试论伏牛山南坡土壤垂直分异规律——兼论亚热带北界的划分

在野外土壤调查和室内土壤理化分析的基础上,开展了伏牛山南坡土壤组成和性质垂直分异、土壤类型划分以及亚热带北界问题的讨论。研究表明：(1) 调查断面上土壤表层HA/FA随高度增加而增大,且均小于1,海拔900 m左右土壤胡敏酸的芳构化程度最低;随高度增加土壤pH和盐基饱和度先下降后上升;海拔900 m以下的土壤中均有明显的黏化层,向上土壤黏粒淋溶淀积逐渐减弱;海拔900 m以下的土壤土体风化程度高,大部分氧化物的平均迁移系数和土体淋溶率小于1,土体Saf小于5.06,淀积层游离铁含量大于20 g·kg-1,铁游离度大于40%,具有弱富铁铝作用,剖面中出现明显的铁锰新生体,而向上土体风化程度减弱,不发生富铁铝作用,剖面中不出现铁锰新生体。(2) 伏牛山南坡海拔550 m以下出现黏磐黄褐土 (饱和黏磐湿润淋溶土),550~950 m出现普通黄棕壤 (普通铁质湿润淋溶土),950~1900 m出现棕壤 (普通简育湿润淋溶土或暗沃简育湿润雏形土),1900 m以上出现暗棕壤性土或草甸暗棕壤 (暗沃冷凉湿润雏形土)。(3) 伏牛山南坡亚热带北界约在海拔950 m。     

小流域自然土壤与耕作土壤养分比较及影响因素分析

通过对河北省易县观坐岭小流域自然土壤和耕作土壤有机质、速效氮、速效磷、速效钾及微量元素有效含量的测定分析,得出了该小流域自然土壤和耕作土壤的肥力状况.结果表明:自然土壤中有机质和速效氮含量处于较高水平;速效钾含量丰富,速效磷比较缺乏;有效Fe、Mn含量处于高水平,有效Cu、Zn含量中等.自然土壤开垦为耕作土壤后,有机质和速效氮含量下降;由于施肥原因,速效磷含量明显增高;速效钾含量因母质影响有所下降.海拔与土壤养分变化的相关性小明显,不同坡位土壤养分表现出向下汇集的趋势.并从自然环境、人为影响、地形母质等方面分析土壤养分变化的影响因素.     

轿子山自然保护区土壤理化性质垂直变异特征与环境因子关系

根据轿子山自然保护区的地形特点,设置东、西两条垂直样带,选取18项指标,分别代表土壤理化性质、地形和植被因子,利用主成份分析、聚类分析和典型相关分析等多元统计手段,对该保护区土壤理化性质与环境因子之间关系进行分析。结果表明:地形对土壤理化性质影响较大,海拔是影响土壤有机质、全氮、碱解氮含量、pH值、土体厚度的主要因素;坡度和坡向对土壤质地影响较大;植被类型对土壤理化性质影响不显著。土壤理化性质垂直变异水平在3个海拔段差异较大:海拔3 700 m以上,有机质、全氮等含量最高,pH值最小,但土体最薄,砾石含量高;海拔3 000~3 700 m,有机质、全氮等含量较高,pH值较低,土体厚度最大,砾石含量最少;海拔3 000 m以下,土壤退化明显,有机质、全氮等含量最低,pH值最高,土体较厚,砾石和砂粒含量较高。     

民勤绿洲不同演化阶段白刺灌丛沙堆表面土壤理化性质研究

以民勤绿洲作为研究区域,对不同演化阶段灌丛沙堆表面土壤样品进行了采集和分析。结果表明,随着灌丛沙堆的不断演化,土壤性质发生了显著的变化。不同演化阶段灌丛沙堆表面颗粒组成仍以砂粒为主,从雏形阶段到稳定阶段,砂粒含量逐渐减少,在稳定阶段达到最小,pH值和砂粒的变化趋势一致,粉砂、粘粒、有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷和速效钾含量增加,在稳定阶段均达到最大;灌丛沙堆活化后,其砂粒含量和pH值重新出现增加趋势,而粉砂和粘粒的含量开始减少,有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷和速效钾含量也迅速下降;除稳定阶段迎风坡和背风坡有机质、全氮和全磷含量差异比较显著外,其他演化阶段不同坡向粒度和养分差异均不显著;有机质、全氮、速效氮的含量在灌丛沙堆演化过程中变幅最大,全磷和速效磷次之,全钾和速效钾的变幅最小。     

流沙地恢复过程中土壤特性演变研究

以毛乌素沙地西南缘的盐池县沙边子及位于腾格里沙漠东南缘的沙坡头地区为例,研究了该地区不同程度沙漠化土地恢复过程中土壤机械组成及土壤养分的动态变化。结果表明:不同地区或同一地区不同区域的沙漠化土地中,随着植被盖度的增加及恢复程度的增强,土壤中的粉粒、粘粒含量都有显著增加（P<0.05）,土壤质地向着壤质化和细粒化方向发展;土壤的有机质、全氮、全磷含量也有显著增加（P<0.05）;速效氮、速效磷含量也有相应的增加。土壤有机质、全氮和全磷的含量与土壤粉粒、粘粒含量呈显著正相关,且前三者之间也呈极显著正相关;但是土壤粉粒和粘粒含量与速效氮、速效磷和速效钾之间的关系则因区域和土地利用的不同表现出明显的差异。     

基于地统计学的北运河下游土壤养分空间分布

通过对北运河下游土壤的取样,采用地统计的方法分析北运河流域农田土壤pH、碱解氮、有效磷、速效钾和有机质五种养分的空间分布规律,结合武清区土壤类型和其他的相关资料的数据进行分析,结果表明:土壤类型对土壤pH、有效磷分布有影响,对土壤pH影响尤为明显;北运河流域的水系对碱解氮、有机质空间分布影响较大,水系发达的区域含量明显高于水系不发达的区域;速效钾多是由其他因素引起。     

坏囿矿化度地下水灌溉对民勤土壤环境的影响

通过野外试验和室内分析相结合的方法,研究了民勤绿洲农田不同矿化度(0.8g·L-1、2.0g·L-1和5.0g· L-1)地下水灌溉对土壤环境的影响.结果表明:随着灌溉水矿化度的增加,生长季水分消耗量逐渐降低,土壤总孔隙度和土壤有机质含量逐渐下降,而土壤有效水含量和土壤电导率则逐渐增加.当灌溉水矿化度为0.8g·L-1时,收获后土壤中上层(0～60 cm)电导率比播种前明显降低,而底层(60～90 cm)电导率略有增加,即淡水灌溉的淋溶作用明显;当灌溉水矿化度为2.0g,L-1时,生长季中的灌水依然对土壤盐分有淋溶作用,但明显弱于淡水的淋溶效果,收获后土壤盐分有明显的表聚现象;当灌溉水矿化度为5.0g·L-1时,收获后在0～60 cm深度电导率明显增加,在60～90 cm深度没有明显变化.     

典型岩溶农业区土地利用变化对土壤性质的影响——以云南小江流域为例

以云南省泸西县小江典型岩溶农业流域为研究单元,分析了流域1982~2003年土地利用的变化及定点对比分析不同土地利用变化下土壤性质的变化,结果表明：小江流域1982~2003年610.12 km²的土地利用发生了变化,变化类型主要是由未利用地向耕地、林地以及林地向耕地的转变,人口的增加、社会、经济的发展和理智的生态决策是流域土地利用变化的主要原因;林地、未利用地转变为耕地后,土壤有机质、全氮、全磷含量大幅度降低,土壤pH明显升高,全钾、速效钾含量增加;短时间的退耕还林,土壤性质变化不明显;耕地转变为园地后,土壤性质得到明显的改善;而耕地转变为石漠化土地后,土壤性质发生显著变化,土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷含量大幅度降低,土壤pH明显升高;同时,研究表明土地利用变化对碳酸盐岩地层中发育的土壤性质的影响强度明显大于砂页岩地层中发育的土壤,表明碳酸盐岩地层中发育的土壤十分脆弱。     

宁夏盐池沙地3种植物群落土壤表层养分的空间异质性

采用经典统计学和地统计学方法,通过半变异函数及其模型、克里格局部插值估计、空间分布图及分形维数等对宁夏盐池沙地3种植物群落(牛枝子、牛枝子-黑沙蒿、黑沙蒿)土壤表层养分的空间异质性进行了研究。结果表明:0~5 cm土壤有机质、全氮、速效磷含量的空间自相关尺度分别是67 m、519 m、143 m;结构方差比分别为0.558、0.882、0.514,说明结构性因素和随机性因素在0~5 cm土壤有机质和速效磷的空间分布中共同发挥作用。全氮表现出较强空间自相关性,在空间分布上具有明显的结构特征,表明结构性因素在其空间总变异中发挥主导作用。空间格局图反映出0~5 cm土壤有机质、全氮含量表现为牛枝子群落较高,经牛枝子-黑沙蒿群落,含量逐渐减少,至黑沙蒿群落含量又有所增加;0~5 cm土壤速效磷含量表现为牛枝子群落和黑沙蒿群落含量较高而牛枝子-黑沙蒿群落含量较低的趋势。反映出研究区从牛枝子群落经牛枝子-黑沙蒿群落至黑沙蒿群落,植被从以草原种为主的群落,逐渐灌木化,植物群落结构组成由复杂到简单的过程,深刻影响了土壤养分的分布格局,导致了土壤“肥力岛”的形成和发展,又反作用引起研究区植物群落的进一步灌丛化,并逐步向沙漠化的方向发展的趋势。     

黄土丘陵区林区开垦地土壤退化研究

以林地及其开垦地土壤颗粒组成、有机质含量、>0 .2 5mm水稳性团粒含量、土壤容及土壤抗强度等性质为基础 ,分析比较了林地及林地开垦后侵蚀 10年内土壤退化问题。研究结果表明 ,林地一旦开垦后随侵蚀年限的增长 ,土壤性质逐年退化 :侵蚀 10年土壤粘粒和物理性粘粒比林地分别减少 2 .74 %和 3.0 1% ,粗粉粒增加 ,土壤颗粒组成粗化 ;有机质含量从林地的 4 5 .2 g/kg下降到侵蚀 10年开垦地的 9.8g/kg ,>0 .2 5mm水稳性团粒含量从林地的 6 0 .19%下降到侵蚀第 10年开垦地的 2 8.6 0 % ,土壤容重增大 ,土壤的抗剪强度从 0 .12 3kg/cm3 下降到0 .0 74kg/cm3 ;并将林地和开垦地土壤性质与土壤侵蚀强度进行相关分析发现 ,>0 .2 5mm水稳性团粒含量对土壤侵蚀强度影响最大 ,偏相关系数为 0 .972 8,其次为土壤粗粉粒和抗剪强度 ,偏相关系数为 0 .8879和 0 .6 0 2 0 ,说明了林地开垦后侵蚀土壤的退化 ,恶化了土壤侵蚀环境 ,造成土壤侵蚀更易发生 ,加剧着土壤侵蚀强度 ,表明恢复和重建森林植被在防治黄土高原土壤侵蚀中具有举足轻重的作用     

中国湿地土壤分类系统的初步探讨

在对湿地土壤分类研究进展分析的基础上,按照湿地土壤的独特规律,参考中国第二次土壤普查的分类标准、美国土壤分类标准和中国最新的土壤系统分类的标准,对中国湿地土壤类型进行了重新划分。根据成土过程、人类活动、有机物的含量、土壤化学物质含量、地貌条件等因素,将中国湿地土壤划分为土纲、亚纲、土类、亚类、土族、土系6个级别。对中国湿地土壤分类的研究,有利于湿地科学研究中对土壤的认识有统一的标准,同时对土壤分类学也具有重要意义。     

黑河中游临泽绿洲农田土壤有机质时空变化特征

土壤有机质是表征土壤质量的一个重要指标,持续稳定的有机质含量是土壤维持生产能力的基础。土壤有机质的动态演变可以表征土地利用和管理水平。结合地理信息系统,运用地统计方法研究了黑河中游的临泽县绿洲农田20多年来土壤有机质含量的时空变化特征。结果表明:(1)1982年0~20 cm耕层土壤有机质含量平均为12.78±4.38 g/kg,2008年平均为13.76±4.02g/kg;从1982-2008年,有机质含量总体有所上升。(2)两个时期的土壤有机质的实验变异函数值与理论变异函数拟合均较好;克立格插值和不同时期的有机质空间分布图叠加运算表明,由于人为活动的影响,土壤有机质的结构性空间变化程度有所减弱。(3)临泽县土壤有机质含量和变化具有一定的区域性特点:南部的山前平原地区土壤有机质含量较高,呈现上升趋势;中部地势低下的区域土壤有机质相对较高,由于农田面积扩大,有机肥供应不足而下降显著;北部绿洲与戈壁交错带土壤有机质偏低。总体来看,临泽县土壤有机质含量有所上升,但局部地区的有机质发生了下降。为了防止局部区域土壤有机质下降引起土壤退化,应该采取加大有机肥投入和实施秸秆还田等措施。     

乔治王岛地区原始土壤与母岩间化学组成的相互关系

与内生过程相比,表生过程具有显著的区域性特征。本文根据原始土壤与成土母岩间化学组成的相互关系,研究了极地条件下的风化成土过程。分析了乔治王岛土壤中化学元素的原始来源、生物作用及人为影响,推断了原始环境中元素的迁移特征,讨论了极地条件下成土母岩与原始土壤间化学元素丰度的相互关系。     

安徽南部盆地紫色岩系上土壤的发生特性

在安徽南部采集不同地质年代、不同层位紫色沉积岩发育的6个土壤剖面,研究其发生特性和成土特点。结果显示,紫色沉积岩发育的土壤,在一定程度上继承了母岩的特点,化学风化作用微弱。大多数土壤的粉粒/粘粒比值都在1.3以上,土壤B层粘粒硅铝率均大于3.7,游离铁含量(16~29)g/kg,土壤发育程度明显低于同地区的花岗岩风化物发育的湿润淋溶土。大多数土壤盐基饱和度>50%,2个土壤剖面盐基饱和度<30%,而且铝饱和度较高为60%~90%。     

Weathering, mineralogical evolution and soil organic matter along a Holocene soil toposequence developed on carbonate-rich materials

A toposequence of Holocene soils located between 1100–2400 m asl in the Italian Alps served as the basis for the following analyses: the weathering of limestone and dolomite, the calculation of mass balances, understanding the formation of pedogenic Fe and Al, the determination of soil mineral and clay mineral reactions and transformation and the measurement of accumulation and stabilisation mechanisms of soil organic matter. Leaching of carbonates is most intense at the lower elevations, although calcite and dolomite have a higher solubility at low temperatures. The pCO₂ in the soil is higher at lower elevations and weathering is driven mainly by carbonic acids. At higher elevations, organic acids appear to determine the mineral transformations and weathering reactions to a greater extent. This suggests that two very different weathering regimes (carbonic and organic acid weathering) exist along the toposequence. The transformation of mica into vermiculite is the main process in both the clay and fine-earth fraction. Weathering of silicate minerals started even before the carbonates had been completely removed from the soils. The transformation mechanisms of silicate minerals in the A and O horizon at higher elevations was at least as intensive as that at the climatically warmer sites. The neoformation of pedogenetic clays at climatically cooler sites was slightly greater than that at the warmer sites. However, the formation rate of secondary Fe and Al phases was more pronounced at lower elevation, which means that this process seemed to be driven dominantly by carbonic acid (weathering of primary minerals). Soil organic matter (SOM) abundance in the mineral soil is nearly 15 kg/m² at all sites and, surprisingly, no climate-driven effect could be detected. In general, the preservation and stabilisation of SOM was due to poorly crystalline Al and Fe phases and vermiculite, regardless of some variations in the composition of the parent material (varying calcite/dolomite ratio).     

中亚热带山区土地利用变化对土壤性质的影响

土地利用变化是全球环境变化的重要组成部分,其可以直接影响到土壤性质的变化。本研究通过中亚热带山区天然林、人工林(用材林和经济林)、次生林、农业用地(橘园和坡耕地)等7种典型土地利用方式土壤性质的研究,结果表明:土地利用变化后土壤有机质和全氮含量下降幅度分别达到52.2%~81.8%和57.9%~172.6%;同时土壤容重增加,pH值升高。而土地利用变化对土壤全磷、全钾的影响的规律较为不明显。综合比较中国区域土地利用变化对土壤性质变化的影响,其中20~25°N纬度带土壤物理化学性质变化幅度最大。     

The role of climate and vegetation in weathering and clay mineral formation in late Quaternary soils of the Swiss and Italian Alps

Interactions between climate and soil remain ambiguous, particularly when silicate weathering and clay mineral formation and transformation rates are considered in relation to global climate changes. Recent studies suggest that climate affects weathering rates much less than previously thought. Here we show that the climate in the central European Alps has a significant, but indirect, influence on the weathering of soils through vegetation. The pattern of element leaching and mineral transformations is not only due to precipitation and temperature. Element leaching was greatest in subalpine forests near the timberline; weathering is lessened at higher and lower altitudes. Vegetation, therefore, contributes significantly to weathering processes. The highest accumulation of organic matter was found in climatically cooler sites (subalpine range) where the production of organic ligands, which enhance weathering, is greatest. Patterns of smectite formation and distribution had strong similarities to that of the elemental losses of Fe and Al (R = 0.69; P < 0.01) or base cations (R = 0.58; P < 0.05). Higher precipitation rates and the production of organic chelating compounds in the soil promoted the appearance of smectites. The relationship between climate, element leaching (Fe, Al, Ca, Mg, K, Na), and smectite formation is strongly nonlinear and driven by the podzolisation process, which is more pronounced near the timberline because of the bioclimatic constellation. Climate warming will probably, in the future, lead to a decrease in SOM stocks in the subalpine to alpine range because of more favourable conditions for biodegradation that would also affect weathering processes.     

岩溶山区不同植被群落土壤生态系统特性研究

自然植被演替成为次生植被、人工林或人工开垦利用后,岩溶山地土壤物理性能退化;沙化现象明显;坡耕地土壤长时间持水供水性能、抗旱性能降低;土壤种子库中草本种子比例大,木本植物种子少,土壤种子库退化更严重。研究区土壤有机质和全N受植被类型和土地利用强度影响明显,坡耕地土壤有机质较林草地系统低,退耕还林还草后,土壤有机质含量稳定增加。与自然植被相比,人工林、次生林系统土壤有机质含量仍较低。从弃耕地→灌草坡→次生林地的演替过程中,土壤种子库生态优势度呈降低趋势,物种丰富度和多样性增加。研究结果认为,岩溶生态系统土地退化的实质是土壤作为水库、养分库和土壤种子库功能的差异退化。     

基于高光谱的不同人类干扰程度下荒漠土壤有机质含量估算模型

为对比同一背景下不同人类干扰程度的荒漠土壤有机质含量的预测模型,以天山北麓阜康市的土壤为研究对象,通过对无人干扰区、人为干扰区全样本和剔除有机质质量分数大于2%的样点的原始光谱反射率进行6种光谱变换,分析不同变换形式与有机质含量的相关性,以相关系数通过P=0.01和0.05水平上显著性检验的敏感波段为自变量,运用多元逐步回归、偏最小二乘回归以及主成分回归法分别建立了无人干扰区、人为干扰区土壤有机质高光谱的预测模型,并选择精度最高的为最优模型。结果表明：（1）无人干扰区与人为干扰区的原始光谱所有波段与有机质含量的相关性都没有通过0.01水平的显著性检验。将有机质质量分数大于2%的样点剔除后,有机质含量与原始光谱反射率的相关系数都大于全样本且有部分波段通过了0.01水平的显著性检验。（2）不论采用何种方法建立的全样本无人干扰区和人为干扰区的预测有机质模型的RPD均小于1.4,不具有预测有机质含量的能力。其中全样本无人干扰区一阶微分、人为干扰区倒数一阶微分多元逐步回归模型是其所有模型中,建模精度最高的,R²分别为0.652、0.512,但是其RPD仅分别是0.662、0.655,表明模型的预测能力很差。（3）剔除有机质质量分数大于2%的样点之后,预测效果最好的是无人干扰区一阶微分多元逐步回归模型,R²达到0.776,RMSE为1.408,RPD为2.136;而人为干扰区的二阶微分模型预测效果最优,R²为0.542,RMSE为2.261,RPD为2.087。     

基于环境相关法的土壤属性空间分布特征研究——以黄土丘陵沟壑区小流域为例

在横山县朱家沟小流域采集111个样点,分析土壤属性与地形因子相互关系,进行空间预测分析。结果表明:土壤密度与复合地形指数CTI显著正相关,土壤有机质与复合地形指数CTI、汇流动力指数SPI、沉积物运移指数STI显著负相关,全磷只与坡度β显著负相关。多元线性逐步回归模型对于土壤密度和有机质拟合较好,而对于全磷,预测结果较差;回归-克里格预测有效地减小了残差,消除了平滑效应,预测极差更宽,对于局部的变异及地形、土地利用的关系体现更为细化,提高了预测精度。