土壤速效养分空间变异的尺度效应

在GIS技术支持下,运用经典统计学和地统计学的方法,从经典统计分析、变异函数和Kriging插值图等方面探讨了禹城市耕地土壤速效磷(AP)、速效钾(AK)在县级和镇级两个不同采样尺度下的空间变异特征.结果表明:在两个采样尺度下,AP、AK都服从对数正态分布,它们的变异系数范围为26.5%～36.6%,均属中等变异强度,随着采样尺度的缩小,土壤AP、AK的变异系数都增大.两个采样尺度下,土壤AP和AK均在一定范围内存在空间相关关系,县级采样尺度下土壤AP和AK的空间自相关距离较大,分别为9.0 km和26.5 km,镇级采样尺度下土壤AP和AK的空间自相关距离明显变小,分别为1.7 km和2.8 km.两个采样尺度下的土壤AP和AK受结构性因素和随机性因素的影响,表现出明显不同的分布规律.     

桉树与豆科植物混交种植对土壤速效养分的影响

比较了桉树纯林、厚荚相思纯林以及两者的行混交林与株混交林的土壤速效养分特征。结果表明,豆科纯林及行混交林的土壤硝态氮含量显著高于桉林,铵态氮的格局也相似,因而,桉树与豆科植物混交种植可以明显改善土壤氮素营养。土壤速效磷含量以桉纯林最高,不同季节速效磷含量以豆科林最低,含磷较高的桉树枯落物及其分解是桉林地表土壤速效磷较高的重要原因;而豆科植物产生的高氮土壤条件导致整个林分较快的生长,造成植物氮磷平衡失调,并由此增加了对土壤速效磷的吸收,从而导致豆科林土壤速效磷较低。不同林型土壤速效钾差别不大,豆科林土壤小幅度高于其它林型,而不同林型土壤速效硼含量也差别不大,但豆科林土壤小幅度低于其它林型,这可能是豆科林对钾与硼的需要与影响不同所致;在植物栽种后不久,土壤速效硼迅速下降至极低水平,然后逐年大幅度上升,这可能是植物从深层吸收土壤硼并通过凋落物转移至表土的效应;结果也显示,造林初期有必要施用适当硼肥。     

黄土高原南麓县域耕地土壤速效养分时空变异

在生态脆弱的黄土高原南麓合阳县,以1983、2006年耕地土壤速效氮、磷、钾含量为对象,利用空间自相关、变异函数及分形维数等方法,研究县域土壤速效养分时空变异特征及主要影响因素.结果表明,从1983到2006年,除土壤速效钾外,耕地速效氮、磷的平均含量分别提高73.98％和92.69％;土壤速效养分全局Moran's I指数和空间相关距均呈递减变化、分维数增加,预示其空间结构减弱,随机变异性增强.土壤速效氮、磷含量在绝大部分研究区域内呈现不同程度累积,而速效钾含量则在59.65％的耕地上减少;导致其不同变化的因素有耕地利用方式、施肥管理、灌溉、土壤类型等,其中以土地利用方式和施肥管理措施的影响最大.     

不同有机无机肥配施比例对红壤旱地花生产量、土壤速效养分和生物学性质的影响

大田条件下,研究了不同有机无机配施比例对红壤花生旱地可培养微生物数量、土壤主要酶活性、土壤速效养分及花生产量的影响。结果表明:(1)有机肥配施花生产量显著高于其他处理,有机肥比例为40%时,荚果产量、籽仁产量、单株结果数及百粒重效果增加最明显,分别较常规施肥提高20.14%、26.92%、27.87%和7.08%;(2)有机肥配施可以显著提高土壤速效养分含量,40%有机肥在花生生育期结束后能显著提高土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量,与常规施肥相比,分别增加了17.89%、22.96%、12.57%;(3)土壤中细菌、真菌、放线菌数量随着有机肥配施比例增高而增加;40%有机肥配施比常规施肥处理的细菌、真菌、放线菌数量全生育期平均值分别提高:71.62%、40.42%、43.94%。(4)施肥可以显著提高土壤脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖转化酶活性,其中有机无机中量配施(40%有机肥)、高量配施(60%、80%有机肥)显著高于其他处理,低量有机肥配施(20%有机肥)接近于常规施肥水平。综上表明,在等量N、P、K养分条件下,配施40%猪粪N更有利于红壤地区土壤肥力及产量的改善。     

基于随机森林法的山核桃林地土壤速效养分含量空间分布特征研究

土壤氮磷钾是土壤肥力管理的重要元素,是植物生长的必要养分元素。对土壤氮磷钾的空间分布进行特征解译,可为精准管理临安山核桃产区林地土壤肥力,促进山核桃林产业可持续发展提供理论依据。研究以临安山核桃主产区为研究区域,利用随机森林（RF）、普通克里格（OK）和Shapley加性解释（SHAP）方法,结合地形因子、气候因子、土壤因子、遥感因子等环境变量,对山核桃林地土壤碱解氮（AN）、有效磷（AP）、速效钾（AK）的空间分布特征进行分析。研究结果表明：相比于OK模型,基于环境协变量所构建的RF模型对AN、AP和AK含量空间分布预测表现最佳,R²分别为0.68、0.60和0.64,均方根误差（RMSE）分别为20.005、10.287和22.426,平均绝对误差（MAE）分别为15.425、7.709 和21.628。RF模型SHAP分析显示,AN和AK含量分布主要受土壤有机质（SOM）的影响,并且SOM与AN和AK存在正相关性;AP主要受pH的影响,其次为色调指数,AP与pH和色调指数均具有负相关性;AK和AP同时受到海拔和坡向的影响。两种模型预测的氮磷钾空间分布趋势总体相似,不同速效养分存在明显的空间异质性。碱解氮高值区域主要分布于研究区东部;有效磷高值区域主要分布于研究区西部,但分散度高;速效钾高值区域则主要分布于研究区中部。总体而言,基于随机森林模型可以高精度模拟山核桃林地土壤氮磷钾含量空间分布特征,并依据主要环境协变量对土壤氮磷钾的影响关系,提出相应改良措施。在有效磷含量低值区域可以施用石灰来缓解土壤酸化,同时补追磷肥;碱解氮含量高值区域可以合理减少氮肥施用;速效钾含量低值区域合理施加钾肥;对于海拔较高及迎风坡多降雨的区域,可以构建林下高效水土保持植被,减轻水土流失;在林地施用有机肥料,改善土壤理化性质,增加土壤养分含量。     

不同干湿交替频率对土壤速效养分、水溶性有机碳的影响

为了探究不同干湿交替频率对速效养分、DOC的影响机理,选择北京褐土(表层0—10cm土壤)为研究对象,采用室内模拟控制实验法,控制其他变量,设计一系列不同频率的干湿交替实验,在58d内设置了10d土壤培育期和48d试验期,其中48d试验期设置0、1、2、3、4次干湿交替,试验结束(第58天)进行速效养分、水溶性有机碳(DOC,Dissolved organic carbon)等主要土壤速效养分指标测定。采用单因素方差分析与LSD多重比较法进行数据分析,研究结果显示:恒湿组的速效钾、硝态氮含量比干湿交替组高;低频率的干湿交替使得土壤速效钾含量减少,高频率可能在后期出现释钾现象,速效钾含量随着干湿交替频率增加可能会有所增加,趋近恒湿组速效钾水平,4次干湿交替频率是出现速效钾回升的临界次数;硝态氮含量随着频率增加也有增加趋势,低频率的1次干湿交替(DW1,1 drying-rewetting cycle)硝态氮含量最低,高频率的4次干湿交替(DW4,4 dryingrewetting cycles)最高,干湿交替频率增加更频繁的打破平衡,促进矿化,干湿交替组也趋近恒湿组的硝态氮水平。经过干湿交替,土壤中速效钾、铵态氮、DOC的含量下降,硝态氮含量增加,速效磷、pH的变化不明显。在固定时间内(48d),随着干湿交替的频率增加(从1次到2、3、4次),周期变短(从48d到24、16、12d),干燥与湿润的持续时间变短(从24d到12、8、6d),干湿交替组的速效钾、硝态氮含量分别趋于恒湿组的速效钾、硝态氮水平。     

库布齐沙漠不同人工固沙灌木林土壤微生物量与土壤养分特征

在库布齐沙漠东段选取人工油蒿+杨柴半灌木混交林、人工柠条锦鸡儿灌木林和人工沙柳灌木林3种人工固沙灌木林为对象,以流动沙地为对照,研究了不同人工固沙灌木林土壤微生物生物量碳和氮、土壤微生物数量、土壤养分变化特征及其相互间的关系,并运用综合指数法对不同人工固沙灌木林的土壤恢复效果进行评价.结果表明: 与流动沙地相比,3种人工固沙灌木林土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、速效磷含量均有不同程度的提高,表现为油蒿+杨柴林地＞柠条锦鸡儿林地＞沙柳林地,且均随土层加深而依次降低;3种人工固沙灌木林土壤微生物数量、微生物生物量碳和氮均较流动沙地有不同程度的提高,油蒿+杨柴林地土壤微生物生物量碳氮和细菌相对数量高于柠条锦鸡儿林地和沙柳林地,而真菌与放线菌相对数量则表现为柠条锦鸡儿林地＞沙柳林地＞油蒿+杨柴林地;影响3种人工固沙灌木林土壤细菌相对数量、微生物生物量碳和氮的因素是土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、速效磷含量及C/N,而放线菌、真菌相对数量主要受土壤全磷、速效氮和速效磷含量的影响;不同人工固沙灌木林土壤质量排序为:油蒿+杨柴林地＞柠条锦鸡儿林地＞沙柳林地＞流动沙地,表明不同人工固沙灌木林的建植均能提高沙漠土壤质量,其中营造油蒿+杨柴半灌木混交林对提高土壤综合质量效果最好.     

广西主要蔗区土壤和植株养分状况的调查研究

通过对广西九个县（市）的２０个蔗区进行调查研究发现：蔗区土壤有机质和全磷（Ｐ２Ｏ５％）含量普遍很高,平均含量分别达２５５％和０１３３％,全氮含量也较高,平均为０１２１％,而土壤全钾（Ｋ２Ｏ％）含量普遍处于极低水平,平均仅为０５４６％;与土壤全量养分含量相反,蔗叶中氮、磷的含量普遍很低,平均含量分别为０８９１％和０１０８％,而钾的含量普遍很高,平均达３８０８％,镁的含量也较低,平均为０１８７％;蔗叶中氮、磷、钾的含量与产量正相关,但钾含量大于５００％时出现相反情况;土壤紧实、后期干旱是影响甘蔗营养水平的重要因素;改善蔗区土壤结构、优化肥料配比、建立蔗区灌溉系统等对改善我区甘蔗营养状况及提高单产具有重要作用。     

不同草地类型对三江源区草地土壤养分的影响

对三江源区原生高寒草甸草原、退化高寒草甸草原、退化高寒草原和人工草地4种不同草地类型中,草地土壤养分的含量进行了测定,结果表明;高寒草甸草原随着退化程度的加重,全氮、有效氮、全磷、有效磷、有效钾均在土壤表层含量降低,中下层土壤含量升高。原生高寒草甸草原全氮、全磷、有效磷含量在中层土壤含量升高,而有效氮、有效钾含量随着土层加深逐渐降低。退化高寒草原全氮、全磷含量随土层加深变化较不明显,有效氮在中层土壤含量较多随后急剧下降,有效磷和有效钾随土层加深逐渐减少。人工草地各种土壤养分均呈现随土层逐步下降的态势,总体来看,人工草地在表层土壤的各种养分含量远远大于原生和退化草地,土壤速效养分受退化程度影响较大,其变化幅度明显高于全量养分,表层土壤养分受退化影响的程度较深层土壤大。     

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.     

江苏常熟虞山土壤动物群落多样性研究

对江苏省常熟市虞山国家森林公园内的土壤动物进行了调查,共采得土壤动物样本 3916个,隶属于 5门 10纲,共26类群。蜱螨目、弹尾目和线虫纲是优势类群,占个体总数的88.22％,它们构成了该地区土壤动物的主体。对针阔混交林、竹林和茶园的土壤动物群落结构分析表明:土壤动物密度、类群数、多样性指数(H’)、密度-类群指数(DG)和多群落比较多样性指数(DIG)排序均为针阔混交林>茶园>竹林。茶园的均匀度指数最高。竹林的优势度指数最大。不同群落的相似性(q)分析表明,3种生境的土壤动物群落两两间的相似性指数q均大于0.5,都达到了中等相似水平。土壤动物的类群数垂直分布有明显差异,类群数向下逐渐减少。     

浙江天童地区常绿阔叶林退化对土壤养分库和碳库的影响

为了解常绿阔叶林退化对土壤碳库和养分库的影响,采用空间代替时间的研究方法,以常绿阔叶林顶级群落为参照,选择了次生常绿阔叶幼年林、次生针阔混交林、次生针叶林、灌丛和灌草丛代表不同的退化类型,分别对其土壤氮磷养分库、碳库进行了调查和分析。结果表明：土壤氮库贮量从大到小依次为,成熟常绿阔叶林、次生常绿阔叶幼年林、灌丛、次生针叶林、灌草丛和次生针阔混交林;土壤总磷含量也是在成熟林最高,次生针阔混交林和次生针叶林的总磷含量显著高于次生常绿阔叶幼年林和灌丛;土壤有机碳含量从高到低依次为：成熟常绿阔叶林,次生针叶林、次生常绿阔叶幼年林、灌丛、灌草丛和次生针阔混交林;土壤铵态氮在成熟林、灌丛和灌草丛的库容量最大,其次分别为次生幼年常绿阔叶林、次生针阔混交林,最小的为次生针叶林;硝态氮则在灌草丛的库容量最大,其次分别为次生针叶林、次生针阔混交林和成熟林针叶林,最小的为次生常绿阔叶幼年林和灌丛。统计显示,常绿阔叶林退化不仅导致土壤有机碳库含量的显著下降,也使得土壤氮磷养分库含量显著下降。可以认为,砍伐导致的大量生物量输出和森林管理措施的影响,植物种类组成的改变,土壤物理性质的改变以及养分和有机碳的主要生物化学转化环节发生改变是导致此类变化的主要因素,常绿阔叶林顶极群落土壤是该地区土壤的最大养分库和碳库。     

杉木人工林凋落物生态化学计量与土壤有效养分对长期模拟氮沉降的响应

凋落物分解的快慢和养分释放的速度决定了生态系统中土壤有效养分的供应。探讨全球变化条件下森林生态系统凋落物与土壤养分的变化规律,有利于深入认识凋落物-土壤相互作用的养分调控因素,从而揭示生态系统C、N、P循环。通过模拟氮沉降增加试验,分4个水平处理,分别为0、60、120、240 kg N hm~(-2)a~(-1)。模拟氮沉降13年后,分析了杉木人工林凋落物中不同组分(落叶、落枝、落果)生态化学计量与土壤有效养分(有效氮、碱解氮、速效磷、速效钾)的关系。结果表明:氮沉降(N1、N2和N3)显著提高了落叶和落枝的N含量,平均增幅分别为35.27%和32.21%;高水平氮沉降(N3)处理显著降低了落叶和落枝的C/N,平均降幅分别为25.95%和22.32%,但N3增加了落枝和落果N/P,平均增幅分别为38.4%和31.7%;氮沉降对凋落物各组分的C、P和C/P均影响不显著。氮沉降处理显著增加了土壤NO_3~--N和NH_4~+-N含量,均表现为N3N2N1N0,其中NO_3~--N含量更容易受氮沉降处理的影响,表现为更大的增幅。N2显著增加0—20 cm土层的碱解氮含量,N1显著降低0—20 cm土层的速效钾,但氮沉降对速效磷含量没有影响。凋落物生态化学计量与土壤有效养分之间的Pearson相关和冗余分析(RDA)表明,凋落物生态化学计量与土壤有效养分之间关系紧密,凋落物P含量(蒙特卡罗检验,P=0.018)和C/P比值(P=0.037)对土壤有效养分影响显著。凋落物中C/N比值、C/P比值与土壤有效养分呈显著负相关,其比值越高越不利于土壤有效养分的累积。     

Seasonal drought and dry‐season irrigation influence leaf‐litter nutrients and soil enzymes in a moist,lowland forest in Panama

Abstract Climatic conditions should not hinder nutrient release from decomposing leaf‐litter (mineralization) in the humid tropics, even though many tropical forests experience drought lasting from several weeks to months. We used a dry‐season irrigation experiment to examine the effect of seasonal drought on nutrient concentrations in leaf‐fall and in decomposing leaf‐litter. In the experiment, soil in two 2.25‐ha plots of old‐growth lowland moist forest on Barro Colorado Island, Republic of Panama, was watered to maintain soil water potential at or above field capacity throughout the 4‐month dry season. Wet‐season leaf‐fall had greater concentrations of nitrogen (N, 13.5 mg g^?1) and calcium (Ca, 15.6 mg g^?1) and lower concentrations of sulfur (S, 2.51 mg g^?1) and potassium (K, 3.03 mg g^?1) than dry‐season leaf‐fall (N = 11.6 mg g^?1, Ca = 13.6 mg g^?1, S = 2.98 mg g^?1, K = 5.70 mg g^?1). Irrigation did not affect nutrient concentrations or nutrient return from forest trees to the forest floor annually (N = 18 g m^?2, phosphorus (P) = 1.06 g m^?2, S = 3.5 g m^?2, Ca = 18.9 g m^?2, magnesium = 6.5 g m^?2, K = 5.7 g m^?2). Nutrient mineralization rates were much greater during the wet season than the dry season, except for K, which did not vary seasonally. Nutrient residence times in forest‐floor material were longer in control plots than in irrigated plots, with values approximately equal to that for organic matter (210 in control plots vs 160 in irrigated plots). Calcium had the longest residence time. Forest‐floor material collected at the transition between seasons and incubated with or without leaching in the laboratory did not display large pulses in nutrient availability. Rather, microorganisms immobilized nutrients primarily during the wet season, unlike observations in tropical forests with longer dry seasons. Large amounts of P moved among different pools in forest‐floor material, apparently mediated by microorganisms. Arylsulfatase and phosphatase enzymes, which mineralize organically bound nutrients, had high activity throughout the dry season. Low soil moisture levels do not hinder nutrient cycling in this moist lowland forest.     

萘对川西亚高山森林土壤呼吸、养分和酶活性的影响

萘作为土壤动物化学抑制剂已在土壤动物生态功能的研究中广泛使用,但其非目标效应使其应用仍存在很大的不确定性.为了了解在亚高山森林土壤应用萘抑制土壤动物群落是否存在非目标效应,以青藏高原东缘的川西亚高山森林土壤为研究对象,采用微缩试验研究了萘对土壤呼吸速率、养分含量和酶活性的短期影响.结果表明: 萘处理显著抑制了培养0～10 d的土壤呼吸速率,随后(24～52 d)表现出明显的促进作用.萘处理显著影响了土壤铵态氮和硝态氮含量的动态变化,萘处理铵态氮和硝态氮含量分别以培养的3和17 d最高,对照则以培养的45 d和结束时的52 d最高.萘处理土壤可溶性碳含量在培养3 d急剧增加后迅速降低,对照则略有升高后降低,而萘处理和对照的可溶性氮含量均表现为先升高后降低.萘处理和对照的土壤酶活性均具相似的动态规律,两者的脲酶、硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性分别在培养45、38和10 d至最高.萘处理和采样时间的交互作用显著影响了土壤呼吸速率,以及土壤铵态氮、硝态氮和可溶性氮含量,但对可溶性碳含量、蔗糖酶、硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性的影响不显著.萘作为驱虫剂的非目标效应可能在短期内对川西亚高山森林土壤的氮循环过程产生强烈的影响.     

宁南山区典型植物根系分解特征及其对土壤养分的影响

根系分解是陆地生态系统碳和养分循环的重要地下生态过程,研究宁南山区典型植物根系分解特征及其对土壤养分的影响,能够丰富和完善陆地生态系统的物质和能量循环机制,为我国黄土高原植被恢复过程中植物与土壤之间的养分循环提供依据。连续2年研究了宁南山区3种典型植物(长芒草、铁杆蒿和百里香)根系的分解特征及其对土壤养分的影响。结果表明,长芒草、铁杆蒿和百里香根系年分解指数(K)分别0.00891、0.01128、0.01408,分解速率依次表现为百里香铁杆蒿长芒草。分解16个月后3种典型植物根系释放大量养分,其中碳的释放量在57.05—124.39 g/kg;氮的释放量在0.12—0.47 g/kg。3种典型植物根系对土壤养分的影响主要表现为:试验结束时,0—5 cm表层土壤有机碳含量提高了0.17—0.35 g/kg,5—20 cm土层土壤有机碳含量提高了0.26—0.35 g/kg。相关性分析可知,植物根系养分释放量与土壤养分含量之间存在一定的负相关关系,当土壤养分含量较低时,根系会增加养分释放量进行补充。由此可知,根系分解提高了土壤养分含量,有效的促进了养分在根系-土壤中的循环。