喀斯特湿地转变为农用地对土壤有机硫形态及芳基硫酸酯酶活性的影响

【目的】土壤有机硫形态及芳基硫酸酯酶活性能敏感地反映土壤硫库的变化,厘清喀斯特湿地转变为农用地后不同土地利用方式下土壤有机硫形态和芳基硫酸酯酶活性的变化特征及其影响因素,对喀斯特湿地土地合理利用和土壤质量管理具有重要意义。【方法】以典型桂林会仙喀斯特天然沼泽湿地为对照(沼泽湿地),以由其转变而来的5种土地利用方式,即水稻田、旱地、果园、养殖地和弃耕地为研究对象,采集0—10、10—20、20—30和30—40 cm共4个土层的样品,分析各形态有机硫含量及芳基硫酸酯酶活性。【结果】1)与沼泽湿地相比,5种土地利用方式的土壤全硫储量、酯键硫、碳键硫以及残渣态硫含量均呈降低趋势。5种土地利用方式土壤碳键硫、酯键硫和残渣态硫占有机硫的比例分别为39.08%~63.54%、22.91%~34.28%、13.55%~28.46%,与沼泽湿地相比,酯键硫和残渣态硫占比降低,碳键硫占比升高(P<0.05)。2)沼泽湿地土壤有机硫含量范围在158.41~442.18 mg/kg,全硫含量范围在180.22~510.83 mg/kg,全硫平均值为345.53 mg/kg,低于世界土壤全硫含量均值(700 mg/kg)。不同土地利用方式下,0—40 cm土层土壤全硫和有机硫含量均值大小整体表现为:湿地>水稻田>旱地>养殖地>果园>弃耕地,湿地与其他土地利用方式间存在显著差异(P<0.05)。3)在0—40 cm土层中,不同土地利用方式下土壤芳基硫酸酯酶活性均随土层深度的增加而降低。相较于沼泽湿地,5种土地利用方式的土壤芳基硫酸酯酶活性均降低,水稻田、旱地、果园、养殖地和弃耕地降幅分别为18.19%、27.48%、39.72%、33.81%和51.77%(P<0.05)。【结论】会仙喀斯特天然湿地转变为其他土地利用方式后,土壤全硫和有机硫含量显著下降(P<0.05),全硫含量(98.06~222.87 mg/kg)小于我国南方10省耕作层土壤全硫平均值(299 mg/kg)。土壤有机碳、全氮、含水量和芳基硫酸酯酶是土壤有机硫形态含量的主要影响因素。因此,减少湿地人为垦殖,有利于维持会仙喀斯特湿地土壤养分的平衡与生态系统的健康。

生物炭施用对桂北桉树人工林土壤酶活性的影响

为探究土壤酶活性对生物炭输入的响应特征,以及为合理应用桉树枝条生物炭提供理论参考,该研究基于桂北桉树人工林田间试验,以桉树人工林采伐剩余物枝条为原料,在500℃条件下厌氧制备生物炭,施用质量分数分别为0(CK)、0.5%(T1)、1%(T2)、2%(T3)、4%(T4)和6%(T5)的桉树枝条生物炭,输入1 a后,分析了不同处理下土壤酶活性的变化特征。结果表明:(1)沿着土层垂直深度,土壤酶含量减小。(2)各土层脲酶、过氧化氢酶、β-葡萄糖苷酶和脱氢酶的含量随生物炭施用量的增加而增大,在生物炭施用量为6%时含量最高。(3)酸性磷酸酶、蔗糖酶、亮氨酸氨基肽酶和纤维二糖苷酶的含量随着生物炭施用量的增加呈现先增加后减少的趋势,其中酸性磷酸酶和亮氨酸氨基肽酶在生物炭施用量为2%时含量最高,蔗糖酶和纤维二糖苷酶则在生物炭施用量4%时含量最高。总体上,桉树枝条生物炭施用不同程度地提高了桉树人工林的土壤酶活性。该研究结果可为林业废弃物制备生物炭资源化利用途径及其在桉树人工林的应用提供科学依据。

生物炭施用5 a后对桂北桉树人工林土壤有机氮组分和活性氮的影响

研究施用不同量生物炭5 a后桉树人工林土壤有机氮组分和活性氮特征,探讨土壤有机氮组分和活性氮之间的关系,明确生物炭不同施用量下土壤的供氮潜力,为桉树林业废弃物生物炭的实践应用提供科学依据.利用开始于2017年的桉树人工林生物炭中长期定位试验,选取CK(0%)、T1(0.5%)、T2(1.0%)、T3(2%)、T4(4%)和T5(6%)这6个处理,一次性施用生物炭5 a后测定不同处理下有机氮组分、微生物生物量氮和溶解性有机氮含量.结果表明:(1)与对照相比,随着生物炭施用量的增加,不同土层全氮、酸解总氮、酸解铵态氮、酸解氨基酸态氮、微生物生物量氮、溶解性有机氮和氮储量含量均呈递增趋势,增幅分别为45.48%~156.32%、44.31%~171.31%、38.06%~223.37%、39.42%~163.32%、36.72%~109%、23.27%~113.51%和29.45%~62.37%,在T5处理最大;未知态氮和非酸解态氮含量总体亦呈增加的趋势,增幅分别为88.41%~158.71%和50.24%~139.01%;酸解氨基糖态氮含量趋于降低,降幅为7.72%~32.73%.不同处理下有机氮各形态的分布趋势大小为:酸解铵态氮>酸解氨基酸态氮>非酸解态氮>酸解未知态氮>酸解氨基糖态氮,生物炭施用处理增加了酸解总氮含量及其占全氮的比例.(2)除了酸解未知态氮之外,土壤有机氮其它组分和活性氮含量均随着土层的加深而递减.(3)土壤全氮、微生物生物量氮和溶解性有机氮均与酸解总氮、非酸解态氮和氮储量之间存在显著的正相关关系.主成分分析表明:容重与酸解氨基糖态氮;全氮与酸解未知态氮;酸解氨基酸态氮与酸解总氮间的关系均较为密切.综上,林业废弃物生物炭施用5 a后,显著增加了桉树林土壤有机氮组分和活性氮含量,有利于提高土壤氮素的供应能力;酸解总氮、酸解铵态氮和酸解氨基酸态氮对土壤活性氮有重要贡献.

生物炭施用5a后对桂北桉树人工林土壤有机碳组分的影响

研究生物炭不同施用量施用5 a后桉树人工林土壤有机碳组分的变化特征,明确生物炭施用下土壤的固碳潜力,为桉树林业废弃物生物炭的土壤改良效应提供科学依据.基于2017年建立的桉树人工林生物炭中长期定位试验,以桉树人工林废弃枝条为原料,在500℃条件下厌氧制备生物炭,选取CK(0%)、T1(0.5%)、T2(1.0%)、T3(2%)、T4(4%)和T5(6%)这6个处理,一次性施用生物炭5 a后测定不同处理下有机碳组分含量特征.结果表明:(1)与对照相比,土壤有机碳及其组分随生物炭施用量的增加而增大,且在T4或T5达到最大值,土壤有机碳、可溶性有机碳、易氧化态有机碳、颗粒有机碳、微生物生物量碳和碳储量分别增加了101.62%、67.46%、143.03%、164.78%、110.88%和41.73%.(2)随着生物炭施用量的增加,各生物炭处理土壤轻组有机碳和重组有机碳含量在0~10、10~20、20~30 cm土层的增幅分别为41.41%~140.63%、9.26%~87.04%、-19.54%~106.90%和15.32%~78.99%、15.72%~75.25%、89.49%~148.64%.0~30 cm土层土壤轻组有机碳和重组有机碳含量的平均值亦呈现增大的趋势,土壤碳库中以较稳定的重组有机碳为主.(3)土壤有机碳、碳储量和有机碳组分含量均随着土层的加深而减小.总体上,生物炭施用5 a显著增加了土壤有机碳和碳组分含量,有利于提高土壤固碳能力和土壤稳定性碳库,生物炭施用是提升桉树林土壤质量的有效措施.研究结果可为林业废弃物资源化利用和桉树人工林土壤肥力提升提供参考依据.