艾比湖地区冻融作用对梭梭群落土壤酶活性及微生物数量的影响

冻融作用对酶和微生物活性具有重要影响,进而影响植物群落的生长发育。为深入了解荒漠优势种梭梭群落冬季土壤生态过程,于2012年10月~2013年10月,对土壤冻融期、冻结期、融冻期和生长季的艾比湖典型样地进行野外实地观测、采样和室内分析。通过对比分析不同冻融阶段土壤含水量、pH值、有机质、全氮、酶活性和微生物数量的变化特征。结果表明:(1)土壤含水量,融冻期 >冻结期 >冻融期 >生长季,土壤pH值,生长季 >融冻期 >冻融期 >冻结期,各土层土壤含水量以浅层土表现最为显著(P <0.05),不同冻融阶段各土层pH值差异性较大,冻融期、冻结期和生长季表层土壤pH值较大,融冻期浅层土壤pH值较大。(2)土壤有机质和全氮含量的波动状况相似,分别在融冻期和生长季呈现波峰和波谷,不同土层间全氮和有机质含量差异性较小,以冻融期和生长季表现最为显著(P <0.05)。(3)土壤酶活性的变化中,过氧化氢酶、脲酶和蛋白酶在融冻期含量最大,冻融期次之,蔗糖酶在冻结期活性最大,土壤微生物数量的变化以融冻期最大,除此之外,各冻融阶段细菌和放线菌占主导,真菌含量相对较少。(4)冻融循环次数分布于冻融期和融冻期,对土壤酶活性和微生物数量具有一定的影响,致使融冻期土壤各因子大于冻融期。     

震区植被恢复初期土壤理化性质与土壤呼吸间的关系

为了解地震灾区不同恢复方式下土壤理化性质和土壤呼吸间的关系,选取2种典型气候区(干旱河谷气候区与亚热带季风气候区)为研究区,设置人工恢复、未受损、自然恢复3种恢复方式的固定样地,定期测定土壤呼吸与土壤理化性质(有机碳、全氮、全磷、速效氮、有效磷、容重、孔隙度、电导率和pH值),并分析各因子间的相关关系。结果表明:气候类型显著影响土壤全氮、容重、孔隙度、电导率以及土壤呼吸,表现为干旱河谷气候区显著优于亚热带季风气候区;恢复方式显著影响土壤呼吸速率、有机碳、全氮、全磷、速效氮、有效磷含量、C:P、N:P、容重、孔隙度和电导率,基本表现为未受损样地优于人工恢复样地优于自然恢复样地;二者交互作用显著影响土壤呼吸、土壤物理性质和除全磷、有效磷外主要土壤养分的流失。两种气候区土壤呼吸的影响因子不同,干旱河谷气候区主要为土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、pH值、容重和孔隙度,亚热带季风气候区主要为土壤有机质、全氮、速效氮、容重和孔隙度。本研究为评价和优化西南地区灾后恢复治理措施提供一定科学依据,对其生态安全维护和生态屏障建设提供帮助。     

冻融条件下土壤中水盐运移规律模拟研究

冻融作用是土壤盐碱化独特的形成机制,冻融条件下土壤中盐分迁移是水分对流、浓度梯度、温度梯度、不同溶质、土壤结构及质地等因素作用下的综合结果,温度是导致土壤中水分与盐分迁移的驱动力。在土壤冻融过程中,水分和盐分的两次迁移过程构成了特殊的水盐运动规律。在冻融过程中,土壤剖面结构发生变异,形成冻结层、似冻结层和非冻结层。冻结带土水势降低导致水分不断向冻层迁移,冻结缘以下的盐分同步向上运移,整个冻层的土壤含盐量明显增加;在融化过程中,随着地表蒸发逐渐强烈,使冻结过程中累积于冻结层中的盐分,转而向地表强烈聚集,使表层的盐分含量急剧上升。当冻结层未融通之前,尚未融化的冻层起到隔水的作用,不但阻止顶部融水向下层渗透,而且隔断了与下层水的联系。模拟实验结果充分证明了中国北方冻融区域土壤盐碱化的发生过程,为有效防治土壤盐碱化提供了理论依据。     

三江平原旱田耕作对湿地土壤理化性质的累积影响初探

在中国科学院三江平原湿地生态试验站综合实验场,对不同耕作年限的湿地土壤(0~20 cm)进行环境累积效应分析。结果表明,随着开垦时间的增加,土壤的理化性质发生渐变,物理性质方面,土壤容重和比重逐渐增大,而孔隙度和田间持水量逐年减少;化学性质方面,土壤pH值随开垦时间的增加而增加,有机质和其他养分则随开垦时间的增加而逐年降低。弃耕后土壤性质有所恢复。土壤性质在开垦初期变化较明显,而后逐渐变缓。     

桉树人工林与杉木林、毛竹林土壤理化性质对比研究

在对永安市尾巨桉人工林、杉木林、毛竹林野外调查取样和室内实验分析基础上,对11年生尾巨桉林、3年生尾巨桉林与杉木林和毛竹林的土壤理化性质进行全面比较．结果表明,3年生尾巨桉林各层土壤中的土壤有机质、全氮和碱解氮、全磷和速效磷、全钾和速效钾含量大多低于其他3种林地,反映了处于速生期的桉树对养分的旺盛需求和消耗;并且,速生期桉树还会造成一定程度的土壤表层粘粒下移和酸化;但随着桉树种植年限的增加,这种状况有所改善．在此基础上,提出变炼山全垦为块状整地,速生期人工施肥,延长轮伐期,实行间种、轮栽并适当休闲养地,提高桉树人工林生物多样性等措施,以实现桉树人工林土壤养分平衡与生态系统的良性循环．     

桉树人工林与杉木林、毛竹林土壤理化性质对比研究

在对永安市尾巨桉人工林、杉木林、毛竹林野外调查取样和室内实验分析基础上,对11年生尾巨桉林、3年生尾巨桉林与杉木林和毛竹林的土壤理化性质进行全面比较．结果表明,3年生尾巨桉林各层土壤中的土壤有机质、全氮和碱解氮、全磷和速效磷、全钾和速效钾含量大多低于其他3种林地,反映了处于速生期的桉树对养分的旺盛需求和消耗;并且,速生期桉树还会造成一定程度的土壤表层粘粒下移和酸化;但随着桉树种植年限的增加,这种状况有所改善．在此基础上,提出变炼山全垦为块状整地,速生期人工施肥,延长轮伐期,实行间种、轮栽并适当休闲养地,提高桉树人工林生物多样性等措施,以实现桉树人工林土壤养分平衡与生态系统的良性循环．     

土壤理化性质空间分布及其相关关系分析

使用地理加权相关（GW correlation）与多因素方差分析对张家口地区土壤理化参数空间分异及其相关关系进行分析。结果显示：土壤理化参数具有不同的空间自相关性,各参数之间地理加权相关系数存在正负或大小差异。林地土壤养分含量与饱和导水率显著大于其他土地利用类型（P<0.05）;土壤理化参数之间相关性主要表现为坝上高原>坝下区域、栗钙土>其他土壤类型（P<0.05）。这表明,土地利用是影响张家口地区土壤理化参数空间分异的主要因素,地貌和土壤类型是影响土壤理化参数相关关系空间分异的主要因素,结果可以为认识区域土壤地域分异规律及制定生态脆弱区水土涵养措施提供数据参考。     

天津滨海新区自然湿地植物分布与土壤理化性质的关系

于2008年7～9月,采用样带取样法对天津滨海新区湿地植被群落和土壤理化性质进行调查,并应用典范对应分析法(Canonical Correspondence Analysis,CCA)对滨海新区湿地植被群落类型及其分布与土壤理化性质之间的的关系进行了研究.典范对应分析结果表明,不同群落类型在排序轴上的位置反映出与土壤理化性质的关系,土壤含水量和含盐量的差异是形成滨海新区湿地植物分布格局的重要因素,其次是速效氮含量,而pH、有机质、速效钾、速效磷的影响较小.土壤理化性质因子在一定程度上决定了群落在排序空间中的位置,也决定了群落物种组成这一基本的群落特征.优势种的排序结果与样方的结果极其相似,说明优势种的分布格局在一定程度上决定了群落类型的分布格局.     

环境气候条件下土壤冻融过程中湿热耦合作用模型研究

基于Harlan模型和Darcy定律,综合考虑环境气候因素和水热特征参数对湿热迁移影响,建立了环境气候条件下季节性冻土区土壤冻融过程中湿热耦合作用模型.根据地表能量交换平衡原理推导出边界条件.依据实测数据回归分析出土壤湿热特征参数表达式.采用全隐式有限差分格式和TDMA迭代法对内蒙古锡林浩特地区冻结期间土壤湿热迁移规律进行了数值模拟.温度计算值和实测值比较一致,最大误差不超过2.5℃,说明该模型具有较高的准确性.利用该模型仅通过气象资料和湿热特征参数就可预测季冻区土壤冻胀和田间湿热分布状况并能够用来指导农田工程建设和农业生产.     

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。     

冻融过程对生物结皮中齿肋赤藓叶绿素荧光特性的影响

以新疆古尔班通古特沙漠苔藓结皮中的优势种齿肋赤藓（Syntrichia caninervis Mitt．）为研究对象,利用便携式调制叶绿素荧光仪Mini-PAM（Walz公司,德国）测定其在冻融作用影响下叶绿素荧光特性的变化特征。结果表明,冻结过程中随着处理温度的降低,齿肋赤藓的初始荧光（F0）、最大荧光产量（Fm）、PSⅡ的最大光化学效率（Fv /Fm）、PSⅡ的潜在活性（Fv /F0）、PSⅡ实际光化学效率（ΦPSⅡ）、光合电子传递速率（ETR）和光化学猝灭系数（qP）均呈显著下降的趋势（P<0.05）,而非光化学猝灭系数（NPQ）则逐步上升。低温胁迫下NPQ的增加表明齿肋赤藓PSⅡ系统通过提高非辐射性热耗散消耗过剩光能,从而保护PSⅡ反应中心免受因吸收过多光能而引起的光氧化伤害。消融过程中,齿肋赤藓的叶绿素荧光参数（F0、Fm、Fv /Fm、Fv /F0、ΦPSⅡ、ETR和qP）可恢复至未冻结前的正常水平。齿肋赤藓叶绿素荧光强度和诱导曲线的形状在冻融过程中均随处理温度的降低或升高而发生了明显的变化。一定范围内的低温胁迫不会对齿肋赤藓的光合器官造成永久伤害,光合系统仍维持在可恢复的状态。     

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)。     

塔里木沙漠公路沿线不同立地类型风沙土的理化性质研究

通过对塔里术沙漠公路沿线不同立地类型风沙土物理、化学性质特征进行了初步研究，结果表明：沙漠公路沿线的风沙土，机械组成以极细砂粒和细砂粒为主；pH值均在8～9之间，为中性偏碱性；盐分含量具有显著差异，空间变异性大；养分和有机质含量较少，并未表现出明显的变化；微量元素（Fe、Mn、Cu、Zn）的有效含量普遍偏低，尤其是Mn、Cu、Zn处于极低水平。     

青藏铁路沿线1966-2004年冻结与融化指数的变化趋势

利用日气温观测值计算了青藏铁路沿线7 个主要气象站1966-2004 年的年冻结与融化指数,分析了这些指数的统计与分布特征,并应用两种趋势检验方法：非参数Mann-Kendall 检验法和简单线性回归法分析了这些台站年冻结与融化指数的变化趋势。结果表明,青藏铁路沿线多年平均冻结指数大致分布在95~2300 ^oC·日之间, 多年平均融化指数大致在630~3250 ^oC·日之间。7 个站点的冻结指数均呈减少趋势,其线性倾向率分布在-16.6~-59.1 ^oC·日/10a 之间;融化指数均呈增加趋势,其线性倾向率分布在19.8~45.6 ^oC·日/10a 之间。MK 趋势检验的结果显示,除格尔木表现出微弱的减少趋势外,其他站点都呈现了0.05 水平 下的显著减少趋势;年融化指数除格尔木和沱沱河表现出弱增加趋势外,其他5 个台站都显示出了0.05 水平下的显著增加趋势。简单线性回归方法得到的趋势结果与MK 趋势检验结果相一致。     

基于土壤理化性质估计土壤水分特征曲线Van Genuchten模型参数

在东北黑土区采集了不同侵蚀强度黑土土样,测定其土壤水分、机械组成、有机质和容重等指标,利用Rosetta模型估计了Van Genuchten模型的参数,并将估算土壤水分与实测土壤水分对比,评价了选择不同土壤理化性质指标的模拟精度,及该方法对东北黑土的适宜性。结果表明：选择4个或6个土壤性质指标,尺度参数（α）和形状参数（n）的差异较大,采用6指标时,α增大,n减小。修正VG模型参数m与n的关系后,模型拟合精度明显提高,其中6指标的计算结果好于4指标,但拟合值偏大,需进一步较正。Rosetta模型适用于砂粒含量小于46%,粘粒含量大于28%的东北黑土。     

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。     

冬季结冰灌溉对苏打盐碱土水盐变化的影响

在苏打盐碱土区进行结冰灌溉试验,研究灌溉后盐碱土土壤水分和盐分的分布状况。试验分为淡水结冰灌溉(E)、微咸水结冰灌溉(D)、微咸水结冰灌溉+100%GR(石膏需求量)磷石膏(A),微咸水结冰灌溉+50%GR磷石膏(B),以及对照(CK),5个处理。灌溉水量为180 mm。试验结果表明灌溉融水增加了土壤耕层的含水量,为春播抗旱起到了重要作用。同时灌溉融水使土壤耕层主要离子Na+、Cl-、CO32-、HCO3-明显降低,使土壤耕层的盐碱化程度得到改善。不同处理方式之间比较,微咸水结冰灌溉洗盐效果和盐碱化改良效果明显好于淡水结冰灌溉,微咸水+磷石膏淋洗和改良效果好于微咸水结冰灌溉,且随着磷石膏施用量的增多,洗盐和改良效果更好。     

干扰对生物土壤结皮及其理化性质的影响

生物土壤结皮作为荒漠地区特殊环境的产物,具有较强的抗风蚀、水蚀功能,也是干旱荒漠地区植被演替的重要基础。随着人类活动的加剧,生物土壤结皮也受到不同类型和不同程度的干扰,主要包括放牧、火烧、车辆碾压等形式。干扰对生物土壤结皮的影响主要表现在生物土壤结皮结构及盖度的变化、土壤理化性质的改变、土壤微生物数量及活性的变化等几个方面。放牧对土壤物理性质的影响还没有一致的结论,除了干扰的程度还与土壤含水量有关系。火烧虽然改善了土壤结构,但是破坏了地表植被的盖度,而且恢复比较困难,也加速了外界侵蚀的力度,对土壤化学性质也有显著影响。机械碾压的破坏力最强,且没有任何的积极意义。