土壤是時空連續(xù)的變異體, 具有高度的空間異質(zhì)性[8~ 10] , 在一些草原的土壤有機碳氮的空間變異方面研究比較多[11~ 14]但在多年凍土典型高寒草甸覆蓋區(qū)的土壤碳氮變異特性方面缺乏研究. 本研究選擇青藏高原的典型高寒草甸區(qū), 利用地統(tǒng)計學(xué)的半變異函數(shù)定量分析土壤有機碳、氮的空間變異特性, 確定其空間變異的尺度, 分析引起土壤養(yǎng)分變異的生態(tài)過程, 以期找出人為活動對青藏高原典型高寒草甸生態(tài)環(huán)境的影響程度.

水熱條件、土壤性質(zhì)和耕作管理影響了土壤的硝化作用從而影響農(nóng)田氮素循環(huán)和平衡. 本試驗選擇中國東部3 個氣候帶上的主要農(nóng)田土壤: 中溫帶黑龍江海倫的黑土、暖溫帶河南封丘的潮土和中亞熱帶江西鷹潭的紅壤, 在上述3 個地點的生態(tài)試驗站建立土壤置換試驗, 對比研究不同水熱條件和土壤類型對玉米單作系統(tǒng)中土壤硝化作用的交互影響. 2006~ 2007 年的試驗結(jié)果表明, 在玉米抽雄期, 從海倫到鷹潭( 月均溫由221 3e 上升到2618 e , 月降水由10018 mm 增加到19916 mm) , 3 種土壤的硝化作用強度均隨著月均溫和月降水的增加而下降, 黑土、潮土和紅壤分別下降了6412%~ 6712%、521 1%~ 5215%和4117%~ 7512%, 土壤的硝化作用強度與氣溫( r = - 01354, p< 0101) 和降水( r= - 01 290, p< 0101) 均呈顯著負相關(guān). 土壤類型也顯著影響了土壤硝化的數(shù)量和硝化強度, 硝化數(shù)和硝化強度的大小順序為: 潮土> 黑土> 紅壤. 土壤pH 對土壤硝化強度有顯著影響, 其相關(guān)系數(shù)r= 01551( p< 0101) . 總體上, 在玉米抽雄期, 區(qū)域水熱狀況及土壤類型、施肥均影響了土壤的硝化強度, 水熱@ 土壤類型、水熱@ 施肥、土壤類型@ 施肥、水熱@ 土壤類型@ 施肥等對硝化強度有著顯著的交互作用.

土壤微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)中其重要和為活躍的部分

[ 1] , 在土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化、循環(huán)、系統(tǒng)穩(wěn)定性和抗干擾能力以及土壤可持續(xù)生產(chǎn)力中占據(jù)主導(dǎo)地位

[ 2, 3] . 由于全球變暖, 未來幾十年內(nèi)全球平均氣溫將每10 a 升高012 e . 我國預(yù)計在2013~ 2022 年, 全國平均氣溫將增加0145 e , 降水增加3%

[4] . 全球變化通過影響溫度、降雨和養(yǎng)分沉降等影響著土壤生態(tài)過程

[ 5, 6] , 終影響了生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力及其穩(wěn)定性. 土壤硝化過程是生態(tài)系統(tǒng)氮循環(huán)中的重要過程, 影響了溫室氣體( N2O) 的排放, 是全球變化研究中的一個重要內(nèi)容

[7] . 水熱條件和土壤性質(zhì)影響了土壤硝化過程的強度. Cookson 等

[ 8] 通過室內(nèi)培養(yǎng)試驗研究了5~ 25 e 森林、草地和農(nóng)田土壤硝化作用的變化, 認為溫度是通過改變土壤供應(yīng)碳的能力和微生物種群組成影響了土壤的硝化過程. 但Dalias等

[ 9] 發(fā)現(xiàn)土壤類型不同, 硝化強度的溫度也不同, 寒冷地區(qū)土壤其硝化強度的適溫度較低. 周才平等

[ 10] 對山地土壤的室內(nèi)土柱試驗發(fā)現(xiàn), 在5 ~25 e 范圍內(nèi), 硝化速率與溫度和含水量呈正相關(guān); 當(dāng)溫度超過25 e , 含水量超過0120 kgPkg時, 凈硝化速率反而降低, 同時溫度和濕度對土壤硝化過程有明顯的交互作用. 范曉輝等[ 11] 基于長期施肥試驗中土壤樣品的培育試驗, 發(fā)現(xiàn)酸性紅壤中的硝化作用明

采用HG- ICP-AES 和ICP-MS 法測定了湘西茶田汞礦區(qū)典型土壤剖面( 遠離礦口處的自然土壤剖面P1 、礦口附近的自然土壤剖面P2 和汞礦渣下覆土壤剖面P3 ) 不同層次的土壤及礦區(qū)的礦石、廢礦和礦渣等環(huán)境樣品中Hg 及其它重金屬的含量, 在此基礎(chǔ)上, 結(jié)合富集系數(shù)法和相關(guān)分析等地統(tǒng)計學(xué)方法, 探討了汞礦區(qū)土壤中Hg 等重金屬的來源、分布及遷移特征. 結(jié)果表明,Hg 在P1 剖面中呈底層富集趨勢, 而在P2 、P3 剖面中均表現(xiàn)出明顯的表層富集現(xiàn)象; P2 、P3 剖面土壤都遭受了Hg 的污染,但P3 的污染更為嚴重, 其土壤表層的Hg 含量達到640 Lg#g- 1 , 剖面Hg 平均含量為( 76174? 171171) Lg#g- 1 , Hg 向下遷移的深度超過100 cm, 分別高于P2 的615 Lg#g- 1、( 2174 ? 1190) Lg#g - 1和40 cm; 除成礦元素Hg 污染嚴重外, 礦區(qū)土壤中還存在著Cd、As、Pb、Zn 的污染, 且以Cd 的污染較為嚴重; 礦區(qū)土壤剖面中重金屬的遷移能力為Hg> Cd> As> Zn U Pb, 并受元素在表土層的含量及土壤理化參數(shù)的影響. 研究表明, 礦區(qū)土壤剖面中重金屬的來源、分布及遷移既受原質(zhì)環(huán)境的影響, 更與人類采選礦活動密切相關(guān).

湘西是中國典型的低溫礦床密集區(qū)之一, 湘西汞礦帶汞地質(zhì)儲量約國汞總量的50%. 同時在

該礦帶內(nèi)已探明多處地質(zhì)儲量較高的礦床和鉛鋅礦床, 與帶內(nèi)的汞礦床交錯分布[ 1]. 湘西礦產(chǎn)資源的開采和選冶, 導(dǎo)致Hg、As、Pb、Cd 等成礦或伴礦元素大量進入該區(qū)域表生環(huán)境并進入植物系統(tǒng)[ 2~ 4] .