摘要:近年来紫色水稻土区农业种植结构发生很大变化,深刻影响了土壤钾素的赋存形态和动态平衡。厘清土地利用方式改变对紫色水稻土不同形态钾演变特征的影响,对紫色水稻土区钾肥管理和环境保护具有重要意义。运用时间序列方法,分析了紫色水稻土在撂荒、旱作和改为鱼塘后土壤不同形态钾的动态变化特征和影响因素。结果表明紫色水稻土利用方式改变后,土壤水溶性钾与土壤水分状况密切相关。撂荒和旱作均会降低土壤水溶性钾含量,改为鱼塘后能提升土壤水溶性钾含量。3种土地利用方式均能提升土壤交换性钾和非交换性钾含量,提升幅度和提升速率为旱作>撂荒>养鱼。紫色水稻土改为鱼塘5 a后或撂荒12 a后土壤不同形态钾之间可以达到大致的平衡,而旱作20 a后土壤不同形态钾之间仍未达到大致的平衡。紫色水稻土利用方式改变后土壤黏粒含量和黏粒矿物的动态变化与土壤中的钾平衡有关。土地利用方式改变导致的土壤有机质(SOM)损失可能会影响土壤钾的赋存形态和动态平衡,进而引起土壤黏粒的富集和黏粒矿物的变化,今后要加强这方面的研究。

摘要:为揭示沼液替代化学氮肥及与秸秆联用对土壤反硝化(Denitrification,Den)和硝态氮氨化(Dissimilatory nitrate reduction to ammonium,DNRA)特征的影响,以江苏东台典型滨海稻田为对象,进行田间小区实验,设置单施化肥(C)、单施沼液(B)、沼液秸秆联用(BS)和化肥秸秆联用(CS)以及对照(CK)5个处理,借助15N同位素示踪技术研究水稻不同生育期各处理土壤Den和DNRA潜力的变化特征。结果表明:(1)整个水稻生育期内,沼液替代化肥可有效降低稻田土壤Den强度(1.48 μg·kg-1·h-1),N2O总生成量减少27%,但沼液秸秆配施与化肥秸秆配施相比导致N2O生成总量显著增加70%。(2)从不同生育期看,成熟期N2O的调控显得尤为必要。沼液处理(B、BS)与化肥处理(C、CS)均在成熟期出现N2O产生高峰,平均占总产生量的70%~71%与75%~92%。沼液替代化肥有利于氮素在土壤的保存,分蘖期土壤DNRA潜力最高,并且B和BS处理DNRA潜力显著高于C和CS处理。(3)相关性分析发现,单施沼液或化肥处理Den潜力均与pH正相关,与C:N负相关,其中C:N的升高是沼液替代化肥(即B处理)Den强度降低的重要原因。配施秸秆,主导Den潜力变化的因子转变为NO3--N和NH4+-N,且C:N的降低导致Den强度增加。本研究明确了沼液替代化肥与秸秆还田对稻田土壤Den、DNRA过程的影响及其环境效应评估,并为滨海农田沼液施用模式的探索提供一定理论依据。

摘要:干旱区湖泊是维持生态脆弱区环境平衡的重要载体，随着环境变化和人类对水土资源的不合理利用，我国干旱区湖泊日渐萎缩、干涸直至消失。湖泊干涸过程中，地下水位持续下降，风积物不断加积，土壤演化过程随之发生变化，但关于湖泊沉积物发育土壤演化特征的研究十分匮乏。本研究结合土壤发生学和地球化学方法分析了古日乃湖盆沉积物发育土壤的盐分与碳酸钙积累特征与机制。结果表明：盐分积累是古日乃湖盆土壤形成的主要特征，盐化土壤表层水溶性盐含量、Na+浓度和钠吸附比分别为13.15~650.50 g·kg-1、186.9~12 114.7 mmol·L-1、22.3~890.5（mmol·L-1）1/2，土壤具有高含盐量、高Na+浓度与高钠吸附比，表现出强度盐化特征。古日乃湖盆干涸，土壤积盐过程由现代盐化向残积盐化演化，盐分类型由氯化物型、氯化物-硫酸盐型向硫酸盐-氯化物型、硫酸盐型转变。借助于与Ca地球化学行为相似的Sr同位素组成分析，表明土壤碳酸钙以次生碳酸钙为主，其占比超过碳酸钙总量的80%；土壤碳酸钙主要来源于母质和地下水，地下水持续供给Ca2+是碳酸钙强度积累形成钙磐的基础。古日乃湖盆土壤盐分与碳酸钙积累特征可为评估环境变化背景下土壤的形成与演变，并为预测我国内陆河尾闾湖地区土壤与生态环境变化提供科学依据。

摘要:松嫩草地由于受太平洋季风气候的影响，具有较好的水热条件，且地势平坦，非常适宜畜牧业的机械化发展。在过去的几十年间，松嫩草地物种丰富度较高，优质的牧草以多年生的羊草为主，且在植被下形成了肥力较高的黑土。然而，松嫩草地独特的地形与高矿化度的地下水，导致了盐渍土与黑土接壤，因此松嫩草地生态环境较为脆弱。此外，由于草地的过度利用，导致了松嫩草地发生退化与盐碱化，进而使得草地生产力降低。较低的草地生产力已成为限制该区域畜牧业发展的主要因素，而草地生产力与土壤水盐动态密切相关。故本研究以松嫩盐碱化人工草地为研究对象，采用经典统计学与地统计学相结合的方法，对松嫩平原西部地区的盐碱化人工草地土壤理化性质以及牧草生物学-生态学性质的空间变异特征进行研究。结果表明，0～15 cm和15～30 cm层土壤的pH、电导率（EC）、总碱度（TA）、以及土壤质量含水量（MWC）具有中度或强空间变异。此外，试验区域的生物多样性指数（SWI）、紫花苜蓿的株高（SH）、生物量干重（DM）与盖度（CD）均具有强烈的空间变异特征。回归分析结果表明，试验区域盐碱化人工草地紫花苜蓿产量可用公式Y （DM）=2699.73–276.496pH（7.17

摘要:甲烷氧化菌以甲烷作为碳源和能源，在全球甲烷平衡和温室效应控制中扮演着重要角色。甲烷生物氧化过程跨越不同氧化还原生态位，近年来的研究表明，在湿地缺氧生态位下变形菌门甲烷氧化菌具有代谢潜力，但其能量代谢机制尚不清楚。本研究基于生物电化学技术、矿物学实验及微生物组学方法，结果表明变形菌门甲烷氧化菌主导的菌群具有直接和间接胞外电子传递潜力；在氧气耗尽时，甲烷氧化菌群可利用水铁矿作为电子受体完成能量代谢过程，缺氧体系中γ-Proteobacteria纲的甲烷氧化菌和非甲烷氧化微生物共同驱动铁矿还原。本研究探讨了变形菌门甲烷氧化菌主导菌群的缺氧能量代谢过程，拓展了反硝化厌氧甲烷氧化菌及厌氧甲烷氧化古菌主导的缺氧甲烷氧化理论，为甲烷生物控制提供了理论支持。

摘要:元谋干热河谷冲沟侵蚀强烈，以沟头溯源侵蚀过程为主，而陡立沟壁跌坎是活跃沟头的重要形态特征之一。采用野外原位放水冲刷试验，研究了25和50 cm两种不同跌水高度对侵蚀产沙过程的影响。结果表明：2种跌水高度下，（1）径流跌水冲刷力差异显著。跌水势能转化量平均值分别为4.89和9.78 J s-1，跌水剪切力平均值分别为25.9和53.5 Pa，均呈现倍数关系。（2）跌穴发育形态特征及下游侵蚀量差异大。2个小区跌水最大下切深度分别为7.38和7.50 cm，平均下切深度分别为3.87和5.16 cm；沟头沟壁及下游沟床部位侵蚀量累积贡献平均为41%和54%；（3）径流含沙量差异显著（p< 0.1）。整个试验中2个小区径流平均含沙量分别为7.51和18.76 g L-1，且径流经过沟壁跌坎后，含沙量分别平均增大6.25 和25.49 g L-1。初步认为沟壁跌坎高度差异影响径流冲刷力及其侵蚀产沙特征，但仍需进一步开展更多跌坎高度下的相关研究，为干热河谷区冲沟沟头溯源侵蚀动力学机制研究提供补充。

摘要:祁连山区是西北黑河流域的水源，理解祁连山区土壤颗粒组成的剖面分布模式及其与环境要素之间的关系，有助于进一步定量理解土壤中水、肥、气、热的运移和开展颗粒组成/质地的三维制图。以2012—2013年获取的深度≥1m的69个代表性土壤剖面为对象，分析了含量变异最大的砂粒的剖面分布模式及其与海拔、坡度、坡向、年均降水、平面曲率、剖面曲率、地形湿度指数、NDVI、土地利用、成土母质等环境变量之间的关系。结果表明：祁连山区砂粒含量的剖面分布模式可分为均一型、递增型、递减型、先增后减型、先减后增型和不规则型六类，但其很难用单一的环境变量来定量预测，其根源在于祁连山区成土母质复杂多样，加上复杂的地貌地形、土地利用等导致母质易发生运移而产生不连续性；对应复杂山区的土壤颗粒剖面分布模式的定量预测，还需从复合环境变量的角度进行深入的探索研究。

摘要:土壤有机质含量是影响土壤肥力水平的重要指标，也是开展耕地质量建设、科学施肥工作的基础。利用2005—2014年测土配方施肥项目数据与全国第二次土壤普查数据进行对比，分析了近30年来中国农田耕层土壤有机质的变化趋势。结果显示，30年来我国农田耕层土壤有机质含量呈整体上升趋势，目前，全国耕层土壤有机质平均含量为24.65 g kg-1，较全国第二次土壤普查时期提高4.85 g kg-1，提高24.49%。其中，30 g kg-1~40 g kg-1等级比例增加3.64个百分点，20 g kg-1~30 g kg-1等级比例增加5.68个百分点，10 g kg-1~20 g kg-1等级比例增加5.36个百分点。需要引起注意的是，大于40 g kg-1等级比例减少了1.38个百分点。

摘要:地形、生物气候条件具有明显差异的青藏高原约占我国陆地面积的五分之一，开展该地区土壤有机碳和无机碳分布特征的研究对于理解青藏高原土壤碳循环过程与陆地碳库的精确预测以及应对全球气候变化具有重要意义。研究选取位于祁连山中段的阴、阳坡地形序列土壤，分析了不同坡向间以及同一坡向内随海拔高度变化土壤有机碳和无机碳的垂直分布特征及其影响因素。结果表明：阴、阳坡有机碳含量均随土壤深度增加而下降，但阳坡下降的速率（66%～91%）明显高于阴坡（31%～77%）；阴坡土壤中碳酸钙基本淋失，通体无机碳含量较低（< 5.0 g kg-1），阳坡B层土壤无机碳含量是A层的2倍，表现为明显富集。阴坡和阳坡1 m土体总碳密度相当（分别为16.1～33.9 kg m-2和11.8～32.8 kg m-2），其中，阴坡以有机碳为主（占总碳密度的82%～99%），而阳坡有机碳和无机碳密度变化均较大（分别占总碳密度的27%～81%和19%～73%）。因此，坡向是影响高寒山区土壤碳垂直分布和组成的重要因素。此外，降雨量和植被类型对地形序列土壤有机碳和无机碳含量的空间变异也具有重要影响：降雨量每增加1 mm，表层（0～20 cm）土壤有机碳含量增加0.4 g kg-1，而淀积层（40～80 cm）土壤无机碳含量下降0.2 g kg-1；植被类型在一定程度上影响了土壤有机碳的富集程度。本研究揭示了青藏高寒山区土壤碳循环及其碳库预测应充分考虑微地形对坡面尺度下土壤碳垂直分布、碳库组成和空间变异的影响。

摘要:对松嫩平原西部苏打盐渍土地区芦苇小区土壤盐分离子和植被群落进行了分析,结果表明土壤盐分离子空间变异显著,四种阳离子(Na+、K+、Ca2+、Mg2+)变异系数为0.60~1.22,四种阴离子(HCO3-、CO32-、Cl-、SO42-)变异系数为0.35~1.41。离子中,Na+在阳离子中含量最高,HCO3-在阴离子中含量最高。群落间比较,碱茅+芦苇群落八大离子浓度均大于芦苇群落(p<0.05)。且土壤电导率、pH,以及株高、生物量、覆盖度也高于芦苇群落(p<0.01),因此随着土壤电导率、离子浓度的增加,芦苇小区土壤碱化程度加重,植被生长指标减小,植被群落也由芦苇群落向含有碱地植被的碱茅+芦苇群落过渡。