土壤保湿的方法范文

时间:2023-12-04 17:29:03

土壤保湿的方法

土壤保湿的方法篇1

关键词农耕地;地气界面;热质传递;湿度梯度;氮磷钾含量

中图分类号S152.8文献标识码A文章编号 1007-5739(2011)11-0274-03

HeatandMassTransitiveRelationofDifferentTypes ofAgriculturalLandInterface

KONG Qiu-chanCHEN LanBAI HaiYI Mei-guiLIANG Yu-xiang *

(School of Chemical Engineering,Sichuan University,Chengdu Sichuan 610064)

AbstractAt the close period of time,investigating and field sampling analysis were made in different farmland areas,which obtain the field data of interface configurations and the relations of heat and mass transfer.Mass conservation theorem was used to research air humidity,soil NPK content of perigee,and the interactions between them.Air humidity gradient data showed that excessive is the main reason of causing soil degradation.The nitrogen and phosphorus content correlated with the increasing of humidity,temperature gradient positively,and potassium content has negative correlation,but the temperature of the earth′s surface temperature is higher, nitrogen content declined.

Key wordsagricultural land;interface;heat and mass transition;humidity gradient;NPK content of soil

近年来,土壤退化的机理及其影响因子的研究工作主要在以下方面取得了重要进展[1-6]。土壤退化是一个复杂的过程,就现在的研究状况而言,国内外对于土壤退化的研究存在以下局限:一是偏重于对特定区域或特定土壤类型的某些土壤性质的变化或退化的研究,不同退化类型在时间序列上的变化研究很少。二是研究主要集中在单个因子或少数几个因子上,缺乏这些因素相互之间及其与生态系统之间关系的研究。三是土壤与土地退化过程、机理及影响因素研究工作不足,可根据退化形式的不同研究其发生的过程以及影响因子相互直接的关系。四是在土壤退化评价方法论及评价指标体系方面的研究工作大多处于探索阶段。五是缺乏对土壤养分长期定位及其动态变化与人为干扰下不同利用类型的关系研究,尤其缺乏土壤退化过程中土壤热质平衡关系变化的研究。

土壤是一个复杂的物理化学生态系统,其状态受外界影响较明显。若将土壤视为单独的控制体[7](空间任意坐标位置处具有一定几何形状与大小的开放体系),就可用化工传递的三传定理研究土壤中水、肥、气、热及生物质等特性。土壤通过控制面与外界环境进行质量、动量和能量传递。将所分析的土壤样品视为控制体,土壤中的传递与化学反应过程都必须服从质量守恒定律[7]:若控制体内的流体包含若干组分,对其中任意组分进行质量衡算,都会有:输出控制体的质量流量-输入控制体的质量流量+控制体的质量生成速率=控制体内质量的积累速率。土壤和环境的质量传递主要涉及到水分和营养元素的传递,即土壤中的水分、有机质、氮、磷、钾等的传递规律都要符合质量守恒定律。

本文研究不同地区地气界面形态、介质情况,通过对不同类型土壤的对比分析,研究水、肥、热之间相互影响及多因子对土壤质地的综合作用。本文的创新性在于将土壤视为一个传质单元,通过控制体内质量传递的理论来分析评价土壤退化的因素及其本质,并通过退化土壤的水分传递和土壤养分传递分析得出典型土壤的退化特征。

1材料与方法

1.1样品采集

以检验土壤中全氮、全磷、全钾含量为土壤成分指标,以测量当地空气相对饱和湿度为土壤中水分的动态平衡指标。研究土壤基本理化性质,必须按土壤发生层次采样。土地土壤表层至向下30 cm是土壤的主耕作层,研究地区的植物根系主要分布于土壤该层,枯落物对土壤的影响也主要限于土壤区域,该土壤对外界因素影响最敏感,故选取表层、10 cm、20 cm、30 cm土样分析。选取典型样地调查,每个样带相距10~20 m,每次在同一样地随机调查5个点。人工使用铁锹分别在土壤的土样表层、10 cm、20 cm、30 cm土层取样,分别袋装,样品带回实验室完成有机质、全氮、全磷、全钾成分和粒度的测定。取样同时测量取样处空气近地点、0.5 m、1.0 m、1.5 m的湿度,并测定当地海拔与经纬度。

1.2样品处理

从典型地区采回的土样需要及时风干后才能用于分析。样品风干后,应拣出土壤中的枯枝落叶、植物根、残茬、虫体以及土壤中的铁锰结核、石灰结核或石子等。进行物理化学分析前,需将风干的土壤样品磨细过18号筛,进行土壤分析时需进一步研磨。测定全磷、全氮和有机质含量需全部样品通过60号筛(孔径0.25 mm)。测定全钾时,应将全部样品通过100号筛(孔径0.149 mm)的土壤样品,作为其分析用。研磨过筛后的土壤样品混匀后,装入广口瓶中。

1.3分析方法

土壤全氮含量的测定选用半微量开氏法;土壤全磷含量的测定选用硫酸―高氯酸消煮法;土壤全钾的测定选用NaOH熔融火焰光度计法。

2结果与分析

2.1地空湿度与水分传递关系

从图1可以看出,除云登县农田外(拟合曲线为y=0.082 x+23.54),其他各处农田土壤表层的水汽湿度均大于大气中水汽湿度,以古浪翻耕农田(y=-0.046 x+28.81)和金双农麦田(y=-0.035 x+28.81)、拉干西久之间农田(y=-0.020 x+17.59)、民勤薛佰农田(y=-0.019 x+16.77)的湿度梯度较大,金双农裸田(y=-0.007 x+18.39)湿度梯度较小。

土壤水分蒸发是土壤水分整个运动过程中的一种特殊形式的阶段[8-11]。土壤水分蒸发是地气能量交换的主要过程之一,它既是地表能量平衡的组成部分,又是水分平衡的组成部分。土壤蒸发强度和水分蒸发通量主要受地空湿度梯度影响。湿度梯度越大,水蒸气从土壤表面传输到大气中就越容易[12-13]。通过了解测试点的湿度梯度,就可了解当地土壤水分的输入和输出的方向和蒸发量多少之间的关系,同时与质量守恒定律等式中输出控制体的质量流量和输入控制的质量流量之间密切相关。

由于样品皆取于甘肃省的干旱少雨地区,年降雨少,而地气界面中湿度梯度大,蒸发能力强。此外,土壤中水分还有入渗、径流等输出方式。由于土壤中微生物分解有机物产生的水量和土壤中水分的入渗、蒸发、径流量相比是微乎其微的,因此土壤中系统本身水的生成量可忽略不计。对照土壤中水分的质量守恒定律可知,由于土壤水分输出量较大,必须要有大量的水分输入,才能保证土壤中水分的积累量满足维持土壤自身稳定平衡需要。

在农耕季节,为满足农作物的生长需求,土壤水分输入较大。地气界面由于植物的覆盖,土壤蒸发阻力增加,减缓了土壤水分的输出。而在农闲季节,水分输入大大降低,土壤水分积累量减少。特别是收割后的土壤,水分传输能力增加,土壤中水分平衡破坏,继而土壤的稳定平衡被打破,土壤必然退化。

在以上测试点,实地考察图片见图2。从图2a、图2b可以看出,云登县农田和金双农裸田(翻耕农田)的土壤团粒结构较好,无沙化现象;从图2c、图2d可以看出,民勤薛佰农田和拉干西久之间农田地表无植物覆盖,土壤中块状结构减少明显,已有轻微沙化现象;图2e的金双农麦田地表虽有农作物生长,但土壤明显沙化;图2f为古浪翻耕农田,已不能观察土壤表层情况,无沙化现象。

综上所述,采样地区土壤情况通过照片观测,与地空湿度梯度反映的情况相吻合。地空湿度梯度较大,土壤蒸发剧烈,土壤控制体内的水分积累量就越小,土壤水分不能维持自身稳定平衡,土壤退化越剧烈。

2.2土壤中氮、磷、钾含量分析

如果农田土壤蒸发强烈,土壤的水热稳定平衡破坏所引起土壤的退化必然会在土壤质地、土壤团粒结构、土壤中营养物质含量多少等性质上表现出来[13-16]。土壤中氮、磷、钾的传递规律同样可以用质量守恒定律判定。试验中所测氮、磷、钾结果都为土壤控制体中的积累量,由于试验分析样品中的全氮、全磷、全钾量,不涉及控制体内的生成量,因此质量积累量等于质量输入与输出之差。

土壤中的氮磷钾的含量随着土壤质地的变化而改变,通过氮磷钾的积累量变化趋势,可推测土壤退化状况。从图3可以看出,古浪翻耕农田(全氮0.045%~0.070%、全磷0.041%~0.087%)、云登县农田(全氮0.043%~0.051%、全磷0.025%~0.042%)、金双农裸田(全氮0.028%~0.056%、全磷0.019%~0.039%)、拉干西久之间农田(全氮0.041%~0.061%、全磷0.023%~0.031%)的氮、磷含量较高,钾含量较低,可知这几个测试点处土壤质地较好,养分含量较高,土壤保水和保肥的性能较强。而金昌对照农田氮磷的含量较少,钾含量高(2.9%~5.1%),这会影响团粒结构的形成,促进土壤中水分的流失。以上所测数据与实地土地状况吻合性较好,说明使用质量守恒定律分析土壤中水分和养分的传递关系的方法是可行的。同时也与当地地空湿度情况吻合较好,由此说明空气湿度梯度对土壤中的氮磷钾含量有密切的相关性,土壤中的氮、磷含量随湿度梯度的增加有正相关性,钾含量有负相关性。

此外,民勤薛佰农田中除氮元素含量外,磷钾的含量与上述结论是吻合,可能是由于测试点处的温度较高(>30 ℃)加快了氮元素的分解,因此在地下30 cm温度较低时(0.027%),氮的含量又略有上升(0.034%)。

综上所述,当湿度梯度较小时,土壤蒸发量较小,土壤中湿度较高。由于氮、磷元素的稳定性与土壤湿度成正比,钾元素的稳定性与土壤湿度成反比,因此随着土壤中湿度的增加,钾元素更易分解,氮磷元素更易积累。氮磷的增加可促进土壤团粒结构的形成,改善土壤质地,增强土壤保水蓄水的能力,可使土壤墒值维持在一个较高水平,维持土壤的热质传递平衡。

3结论与讨论

本文将土壤视为控制体,创新性地提出使用质量守恒定律研究土壤中水分和养分的传递关系,避免了传统方法只能对指定区域或指定土壤类型的某些土壤性质的变化或退化的研究,同时质量守恒定律的分析方法也避免了外界条件不稳定对试验结果的影响。此次野外考察对热量传递的数据收集不够全面,此方法对土壤中水溶性氮、磷、钾的数据分析较复杂,还需进一步深入研究。

土壤湿度能够影响田间气候、土壤通气性和养分分解,是维持土壤平衡的重要条件之一。地空湿度梯度较大,土壤水分输出能力增强,造成土壤中水分流失。土壤中水分的流失是土壤退化的关键因素之一。

土壤的干湿变化对土壤中养分状态有重要的影响。土壤湿度较高,会促进团粒结构的形成,对土壤养分保持有促进作用。当土壤含水量较高时,钾元素稳定性降低,氮磷含量较高,土壤质地得到改善。反之,钾元素含量过高,又会对氮磷的含量起到逆效应。但地表温度较高(>30 ℃)时,由于氮元素本身的性质,会加速地面附近氮元素的分解,使土壤中氮元素的量较少,随着深度的增加,温度有所降低,氮含量又略有上升。

墒的不平衡导致土壤热质传递过程稳定平衡的破坏。随着土壤有机质和养分元素积累量减小、流失加速,土壤的质地改变,土壤团粒结构破坏,又会影响土壤的保水保肥保温能力,土壤退化将进入恶性循环。

在治理退化土壤时,补水不是唯一的有效措施,保水也是关键措施。在农闲季节应保持土壤的水分平衡,避免水分流失引起土壤退化;应施加氮肥和磷肥,改善土壤质地,增强水分蒸发的阻力;还应种植抗旱植物避免土地的,降低湿度和温度梯度,降低蒸发强度。

利用农业投入品和物理耕作方法的改变,改善农耕地近地液―固界面热质传递关系,是维持农耕地良性循环的重要内容。

4参考文献

[1] 杨卿,郎南军,苏志豪,等.土壤退化研究综述[J].林业调查规划,2009,34(1):20-24.

[2] 格日乐,姚云峰.土地退化防治综述[J].内蒙古林学院学报,1998(2):47-52.

[3] 常凤来.滇西山地典型区土壤化学退化过程与机理研究[D].昆明:西南林学院,2005.

[4] 宫阿都,何毓蓉.土壤退化的进展及展望[J].科技前沿与学术评论,2000,23(2):18-20.

(下转第278页)

(上接第276页)

[5] 王涛,朱震达.我国沙漠化研究的若干问题―沙漠化的概念及其内

涵[J].中国沙漠,2003,23(3):209-214.

[6] 方文村,简传彬.热传导系数之温度相关性对土壤温度的效应[J].农业工程学报,2009,55(3):30-41.

[7] BIRD R B,STEWART W E,LIGHTFOOT E N.Transport Phenomena[M].New York:John Wiley & Sons,1960.

[8] LEE T C.Applied mathematics in hydrogeology[M].Lewis Publishers,1999:198-200.

[9] ACS F.A comparative analysis of transpiration and bare soil evaporation[J].Boundary-Layer Meteorology,2003,109(2):139-162.

[10] GLENN E P,HUETE A R,NAGLER P L,et al.Integrating remote sen-sing and ground methods to estimate evapotranspiration[J].Critical Reviews in Plant Sciences,2007,26(3):139-168.

[11] ROMANO E,GIUDICI M.On the use of meteorological data to assess the evaporation from a bare soil[J].Journal of Hydrology,2009,372(1/4):30-40.

[12] 曾群柱,谢应钦.青藏高原陆面可能蒸发量和干湿状况的研究[J].冰川冻土,1986,8(2):131-141.

[13] 王政友.土壤水分蒸发的影响因素分析[J].山西水利,2003(2):26-29.

[14] 朱祖祥,俞震稼,周鸣铮.土壤学[M].北京:高等教育出版社,1956.

[15] 华孟.土壤墒情和旱地保墒[M].北京:北京出版社,1966.

[16] 田泰坤.土壤墒情与旱情监测[J].吉林农业,2009(12):28.

土壤保湿的方法篇2

(河北省唐山市林业局河北唐山063000)

沙地果园瘠薄、水肥条件差,水分蒸发量较大,地表土壤温度变化幅度较大,是果树增加产量、提高品质的主要限制因素。有效降低沙地果园土壤水分蒸发、稳定地温,对于发展节水型沙地果园具有重要意义。针对这一问题,笔者在唐山市南部滦南县沙地果园采取树盘覆盖保水保墒技术措施,进行了不同树盘覆盖的试验研究,以期找出适宜沙地果园的树盘覆盖技术措施。

1 材料与方法

1.1 试验园情况

试验设在唐山市滦南县滦南国营林场矮化密植枣园中。滦南县属暖温带半湿润季风性气候,年平均气温10.6℃,常年降水量658 毫米,年均日照2 853 小时,无霜期186天。土壤pH 值7.2,土壤为沙土。供试材料为5 年生月光枣,株行距1米×3 米。

1.2 试验设计

2012 年春,在试验园选取地势基本一致,管理情况相同的枣行,分别进行树盘秸秆覆盖、黑膜覆盖、清耕和免耕(对照)4 个处理,每处理50 株树,重复3 次。

(1)秸秆覆盖。在树冠下覆盖10~20 厘米的切碎的玉米秸秆;(2)覆盖黑膜。沿树行方向起高垄,之后用黑地膜覆盖;(3)清耕。及时中耕除草;(4)免耕(对照)。树盘免耕。

1.3 试验测定及方法

1.3.1 温度、湿度测定分别在4月25 日、5 月25 日、7 月15 日测量10 厘米深土壤温度、10 厘米深土壤相对湿度和30 厘米深土壤温度,探讨覆盖物对不同土层土壤温湿度的影响。

1.3.2 生长结果情况调查6 月25 日测量二次枝和枣吊长度以及单枣吊花量,探讨不同覆盖处理对枣树生长结果的影响。

2 结果与分析

2.1 沙地枣园不同覆盖处理对土壤温湿度的影响

不同覆盖处理下不同土层深度温湿度调查结果见表1。

4 月25 日覆盖黑膜的10 厘米深表层土壤温度显著高于其他处理,以秸秆覆盖温度最低;10 厘米深土壤相对湿度清耕法显著低于其他三个处理,其他三个处理间差异不显著;30 厘米深土壤温度覆盖黑膜显著高于其他处理,其他三个处理间差异不显著。

5 月25 日秸秆覆盖10 厘米深表层土壤温度显著低于其他处理,其他三个处理间差异不显著;10 厘米深土壤相对湿度秸秆覆盖、覆盖黑膜显著高于其他两个处理,彼此之间差异不显著;30 厘米深土壤温度秸秆覆盖显著低于其他处理,其他三个处理间差异不显著。

7 月15 日10 厘米深表层土壤温度,各处理之间差异不显著;10厘米深土壤相对湿度秸秆覆盖、覆盖黑膜的显著高于其他两个处理,彼此之间差异不显著;30 厘米深土壤温度对照显著低于其他处理,其他三个处理间差异不显著。

2.2 覆盖物对枣树生长结果的影响

试验表明,树盘秸秆覆盖和黑膜覆盖均有枣吊长度增加的趋势(表2),清耕法二次枝长度大,秸秆覆盖的耕作方式枣吊的花量少,但不明显。说明耕作方式与枣结果和产量关系不明显。

3 小结与讨论

春季4—5 月覆盖黑膜可以提高根系分布层地温,使10 厘米深土壤相对湿度保持在较高水平上,夏季7 月采用免耕法树下管理,可以降低根系分布层地温,保持表层10厘米深土壤相对湿度在较低水平上,有利于根系生长。

土壤保湿的方法篇3

关键词:纳帕海;高原湿地;植物生物量;土壤有机碳;气候变化

中图分类号:P467

文献标识码:A文章编号:16749944(2017)8000704

1引言

竦刂参锏纳长与湿地土壤的碳积累密切相关,是生态系统碳循环重要的生物因子,决定碳输入的数量、形式及存留时间。植物生物量作为物质循环和能量流动基础对生态系统功能起着关键作用,强烈影响着湿地土壤的碳输入(郭绪虎等,2013)。在受到以温度升高为表征的气候变化作用下,植物生物量必然受到影响,理论上温度升高有利于广域分布种的生长发育,将为土壤提供更多的碳输入,使得土壤有机碳积累水平增加,改善湿地土壤的理化性质,增加保水与养分富集作用,进而为湿地植物的生长发育提供条件。

高原湿地作为全球湿地的重要组成,对气候变化十分敏感,位于横断山脉的纳帕海高原湿地拥有丰富的湿地植物群落(董瑜等,2014),其生物量积累是碳循环过程的重要环节,随着气候变暖,生物量积累增加,但土壤有机碳积累是否也随之增加?本研究利用云南高原立体地形的海拔梯度变化所形成的立体气候特征,以不同海拔梯度形成的温度差异作为影响因子,分析研究纳帕海湿地优势植物生物量增加对土壤有机碳积累的影响。进一步了解和认识高原湿地与气候变化间的关系及其响应过程,为应对气候变化提供理论依据。

2材料与方法

2.1实验设计

以滇西北高原典型湿地纳帕海(海拔3260 m)为研究对象,将适应了纳帕海湿地气候条件的茭草(IaniaCuciflora)、水葱(Scirpus abernaemontani)2种优势植物连同生长基质组成的植物-土壤单元,于2010年移至海拔2437 m的拉市海湿地和海拔1886 m的滇池流域。于植物生长初期,在原生地纳帕海分别挖取植株丛数不低于100 株的茭草、水葱植物群落及其土壤单元( 其中土壤厚约50 cm) ,各单元整体分别移栽至区域气候条件不同的丽江拉市海湖滨、滇池流域,分别置于长300 cm、宽150 cm、深100 cm 的实验池中,植物淹水深度以其原生环境为基准,每种植物设3个重复,以满足分析采样和统计分析要求。同时,在移出地纳帕海做同样移出实验,以作比较研究的参照。三地气候条件差异明显,从分别设置于三地的Portlog自动气象站多年观测数据(表1)可知,随海拔降低,降水和气温随之增加。

2.2样品与数据采集

于2010年和2016年分别在纳帕海、拉市海与昆明滇池流域三个研究地用原状取土管采集10~30 cm土壤,用塑封袋包装标号后带回,风干后挑出根系,研磨过100目筛,用重铬酸钾外加热法测定有机碳含量(鲍士旦,2000)。分别于2010年和2016年于植物生长末期(9月)设置3个1 m×1 m的样方,在每个调查样方中分别齐地刈割25 cm×25 cm植株,带回实验室放置于65℃的烘箱中,烘干至恒重,用电子天平分别进行称重,估算出植物生物量。

2.3数据处理

采用Excel 2007与SPSS19.0进行数据分析与统计制图。

3结果与分析

3.1茭草与水葱两种植物地上生物量

2010年实验池建立时采集计算三地的茭草与水葱植物生长末期地上生物量分别为(853. 6±58.2)g/m2和(730.7±7.8)g/m2,2016年纳帕海茭草与水葱生物量分别为(984.0±10.9)g/m2和(1122.6±11.9)g/m2;拉市海分别为(1484.6±13.7)g/m2和(1683.1±10.7)g/m2,相比纳帕海茭草生物量增加50.9%,水葱生物量增加49.9%;滇池流域分别为(1786.3±13.3)g/m2和(2000.9±11.5)g/m2,相比拉市海茭草生物量增加20.3%,水葱生物量增加18.8%,呈现出随海拔降低的温度升高,茭草与水葱的植物生物量逐渐增加的趋势(图1)。

3.2土壤有机碳含量变化

2010年试验初始时采集的三地茭草与水葱土壤有机碳含量分别为(67.91±4.58)mg/kg与(55.11±6.31)mg/kg,实验建立6年后(2016年)纳帕海湿地植物茭草的土壤有机碳含量为(60.34±3.91)mg/kg、水葱的土壤有机碳含量为(65.78±4.72)mg/kg,移至丽江拉市海湿地后,随着气候条件的改变,特别是温度的上升,茭草的土壤有机碳含量下降为(36.28±3.49)mg/kg、水葱的土壤有机碳含量下降为(34.66±2.58)mg/kg、;移至滇池流域试验地后,茭草,水葱2种植物的土壤有机碳含量分别为(21.75±1.35)mg/kg、(21.55±2.65)mg/kg。可见2种植物类型下的纳帕海湿地土壤有机碳含量,均随着海拔下降气候条件改变的温度上升,呈现出较为明显的梯度下降(图2)。移至拉市海湿地的2种植物茭草,水葱土壤有机碳含量分别减少39.87%,47.31%;移至滇池流域2种植物的有机碳含量在拉市海减少的基础上分别下降了40.05%,37.82%。

4讨论

随着纳帕海、拉市海与滇池流域的温度升高,三个研究地的茭草与水葱地上生物量依次增加。说明茭草与水葱作为湿地广域分布物种,其对温度胁迫有着良好的适应性,这与董瑜等人对纳帕海湿地优势植物生理生化特性的研究结果一致(董瑜等,2014)。高温促进了两种优势植物的生长发育,使其光合固碳能力提高,初级生产力增加,地上生物量的留存增加,理论上增加了其土壤有机碳的输入量。与理论预期不同的是,纳帕海湿地土壤有机碳积累水平在温度升高时减弱,从2010年试验初始时土壤有机碳含量与移出地6年后的土壤有机碳含量值比较看,虽差别不大,但呈现随着时间推移,土壤有机碳在不断积累的规律。作为纳帕海湿地生态系统重要的碳汇植物,这对高原湿地碳积累及其区域碳平衡有着重要意义,对维持长江上游的湿地水源涵养功能有着重要作用。在温度升高的背景下,茭草与水葱的生物量积累与土壤有机碳积累负相关,不仅直接影响到土壤有机碳的积累水平,而且影响到生态功能的发挥。虽然以温度升高为主要表征的气候变化促进了纳帕海湿地优势植物的生长发育,光和固碳能力得到提升,地上生物量增加,但其土壤有机碳积累水平却逐渐下降。湿地碳汇植物良好的生长发育未能给湿地土壤提供有效的碳输入,降低了土壤有机碳积累水平。另一方面,造成这种结果的原因有可能是温度升高加速了土壤有机碳的分解速率,导致土壤碳输出超过碳输入,在这种情况下,即使植物群落生物量作为碳汇在增加,土壤有机碳分解又变成碳源大量逸出,致使湿地土壤碳循环失衡,进一步增加了湿地温室气体的排放,加剧了地区气候变化(田昆,2008)。

5结论

以上研究与董瑜和郭绪虎等人的研究结果相似,进一步论证了气候变化影响土壤碳积累,温度升高导致湿地生态系统负反馈的研究结论。尽管以温度升高为主要表征的气候变化有利于湿地优势植物群落的生长发育和地上生物量的留存,但随着温度持续增加,是否会出现其他优势植物,纳帕海湿地优势植物的生态位是否会产生变化,其植物群落结构又是否会发生改变?目前受到研究时间尺度的限制无法进行验证。但持续的增温将最终将改变湿地生态系统的碳循环过程,进一步破坏其生态功能,反作用于当地小气候,放大了气候变化的不利影响。而湿地土壤有机碳积累水平的下降,将使高原湿地涵养水源,富集营养等各种功能减弱或遭到破坏,其所带来的负面效应远远超过正面效应。因此,在全球气候变化的大环境下,应加强监测研究,以应对气候变化。

参考文献:

[1]

董瑜, 田昆, 肖德荣, 等. 区域气候变化对纳帕海湖滨植物生理生化特性的影响[J]. 生态学报, 2014, 34(19).

[2]赖建东, 田昆, 郭雪莲, 等. 纳帕海湿地土壤有机碳和微生物量碳研究[J]. 湿地科学, 2014, 12(1).

[3]郭绪虎, 肖德荣, 田昆, 等. 滇西北高原纳帕海湿地湖滨带优势植物生物量及其凋落物分解[J]. 生态学报, 2013, 33(5).

[4]李月梅, 曹广民, 徐仁海. 植物群落生物量和有机碳对高寒草甸土地利用变化的响应[J]. 草业科学, 2007, 24(6).

[5]胡雷, 王长庭, 阿的鲁骥, 等. 高寒草甸植物根系生物量及有机碳含量与土壤机械组成的关系[J]. 西南民族大学学报,2015, 41(1).

[6]陆梅, 田昆, 张仕艳, 等. 不同干扰程度下高原湿地纳帕海土壤酶活性与微生物特征研究[J].生态环境学报, 2010, 19(12).

[7]陶宝先, 宋长春. 氮素形态对泥炭沼泽土壤有机碳矿化的影响[J]. 生态环境学报,2015,24(3).

[8]田昆, 常凤来, 陆梅, 等. 人为活动对云南纳帕海湿地土壤碳氮变化的影响[J]. 土壤学报, 2004, 41(5).

[9]肖德荣 , 田昆 , 张利权. 滇西北高原纳帕海湿地植物多样性与土壤肥力的关系[J], 生态学报, 2008, 28(7).

[10]王平, 盛连喜, 燕红, 等. 植物功能性状与湿地生态系统土壤碳汇功能[J], 生态学报, 2010, 30(24).

[11]侯翠翠, 宋长春, 李英成, 等. 不同水分条件沼泽湿地土壤轻组有机碳及微生物活性动态[J],中国环境科学, 2012,32(1).

[12]王长庭, 龙瑞军, 刘伟, 等. 高寒草甸不同群落类型土壤碳分布与物种多样性、生物量关系[J], 资源科学, 2010, 32(10).

[13]李顺姬, 邱莉萍, 张兴昌. 黄土高原土壤有机碳矿化及其与土壤理化性质的关系[J]. 生态学报, 2010, 30(5).

[14]李东, 黄耀, 吴琴, 等. 青藏高原高寒草甸生态系统土壤有机碳动态模拟研究[J]. 草业学报, 2010, 19(2).

[15]解宪丽, 孙波, 周慧珍, 等. 不同植被下中国土壤有机碳的储量与影响因子[J]. 土壤学报, 2004, 41(5).

[16]朱宏伟, 杨森, 赵旭矗 等. 区域气候变化统计降尺度研究进展[J]. 生态学报, 2011, 31(9).

[17]辜运富, 郑有坤, Petri Penttinen, 等. 若尔盖高原泥炭沼泽土嗜冷细菌系统发育分析[J]. 湿地科学, 2014, 12(5).

[18]何太蓉, 杨达源, 杨永兴. 三江平原泥炭沼泽土剖面P 、K养分分布特征及影响因素分析[J].农村生态环境, 2004, 20(1).

[19]姜明, 吕宪国, 杨青. 湿地土壤及其环境功能评价体系[J]. 湿地科学, 2006, 4(3).

[20]万忠梅, 郭岳, 郭跃东. 土地利用对湿地土壤活性有机碳的影响研究进展[J]. 生态环境学报, 2011, 20(3).

[21]祖元刚, 李冉, 王文杰, 等. 我国东北土壤有机碳、无机碳含量与土壤理化性质的相关性[J].生态学报, 2011, 31(18).

[22]谢迎新, 张淑利, 冯伟, 等. 大气氮素沉降研究进展[J]. 中国生态农业学报,2010,18(4).

[23]沈芳芳, 袁颖红, 樊后保, 等. 氮沉降对杉木人工林土壤有机碳矿化和土壤酶活性的影响[J].生态学报, 2012, 32(2).

[24]黄国勤, 赵其国. 红壤生态学[J]. 生态学报, 2014, 34(18).

[25]王娇月. 冻融作用对大兴安岭多年冻土区泥炭地土壤有机碳的影响研究[D]. 长春:吉林大学, 2014.

[26]杨f勤, 张健, 胡庭兴, 等. 森林土壤生态学[M]. 成都:四川科学技术出版社, 2006.

[27]黄耀, 周广胜, 吴金水, 等. 中国陆地生态系统碳收支模型[M]. 北京:科学出版社,2008.

[28]吕宪国. 湿地生态系统观测方法[M]. 北京:中国环境科学出版社, 2004.

[29]鲍士旦. 土壤农化分析[M]. 北京:中国农业出版社, 2000.

[30]Barajas G G, Alvarez S J. The relationships between litter fauna and rates of litter decomposition in a tropical rain forest[J]. Applied Soil Ecology. 2003, 24(1):91~100

土壤保湿的方法篇4

翠京元微生物肥利用独一无二的技术,同时将“厌氧”、“好氧”两大类微生物容为一体,“好氧”微生物菌种生存、工作在植物根部10厘米以上的土壤中,厌氧的微生物菌生存、工作在植物根部10厘米以下的无氧区,大量的微生物在活动期间产生磷酸聚糖大分子,全面覆盖植物根系生长空间,提高了土壤的保水保肥能力,这是其他微生物肥所不具备的;翠京元微生物肥能够缓释养分,协调碳氮比例,提高地力,并可活化土壤,使土壤不再板结;高效迅速传递养分,肥沃土壤;平衡PH值,减少肥料农药使用量;促生早熟,显著提高产量,改善农产品品质;翠京元微生物肥益生菌数量大,既可促进有机营养快速转化;又可提高种子发芽率,减少作物疾病。翠京元微生物肥菌种稳定,存储简单,无需激活,繁殖迅速,对水喷施,使用方便,适用于各种土壤类型,适用于各种扎根于土壤的农作物、经济作物、树林、牧草、草坪等。既可作为底肥也可作为侧、追肥使用,做侧、追肥时既可以喷到土壤里也可以喷到叶面上作叶面肥使用。

二、产品用量用法

1.用量。施用翠京元微生物肥,大田作物一亩地通常施用80毫升,如土壤肥力差或生产蔬菜及其它高附加值经济类作物,需根据品种和当地种植施肥习惯加量使用。

2.用法。既可作为底肥也可作为侧、追肥使用,做侧、追肥时既可以喷到土壤里也可以喷到叶面上作叶面肥使用。施用时保留50%的常规肥料,如果用于有机农业生产,需保留的肥料应该是发酵的农家肥或其它形式的有机肥。

(1)稀释:根据容器喷嘴类型和喷洒速度及土壤干湿程度将翠京元微生物肥配以适量的水加以稀释。

(2)施肥:做土壤肥料时,把稀释后的翠京元微生物肥混合液直接喷洒于土壤中,程度为湿而不流。为达到最佳效果,一定要在土壤湿度适宜时施用,以便使微生物穿透地表,也可以在清晨露水重时或雨后使用,或在灌溉中、灌溉后使用。做叶面肥使用时,应均匀喷洒到植物叶面上,湿度大一些为佳。

三、产品使用注意事项

1.做土壤肥料时,有水的土地需排干水后才能施肥,施肥后至少一周内不宜翻土。本产品施用到土壤中后仍应保持土壤湿度。干土施肥要在雨后或土壤湿润的早晨、傍晚进行,切勿在烈日下、吹大风时喷施。

2.本品可以安全地与除草剂、常规农药和杀菌剂一起施用。

3.在大棚中使用时,应注意通风。稀释翠京元微生物肥用水应该是无污染的水。

4.施用前应均匀摇晃。

5.为达到最佳效果,产品应在五年之内施用。

土壤保湿的方法篇5

关键词:温室;大棚;环境调节

1 湿度调节

在保护地空气湿度的调节中主要是降低调节,降低空气湿度是控制病害发生的重要手段。一般采用以下措施:通风排湿 保护地的通风管理是降低室内湿度的重要手段,温室在寒冷的低温季节生产,也要在晴天的中午打开天窗放出湿气。随着外界温度的升高要早通风,大通风,晚闭风,必要时要放夜风。不仅晴天要通风,阴天也要在中午温度高时短时放风。浇水管理要在晴天的上午进行,灌水后要加大通风。减少地面土壤水分蒸发 畦面最好采用地膜覆盖或稻草覆盖。改进灌溉方式 尽量避免采用大畦漫灌,采用地膜下沟灌;地膜下滴灌。提高室内温度 在低温季节利用人工加温的方式提高室内温度,可明显降低空气的相对湿度。

2 土壤条件调节

保护地的土壤条件包括理化条件和生物条件。土壤生物条件主要是有害微生物随着栽培年限的延长,有逐年增加的趋势。同时又因是施肥不当等原因造成保护地土壤次生盐渍化问题。保护地土壤次生盐渍化的防治,科学施肥,增施有机肥,提高土壤中有机质的含量,可以增强土壤的代换能力和蓄水能力,减轻盐害。施用化肥时,要选择含副成分少的种类,尽量少用硫化物和氯化物,并注意有机肥同化肥配合使用,可选用尿素、磷铵、高效复合肥和颗粒状肥料等。基肥可采用有机肥全面铺施,化肥定植时沟施或穴施在12~15cm以下,避免表施。切忌过量施肥,高温季节应控制施肥的数量。翻耕,冬闲或夏闲时,定植前应尽量合理深翻,改良土壤的理化性质,并结合深翻施入有机肥。揭膜洗盐,在夏季作物拉秧时,把温室大棚的覆盖的塑料薄膜揭去,使之处于露天的状况下,土壤深耕并起垅沟,理通排水沟。让雨水淋洗土壤,使盐水随流水排除。若逢夏旱雨小时,又急需秋种,可在田地的四周筑起土埂,灌满水,浸泡几天后,把水放出。如果盐渍化严重,可连续进行几次泡水洗盐。埋设暗管垂直洗盐,在土壤下埋设塑料波纹暗管,灌溉水经上层下泄,盐分随流水流入暗管排出。种植耐盐作物苏丹草,利用盛夏高温时茬口间隙,在温室大棚内种植耐盐作物苏丹草,生长40天左右,在耕层土壤含盐量0.35%的情况下,0~5cm的土层含盐量降低67%;5~25cm的土层含盐量降低80%。嫁接换根,黄瓜耐盐力弱,黑籽南瓜的耐盐力强,利用这一特性,将黄瓜嫁接在黑籽南瓜上,可以提高耐盐能力,减轻或避免盐害。换土,把已经严重盐渍化的土壤,用理化性质兼优的土壤换出。但此法工作量大,大量的优质土的来源也困难。无土栽培,发展蔬菜无土栽培是解决土壤盐渍化的根本途径。

3 气体条件调节

对蔬菜生育影响比较大的气体条件是保护地内二氧化碳气体和一些有害气体。蔬菜干物质中碳约占50%,这些碳都是通过光合作用吸收二氧化碳得到的,在露地条件下空气的二氧化碳的浓度为0.03%,在保护地条件下变化很大,由于保护地相对密闭,在大量施用有机肥的情况下,有机肥分解过程中要放出大量的二氧化碳,夜间室内的浓度高于室外,白天随着蔬菜光合作用的进行,二氧化碳的浓度逐渐降低,在不通风的情况下,可降低到比室外低的程度,而影响光合作用。经过通风可逐渐恢复到自然界二氧化碳的浓度。二氧化碳的产生方法主要有以下几种:

3.1 化学法

利用强酸和碳酸盐进行化学反应,可产生二氧化碳。由于二氧化碳的比重大,扩散慢,所以在保护地内应设置多个施放点,每667m?至少10个。

3.2 液化二氧化碳释放法

用量在晴天阳光充足的时候,每天用量为3.7kg/667m?左右。

3.3 生物法产生二氧化碳

最简单实用的方法是在保护地内施用大量的有机肥,有机肥在微生物的分解过程中,放出大量的二氧化碳气体。另一个方法是进行食用菌同蔬菜间套作,食用菌与蔬菜之间可形成一个良好的生态关系。或者在温室内设置沼气池,通过燃烧沼气放出二氧化碳气体。同时通过燃烧沼气加热温室。

保护地内蔬菜特别容易受到氨气的危害,当空气中的氨气浓度达到5mg/l时,就会出现受害的症状,氨气从叶片的气孔侵入,受害叶片表现水浸状,颜色变淡,逐步变白或淡褐色,叶缘呈灼烧状,严重时退绿变白而全株死亡。

预防氨气的危害,首先要合理施肥。在保护地内要施入充分腐熟的有机肥,追肥时要按照“量少勤施”,深施在12~15cm以下,施后盖土,并结合浇水以抑制氨气的挥发,不使用挥发性较强的化肥。施肥后要及时通风换气,排出有害气体。保护地内氮素化肥不要一次施用过多,同时最好同磷钾肥配合使用。防治二氧化硫的危害,除了应选择优质无烟煤等燃料外,靠炉火和烟道加温的温室,炉体和烟道设置要合理、安全。一旦感到有烟熏或异味时,立即要打开天窗放气,并适当浇水、追肥等,以减轻危害。

参考文献

1 刘荣.大棚保温技术[J].河北林业科技,2010(4)

土壤保湿的方法篇6

    按湿沙子:种子8:2比例进行贮藏。贮藏地点应选择在通风良好、鼠类不易进入的仓库内,下面放5cm左右的湿沙,用木板抹平,放一层种子,再放一层3cm左右的湿沙,抹平再放一层种子,层次视种子数量而定,再上层放稻草或草席盖上,以利于保持水分。此法要经常检查,保持湿度。育苗育苗地选择透气性良好,肥沃的腐殖土或砂质壤土,同时易于排灌的地块。做好苗床床高18~20cm,床宽1.2m,床长则视地势而定。床土要细耙并清除杂质拣除小石头,施磷肥和有机肥作基肥,喷酒0.3%FeSO4溶液消毒床土,1m2要施焦泥灰15kg,与床土充分搅拌均匀,耢平床面,并用木板轻轻挤平土床,有利于土壤毛细管上下接触,即可播种。播种时间和方法一般播种时间在春惊蛰前后(3月上旬)进行。播种方法:干藏种子要在播前30d先混湿沙层积催芽,而湿沙藏种子先用筛子拣尽湿沙,可直接用条播,也可撒播。条播的条沟宽8cm,沟距20~25cm,深约2cm。每667m2用种子20~40kg,播后覆细土,厚度以不见种子为宜,覆土后苗床上面盖一层稻草。苗圃管理搭好遮阴棚鹅掌楸虽是喜光树种,但幼苗耐阴蔽。

    播种后搭建1.0~1.5m的遮阳棚。圃地要经常浇水,保持土壤湿度在30%~40%。苗木出土后及时揭除床上覆盖的稻草。5~6月当苗木生长至30~45cm时,选择阴天,逐渐揭除遮阳席,增加苗木光合作用,促进苗木生长。松土除草苗木生长期要及时进行松土除草,保持土壤疏松无杂草。松土时要避免伤到苗木。浇水施肥苗期生长迅速要经常性灌水,保持土壤湿润,同时鹅掌楸喜光,可适当多施N肥以促进苗木快速生长。8月中旬施1次磷钾肥,促进苗木木质化。在上冻前要灌1次封冻水,以利越冬。调整苗木密度4~6月结合间苗,调整苗木密度,株木行距控制在20cm×25cm为宜,间下的苗木可以移栽到其他圃地培育。间苗完成后对苗木进行1次施N肥。6月份后停止施N肥,适当增施P、K肥,促进苗木的木质化,提高苗木的抗病力。病虫害防治鹅掌楸苗木生长迅速,抗病力强,偶而发生白粉病和卷叶虫为害,只要及时防治病虫,加强田间管理,保持苗圃环境卫生,能促进苗木壮实生长。(1)防治白粉病。一般在6月下旬至7月上、中旬出现。发病严重时整个叶面像撒上一层白粉,防治方法:在发病前(6月中旬)可选用波尔多液(1:1:100倍)进行防治,每15d1次,连续2~3次,发现发病后,可用800倍粉锈宁喷洒即可。(2)卷叶虫防治。卷叶虫幼虫一般在7~8月份发生,可选用80%敌百虫1000~1500倍液喷雾防治,幼虫卷叶后可用40%乐果乳油1000~1500倍液防治。

    为节约育苗成本,提高经济效益,通常以培育庭园绿化大苗为主。选地选择土壤肥沃、土层深厚、排灌良好、交通方便,利于运输的农地。同时移栽地以砂质壤土为好。选好地,每667m2施基肥2~3t,并精耕细耙,做好1.5~2m的苗床。移栽当苗木树液没有开始萌动前,3月上旬至中旬从上年的苗圃中分流出来的苗木进行移栽。株行距为50~100cm,并挖好深35~40cm,直径30cm的穴,每穴1株,栽植时根系要舒展,防止窝根,栽后要踏实,并灌水保苗,促进生根,提高移栽成活率。田间管理栽后水肥管理移栽成活后,要经常灌水,保持土壤湿润,4~6月结合松土除草,保持土壤疏松无杂草,并施2~3次的N肥,促进苗木的高生长。7月后停止施N肥,8月增施1~2次P、K肥,促进苗木的径生长,提高苗木木质化。修剪鹅掌楸顶端优势强,生长迅速,抗病虫,萌蘖能力强,一般情况下不需修剪,但为培育庭园绿化大苗,6月中旬期间剪除根部萌蘖条、重叠枝、病虫枝等。培土越冬入冬前在鹅掌楸苗木基部培土,并灌1次封冻水,以利苗木安全越冬。

土壤保湿的方法篇7

关键词:湿地生态系统;氮循环;反硝化作用;测定方法

中图分类号:S156.8

文献标识码:A文章编号:1674-9944(2016)22-0032-03

1引言

湿地生态系统脱氮作用对湿地氮循环有重要意义,而氮素生物地球化学循环又进一步影响到湿地生态系统的生产力甚至是全球的气候变迁,因此脱氮过程反硝化作用是湿地土壤氮素循环不可缺少的环节之一。目前测定反硝化作用的方法有:乙炔抑制法、硝酸盐剩余法、气体分压法、15N同位素技术[1]、结合膜输入质谱检测的同位素配对法、15N成对标记等方法。笔者总结了每种测定方法的原理、操作方法、运用范围、优缺点和分析精度,以期为实验提供参考依据,也为湿地氮循环尤其是反硝化过程研究奠定基础。

2湿地生态系统的反硝化作用

河口区分布的天然湿地在减少上游径流向海洋的氮输入量及降低河口水体富营养化发生风险及危害方面作用巨大[2]。厌氧环境下,即水体中常见的含氮污染物(NO-3)可由土壤微生物介导的土壤反硝化^程转化为气态氮[3]。目前对湿地生态系统反硝化作用的研究通常意义是指硝酸盐或亚硝酸盐在缺氧条件下被还原为N2、N2O、NO等气体而进入大气之中。湿地中通过生物过程特别是脱氮作用被去除的氮可达75%,反硝化作用形成气体N2O和N2可占去除总氮量的89%~96%,是湿地生态系统氮去除的主要机制[4,5]。

3反硝化作用的测定方法

3.1乙炔抑制法

乙炔抑制法原理是一定浓度的乙炔抑制N2O还原酶的活性,反硝化过程停留在产N2O过程,将NH+4-N氧化为N2O的硝化作用也被乙炔抑制,根据N2O产生量通过计算得到反硝化速率[6]。运用氯霉素改善乙炔抑制法,给培养土添加氯霉素、硝酸钾、葡萄糖可以使反应更充分[7]。

缺点是培养过程中土壤酶被氯霉素抑制导致乙炔浓度变小,乙炔对N2O到N2这一过程所起的抑制作用降低;乙炔纯度难保证,反硝化速率测定结果不准确;土壤中硝态氮浓度较低碳含量较高时乙炔抑制剂会失去其抑制作用[8]。当土壤NO3-N含量较低时不可采取乙炔抑制法测定其反硝化速率。但乙炔抑制法在灵敏度、重现性、培养时间等方面存在独有优势。

3.2硝酸盐剩余法

硝酸盐剩余法原理是在所培养的土壤中定量添加硝态氮,样品中硝态氮含量在不同的培养阶段取样并测定,然后计算各个培养阶段硝态氮的变化量,用硝态氮变化量除以培养时间来计算反硝化速率,用硝态氮变化量除以初始量来计算其活性,培养过程需要保证厌氧淹水[9]。

优点是反硝化活性和速率可同时测定,缺点是部分NO3-N进入到土壤中后在短时间内被束缚无法参加反应[10],测定结果可能高估土壤反硝化作用。

3.3气体分压法

气压过程分离技术(BaPS)即气体分压法是Ingwersen在1999年提出的[11]。原理是设定土壤仅有的反应过程是CO2溶于土壤水的过程、土壤硝化反硝化过程和土壤呼吸过程,则在土壤呼吸系数为1.0的条件下,可根据气压平衡原理计算反硝化速率。即测量气室气压变化和O2和CO2浓度变化推出反硝化速率。其优缺点为:①缺点是保持土壤呼吸系数为1.0,因此测定通气状况不好或太好的土壤反硝化速率将产生偏差,淹水土壤反硝化速率的测定则不适宜使用气体分压法。②优点是迅速、易做、无污染、可同时测得N2O释放速率和反硝化速率、与其它气体抑制剂添加和15Ncompoundtothesoil方法比减少了对土壤系统的干扰。

3.415N同位素技术

(1)15N平衡差值法。施入培养土壤的15N肥料总量-氨挥发的15N量-植物吸收的15N量-土壤残留的15N量=反硝化损失量。优点是氨挥发的15N和15N丰度测定真实,测定结果在没有径流和淋洗损失时可信,缺点是测出的值比实际值稍低,生物交换作用使土壤本身所含的氮与施入的15N进行交换[12]。

(2)气体通量法(15N示踪)。给土壤样品施标有15N的肥,同时测定定期从样品中采集的气体,所采样品中的CO2、O2杂质要在测定前去掉,将氮氧化物定量还原成N2,用15N示踪-质谱法测定[13]。此方法可适用于沉积物和原位土壤的植物不能被破坏的条件,并且灵敏度高。

3.515N成对标记

成对标记的原理是向培养器中添加15NO-3,在添加之前和之后分别测定15NO-3和14NO-3比率。在培养初期、中期、后期测定29N2和30N2随时间的线性变化。水溶液中加入饱和HgCl2溶液,待测N2的气体通过高温燃烧去除O2,最后通过公式计算得出反硝化的速率[14]。

15D=p29N2+p2×(30N2)

14D=(p29N2)/(2×p(30N2)×15D

Dtot=15D+14D

式中15D指加了15NO-3后,从29N2和30N2产率中得到15N2的产量;p指产量。

其优点是国内外普遍认可的新方法,此方法适用于河口沼泽湿地反硝化的测量,同时也适用于DNAR。但在沉积物反硝化速率的测定中贡献不明显。

3.6结合膜输入质谱检测的同位素配对法

将从河口湿地采集的土柱放入培养器中,从中采集出水样并将水样放入培养皿中,每间隔40min加入N2进行溶解并通过4min震荡使其达到均衡的培养,气体样品的抽取在水样之前,采用注射器在培养器中抽取气体到3.5mL的收集管中,给样品中注入15NO-3,并使其浓度在100μmol/L左右,14NO-3只保持原有的丰度[15]。然后用同位素率mass光谱仪分析14N15N/15N15N的比率,可以显示出15NO-3与14NO-3之间的平衡状况,15NO-3(D15)和14NO-3(D14)的反硝化速率可以通过公式计算得出。

这种方法适用于室内模拟培养实验,通过15NO-3的添加可更详细的测出各部分的产生物,但程序复杂,需长时间测量。

4结语

随着全球气候变暖和极端气候现象增多,人们对于气候的变化越来越关注。湿地生态系统对气候具有调节作用,其氮循环过程的重要环节反硝化作用测定和计算方法在不断修改和进步,这有利于对氮循环过程产生的温室气体N2O的进一步研究。在研究温室气体N2O的过程中发现实验条件的不同以及实验进行过程众多的影响因子要求有不同的实验方法和实验设置以保证实验成果的准确性,因此对于测定反硝化的方法要求更高。笔者综述了以上几种反硝化测定方法,可以看出,每一种方法都有它自身的优缺点和适宜范围,需要实验者更好地利用其优点,发挥其有利的价值。

参考文献:

[1]刘荣芳.闽江河口湿地土壤反硝化潜力[D].福州:福建师范大学,2014.

[2]BurginAJ,HamiltonSK.Haveweoveremphasizedtheroleofdenitrificationinaquaticecosystems?Areviewofnitrateremovalpathways[J].FrontiersinEcologyandtheEnvironment,2007,5(2):89~96.

[3]SeitzingerS,HarrisonJA,BhlkeJK,etal.Denitrificationacrosslandscapesandwaterscapes:asynthesis[J].EcologicalApplications,2006,16(6):2064~2090.

[4]HowarthRW,BillenG,SwaneyD,etal.RegionalnitrogenbudgetsandriverineNandPfluxesforthedrainagestotheNorthAtlanticOcean:naturalandhumaninfluences[J].Biogeochemistry,1996,35(1):75~139.

[5]f晓红,周怀东,刘玲花.湿地脱氮作用研究进展[J].中国水利,2007(9):38~40.

[6]徐继荣,王友绍,殷建平,等.珠江口入海河段DIN形态转化与硝化和脱氮作用[J].环境科学学报,2005,25(5):686~692.

[7]WallLG,TankJL,RoyerTV,etal.Spatialandtemporalvariabilityinsedimentdenitrificationwithinanagriculturallyinfluencedreservoir[J].Biogeochemistry,2005,76(1):85~111.

[8]吕海霞,周鑫斌,张金波,等.长白山4种森林土壤反硝化潜力及产物组成[J].土壤学报,2011,48(1):39~46.

[9]DelauneRD,LindauCW,SulaemanE,etal.NitrificationanddenitrificationestimatesinaLouisianaswampforestsoilasassessedby15Nisotopedilutionanddirectgaseousmeasurements[J].Water,Air,andSoilPollution,1998,106(1-2):149~161.

[10]续勇波,蔡祖聪.亚热带土壤氮素反硝化过程中N2O的排放和还原[J].环境科学学报,2008,28(4):731~737.

[11]IngwersenJ,Butterbach-BahlK,GascheR,etal.Barometricprocessseparation:newmethodforquantifyingnitrification,denitrification,andnitrousoxidesourcesinsoils[J].SoilScienceSocietyofAmericaJournal,1999,63(1):117~128.

[12]李振高,俞慎.土壤硝化-脱氮作用研究进展[J].土壤,1997,29(6):281~286.

[13]刘义,陈劲松,刘庆,等.土壤硝化和脱氮作用及影响因素研究进展[J].四川林业科技,2006,27(2):6~9.

[14]GiblinAE,WestonNB,BantaGT,etal.Theeffectsofsalinityonnitrogenlossesfromanoligohalineestuarinesediment[J].EstuariesandCoasts,2010,33(5):1054~1068.

土壤保湿的方法篇8

土壤中氮素绝大多数为有机质的结合形态。无机形态的氮一般占全氮的1%~5%。土壤有机质和氮素的消长,主要决定于生物积累和分解作用的相对强弱、气候、植被、耕作制度诸因素,特别是水热条件,对土壤有机质和氮素含量有显著的影响。土壤中有机态氮可以半分解的有机质、微生物躯体和腐殖质,而主要是腐殖质。有机形态的氮大部分必须经过土壤微生物的转化作用,变成无机形态的氮才能为植物吸收利用[1]。无机态氮主要是铵态氮和硝态氮,还有少量亚硝态氮的存在,是植物吸收氮素的主要形态[2]。氮素的矿化作用(Nitrogenmineralization)是指土壤有机质碎屑中的氮素,在土壤动物和微生物的作用下,由难以被植物吸收利用的有机态转化为可被植物直接吸收利用的无机态的过程。铵态氮可经硝化作用生成另一种无机氮——硝态氮。氮矿化速率决定了土壤中用于植物生长的氮素的可利用性[3],是森林生态系统氮素循环最重要的过程之一,氮矿化研究对于揭示生态系统功能、生物地球化学循环过程的本质有重要意义。 土壤氮矿化作用被认为是土壤中氮素循环的一个很重要的过程,受到土壤学家和生态学家的关注。森林生态系统土壤中铵态氮、硝态氮的动态,氮矿化的速率以及影响因子的研究对森林生态系统的营养循环、氮素循环具有重要的意义。近年来,国内外学者对森林生态系统土壤铵态氮和硝态氮含量分布状况以及矿化作用给予了高度重视。在森林土壤氮素的转换与循环、土壤氮素矿化速率及影响因素、温度湿度条件对土壤氮矿化影响以及掉落物质量对土壤氮矿化的影响等方面开展了大量的研究工作[4]。我国在森林土壤、耕作土壤施肥和温带典型草地土壤以及土壤动物微生物等方面也展开了一些研究[5]。但亚热带森林群落施氮肥对土壤氮矿化速率影响的研究报道仍较少见。基于此,以亚热带森林中2种常见森林群落(樟树Cinnamomumcamphora与湿地松Pinuselliottii)作为本试验的研究对象,采用树脂芯法测定土壤氮矿化速率,分析施氮肥量与土壤氮矿化速率的关系。 1实验地概况 试验地位于湖南省长沙市森林植物园(113°02′~113°03′E,28°06′~28°07′N),属典型的亚热带湿润季风气候。7月最热,平均气温29.4℃,极端最高气温40.6℃;年均气温17.2℃,1月最冷,平均4.7℃,极端最低温度-11.3℃;年均日照时数1677.1h,全年无霜期270~300d;雨量充沛,年均降水量1422mm。园内植物种类达2200余种,植被以人工次生林为主。研究样地海拔50~100m,坡度为10°~20°,在园内选择树龄相同或相近的樟树和湿地松2种类型森林群落作为研究对象。2种森林群落主要组成成分分别为:樟树群落以樟树为主,林下植被有柘树Cudraniatricuspidata、白栎Quercusfabri、山矾Symplocoscaudate、毛泡桐Paulowwniatomaentosa、苦槠Castanopsissclerophylla、糙叶树Aphanantheaspera,草本植物以商陆Phyto-laccaacinosa、淡竹叶Lophantherumgracile、酢浆草Oxaliscomiculata等;湿地松群落以湿地松为主,林下植被有喜树Camptothecaacuminate、杜荆Vitexagnuscastus、苦槠、樟树,草本植物有铁线蕨Adiantumcapillusveneris、酢浆草、鸡矢藤Paederiascandens、商陆等。 2 研究方法 2.1试验方法 采用树脂芯方法[6]原位测定土壤铵态氮、硝态氮含量以及净硝化速率和净氮矿化速率。目前我国研究土壤氮素矿化的方法主要有埋袋培养法、厌气培养法、好气培养法、顶盖埋管法、树脂芯方法[7-8]等。树脂芯方法能够部分克服埋袋法土壤水分不如自然状态下具有波动性,对土壤干扰小。土壤的矿化产物可以随水分下渗离开土芯,从而减少了对土壤进一步矿化的抑制作用[9-10],具有较好的应用前景。2010年7月,在湖南省森林植物园的樟树和湿地松群落中,各设立10块固定样地,共20块。樟树每块样地为25m×25m,湿地松每块样地为10m×10m。样地分别施高纯度NH4NO3氮肥5gm-2(LN)、15gm-2(MN)、30gm-2(HN),另外各设置一个对照样地(CK)不作施肥处理。每个样地都取一个重复样,共设置40个管。树脂芯方法的实验装置包括:PVC管(内径4.0cm,高15cm)、5g阴离子交换树脂(氯型,强碱性)袋、滤纸(2张)和石膏塞(直径略小于PVC管内径,厚度约0.4cm,中部打孔)[11-12]。采样前,先将地表凋落物去除,将2支PVC管同时打入地下0~15cm土层,取出其中1支中的土壤带回实验室,其测定结果作为土壤含水率、铵态氮和硝态氮的初始值;将另外1支PVC管也取出,在不破坏土壤原状结构的情况下,用平口螺丝刀去除管底部约2cm厚的土壤,在腾出的空间中,首先放入1张滤纸(避免树脂袋和土壤直接接触),然后放置阴离子交换树脂袋,再放置1张滤纸,最后放上石膏塞并固定住,小心地把PVC管放入原处进行培养,30d后取回实验室测定结果。石膏塞被放置在树脂袋下部以避免PVC管下方土壤溶液中的NO3--N被树脂交换吸附,同时石膏塞上的孔也能确保土壤溶液的及时排出[13-16]。NH4+-N用2molL-1KCl浸提—蒸馏法测定;NO3--N用酚二磺酸比色法测定;阴离子交换树脂吸附淋溶的NO3--N用紫外分光光度法测定[17]。 2.2数值计算与分析 CN=(CB铵+CB硝+CE硝)-(CA铵+CA硝);RN=(CB铵+CB硝+CE硝)-(CA铵+CA硝)/t;R铵=(CB铵-CA铵)/t;R硝=(CB硝+CE硝-CA硝)/t。式中:CN为土壤净氮矿化量;CB铵为培养后铵态氮量;CB硝为培养后硝态氮量;CE硝为淋溶硝态氮量;CA铵为培养前铵态氮量;CA硝为培养前硝态氮量;RN为土壤净氮矿化速率;t为培养时间;R铵为土壤净铵化速率;R硝土壤净硝化速率。数据统计采用单因子方差分析,进行净氮矿化量和净氮矿化速率的比较,分析软件和作图工具分别采用SPSS13.0和Excel2007。 3结果与分析 3.1土壤中无机氮含量的比较 对试验样地进行施氮肥处理后,樟树林施氮肥HN、MN、LN和对照(CK)处理土壤中的硝态氮(NO3--N)含量差异不显著(P>0.05),表明进行3种浓度的施氮肥处理后对樟树林土壤中的硝态氮含量没有影响或影响不大;湿地松林土壤中硝态氮含量差异极显著(P<0.01),表明3种施氮肥处理对湿地松林土壤中的硝态氮含量有影响,且呈现HN>MN>LN>CK的规律(见图1)。而樟树和湿地松林土壤中铵态氮(NH4+-N)的含量均差异不显著(P>0.05),表明3种施氮肥处理后对樟树林和湿地松林土壤的铵态氮含量影响不大或没有影响。培养前2种森林群落土壤的铵态氮(NH4+-N)含量明显高于硝态氮(NO3--N)含量,3种施氮肥处理HN、MN、LN和对照处理樟树林土壤中铵态氮含量分别占总无机氮含量的99.36%、99.41%、99.37%和99.29%,湿地松林为92.27%、95.08%、97.02%和98.89%。这表明铵态氮(NH4+-N)是土壤无机氮存在的主要形式。#p#分页标题#e# 3.2培养后土壤中铵态氮、硝态氮和无机氮含量的变化 樟树林和湿地松林HN、MN、LN和CK处理中土壤铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)含量在培养前与培养后之间的差异均极显著(P<0.01)。HN、MN、LN和CK处理的土壤中均表现出铵态氮含量下降,硝态氮含量明显上升(见图1,2)。其中樟树林铵态氮含量从培养前的149.67、99.93、77.97和82.44mgkg-1分别降低到117.34、56.69、41.54和53.44mgkg-1,硝态氮含量从培养前的0.96、0.59、0.50和0.59mgkg-1分别上升到5.19、4.80、3.77和2.93mgkg-1;湿地松林铵态氮含量从培养前的102.14、81.91、97.64和152.62mgkg-1分别降低到63.55、53.40、66.64、和112.51mgkg-1,硝态氮含量从培养前的8.56、4.24、3.00和1.71mgkg-1分别升高到12.52、7.90、6.56和6.00mgkg-1。经过培养后,施肥处理和对照土壤中的铵态氮(NH4+-N)含量大于硝态氮(NO3--N)含量,仍然是无机氮的主要存在形式(见图3)。 3.3净氮矿化量和矿化速率 净氮矿化量和净氮矿化速率反映土壤中无机氮的净变化(见表1)。经过培养后,在樟树和湿地松林施肥HN、MN、LN和CK的土壤中,净铵化量均出现负值,樟树林分别降低了32.33、43.24、36.44和29.00mgkg-1,湿地松林分别降低了38.59、28.50、31.00和40.11mgkg-1。净硝化量均为正值,樟树林分别增加了4.23、4.21、3.27和2.34mgkg-1,湿地松林分别增加了3.96、3.66、3.56和3.28mgkg-1。2种林地3种处理的土壤氮矿化均表现为硝化作用,铵态氮向硝态氮转化。樟树林土壤施肥HN、MN、LN与CK的累计净氮矿化量为-28.10、-39.03、33.16和-26.66mgkg-1。MN、LN与CK的净氮矿化量的差异极显著(见表1,P<0.01),而HN的氮矿化量与CK之间的差异不显著(P>0.05)。净氮矿化速率为MN(-1.30mgkg-1d-1)<LN(-1.11mgkg-1d-1)<HN(-0.94mgkg-1d-1)<CK(-0.89mgkg-1d-1)。表明樟树林施氮肥对土壤的氮矿化速率有一定的抑制性作用,氮肥的施用降低了其土壤氮矿化速率。本试验数据显示其规律性不明显。湿地松林土壤施肥HN、MN、LN与CK的累积净氮矿化量为-34.63、24.84、27.44和36.83mgkg-1。MN、LN与CK的净氮矿化量的差异极显著(表1,P<0.01),HN的氮矿化量与CK之间的差异不显著(P>0.05)。净氮矿化速率排序为CK(-1.23mgkg-1d-1)<HN(-1.15mgkg-1d-1)<LN(-0.91mgkg-1d-1)<MN(-0.83mgkg-1d-1)。表明施氮肥对湿地松林土壤的氮矿化速率具有促进作用,且当施肥量从0~15gm-2时土壤氮矿化速率逐渐上升,施肥量达到30gm-2时氮矿化速率反而下降,说明15gm-2为湿地松的较佳施肥量。在氮肥施用量对农业用地土壤氮含量分布影响的研究中表明,施氮肥可以增加农作物产量,当氮肥浓度达到一定程度时会降低农作物产量。施肥对土壤氮素矿化影响的研究多在农业生产中进行试验,而对森林土壤氮矿化影响的研究很少见。从本试验可以看出,樟树和湿地松人工林在施不同量氮肥的情况下,土壤氮矿化速率受到不同的影响。樟树林施氮肥对其土壤氮矿化速率具有明显的抑制性作用;湿地松林施氮肥对其土壤氮矿化速率具有促进作用,且矿化速率在施肥量为0~15gm-2时是递增的,当施肥量达到30gm-2时矿化速率降低。 由于森林土壤氮素转换的过程非常复杂,且影响因素很多,外源氮输入对森林生态系统土壤氮矿化的影响是一个复杂性和长期性的过程,外援施氮对森林生态系统土壤氮矿化,尤其是对亚热带森林土壤氮矿化的影响机制如何,还需要长期的模拟实验进行验证。 4讨论 4.1施肥对森林土壤氮矿化速率的影响 目前,尽管对森林生态系统土壤氮素转换方面展开了很多研究,但是对外源氮对土壤氮素转换的影响仍无明确的结论。Aber等[18]多年的研究表明,长期外源氮的施加会对温带森林土壤氮矿化速率的增加,在英国和瑞典等欧洲国家的对针叶林施加外源氮输入的试验也证明了此结论。然而在美国的研究却不同,Magill等[19]的研究表明增加施氮量会使土壤的氮矿化增加,但是当外源氮达到一定量时,氮矿化会减少甚至少于对照处理。这与本试验的研究结果相似,当湿地松的施肥量从0~15gm-2时土壤氮矿化速率逐渐上升,施肥量达到30gm-2时氮矿化速率反而下降。近年来,许多研究都证明了此结论,森林土壤氮矿化会随着外源氮的增加而增加,当达到一定量时,氮矿化会随氮输入的增加而减少。 4.2森林生态系统土壤氮素的转换 森林生态系统土壤无机氮的主要成分为硝态氮和铵态氮,其中铵态氮占绝大部分。莫江明等[20-22]对不同森林类型的研究都表明了铵态氮占土壤无机氮含量的60%~94%。森林土壤氮素转换的过程主要有氨化作用和硝化作用。土壤中有机态氮转变成铵态氮的过程称作氨化作用,铵态氮经过硝化细菌和亚硝化细菌的作用转变为硝态氮的过程称作硝化作用。在森林生态系统中,土壤中铵态氮向硝态氮的转换较为明显[23]。本试验研究表明,樟树林和湿地松林土壤中均表现为铵态氮向硝态氮的转变。

上一篇:细胞研究范文 下一篇:被网络诈骗的后果范文