岩溶区农业种植对土壤有机氮矿化的影响

土壤有机氮矿化是供应无机氮的主导过程,研究其变化对于认识土壤氮素有效性和指导氮肥施用具有重要意义。本研究分别在云南建水、蒙自和勐腊岩溶区选取脐橙地、玉米地和橡胶地作为研究对象,并以临近未受人为扰动的草地或原始林地作为对照,采用15N同位素标记方法,研究了岩溶区草地或原始林地开垦种植农作物后石灰土有机氮矿化(MNorg)速率变化,并区分了易分解有机氮矿化(MNlab)和难分解有机氮矿化(MNrec)对MNorg的贡献。结果表明,原始林地土壤MNorg (8.94 mg N?kg-1 d-1)显著高于草地(1.41~2.46 mg N?kg-1 d-1),且均以MNlab为主。其中,草地MNlab对MNorg贡献率可达80.6%~93.1%,而在原始林地中该贡献率达到62.2%。岩溶区草地或林地开垦种植经济作物显著降低MNorg速率,其MNorg速率为0.53~0.89 mg N?kg-1 d-1,下降比例达62.5%~90.1%。这种差异主要受MNlab和MNrec影响,由草地开垦种植脐橙和玉米后土壤MNorg下降主要归于MNlab速率下降,而MNrec并未发生显著变化;原始林地开垦种植橡胶后土壤MNorg下降主要归于MNlab和MNrec速率的共同下降。岩溶区草地或原始林地开垦种植农作物后土壤有机碳、全氮、全磷、全钙和全镁含量及土壤田间持水量、pH、阳离子交换量均显著降低,且与土壤MNorg和MNlab呈显著正相关,表明农业种植对土壤理化性质的改变是影响矿化速率的重要因素。     

蔗渣生物质炭对喀斯特农田石灰性土壤氮转化过程的短期影响

生物质炭对于土壤中不同形态氮库的含量影响已有较多研究,但对西南喀斯特区石灰性土壤氮素形态,尤其是控制氮素形态的转化过程研究较为缺乏。本研究设置土壤中添加1%（C1）和3%（C2）蔗渣生物质炭2个用量水平,并以不施用蔗渣生物质炭作为对照（CK）,共3个处理,通过15NH4NO3和NH415NO3成对标记技术,结合MCMC氮素转化模型研究了不同用量的蔗渣生物质炭对石灰性土壤氮转化过程的短期影响,为该地区蔗渣资源化利用和土壤氮保持提供理论支撑。结果表明,与CK相比,添加蔗渣生物质炭能够快速提高土壤pH和有机碳含量。添加生物质炭并没有显著改变土壤氮的矿化、铵态氮（NH+4氮（NO-3物同化和异养硝化速率,但NH+4随生物质炭用量的增加而提高,以添加量最高的C2处理最大。添加生物质炭同样提高了土壤NH+4速率,但C1和C2处理的土壤NH+4放速率并无显著性差异。与CK和C1处理相比,施用高量蔗渣生物质炭通过抑制自养硝化速率而显著降低了硝态氮净产生速率。这些结果表明,施用高量蔗渣生物质炭于石灰性土壤中可快速实现对NH+4,降低自养硝化速率,减少NO-3,从而降低了其损耗和淋失风险。     

岩溶区和碎屑岩区林地和农田土壤氮矿化过程对比研究

通过15N标记法和MCMC氮素转化模型,研究了岩溶区(石灰性土壤)和碎屑岩区(红壤)林地和农田土壤易分解有机氮矿化(M易)、难分解有机氮矿化(M难)和总有机氮矿化(M总)速率.结果发现,土壤矿化速率受土壤类型和土地利用方式的显著影响.林地石灰性土壤M总 (3.71 mg N/kg)显著低于林地红壤(5.57mg N/kg),石灰性土壤MNab(1.81 mg N/kg)与MNrec(1.90 mg N/kg)相近,而红壤M易 (4.60 mg N/kg)显著高于M难 (0.96 mg N/kg).林地变为农田后,石灰性土壤M总显著提高,而红壤显著降低.与林地相比,岩溶区农田土壤M易提高了72.5%,而M难下降了33.7%.碎屑岩区农田土壤M易和M难分别降低至2.47和0.46 mg N/kg.岩溶区土壤CaO和MgO含量与M易呈显著负相关,而与M难呈显著正相关,表明岩溶区土壤钙镁含量是影响氮矿化速率的重要因素.     

岩溶区与非岩溶区3种土地利用方式下土壤细菌群落结构比较

为研究岩溶区土壤微生物的特性,揭示其在岩溶土壤碳循环的作用,选取桂林毛村岩溶试验场为研究点,采集岩溶区、混合区与非岩溶区中的稻田、玉米和柑橘园表层土壤,采用高通量测序方法,对比细菌群落丰度、组成及多样性特征的异同。结果显示,在得到的48 159条序列中,共有2 602个OTUs。土壤细菌优势门（相对丰度>10%）为变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）和放线菌门（Actinobacteria）;优势纲（相对丰度>10%）为酸杆菌纲（Acidobacteria）和β-变形菌纲（β-proteobateria）。岩溶区土壤细菌门水平上的变形菌门和Latescibacteria的细菌和目水平上的酸杆菌亚群GP6的丰度均高于混合区和非岩溶区,而科水平上酸杆菌亚群GP1和目水平上的酸杆菌亚群GP2的相对丰度低于混合区和非岩溶区。冗余分析结果表明,土壤有机碳、pH和总氮等是引起细菌群落结构变化的关键因子。      

土地利用和覆被变化对岩溶区土壤CO2浓度的影响

通过选择3个具有不同地质背景、气候条件等环境特征的山西汾阳马跑-郭庄岩溶泉域、湖南湘西大龙洞地下河流域、广西桂江流域,对流域内具有代表性的不同土地利用方式和覆被类型下垫面土壤20~50cm深处CO2浓度进行检测。结果显示,土地利用方式和覆被变化对3个流域岩溶土壤中20cm、30cm、40cm和50cm深处CO2浓度具有明显的影响作用:湖南湘西大龙洞地下河流域多数样地土壤CO2表现为随土层的加深先增加后降低的双向梯度;山西马跑-郭庄泉域玉米地的土壤CO2浓度比种植马铃薯的高,且随着覆被条件由草地→灌丛→林地的改善,土壤的扰动性变小,CO2浓度差趋于减少,变幅趋于稳定。各个流域相同覆被类型,群落结构和优势种变化越小,土壤CO2浓度变幅越小。      

桂林毛村岩溶区与碎屑岩区不同土地利用方式对土壤水稳性团聚体特征的影响

以桂林毛村岩溶生态试验场为研究区域,通过对该地区岩溶区和碎屑岩区不同土地利用方式的土壤进行采样和分析,系统研究和比较了旱地、水田、林地和灌丛四种不同土地利用方式下土壤水稳性团聚体分布特征。结果表明:无论是岩溶区石灰土还是碎屑岩区红壤,土地利用方式对土壤水稳性团聚体分布和组成有着显著的影响(p<0.05)。与旱地和水田等传统农田相比,灌丛和林地这两种自然土壤明显提高了>5mm和>0.25mm团聚体的比例,并且团聚体稳定性增加。岩溶区灌丛的平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)较旱地分别提高了185%和179%,较水田提高了361%和481%,林地的MWD和GMD分别较旱地提高了65%和43%,较水田提高了167%和198%;而碎屑岩区灌丛的MWD和GMD分别较其旱地和水田提高了103%和134%、15%和32%,林地的MWD和GMD分别较其旱地和水田提高了117%和152%、23%和43%。这说明相比碎屑岩区红壤,岩溶区石灰土受到人类活动的频繁干扰之后退化更快,土壤团聚体稳定性下降更多,这也说明了岩溶区土壤环境的脆弱性。      

秸秆还田对岩溶区与非岩溶区土壤酶活性影响的对比研究

通过室内模拟试验,研究了岩溶区棕色石灰土与非岩溶区红壤对玉米秸秆有机物料降解过程中土壤pH值、秸秆降解率和酶活性的变化特征.结果表明:秸秆降解期间,土壤pH值在前期有下降的趋势,后期慢慢回升;秸秆降解速度最快主要集中在降解的最初30 d,之后呈缓慢上升趋势,到98d基本达到平衡,降解速度大大减慢;过氧化氢酶的变化不明显,土壤蔗糖酶、脲酶、纤维素酶和蛋白酶活性都在不同程度上呈现"前期上升,中期下降,后期上升" 的变化趋势.因素比较结果表明:除蛋白酶的活性是非岩溶区的大于岩溶区外,其它的基本上都是岩溶区的大于非岩溶区;从降解率来看也是岩溶区的要稍高于非岩溶区.由此认为,秸秆在岩溶区土壤中的降解作用比非岩溶区更强.     

桂林毛村岩溶区和非岩溶区牧草养分动态的对比研究

通过进行岩溶区和非岩溶区牧草田间对比试验,测定植被在生长季内( 6- 8月)的养分动态变化,并结合N / P化学计量学的原理和方法,研究了岩溶区牧草的养分限制状况。结果表明: ( 1)在生长季节的6- 8月,岩溶区4种牧草N、P养分浓度都具有显著的随月份的增长而减少的趋势。从岩溶区和非岩溶区所测定的4种牧草养分结果来看,岩溶区牧草的N素平均值为22. 79 mg /g ,非岩溶区牧草的N素略小于岩溶区,为22. 15 mg /g ;岩溶区的P素平均值为6. 03 mg /g ,非岩溶区牧草的P素小于岩溶区,为5. 35 mg /g。( 2)无论是岩溶区还是非岩溶区,牧草的N /P与N 的相关性最大,相当系数都大于0. 6,与非岩溶区不同的是,岩溶区牧草的N /P与Ca 的相关性也很大,而非岩溶区的则较小。( 3)岩溶区牧草植物体Ca、Mg总含量分别是非岩溶区的2和1. 5倍。不同种类的牧草对Ca、Mg 的吸收和累积能力有较大的差异,本研究中的类玉米其钙含量远远小于其它3种牧草的钙含量。      

生物炭对岩溶区黄龙病脐橙园土壤N2O排放的影响

岩溶区黄龙病柑橘园土壤氮转化存在特殊性。土壤改良剂生物炭对岩溶区黄龙病柑橘园土壤N2O排放的影响及其微生物调节途径目前尚不清楚。本文通过室内培育试验研究了生物炭添加对岩溶区黄龙病脐橙园土壤N2O排放、土壤氮素净硝化率/矿化率、硝化和反硝化功能基因的影响及其相互关系。结果表明, 添加生物炭改变了土壤氮素净硝化率/矿化率、反硝化相关功能基因nosZ和硝化相关功能基因AOA-amoA、AOB-amoA的丰度, 添加量为2%时是多数指标增长的峰值, 与对照差异显著。添加生物炭降低了岩溶区脐橙园土壤N2O的平均排放速率和累积排放量, 但各处理间差异不显著。DCA排序显示生物炭添加不同处理N2O的排放速率主要受NH+ 4-N含量、nirK丰度、nosZ丰度的负向影响, NO– 3-N含量和AOA-amoA丰度的正向影响。若要进一步提升生物炭对该土壤的减排效果, 应注意提升土壤NH+ 4-N水平和反硝化相关功能基因丰度, 抑制土壤NO– 3-N水平和硝化相关功能基因AOA-amoA的丰度。本研究结果可为岩溶区黄龙病柑橘园土壤N2O减排及调节机制研究提供借鉴。     

广西马山县岩溶区土壤硒含量分布及影响因素研究

为调查广西马山县岩溶区土壤全硒含量分布特征,探讨不同成土母质、土地利用方式和土壤类型对土壤硒含量的影响,采集马山县北部表层土壤(0~20 cm)样品492个,采用统计学方法对土壤硒含量进行空间分布特征研究。结果表明:土壤硒含量变幅为(0.20~3.54)×10-6,平均值为0.76 ×10-6,富硒面积占到98.29%,变异系数为34.49%。研究区含有黑色页岩和煤系地层的二叠系合山组发育的土壤硒含量最高,平均为1.17×10-6;石炭系马平组最低,平均为0.64 ×10-6。赤红壤硒含量最高,平均值为1.04×10-6;而潮土硒含量最低,平均值为0.56×10-6。不同土地利用方式间以林地与果园表层土壤中硒含量相对较高,水田、草地和旱地土壤硒含量低。影响土壤硒含量的主要因素是成土母质,有机质含量对土壤硒富集也有一定影响。     

章丘区刁镇和辛寨镇表层土壤全氮与碱解氮特征及影响因素

章丘区刁镇和辛寨镇位于济南市东北部,地形以平原为主,是济南市重要农业生产和农产品供应基地,通过开展1/5万土地质量地球化学调查,获得土壤环境及养分地球化学等级数据及图件,为地方土地资源规划提供支撑.通过系统采样和分析测试,研究了济南市章丘区刁镇和辛寨镇表层土壤中全氮和碱解氮含量地球化学特征及其影响因素,结果表明,研究区土壤全氮含量范围24~400 mg/kg,平均值为126 mg/kg高于济南市和山东省背景值;碱解氮含量范围23.86~741.95 mg/kg;土壤全氮和碱解氮含量为中度变异,不同土地利用类型下土壤全氮与碱解氮含量存在差异;土壤全氮地球化学等级以中等级别为主,碱解氮地球化学等级以较丰富和中等级别为主.土壤全氮是制约碱解氮含量主要因素;全氮和碱解氮与土壤有机质呈显著相关性;当土壤pH大于7.28时,它们与土壤pH相关性显著.研究区土壤环境条件有利于全氮向碱解氮转化.本文为指导研究区农业施肥和基本农田划定有着重要意义.     

δ15N在贵阳地下水氮污染来源和转化过程中的辨识应用

随着城市的发展,贵阳地下水氮污染日趋严重,为评估地下水中氮的分布、来源和迁移转化,我们采集了 72个水样,并测定了三氮 (、和 )浓度、主离子、δ 15N- 和 δ 15N-等.结果显示,在贵阳地下水大多数样品中,- N是最主要的无机氮形态,城区地下水大部分含较高的- N; 然而在城市污水和有些被明显污染的地下水中,却是最主要的无机氮形态,尤其是枯水期.丰水期地下水样有较低的δ 15N值,受农业化肥等影响明显.丰水期地下水- N浓度随着 Cl-浓度升高而升高,表明丰水期地下水硝酸盐可能主要受混合作用等控制.而枯水期地下水中溶解氧与硝酸盐的δ 15N值呈负相关关系,且相对于丰水期地下水具有较高的δ 15N值、较低的硝酸盐浓度和较低的 DIN/Cl值,说明地下水环境中主要受土壤有机氮等影响 , 同时可能存在反硝化.     

岩溶山区土地利用方式对土壤活性有机碳及其分布的影响

对重庆中梁山不同土地利用方式下的0～50cm土壤活性有机碳含量和分布进行研究。结果表明:不同利用方式土壤有机碳(SOC)含量大小顺序为:竹林＞菜地＞草地＞林地＞园地＞弃耕地,且均表现为0～20cm层大于20～50cm层;土壤溶解性有机碳(DOC)含量平均值大小顺序为:林地＞竹林＞弃耕地＞草地＞园地＞菜地,土壤溶解性有机碳占土壤有机碳的比例随土层深度增加而增加;土壤易氧化有机碳(EOC)含量及其剖面分布与土壤有机碳含量变化相一致,相关分析表明,两者的相关性达到极显著水平(R=0.852,P＜0.0001),对土壤有机碳变化反应敏感。      

土地利用方式对岩溶断陷盆地土壤细菌和真核生物群落结构的影响

土壤生物是土壤生态系统的重要组成部分,在生态系统物质循环和能量转化中占有重要的地位.为揭示土地利用方式对岩溶断陷盆地土壤生物的影响,在获取土壤理化性质及碳氮磷化学计量学特征的基础上,利用16S rRNA和18S rRNA高通量测序技术研究了弃耕地、草地、人工林和天然林等土壤细菌与真核生物的群落结构.C:N、C:P和N:P比变化规律为弃耕地<草地<人工林<天然林,土壤细菌和真核生物α多样性、互作网络表现出相反的变化规律.土壤磷、钾和钙是影响岩溶断陷盆地土壤细菌和真核生物群落结构和多样性的关键因素.RB41是决定岩溶断陷盆地土壤细菌-真核生物网络系统的关键类群.本研究结果为利用土壤生物进行石漠化治理及岩溶生态修复提供了理论基础.     

岩溶区土壤指纹电荷表征的土壤养分状况分析

以重庆金佛山岩溶区为例,分析不同石漠化程度下土壤的指纹电荷特征和土壤养分保持能力,结果表明:不同石漠化程度下,土壤指纹电荷特征变化明显,且呈衔接式-阶梯状发展,即:无石漠化阶段,土壤A、B层保持养分能力最强的pH范围与土壤实测pH较为吻合;轻度石漠化阶段,土壤A层养分保持能力受到明显扰动,而土壤B层养分保持能力与无石漠化的土壤A层较为一致;中、强度石漠化条件下,土壤A、B层保持养分能力的相对平衡点的pH值明显偏酸,这在A层表现尤为明显,主要为人为施肥的结果。并通过土壤有机质及其组分与土壤指纹电荷的相关分析,得出由于土壤富里酸有众多的活性功能团,它对土壤指纹电荷的作用明显大于胡敏酸。     

重庆溶洼—丘峰区土地利用类型对土壤抗蚀性的影响

以重庆鸡公山耕地、果园、撂荒地、灌草坡和林地5种土地利用类型为研究对象,通过野外采样调查与室内分析,采用主成分分析法对与土壤抗蚀性密切相关的11个常用指标进行筛选和综合评价,探讨不同土地利用类型下土壤抗蚀性能的变化状况和差异性。结果表明:研究区表征土壤抗侵蚀能力最优指标为:>0.25 mm团聚体破坏率、>0.25 mm水稳性团聚体含量、团聚度、<0.01 mm物理性黏粒含量、结构性颗粒指数和<0.001 mm黏粒含量。依据提炼出的3个主成分,建立土壤抗蚀性综合评价模型,即Y（综合指数）=0.712Y1+0.157Y2+0.131Y3,由此计算出土壤抗蚀性由强到弱为:林地> 灌草坡>撂荒地>果园>耕地。建议区内适当退耕还林还草,减少人为扰动,以利于提高土壤的抗蚀性能和水土保持能力。      

典型岩溶断陷盆地溶蚀速率对海拔高度和土地利用方式的响应

采用标准溶蚀试片法,研究典型岩溶断陷盆地内不同海拔高度区域(中山区、平坝区和河谷区)6种土地利用方式下(弃耕地、草地、灌木地、松树林地、柏树林地及其他林地)的试片溶蚀速率,并分析其影响因素.结果显示:土下0–60 cm的试片平均溶蚀速率按大小排列顺序为:松树林地((3.98±0.41)mg·cm–2·a–1)>草地((...     

基于物理试验的岩溶区PSSK转化关系研究

为深入了解岩溶地区不同水源转化机理,文章以Basic Hydrology System为平台设计了4组小尺度物理试验。分别对裸露型岩溶区裂隙管道地下径流衰减规律,覆盖型岩溶区土壤达西流、裂隙管道水流转化规律,地表径流、土壤达西流、裂隙管道地下径流三者在覆盖型岩溶区和不同覆盖厚度条件下的转化关系进行了物理模拟。通过试验数据并结合指数衰减方程,得到了裸露型岩溶区流量衰减系数与降雨强度的关系;覆盖型岩溶区以及不同覆盖厚度条件下PSSK(precipitation-surface water-soil water-karst water,降水-地表水-土壤水-岩溶水)转化规律。     

岩溶与非岩溶区稻田土壤CO2固定细菌的丰度比较

以桂林毛村岩溶试验场稻田土壤为研究对象,以cbbLR1、cbbLG1和cbbM为CO2固定细菌的指示基因,采用荧光定量PCR技术,对比三者在岩溶区、混合区与非岩溶区中的丰度。结果表明,cbbLG1基因在岩溶区的丰度显著高于混合区和非岩溶区,最大值为1.42×109拷贝·g-1;cbbLR1和cbbM基因在混合区的丰度显著高于岩溶区和非岩溶区,最大值为2.06×109拷贝·g-1和3.35×107。相关性分析表明,cbbLG1的丰度与土壤中有机碳质量分数、全氮质量分数及阳离子交换量显著相关;三个cbbL基因对pH的敏感度不同：pH与cbbL G1基因呈显著正相,而与cbbM基因呈显著负相关。