退化红壤区植被恢复对土壤惰性碳和酶活性的影响

以江西泰和退化草地上恢复的马尾松纯林和木荷纯林为对象,以自然恢复草地为对照,探讨了不同植被恢复类型对土壤惰性碳和酶活性的影响。结果表明,3种植被恢复类型0～20cm土层惰性碳含量顺序为木荷林马尾松林草地;土壤惰性碳δ~(13)C大小顺序依次为草地木荷林马尾松林,草地土壤惰性碳δ~(13)C高于全土;草地转化为马尾松林和木荷林后,显著提高了土壤纤维素酶、蔗糖酶和淀粉酶的活性,降低了多酚氧化酶的活性。土壤中3种水解酶之间呈极显著正相关关系,共同对土壤有机碳的转化产生影响。     

喀斯特地区河岸土壤碳磷对土地利用演变的响应

为探究喀斯特地区河流沿岸土地利用演变对土壤有机碳和全磷密度及土壤碳磷比的影响,采集耕地、林地上黄壤和石灰土等土壤样品,运用人机交互式目视解译方法、土壤类型法、克里金插值法及土壤生态化学计量法,估算都柳江上游沿岸土壤有机碳和全磷密度及储量。结果表明：(1)研究区2013～2019年土地利用演变主要为连续耕地、连续林地和退耕还林。研究区表层土壤有机碳密度平均值为3.94 kg/m~2,高于中国典型地区平均水平(3.19kg/m~2),有机碳储量为3.2×10~6 t;全磷密度平均值为0.124 kg/m~2,略低于中国表层土壤平均水平(0.166 kg/m~2),全磷储量为1.0×10~5 t。(2)研究区不同土地利用演变中,连续林地土壤有机碳密度最高,退耕还林6 a有机碳密度较连续耕地增加20%,连续耕地土壤全磷密度最高;随退耕还林时间的增加,土壤碳磷比逐渐增高,退耕还林6 a土壤碳磷比显著高于连续耕地。因此,退耕还林可以增强土壤的固碳能力,对改善土壤结构和土壤肥力具有积极作用;而全磷更多是受耕地施肥作用的影响。     

外加氮源对杉木(Cunninghamia lanceolata)幼苗土壤养分的影响

通过室内模拟试验,研究了外加氮源对杉林幼苗土壤养分的影响。试验设计为5种处理,分别为N0(0 g.(m2.a)-1,对照)、N1(6 g.(m2.a)-1)、N2(12 g.(m2.a)-1)、N3(24 g.(m2.a)-1)和N4(48 g.(m2.a)-1.结果表明,土壤有机碳和全氮含量随外加氮源量的增加而增加,相对于N0处理,N1、N2、N3和N4处理土壤有机碳含量分别增加了5.19%、8.06%、11.18%、12.86%,土壤全氮含量分别增加了3.71%、8.71%、12.53%、22.02%;土壤全磷、全钾、全钙和全镁随外加氮源量的增加而降低.     

毛乌素沙地典型湖滨带湿地有机碳、氮素空间分布特征

通过对陕西毛乌素沙地典型湖滨带湿地有机碳和氮素的空间分布特征进行研究,为探讨湿地生态系统如何在沙化环境下发挥其特有的功能提供科学依据。在巴吓采当湖泊湖滨带A~F类型区采集土壤,测定土壤的有机碳、全氮、有机氮、硝态氮和铵态氮等指标。利用方差分析、Spearman相关性分析和主成分分析等方法分析对湖滨带有机碳、氮素空间分布特征进行研究。土壤表层0~10cm的有机碳和全氮含量随水位升高呈增加趋势。除了铵态氮外,有机碳、全氮、有机氮和硝态氮含量垂直分布上随着土壤深度增加呈降低趋势。土壤有机碳、全氮含量分别与全磷、土壤容重、含水率、水位显著相关。铵态氮和全磷、含水率、土壤容重、全氮、有机碳和水位等显著相关。硝态氮与微生物生物量碳、氮的相关系数分别为r=0.637和r=0.617(中度正相关)。有机碳及氮素的含量与土壤粘粒含量相关性不高。主成分分析提取3个主成分,累积贡献率达76.15%。土壤全磷、土壤含水率、土壤容重和水位是影响湖滨带土壤有机碳、氮素空间分布的主要因子。     

红壤侵蚀地不同植被恢复模式“土壤水库”特征研究

采用野外调查与室内分析相结合的方法,研究了南方红壤侵蚀地经过30a植被恢复后,马尾松林、木荷×马尾松混交林、阔叶林3种典型恢复模式土壤水库的库容特征。结果表明,各植被恢复模式土壤水库库容组成均以兴利库容占总库容的比例最高,为63.47%~70.09%;随着土层深度的增加,总库容、兴利库容和最大有效库容均呈下降趋势,下降幅度分别为1.10%~11.17%、11.92%~24.63%和6.19%~24.61%,且3种库容均以马尾松林土壤下降幅度最小;而死库容随土层深度的增加呈上升趋势,防洪库容则变化趋势不明显。综合各项库容指标,保留密度大、灌木层盖度高的马尾松林土壤水库的贮水能力暂时表现略强。     

不同整治方式下红壤坡耕地土壤团聚体有机碳的变化

研究不同整治方式对红壤坡耕地土壤团聚体有机碳含量和储量的影响,有助于从碳固定的微观角度揭示坡耕地整治对土壤有机碳的影响机制。采用野外调查与室内分析相结合的方法,研究了南方红壤坡耕地不同整治方式(人工牧草地、旱作梯地和茶园地)土壤团聚体有机碳分配特征及其与总有机碳的相关关系。结果表明,相对于坡耕地,0～60 cm土壤剖面上人工牧草地、旱作梯地和茶园地土壤有机碳储量分别增加了33. 96%、9. 12%和73. 80%。0～60 cm土层垂直剖面上,不同整治方式总体呈现出随着土层加深各自土壤团聚体有机碳含量降低的趋势,同时表现出0. 25 mm微团聚体有机碳含量总和高于大团聚体的;其中0～10 cm土层,各种整治方式土壤团聚体有机碳随着团聚体粒径减小,有机碳含量呈增—减—增—减的"M"型趋势,以坡耕地团聚体有机碳含量最低。不同整治方式土壤团聚体有机碳储量随着其粒径的减小总体呈现出先减少后增加再减少的趋势,整个0～60cm土壤剖面,大团聚体( 0. 25 mm)的团聚体有机碳储量总和远大于微团聚体(0. 25 mm)的总和。在0～10 cm土层,团聚体有机碳与土壤总有机碳含量在0. 05～0. 25 mm和0. 05 mm粒径下表现显著正相关(P 0. 05); 10～20 cm土层,1～2 mm、0. 05～0. 25 mm土壤团聚体有机碳与土壤总有机碳存在显著相关性(P 0. 05),尤其在0. 05～0. 25 mm粒径下极显著相关(P 0. 01)。综上所述,多添加有机肥或补充有机质,有利于增加红壤坡耕地团聚体有机碳并增强其碳固定功能。     

长期氮沉降对杉木人工林土壤微生物生物量和群落组成的影响

为了探讨长期( 10a)氮沉降对森林生态系统土壤微生物的影响,选择杉木人工林为研究对象,设定了4个水平的人工模拟氮沉降试验,分别是N0(0 kg·hm~(-2)·yr~(-1))、N1(60 kg·hm~(-2)·yr~(-1))、N2(120 kg·hm~(-2)·yr~(-1))和N3(240 kg·hm~(-2)·yr~(-1))。基于14a野外氮沉降处理后,利用氯仿熏蒸法和磷脂脂肪酸(PLFA)法,分析不同氮沉降处理水平对不同土层(0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm)土壤微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)和微生物群落组成的影响。结果表明,土壤微生物生物量均呈现随土层加深而降低的趋势,即0～20 cm 20～40 cm40～60 cm;低氮处理(N1)能促进土壤MBC的增加,而高氮处理(N3)抑制了土壤MBC和MBN;氮沉降处理对土壤的微生物类群总量(总PLFAs)、细菌生物量、真菌生物量、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均没有显著影响,但N3处理显著降低了20～40cm土层的丛枝菌根真菌生物量。Pearson分析表明,土壤微生物量碳、氮与微生物群落组成之间关系密切。该研究结果为预测长期气候变化背景下森林土壤微生物对其的响应提供了科学依据。     

长期氮添加对杉木人工林土壤碳、氮含量及细根分布的影响

对福建沙县24a生,经12a氮添加处理的杉木(Cunninghamialanceolata)人工林细根分布进行研究。氮添加量分别为对照N0(0 kg·hm~(-2)·a~(-1))、低氮N1(60 kg·hm~(-2)·a~(-1))、中氮N2(120 kg·hm~(-2)·a~(-1))和高氮N3(240kg·m~(-2)·a~(-1)) 4种处理,重复次数为3。结果表明中氮(N2)和高氮处理(N3)使杉木人工林表层土壤(0～10 cm)碳(C)含量显著增加(P 0. 05),而土壤氮(N)和碳氮比(C/N)各处理间无显著差异。杉木人工林的细根分布也受到长期氮添加影响:在0～10 cm土层,中氮处理(N2)促进细根生长,杉木1级根生物量密度显著增加,而高氮处理(N3)则抑制细根的生长,0～10 cm土层1级根生物量密度显著降低(P 0. 05)。在10～20 cm土层,中氮处理(N2)和高氮处理(N3)均使1级根的生物量密度增加(P 0. 05)。2～5级根和灌草根生物量密度在低、中、高氮处理(N1-N3)均表现为增加。以上结论表明适当的氮添加可以促进植物细根的增长,而过量氮添加则抑制植物细根的生长。总之,人工林的施肥除了考虑到树种特性和土壤状况,还应考虑到当地的氮沉降量,以便进行合理施肥。     

不同水土保持治理措施对土壤水分养分变化的影响

在福建龙岩市以现场试验为基础,分别测定不同径流小区土壤总孔隙度、土壤饱和含水量、土壤水分和土壤养分,得到了使土壤性质最好、水土流失程度最低的处理。结果表明,不同水土保持措施下,土壤总孔隙度、土壤饱和含水量、土壤水分和土壤养分均有所提高,同时随着覆盖度的提高,土壤养分流失速率逐渐降低;50%覆盖度下,土壤总孔隙度、土壤饱和含水量、土壤水分和土壤养分各项指标均达到最大值,且土壤养分流失速率最低(氨氮为0.005 mg/L、硝氮为0.015 mg/L),因此50%覆盖度的水土保持措施为当地水土保持治理的最优措施。     

基于NDVI的多沙粗沙区植被覆盖度研究

以黄河中游多沙粗沙区皇甫川、孤山川、窟野河、秃尾河和佳芦河5条重点支流为研究对象,以1998年、2009年2期同一时相的TM影像为数据源,以归一化植被指数(NDVI)和植被覆盖度遥感定量模型为基础,提取2期植被覆盖等级,定量分析了该地区植被覆盖度的变化情况。结果表明:通过近10 a来的综合治理,2009年5条流域整体植被覆盖度提高,除皇甫川外,其他4条支流的中下游地区植被覆盖度明显提高。从植被覆盖的等级变化来说,1998年主要的植被覆盖度为0～10%和10%～30%这2个等级,2009年主要集中在10%～30%和30%～50%这2个等级,植被覆盖状况已向良好转变。     

鄱阳湖沙地植被恢复年限和结构配置对土壤特性的影响

比较了不同恢复年龄和不同恢复结构类型对南方江西沙地土壤有机质(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、碱解氮(AHN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)等土壤化学性质影响,以及对土壤含水量(SMC)和容重(SBD)等物理性质影响。结果表明近成熟林(25.85%)和乔+灌+草恢复结构下(30.66%)的土壤水分含量显著高于裸沙地对照的8.09%和14.98%。不同恢复年龄和恢复结构类型对土壤有机碳、总氮、总氮、氮、磷、速效氮均有显著影响;随着恢复年龄的增加,沙地土壤养分除碱解氮减少外,其他养分含量均呈现增加的变化趋势。此外,不同植被恢复结构类型中,沙地土壤各养分含量均表现出增加的变化趋势。不同恢复年龄之间沙地0～20cm土层的有机质、全氮、全磷、有效磷和速效钾有显著差异。不同植被恢复结构之间沙地0～20cm土层有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷和速效钾有显著差异。两种不同恢复模式都能显著提升南方沙地土壤化学和物理特性,说明这两种植被恢复模式对未来气候变化条件下南方沙地的恢复是有效的。     

滨湖区退化湿地自然恢复过程中土壤结构和碳、氮特征研究

运用时空互代方法研究了太湖滨湖区退化湿地植被恢复过程中不同恢复年限湿地的土壤结构和土壤碳氮特征的变化规律。研究结果表明:随着恢复年限的增加,表层0~20 cm土壤有机碳含量从恢复2 a时的0.71%增加到恢复15 a时的1.85%;表层0~20 cm土壤全氮含量在最初的恢复年限内,呈递减的趋势;随着恢复年限的增加,恢复湿地土壤孔隙度和水稳定性团聚体(>0.25 mm)含量随之增加,而恢复湿地土壤干容重则相反,表层土壤的pH值有降低趋势,底层土壤变化不明显;湖滨带由于植被和土壤结构的恢复,增大了对污染物的持留容量,减少了非点源污染和地表径流的产生,减少了水土流失,使湖滨区域成为营养性污染物碳、氮的汇聚地,对于减少湖泊外源污染物的输入和降低水体的污染程度具有重要意义。     

黄土丘陵沟壑区坡改梯土壤质量效应研究

黄土丘陵沟壑区水土流失严重,严峻的自然条件和不合理的耕作模式对土壤质量造成了巨大的破坏,严重影响粮食产能的提高。以甘肃省庆阳市华池县坡改梯项目为例,研究了该项目实施1,3,5 a及10 a后,土壤物理、化学和生物性质的变化情况。结果表明,坡改梯工程实施对土壤质量影响显著。在实施坡改梯1 a后,受土壤推翻和水土流失影响,土壤质量并未呈现出明显的提高,而随着坡改梯年限的延长,土壤质量显著提高。在坡改梯实施10 a后,土壤水稳性团聚体较坡耕地高出108.45%,土壤的结构破坏率较坡耕地降低了21.67%;全氮、有机质及有机碳分别较坡耕地提高了144.68%,155.35%以及104.23%,有效磷和速效钾含量较坡耕地提高了125.65%及56.42%;土壤微生物量碳、微生物量氮及有机碳含量较坡耕地分别提高了95.16%,83.32%以及2.90%。土壤呼吸强度与坡改梯年限之间表现为显著的正相关关系,在坡改梯10 a后较坡耕地增幅达90.10%。土壤理化特性和生物性特性均得到了显著改善,土壤抗蚀性能得到显著提高。     

黄壤径流小区植被覆盖度对土壤湿度的影响

土壤水是生态环境的重要因素,黄壤是亚热带湿润条件下的一种地带性土壤,研究植被覆盖度对土壤湿度的影响对该地区水文过程研究、水土保持、水资源利用都具有重要意义。设置植被覆盖度不同的黄壤径流小区,对其土壤湿度进行长期监测,分析不同植被覆盖度条件下土壤湿度的平均水平和变化特征,结果表明:植被覆盖度分别为75%、70%、50%、10%的条件下,土壤湿度平均值分别为43. 04%、44. 34%、43. 33%、46. 59%,土壤湿度的最大值、平均值以及变化范围、降雨时变化速度均与植被覆盖度呈负相关关系;植被覆盖度分别为75%、70%、50%、10%的条件下,各场降雨土壤湿度峰值开始时间总和分别为157、155、154、150 h,植被覆盖度较高条件下土壤湿度对降雨响应的滞后现象较为明显; 9-12月,各植被覆盖度下土壤湿度均与气温呈显著正相关(P=0. 05),显示出无降雨影响时段的土壤湿度呈现随季节变化降低的趋势。综上所述,在研究期内,黄壤径流小区土壤湿度的动态特征主要受降雨影响,不同植被覆盖度条件下植被对降雨的截留作用不同,是导致土壤湿度差异的主要原因。     

马尾松人工林地浅沟表层土壤的分形特征

为了研究南方红壤区马尾松人工林地浅沟表层土壤颗粒的分形特征,为林下浅沟侵蚀的防治提供理论依据,采用野外调查和室内实验相结合,以马尾松人工林地浅沟表层(0～5 cm)土壤为研究对象,运用分形模型计算了表层土壤颗粒质量分形维数,分析了分形维数的空间变化及与颗粒含量的关系。结果表明马尾松人工林地浅沟表层土壤粗化严重,分形维数介于2.14～2.57之间,平均值为2.36,变异系数为3.95%,属弱变异性(CV10%);分形维数值与粉粒、黏粒含量均呈极显著正相关关系(P0.01),与石砾含量呈极显著负相关关系(P0.01);浅沟不同部位间表层土壤分形维数差异显著,整体表现为沟底沟坡沟缘,且沟底的分形维数极显著大于沟坡和沟缘(P0.01);沿沟长方向,随着沟长的增加,表层土壤的分形维数逐渐增大。表层土壤颗粒的分形维数可以较好的反映马尾松人工林地的侵蚀状况,可作为浅沟侵蚀状况的判断指标。     

河西地区不同覆盖条件对春玉米生长影响的初步研究

不同覆盖条件下田间试验研究结果表明:地膜覆盖在春玉米生育前期具有显著增温效应,使生育期提前7d,而小麦秸秆覆盖下土壤温度却明显低于裸地.地膜覆盖和秸杆覆盖均能增加春玉米株高、叶面积和干物质积累,前者的促进作用主要在玉米的苗期和拔节期,而后者则表现在生育后期.地膜覆盖比裸地增产6.88%,其增产原因主要是由于穗直径和穗粒重的增加所致.     

南方红壤区不同类型植物篱治理崩岗效益研究

针对南方红壤区(粤东山区)崩岗侵蚀的特点,在工程治理的基础上,配置不同类型的植物篱进行崩岗快速整治。近3 a的试验结果表明,植物篱辅助治理崩岗,土壤渗透速率最大可提高5.1%,径流量最大可减少17%,土壤侵蚀模数最大可减少53.5%,并在改善土壤理化性状、提高植被覆盖度和增加生物多样性等方面均有良好的效果。     

黄土高原灌丛生态系统土壤呼吸特征及其影响因素

土壤呼吸是大气碳的主要来源之一。近年来黄土高原的植被覆盖变化显著，为探究灌丛生态系统土壤呼吸变化规律和影响因素，2020年利用红外气体分析仪对黄土高原沟壑区淳化灌丛生态系统的不同海拔的裸地、保留植被的地面等3个测点进行土壤呼吸速率观测。研究结果表明：(1)淳化灌丛生态系统土壤呼吸速率日内过程呈“单峰型”曲线，保留植被测点的土壤呼吸速率在1 d内始终大于裸地测点；(2)保留植被测点的日内土壤呼吸速率和土壤温度呈显著正相关，可以解释土壤呼吸速率日变化差异的83%,黄土高原沟壑区灌丛生态系统土壤呼吸速率日变化与土壤湿度呈负相关；(3)土壤呼吸速率、土壤温度、土壤湿度的日内变化波动较大，沟壑区灌丛生态系统的月土壤呼吸速率与土壤温度呈显著正相关。     

现浇网格生态护坡技术研究——以延庆试验区为例

为了研究现浇网格生态护坡技术在边坡治理中的适应性和效果,系统地介绍了该技术体系,并以北京延庆试验区为例,对网格内植物的生长情况和土壤的理化性质进行了调查分析。结果表明:完工4 a后,试验小区金叶莸的成活率达到94.3%,金叶莸新生枝叶繁茂,每株枝条平均生物量可达到29.3 g,平均株高为33.07 cm,平均覆盖度为533 cm2;与空白对照小区比较,网格内土壤中机质增加了28.11 g/kg,全氮增加了0.72 g/kg,速效磷增加了11.25mg/kg,速效钾增加了33.74 mg/kg,pH下降了0.71。在经济成本方面,该技术的后期养护时间为1～2 a,时间短,投入少,节约成本。试验区适用研究成果表明现浇网格生态护坡技术的水土保持、植被恢复效果良好,易于在各类边坡生态防护中推广应用。     

模拟降雨下枯落物调控坡面产流产沙过程及特征研究

本研究采用模拟降雨实验的方法,研究了30、60和90 mm/h降雨强度下,5种枯落物覆盖坡面径流的水动力学特征,以期揭示枯落物覆盖条件对坡面产流产沙过程及其径流水动力学特征影响。研究结果表明:坡面平均产流率和产沙率随降雨强度增大而增大,随枯落物生物量增加而减小,并且与降雨强度和枯落物生物量之间均为指数函数关系;坡面流量-历时曲线稳定流量值主要受降雨强度的影响;产沙率-历时曲线稳定产沙率受降雨强度和枯落物生物量等多种因素的影响;枯落物覆盖对坡面径流水动力学特性有显著影响,相比于裸坡覆盖有50、100、150、200 g/m~2枯落物坡面径流平均流速相比裸坡减少率分别在17.7%、26.8%、37.9%、53.7%;雷诺数减少率分别在11.2%、18.7%、26.3%、33.4%左右;弗劳德数减少率在21.3%、30.3%、42.9%、61.2%左右,Darcy-Weisbach阻力系数增大了0.5~5.6倍;产沙率与Darcy-Weisbach阻力系数呈对数关系,与剪切力和径流功率呈线性关系,枯落物能显著增大径流临界剪切力和功率;产沙率(Dr)和各水动力学因子间有良好的相关关系,相关程度顺序为:RewVPFrft。