性氮(r=0.755)也呈现显著正相关关系。p H与有机质呈现显著负相关关系(r=-0.782),全磷与有机质、全氮、有效磷、水解性氮均无相关关系。     

陕西不同区域苹果林土壤水分动态和水分生产力模拟

基于WinEPIC和偏最小二乘回归模型对1981—2016年陕西不同区域成龄苹果林的水分生产力影响因子和土壤水分动态进行比较.结果表明: 研究期间,陕北丘陵沟壑区、渭北残塬区和关中平原区成龄苹果林年均产量分别为16.94、22.62和25.70 t·hm^-2,年均蒸散量分别为511.2、614.9和889.88 mm,水分生产力分别为3.81、3.82和3.24 kg·m^-3.在陕北区和渭北区,林地水分胁迫最严重,年均胁迫天数分别为54.89、28.38 d,关中区的N素胁迫较为剧烈,年均胁迫天数为25.87 d.陕北区和渭北区影响苹果林产量的最大因子是降水量,其标准化回归系数分别为0.274和0.235,但施N量对产量也有较大影响,回归系数分别达0.224和0.232;关中区的最大影响因子为施N量,回归系数为0.335,其次是供水量和施P量,回归系数分别为0.154和0.147.陕北区和渭北区影响苹果林水分生产力的最大因子是降水量,其标准化回归系数分别0.238和0.194;关中区最主要的影响因子为施N量和供水量,回归系数分别为0.182和0.178.在模拟期间,陕北区、渭北区和关中区苹果林地的过耗水总量分别为1152.17、1342.95和1372.42 mm,2~15 m土层土壤有效含水量下降速率分别为63.44、57.08、51.41 mm·a^-1,深层土壤干层出现时间分别为8、13和17年后,干层稳定至11 m深的时间分别为18、21和26年,干燥化严重.不同区域苹果林的管理重心应参考水分生产力的主导因子确定.     

不同石漠化草地凋落物对土壤养分的贡献

凋落物是草地生态系统的重要组成部分和养分循环的重要途径,为探明草地凋落物对土壤养分的贡献,于2017年3月至2018年1月,采用土钻法、收集器法和分解袋法研究3种石漠化(潜在、中度和强度)草地凋落物的产量、组成、分解、养分释放及对石漠化的响应.结果表明:3种石漠化草地的凋落物组成以叶为主,占比84.39％—89.73％...     

Sensitivity of global soil carbon stocks to combined nutrient enrichment

Soil stores approximately twice as much carbon as the atmosphere and fluctuations in the size of the soil carbon pool directly influence climate conditions. We used the Nutrient Network global change experiment to examine how anthropogenic nutrient enrichment might influence grassland soil carbon storage at a global scale. In isolation, enrichment of nitrogen and phosphorous had minimal impacts on soil carbon storage. However, when these nutrients were added in combination with potassium and micronutrients, soil carbon stocks changed considerably, with an average increase of 0.04 KgCm^?2 year^?1 (standard deviation 0.18 KgCm^?2 year^?1). These effects did not correlate with changes in primary productivity, suggesting that soil carbon decomposition may have been restricted. Although nutrient enrichment caused soil carbon gains most dry, sandy regions, considerable absolute losses of soil carbon may occur in high‐latitude regions that store the majority of the world's soil carbon. These mechanistic insights into the sensitivity of grassland carbon stocks to nutrient enrichment can facilitate biochemical modelling efforts to project carbon cycling under future climate scenarios.