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长期化肥配施不同有机物料对亚热带稻田土壤微生物生物量及酶化学计量特征的影响
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作者 李雪 周萍 +5 位作者 程爱武 戴玉婷 赖佳鑫 李康祺 盛浩 吴金水 《植物营养与肥料学报》 北大核心 2025年第2期305-316,共12页
【目的】利用肥料长期定位试验,研究化肥与不同有机物料配施下,亚热带稻田土壤的微生物生物量碳氮磷含量、土壤胞外酶活性及其化学计量比的差异,揭示不同有机肥源对土壤微生物生物量稳定性的影响特征。【方法】依托位于湖南省宁乡市农... 【目的】利用肥料长期定位试验,研究化肥与不同有机物料配施下,亚热带稻田土壤的微生物生物量碳氮磷含量、土壤胞外酶活性及其化学计量比的差异,揭示不同有机肥源对土壤微生物生物量稳定性的影响特征。【方法】依托位于湖南省宁乡市农技中心的稻田长期定位试验(始于1986年),选取5个施肥处理,分别为不施肥对照(CK)、单施化肥(NPK)、30%猪粪有机肥替代化肥氮(30%OM)、60%猪粪有机肥替代化肥氮(60%OM)、秸秆还田+化肥(NPKS),种植制度为一年三熟,早稻-晚稻-大麦轮作。于2022年9月晚稻成熟期采集表层(0—20 cm)土壤样品,测定土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量,微生物生物量碳、氮、磷(MBC、MBN、MBP)含量和β-葡萄糖苷酶(βG)、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、酸性磷酸酶(ACP)活性,并计算化学计量比。【结果】长期施肥显著提高了土壤SOC、TN和TP含量,60%OM处理3个指标的增幅均最高(P<0.05),30%OM处理的增幅也显著高于NPK处理,而NPKS处理的TN增幅与NPK处理相当。3个有机无机肥配合处理之间土壤C/N无显著差异,而NPKS处理的C/P和N/P均显著高于60%OM和30%OM处理。3个有机无机肥配合处理MBC含量无显著差异,均高于NPK处理;MBN和MBP含量均以60%OM处理最高,显著高于其他处理,其次为30%OM处理,NPKS处理MBN含量高于NPK处理,而MBP含量与NPK处理相当,因而NPKS处理的MBC/MBN和MBC/MBP均显著高于两个猪粪处理,低于NPK处理。与CK相比,NPK处理仅显著增加了βG活性,而有机无机肥配施提高了土壤βG、NAG和ACP活性,30%OM处理土壤中的βG/NAG和βG/ACP显著高于NPK处理,而60%OM处理则显著低于NPK处理。相关性分析表明,土壤微生物生物量及其化学计量,以及βG和ACP活性,均与土壤碳、氮、磷含量及其化学计量呈正相关。进一步冗余分析表明,土壤TP含量和N/P是驱动土壤微生物生物量及其化学计量变化的关键因子。【结论】长期将化肥与有机肥配合施用,能显著提升稻田土壤的有机碳、全氮和全磷含量,同时增加微生物生物量和胞外酶活性。其中,以60%的猪粪替代化肥氮的效果最为突出,不仅显著提高了土壤碳、氮、磷的含量,而且显著增加了微生物生物量碳、氮、磷含量,但降低了胞外酶化学计量比,并维持较低的胞外酶化学计量平衡。因此,猪粪与氮磷钾配施通过增加土壤有机碳、氮、磷投入,维持较稳定的积累,进而提升土壤肥力,提高适应环境变化的能力。而氮磷钾与秸秆配施可能造成土壤磷素的限制,降低土壤养分的供应能力。 展开更多
关键词 长期试验 亚热带稻田 土壤养分 微生物生物量 土壤酶活性 元素化学计量
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2005-2018年中国科学院桃源农业生态试验站水稻根系生物量及水稻根系元素含量数据集 被引量:1
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作者 陈春兰 陈安磊 +5 位作者 秦红灵 傅心赣 谢小立 尹春梅 张琳 魏文学 《中国科学数据(中英文网络版)》 CSCD 2023年第3期220-231,共12页
水稻根系残留于土壤,是水稻土有机质来源的主要因素之一,也是水稻土有机碳含量保持一定稳定性的重要因素。本数据集来源于中国科学院桃源农业生态试验站长期监测样地,包括综合观测场、辅助观测场(3个施肥处理)、2个站区调查点样地2005–... 水稻根系残留于土壤,是水稻土有机质来源的主要因素之一,也是水稻土有机碳含量保持一定稳定性的重要因素。本数据集来源于中国科学院桃源农业生态试验站长期监测样地,包括综合观测场、辅助观测场(3个施肥处理)、2个站区调查点样地2005–2018年相关数据。数据集由7个部分组成,分别是表层根系生物量(0–20 cm)、根系元素含量(全碳、全氮、全磷、全钾)、根系分布(0–10 cm、10–20 cm、20–30 cm、30–40 cm)、样地背景信息、样地肥料投入情况、采样记录、分析方法记录。数据的产生严格遵照CERN生物联网监测规范执行,数据质量由台站与分中心质控人员审核质控。本数据集为调查水稻根系对稻田土壤有机碳及氮磷钾元素的贡献,以及水稻根系对维护稻田土壤地力的作用提供可靠的基础数据。 展开更多
关键词 水稻根系 生物量 元素含量 根系分布 长期定位监测
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2006-2022年中国科学院环江喀斯特生态系统观测站农田长期观测样地土壤养分数据集
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作者 凌秋梅 傅伟 +5 位作者 刘坤平 林海飞 苏以荣 王克林 张伟 唐新斋 《中国科学数据(中英文网络版)》 CSCD 2024年第3期160-172,共13页
中国科学院环江喀斯特生态系统观测研究站(本文中简称“环江站”)是我国西南喀斯特地区重要的农业生态系统长期野外定位观测研究站,是依照中国生态系统研究网络(Chinese Ecosystem Research Network,简称CERN)联网监测规范布置的试验样... 中国科学院环江喀斯特生态系统观测研究站(本文中简称“环江站”)是我国西南喀斯特地区重要的农业生态系统长期野外定位观测研究站,是依照中国生态系统研究网络(Chinese Ecosystem Research Network,简称CERN)联网监测规范布置的试验样地。自2005年以来,环江站依照国家生态系统观测研究网络(National Ecosystem Research Network of China,简称CNERN)和CERN农田生态系统观测指标要求,逐一开展针对喀斯特峰丛洼地农田生态系统水分、土壤、生物、气象等环境要素的监测活动。本数据集收集、整理了环江站2006–2022年8个长期联网监测样地的土壤养分数据,包括土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾、缓效钾、pH值等9项指标,均进行了严格的数据质量控制与评估,并附有完整的样地背景信息和分析方法记录。本数据集反映了桂西北喀斯特峰丛洼地农业区传统代表性作物早晚稻、玉米、大豆、桑叶、柑橘等农作地土壤常规养分含量动态变化,对指导喀斯特峰丛洼地农业生产、培育土壤地力具有参考依据。 展开更多
关键词 喀斯特 土壤养分 长期定位监测 农田生态系统 不同施肥措施
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基于cDNA克隆的亚热带阔叶林和针叶林生态系统担子菌漆酶基因多样性及其群落结构研究 被引量:1
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作者 陈香碧 苏以荣 +5 位作者 何寻阳 吴金水 梁月明 冯书珍 葛云辉 肖伟 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1924-1931,共8页
作为木质素降解的关键酶之一,漆酶在森林生态系统养分循环过程中占有重要的地位。通过构建cDNA克隆文库,从mRNA水平上研究了亚热带喀斯特原生林(常绿落叶阔叶混交林)和红壤马尾松林(针叶林)凋落物层(O层)及表土层(A层,0—20 cm)中担子... 作为木质素降解的关键酶之一,漆酶在森林生态系统养分循环过程中占有重要的地位。通过构建cDNA克隆文库,从mRNA水平上研究了亚热带喀斯特原生林(常绿落叶阔叶混交林)和红壤马尾松林(针叶林)凋落物层(O层)及表土层(A层,0—20 cm)中担子菌漆酶基因多样性及其群落结构。结果发现,O层担子菌漆酶基因多样性、丰富度和均匀度均以原生林远远高于马尾松林,而A层与O层的趋势相反;同一森林生态系统,原生林土壤O层中担子菌漆酶基因多样性和种群丰富度高于土壤A层,而马尾松林则O层明显低于A层。"目"分类地位上,伞菌目在两森林生态系统中占绝对优势,且在马尾松林O层中比例高达90.2%;原生林O层和马尾松林A层中存在丰富的多孔菌目和钉菇目;红菇目仅在原生林A层中检测到,且比例为12.4%。群落结构上,与原生林O层和马尾松林A层相比,原生林A层和马尾松林O层含漆酶基因的担子菌种群分布极不均匀,分别存在1和2个绝对优势种群(克隆子数占各克隆库20%以上),且分别与伞菌属、小菇属和侧耳属有较高的氨基酸相似性。此外,两森林土壤中漆酶活性、碳、氮、木质素含量均以原生林显著高于马尾松林,且O层显著高于A层。这些结果表明亚热带阔叶林和针叶林不同土壤层位中降解木质素的担子菌漆酶基因多样性和群落结构有着极大的差异,而这种差异与微生物底物的可利用性、多样性以及土壤pH等因素的综合作用密切相关。 展开更多
关键词 漆酶 森林生态系统 凋落物 cDNA 基因多样性 克隆
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亚热带典型农业小流域井水水质季节变化与空间分布特征 被引量:2
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作者 罗巧 李勇 吴金水 《中国生态农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期829-836,共8页
井水是亚热带农业区域农民的饮用水源,其水质状况直接影响到当地农民的身体健康。本文选取亚热带典型农业小流域中井水铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)、总氮(TN)和总磷(TP)为研究对象,采用地统计学方法,分析其季节变化和空间... 井水是亚热带农业区域农民的饮用水源,其水质状况直接影响到当地农民的身体健康。本文选取亚热带典型农业小流域中井水铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)、总氮(TN)和总磷(TP)为研究对象,采用地统计学方法,分析其季节变化和空间分布特征。结果表明,研究区农户井水中NH4+-N、NO3--N、TN和TP含量在全年4个季节的平均值分别为0.05~0.10 mg(N)·L-1、3.0~4.9 mg(N)·L-1、3.4~5.1 mg(N)·L-1和0.03~0.17 mg(P)·L-1,超标率分别为2.3%、10.4%、9.5%和7.9%。在季节动态变化上,NH4+-N在全年变化不显著(P〉0.05),这主要与土壤的吸附有关;而NO3--N、TN和TP均在夏季达到最高,春季最低,并且两个季节之间的变化具有显著性(P〈0.05),这主要与农业施肥活动和降水条件有关。在空间变异性上,NH4+-N、NO3--N、TN和TP含量在各季节的块金值与基台值的比值都为0,并且各变量在各季节的变程各不相同,说明这4个变量在各季节分别在不同尺度范围内表现出较强的空间自相关性。在空间分布上,NH4+-N、NO3--N、TN和TP含量都具有斑块状分布,而斑块的位置、大小和形状各不相同。NO3--N和TN在全年的空间分布与研究区地形和土地利用方式有关,在东南部和西南部地势较低的水稻种植区含量较高,而在北部地势较高的林地含量较低。而NH4+-N和TP的空间变异系数高于NO3--N和TN,这主要是由于NH4+-N易被土壤吸附,而磷素在土壤中易被固定,迁移较困难,导致NH4+-N和TP在不同地方的含量差异比较大。地形、水文气候条件、土壤类型、土地利用方式和农业施肥等是造成亚热带农业区域井水水质季节动态变化和空间分布格局差异的主要因素。 展开更多
关键词 亚热带 农业区域 井水 水质 土地利用 地统计学
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低分子量有机酸对亚热带地区典型土壤磷吸附的影响
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作者 张苗苗 黄鑫星 +3 位作者 罗沛 刘锋 宫殿林 肖润林 《湖南农业科学》 2024年第2期23-30,共8页
为探索低分子量有机酸对亚热带地区典型土壤磷吸附的影响,采用批处理法研究了柠檬酸和草酸对旱地土、水稻土磷素吸附特征的作用,重点探讨了不同浓度有机酸和柠檬酸钠、有机酸加入顺序等对土壤磷吸附的影响。结果表明:柠檬酸和草酸显著... 为探索低分子量有机酸对亚热带地区典型土壤磷吸附的影响,采用批处理法研究了柠檬酸和草酸对旱地土、水稻土磷素吸附特征的作用,重点探讨了不同浓度有机酸和柠檬酸钠、有机酸加入顺序等对土壤磷吸附的影响。结果表明:柠檬酸和草酸显著降低了土壤磷吸附动力学的颗粒内扩散模型拟合度,减弱了磷素在土壤颗粒内部扩散过程。Langmuir和Freundlich方程对有机酸存在下土壤磷吸附等温数据均有较好的拟合效果(R2=0.863~0.996)。有机酸降低了土壤磷素最大理论吸附量。土壤磷吸附量与有机酸浓度呈指数函数关系,0.1~5 mmol/L有机酸对土壤磷吸附的影响最大。有机酸浓度小于1 mmol/L时,柠檬酸对土壤磷素吸附的抑制程度大于草酸;而当浓度大于5 mmol/L时,草酸的抑制程度更大。在相同浓度时,0.1~5 mmol/L的柠檬酸钠比柠檬酸对土壤磷吸附能力抑制程度更大,先加入有机酸进一步降低了土壤对磷素吸附量,说明阴离子竞争吸附是低浓度柠檬酸降低土壤磷吸附能力的主要原因,而柠檬酸浓度为5~50 mmol/L时,有机酸与土壤铁铝等金属离子的络合作用占主导。 展开更多
关键词 磷吸附 土壤 柠檬酸 草酸 低分子量有机酸
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亚热带典型农业流域河流水质多元线性回归预测 被引量:13
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作者 宫殿林 洪曦 +4 位作者 曾冠军 王毅 左双苗 刘新亮 吴金水 《生态与农村环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第6期509-518,共10页
理解河流水体氮磷浓度与景观格局之间的关系是流域水环境质量科学管理的前提。选取湖南省长沙县石燕河流域,基于Pearson相关性分析、方差分解分析和多元线性回归方法,研究景观格局对流域出口水体氮磷浓度的影响并构建氮磷浓度预测模型... 理解河流水体氮磷浓度与景观格局之间的关系是流域水环境质量科学管理的前提。选取湖南省长沙县石燕河流域,基于Pearson相关性分析、方差分解分析和多元线性回归方法,研究景观格局对流域出口水体氮磷浓度的影响并构建氮磷浓度预测模型。结果表明,流域出口水质长期处于劣V类,铵态氮(NH_4^+-N)、硝态氮(NO3--N)、总氮(TN)、可溶性磷(DP)和总磷(TP)质量浓度分别为5.67~22.46、0.76~2.85、13.41~45.55、0.86~5.00和1.99~9.94 mg·L^(-1);流域出口水体氮磷浓度与土地利用方式组成、景观格局指数、人口和养殖密度相关性显著(P<0.05)。流域出口水体TN和TP浓度与林地面积比例、养殖密度呈显著正相关(P<0.05),与农田、居民地面积比例和人口密度呈显著负相关(P<0.05);TN和TP浓度与景观格局最大斑块指数(LPI)呈显著正相关(P<0.05),与景观斑块形状指数(LSI)呈显著负相关(P<0.05);流域出口水体氮磷浓度可用土地利用方式组成(农田、居民地、茶园)和景观格局指数[斑块密度(PD)、LPI、LSI、蔓延度(CONTAG)、景观分割度(DIVISION)]的多元线性回归模型预测(校正后R2为0.132~0.320),且多元线性回归模型对NO_3^--N浓度的预测效果最佳。研究结果可为亚热带丘陵区农业流域水环境保护与景观合理规划、利用和管理提供科学依据。 展开更多
关键词 流域环境 氮磷 畜禽养殖 面源污染 土地利用
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基于模糊c-均值聚类的亚热带丘陵区土壤肥力空间分异与管理分区
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作者 赖佳鑫 李康祺 +3 位作者 周萍 戴玉婷 郭晓彬 吴金水 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期702-716,共15页
[目的]亚热带丘陵区地形复杂,土壤肥力空间变异大,科学地将土壤按照相似地力进行分区,是实现丘陵区土壤精确管理,优化土壤培肥技术的理论基础。[方法]研究对象位于亚热带丘陵区的典型小流域-湖南省长沙县金井镇,2009年在全镇范围内(112 ... [目的]亚热带丘陵区地形复杂,土壤肥力空间变异大,科学地将土壤按照相似地力进行分区,是实现丘陵区土壤精确管理,优化土壤培肥技术的理论基础。[方法]研究对象位于亚热带丘陵区的典型小流域-湖南省长沙县金井镇,2009年在全镇范围内(112 km~2)密集布置946个样点采集土壤样品,以测定的土壤肥力指标为数据源,包括土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、速效氮(AN)、有效磷(AP)和pH,采用地统计学和模糊c-均值聚类算法,分析流域土壤肥力的空间异质性;采用主成分分析法进行土壤肥力分区,并根据数据的差异显著性和变异系数对分区结果进行验证。[结果]除pH外,流域内土壤有机碳、全氮、全磷、速效氮和有效磷均存在中等至强的空间变异,变异系数(CV)介于36%~125%。基于主成分分析和模糊c-均值聚类可将研究区划分为3个肥力管理分区:MZ1、MZ2和MZ3,分区后各土壤肥力指标的变异系数(CV)不同程度地降低,以pH变异系数降幅最小(6%),AP变异系数降幅最大(96%)。同一分区内主要土壤肥力指标趋于同质化,分区间则异质化显著(P<0.01)。分区间水稻产量差异明显,MZ1区晚稻产量和早晚稻总产量显著高于MZ2和MZ3 (P<0.01)。MZ1、MZ2和MZ3区土壤pH值分别为4.12、4.04和4.00,均属于极酸水平;SOC分别为15.15、14.38和12.24 g/kg,均处于高水平;TN也为高水平(1.56、1.48和1.34 g/kg);TP为高至很高水平(0.86、0.69和0.60 g/kg);AN则处于很低至低水平(41.08、35.33和26.16 mg/kg);AP为中低水平(8.63、4.46和3.39 mg/kg)。[结论]亚热带丘陵区地形地貌复杂,是土壤肥力空间变异较大的主要影响因素。通过土壤肥力管理分区,可有效降低区域内肥力指标的变异程度,优化复杂丘陵区耕地管理措施。本研究区域中MZ1、MZ2和MZ3区均应着重改良土壤酸化现象,提高肥料氮素利用率,避免过量施用化学氮肥;MZ1区可适当减施磷肥,避免关键生育期过量施用磷肥;MZ2和MZ3区可以考虑适量施用生物酶活化磷肥或增施有机肥,以提高作物对磷素的利用效率。 展开更多
关键词 土壤肥力分区 空间分异 模糊聚类 主成分分析 养分管理措施
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亚热带区稻田土壤氮磷淋失特征试验研究 被引量:16
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作者 许晓光 李裕元 +4 位作者 孟岑 焦军霞 石辉 张满意 吴金水 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期991-999,共9页
土壤氮磷淋失是农业面源污染的一种重要形式。以亚热带稻田为研究对象,采用陶土头定位观测法比较研究了施肥对稻田土壤氮(N)磷(P)淋失特征的影响。2010—2011年连续近2年的试验结果表明,与不施肥对照(CK)相比,施肥会显著增加稻田土壤N、... 土壤氮磷淋失是农业面源污染的一种重要形式。以亚热带稻田为研究对象,采用陶土头定位观测法比较研究了施肥对稻田土壤氮(N)磷(P)淋失特征的影响。2010—2011年连续近2年的试验结果表明,与不施肥对照(CK)相比,施肥会显著增加稻田土壤N、P的淋失。稻田土壤N的淋失形态有显著差异(P<0.05),水稻生长期(4—10月)淹水条件下淋失形态主要为NH4+-N,而闲田期(10—翌年3月)非淹水条件下则主要为NO3--N。这与土壤通气状况的变化有密切关系。研究区10—12月(闲田期)稻田P的淋失明显高于其他时期,是稻田土壤P淋失的主要阶段。控制土壤N、P累积是降低稻田土壤N、P淋失的重要途径。 展开更多
关键词 亚热带稻田土壤 氮磷淋失 动态特征 陶土头采样法 闲田期淹水条件
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亚热带主要耕作土壤硝态氮淋失特征试验研究 被引量:21
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作者 高茹 李裕元 +4 位作者 杨蕊 魏红安 聂敏 张满意 吴金水 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期839-852,共14页
本文选取红壤、水稻土、潮土、黄棕壤和紫色土等我国亚热带地区的主要耕作土壤为研究对象,采用土柱模拟试验,研究了土壤氮素累积与硝态氮迁移的动态特征,并对氮素的淋失风险进行了定量评价和预测。结果表明,硝态氮在土壤中的淋失过程可... 本文选取红壤、水稻土、潮土、黄棕壤和紫色土等我国亚热带地区的主要耕作土壤为研究对象,采用土柱模拟试验,研究了土壤氮素累积与硝态氮迁移的动态特征,并对氮素的淋失风险进行了定量评价和预测。结果表明,硝态氮在土壤中的淋失过程可分为两个明显阶段,即高浓度快速降低阶段和低浓度缓慢降低阶段。硝态氮淋失过程存在明显的拐点,该点对应的累积入渗量(拐点入渗量)变化范围为38.1~219.7 mm,且随土壤硝态氮含量的增加呈幂函数关系增加,表明随硝态氮含量的增高,其淋失风险呈加速增大的趋势。硝态氮淋失强度随土壤硝态氮含量的增加呈显著的线性变化趋势。初步估测,我国亚热带地区在年降水入渗量700 mm和土壤硝态氮累积水平为N 20 mg/kg的条件下,表层土壤(0—20 cm)的硝态氮年平均淋失量为N 484.9 kg/hm2,土壤间的变异系数(CV%)为26.5%。土壤硝态氮含量是影响硝态氮淋失强度的决定因素,其它土壤性质的影响均相对较小,因此,控制土壤氮素累积和化肥施用水平是降低其淋失风险的关键环节。 展开更多
关键词 亚热带地区 耕作土壤 土壤氮素累积 硝态氮淋失 淋失强度 定量评价
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亚热带丘陵区湿地水生植物组合模式拦截氮磷的研究 被引量:23
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作者 王丽莎 李希 +6 位作者 甘蕾 张瑞 吕殿青 周脚根 张满意 李裕元 吴金水 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2017年第9期1577-1583,共7页
人工湿地是农业面源污染治理的有效措施,植物构成及其组合模式是影响湿地污染消纳能力的关键。以湖南亚热带红壤丘陵区为研究区,通过人工湿地小区试验,选取对氮磷有较强吸收能力的浮水植物绿狐尾藻(Myriophyllum elatinoides)为主要植物... 人工湿地是农业面源污染治理的有效措施,植物构成及其组合模式是影响湿地污染消纳能力的关键。以湖南亚热带红壤丘陵区为研究区,通过人工湿地小区试验,选取对氮磷有较强吸收能力的浮水植物绿狐尾藻(Myriophyllum elatinoides)为主要植物,分别与黑三棱(Sparganium stoloniferum)、梭鱼草(Pontederia cordata)、铜钱草(Hydrocotyle vulgaris)、灯芯草(Juncus effusus)、野芋头(Calla palustris)、水花生(Alternanthera philoxeroides)等构成不同的植物组合模式,研究其对农村污水(COD:56.34~109.41 mg·L^(-1)、TN:21.11~33.24 mg·L^(-1)、TP:3.36~5.74 mg·L^(-1))的净化效果,旨为亚热带丘陵区农村污水人工湿地生态治理工程提供参数依据。结果表明,观测期内(7—11月),野芋头组合对COD去除效果最好,出水COD平均质量浓度为21.24 mg·L^(-1),平均去除率为72.9%。铜钱草组合对TN的去除效果最好,出水TN平均质量浓度为3.52mg·L^(-1),平均去除率达到84.9%。梭鱼草组合对TP的去除效果最好,出水TP平均质量浓度为0.22 mg·L^(-1),平均去除率达到95.2%。各植物组合氮磷积累量分别在12.43~30.87 g·m^(-2)和0.99~4.69 g·m^(-2)之间,梭鱼草组合氮磷积累量最大(8月:N 30.87 g·m^(-2)和11月:P 4.69 g·m^(-2))。植物吸收占总氮磷去除的比例分别为17.3%~27.8%和10.3%~16.7%,其中,以梭鱼草组合对氮磷的吸收比例最大,野芋头组合吸收比例最小。综合而言,绿狐尾藻与梭鱼草组合为研究区最佳湿地水生植物组合模式。 展开更多
关键词 亚热带丘陵区 水生植物 组合模式 人工湿地
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亚热带丘陵区人工湿地底栖动物群落特征研究 被引量:5
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作者 郭宁宁 李希 +8 位作者 周训军 叶磊 孟岑 夏梦华 彭健 蒋磊 吕殿青 李裕元 吴金水 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期930-940,共11页
以湖南长沙亚热带丘陵区为研究区域,以处理农村综合污水(含畜禽养殖废水、农村生活污水及农田排水)为主要目的,通过野外小区控制试验,设置梭鱼草(Pontederia cordata)、绿狐尾藻(Myriophyllum elatinoides)、梭鱼草+绿狐尾藻组合(Ponted... 以湖南长沙亚热带丘陵区为研究区域,以处理农村综合污水(含畜禽养殖废水、农村生活污水及农田排水)为主要目的,通过野外小区控制试验,设置梭鱼草(Pontederia cordata)、绿狐尾藻(Myriophyllum elatinoides)、梭鱼草+绿狐尾藻组合(Pontederia cordata+Myriophyllum elatinoides)及无植物对照(CK)4个湿地处理,分别于2019年4、7、10、12月采集底泥样品,研究不同植物湿地底栖动物物种组成与优势种、丰度与生物量及生物多样性的季节变化特征,并探讨其与环境因子的关系.结果表明:4个季节共采集到底栖动物27种,以水生昆虫居多(22种).耐污性较强的霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)、苏氏尾鳃蚓(Branchiura sowerbyi)和黄色羽摇蚊(Chironomus flaviplumus)为4个季节共同存在物种.与单一植物湿地相比,水质处理效果最好的梭鱼草+绿狐尾藻组合湿地的底栖动物年均丰度和生物量最低,仅为522ind/m^(2)和52.1g/m^(2),而无植物对照湿地的底栖动物年均丰度和生物量最高,分别为3665ind/m^(2)和146.3g/m^(2).夏、秋季各处理湿地底栖动物的Shannon-Wiener多样性指数(H')、Margalef丰富度指数(d)和Pielou均匀度指数(J)总体上高于春、冬季.其中,春季Margalef丰富度指数表现为梭鱼草、无植物对照湿地显著高于绿狐尾藻和梭鱼草+绿狐尾藻组合湿地(P<0.05),夏季Pielou均匀度指数表现为无植物对照湿地显著低于有植物配置的湿地(P<0.05),冬季Margalef丰富度指数则表现为梭鱼草、梭鱼草+绿狐尾藻组合湿地显著高于绿狐尾藻和无植物对照湿地(P<0.05).Spearman相关分析结果表明,底栖动物物种数与pH值呈显著正相关(P<0.05),丰度与DO呈负相关,而与其他环境因子呈正相关(P<0.05);RDA分析结果进一步表明,DO是影响腹足纲的主要环境因子,而寡毛纲和摇蚊幼虫受制环境因子较多,主要与TN、COD相关性较大. 展开更多
关键词 梭鱼草 绿狐尾藻 底栖动物 季节变化 环境因子
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中亚热带山区深层土壤有机碳库对土地利用变化的响应 被引量:25
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作者 盛浩 周萍 +2 位作者 李洁 宋迪思 张杨珠 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第23期7004-7012,共9页
通过对中亚热带丘陵山区4种典型的土地利用方式(天然林以及由此转变而来的杉木人工林、板栗园和坡耕地)1 m深土壤剖面碳储量、δ13C值和细根生物量的研究,结果表明:土地利用变化7a后,土壤剖面(1 m)有机碳储量与天然林相比降低了26%—36%... 通过对中亚热带丘陵山区4种典型的土地利用方式(天然林以及由此转变而来的杉木人工林、板栗园和坡耕地)1 m深土壤剖面碳储量、δ13C值和细根生物量的研究,结果表明:土地利用变化7a后,土壤剖面(1 m)有机碳储量与天然林相比降低了26%—36%,且40 cm以下深层矿质土壤碳储量下降了19%—45%。1 m深土壤δ13C平均则升高1‰—3‰,说明植物群落的光合类型发生了变化,C4植物种对土壤有机碳的贡献增加。天然林转变后,严重的水土流失、人为扰动和植物物种组成的变化,诱发深层土壤碳输入减少以及碳流失和矿化损失增加,是导致深层土壤碳储量大幅下降的主因。土地利用变化后,60 cm深细根生物量锐减50%—99%,且细根主要集中于表土层。这主要与土壤理化性状劣化、资源有效性大幅降低及天然林转变后植被幼龄化有关,反映土地利用变化后土地生产力大幅退化。上述研究结果揭示在中亚热带山地开发、利用和土地转变过程中,加强天然林保育和中幼林抚育,创新减轻坡土扰动的农艺措施和加强陡坡地退耕,严控水土流失,科学施肥补充损失的土壤有机质和养分,对于维系山地土壤生产力和山区可持续经营具有长远意义。 展开更多
关键词 土地利用方式转变 土壤碳贮量 δ13C值 细根生物量 稳定性碳同位素
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再生水盐分在亚热带不同土壤中的迁移特性及其差异 被引量:8
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作者 胡传旺 王辉 +2 位作者 武芸 卢佳宇 李裕元 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第20期99-107,共9页
为了合理评价再生水灌溉盐分对土壤环境的影响,分析盐溶液淋溶亚热带土壤流出液盐分变化规律及其对土壤化学性质的影响差异,该文采用定水头入渗法,模拟不同浓度钠盐溶液淋溶黏性潮土、沙性潮土、红壤、紫色土、水稻土等5种亚热带地区土... 为了合理评价再生水灌溉盐分对土壤环境的影响,分析盐溶液淋溶亚热带土壤流出液盐分变化规律及其对土壤化学性质的影响差异,该文采用定水头入渗法,模拟不同浓度钠盐溶液淋溶黏性潮土、沙性潮土、红壤、紫色土、水稻土等5种亚热带地区土壤,并观测土壤流出液电导率(EC)和pH值的差异。试验结果表明:1)高浓度盐溶液对黏粒含量较高的红壤、紫色土、黏性潮土的穿透能力弱于黏粒含量较低的水稻土和沙性潮土。同等浓度水平处理达到相同的穿透程度,酸性土壤(红壤、紫色土、水稻土)能承受更多的低质水量。2)盐分在土壤中的迁移速度主要由土壤理化性质决定,土壤黏粒含量、交换性铝含量会显著减缓盐分在土壤中的迁移能力,而土壤粉粒含量、EC、pH值以及交换性钙、镁含量会促进盐分在土壤中的迁移。盐分更容易穿透碱性土壤(黏性潮土和沙性潮土)而流出,碱性土壤流出液相对EC最大变化速率比酸性土壤高36%。基于Boltzmann函数拟合表明,入渗水盐浓度及土壤理化性质对模型参数有显著影响(P<0.05)。3)土壤化学性质受入渗液盐分浓度的影响程度不仅与土壤本身的化学性质有关,也与土壤质地中的粉粒、黏粒含量有极显著的关系(P<0.01)。各浓度盐溶液对碱性土壤的pH值影响不明显,对酸性土壤的pH值影响较大,其流出液pH值减少1.6~2.6个单位,其中红壤的pH值变化最大,其次为紫色土。入渗液EC高于4.77dS/m的处理对土壤流出液的稳定pH值影响增幅不明显。因此,利用低质水灌溉时要依据土壤理化性质合理限定水中盐浓度。 展开更多
关键词 土壤 淋溶 入渗 流出液 盐溶液 穿透曲线 理化性质
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亚热带小流域土壤氮磷分布及其环境效应 被引量:12
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作者 金慧龙 李裕元 +2 位作者 高茹 刘新亮 吴金水 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2012年第3期123-126,共4页
土壤氮磷积累是引起农业面源污染的主要原因。为探讨土壤氮磷含量的分布状况及其对环境的影响,选取位于长沙县金井镇的小流域为研究区域,以表层土壤(0-20cm)为采样对象,按不同的土地利用方式共采集样品1 118个。以土地利用类型为分析单... 土壤氮磷积累是引起农业面源污染的主要原因。为探讨土壤氮磷含量的分布状况及其对环境的影响,选取位于长沙县金井镇的小流域为研究区域,以表层土壤(0-20cm)为采样对象,按不同的土地利用方式共采集样品1 118个。以土地利用类型为分析单元,分析说明了土壤全氮、全磷的分布特征及其环境效应。结果表明:土壤全氮和全磷含量的平均值分别为1.66,0.54g/kg,变异系数分别为34.9%和46.3%,均属于中等变异。菜地土壤全氮含量主要分布在1.8~2.4g/kg区间,旱地和水田为1.2~1.8g/kg,林地和茶园为0.6~1.2g/kg;菜地土壤全磷含量主要分布在大于1.0g/kg区间,旱地为0.6~0.8g/kg,水田为0.4~0.6g/kg,林地和茶园为0.2~0.4g/kg。结合地下水氮磷含量分析表明,土壤氮素含量与地下水铵态氮含量增加有关,对地下水水质产生影响,其中水田的影响尤为突出;土壤磷素的淋失可能具有季节性差异,还有待进一步验证。 展开更多
关键词 土壤全氮 土壤全磷 环境效应 地下水 亚热带小流域
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亚热带丘陵小流域氮平衡及调控对策 被引量:5
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作者 韩增 王美慧 +5 位作者 周脚根 王毅 沈健林 李希 李裕元 吴金水 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期743-752,共10页
以位于湖南省长沙县的两个亚热带丘陵小流域(约50 km2)为目标区域,综合2012—2014连续3年的野外定位观测、入户调查及统计数据资料,建立氮素收支框架模型,定量分析了农区和森林-农区小流域氮素的输入、输出特征及主要影响因素。结果表明... 以位于湖南省长沙县的两个亚热带丘陵小流域(约50 km2)为目标区域,综合2012—2014连续3年的野外定位观测、入户调查及统计数据资料,建立氮素收支框架模型,定量分析了农区和森林-农区小流域氮素的输入、输出特征及主要影响因素。结果表明:农区小流域氮素的输入、输出以及盈余强度平均分别为312.0、165.1、146.9 kg·hm^(-2)·a^(-1);森林-农区小流域氮素的输入、输出以及盈余强度平均分别为160.2、83.3、76.9 kg·hm^(-2)·a^(-1)。两个小流域具有较为类似的输入输出结构:饲料与肥料是亚热带小流域N输入的主要来源,合计占73.4%(农区)和63.9%(森林-农区);氨挥发与反硝化等N的气态损失是流域N输出的主要形式,平均占50%以上,而产品输出仅占N输出的1/4~1/3。减少化肥投入与适当控制畜禽养殖规模是控制小流域氮输入的主要途径,采取相应的技术措施减少N气态损失及增强N的流域内循环是提高小流域N利用效率和防控农业面源污染的主要措施。 展开更多
关键词 亚热带 小流域 氮收支 农业面源污染
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亚热带小流域浅层地下水不同形态氮含量的时空变异特征 被引量:2
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作者 焦军霞 周脚根 +3 位作者 杨文 冯青郁 张满意 李裕元 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第8期1573-1582,共10页
为了定量研究流域尺度上氮素(N)形态的时空变异特征,以湖南省长沙县亚热带湘江源头小流域(134.4 km^2)为研究对象,2011年(1—12月)定位观测了小流域菜地、茶园、旱地、林地、两季稻田和一季稻田6种土地利用类型下浅层地下水总氮(TN)、... 为了定量研究流域尺度上氮素(N)形态的时空变异特征,以湖南省长沙县亚热带湘江源头小流域(134.4 km^2)为研究对象,2011年(1—12月)定位观测了小流域菜地、茶园、旱地、林地、两季稻田和一季稻田6种土地利用类型下浅层地下水总氮(TN)、硝态氮(NO_3^--N)、铵态氮(NH_4^+-N)浓度的动态变化,运用空间分析技术分析了各观测指标的时空变异特征。结果表明:研究区浅层地下水NH_4^+-N、NO_3^--N和TN均具有强烈的空间自相关性(块金系数分别为0.76%、8.50%、4.41%),结构变异占主导地位,变程分别为540、580、570 m。小流域浅层地下水TN、NH_4^+-N和NO_3^--N月均浓度变化趋势不尽相同,TN和NO_3^--N月均浓度的动态变化相对比较平缓,而NH_4^+-N的变幅较大,TN和NH_4^+-N的峰值出现在2011年7月,NO_3^--N无明显高峰;TN、NO_3^--N和NH_4^+-N的平均浓度分别为2.97、1.12 mg N·L^(-1)和1.32 mg N·L^(-1)。研究区浅层地下水N的浓度分布特征与土地利用类型关系密切,茶园、稻田为浅层地下水N分布高浓度区,且茶园地下水N浓度最高,林地为N分布低浓度区。 展开更多
关键词 氮素 时空变异 土地利用类型 浅层地下水 湘江流域
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2014年亚热带喀斯特常绿落叶阔叶混交林物种组成数据集 被引量:5
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作者 杜虎 彭晚霞 +3 位作者 宋同清 曾馥平 王克林 傅伟 《中国科学数据(中英文网络版)》 CSCD 2020年第1期73-80,共8页
喀斯特木论国家级自然保护区地处当今世界上分布面积最大、保护最好、原生性最强的喀斯特非地带性亚热带喀斯特常绿落叶阔叶混交林区。喀斯特顶级森林群落的植物资源清查、生物多样性维持机制研究对石漠化生态重建具有重要指导意义。本... 喀斯特木论国家级自然保护区地处当今世界上分布面积最大、保护最好、原生性最强的喀斯特非地带性亚热带喀斯特常绿落叶阔叶混交林区。喀斯特顶级森林群落的植物资源清查、生物多样性维持机制研究对石漠化生态重建具有重要指导意义。本数据集记录和收集了2014年广西木论国家级自然保护区亚热带常绿落叶阔叶混交林25 ha森林动态监测样地胸径1 cm以上树种组成信息,包括61科147属227种乔木物种的学名、多度、重要值、叶习性、物种分布等信息。本数据集有助于了解亚热带喀斯特常绿落叶阔叶混交林的特征及动态变化积累数据,以及完善我国长期植被生态学研究的内容。 展开更多
关键词 喀斯特 常绿阔叶树种 落叶阔叶树种 叶片习性 群落结构 样地调查
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模拟降雨对亚热带阔叶林土壤坡面产沙产流及养分流失的影响 被引量:6
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作者 苏忖安 松同清 +2 位作者 王文丽 王晶 唐婷 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2016年第4期25-32,共8页
采用人工降雨方法,研究了不同降雨强度和坡度对亚热带阔叶林土壤坡面产沙产流及养分流失的影响。结果表明:(1)在不同降雨强度下,初始产流时间随坡度的增加趋于提前,随降雨强度的增大产流时间提前,降雨强度对初始产流时间的影响大于坡度... 采用人工降雨方法,研究了不同降雨强度和坡度对亚热带阔叶林土壤坡面产沙产流及养分流失的影响。结果表明:(1)在不同降雨强度下,初始产流时间随坡度的增加趋于提前,随降雨强度的增大产流时间提前,降雨强度对初始产流时间的影响大于坡度变化的影响。(2)在同一坡度条件下,产流强度和平均入渗强度随降雨强度的增加而增加;曲线拟合的结果表明产流强度随时间遵循幂函数变化规律,而坡面入渗强度随时间呈对数函数变化。(3)不同降雨强度下,径流量随降雨历时的变化趋势基本一致,径流量均随降雨历时呈"增加—稳定"趋势,在整个降雨过程中,径流量随坡度的增加而增加,相同坡度下,径流量随着降雨量的增加而增加;降雨初始时刻,坡度对径流量的影响较小,而在降雨后期,降雨强度和坡度对径流量的影响较大;产流率与径流量的变化趋势相反,随降雨历时呈"降低—稳定"趋势,在整个降雨过程中,土壤产流率随坡度的增加而降低,在相同坡度下,产流率随着降雨量的增加而增加。(4)侵蚀泥沙量的变化特征表现为坡度越大,坡面侵蚀泥沙的流失量越大;泥沙侵蚀量随降雨历时的增加而增加,在降雨10min左右达到峰值;在相同坡度和降雨历时下,泥沙侵蚀量随降雨强度的增加而增加;不同坡度下的侵蚀泥沙量在峰值前后与产流历时均呈乘幕函数变化,不同坡度下侵蚀泥沙养分含量与产流历时间的关系均可用幂函数表达。(5)不同坡度条件下,泥沙量与侵蚀泥沙中养分的含量均存在不同程度的正相关关系,其中坡度为15°,20°和25°时,侵蚀泥沙养分含量与泥沙流失量间的相关性明显优于坡度为5°和10°时,说明侵蚀泥沙量的增加会引起泥沙中各类养分含量的增加效应,而不同坡度下的全磷与侵蚀量没有显著的相关关系(P>0.05)。 展开更多
关键词 模拟降雨 亚热带阔叶林 产沙产流 养分流失
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亚热带典型丘陵坡地马尾松林土壤N_2O的年通量特征 被引量:6
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作者 苏王娟 付晓青 +4 位作者 李勇 石辉 肖润林 童成立 吴金水 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期130-135,共6页
由人类活动所造成的大气中温室气体浓度急剧增加而引起的全球气候变暖和环境变化已引起全世界的广泛关注。氧化亚氮(N2O)是仅次于二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)的一种温室气体,在大气中含量较低却十分稳定,具有较大的增温潜能(其单... 由人类活动所造成的大气中温室气体浓度急剧增加而引起的全球气候变暖和环境变化已引起全世界的广泛关注。氧化亚氮(N2O)是仅次于二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)的一种温室气体,在大气中含量较低却十分稳定,具有较大的增温潜能(其单分子的增温潜能是CO2的310倍)和较快的浓度增加速率(以每年0.25%的速率增加)(IPCC,2007)。N2O可吸收红外线,减少地球表面通过大气向外层空间的热辐射,导致地球表面温度增加。N2O能参与大气中许多光化学反应,破坏臭氧层(Crutzen,1970),导致到达地球表面的紫外线明显增加,给人类健康和生态环境带来多方面的危害。 展开更多
关键词 N2O排放 马尾松 亚热带 环境因子 森林土壤
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