不同经营模式下杨树人工林土壤溶解性有机碳的吸附行为

【目的】溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)与土壤有机质的其他组分之间可以相互转化,虽然所占比例较小,却是陆地生态系统中最为活跃的有机碳库,影响到整个土壤有机碳组分之间的动态平衡。采用序批式平衡试验,以杨树凋落物为DOC的来源材料,对不同经营模式(农林复合、杨树桤木混交、杨树纯林)下杨树人工林土壤对DOC中的吸附作用进行研究,以期为不同经营模式下杨树人工林土壤碳库的有效管理提供参考。【方法】供试土壤采自江苏省泗洪县陈圩林场的3种不同经营模式[农林复合(农林)、杨树桤木混交(混交)、杨树纯林(纯林)]样地,每个样地选取5个采样点,用土钻分别采集0～10、≥10～20、≥20～30 cm土层的土壤,对应土层采集的土壤混匀风干后,过2 mm筛用于吸附试验。同时采集该林场的杨树叶凋落物制备DOC母液。采用序批式平衡试验,借助原始物质吸附等温线方程(“IM”方程,可以反映土壤对可溶性有机碳的吸附特性)对不同经营模式下杨树人工林枯落物中溶解性有机碳(DOC)在土壤中的吸附行为及其影响因素进行研究。序批式平衡试验:称取5.00 g土壤于50 mL离心管中,按照1:4的固液质量比加入DOC溶液(质量浓度分别为0、50、100、200、400 mg/L)20 mL,加入NaN₃溶液(熏蒸过的土壤不添加),并用KCl溶液调节离子强度,然后于恒温(设置25 ℃和15 ℃)条件下,在200 r/min转速的水平振荡机上振荡2 h后,用12 000 r/min的高速离心机低温(4 ℃)离心20 min,0.45 μm滤膜抽滤,TOC仪测定滤液DOC含量。【结果】DOC吸附试验表明,IM方程拟合度良好,R²均在0.810 9～0.999 3之间。各模式下不同土层土壤对DOC的吸附趋势相同,即无外源DOC加入时,土壤存在DOC净释放,但随着外源DOC浓度增加,土壤对DOC的吸附量增加,且两者之间存在极显著线性关系。3种林地土壤吸附DOC的量存在显著性差异(P<0.05,F_2,6=73.789),且受外源DOC加入量的影响。DOC加入量≤200 mg/L时,各林地土壤吸附的DOC量从大到小表现为:纯林>农林>混交; 而DOC加入量为200～400 mg/L时则表现为:农林>纯林>混交。在农林模式中,0～10 cm土层土壤吸附DOC的能力与≥10～20 cm、≥20～30 cm土层土壤存在显著差异(P<0.05,F_2,6=2.713),而在混交林和纯林模式中,3个土层土壤吸附DOC的能力差异不显著(P>0.05,F_混,2,6=1.198,F_纯,2,6=1.483)。此外,在试验所设条件下,土壤对DOC的吸附受熏蒸作用的影响,而温度对土壤吸附DOC的能力没有明显影响。15 ℃和25 ℃两种温度下,3种模式林地土壤对DOC的吸附能力无明显差异,而熏蒸后土壤吸附DOC的能力比未熏蒸土壤的大,m和K_d值比未熏蒸土高出0.128 9～0.199 0和1.64～1.87(m为IM方程的回归系数,K_d为DOC在土壤中的分配系数,两者均可衡量DOC对土壤的亲和力)。【结论】土壤吸附DOC的量与试验中加入DOC的量呈极显著线性关系,原始物质吸附等温线的参数可以反映出土壤吸附DOC能力的强弱。3种林地土壤吸附DOC的量存在显著差异,熏蒸后土壤吸附DOC的能力比未熏蒸土壤的大。在试验所设温度范围内,温度对土壤吸附DOC的能力未发现有明显影响,还需进一步研究。     

银杏残叶添加比例对猪粪好氧堆肥的影响

采用好氧堆肥方法,研究了不同银杏残叶添加比例(质量分数0%、10%、20%,30%,40%)对猪粪堆肥的影响,结果表明:添加质量分数20%和30%银杏残叶堆肥在第3天分别达到最高温65 ℃和63 ℃,且高温阶段(>55 ℃)持续时间达7 d,完成主要发酵过程约需28 d,明显少于未添加银杏残叶堆肥(对照)所需时间(约37 d)。堆熟后,各处理堆肥有机碳含量(质量分数)在25%～28%之间,无显著差异,均符合有机肥国家标准。各处理堆肥全N(TN)含量(质量分数)在2.26%～3.20%之间。与对照相比,添加质量分数20%银杏残叶处理TN增加最高,达41.5%。各处理堆肥的碳氮比(C/N)和T值(堆肥结束与初始C/N的比)均符合猪粪堆肥腐熟标准(C/N<20、T值<0.6)。添加质量分数20%和30%银杏残叶处理的种子发芽指数在堆制28 d时,已达80%以上,而其他处理则在35 d后才达到。综合来看,添加质量分数20%～30%的银杏残叶有利于猪粪好氧堆肥的熟化、稳定及质量提高。     

不同连栽代次及龄组杨树林土壤微生物量氮动态

选择不同种植林龄和代次的杨树人工试验林地,2009年2至12月分层采集土壤样品分析了土壤微生物量氮(SMBN)的年动态变化规律和剖面分布特征。结果表明:所有试验林地SMBN的年动态变化规律相似,2月份SMBN含量最低,各试验林地SMBN的平均含量为48.36 mg/kg(0～10 cm)、38.74 mg/kg(10～20 cm)和22.64 mg/kg(20～40 cm),10月份含量最高,平均为23.32 mg/kg(0～10 cm)、17.91 mg/kg(10～20 cm)和8.18 mg/kg(20～40 cm)。随着杨树种植林龄和代次的增加,SMBN的含量呈下降趋势。结果还显示,在动态采样期内,随着土层的加深SMBN含量降低,CK、F1、F2、S1及S2表土层(0～10 cm)SMBN的含量平均比10～20 cm和20～40 cm土层的分别高出11.50 mg/kg和24.83 mg/kg(CK),13.40 mg/kg和25.30 mg/kg(F1),9.34 mg/kg和19.53 mg/kg(F2),7.17 mg/kg和19.00 mg/kg(S1),5.65 mg/kg和14.48 mg/kg(S2)。相关分析显示,SMBN含量与土壤有机质和全氮呈显著相关关系(相关系数分别为0.665 4和0.829 6)。     

添加有机肥对滨海盐渍土壤溶解性有机碳特征的影响

【目的】研究添加有机肥对滨海盐渍土壤溶解性有机碳(DOC)的影响,探究土壤DOC的组分来源以及滨海盐渍土壤碳库的稳定性,为改良滨海盐渍土并发挥其碳汇效应提供依据。【方法】以江苏大丰滨海两种不同盐分的盐渍土壤为研究对象,利用紫外-可见光谱和三维荧光光谱结合平行因子分析法,分析添加牛粪有机肥后两种盐渍土壤中DOC含量及紫外-可见光谱、三维荧光光谱特征的动态变化。【结果】添加有机肥的土壤DOC含量显著增加,且有机肥的添加提高了土壤DOC的腐殖化程度,试验第15天和第60天时高盐土壤DOC的腐殖化程度更高,土壤中DOC主要来源于添加的有机肥。三维荧光光谱特征显示,添加有机肥后土壤DOC中类富里酸峰较为明显。平行因子分析法将土壤DOC分为4个荧光组分:C1为外源类短波类腐殖质组分(紫外光区为类富里酸、海洋类富里酸),C2为外源类腐殖质组分(紫外光区、可见光区均为类富里酸),C3为内源类蛋白质组分(类络氨酸、类色氨酸),C4为内源类蛋白质组分(类络氨酸),随时间的变化各组分的占比也表现出不同的情况。【结论】滨海两种盐渍土壤添加牛粪有机肥后,土壤中DOC的含量、类腐殖质组分占比及腐质化程度均显著提高,类络氨酸组分的占比显著降低(P<0.05)。添加有机肥有利于盐渍土壤中活性碳库的稳定,但由于影响DOC的因素众多,不同的盐渍土壤表现情况各异。     

镉污染土壤中添加外源有机物料对杨树苗期生长的影响

【目的】探究两种常见的有机物料(杨树凋落物和城市生活污泥堆肥)进入镉(Cd)污染土壤后对该土壤上杨树的生长及生理生化产生的影响。【方法】通过土壤盆栽试验,研究添加有机物料对不同含量Cd²⁺污染土壤上‘南林895'杨(Populus&#215;euramericana ‘Nanlin 895')生长3个月后植株地上部分生物量、叶片中光合色素含量、抗氧化保护酶活性以及丙二醛(MDA)含量的影响。【结果】①添加污泥堆肥(CS)处理的杨树地上部分干质量、叶片中光合色素含量均明显高于同等条件下的对照(CK)处理; 添加杨树叶(PL)处理的杨树地上部分干质量在低Cd²⁺(0、10 mg/kg)污染土壤上高于对照处理,在高Cd²⁺(50、100、150 mg/kg)污染土壤上则显著低于对照处理; 而与对照相比,除了不添加Cd²⁺外,PL处理下叶片中光合色素含量都低于CK处理。②随着Cd²⁺含量升高,3种处理杨树叶片SOD与CAT活性均呈现先上升后下降的趋势,CS处理杨树叶片SOD及CAT的活性均明显高于同等条件下的对照(CK)处理; PL处理叶片中SOD及CAT的活性在不添加外源Cd²⁺时均高于CK处理,而Cd²⁺含量≥50 mg/kg时均低于CK处理。此外,杨树叶片MDA含量受外源物料类型的影响,CS处理的MDA含量均低于同等条件下的CK处理; PL处理的MDA含量则高于同等条件下CK处理的。【结论】镉污染土壤上不同处理间杨树生长的状况总体表现为:添加污泥堆肥处理的杨树生长最好,其次是对照处理,而杨对凋落物处理的相对最差。     

污泥有机氮在林地土壤中的矿化动态

采用室内培养试验研究了污泥用量和培养温度对污泥有机氮矿化动态的影响。结果表明,污泥有机氮的矿化动态规律符合经典的一级动力学方程(Nm=N0×[1-exp(1-k×t)]),N0(培养时间t=0时污泥可矿化的有机氮量)随着温度和污泥用量的增加而增加,k(矿化速率常数)值则随温度增加而增加,随污泥用量的增加而降低。污泥用量对污泥有机氮矿化的影响可分成两个明显不同的影响范围:当污泥用量在3%～6%时,污泥有机氮矿化率随污泥用量增加而显著下降;当污泥用量≥6%时,各处理间污泥有机氮矿化率基本一致,受污泥用量的影响较小。污泥有机氮的矿化作用随温度升高而增加。