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。     

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。     

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。     

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。     

福州市草坪土壤恢复过程中团聚体组成及有机碳的变化

草坪恢复以及相应的管理措施都可以增加土壤中的碳储存。采用空间换时间法,通过对福州市南江滨公园内不同建植年龄(2、8、12、14年)的草坪土壤团聚体进行分析,探究城市草坪土壤恢复过程中土壤团聚体组成的变化及其对有机碳的贡献。结果表明,各建植年龄草坪土壤的大团聚体含量占优势,各建植年龄的草坪1~0.25 mm粒级团聚体含量比例最高,其次是5~2 mm粒级团聚体,0.053 mm团聚体均低于其他粒径的含量。在土壤恢复过程中,土壤有机碳含量逐年增加,大团聚体(0.25 mm)中的碳含量明显高于其他粒径。0~20 cm土层各粒级团聚体有机碳含量高于20~40 cm土层。土壤团聚体对有机碳的贡献主要来自大团聚体,以1~0.25 mm粒级团聚体对土壤有机碳的贡献率最高,以0.053 mm粒级最低;团聚体对土壤有机碳的贡献率与土壤团聚体含量的变化一致。     

土地利用变化对亚热带山地红壤团聚体有机碳的影响

研究土地利用变化对土壤团聚体有机碳的影响。对福建省建瓯市山地红壤的农业利用(坡耕地、茶园、桔园)、林业利用(杉木、木荷、封育)不同土层(0~10 cm、10~20 cm)土壤团聚体有机碳含量与有机碳贮量进行研究。结果表明:不同土地利用方式土壤团聚体呈现粒径越小,有机碳含量越高的规律,其中木荷有机碳含量最高,茶园最小。林地随着粒径增加,土壤团聚体碳贮量呈增加的趋势,>2 mm团聚体有机碳贮量最高。土壤总有机碳增加主要受到大团聚体有机碳增加的影响。亚热带山地红壤内林地开垦为农业用地导致土壤及其团聚体中有机碳大幅度下降。     

河北坝上农田、退耕地和天然草地土壤的可风蚀性

对河北坝上农田、退耕地和天然草地土壤干团聚体稳定性（DASt）、土壤可蚀度（EF）和理化性质进行分析,讨论了这3种土地利用类型土壤风蚀可蚀性的差异及其与土壤理化性质的关系。结果表明：农田和天然草地EF与DASt值差异性显著（P<0.05）,天然草地和退耕地、退耕地和农田差异性不显著,对于EF和DASt,天然草地 > 退耕地> 农田;对于平均粒径,农田≈退耕地>天然草地;对于土壤机械组成黏粒与粉粒含量,天然草地 > 退耕地 > 农田;对于砾石含量,农田 > 退耕地 > 天然草地;对于土壤有机质和全氮含量,天然草地 > 退耕地 > 农田。农田、退耕地、天然草地的DASt、EF系数与砾石含量、平均粒径有着显著相关性,有机质、全氮含量和DASt在天然草地上极显著负相关;EF与有机质、全氮含量在3种地类显著负相关。坝上地区草地和退耕地土壤肥力较高,但表层土壤具有很高的风蚀潜力,因此要限制开垦草地,在必要的地区继续退耕还林还草,提高地表植被的覆盖度,防风固沙,提高土壤肥力,减少土壤风蚀。     

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.     

杉木-观光木混交林不同经营模式土壤团粒结构的分形特征

利用分形理论、弹性分析及边际分析方法对四种不同经营模式的杉木人工林进行了研究。探讨了四种杉木人工林的土壤团粒结构分形维数对林地土壤性质变化影响的效应。结果表明:土壤>0 25nm的团聚体及水稳性团聚含量越大,团粒结构的分形维数越小,土壤肥力越高,在四种经营模式中以杉木同观光木行间混交的土壤壮况最好;土壤团粒结构的分形维数与土壤团聚体、水稳性团聚体之间存在显著回归关系。分形理论为林地土壤科学管理提供了理论依据。     

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。     

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。     

沙质农田玉米生产力的形成与土壤环境关系的研究

结果表明:(1)在科尔沁沙地,五种主要类型农田生长季平均土壤含水量是粘壤土水浇地(ICL,12.4%) > 沙壤土水浇地(ISL,9.5%) > 粘壤土旱坡地(CLDSL,8.87%) > 粘壤土旱平地(CLDL,6.55%) > 沙壤土旱平地(SLDL,5.70%),地温是SLDL(22.04℃) > CLDL(21.73℃) > CLDSL(21.40℃) > ISL(21.08℃) > ICL(21.05℃),土壤养分综合指数高低的顺序是ICL(90.8) > ISL(83.8) > CLDL(75.8) > CLDSL(55.0) > SLDL(36.8);(2)五种类型农田玉米植株高(cm)和生物量(kg·m^-2)都是ISL(270,2.96) > ICL(245,2.70) > CLDSL(225,2.12) > CLDL(220,1.86) > SLDL(181,1.32);(3)玉米地上生物量与土壤速效N、P、K的相关系数为0.860,与土壤水分的相关系数为0.837,与土壤有机质含量的相关系数为0.753,而与地温的相关系数为-0.976。     

贝壳砂生境典型灌草植被的土壤水分生态特征

为探讨黄河三角洲贝壳堤岛典型灌草植被的土壤蓄水及持水性能,选取贝壳砂生境的酸枣（Ziziphus jujuba var.spinosa）、杠柳（Periploca sepium）和二色补血草（Limonium bicolor）3种典型植被,以裸地作为对照,测定分析不同植被类型下的土壤颗粒组成、水分物理参数和土壤水分特征曲线,以明确贝壳砂生境不同植被类型的土壤水分生态特征。结果表明：（1）贝壳砂生境下,不同灌草植被均具有减少石砾和粗砂粒、增加细砂粒和粉黏粒含量的作用,其中酸枣林可显著减少粗砂粒、增加粉黏粒含量;杠柳林可显著减少石砾、增加细沙粒含量;草本对减少粗砂粒和石砾含量、增加细沙粒和粉黏粒含量的作用较弱。（2）灌草植被可显著提高贝壳砂的蓄水能力,其中酸枣林最强,杠柳林次之,草本最差。0~30 cm土层的有效含蓄量和含蓄降雨量均值均表现为酸枣林 > 杠柳林 > 草地 > 裸地。（3）0~30 cm的酸枣林贝壳砂持水能力最强,杠柳林次之,草本最差;同一植被类型下0~15 cm贝壳砂的持水能力显著高于15~30 cm的持水能力。贝壳砂生境3种植被类型改善土壤物理性质及蓄水保土功能表现为灌木林优于草地,其中酸枣林的蓄持水分能力最强,杠柳林次之,草本最差。酸枣更适于贝壳砂生境退化生态系统的植被恢复。     

古尔班通古特沙漠风沙土土壤蒸发特征

土壤表面蒸发是降水的无效损失,其大小直接决定着降水转化为有效土壤水的效率,从而间接决定了植物可利用水分的多寡。在降水稀少的沙漠区,定量认识土壤蒸发的大小和其所占降水的比例显得尤为重要。在2004年全生长期(5~9月)应用自制的微型蒸渗仪(Micro-Lysime-ter)测定了风沙土(有结皮覆盖的丘间低地和裸露沙丘顶部)和对照的荒漠盐碱土的土壤蒸发。结果表明:在相似的气象条件下,风沙土区的丘间低地和荒漠盐碱土的日平均蒸发量分别约是裸露沙丘(风沙土区)的2倍和3倍。整个生长期裸露沙丘的累积蒸发量为18.7mm,丘间低地为38.8mm,荒漠盐碱土为52.1mm。根据整个观测期的累积蒸发量和累积降雨量计算得出的蒸发降雨比分别为:裸露沙丘0.20,丘间低地0.42,荒漠盐碱土0.62,表明裸露沙丘由降水转化为土壤水而储存的比率最高。同时,从数据分析中可以看出:在风沙土区0~5cm土层的含水量对土壤蒸发起决定作用,而盐碱土区的土壤蒸发则受到更深层次土壤水分的影响。裸露沙丘低的土壤蒸发、高的降水转化效率,为植被恢复奠定了良好的基础。因此,裸露沙丘的低蒸发量可以视为植被状况对生态水文过程的一种良性反馈。     

土地覆盖类型对科尔沁沙地南缘土壤有机碳储量的影响

研究了科尔沁沙地南缘土地覆盖由流动沙地向人工林地、农田及固定沙地等转变后,0~60 cm土层有机碳储量的变化。结果表明：农田土壤有机碳含量增加最明显,为流动沙地的3.97倍且相同层间差异均显著;樟子松（Pinus sylvestris var. mongolica）林地、新疆杨（Populus alba var. pyramidalis）林地、小叶锦鸡儿（Caragana microphylla）群落土壤有机碳含量较流动沙地分别增加79.78%、138.20%、73.07%,差异主要在0~20 cm土层;围封草地和中度放牧草地分别增加116.85%和133.71%,差异主要在0~40 cm土层;固定沙地比流动沙地增加49.44%,差异主要在0~20 cm土层。土地覆盖类型转变后,由于受到土壤容重的影响,土壤有机碳密度在0~20 cm土层变化较明显。8种土地覆盖类型可分为4组：CL1（农田）、CL2（新疆杨林地、围封草地、中度放牧草地）、CL3（樟子松林地、小叶锦鸡儿群落、固定沙地）和CL4（流动沙地）。另外,土壤有机碳含量和密度在土壤剖面上的分布也随着土地覆盖类型的变化而不同。     

覆砂年限对砂田砂层质量、土壤水热状况及西瓜生长的影响

为探明砂田土壤水、热状况乃至西瓜生长发育随覆砂年限的变化趋势,为提高中、老砂田的生产效率提供理论依据,本试验选取了5～40年砂田为研究对象,对其砂层含土量、砂层厚度、土壤水热效应及西瓜生长发育进行了研究。结果表明:铺砂年限每增加一年,砂层含土量平均增加0.6%左右,砂层厚度减少0.12 cm左右;西瓜生育期内,10、15、20、30、40年砂田较5年砂田0～20 cm土层积温分别降低了47.68、117.28、122.49、206.56、320.06 ℃;1 m土层内土壤贮水量分别下降了11.74、33.15、39.31、51.99、57.3 mm,表现出新砂田与中砂田较老砂田的增温、保墒效果均随着土层的加深递减,且该趋势在西瓜生育前期较强,中后期逐渐减弱。西瓜生育期随着铺砂年限的延长而延长,土壤水、热状况及西瓜产量、品质、水分利用效率均随着种植年限的延长而逐渐降低,以30年砂田为对照,5、10、15、20年砂田西瓜产量分别增加了170.91%、85.06%、58.76%、46.83%;西瓜含糖量分别提高了1.7%、1.6%、1.3%和0.8%;水分利用效率分别提高了83.48%、35.18%、35.35%和31.50%。     

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.     

干旱区盐渍化土地梨园覆草效应研究

在河西走廊中部沙区,分别于1997年5月、1998年5月和7月,给梨园树行覆宽1 m,厚15~20 cm麦草。观测土壤含盐量、湿度、温度、有机质、树下杂草和梨树根系在土壤中的分布、1 a生枝的生长量。树行内覆草降低了0~30 cm土层的K⁺ + Na⁺、Ca²⁺和SO₄^2-的含量。当土壤含水量较小时,0~10 cm覆草土壤含盐量随气温的变化趋势与未覆草土壤相似,但变化幅度小;土壤含水量较大时,覆草土壤含盐量与气温呈负相关。随着覆草时间的延长,单位时间内土壤有机质增长率相对减小。0~60 cm覆草土层根系的分布量为未覆草的2.67倍,覆草有利于梨树地上部分的生长。覆草初期,树行内的1 a生杂草增加;随着覆草时间的延长,1 a生杂草减少;梨树行覆草18个月后,1 a生杂草和多年生杂草数量分别为未覆草的8.6%和77.8%。在河西走廊,果园覆草可选在5月至8月初。