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2021年 第38卷  第5期

土壤与全球环境变化专刊前言
2021, 38(5)
摘要:
2021 年 5 期目录
2021, 38(5)
摘要:
2021-05期封面
2021, 38(5)
摘要:
氮输入影响滨海湿地碳循环过程的模拟研究:进展与展望
陈雅文, 韩广轩, 蔡延江
2021, 38(5): 883-895.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210118
摘要:
滨海湿地碳循环是控制全球碳储量的关键过程之一,受近岸水体富营养化引起的氮输入影响显著。然而氮输入影响滨海湿地碳循环的过程复杂,利用碳循环模型是研究这些过程的有效手段,在全球气候变化下,评估滨海湿地碳储蓄功能具有重要意义。本研究介绍了滨海湿地碳组分在大气-植被-水体-土壤不同界面间的迁移和转化,总结了氮输入影响碳循环各阶段的规律,发现碳储蓄和碳通量对氮输入的响应受多个因素的共同作用。在此基础上,阐述了目前发展比较成熟且同时具有碳、氮、水相关模块的碳循环主流模型,以及模型为适应湿地而做出的改进及其在湿地的应用情况,为利用模型模拟氮输入影响滨海湿地生态系统碳循环的相关过程提供参考。探讨了将模型应用于湿地,应注意潮汐过程对氮输入影响等相关发展方向,同时就如何减少模型模拟的不准确性等问题展开讨论,对未来的研究方向提出展望。图1表1参126
红壤氮转化对土壤水分变化的响应
但小倩, 陈招兄, 程谊, 蔡祖聪, 张金波
2021, 38(5): 896-905.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200624
摘要:
  目的  土壤水分变化会影响微生物介导的氮转化。探明土壤氮初级转化速率,反映土壤内部氮素动态变化,探索氮转化对土壤水分变化的响应机制。  方法  采用15N成对标记技术,利用数值优化模型,量化不同水分条件(最大持水量的20%、60%、80%、100%)下,有机氮矿化、铵态氮(\begin{document}${{\rm{NH}}_4^{+}} $\end{document})微生物同化、自养硝化、异养硝化和硝态氮(\begin{document}${{\rm{NO}}_3^{-}} $\end{document})消耗等主要氮转化过程的初级转化速率。  结果  土壤不同氮转化过程对水分变化的响应不同。随土壤含水量上升(从最大持水量的20%升至100%),土壤中易分解有机氮库初级矿化速率(\begin{document}${M_{{\rm{N}}_{\rm{lab}}}} $\end{document})从1.757 mg·kg−1·d−1增加到2.598 mg·kg−1·d−1,难分解有机氮库初级矿化速率(\begin{document}${M_{{\rm{N}}_{\rm{rec}}}} $\end{document})变化不显著,总初级矿化速率(M,即\begin{document}${M_{{\rm{N}}_{\rm{lab}}} }$\end{document}\begin{document}${M_{{\rm{N}}_{\rm{rec}}}} $\end{document})显著上升。初级自养硝化速率(\begin{document}${O_{{\rm{NH}}_4}} $\end{document})随土壤含水量增加而增加,在最大持水量为100%时达到最大值(0.266 mg·kg−1·d−1);初级异养硝化速率(\begin{document}${O_{{\rm{N}}_{\rm{rec}}}} $\end{document})随土壤含水量增加先上升后下降,在最大持水量为60%时达到最大值(0.115 mg·kg−1·d−1);土壤在最大持水量为80%和100%时\begin{document}${O_{{\rm{NH}}_4}} $\end{document}显著大于\begin{document}${O_{{\rm{N}}_{\rm{rec}}} } $\end{document},总初级硝化速率(N,即\begin{document}${O_{{\rm{NH}}_{4}}} $\end{document}\begin{document}${O_{{\rm{N}}_{\rm{rec}}} } $\end{document})随土壤含水量增加而增大。总初级\begin{document}${{\rm{NH}}_4^{+}} $\end{document}微生物同化速率(\begin{document}${I_{{\rm{NH}}_{4}} } $\end{document})随土壤含水量增加线性上升,土壤在最大持水量的100 %时达到最大值(1.941 mg·kg−1·d−1);初级\begin{document}${{\rm{NO}}_3^{-}} $\end{document}消耗速率(\begin{document}${C_{{\rm{NO}}_{3}}} $\end{document})在最大持水量的80%和100%时明显增加,总无机氮消耗速率(\begin{document}${I_{{\rm{NH}}_{4}}} $\end{document}\begin{document}${C_{{\rm{NO}}_{3}}} $\end{document})随土壤含水量增加显著增大,并在最大持水量的80% 时超过总氮初级矿化速率。因此,随含水量增加土壤氮净矿化速率先上升到最大值,然后迅速下降为负值。  结论  红壤不同无机氮产生和消耗过程对水分变化的响应不同;适当增加土壤含水量可提高红壤氮素的可利用性。图5表1参48
基于稳定同位素自然丰度技术的土壤氧化亚氮产生与排放过程研究进展
黄瑾, 余龙飞, 李文娟, 黄平
2021, 38(5): 906-915.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210458
摘要:
氧化亚氮(N2O)是主要的温室气体之一,并且对平流层臭氧层分解起到重要作用。土壤中N2O的产生和排放过程复杂多样,对其进行精准溯源与过程区分有助于制定减排策略。稳定同位素自然丰度技术利用N2O的同位素值δ15Nbulk(N2O中15N在整体水平上的同位素特征值)、δ18O(N2O中18O在整体水平上的同位素特征值)以及δ15Nsp(N2O分子内15N的位点特异性同位素值),可以示踪N2O来源、指示N2O产生的微生物作用途径,在N2O转化过程溯源中已取得重要进展。而同位素分馏效应是稳定同位素自然丰度技术应用的理论基础,其中微生物过程及其导致的同位素分馏是需要重点关注的问题。本研究概述了同位素分馏效应在N2O的产生、排放过程中的研究进展及其主要影响因素,梳理了同位素特征值δ15Nbulkδ18O和δ15Nsp在分析N2O来源的研究进展,并且提出了影响准确区分过程的因素。因素包括单一产生路径的同位素特征值范围广、不同产生路径的同位素特征值范围的重叠、反应底物同位素组成的变化以及与N2O还原相关的分馏因子的可变性等问题。明确了今后需加强δ15Nsp等N2O同位素特征值分馏效应的测定,利用组合同位素特征值及先进手段进行全面的N2O溯源研究。图2参80
模拟根系分泌物输入对森林土壤氮转化的影响研究综述
蔡银美, 张成富, 赵庆霞, 李昕颖, 何腾兵
2021, 38(5): 916-925.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210293
[摘要](161) [HTML](196) [PDF](31)
摘要:
在全球气候变化加速植物生长和生物量积累的背景下,氮素是森林生态系统初级生产力的主要限制因子之一。根系分泌物所介导的根际微生物过程在驱动森林生态系统土壤养分循环和增加氮素有效性方面具有重要意义。基于此,本研究综述了模拟根系分泌物输入对森林土壤氮素矿化、硝化与反硝化过程的影响及其机制。发现根系分泌物中的有机酸、糖类和氨基酸等物质均能促进有机质的分解和氮素矿化,在一定程度上能缓解植物对氮的需求。不同碳含量和碳氮比的根系分泌物输入驱动根际微生物行使不同养分利用策略,通过生物和非生物作用,根系分泌物矿化有机质中的氮素供给植物吸收利用;根系分泌物中的生物硝化抑制剂能抑制土壤硝化作用,减少氮素的淋溶;根系分泌物还通过控制根际与氮转化相关的反硝化细菌群落来促进土壤反硝化作用。综上,植物通过增加根系分泌物的输入能提高地下碳分配,影响根际土壤氮素转化,在维持森林土壤氮素循环和缓解养分限制等方面具有重要作用。表2参70
生物质炭输入影响土壤氮素转化与氧化亚氮排放的研究进展
屈田华, 李永夫, 张少博, 郦琳琳, 李永春, 刘娟
2021, 38(5): 926-936.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200549
[摘要](448) [HTML](129) [PDF](34)
摘要:
全球气候变暖的持续性和不确定性显著影响人类社会的可持续发展。大气氧化亚氮(N2O)的持续增加是导致全球气候变暖的主要原因之一。土壤是氮素转化的重要场所和氮循环生物化学反应库,也是N2O的重要排放源,土壤N2O排放速率的变化会显著影响大气N2O含量。生物质炭是指生物质在完全或部分缺氧的情况下经热裂解制备而成的芳香类化学物质,具有多孔性、强吸附性、化学稳定性、高pH和较大阳离子交换量等特性。生物质炭施入土壤后,会直接或间接影响土壤氮素的转化,并对土壤N2O排放产生显著影响。本研究综述了生物质炭输入对土壤生态系统氮素转化与N2O排放的研究进展,分别阐述了生物质炭输入对土壤无机氮动态变化、硝化作用、反硝化作用以及N2O排放的影响,并从生物质炭吸附和减少氮素淋滤、影响土壤理化性质、土壤氨氧化菌的丰度和多样性以及反硝化菌功能基因等方面具体分析了影响上述过程的作用机制。在此基础上,对今后生物质炭在土壤增汇减排以及缓解温室效应方面的进一步理论研究和相关技术推广进行了展望。参109
氮磷添加下施用保水剂对油茶林土壤氧化亚氮排放的影响
高宇, 王佰慧, 邹瑜, 王书丽, 向蒗, 付艳秋, 胡冬南, 郭晓敏, 张令
2021, 38(5): 937-944.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210411
摘要:
  目的  化肥施用导致土壤氧化亚氮(N2O)排放增加,加剧了全球气候变化。在干旱和降水分配不均地区,土壤含水量是影响土壤N2O排放的关键因子,施用保水剂(如聚丙烯酰胺)可能影响土壤N2O排放。本研究目的是探究氮(N)与磷(P)肥添加下施用聚丙烯酰胺对土壤N2O排放的影响。  方法  以油茶Camellia oleifera林土壤为研究对象,设置不同处理,包括不同肥料添加[N、P、N+P、不施肥(ck)],不同聚丙烯酰胺用量(C0:0 g·kg−1,C1:1.0 g·kg−1,C2:2.0 g·kg−1)以及两者交互处理,利用静态箱-气相色谱法测定油茶苗生长期内土壤N2O排放。  结果  ①施用聚丙烯酰胺显著提高了油茶林土壤含水量(P<0.05),且土壤含水量随保水剂施用量的增加而增加。与C0相比,C1和C2土壤的含水量分别增加47.1%和57.4%,但施用聚丙烯酰胺不会促进土壤N2O排放(F=2.75,P>0.05)。②施磷肥显著提高土壤N2O累积排放量(P<0.05),相较于ck增加13.3%。③与只添加聚丙烯酰胺的土壤相比,1.0 g·kg−1聚丙烯酰胺分别与N、P、N+P肥混施处理的土壤N2O排放通量分别显著增加56.0%、61.7%、40.7% (P<0.05);2.0 g·kg−1聚丙烯酰胺与P、N+P肥混施处理的土壤N2O排放通量分别显著增加38.7%、58.1% (P<0.05)。  结论  施用聚丙烯酰胺不仅能有效提高油茶土壤保水能力,而且还不会促进油茶土壤N2O排放,有利于发展高效节水林业和缓解全球气候变化。图5表1参35
杉木人工林土壤氮矿化对长期氮添加和季节的响应
杨仕明, 蔡乾坤, 刘文飞, 吴建平
2021, 38(5): 945-952.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210403
摘要:
  目的  探讨长期氮沉降和季节变化对杉木Cunninghamia lanceolata人工林无机氮及氮素转化速率的影响。  方法  以福建省三明市沙县官庄国有林场亚热带人工杉木林为研究对象,开展长期(10 a)氮添加梯度(对照:N0;低氮:N1;中氮:N2;高氮:N3)野外控制试验,通过野外原位培养方法测定氮添加对净氮矿化、硝化和淋溶的影响。  结果  ①氮添加显著提高了铵态氮(NH4 +-N)、硝态氮(NO3 -N) 和总无机氮质量分数,从大到小均依次为N3、N2、N1、N0,且铵态氮质量分数均高于硝态氮。②氮素转化速率随氮添加梯度而增大,高氮显著促进了氮素转化(P<0.05)。③季节显著影响氮素转化(P<0.05),净氮矿化速率、硝化速率与淋溶速率均表现为夏季高、冬季低的季节动态。  结论  氮添加显著增加了土壤无机氮与氮素转化速率,土壤pH、碳氮比(C/N)和土壤温度可能是研究区氮添加驱动氮素转化的主要因子。在杉木人工林的经营与管理中需要更多关注土壤养分和氮素转化速率对外源氮输入的响应。图2表3参40
不同类型菌根对土壤碳循环的影响差异研究进展
金文豪, 邵帅, 陈俊辉, 秦华
2021, 38(5): 953-962.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210531
摘要:
菌根是陆地生态系统植物与土壤间物质相互转移的桥梁,通过影响凋落物分解、土壤团聚作用、根系分泌物等作用于土壤碳循环过程。不同类型菌根存在生理功能差异,其中外生菌根(ectomycorrhiza, ECM)和丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza, AM)是目前已知分布最广泛的菌根类型。已有研究表明:不同类型菌根通过宿主光合产物的分配影响土壤有机碳输入;通过代谢产物及缠绕作用的差异影响土壤有机碳稳定;通过调控凋落物分解特征及菌根真菌和微生物相互作用影响土壤有机碳矿化过程。为了深入了解ECM和AM影响土壤碳循环过程及其关键调控因素,本研究主要从4个方面综述了不同类型菌根对土壤碳循环的影响并深入探讨其中的影响机制:不同菌根宿主向菌根提供碳源和凋落物数量等光合产物分配过程差异;不同菌根的碳汇功能及对土壤团聚体形成的影响;不同优势菌根生态系统中凋落物分解、激发效应、土壤呼吸等土壤有机碳矿化过程差异;不同优势菌根生态系统中土壤有机碳积累能力及相应的微生物群落差异。最后展望了今后的研究方向,旨在为“碳中和”背景下如何依托菌根提升生态系统碳汇功能提供理论依据。图2参94
大气二氧化碳摩尔分数升高对土壤有机碳稳定性的影响
韩米雪, 郁红艳, 刘潘洋, 饶德安, 滕跃, 邹路易
2021, 38(5): 963-972.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200502
摘要:
随着工业的不断发展,全球大气二氧化碳(CO2)呈明显增加趋势。大气CO2的增加将会影响土壤有机碳(SOC)转化和更新,进而改变土壤碳的稳定性。研究大气CO2升高对SOC稳定性的影响,不但是评价陆地生态系统对气候变化反馈效应的重要环节,也对实现碳元素在土壤中的有效储存,对保持土壤肥力的可持续性具有重要意义。利用现有的文献资料,综述了大气CO2升高对SOC稳定性的影响及其稳定性指标(生物指标、化学指标、其他指标等),外源氮和大气CO2升高的交互作用对SOC稳定性的影响,以及SOC稳定性随时间尺度的变化趋势等。总结发现:大气CO2升高导致活性有机碳(溶解性有机碳、颗粒性有机碳、易氧化有机碳等)比例增多,SOC稳定性降低,尤其在氮限制的环境中,SOC稳定性更差。总结近年的研究成果发现:随着高CO2处理时间的加长,SOC稳定性降低速率逐渐减小,表明土壤本身具有一定的适应能力和自我恢复能力。最后展望了SOC稳定性变化对植物生理、生长的反馈影响。未来大气CO2升高对SOC稳定性的影响研究,应该着力于提高农田生态系统土壤肥力可持续性及提高农作物的产量产能。图1参74
杉木人工林土壤有机碳和微生物特征及其影响因素的研究进展
朱丹苗, 陈俊辉, 姜培坤
2021, 38(5): 973-984.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200598
[摘要](185) [HTML](60) [PDF](161)
摘要:
土壤有机碳作为土壤碳库的重要组成部分,其稳定、增长或衰减都与大气二氧化碳变化密切相关。土壤微生物作为森林生态系统不可或缺的一部分,参与了有机物分解和土壤物质转化过程,在维持土壤质量中起着重要作用。近年来对杉木Cunninghamia lanceolata林土壤的研究主要集中在杉木凋落物分解、土壤养分周转、土壤微生物特征等方面,尤其是高通量测序技术的广泛应用,使杉木林土壤有机碳和微生物特征的研究取得了较多重要进展。本研究对杉木林土壤有机碳的碳库特征、活性、稳定性和土壤微生物的群落结构与多样性及其影响因素的研究进展进行了综述,并提出了未来杉木林土壤有机碳与土壤微生物的研究方向。参79
基于热裂解气质联用(Py-GC/MS)技术的土壤有机质化学研究
马书琴, 德吉央宗, 秦小静, 陈有超, 胡扬, 汪子微, 鲁旭阳
2021, 38(5): 985-999.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210133
摘要:
土壤有机质(soil organic matter, SOM)是陆地生态系统的重要组成部分,在土壤元素的生物地球化学循环中扮演重要角色,植物源、微生物源和动物源有机残留物的微生物和物理化学转化导致了SOM化学成分的复杂性和多样性,进而使得解析SOM结构和组成具有一定的挑战性。近年来,热裂解气质联用 (pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry,Py-GC/MS)技术被广泛用于测定SOM的结构和化学组成,实现了对SOM化学成分的定性和半定量分析。本研究在分析SOM组成及来源的基础上,综述了目前基于Py-GC/MS技术研究SOM化学组成的研究成果,主要包括SOM化学组成和其来源的前体物质及特殊SOM化学成分解析,评估SOM的稳定性,探讨土壤物质循环过程,研究SOM对气候变化和土地利用方式的响应机制。研究表明:①不同生态系统SOM的化学组成存在一定差异,这是由于不同植物来源的化合物在土壤中的积累过程和初始凋落物的化学成分直接影响着SOM化学组成,②SOM化学组成和外界环境条件密切相关,影响SOM含量和动态过程的最重要因子是气候,它通过影响植被类型分布、光合作用物质生成量和土壤微生物活性调节SOM的化学组成,土地利用方式、野火、耕作方式等也影响着SOM的含量和组成。基于Py-GC/MS技术从SOM的本质,也就是SOM化学成分和化学组成角度揭示土壤生态过程及其对气候变化和人类活动的响应机制是未来的研究方向。图1参107
采伐对森林土壤呼吸影响的研究进展
朱文见, 张慧, 王懿祥
2021, 38(5): 1000-1011.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210365
摘要:
土壤呼吸是大气二氧化碳(CO2)重要的来源,采伐作为森林经营的常规活动之一,是影响森林土壤呼吸的重要人为干扰措施。开展有关采伐对森林土壤呼吸影响的研究对更好地理解森林碳循环和应对全球气候变化具有重要的科学意义和应用价值。本研究将采伐分为2类:皆伐和部分采伐(择伐、渐伐、间伐和更新采伐等)。分别综述了皆伐和部分采伐对土壤呼吸影响的代表性研究成果,讨论了皆伐和部分采伐对土壤呼吸的主要影响机制,总结了当前采伐对森林土壤呼吸及其组分与土壤温度敏感性(Q10)的影响并对未来研究提出展望。目前采伐对土壤呼吸的研究主要集中于:①采伐强度对土壤呼吸影响的方向和幅度;②皆伐或部分采伐后土壤呼吸随时间变化的动态特征及受土壤温度等环境因子的影响;③皆伐或部分采伐对土壤呼吸组分的影响;④皆伐或部分采伐对Q10的影响;⑤皆伐或部分采伐对土壤呼吸的影响机制。主要结论为:①因采伐强度、采伐措施、采伐剩余物的处理、气候类型、森林类型和植被恢复时间的不同,采伐的影响效果呈现不同的变化规律;②采伐往往导致土壤自养呼吸减少,异养呼吸增加,土壤总呼吸表现为两者相抵的程度,这种影响会随植被恢复程度的提高而减小;③采伐后短期内Q10有不同的变化规律,长期往往会下降。未来关于采伐对森林土壤呼吸影响的研究应集中于土壤呼吸组分及其温度敏感性对采伐的响应,同时应结合不同强度采伐、不同植被恢复阶段、其他营林措施和大气CO2浓度上升等全球变化因子,探讨采伐对区域土壤呼吸及组分的影响,更好地理解采伐对森林生态系统碳循环的影响机制。表2参89
杨树采伐剩余物施用对土壤养分和二氧化碳释放的影响
兰梓瑜, 丁思惠, 方升佐
2021, 38(5): 1012-1022.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210186
摘要:
  目的  探索施用杨树Populus采伐剩余物对土壤养分和二氧化碳(CO2)释放的影响,为其潜在利用提供参考。  方法  以杨树树枝、树皮、树叶和水稻Oryza sativa秸秆等4种农林废弃物为生物质原料,根据杨树人工林单位面积凋落物量,以2%质量分数(以烘干土质量计)均匀混入新鲜土壤,25 ℃恒温培养箱中暗培养180 d。控制培养期间土壤含水量为田间持水量的60%。测定不同处理下土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、无机氮[铵态氮(NH4 +-N)和硝态氮(NO3 -N)]、有效磷(AP)、速效钾(AK)等质量分数以及CO2日释放速率和累积释放量。  结果  ① 4种生物质原料施用显著影响土壤微生物生物量及土壤氮磷钾的有效性(P<0.05)。相比对照,杨树树枝、树皮、树叶和水稻秸秆处理的土壤MBC质量分数分别增加了50%、31%、80%和109%,土壤MBN质量分数分别增加了54%、40%、72%和203%。施用杨树树皮和树枝土壤的NH4 +-N质量分数从大到小依次为对照、秸秆处理、树叶处理、树皮处理、树枝处理。土壤AP质量分数以树枝处理最高,AK质量分数以秸秆处理最高。②不同处理的土壤CO2日释放速率均表现为初期较快,中期逐渐减缓,后期趋于稳定。培养期间,秸秆处理的土壤CO2累积释放量最高,显著高于其他处理(P<0.05),其次为杨树树叶,不同处理间差异显著(P<0.05)。③相关性分析表明:生物质原料的性质与土壤微生物生物量、土壤养分和CO2释放量存在显著相关性。其中土壤微生物生物量与生物质原料的全氮、全磷、全钾显著正相关(P<0.05),与全碳和碳氮比显著负相关(P<0.05);土壤CO2日释放速率与土壤MBC、MBN、NH4 +-N、AP和AK均显著正相关(P<0.05),但与NO3 -N呈极显著负相关(P<0.01)。  结论  从土壤养分和环境效应综合考量,杨树采伐剩余物的施用能提高土壤有效态的氮磷钾等养分,相对减少碳排放。图3表3参47
油松林土壤有机碳储量变化及其影响因素
王越, 栾亚宁, 王丹, 戴伟
2021, 38(5): 1023-1032.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210390
摘要:
  目的  通过探究油松林Pinus tabulaeformis土壤有机碳质量分数和储量的垂直变化和时间变化特征,为油松林土壤碳储量预测和碳汇管理提供理论依据。  方法  基于1980−2017年文献数据,综合运用单因素方差分析、多重比较、相关性分析和通径分析等方法,探讨棕壤和褐土2种土壤类型下油松林土壤有机碳质量分数及储量变化特征,并结合不同时期中国森林经营措施和油松生长特征分析其驱动因素。  结果  油松林土壤有机碳质量分数和储量变化随土层深度增加而显著降低(P<0.05),0~20 cm土层是碳库的主要贡献层,占0~60 cm土层土壤有机碳储量的45%~50%;近40 a间土壤有机碳质量分数和储量呈先减少后增加的时间变化特征,其中,2000−2009年为最低点,而后出现较大幅度增加,在2017年达到储量最高点,为247.02 Tg。  结论  土壤容重、土壤全氮和林分郁闭度是油松林土壤有机碳质量分数(储量)变化的主要因素,不同时期森林经营和保护措施对三者的深刻影响是油松林土壤有机碳质量分数和储量呈现明显时间变化的重要原因。图3表5参49
不同植被恢复模式下光伏电站土壤有机碳储量分布特征
赵晶, 郝孟婕, 王清宇, 刘美英
2021, 38(5): 1033-1039.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210500
摘要:
  目的  探究光伏电站环境内不同植被恢复措施下0~40 cm土壤有机碳质量分数和储量的变化特征,为干旱区光伏电站生态治理模式优化配置提供理论依据。  方法  在光伏电站内选取3种人工建植植被样地:樟子松 Pinus sylvestris var. mongolica、黄芪Astragalus membranaceus var. mongholicus、苜蓿Medicago sativa,以未受电站建设干扰的天然植被样地作为对照。  结果  重新建植植被后,樟子松、黄芪和苜蓿样地的土壤有机碳质量分数和储量仍然显著低于对照(P<0.05),但在这3种植被中,樟子松样地的土壤有机碳质量分数相对于另外2种样地显著增加了4.99和6.80 g·kg−1,而有机碳储量则显著提高了14.52和19.37 t·hm−2 (P<0.05)。研究区土壤有机碳质量分数和储量整体上随土壤深度增加而显著降低(P<0.05)。植被类型和土壤深度及其交互作用显著影响研究区的土壤有机碳质量分数。此外,土壤pH和电导率也是影响土壤有机碳质量分数和储量的重要指标。  结论  随着电站内环境治理工作的推进,相比于草本植被,光伏电站内可以通过人工种植樟子松来提高土壤固碳作用,并尽量减少后期的人为干扰。图2表3参39
土壤微塑料污染的生态效应
周雨苗, 何刚辉, 马绍峰, 邵方雷, 费禹凡, 黄顺寅, 章海波
2021, 38(5): 1040-1049.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200729
[摘要](420) [HTML](143) [PDF](33)
摘要:
土壤环境中微塑料积累量大且不易降解,因此微塑料长期残留对土壤生态系统的影响已引起广泛关注。通过收集近年来有关土壤微塑料污染及其效应相关的文献,全面系统介绍了土壤微塑料积累后,土壤物理环境的变化、土壤动物摄入及其肠道微生物的响应、土壤微生物和土壤酶活性响应、以及植物对微塑料的吸收及其效应等方面的最新研究进展。现有研究结果表明:微塑料污染对土壤容重、团聚体组成和持水性等土壤物理性质有明显改变,而这些改变是影响土壤酶活性、微生物群落组成、甚至植物生长的关键因素。也有一些研究关注土壤无脊椎动物(如蚯蚓Lumbricus terrestris、跳虫Folsomia candida等)对微塑料在土壤中迁移的影响。同时,微塑料也会被这些土壤动物所摄食,并导致土壤动物体内肠道微生物群落组成的变化以及对其生长产生影响。此外,微塑料在陆地生态系统食物链中的积累及其效应也受到关注,比如,被蚯蚓摄食的微塑料可通过鸡Gallus gallus domesticus摄食蚯蚓进入鸡体内积累。在系统介绍土壤微塑料污染生态效应的研究进展基础上,结合微塑料组成与性质的复杂性以及当前研究的不足,提出4个未来研究方向:①建立土壤微塑料污染毒理学诊断的标准化方法体系;②研究土壤微塑料与微生物、植物和土壤动物之间的作用机理;③揭示微塑料与物质转化之间的关键微生物学机制;④开展不同土壤生态系统中的“塑料圈”研究。这些研究成果可为评估土壤微塑料污染的生态效应提供科学支撑。参80
不同林龄榧树林地土壤碳氮磷化学计量特征
原雅楠, 李正才, 王斌, 张雨洁, 黄盛怡
2021, 38(5): 1050-1057.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200761
摘要:
  目的  了解不同林龄榧树Torreya grandis林地土壤碳、氮、磷质量分数及生态化学计量特征的变化,为榧树的经营管理和保护提供基础数据。  方法  以浙江省诸暨市香榧T. grandis‘Merrilli’ 国家森林公园4个不同林龄(0~100、100~300、300~500和>500 a)的榧树为研究对象,通过野外采集榧树林地不同土层(0~20、20~40和40~60 cm)的土壤样品,分析不同林龄榧树林地土壤碳、氮、磷质量分数及化学计量特征的变化。  结果  ①不同林龄榧树林地土壤碳、氮质量分数分别为10.90~24.22、1.22~2.22 g·kg−1,各土层碳、氮质量分数随林龄变化呈先增加后降低的趋势;不同林龄榧树林地土壤磷质量分数为0.24~0.80 g·kg−1,各土层土壤磷质量分数随林龄变化呈先降低后增加的趋势,但差异均不显著(P>0.05)。②不同林龄榧树林地土壤碳氮比、氮磷比均值分别为8.59~10.89、3.06~6.16,各土层土壤碳氮比、氮磷比随林龄变化呈先增加后降低的趋势,但差异均不显著(P>0.05);不同林龄榧树林地土壤碳磷比为31.54~63.72,各土层土壤碳磷比随年龄变化也呈先增加后降低的趋势,部分林龄碳磷比差异显著(P<0.05)。③榧树各林龄林地土壤碳、氮、磷之间有较强的正相关,碳和氮均达到极显著正相关(P<0.01),各林龄土壤磷与碳磷比和氮磷比均存在负相关,碳磷比和氮磷比均达到极显著正相关(P<0.01)。  结论  榧树生长主要受到土壤磷的限制,因此对榧树林经营时,可考虑合理添加磷肥来改善土壤肥力,促进土壤与植物之间养分的良性循环。表4参34
不同林龄樟子松人工林根际与非根际土壤生态化学计量特征
程昊天, 孔涛, 吕刚, 王东丽, 张莉莉
2021, 38(5): 1058-1065.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210211
摘要:
  目的  探究辽西北沙地不同林龄樟子松Pinus sylvestris var. mongolica人工林根际与非根际土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)质量分数及生态化学计量特征关系,为该地区的樟子松林培育、经营及管理提供理论依据。  方法  采用时空互代的方法,在辽西北章古台地区选取6个林龄(10、20、30、40、50和60 a)的樟子松人工林作为研究对象,分析各林龄下根际与非根际土壤碳、氮、磷质量分数及化学计量比的差异和影响因素。  结果  辽西北沙地樟子松人工林土壤贫瘠,根际土壤碳、氮、磷质量分数均高于非根际土壤,根系对养分的富集与平衡维持作用明显。林龄、根际以及二者之间的交互作用,对土壤碳、氮、磷质量分数及其生态化学计量比影响显著。樟子松人工林土壤C∶N主要受到土壤全氮的影响,土壤C∶P主要受土壤有机碳的影响,土壤N∶P受土壤全氮的影响大于全磷。各林龄樟子松人工林土壤C∶N均远高于全国平均水平,表现为氮限制,其中60 a过熟林氮限制更为强烈。樟子松人工林根际土壤氮、磷限制存在一定程度的协同性。  结论  各林龄樟子松生长均受到氮限制,相较于根际土壤,非根际土壤氮更为缺乏。在森林经营过程中,应充分考虑根际与非根际土壤的差异性,建议对辽西北沙地樟子松人工林施用氮肥、引入固氮植物以解除氮限制,并注意根系磷肥的补充。图1表5参28
山核桃人工林土壤肥力研究进展
胡颖槟, 金锦, 童志鹏, 吴家森
2021, 38(5): 1066-1075.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210501
摘要:
山核桃Carya cathayensis作为中国特有的木本粮油树种,是主产区农民收入的主要来源。土壤肥力是林木生长的基础,山核桃土壤肥力已成为该领域研究的热点之一。山核桃林地土壤肥力主要受海拔、母岩及人为经营的影响,其中高强度人为经营对土壤肥力影响尤为显著。集约经营后山核桃林地土壤肥力衰退严重:土壤普遍酸化,有机碳、速效养分含量大幅下降;清除林下植被造成水土流失严重,致使养分大量流失;林地土壤微生物群落结构发生改变、多样性下降;林地土壤质量的恶化导致果实质量与品质明显下降。采用生草栽培、施加有机物料等措施后,林地土壤酸化缓解,有机碳及速效养分含量上升,土壤肥力水平得到有效改善。当前研究重点主要集中在土壤肥力的时空变化,未来可聚焦于测土配方施肥、自然落果张网采收等经营措施对林地土壤肥力的影响,深入研究林地水土流失的形成机制及控制技术,为山核桃林地可持续发展提供基础和技术支撑。参71
园林绿化用搬迁地土壤肥力综合评价
伍海兵, 何小丽, 梁晶
2021, 38(5): 1076-1081.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200753
摘要:
  目的  以上海典型搬迁地为研究对象,对搬迁地土壤单项肥力指标和土壤综合肥力进行分析,探讨城中村和工业企业搬迁地土壤肥力质量特征,为科学指导搬迁地土壤用于园林绿化提供依据。  方法  选取上海典型的20个城中村搬迁地样点和16个工业企业搬迁地样点,筛选土壤pH、电导率、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾和容重等7项指标作为肥力评价指标,采用修正的内梅罗法对搬迁地土壤肥力进行综合评价。  结果  搬迁地土壤呈碱性,电导率适宜,有机质和碱解氮质量分数相对适宜,有效磷和速效钾质量分数丰富,土壤容重大;上海市搬迁地土壤肥力综合指数均值仅为0.86;城中村搬迁地土壤肥力综合指数显著高于工业企业搬迁地(P<0.05)。  结论  上海搬迁地土壤肥力相对较差,其中59.3%的搬迁地土壤属于差等级,40.7%的搬迁地土壤属于一般等级;城中村搬迁地土壤肥力优于工业企业搬迁地土壤;搬迁地土壤用于城市园林绿化前,应通过技术手段提升土壤肥力以满足绿化种植要求。图5表2参23