黄土高原退耕坡地不同类型林分土壤生物学活性的研究

选取黄土高原退耕还林树种紫穗槐、油松、侧柏、新疆杨、刺槐和柠条为研究对象,以撂荒坡地为对照,分别测定不同林地土壤微生物量碳、土壤呼吸速率以及土壤酶活性,并通过计算土壤生物学活性综合指数比较不同类型林分土壤生物学活性差异。结果表明,0~60cm各土层中不同林地土壤微生物量碳、呼吸速率和酶活性均较对照显著提高。0~20cm和20~40cm土层,刺槐林地土壤呼吸速率、脲酶和碱性磷酸酶活性均高于其他林地,柠条林地土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性呈现最大值,而土壤微生物量碳分别以刺槐和紫穗槐林地最大;40~60cm土层,刺槐林地土壤呼吸速率和脲酶活性均显著高于其他林地,而土壤微生物量碳、过氧化氢酶和蔗糖酶活性均以柠条林地最大,各林地与对照之间的土壤碱性磷酸酶活性差异不显著（p〈0.05）。土壤生物学活性综合指数表现为柠条〉刺槐〉油松〉侧柏〉紫穗槐〉新疆杨〉对照。在黄土退耕坡地营造人工水保林能够有效提高土壤生物量碳、呼吸速率和酶活性,从土壤生物学活性角度考虑,柠条和刺槐可作为试验区退耕还林的优先选择树种。

控释氮肥减量对旱作糜子田土壤生物学特性及产量的影响

为明确内蒙古黄土高原旱作区控释氮肥施用下糜子田土壤生物学特性的变化规律,设置大田试验,以普通尿素为对照,研究控释氮肥的不同减量处理对糜子产量以及苗期、抽穗期和成熟期不同土层(0~20和20~40 cm)土壤酶活性及微生物量碳含量的影响。结果表明:糜子生育期内,土壤酶活性、酶综合指数及微生物量碳含量呈先上升后下降的趋势,峰值出现在抽穗期,土层间土壤生物学特性表现为0~20 cm优于20~40 cm,且不同氮肥处理对0~20 cm土壤生物学特性影响更大。施氮肥显著提高了糜子生育期内土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶活性、酶综合指数及微生物量碳含量,增幅分别为2.37%~24.37%、3.79%~25.83%、3.65%~33.24%、2.18%~22.51%和4.09%~26.66%。控释氮肥等量施用及减量20%以下较普通尿素并未显著影响糜子生育后期土壤酶活性及微生物量碳含量。但控释氮肥减量30%时较尿素处理显著降低土壤土壤脲酶活性3.65%~7.12%、酶综合指数2.62%~9.60%,控释氮肥减量40%时显著降低土壤过氧化氢酶活性3.65%~7.12%、蔗糖酶活性4.85%~16.63%及微生物量碳含量5.45%~13.90%。施用等量控释氮肥显著提高糜子产量4.42%,控释氮肥减量30%~40%时糜子产量显著降低3.19%~5.23%。综上所述,施用控释氮肥在提高糜子产量的同时并未显著影响土壤生物学特性,但控释氮肥减量30%及以上时土壤生物学特性变差,糜子产量降低显著。因此,在该地区糜子生产中应以控释氮肥全量施用或减氮20%以下为宜。

土地利用方式对峰丛洼地石漠化区土壤酶活性及肥力的影响

选取典型峰丛洼地石漠化区不同土地利用方式中土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶3个酶指标,有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷5个肥力指标,利用土壤酶指数法(SEI)和土壤肥力综合指数法(IFI),对石漠化地区土壤酶活性及肥力进行分析。结果表明:不同土地利用方式酶活性存在显著差异,土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性变化范围分别为20.15~40.05、32.05~109.59、0.81~1.06 mg/(g·24 h),土壤酶指数变化为灌草地(0.581)>乔灌草地(0.517)>玉米地(0.479)>猕猴桃地(0.381)>核桃地(0.369)>撂荒地(0.348);不同土地利用方式土壤肥力存在显著差异,有机质、碱解氮、全氮、全磷、速效磷含量分别为27.96~76.25 g/kg、99.40~263.45 mg/kg、1.002~2.35 g/kg、0.41~1.19 g/kg、4.67~21.73 mg/kg,土壤综合肥力指数变化为撂荒地(0.978)>灌草地(0.868)>玉米地(0.733)>核桃地(0.665)>乔灌草地(0.476)>猕猴桃地(0.421);除猕猴桃地外,峰丛洼地石漠化区其他土地利用方式土壤酶活性和肥力存在显著相关性。为提高峰丛洼地石漠化区土地的修复和合理利用,对于撂荒地应极力减少人为干扰,对于有人为干扰的灌草地、乔灌草地、玉米地、核桃地、猕猴桃地,可通过合理的人工措施来提高土壤质量,灌草地可以作为峰丛洼地石漠化区生态恢复过程中优先考虑的土地利用类型。

湘西北小流域植被恢复区土壤酶活性及养分相关性

研究了湘西北女儿寨小流域马尾松天然林、杉木人工林、杜仲人工林、油桐人工林、润楠次生林、毛竹杉木混交林及荒草灌丛7种典型植被恢复模式下的土壤酶活性、综合指数及土壤酶活性与土壤养分的通径相关关系。结果表明:不同植被恢复模式土壤脲酶、蔗糖酶、脱氢酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶、蛋白酶、磷酸酶活性的变化范围分别为0.15～0.59 mg·g-10、.36～3.76 mg·g-1、4.02～11.76 mg·g-1、0.03～0.06mL.g-10、.50～1.26mg·g-10、.09～0.50mg·g-1和15.67～35.50mg·g-1,且土壤酶活性均表现为0<h(土壤深度)≤20cm土层高于20cm<h≤40 cm土层;土壤酶活性综合指数以杉木人工林最高(8.341 7),而荒草灌丛模式较低(6.445 4),仅高于马尾松天然林(6.3393);土壤养分指标可分别解释土壤脲酶、蔗糖酶、脱氢酶、过氧化氢酶活性80.42%7、9.56%、80.69%和84.26%的变化,剩余通径系数分别为0.442 50、.452 1、0.439 4和0.396 7,而多酚氧化酶、蛋白酶、磷酸酶活性与土壤养分的多元线性回归方程不显著(p>0.1);水解氮对土壤脲酶,水解氮、全氮对土壤蔗糖酶,pH值对土壤脱氢酶,以及有机质对土壤过氧化氢酶的直接通径系数、决定系数及对R2的贡献较大,存在较显著地影响。

有机无机氮肥比例对稻田土壤肥力和作物产量的短期效应

【目的】研究短期内(<5年)有机无机氮配施比例对土壤肥力以及水稻产量的影响,以明确提升地力与兼顾产量的养分管理措施。【方法】田间定位试验于2017—2021年在长江中下游的红壤双季稻田进行。共设6个处理:不施肥(CK),单施化肥(CF),有机氮比例分别为25%、50%、75%与100%的有机无机肥配施处理(25%ON,50%ON,75%ON,100%ON)。2021年,早、晚稻成熟后测产;晚稻收获后采集耕层土壤样品,分析土壤物理性状(容重与大团聚体含量)、化学性状(pH、有机质、全氮、全磷、全钾、有效氮、有效磷、速效钾、有效锌、有效硅)与生物学性状(脲酶、酸性磷酸酶、β-葡糖苷酶、微生物生物量碳、微生物生物量氮),采用土壤肥力综合指数(IFI)评价不同比例有机肥料的培肥效果,运用偏最小二乘路径模型(PLS-PM)分析有机无机肥配合比例对IFI以及产量的影响。【结果】随着有机肥比例的提高,有机无机肥配施提升土壤物理、化学、生物学性状的效果也随之提升。土壤有机质含量和β-葡糖苷酶活性与其它所有指标的相关关系均达显著水平,有机碳含量与碳循环过程对土壤物理结构、养分以及微生物活性均有较强影响。相对于其他指标,土壤全磷与有效磷的变异系数较大,受有机肥投入的影响较大。施肥显著提高了土壤IFI,有机无机肥配施的肥力指数显著高于单施化肥,且随着有机肥配施比例升高而递增,而双季稻产量则随着有机肥配施比例升高而递减,有机肥配施比例≤50%时,产量与单施化肥持平,>50%时表现为减产。PLS-PM分析结果显示,有机肥和无机肥投入对IFI均有显著影响,有机肥的效应大于无机肥;有机肥对产量无显著影响,而无机肥投入量对产量影响显著。【结论】有机无机肥配施可以全面改善土壤环境,提高土壤肥力,且有机肥配施比例越高效果越好。但如果培肥时间较短(5年以内),化肥氮对产量的贡献占绝对优势,有机氮的投入比例应控制在50%以下,才能兼顾地力提升与产量的维持。

施用生物炭对红壤性水稻土重金属钝化与土壤肥力的影响

通过田间小区试验,分析了不同用量的生物炭处理下(0,10,20,30,40 t/hm^2)0-17,17-29 cm土层土壤的理化性质、重金属钝化及酶活性的影响。采用IFI(土壤肥力综合质量指数)评价了土壤肥力状况。结果表明:施用生物炭可以改善红壤的理化性状,降低土壤容重,提高土壤的孔隙度、饱和含水量、pH、CEC、有机质、有效磷、铵态氮和全氮及DOC含量;同时提高土壤脲酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性。土壤有效态Cd和Pb含量均随生物炭施用量的增加而减少;而有效态As含量则随生物炭施用量的增加呈先增后减的趋势,三者均在生物炭施用量为40 t/hm^2时为最小值。利用IFI对土壤肥力综合质量进行评价可知,在不同生物炭用量条件下土壤肥力综合质量指数依次为A30>A40>A20>A10>CK,相应的土壤肥力综合质量指数分别为0.64,0.62,0.57,0.47,0.44。评价结果表明在生物炭施用量为30 t/hm^2时,红壤的肥力改良效果最佳。因此,采用适量的生物炭可修复重金属对红壤性水稻土的污染,并改善土壤肥力状况。

膨润土对科尔沁沙地土壤肥力和活性有机碳的影响

膨润土比表面积大,吸附能力强,具有良好的保水保肥和离子交换能力。不同类型膨润土对沙地土壤肥力和活性有机碳积累的影响尚不清楚。文中以科尔沁沙地土壤为基质,在施入化肥和草炭基础上,对钠基膨润土和钙基膨润土分别设置3个施加量,以草地早熟禾(Poa pratensis L.)为受试植物进行盆栽实验,研究不同膨润土类型和施加量条件下土壤肥力和活性有机碳的变化。结果表明,与对照相比各处理均显著提高了土壤综合肥力指数(IFI)、总有机碳含量和活性有机碳各组分含量,其中施加量为3.0kg/m^(2)时效果最佳。相关性分析和冗余分析表明,施加3.0kg/m^(2)的钠基膨润土和3.0kg/m^(2)、4.5kg/m^(2)的钙基膨润土与土壤IFI、总有机碳及各活性有机碳组分含量显著正相关,总有机碳(尤其是微生物量碳)与IFI极显著正相关。上述结果表明,膨润土能够显著促进土壤活性碳积累、提高土壤肥力,进而影响土壤微生态环境和碳循环;膨润土施加量是沙地土壤生态修复的关键调节因子,而膨润土类型不是重要决定因素。

有机培肥对连作花生土壤肥力及活性有机碳库的影响

【目的】针对花生连作及化肥滥用导致土壤肥力下降、土壤碳库失衡等问题,开展有机培肥改善连作花生田土壤质量研究。【方法】实验选取连作5年的花生田建立四个完全随机区组,设置蚯蚓粪配施化肥(VM)、“NMM”菌肥配施化肥(BF)、单施化肥(CF)和无施入对照(CK)四个处理,在花生结荚期取样并比较土壤综合肥力指数、土壤活性有机碳含量及有效率、土壤碳库管理指数的变化。【结果】与CK和CF相比,有机培肥显著提高了土壤综合肥力指数、土壤有机碳及易氧化有机碳、微生物生物量碳、可矿化有机碳含量和碳库管理指数(P<0.05),其中VM处理效果最佳;有机培肥土壤微生物生物量碳、可矿化有机碳和可溶性有机碳有效率较CK和CF显著降低。冗余分析和相关性分析表明有机培肥与土壤总有机碳及各活性有机碳含量显著正相关,与除了易氧化有机碳有效率以外的其他土壤活性有机碳有效率呈负相关;碳库管理指数与易氧化有机碳、微生物量碳、可溶性有机碳、可矿化有机碳显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)正相关。【结论】合理有机培肥能够提高土壤活性有机碳含量,同时有助于土壤非活性有机碳的积累。有机培肥对提高连作花生田土壤综合肥力和土壤碳库储量、缓解连作障碍有显著作用。

煤矿矿区复垦植被类型对土壤微生物功能基因和酶活的影响

煤炭的长期开采严重破坏了当地土壤结构和生态环境,通过植被复垦可有效改善生态环境,目前对土壤理化特征和微生物群落结构研究较多,但对土壤矿区土壤功能微生物的研究较少.以山西省大同市晋华宫矿区5个不同植被类型复垦地(侧柏、云杉、油松、樟子松和桧柏)为研究对象,对其土壤理化性质、碳氮磷硫功能基因丰度和土壤酶活进行测定.结果表明,恢复类型对土壤理化性质、土壤酶活和75种功能基因丰度均有显著影响,桧柏林具有最高的总碳、总氮和总硫含量;云杉林具有最高的脱氢酶和脲酶活性,但碱性蛋白酶活性最低,樟子松林的碱性蛋白酶活性最高;云杉林功能基因丰度最高,但多样性指数显著低于其他样地,这可能是由于云杉林中的ureC、acsA和mct丰度占到了52%以上所导致的;土壤脲酶与六大类功能基因丰度有显著相关性;不同植被类型土壤中功能微生物群落β多样性差异显著,可见功能基因能较好地解释植被类型对微生物功能的影响;综合肥力指标指数最高和最低分别是樟子松和侧柏样地.总之,土壤功能基因是指示不同复垦模式对土壤微生物影响的敏感指标,樟子松和云杉是在该矿区更为适宜的复垦树种.