翻埋与覆盖林木枝条对干旱区沙化土壤及紫花苜蓿根系丛枝菌根真菌的影响

沙化是全球干旱半干旱地区土壤退化的主要类型之一,而该地区的生态防护林、农田防护林及城市森林的林木修剪物为沙化土壤的改良提供了丰富的资源。本研究以宁夏易得的杨树枝条为材料,设置了覆盖(M)、翻埋(W)、翻埋+覆盖(WB)及无任何枝条添加的对照(CK)4种处理,测定了土壤理化性质、土壤酶活性、紫花苜蓿地上生物量及菌根侵染率等指标,并利用Illumina Miseq高通量测序技术研究了土壤与根系丛枝菌根(AM)真菌群落结构,分析了影响AM真菌侵染率及群落结构的主要驱动因子。研究结果表明,翻埋与覆盖处理均不同程度改善了土壤性质,提高了紫花苜蓿地上生物量,但总体以WB处理效果较佳;相比CK,处理WB还显著提高了紫花苜蓿根系总侵染率、丛枝侵染率、菌丝侵染率、泡囊侵染率及土壤孢子数(P<0.05),同时亦显著提高了根系AM真菌Chao1和ACE指数,但所有林木枝条施用方式对土壤α多样性影响均不显著(P>0.05)。此外,NMDS和PERMANOVA分析结果显示,处理WB对土壤与根系AM真菌群落结构存在显著响应(P<0.05)。相关分析和dbRDA分析结果进一步表明,AM真菌的侵染状况及群落结构的改变与土壤性质及紫花苜蓿地上生物量密切相关,且紫花苜蓿地上生物量与土壤无机氮含量是影响土壤及根系AM真菌群落结构的共有主要因子。综上所述,WB由于在改善土壤理化性质和促进AM真菌侵染定殖及活性方面效果较好,所以该处理可为推广利用林木废弃物进行干旱半干旱区沙化土壤的改良恢复提供科学依据。

翻埋与覆盖林木枝条改善宁夏沙化土壤性质

土地沙漠化一直是影响宁夏生态建设和农业生产的主要问题之一。为探讨林木枝条对沙化土壤的改良效果,以当地农田防护林所产生的林木枝条为原料,在2011年10月至2013年10月期间研究了土壤翻埋杨树粉碎枝条(chips incorporation,CI)、覆盖杨树粉碎枝条(chips mulch,CM)、翻埋杨树粉碎枝条+覆盖未粉碎的柳树枝条(chips incorporation plus branches mulch,CI+BM)和不做任何处理的对照(control,CK)对宁夏沙化土壤理化性状和生物学特性的影响。结果表明,CI和CI+BM与CK相比,2012年和2013年均增加了土壤总孔隙度、田间持水率、有机碳、有效磷和速效钾含量(P<0.05),提高了土壤呼吸强度、微生物数量(细菌、真菌和放线菌)和酶活性(脲酶、过氧化氢酶)(P<0.05),降低了土壤密度(P<0.05);2013年CI和CI+BM进一步增加了土壤全氮、全磷和水解氮含量(P<0.05),但同时也增加了土壤全盐含量(P<0.05)。CM与CK相比,2012年和2013年均显著增加了土壤有效磷和速效钾含量(P<0.05),提高了土壤呼吸强度和酶活性(P<0.05);2013年CM处理的土壤p H值、全氮和水解氮含量亦显著增加(P<0.05)。相关分析结果显示,沙化土壤性质的改善与土壤中有机碳含量的增加密切相关,处理间土壤有机碳含量CI+BM>CI>CM>CK,表征土壤质量的综合指数表现出同样的趋势:2012年分别为0.907、0.678、0.259和0.105,2013年分别为0.926、0.828、0.258和0.136。该研究为当地及中国北方干旱半干旱地区沙地生态治理及农业生产提供了可借鉴的案例,同时也为促进林木废弃物的资源化利用提供理论基础。

林木枝条不同处理方式对宁夏沙化草地土壤微生物特性及理化性质的短期影响

以不同林木枝条为试材,研究了土壤20cm深度添加长2cm的杨树枝条粉碎材料(A)、土壤添加杨树枝条粉碎材料的基础上同时土表覆盖40cm厚的去除叶片的柳树枝条(AB)、土壤表层覆盖3cm厚的长4cm的混合枝条粉碎材料(M)和不做任何处理的对照(CK),对宁夏沙化草地土壤微生物学特性和土壤理化性质的短期影响。结果表明:林木枝条不同处理方式较CK均不同程度的提高了土壤微生物(细菌、放线菌和真菌)的数量、土壤微生物碳、氮含量和土壤酶(过氧化氢酶、脲酶)活性,增加了土壤中有机碳氮含量、水分含量和土壤水稳性团聚体的比例,同时降低了土壤pH值;总体而言,林木枝条处理对提高土壤微生物活性和改善土壤理化性质的效果依次为AB>A>M>CK;表征土壤微生物特性指标和土壤理化性质的指标间存在显著(P<0.05)或者极显著相关(P<0.01)的关系,同时还符合线性关系(P<0.05);利用林木枝条不同处理方式均为微生物提供了有机能源,改善了土壤环境,促进了微生物对林木枝条的分解和转化,提高了土壤养分含量,同时改善了土壤的结构,可以作为未来沙化草地改良的一种措施。

覆盖腐熟和不腐熟林木枝条对宁夏葡萄园沙地土壤水肥的影响

为探明林木枝条覆盖对宁夏沙漠化土壤理化性质的影响.本研究以腐熟林木枝条和不腐熟林木枝条为材料,探讨两种处理方式的林木枝条覆盖对宁夏沙土地葡萄园土壤含水量、温度变化、pH值和养分的影响,以及对杂草抑制的效果.结果表明,林木枝条覆盖能够提高果园土壤有机质含量、降低土壤pH值、增加土壤氮磷钾含量,同时还可以缓冲土壤温度的急剧变化,有效保持土壤水分;腐熟林木枝条与不腐熟枝杆相比更能有效提高土壤有机质及养分含量;另外林木枝条覆盖还能有效减少地表杂草生物量.

地表人工覆盖对宁夏沙化土壤保水能力的影响

【目的】研究地表人工覆盖对宁夏沙化土壤保水能力的影响,以期为宁夏沙化土地的生态建设及农业生产提供技术支持,同时促进当地林木废弃物的循环利用。【方法】以宁夏当地新疆杨树枝条碎屑和垂柳树枝条为添加物或覆盖物,对宁夏贺兰山东麓银川腹部沙地有灌溉和无灌溉土壤设置4种处理(每处理5个重复),即添加木屑(CA)、覆盖木屑(CM)、添加木屑+覆盖枝条(CA+BM)和不做任何处理的对照(CK),探讨地表人工覆盖对沙化土壤蓄水量、土壤温度、土壤密度、总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、饱和持水量、毛管持水量和非毛管持水量的影响。【结果】灌溉条件下土壤蓄水量表现为CA+BM>CA>CM>CK,平均值分别为19.14,18.27,14.65和10.20 mm;无灌溉条件下土壤蓄水量表现为CA+BM>CM>CA>CK,平均值分别为10.95,10.05,7.75和6.92 mm。灌溉条件下土壤日均温度和日最大温度均表现为CA+BM<CM<CA,CK,其中CA和CK的土壤日均温度和日最大温度间变化不明显,CA+BM,CM,CA和CK的土壤日均温度平均值分别为24.16,25.37,26.66和26.27℃,土壤日最大温度平均值分别为26.72,27.73,31.77和31.88℃;无灌溉条件下土壤日均温度和日最大温度均表现为CA+BM<CM<CA<CK,日均温度平均值分别为24.50,25.67,26.76和27.20℃,日最大温度平均值分别为27.23,27.92,31.09和32.74℃。土壤密度在灌溉和无灌溉条件下均表现为CA+BM,CA<CM,CK的趋势,CA+BM和CA间差异不显著(P>0.05),CM和CK间差异亦不显著(P>0.05)。土壤总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度在灌溉和无灌溉的条件下均表现为CA+BM>CA>CM>CK。土壤饱和持水量、毛管持水量和非毛管持水量在灌溉条件下表现为CA+BM>CA>CM,CK,CM和CK间差异不显著(P>0.05);在无灌溉条件下表现为CA+BM,CA>CM,CK,CA+BM和CA间差异不显著(P>0.05),CM和CK间差异亦不显著(P>0.05)。【结论】添加、覆盖木屑以及添加木屑+覆盖枝条均能有效提高沙化土壤的持水能力。相关分析结果表明:覆盖木屑或枝条主要通过降低土壤温度、抑制蒸发保持土壤水分;添加木屑主要通过改善土壤水分物理性质保持土壤水分;而添加木屑+覆盖枝条则通过降低土壤温度和改善土壤水分物理性质的双重作用来保持土壤水分。不同处理方式可以根据当地实际情况有选择地在生态建设和农业生产中应用。