有机无机肥配施对西北地区不同土壤类型氮素矿化影响

为揭示不同施肥措施和土壤类型对我国西北地区典型农田土壤氮素矿化特征的影响,通过室内恒温好气培养法,分别研究不施肥(CK)、单施尿素(U)、单施有机肥(M)和尿素配施有机肥(U+M)施肥模式对土壤氮素矿化动态过程的影响,并对土壤累积矿化氮量进行一级动力学方程拟合及相关性分析。结果表明,施肥和土壤类型均显著影响土壤铵态氮含量、硝态氮含量和累积矿化氮量,且两者之间存在显著的交互作用。不同类型土壤累积矿化氮量和矿化速率由大到小依次为塿土、黄绵土、黄河灌淤土、灰棕漠土。与CK处理相比,不同施肥处理显著增加土壤累积矿化氮量、矿化速率常数(k)和矿化势(N0),处理间差异显著(P<0.05)。单施尿素和尿素配施有机肥处理的累积矿化氮量和矿化速率分别较CK处理增加2.83~6.71倍和3.83~7.70倍。相关分析表明,土壤累积矿化氮量与土壤有机质含量和全氮含量呈显著正相关关系。研究结果表明,有机无机肥配施处理可显著促进西北地区不同土壤类型氮素矿化,提高氮素有效性和供氮能力,有利于保持土壤矿质氮含量,对农田氮素高效利用有重要作用。

贡嘎山树线过渡带土壤有机碳矿化和温度敏感性

树线过渡带作为高山地区重要的生态过渡带之一,是响应温度变化的敏感区域。树线过渡带内土壤碳储量丰富,其碳周转在全球碳循环方面扮演着重要角色。探究树线过渡带土壤有机碳矿化及其温度敏感性,对于预测气候变化背景下高山地区土壤碳循环过程具有重要的指导意义。为此以青藏高原东南部贡嘎山树线过渡带(森林、树线、灌丛)的土壤为对象,在室内开展90 d不同温度(15℃和20℃)的培养实验,测定土壤有机碳矿化速率,计算单位土壤有机碳累积矿化量、温度敏感性,并分析影响它们的相关因素。结果表明:土壤有机碳矿化速率受温度和样地类型的显著影响。升温显著增加土壤有机碳矿化速率,而不同样地类型间矿化速率差异显著,矿化速率大小表现为森林>树线>灌丛。本研究用单位土壤有机碳累积矿化量表征土壤有机碳的稳定性,经90 d的培养,15℃下树线过渡带从森林、树线到灌丛单位土壤有机碳累积矿化量分别为12.33 mg/g、12.99 mg/g和10.53 mg/g,20℃下则分别为19.16 mg/g、21.14 mg/g和16.26 mg/g,灌丛土壤单位土壤有机碳累积矿化量显著低于森林和树线土壤,这表明灌丛土壤具备更高的稳定性。单位土壤有机碳累积矿化量与土壤颗粒有机碳占比呈显著正相关关系,与土壤矿物结合有机碳占比呈显著负相关,但与酸解性碳组分无显著相关关系,说明土壤有机碳与矿物结合形成的化学保护作用显著影响贡嘎山树线过渡带土壤有机碳稳定性。树线过渡带土壤有机碳矿化的温度敏感性系数Q_(10)为2.45±0.25,表现出较高的温度敏感性。相关性分析结果表明土壤pH值和C:N是影响树线过渡带土壤温度敏感性大小的主要因素,而树线过渡带内相似的土壤pH值和C:N可能是导致不同样地类型间Q_(10)值无显著差异的重要原因。

旱地夏闲期间土壤氮素矿化特性的变化

采用间歇淋洗好气培养法测定了黄土区旱地不同土壤及施氮量下夏季休闲前后土壤氮素矿化累积量,分析了旱地夏休闲期间土壤氮素矿化特性的变化。结果表明:与休闲前相比,休闲后土壤氮素矿化累积量显著降低,长武及杨凌试点土壤分别降低了29.52%及7.15%;长期不施氮肥处理休闲后土壤累积矿化氮量显著降低,而长期施用氮肥处理休闲前后土壤累积矿化氮量间的差异未达显著水平。相关分析表明,休闲前土壤氮素矿化累积量与土壤有机质、全氮含量间有显著正相关关系。采用双组分一级动力学方程拟合的土壤易矿化氮矿化势休闲前后长武及杨凌试点土壤分别降低了85%及66%,可见夏季休闲显著促进了旱地土壤易矿化氮的矿化。

典型植烟土壤氮素矿化研究

以湖南、湖北和山东烟区的主要植烟土壤为研究对象,采用Warning淹水培养方法,研究了不同类型土壤的氮素矿化过程。结果表明,淹水培养0~14 d为土壤铵态氮含量快速增长期,培养14 d的土壤铵态氮含量显著高于培养始期,土壤氮素矿化速率为正值,表现为氮的矿化。15~28 d土壤铵态氮含量变化较小。28 d后土壤铵态氮含量逐渐降低,各阶段的土壤氮素矿化速率为负值,表现为氮的固定。在氮素矿化阶段,土壤铵态氮含量表现为水稻土〉黄棕壤（南漳）〉黄壤〉黄棕壤（利川）〉红壤、褐土。在整个培养过程中,水稻土的铵态氮含量最高,棕壤和褐土的铵态氮含量最低,说明水稻土的氮素供应能力较高,棕壤和褐土的氮素供应能力较低。回归分析表明,培养7、14、21和28 d的氮累积矿化量与土壤有机质含量和全氮含量呈极显著或显著正相关关系,说明有机质和全氮含量是评价土壤供氮能力的有效指标。

贵州黄壤性水稻土不同粒径有机碳之间的矿化差异

以贵州长期定位试验的黄壤性水稻土为对象,以单施有机肥处理为例,采用湿筛法和碱液吸收法研究不同粒径土壤[粗颗粒(>250μm)、微团聚体(53~250μm)、单粉粒(2≤粒径<53μm)和单黏粒(<2μm)]有机碳的矿化速率和累积矿化量,为提高土壤有机碳的稳定性提供理论依据。结果表明:所有组分有机碳的矿化速率呈现出先快速上升后逐渐下降的趋势,并在培养后4 d达到峰值,矿化速率CO2-C介于0.004 0~0.050 4 g/(kg·d)之间;培养前期单粉粒有机碳和微团聚体有机碳的矿化速率较高,粗颗粒有机碳矿化速率最低。所有组分的累积矿化量CO2-C介于0.151 7~0.185 4 g/kg之间,且粗颗粒和单黏粒有机碳累积矿化量较原土分别降低了13.3%和8.18%,其他组分较原土略有提高;微团聚体和单粉粒的有机碳累积矿化量较高,分别为0.176 4 g/kg和0.185 4 g/kg,显著高于粗颗粒和单黏粒(P<0.05)。在培养前期所有组分的矿化速率方程为指数函数且达到极显著水平(P<0.01),培养后期呈对数函数(P<0.01),累积矿化量呈对数函数由快到慢增长(P<0.01)。不同粒径土壤中可矿化有机碳的分配比例无显著差异(P>0.05),固碳能力依次是:粗颗粒>单黏粒>微团聚体>单粉粒。不同粒径土壤中可矿化有机碳的分配比例随粒级减小而变大,大粒径土壤固碳能力较小粒径强。

澧阳平原古水稻土有机碳矿化特征

为探明古水稻土有机碳矿化过程与特征,采用恒温密闭培养方法研究了澧阳平原埋藏古水稻土有机碳的矿化累积量、矿化速率及其矿化势。结果表明,埋藏古水稻土有机碳矿化累积量明显低于现代耕作水稻土,耕作层、犁底层、潴育层和母质层的矿化累积量分别为0.11、0.10、0.10、0.09 mg/g,各层次之间差异较小;而现代耕作水稻土的分别为0.74、0.22、0.16、0.12 mg/g,各层次之间差异较大。埋藏古水稻土矿化速率在0.01-1.40 mg/（kg·d）,现代水稻土的在0.02--4.74 mg/（kg·d）。埋藏古水稻土耕作层的矿化势为0.11 mg/g,仅为现代水稻土耕作层的13.58%。

无机氮与蔬菜废弃物耦合对土壤氮矿化的影响

为探明有机废弃物添加量与不同无机氮水平耦合对土壤氮矿化的影响,设计了3个甘蓝废弃叶添加量[B1:200 g.kg 1(土),B2:400 g.kg 1(土),B3:550 g.kg 1(土)]和4个无机氮水平[N0:0 mg.kg 1(土),N1:25mg.kg 1(土),N2:50 mg.kg 1(土),N3:100 mg.kg 1(土)]交互的控制培养试验(25℃,65%的田间持水量)。试验结果显示:各氮处理下土壤净累积氮矿化量是空白对照的4～5倍,N1水平下土壤净累积氮矿化量显著高于其他氮水平。各甘蓝废弃叶添加量处理下土壤净累积氮矿化量是空白对照的3～5倍,且B2添加量下土壤净累积氮矿化量显著高于B1和B3。统计分析表明,氮处理和甘蓝废弃叶添加量之间的交互效应不显著(P=0.275),甘蓝废弃叶的添加是影响氮矿化的主要因素(Eta2=0.16),而供氮水平为次要因素(Eta2=0.07)。B1添加量下,培养前期(0～20 d)土壤净累积矿化量逐渐升高,后期保持稳定水平;但B2和B3添加量下,培养前期(30 d)土壤呈现矿化、固持、再矿化现象,后期土壤净累积矿化量逐渐升高。氮矿化速率结果说明,甘蓝废弃叶添加后氮素矿化主要发生在培养前30 d。对培养期间土壤净累积氮矿化量随时间变化做一级动力方程模拟,拟合效果良好(R2=0.62～0.89)。

长期施肥条件下黄壤有机碳矿化对温度变化的响应

为了揭示长期施肥黄壤旱地有机碳矿化对温度的响应特征。运用碱液吸收法,室内模拟不同温度(10℃、20℃)培养试验,研究不施肥(CK)、施化肥(NPK)、单施有机肥(M)和有机无机配施(MNPK)对土壤有机碳矿化的影响。结果表明,在80天的培养中累积矿化量均为M>MNPK>CK>NPK,与长期施肥土壤SOC的含量变化趋势一致;C0/SOC(潜在矿化量/有机碳)在不同温度下均为NPK最高,除了M与MNPK未达到显著性差异,其余处理均达到显著性差异(P<0.05);Q10范围是2.92~4.18。长期施有机肥(M、MNPK)的土壤矿化受温度的影响显著高于长期单施无机肥和未施肥的土壤。有机无机配施(MNPK)、单施有机肥(M)的土壤对温度的响应特征显著高于单施化肥(NPK)和不施肥(CK)(P<0.05),揭示了长期施有机肥土壤有机碳对温度的响应特征。

毕节烟田土壤氮素矿化动态模拟

通过田间和室内培养试验相结合的方式,建立植烟土壤矿化动态模型,探讨其对氮素矿化预测的效果。试验采用改进过的Stanford的间歇淋洗好气培养法,研究不同温度(10,15,20,25,30,35,30,25,20℃),和温度(5,15,20,25,30,35,40℃)与水分(风干土、7%,13%,20%,27%,33%,40%,47%,53%)交互作用下土壤氮素的矿化动态,并以此建立模型,然后采用田间试验数据对该模型进行验证。结果表明:水分和温度对土壤氮素矿化作用的影响均为非线性的响应,以此建立了组合模型N=k([θ/θ_(Max))]~m[∑(T-T_0)~n],用该模型的预测值与田间土壤氮素矿化积累实测值进行回归分析,两个试验点的回归方程相关系数分别为0.987和0.959,说明该模型具有实用价值。

胶州湾滨海湿地凋落物分解对土壤有机碳矿化的影响

通过室内培养试验和三维荧光光谱技术(3D EEMs),开展了胶州湾滨海湿地碱蓬、芦苇和互花米草的分解对土壤有机碳矿化的影响研究。结果表明,凋落物的添加提高了土壤有机碳矿化速率和累积矿化量,具体表现为碱蓬>互花米草>芦苇>空白对照;乘幂曲线模型能较好地描述有机碳矿化速率和累积矿化量的变化趋势。光谱分析表明,分解过程中类蛋白荧光强度始终大于类腐殖酸荧光强度;利用荧光区域积分进行定量分析表明,不同处理下类蛋白质物质占比最高,类腐殖质物质次之;荧光参数表明,土壤有机碳的芳香化程度在培养期间先升高后降低。凋落物分解通过增加土壤中的营养物质,提高了土壤中微生物活性,从而改变了土壤有机碳的结构和化学组分,且凋落物的植被特征决定了其对土壤有机碳矿化影响程度的大小。

不同培养温度下严重侵蚀红壤的有机碳矿化特征

研究侵蚀土壤有机质矿化及其温度敏感性(Q10)对深入认识水土流失地区土壤有机碳动态变化具有重要意义。该文以福建省长汀县河田镇严重侵蚀区的裸露红壤为研究对象,通过测定不同培养温度(10℃、20℃和30℃)下的土壤有机碳矿化速率、培养过程中微生物生物量碳(MBC)和可溶性有机碳(DOC)含量的变化,探讨了温度对严重侵蚀红壤有机碳矿化特征的影响及其Q10。结果表明:温度对严重侵蚀红壤有机碳矿化具有显著影响,温度越高土壤有机碳矿化速率和矿化率越高;培养过程中土壤有机碳累积矿化量与MBC显著正相关,与DOC极显著负相关,说明微生物生物量和可利用碳含量显著影响土壤有机碳的矿化。尽管严重侵蚀红壤有机碳含量仅为1.54 g·kg–1,但培养180天的土壤有机碳的累积矿化率高达22.2%–33.3%,表明侵蚀红壤有机碳容易被矿化。严重侵蚀红壤在10–20℃时的Q10值为1.41,20–30℃时Q10值下降到1.06,土壤有机碳质量低是导致Q10值较低的重要原因,而严重侵蚀区的红壤长期裸露使微生物对高温产生适应性是高温时Q10值接近1的重要原因。因此,在未来气候变暖的趋势下,恢复植被覆盖对减少严重侵蚀红壤有机碳矿化损失具有重要意义。

渭北生草果园土壤有机碳矿化及其与土壤酶活性的关系

通过短期（31 d）室内培养法测定苹果园清耕、苹果∕白三叶间作、苹果∕小冠花间作这3种管理模式下土壤有机碳矿化动态和4种土壤酶活性,探讨了渭北果园不同生草条件下土壤有机碳矿化规律及其与土壤酶活性的关系.结果表明,在培养过程中,3种管理模式下土壤有机碳日矿化率均表现出先升高后降低,后期保持低且比较稳定的趋势.培养31 d后,与对照处理土壤有机碳矿化累积量为367 mg·kg^-1相比较,白三叶处理最大为590 mg·kg^-1、小冠花处理为541 mg·kg^-1,并且3个处理在垂直方向上有机碳累积矿化量均随土层深度增加而减小.由一级动力学方程拟合发现,生草果园土壤有机碳矿化碳潜力（Cp）和矿化速率常数（k）值分别为0.252-2.74 g·kg^-1和0.019-0.051 d^-1,果园生草处理Cp值与对照处理Cp值差异显著,并且土壤蔗糖酶和纤维素酶与土壤有机碳矿化有较高的相关性.

黄土丘陵区踩踏干扰对生物土壤结皮有机碳组分及碳矿化潜力的影响

以黄土丘陵区近20年的封禁地为研究对象,采用野外调查结合室内分析,研究了不同强度的踩踏干扰对半干旱生态系统下生物结皮盖度、有机碳、易氧化碳和有机碳矿化量、矿化速率的影响,并应用一级动力学方程模拟了踩踏干扰下各层次生物土壤结皮有机碳矿化潜力的变化特征.结果表明:干扰后藻结皮和藓结皮盖度呈现逐渐降低的趋势,干扰度间差异显著;与不干扰处理相比,藻结皮盖度降幅在264%~339%,藓结皮盖度降幅在46%~127%.与不干扰处理相比,干扰显著降低了生物结皮层有机碳含量,降幅在211%~300%,干扰度间差异不显著;干扰增加了生物结皮层易氧化碳含量,增加量在1.5~3.4 g·kg-1,30%、40%和50%干扰度处理与不干扰处理间差异显著.干扰显著增加了生物结皮层的有机碳累积矿化量,但未改变其日均矿化速率;40%干扰度下的累积矿化量较不干扰处理显著增加77%.干扰显著增加了生物结皮层的有机碳矿化潜力,对0~2和2~5 cm土层无显著影响;40%干扰度下有机碳矿化潜力较不干扰处理显著增加4.7 g·kg^(-1);主成分分析结果显示,有机碳、易氧化碳、累积矿化量、矿化速率可以解释生物结皮层土壤有机碳矿化潜力变化的76.7%.干扰可能是诱发研究区生物结皮层有机碳矿化潜力增加的因素之一.

干湿循环促进风沙土土壤有机碳矿化

降雨量少和水分渗漏严重是东北风沙土的典型特点,因此,干湿循环频繁发生,不仅限制作物产量,而且不利于土壤肥力的保持和提升。土壤有机碳作为土壤肥力的重要因子,干湿交替对风沙土土壤有机碳的影响还缺少系统研究。本研究设计两种干湿循环处理,即DW7(7d干处理,7d湿处理)和DW14(14d干处理,14d湿处理),干湿处理的土壤含水量分别为40%和100%田间持水量(WHC),同时,设置40%和100%WHC的两组恒定水分处理作对照,以CW和CD标记。进行室内培养实验,探讨水分对风沙土土壤有机碳矿化的影响。通过分析土壤呼吸速率、累积呼吸量、土壤微生物数量和可溶性碳间的关系,发现土壤在经历干燥期复水后呼吸速率明显增大,且DW14复水后的呼吸率大于DW7;呼吸速率随干湿处理频数的增加而减少;累积矿化量表现为:CW>DW>CD,然而,两组干湿循环处理间无显著差异;在干湿循环中,湿处理的累积呼吸量大于干处理;微生物数量与累积矿化量呈正比;土壤可溶性碳含量在恒定水分土壤中与微生物活性正相关,在干湿循环处理中呈负相关,并且在湿润后下降。这些结果表明,频繁的干湿循环促进风沙土土壤有机碳矿化,因此,可以通过合理灌溉调节东北风沙土区土壤养分供给能力和维持可持续的土壤生产力。