生物炭对杨树人工林土壤微生物生物量碳、氮、磷及其化学计量特征的影响

【目的】揭示林分尺度下添加生物炭对土壤微生物生物量碳(SMBC)、土壤微生物生物量氮(SMBN)、土壤微生物生物量磷(SMBP)含量及其化学计量特征的影响,深入了解生物炭对杨树人工林土壤微生物群落结构与功能的影响,系统阐明生物炭调控人工林C、N、P生物地球化学循环的土壤微生物学机理,为在平原地区人工林生态系统中安全推广生物炭固碳增汇技术提供理论依据。【方法】以江苏省东台林场的杨树人工林为对象,设置生物炭添加量低(T1,40 t/hm²)、中(T2,80 t/hm²)、高(T3,120 t/hm²)3种处理及对照(不添加CK),测定SMBC、SMBN、SMBP含量及其化学计量特征(土壤微生物生物量碳、氮、磷含量比,即m(SMBC)/m(SMBN)、m(SMBC)/m(SMBP)、m(SMBN)/m(SMBP),文后简写为SMBC/SMBN、SMBC/SMBP、SMBN/SMBP)在不同处理间的差异,及其与土壤理化性质之间的关系。【结果】①与对照样地相比,3种生物炭添加处理均提高了SMBC、SMBN和SMBP含量。T1、T2、T3处理样地SMBC含量分别为对照样地的1.08、1.15、1.19倍; SMBN含量分别为对照样地的1.12、1.24、1.34倍; SMBP含量分别为对照样地的1.11、1.26、1.41倍; ②T1处理样地的SMBC/SMBN、SMBC/SMBP、SMBN/SMBP分别为15.7、85.0、5.4,T2处理样地的分别为15.1、78.6、5.2,T3处理样地的分别为14.3、73.3、5.1。与对照相比,3种生物炭添加处理均显著降低了SMBC/SMBN和SMBC/SMBP,且不同处理间差异显著(P<0.05),但仅T2、T3处理显著降低了SMBN/SMBP(P<0.05); ③SMBC、SMBN、SMBP含量均具有显著的季节变异,其中在植物休眠季节(2014年12月及2015年3月),SMBC、SMBN及SMBP的含量均维持在较高水平,而在植物生长的旺盛季节(2015年7月及2015年10月),其含量下降至较低水平,但SMBC/SMBN、SMBC/SMBP、SMBN/SMBP的季节变化与此完全相反; ④添加生物炭提高了土壤可溶性有机碳、硝态氮、速效磷、全氮和总有机碳含量,增加了土壤pH和含水率,但是降低了土壤密度和铵态氮含量; ⑤相关性分析表明,SMBC含量与土壤可溶性有机碳(DOC)、pH、含水率(SMC)、硝态氮(NO^-₃-N)和速效磷(AP)呈极显著正相关关系(P<0.01),与铵态氮(NH⁺₄-N)呈极显著负相关关系(P<0.01),而与土壤密度、全氮(TN)和总有机碳(TOC)相关性不显著(P≥0.05); SMBN与SMBP的含量表现较为一致,均与DOC、pH、SMC、NO^-₃-N、AP、TN呈极显著正相关关系(P<0.01),与NH⁺₄-N呈极显著负相关关系(P<0.01),而与土壤密度和TOC相关性不显著(P≥0.05)。【结论】添加生物炭能够显著提升SMBC、SMBN、SMBP含量,并有效降低SMBC/SMBN、SMBC/SMBP和SMBN/SMBP,有利于促进土壤微生物对N、P养分的固持与周转,进而改善土壤对N、P养分的供应。研究还发现,研究区杨树人工林生长可能存在N、P养分限制现象。     

某电解铅厂周边农田土壤和玉米中铅污染评价及同位素溯源研究

为探究铅在土壤-玉米-大气中的迁移转化行为,以某电解铅厂周边农田土壤和玉米为研究对象,采集距排烟口50 m、110 m、300 m、500 m、700 m、900 m和3 000 m处的土壤和玉米样品,利用原子吸收光谱仪(AAS)和电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)分别测定土壤、玉米和大气样品的铅含量和同位素比值。结果表明:电解铅厂周边的玉米均受到铅的污染,玉米根中的铅主要来自土壤,籽粒中的铅很有可能大部分来自大气,少部分来自土壤,茎中的铅很可能来自土壤而不是叶面传输;籽粒中的铅与叶片中的铅具有显著的相关关系(P0.01),相关方程为y=-0.0002x~2+0.0461x-0.4643,R=0.966 7。     

土壤重金属镉污染的植物修复与土壤酶活性

用盆栽法研究植物对土壤重金属 Cd的吸收富集和植物修复效应、土壤重金属 Cd浓度与土壤酶活性的关系 ,以及经植物修复后不同时间内土壤酶活性恢复情况。研究结果表明 :1植物对土壤 Cd污染具有富集和修复作用 ,但种间存在较大差异 ;2土壤脲酶活性随土壤 Cd浓度的增加而降低 ;3回归分析表明土壤脲酶活性与土壤 Cd浓度显著相关 ,可表示出土壤受 Cd污染程度 ;4受 Cd污染的土壤经过植物修复后 ,脲酶活性得到恢复 ,可根据脲酶活性恢复状况判断植物的修复效果。     

模拟大气氮沉降及短期氮沉降恢复对森林土壤酸化及养分的影响

通过野外模拟试验,研究氮沉降增加以及短期氮沉降恢复对杉木人工林土壤物理性质、pH值、NH4+-N、NO3--N、交换性钙、镁的影响。试验设计为5种处理,分别为N0(0kg·hm-2·a-1)、N1(60kg·hm-2·a-1)、N2(120kg·hm-2·a-1)、N3(240kg·hm-2·a-1)、Nr(氮沉降恢复),每个处理重复3次。以尿素[CO(NH2)2]作为氮源,每月以溶液方式对林地进行喷施。通过3年的处理后发现,氮沉降使土壤容重降低;0-20cm土层pH值出现短期的突增,而20-60cm则随氮沉降量的增大其酸化程度也越大;0-40cm土层中土壤NH4+-N含量从高到低的顺序比较为:N3>N2>N0>N1;40-60cm土层为:N3>N2>N1>N0,;土层中NO3--N含量从高到低的顺序为:N3>N2>N0>N1。氮沉降促进了土壤交换性钙和镁的增加。短期的氮沉降恢复过程中,土壤NH4+-N和NO3—N出现了显著的恢复特征;而土壤容重、pH值、交换性钙、镁也出现了一些恢复现象,但其特征并不显著。     

关于提高茶叶含硒量途径的探讨

系统分析了各种因素对茶叶含硒量的影响，研究结果表明：茶树品种，采摘季节、立土条件。特别是土壤中有效硒含量，均对茶叶含硒量有明显影响，３种因素的交互作用可使茶叶含硒量相差百倍以上，而制茶工艺对商品茶含一没有明显影响，认为通过品种选育、采摘季节的调节、提高土壤有效硒含量、寻找富硒土壤建立高硒茶基地是提高茶叶含一和保健人垢可能途径。     

洞庭湖湿地小型节肢土壤动物群落组成及其特征

从2003年11月到2004年10月对洞庭湖湿地平原、丘岗、低山的4种生态系统中的小型节肢土壤动物群落的组成、多样性、相似性进行了比较研究。全年调查共获得小型节肢土壤动物27641个,隶属节肢动物门的6纲、24目。4个土壤动物群落中动物类群数和个体数均以针阔混交林>茶林>竹林>阔叶林;多样性指数(H')由大到小依次是针阔混交林>茶林>阔叶林>竹林,与群落均匀度的变化显著相关,而与群落的丰富度关系不密切;Jaccard系数、Gower系数和Pianka的α指数的分析结果表明,4种群落中共有的类群数极为相似,但群落中各类群的最大个体数和最小个体数的差值相差很大。     

16种EPA-PAHs复合污染土壤的菌群修复

通过富集筛选获得一组PAHs降解混合菌群和3株降解单菌,利用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术分析混合菌群的组成,对16种多环芳烃(PAHs)复合污染土壤进行生物修复,同时考察混合菌群和单菌株在PAHs复合污染土壤中的生物修复效果。结果表明:混合菌群主要由3株已分离获得的降解单菌和5株未可分离培养的单菌组成;经过30 d的生物修复,混合菌群对土壤中总PAHs的降解率(54.17%)高于单一菌株(28.40%,31.95%,24.64%),并且对高相对分子质量PAHs的降解表现出了较大的优势,4环、5环、6环PAHs的降解率分别可达到71.26%、39.76%和42.86%;利用混合菌群来修复16种PAHs复合污染的土壤,可以避免一些未可分离培养的关键菌株的丢失,使PAHs的降解更加全面有效。     

土壤水资源评价研究进展

阐述了土壤水资源的概念、主要的评价方法、土壤水资源评价中面临的问题以及高效利用土壤水的机制和实用技术.在天然情况下,土壤水资源量从补给的角度论述是土壤截留量,从消耗的角度论述是蒸散量.土壤水资源常用的评价指标包括土壤蓄水量、多年平均可更新土壤水资源、可被植被吸收利用的土壤水资源等.在评价土壤水资源过程中,要考虑气候变化和人类活动对土壤水资源的影响,采用新技术,建立和完善区域土壤水资源评价模型.今后还需要进一步对土壤水分高效利用机制及其实用技术进行研究.     

太阳能-U形埋管土壤蓄热特性数值模拟与实验验证

为了探讨利用太阳能-地源热泵系统中现有钻孔U形埋管进行太阳能跨季节性土壤蓄热的可行性及其特性,基于多孔介质传热传质及地下水渗流理论,建立了考虑地下水渗流与热湿迁移影响的准三维U形埋管土壤蓄热的数学模型.基于对模型的数值求解,探讨了间歇蓄热运行模式及地下水渗流对U形埋管土壤蓄热特性的影响,结果显示:间歇蓄热方式有利于土壤温度的恢复,从而可提高蓄热效率;同时,地下水渗流的存在可以强化地下埋管的换热效果,但不利于用埋管作为蓄热装置.实验验证表明,埋管日平均出口温度及日蓄热的计算值与实验值随时间的变化规律一致,其平均相对误差为5.6％.所建模型为U形埋管土壤蓄热及其传热特性的研究提供了理论基础.     

放牧干扰对松嫩平原羊草草地的影响

１９８９年在中国东北中部的松嫩平原羊草草地研究了放牧对土壤生境，植物种群，生活型，群落结构和生物担的影响，结果表明，随放牧强度增加，土壤容重和土壤ＰＨ逐渐增加，特别是重度放牧后，增加显著，但土壤水分和土壤有机质含量却随放扩强度增加而逐渐下降，重度放牧阶段，土壤水分和有机质含量比轻度放牧阶段分别下降了２２．３％和４３．２％。