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。     

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。     

土地利用方式对土壤有机碳和团聚体组分特征的影响

以广东省内第四纪红色黏土、玄武岩和花岗岩母质发育的土壤为研究对象,采集不同土地利用方式（水田、旱地、林地、果园/草地）下表层（0~15 cm）和亚表层（15~30 cm）土壤,研究土壤有机碳及其组分（腐殖质碳、易氧化有机碳）、土壤团聚体及其稳定性,分析土壤有机碳及其组分与土壤团聚体及其稳定性之间的相互关系。结果表明：土地利用类型、成土母质等影响土壤有机碳及其组分。3种母质发育的土壤中,各腐殖质组分占有机碳的比例是胡敏酸碳（HAC）＜富里酸碳（FAC）＜胡敏素碳（HMC）,第四纪红色黏土母质发育土壤腐殖酸碳（HAC＋FAC）以草地最高、水田最低;玄武岩、花岗岩母质发育土壤腐殖酸碳以果园最高。土壤中易氧化有机碳所占比例均高于惰性态,第四纪红色黏土母质发育土壤易氧化有机碳占有机碳比例以草地最高、旱地最低;玄武岩、花岗岩为果园最高、林地最低。3种母质发育土壤团聚体（湿筛）主要以＜0.25 mm微团聚体为主,表层土壤＞0.25 mm团聚体所占比例、团聚体平均重量直径（MWD）、团聚体破坏率（PAD）大于亚表层。土壤有机碳各组分均随着有机碳质量分数的增加而增加,＞0.25 mm团聚体质量分数和团聚体MWD随着土壤有机碳及其组分质量分数的增加而增大;PAD随着土壤易氧化碳组分质量分数增加而降低,易氧化有机碳组分有利于土壤中形成较大的团聚体,并增加团聚体水稳性。     

绿洲化过程中绿洲土壤物理性质变化研究

绿洲化是指在一定的经济、技术条件下,为满足社会需求,把原生荒漠改造成人工绿洲的过程。利用空间代替时间的方法研究了约1 000 a来随着绿洲化进程绿洲土壤物理性质的变化过程,旨在为深入认识绿洲化过程提供依据。结果表明:①在约1 000 a的时间尺度上,随绿洲土壤开垦年限的增加,表层（0～20 cm）土壤容重与饱和水力传导度随时间显著降低,与此同时,土壤孔隙度、团聚体稳定性、粉粒含量显著增加。未开垦（0 a）和开垦约1 000 a表层土壤容重分别为1.51 g·cm-3、1.35 g·cm-3,总孔隙度为43.16%、49.27%,毛管孔隙度为38.73%、47.10%,>0.25 mm水稳性团聚体含量为24.60%、49.59%,沙粒含量为85.42%、61.56%,粘粒含量为3.93%、4.80%,土壤比表面积为128 cm2·g-1、231 cm2·g-1,土壤饱和水力传导度为0.74 cm·h-1、0.34 cm·h-1。②绿洲土壤在开垦的最初30 a间土壤饱和水力传导度、>0.25 mm干团聚体、>0.25 mm水稳性团聚体、比表面积变化相对较快,分别为0.01 cm·h-1·a-1、0.58%·a-1、0.50%·a-1、1.48 cm2·g-1·a-1。     

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。     

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。     

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.     

退耕植茶地土壤团聚体中有机磷组分分布特征

有机磷是土壤磷库的重要组成部分,其活性大小与土壤供磷能力密切相关。采用野外调查与室内分析相结合的方法,以四川雅安市名山区中峰乡退耕植茶地(2-3年、9-10年、16-17年)为研究对象,选取邻近撂荒地为对照,探讨了退耕植茶地土壤团聚体中有机磷组分的分布特征,结果表明:随着退耕植茶年限的延长,0.25 mm粒径团聚体活性有机磷含量增加;退耕植茶16-17年各粒径中等稳性有机磷显著低于其它退耕年限,中等活性有机磷含量在退耕植茶9-10年最高,含量在99.20-313.29 mg/kg之间。与撂荒地相比,退耕植茶9-10年后土壤团聚体中等活性有机磷含量显著增加;而退耕植茶16-17年土壤团聚体中等稳性有机磷含量显著降低。活性有机磷、中等活性有机磷主要分布于小粒径团聚体中;高稳性有机磷主要分布于5 mm和5-2 mm粒径团聚体;中等稳性有机磷在退耕植茶地中主要分布于5-2 mm、0.5-0.25 mm和0.25 mm粒径团聚体,而在撂荒地中分布较为均匀。对各有机磷组分贡献率最大均为5 mm粒径团聚体,占33.49%-74.96%。随着退耕植茶年限的延长,5 mm粒径团聚体贡献率逐渐增加。不同粒径团聚体对有机磷组分的保持能力具有明显差异,退耕植茶后土壤团聚体中等活性有机磷含量增加,且逐渐呈现活性较低的有机磷形态向活性较高的磷形态转化趋势。     

粤东北山区不同土地利用类型红壤团聚体及其有机碳分布特征

以天然常绿阔叶林地、柚果园、茶园、人工桉树林地和旱地为研究对象,采用野外调查和室内实验分析相结合的方法,研究了粤东北山区红壤团聚体及其有机碳的分布特征.结果表明:①研究区5种土地利用类型红壤各级风干团聚体占总团聚体的比例均为粒径＞5 mm的最大,阔叶林地各级风干团聚体含量基本上高于其他土地利用类型.湿筛后,阔叶林地和果园土壤团聚体水稳性较好,表土层粒径＞ 0.25 mm的水稳性团聚体含量均在70％以上;而茶园、桉树林和旱地各土层土壤水稳性团聚体明显减少,结构体破坏率高.②不同粒级红壤团聚体有机碳含量在不同土地类型有明显差异,总体上表现为阔叶林地最高,果园次之,早地与桉树林地最低.随土层增加团聚体有机碳含量呈逐渐减小趋势,阔叶林地团聚体有机碳含量垂直变化最大,减幅达46.25％;桉树林地和旱地减幅最小,分别为29.58％和12.54％.③不同粒径团聚体的百分含量与其有机碳含量之间存在线形关系,阔叶林地和果园土壤＞5 mm、5～2 mm团聚体与其有机碳含量之间呈高度或显著正相关.茶园、桉树林地和旱地则较小粒径的团聚体与其有机碳含量之间呈高度或显著正相关.地带性森林植被的营造和保护有利于土壤团聚体的形成以及土壤有机碳的积累与稳定.     

长期施肥影响下亚热带红壤性水稻土团聚体组成及氮储量分布特征

以亚热带典型红壤性水稻土为研究对象,利用干筛法研究长期单施化肥和化肥配施有机肥对耕作层和犁底层土壤团聚体组成及其全氮储量分布的影响.结果表明:＞5 mm的块状结构是土壤团聚体的主要组分,其含量比例高达65.7％～83.4％;同时,该级团聚体中全氮储量占土壤总储量的比例亦高达63.1％～82.7％,是土壤全氮储量的主要载体.随土层加深,块状结构体比例增加,其他粒级团聚体含量降低.除＜0.25 mm粒级外,团聚体中全氮含量随其粒径减小而增大,而全氮储量则呈降低趋势.施肥特别是化肥配施有机肥后同土层0.25～5 mm大团聚体含量显著增加.团聚体稳定性增强,2～5、0.5～2、0.25～0.5 mm团聚体及土壤中全氮含量和储量显著增加(P＜0.05),新增氮储量主要向大团聚体,特别是2～5 mm团聚体中富集.施肥对团聚体组成及其全氮含量的影响随土层加深而减弱.与单施化肥相比较,化肥配施有机肥显著提升犁底层和全层土壤全氮储量(P＜0.05),是更好的施肥模式,可在亚热带红壤性水稻土分布区推广应用.     

Soil physical properties change in the process of oasisization

Oasisization is a process of converting a natural desert into a man-made oasis in order to satisfy social needs under certain economical and technical conditions. This paper substitutes space for time in order to study physical property changes of oasis soil along the oasisization in about a 1,000-year period. This research focuses on providing the bases for better understanding the process of oasisization. The results show: (1) In about 1,000-year chronological scale, the bulk density and the saturated soil hydraulic conductivity of the surface layer (0-20 cm) significantly reduced with the increase of land reclamation time, while soil porosity, stability of aggregates, and silt content significantly increased. The soil bulk density of the unreclaimed filed (0 year) and the reclaimed field (about 1,000 years) in the surface layer (0-20 cm) are 1.51 g/cm3 and 1.35 g/cm3, the total porosity are 43.16% and 49.27%, the capillary porosity are 38.73% and 47.10%, the water-stable aggregate (0.25 mm) content are 24.60% and 49.59%, the sand content are 85.42% and 61.56%, the clay content are 3.93% and 4.80%, the specific surface area are 128 cm2/g and 231 cm2/g, and the saturated hydraulic conductivity are 0.74 cm/h and 0.34 cm/h, respectively. (2) In the first 30 years of the oasis reclamation, the changes are relatively fast, and the rates of the saturated soil hydraulic conductivity, dry aggregate (0.25 mm), water-stable aggregate (0.25 mm) content, and specific surface area are 0.01 cm/h·yr, 0.58%/yr, 0.50%/yr, and 1.48 cm2/g yr, respectively.     

Carbon Mineralization Associated with Soil Aggregates as Affected by Short-term Tillage

Tillage practice has received much attention due to its effects on greenhouse gas emissions from agricultural fields. The understanding of carbon mineralization associated with soil aggregates helps to explore the influence mechanisms of tillage practice on soil carbon dynamics. Total carbon and carbon mineralization rates associated with various sizes of soil aggregates under no-tillage and tillage treatments were studied with a volcanic ash soil. Total carbon content in microaggregates (<0.25 mm) was higher than that in macroaggregates (>0.25 mm) for both the no-tillage and tillage treatments, since microaggregates of the volcanic ash soil include more fine silts and clay particles absorbing more organic agents. The carbon mineralization rate and total carbon were highly correlated (R² = 0.6552, P = 0.002) for both treatments, suggesting that soil aggregate size is an important factor to influence the carbon mineralization rate. The no-tillage system showed the advantage of improving soil structure for volcanic ash soil. A larger proportion of microaggregates with relatively high carbon mineralization might contribute to the greater carbon loss from tilled soils. Unlike aggregate size, short-term tillage showed no significant effects on carbon mineralization rates associated with aggregates in a specific size class.     

杉木拟赤杨混交林土壤肥力表征指标的研究

运用分形理论探讨了杉木拟杨混交林 6种不同模式土壤结构的分形特征 ,计算了土壤团聚体、策团聚体与机械组成的分形维数 ,并建立分形维数与 >0 .2 5mm水稳定性团聚体、土壤结构体破坏率、土壤结构系数、土壤分散系数、>0 .0 1mm水稳定性微团聚体及 >0 .0 1mm土壤机械组成等土壤肥力指标之间的回归模型。结果表明 :>0 .2 5mm土壤水稳定团聚体、>0 .0 1mm土壤水稳定性微团聚体含量越大 ,团粒结构的分形维数越小 ,土壤肥力越高 ;在 6种杉木杨混交林模式中 ,以杉木拟赤杨 3∶1与拟赤杨纯林培肥土壤能力最佳 ,杉木纯林最差 ;所建立的分形维数与各土壤肥力指标之间的模型均存在显著的回归关系 ,因此 ,分形维数可以作为表征土壤肥力的一个新指标 ,从而为山地土壤肥力的科学评价提供了有力的手段。     

北京地区农田氮素养分随地表径流流失机理

田间模拟降雨径流试验研究了北京地区农田暴雨径流氮素流失与雨强、作物覆盖、施肥因子的关系，以及侵蚀泥沙的粒径分布特征和对氮的富集作用。结果表明：（1）降雨强度越大，地表径流模数和侵蚀模数增大，氮素流失越多；作物覆盖有效地减少地表水土和颗粒态氮流失；（2）颗粒态氮浓度占径流全氮浓度的88.9%(施尿素）和98％以上（未施氮肥），是农田径流氮损失的主要形态；（3）施用化学氮肥增大了农田径流溶解态氮浓度，化学氮肥容易通过地表径流流失；（4）侵蚀泥沙的团聚体组成和原来土壤有很大差异，粒径＜0.25mm的团聚体，尤其是含氮量较高的＜0.045mm团聚体的富集是侵蚀泥沙富集氮的主要原因。减少地表径流和土壤侵蚀，降低表土速效氮含量是减少农田地表径流氮养分流失的关键。     

不同粒径沙土水分扩散率

应用水平土柱入渗法测定了科尔沁沙地典型沙质农田不同粒径沙土的水分扩散率。结果表明:不同粒径沙土湿润锋迁移速率的大小依次是0.50~0.25 mm、0.25~0.10 mm、原状土、<0.10 mm的沙土;土壤粒径与入渗性能呈正比关系,即粒径大,则入渗快,反之则小;湿润锋迁移速率与入渗距离符合幂函数关系,相关分析结果均达到了极显著水平;粒径<0.10 mm的沙土,当土壤容积含水量<0.415时,λ值随含水量的增加而缓慢降低,而当含水量>0.415时,λ值则随含水量的增加而迅速降低;随着土壤粒径的减小,土壤水分扩散率逐渐降低,其大小依次是0.50~0.25 mm、原状土、0.25~0.10 mm、<0.10 mm的沙土;土壤容积含水率与土壤水扩散率符合经验公式并呈指数曲线变化,相关分析结果具有极显著的正相关关系。     

极端降水事件对科尔沁沙地一年生植被的影响

在科尔沁沙地奈曼旗,大于10 mm的降雨属极端降雨。根据当地多年平均降雨量,设置雨量×降雨次数的双因素模拟试验(T₁,共288 mm、分18次;T₂,共288 mm、分9次;T₃,共576 mm、分36次;T₄共576 mm、分18次;CK,接收当年的自然降雨),考察极端降雨对科尔沁沙地一年生植被的密度、多样性指数、生物量及根冠比的影响。结果表明:(1)在萌发期,植株密度在各处理下均维持在2 000株·m^-2;而在生长发育后期,T₃、T₄维持在400株·m^-2,而T_I、T₂维持在1 600株·m^-2,CK下为1 200株·m^-2,说明降雨总量决定了能完成生活史的沙地一年生植被的数量。(2)T₁、T₂、T₃3种极端降雨模式均显著提高沙地一年生植被的生物多样性指数,说明科尔沁沙地一年生植被的生物多样性不是由年降雨量单一因素决定的,而是由每次降雨量与降雨次数的分布共同决定的。(3)T₃、T₄显著降低了沙地一年生植被的水分利用效率。