基于土壤粒度分析的草原风蚀特征探讨

对放牧、开垦和围封下内蒙古典型草原地表覆盖状况、土壤粒度与有机碳含量进行测定,分析人类活动对草原风蚀的影响。结果表明,与围封草地相比,过度放牧草地的群落盖度及高度分别降低了44.23%和80.71%,根系生物量下降了37.83%。由于植被覆盖及根系密度的降低,过度放牧草地土壤表现出明显的风蚀特征,表层土壤粗粒化明显,表层土壤平均粒径比围封草地增加了约1倍。而开垦造成的风蚀程度则更为严重,开垦使表层土壤颗粒平均粒径增加2.5倍。因此,过牧与开垦下的典型草原已形成为一个重要的沙尘源。土壤颗粒粗化直接引起土壤有机碳含量的下降,土壤中小于0.1 mm颗粒组分每被吹蚀1%,其有机碳含量将减少0.2546 g·kg-1。     

放牧对克氏针茅(Stipa krylovii)草原土壤物理、化学及微生物性状的影响

以内蒙古呼伦贝尔克氏针茅(Stipa krylovii)草原为对象,设置3个放牧梯度样地,对6—8月土壤理化性质及土壤微生物生物量的时空分异特征进行对比分析。结果表明:土壤容重、pH值、有效磷含量、微生物生物量氮随放牧强度的增大而增大。土壤含水率、有机质含量、全氮含量、微生物生物量碳随放牧强度的增大而减小,土壤全磷含量先增加后减小。在月动态上,土壤容重逐月增大;有机质含量、全磷含量、轻牧区pH、轻牧区和重牧区的土壤微生物碳含量随月变化而减小;轻牧区、重牧区8月和中牧区的6月土壤含水率均大于其他月份,中牧区土壤微生物碳逐月先减小后增加。在放牧影响下,土壤容重、含水率、pH值、微生物生物量碳含量存在着时空交互作用,进而影响土壤综合肥力。     

围封对沙漠化草地土壤理化性质和固碳潜力恢复的影响

过度放牧是科尔沁沙地退化的主要原因,禁牧围封可以有效地控制牲畜对植被-土壤系统的破坏,促进退化生态系统的有效恢复。以过度放牧后的沙漠化草地为对象,调查了禁牧围封13年后沙漠化草地土壤理化性质的变化特征,并分析了围封对土壤固碳潜力的影响。结果表明：（1）沙漠化草地围封13年后,土壤砂粒含量减少、粉粒和黏粒含量增加,且粉粒增加最为明显,平均含量增加123%;土壤容重在不同土壤深度均呈下降趋势。（2）围封后土壤有机质、全氮、速效氮和速效钾含量呈增加趋势,分别增加了102%、97%、123%和24%,但土壤有效磷和缓效钾呈减少趋势;土壤pH显著升高,阳离子交换量呈现增加趋势。（3）除土壤有效铁外,其余有效微量元素包括有效铜、有效锰和有效锌平均含量均呈增加趋势,分别增加44%、30%和82%。（4）土壤有机质与pH值、阳离子交换量、全氮、速效氮、速效钾、有效铜、有效锰、有效锌含量呈显著正相关关系。（5）沙漠化草地围封13年后,100 cm深度土壤有机碳储量增加393.45 g·m^-2,碳截存速率为30.27 gC·m^-2·a^-1。对于因持续过度放牧所导致的严重退化草地,禁牧围封可有效促进土壤有机质、养分和微量元素的增加,影响土壤质地及固碳潜力等的变化,但严重退化沙漠化草地的恢复需要一个长期的过程,土壤有机碳储量要恢复到科尔沁非沙漠化草地水平至少需要百年的时间尺度。     

放牧对高寒草甸地表特征和土壤物理性状的影响

在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站地区,选择五种处于不同放牧强度的高寒草甸为研究对象,进行放牧对高寒草甸植被演替规律和土壤对放牧压力的响应过程研究,为合理利用和提高草地生产力提供科学依据。结果表明:随着放牧强度的增加,高寒草甸地上生物量呈急剧下降趋势,由禾草草甸的646.24 g/m2下降到小嵩草草甸的328.16 g/m2,容重逐渐减小;在小嵩草草甸阶段地表逐渐出现塌陷和裂缝,0~10 cm土层中根土体积比逐渐变大;土壤的质地类型发生变化,由禾草草甸粘壤土转变为壤质粘土;放牧强度对牧草返青开始时间和生长期都没有影响,但在重牧处理时,非生长季地温降低程度很明显。     

塔吉克斯坦不同土地利用方式对土壤微生物群落功能多样性的影响

利用Biolog EcoplateTM技术对塔吉克斯坦国哈特隆州具有典型代表性的土地利用方式土壤微生物代谢功能多样性分析,为制订合理的土壤管理措施防止土壤退化提供科学依据。结果表明:不同土地利用方式下土壤微生物群落代谢活性差异显著,对总碳源利用强度的大小顺序为:山前草地水浇地小麦李子树//棉花间作地膜栽培滴灌棉花旱地小麦樱桃树//棉花间作露地栽培沟灌棉花。根据不同土地利用方式土壤微生物碳源利用模式差异将其划分为4类功能群。主成分分析显示,氨基酸、碳水化合物及羧酸类碳源是影响土壤微生物活性的重要碳源。Shannon、McIntosh指数的总体趋势是山前草地地膜栽培滴灌棉花露地栽培沟灌棉花水浇地小麦李子树//棉花间作旱地小麦樱桃树//棉花间作,而Simpson指数除山前草地外,其他农田土壤间差异不显著。研究结果证明,各种农田用地土壤微生物群落代谢功能与天然草地相比均呈现出不同程度的衰减趋势。合理的水、肥投入和管理,有利于丰富农田土壤微生物群落功能多样性,减轻土壤生物功能退化程度。     

放牧强度对科尔沁沙地沙质草地植被的影响

为了研究科尔沁沙地沙质草地在不同放牧强度下植被特征的变化规律,比较了围封、中度放牧、重度放牧3种条件下的植被盖度、群落组成、物种多样性、地上/地下生物量和凋落物量等植被特征的变化特征。结果表明:(1)围封、中度放牧和重度放牧沙质草地的优势植物均为一年生植物,但围封和中度放牧中多年生禾本科植物优势度高于重度放牧,重度放牧沙质草地一年生植物所占优势度最大;(2)放牧强度对沙质草地植被盖度、地上生物量及凋落物量有显著影响。随着放牧强度的增加,植被盖度、地上生物量和凋落物量均降低;(3)围封、中度放牧和重度放牧沙质草地物种丰富度及多样性差异均不显著;(4)放牧强度和土壤深度及其交互作用均能影响地下生物量。随着放牧强度的增加,总的地下根系生物量减小。而重度放牧草地中, 3个土壤深度间地下根系生物量差异不显著。放牧改变了沙质草地植物群落的组成、极大降低了植被盖度和生产力;尤其是重度放牧急剧增加了一年生植物的优势、且对浅层根分布的减少影响最大。     

北方农牧交错区沙漠化的生物过程研究

通过对不同土地利用/覆盖下4种类型沙漠化土地的土壤与植被特征、变化规律、动因和互动关系的调查研究,结果表明土地沙漠化导致了土壤环境和植被的明显退化。其中严重沙漠化农田和非沙漠化农田相比,土壤有机质含量、速效氮、生长季土壤含水量分别下降66.2%、69.0%、74.8%,地温由21.5 ℃上升到22.4 ℃,其中干旱期严重沙漠化农田土壤含水量仅为23%,已无法满足作物生长需要。土壤环境恶化首先威胁土壤微生物和土壤动物的生存,使土壤微生物和动物数量分别下降95.0%和75.9%,酶活力下降39.5%~ 90.6%。同时植物多样性、种的饱和度和初级生产力大幅度下降,如严重沙漠化草地和非沙漠化草地相比,3项指标分别下降85.5%~883%,87.5%~ 950%和80.6%~ 967%,植被开始发生逆向演替,群落优势种不断更替,最终形成耐牧耐风沙的沙生植物群聚。旱作农田虽采取了施肥、中耕等管理措施,但光合转化效率和初级生产力还是下降了567%和574%。这一过程因其动因不同可分为植被退化(如放牧)引起的土地沙漠化和裸露地表风沙流活动直接导致的土地沙漠化(如农田风蚀和流沙迁移),前者是植被先行退化进而影响到土壤环境,其过程较为缓慢,后者是土壤环境首先恶化进而导致植。     

科尔沁沙地草地植被对围封和放牧的响应

研究了科尔沁沙地疏林草地、针茅草原和草甸植被盖度、地上和地下生物量、物种多样性对围封和放牧的响应。结果表明：（1）围封与放牧草地的优势植物不同,围封草地植物群落优势植物为多年生禾本科植物,放牧草地中一年生植物和小半灌木优势明显。（2）围封和放牧草地的植物盖度、凋落物量、地上生物量和物种丰富度存在明显差异（P<0.05）;围封显著提高了植被盖度和地上生物量,由疏林草地、针茅草原到草甸,植物盖度和地上生物量逐渐增加,而3种草地植被凋落物量大小顺序为针茅草原> 疏林草地> 草甸;放牧条件下植物盖度、凋落物量和物种丰富度差异不显著（P>0.05）。（3）3种草地之间的地下生物量无显著差异（P>0.05）,但围封与放牧之间、不同土壤层次之间地下生物量存在明显差异（P<0.05）;围封显著提高草地的地下生物量（P<0.05）;草地地下生物量随着土壤深度表现出下降趋势（P<0.05）。长期放牧增加了草地一年生植物和小半灌木植物的优势,消除了不同草地之间植被盖度和物种丰富度的差异;而围封能提高草地多年生禾本科植物的优势、增加其物种丰富度,对于草地质量和植物多样性的恢复和保育具有积极作用。     

放牧梯度上草原植被土壤系统碳截存特征

放牧强度影响草原植被的固碳能力。本文以呼伦贝尔克鲁伦河流域的半干旱典型草原作为研究区域,开展不同放牧压力下异质性植被-土壤系统中碳截存的特征研究。研究发现:不同放牧梯度下,土壤有机质、地上生物量、地下生物量和土壤微生物生物量碳彼此之间呈一定的相关性。随着放牧强度的加剧及土层深度的加深,土壤碳截存量呈减少趋势。其中,土壤有机质的变化趋势与土壤碳截存量趋势相同;而土壤无机碳含量呈现逐渐增大的特征。过度放牧破坏了土壤的理化性质及土壤质量,加速了土壤有机质的损失。草原群落的根冠比也随着放牧强度的增大而增加。以土壤微生物生物量碳作为土壤固碳能力的指标,不同放牧强度下的草原群落土壤固碳能力为轻牧区>中牧区>重牧区。     

紫色土丘陵区小流域不同土地利用方式下土壤养分含量特征——典型农林复合生态系统案例分析

调查了川中丘陵区小流域典型农林复合生态系统土壤养分的时空分异，同时研究了不同土地利用方式下土壤养分含量的变化。结果表明：2002年与1999年相比，耕地土壤有机质含量，全量养分都有相应的增加，速效养分有一定程度的降低。土壤养分含量剖面分异明显，随深度的增加大多数呈明显的下降趋势。但全钾的变化比较特殊，不同深度土壤全钾含量没有明显的变化。不同台位林地的土壤养分含量存在明显的差异，林地土壤有机质、氮素含量随高度的增加而增加，但磷、钾含量却有随高度的增加而降低的趋势。不同土地利用方式之间土壤有机质、全氮、全钾含量差异显著。土壤有机质含量在几种土地利用方式之间的比较是：水田〉林地〉旱坡地〉草地，土壤全氮含量水田〉林地〉旱坡地〉草地，全钾含量水田〉草地〉林地〉旱坡地。     

不同强度放牧后自然恢复的沙质草地土壤性状特征

通过对科尔沁沙质草地不同强度放牧后自然恢复过程中土壤的物理、化学和生物学性状特征的研究,结果表明,土壤有机碳、全氮、全磷、有效氮和速效磷含量以及基础土壤呼吸活性在各处理表层土壤的特征为:中牧后恢复草地>轻牧后恢复草地>无牧恢复草地>重牧后恢复草地;重牧后的恢复草地表层土壤较其它处理有较高的土壤容重和pH值以及较低的过氧化氢酶、脲酶和碱性磷酸酶活性;沙质草地的土壤养分和生物学活性在剖面中的分布为上高下低,主要富集于0~ 25cm表层,放牧对土壤系统的影响主要表现在0~ 75cm土层。重度放牧使沙质草地超出了其承载能力和承受干扰的阈限,土壤性状恶化,恢复力降低;而适度的放牧后恢复有利于土壤化学和生物学性状的保持和提高。     

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。     

科尔沁沙地持续放牧和不同强度放牧后封育草场中生物结皮生物量和土壤因子的变化

通过对科尔沁沙地放牧后封育样地和放牧样地生物结皮生物量的研究,探讨了不同样地生物结皮生物量的变化规律及其与环境因子的相互关系。结果表明,封育样地藓类和藻类植物的生物量显著高于放牧样地;在封育样地内,轻度、中度放牧封育区显著高于重度放牧封育区（P＜0.05）。封育样地生物结皮的土壤微生物量碳、氮含量高于放牧样地,并且各样区藓结皮土壤微生物量碳、氮含量显著高于藻结皮（P＜0.05）。在封育样地内表现为轻度、中度放牧封育区土壤微生物量碳、氮含量较高,重度放牧封育区含量较低,体现出不同强度放牧封育停牧后对土壤微生物量碳、氮影响的滞后效应。藻类植物的生物量与结皮厚度、有机质含量和粉黏粒呈极显著正相关（P＜0.01）,与细沙呈显著正相关（P＜0.05）,与粗沙呈极显著负相关（P＜0.01）。藓类植物的生物量与结皮厚度、有机质含量、粉黏粒呈显著正相关（P＜0.05）,与粗沙呈负相关,但不显著。藻类植物的生物量与土壤因子之间的相关性更为密切。     

藏东横断山区草地利用变化对土壤质量的影响

草地利用变化导致的土壤质量演变已经引起了全球广泛关注,然而有关西藏高原这方面的研究目前还很少.为此,探讨藏东横断山区草地转变成坡耕地后土壤质茸变化.选择3种土地利用类型:草地、短期耕作坡耕地、长期耕作坡耕地,采集土壤表层样品,并测定土壤理化性质.利用土壤退化指数(DI)与土壤质量综合指数(I_Q)评价了3种土地类型的土壤质量.结果表明:草地垦殖后的短期耕作造成表层土壤容重、砂粒含量明显增大(容重:从1.11 g/cm~3增大至1.32 g/cm~3;砂粒含量:从43.3%增大至54.7%),粘粒、粉粒含量明显减小;长期耕作导致土壤表层厚度明显增加(从23.6 cm增加到30.6 cm),有机质与全氮含量显著降低(分别降低29%、22%);两种坡耕地全磷与全钾含量变化均不明显.短期、长期耕作坡耕地DI与IQ均低于草地,表明坡耕地土壤质量出现退化.利用DI与I_Q评价出来的短期耕作坡耕地与长期耕作坡耕地土壤质量退化程度不一致,表明这两种指数不能等效地评价该区不同土地利用类型下的土壤质量.土壤质量综合指数被认为是评价本研究区土壤质量状况的一种更合理方法.据此断定,长期耕作坡耕地土壤质量退化较严重.     

黄土丘陵区坡面尺度上不同植被格局下植物群落和土壤性质研究

通过对黄土丘陵沟壑区陕西延安羊圈沟小流域坡面上退耕还林还草后形成的林地(单一种植刺槐人工林)、草地(单一的撂荒草地)、草地-林地-草地(上坡位和下坡位撂荒草地,中坡位种植刺槐人工林)及林地-草地-林地(上坡位和下坡位种植刺槐人工林,中坡位为撂荒草地)四种不同的植被格局下植物物种多样性及土壤理化性质变化的研究,旨在揭示植被恢复过程中,坡面上植被不同的空间配置模式对植物物种的组成及土壤环境变化的影响.研究发现,4种植被格局下植物物种的多样性以单一的撂荒草地坡面最高,人工林的种植一定程度上影响了林下植物物种多样性的恢复,但整个灌木和草本的群落结构4种植被格局之间均未达到极不相似水平.土壤有机碳及总氮含量均以坡面上草地-林地-草地的空间配置格局最高且有机碳存在显著差异,而撂荒草地则在土壤水分的保持及改善土壤pH值上优于其他3种植被格局.     

草地土壤呼吸对全球变化的响应

草地是陆地生态系统主体生态类型之一,其土壤呼吸是全球碳循环的重要过程之一,草地土壤呼吸的动态变化将直接影响全球碳平衡.相对于其他陆地生态系统,草地对全球变化的响应更为迅速.因此,在全球变化的趋势下,草地土壤呼吸将首先受到影响.本文综述了全球变化下CO2浓度上升、全球气温升高、全球降水增多、放牧、草地农垦以及土地利用管理措施(施肥、灌溉)的草地土壤呼吸响应.土壤呼吸对大气CO2浓度上升和全球气温升高的响应都存在增加、减少和无显著变化3种情况,这与大气CO2浓度上升和全球气温升高引起的土壤含水量、土壤N的可利用性等因素的改变与否有关.土壤呼吸Q10受到土壤温度、土壤含水量、降水、土壤深度、土壤有机碳、海拔高度、土地利用方式和时间尺度等因素的影响.降水增多一般可以促进土壤呼吸,但降水引起的温度以及土壤通透性的降低也会导致土壤呼吸的降低.因放牧强度、频度和方式的差异,放牧对土壤呼吸的影响出现增加、减少和无显著影响的不同结果;人工剪草对土壤呼吸及其各组分的影响也存在差异.草地农垦后,土壤呼吸增强,土壤碳损失约为20%～50%.施肥对土壤呼吸的影响有增加、减少和无显著影响,因肥料种类和施用剂量等而异.在干旱和半干旱地区,灌溉会促进草地土壤呼吸.但是,目前全球变化对草地土壤呼吸的综合影响尚不清楚,因此深入探讨草地土壤呼吸对全球气候变化和土地利用变化的响应等仍是今后努力的主要方向.     

放牧对阿拉善荒漠草地土壤性状的影响

对阿拉善荒漠草地不同放牧条件下土壤理化性状的变化进行了研究,结果表明:在草地基况一致的条件下,经过连续6a不同强度的放牧,0~ 20cm土层土壤容重轻牧和重牧区低于中牧区。随着放牧强度的增加,土壤颗粒组成极粗砂、粗砂和中砂含量增加,细砂、极细砂、粉砂和粘粒含量减少,过度放牧加快了土壤风蚀沙化。0~20cm土层中土壤有机C、全P的含量和C/N随着放牧强度的增加而依次降低;全N、全K、pH末发生明显变化;速效N和速效K重牧区显著高于轻牧区和中牧区;速效P轻牧区高于中、重牧区。土壤有机C与全P、速效P呈显著正相关;全P与速效N和K呈显著负相关,与速效P呈显著正相关(P<0.05)。     

三峡库区紫色土坡地土壤退化特征:土壤养分贫瘠化

土壤侵蚀是三峡库区紫色土坡地土壤退化及土壤养分贫瘠化的主因。利用土地特性系列比较法,通过野外调查和室内分析相结合,研究三峡库区紫色土坡地土壤退化特征。结果表明:1)与未退化样地相比,不同利用方式和不同坡度段土壤中各种营养元素的含量均不同程度地减损。2)不同利用方式下土壤有机质、全N和碱解N含量由高到低是林地、园地、菜地(或草地)、耕地(或荒地)、建设用地。园地土壤中的全P、速效P、全K、速效K、CEC以及Fe、Zn、Ti、Pb等微量元素的含量均较高;草地土壤中的全K、速效K、CEC及微量元素含量一般较低;荒地土壤中各种营养元素的含量与草地基本类同,但Zr和Cr平均含量最高;建设用地中CEC含量最高;菜地土壤中Pb的平均含量最高,达29.85 mg/kg。3)不同坡度段土壤各种养分平均含量差异不大,但速效P在10°~20°和大于30°坡度段、CEC在20°~30°和大于30°坡度段均有显著差异。Cu、Fe、Ni、Mo、Co、V 6种微量元素易随土壤侵蚀或其他途径迁移。     

鹤山几种不同土地利用方式的土壤碳储量研究

对鹤山几种不同土地利用方式下的土壤碳的研究 ,结果表明不同土地利用方式土壤碳储量存在差异。各种土地利用方式下 ,无论林地果园还是草地土壤有机碳含量均随土壤深度增加而减少。在同一深度不同土地利用下有机碳含量比较一般为 :林地 >果园 >草地。全氮的变化趋势也与有机碳一样 ,随土壤深度增加而递减 ,C N比为 10左右 ,其变化的幅度不明显。土壤有机碳储量的计算有如下结果 :林地为 12 5 .82t·hm- 2 ;果园为 74 .6 6t·hm- 2 ;草地为88.5 3t·hm- 2 。据此认为 ,植树造林及森林保护是缓解大气CO2 浓度上升的有效措施。     

短期增温和降水减少对沙质草地土壤微生物量碳氮和酶活性的影响

通过模拟气候变化,探究短期增温和降水减少对沙质草地土壤微生物量碳氮及酶活性的影响,揭示沙质草地土壤微生物量碳氮和酶活性对短期气候变化的响应规律。结果表明：（1）短期增温和降水减少对土壤微生物量碳氮和酶活性均产生显著影响。（2）在自然温度下,与自然降水相比,降水减少40%时土壤微生物量碳（MBC）和微生物氮（MBN）含量最高,增幅分别为87.9%和98.8%;降水减少60%时土壤碱性蛋白酶（S-ALPT）活性最低,降幅达32.8%。（3）在增温条件下,与自然降水相比,降水减少40%时土壤MBC和MBN含量最低,降幅分别为25.67%和48.16%,土壤脲酶（S-UE）活性最高,增幅20.42%。（4）土壤pH与3种土壤酶活性正相关,与土壤微生物量碳氮负相关。土壤微生物量碳氮与土壤纤维素酶（S-CL）活性负相关,与S-UE、S-ALPT活性正相关。