青藏高原东缘高寒草甸退化过程中植物群落物种多样性、生产力与土壤特性的关系

为了阐明高寒草甸退化过程中植物群落物种多样性、生产力与土壤特性的关系, 在青藏高原东缘的玛曲县沿着高寒草甸退化梯度选取了轻度退化草甸、中度退化草甸、重度退化草甸和沙化草甸, 测定了高寒草甸退化过程中植物群落物种多样性、生产力与土壤理化性状. 结果表明: 从轻度退化到中度、重度和沙化草甸, 植被地下生物量分别降低了36%、48%和91%, 总生物量分别降低了34%、47%和91%, 土壤有机碳分别下降了18%、81%和97%, 全N分别下降了25%、82%和95%, 全P含量分别下降了14%、33%和41%. 随着高寒草甸的退化, 植被群落的生物多样性和地上生物量呈先稳定后降低的趋势, 土壤砂粒含量、pH值和全K含量呈增加趋势, 黏粉粒呈降低趋势, 速效N、速效P和速效K呈先增加后降低的趋势. 相关分析表明, 群落物种多样性和生产力与土壤有机碳、全N、全P、速效N、速效P、速效K、黏粒含量、粉粒含量、水分含量均呈显著正相关(P<0.01), 而与土壤砂粒、全K和pH值均呈显著负相关(P<0.05). 因此, 高寒草甸退化过程中, 土壤质地、养分和水分等的复杂变化及其相互关系共同决定着高寒草甸群落物种多样性和生产力的变化. 同时, 植被生产力和土壤碳、氮的降低产生明显的正反馈效应, 导致在重度退化阶段和沙化阶段, 植被生产力和土壤碳氮的急剧下降.     

三江源高寒草甸土壤化学计量特征及酶活性对不同退化程度的响应

土壤化学计量特征及酶活性是反映植物生长速率和养分限制的重要因子。为探究三江源高寒草甸退化过程中土壤化学计量特征及酶活性的变化特征及相互作用关系,本研究采用野外采样与室内分析相结合的方法,分析了不同退化程度(原生植被、轻度退化、中度退化、重度退化)对三江源高寒草甸的土壤有机碳(SOC)、全碳(TC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)含量、pH值、土壤化学计量比、酶活性的影响及相互作用关系。结果表明：(1)随退化程度的加剧,不同土层土壤中的SOC和TN含量整体呈降低趋势,TK含量呈递增趋势,不同土层差异不显著。TP含量表现为轻度退化最高,不同土层TP含量均大于0.7 g·kg^-1,pH值随退化程度加剧变化不明显。(2)土壤C、N、P、K化学计量比整体随着退化程度的加剧呈降低趋势,其中碳氮比值变化较为稳定。(3)β-1,4-木糖苷酶(BX)、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、酸性磷酸酶(AP)、β-纤维二糖苷酶(BCE)、β-葡萄糖苷酶(BG)五种酶活性在不同土层中均表现为轻度退化显著高于其他退化程度(P<0.05)。(4)土壤SOC、TN、TP含量及...     

滨海湿地不同密度柽柳林土壤调蓄水功能

为探求黄河三角洲湿地土壤调蓄水功能的合理柽柳林密度,采用测量土壤入渗过程和水分物理参数相结合的方法,对不同密度柽柳林的土壤蓄水功能和水分调节能力进行研究。结果表明:①柽柳林随密度的增大具有显著提高细砂粒和降低粉黏粒含量的作用;中密度林分降盐抑碱效应明显,各密度林分表层盐碱含量低于20~40 cm土层;②土壤容重随林分密度增大表现为先减小后增大,孔隙度状况则与之相反,中密度、高密度、草地总孔隙度均值分别比低密度林分高12.9%、6.2%、4.4%;对表层的改良效果好于20~40 cm土层;③Horton模型可较好地模拟柽柳林的土壤入渗过程,中密度林分渗透性能最好,高密度次之,低密度最差;④饱和蓄水量、吸持蓄水量、滞留蓄水量及涵蓄降水量均表现为中密度>高密度>草地>低密度,表土层的水分调蓄功能好于下层;中密度、高密度、草地涵蓄降水量分别比低密度林分高28.4%、23.8%、14.1%。中密度柽柳林具有巨大的水分调蓄空间,其次为高密度,而低密度林分较差。     

基于HWSD的流域栅格土壤水分常数估算

在科研及实践工作中往往需要大量的、空间分辨率较高的凋萎系数、田间持水量和饱和含水量数据,大规模布点测定这些土壤水分常数难度较大,需要探索估算这几种常用土壤水分常数的新方法。以黑龙江省呼兰河流域为例,采用DEM数据提取流域边界,应用提取后的流域DEM从世界土壤数据库(HWSD)中提取流域土壤的砂粒、粘粒百分含量及USDA土壤质地分类数据,再应用这三种土壤属性数据估算流域各栅格的凋萎系数、田间持水量和饱和含水量。研究结果表明:应用HWSD可以估算出呼兰河流域0~30cm和30~100cm两种土层的凋萎系数、田间持水量和饱和含水量,空间分辨率可达到30″,为获取较高分辨率及深土层的区域土壤水分常数提供了一种新方法。     

土地利用方式对广西平果喀斯特土壤碳氮磷全量与易利用组分的影响

以广西平果喀斯特生态系统国家野外科学观测研究站及周边地块的三种土地利用方式(退耕林地、退耕草地、耕地(甘蔗地和玉米地))为研究对象,通过采集0～15 cm表层土壤,分析土壤的理化性质和土壤碳、氮、磷全量与易利用组分及其关系,以期能更加准确地理解和把握退耕还林还草、土地利用方式转变对喀斯特地区土壤碳、氮、磷全量及易利用组分的影响。结果表明：(1)与耕地相比,退耕后林地和草地土壤pH值显著升高,大团聚体、速效氮显著增加,微团聚体、速效磷显著减少。(2)退耕后林地和草地土壤有机碳较耕地显著增加,林地和草地分别是甘蔗地的1.98和1.88倍,分别是玉米地的2.15和2.04倍。林地和草地土壤微生物生物量碳、全氮、微生物生物量氮较耕地也明显提高。对于磷,草地全磷(1.04 g·kg^-1)最高,其次玉米地(0.81 g·kg^-1),且甘蔗地和玉米地的可溶性磷均显著高于林地和草地。在土壤碳氮磷生态化学计量比方面,林地的OC/TP、TN/TP显著高于草地和耕地,而草地和耕地没有显著差异。(3)土壤容重、团聚体结构、pH、速效氮、速效磷都与土壤碳、氮、磷全量与...     

喀斯特山区碳酸盐岩土壤抗蚀性影响因素研究——以贵州毕节石桥小流域为例

对石桥小流域碳酸盐岩土壤进行理化性质分析,结果表明: 灌草丛地、水保幼林荒草地、坡耕地土壤砂粒含量依次减少,物理性粘粒含量依次增多,说明坡耕地土壤粘质化最严重;灌草丛地水稳性团粒含量最多,粒级较大,土壤水稳性最好;灌草丛地有机质含量较多,结构破坏率较低,坡耕地土壤分散率、侵蚀率、受蚀指数分别是灌草丛地、水保幼林荒草地的1. 11、1. 14, 1. 04、1. 13, 1. 87、1. 82倍,耕地土壤团聚度、团聚状况分别是灌草丛地、水保幼林荒草地的0. 83、0. 84, 0. 69、0. 64倍,说明坡耕地分散率最大,土壤团聚状况最差,土壤抗分散能力弱;小流域内土壤的容重、毛管孔隙度较我国其它地区低,约分别为1. 0g /cm3 ,和39. 86% ,而非毛管孔隙度则较我国其它地区的高,均值为25. 88%。区内碳酸盐岩土壤孔隙的这种组合特征很容易导致上层土壤粘粒向下淋失淀积,堵塞下层土壤孔隙,造成土壤上下层间饱和渗透率的显著差异,对于土壤抵抗流水侵蚀很不利。      

冻融循环作用下植被混凝土团聚结构变化对养分固持能力的影响北大核心CSCD

植被混凝土生态修复技术是当前国内用于裸露陡边坡植被恢复的典型技术之一,具备肥力持续供给能力是植被混凝土有别于其他建筑材料的基本属性。冻融循环作用下物理结构剧变导致养分固持能力减弱是限制植被混凝土在高寒地区应用的关键因素,但养分固持能力变化的深层原因尚不清楚。通过控制性试验,以初始含水率和冻融循环频次为变量,测定了植被混凝土水稳性团聚体粒径分布、团聚特征参数、主要养分含量及其淋溶流失率的变化规律。结果表明:随初始含水率提高,植被混凝土中水稳性微团聚体向大团聚体转化,尤其以≥1~2mm粒组增幅最多,团聚特征参数变化也反映出团聚体稳定性随之提高;冻融循环导致水稳性团聚体平均粒径不断减小,但会随冻融频次增长逐步趋于稳定。初始含水率的提高促使各养分含量略有增加;冻融循环作用下有机质、铵态氮、有效磷、速效钾含量仍有增长,但硝态氮含量不断降低。同时,冻融循环还会导致各养分淋溶流失率不断增大,最大增幅可超过90%,并随冻融频次增长趋于稳定。这说明冻融循环对养分固持能力的影响会逐步减弱,而且侧面反映出团聚结构与养分固持能力间存在紧密联系。Pearson相关性分析进一步表明,团聚特征参数与各养分淋溶流失率均达到显著相关水平,综合考虑显著性水平与相关性系数绝对值,认为团聚特征参数中几何平均直径与各养分淋失率相关程度最高,最适合用于表征植被混凝土的养分固持能力。上述研究结果证实,冻融循环作用下团聚效应减弱是导致植被混凝土养分固持能力降低的深层原因。     

三江源区高寒草地碳流失原因、增汇原理及管理实践

针对三江源区高寒草地生态系统碳汇管理,本文通过分析三江源区草地生态系统碳流失原因,认为过度放牧是引起系统碳流失的主要因素,而气候变化和土壤养分对系统碳汇没有显著影响;适度利用和维系较高的物种多样性有利于未退化草地固碳功能的维持。依据这些分析,进一步明确了天然草地"取半留半"、轻/中度退化草地"保原增多"和黑土滩退化草地"分类治理"的草地碳汇管理原理。实施退化草地恢复和退耕还草等措施可再次固封以前释放到大气中的碳,转变单一依靠天然草地的传统生产方式为"暖牧冷饲"草地畜牧业生产方式,可提高饲草料利用效率、降低单位畜产品碳排放和实现系统减排。     

岩溶土壤的生态地球化学特征及其指示意义——以贵州贞丰—关岭岩溶石山地区为例

岩溶石山地区土壤退化与恢复的成因和机理一直是近年来土壤学和生态学研究的热点。以贵州西南部贞丰—关岭岩溶石山区为对象，选择了区内退化地、农用地、恢复地等生态样块以及与未退化地为对照，采集了其中的表层和亚表层土壤，分别进行了土壤的养分库量、微生物活性与功能和土壤酶活性等化学分析。研究表明土壤养分库是土壤中微生物活性基础，微生物量碳随土壤养分库容的退化或恢复而相应变化，退化岩溶地植被恢复3~6年后，主要养分总库容得到明显恢复(恢复程度55%~65%)，因而带动了微生物量碳的恢复（平均恢复程度60%以上），但养分的活性（有效磷）、微生物的功能（呼吸熵及土壤脲酶和磷酸酶活性）并没有得到相应程度的恢复（平均恢复程度仅在25%~40%）。这些结果提示，限制性养分活性和微生物功能的恢复是植被恢复下生态系统健康水平的重要指示。因此，在分析岩溶土壤和生态系统退化过程的本质以及评价生态恢复的效应时，不仅应将微生物量碳和总养分库指标作为岩溶土壤退化恢复的指标，更应将微生物区系的质量和功能指标纳入关键评价内容。      

互花米草入侵下福建漳江口红树林湿地土壤生态化学变化

采集了福建云霄漳江口米草入侵下红树林自然湿地保护区内红树林群落、米草群落、红树林—米草交互群落以及光滩的剖面土壤样品,分析了土壤的总养分库、有效养分库及微生物活性等指标。结果表明,不同植被群落下土壤理化性质均存在明显差异。土壤有机质、全氮、全磷、阳离子交换量和微生物生物量碳、氮在同一深度的含量变化为：红树林>红树林—米草混作>米草>光滩;土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶等酶活性指标也表现出相似的变化趋势。从深度变化而言,上述各项土壤质量指标均随剖面深度而降低。米草入侵后土壤的各项养分指标均有明显下降,湿地土壤生态化学性质发生了明显的退化。土壤有机碳、土壤微生物生物量碳、氮含量以及土壤蔗糖酶与磷酸酶活性对滨海湿地土壤退化的反映最为强烈, 可以作为指示性指标。     

Spatial variability of soil properties in relation to land use and topography in a typical small watershed of the black soil region,northeastern China

Soil degradation resulted from unreasonable land use and erosion has been a serious problem in the black soil region of northeastern China. This paper seeks to understand the relationships between topsoil properties and topography and land use for land management targeting at improving soil quality in this region. A total of 292 soil samples and 81 volumetric rings were taken from a typical small watershed of the region in June 2005 for examining total carbon (TC), total nitrogen (TN), soil texture (classified into gravel, sand, silt, and clay), and bulk density (ρ _b), respectively. Spatial variability of these soil properties was evaluated with classical statistics and geostatistics methods. The results of classical statistics indicated that TC, TN, sand, silt, clay content, and ρ _b were moderate variables while gravel had great variability. Soil properties were mainly correlated to slope position, elevation and land types. Geostatistical analyses showed that the spatial autocorrelation for TC, TN, and silt was weak, strong for clay and moderate for and ρ _b sand, respectively. The spatial variations of soil properties are affected comprehensively by topographic factors, land use, erosion, and erosion control in this watershed. Past erosion, however, is the most important component to induce change of soil properties. In this small watershed, current soil and water conservation measures play an important role in controlling soil loss. But the restoration of soil properties was unsatisfactory. Comparing with untilled soil of this region, TC, TN, silt content are excessively low; whereas ρ _b, sand and clay content are excessively high; gravel appears at most sampling locations. It is necessary for improving soil properties to protect forest and grassland and change cultivation system of farmlands.     

石漠化地区土地利用方式对土壤团聚体稳定性及有机碳的影响

以典型高原山地喀斯特石漠化6种土地利用方式土壤为研究对象,探讨不同生态恢复条件下,坡耕地转变为林地、草地及林草套种地后对表层土壤结构稳定性及其有机碳含量的影响。结果表明:在坡耕地实施石漠化治理措施,造林种草后,>0.25 mm团聚体含量显著增加,以人工林、次生林居多,坡耕地较少。在干湿筛处理下,采用平均质量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）、分形维数（D）、>0.25 mm团聚体含量等指标来表征的团聚体稳定性显示,人工林和次生林土壤团聚体稳定性较强,坡耕地和林草套种地土壤团聚体稳定性较弱。总体上不同土地利用方式均以小粒级团聚体有机碳含量最高,>5 mm和2~5 mm水稳性团聚体有机碳对土壤有机碳的贡献率最大（除农耕地）;土壤大团聚体对土壤有机碳的固定起主要作用。石漠化坡耕地退耕还林种草有利于促进土壤表层土壤结构的稳定及有机碳的积累。      

Dry and water-stable aggregates in different cultivation systems of arid region soils

Soil aggregate stability has been known as one of the most important soil properties which is influenced by cultivation system. This study investigates the effect of different cultivation systems on aggregate stability indices in two statuses of dry (DSA?>?0.25 mm) and wet (WSA?>?0.25 mm). The study was done in six cultivation systems consisting wheat, barley, maize, alfalfa, fallow, and plowed farms. The results showed that aggregate stability indices affected significantly by the type of cultivation system. In contrast, no meaningful effect of soil depth (0–10 and 10–20 cm) on selected soil properties was observed. In addition, soil primary particles as well as organic carbon differed significantly between the cultivation systems. Wheat and alfalfa farms consisted of larger aggregates, while water-stable aggregate for wheat found to be in a greater degree. Moreover, wheat and barley showed the highest contents of organic carbon. The results of WSA?>?0.25 mm indicated that the correlation coefficients for sand, silt, clay, and organic carbon contents were ?0.67, 0.74, 0.12, and 0.70, respectively. Compared to the DSA?>?0.25 mm, the effect of soil organic carbon on the WSA?>?0.25 mm was arisen while the influence of clay fraction reduced.     

北京市轨道交通基坑工程地表变形特性

根据基坑开挖深度、地层条件的不同,对北京市轨道交通80个明挖顺作法基坑工程实测结果进行统计分析,研究确定北京砂卵石和黏性土地区深基坑开挖引起的周边地表变形规律。研究表明：基坑工程周边地表最大变形的实测结果分布形态为正态分布或半整体分布,地表沉降变形值较大;最大地表沉降的平均值约为砂卵石地区0.11%H（H为开挖深度）,黏性土地区0.20%H;地表变形与桩体向基坑内、外的水平位移值有一定的对应关系;地表沉降随插入比的增大而减小,黏性土地区基坑支撑系统刚度对地表沉降有明显的影响;北京地区基坑工程周边主要影响区约为0.6H或0.7H范围以内。研究成果可对未来北京及其他地区城市轨道交通基坑工程变形大小、安全性的预测和评估、指导基坑工程设计与施工和对防止基坑事故的发生等具有重要意义。     

Effects of grazing and livestock exclusion on soil physical and chemical properties in desertified sandy grassland,Inner Mongolia,northern China

Heavy grazing is recognized as one of the main causes of vegetation and soil degradation and desertification in the semiarid Horqin sandy grassland of northern China. Soil physical and chemical properties were examined under continuous grazing and exclusion of livestock for 8 years in a representative desertified sandy grassland. Exclosure increased the mean soil organic C, total N, fine sand and silt + clay contents, inorganic C (CaCO₃), electrical conductivity, and mineral contents (including Al₂O₃, K₂O, Na₂O, Fe₂O₃, CaO, MgO, TiO₂, MnO), microelements (Fe, Mn, Zn, B, Cu, Mo), and heavy metals (Pb, Cr, Ni, As, Hg, Cd, Se), and decreased the coarse sand content, bulk density, and SiO₂ in the top 100 cm of the soil. Livestock exclusion also improved available N, P, K, Fe, Mn, and Cu, exchangeable K⁺, and the cation exchange capacity, but decreased pH, exchangeable Na⁺, and available S, Zn, and Mo in the top 20 cm of the soil. The greatest change in soil properties was observed in the topsoil. The results confirm that the desertified grassland is recovering after removal of the livestock disturbance, but that recovery is a slow process.     

松嫩平原不同土地利用类型的黑土有机碳分解及其温度敏感性研究

对松嫩平原旱地、水田和草地3种不同土地利用类型的黑土进行了为期90天的实验室培养.研究发现,土壤呼吸强度表现为在初期达到一个最大值后不断下降,随后趋于稳定.4个不同温度条件下(5℃、15℃、25℃和35℃),各类型土壤的呼吸强度均随温度的升高而同步增强.在相同温度条件下,土壤呼吸强度强弱顺序为:水田黑土＞草地黑土＞旱地...     

潮白河受水区再生水入渗盐污染模拟柱试验

根据工程地质勘察及采样测试分析,选取北京市顺义潮白河再生水受水区3种典型代表性土壤介质(砾石含砂、细砂、粉质粘土)装柱,并采用受水区再生水进行淋溶模拟土柱试验。测试结果分析表明,在3种典型土壤介质中,阳离子交换吸附作用主要体现为K+与Ca²⁺之间的交换,且粉质粘土柱中阳离子的离子交换作用较砾石含砂柱和细砂柱更为显著。另外,试验结果还表明,随着土壤介质中粘粒含量、总有机碳含量、阳离子交换容量和粘土矿物总量的增加,典型介质淋溶模拟土柱试验中阳离子交换作用达到平衡时所需要的时间也就越长,分别为砾石含砂72 d、细砂80 d和粉质粘土86 d。定量结果计算也证明：粉质粘土介质的各阴、阳离子本底含量最高,单位质量粉质粘土介质硬度及溶解性总固体(TDS)的贡献量最大,分别为5 767 mg/g和6 952 mg/g。     

Cation exchange capacity of loess and overlying soil in the non-carbonate loess sections, North-Western Croatia

The adsorption properties in terms of cation exchange capacity and their relation to the soil and sediment constituents (clay minerals, Fe-, Mn-, and Al-oxyhydroxides, organic matter) were investigated in loess, soil-loess transition zone, and soil at four loess-soil sections in North-Western Croatia. Cation exchange capacity of the bulk samples, the samples after oxalate extraction of Fe, Mn and Al, and after removal of organic matter, as well as of the separated clay fraction, was determined using copper ethylenediamine. Cation exchange capacity (pH～7) of the bulk samples ranges from 5 to 12 cmol _c /kg in soil, from 7 to 15 cmol _c /kg in the soil-loess transition zone, and from 12 to 20 cmol _c /kg in loess. Generally, CEC values increase with depth. Oxalate extraction of Fe, Mn, and Al, and removal of organic matter cause a CEC decrease of 3–38% and 8–55%, respectively, proving a considerable influence of these constituents to the bulk CEC values. In the separated clay fraction (<2 μm) CEC values are up to several times higher relative to those in the bulk samples. The measured CEC values of the bulk samples generally correspond to the clay mineral content identified. Also, a slight increase in muscovite/illite content with depth and the vermiculite occurrence in the loess horizon are concomitant with the CEC increase in deeper horizons, irrespective of the sample pretreatment.