汉中盆地秸秆还田撂荒和林地对土壤碳的影响

农业活动是温室气体重要的排放源,土壤碳库[土壤有机碳(SOC)和无机碳(SIC)]稍微变化会对大气CO_2产生很大影响。汉中盆地是南水北调的重要水源涵养地,在该区域秸秆还田、农田撂荒和林地是目前常见土地利用方式,但缺乏不同利用方式对SIC和SOC影响的研究。该研究采集该区域典型样地土壤,用滴定法和有机碳分析仪分别测定其SIC和SOC含量,研究3种土地利用方式对土壤碳库的影响。结果表明:SOC随土层深度最为敏感的是农田,其次是撂荒地,林地最不敏感。0~140 cm土层SOC碳密度,林地最大,是撂荒田的2.26倍,农田是撂荒田的1.37倍。深土层SOC碳密度,林地是撂荒田的2.44倍,农田是撂荒田的1.07倍。撂荒田的SIC密度最大,其次是农田,林地的SIC碳密度最低。在0~140 cm土层中,SIC密度依次为12.37、11.68和9.77 kg·m~2,撂荒田的SIC碳密度是林地的1.27倍。随着我国农村发展,土地利用管理出现新的方式,今后在估算土地利用管理方式对土壤碳影响时还需要综合考虑SOC和SIC。     

黄土丘陵区撂荒群落演替序列种根系对氮素施肥方式和水平的形态响应

采用盆栽试验,研究了黄土丘陵区撂荒群落演替序列种(即,黄土丘陵区摞荒群落演替主要阶段的优势种)根系对氮素施肥方式和水平的形态响应,对了解我国氮沉降增加背景下的群落生态效应及人为施肥干扰促进植被恢复具有较好的理论和实践意义。测试并分析了6个演替序列种在不同施氮方式(匀质和异质施氮)和水平(高、低和无氮对照)条件下植株个体生物量指标(地上及地下生物量和根冠比)、根系形态指标(根长、直径、表面积、比根长和比表面积)的变化及其差异显著性;并且利用根钻法和单样本T检验比较了异质施氮方式下施氮斑块与不施氮斑块根系形态指标的差异。结果表明:1)6种演替序列种地上、地下生物量和根冠比存在种间固有差别,施氮方式和水平整体上对三者无显著影响;施氮方式和植物种类对根冠比存在显著交互作用,说明个别种的根冠比对施氮方式响应明显,其中猪毛蒿根冠比在异质施氮方式下显著高于匀质施氮。2)6种演替序列种根系塑形指标包括比根长、比表面积和直径存在种间差别,并且施氮水平对比根长影响显著,高、低施氮水平下比根长都显著低于不施氮对照。3)狗尾草和铁杆蒿分别在异质高氮和异质低氮条件下施氮斑块根系生物量密度显著高于未施氮斑块;猪毛蒿在异质高氮条件下施氮斑块发生了更多的伸长生长,其根长、根表面积、比根长和比表面积在施氮斑块中的密度显著高于未施氮斑块;猪毛蒿和狗尾草在异质高氮条件下,以及白羊草在异质低氮条件下,其根系直径在施氮斑块显著小于未施氮斑块。从根系形态变化敏感性和施氮对促进植物生长来看,演替过程中演替序列种对施氮响应的敏感性总体上呈降低趋势,前期种对施氮响应更敏感,从施氮获利也更多,因而恢复前期进行人为干扰促进植被恢复效果也会更好。     

河岸带农田不同恢复年限对土壤碳氮磷生态化学计量特征的影响——以温榆河为例

弃耕地撂荒是土壤与植被向自然方向进行的次生演替,研究河岸带土壤撂荒后碳氮磷生态化学计量特征,是恢复和重建由农田干扰导致的退化河岸带生态系统的重要科学基础之一。以河岸带农地为对照,不同撂荒年限(撂荒2年、撂荒8年、撂荒10年)的土壤为研究对象,探索不同撂荒年限对土壤碳、氮、磷含量及相互关系的影响。结果表明:(1)土壤有机碳、氮的含量均呈现撂荒10年>撂荒8年>农田>撂荒2年;土壤中磷含量呈现撂荒10年>撂荒8年>撂荒2年>农田;农田和各撂荒年限的土壤碳、氮、磷含量,均随着土层深度的增加而呈降低的规律,但土壤碳和氮差异的显著性比磷明显。(2)河岸带土壤中C/N、C/P的均值均呈现:撂荒10年>农田>撂荒8年>撂荒2年趋势。N/P的均值呈现:撂荒10年(0.78)>农田(0.77)>撂荒8年(0.77)>撂荒2年(0.67),表明N是本研究区河岸带植被恢复的限制性营养元素。(3)河岸带农田和不同撂荒年限土壤碳、氮含量均存在极显著的耦合线性关系,而碳与磷、氮与磷之间的线性拟合程度相对较低。(4)在农田撂荒演替的初期阶段(2...     

半干旱黄土高原苜蓿草地撂荒过程土壤水分变化特征

土壤水分是黄土高原植被恢复和生态建设的主要限制因子,明确土壤水分随植被演替的变化规律是阐明黄土高原植被与水分相互作用机制的重要基础。以半干旱黄土高原小流域苜蓿草地撂荒过程为研究对象,通过对2016-2018年生长季苜蓿群落、苜蓿+赖草群落、赖草群落和长芒草群落四种草地群落0-1.8 m土壤水分进行动态监测以及0-5 m深度土壤水分测定,分析不同演替阶段苜蓿草地土壤水分的动态特征,探讨土壤水分对苜蓿草地撂荒过程的响应。结果表明：（1）在苜蓿草地撂荒演替过程中,土壤水分随群落恢复时间的延长呈先增加后降低的变化,降水的年际动态显著影响不同演替群落的土壤水分响应;（2）0-0.4 m土壤水分主要受降水影响,使得各草地群落在这一层次没有显著差异（P>0.05）,而1 m以下的土壤水分含量则主要受植被类型的影响,各草地群落之间存在显著差异（P<0.05）;（3）0-5 m深层土壤水分随群落的演替,1 m以下各土层土壤水分含量逐渐增加,表明撂荒过程中使土壤水分得到了一定程度的恢复。研究结果揭示了苜蓿草地撂荒过程土壤水分的变化规律,可为黄土高原生态恢复提供理论依据。     

长期施肥及撂荒对土壤氮素矿化特性及外源硝态氮转化的影响

以黄土高原南部17年长期定位试验不同处理土壤为研究对象,研究了不同肥料处理及撂荒条件下土壤氮素矿化特性、灭菌与不灭菌条件下不同肥力土壤对施入外源硝态氮转化的影响.结果表明：氮磷钾化肥和有机肥配施（MNPK）及长期撂荒处理显著提高了土壤有机质和全氮含量以及土壤氮素矿化量和矿化率;氮磷钾化肥（NPK）处理虽然提高了土壤无机氮含量,但对土壤有机质、全氮、土壤氮素矿化量和矿化率的影响相对较小.高温高压灭菌显著增加了土壤铵态氮含量,但对不同处理土壤硝态氮含量无明显影响;在灭菌土壤培养过程中,土壤铵态氮含量呈显著增加趋势.同一土壤类型,不论灭菌与否,培养过程中施入土壤的硝态氮含量保持相对稳定,说明在本研究培养条件下,生物因素和非生物因素对外源硝态氮在土壤中的转化无明显影响.     

会仙岩溶湿地4种覆被下土壤酶活性和微生物生物量

研究湿地系统中的稻田被撂荒以后土壤酶活性和微生物生物量的变化可以为湿地的保护提供参考依据。以桂林会仙岩溶湿地为研究样地,采集芦苇湿地、华科拉莎草湿地、稻田撂荒地（以双穗雀稗和莲子草为优势植被）和稻田的耕层土壤样品,采用比色法和氯仿熏蒸法分别检测土壤酶活性和微生物生物量。结果表明,稻田撂荒地的土壤微生物生物量碳（MBC）为（345.20±30.06） mg/kg,显著低于其它三种覆被下的土壤;微生物生物量氮（MBN）、微生物DNA、蔗糖酶活性和碱性磷酸酶活性分别为（48.03±18.48） mg/kg、（5.65±1.48）μg/kg、（19.16±1.43） mg g^-1（24h）^-1和（2.20±0.94） mg g^-1（24h）^-1,均显著低于稻田,而与两种天然湿地没有显著差异。主成分分析表明,稻田撂荒地能与稻田明显分开,而与其它两种覆被土壤有所交叉。统计分析表明,MBC和碱性磷酸酶活性均与pH呈显著正相关关系（P<0.05）;MBN、蔗糖酶活性和碱性磷酸酶活性均与土壤总有机碳（SOC）呈显著的正相关关系（P<0.05）;土壤微生物DNA与SOC、总氮（TN）和碱解氮（AN）均呈显著正相关关系（P<0.01）,与Mg²⁺呈显著正相关关系（P<0.05）。以上研究结果表明,会仙湿地中的稻田在撂荒以后,土壤微生物生物量和两种土壤酶活性显著降低,影响微生物生物量和土壤酶活性变化的主要因素是pH、SOC、TN、AN和Mg²⁺。因此,建议在稻田撂荒地上重新种植水稻,以加快会仙岩溶湿地的恢复过程。     

撂荒年限对陕北黄土区山地枣林深层土壤有机碳的影响

以陕西省延安市延川县齐家山红枣试验示范基地不同撂荒年限山地枣林(Ziziphus jujuba Mill.)为研究对象,采用空间代替时间的方法,研究该地区0～340 cm土壤有机碳的分布特征以及撂荒年限对有机碳分布的影响.结果显示:研究区土壤有机碳含量及有机碳储量具有明显的表聚现象;不同撂荒年限土壤有机碳储量差异显著,...     

陕北黄土高原丘陵区撂荒演替及其过程中主要乡土牧草的确定与评价

用系统聚类、撂荒年限两种方法对陕北黄土高原丘陵区撂荒演替序列进行分析,结果基本一致：1～6a,1年生杂草类群落→1年生杂草类＋丛生禾草群落→1年生杂草类＋根茎禾草群落或多年生草本群落→7～16a,多年生草本群落→多年生草本＋小灌木群落→17～42a：根茎丛生型禾草＋小灌木群落或小灌木＋多年生草本群落→小灌木群落或多年生草本＋丛生禾草群落,代表性群落依次为猪毛蒿（Artemisia scoparia Waldstet.et kit）群落或猪毛蒿＋长芒草（Stipa bungeana Trin.）群落→猪毛蒿＋铁杆蒿（Artemisia sacrorum Leded.）群落或冰草（Agropyron cristatum（L.）Gaertn）群落→铁杆蒿群落→铁杆蒿＋达乌里胡枝子（Lespedeza var.dahurica（Laxm.）Schindl）群落→白羊草（Bothriochloa ischaemum（L.）Keng）＋达乌里胡枝子群落或达乌里胡枝子＋铁杆蒿群落或铁杆蒿＋硬质早熟禾（Poa sphondylodes Trin.et Bge）群落.在此基础之上,提出将各物种在演替过程中重要值之和按大小排序,对前35位草种经适口性试验初步筛选后进行以粗蛋白、粗纤维等为指标的化学成分及以有效植被盖度为指标的生态效益的分析、评价,并依据两种评价结果对陕北黄土高原主要乡土牧草进行了综合评定,得出黄土高原23种乡土牧草具备较高的改良潜质,分为4类,主要归属于豆科（Leguminosae）、禾本科（Gramineae）、菊科（Compositae）等,并进一步探讨了黄土高原人工草场改良过程中不同荒地上草种的合理搭配.     

黑果枸杞种子萌发及幼苗生长对盐胁迫的响应

研究不同浓度(0、1、2、3、6、9、14、18g.L-1)的盐溶液(NaCl、MgSO4、盐渍土壤)对河西走廊中部荒漠边缘的黑果枸杞种子吸胀、萌发和幼苗生长的影响,并观察胁迫解除后种子的反应。结果表明:黑果枸杞种子吸胀速率随NaCl、MgSO4和土壤溶液浓度的增大呈先升后降的趋势,吸水速度随胁迫时间的延长而减慢;种子萌发率随3种盐浓度的增大而降低,盐胁迫解除后种子仍具有较高的萌发率;发芽指数、活力指数、根长、下胚轴随3种盐浓度的增大而降低或先升后降,根轴比随盐胁迫的增强先升后降;随3种盐浓度的增大,种苗损害率增大,3种盐的胁迫效应依次NaCl>MgSO4>盐渍土壤溶液。黑果枸杞种子萌发和幼苗生长对NaCl胁迫较为敏感,其耐受的临界阈值是6g.L-1;种子萌发能耐受较高浓度的MgSO4的胁迫,幼苗生长对MgSO4胁迫较敏感,其耐受的临界阈值是9g.L-1;种子萌发和幼苗生长对生境盐渍土壤具有较强的耐受能力和适应性。     

土壤水分变化对黄土丘陵区撂荒群落共存种竞争的影响

群落共存种对限制性资源的竞争响应是群落组建、维持与演替的重要影响因素。以黄土丘陵区摞荒群落共存种为研究对象,研究不同水分条件下的竞争响应差异,以期揭示生境变化时群落演替的植物竞争机理。试验设土壤水分与混植密度两个处理,其中混植密度采用CDS （Community density series）法,含3个密度水平（衡水试验为3、12、21株/m²,变水试验为5、20、35株/m²）;土壤水分设衡水（高（75% FC）、中（60% FC）、低（45% FC）3个水平）与变水（由高水（75% FC）经50 d持续干旱至低水（45% FC））两种处理。根据共存种株高的阶段性生长与其在群落中的相对生物量等生长表现,在CDS法基础上扩展并测算了生长变化量、相对生物量和相对生长率等指标。据此,研究竞争效应和水分胁迫效应的相对影响,共存种相对竞争能力和竞争等级对土壤水分变化的响应,及高水期因竞争引起的个体大小不对称性与低水期死亡率的关系。结果表明：1）不同水分多种混植共存条件下,竞争效应对多数共存种在群落中的生长表现较水分胁迫效应影响更大;以相对生物量为指标的竞争的群落效应（4.30±0.49）较水分胁迫的群落效应（-23.56±20.38）大,且二者累加效应（4.76±0.4）大于二者单项效应之和（-19.26±20.48）,即竞争+水分胁迫对多种共存群落具有协同效应。2）当水分条件发生变化时,群落共存种的竞争等级并不完全相同（P > 0.05）,相应的会发生变化,且水分差别越大,共存种竞争等级的差别也越大;高水条件下群落共存种竞争所引起的群落效应最大（4.84±0.23）,部分支持最大生长率理论,即限制性资源水平越高,群落共存种竞争越激烈。3）变水试验中,10种群落共存种在高水期因竞争引起的个体大小差异与低水期的死亡率呈正相关关系（P=0.015,r²=0.801）,根据资源动态两阶段假说,说明试验条件下群落共存种竞争是群落组建的重要因素。