退化高寒草原土壤生物学性质的变化

对藏北退化高寒草原的土壤生物学性质研究表明:轻度退化草地2~10cm土层微生物(细菌、真菌、放线菌)数量与生物量(碳、氮)、土壤酶(纤维素酶、脲酶、碱性磷酸酶)活性和有机质总体上高于正常草地,中度、严重退化草地则均呈显著降低趋势.微生物生物量碳氮比(BC/BN)与土壤全碳、全氮比(TC/TN)呈极显著正相关(r=0.9088,P≤0.01;n=4);与正常草地相比,轻度、中度退化草地BC/TC、BN/TN值均呈上升趋势,而严重退化草地则呈明显下降趋势.土壤微生物生物量与土壤酶活性呈极显著或显著正相关,但二者均与土壤放线菌数量呈不同程度的负相关;2~10cm土层有机质与土壤微生物生物量、土壤酶活性均呈极显著或显著正相关;随草地退化的加剧,2~10cm和11~20cm土层腐殖质碳占土壤有机碳比重,以及胡敏酸碳占土壤腐殖质碳比重均较正常草地明显上升.     

杉木人工林土壤有机质研究

土壤有机质在养分循环、土壤理化性质等方面具有重要作用,是陆地生态系统重要的碳库,对全球碳素循环的平衡起着重要作用．本文详细阐述了杉木林地土壤有机质的性质与组成。杉木连栽对土壤有机质含量、腐殖质结合形态的影响以及林分发育过程中土壤有机质的变化,炼山、整地、施肥等经营活动对杉木林地土壤有机质的影响．杉木纯林有机质含量和质量均低于混交林,且随栽植代数的增加有机质含量和质量呈下降趋势,林地土壤肥力下降．最后提出应加强对土壤有机质周转模型、有机质组分,尤其是活性有机质以及有机质与全球碳循环关系的研究．     

不同肥力条件下黑土及其有机无机复合体的腐殖质组成

采用Kumada法研究了不同肥力黑土及其复合体的腐殖质组成.结果表明,黑土培肥后,粉粒和细砂复合体含量增多;土壤及各级复合体游离态和结合态腐殖质含量得到不同程度提高,但游离态腐殖质的腐殖化度降低.这种作用在粉粒和细砂复合体中表现得更为明显.随复合体粒径增大,复合体有机碳含量、腐殖质提取率、游离态腐殖质含量及游离态胡敏酸的腐殖化度等均有降低趋势.胡敏酸分类结果表明,高肥土壤游离态胡敏酸均为R_p型,低肥则为R_p型和B型.随复合体粒径增大,游离态胡敏酸类型变化序列主要为:A型(粘粒)→B型(粉粒)→R_p型(细砂);无论粒径大小,结合态胡敏酸大多为A型.土壤培肥后,可使全土及各级复合体的游离态腐殖质的腐殖化度降低,进而会发生型变.在黑土中,游离态胡敏酸的型变主要体现在粉粒复合体中,结合态胡敏酸的型变主要体现在细砂复合体中.     

不同退化程度高寒草原土壤肥力变化特征

就藏北退化高寒草原土壤肥力的变化等进行了研究.结果表明: (1)高寒草原土壤物理性质的变化对土壤化学、生物学性质具有重要的调控作用,土壤生物学性质对土壤肥力的演变则具有关键影响.(2)随草地退化程度的提高,2～10 cm土层土壤容重均呈不同程度的下降,土壤孔度、土壤含水量则分呈显著的增、减趋势,但草地退化对土壤含水量的影响更为显著;高寒草原土壤中,＞0.25 mm的水稳性团粒与土壤含水量呈极显著正相关,有机质对改善土壤结构、提高土壤含水量则具有极为显著的促进作用.(3)轻度退化草地土壤有机质、腐殖质与土壤全氮、磷、钾含量均呈不同程度的提高,中度、严重退化草地则呈相反趋势;土壤有效氮、磷、钾含量在总体上随草地退化的加剧而呈下降趋势;腐殖质碳占有机碳比重、HA-C占腐殖质碳比重、HA/FA则均随草地退化的加剧而呈明显上升;(4)不同程度退化草地2～10 cm土层微生物(细菌、真菌、放线菌)数量、微生物生物量(碳、氮)、土壤酶(纤维素酶、脲酶、碱性磷酸酶)活性等在总体上与有机质的变化趋势相一致;BC/BN与TC/TN间呈极显著正相关(r=0.937 0* *,p≤0.01),轻度、中度退化草地BC/TC、BN/TN均呈明显上升,仅严重退化草地呈下降趋势.5)高寒草原微生物量、土壤酶活性与土壤有机质、全氮、有效氮、有效钾含量间均呈极显著或显著正相关,与有效磷则均呈不同程度的负相关.     

冻融环境下凋落叶添加对亚高山森林土壤腐殖化程度的影响

亚高山森林凋落叶与土壤腐殖化的关系是了解森林土壤有机质动态过程的关键内容,且受到季节性冻融、凋落叶与土壤性质的综合作用,但缺乏深入认识。因此,在对亚高山凋落叶腐殖化认识的前期基础上,以川西亚高山典型的针叶林、针阔混交林以及阔叶林土壤为研究对象,采用控制冻融环境和凋落叶添加的方法,通过分析土壤可提取腐殖质的色调系数(Δlog K)、光密度值(E4/E6)以及A600/C值等光学指标,研究冻融循环与凋落叶添加对土壤腐殖化程度的影响。结果表明:冻融循环和凋落叶添加及其交互作用均明显影响土壤的腐殖化程度,但受到凋落叶类型和土壤类型的调控。在冻融循环初期,添加凋落叶能促进土壤的腐殖化进程,提高土壤的腐殖化程度;随着冻融循环次数的增加以及凋落叶的不断分解,阔叶凋落叶对土壤的腐殖化表现出促进作用,而针叶凋落叶则对土壤的腐殖化表现出抑制作用。此外,在冻融循环环境下,即使土壤的腐殖化程度增加,但腐殖质仍为相对年轻的Rp型,有利于提高土壤的肥力。这些结果表明,气候变化情景下高山森林地表冻融循环的改变将显著影响凋落叶与土壤腐殖质的密切关系,为进一步认识区域森林土壤有机质动态提供了一定的科学依据。     

武汉生物工程学院桃园土壤中腐殖质的测定

腐殖质是生物体在土壤中经微生物分解而形成的有机物质,是植物生长的必须营养元素。为了解武汉生物工程学院桃园土壤中腐殖质各主要组分的含量,采用焦磷酸钠浸提一重铬酸钾氧化法对该园土壤中腐殖质的组分和性质进行了研究。结果表明:腐殖质全碳量平均为18.92 g/kg,属于高肥力土壤;胡敏酸和富啡酸总碳量平均为15.35 g/kg,胡敏酸含碳量平均为9.74 g/kg,含碳量均较高,说明土样的腐殖化程度较高。     

半干旱黄土丘陵区纯林土壤腐殖质异化特征及与其他性质的关系

纯林长期生长或多代连栽必然会导致土壤腐殖质含量和构成发生异化,探究这种异化特征及其与土壤其他性质的关系可以为纯林管理或混交改造提供科学依据。通过对半干旱黄土丘陵区南泥湾林场8种典型纯林土壤腐殖质及其他性质进行系统检测,结果表明:(1)侧柏林土壤腐殖质含量最高(34.61 g/kg),腐殖化程度和稳定性一般;白榆和白桦林土壤的腐殖质含量中等(19.69—23.58 g/kg)、腐殖化程度和稳定性最佳;茶条槭和小叶杨林土壤的腐殖质含量(20.59—22.53 g/kg)和构成均为中等水平;油松、沙棘和刺槐林土壤的腐殖质质量较低(11.77—13.81 g/kg),且腐殖化程度较低,稳定性相对最差;(2)与胡敏酸含量存在显著相互促进作用(P0.05)的土壤性质为CEC、N、微生物量和蛋白酶活性(相关系数0.769—0.926,下同),存在显著相互抑制作用的为有效Cu(-0.793);与富啡酸存在显著相互促进作用的为N、CEC、微生物量、蔗糖酶和磷酸酶活性(0.836—0.955),存在显著相互抑制作用的为有效Cu(-0.822);与胡敏素存在显著相互促进作用的为N、CEC、微生物量、磷酸酶活性和有效Zn(0.766—0.951),存在显著相互抑制作用的为脱氢酶活性(-0.784)。(3)腐殖质构成与其他性质的相关性均不显著(P0.05),其中相对有利于提高胡敏酸/腐殖酸含量之比的土壤性质为蛋白酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性,而不利的是脱氢酶活性;相对有利于提高胡敏酸/富啡酸含量之比的为速效K、CEC和脲酶活性,而不利的是脱氢酶活性。(4)总体而言土壤腐殖质含量较之腐殖质构成与其他性质之间具有更大的相关性;向土壤增施N肥可以促进腐殖质的形成,增加K肥则有利于腐殖质构成的改善,而通过混交改造或增加林下植被是促进纯林土壤腐殖质化过程和解决土壤退化的根本措施。     

植被恢复对侵蚀红壤可溶性有机质含量及光谱学特征的影响

为了解植被恢复对侵蚀红壤可溶性有机质含量及结构特征的影响, 以福建省长汀县河田镇植被恢复后的侵蚀红壤及对照裸地为研究对象, 对两试验地0-60 cm深土壤中可溶性有机质的含量及光谱学特征进行了比较研究。结果表明: 侵蚀红壤植被恢复后, 土壤可溶性有机碳含量显著提高, 在土表到60 cm深度的6个10 cm土层中, 植被恢复土壤可溶性有机碳含量分别提高为对照裸地相应土层的5.6、4.7、4.6、3.1、2.4及2.2倍。可溶性有机氮含量在两试验地之间的差异在各土层中不一致。植被恢复各土层侵蚀红壤可溶性有机质的芳香化指数显著高于对照裸地, 荧光发射光谱腐殖化指数略高于对照裸地, 植被恢复后的侵蚀红壤与对照裸地间荧光同步光谱腐殖化指数无明显差异。荧光同步光谱图中, 两试验地侵蚀红壤可溶性有机质的吸收主要为类蛋白质及芳香性脂肪族荧光基团的吸收。傅里叶红外光谱结果显示, 与对照裸地相比, 植被恢复后的侵蚀红壤土壤可溶性有机质中官能团种类更多, 且含有更多芳香碳及羧基碳。两试验地土壤可溶性有机质均表现为芳香化及腐殖化程度随土层的加深而降低。相关性分析显示, 土壤可溶性有机质的芳香化及腐殖化指数与土壤碳氮总量有极显著正相关关系。总之, 侵蚀红壤经植被恢复后, 土壤可溶性有机碳含量及可溶性有机质的芳香化指数显著提高, 可溶性有机质的腐殖化指数略有增大, 可溶性有机质结构更复杂, 更不易被分解, 因此有利于土壤肥力的恢复。     

青藏高原中东部表土轻组碳氮含量分布及其影响因素

土壤轻组(LF)能够反映因人为活动或环境变化引起的土壤微弱改变。为探究青藏高原土壤LF含量分布及其影响因素,分析了青藏高原中东部不同植被类型下表土LF、重组(HF)及其碳氮含量和碳氮比(C/N),讨论了LF碳氮含量及C/N与环境因子的相互关系。结果表明:青藏高原中东部表土LF占土壤总有机质的比例很小(2.11%),不同植被类型表土LF含量排序为:林地高寒草甸高山草原荒漠。表土轻组有机碳(LFOC)、重组有机碳(HFOC)平均含量分别为27.23%和2.39%,以林地最高(31.73%,2.64%),荒漠LFOC和高寒草甸HFOC含量最低,分别为24.63%和2.30%。轻组总氮(LFTN)、重组总氮(HFTN)平均含量分别为1.22%和0.12%,以高寒草甸最高(1.28%,0.12%),林地最低(1.14%,0.10%)。轻重组C/N均值分别为27.67和11.59,以林地最高(36.95,15.15),高寒草甸轻组C/N和高山草原重组C/N最低,分别为25.45和10.03,表明林地腐殖化程度较高,有效氮含量较低,而高寒草甸和高山草地与之相反。青藏高原中东部表土LF含量及分布受植被类型影响明显,土壤pH值是影响LF碳氮含量最重要的环境因子。     

亚热带地区阔叶林与杉木林土壤活性有机质比较

通过对亚热带3个地区地带性阔叶林和杉木林土壤活性有机质的比较,分析森林类型变化及杉木连栽对土壤有机碳和养分含量的影响.结果表明：地带性阔叶林转变为杉木林后,土壤总有机碳含量下降27.8%～52.1%、腐殖酸碳下降32.2%～52.8%、胡敏酸下降36.4%～59.0%、富里酸下降29.7%～50.0%;杉木连栽也使土壤总有机碳和腐殖质含量下降.森林类型改变和杉木连栽对土壤活性有机质的影响更明显.杉木林取代阔叶林后,土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、可溶性有机碳和可溶性有机氮含量的最大降幅分别为61.8%、38.2%、43.3%和69.0%;与第1代杉木林相比,第2代杉木林土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、可溶性有机碳和可溶性有机氮含量的最大降幅分别为34.7%、29.3%、30.4%、18.4%.经相关性分析,除冷水浸提有机氮外,土壤活性有机质与养分含量之间具有密切的相关关系.     

不同放牧强度下短花针茅荒漠草原植被-土壤系统有机碳组分储量特征

草地生态系统作为陆地生态系统的重要组成部分,在全球碳循环中发挥着重要作用。以内蒙古短花针茅荒漠草原不同放牧强度样地为研究对象,通过分析地上植物、凋落物、根系、土壤中有机碳和土壤轻组有机碳,研究草原植被-土壤系统有机碳组分储量的变化特征,从碳储量角度为合理利用草原提供指导。研究结果表明:(1)不同放牧强度荒漠草原地上植物碳储量为11.98—44.51 g/m~2,凋落物碳储量10.43—36.12 g/m~2,根系(0—40cm)碳储量502.30—804.31 g/m~2,且对照区(CK)均显著高于中度放牧区(MG)、重度放牧区(HG);(2)0—40cm土壤碳储量为7817.43—9694.16 g/m~2,其中轻度放牧区(LG)碳储量为9694.16 g/m~2,显著高于CK、HG(P0.05);(3)植被—土壤系统的碳储量为8342.14—10494.80 g/m~2,LGMGCKHG,有机碳主要储存于土壤当中,占比约90.54%—93.71%,适度放牧利用有利于发挥草地生态系统的碳汇功能;(4)土壤轻组有机碳储量为484.20—654.62 g/m~2,LG储量最高,表明适度放牧有助于草原土壤营养物质的循环和积累。     

Light and heavy fractions of soil organic matter in response to climate warming and increased precipitation in a temperate steppe

Soil is one of the most important carbon (C) and nitrogen (N) pools and plays a crucial role in ecosystem C and N cycling. Climate change profoundly affects soil C and N storage via changing C and N inputs and outputs. However, the influences of climate warming and changing precipitation regime on labile and recalcitrant fractions of soil organic C and N remain unclear. Here, we investigated soil labile and recalcitrant C and N under 6 years' treatments of experimental warming and increased precipitation in a temperate steppe in Northern China. We measured soil light fraction C (LFC) and N (LFN), microbial biomass C (MBC) and N (MBN), dissolved organic C (DOC) and heavy fraction C (HFC) and N (HFN). The results showed that increased precipitation significantly stimulated soil LFC and LFN by 16.1% and 18.5%, respectively, and increased LFC:HFC ratio and LFN:HFN ratio, suggesting that increased precipitation transferred more soil organic carbon into the quick-decayed carbon pool. Experimental warming reduced soil labile C (LFC, MBC, and DOC). In contrast, soil heavy fraction C and N, and total C and N were not significantly impacted by increased precipitation or warming. Soil labile C significantly correlated with gross ecosystem productivity, ecosystem respiration and soil respiration, but not with soil moisture and temperature, suggesting that biotic processes rather than abiotic factors determine variations in soil labile C. Our results indicate that certain soil carbon fraction is sensitive to climate change in the temperate steppe, which may in turn impact ecosystem carbon fluxes in response and feedback to climate change.     

三种不同类型亚高山森林凋落物输入对土壤腐殖化的影响

森林凋落物既是土壤腐殖质的主要来源,也可以通过新鲜凋落物中易降解组分的输入激发土壤原有腐殖质的降解,导致其相互关系并不明确。以王朗国家级自然保护区内的典型亚高山针叶林、针阔混交林以及阔叶林为研究对象,开展土壤原位培养试验,设置允许凋落物正常输入和去除凋落物两种处理,分析2017年-2019年期间不同凋落物处理下森林土壤可提取腐殖物质的光密度特征,研究土壤腐殖化程度与凋落物的关系。结果表明,在2年的试验过程中,3种森林土壤的腐殖化程度整体表现为针叶林>混交林>阔叶林,均展现出在冬季降低,生长季增加的动态规律;凋落物对3个森林的土壤腐殖化程度均无显著影响,但凋落物输入明显改变了土壤腐殖化程度的季节性变化趋势,且在冬季的阔叶林和混交林中表现更为突出。冬季凋落物的输入使得阔叶林和混交林土壤的腐殖化程度明显降低,而生长季凋落物输入对3种森林土壤腐殖化程度无显著影响。这些结果表明气候变暖情景下冬季温度的上升可能导致土壤的腐殖化程度增加,但凋落物的存在可以减缓增加的趋势。这些结果对于具有明显季节性冻融且对气候变化敏感的亚高山森林土壤肥力管理及可持续经营具有一定的科学意义。     

有机肥对石灰性土壤肥力属性的长期影响

用常规化学分析和差热分析方法研究了长期不同施肥模式下有机肥对土壤生态肥力的影响。结果表明,长期施用有机肥(厩肥、高秸处理)可显著提高土壤有机碳含量,其水散性G0复合体减少;水稳性G1、G2复合体增加,3种胶散复合体的有机碳含量提高,重组复合体中活性强的松结合态腐殖质较多。施入有机肥不仅可提高土壤有机无机复合体的总能量水平,而且也能提高复合体中松结态、稳结态、紧结态腐殖质的能态。高秸、厩肥处理的原土、重组、稳紧态复合体、紧结态复合体和3种胶散复合体焓变值较高,具有较高能态。施用有机肥的土壤全氮、全磷、重组磷及C/N比均呈提高趋势,pH值降低,其原土和重组复合体的阳离子交换量较高。     

土壤保肥-供肥机理及其调节Ⅱ.棕壤型菜园土的腐殖质结合形态及其肥力学意义

采自辽宁省不同地区的１５对棕壤型菜园土肥、瘦地及其各粒级微团聚体的有机质储量和腐殖质结合形态的研究表明,肥地及其各粒级微团聚体的有机质和各结合形态腐殖质的含量与松结态腐殖质占有机质总量的比例均比瘦地及其各相应粒级微团聚体的高,稳结态腐殖质的比例较小,紧结态腐殖质的比例肥瘦地大体相当．无论肥地或瘦地,小粒级微团聚体的有机质和各结合形态腐殖质的含量及松、稳结态腐殖质占有机质总量的比例均较大粒级的高,而紧结态腐殖质则相反,表明大、小粒级微团聚体具有不同的肥力学意义     

Transformations of carbon and nitrogen in a Calciorthid soil amended with a range of organic residues

A calcareous soil was treated with an organic fertilizer mixture of grape debris and peat, or with pig manure, chicken manure, city refuse or with aerobic or anaerobic sewage sludges. Changes in different fractions of carbon and nitrogen were followed by analysis of the soil, immediately after these additions, after they had decomposed for six months in the soil, after a maize harvest, and after a subsequent barley harvest. The various forms of carbon had decreased after six months. The rate of decrease varied with the nature of the organic materials. In all samples, the fulvic acids fraction decreased most. The main transformations happened during the first six months whether there was a crop growing or not, but the crops had no influence on the breakdown of the organic materials. The ratio of humic acids/fulvic acids had increased after six months of humification and, in general terms, the final values of the ratio oxidizable carbon/extractable carbon were lower than the initial ones, indicating a higher degree of humification in the organic matter by the end of the experiment. The total nitrogen level remained practically constant after the first six months of humification even after the second crop. Part of the organic nitrogen of the soil samples amended with chicken manure, city refuse or the two sludges was transformed into mineral nitrogen during the humification process. The extractable nitrogen values increased because of the fertilizer applied during the pot trials.     

The effect of forty years of continuous corn cropping on soil organic matter characteristics

Changes in humus and some of the major extractable components of soil organic matter were examined, following forty years of conventionally tilled continuous corn cropping compared with those of an adjacent untilled native grassland soil. Results indicate that long-term continuous cropping caused a significant reduction in the content of alkali extractable and water soluble carbon, as well as in the phenolic and chloroform extractable compounds, while no differences in volatile acids and n-hexane extractable substances were found. On the basis of organic C, corn cropping led to a relative enrichement of phenolic compounds, volatile acids and substances extractable by Na₄P₂O₇, but it did not affect the substances extractable by water. Except for the humification ratio (HR), the humification parameters, such as humification degree (HD), the extracted humic and fulvic acids, the C_HA/C_FA ratio and the humification index (HI) revealed a higher degree of humification of the organic matter in native grassland than in the continuous corn cropping system. IR spectra of n-hexane, chloroform, alkaline and water extracts failed to show significant differences between sites under native grassland and sites under continuous corn.