颗粒分选与有机质因子对复合指纹识别泥沙来源的影响

泥沙来源研究作为土壤侵蚀研究的关键内容之一,对水土保持措施的科学布设具有重要意义。复合指纹识别法是目前研究泥沙来源的较先进方法之一,在泥沙来源研究中具有较大的应用潜力。然而,颗粒分选作用对运用复合指纹识别法判别沉积物来源的准确性有重大影响。加之,有机质等代表的土壤属性（指纹因子）随颗粒分选在不同粒径范围发生富集或贫化也对源地的正确分类与贡献的准确估算有重要影响。因此,本文基于前人对复合指纹识别水力侵蚀泥沙来源的相关研究,总结侵蚀泥沙中指纹因子的富集或贫化、颗粒分选对指纹因子的颗粒粒径分布特征、指纹因子载体颗粒粒径范围选择、土壤团聚体对泥沙来源识别的影响、模型中颗粒分选和有机质因子的量化等方面的研究成果,明确颗粒分选和有机质因子对复合指纹识别泥沙来源的影响,有利于正确运用复合指纹识别法准确判定泥沙来源。     

枯落物处理对森林土壤碳氮转化过程影响研究综述

在全球变化背景下,植物枯落物输入的改变对森林生态系统土壤有机质的形成和稳定具有重要作用．通过论述近年来国内外在森林枯落物添加和去除处理（DIRT）对土壤有机质影响的最新研究进展,包括枯落物添加和去除对土壤碳氮贮量、土壤呼吸及其激发效应、土壤氮循环、土壤可溶性有机质以及土壤微生物、酶活性和小动物的影响,提出未来的可能研究方向,以期为国内该领域的研究提供参考．     

风蚀对土壤养分及碳循环影响的研究进展与展望

土壤风蚀是土壤颗粒在风力作用下的剥蚀、搬运和沉积的过程。风蚀使土壤中的大量营养物质损失，导致土地生产力下降，促使地表养分的再分配，促进碳（C）循环。土壤颗粒团聚体稳定状况、不同土地利用方式和人类活动都会影响土壤风蚀度的大小，从而进一步影响土壤中养分的分布及C在土壤圈、大气圈和生物圈中的循环。针对过去对土壤风蚀引起的土壤养分及碳循环研究的不足，提出今后的研究工作应当注重：（1）土壤风蚀环境效应；(2) 土壤的潜在风蚀微观机理；（3）风蚀物在土壤-植物-大气系统间的互馈机制研究。     

人工草地种植模式对沙化土壤团聚体及有机质含量的影响

通过连续6年定位试验,研究了紫花苜蓿（Medicago sativa）单播、多年生黑麦草（Lolium perenne）单播、紫花苜蓿/多年生黑麦草混播3种种植模式对豫北地区土壤团聚体及其有机碳和土壤有机质的影响,并利用分形维数对土壤团聚体特性进行了量化研究。结果表明：沙化裸地和3种种植模式下土壤机械稳定性团聚体以5~3 mm和3~2 mm粒径为主,土壤水稳性团聚体以<0.25 mm粒径为主;与沙化裸地相比,3种种植模式下5~3 mm和3~2 mm 粒径土壤机械稳定性团聚体含量显著增加,而土壤水稳性团聚体的变化主要表现为<0.25 mm粒径显著减少,3~2 mm和2~0.5 mm粒径显著增加,同时≥2 mm粒径的土壤机械稳定性和水稳性团聚体有机碳含量明显增加;与沙化裸地相比,3种种植模式下土壤有机质含量均不同程度地增加,紫花苜蓿/多年生黑麦草混播 > 紫花苜蓿单播 > 多年生黑麦草单播,且随土层的加深而降低,呈现表聚性特征;无论机械稳定性还是水稳性团聚体,土壤质量分形维数（D_m）沙化裸地 > 多年生黑麦草单播 > 紫花苜蓿单播 > 紫花苜蓿/多年生黑麦草混播;5~3 mm和3~2 mm粒径的土壤机械稳定性和水稳性团聚体与有机碳含量极显著正相关（P<0.01）,与土壤有机质含量极显著相关（P<0.01）。相对于沙化裸地,豫北地区人工草地建植6年后能够有效改善土壤团聚体特性,优化土壤主要理化性状,其中又以紫花苜蓿/多年生黑麦草混播为最佳的种植模式。     

红壤侵蚀区芒萁覆盖对土壤团聚体稳定性的影响

土壤团聚体在维持土壤结构和保持水土等方面具有重要的作用。以未治理地(Y0)、恢复13年(Y13)和恢复31年(Y31)的马尾松林为研究对象,分析保留芒萁覆盖地(NRd)、去除芒萁覆盖地(Rd)与林下裸地(CK)之间表层土壤团聚体稳定性差异及其与根系生物量、土壤有机质等的关系。结果表明:芒萁覆盖显著提高了表层土壤有机质含量(74.8%、25.9%、54.0%)和根系生物量(92.3%、84.4%、89.2%)。在恢复13年和31年的马尾松林中,NRd处理的土壤大团聚体(0.25 mm)比例分别比CK处理的高18.0%和16.8%(P0.05),平均重量直径和几何平均直径亦显著高于CK。去除芒萁1年后,未治理地(Y0)土壤的有机质含量和粉粒与黏粒(0.053 mm)比例分别下降了46.3%和61.1%(P0.05);而在恢复的马尾松林中由于去除芒萁导致根系的大量死亡,Rd处理的有机质含量提高了9.2%和18.7%(P0.05),大团聚体比例、平均重量直径和几何平均直径则无显著差异。Pearson相关分析发现,根系和土壤有机质含量与平均重量直径和几何平均直径呈显著或极显著正相关关系,而与分形维数呈负相关关系。因此,在侵蚀地植被恢复过程中,林下植被芒萁覆盖增加了地下根系生物量,促进了土壤有机质的积累,从而显著提高了土壤团聚体的稳定性,对维持土壤结构和减少土壤侵蚀具有重要意义。     

基于随机森林算法的土壤有机质含量高光谱检测

为了探讨既能保留光谱信息又能准确对土壤有机质含量进行快速检测。以新疆南部渭干河—库车绿洲内部73个土壤样点及其对应的高光谱数据为研究对象，采用小波变换与数学变换进行光谱数据预处理，分析各小波分解重构光谱在不同有机质含量与不同土壤类型下光谱曲线差异，通过相关分析确定最大小波分解层并筛选敏感波段，结合灰色关联分析与随机森林预测分类模型对各小波分解特征光谱进行重要性分析，最后基于最优特征光谱建立多元线性预测模型并进行分析。结果表明：（1） 耕作土壤与林地土壤光谱曲线波段相较盐渍土壤和荒漠土壤光谱曲线变化较为平缓，同时在水分吸收波段处，盐渍土壤光谱曲线吸收谷最深。（2） 小波变换分解光谱与土壤有机质含量的相关性随着分解层数增加呈现先减后增趋势，在第6层中，特征光谱曲线与敏感波段数量变化趋于稳定，确定为小波变换最大分解层。（3） 随机森林模型相比灰色关联分析对于各小波分解层因子的筛选符合预期，按照对土壤有机质含量影响从高到低排序为L3-(1/LgR)′、L4-(1/LgR)′、L6-(1/LgR)′、L5-(1/LgR)′、L2-(1/LgR)′、L0-1/LgR、L1-1/LgR。（4）在小波分解光谱中，中频范围特征光谱对干旱区土壤有机质含量的估测能力优于高频与低频范围特征光谱，同时基于L-MC建立的模型精度最高。研究表明：基于机器学习分类方法结合小波分解的土壤光谱有机质含量监测，可以有效的减少噪声波段干扰，并提高特征波段的分类预测精度。     

黄河内蒙古段土壤风蚀特征模拟

采集黄河内蒙古段风沙土、灰漠土、棕钙土和灌淤土，在室内进行土壤理化性质测定和风洞模拟试验。对比分析了4种土壤的理化性质和不同风速及含水量条件下的风蚀特征，并量化了不同土壤的风蚀强度与土壤理化性质间关系。结果表明：（1）相对于棕钙土和灌淤土，风沙土和灰漠土易蚀性颗粒含量较大，团聚体、有机质和碳酸钙含量较低，但相同风速和含水量条件下平均风蚀强度风沙土>棕钙土>灰漠土>灌淤土。（2）不同土壤风蚀强度与风速均呈较好的幂函数关系（R²≥0.85，P<0.05），尤其是风沙土和棕钙土，幂函数关系明显优于指数函数。（3）除灰漠土，土壤风蚀强度与土壤含水量均呈较好指数函数关系（R²>0.90，P<0.05），风沙土和灰漠土的风蚀强度突降的含水量临界点在4.5%左右，灌淤土和棕钙土无明显临界点。（4）不同土壤输沙率均随距地表高度的增加而急剧减少。在距地表10 cm范围内，不同土壤输沙率占总输沙率比例风沙土（82.67%）>灰漠土（80.77%）>灌淤土（74.07%）>棕钙土（73.77%），当距地表大于30 cm后，集沙仪中基本收集不到风沙土和灰漠土风蚀颗粒。当轴心风速为16 m·s^-1时，不同土壤风沙流结构均表现为单峰曲线。（5）不同土壤风蚀强度与风速、含水量、团聚体、易蚀性颗粒和黏粒含量均呈较强的非线性相关关系（R²=0.76，P<0.05）。易蚀性颗粒含量是影响风蚀强度最主要的土壤属性，其次是干团聚体和黏粒含量。     

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。     

开垦对科尔沁沙地土壤团聚体分布及稳定性的影响

选取科尔沁地区不同开垦年限玉米田,以沙质草地为对照,采用湿筛法测定了0—40 cm土壤各粒径团聚体分布状况,以大于0.25 mm水稳性团聚体的含量（W_0.25）、平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）、分形维数（D）和土壤可蚀性因子（K）为稳定性评价指标,研究随着开垦年限和土层深度变化下土壤水稳性团聚体的含量变化及稳定性差异。结果表明：（1）开垦对土壤水稳性团聚体含量产生了显著的影响,在不同土层呈现出一致性规律,整体上表现为随开垦年限增加大,团聚体含量呈现“N”型态势;（2）开垦15—20 a土壤团聚体的W_0.25、MWD和GMD值均高于其他开垦年限,D、K则相反,且上层团聚体稳定性优于下层;（3）相关分析表明,大于1 mm粒径的土壤团聚体含量与W_0.25、MWD、GMD极显著正相关（P<0.01）,而与0.5—0.25 mm、<0.25 mm粒径团聚体含量、D和K极显著负相关（P<0.01）。开垦活动提高了科尔沁地区土壤团聚体稳定性,开垦15—20 a的土壤抗侵蚀力较强,大于20 a的开垦可能会导致土地退化,应考虑通过采取保护性耕作措施等方式实现该地区土壤可持续健康发展;大于1 mm的水稳性团聚体含量可以作为评价该区域土壤质量的重要参数。     

喀斯特山原红壤退化过程中土壤表层团聚体变化规律

山原红壤是古气候影响下残存于高原面的古红土,近年来退化严重。为认识山原红壤的退化机理及效应,以滇东喀斯特典型山原红壤发育地带为研究对象,分析了4种不同覆被条件下0~20 cm土壤表层团聚体的特征。结果表明:从草地→灌丛→松林→红裸土,土壤0.25 mm水稳性团聚体含量(WSAC)和平均重量直径(MWD)逐渐减少,分形维数(FD)显著增大;团聚体破坏率(PAD0.25)则表现为松林草地灌丛红裸土。山原红壤从有植被到无植被(红裸土)退化过程中,表层土壤的团聚体稳定性和其他物理性质劣化,抗水蚀能力变弱,有机质含量减少;草地、灌丛、松林之间的土壤团聚体特征变化不明显,尚不能准确反映植被间的退化过程。研究还表明水稳性团聚体的稳定性指标(WSAC、MWD)与容重呈显著负相关,与土壤密度呈极显著负相关,与孔隙度、通气度呈极显著正相关;有机质对水稳性团聚体的稳定性和其他物理性质具有促进作用,植被的保育是改善山原红壤结构状况的关键。