玉米和牧草典型种植模式下不同土层中土壤微生物量分布差异的研究

为明确西南喀斯特退耕还林还草与粮改饲等国家生态工程建设对土壤微生物量的影响,本研究选取广西环江县典型种植模式(玉米与桂牧一号),按土壤发生层采集淋溶层(A层,0～10 cm)、过渡层(AB层,30～50cm)、淀积层(B层,70～100 cm)样品,利用氯仿熏蒸、实时荧光定量PCR、磷脂脂肪酸(PLFA)等方法研究作物、土层及其交互作用对土壤微生物量的影响及其机制,以期为传统玉米种植到草食畜牧业种植模式的转变提供理论依据。结果表明,作物、土层及其交互作用对土壤微生物生物量碳、真菌遗传丰度及细菌PLFAs量均有显著影响;总体上,土壤微生物生物量与总PLFAs量均表现为随土层加深而降低,但真菌遗传丰度及真菌PLFAs量则表现为B层最高;表层土壤微生物量在两种作物下无显著差异,但桂牧一号地土壤B层细菌PLFAs量显著高于玉米地,而玉米地土壤AB层真菌遗传丰度显著高于桂牧一号地。逐步回归分析表明,全氮、p H、有机质分别影响细菌遗传丰度、总PLFAs量与细菌PLFAs量;速效钾显著影响土壤微生物生物量碳、真菌遗传丰度、总PLFAs量以及真菌PLFAs量。上述结果表明,传统玉米转变为牧草种植模式后更应关注深层土壤微生物群落的变化,同时,喀斯特地区农田土壤钾素对土壤微生物具有重要影响。

秸秆还田配施氮肥对喀斯特农田微生物群落及有机碳矿化的影响

秸秆还田配施氮肥是调控农田土壤有机碳转化的重要措施,为认知秸秆配施氮肥对秸秆和长期施肥土壤有机碳矿化的作用机制,选取喀斯特长期施肥定位试验3种土壤(不施肥、无机肥、秸秆与无机肥配施),采用室内培养结合^(13)C示踪技术,设置不添加秸秆(对照组)及添加秸秆配施3种氮素水平处理(0、214. 0和571. 0 mg·kg^(-1),以干基土计),研究^(13)C标记的秸秆和土壤有机碳的矿化及其机制.结果表明,长期施肥土壤的秸秆CO_2排放量均显著高于不施肥土壤,且氮素水平显著影响不施肥土壤的秸秆有机碳矿化;长期施肥土壤激发效应均显著低于不施肥土壤,且低水平氮素配施降低秸秆添加引起的正激发效应,高水平氮素反而增大. PCA分析表明长期施肥、秸秆还田配施氮肥均显著改变土壤微生物群落,其中秸秆与氮素配施显著增加土壤总PLFAs、细菌和真菌PLFA摩尔质量浓度(与对照相比,增幅分别为40. 3%～53. 0%、41. 1%～62. 6%和60. 5%～148. 6%),但氮素水平影响不显著,土壤G^+/G^-降低并稳定在0. 8左右.结构方程模型结果表明,秸秆还田配施氮肥增加土壤DOC含量、影响土壤革兰氏菌群落结构,从而影响秸秆和土壤有机碳矿化.上述结果表明秸秆还田配施低水平氮肥有利于提升喀斯特农田土壤固碳能力.

土壤水分和温度对西南喀斯特棕色石灰土无机碳释放的影响

为了探明环境因子对喀斯特土壤碳酸盐转化的影响,从而为深入理解土壤生态过程及碳循环提供理论依据.以典型喀斯特地区棕色石灰土和地带性红壤(对照)为研究对象,采用添加^(14)C-CaCO_3室内培养100 d的方法,研究3种温度(15、25、35℃)和水分(30%、65%和100%WHC)条件下土壤无机碳释放特征.结果表明,不同水分和温度条件下,棕色石灰土无机碳释放速率最大值和100d累积最大释放量为0. 7～16. 8 mg·(kg·d)^(-1)和5. 9～29. 4 mg·kg^(-1),红壤为39. 7～103. 3mg·(kg·d)^(-1)和83. 3～135. 1 mg·kg^(-1);干旱条件下(30%WHC)两种土壤无机碳累积释放量最大,随温度升高而增加,而且在65%WHC和100%WHC条件下,升温仍促进土壤无机碳释放;棕色石灰土无机碳释放的温度敏感性大于红壤,受土壤水分影响显著.添加碳酸钙后土壤pH和MBC含量均显著增加,两种土壤差异显著.方差分解结果表明,温度可解释无机碳释放7. 6%的变异,水分解释变异的2. 0%.因此在全球气候变化和极端降水事件增加的背景下,研究西南喀斯特土壤碳循环及其动态变化规律时,应充分考虑土壤水分和温度对土壤无机碳释放的影响.

旱地和水田土壤DOC吸附－解吸对pH的响应

为揭示pH对农田土壤DOC吸附-解吸的影响,以亚热带红壤区旱地和水田土壤为研究对象,采用室内模拟实验,对两种土壤添加不同DOC量后分别在pH 4、pH 6和pH 8条件处理下的吸附和解吸试验进行研究,分析不同pH反应条件下土壤对DOC的吸附和解吸过程,并计算土壤对DOC吸附和解吸的参数,探讨DOC吸附和解吸对pH的响应,初步探析吸附对DOC组成的影响。结果表明,同一土壤在pH 4、pH 6和pH 8条件下对DOC的吸附量差异显著(P<0.05)。随着DOC初始浓度的增加,在pH 4、pH 6和pH 8条件下旱地土壤对DOC的平均吸附量为4.90、2.98和8.86 mg/g,水田土壤对DOC的平均吸附量为4.12、3.10和8.90 mg/g。土壤DOC吸附方程的拟合效果受到pH的显著影响。吸附平衡后,DOC溶液的单位吸光度值E254、E260、E272和E280(芳香性、疏水性组分)的变化率随pH增加而降低。两种土壤对DOC芳香性、疏水性组分的吸附能力受土壤类型影响较小,但受土壤环境pH的影响显著。两种土壤对DOC的解吸量随pH升高而降低。酸性条件下(pH 4),DOC的净吸附量旱地土壤显著大于水田土壤,但在pH 6和pH 8时两种土壤的净吸附量差异不显著。由于红壤区两种土壤多呈酸性,这可能是造成红壤区旱地和水田土壤DOC含量差异的主要原因之一。