三江平原不同土地利用方式下湿地土壤CO2通量研究

利用暗箱-气相色谱法,同步测量了三江平原几种主要生态类型湿地土壤原始的小叶章草甸白浆土、毛果苔草泥炭沼泽土、已垦旱作草甸白浆土和人工水田草甸白浆土,进行CO2排放通量的对比研究.结果表明不同土地利用方式下,旱作草甸白浆土土壤CO2排放通量最大,平均值为775.38mg/(m2@h);小叶章草甸白浆土土壤次之,平均值为439.02mg/(m2@h);人工水稻田草甸白浆土土壤CO2通量最小,平均值为128.96mg/(m2@h);毛果苔草泥炭沼泽土土壤CO2排放通量介于小叶章草甸白浆土土壤和水稻田草甸白浆土土壤之间,平均值为247.08mg/(m2@h).湿地开垦为旱田,使湿地"碳汇"功能减弱或丧失,变成"碳源";湿地开垦为水田,是比较合理的湿地农业利用方式.     

三江平原毛苔草沼泽和小叶章沼泽化草甸湿地水体中可溶性铁的分布特征

2006年5月至10月期间,对三江平原典型的毛苔草(Carex lasiocarpa)沼泽和小叶章(Calamagrostis angustifolia)沼泽化草甸湿地表层积水中可溶性铁(Fe2 ,Fe3 )含量进行了现场采样和测试分析,同步测定了水体氧化还原电位(Eh)、电导率(EC)、pH值等指标。结果表明,除8月份的几次观测外,生长季内小叶章沼泽化草甸湿地水体中可溶性铁含量明显高于毛苔草沼泽湿地;两种湿地水体中可溶性铁存在的主要形态为Fe3 ,且Fe2 与Fe3 含量之间呈显著正相关;受水温和降水的影响,湿地水体中可溶性铁含量具有明显的季节性差异,其中小叶章沼泽化草甸湿地水体中的可溶性铁含量呈单峰型季节变化,而其在毛苔草沼泽湿地水体中呈双峰型季节变化。统计分析表明,Fe2 含量与水体的Eh值具有负相关关系,Fe3 含量与水体的Eh值的相关性较小,而且其含量并未随着还原性Fe2 的增加而减少;pH值对沼泽湿地水体中铁的形态分布无显著影响;Fe2 含量与EC值相关性显著。     

湿地土壤硫酸盐还原菌的分子检测及其与植物的相互作用

硫酸盐还原菌(SRB)是一类利用硫酸盐作为末端电子受体进行有机物降解的厌氧微生物,在湿地土壤硫循环和碳循环中发挥着极其重要的作用。分子检测方法弥补了传统基于培养的检测方法的不足,可以充分描述湿地土壤硫酸盐还原菌的多样性,为硫酸盐还原菌的多样性检测提供了一种更为精确和科学的工具。在有植被的湿地土壤中,特别是根际土壤中,硫酸盐还原菌与湿地植物之间存在着相互影响的复杂关系。综述了湿地土壤硫酸盐还原菌分子检测中两类重要的标记基因,硫酸盐还原菌定性和定量分子检测方法,包括末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)、变性梯度凝胶电泳(DGGE)、实时定量PCR(real-time q PCR)和荧光原位杂交(FISH),同时对硫酸盐还原菌与湿地植物之间相互作用的研究进行了总结,提出该领域今后应该深入研究的一些问题及建议。     

土地利用方式对白浆土氧化甲烷的影响

白浆土在不同土地利用方式下CH4氧化潜力存在显著差异。天然草甸表层土氧化大气CH4的潜力最大,如果被开垦成人工林、旱田和水田,则氧化潜力分别降低64%、98%和117%。土壤透气性下降,甲烷氧化细菌数量减少以及活性降低,可能是土地利用方式改变后白浆土氧化CH4潜力下降的主要原因。白浆土氧化大气CH4潜力具有明显的垂直分异:草甸和林地土壤氧化大气CH4的潜力随着土壤深度的增加而减小;旱田土壤中耕作层下残存的有机质含量较高的层次仍保留了较强的氧化大气CH4潜力,氧化CH4速率是耕作层的13倍;即使是在大气中培养,水田土壤整个剖面仍排放CH4,最低层CH4排放率最小。供试白浆土氧化大气CH4速率与土壤有机碳、碱解氮和全氮含量显著正相关,与pH和土壤含水量(%WHC)负相关。在一定的温度和水分条件下,土壤有机碳含量是决定白浆土氧化大气CH4速率的一个最重要因素。     

荒漠灌丛降雨再分配对土壤pH值的影响

对腾格里沙漠东南缘沙坡头地区1989年建植人工植被区优势固沙灌木柠条（Caragana korshinskii）和半灌木油蒿（Artemisia ordosica）树干茎流及穿透雨的pH值,以及灌丛基部、灌丛下和灌丛外裸地0～10 cm和10～20 cm剖面深度土壤pH值分别进行测定,并与大气降雨pH值进行比较,以探讨荒漠灌丛降雨再分配对土壤pH值空间变异的影响。结果表明:大气降雨pH值最高,穿透雨pH值次之,树干茎流pH值最低,三者之间具有显著差异（p<0.05）。灌丛外裸地土壤pH值最高,灌丛下次之,树干基部最低。总体而言,0～10 cm剖面深度土壤pH值小于其下方10～20 cm剖面深度土壤pH值。柠条灌丛产生的树干茎流对土壤的酸化作用强于油蒿灌丛。树干茎流和穿透雨的酸化作用是导致土壤pH值从灌丛间裸地到灌丛基部方向上降低的一个重要原因。     

三江平原沼泽湿地群落演替系列的土壤种子库特征

在三江平原沼泽湿地选择了漂筏苔草（Carex pseudo-curaica）-乌拉苔草（Carex meyeriana）-小叶章（Calamagrostis angustifolia）、漂筏苔草-鸭绿苔草（Carex jaluensis）-小叶章以及芦苇（Phragmites australis）-小叶章-山杨（Poptdus davidiana）3个群落空间演替系列,按群落类型挖取土壤种子库样本,采用连续萌发的方法鉴定可萌发种子库的植物种类并统计种子密度,采用样方法调查群落地上部分的植物成分。结果表明,各演替系列在0～10cm土层内种子密度为433．3～2066．6粒／m^2;10～20cm土层种子密度为33．0～1375．0粒／m^2。表层土壤种子库的物种数及种子密度均大于深层土壤。随着生境中水分梯度递减,演替系列内的地上植物成分与对应的土壤种子库植物成分的相似性系数（CJ）呈逐渐减少的趋势,而土壤种子库的物种数则呈现增加趋势。演替系列内不同群落类型间以及同一群落内不同样本间的种子库物种数和种子密度差异较大,种子库分布表现出明显的不均匀性。同一演替系列内相邻群落的种子库具有数量不等的共有种,种子库的空间更替具有明显的连续性。     

干旱荒漠区退耕地植被演替及土壤水分变化

采用时空互代法,以不同退耕年限退耕地为研究对象,对27个样方植被群落特征和土壤含水量变化特征进行描述性统计分析,使用多元线性回归探究植物演替和土壤水分之间的关系。结果表明：（1）退耕18a间,退耕地植被群落自然演替经历了一年生草本为绝对优势种一年生和多年生草本竞争存在灌木开始出现并逐渐成为优势种的演替过程,物种Margalef指数和Shannon-Wiener指数均出现增大的趋势。（2）土壤水分随着退耕年限的增加也有所增加,且同一退耕年限内,随着土壤深度增加,土壤水分亦逐渐增加。（3）土壤水分对物种Margalef指数、Shannon-Wiener指数具有极显著影响,相比于其他土层,深度为40～50cm的土层对植被生长和演替的贡献最为显著。     

中亚热带山区不同土地利用方式土壤呼吸的日动态变化

通过LI-8100土壤碳通量测定仪对中亚热带山区不同土地利用方式土壤呼吸进行测定与分析．结果表明,不同土地利用方式土壤温度变化趋势较为一致,峰值出现在16：00,但坡耕地均出现在14：00;不同土地利用方式土壤呼吸速率昼夜变化趋势大致呈单峰变化,呼吸速率在12：00—16：00之间达到一天的最大值,而在6：00达到最小值,但杉木林与木荷林土壤呼吸速率在夏季呈现出不规则的多峰变化,不同季节呼吸速率最大值出现的时间不同;杉木林与木荷林不同季节的土壤呼吸速率的目变化幅度较小,果园的最大;土壤呼吸速率的均值大小顺序为：经济林〉木荷林〉坡耕地〉杉木林〉果园,但不同土地利用方式间土壤呼吸速率差异不显著（P〉0．05）．不同土地利用方式土壤呼吸Q10值的季节变化中,杉木、木荷2种人工林用地冬季Q10值最大,最小值分别出现在夏季与秋季,而坡耕地、经济林与果园3种土地利用方式以春季的Q10值最大,秋季最小;Q10值随土壤碳质量的降低而增大．     

黑龙江哈尔滨白渔泡国家湿地公园沼泽、林地和农田土壤物理、化学和生物性质差异

为了揭示黑龙江哈尔滨白渔泡国家湿地公园沼泽、林地和农田土壤物理、化学和生物性质的差异,于2018年7月25日~8月2日,在湿地公园内,在天然芦苇(Phragmites australis)沼泽、林地、旱田和水田中设置采样地,采集不同深度(0~10 cm、10~20 cm和20~30 cm)的土壤样品,测定土壤样品的物理、化学和生物指标。研究结果表明,白渔泡国家湿地公园不同采样地土壤指标存在差异;与天然芦苇沼泽土壤相比,其它采样地土壤的含水量明显偏低,土壤全氮、全磷、碱解氮和有机质含量都明显偏小,水田土壤速效磷含量偏大;天然芦苇沼泽土壤脲酶、硝酸还原酶、纤维素酶、蛋白酶和β-葡萄糖苷酶活性都高于林地和农田土壤,水田0~10 cm和10~20 cm深度土壤的硝酸还原酶活性显著高于旱田和林地;与天然芦苇沼泽土壤相比,旱田土壤小于0.25 mm的小团聚体含量偏大,而其它采样地土壤的各粒级团聚体的比例变化较小,水田土壤团聚体平均重量直径比天然芦苇沼泽和旱田土壤低。     

河套永济灌域土壤酸碱性与养分元素的关系

为了探讨干旱区灌区不同土地利用方式下盐碱化土壤剖面pH值与土壤水分和养分之间的关系,测定河套永济灌域荒地、林地、农田3种土地利用方式下0~20、20~40、40~60、60~80、80~100 cm剖面土壤pH值、含水率（SMC）、有机质（OM）、总氮（TN）、Zn、Cu的含量。结果表明：土壤pH值平均值为9.13;土壤含水率2.96%~31.35%;土壤OM、TN含量平均值分别为11.30、0.49 g·kg^-1;微量营养元素Zn、Cu平均值分别为107.20、32.78 mg·kg^-1,是相应背景值的1.9、1.7倍;3种土地利用方式下,土壤pH值差异性极显著（P<0.001）,高低顺序为荒地 > 农田 > 林地,在垂直剖面含量差异并不显著（P>0.05）;3种土地利用方式下,土壤pH值主要受TN含量的影响,回归方程为Y_pH=9.336-0.409X_TN（P=0.001）;表层（0~40 cm）土壤pH值在一定程度上受Cu含量的影响,回归方程为Y_pH=0.018 X_Cu+8.523（P=0.003）。在河套永济灌域,一方面土壤碱化会导致土壤养分含量的贫瘠,另一方面施肥等农业活动在一定程度上降低了土壤表层碱性,同时造成微量元素的累积,加重土壤碱性的作用也非常显著,因此在增加农业投入的同时应合理科学地施用农药化肥。     

开垦年限对黑土农田土壤微生物功能多样性的影响

开垦年限对黑土农田土壤微环境产生影响,土壤微生物的功能多样性发生变化。于2019年7月在黑龙江省黑河市黑土区采集不同土层（0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm）开垦98 a、50 a和10 a的黑土农田土壤,采用Biolog-Eco微平板法研究开垦年限对黑土农田土壤微生物的活性、功能多样性和微生物对不同碳源的利用情况的影响。结果表明,开垦98 a的农田土壤微生物活性最强。农田土壤微生物群落组成及功能多样性开垦98 a >开垦10 a >开垦50 a。开垦年限和土层深度影响黑土农田土壤微生物对碳源的利用能力。在0~10 cm层中,土壤微生物对碳源的利用程度最高。主成分分析结果表明,黑土农田土壤中的微生物主要利用的是糖类和氨基酸类。     

Response of Microbial Communities in Soil to Multi-level Warming in a Highland Barley System of the Lhasa River

No studies have examined the effect of experimental warming on the microbial biomass and community composition of soil in agricultural ecosystem on the Qinghai-Tibet Plateau. Thus it is unclear whether the influences of experimental warming on microbial communities in soil are related to warming magnitude in croplands on this Plateau. This study performed warming experiment (control, low- and high-level) in a highland barley system of the Lhasa River in May 2014 to examine the correlation between the response of microbial communities in soil to warming and warming magnitude. Topsoil samples (0-10 and 10-20 cm) were collected on September 14, 2014. Experimental warming at both low and high levels significantly increased soil temperature by 1.02 ℃ and 1.59 ℃, respectively at the depth of 15 cm. Phospho lipid fatty acid (PLFA) method was used to determine the microbial community in soil. The low-level experimental warming did not significantly affect the soil’s total PLFA, fungi, bacteria, arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), actinomycetes, gram-positive bacteria (G⁺), gram-negative bacteria (G^-), protozoa, the ratio of fungi to bacteria (F/B ratio), and ratio of G⁺ to G^- (G⁺/G^- ratio) at the 0-10 and 10-20 cm depth. The low-level experimental warming also did not significantly alter the composition of microbial community in soil at the 0-10 and 10-20 cm depth. The high-level experimental warming significantly increased total PLFA by 74.4%, fungi by 78.0%, bacteria by 74.0%, AMF by 66.9%, actinomycetes by 81.4%, G⁺ by 67.0% and G^- by 74.4% at the 0-10 cm depth rather than at 10-20 cm depth. The high-level experimental warming significantly altered microbial community composition in soil at the 0-10 cm depth rather than at 10-20 cm depth. Our findings suggest that the response of microbial communities in soil to warming varied with warming magnitudes in the highland barley system of the Lhasa River.     

北威尔士北美云杉林土壤水运动规律的研究

本文论述了北威尔士北美云杉林〔Ｐｉｃｅａｓｉｔｃｈｅｎｓｉｓ（Ｂｏｎｇ）Ｃａｒｒ〕土壤非饱和水在土壤剖面上的垂直和水平方向的时空变化过程及规律。结果表明，表层至１０ｃｍ深和３５～５０ｃｍ深的土壤层内非饱和水含量始终高于１０～２０ｃｍ和２０～３５ｃｍ深两层的非饱和水含量。土壤非饱和水有从上向下和从下向上补给中间层的规律。受水势梯度的影响，犁沟内非饱和水可以侧向补给相邻畦埂的土壤。在监测期，土壤中没有饱和水和过饱和水运动过程出现     

绿洲农田土壤斥水性及其影响因素

土壤斥水性（Soil Water Repellency，SWR）指水分不能或很难湿润土壤颗粒表面的现象，对农业水管理、土壤水入渗、农化污染物运移及土壤侵蚀有重要影响，土壤斥水性在绿洲化过程中的变化特征及其影响因素尚不明确。在甘肃临泽绿洲分别选取未开垦的沙地（0年）及开垦10、30、50、100年绿洲农田表层土壤（0~5 cm），分别测定土壤有机碳含量、土壤质地（砂粒、粉粒、黏粒）和土壤pH，并用毛管上升法测定土壤斥水性。结果表明：土壤斥水性随着开垦年限的增加而不断增加。不同开垦年限土壤的“土-水”接触角58°~89°，差异显著（P<0.001）。土壤有机碳含量、土壤质地和土壤pH均与“土-水”接触角存在显著的回归关系（P<0.001）。逐步回归分析的结果表明，绿洲化过程中土壤有机碳含量和pH共解释了土壤斥水性72.1%的变异。因此，在绿洲农田进一步研究土壤斥水性对土壤水运动的影响应更多关注土壤有机碳和pH两大因素。     

大气CO2浓度升高和施氮对棉田土壤理化性质及微生物区系的影响

针对耕地非农转化过程中产生的一系列社会问题,采用参与性农户调查方法,对西部欠发达地区西宁市郊区5个样本村190户农户进行了随机入户调查。根据城市开发进程、到市区距离和种植类型等条件,将调查样本村分为近郊城区化农村、近郊农村和远郊农村,就农户对耕地非农转换的基本认知及耕地非农转换的经济、社会和环境价值感知进行分析。结果表明:耕地征用后农户能理性感知和判别耕地非农转换价值,并普遍认为失去耕地后生活费用增加、生活保障降低、收入来源和就业机会少;感知主要受耕地数量、区位条件、耕地开发阶段等因素的影响;处于不同区位条件的农户对耕地非农转换的价值感知存在差异性,城区化农户已逐渐适应城市生活,近郊农户的非农转换经济和社会感知压力最大,远郊农民也感知经济和生活保障压力,但更希望能通过打工增加收入。     

祁连山疏勒河源区冻土退化对土壤微生物生物量碳氮的影响

对青藏高原东北缘祁连山西段疏勒河源区多年冻土区0~50 cm土壤微生物生物量碳氮分布特征及其影响因素进行分析。结果表明:稳定型和极不稳定型多年冻土区0~50 cm土壤中微生物量碳含量范围分别为0.015~0.620 g/kg和0.019~0.411 g/kg,微生物量氮含量范围分别为0.644~12.770 mg/kg和0.207~3.725 mg/kg;土壤微生物量总体呈现出稳定型显著高于极不稳定型多年冻土,表明多年冻土退化（多年冻土由稳定型退化为极不稳定型）对土壤微生物量积累有明显抑制作用。土壤微生物生物量碳占有机碳、微生物生物量氮占全氮的比值在稳定型多年冻土中显著高于极不稳定型,表明多年冻土退化对土壤微生物的矿化能力有明显抑制作用。土壤微生物量及其与土壤养分的比值有显著的剖面变化特征,随土壤深度增加而减小。土壤微生物量碳氮均与土壤温度显著负相关,与地下生物量显著正相关。稳定型多年冻土中,土壤微生物量碳氮与碳氮比正相关、与氧化还原电位负相关;不稳定型多年冻土中,土壤微生物量碳氮与pH正相关。土壤微生物量碳氮与土壤温度和pH在剖面变化上显著相关。逐步回归分析表明驱动微生物生物量碳氮在不同多年冻土类型和土层之间变化的因子是不同的。     

伊犁山地不同海拔土壤有机碳的分布

以乌孙山北坡、科古琴山南坡为例,分析伊犁山地南北坡土壤有机碳的分布特征和影响因素。结果表明:①0-50 cm范围内,高寒草甸、草甸草原土壤有机碳含量较高,荒漠草原土壤有机碳含量最低。土壤有机碳含量均随土壤深度的增加而降低,高寒草甸随土壤深度的增加土壤有机碳下降幅度最大;②伊犁山地土壤腐殖化程度高,氮矿化能力强。大部分海拔的土壤碳氮比随土壤深度的增加而减少。河谷南坡碳氮比降低速率要大于河谷北坡。③土壤有机碳与全氮、全磷以及土壤含水率表现出良好的正相关性;与pH值表现出较好的负相关性,特别是20-50 cm处。植被类型分布和人类活动影响对土壤有机碳垂直变化影响显著。     

毛乌素沙地沙障环境下的沙丘迎风坡植被及土壤养分变化

沙障在固定流沙、促进植被恢复和改良土壤等生态建设方面起着重要作用。对毛乌素沙地设置沙柳（Salix psammophila）沙障6、8、10、11、12年的沙丘迎风坡（裸露沙丘地作为对照）开展了植被调查和土壤养分测试分析。结果显示：设障8年后的沙丘迎风坡0—30 cm深度内的土壤有机质、全氮含量显著（P<0.05）高于流动沙丘,且设障10—11年沙丘迎风坡植被盖度、0—80 cm深度内土壤有机质和全氮含量达到最大,但全磷和全钾含量无明显的变化,所有样地间和3个深度层间的全磷、全钾含量均无显著性差异;植被总盖度、0—80 cm深度内土壤有机质含量及全氮含量相互之间存在极显著线性正相关关系（P<0.01）,而且土壤pH值随有机质含量增加而线性降低。沙柳沙障固沙地的植被盖度、土壤有机质和全氮相互之间存在趋同性,且布设10年的沙障土壤改良和植被恢复成效达到最大,之后表现出下降趋势。据此建议活体沙柳沙障在维持其固沙功效的前提下以10年为限需进行平茬处理。     

Spatial and temporal variability of soil properties under Caragana microphylla shrubs in the northwestern Shanxi Loess Plateau, China

Shrub-induced spatial and temporal heterogeneity of soil properties is common in arid and semiarid ecosystems, and it facilitates the development of plant species diversity. We selected 5-, 10-, 20-, 30-, and 40-year-old Caragana microphylla shrubs in the Shanxi Loess Plateau to evaluate the spatial and temporal heterogeneity of soil properties under and outside the shrub canopy. In addition, the presence of adventitious plant species was investigated to assess the development of herbaceous species diversity. Soil samples were collected from two depths (0-5 cm and 5-10 cm). The establishment and development of shrubs promoted temporal variation, improved soil texture, enhanced soil organic matter (SOM), total nitrogen (TN), and cation exchange capacity (CEC), and decreased pH, bulk density (BD), and soil water content (SWC). The results further confirmed that SOM, TN, and CEC were significantly higher at the center than at the outside of the shrub canopies (P < 0.05) and were higher at the 0-5 cm depth than at the 5-10 cm depth. Moreover, the differences in SOM, TN, and CEC from the center to the outside of shrub canopies were greater under 30- and 40-year-old shrubs than under 10- and 5-year-old shrubs. Furthermore, the spatiotemporal heterogeneity of the soil properties facilitated the development of herbaceous species diversity.     

科尔沁沙地沙丘固定过程中植物生物量及土壤特性

为了解沙丘固定不同阶段植物群落的生物量特点及土壤理化特性的变化规律,研究比较了科尔沁沙地流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘、沙质草地4种生境的地上、地下生物量,并分4层土壤深度分析了土壤理化特性的演变特征及相关关系.结果表明:(1)植物地上生物量与地下生物量显著正相关,0~10 cm土层地下生物量最大,随着沙丘的固定,地下10～20、20～40、40～60 cm深度土层的生物量显著增加,植物地上生物量依次增大,分别为2.20、98.10、131.41、190.38 g·m^-2,地下地上生物量比依次为10.44、1.67、0.81、1.18;(2)随着沙丘的固定,表层土壤容重由1.62 g·cm³下降到1.33 g·cm³,各土层的粉沙和极细沙的占比依次增加,中沙比例依次减小,土壤碳氮含量、碳氮比、pH值、电导率均逐渐增加;(3)地上、地下生物量均与表层土壤碳氮含量、pH值、电导率显著正相关,土壤碳、氮含量均与pH值、电导率、土壤水分含量显著正相关,与土壤容重显著负相关(p<0.05).综上所述,沙丘恢复过程中植物生物量的增加与表层土壤颗粒细化、营养物质增多、水分增加密切相关,土壤-植被系统构成了有机的综合体.