高寒山区不同土地利用类型土壤养分化学计量特征及影响因素

了解高寒地区不同土地利用类型下土壤养分化学计量特征及其影响因素可为评估脆弱生态系统土壤质量和功能提供参数。通过测定青海省东部24个样点0—30 cm土壤基本理化性质(pH、容重BD、孔隙度P_s、黏粒含量C_y、土壤含水量SWC、有机碳SOC、全氮TN、全磷TP、速效氮AN和速效磷AP),并提取各样点环境因子数据(年均温MAT、年均降雨量MAP、年均蒸发量E_a、植被归一化指数NDVI、海拔ALT、坡度SG、地表粗糙度SR、经度LON和纬度LAT),分析了农、林、草三种土地利用类型下土壤养分化学计量比分布特征及其影响因素。结果表明,农地土壤有机碳SOC和全氮TN含量显著低于林地和草地(P<0.05),而全磷TP和速效磷AP含量则相反,农、林、草地速效氮AN含量无显著差异(P>0.05)。农、林、草地不同深度土壤C∶N(平均值19.93,变异系数<16%)和AN∶AP(平均值2.73,变异系数<71%)较为稳定且无显著差异(P>0.05),而农地C∶P和N∶P(平均值分别为19.27和0.99)却显...     

若尔盖沙化土地治理土壤微生物群落与功能基因比较研究

【目的】在高寒沙地中建立以赖草和沙生苔草等先锋植物为主的人工草方格,探究其土壤微生物群落动态变化以及养分循环过程。【方法】采用宏基因组测序和qPCR方法进行土壤微生物群落结构组成分析、功能基因注释和绝对丰度测定,并结合土壤理化因子数据进行冗余分析。【结果】人工建立草方格后,沙地土壤中全氮、速效磷以及有机碳含量分别提高了20%-68%、10%-247%、19%-56%;细菌和真菌的群落数量分别提高了17%-81%和2%-95%,与植物促生长相关的鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、硝化螺旋菌属(Nitrospira)、Solirubrobacter属和类诺卡氏菌属(Nocardioides)等细菌种类的相对丰度呈上升趋势;氮循环中与氨氧化和亚硝酸盐氧化相关的amoCAB基因簇和nxrAB基因簇显著富集,发现了完全氨氧化的基因标志。【结论】人工建立草方格有效提升了高寒沙地土壤养分和微生物群落数量,促进了养分循环。适度放牧可以增加沙地生态系统的氮汇扩散性,有助于本土先锋植物定植,为今后在同等高海拔地区采取沙地生态修复措施提供理论参考。     

恩诺沙星残留对土壤中反硝化细菌氧化二氮还原酶基因(nosZ)多样性的影响

为了解恩诺沙星在环境中残留对土壤微生物的影响,通过PCR扩增、基因克隆、RFLP分析法对恩诺沙星影响下的土壤反硝化细菌氧化二氮还原酶nosZ基因的分子多样性进行了研究。结果表明,恩诺沙星作用于土壤后第35天,ⅠⅥ组(Ⅰ组0μg/g、Ⅱ组0.01μg/g、Ⅲ组0.1μg/g、Ⅳ组1μg/g、Ⅴ组10μg/g、Ⅵ组50μg/g)的OTUs与克隆子的百分比分别为:48.30%、41.88%、34.78%、33.62%、25.42%、23.81%;第70天,ⅠⅥ组的OTUs与克隆子的百分比分别为:29.66%、24.24%、18.10%、16.67%、15.83%、14.39%。对照组多样性指数均高于添加药物组,第35天,对照组的M argalef指数与添加药物各组差异均显著(P0.05),第70天,仅与10μg/g和50μg/g两组差异显著;第35天,除了0.01μg/g组,对照组的Shannon-W iener指数与其他添加药物组差异均显著,第70天,仅与50μg/g组差异显著。由此可见,随着药物作用的时间延长,药物含量0.0110μg/g组土壤反硝化细菌的多样性与对照组之间的差异变小。     

黄土高原沟壑区王东沟小流域土壤有机碳空间分布

地貌和土地利用是影响土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)空间变异的重要因素。以黄土高原沟壑区王东沟小流域(8.3 km2)为对象,在考虑地貌单元和土地利用影响的基础上,采集0—20cm样品448个,0—200cm样品33个。研究了地貌单元(塬面、塬坡和沟道)和土地利用方式对SOC含量的影响。结果表明,地貌单元和土地利用对小流域表层和深层SOC的含量分布影响都有显著差异。0—20cm土层的SOC含量,沟道塬面塬坡;塬面表层SOC含量的变化平缓;塬坡和沟道SOC变异大于塬面。0—200cm土层SOC三地貌单元差异达极显著水平(P99.9%),塬面SOC含量最高(5.37g kg-1),塬坡(3.06 gkg-1)最低。不同地貌单元条件下土地利用方式对表层和剖面SOC含量分布的影响也存在明显差异。塬面区,人工草地SOC含量亦明显高于农田和果园,但仅40cm以上土层SOC达到显著差异。在塬坡上,不同土地利用类型间,发生显著差异深度达到140cm。沟道内,林草两种土地利用类型间的SOC含量无显著差异。在估算该地区SOC密度和储量时,需要充分考虑地貌单元和土地利用方式的影响。     

五氯酚在土壤生态系统中的环境行为研究进展

五氯酚在世界范围内广泛使用,在曾经使用过五氯酚的国家和地区的土壤和沉积物可以检测到五氯酚的残留,甚至残留五氯酚可通过食物链危及人类健康。综述了五氯酚在土壤生态系统中的吸附机制与影响因素、化学降解、生物降解及其影响因素、生物富集、生态毒理机理和效应。同时结合目前国内外的研究现状,提出了五氯酚在土壤生态系统中环境行为新的研究方向。     

黄土旱塬裸地土壤呼吸特征及其影响因子

于中国科学院长武生态试验站(始于1984年),采用动态密闭气室法(Li-8100,USA)于2008年3月至2009年3月监测了裸地土壤呼吸日变化、季节变化以及0-60cm土层的温度和含水量,研究了裸地土壤呼吸的日变化、季节变化特征及其与土壤温度和含水量之间的关系。结果表明:裸地土壤呼吸四季的日变化和季节变化均呈单峰型曲线,与气温变化趋势一致;日变化峰值出现在14:00左右或16:00左右,最低值出现在0:00左右或者6:00左右;季节变化表现为夏季最高,冬季最低,春秋季无明显差异,年平均呼吸速率为0.94μmolCO₂·m^-2·s^-1。土壤呼吸与温度具有极显著(P<0.01)的正相关关系,且可以用R_s=ae^bx形式的指数函数很好地拟合,其中与5cm深度的土壤温度相关性最好。水分对土壤呼吸的影响复杂。裸地土壤呼吸的双变量模型关系显著(P<0.01),比相应的单变量模型更好地解释了土壤呼吸变异。     

测墒补灌对冬小麦氮素积累与转运及籽粒产量的影响

2007-2009年,在田间条件下,以冬小麦品种济麦22为材料,以0-140 cm土层平均土壤相对含水量为指标设计4个测墒补灌试验处理:W0(土壤相对含水量为播种期80%+拔节期65%+开花期65%)、W1(土壤相对含水量为播种期80%+拔节期70%+开花期70%)、W2(土壤相对含水量为播种期80%+拔节期80%+开花期80%)和W3(土壤相对含水量为播种期90%+拔节期80%+开花期80%),研究不同水分处理对冬小麦氮素积累与转运、籽粒产量、水分利用效率及土壤硝态氮含量的影响。结果表明:(1)成熟期小麦植株氮素积累量为W1处理最高,W3处理次之,W0和W2处理最低,W0和W2处理间无显著差异;氮素向籽粒的分配比例为W2处理显著低于W1处理,W0、W1、W3处理间无显著差异。开花期和成熟期营养器官氮素积累量、营养器官氮素向籽粒中的转移量、成熟期籽粒氮素积累量均为W1>W3>W2>W0,各处理间差异显著。(2)随着小麦生育进程的推进,0-200 cm土层土壤硝态氮含量先降低后回升再降低,在拔节期最低。成熟期W0和W1处理0-200 cm土层土壤硝态氮含量较低,W2和W3处理120-200 cm土层土壤硝态氮含量较高。(3)W0处理小麦氮素吸收效率、利用效率和氮肥偏生产力最低;随灌水量的增加,氮素利用效率呈先升高后降低趋势;W1处理小麦对氮素的吸收效率和利用效率较高,氮肥偏生产力最高。W0处理水分利用效率较高,但籽粒产量最低;灌水处理籽粒产量、灌溉水利用效率和灌溉效益两年度均随测墒补灌量的增加而显著降低。在本试验条件下,综合氮素利用、籽粒产量、灌溉水利用效率及土壤中硝态氮的淋溶,W1是高产节水的最佳灌溉处理,在2007-2008年和2008-2009年度补灌量分别为43.83 mm和13.77 mm。     

Rhizosphere soil bacterial communities and nitrogen cycling affected by deciduous and evergreen tree species

Deciduous and evergreen trees differ in their responses to drought and nitrogen (N) demand. Whether or not these functional types affect the role of the bacterial community in the N cycle during drought remains uncertain. Two deciduous tree species (Alnus cremastogyne, an N₂‐fixing species, and Liquidambar formosana) and two evergreen trees (Cunninghamia lanceolata and Pinus massoniana) were used to assess factors in controlling rhizosphere soil bacterial community and N cycling functions. Photosynthetic rates and biomass production of plants, 16S rRNA sequencing and N‐cycling‐related genes of rhizosphere soil were measured. The relative abundance of the phyla Actinobacteria and Firmicutes was higher, and that of Proteobacteria, Acidobacteria, and Gemmatimondaetes was lower in rhizosphere soil of deciduous trees than that of evergreen. Beta‐diversity of bacterial community also significantly differed between the two types of trees. Deciduous trees showed significantly higher net photosynthetic rates and biomass production than evergreen species both at well water condition and short‐term drought. Root biomass was the most important factor in driving soil bacterial community and N‐cycling functions than total biomass and aboveground biomass. Furthermore, 44 bacteria genera with a decreasing response and 46 taxa showed an increased response along the root biomass gradient. Regarding N‐cycle‐related functional genes, copy numbers of ammonia‐oxidizing bacteria (AOB) and autotrophic ammonia‐oxidizing archaea (AOA), N₂ fixation gene (nifH), and denitrification genes (nirK, nirS) were significantly higher in the soil of deciduous trees than in that of the evergreen. Structural equation models explained 50.2%, 47.6%, 48.6%, 49.4%, and 37.3% of the variability in copy numbers of nifH, AOB, AOA, nirK, and nirS, respectively, and revealed that root biomass had significant positive effects on copy numbers of all N‐cycle functional genes. In conclusion, root biomass played key roles in affecting bacterial community structure and soil N cycling. Our findings have important implications for our understanding of plants control over bacterial community and N‐cycling function in artificial forest ecosystems.     

水土保持林土壤改良效益评价研究

森林效益评价是目前林业研究的热点,也是难点问题,通过评价水土保持林土壤改良效益,对效益评价的方法和思路进行了探索。指出水土保持林土壤改良效益指标体系的总目标层为效益评价综合指数,准则层包括土壤肥力、抗蚀性能和抗冲性能３个方面,指标层由水稳性团聚体含量、有机质含量、土壤酶活性、ｐＨ值、平均重量直径、团聚度、分散率、土壤硬度和渗透系数构成。在计算效益评价综合指数时,首先要对各项指标的实测数据进行处理,     

陕北风沙区不同植被覆盖下的土壤养分特征

选取了陕北定边县板凳滩风沙区四种典型植被覆盖下的风沙土壤,对其基本养分含量进行了测定。分析不同类型植被覆盖下的土壤养分含量特征、土壤养分含量层次特征以及土壤各层次养分含量之间的相关性,为风沙区土壤生态恢复重建及侵蚀土壤质量的恢复保育提供了科学依据。结果表明:(1)不同植被覆盖下的土壤对有机质、全氮、速效氮、速效磷的保持能力均为:小蒿草>羊草>沙蒿>苦豆子>无植被;对全磷的保持能力,各植被覆盖条件下差异不显著,但小蒿草覆盖下含量最高,羊草最低,且低于无植被;从土壤对全钾的保持能力来看,羊草覆盖下的全钾含量最高,小蒿草最低。(2)不同植被覆盖下的土壤养分含量层次变化除全磷和全钾变化微弱外,土壤有机质、全氮、速效氮、速效磷、速效钾含量均随着土层深度的增加而逐渐下降,且降低速度基本呈现出小蒿草>羊草>沙蒿>苦豆子>无植被。(3)不同植被覆盖下的土壤各层次养分含量之间的相关性以羊草最为密切,大体呈显著中度及以上正相关;沙蒿和苦豆子覆盖下的相关性稍弱,基本呈中度正相关;而小蒿草覆盖下的相关系数正负均有,相关性较为复杂。