植被盖度对土壤碳、氮、磷生态化学计量比的影响——以敦煌阳关湿地为例

土壤碳、氮、磷生态化学计量比可以广泛地指示群落的生态学动态过程,其研究可以为湿地生态系统的恢复与保护提供依据。以敦煌阳关湿地为研究对象,选取53个样地,分层(0—20、20—40 cm和40—60 cm)采集土壤样品,对3种植被盖度类型(高盖度、中盖度和低盖度)的土壤碳、氮、磷生态化学计量比特征及其影响因素进行了研究。结果表明:(1) 0—20、20—40 cm和40—60 cm土层C/N变化趋势均为:高盖度<中盖度<低盖度,C/P、N/P变化趋势均为:低盖度<中盖度<高盖度。(2)高盖度土壤C/N、C/P和N/P均随土层深度的增加而增大;中盖度土壤C/N随土层深度的增加而增大,C/P、N/P随土层深度的增加先减小后增大;低盖度C/N、C/P和N/P均随土层深度的增加先减小后增大。(3) 0—60 cm土层土壤水分与C/N显著负相关(P<0.01),而与C/P、N/P显著正相关(P<0.01),土壤盐分与C/P、N/P均显著负相关(P<0.01),pH与C/P、N/P均显著正相关(P<0.05),TP与C/N呈显著负相关(P <0.05),TN与C/P、OC与N/P均呈极显著正相关(P<0.01)。由多元线性回归分析可知,土壤水分是土壤C/N、C/P和N/P的关键影响因子。

樟子松成熟林年生长对土壤碳·氮·磷变化的影响

[目的]揭示樟子松成熟林年生长对土壤碳、氮、磷的影响。[方法]以科尔沁沙地樟子松人工成熟林为研究对象,以截根处理为对照,采集0~10、10~20、20~40和40~60 cm土层土壤样品,测定土壤有机碳、全氮、碱解氮、全磷、有效磷含量,研究樟子松成熟林年生长对有机碳、全氮、碱解氮、全磷、有效磷的影响。[结果]樟子松成熟林经过1年生长,有机碳含量、碱解氮含量和速效磷含量变化显著,但全氮和全磷变化微小。截根后林地有机碳生长季增加显著,而未截根的增加不显著。速效磷截根后生长季显著增加;未截根样地生长季增加不显著。樟子松成熟林在7—9月有机碳含量、碱解氮和速效磷的变化量显著高于5—7、9—11和11月至次年5月。樟子松成熟林在10~20 cm土层土壤有机碳、碱解氮和速效磷的变化量显著高于0~10、20~40和40~60 cm土层。[结论]樟子松成熟林年生长促使有机碳含量、碱解氮含量和速效磷含量显著积累,樟子松成熟林在7—9月10~20 cm土层生长显著。

洞庭湖区不同利用方式对土壤微生物生物量碳氮磷的影响

以湖南省沅江市典型湖垸为代表,通过密集取样分析,研究了洞庭湖区不同利用方式条件下农田土壤微生物生物量碳、氮、磷的变化及其和土壤碳、氮、磷的关系,发现水田土壤碳、氮和微生物生物量碳、氮明显高于旱地,水田土壤中双季稻高于一季稻;土壤磷的含量旱地稍高于水田,但土壤微生物生物量磷水田稍高于旱地.尽管在水田土壤中微生物生物量碳、氮有明显的不同,但水田土壤微生物生物量磷维持在相对稳定的水平.典型样区土壤微生物生物量碳占有机碳的比例为0.65%～7.24%,平均3.00%;土壤微生物生物量氮占全氮的比例为0.98%～7.41%,平均3.81%;土壤微生物生物量磷占全磷的比例为0.16%～7.54%,平均2.80%.土壤C/N为3.87～17.31,平均9.15;BC/BN为4.06～9.29,平均7.26.土壤微生物生物量碳、氮与土壤碳、氮之间存在极其显著的线性相关关系,但土壤微生物生物量磷占全磷之间相关关系不显著.土壤微生物生物量碳、氮、磷之间的相关关系达到了极显著水平.不同的利用方式和耕作制度导致了土壤碳、氮和微生物生物量碳、氮的差异,土壤微生物生物量碳、氮能够很好地反映洞庭湖区农田土壤碳、氮水平.

黄土丘陵区不同土地利用方式土壤碳氮磷及其生态化学计量特征

以陕北米脂谷子、苜蓿、柠条和枣树4种不同土地利用方式土壤为研究对象,采集0~100 cm土层土壤样品,采样数共288个,分别对样品土壤的C、N、P及其生态化学计量比C/N、C/P和N/P进行了研究。结果表明:黄土丘陵区土壤C、N、P含量均值分别为2.12、0.21 g·kg -1 和0.43 g·kg -1;C/N、C/P和N/P均值分别为10.83、5.0和0.48;土壤C、N、P及C/N、C/P和N/P的变异系数均大于10%且小于100%,属于中等变异。土地利用方式对土壤C、N、P含量及其生态化学计量特征有显著影响,其中谷子地0~20 cm土层土壤C含量显著高于柠条地和枣树林( P <0.05),谷子地20~40 cm土层的C含量显著高于苜蓿地( P <0.05);0~20、20~40 cm和60~80 cm土层谷子地N含量显著高于柠条地( P <0.05);苜蓿地P含量在0~20、60~80 cm和80~100 cm土层显著高于柠条地( P <0.05)。谷子地、苜蓿地和枣树林土壤C、N呈表聚性分布,而柠条地随深度增加无明显降低,表明柠条有较好的固碳能力。各土层C/N在不同土地利用方式间存在显著差异( P <0.05),其中柠条地最高,谷子地最低;80~100 cm土层土壤C/P在柠条地和苜蓿地间具有显著差异( P <0.05)。0~20 cm和20~40 cm土层深度下,土壤N/P在不同土地利用方式之间具有显著差异( P <0.05),其中谷子地最高,柠条地最低。通过典型相关分析得出,土壤C、N、C/P和N/P与环境因子中的土层深度、粘粒含量和土壤pH值的累积关系较大。

江西省油菜土壤碳氮磷生态化学计量学空间变异性及影响因素

运用经典统计学和地统计学分析方法,探讨了江西省油菜种植区土壤碳氮磷生态化学计量特征的空间变异性及影响因素。结果表明:江西省油菜土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)平均含量分别为16.99,1.44,0.50g/kg,土壤C∶N、C∶P和N∶P平均值分别为12.28,38.31和3.27,土壤总体C∶N∶P为33.86∶2.88∶1,整体处于相对较低水平,表现出中等程度的变异性和空间自相关性,其空间变异特征受到结构性因素和随机性因素的共同影响,但受结构性因素影响更大。从空间分布规律看,土壤SOC、TN和TP含量均表现出东北高西南低的空间分布格局。土壤C∶N高值区主要分布在赣北地区,分布面积较小,低值区主要分布在赣西、赣西北、赣西南以及赣东等地区。土壤C∶P与N∶P高值区零星分布在赣西南、赣东北等区域;低值区主要分布在赣西北及赣南地区。回归分析表明,成土母质、土壤类型、地形因子、气候条件、种植制度和氮肥施用量对研究区土壤C∶N、C∶P和N∶P空间变异特征有极显著影响(P<0.01);成土母质对土壤C∶N、C∶P和N∶P空间变异的独立解释能力分别为16.6%,3.7%和7.0%,地形因子的独立解释能力分别为3.5%,2.9%和4.2%,种植制度的独立解释能力分别为9.7%,4.4%和7.6%,氮肥施用量的独立解释能力分别为3.9%,4.4%和7.6%,土壤类型和气候条件独立解释能力最高,分别为16.8%,5.1%,9.0%和13.4%,9.8%,15.2%,是调控江西省油菜土壤C∶N、C∶P和N∶P空间变异最主要的影响因素。

马尾松人工林土壤碳氮磷生态化学计量学特征的纬度变化

[目的]探讨马尾松人工林土壤碳、氮、磷养分及其生态化学计量学特征的纬度变化,为马尾松人工林的可持续经营和生产力提高提供科学依据。[方法]通过对亚热带地区东南至西北8个研究点马尾松人工林0~20 cm矿质土层土壤有机碳、全氮、全磷含量的测定,利用回归分析法探索土壤碳、氮、磷含量及其生态化学计量学特征的纬度变化趋势,利用Pearson相关法和冗余分析法分析气候因子(年均气温和年均降水量)、林分特征(年龄、密度和胸径)和土壤性质(pH值与黏粒含量)对其纬度变化的影响,采用方差分解法分析气候、林分和土壤因子对其纬度变化的相对贡献率。[结果](1)土壤有机碳、全氮、全磷的平均含量分别为16.02、1.22、0.35 g·kg^(-1),土壤碳氮比、碳磷比、氮磷比的平均值分别为14.18、47.01、3.59;(2)土壤有机碳和全氮含量均随纬度的升高而显著降低(P<0.01),全磷含量无明显的纬度变化;(3)土壤碳氮比随纬度的升高而显著增大(P<0.05),碳磷比和氮磷比却显著下降(P<0.01);(4)土壤有机碳和全氮含量与年均气温、年均降水量、胸径呈显著正相关(P<0.05),与土壤pH值呈显著负相关(P<0.05);土壤碳磷比和氮磷比与年均气温、年均降水量、胸径、土壤黏粒含量呈显著正相关(P<0.05),与林分年龄呈显著负相关(P<0.05);(5)气候因子、林分特征和土壤性质总体上解释了63.8%土壤有机碳、全氮和全磷含量及其生态化学计量学特征的变化,相对贡献率表现为气候因子(46.3%)>林分特征(43.3%)>土壤性质(35.5%)。[结论]在马尾松人工林中,土壤碳氮比、碳磷比和氮磷比表现出明显的纬度变化,年均气温、年均降水量、林分年龄、林分密度、胸径、土壤pH值、土壤黏粒含量是其驱动因素,这些因素的交互效应大于单独效应。

基于Citespace的土壤碳氮磷交互研究可视化分析

为探究土壤碳、氮、磷领域的国际研究现状及发展变化趋势,本文对1990—2020年Web of Science核心数据集中的7757篇文献进行可视化分析,利用Citespace软件对关键词、共被引文献、国家、机构、作者绘制科学知识图谱。研究结果表明:国际土壤碳、氮、磷领域研究经历平稳期、缓慢增长期及快速增长期3个阶段,目前处于快速发展阶段。土壤碳、氮、磷领域在研究方向上经历了养分和产量管理到环境质量监测与评估,再到以微生物和土壤质量管理为主要方向的转变趋势;对农业中添加有机物质、生物质炭等部分替代化学肥料,降低农业碳排放,减少农业面源污染研究积极推进。中国在该领域发文数量最多,有力推动了土壤碳、氮、磷交互研究的发展,国际间合作交流密切;美国发文数量第二且中介中心性最高,在该领域影响力最强。目前,以土壤微生物过程耦合土壤碳、氮、磷计量比为主要的研究热点,研究分支大幅下降。

免耕对旱作燕麦田耕层土壤微生物生物量碳、氮、磷的影响

2005～2008年,在内蒙古清水河县研究了免耕留低茬(NL)、免耕留高茬(NH)、免耕留低茬覆盖(NLS)、免耕留高茬覆盖(NHS)和常规耕作(T)5种耕作方式对旱坡地燕麦田耕层土壤微生物生物量碳、氮、磷的影响。结果表明:各处理土壤微生物生物量碳、氮、磷含量在不同年际间的变化趋势一致。土壤微生物生物量碳、氮含量均呈双峰曲线变化,其中,NHS和NLS处理土壤微生物生物量碳的峰值出现在拔节期和灌浆期,NH、NL和T处理的土壤微生物生物量碳的峰值出现在孕穗期和灌浆期,而土壤微生物生物量氮的峰值则出现在苗期和灌浆期。土壤微生物生物量磷呈单峰曲线变化,各处理的峰值均出现在灌浆期。不同年份间、不同生育期间,土壤微生物生物量碳、氮、磷含量的大小顺序为:NHS>NLS>NH>NL>T。其中,免耕各处理的燕麦产量相对常规耕作呈先降低后增加的趋势,以2008年为例,NHS、NLS、NH、NL燕麦产量分别较T增加了22%、17%、11%、5%。综上所述,免耕有利于提高土壤微生物生物量碳、氮、磷含量,而且可有效地增加作物产量,尤其是NHS和NLS处理比较明显。

南四湖流域农田土壤养分空间变异特征研究

土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)是农业生产的主要养分,但农田土壤氮磷营养元素的流失也是导致区域水体富营养化的重要因素,因此,明确流域农田土壤N、P的空间分布特征对农业生产及其面源污染控制具有重要意义。本研究在野外采样调查分析的基础上,利用地统计学和经典统计学相结合的方法对南四湖流域农田土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)和总磷(TP)空间分布特征及影响因子进行分析。结果表明,研究区土壤肥力处于中等偏下水平,其SOC、TN和TP平均含量分别为7.37、3.66 g·kg^(-1)和0.70 g·kg^(-1);其化学计量比C∶N、C∶P、N∶P平均值分别为2.34、13.20、6.68,土壤C∶N∶P平均值为10.53∶5.23∶1,说明P是该区域土壤主要的限制因素。进一步的分析表明,土壤C、N、P及其化学计量比的空间分布特征是土地利用类型和环境因子相互作用的结果,同时也受到人为因素的干扰。总之,长期的不科学施肥方式和耕作模式导致南四湖流域的氮磷负荷较大,具有较大的流失风险,是流域的农业面源污染管理需要关注的问题。

不同利用方式对江西省农田土壤碳氮磷生态化学计量特征的影响

根据江西省2013年采集的16582个农田耕层(0～20 cm)土壤样点数据,运用实地调查、经典统计学与地统计学等相结合方法,研究了江西省耕地土壤碳氮磷生态化学计量特征的空间变异性及不同农田利用方式对其的影响.研究结果表明:江西省耕地土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)平均含量分别为17.90、1.58和0.52 g·kg^(-1),土壤碳氮比(C∶N)、碳磷比(C∶P)和氮磷比(N∶P)平均值分别为11.72、38.29和3.38,土壤C∶N∶P比平均值为34.44∶3.03∶1,说明P是江西省耕地土壤主要的限制因素.此外,由于碳、氮、磷三者之间并不存在显著的两两相关性,表明江西省耕地土壤中不存在稳定的"Redfield ratio";半方差函数表明,江西省土壤碳、氮、磷生态化学计量特征具有中等程度的空间变异性,其空间变异特征主要受到随机性因素的影响;经ANOVA检验显示,不同农田利用方式对土壤碳氮磷生态化学计量特征影响显著(p<0.05),土壤SOC和TN平均含量依次表现为:两季水田>水旱轮作>一季水田>一季旱地>两季旱地,土壤TP平均含量依次表现为:两季旱地>两季水田>一季水田>一季旱地>水旱轮作,土壤C∶N依次表现为:两季水田>两季旱地>一季水田>水旱轮作>一季旱地,土壤C∶P平均值依次表现为:水旱轮作>两季水田>一季水田>一季旱地>两季旱地,土壤N∶P平均值依次表现为:水旱轮作>一季旱地>两季水田>一季水田>两季旱地.总体而言,土壤碳、氮、磷生态化学计量比的变化特征是农田利用方式和环境因子综合作用的结果,土壤C∶N∶P比对土壤碳、氮、磷储量及养分的限制性具有重要的指示作用.

黄土丘陵区不同植被恢复措施对土壤养分和微生物量C、N、P的影响

以黄土丘陵典型地区-宁夏固原不同植被恢复措施:撂荒地、人工草地、天然草地和灌木林地(柠条)为研究对象,分析了不同植被类型下土壤微生物量碳、氮、磷的变化。研究结果表明:不同植被类型条件下,土壤微生物量有显著差异,微生物量碳和微生物量磷含量均表现为撂荒地<人工草地<天然草地<灌木林地,微生物量氮以人工草地略低,撂荒地和柠条林地较大。土壤微生物量碳、氮、磷与土地利用方式关系密切。柠条林对土壤微生物生物量有明显的促进作用。

燕沟流域土壤微生物学性质对植被恢复过程的响应

以黄土高原丘陵区陕北延安燕沟流域为例,研究了退耕地土壤微生物生物量对植被恢复过程的响应。结果表明,随植被恢复年限的增加,植被盖度、多度和物种数均呈现先增加后减少然后又增加的趋势。同对照农地相比,表层（0—5 cm）土壤呼吸速率和土壤微生物生物量均明显增加。表层土壤呼吸速率和微生物量碳、氮、磷分别比对照农地增加31.61%3~60.75%和15.19%5~12.81%、122.91%6~97.15%、193.5%2~068.17%。表层土壤呼吸速率对植被恢复的响应是在植被恢复初期（02~9年）,随植被恢复年限的增加而增加;植被恢复305~5年期间,随植被恢复年限的增加而减少;而植被恢复55年以后,又随植被恢复年限的增加而增加。植被恢复过程中,土壤微生物量碳、氮和磷的变化与土壤呼吸速率变化趋势类似。除植被恢复8和16年外,植被恢复年限间的土壤呼吸速率、呼吸熵和微生物量碳、氮、磷均有显著性差异。表层土壤呼吸速率与土壤微生物量氮、磷呈极显著相关,土壤微生物量碳与土壤微生物量氮呈显著相关;而土壤呼吸熵与呼吸速率和微生物量碳、氮、磷相关性不明显。