岩溶区和碎屑岩区林地和农田土壤氮矿化过程对比研究

通过15N标记法和MCMC氮素转化模型,研究了岩溶区(石灰性土壤)和碎屑岩区(红壤)林地和农田土壤易分解有机氮矿化(M易)、难分解有机氮矿化(M难)和总有机氮矿化(M总)速率.结果发现,土壤矿化速率受土壤类型和土地利用方式的显著影响.林地石灰性土壤M总 (3.71 mg N/kg)显著低于林地红壤(5.57mg N/kg),石灰性土壤MNab(1.81 mg N/kg)与MNrec(1.90 mg N/kg)相近,而红壤M易 (4.60 mg N/kg)显著高于M难 (0.96 mg N/kg).林地变为农田后,石灰性土壤M总显著提高,而红壤显著降低.与林地相比,岩溶区农田土壤M易提高了72.5%,而M难下降了33.7%.碎屑岩区农田土壤M易和M难分别降低至2.47和0.46 mg N/kg.岩溶区土壤CaO和MgO含量与M易呈显著负相关,而与M难呈显著正相关,表明岩溶区土壤钙镁含量是影响氮矿化速率的重要因素.     

岩溶区砂糖桔短期种植对土壤氮转化过程的影响

利用¹⁵N同位素成对标记法并结合MCMC数值模型,研究岩溶区乔灌地开垦种植砂糖桔4年后土壤氮转化特征。结果显示：乔灌地开垦种植砂糖桔后,土壤有机氮矿化速率由2.93 mg N·kg⁻¹·d⁻¹显著下降至0.60 mg N·kg⁻¹·d⁻¹,土壤无机氮的供应能力降低,土壤有机氮矿化速率与土壤有机碳、全氮和全钙含量呈显著正相关性,与铁、铝、钾和黏粒比例呈显著负相关性;土壤铵态氮微生物同化速率由1.76 mg N·kg⁻¹·d⁻¹显著降低为0.10 mg N·kg⁻¹· d⁻¹,在砂糖桔地铵态氮微生物同化速率与有机氮矿化速率的比值仅为0.17。乔灌地土壤自养硝化速率高达11.06 mg N·kg⁻¹·d⁻¹,而硝态氮微生物同化作用微弱,硝态氮异化还原速率仅为0.64 mg N·kg⁻¹·d⁻¹,导致硝态氮净产生速率达到10.42 mg N·kg⁻¹·d⁻¹。由于土壤铵态氮浓度的降低和施肥导致土壤酸化不利于硝化细菌的活动,自养硝化速率显著降低至1.68 mg N·kg⁻¹·d⁻¹。岩溶区乔灌地开垦种植砂糖桔4年后土壤氮转化速率呈下降趋势。     

桂林毛村岩溶区和非岩溶区牧草养分动态的对比研究

通过进行岩溶区和非岩溶区牧草田间对比试验,测定植被在生长季内( 6- 8月)的养分动态变化,并结合N / P化学计量学的原理和方法,研究了岩溶区牧草的养分限制状况。结果表明: ( 1)在生长季节的6- 8月,岩溶区4种牧草N、P养分浓度都具有显著的随月份的增长而减少的趋势。从岩溶区和非岩溶区所测定的4种牧草养分结果来看,岩溶区牧草的N素平均值为22. 79 mg /g ,非岩溶区牧草的N素略小于岩溶区,为22. 15 mg /g ;岩溶区的P素平均值为6. 03 mg /g ,非岩溶区牧草的P素小于岩溶区,为5. 35 mg /g。( 2)无论是岩溶区还是非岩溶区,牧草的N /P与N 的相关性最大,相当系数都大于0. 6,与非岩溶区不同的是,岩溶区牧草的N /P与Ca 的相关性也很大,而非岩溶区的则较小。( 3)岩溶区牧草植物体Ca、Mg总含量分别是非岩溶区的2和1. 5倍。不同种类的牧草对Ca、Mg 的吸收和累积能力有较大的差异,本研究中的类玉米其钙含量远远小于其它3种牧草的钙含量。      

桂林毛村岩溶区不同土地利用方式土壤有机碳矿化及土壤碳结构比较

应用土壤培养法,比较分析了桂林毛村岩溶区不同土地利用方式(农田、灌丛和林地)土壤在25℃、黑暗条件下培养90d有机碳矿化速率的差异(以90d累计释放的CO2-C计)。农田土壤矿化释放的CO2-C含量分别比灌丛和林地少62.9%和56.6%。利用6mol/L的HCl酸解法得到惰性碳含量,并利用三库一级动力学方程在SAS8.2软件中通过非线性拟合得到三种土地利用方式的活性碳库、缓效性碳库的大小及其分解速率,计算得出各库驻留时间。结果表明各土地利用方式均为活性碳库含量最少,占总有机碳的比例在1.82%~2.71%之间,平均驻留时间在8.4~16.3d之间;缓效性碳库次之,占总有机碳的比例在33.91%~45.47%之间,平均驻留时间为4.8~7.7a之间;惰性碳库所占比例最大,在51.82%~64.01%之间,平均驻留时间为假定的1000a。通过固态13C交叉极化魔角自旋核磁共振(13CCPMASNMR)方法对土壤碳结构进行分析,结果表明:与灌丛和林地相比,受人类活动干扰较多的农田烷基C和芳香C的比例增加,烷氧C和羰基C的比例降低;烷基C/烷氧C和疏水C/亲水C的大小顺序均为农田>林地>灌丛,而脂族C/芳香C的大小顺序则相反,即灌丛>林地>农田。这说明农田土壤有机碳分解程度较高,难分解程度增加,难分解有机碳比例增加。      

秸秆还田对岩溶区与非岩溶区土壤酶活性影响的对比研究

通过室内模拟试验,研究了岩溶区棕色石灰土与非岩溶区红壤对玉米秸秆有机物料降解过程中土壤pH值、秸秆降解率和酶活性的变化特征.结果表明:秸秆降解期间,土壤pH值在前期有下降的趋势,后期慢慢回升;秸秆降解速度最快主要集中在降解的最初30 d,之后呈缓慢上升趋势,到98d基本达到平衡,降解速度大大减慢;过氧化氢酶的变化不明显,土壤蔗糖酶、脲酶、纤维素酶和蛋白酶活性都在不同程度上呈现"前期上升,中期下降,后期上升" 的变化趋势.因素比较结果表明:除蛋白酶的活性是非岩溶区的大于岩溶区外,其它的基本上都是岩溶区的大于非岩溶区;从降解率来看也是岩溶区的要稍高于非岩溶区.由此认为,秸秆在岩溶区土壤中的降解作用比非岩溶区更强.     

桂林丫吉岩溶区土壤有机碳和pH值与钙形态分布的关系初探

钙是岩溶环境的主要构成元素,是决定岩溶生态系统的结构和功能的关键要素之一。为研究岩溶区土壤有机碳和p H值与钙形态分布的关系,在桂林丫吉岩溶试验场以3个月为周期共2年的时间采集自然植被土壤,利用BCR方法对钙形态进行了研究,结果表明:(1)岩溶区各形态钙中以酸溶态钙含量最多,占土壤全钙的61.63%,表明岩溶区石灰土中钙活跃的迁移状态和生物作用,钙在石灰土中具有较高的活度。并且各形态钙的大小顺序为酸溶态可还原态残渣态可氧化态;(2)除可氧化态钙与土壤有机碳的相关性不显著外,各形态的钙与土壤有机碳之间均呈极显著正相关的关系(P0.01);与土壤有机碳类似,除可氧化态钙与p H值呈不显著的负相关关系外,其余土壤钙形态与p H值均呈极显著正相关关系(P0.01)。(3)利用冗余分析可以对各形态钙与有机碳和p H值的关系大小进行排序,各形态钙与有机碳和p H的关系大小顺序均为:可还原态钙酸溶态钙残渣态钙可氧化态钙。研究结果有助于更清晰的了解钙在岩溶生态系统中的分布和运动特征,为深入理解岩溶区钙循环提供基础数据。     

广西中部岩溶区农业干旱成因与治旱对策

桂中岩溶区降水资源和地下水资源丰富,但是,几乎每年都发生旱灾,受旱耕地面积达12. 5× 104hm2 ,占全广西受旱面积的55. 9% ,严重地影响农业经济的发展。综合分析研究表明,桂中岩溶平原区农业生产受旱成灾是气候性、岩溶地质性、工程性因素综合影响的结果。针对致旱原因,提出了①完善和改造水利工程设施,提高水利工程综合利用效率;② 充分利用水资源的时空分布规律,实施地表、地下水联合开发;③恢复与重建水源生态环境,调节水循环系统的物流机制,减少水资源流失,增强系统供水功能;④调整土地利用结构,建设良好的农田生态体系,促进资源利用与环境改善的良性循环; ⑤调整种植结构,推广节水旱作、土壤改良、农艺节水抗旱技术; ⑥调整农业产业结构,形成多元化的农业经济体系;⑦ 建立完善农村抗早服务体系等综合治旱措施,从抓好水资源的开发、利用、治理、配置、节约、保护和管理七方面入手,提高水资源利用率、完善水土资源优化配置和改善水源生态环境,以增强农业生产的防旱抗旱能力,实现农村经济和社会可持续发展。      

岩溶地区农业发展的地质环境研究——以广西岩溶区为例

岩溶地区地质环境特殊，其农业综合发展及生态环境治理正日益引起人们的重视，本文在全面分析广西岩溶区地质环境资料的基础上，探索从农业综合开发角度进行岩溶地质环境类型定量划分的方法，针对各类型区的自然资源状况及岩溶地质环境特点，提出了农业生产发展方向及生态环境治理规划。在岩溶地质环境类型划分中，选取直接制约农业发展的资源，环境要素作为分类的依据包括地貌形态组合，气候资源条件（光，热，降水，自然灾害）水文     

岩溶山区土地利用方式对土壤活性有机碳及其分布的影响

对重庆中梁山不同土地利用方式下的0～50cm土壤活性有机碳含量和分布进行研究。结果表明:不同利用方式土壤有机碳(SOC)含量大小顺序为:竹林＞菜地＞草地＞林地＞园地＞弃耕地,且均表现为0～20cm层大于20～50cm层;土壤溶解性有机碳(DOC)含量平均值大小顺序为:林地＞竹林＞弃耕地＞草地＞园地＞菜地,土壤溶解性有机碳占土壤有机碳的比例随土层深度增加而增加;土壤易氧化有机碳(EOC)含量及其剖面分布与土壤有机碳含量变化相一致,相关分析表明,两者的相关性达到极显著水平(R=0.852,P＜0.0001),对土壤有机碳变化反应敏感。      

农业土地利用对岩溶地下水影响研究综述

地球表层系统最突出的景观标志是土地利用/土地覆被。人类通过土地利用改变天然土地覆被从而对脆弱敏感的岩溶水文系统产生了重大的影响。文章着重从农业土地利用出发综述了当前农业土地利用对岩溶水影响的研究。农业土地利用对岩溶地下水的影响主要围绕着水质和水量两个核心从以下几个方面展开:天然植被的清除,农业灌溉和排水,农业集约化所带来的化肥杀虫剂等的使用以及污染物质在岩溶含水层中的运移和影响。在此基础上作者从研究内容,理论方法和建立模型等方面都提出了自己的想法和建议。     

岩溶地区休闲农业旅游对土壤环境的影响

为了探明在川东岩溶地区蓬勃兴起的休闲农业旅游活动对土壤生态环境的影响,以重庆市铜梁区黄桷门奇彩梦园（黄门现代农业园区）（下称“奇彩梦园”）和北碚区金果园（休闲观光果园）（下称“金果园”）游步道两侧的土壤样区为研究对象,通过现场调查、采样和实验室分析,研究了土壤各生态指标受影响的距离、受冲击规律及重金属潜在风险。结果表明:受农业游憩影响,两园区土壤含水量、土壤有机质、土壤全氮及碱解氮随着离游径的距离变小呈递减的趋势,土壤容重呈递增的趋势,而土壤pH值仅在奇彩梦园表现出随离游径的距离变小呈递增趋势,各指标受影响的范围主要集中在4 m内;运用践踏指数分析得出两园区处于轻度践踏状态,土壤腐殖质层和草本并没有完全破坏,土壤生态环境在自然状态下可以得到一定恢复。通过对两园区土壤重金属的评价,发现各样区土壤环境处于清洁或尚清洁状态,Cd和Pb在部分样区内含量达到安全警戒状态（污染指数＞0.7）,需采取措施重点防控。      

蔗渣生物质炭对喀斯特农田石灰性土壤氮转化过程的短期影响

生物质炭对于土壤中不同形态氮库的含量影响已有较多研究,但对西南喀斯特区石灰性土壤氮素形态,尤其是控制氮素形态的转化过程研究较为缺乏。本研究设置土壤中添加1%（C1）和3%（C2）蔗渣生物质炭2个用量水平,并以不施用蔗渣生物质炭作为对照（CK）,共3个处理,通过15NH4NO3和NH415NO3成对标记技术,结合MCMC氮素转化模型研究了不同用量的蔗渣生物质炭对石灰性土壤氮转化过程的短期影响,为该地区蔗渣资源化利用和土壤氮保持提供理论支撑。结果表明,与CK相比,添加蔗渣生物质炭能够快速提高土壤pH和有机碳含量。添加生物质炭并没有显著改变土壤氮的矿化、铵态氮（NH+4氮（NO-3物同化和异养硝化速率,但NH+4随生物质炭用量的增加而提高,以添加量最高的C2处理最大。添加生物质炭同样提高了土壤NH+4速率,但C1和C2处理的土壤NH+4放速率并无显著性差异。与CK和C1处理相比,施用高量蔗渣生物质炭通过抑制自养硝化速率而显著降低了硝态氮净产生速率。这些结果表明,施用高量蔗渣生物质炭于石灰性土壤中可快速实现对NH+4,降低自养硝化速率,减少NO-3,从而降低了其损耗和淋失风险。     

喀斯特石漠化治理措施对土壤颗粒有机碳与团聚体有机碳的影响

文章以耕地为对照,分析不同石漠化治理措施（花椒林和次生林）对土壤0~20 cm土层有机碳(SOC)、颗粒有机碳(POC)、矿物结合有机碳(MOC)和团聚体有机碳的影响,探讨POC、MOC与SOC、团聚体有机碳的关系。结果表明：与耕地相比,花椒林和次生林均不同程度提高SOC、POC、MOC和团聚体有机碳含量。0~10 cm土层次生林SOC含量和各粒径团聚体有机碳含量均显著高于耕地和花椒林,在10~20 cm土层无显著差异;0~20 cm土层花椒林和次生林土壤POC含量显著高于耕地,MOC无显著差异。POC/SOC范围为20.38%~45.27%,花椒林和次生林显著高于耕地。相反,MOC/SOC为耕地显著高于花椒林和次生林 。退耕为花椒林和次生林后,SOC含量的增加主要以POC含量增加为主。次生林和花椒林>2 mm粒径对SOC贡献率显著高于耕地,但0.25~2 mm粒径、0.053~0.25 mm粒径和 < 0.053 mm粒径对SOC贡献率显著低于耕地。其相关分析表明：POC、MOC与SOC、团聚体有机碳的关系均呈正相关,表现为次生林 > 花椒林 > 耕地。退耕恢复为花椒林和次生林后,SOC、POC和MOC增加量与团聚体有机碳增加量显著相关,其以次生林的相关性较强。石漠化治理措施改变SOC物理组分及其组成以及它们之间的关系,从而促进有机碳的积累。     

岩溶区土壤有机质空间变异性分析

采用GIS和地统计学研究土壤有机质（SOM）的空间分布、影响因素和预测是指导农业生产、环境治理和土壤碳储计量的重要手段。基于广西马山县北部岩溶区表层土壤 (0~20 cm)的441个SOM数据,建立普通克里格(OK)、回归克里格（RK）,以及结合辅助变量的地理加权回归克里格(GWRK)、残差均值（MM_OK）和中值（MC_OK）均一化克里格的5种模型,并比较其预测精度,旨在探讨岩溶区SOM制图中地统计学方法的适用性。结果表明：（1）SOM的变异系数为37.30%,属于中等空间变异;（2）岩溶区SOM空间变异受土地利用方式、土壤类型和地形因子等因素共同影响,SOM高值区分布在西北部、西部和东部等石灰土分布的岩溶区和水田,低值区位于北部红水河沿岸的冲积土地带;（3）RK、GWRK、MM_OK和 MC_OK对SOM解释能力均较优,可用于岩溶区SOM预测制图。结合辅助变量因子的GWRK预测模型能有效消除空间变异因素的影响,克服岩溶区SOM含量的空间非平稳性,从而提高SOM含量模型的稳定性和精度,同时MC_OK模型能提高预测的准确度。     

Stable carbon isotopic composition of soil organic matter in the karst areas of Southwest China

This study dealt with the distribution characteristics of soil organic carbon （SOC） and the variation of stable carbon isotopic composition （δ^13C values） with depth in six soil profiles, including two soil types and three vegetation forms in the karst areas of Southwest China. The δ^13C values of plant-dominant species, leaf litter and soils were measured using the sealed-tube high-temperature combustion method. Soil organic carbon contents of the limestone soil profiles are all above 11.4 g/kg, with the highest value of 71.1 g/kg in the surface soil. However, the contents vary between 2.9 g/kg and 46.0 g/kg in three yellow soil profiles. The difference between the maximum and minimum δ^13C values of soil organic matter （SOM） changes from 2.2‰ to 2.9‰ for the three yellow soil profiles. But it changes from 0.8‰ to 1.6‰ for the limestone soil profiles. The contrast research indicated that there existed significant difference in vertical pattems of organic carbon and δ^13C values of SOM between yellow soil and limestone soil. This difference may reflect site-specific factors, such as soil type, vegetation form, soil pH value, and clay content, etc., which control the contents of different organic components comprising SOM and soil carbon turnover rates in the profiles. The vertical variation patterns of stable carbon isotope in SOM have a distinct regional character in the karst areas.     

中国岩溶作用产生的大气CO2碳汇的分区计算

根据中国岩溶碳汇计算的需要,将我国岩溶地区划分为南方岩溶区、北方岩溶区、青藏高原岩溶区和埋藏岩溶区4种类型区,各区的岩溶面积分别为56.48万km2、32.58万km2、55.60万km2和200.1万km2。各区岩溶水的径流模数和岩溶作用强度存在差异,南方岩溶区比其他区的岩溶作用强度明显大得多。以取得的调查监测和统计资料为依据,对4种类型区和中国的岩溶碳汇量进行了重新计算,南方岩溶区、北方岩溶区、青藏高原岩溶区和埋藏岩溶区岩溶碳汇量分别为1909.9万tCO2/a、600.5万tCO2/a、580.1万tCO2/a、608.6万tCO2/a,由此获得中国岩溶碳汇总量为3699.1万tCO2/a。该结果比前人的研究更全面地反映了当前我国岩溶地区碳水钙无机循环产生的大气CO2汇量。