沼液与生物炭联合施用对杨树人工林土壤甲螨密度的影响

沼液作为一种有机肥，富含多种营养元素及氨基酸、腐殖酸、吲哚乙酸等物质，能有效提高土壤肥力，减少化肥投入。生物炭是生物质经高温裂解产生的化学性质稳定的高度芳香化富碳固体物质，能缓释沼液的养分。采用沼液与生物炭混施杨树人工林，探讨土壤动物优势类群甲螨（oribatida）个体密度的响应，为进一步深入了解土壤动物及其生态过程，以及人工林的科学经营提供参考。     

短期氮添加对杨树人工林表层土壤 可溶性有机碳的影响

在江苏省北部杨树人工林集中分布区开展短期氮添加实验,以研究表层土壤(0～10 cm)可溶性有机碳的响应规律。结果显示:杨树人工林表层土壤可溶性有机碳随着氮添加浓度上升呈现增加趋势,林龄间差异逐渐减小; 对表层土壤可溶性有机碳影响因子分析发现,短期氮添加过程中土壤微生物生物量碳与土壤可溶性有机碳动态的相关性最大,与相对于凋落物量和细根生物量没有明显相关关系,说明短期外源氮素输入会导致土壤微生物生物量的增加,从而引起作为微生物代谢产物的土壤可溶性有机碳浓度的上升。     

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。     

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。     

生物炭对杨树人工林土壤微生物量及碳源代谢多样性的影响

生物炭不仅可以改良土壤理化性质,并且能够帮助土壤长期固碳从而减缓温室气体的排放。以江苏东台杨树人工林土壤为对象,设计4种生物炭添加量CK(0)、T1(40 t/hm²)、T2(80 t/hm²)、T3(120 t/hm²),探究生物炭及其季节动态变化对土壤理化性质、微生物量和碳源代谢的影响。结果表明:生物炭施入降低土壤含水率,却使得土壤pH升高; 生物炭导致土壤微生物量氮(SMBN)下降,并且SMBN具有明显季节动态变化,即冬春偏高、夏秋相对较低; 而生物炭没有明显改变土壤微生物量碳(SMBC),但SMBC季节动态变化明显。高浓度生物炭(T3)显著提高了微生物在Biolog平板上的AWCD(平均单孔颜色变化率),但对碳源代谢多样性影响不显著。主成分分析表明,相比不同的施炭处理,同一处理季节的差异更显著地影响了微生物碳源的代谢模式。     

生物质炭对杨树人工林土壤微生物群落的影响

研究不同温度制备的生物质炭对杨树人工林土壤微生物群落结构和酶活性影响的差异,探究土壤pH、微生物群落结构及其酶活性之间的关系,为深入研究生物质炭对土壤碳循环的影响提供参考。     

施用沼液对杨树人工林细根形态特征的影响

【目的】研究施用沼液对杨树人工林细根形态特征的影响,以期为科学利用沼液、优化杨树人工林施肥技术、促进杨树人工林可持续经营提供理论依据。【方法】2018年10月,在4种长期施用沼液(施用量0、125、250和375 m³/hm²)的杨树人工林野外实验样地,采用连续土钻法钻取不同土壤深度(0～20,≥20～40和≥40～60 cm)土芯样品;在实验室分拣出杨树活细根,经清洗、分级、扫描、烘干、称量,比较不同处理下不同土层1～5级细根平均直径、平均长度和比根长。【结果】随着沼液施用量的增加,杨树人工林各级细根平均直径和长度呈下降趋势,而比根长呈上升趋势。但不同土层的不同根序细根形态特征对沼液的响应不同:随着土层的加深和细根根序的增加,细根平均直径、平均长度和比根长的变化幅度多呈现减小趋势。【结论】长期施用沼液可降低杨树人工林细根平均直径和平均长度,提高杨树人工林细根比根长,在土壤表层和低级细根上表现尤为明显。     

凋落物与蚯蚓对杨树人工林土壤团聚体分布及其碳氮含量的影响

[目的]研究凋落物与蚯蚓对杨树人工林土壤团聚体的分布及不同粒径团聚体中C和N含量的影响,为改善杨树人工林土壤质量提供参考.[方法]以东台滨海杨树人工林为研究对象,采用随机区组法设置野外固定试验样地,共设置6个不同处理,即对照(CK)、杨树凋落叶表施(T1)、杨树凋落叶混施(T2)、接种蚯蚓(T3)、杨树凋落叶表施+接种...     

施用沼液对杨树人工林细根生物量的影响

【目的】研究施用不同量沼液对杨树人工林细根生物量的影响,为科学利用沼液、优化杨树人工林施肥技术,以及促进杨树人工林可持续经营提供理论依据。【方法】在4种沼液施用量(0、125、250和375 m³/hm²)的杨树人工林长期控制野外实验样地,采用连续土钻法钻取不同土壤深度(0~20,≥20~40和≥40~60 cm)土芯样品;从中分拣出杨树活细根,经清洗、分级、烘干、称量,比较不同处理下的各土层、各径级细根生物量。【结果】0~60 cm土层总细根生物量、各层和各径级细根生物量均随沼液施用量的增加呈下降趋势。与对照相比,施用沼液使总细根生物量减少了18.8%~28.6%,尤其是土壤表层(0~20 cm)细根生物量减少最多,为21.5%~34.8%;1~5级细根生物量分别减少了17.7%~25.9%、8.5%~14.5%、17.6%~27.9%、10.9%~27.3%和24.4%~31.3%。【结论】长期施用沼液对杨树人工林细根生长有显著的抑制作用,且对细根垂直分布和径级分配有明显影响,但其作用机制还需深入研究。     

苏南丘陵区4种典型人工林土壤活性有机碳分布特征

人工林土壤碳循环是全球碳循环研究的重要内容之一。笔者对江苏苏南丘陵地区4种典型人工林土壤总有机碳、水溶性有机碳、易氧化碳的差异及其与土壤基本理化性质的关系进行了比较研究,结果表明:各林分土壤总有机碳含量从大到小顺序为麻栎林、杉木林、毛竹林、湿地松林;土壤水溶性有机碳含量从大到小顺序为毛竹林、杉木林、湿地松林、麻栎林;土壤易氧化碳含量从大到小顺序为麻栎林、毛竹林、杉木林、湿地松林。两种活性有机碳占总有机碳比例在4种林分类型中没有表现出一致的规律性。土壤活性有机碳与土壤总有机碳、全氮有显著的相关关系,与其他土壤基本理化性质相关关系不显著。4种人工林土壤碳库贮量为阔叶林高于针叶林,毛竹林也占有重要地位,但土壤碳库的稳定程度没有表现出明显差异。     

人工林土壤有机碳组分的化学结构特征分析

为揭示人工林土壤有机碳组分的稳定性维持机制,以云南松人工林为研究对象,利用土壤有机碳化学分组方法,结合元素分析和傅里叶变换红外光谱分析等多种研究手段,研究土壤三种稳定有机碳组分化学结构特征的差异.结果表明,云南松人工林地土壤三种有机碳组分(胡敏酸HA、富里酸FA和胡敏素HM)具有相似的化学结构和官能团组成,主要含有酚羟基、少量脂族烃基、羧基、酮型羟基、酰胺基团和少量碳水化合物.但随土壤剖面深度增加,土壤有机碳组分的官能团特征存在差异.剖面深层土壤HA中富含脂肪族基团,至亚表层土壤中HA脂肪族基团含量减少,表层土HA中未显示含有脂肪族基团.研究表明,脂肪族基团与土壤有机碳组分稳定性的维持有密切关系.该结果从官能团结构特征角度为揭示人工林土壤有机碳化学稳定机制提供了科学依据.