蚯蚓活动对红壤磷素有效性的影响及其活化机理研究

通过盆钵生物试验研究了秉氏环毛蚓(Pheretima pingi.)在红壤基质中对稻草、花生秸、油菜秸3种有机物料分解速率的影响,研究了蚯蚓活动对红壤全磷含量和有效磷含量、对土壤碳水化合物含量、土壤磷酸酶活性的影响。并着重探讨了人工接种蚯蚓提高红壤有效磷的效果及其活化机理。研究结果揭示：①蚯蚓活动促进了有机物料的分解,加速了磷素的生物归还作用;②方差分析示明,在培养期间所有处理的土壤有效磷含量均得到显著或极显著提高;其中有机物料接种蚯蚓的3种处理分别与其不接种蚯蚓的处理的土壤有效磷含量之间差异均达显著水平;③蚯蚓活动有改善红壤酸度状况的趋势,同试验前比较(原土的土壤pH(H2O)=4．34),在培养试验后期,3种物料接种蚯蚓的土壤pH(H2O)值分别提高了0．17单位(稻草接种蚯蚓处理)、0．35单位(油菜秸接种蚯蚓处理)和0．44单位(花生秸接种蚯蚓处理);方差分析显示,花生秸组两处理间和油菜秸组两处理间的土壤pH值的差异达到显著水平。在150d的培养期内,3种有机物料接种蚯蚓的处理与其不接种蚯蚓的处理比较时,土壤pH值的差异亦达到显著水平;④蚯蚓活动增加了土壤碳水化合物含量。方差分析结果显示：3种有机物料接种蚯蚓的处理与不接种蚯蚓处理的土壤碳水化合物含量之间的差异均达到显著水平;⑤蚯蚓活动增强了土壤微生物活性和土壤磷酸酶活性。蚯蚓的吞食、排粪等生理过程改变了土壤微生物种群类型及其数量;蚯蚓活动提高了土壤磷酸酶活性,增加了土壤中有机磷含量,从而提高了土壤有效磷含量。蚯蚓活动及其特殊的生理过程所产生的综合作用使土壤有效磷含量和磷素有效性明显提高。     

红壤小流域坡地不同利用方式对土壤磷素流失的影响

以浙江德清县排溪冲小流域生态系统为实例,采用定位土芯Ｅｕ示踪和无界径流小区法研究了流域内坡地不同利用方式对土壤磷素流失的影响,结果表明：（１）坡地不同利用方式磷素流失差异明显,流失最严重提是竹园,其次是旱地作物和新建果园,再次是幼龄茶园,林地和未开发利用的荒草地磷素的流失较轻;（２）泥沙结合态磷（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ,ＰＰ）随泥沙迁移流失是红壤坡地磷素流的的主要形式,６种利     

定位施肥对紫色菜园土磷素状况的影响

基于紫色菜园土壤莴笋-白菜轮作3a的12季连续定位施肥试验,研究施肥对土壤磷素状况的影响。结果表明,在紫色土上以化肥为基础增施有机肥(泥炭或菜籽粕)既提高土壤磷含量,又增加无机磷组分中有效磷源和缓效磷源的比例,且不会增加磷素淋失的风险,是所有处理中最优者;增磷、增钾处理虽然提高了土壤磷含量,但未能提高速效磷源与缓效磷源的比例;增氮、增硼及常规施肥降低土壤磷含量和提高无效磷源的比例;无肥处理磷含量最低,无效磷源比例最高。紫色菜园土无机磷约为有机磷的4—6倍,无机磷各组分以钙磷为主,占I-P总量的60.89%—67.92%,显示紫色土风化程度较低。各形态磷素呈Ca10-P>Ca8-P>Fe-P≈Al-P≈OC-P>Ca2-P序列变化,其中Ca2-P和Al-P总共仅占无机磷总量的11.47%—19.43%,表明紫色土中对植物最有效的磷源不足;而Ca10-P和OC-P共占无机磷总量的42.48%—59.55%,意味着紫色土无机磷有一半左右是以作物不可利用的形态存在的。紫色土全磷与无机磷、有机磷、Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P、OC-P及Ca10-P呈显著正相关;无机磷与多种形态磷呈显著正相关(除有机磷、Ca2-P、有效磷外);有机磷与全磷、Ca2-P显著正相关;有效磷与全磷、Ca2-P、Al-P、Fe-P显著正相关;无机磷组分间也都存在显著正相关关系(OC-P与Ca10-P间有极显著正相关,但它们与其它无机磷组分无相关性)。表明在土壤磷的整个循环系统中,不同组分无机磷与有机磷之间处于一个动态平衡中,它们之间存在着相互影响和制约。土壤pH与各形态磷关系密切。对土壤有效磷与无机磷组分间的关系进行系统分析,简单相关分析结果土壤有效磷与Ca2-P、Fe-P呈极显著正相关,与Al-P呈显著正相关,与Ca8-P、OC-P、Ca10-P正相关但不显著;通径分析结果对土壤有效磷直接影响较大的无机磷组分是Al-P、Ca8-P与Ca2-P,其中Ca8-P的直接影响为负效应;逐步回归分析结果与通径分析一致。综合分析得出,Ca2-P、Al-P是最有效的磷源,Fe-P、Ca8-P次之,Ca10-P与OC-P是非有效磷源。莴笋和白菜产量与紫色土壤Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P呈显著正相关,与OC-P、Ca10-P无相关性。紫色土各形态无机磷与两种蔬菜产量的相关系数r大小依次为Ca2-P>Fe-P>AL-P>Ca8-P>Ca10-P>OC-P,这与各形态无机磷与有效磷简单相关分析的结果一致。     

外源水溶性有机物及温度对红壤铜形态的影响

利用模拟培养试验研究了外源水溶性有机物（DOM）添加量和培养温度对红壤中Cu形态的影响. 结果表明: 与不添加DOM比较, 添加不同量的DOM均可提高土壤中交换态Cu的含量、降低铁锰结合态Cu含量; 随着培养时间的延长,不同DOM添加量下土壤交换态Cu含量呈逐渐下降趋势;至试验结束时,DOM添加量为250 mg·L^-1时土壤交换态和碳酸盐结合态Cu含量最高, 添加量为500 mg·L^-1时铁锰结合态Cu含量最高;不同DOM添加量下, 土壤中有机结合态Cu含量较CK增加10.67%～23.66%. 在25 ℃和45 ℃温度条件下, 添加DOM后土壤交换态和铁锰结合态Cu含量均随培养时间的延长呈下降趋势, 但在5 ℃下变化趋势相反; 3种温度下添加DOM后土壤碳酸盐结合态Cu含量有随培养时间延长而增加的趋势. 随着培养温度的升高,土壤有机结合态Cu含量增加, 但在温度较低(5 ℃)时土壤残渣态Cu含量下降.     

农田杂草还田对土壤磷素形态的影响

提高农田土壤磷素的可利用性,减少磷肥施用,对促进农业的可持续发展及缓解全球磷素危机具有重要意义。通过盆栽试验模拟夏季田间植物还田,比较红薯(Ipomoea batatas)、绿豆(Vigna radiata)以及杂草(千金子(Leptochloa chinensis)+水苋菜(Ammannia baccifera)混合) 3种夏季经营模式在还田期间土壤磷形态的变化,探索农田杂草还田提高土壤磷素可利用性的潜力。结果表明:绿豆还田主要通过增加碱性磷酸酶和土壤微生物活性促进有机磷矿化;红薯还田在腐解前期增加土壤速效磷,而后期磷素易流失或被固定成有效性较低的磷形态;杂草还田可以显著提升土壤速效磷,使有效性较低的闭蓄态磷(OP)、磷灰石(Ca₁₀-P)及磷酸铁盐(Fe-P)持续性地向有效性较高的磷酸二钙(Ca₂-P)、磷酸八钙(Ca₈-P)及磷酸铝盐(Al-P)转化,并整体保持在有效性较高的水平。杂草还田使以Ca₈-P形式保留在土壤中的磷素显著增加,提升土壤磷素可利用性的同时减小磷素流失的风险;杂草还田也显著...     

湿地农田土壤磷素的分布、形态与有效性及磷素循环

对江汉平原四湖地区湿地农田土壤磷素的含量分布、形态、有效性、磷素循环及施肥效应进行了研究.结果表明农田土壤全磷和有效磷含量随着地势的降低呈明显降低趋势,潜育性土壤全磷和有效磷含量均极显著低于非潜育性土壤.水田土壤Ca-P、Al-P、Fe-P和O-P分别占无机磷总量的58.1%、3.7%、10.6%和27.5%,其中Ca-P和Al-P与有效磷呈高度正相关(r分别为0.9286**和0.9038**),说明Ca P和Al-P是该地区水田土壤有效磷的主要来源之一.潜育性土壤Ca-P、Al-P和Fe-P的平均含量分别比非潜育性土壤低84.0、10.2和21.1mg/kg,其差异达显著或极显著水平,证明潜育性土壤磷素降低的主要原因是Ca-P、Al-P和Fe-P的损失.五种耕作制度下潜育性稻田土壤磷素输入输出平衡值为盈余2.3～27.9kg/hm2·a,其输入输出比(1/0)为1.06～1.88.对于土壤速效磷小于5mg/kg的潜育性稻田,早、中、晚稻的最高产量施磷量分别为4.83,4.93和1.78 P2O5kg/666.7m2.     

退化红壤不同植被恢复方式对蚯蚓种群的影响

对4种人工林(小叶栎、木荷、马尾松及木荷．马尾松混交林)和2种荒草地(保护荒地、轻度干扰荒地)及疏草荒地对照进行了蚯蚓种群的季节动态调查．结果表明,退化红壤植被恢复10年后蚯蚓种群有了明显的发展,但仅1种天锡杜拉蚓存在．蚯蚓密度和生物量的季节平均值顺序为：保护荒地>干扰荒地>小叶栎>木荷>马尾松>混交林>疏草荒地,其中前三者显著高于其余植被类型(P<0．05)．蚯蚓种群季节波动明显,夏季干热有强烈的抑制作用．就季节变异系数所体现的种群稳定性而言,小叶栎最高,而马尾松最低．荒草地也较低．鉴别分析从整体上刻画了不同恢复植被下蚯蚓种群的分异．由植被类型决定的归还土壤的有机物数量和质量是蚯蚓种群分异的主要驱动因子．另外．联系蚯蚓种群发展,讨论了退化红壤恢复中选择适宜植被类型的重要性．     

蚯蚓活动对土壤氨基酸组分及含量的影响

通过室内培养试验,研究了赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)和威廉环毛蚓(Metaphire guillelmi)对土壤氨基酸组分及含量的影响,并探讨了两种不同生活型蚯蚓作用效果的异同。结果表明:蚯蚓活动可显著改变土壤氨基酸含量,爱胜蚓作用下土壤酸解氨基酸和游离氨基酸分别增加5.08 g/kg和7.72 mg/kg,环毛蚓作用下土壤酸解氨基酸和游离氨基酸分别增加3.86 g/kg和4.44mg/kg。各处理酸解氨基酸均以中性氨基酸所占比例为最大(平均51.9%),酸性氨基酸次之(平均23.3%),而含硫氨基酸(平均14.4%)及碱性氨基酸最少(平均10.4%)。各处理游离氨基酸同样以中性氨基酸为主,平均54.4%,而以碱性氨基酸含量最少,平均仅为7.2%。蚯蚓活动并未改变土壤氨基酸可检出种类,各处理分别检测出16种酸解氨基酸和14种游离氨基酸。土壤酸解氨基酸和游离氨基酸组分含量在蚯蚓作用下均有明显改变:加入爱胜蚓后土壤酸解氨基酸组分中天冬氨酸、精氨酸、甲硫氨酸、丙氨酸、赖氨酸和甘氨酸增幅较高,均在85.7%以上,缬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、谷氨酸、亮氨酸、酪氨酸和组氨酸增幅较小在40.7%—62.7%间波动;加入环毛蚓后土壤酸解氨基酸组分中甲硫氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、酪氨酸和丙氨酸增幅较大,均在71.9%以上,甘氨酸、精氨酸、异亮氨酸增幅适中,分别为56.8%、55.6%和54.9%;丝氨酸、亮氨酸、苏氨酸、谷氨酸、组氨酸和苯丙氨酸增幅最小,均在40%以下;游离氨基酸组分中组氨酸、精氨酸、甘氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和丙氨酸在加入爱胜蚓后增加的幅度较大,增幅在150.0%以上,增幅较为缓和的氨基酸组分有天冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、缬氨酸、谷氨酸和苯丙氨酸,介于58.8%—92.1%之间;环毛蚓作用下,天冬氨酸、精氨酸、丝氨酸和异亮氨酸增幅最大,分别为184.2%、173.3%、163.0%和116.6%;苏氨酸、亮氨酸、缬氨酸和甘氨酸增幅较缓,介于52.3%—92.7%之间;谷氨酸、组氨酸、苯丙氨酸、丙氨酸和甲硫氨酸增幅较低,均在33.1%之下;而半胱氨酸在蚯蚓作用下显著降低,降幅为11.8%。对比两种生活型蚯蚓作用效果可知,土壤氨基酸总含量及各组分含量在爱胜蚓和环毛蚓作用下的增加或减少趋势相同(土壤酸解氨基酸组分缬氨酸除外),但改变幅度却存在明显差异,总体而言,爱胜蚓作用效果优于环毛蚓。     

生物黑炭与无机肥料配施对旱作红壤有效磷含量的影响

针对我国南方旱地红壤有效磷含量普遍较低的问题,研究了生物黑炭与无机肥料配施对旱地红壤有效磷、有机碳含量和pH的影响.结果表明:生物黑炭与无机肥料配施后,红壤理化性质得到不同程度的改善;土壤pH值、有机碳和有效磷含量在油菜各生育期均得到不同程度的提高,在抽薹期、开花期、成熟期分别较种植前平均提高了16%、24%、26%,23%、34%、38%及100%、191%、317%.pH、有机碳和有效磷含量随着生物黑炭用量的增多而增加.施用生物黑炭处理的土壤有效磷与pH和有机碳呈显著相关性.研究结果可为改善旱地红壤缺磷状况及其理化性质提供科学依据.     

红壤酶活性与肥力的关系

对供试红壤的基本化学性质、微生物量以及酶活性进行分析.结果表明,红壤脲酶、蔗糖酶、磷酸酶及过氧化氢酶与土壤有机碳、全氮及全磷显著相关或极显著相关,这些酶活性反映了红壤肥力水平的差异.土壤酶活性聚类分析结果与根据土壤化学、生物学性质所得结果基本相似.酶活性可用于评价红壤肥力质量.新鲜土样的酶活性不仅高于风干土样,且与土壤肥力质量联系更为密切.     

模拟氮沉降对鼎湖山森林土壤酸性磷酸单酯酶活性和有效磷含量的影响

采用野外原位试验模拟氮(N)沉降,研究了其对鼎湖山马尾松林、混交林和季风林3种森林类型土壤酸性磷酸单酯酶活性(APA)和有效磷(AP)含量的影响.在季风林中设置对照(0 kg N·hm-2·a-1)、低N(50 kg N·hm-2·a-1)、中N(100 kg N·hm-2·a-1)和高N(150 kg N·hm-2·a-1)处理,在马尾松林和混交林中只设置对照、低N和中N处理.结果表明:随着土层加深,土壤APA和AP含量降低.土壤APA在季风林中最高,而AP含量在3种林型中没有显著差异.N沉降增加对土壤APA的作用与林型有关.季风林中适度N沉降可使APA升高,且低N处理的APA(19.52 μmol·g-1·h-1)最高;马尾松林和混交林中,中N处理的APA最高,分别为12.74和11.02 μmol·g-1·h-1.3种林型的AP含量均在低N处理下最高,但各N处理之间的差异并不显著.土壤APA与AP含量之间呈显著正相关关系.     

低分子量有机酸对红壤无机态磷转化及酸度的影响

以鄂南、赣北两红壤样品为材料,加入不同有机酸并经室温培养后,测定不同P组分、pH及活性Al含量的变化。结果表明,供试有机酸均使土壤Ca2－P含量增高,增幅大小依次为柠檬酸＞苹果酸＞琥珀酸＞乙酸;2种土壤的Ca8－P和Ca10－P含量无明显变化规律,Fe-P、Al-P和O－P含量有所下降,除乙酸处理的土壤pH值无显著变化外,其它有机酸的加入使pH下降0．65－1．96;有机酸引起活性Al量增多,除乙酸处理的变化较小外,其它有机酸或混合物的加入使土壤中0．02mol.L^-1CaCl2提取Al增加4．7－50．3倍,1mol.L^-1提取Al增加4．0－67．3倍。可见,有机酸具有双重作用,既增加P的有效性,又增加土壤酸度和Al毒。     

Effects of soil phosphorus availability,temperature and moisture on soil respiration in Eucalyptus pauciflora forest

Rates of soil respiration (CO₂ efflux) were measured for a year in a mature Eucalyptus pauciflora forest in unfertilized and phosphorus-fertilized plots. Soil CO₂ efflux showed a distinct seasonal trend, and average daily rates ranged from 124 to 574 mg CO₂ m^–2 hr^–1. Temperature and moisture are the main variables that cause variation in soil CO₂ efflux; hence their effects were investigated over a year so as to then differentiate the treatment effect of phosphorus (P) nutrition.Soil temperature had the greatest effect on CO₂ efflux and exhibited a highly significant logarithmic relationship (r² = 0.81). Periods of low soil and litter moisture occurred during summer when temperatures were greater than 10 °C, and this resulted in depression of soil CO₂ efflux. During winter, when temperatures were less than 10 °C, soil and litter moisture were consistently high and thus their variation had little effect on soil CO₂ efflux. A multiple regression model including soil temperature, and soil and litter moisture accounted for 97% of the variance in rates of CO₂ efflux, and thus can be used to predict soil CO₂ efflux at this site with high accuracy. Total annual efflux of carbon from soil was estimated to be 7.11 t C ha^–1 yr^–1. The model was used to predict changes in this annual flux if temperature and moisture conditions were altered. The extent to which coefficients of the model differ among sites and forest types requires testing.Increased soil P availability resulted in a large increase in stem growth of trees but a reduction in the rate of soil CO₂ efflux by approximately 8%. This reduction is suggested to be due to lower root activity resulting from reduced allocation of assimilate belowground. Root activity changed when P was added to microsites within plots, and via the whole tree root system at the plot level. These relationships of belowground carbon fluxes with temperature, moisture and nutrient availability provide essential information for understanding and predicting potential changes in forest ecosystems in response to land use management or climate change.     

蚯蚓和秸秆对铜污染土壤微生物类群和活性的影响

试验设置4个Cu浓度水平：0、100、200和400 mg·kg^-1 Cu²⁺,每个Cu浓度水平设置4个处理：对照(CK)、表施秸秆(M)、接种蚯蚓(E)、同时加入蚯蚓和秸秆(ME),研究了在Cu污染土壤中加入蚯蚓和秸秆对土壤微生物数量及活性的影响.结果表明：Cu污染、秸秆和蚯蚓均明显影响土壤微生物类群; Cu污染对细菌、放线菌具有抑制作用,而对真菌没有影响;秸秆显著提高了真菌数量;蚯蚓使土壤细菌、放线菌数量显著增加,而对真菌数量影响不大.Cu污染浓度＞200 mg·kg^-1处理对微生物量碳具有抑制作用;加入秸秆或蚯蚓,可显著提高土壤微生物量碳,而且同时加蚯蚓和秸秆处理土壤微生物量碳增加最显著.加入蚯蚓和秸秆后,土壤呼吸值显著增高.Cu<200 mg·kg^-1时,蚯蚓处理土壤呼吸值最大,平均比对照高3.06～5.58倍;Cu≥200mg·kg^-1时,蚯蚓、秸秆同时加入处理土壤呼吸值最高.4个处理土壤代谢商大小顺序为：ME>E>M>CK.蚯蚓和秸秆处理对土壤NH₄⁺-N没有影响,而对土壤NO₃^--N影响各异.接种蚯蚓,可显著提高土壤NO₃^--N含量;加入秸秆,可显著降低土壤NO₃^--N含量;同时加入蚯蚓和秸秆处理NO₃^--N含量最低.相关分析表明,土壤有效态Cu(DTPA-Cu)与土壤放线菌、细菌呈显著负相关,而与土壤呼吸、土壤NO₃^--N、NH₄⁺-N含量呈显著正相关.引入秸秆和蚯蚓,可在一定程度上减缓Cu污染对微生物数量和活性的影响.     

磷肥输入对稻田土壤剖面胶体磷含量的影响

磷肥管理与土壤磷素赋存息息相关,选取杭嘉湖地区典型稻田定位实验,研究磷肥输入下稻田土壤剖面胶体磷含量的变化,分析不同施肥管理下胶体磷在土壤中的分布规律。结果表明,(1)胶体磷是磷素在土壤中赋存的重要形式,能够占到土壤胶体溶液(1μm)总磷的85%以上,土壤全磷的0.1%—2%;(2)磷肥施用增加了土壤胶体磷含量,特别是在有机肥处理下0—5 cm土壤胶体磷含量达到了8.0 mg/kg;(3)随着土壤深度的增加,胶体磷含量减少,有机肥输入下对深层土壤胶体磷含量的影响较无机肥明显;(4)水稻收割后表层土壤胶体磷含量与油菜收割后相比减少明显,0—5 cm土壤胶体磷含量减少了90%左右,但有机肥施用下胶体磷含量减少较小;(5)水稻收割后30—60 cm土壤胶体磷含量有所增加,可能与胶体磷发生的纵向迁移有关。了解磷肥输入对稻田土壤剖面胶体磷含量的影响,为研究土壤磷素赋存形态及迁移变化提供科学依据,对有效评估胶体磷的环境风险起到指导作用。     

不同农作方式下红壤坡耕地土壤磷素流失特征

研究了6种农作方式红壤坡耕地土壤P素流失特征。结果表明,红壤坡耕地土壤P素的坡面流失主要通过径流和推移质2种方式,顺坡农作处理径流流失P素的比例占土壤全P流失量的55．26％,通过推移质流失的P素和径流流失的P素基本相当,其它处理土壤P素的流失主要以径流方式流失。流失量占土壤全P流失量的67．59％～88．11％。在流失的土壤P素中,泥砂结合态占多数,其比例为57．79％～77．59％,其中有效P的流失基本上通过径流方式,与传统的顺坡耕作的坡耕地利用方式相比。其它5种不同农作措施均有控制和防治土壤P素流失的作用。能减少P流失总量40．73％～84．70％。水平土埂、等高农作措施、休闲措施效果优于水平革带、水平沟农作措施。土壤P素流失时间主要集中在5～8月,占全年土壤P素流失量的89．15％～100％。