山坡退化林地林木生长对微地形人工干预的响应

为探究水土保持微地形人工干预措施(等高反坡阶)对坡面退化林地林木生长的影响,在昆明市松华坝水源区内选取典型山坡退化林地,通过动态观测和对比分析不同样地林木胸径、树高、新枝生长量及样地叶面积指数(LAI)的变化差异,再结合土壤水分有效性分析以探讨差异原因.结果表明:等高反坡阶样地云南松胸径和树高的最大值和均值均大于对照样地(CK),退化林群落中小径阶和低矮的植株占更大比例,表明等高反坡阶样地中优势木新生植株和退化严重植株的生长潜力得到激发,不同样地云南松植株新枝平均枝长和枝径的年变化差异率达到了72.4%和39.1%.等高反坡阶样地云南松植株新枝生长量和样地LAI的变化及新枝生长的速度大于CK.土壤含水率和新枝生长量与LAI均呈显著相关,对水分有效性分析后得到等高反坡阶样地易效水比例(64.2%)整体高于CK(54.7%),5月至9月雨季中,等高反坡阶样地易效水存在时间更长,这有利于林木的生长,进而改变退化林地植物群落结构.     

等高反坡阶措施下坡耕地球囊霉素相关土壤蛋白对土壤碳氮储量的贡献

为证实坡面微地形改造措施-等高反坡阶(CRT)对坡耕地的生态修复功能,揭示CRT对球囊霉素相关土壤蛋白(GRSP)含量及土壤碳氮储量贡献的影响与机制至关重要。通过分析原状(CK)和CRT处理下旱季和雨季坡耕地0-5、5-15、15-30 cm土层中总GRSP(T-GRSP)、易提取GRSP(EE-GRSP)、土壤有机碳(SOC)与土壤全氮(TN)在CRT阶上和阶下及CK对应位置处的时空分布特征,探讨CRT措施下GRSP对土壤碳氮储量的贡献,揭示相关机制。结果表明:(1)CRT坡耕地土壤T-GRSP、EE-GRSP、SOC和TN的含量较CK显著提高(P<0.05),增幅分别为16.6%-189%、7.28%-102%、1%-68.3%和7.29%-79.7%。且CRT对坡耕地GRSP含量的提升效果总体表现为雨季强于旱季、表层(0-5 cm)土壤高于深层(15-30 cm)、阶下优于阶上。(2)相比CK,CRT坡耕地旱季和雨季SOC储量分别提高8.06%和13.5%,TN储量提高7.01%和12.1%。T-GRSP对SOC和TN储量的贡献率较CK分别提高8.5%-141%和2.58%-133%,EE-GRSP对SOC和TN储量的贡献率较CK分别提高1.38%-82%和5.25%-87.2%。且CRT对坡耕地SOC和TN储量提升效果雨季优于旱季,对表层土壤T-GRSP对SOC和TN贡献率的提升效果表现为雨季强于旱季、阶下强于阶上。(3)CRT极大提高了坡耕地T-GRSP与土壤孔隙度、SOC和TN的正相关性。相比CK,相关系数(R²)分别由0.17、0.26和0.29增至0.51、0.66和0.64。因此,CRT措施不仅降低了坡耕地SOC和TN的流失,还通过提高有机质含量改善土壤通气透水性,进而提高坡耕地GRSP的分泌与累积,同时提高GRSP对碳氮的贡献率,促进了土壤碳氮的固持与封存。     

不同基肥对退化坡地及牧草产量和质量的影响

探讨了不同基肥组合处理对退化坡地的改造利用和对牧草生产的影响．在相同的肥水管理条件下,以“鸡粪＋牛粪＋石灰”的基肥组合（Ａ）处理退化坡地土壤,可使皇草、杂交狼尾草、矮象草和墨西哥玉米的年产量比“猪粪＋牛粪＋石灰”的组合（Ｂ）处理分别高出９．７％、１２．８％、４３．０％和９．９％,前者（Ａ）生产出的牧草的粗蛋白含量略高于后者（Ｂ）,粗纤维含量略低于后者,而粗灰分含量显著高于后者．     

土壤侵蚀对土壤肥力及土地生物生产力的影响

通过对红壤坡地不同土地利用方式土壤肥力及土地生物生产力的空间分异研究,揭示了土壤侵蚀对土壤肥力和土地生产力的负面影响．即侵蚀导致Ｎ、Ｐ、Ｋ等土壤速效养分含量减少及其在坡面上部的相对贫乏和下部的相对富集;土壤有机质含量降低;土壤机械组成中砂、粉、粘粒比率发生变化,表现为土壤沙化,土地生物生产力下降．     

反坡水平阶对坡耕地径流和泥沙的调控作用

基于天然降雨径流小区,动态监测了澄江抚仙湖一级支流尖山河小流域坡耕地降雨-径流过程及水土流失量,研究了反坡水平阶对云南红壤坡耕地水土流失的调控作用.结果表明：反坡水平阶对研究区地表径流调控率在49.5%～87.7%,产沙调控率在56.7%～96.1%,平均可削减地表径流65.3%、减少泥沙流失80.7%,产流产沙调控作用显著,且产沙调控作用更明显;原状坡面和反坡水平阶处理中各参数的变异系数均依次为：泥沙流失量>径流量>产径流降雨量.与原状坡面相比,反坡水平阶处理下径流量、泥沙量的相对偏离程度较小,说明反坡水平阶对研究区坡耕地水土流失调控作用显著.     

长期施肥对东北黑土酶活性的影响

在中国科学院海伦农业生态实验站长期定位试验基础上,研究了长期施用化肥和有机肥对黑土0～20 cm和20～40 cm土层土壤脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶和转化酶活性及土壤全碳和全氮的影响.结果表明：长期施用化肥和有机肥均不同程度地提高了0～20 cm和20～40 cm土层土壤磷酸酶、脲酶和转化酶活性,特别是化肥和有机肥配合施用显著增加了该3种土壤酶的活性,增幅分别为43.6%～113.2%、25.9%～79.5%、14.7%～134.4%(0～20 cm)和56.1%～127.2%、14.5%～113.8%、16.2%～207.2%(20～40 cm),长期施用化肥对土壤过氧化氢酶活性影响不大.随着土层深度的增加,土壤磷酸酶、脲酶和转化酶活性均有所降低;长期施用氮肥对土壤脲酶、施用磷肥对土壤磷酸酶有明显的促进作用;长期施肥对土壤全C、全N含量及C/N也有明显影响.     

长期施肥对东北黑土酶活性的影响

在中国科学院海伦农业生态实验站长期定位试验基础上,研究了长期施用化肥和有机肥对黑土0～20cm和20～40cm土层土壤脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶和转化酶活性及土壤全碳和全氮的影响.结果表明：长期施用化肥和有机肥均不同程度地提高了0～20cm和20～40cm土层土壤磷酸酶、脲酶和转化酶活性,特别是化肥和有机肥配合施用显著增加了该3种土壤酶的活性,增幅分别为43.6%～113.2%、25.9%～79.5%、14.7%～134.4%（0～20cm）和56.1%～127.2%、14.5%～113.8%、16.2%～207.2%（20～40cm）,长期施用化肥对土壤过氧化氢酶活性影响不大.随着土层深度的增加,土壤磷酸酶、脲酶和转化酶活性均有所降低;长期施用氮肥对土壤脲酶、施用磷肥对土壤磷酸酶有明显的促进作用;长期施肥对土壤全C、全N含量及C/N也有明显影响.     

干旱沙区生物土壤结皮发育对红砂形态及干物质积累的影响

为了探讨干旱沙区生物土壤结皮发育对红砂形态及干物质积累的影响,以巴丹吉林沙漠南缘已发育不同类型生物土壤结皮并有红砂种群成功定居的区域为研究场所,通过野外监测与室内测定的方法对藻类-地衣、地衣、地衣-藓类结皮上的红砂（当年生、幼株、成株）形态特征及生物量进行了调查研究。结果表明：（1）藻类-地衣结皮演替到地衣-藓类结皮的过程中,当年生红砂形态差异不显著,但5 a以上植株基部分枝长、树冠/侧冠投影面积、主根长均显著减小;同时,地衣-藓类结皮的3-5 a植株基部分枝数明显减少,且5 a以上植株明显矮化。（2）生物土壤结皮发育不仅降低了红砂幼株或成株生物量积累能力,还减小了植株根冠比,且降低/减小程度随结皮演替或株龄的增大逐渐增大。（3）红砂形态、生物量指标与物理或藻类结皮面积百分比呈极显著正相关关系,与藓类结皮面积百分比呈极显著的负相关关系。因此认为,生物土壤结皮的演替导致土壤关键生态因子（如土壤水分）发生变化,进而影响红砂植株生长发育能力,从而使得不同发育阶段结皮上的同龄红砂形态特征及生物量存在差异性。     

半干旱黄土区苜蓿退化对坡面草本植物分布及多样性的影响

半干旱黄土丘陵区土壤水分亏缺引起人工苜蓿草地退化会显著影响其他草本植物的分布及多样性,然而地形驱动下的苜蓿草地退化及植被群落多样性响应还尚不清楚。以典型半干旱黄土丘陵区龙滩小流域为研究区,对不同地形条件下退化苜蓿草地地上生物量、草本多样性及生长季内0—200 cm土壤水分进行了定位监测,利用方差分析、相关分析和典范对应分析(CCA)明确坡面地形、苜蓿生长状况和土壤水分与其他草本植物分布及多样性之间的关系。结果表明:(1)地形显著影响植被群落特征,西坡、东坡和北坡样带苜蓿地上生物量明显不同,西坡和东坡样带中、下坡位苜蓿地上生物量明显高于上坡位,而其他草本的生物量、物种丰富度和多样性指数的变化趋势则与苜蓿相反;(2)苜蓿地上生物量与80—200 cm土壤水分显著正相关,而与0—20 cm和20—80 cm土壤水分的相关性较小;(3)地形特征、不同深度土壤水分和苜蓿地上生物量解释了退化苜蓿草地其他草本群落变异的87.8%,其中坡向、苜蓿地上生物量、0—20 cm和20—80 cm土壤水分4个因子解释了79.3%的群落变异。研究认为,半干旱黄土丘陵区不同地形条件引起坡面土壤水分变化,进而影响退化苜蓿草地地上生物量,使得苜蓿退化程度不同,而苜蓿退化程度和0—80 cm土壤水分决定了不同部位草本分布及多样性。     

硒对土壤中汞形态及其生物有效性的影响

利用连续浸提法研究了硒对稻田土壤中汞的形态分布及其生物有效性的影响。结果显示:加硒前后土壤中汞均以有机结合态、元素态和硫化物态为主,这三者占土壤总汞含量的90%以上,而生物有效态汞(包括模拟胃酸提取态和水溶态)仅占土壤总汞含量的0.27%。加硒对土壤中有机结合态和元素态汞的影响最为显著,随着硒添加浓度的增加,有机结合态汞的相对含量呈逐渐下降的趋势,而元素态汞相反,但土壤中其他形态的汞含量变化不显著。加硒可有效降低土壤中无机汞和甲基汞的生物有效性。结合土壤中汞形态及其生物有效性的变化可以推测:有机结合汞是维持土壤中生物有效态汞的重要补偿来源,当其转化成更为惰性的元素汞后,影响有机结合态汞与生物有效态汞之间的平衡,可能是导致土壤中汞生物有效性降低的主要因素。     

黑土和棕壤中甲胺磷的根际降解脱毒模拟研究

利用塑料根际盒研究了甲胺磷在黑土和棕壤大豆根际和非根际环境中的降解脱毒行为.结果表明,甲胺磷虽是急性毒性较高的农药,但在土壤环境中能很快降解,并且同等条件下,甲胺磷在黑土中的残留量普遍低于棕壤.在无大豆种植情况下(对照处理),培养试验第2天,棕壤甲胺磷残留量约为33%,黑土只有26%.在大豆根际圈中,甲胺磷的降解明显加快,尤其是在黑土中.第9天,根际盒中层黑土和棕壤的农药残留分别比无植物对照低87.5%和76.0%.甲胺磷的土壤降解过程符合一级动力学方程,降解半衰期为2 d左右.     

Cd、Pb投加浓度对其在黑土中化学形态分布及油菜生长和吸收Cd、Pb的影响

采用室内模拟实验和连续形态分级方法研究了Cd、Pb投加浓度对其在黑土中化学形态分布及油菜生长和吸收Cd、Pb量的影响.结果表明:随Cd、Pb投加量的增加,土壤中Cd交换态含量增幅较大,Pb碳酸盐结合态、Fe-Mn氧化物结合态含量增幅较大;外源Cd在土壤中的存在形态以交换态和残留态为主,Pb的交换态比例相对较低,其存在形态主要为残留态;土壤Cd、Pb投加浓度较低时,促进了油菜的生长,投加浓度较高时,对油菜生长的抑制作用较为明显;地下部分Cd、Pb含量远高于地上部分,与Cd相比,Pb向地上部的迁移率相对较小;土壤中Cd、Pb各形态含量与油菜地下、地上部分吸收的Cd、Pb量均呈显著正相关,与干质量呈负相关;交换态Cd、Pb对油菜干质量影响最大,碳酸盐结合态对油菜吸收Cd、Pb的贡献最大.     

乙草胺和甲胺磷对农田黑土可培养真菌数量及种群结构的影响

应用传统及PCR-DGGE方法(denaturing gradient gel electrophoresis),分别对不同浓度乙草胺、甲胺磷胁迫下黑土中可培养真菌CFU(colony forming units)、种群丰富度(richness)及种群结构动态变化规律进行了研究.结果表明,在实验室微域条件下,乙草胺对黑土可培养真菌CFU的影响随处理浓度的增加而抑制作用增强,表现出由低浓度(50 mg·kg^-1)时的刺激生长到高浓度(250 mg·kg^-1)时的长期抑制效应;250 mg·kg^-1甲胺磷在8周处理过程中对土壤可培养真菌生长具有显著的刺激效应,使可培养真菌CFU比对照增加10倍,但50和150 mg·kg^-1甲胺磷处理对土壤可培养真菌CFU无显著影响.种群丰富度系数分析结果表明,高、中浓度乙草胺处理可使土壤可培养真菌种群丰富度不可逆地降低.土壤真菌rDNA特异PCR-DGGE聚类分析结果表明,不同浓度乙草胺、甲胺磷处理均不同程度地对土壤可培养真菌的种群组成和结构造成影响,其中甲胺磷尤为显著.     

土壤中乙草胺的微生物降解及其对防除稗草持效性的影响

采用气相色谱法和生物测定法,研究了土壤中乙草胺的微生物降解及其对防除稗草持效性的影响.结果表明,在同样的湿度和温度条件下,当添加到土壤中的乙草胺浓度为125、25和5.0 mg·kg^-1时,相同浓度的乙草胺在非灭菌土壤中的半衰期显著短于灭菌土壤,说明土壤微生物对乙草胺有明显的降解作用.三大主要菌群分离培养物降解实验与上述结果一致.生物测定结果表明,乙草胺在非灭菌土壤中防除稗草的持效期显著短于灭菌土壤,微生物的存在缩短了乙草胺在土壤中的滞留时间,从而降低了乙草胺防除稗草的持效性.     

甲胺磷和铜对黑土中乙草胺的蚯蚓生态解毒过程的影响

采用微宇宙培养法,通过蚯蚓对比试验,研究了甲胺磷和Cu分别与乙草胺共存条件下黑土中乙草胺降解过程的动态变化,探讨利用蚯蚓强化乙草胺解毒过程的可行性.结果表明,无论是否加入蚯蚓,在乙草胺单一污染的土壤中乙草胺的降解符合一级反应动力学规律;蚯蚓活动促进了乙草胺的降解解毒过程;土壤中甲胺磷或Cu分别与乙草胺共存时,对乙草胺的降解有抑制效应;甲胺磷与乙草胺复合及Cu与较高浓度乙草胺复合时,改变了乙草胺随时间的降解变化规律; 而Cu与较低浓度乙草胺复合时,对其降解解毒过程无明显影响.     

重金属污染土壤原位化学固定修复研究进展

重金属污染土壤原位化学固定修复是通过添加不同外源物质固定土壤中重金属元素,达到降低重金属迁移性和生物有效性的一种重要方法.由于操作方便和效果快速,使其在污染土壤治理过程中有着不可代替的作用,尤其对于耕作土壤中的面源污染.许多具有俘获土壤中重金属离子能力的自然物质和工业副产品如磷矿石、泥炭土、石灰和有机肥等都可用在实地的固定修复中.采用实验室评价和实地应用评价,一方面可以评估这些固定物质在土壤中对重金属离子的固定效率;另一方面可以评估重金属的溶出、释放和生物毒性等生态风险.本文对原位修复过程中采用的不同固定物质的来源和分类进行了概述,对化学固定过程的机理进行了探讨,同时阐述了重金属污染土壤化学固定修复应用过程中的实验室评价和实地应用评价方法,分析了化学固定修复的局限性并提出了今后的发展方向.     

甲胺磷、乙草胺和铜单一与复合污染对蚯蚓的毒性效应研究

以赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)为例,通过滤纸急性毒性试验法研究了东北黑土区普遍存在的3种农用化学品甲胺磷、乙草胺和Cu对蚯蚓的单一与复合毒性效应．单一实验结果表明,三者对蚯蚓均有毒性,它们的毒性顺序为乙草胺＞甲胺磷＞Cu,半致死浓度分别为：0．307、0．708和118．70mg.kg^-1;同时通过观察可知,乙草胺与Cu以皮肤渗入蚯蚓体的毒性效应较甲胺磷明显．复合毒性实验结果表明,低浓度Cu与高浓度Cu对甲胺磷的毒性均有增强作用;低浓度Cu对乙草胺的毒性有削弱作用,但高浓度Cu对乙草胺的毒性有增强作用．可见,三者对土壤生态系统生态安全性和土壤健康质量存在潜在危害,同时这几种污染物的共存进一步加大了潜在危害性,且复合毒性效应与各组浓度组合密切相关．     

湖南稻田土壤固定态铵含量的季节变化及生物有效性

以湖南省3种固定态铵含量较高的稻田土壤为供试土壤,通过盆栽试验,研究了稻田土壤固定态铵在植稻期间的动态变化及其生物有效性。结果表明,稻田土壤的固定态铵含量处于不断的变化之中,施氮肥和有机肥使土壤固定态铵含量升高,而水稻吸收氮则使土壤固定态铵含量降低,其变化趋势与土壤碱解氮含量变化相似。“新固定的”固定态铵基本对当季水稻全部有效。而“原有的”固定态铵对当季作物和后季作物部分有效,就供试土壤而言,在水稻生育期间,土壤固定态铵的释放量是潮沙泥>紫泥田>河沙泥;就不同水稻而言,早稻生育期间土壤固定态铵的释放量大于晚稻生育期间土壤固定态铵的释放量。     

表面活性剂对土壤中多环芳烃生物有效性影响的研究进展

表面活性剂能够改变多环节烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs）在土壤中的溶解度、吸附/解吸平衡和与土壤微生物的相互作用,从而改变PAHs的生物有效性,表面活性剂主要通过降低土壤-水之间的界面张力,增加PAHs的溶解度、促进PAHs的运输等方式来加强PAHs的生物有效性,但由于表面活性剂本身对微生物的毒害作用或无毒的表面活性剂优先作为微生物的生长基质,可能会对PAHs的生物有效性起到抑制作用,另外,表面活性剂对土壤中不同形态的PAHs生物有效性的影响不同,表面活性剂、PAHs和土壤微生物的类型浓度以及土壤的物理化学条件等都对PAHs的生物有效性有影响。     

马蹄金叶片中铜、铅含量及其对生理指标的影响

研究了草坪草马蹄金对不同污染土壤的Cu、Pb含量．结果表明,马蹄金体内Cu含量(44．8mg．kg^-1)高于Pb含量(25．59mg·kg^-1)．两种元素在体内的分布特征是根、茎>叶(P<0．05),并随着土壤内重金属含量增加而增加,但富集系数呈下降趋势;马蹄金对Cu的富集系数(0．784)高于Pb的富集系数(0．465)．自然状态下不同程度Cu、Pb复合污染对马蹄金叶片细胞膜及细胞保护系统的影响结果表明,随着Cu、Pb浓度增加,叶片内叶绿素a、叶绿素a／b分别由1．610mg·g^-1 FW和4．100．下降到1．017mg·g^-1 FW和2．299;SOD活性先升高至106．494U·g^-1 FW,随后下降至86．258U·g^-1 FW;POD活性则逐渐增加;而细胞膜透性变化不明显。