川西高寒生态系统不同海拔土壤动物对冬季凋落叶腐殖化过程的影响

凋落叶在冬季的腐殖化过程是高寒生态系统土壤有机质形成和碳固定的重要阶段,并可能受到严酷冻结环境下仍具有一定活性的土壤动物的影响,但缺乏必要的关注。因此,以川西高山峡谷区海拔3000、3600、4000m的高寒森林和草甸典型凋落叶为研究对象,采用不同孔径大小的凋落物网袋去除土壤动物的方法,根据凋落叶的自然腐解过程,于2013年11月—2014年4月研究了不同冻融时期(冻结前期、深冻期、融化期)土壤动物对凋落叶腐殖化过程的作用。结果表明:通过对色调系数(Δlog K)和光密度值(E_4/E_6)值的分析,在高寒生态系统中,冬季随着温度的降低土壤动物促进了凋落叶的腐殖化,而随着温度的升高土壤动物抑制了凋落叶的腐殖化。深冻期土壤动物对海拔3000m的森林凋落叶腐殖化过程具有显著促进作用;在冻结前期土壤动物对海拔3600m森林凋落叶腐殖化过程具有显著促进作用;而融化期土壤动物对海拔4000m的草甸凋落叶腐殖化过程具有显著的抑制作用;其他海拔和时期没有显著影响。冻结初期土壤动物对凋落叶的腐殖化速率的作用高于深冻期和融化期,腐殖化度在深冻期达到最大值。这些结果表明气候变化情景下冬季变暖可能导致土壤动物抑制凋落物腐殖化,减少凋落物向土壤有机质的转化。

不同种植年限苜蓿土壤熟化过程中腐殖质性质的研究

综合研究了陇东黄土高原黄绵土不同苜蓿种植年限土壤的有机质含量、腐殖质组成、形态及胡敏酸的光学特征等。结果表明,随苜蓿种植年限延长,黄绵土土壤有机质含量逐步提高且品质得到改善,开垦地和撂荒地则相反。10～20a苜蓿地土壤表层至下层松/紧比有升高的规律,说明种植苜蓿主要对20—40cm土层肥力影响较大。胡敏酸的色调系数(△logK)和相对色度(RF)分析结果进一步表明,苜蓿种植年限在5～15a间,土壤胡敏酸向着品质提高的方向演化,种植苜蓿时间过长则腐殖质品质下降,胡敏酸结构趋于老化,耕地撂荒胡敏酸品质降低。

黄土高原沟壑区烟草连作对土壤腐殖质性质的影响

综合研究了陇东黄土高原黑垆土不同烟草种植年限土壤的有机质含量、腐殖质组成、形态及胡敏酸的色调系数、相对色度等,结果表明：30～70 cm土层土壤有机质含量演化随烟草种植年限的增加表现出降低的特征最为明显,土壤表层的有机碳与胡敏酸含量则呈正相关,连作23年的胡敏酸最低。烟草连作1～8年的土壤HA/FA比值均大于1,0～30 cm土层HA/FA比值为1年烟草〉5年烟草〉农田〉8年烟草〉23年烟草。农田和种植烟草1年的表层腐殖质含量以松结态〉稳结态,连作5年至23年表层腐殖质含量则为稳结态〉松结态。烟草连作各层土壤的相对色度（RF）在0～30 cm,50～70 cm土层随烟草连作年限呈显著的降低趋势,30～50 cm土层种植烟草1～8年呈升高趋势,8年后则呈降低趋势。但各层总趋势基本呈0～30 cm〈30～50 cm〈50～70 cm。HA的色调系数（ΔlogK）30～50 cm变化较小,各土层变化趋势与RF相反但结果一致。与对照比较,烟草连作1～8年可提高或保持胡敏酸氧化和芳化程度。

几种有机物料中类胡敏酸性质的比较

对玉米秸秆、猪粪、泥炭、风化煤中类胡敏酸(HLA)的数量、色调系数、相对色度、活化度等性质进行了初步的比较研究。结果表明:HLA的数量及其占全部可提取的类腐殖质数量的比例为:风化煤>泥炭>猪粪、玉米秸秆,说明风化煤的腐殖化程度最高,其次为泥炭,猪粪、玉米秸秆的腐殖化程度最低。HLA的色调系数(△logk)和活化度为:玉米秸秆、猪粪>泥炭>风化煤,相对色度(RF)的顺序与此相反,说明玉米秸秆、猪粪中HLA的脂族性最强,分子结构最简单;其次为泥炭,而风化煤HLA的脂族性最弱,分子结构最复杂。

对子午岭天然油松林群落土壤腐殖质性质的研究

以黄土丘陵沟壑区的子午岭天然油松林土壤为对象,研究了不同土层的腐殖质组成、形态及胡敏酸的光学特征。结果表明:油松林植被可以显著提高表层(0-20cm)土壤有机碳和腐殖质含量。各层土壤HA/FA<1,HA/FA和各结合形态由表层至下层呈下降趋势。从腐殖质的组成、结合形态以及由不同结合形态胡敏酸的光密度曲线、胡敏酸的色调系数(△logK)和相对色度(RF)变化综合分析表明:油松林植被使土壤的腐殖化程度减弱,对形成良好的土壤结构的能力下降,表层土壤的氧化稳定性及土壤腐殖质的品质降低。因此,在人工植被建设与改造过程中,油松林应该合理与顶级群落和亚顶级群落树种搭配。

冻融环境下凋落叶添加对亚高山森林土壤腐殖化程度的影响

亚高山森林凋落叶与土壤腐殖化的关系是了解森林土壤有机质动态过程的关键内容,且受到季节性冻融、凋落叶与土壤性质的综合作用,但缺乏深入认识。因此,在对亚高山凋落叶腐殖化认识的前期基础上,以川西亚高山典型的针叶林、针阔混交林以及阔叶林土壤为研究对象,采用控制冻融环境和凋落叶添加的方法,通过分析土壤可提取腐殖质的色调系数(Δlog K)、光密度值(E4/E6)以及A600/C值等光学指标,研究冻融循环与凋落叶添加对土壤腐殖化程度的影响。结果表明:冻融循环和凋落叶添加及其交互作用均明显影响土壤的腐殖化程度,但受到凋落叶类型和土壤类型的调控。在冻融循环初期,添加凋落叶能促进土壤的腐殖化进程,提高土壤的腐殖化程度;随着冻融循环次数的增加以及凋落叶的不断分解,阔叶凋落叶对土壤的腐殖化表现出促进作用,而针叶凋落叶则对土壤的腐殖化表现出抑制作用。此外,在冻融循环环境下,即使土壤的腐殖化程度增加,但腐殖质仍为相对年轻的Rp型,有利于提高土壤的肥力。这些结果表明,气候变化情景下高山森林地表冻融循环的改变将显著影响凋落叶与土壤腐殖质的密切关系,为进一步认识区域森林土壤有机质动态提供了一定的科学依据。

草甸土腐殖质分组研究

采用Pallo法对该种耕地土壤腐殖质进行分组,初步研究了各组分的数量和结构特征。结果表明:焦磷酸钠提取的胡敏酸(HAp)是胡敏酸(HA)的主要组分;游离富里酸(FAf)是富里酸(FA)的主要组分;胡敏素(HM)的主要组分为非溶解性胡敏素(ISHM),而溶解性胡敏素(SHM)含量较低。

土壤腐殖质分组研究

采用Pallo法对两种耕地土壤腐殖质进行分组,初步研究了各组分的数量和结构特征。结果表明:焦磷酸钠提取的胡敏酸(HAp)是胡敏酸(HA)的主要组分;游离富里酸(FAf)是富里酸(FA)的主要组分;胡敏素(HM)的主要组分为非溶解性胡敏素(ISHM),而溶解性胡敏素(SHM)含量较低。通常随土层深度增加,HA、HM各组分的绝对数量和相对数量都下降;FA各组分的绝对数量也下降,而相对数量增加;HA/FA比值下降。一般来看,焦磷酸钠提取的富里酸(FAp)、氢氧化钠提取的富里酸(FAs)比相应的HAp、氢氧化钠提取的胡敏酸(HAs)的分子结构简单,铁结合胡敏素(HMi)比粘粒结合胡敏素(HMc)的分子结构简单;随土层深度增加,HAp、HAs的分子结构变简单,而HMi、HMc的分子结构变复杂。

不同温度制备的生物质炭对土壤有机碳及其组分的影响:对土壤腐殖物质组成及性质的影响

添加生物质炭在增加土壤固碳的同时,对土壤腐殖物质组成及性质的影响是人们关注的问题.通过室内培养试验对土壤腐殖物质进行提取和分离,利用分光光度计测定了土壤胡敏酸(HA)及富里酸(FA)的光学性质,研究了不同热解温度及施用量下生物质炭对土壤腐殖物质组成及结构的影响.结果表明:生物质炭中的类腐殖酸(LHS)含量随热解温度升高逐渐降低,但其结构趋向复杂化.与对照相比,低温(≤400℃)制备的生物质炭在培养期间增加了土壤HA含量,并随着添加比例的增加而增加,培养360 d后,BC300和BC400处理平均分别增加了69.93%和48.75%,且差异达到显著水平(P<0.05);FA含量在培养前期(240 d)也有所增加,但后期减少了土壤FA含量,培养360 d后,BC300和BC400处理平均分别减少了1.35%和5.19%,但差异并不显著(P<0.05);高温(>400℃)制备的生物质炭在培养过程中主要降低了土壤HA和FA含量(仅在培养初期阶段引起土壤HA、FA含量的短时间增加),至培养结束时,BC500处理平均分别减少了34.38%和44.48%,BC600处理平均分别减少了42.84%和49.27%,且差异均达到显著水平(P<0.05).生物质炭输入显著增加了土壤胡敏素(Hu)的含量,其中以BC500处理的增加效应最大.生物质炭输入增加了土壤H/F比,提高了土壤Hu的相对含量,增加了土壤中相对稳定性碳的比例.高温制备(>400℃)的生物质炭培养结束时显著降低了土壤HA及FA的色调系数(Δlg K)和E4/E6值,使土壤腐殖物质的结构复杂化,而低温制备的则相反.从提升有机碳的稳定性考虑,在黄土高原塿土地区,在500℃条件下制备生物质炭,既能保证最大程度的增加土壤稳定性有机碳库,又提高了土壤腐殖化程度,从而提高土壤质量.

田间定位施肥对土壤腐殖质组分数量与特性的影响

依据Pallo方法对土壤腐殖质进行分组,初步研究了黑土田间定位施用有机肥、化肥及有机肥配施化肥对各组分数量与特性的影响。结果表明:通常化肥不会对土壤腐殖质各组分的数量与特性产生明显影响。施用有机肥使各组分的数量明显增加;同时,施用有机肥使各组分的分子结构变得简单化。从有利于提高土壤肥力和作物产量的角度来看,施肥应采用有机无机肥配合施用,在配施化肥条件下可以适当提高有机肥的用量。