不同水盐条件下胶州芦苇盐沼土壤水稳性团聚体的室内模拟实验研究

为了探究土壤水分和盐分对山东省胶州市东端芦苇(Phragmites australis)盐沼土壤水稳性团聚体的影响,通过室内模拟实验,选取粒径大于0.25 mm团聚体含量、团聚体平均质量直径、几何平均直径和分形维数4种指标,研究不同水、盐条件下土壤团聚体的水稳性特征。研究结果表明,在16种水、盐条件下,土壤中粒径小于0.25 mm团聚体含量最大,为33.90%～66.61%;随着培养时间的延长,粒径大于0.25 mm团聚体含量总体增加;随着土壤含水率增大,粒径大于0.25 mm团聚体含量、平均质量直径和几何平均直径都呈单峰型变化,当土壤含水率为30%时最大;随着土壤含盐量增大,粒径大于0.25 mm团聚体含量、平均质量直径和几何平均直径都在减小;分形维数与粒径大于0.25 mm团聚体含量的变化规律相反,两者显著负相关。土壤不同水、盐含量对芦苇盐沼土壤中的水稳性团聚体稳定性影响显著,相对于高水、高盐(土壤含水率为60%、土壤含盐量为2.4%)条件,土壤含水率为30%、土壤含盐量为0.9%更有利于土壤水稳性团聚体的形成和土壤结构的稳定。     

旱地紫色土团聚体特征的指标比较

土壤团聚体是土壤肥力的基础，团聚体结构对土壤肥力有重要的影响。用团聚体几何平均直径(GMD)、平均重量直径(MWD)、粒径分布分形维(D)和表面分形维(P)分别对紫色土团聚体及水稳性团聚体进行分析：几何平均直径(GMD)、平均重量直径(MWD)、粒径分布分形维(D)和表面分形维(P)从不同角度反映紫色土团聚体特征；几何平均直径(GMD)、平均重量直径(MWD)对团聚体和水稳性团聚体分布均能较好地反映；粒径分布分形维(D)和表面分形维(P)能更好地反映团聚体的水稳性和抗蚀性，是描述土壤团聚体水稳性和抗蚀性的新指标和新方法。     

太行山油松人工林土壤微团聚体变化特征及其影响因素

土壤微团聚体是土壤水分和养分保储与释供的关键载体。本研究以太行山绿化先锋树种油松人工林为研究对象,基于空间代替时间序列的思想,综合采用分形维数(D)、特征微团聚体组成比例(PCM)、平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)等指标分析油松人工林恢复过程中土壤微团聚体的变化特征,探讨土壤微团聚体变化特征与土壤养分之间的定量关系。结果表明:随着油松人工林恢复,0.25～0.05 mm粒级土壤微团聚体含量先增加后减少,而0.02 mm粒级土壤微团聚体含量减少后增加。33～49 a油松人工林土壤微团聚体PCM、D分别增加65.57%和3.44%,而MWD与GMD分别减小约26%和33%。不同恢复年限土壤微团聚体D与MWD、GMD及PCM显著相关,而且与碱解氮和全磷相关紧密,说明D在一定程度上能够反映土壤颗粒的粒径分布状况及土壤养分状况,可作为表征土壤结构稳定性及土壤肥力的一个重要指标。     

侵蚀红壤区马尾松人工林恢复过程中凋落物碳氮归还量变化

以福建省长汀县侵蚀红壤区恢复0、16和34年马尾松人工林为研究对象,采用“时空代换”法,研究侵蚀退化地植被恢复过程中马尾松和林下植被芒萁凋落物年输入量以及碳、氮归还量的变化。通过对不同恢复年限样地为期4年的凋落物观测,结果表明:植被恢复过程中凋落物输入量逐渐增加,不同恢复年限样地马尾松凋落物年输入量平均分别为0.60、2.34、3.33 t·hm-2·a-1,芒萁年输入量则分别为0.32、1.29、1.39 t·hm-2·a-1。植被恢复过程中马尾松凋落叶碳含量没有显著变化,其氮含量显著升高,C/N显著降低,而芒萁碳、氮含量和C/N相对稳定;此外,马尾松凋落物中碳的归还量显著高于芒萁,而芒萁凋落物中氮归还量高于马尾松,且马尾松凋落物C/N高于芒萁,说明芒萁在维持侵蚀退化地氮素供应的作用大于马尾松,且植被恢复能够提高马尾松氮的利用和归还,并且提高马尾松凋落物的质量。因此,增加具有高质量(低C/N)凋落物的林下植被芒萁覆盖,对提升侵蚀退化地土壤有机质水平具有重要的作用,今后在侵蚀退化地生态恢复工作中应着重关注高质量林下植被的恢复。     

北川震后滑坡体表层土壤颗粒组成及团聚体空间变化特征

滑坡作为西南地区常见的地质灾害,对坡面土壤结构和植被扰动极大。本文以北川擂鼓镇凤凰山震后滑坡体表层土壤为研究对象,选取滑坡区(Ⅰ)、过渡区(Ⅱ)和未破坏区(Ⅲ) 3个样地,结合网格取样和室内分析,运用地统计学和经典统计学方法对其颗粒组成和土壤团聚体特征进行分析。结果表明:(1) 3样地的土壤颗粒组成均以砂粒为主,显著大于黏粒和粉粒。土壤颗粒组成分形维数与砂粒含量呈极显著性负相关,与黏粒和粉粒含量均呈极显著性正相关。(2)Ⅰ样地中5 mm的风干性团聚体含量最低,Ⅲ最高。3样地的土壤水稳性团聚体均以2 mm的粒径为主,总体上呈现出团聚体数量随粒径的减小而减小的趋势。风干和水稳性土壤团聚体的平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)值均表现为Ⅰ样地Ⅱ样地Ⅲ样地,风干性团聚体分形维数表现为Ⅰ样地≈Ⅱ样地Ⅲ样地,水稳性团聚体分形维数表现为Ⅰ样地Ⅱ样地Ⅲ样地。(3)风干和水稳性团聚体稳定性参数和土壤颗粒组成的半方差函数理论模型拟合程度均较好。除水稳性土壤团聚体MWD表现为中等强度空间自相关外,其他团聚体稳定性参数均表现为强烈空间自相关性;黏粒表现为中等空间自相关性,粉粒和砂粒表现为强烈的空间自相关。(4)风干和水稳性土壤团聚体MWD和GMD值从Ⅰ样地至Ⅲ样地大致呈逐渐增加趋势,而土壤团聚体分形维数则呈相反分布规律;土壤颗粒组成从Ⅰ样地至Ⅲ样地呈砂粒含量逐渐减少而黏粒含量逐渐增加的规律。综上,滑坡体表层黏粒土壤大量流失后,表层土壤沙砾化,土壤团聚体的稳定性降低,表现出较强的结构性空间自相关。     

高寒沙地乌柳(Salix cheilophila)林根系分布特征

对青海共和高寒沙地植被恢复区不同林龄(6年、11年、16年和21年)乌柳(Salix cheilophila)人工防护林根系分布及根量进行了调查、测定,同时测定了土壤有机质含量的垂向变化。结果表明:①不同林龄乌柳林根系主要由中根和细根构成,其数目占土壤剖面根系总数的90%以上,其中又以直径小于2.0mm细根所占比例最高,细根占剖面根系总数的50%以上;②各林龄乌柳根系在0~50cm土层分布较为集中,在30cm以下土层,根量随深度的增加逐渐减少,6年生乌柳林根系垂直分布在0~130cm,20年生乌柳可达200cm,随植被恢复时间的增长,各林龄根量显著增加(p0.05);③各林龄乌柳林有明显发达的垂直主根,属典型的垂直状根系,随植株不断生长,根系表现出深根性;④以不同深度根系重量作为解释变量,以土壤有机质含量作为响应变量,回归结果显示不同林龄乌柳林根系重量显著影响土壤有机质含量(p0.001),这也为评价沙地植被改良土壤功能提供了依据。     

喀斯特山原红壤退化过程中土壤表层团聚体变化规律

山原红壤是古气候影响下残存于高原面的古红土,近年来退化严重。为认识山原红壤的退化机理及效应,以滇东喀斯特典型山原红壤发育地带为研究对象,分析了4种不同覆被条件下0~20 cm土壤表层团聚体的特征。结果表明:从草地→灌丛→松林→红裸土,土壤0.25 mm水稳性团聚体含量(WSAC)和平均重量直径(MWD)逐渐减少,分形维数(FD)显著增大;团聚体破坏率(PAD0.25)则表现为松林草地灌丛红裸土。山原红壤从有植被到无植被(红裸土)退化过程中,表层土壤的团聚体稳定性和其他物理性质劣化,抗水蚀能力变弱,有机质含量减少;草地、灌丛、松林之间的土壤团聚体特征变化不明显,尚不能准确反映植被间的退化过程。研究还表明水稳性团聚体的稳定性指标(WSAC、MWD)与容重呈显著负相关,与土壤密度呈极显著负相关,与孔隙度、通气度呈极显著正相关;有机质对水稳性团聚体的稳定性和其他物理性质具有促进作用,植被的保育是改善山原红壤结构状况的关键。     

黄河三角洲天然和恢复盐沼土壤磷分布特征

在黄河三角洲国家级自然保护区内,以天然和实施"引淡压咸"生态恢复工程的盐沼土壤为研究对象,研究芦苇盐沼、盐地碱蓬盐沼和裸盐沼0~50 cm深度土壤磷含量分布特征及其与土壤理化因子的关系。结果表明,表层土壤(0~20 cm深度)全磷质量比为416.44~714.33 mg/kg,略高于全国平均水平(500 mg/kg);在各形态磷中,无机磷含量最高,残余态磷含量次之,有机磷含量最低;芦苇盐沼和盐地碱蓬盐沼土壤各形态磷含量普遍高于裸盐沼,且芦苇盐沼土壤磷含量最高;恢复盐沼与天然盐沼土壤的全磷、无机磷和残余态磷含量无显著差异,但恢复盐沼土壤有机磷含量低于天然盐沼;天然盐沼土壤磷含量的主要影响因素是土壤有机质含量、电导率、微团聚体比例和粉—粘团聚体比例;恢复盐沼土壤磷含量的主要影响因素为土壤p H和细大团聚体比例。     

黑龙江哈尔滨白渔泡国家湿地公园沼泽、林地和农田土壤物理、化学和生物性质差异

为了揭示黑龙江哈尔滨白渔泡国家湿地公园沼泽、林地和农田土壤物理、化学和生物性质的差异,于2018年7月25日~8月2日,在湿地公园内,在天然芦苇(Phragmites australis)沼泽、林地、旱田和水田中设置采样地,采集不同深度(0~10 cm、10~20 cm和20~30 cm)的土壤样品,测定土壤样品的物理、化学和生物指标。研究结果表明,白渔泡国家湿地公园不同采样地土壤指标存在差异;与天然芦苇沼泽土壤相比,其它采样地土壤的含水量明显偏低,土壤全氮、全磷、碱解氮和有机质含量都明显偏小,水田土壤速效磷含量偏大;天然芦苇沼泽土壤脲酶、硝酸还原酶、纤维素酶、蛋白酶和β-葡萄糖苷酶活性都高于林地和农田土壤,水田0~10 cm和10~20 cm深度土壤的硝酸还原酶活性显著高于旱田和林地;与天然芦苇沼泽土壤相比,旱田土壤小于0.25 mm的小团聚体含量偏大,而其它采样地土壤的各粒级团聚体的比例变化较小,水田土壤团聚体平均重量直径比天然芦苇沼泽和旱田土壤低。     

阿拉善荒漠草地恢复初期植被与土壤环境的变化

对阿拉善荒漠草地恢复初期(1998-2001)植被特征和土壤养分的变化进行了研究。结果表明:草地恢复过程中,植被的盖度和生物量比封育前分别增加272%~536%和44.39%~305.3%。植被的恢复使土壤理化性质发生了变化,与封育前相比土壤中有机质、全N、速效K以及细砂、特别细砂和粘粒含量显著增加;速效N、速效P降低。土壤有机质、全N和全P的含量与土壤中<0.05 mm颗粒和速效K含量呈极显著正相关,并且前三者之间也呈极显著正相关(P<0.01)。     

狼毒根系的向水性及其对河流侵蚀的响应

探索狼毒根系的行为动态,以期控制其扩散、为草地恢复和管理提供参考。结果显示,近岸与远岸根长、根生物量比率与两端的水分差值的相关关系显著(p=0.05),显示了狼毒根系分布状况受河岸土壤水分含量的控制。狼毒根系向水性是其对土壤干旱的一种适应,它促使植物将有限的同化物分配到可吸收的水量最多的地方。分析坡面过程以及沉积作用对狼毒根系分布的影响,认为在变化的地理过程扰动下,粗粒岩屑比细沙沉积物更为稳定,其次大粒径石块能够固持更多的水分,而小直径土壤结构土壤水分蒸发得更快,因而在大直径土壤结构样点分布更多狼毒根系。狼毒根系受上坡向侵蚀堆积作用,石块碎屑不断的掩埋狼毒的根和茎秆,使得植物逐渐偏离原中心,被拉伸至下坡向,形成了非对称分布。但是随着坡度的放缓,非对称分布效应逐渐消失。     

喀斯特地区翻耕和玉米种植对土壤团聚体、氮素及微生物量的影响

喀斯特地区农业活动在短期内可能会导致土壤团聚体破碎、微生物量降低,进而引起土壤氮快速丢失。然而翻耕和玉米种植如何影响这一过程仍不清晰。本研究基于当地常见作物玉米地的不同翻耕模式(NT-免耕不种玉米; NTM-免耕种玉米; CT-传统耕作不种玉米; CTM-传统耕作种玉米)的原位控制试验,分析一年后土壤团聚体组成、氮素及微生物量等变化规律。结果发现:双因素方差分析表明,翻耕措施显著影响土壤团聚体分布、总氮丢失量(△TN)、硝态氮(NO3--N)、可溶性有机氮(DON)和微生物量生物量碳(MBC)含量,玉米种植仅对土壤NO3--N和DON有显著作用。翻耕主要破碎5～8 mm粒级大团聚体,显著提高土壤△TN,降低土壤MBC含量。土壤NO3--N是喀斯特地区可溶解性氮素的主要形态,其次是DON,铵态氮(NH4+-N)含量最低。土壤NO3--N在翻耕或玉米种植下均显著减少,DON仅在翻耕和玉米双重作用下显著降低。Pearson相关性分析表明总氮的丢失主要来自土壤团聚体5～8 mm粒级的破碎。在喀斯特脆弱生态系统中,减少耕作干扰或开展保护性耕作是减少土壤物理结构破坏,维持氮库,实现其可持续性利用的有效措施。     

黄河三角洲柽柳根系分布特征及其影响因素

于2016年7月10日,在山东省东营市河口区一千二保护站附近,选择了5块采样地,采集柽柳(Tamarix chinensis)地上部、地下部和根周土壤样品,分析柽柳扎根深度、地上部生物量、地下部生物量和根系分层生物量的关系,并测定土壤含水量、土壤容重和土壤水溶性盐含量等理化性质。研究结果表明,在不同采样地,柽柳根系扎根深度变化范围较大,在距离海边最近的采样地E,柽柳扎根深度最深,在距海最远的黄河故道西侧的采样地B,柽柳扎根深度最浅。不同采样地中柽柳根系生物量与土壤深度的相关系数都大于0.921,并随着土壤深度增加,呈负对数关系减小。柽柳根系生物量更多分布在浅层土壤中,在0~30 cm深度土壤中,根系的生物量占总生物量的70%以上。柽柳地上部生物量和地下部生物量呈幂函数关系,相关系数为0.791 5,表现出稳定的生长比例。在不同环境条件下,柽柳根冠比差异明显,与土壤含水量、距海距离、土壤盐度和土壤水溶性盐含量显著相关。主成分分析结果表明,土壤水溶性盐含量是柽柳根冠比最主要的影响因子。     

闽南山地不同密度桉树人工林土壤肥力的分形研究

以分形理论对闽南山地造林密度分别为1 125、1 225、1 325、1 625和2 225株/hm2的桉树人工林土壤结构和理化性质进行研究,建立桉树人工林土壤水稳性团聚体含量与其分形维数相关关系式,以及土壤水稳性团聚体的分形维数和对应的土壤理化性质指标的回归模型.研究结果表明,桉树林土壤水稳性团聚体的分形维数与土壤水稳性团聚体含量及理化性质呈显著回归关系,土壤水稳性团聚体含量与分形维数呈负相关.造林密度为1 325株/hm2的桉树林土壤水稳性团聚体的分形维数最小,林地水稳性团聚体含量最高,土壤结构和稳性性最好.分形理论在林地土壤肥力研究上的应用为林地评价提供了新方法.     

开垦对科尔沁沙地土壤团聚体分布及稳定性的影响

选取科尔沁地区不同开垦年限玉米田,以沙质草地为对照,采用湿筛法测定了0—40 cm土壤各粒径团聚体分布状况,以大于0.25 mm水稳性团聚体的含量（W_0.25）、平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）、分形维数（D）和土壤可蚀性因子（K）为稳定性评价指标,研究随着开垦年限和土层深度变化下土壤水稳性团聚体的含量变化及稳定性差异。结果表明：（1）开垦对土壤水稳性团聚体含量产生了显著的影响,在不同土层呈现出一致性规律,整体上表现为随开垦年限增加大,团聚体含量呈现“N”型态势;（2）开垦15—20 a土壤团聚体的W_0.25、MWD和GMD值均高于其他开垦年限,D、K则相反,且上层团聚体稳定性优于下层;（3）相关分析表明,大于1 mm粒径的土壤团聚体含量与W_0.25、MWD、GMD极显著正相关（P<0.01）,而与0.5—0.25 mm、<0.25 mm粒径团聚体含量、D和K极显著负相关（P<0.01）。开垦活动提高了科尔沁地区土壤团聚体稳定性,开垦15—20 a的土壤抗侵蚀力较强,大于20 a的开垦可能会导致土地退化,应考虑通过采取保护性耕作措施等方式实现该地区土壤可持续健康发展;大于1 mm的水稳性团聚体含量可以作为评价该区域土壤质量的重要参数。     

红壤侵蚀区马尾松林碳储量估算的遥感植被指数选择——以长汀河田地区为例

以福建省长汀县河田地区为研究区,在野外样方生物量调查和典型植被光谱测定基础上,对比分析SPOT5影像8种植被指数与马尾松林(Pinus massoniana)碳储量关系,估算区域尺度马尾松林碳储量。结果表明,马尾松林冠层与林下植被芒萁(Dicranopteris dichotoma)在短波红外波段(SWIR)反射率区分明显。加入SWIR的修正的归一化植被指数(MNDVI)与森林碳储量回归决定系数最高,并有较小的均方根误差,同时可减少林下植被覆盖对马尾松林碳储量估算影响。生态恢复驱动下研究区平均碳储量增加到30.37 t/hm2。     

铵态氮和硝态氮添加对亚热带森林土壤团聚体酶活性及微生物群落的影响（英文）

通过室内培养实验,研究铵态氮和硝态氮添加对我国南方亚热带湿地松森林生态系统土壤微生物特性的影响。采用的氮添加处理为:对照(CK)、铵态氮(NH_4~+-N)和硝态氮(NO_3~–-N)。经7天和15天培养,分别分析两种不同粒径(大团聚体(250μm)和微团聚体(53–250μm))样品的土壤特性、酶活性及微生物群落。结果表明,NH_4~+-N比NO_3~–-N更显著影响土壤微生物活性。添加NH_4~+-N培养7天和15天,土壤大团聚体和微团聚体的β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)和β-1,4-N-乙酰葡糖胺糖苷酶(NAG)的活性显著增加,而添加NO_3~–-N仅使大团聚体中的β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)和β-1,4-N-乙酰葡糖胺糖苷酶(NAG)的活性显著增加。NH_4~+-N和NO_3~–-N添加导致土壤微团聚体革兰氏阳性细菌的磷脂脂肪酸含量显著增加。然而,仅在大团聚体中,土壤养分含量与酶活性呈显著相关。本文结果表明土壤团聚体结构对土壤酶活性具有重要影响。     

人工草地种植模式对沙化土壤团聚体及有机质含量的影响

通过连续6年定位试验,研究了紫花苜蓿（Medicago sativa）单播、多年生黑麦草（Lolium perenne）单播、紫花苜蓿/多年生黑麦草混播3种种植模式对豫北地区土壤团聚体及其有机碳和土壤有机质的影响,并利用分形维数对土壤团聚体特性进行了量化研究。结果表明：沙化裸地和3种种植模式下土壤机械稳定性团聚体以5~3 mm和3~2 mm粒径为主,土壤水稳性团聚体以<0.25 mm粒径为主;与沙化裸地相比,3种种植模式下5~3 mm和3~2 mm 粒径土壤机械稳定性团聚体含量显著增加,而土壤水稳性团聚体的变化主要表现为<0.25 mm粒径显著减少,3~2 mm和2~0.5 mm粒径显著增加,同时≥2 mm粒径的土壤机械稳定性和水稳性团聚体有机碳含量明显增加;与沙化裸地相比,3种种植模式下土壤有机质含量均不同程度地增加,紫花苜蓿/多年生黑麦草混播 > 紫花苜蓿单播 > 多年生黑麦草单播,且随土层的加深而降低,呈现表聚性特征;无论机械稳定性还是水稳性团聚体,土壤质量分形维数（D_m）沙化裸地 > 多年生黑麦草单播 > 紫花苜蓿单播 > 紫花苜蓿/多年生黑麦草混播;5~3 mm和3~2 mm粒径的土壤机械稳定性和水稳性团聚体与有机碳含量极显著正相关（P<0.01）,与土壤有机质含量极显著相关（P<0.01）。相对于沙化裸地,豫北地区人工草地建植6年后能够有效改善土壤团聚体特性,优化土壤主要理化性状,其中又以紫花苜蓿/多年生黑麦草混播为最佳的种植模式。     

高寒草甸草地退化对土壤水热性质的影响及其环境效应

青藏高原高寒草甸草地的大面积退化,将改变浅层土壤的水热性质,影响地表水热交换,甚至导致区域生态环境的变化。本文通过系统分析典型原生高寒草甸与中度退化高寒草甸的植物群落特征、地上地下生物量和土壤理化特征的差异,研究高寒草甸草地退化对土壤水热性质的影响及其环境效应。结果表明:随着高寒草甸草地退化,植被覆盖度显著降低(p<0.01),适应旱生、深根系的杂草侵入适应湿润生境、浅根系的以莎草科植物为主的原生植被,生物多样性显著增加(p<0.01);草毡表层(0～10 cm)地下生物量显著减少(p<0.01),30～50 cm地下生物量显著增加(p<0.01)。草毡表层变薄降低了土壤容重的垂向异质性,使表层土壤容重显著增加(p<0.01),土壤颗粒显著变粗(p<0.01)。受浅层土壤有机质降低和土壤容重增加的影响,中度退化高寒草甸土壤的持水量和饱和导水率降低,土壤导热率升高。高寒草甸草地植被退化,土壤持水量、饱和导水率降低和导热率增加将加速地表水热交换,对高寒草甸草地退化和下伏多年冻土消融都可能是正反馈。     

煤矸石山不同植被恢复模式对土壤养分的影响——以山西省河东矿区1号煤矸石山为例

对2009-2011 年山西省河东矿区不同植被恢复模式下土壤养分进行了检测分析,并对其环境影响因子进行了研究.结果显示：(1) 随着矸石山植被恢复年限的增加,煤矸石山地温显著降低,植物多样性增加,盖度和生物量不同程度提高.(2) 经过3 年植被恢复的矸石山土壤速效磷和速效钾的改良效果达到全国土壤普查3 级水平;恢复土壤碱解氮和有机质含量为11.94 mg·kg^-1和7.69 g·kg^-1,改良效果不显著.紫穗槐模式对土壤速效磷的改良效果较好;紫穗槐-高羊茅-紫花苜蓿模式有利于碱解氮的积累;高羊茅-紫花苜蓿模式对速效钾和有机质的改良效果最佳.(3) 矸石山坡度和地温与土壤养分呈显著负相关;紫花苜蓿盖度与碱解氮、速效钾和有机质含量呈显著正相关;植被平均生物量和高羊茅盖度的提高有助于土壤养分的改良效果.煤矸石山植被恢复宜采取以草开路,在生态环境条件有所改善基础上,走草、灌、乔相结合的构建模式.