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黄土旱塬24a不同秸秆还田土壤碳、氮、磷和胞外酶计量特征

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环境科学 2023年第5期44卷 2746-2755页

作者：姚志霞周怀平解文艳杨振兴陈浩宁文永莉程曼山西大学黄土高原研究所太原030006 山西农业大学资源环境学院晋中030031

探索黄土旱塬区农田土壤碳、氮和磷生物地球化学循环特征,可为农作物高效生产和土地可持续利用提供科学依据和技术支撑.以山西寿阳24 a玉米旱作试验田为对象,研究长期秸秆覆盖还田、直接还田、过腹还田和不还田对土壤元素和胞外酶活性... 详细信息

探索黄土旱塬区农田土壤碳、氮和磷生物地球化学循环特征,可为农作物高效生产和土地可持续利用提供科学依据和技术支撑.以山西寿阳24 a玉米旱作试验田为对象,研究长期秸秆覆盖还田、直接还田、过腹还田和不还田对土壤元素和胞外酶活性化学计量比的影响,并计算向量角度和长度用于指示微生物面临的资源限制情况,向量角大于45°和小于45°分别表示微生物受磷限制和氮限制,偏离45°越大表示限制程度越大,向量长度越长表示微生物受碳限制越严重.结果表明:(1)长期秸秆还田土壤C/N和C/P分布在9.81~14.28和14.58~21.92之间,均值分别为12.36和17.51,分别较试验初期降低了6.0%和4.2%;土壤N/P分布在1.27~1.57之间,均值为1.42,较初期提高了2.2%.土壤C/N和C/P均呈现出先降低后升高的变化趋势,土壤N/P基本呈现出持平趋势,且不同秸秆还田处理之间土壤元素计量比均无显著性差异.(2)相比24 a长期不还田处理,长期秸秆覆盖还田处理土壤β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)和β-1,4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶(NAG)活性显著提高了134.4%和107.5%(P比24 a长期不还田处理,过腹还田处理可以显著降低土壤酶计量碳氮比(EEA_(C/N),P计量碳磷比(EEA_(C/P),P计量氮磷比(EEAN/P)均无显著影响.向量角度整体大于45°,向量长度较初期增加了3.8%~20.1%.(3)相关性分析表明,碳、氮投入与BG活性显著负相关;有效氮与NAG、AP活性和EEA_(C/N)存在显著相关;C/P与EEA_(C/N)显著正相关;N/P与NAG活性、AP活性、EEA_(C/N)和EEA_(C/P)之间存在显著相关性;EEAN/P与任何环境因子之间都不存在显著相关性.长期不同秸秆还田处理下土壤N、P元素的有效性、N/P对土壤胞外酶活性和其化学计量特征均产生了显著的影响,在以后的土壤高效培育和农业生产活动中,应更多关注农田土壤中有机碳的提升和氮、磷有效性的促进.

关键词：长期秸秆还田土壤养分胞外酶活性化学计量比资源限制

AB3.3~3.7型La-Y-Ni稀土储氢合金微观结构和电化学性能研究

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稀有金属 2023年第2期47卷 210-217页

作者：郭淼苑慧萍刘彧儒蒋利军有研工程技术研究院有限公司北京101407

采用磁悬浮感应熔炼的方法制备了(LaSmY)(NiMnAl)x(x=3.3,3.4,3.5,3.6,3.7)系列稀土储氢合金,并在氩气气氛、1273 K下热处理24 h。通过X射线衍射(XRD)和电化学测试分析了合金的相结构以及在常温和低温下的电化学性能。结果表明,合金为... 详细信息

采用磁悬浮感应熔炼的方法制备了(LaSmY)(NiMnAl)x(x=3.3,3.4,3.5,3.6,3.7)系列稀土储氢合金,并在氩气气氛、1273 K下热处理24 h。通过X射线衍射(XRD)和电化学测试分析了合金的相结构以及在常温和低温下的电化学性能。结果表明,合金为多相结构,含有Ce_(2)Ni_(7)相、PuNi_(3)相、Gd_(2)Co_(7)相、LaNi_(5)相以及Ce_(5)Co_(19)相。主相Ce_(2)Ni_(7)相的含量随化学计量比x值的增加先增加后降低,当x=3.5时最高,为74.67%。Gd_(2)Co_(7)相和PuNi_(3)相含量随x值的增加逐渐降低,Ce_(5)Co_(19)相逐渐增加。电化学测试结果表明,在常温下,随化学计量比x值的增加,合金的最大放电容量从317.7 mAh·g^(-1)(x=3.3)增加到353.4 mAh·g^(-1)(x=3.5),然后降至343.8 mAh·g (x=3.7)。循环容量保持率随x值的先增加后降低,当x值为3.4时最佳,循环300周后容量保持率(S300)为84.75%。高倍率性能(HRD1200)从62.00%(x=3.3)增加到77.56%(x=3.7)。在低温下,合金电极的放电性能随温度的降低而降低,容量保持率随x值的变化规律与常温下高倍率性能的变化保持一致。在温度为248 K的情况下,x=3.7的合金电极具有最高的容量保持率,为56.71%。

关键词：稀土储氢合金镍氢电池化学计量比电化学性能

采煤沉陷地复垦土壤团聚体碳氮磷化学计量特征

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煤炭科学技术 2022年第12期50卷 271-277页

作者：刘美英李文龙赵晶许学慧内蒙古农业大学草原与资源环境学院内蒙古呼和浩特010018 内蒙古农业大学内蒙古自治区土壤质量与养分资源重点实验室内蒙古呼和浩特010018

为明确不同林型复垦土壤团聚体养分及其化学计量变化,揭示采煤沉陷地土壤养分的固持及限制特征,进而筛选出最佳的复垦林型。本研究在神府-东胜矿区采煤沉陷地上设置长柄扁桃、欧李、文冠果3种复垦林型,同时以附近未沉陷且未种植的废弃... 详细信息

为明确不同林型复垦土壤团聚体养分及其化学计量变化,揭示采煤沉陷地土壤养分的固持及限制特征,进而筛选出最佳的复垦林型。本研究在神府-东胜矿区采煤沉陷地上设置长柄扁桃、欧李、文冠果3种复垦林型,同时以附近未沉陷且未种植的废弃农田作为对照,基于干筛法探究0~40 cm土层土壤机械稳定性团聚体组成、土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量及其化学计量特征对长期植被复垦的响应规律。结果表明:不同复垦林型土壤微团聚体含量下降而大团聚体含量增加,各林型>0.25 mm大团聚体总量均超过了70%。不同林型土壤0.25 mm大团聚体对土壤SOC、TN和TP的贡献率分别为72%~83%、66%~74%、65%~82%。不同林型土壤团聚体C/N、C/P和N/P均低于全国及全球平均水平。土壤TN与SOC、TP呈显著正相关,与C/N呈显著负相关;TP与C/P、N/P呈显著负相关。主要结论为植被复垦增加土壤大团聚体含量,而大团聚体对土壤碳氮磷的贡献率最大,其中文冠果对土壤碳氮磷的贡献率大于其他林型。不同林型土壤团聚体C/P的变化范围为5.44~20.83,低于全国及全球平均水平,表明采煤沉陷区土壤缺乏氮元素,氮元素是主要养分限制因子。

关键词：采煤沉陷地复垦区植被复垦土壤团聚体化学计量比

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闽江下游水体硅的组成及营养盐化学计量比

应用生态学报 2023年第8期34卷 2205-2214页

作者：刘佳妮翟水晶邱思婷俞新慧王赛福建师范大学地理研究所福州350117 福建省亚热带资源与环境重点实验室福州350117 福建师范大学地理科学学院/碳中和未来技术学院福州350117

在过去几十年里,河流在人类活动的影响下向沿海生态系统输送不平衡的营养盐负荷导致了严重的区域或全球富营养化问题。闽江受人类活动影响比较明显,为了研究闽江水体营养盐输送比例的变化特征,于2019年7月至2020年7月对闽江下游表层水... 详细信息

在过去几十年里,河流在人类活动的影响下向沿海生态系统输送不平衡的营养盐负荷导致了严重的区域或全球富营养化问题。闽江受人类活动影响比较明显,为了研究闽江水体营养盐输送比例的变化特征,于2019年7月至2020年7月对闽江下游表层水体碳、氮、磷、硅营养盐进行了季节观测。结果表明:闽江下游表层水体溶解态硅(DSi)、成岩硅(LSi)和生物硅(BSi)的年平均含量分别为5.30、4.58和2.37 mg·L^(-1),但季节性差异大,夏季表现为溶解态硅>成岩硅>生物硅,秋季为溶解态硅>生物硅>成岩硅,而冬季为成岩硅>溶解态硅>生物硅。其中溶解态硅在总硅中的比例沿向海方向呈逐渐降低趋势,而生物硅与之相反。从化学计量比来看,闽江水体明显地受碳、磷限制,基本不受硅、氮限制。据估算,闽江每年向河口输送1.03×10^(10)mol溶解态硅和0.46×10^(10)mol生物硅,并且呈现逐年下降趋势,而碳、氮、磷负荷则呈上升趋势,这种营养盐比例关系会导致河口及近海生态系统结构和功能发生变化。研究闽江水体碳、氮、磷、硅营养盐的化学计量比可为闽江河口及邻近海域水体营养盐结构平衡和富营养化等问题的解决提供理论依据。

关键词：硅组分化学计量比通量闽江下游

植物残体对青藏高原高寒草甸土壤、微生物和胞外酶C∶N∶P化学计量特征的影响

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应用生态学报 2023年第1期34卷 58-66页

作者：肖向前张海阔冯娅斯王吉鹏梁辰飞陈有超朱高荻蔡延江浙江农林大学省部共建亚热带森林培育国家重点实验室/浙江农林大学环境与资源学院杭州311300 成都理工大学生态环境学院成都610059

植物残体是引起土壤、微生物和胞外酶C∶N∶P改变的关键因素,但是其作用机理尚不明确。本研究以青藏高原东缘高寒草甸为对象,通过测定土壤、微生物生物量和胞外酶活性等指标,探究移除地上植物或根系及植物残体添加对土壤、微生物和胞外... 详细信息

植物残体是引起土壤、微生物和胞外酶C∶N∶P改变的关键因素,但是其作用机理尚不明确。本研究以青藏高原东缘高寒草甸为对象,通过测定土壤、微生物生物量和胞外酶活性等指标,探究移除地上植物或根系及植物残体添加对土壤、微生物和胞外酶C∶N∶P的影响。结果表明:与无人为扰动草甸相比,移除地上植物显著降低了土壤C∶N(变幅为-23.7%,下同)、C∶P(-14.7%)、微生物生物生物量C∶P、N∶P,显著提高了微生物生物量C∶N、胞外酶C∶N∶P。与移除地上植物相比,移除地上植物和根系显著降低了土壤C∶N(-11.6%)、C∶P(-24.0%)、N∶P(-23.3%)和微生物生物量C∶N,显著提高了微生物生物量N∶P和胞外酶N∶P;移除地上植物后添加植物残体显著提高了微生物生物量C∶N、C∶P和胞外酶C∶N,显著降低了胞外酶N∶P。与移除地上植物和根系相比,移除地上植物和根系后添加植物残体显著降低了土壤C∶N(-16.4%)、微生物生物量C∶P、N∶P和胞外酶N∶P,显著提高了胞外酶C∶N。综上可知,去除植物显著影响土壤、微生物和胞外酶的C∶N∶P,微生物生物量和胞外酶C∶N∶P对植物残体的响应更为敏感。有无根系是添加植物残体时土壤、微生物和胞外酶的生态化学计量稳定性强弱的关键所在。添加植物残体的措施适用于植物根系尚且完好的草甸,有利于高寒草甸土壤碳固存,对没有根系的草甸土壤可能不适用,会增加土壤CO_(2)排放。

关键词：凋落物高寒草地微生物生物量土壤胞外酶化学计量比

植物配置模式对红壤坡地土壤养分及其化学计量特征的影响

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中国水土保持科学 2022年第2期20卷 89-98页

作者：王家乐王志刚高阳许文盛长江水利委员会长江科学院水土保持研究所武汉430010 水利部山洪地质灾害防治工程技术研究中心武汉430010 深圳市水务局水土保持处广东深圳518035

为探究重建红壤坡地植被较长时间后不同植物配置模式对土壤养分及其化学计量特征的影响,以深圳市水土保持科技示范园内植被重建10 a的红壤坡地径流小区为例,以裸地作为对照,分析草地、乔木林地、乔灌复合林地3种植物配置模式下0~10、10... 详细信息

为探究重建红壤坡地植被较长时间后不同植物配置模式对土壤养分及其化学计量特征的影响,以深圳市水土保持科技示范园内植被重建10 a的红壤坡地径流小区为例,以裸地作为对照,分析草地、乔木林地、乔灌复合林地3种植物配置模式下0~10、10~20和40~50 cm 3个不同深度土壤中有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、碱解氮(AN)、速效磷(AP)含量及土壤C、N、P生态化学计量特征。结果表明:1)植物对土壤养分的主要作用层是0~10 cm表层土壤,乔灌复合林地对土壤SOC、TN和AN的截留效果最好,乔木林地对土壤TP和AP的截留效果最好;2)植被重建后表层土壤C∶N相对裸地有显著提升,但不同植物配置模式之间土壤C∶N无显著差异(P>0.05),乔灌复合林地表层土壤C∶P、N∶P均显著高于草地和林地(P化学计量比的分布主要由C、N决定,土壤C、N耦合关系稳定,C∶P、N∶P与C、N之间呈极显著的正相关(P化学计量比受土层和植被类型的影响,植被重建对改善红壤坡地土壤质量具有明显作用,乔灌复合林地对土壤C、N的提升效果优于乔木林地和草地,且具有较大的C∶P和N∶P,但研究区土壤氮素受土壤侵蚀作用更易流失,N为研究区植物生长的主要限制元素。研究结果可为深圳市水土流失区植被重建的优化配置和效果评价提供参考。

关键词：土壤养分化学计量比植物配置红壤坡地深圳

水氮耦合下黑土稻作碳氮磷累积分配和化学计量特征

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农业机械学报 2022年第10期53卷 326-339页

作者：秦子元张忠学杜思澄黄彦王柏张作合东北农业大学水利与土木工程学院哈尔滨150030 东北农业大学农业农村部农业水资源高效利用重点实验室哈尔滨150030 黑龙江省水利科学研究院哈尔滨150080 绥化学院农业与水利工程学院绥化152061

为阐明黑土稻作碳氮磷吸收累积分配对水氮耦合模式的响应机制并解析氮磷养分限制状况,设置常规淹灌(F)、浅湿灌溉(S)和控制灌溉(C)3种灌溉模式,0、85、110、135 kg/hm^(2)(N0、N1、N2、N3)4个施氮量水平,共计12个处理,研究不同水氮耦合... 详细信息

为阐明黑土稻作碳氮磷吸收累积分配对水氮耦合模式的响应机制并解析氮磷养分限制状况,设置常规淹灌(F)、浅湿灌溉(S)和控制灌溉(C)3种灌溉模式,0、85、110、135 kg/hm^(2)(N0、N1、N2、N3)4个施氮量水平,共计12个处理,研究不同水氮耦合模式对水稻各生育期植株碳氮磷含量、累积量、分配比例、化学计量比以及氮磷养分限制状况的影响。结果表明:不同水氮耦合处理下,生育期内茎鞘碳氮磷含量分别为35.87%~39.43%、0.44%~2.19%、0.14%~0.32%,叶碳氮磷含量分别为36.34%~40.83%、0.76%~3.70%、0.14%~0.36%,穗碳氮磷含量分别为37.05%~41.72%、0.82%~1.63%、0.24%~0.39%。控制灌溉可提高拔节孕穗期至成熟期碳氮累积量,常规淹灌生育期内磷累积量始终高于浅湿灌溉和控制灌溉。3种灌溉模式下,成熟期N1、N2、N3处理较N0处理碳累积量分别提高31.46%、52.55%、57.37%,氮累积量分别提高52.98%、117.63%、144.88%,磷累积量分别提高50.28%、79.85%、93.89%。水稻茎鞘碳氮磷分配比例先增后减,叶碳氮磷分配比例持续减小,穗碳氮磷比例持续增加。与常规淹灌和浅湿灌溉相比,控制灌溉模式对水稻植株碳含量影响较小,但能提升水稻植株生长中后期氮含量,并降低植株磷含量,从而降低水稻植株C/N,提高水稻植株C/P和N/P。施氮处理显著提高水稻植株氮含量,小幅提升水稻植株磷含量,对水稻植株碳含量影响相对较小,进而降低水稻植株C/N、C/P,提高水稻植株N/P。常规淹灌和浅湿灌溉模式下,水稻地上部植株从磷限制过渡到氮磷共同限制再到氮限制状态,控制灌溉模式下,水稻地上部植株仅从磷限制过渡到氮磷共同限制状态。总体上,控制灌溉可促进氮素吸收并提升水稻产量,综合考虑CN2为最佳水氮耦合模式。

关键词：水稻黑土区水氮耦合碳氮磷化学计量比

干热河谷失稳性坡面植物碳氮磷化学计量特征对土壤性质的响应

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应用生态学报 2022年第10期33卷 2743-2752页

作者：杨柳生高若允俞陈辉韩润宇田雪孙凡林勇明王道杰福建农林大学林学院福州350002 中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室成都610041 福建省高校森林生态系统过程与经营重点实验室福州350002 中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所成都610041

以干热河谷阴坡和阳坡典型失稳性坡面不同区段(稳定区、失稳区和堆积区)的草本植物为研究对象,分析植物地上和地下碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量特征对土壤性质的响应机制。结果表明:失稳性坡面植物地上C含量(320.59 g·kg^(-1))... 详细信息

以干热河谷阴坡和阳坡典型失稳性坡面不同区段(稳定区、失稳区和堆积区)的草本植物为研究对象,分析植物地上和地下碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量特征对土壤性质的响应机制。结果表明:失稳性坡面植物地上C含量(320.59 g·kg^(-1))、N含量(12.15 g·kg^(-1))和C/P(25.37)均显著高于地下(分别为254.01 g·kg^(-1)、6.12 g·kg^(-1)、13.43),C/N则表现为地下(43.09)显著高于地上(31.90)。阳坡植物地上和地下C含量、N/P均表现为稳定区和失稳区显著高于堆积区,N含量则表现为失稳区显著高于堆积区;阴坡植物地上N、P含量及地下P含量均表现为堆积区显著高于稳定区和失稳区,地下C含量则反之。植物地上生长主要受P限制,根系生长主要受N限制并随区段向下呈逐渐增加趋势;阴坡植物生长受P的限制程度高于阳坡,N限制弱于阳坡。土壤含水量(SWC)是影响植物地上C、N、P含量变化的重要因子,影响值分别为28.8%、20.8%、19.9%,土壤有机碳(SOC)则显著影响植物地下C、N含量,影响值分别为49.5%、22.1%,植物地下N含量的变化主要受土壤pH值的影响(24.3%)。坡向、区段及土壤因子均显著影响植物养分的分配,SWC和SOC是主要影响因子,同时还受土壤pH值的影响。

关键词：失稳性坡面区段土壤含水量化学计量比干热河谷

同质园不同树种对土壤酶活性及其化学计量比的影响

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应用与环境生物学报 2023年第6期29卷 1426-1433页

作者：袁春阳李济宏韩鑫胡一帆兰婷张丽徐振锋游成铭长江上游林业生态工程四川省重点实验室长江上游森林资源保育与生态安全国家林业和草原局重点实验室都江堰灵岩山常绿阔叶林省级长期科研基地四川农业大学林学院成都611130

土壤胞外酶是森林生态系统中养分转化和物质循环的决定因子,胞外酶活性(extracellular enzyme activities,EEA)及其化学计量比是指示土壤养分需求和状态的重要指标.为探究四川盆地乡土树种林下土壤微生物的养分需求,采用同质园的研究方... 详细信息

土壤胞外酶是森林生态系统中养分转化和物质循环的决定因子,胞外酶活性(extracellular enzyme activities,EEA)及其化学计量比是指示土壤养分需求和状态的重要指标.为探究四川盆地乡土树种林下土壤微生物的养分需求,采用同质园的研究方法,以四川盆地5种常见的亚热带乡土树种油樟(Cinnamomum longipaniculatum)、大叶樟(Cinnamomum austrosinense)、香樟(Cinnamomum camphora)、红椿(Toona ciliata)和香椿(Toona sinensis)为研究对象,并以撂荒地作对照,分析树种对0-10 cm和10-20 cm土层的酶活性及其化学计量比的影响.结果表明:树种显著影响土壤酶活性及其化学计量比,但不同树种的影响效果有差异,5种酶活性总体随土层深度增加而下降.计算酶的化学计量比发现,大叶樟的相对向量长度(vector length)最大,香椿最小,说明大叶樟受到土壤微生物的碳限制最严重,香椿则有效缓解了碳限制;5树种的相对向量角度(vector angle)均大于45°,表明所有树种均受到磷的限制,其中香椿的向量角度显著低于其他树种,说明香椿受到的磷限制程度最低.本研究表明从加快养分循环和缓解养分限制角度出发,红椿和香椿更适合于四川盆地大面积种植.

关键词：土壤酶活性化学计量比同质园树种效应亚热带