枣粮间作生态系统土壤氮空间分布特性

基于枣粮间作复合生态系统内部异质性,通过在不同位置采样测定,探讨了枣粮间作系统内土壤氮素空间分布特性.结果表明:(1)枣粮间作生态系统中,在小麦收获期和玉米收获期两个时期,土壤全氮和硝态氮含量均存在明显的垂直和水平两个方向空间变异性.而土壤铵态氮含量极低且没有明显的空间变异;(2)与全氮相比,枣粮间作系统中硝态氮空间变异性更强,且随着时间变化其空间分布特性有明显变化;(3)氮素施用量对土壤全氮和硝态氮空间变异有正向作用,而植株对氮的吸收利用可以降低土壤氮素分布空间差异程度.各因子对土壤全氮空间变异影响强弱顺序为氮吸收量＞氮素施用量＞土壤含水量;对土壤硝态氮空间变异影响强弱顺序为氮素施用量＞土壤全氮含量＞氮素吸收量＞土壤含水量.     

不同供氮水平下水曲柳（Fraxinus mandushurica Rupr.）幼苗根系呼吸季节动态

根呼吸是林木根系获得吸收养分和水分所需能量的重要生理活动.为了探讨林木根系呼吸速率的季节变化及其影响因素,采用离体根系法(Li-6400-06叶室连接到Li-6400便携式CO2/H2O分析系统)研究了水曲柳(Fraxinus mandushurica Rupr.)苗木各径级根呼吸速率在不同供氮水平下季节变化规律.结果表明:水曲柳苗木根呼吸速率表现出明显的季节动态,且与气温的季节变化规律相同,其中比根呼吸速率在0.5732 μmolCO2 · g-1 · s-1(直径≤2 mm,10月份)～7.1861 μmolCO2 · g-1 · s-1(直径≤2 mm,7月份)之间变化,表面积呼吸速率也是7月份最高,达到0.6848 μmolCO2 · cm-2 · s-1(直径>5 mm),10月份最低,仅为0.0132 μmolCO2 · cm-2 · s-1(直径≤2 mm);比根呼吸速率随根直径变大而降低,表面积呼吸速率变化规律则完全相反.供氮水平对水曲柳苗木根呼吸速率的影响随气温升高明显增强,其在6～8月份各径级根系中均达到显著水平(0.00072mm)Q10值范围为2.07～2.96,Q10值随根系径级增大而降低的现象表明水曲柳苗木细根对温度变化反应更为敏感;细根Q10值在供氮水平间差异显著(P=0.0392<0.05),粗根则不明显,表明土壤供氮水平主要影响细根的Q10值变化.     

两种种植体系下地下水硝态氮含量变化

寿光作为全国闻名的保护地蔬菜产区,过量施肥的现象非常普遍。为了解集约化大棚蔬菜种植区地下水中硝酸盐的含量变化状况,于2003～2005年对寿光市大田（小麦-玉米）、大棚（一年两茬番茄）两种不同的种植体系下农田灌溉水和农村饮用水水井进行了定点跟踪监测。结果表明：大田区地下水中硝态氮的含量随着时间的变化波动很小,农村饮用水中硝态氮含量没有超标现象;随着时间推移,大棚区灌溉水井中硝态氮含量年内（从年初到年末）呈明显的上升趋势,年际间则存在有规律的波动并逐年升高;灌溉水中硝态氮平均含量普遍高于饮用水,浅层地下水明显高于深层地下水;无论大棚区还是大田区,井深不同对地下水的硝态氮含量影响差异很大,浅井中硝态氮的含量明显高于深井。大棚区农村饮用水硝态氮含量超标现象非常普遍,对国家饮用水标准（20mg&#183;L^-1）超标率最高达37.50%,平均为14.06%;对WHO推荐饮用水上限（10mg&#183;L^-1）超标率最高达56.25%,平均为42.19%,硝态氮最高含量45.60mg&#183;L^-1。集约化大棚蔬菜栽培模式已经对农村地下水造成了很大的硝态氮污染,饮用水中较高的硝酸盐含量已经对当地居民的健康构成了潜在的威胁。     

内蒙古典型草原连续5年施用氮磷肥土壤生物多样性的变化

以中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站典型草原施肥小区为对象,研究了连续5a施氮肥(不施肥对照-CK,N52.5、N105、N175和N280kghm-2)和磷肥(P9、P37和P75kghm-2)对土壤生物多样性的影响。结果表明,连续5a施氮磷肥,随施肥量增加,土壤微生物量碳氮、微生物活性和代谢熵显著降低,而土壤微生物量磷则显著增加。高氮(N280)和高磷(P75)处理,不仅显著降低了微生物利用碳源的能力和微生物功能多样性,而且改变了微生物利用碳功能群结构,施氮肥处理更为明显。大量施用氮肥显著降低了土壤线虫总数和不同营养类群的数量,而施磷肥对线虫总数影响并不显著,相反,施磷肥和少量氮肥却提高了食细菌线虫的数量和比例。施用氮肥土壤原生动物总数呈下降趋势,而施磷肥则显著增加,但适度施用氮肥和磷肥时,土壤原生动物群落最为旺盛,尤其是施磷肥后肉足虫数量大幅度提高。氮磷肥对土壤理化性质和植被组成影响的差异,可能是土壤生物对不同肥料及其用量的响应存在较大差异的原因所在,其中施氮肥多以负效应为主,而施磷肥则多以正效应为主。     

滨河湿地不同植被对农业非点源氮污染的控制效果

滨河湿地作为连接河流水体和陆地的一个功能过渡界面区,是河流生态系统与陆地生态系统进行物质、能量、信息交换的一个重要过渡带,也是保护河流水体的最后一道屏障,对水质净化和农业非点源污染控制起着非常重要的作用。以黄河湿地国家自然保护区孟津扣马段为研究对象,采取野外定位观测试验和稳定同位素示踪(人工富集15N源的同位素稀释法)相结合的方法,研究了滨河湿地土壤对农业非点源氮的持留作用、渗漏到地下水中的农业非点源氮和湿地不同植被对滞留在土壤中的农业非点源氮的吸收作用。结果显示:通过地表径流进入滨河湿地的农业非点源氮在3个实验样方的垂向和侧向都发生了渗漏。滨河湿地土壤对农业非点源氮的滞留作用主要发生在0—10cm,相当于一个过滤器的功能。3种受试植被土壤表层的滞留量为芦苇(0.045mg/g)藨草(0.036mg/g)水烛(0.032mg/g),分别占到土壤滞留氮的59.2%、56.3%和56.1%。滞留在土壤中的农业非点源氮污染存在一个相对较长的效应。滨河湿地特殊的氧化还原条件导致强烈的土壤微生物反硝化作用以及滨河湿地植被对氮素的吸收作用,使得0-10cm土层土壤外源氮变化速度最快,1个月后,滞留芦苇、水烛、藨草样方中15N下降了77.8%、68.8%和8.3%;3个月后,芦苇、藨草、水烛样方中的15N下降了93.3%、72.2%和37.5%。滨河湿地复杂的水文过程,使得滞留在土壤表层的农业非点源氮迁移转化更为复杂多变。监测数据显示,在实验设计的浓度和强度范围内农业非点源氮没有对地下水造成影响。不同植被和同一植物的不同生长时期对滞留在土壤中氮的吸收能力差别较大,吸收量依次为芦苇嫩芽(9.731mg/g)老芦苇(4.939mg/g)藨草(0.620mg/g)水烛(0.186mg/g)。通过对生物量计算得出滨河湿地芦苇、水烛和藨草对农业非点源氮的吸收能力分别为氮吸收量96.11、3.76、0.32kg/hm2。可见,滨河湿地作为连接河流与陆地的缓冲带,通过截留、过滤、植物吸收等过程能有效的削减农业非点源氮对临近地表水体污染,对农业非点源氮污染控制起着非常重要的作用。合理的滨河湿地保护与利用模式对河流水环境保护具有重要的意义。     

种间互作和施氮对蚕豆/玉米间作生态系统地上部和地下部生长的影响

为河西走廊绿洲灌区豆科/禾本科间作体系的养分管理提供科学依据,于2007年在武威绿洲农业试验站应用田间原位根系行分隔技术研究了蚕豆/玉米种间互作和施氮对玉米抽雄期的根系空间分布、根系形态和作物地上部生长的影响。研究结果表明:种间互作和施氮均增加了玉米和蚕豆在纵向和横向两个尺度上的根重密度、根长密度、根表面积、根系体积。根长密度和根表面积与两种作物产量和氮素吸收均呈正相关,而与蚕豆的根瘤重呈负相关;抽雄期的土壤含水量与玉米产量和养分吸收呈显著的负相关。玉米根系可以占据蚕豆地下部空间,但蚕豆的根却较少到间作玉米的地下部空间,也就是间作后增加了玉米根系水平尺度的生态位。蚕豆和玉米根系主要分布分别在0-40 cm浅土层和0-60 cm 土层,且间作玉米根系在60-120 cm比单作和分隔的多。因此,种间互作和施氮扩大了两作物根系纵向和横向的空间生态位,改变了作物根系形态,即扩展了两者水分和养分吸收的生态位,增加了作物吸收养分的有效空间,从而提高了间作生态系统的生产力。     

黄土高原区不同植物凋落物搭配对土壤微生物量碳、氮的影响

黄土高原丘陵沟壑区进行的以退耕还林还草为主的生态建设,使得进入土壤生态系统有机物的种类和数量发生变化,不同种类凋落物混合对土壤微生物量碳、氮的影响是值得关注的问题。本文采用室内培养试验方法研究了采自黄土高原地区6种不同植物凋落物及等比例混合后对土壤微生物量碳、氮及矿质态氮含量的影响。结果表明,加入不同植物凋落物均显著提高了培养期间土壤微生物量碳、氮含量。总体平均,添加三种等量混合后植物凋落物的土壤微生物量碳、氮含量高于两种凋落物等量混合处理,而两种凋落物混合高于单种凋落物处理;土壤矿质态氮含量的变化则相反,即单种＞两种混合＞三种混合。单种和两种混合后土壤微生物量碳、氮含量与其碳氮显著相关,而三种凋落物混合后土壤微生物量碳、氮含量与其碳氮比无相关性,说明多种凋落物混合后土壤微生物量碳、氮含量受多种因素共同影响。因此,在黄土高原植被恢复重建中,有必要采用不同种类植物搭配,利用生物多样性促进生态系统健康持续发展。     

模拟升温和放牧对高寒草甸土壤有机碳氮组分和微生物生物量的影响

土壤活性、惰性有机质库和微生物生物量在数量和分配上的变化是陆地生态系统土壤有机质贮存和动态变化的决定性因素。采用OTCs(Open top chambers)升温以及刈割+粪便归还的方法,对青藏高原东部高寒草甸土壤有机碳氮组分和微生物生物量对气候变暖和放牧的响应进行了研究。结果表明,模拟升温在短期内显著降低土壤活性有机碳Ⅰ、活性有机氮Ⅰ和惰性有机碳的含量,而由于粪便归还作用,放牧明显增加土壤活性有机碳、氮Ⅰ的含量。模拟升温和放牧对有机碳、氮组分的作用效应相互抵消,两者共同作用下有机碳、氮组分仅略有降低。单一的模拟升温或放牧没有显著改变微生物生物量碳,但是两者共同作用却能够大大增加微生物生物量碳。放牧和取样时间存在着明显的交互作用,放牧效应随时间递减。本研究表明,气候变暖对放牧草甸有机碳、氮组分影响不大;放牧过程中的牲畜粪便归还作用不容忽视。     

北部湾宝刀鱼的摄食生态

根据2008年10月至2009年9月的北部湾主要渔港逐月采样以及 2010年2月北部湾海域的拖网调查资料,以传统胃含物分析方法为基础,结合碳、氮稳定同位素技术对北部湾宝刀鱼(Chirocentrus dorab)的饵料组成、营养级和摄食习性随叉长和性腺发育的个体变化等进行研究。结果表明:宝刀鱼既摄食小型中上层鱼类,又摄食底栖鱼类、虾蟹类和头足类,属于广食性动物食性鱼类。以相对重要性指数百分比(%IRI)为指标,表明鱼类为其最主要饵料(99.7%),其中优势饵料生物为犀鳕属(Bregmaceros sp.)、小公鱼属(Thryssa sp.)、小沙丁鱼属(Sardinella sp.)和圆鲹属(Decapterus sp.)等。宝刀鱼摄食强度和饱满指数的月份差异十分显著(P<0.001), 而以Brillouin指数表征的各月份营养多样性则无显著差异。雌性性腺成熟度指数(GSI)显示北部湾宝刀鱼1年中呈现1个产卵高峰期(5-8月),与北部湾中上层水温高峰趋势相符,表明宝刀鱼产卵高峰与水温密切相关,且产卵期间摄食强度没有降低。随着叉长的增长,北部湾宝刀鱼饵料生物个数变化较小,但平均单个饵料生物重量却明显增加。聚类分析表明, 北部湾宝刀鱼以相似性系数可划分为380mm以下、381-530mm以及530mm以上3个不同食性叉长组。以δ¹⁵N计算所得宝刀鱼各叉长组的平均营养级为3.4。     

广东省不同土地利用方式对土壤微生物量碳氮的影响

通过野外调查与室内分析,研究了广东省韶关红壤、广州赤红壤、雷州砖红壤3个地区4种不同土地利用方式(林地、果园、草地和农田)表层土壤(0～20cm)微生物量C、N特征.研究结果表明:不同土壤类型和不同土地利用方式对土壤微生物量C、N均有一定影响,其中土地利用方式影响更为明显.不同土地利用方式下土壤微生物量C、N差异显著,均表现为果园和林地高于农田和草地.土壤有机C、全N同样以果园较高.而对微生物商分析结果表明,不同的土地利用方式对土壤有机C总量和微生物生物量C的影响程度并不一致.相关分析表明,土壤微生物量C、N与全N、有机C、速效N显著正相关;土壤微生物量C、N之间显著相关,证实土壤微生物量C、N是可以表征土壤肥力的敏感因子.