长期施肥对稻麦轮作紫色土有机碳组分及酶活性的影响

为了探明西南地区长期不同施肥处理对稻麦轮作紫色土有机碳组分和碳循环相关水解酶活性的影响,依托重庆北碚29年稻麦轮作紫色土长期定位试验,选取不施肥(CK)、单施氮磷钾肥(NPK)、有机无机配施(NPKM)、秸秆还田配施含氯化肥[(NPK)_(Cl)S]和秸秆还田配施无机肥(NPKS)5个处理,测定土壤各组分有机碳含量及与土壤碳循环相关的水解酶活性并分析两者间的相关性。结果表明:长期施肥(NPK、NPKM和NPKS)显著提高土壤总有机碳和不同组分有机碳含量,各施肥处理土壤总有机碳含量较CK提升11.6%~40.2%,其中以NPKS处理的提升效果最佳;cPOC、i_POC和M_s+c与总有机碳含量呈显著正相关,其中粗颗粒有机碳(cPOC)组分对土壤碳库变化反应最敏感,土壤总有机碳每提升1个单位有0.4个单位的碳保存于cPOC中。在化学保护、物理保护和未受保护三大有机碳库中,化学保护有机碳库是紫色土有机碳的主要固存组分,平均占66.1%;土壤有机碳在不同碳库的分配受施肥影响,NPKM和NPKS处理土壤未受保护有机碳和物理保护有机碳的分配比例较CK处理显著升高,增幅为10.1%~24.1%。施肥显著提高土壤碳循环水解酶活性,与CK相比,NPKM和NPKS处理的土壤α—葡萄糖苷酶(AG)、β—葡萄糖苷酶(BG)和β—木糖苷酶(BDX)活性提高14.5%~89.1%,提升效果最佳;水解酶(AG、BG和BDX)活性与土壤未受保护有机碳呈显著正相关。综上,有机无机配施是提升土壤有机碳含量和土壤碳循环相关水解酶活性的最佳培肥措施。

典型石漠化治理措施对土壤有机碳、氮及组分的影响

以贵州关岭花江喀斯特峡谷花椒(HJ)、火龙果(HL)、花椒火龙果混交(HHL)、皇竹草(HZ)、苜蓿(MX)、圆柏(YB)、圆柏女贞混交(YBN)、撂荒地(LH)、坡耕地(PD)9种典型石漠化治理措施为研究对象,研究不同治理措施土壤剖面有机碳、全氮含量和储量、水溶性有机碳含量分布规律。结果表明:各治理措施0-20 cm土层土壤有机碳、全氮含量及储量、水溶性有机碳含量均随土壤剖面深度增加而降低,具有明显的表聚现象。其中土壤有机碳、全氮含量0-20 cm土层平均值大小顺序分别为YB>YBN>LH>HJ>MX>PD>HHL>HL>HZ、YBN>YB>LH>PD>MX>HJ>HZ>HHL>HL,土壤有机碳、全氮储量及水溶性有机碳含量也均表现为YB、YBN、LH显著大于其他6种治理措施;各治理措施土壤C/N为7.19~16.35。相关性分析表明,土壤有机碳含量与土壤全氮含量、有机碳储量、水溶性有机碳含量存在极显著相关,土壤容重是土壤碳氮指标的关键因子,具有较好相关性。研究阐明,在今后石漠化治理过程中,退耕还林、撂荒地有利于喀斯特生态环境治理与保护,花椒林可作为喀斯特山区农业生产或生态恢复过程中优先考虑的经济植被类型。

贵州喀斯特农田生态系统碳足迹时空差异研究

【目的】探明贵州省碳排放、碳吸收与碳足迹现状,可以为贵州省农田生态系统减源增汇以及农业的可持续发展提供参考。【方法】依据2007—2016年贵州省和贵阳、遵义、六盘水三市农业投入、农作物产量、耕地面积等数据,对贵州省不同尺度农田生态系统碳排放、碳吸收和碳足迹进行估算,分析变化规律并探讨其影响因素。【结果】①2007—2016年贵州省及贵阳、遵义、六盘水三市农田生态系统的碳排放量均呈逐年增长趋势,其中化肥施用产生的碳排放量所占比例最大,分别为68%、73%、81%、72%;2016年贵州省化肥单位面积碳排放达到298.23 kg/hm^2。②碳吸收量表现为"上升下降式"波动变化,总体呈增长趋势,其中,水稻碳吸收量所占比例最高,平均为50.9%,但呈减少趋势,蔬菜增幅较大,达到47%。③贵州省农田生态系统存在较大碳生态盈余,农田生态系统碳足迹呈现不断增加趋势。【结论】尽管农业碳吸收量远大于碳排放量,但化肥与农膜所占碳排放比例较大,应是未来农业减源的重点。

植物细根生产和周转研究进展

细根是植物根系最重要的组成部分,作为衡量植物生产力的重要因素,对森林生态系统生产力具有重要影响。前人研究表明,细根的生产与周转对细根的寿命、分解和生物量估算具有重要意义,并且会影响森林生态系统碳、养分和水循环过程。文中系统阐述了细根生产和周转的研究进展,介绍了细根的3种主要研究方法(根钻法、内生长法和微根管法),进一步分析细根生产和周转的影响因素,即除了受植物内在因子(细根构型、根序和化学组成)的制约外,细根生产和周转还受到纬度、海拔、气候、土壤条件、土层深度等环境因子及生物因子的影响;探讨了在植物细根研究中存在的问题,并对今后的发展趋势进行了展望,以期为植物细根深入研究和根系生态学学科发展提供参考。

西南喀斯特石漠化环境适生植物构树细根、根际土壤化学计量特征

为了解西南喀斯特石漠化适生植物构树(Broussonetia papyrifera)对贫瘠土壤养分环境的适应策略,及其细根、根际土壤的化学计量特征对石漠化等级的响应,该研究以西南喀斯特石漠化环境适生植物构树为研究对象,运用生态化学计量学方法,开展不同等级石漠化环境构树细根、根际土壤有机碳(C)、全氮(N)、全磷(P)、全钾(K)、全钙(Ca)及全镁(Mg)养分含量特征及C、N、P化学计量特征研究。结果表明,除Ca含量外,喀斯特石漠化环境适生植物构树细根、根际土壤的养分含量均处于较低水平;细根N:P为12.59,表明构树生长受N和P共同限制;随着石漠化等级的增加,细根C、N含量和C:N、C:P呈先降后升的变化趋势,K、P含量是则表现为先升后降,Ca、Mg含量和N:P无明显变化规律;不同等级石漠化环境中的构树根际土壤N、P、K、Ca含量呈不同的变化趋势,而C、Mg含量及C、N、P化学计量特征的变化较不显著;细根与根际土壤的化学计量特征之间存在显著的相关性,二者的C、P、Ca、Mg含量、C:N、C:P分别对应呈显著正相关关系,而N含量呈极显著负相关关系;细根的K含量则较为稳定,几乎不受根际土壤养分的影响。

西南喀斯特石漠化环境下土地利用变化对土壤有机碳及其组分的影响

土壤有机碳是喀斯特生态系统中碳转移的动力学媒介和碳流通的主要途径,土壤有机碳及其组分是土壤碳循环的重要组成部分,然而目前缺乏关于喀斯特地区土壤有机碳及其组分的研究。本研究以西南典型喀斯特石漠化区--贵州关岭花江6种典型土地利用方式下(花椒林、火龙果林、花椒火龙果混交林、圆柏林、圆柏女贞混交林和坡耕地)的土壤为研究对象,分析土地利用方式变化对土壤有机碳含量(SOC)和储量(SOCS)、土壤水溶性有机碳(WSOC)、易氧化有机碳(EOC)、颗粒有机碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)及重组有机碳(HFOC)含量及其分配比例的影响。结果表明:6种土地利用方式下SOC和SOCS均表现为圆柏林、圆柏女贞混交林和花椒林显著大于火龙果林、花椒火龙果混交林和坡耕地;在0~20 cm土层,土壤SOCS平均值为花椒林>圆柏林>圆柏女贞混交林>坡耕地>花椒火龙果混交林>火龙果林。土壤WSOC、EOC、POC、LFOC和HFOC含量均表现为圆柏林、圆柏女贞混交林和花椒林大于其他3种土地类型。土壤SOC与其各组分(WSOC、EOC、POC、LFOC和HFOC)均呈显著正相关,且各组分两两之间也呈显著正相关。花椒林可作为中国西南喀斯特石漠化生态恢复和山地农业发展优先考虑的经济物种。土壤WSOC、EOC、POC、LFOC和HFOC可作为反映土壤有机碳库的有效指标。