干旱荒漠区土地利用方式快速转变对土壤入渗性能的影响

研究不同土地利用类型下土壤入渗及其影响因素，有助于城市土地利用管理及径流调节。以快速城市化的兰州新区6种土地利用类型为例，利用圆盘入渗仪，对土壤水分入渗过程进行了实地测量，并利用主成分分析对影响因素进行研究。结果表明：城市化过程中土地利用变化使土壤砂粒和容重增加，总孔隙度和饱和含水量降低；待建地和人工林地的土壤入渗参数值均低于其他土地利用类型。土壤入渗率与有机质含量、总孔隙度、饱和含水量、粉粒含量正相关，与容重和砂粒、黏粒含量负相关。城市化过程中土地利用类型向待建地的转变改变了土壤理化性质及土壤水分入渗能力。     

土地利用对河西走廊荒漠绿洲区土壤入渗的影响

绿洲是由农田、林地、沙荒地、湖泊和湿地等多种景观组成的镶嵌体,农田、林地、沙荒地是该镶嵌体的主要组成部分。探究不同土地利用土壤入渗特征对深入了解绿洲内部水循环和水转化具有重要意义。本文研究了农田、防护林地和沙荒地3种土地利用方式0—40 cm土层土壤物理性质及入渗特征,探讨不同土地利用对土壤入渗特征的影响及其驱动机制。结果表明：（1）不同土地利用土壤质地差异显著,较沙荒地,防护林地和农田0—40 cm土层土壤黏粉粒含量分别增加了100.25%和285.23%,土地利用对干密度和总孔隙度影响较小,仅防护林地表层（0—10 cm）干密度减小（1.37±0.12 g·cm^-3）、总孔隙度增大（48.22%±4.56%）;（2）不同土地利用方式土壤入渗性能存在显著差异,与沙荒地相比,农田和防护林地土壤初始入渗率分别减小了75.49%和37.05%,饱和导水率分别减小了80.04%和42.02%;（3）不同土地利用方式显著影响土壤水流模式,防护林地和农田土壤水流入渗非均匀性显著高于沙荒地,其优先流比分别是沙荒地土壤的3.84倍和5.46倍;（4）土壤初始入渗率和饱和导水率与黏粉粒含量显著负相关,优先流比和长度指数与黏粉粒含量和总孔隙度显著正相关,土壤入渗性能和水流模式均受土壤质地的影响,表明土壤质地是土地利用对土壤入渗影响的关键因子。     

阿里荒漠区土壤有机碳分布特征及其与土壤物理性质的关系

为完善阿里荒漠区土壤本底数据,提高对高寒荒漠土壤碳汇水平的认识,以青藏高原阿里荒漠区0～100 cm土层为研究对象,通过对分布在全区34个样点的野外调查、样品收集与室内试验,探讨了土壤有机碳含量(soil organic carbon, SOC)与土壤有机碳密度(soil organic carbon density, SOCD)的分布特征及其与植被类型和土壤物理性质的关系。结果表明：(1)0～100 cm深度的SOC和SOCD均值分别为3.74 g·kg^-1和4.91 kg·m^-2,在全国范围内处于较低水平;在垂直方向上,SOC与SOCD从表层逐渐向深层递减,具有明显的表聚现象。(2)全区的SOC与SOCD表现为强变异性,而且因植被类型不同呈显著差异(P≤0.05),水平方向上呈现为由东北向西南从荒漠草原、草原化灌木荒漠、半灌木-矮半灌木荒漠再到无植被区域的递减趋势。(3)区内土壤的容重和砂粒含量随深度增加而逐渐增加,含水量、黏粒含量和粉粒含量逐渐减少,在部分植被盖度低的区域土壤含水量和黏粒含量随土层深度呈现出低—高—低趋势。土壤含水量、粉...     

高寒地区生态修复草地和林地土壤颗粒有机碳分解特征

为探讨高寒地区生态修复用地土壤颗粒有机碳（POC）分解特征,以祁连山南坡的修复草地和修复林地为研究对象,使用离心法将土壤分为砂粒（2 000—50 μm）、粉粒（2—50 μm）和黏粒（<2 μm）,对土壤颗粒有机碳含量、土壤颗粒有机碳分配及颗粒有机碳稳定同位素组成特征进行了研究。结果表明：（1）两种修复用地均能提高颗粒有机碳的含量,新增的颗粒有机碳在修复草地中以砂粒有机碳为主体,在修复林地以粉粒和黏粒有机碳为主体。（2）3种土壤颗粒δ¹³C值均随粒径变小而增大,δ¹³C值与颗粒有机碳含量对数的回归斜率随着粒径变小而降低,修复林地叶片与表土有机碳的δ¹³C值分馏幅度高于修复草地,根系与表土有机碳的δ¹³C值分馏幅度小于修复草地。（3）修复草地砂粒、粉粒、黏粒有机碳平均周转时间分为9、20、34 a,修复林地分别为20、29、94 a,且两种修复用地的3种颗粒有机碳周转时间均有随修复年限增加而变长趋势。两种生态修复用地土壤颗粒有机碳的分解程度和周转速率均随着粒径减小而增大,从叶片转换为黏粒有机碳的过程中,修复林地周转速率较大,从根系转换成黏粒有机碳的过程中,修复草地更快。     

安固里淖干湖区土壤理化因子空间分布特征

对安固里淖干湖区的土壤粒度组成、含盐量、含水量、有机质和p H的空间分布特征进行了研究。结果表明,湖区内土壤主要以粉粒(0.002~0.05 mm)为主,湖区外围土壤主要以粉粒(0.002~0.05 mm)、极细砂(0.05~0.1 mm)和细砂(0.1~0.25 mm)为主,湖区东部土壤比西部土壤质地更细。土壤含水量由湖区内部向外围逐渐减小,但湖岸边缘土壤含水量最高。研究区土壤盐碱化现象明显,含盐量和p H都较高,湖区东部土壤含盐量和p H都高于西部。研究区土壤有机质含量总体偏低,与西部相比,干湖区东部土壤有机质含量较高。研究区土壤含盐量、含水量与p H显著正相关,有机质含量与p H显著负相关。     

腾格里沙漠东南缘固沙灌丛林土壤理化性质及分形维数

以腾格里沙漠固沙灌丛林为研究对象,选择大、中、小沙丘的迎风坡、丘顶和背风坡为研究样地,调查不同沙丘微地形土壤理化性质和土壤粒径分布的分形特征,阐明沙丘大小和微地形差异对固沙灌丛林土壤理化性质和土壤分形维数分布的影响规律。结果表明：（1）土壤含水率和全碳含量均表现为背风坡中部显著高于丘顶;土壤容重表现为迎风坡中部、丘顶和背风坡底部显著高于背风坡中部,而迎风坡底部居中;沙丘微地形对土壤pH和电导率均无显著影响。土壤容重表现为大、中沙丘显著高于小沙丘;土壤电导率表现为中、小沙丘显著高于大沙丘;沙丘大小对土壤含水率、pH和全碳分布均无显著影响。（2）土壤粉粒（2—50 μm）含量表现为迎风坡底部>背风坡底部>迎风坡中部>丘顶,而土壤极细砂（50—100 μm）含量表现为背风坡底部显著低于迎风坡中部和丘顶,土壤细砂（100—250 μm）含量表现为丘顶显著高于迎风坡底部和中部。大、中沙丘土壤颗粒组成以土壤粉粒和极细砂为主,而小沙丘则以土壤细砂为主。（3）土壤分形维数介于2.59—2.78,表现为迎风坡底部显著高于背风坡底部,其他3个微地形生境居中,而且大沙丘显著高于中沙丘,而小沙丘居中。（4）粉粒含量越高,土壤电导率和全碳含量越高;极细砂含量越高,土壤电导率越低;砂粒含量越高,全碳含量越低;土壤细砂含量越多,分形维数越大。沙丘大小、微地形对土壤理化性质及分形维数的作用效果存在较大的差异性,需要根据沙丘大小和微地形来开展人工林建设和生态效应评价。     

干旱区绿洲耕地撂荒与复耕对土壤水力性质的影响

土地利用变化会改变土壤质地与结构,影响土壤水力性质,进而改变土壤水分有效性,影响植物生长。由于区域气候的干湿交替与水资源利用效率的提高,干旱区绿洲耕地普遍存在着撂荒-复耕现象。为了明确干旱区耕地撂荒与复耕对土壤水力性质的影响,以民勤绿洲北部边缘的耕地、撂荒地与撂荒复耕地为研究对象,测定0—40 cm深度土壤理化性质,分析不同土地利用下土壤水力性质差异及其影响因素。结果表明：耕地撂荒导致0—40 cm深度黏粒与粉粒比重增加,有机质含量降低,容重降低（P<0.05）,土壤孔隙度显著增加（P<0.05）,犁底层消失;在高水势阶段,土壤持水与导水能力增强,在土壤有效含水量对应的水势阶段,土壤持水与导水能力变差,有效含水量显著降低（P<0.05）。撂荒地复耕后,0—40 cm深度黏粒与粉粒含量继续增加,有机质含量转而增加,容重增加（P<0.05）,土壤孔隙度降低（P<0.05）,犁底层重新出现,土壤持水与导水能力又逐渐趋向于耕地水平。撂荒对干旱区绿洲土壤肥力与蓄水能力的提升不显著,而留茬免耕、深耕灭茬还田等保护性耕作措施能有效提高持水能力。利用研究区易测的土壤黏粒、砂粒含量与土壤容重,采用多元线性回归方法,可以准确、快捷预测土壤水分常数,这将有利于研究区农田灌溉制度的准确制定与优化,以及耕地利用变化对土壤水力性质影响的快速评估。     

晋西黄土区不同林地类型对土壤水分特性的影响

为揭示晋西黄土区典型人工林土壤水分特征,本研究以刺槐林(Robinia pseudoacacia)、油松林(Pinus tabuliformis)、丁香林(Svzygium aromaticum)和裸地为研究对象,分析其土壤含水量、土壤水分特征曲线和土壤入渗速率。研究结果表明:(1)丁香林的土壤水分情况优于油松林地,刺槐林地的土壤水分状况最差,并且在80 cm处出现明显的土壤干层。(2)不同土层土壤水分特征曲线整体趋势均表现为快速下降-缓慢下降-基本平稳。丁香地土壤持水能力优于乔木林地,裸地土壤持水能力最差。(3)不同林分初始入渗速率、稳定入渗速率均表现为:丁香刺槐油松裸地。Kostiakov、Philip和Horton模型对黄土区土壤水分入渗拟合效果均较好。综上,不同林分土壤水分特性差异较大,灌木林地的土壤水分特性要优于乔木林地,灌木林地更适合黄土区的自然条件,黄土区植被建设应该重视灌木种植,合理控制乔木林的种植范围。     

紫色土陡坡耕地顺坡垄作条件下的土壤及其流失特征

顺坡垄作是在长江上游特别是紫色土坡耕地上农民普遍采用的耕作模式,以往由于主流思想的影响,没有得到应有的重视。以三峡库区紫色土坡耕地为例,采用野外调查与小区实验相结合,分别采集垄沟和垄坡表层土壤,测试顺坡垄作地块沟、垄土壤容重、粒径分布、有机质含量、TN、TP、土壤含水量等指标,小区实验调查顺坡垄作条件下的土壤流失特征,进而探讨顺坡垄作导致的土壤特性差异与顺坡垄作的水土保持机制。结果表明:与垄沟内土壤相比,垄坡土壤平均含水量、容重分别降低29.74%和16.41%,土壤总孔隙度高20.56%,说明垄坡土壤具有更大的吸持水分的潜力,降雨产流阈值相比于垄沟土壤也更大。相比于垄沟内土壤,粘粒在垄沟内发生富集,垄坡土壤中的有机质、总氮(TN)和总磷(TP)指标分别高18.79%、17.30%和9.31%。侵蚀泥沙中沙粒含量出现明显富集,几乎是垄沟土壤沙粒含量的1倍,而粘粒和粉粒含量则远小于径流小区土壤成分,说明顺坡垄作有利于50μm土壤细颗粒的保持。侵蚀泥沙中有机质和TN远小于径流小区土壤成分,而TP则高于径流小区土壤成分,与侵蚀泥沙颗粒分选现象近似,说明顺坡垄作的肥力指标流失差异同样主要由侵蚀分选导致,也说明顺坡垄作有利于紫色土有机质和氮肥的保持。     

土地利用方式对西藏东部河谷山地土壤肥力性质的影响

通过现场调查取样和室内理化分析,研究了西藏东部主要河谷地区不同土地利用方式下土壤肥力性质及其随土地利用方式变化的机制。结果表明:不同土地利用方式下土壤理化性质有明显的差异,耕地和裸地土壤砂粒含量高于其他利用方式,本区域土壤砂质特征明显;受有机质积累影响,乔木林地、灌丛地土壤具有相对较高N素养分;受施肥等因素影响,农耕地土壤具有相对较高P、K养分;在所有利用方式中,裸地土壤尽管具有相对较高的粉粒含量,但所有养分指标均最低,显著低于林地土壤。总之,对于西藏脆弱生境而言,耕作使得有机质更易于消耗。由于有机质与植被之间存在明显互相促进的作用,因此维持土壤有机质平衡对于恢复植被、保护青藏高原东缘生态屏障具有重要的意义。     

Soil nutrients in relation to land use and landscape position in the semi-arid small catchment on the loess plateau in China

Characterizing spatial variability of soil nutrients in relation to site properties, including climate, land use, landscape position and other variables, is important for understanding how ecosystems work and assessing the effects of future land use change on soil nutrients. In order to assess the effects of land use and landscape position on soil nutrients consisting of soil organic matter (SOM), total N (TN), total P (TP), available N (AN) and available P (AP), soil samples were collected in August and October 1998 and July 1999 from three transects in a small catchment on the loess plateau, China. The three transects consisted of typical land use structure from the top to foot of hillslope in the study area: fallow land – cropland – woodland – orchard (T1), fallow land – shrub land – fallow land – cropland – woodland – orchard (T2) and intercropping land – woodland (T3). Significant differences among land uses were found for SOM, TN and AN. Woodland, shrub land and grassland had the higher levels for them compared to fallow land and cropland. Use of soil deterioration index showed that soils deteriorated moderately (−17·05%) under orchard and seriously (ranging from −29·91% to −20·32%) under fallow land, cropland and intercropping land, while soils had no deterioration (−0·74%) under shrubland and (−0·69%) grassland. This study indicated that the cultivated hilly lands must be abandoned before a critical minimum SOM of 0·492%. Soil nutrient responses to landscape positions were variable depending on transect and the location of land use types. The highest levels in SOM, TN and AN were observed at middle slope position on T1, while they occurred at foot slope position on T3. However, an increasing trend from upper slope to foot slope for five nutrients were found on T2.     

Sand stabilization effect of feldspathic sandstone during the fallow period in Mu Us Sandy Land

Depended on the analysis of ground snow situation, soil moisture loss speed and soil structure after planting crops of Mu Us Sandy Land remedied with feldspathic sandstone in the fallow period, it is concluded that feldspathic sandstone mixed with sand improved the sand stabilization in the governance of Mu Us Sandy Land in the fallow period. The sandy land remedied with feldspathic sandstone had big snow coverage, 25%-75% higher than normal sand; soil moisture losses slowed down, and moisture content rose by over 3 times; soil structure had been improved, and water stable aggregate content increased by 6.52%-18.04%; survival rate of protection forest increased to 85%; and ground flatness is less than 1%. The above conditions weakened sand rising conditions of Mu Us Sandy Land in the fallow period and formed two protective layers of snow cover and soil frozen layer under cold weather so as to prevent against wind erosion.     

辽西北风沙地不同林草措施土壤水文效应研究

选取辽西北沙地典型农牧交错地带为研究区域,以荒草地作为对照,研究樟子松林地、杨树林地、灌木林地、人工草地4种植被恢复措施下0~100 cm土层内土壤容重、孔隙度、蓄水能力和土壤饱和导水率（K_fs）等土壤水分物理性质的变化特征。结果表明：杨树林地表层土壤容重最小,其次是灌木林地、樟子松林地、人工草地,荒草地最大;随土层的递增,土壤容重均表现出增大的趋势。各样地土壤毛管孔隙度随着土壤深度的增加均呈现出明显的下降趋势,与土壤容重呈显著负相关关系（p=-0.583^*,n=5）。不同植被恢复措施土壤蓄水容量具有一定差异,其范围在3 761.59~4 366.94 t·hm^-2之间,其中蓄水容量最高的是杨树林地,达到了4 366.94 t·hm^-2,蓄水容量最低的是荒草地,为3 761.59 t·hm^-2。不同植被恢复措施有效蓄容位于1 315.50~2 047.62 t·hm^-2之间,其中以杨树林地最大,樟子松林地最小。5种沙地类型K_fs排序为灌木林地（2.49 mm·min^-1）>人工草地（1.81 mm·min^-1）>荒草地（1.73 mm·min^-1）>樟子松林地（1.61 mm·min^-1）>杨树林地（1.44 mm·min^-1）,人工草地和荒草地的K_fs随土层增加先减小后增大,樟子松林地、杨树林地和灌木林地先增大后减小。该地区林木恢复措施效果优于草地,应着重发展林木恢复措施。     

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.     

科尔沁沙地两种固沙灌木林地土壤理化性质和酶活性比较

小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)和差不嘎蒿(Artemisia halodendron)是科尔沁沙地典型的固沙灌木,它们在退化沙地的恢复过程中起着重要的作用。本研究对这两种灌木林地表层土壤理化性质和酶活性进行了比较。结果表明:小叶锦鸡儿比差不嘎蒿对沙丘土壤理化性质和酶活性的改善作用较大。其中,小叶锦鸡儿林地土壤黏粉粒含量比差不嘎蒿高3倍左右,土壤含水量是差不嘎蒿的1.31倍,土壤有机碳和全氮分别是差不嘎蒿的1.35和1.36倍,土壤过氧化物酶和脲酶活性分别是差不嘎蒿林地土壤的2和3倍。科尔沁沙地流动沙丘中种植小叶锦鸡儿和差不嘎蒿后,两种灌木均能改善沙丘土壤理化性质和酶活性,但是其改善能力存在一定差异,总体来说,在退化沙地土壤肥力和生物活性的恢复方面,小叶锦鸡儿的优势高于差不嘎蒿。     

毛乌素沙地砒砂岩与沙复配农田的固沙效应及其微观机理

砒砂岩与沙复配成土及其工程化核心技术的提出与应用,为毛乌素沙地合理利用土地资源、科学推进生态建设提供了新的思路与技术支撑。前期研究对利用层面的技术问题给予了较多关注并取得显著进展,而在潜在风险层面特别是关于复配土壤的固沙效应及其微观机理的探索则相对薄弱。基于集沙仪、扫描电镜及激光粒度仪,结合野外定位试验和室内仪器观测,对毛乌素典型原状沙地及复配农田的输沙特征差异及其固沙微观机理进行探索。结果表明：（1）观测周期内,原状沙地输沙总量为4 951 g,远高于复配农田2 436 g的输沙总量,原状沙地更易受风蚀,而复配农田土壤起沙风速大、输沙量较小,具有明显的固沙效应;（2）扫描电镜图像显示,原状沙地土粒（沙粒）粗骨化、无粘结,而耕种两年的复配农田土壤中已出现团聚体;（3）激光粒度仪分析显示,原状沙地的粉、黏粒含量仅为2.74%,而复配农田这一比例增至15.12%;（4）复配土防风固沙效应的形成与粉粒和黏粒含量及土壤结构等紧密相关。鉴于复配农田输沙固沙能力的动态差异性和风力敏感性,进一步实施复配成土造田工程时,宜在复配农田主导风向的上风向区域及成片农田内适当布设具有防风功能的适生草类或灌木条带。