为控制氮磷面源污染提供理论基础,研究了秸秆粉构建隔离层方式对土壤氮磷淋溶阻控效应.通过盆栽辣椒试验,设置空白对照(T1)、单层深埋(T2)、双层深埋(T3)、单层深埋+土壤混合(T4)、土壤混合(T5)五种处理,构建秸秆隔离层,在不同时间点取淋溶水,测试淋溶水中氮磷含量,明确不同秸秆构建隔离层方式对土壤氮磷淋溶的阻控效应.结果表明,T4 明显比其他处理和对照表现出阻截氮磷淋溶效应的优势,全氮、总磷、有效磷、氨氮、硝态氮、亚硝态氮累积淋溶量分别比对照减少了50.6%、42.64%、25.8%、11.4%、65.6%、46.9%,同时增加辣椒生物量10.54%.四种处理均表现出阻截氮磷淋溶效应的趋势,但程度各有不同,具体应用到实际农业生产中还需进一步研究.

林冠水文过程对大气降雨氮磷营养特征的影响,对于森林生态系统营养物质循环、森林演替和生物多样性维持具有重要意义.在神农架地区次生林中选择了8个优势树种,定期收集、测定了林外降雨及各树种穿透雨、树干茎流的氮磷浓度和pH值,分析了该地区的湿氮、磷沉降强度以及种特异性的茎流、穿透雨氮、磷浓度和pH值的影响.结果表明:该地区生长季节的湿氮、湿磷沉降强度分别为11.89 kg N·hm-2·a-1和1.98 kg P·hm-2·a-1,其中,硝酸盐氮占全氮的40.75％,亚硝酸盐氮占15.19％,铵态氮占44.08％;降雨偏酸性,全年pH平均值为5.84;8个树种穿透雨和树干茎流的氮、磷年均浓度显著高于大气降雨,表现出较强的淋溶作用,同时,各树种林内雨氮、磷特征存在显著的月度差异和种间差异,尤其是原生树种巴山冷杉的硝酸盐氮、铵态氮、总氮及P浓度均较高,而引进树种华山松和阔叶树种的浓度则较低;8个树种的茎流和穿透雨的pH值分别介于5.42～6.82和6.23～6.83,均略高于大气降雨;在种组水平,引进树种的pH值显著低于原生树种,但氮、磷浓度在两组间不显著.因此,该地区次生林演替过程中林分变化对林内雨氮磷营养特征的影响值得进一步关注.

在山西省南部调查了种植年限为1、7、10、13、16年的越冬长茬设施蔬菜生产施肥现状,研究了不同种植年限设施蔬菜土壤剖面硝态氮、Olsen-P和CaCl2-P的分配特征和规律,为控制设施蔬菜生产对农业面源污染的影响提供参考.结果表明:不同种植年限设施养分投入差异较大,新建设施氮、磷和钾投入量高达6088.3、2705.4和3287.2 kg·hm-2,随后养分投入量明显降低N、P和K的养分投入水平在1591.1—2943、619.4—1195.6和877.5—2026.3 kg·hm-2,80％的氮和90％磷在移栽前投入.过量养分投入和施肥与作物需肥不耦合增加了NO3--N在土壤剖面的迁移,种植1年200 cm土壤剖面的NO3--N通体大于30.00 mg·kg-1,随种植年限增加NO-3-N向下移动明显,种植16年0—60 cm NO3--N含量达110—203 mg·kg-1,土层180—200 cm接近60 mg·kg-1;设施土壤0—20 cm的Olsen-P和CaCl2-P累积明显,种植1年分别达138.0和2.7 mg·kg-1,而后累积至300 mg·kg-1和7.6 mg·kg-1左右,随种植年限增加Olsen-P和CaCl2-P在土壤剖面明显下移.该区域土壤Olsen-P与CaCl2-P的突变点为46.70 mg·kg-1,土壤NO3--N含量与EC值显著正相关(r=0.624,P<0.01),CaCl2-P/Olsen-P与有机质含量表现出显著的正相关(r=0.317,P<0.05).这表明EC值能够较好地表征NO3--N污染状况,由于CaCl2-P为易淋洗磷,故土壤Olsen-P含量>46.70 mg·kg-1时易出现磷的淋洗,土壤有机质提升增加了磷淋洗的风险.

岩溶土壤是岩溶生态系统的重要组成部分,其母质碳酸盐岩在气候、地形、时间及生物等因素的综合作用下可依次演替出黑色石灰土、棕色石灰土、黄色石灰土和红色石灰土.[目的]了解可培养细菌群落对岩溶石灰土演替过程的响应,可为岩溶石漠化治理、生态恢复和重建等提供理论依据.[方法]以黑色石灰土、棕色石灰土、黄色石灰土和红色石灰土为研究对象,对土壤SOC、TN和TP含量以及可培养细菌群落进行测定.[结果]土壤SOC和TN含量表现为:黑色石灰土＞棕色石灰土＞黄色石灰土＞红色石灰土,TP含量在黑色石灰土中最高,在红色石灰土中最低.本研究共分离纯化得到144株细菌,其中R2A培养基分离纯化出的细菌最多.细菌主要来自Actinobacteria、Bacteroidetes、Firmicutes和Proteobacteria门,Pseudomonas、Cupriavidus和Bacillus等是可培养菌中的优势属.在属水平上,黑色石灰土中分离得到的菌株最多并以Arenimonas、Thermomonas、Achromobacter、Brevibacillus等作为优势特有属.具有固碳、固氮和解磷功能的细菌主要分布在岩溶石灰土演替的早期.[结论]基于母质碳酸盐岩特性,富含有机质的黑色石灰土在参与碳氮磷循环细菌的作用下形成.随着石灰土淋溶程度的增加,岩溶石灰土理化性质和可培养细菌多样性呈现降低的趋势.

土壤氮转化过程是森林生态系统氮循环的重要组成部分,调控着土壤可利用氮的含量,决定了土壤氮素的存留状况.大气氮沉降增加是全球变化研究领域的重点问题之一,氮和磷作为影响植物生长最主要的矿质元素,人类活动加剧造成的氮磷养分输入的变化已经成为影响森林生态系统土壤氮循环的重要因素之一.截至目前,国内外已开展了大量关于氮磷输入对森林生态系统土壤氮转化影响的研究,但仍缺乏对该问题的统一结论和整体认知,这在相对"氮富集"、"磷限制"的热带森林尤为突出.本文综述了国内外关于热带森林土壤氮转化和氮损失对氮磷养分添加响应的研究结果,以期概述该问题的普遍规律并揭示其潜在机理.目前的研究趋于认为,长期氮输入使热带森林土壤氮转化过程加速,进而提高了 土壤有效氮含量以及增强生态系统氮损失(通过气态排放和液态淋溶);磷添加则趋向于刺激植物-土壤之间的养分循环,降低热带森林土壤氮素损失速率,从而有利于土壤氮素的存留;氮磷同时添加对热带森林土壤氮转化过程可能不存在交互作用.在氮磷添加下,土壤环境条件、土壤有机质、凋落物性质、微生物群落组成等的变化可能是造成热带森林土壤氮转化速率大小和方向发生改变的潜在机理.同时,结合已有研究现状,指出了当前相关研究存在的问题及未来研究方向.

氮添加是提高退化草地生产力的主要养分管理措施,而过量的氮输入会导致土壤酸化、增加硝酸盐淋溶损失和温室气体排放.旨在明确草原割草利用下土壤氮、磷转化功能基因丰度对氮磷添加的响应规律,为定向调控打草场土壤氮、磷转化过程,提高养分利用效率,减少温室气体N2 O排放提供科学依据.2018—2020年在呼伦贝尔草甸草原打草场设置了5个施氮水平(0、1.55、4.65、13.95、27.9 g N m-2 a-1)和3个磷水平(0、5.24、10.48 g P m-2 a-1),裂区试验设计,在植物不同生长时期测定土壤氨氧化(amoA-AOA和amoA-AOB)、反硝化(narG、nirK、nirS和nosZ)和磷转化(phoD)基因丰度.结果表明,土壤氮转化基因丰度受到氮、磷添加的调控,而氮、磷添加对土壤磷转化功能基因丰度无显著影响(P>0.05).氮添加可提高amoA-AOB基因丰度,增加氨氧化细菌调控土壤总硝化速率的相对重要性,因此能增加硝酸盐淋溶损失潜势.高氮处理下添加磷可降低amoA-AOB基因丰度,降低硝酸盐淋溶损失潜势.反硝化基因nirK和nosZ的丰度受植物生长季节的影响,氮添加仅对8月份nirK和nosZ基因丰度有显著的促进作用,增加气态氮损失潜势.土壤氮的过量输入可在一定程度促进土壤氨氧化和反硝化进程,增加硝酸盐淋溶和气态氮损失的风险.磷添加可能会在一定程度上降低土壤硝酸盐淋溶损失的风险,对提高氮的利用效率具有重要作用.