碳中和背景下反季节种植土壤深度对园林植物的影响

以成都市白鹭湾城市公园为例,研究影响园林绿化反季节种植土壤深度的影响,旨在解决种植土处理不同深度对不同类型园林苗木成活率的影响。结果表明:选择的2种园林大苗类植物种植土处理深度以100 cm为宜,2种小乔类以50~100 cm为宜,2种灌木类以30~50 cm为宜,2种草花类以30 cm为宜。同时,针对不同常绿和落叶植物,在相同条件下不同土壤深度处理种植对其成活率存在显著差异。

耕层土壤N_2O排放与温度及土壤深度依变性

【目的】揭示耕层不同深度土壤N2O的排放机制,为农田土壤N2O减排和预测提供科学依据。【方法】利用室内模拟试验,研究了西北地区冬小麦孕穗期、开花期和成熟期原状土壤,在相应田间水热条件下(温度:15,20,25℃;含水率:14.50%,18.70%),不同深度(5,10,15,20cm)耕层土壤N2O的排放特征。【结果】土壤N2O平均排放通量与土样NO3--N(底物)含量有关,孕穗期(15℃)土样,因其NO3--N含量较高(10.09mg/kg),故N2O平均排放通量亦较大。在一定土壤NO3--N含量范围(3.18～4.12mg/kg),不同深度土样的N2O平均排放通量与水热条件关系密切。孕穗期(15℃),较深土样N2O平均排放通量明显下降,其N2O平均排放通量表观滞留率显著增加,含水率较高土样表现更为突出;随着温度的升高(20,25℃),较深土样N2O平均排放通量明显升高,含水率较高土样增加明显,不同深度土样N2O平均排放通量几乎呈线性增加,其N2O平均排放通量表观滞留率明显减少。在孕穗期(15℃)水肥较充足的条件下,耕层土样N2O排放主要来自5～15cm土层;随温度升高,较深土样对N2O排放的贡献则更为突出。【结论】全球气候变暖将促使较深层次土壤中的N2O逸出地面,排入大气。

基于探地雷达的喀斯特峰丛洼地土壤深度和分布探测

[目的]研究喀斯特土壤的深度和分布,为利用探地雷达(GPR)技术开展喀斯特地区峰丛洼地土壤分布的研究提供理论依据。[方法]通过室内模拟试验,建立喀斯特地区3种典型质地土壤(砂质黏壤土、黏壤土、粉(砂)质黏土)中探地雷达电磁波波速和土壤含水量的关系式。通过实地测定土壤质地和含水量,选择合适的关系式,对探地雷达图像进行校准、解译,获得土壤深度,并采用开挖法进行验证。[结果]得到了3种质地土壤中电磁波波速(ν)与含水量(θ)关系的三次多项式。利用该关系式探测的喀斯特土壤理论深度与实地开挖的结果相符,误差为0—10cm。利用探地雷达软件生成了反映测线下不同位置土壤深度的二维图像和样方内土壤深度分布的三维图像,表明土壤主要分布在0—50cm。[结论]利用探地雷达技术探测喀斯特地区土壤深度和分布是切实可行的。

施用方式和土壤深度对昆虫病原线虫越冬的影响

在田间试验条件下,利用孔径为25μm的尼龙网袋,评价了两种线虫品系(噬菌性异小杆线虫Heterorhabditis bacteriophora和小卷娥斯式线虫Steinernema carpocapsae)、两种施用方式(感染线虫的昆虫尸体和线虫悬液)、两种土层深度(5 cm和15 cm)以及不同取样时间(2013年12月8日、2014年2月18日以及2014年4月14日)对昆虫病原线虫越冬情况的影响。试验结果表明,S.carpocapsae较H.bacteriophora的低温抗性强,施用后4个月,无论是虫尸剂还是线虫悬液处理,品系S.carpocapsae的存活率均高于H.bacteriophora。另外,各处理组在15 cm深度处的线虫数量均大于5 cm深度处。随着时间的延续,线虫悬液组线虫数量下降迅速。虫尸剂组在前两次取样时几乎未释放线虫,但在次年4月中旬取样时发现,S.carpocapsae虫尸剂有侵染期线虫释放,其释放的线虫数量与S.carpocapsae悬液处理无显著差异。可见,虫尸剂有助于昆虫病原线虫越冬,但与线虫品系有关,采用虫尸剂有助于高效利用昆虫病原线虫防治有害昆虫。

不同土壤深度落叶松细根分解及N动态变化

细根分解受根序和土壤深度的潜在影响。使用根序法分根,将落叶松Larix gmelini根系分为两类:一级根、二级根为一类(1-2级根),即低级根;三级根和四级跟为另一类(3-4级根),即高级根。采用埋袋法对落叶松低级根和高级根在不同土壤深度(0-10、10-20 cm和20-30 cm)进行了为期862 d的分解实验,探讨不同根序细根分解规律,养分释放及其影响。结果表明:1-2级根的分解速率比3-4级分解速率慢,这种规律同时存在于不同深度的土壤中。在空间上,低级根和高级根的分解速率均随土壤深度的增加而降低,高级根的降低趋势更明显。随着分解时间的进行,各个土层之间的分解率在低级根之间差异更大。细根分解过程中,落叶松不同根序养分的释放特征不同。N释放速率总体上随细根根序增加而增大,随土壤深度的增加而降低。

基于机器学习算法模拟不同土壤深度含水率

准确模拟土壤水分(SM)对农田精准灌溉、优化区域水资源配置和提高农业水资源利用效率具有重要意义。采用逐日气象和土壤含水量数据,探究随机森林(RF)和支持向量机(SVM)模拟不同深度(4 cm、10cm和20 cm)土壤含水量的适用性,采用太阳辐射(Rs)、空气温度(T)、降水量(P)、风速(U2)、空气湿度(RH)和土壤温度(ST)数据的4种输入组合,探讨不同输入变量对SM模拟的影响。结果表明:RF模型在4种输入组合下模拟不同深度土壤含水量精度最高,SVM模型模拟精度较低,R2范围分别为0.871~0.914和0.710~0.814,RMSE范围分别为0.050~0.069 cm^(3)/cm^(3)和0.080~0.098 cm^(3)/cm^(3),MAE范围分别为0.030~0.051 cm^(3)/cm^(3)和0.060~0.077cm^(3)/cm^(3)。考虑模型精度和数据易获取性,RF模型在Rs、T、P、ST和RH输入下精度较高,R2范围为0.884~0.914,RMSE范围为0.050~0.064 cm^(3)/cm^(3),MAE范围为0.030~0.043 cm^(3)/cm^(3)。因此,建议采用RF模型在Rs、T、P、RH和ST输入下模拟不同土壤深度含水量。

土壤深度对凤丹根际细菌群落组成和多样性影响

为探究凤丹不同土层根际细菌群落组成及结构的垂直分布规律,采用高通量测序技术,分析了凤丹根际不同土层(0~20、20~40、40~60 cm)中细菌群落组成和多样性的变化。测序结果表明,所有土壤样品共获得3 588个OTUs,分属于20门,60纲、100目、110科、98属。0~20 cm深度土壤中的根际细菌丰富度显著高于20~40 cm和40~60 cm,不同土壤深度间根际细菌组成存在一定的差异,且随着土壤深度的增加根际细菌多样性逐渐减少。其中,3种土层间主要的差异细菌门为酸杆菌门、厚壁菌门、放线菌门,酸杆菌门在0~20 cm土层中占比18.7%,而在40~60 cm土层中酸杆菌门丰度达到34.5%;主要的差异细菌纲为酸杆菌纲、放线菌纲以及芽胞杆菌纲,酸杆菌纲在0~20 cm和20~40 cm土层中丰度分别达到18.7%和21.8%,而在40~60 cm土层中为34.5%,是前二者占比的1.58~1.84倍。放线细菌纲(Actinobacteria)在0~20 cm土层中仅占比6.5%,在20~40、40~60 cm土层中分别达到34.8%和20.7%。芽胞杆菌纲(Bacilli)在0~20 cm土层中丰度达到9.5%,而在20~40 cm与40~60 cm土层中丰度不到1%。Alpha多样性分析表明,土壤深度间根际细菌群落多样性无差异,但0~20 cm与40~60 cm土层间的根际细菌丰富度具有显著性差异。Bate多样性表明,组内样本间细菌群落差异较小,而各土层组间差异较大。凤丹不同深度土层根际细菌多样性及丰富度具有一定的差异,但各土层优势细菌种类无显著差异。

北大揭示植物幼苗感知土壤深度分于机制

日前，北京大学钟上威和邓兴旺课题组发现植物幼苗感应土壤中光照强度变化的核心功能蛋白，并揭示了出土过程中幼苗感知土壤深度变化而相应调整其生长发育的分子信号通路。相关成果发布于《现代生物学》。

长期施肥对不同深度稻田土壤团聚体磷素分配的影响

长期磷肥投入显著增加了耕层土壤各团聚体组分中磷素累积,而作为评判磷素是否向地下水迁移的重要指标,深层土壤团聚体磷素分配对长期磷肥投入的响应仍缺乏系统评估。本研究依托始于1981年红壤稻田长期定位试验,选取不施磷肥(NK)、氮磷钾化肥(NPK)和氮磷钾化肥配施有机肥(NPKM)处理,在长期试验40年后(2020年),分别采集0~20、20~40、40~60 cm深度的土壤样品,测定了全土和各团聚体组分的总磷和有效磷含量,并探讨了施肥-团聚体质量百分比-团聚体磷素之间的内在关系。结果表明,所有施肥处理均表现为>2 mm团聚体质量百分比随着土壤深度的增加而逐渐降低,与NK处理相比,磷肥施用显著提高了0~20 cm和20~40 cm全土和团聚体组分中有效磷含量,且NPKM处理的增幅最大。与NK处理相比,NPKM处理下0~20、20~40 cm和40~60 cm各团聚体总磷含量分别提高了2.14~2.60、1.39~2.80倍和27.03%~180%,各团聚体有效磷含量增幅分别为12.95~18.29、7.57~12.31倍和70.67%~709%。同时,NPKM处理总磷和有效磷的增幅呈现出随着团聚体粒径的增大而逐渐增加的趋势。水稻吸磷量和磷素盈余量也表现为NPKM处理最高,NPK处理次之,NK处理最低。进一步分析发现,团聚体总磷和有效磷含量主要受磷素盈余量的影响,且团聚体中的有效磷含量还受总磷含量的直接调控。研究表明,40年长期有机无机肥配施显著影响红壤稻田表层和深层团聚体磷素分配,且>2 mm团聚体组分中有效磷含量的响应最为敏感,通过调控磷素盈余可以显著影响团聚体中磷分配。

氮肥对水稻不同生长期土壤不同深度氮素渗漏的影响

为了探明太湖地区氮肥施用对水稻不同生长期稻田土壤氮素渗漏的影响,利用渗漏管进行了原位监测。结果表明:①土壤各层(20～40、40～60、60～80和80～120 cm)渗漏液中铵态氮(NH4+-N)的平均浓度在水稻分蘖期较高,而硝态氮(3NO--N)和全氮(TN-N)的平均浓度则在苗期相对较高。渗漏液中NH4+-N和TN-N浓度随土壤深度增加基本呈降低趋势。②以土壤80～120 cm深处渗漏量为进入地下水的氮素渗漏量,发现TN-N渗漏量占施肥量的比例为1.69%～2.04%。分蘖期的NH4+-N渗漏量相对较多,而苗期3NO--N和TN-N相对较多,总TN-N渗漏量中NH4+-N和3NO--N基本无差异。③氮肥用量增加降了氮肥利用效率,加剧了土壤各层氮素渗漏风险。当施氮量由N 200增至270 kg/hm2时,氮肥表观利用率下降7.14%,下渗至地下水中的TN-N增加12.3%。

渗滤液负荷和灌溉深度对土壤氧化亚氮与二氧化碳释放的影响

采用预设取样器和静态箱气相色谱法，对渗滤液灌溉条件下，土柱土壤不同深度剖面 N2O的浓度以及N2O和CO2的表面释放通量进行了监测.结果表明： 渗滤液灌溉可促进N2O的生成和释放，灌溉后24 h内土柱N2O的释放通量与表土下10 cm（r=0.944,P〈 0.01）、20 cm（r=0.799,P〈0.01）、30 cm（r=0.666,P〈0.01）和40 cm（r=0.482,P〈0.05）处所生成的N2O浓度呈显著相关，且相关程度依次递减.渗滤液灌溉还促进了CO2的释放，但N2O与CO2释放通量之间无显著相关性（P〉0.05）.渗滤液的灌溉负荷主要决定温室气体释放总量的强弱（N2O和CO2，以CO2当量计），灌溉负荷为6 mm·d^-1条件下温室气体释放总量为灌溉负荷2 mm·d^-1的3倍多.采用表土下20 cm处灌溉方式可比表土下10 cm处灌溉方式削减47%的温室气体释放总量.渗滤液灌溉土壤14 d内，N2O释放量约占温室气体释放总量的57.0%～91.0%.

蟋蟀草发生对温度、水分及土壤深度的反应

蟋蟀草室内出土的极限温度最低为 5℃ ,最高为 4 0℃ ;出土最快的温度是 4 0℃ ,适宜温度是 2 0～ 35℃ ;出土的水分极限点是 2 0 % ,适宜水分是 80 % ,出土最快的水分含量是 80 %。在 5～ 50℃温度段内 ,相邻温度出土率显著变化的段是 2 0～ 2 5℃和 35～ 4 0℃ ;在 2 0 %～ 10 0 %含水量段内 ,相邻水分出土率显著变化段是 4 0 %～ 6 0 %。比较适宜的交替温度是 :水分为 6 0 %～ 10 0 %条件下的 2 5/ 35℃。温度 (5～ 50℃ )和水分 (0～ 10 0 % )在对蟋蟀草出土的作用中 ,两者之间存在一定程度的互补作用 ,温度对水分的互补作用尤为明显。

黄土区刺槐林不同深度土壤枯落物的腐解能力

为了探索不同深度土壤对枯落物腐解的影响差异,通过对3个刺槐林样地C1、C2、C3的野外培育试验和室内培养试验,研究分析了添加枯落物后土壤有机碳(SOC)、颗粒态有机碳(POC)和总氮(TN)周期为4个月的两个阶段的含量变化以及3个深度土样59 d的CO2累计释放量。结果表明,SOC、POC及TN在两个阶段的变化量呈增减互补趋势,其变化幅度随深度增加而减小,表明枯落物腐解速率降低;室内培养试验中,SOC组分的差异造成了CO2累计释放量为20 cm>60 cm>40 cm。

土壤灭菌方式对不同深度土壤养分和微生物群落结构的影响

土壤强还原灭菌技术(Reductive soil disinfestation,RSD)是一种缓解连作障碍的有效手段,目前关于它对土壤微生物群落结构与活性影响的研究很多,但对于不同RSD处理下,不同深度土壤微生物群落结构的差异及其与环境因子的联系关注很少。为在一定程度上说明RSD改良缓解连作障碍的基本原理,并为后续研究人员采用微生物手段改良土壤质量、防治土壤连作障碍提供研究基础,本研究通过土壤理化性质检测和高通量测序技术比较了不同土壤灭菌方式对土壤养分和微生物群落的影响。结果表明:RSD处理能有效提高土壤中全氮、全钾和全磷含量,并促进有效磷、速效钾等土壤速效养分在土壤中的转化积累。同时,根据群落与环境因子关联分析,发现土壤深度、全氮、有效磷和交换态镁等环境因子共同驱动了Chloroflexi、Actinobacteria、Ascomycota、Basidiomycota、Mortierellomycota等菌门丰度变化,其中土壤深度差异是造成微生物群落结构差异的最主要原因。群落功能预测表明,RSD能有效提高浅层土壤中细菌的碳水化合物代谢、萜类与多酮类化合物代谢等功能丰度,并促进深层土壤中土壤腐生真菌、木质腐生真菌和枯落物腐生真菌的定殖。综上所述,RSD能有效提高土壤养分积累并驱动微生物群落结构与功能变化,有利于农田土壤地力提升与生态可持续发展。

华西雨屏区常绿阔叶林不同深度土壤氮矿化及酶活性对模拟氮沉降的响应

在森林土壤中,无机氮的垂直移动速率较快,因此大气氮沉降极有可能对下层森林土壤造成较大影响,且表层土壤往往与下层土壤的物理化学特性和所处环境差异较大,因此土壤剖面中不同深度的土壤对大气氮沉降的响应可能存在较大差异。以往研究表明,"华西雨屏"区的年均氮湿沉降量高达95 kg N hm^(-2) a^(-1),处于中国最高水平,该森林生态系统出现一定氮饱和特征。基于以上背景,研究华西雨屏区常绿阔叶林不同深度土壤氮矿化及相关酶活性对模拟氮沉降的响应,从2014年1月起进行野外定位模拟氮沉降试验,分别设置对照(CK,+0 g N hm^(-2) a^(-1))、低氮(LN,+5 g N hm^(-2) a^(-1))和高氮(HN,+15 g N hm^(-2) a^(-1))3个氮添加水平。在氮沉降进行5年后进行土壤采样,测定不同深度土壤(上层0-15 cm、中层15-30 cm、下层30-45 cm)全氮(TN)、硝态氮(NO_(3)^(-)-N)、铵态氮(NH_(4)^(+)-N)含量及氮矿化相关酶活性。结果表明:(1)该常绿阔叶次生林不同深度土壤TN有显著差异;(2)模拟氮沉降对该系统土壤氮矿化总体表现出极显著抑制作用,其中中层土壤抑制作用最为强烈,净氮矿化速率主要受硝化过程的影响;(3)氮矿化相关酶活性均随土壤深度的加深而降低,模拟氮沉降对土壤脲酶活性有极显著促进作用,对土壤硝酸还原酶活性有显著抑制作用。由于无机氮在土壤剖面中的高度可移动性,深层土壤氮循环和特征对氮沉降的响应需要更加密切的关注。

色季拉山不同深度土壤真菌多样性的海拔分布格局及其影响机制

明确土壤真菌生物多样性的形成与维持机制是理解真菌生物地理分布格局的关键,但是目前对深层土壤真菌多样性的海拔分布格局及其影响机制知之甚少。本研究在西藏色季拉山3300~4600 m海拔梯度下采集表层(0~20 cm)及底层(40~60 cm)土壤样品,基于ITS rDNA高通量测序分析,揭示不同深度土壤中真菌多样性的海拔分布特征及其影响因子,并基于生态位属性计算探讨真菌群落的共存特征。结果表明,在表层土壤中,真菌丰富度及香农多样性均随海拔升高而显著降低。在底层土壤中,真菌丰富度随海拔升高而显著降低,而香农多样性则表现出先升高后降低的单峰模式。真菌群落组成的差异性(β多样性)在土壤表层及底层均随海拔梯度的增加而显著增加,pH和土壤湿度分别是表层和底层土壤真菌群落组成沿海拔梯度变化的关键驱动因子。对真菌群落生态位宽度(Bcom)和生态位重叠值(Oik)的计算结果表明,土壤真菌的环境适应性和代谢灵活性随海拔升高而降低,并且低海拔以及表层土壤中各真菌种群在资源利用或生境适应性上具有更高的相似度。以上研究结果揭示了环境过滤及种群共存特征对土壤真菌多样性海拔分布格局的关键影响,有助于深入了解青藏高原高寒生态系统中土壤真菌群落多样性形成和维持机制。

华西雨屏区不同林龄柳杉人工林土壤磷组分特征

磷是限制陆地生态系统生产力的关键养分因子。当前尚不了解不同土壤磷组分随柳杉林龄增长如何变化,及其与土壤微生物群落的关系。以华西雨屏区不同林龄(7年生幼龄林、13年生中龄林、24年生近熟林、33年生成熟林,53年生过熟林)柳杉(Cryptomeria japonica var.sinensis)人工林为研究对象,采用Hedley磷素分级方法、磷脂脂肪酸分析法(PLFA)来探究不同林龄柳杉人工林土壤磷组分的分布模式及影响因子。结果表明:不同林龄和土壤深度土壤磷各组分含量差异显著。随林龄增加,可溶性磷和磷灰石含量逐渐减少,残余态磷含量逐渐增加,其余磷组分含量先增加后降低。除可溶性磷、浓盐酸提取态无机磷和残余态磷组分外,其余土壤磷组分含量表现为上层(0—15 cm)高于下层(15—30 cm)。偏门特尔检验表明,微生物群落与土壤磷组分之间存在显著关联。回归分析发现,碳与有机磷比值和酸性磷酸酶活性呈正相关。冗余分析显示,pH、土壤有机碳、土壤含水量,全氮和土壤容重是影响土壤磷组分变化的主导因子。研究显示,造林初期的土壤磷组分快速积累,在中龄林阶段达到最大值,随着柳杉人工林林龄的增加,土壤中磷的限制逐渐加强,土壤磷组分含量在成熟林之后逐渐下降。这些结果可为为柳杉人工林的培育及可持续经营管理提供科学依据。

青藏高原昆仑山垭口不同深度土壤可培养细菌群落特征研究

以青藏高原昆仑山垭口不同深度土壤样品为研究对象,研究了可培养细菌数量及多样性.结果表明：可培养细菌数量与多样性在一定程度上均与土壤深度呈负相关关系.可培养细菌数量以表层土壤最多,而细菌多样性最低.基于16S r DNA基因序列分析共发现了6个门,18个属,21种细菌,其中表层土壤Arthrobacter siccitolerans为绝对优势种,比例达95%;冻土区（0～82.15 m）之间不同土样Mycetocola miduiensis菌株所占比例较大;而冻土层以下没有明显的优势菌.冗余分析（RDA）显示：可培养细菌数量主要受土壤有机碳影响,土壤含水量则是影响细菌多样性的主要因素.