土地利用方式和施肥管理对黑土物理性质的影响

为了探讨东北黑土区土壤水分的调控能力及其影响因素以及土壤水分对降水和不同植被覆盖的响应,以海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站内的长期定位试验为基础,利用中子水分仪测定土壤体积含水量,研究裸地、休闲地以及包括单施有机肥、化肥+秸秆还田、单施化肥和不施肥4种处理的农田耕层土壤物理性质和土壤水分动态.结果表明:与休闲地相比,农田土壤容重增加7.47％,而孔隙度、饱和含水量和田间持水量均呈降低趋势,分别下降2.59、6.04和1.90百分点;肥料的施入尤其是施用有机肥和秸秆还田能够改善土壤物理性质;裸地土壤物理性质最差.由于植被耗水量较大,农田和休闲地土壤剖面年平均体积含水量显著低于裸地,施用化肥和秸秆还田可显著降低农田土壤剖面年平均体积含水量.各处理土壤剖面水分变异系数均随土壤深度的增加(0～70 cm深处)而呈先减小后增加趋势.由于植被生长的耗水作用,休闲地和农田土壤水分变化比裸地强烈,秸秆还田加剧了农田土壤水分的变异.土壤储水量的动态变化与降水量之间存在明显相关性,不同土地利用方式和施肥管理对浅层土壤储水量的影响较大,但随着土壤深度的增加,各处理对土壤储水量的影响越来越不明显.     

九寨沟和黄龙自然保护区原始林与次生林土壤物理性质比较

森林土壤的结构和贮水保水能力是决定土壤水分及其时空分布的关键,九寨沟和黄龙自然保护区均是以水为灵魂,其水量的多少及时空分布格局对景区景点的视觉观赏效果具有十分重要的作用.通过对几寨沟和黄龙核心景区原始林与次生林土壤容重、持水性能和孔隙度等指标的监测,探讨了不同植被类型下土壤结构及持水能力状况.结果表明:(1)由于较早地得到保护,九寨沟景区原始林、桦槭次生林土壤物理性质均优于四川西部其它同类犁植被,与此相反,人工云杉纯林土壤物理性质明显劣于其它植被类型,可能主要与云杉平根系统对土壤膨胀挤压和单优势乔木群落所形成的不利微气候影响有机物分解归还土壤有关;(2)在黄龙核心景区的原始云、冷杉林,发育于坡积母质的土壤物理性质明显优于发育于钙华母质卜的土壤物理性质.图3表1参31     

纳帕海流域典型植被类型的土壤水分状况及其影响因素

以纳帕海流域荒草地、松树林地、裸地、3 a修复区和1 a修复区5种典型植被类型为研究对象,测定其土壤水分、产流产沙、容重和有机碳含量等,研究不同植被类型土壤含水量差异及其影响因素,对当地脆弱生态水文环境的保护和区域可持续发展的实现具有积极意义。结果表明,不同植被类型土壤含水量φ差异明显,荒草地最高,为50.7%,3 a修复区和松树林地分别为34.5%和28.7%,而裸地和1 a修复区仅有20%左右;不同植被类型土壤理化特性无明显规律性;地表径流系数差异明显,荒草地最低,仅1.21%,而松树林地为5.73%;荒草地和松树林地泥沙产量低于裸地和1 a修复区。除容重外,土壤含水量与其他理化性质和产流产沙相关性均不显著。先种草迅速增加地表覆盖度的植被恢复方式可快速改善表层土壤性质,增强土壤保水能力。     

川西北高山/亚高山区6种典型土壤类型水文效应

通过测定川西北高山/亚高山区6种典型土壤类型(亚高山草甸土、高原草甸土、暗棕壤、棕壤、黄棕壤、褐土)不同土层深度有机碳含量、容重、孔隙度、持水蓄水及渗透性能,揭示6种土壤类型孔隙度及水文效应差异及在垂直空间的变化规律,建立6种土壤类型渗透速率与时间关系的渗透模型.结果显示:(1)0-100 cm土层6种土壤类型有机碳含量均值表现为高原草甸土亚高山草甸土褐土棕壤黄棕壤暗棕壤;不同土壤类型有机碳含量在相同土层差异显著(P 0.05),同一土壤类型随土层加深而减小;容重在0.87-1.79 g/cm~3之间,随土层加深容重增加;总孔隙度为37.6%-55.81%.(2)0-100 cm土层自然贮水量、最大持水量、非毛管持水量平均值亚高山草甸土最高;田间持水量、涵蓄降水量黄棕壤最高;随土层加深,最大持水量、毛管持水量、非毛管水量、田间持水量、涵蓄降水量增加.(3)6种土壤类型均表现为初渗速率大于稳渗速率,土壤类型间差异显著,渗透速率与时间呈幂函数关系,接近于考斯加柯夫公式.上述研究表明土壤类型的差异对孔隙特征和水文效应的作用显著,主要集中在土壤最大持水量、非毛管持水量及渗透速率方面;结果可为川西北地区不同土壤类型背景下生态环境恢复重建、生态系统水源涵养功能评价提供理论依据.(图2表5参26)     

露天煤矿排土场复垦区不同植被类型土壤质量评价

采用室内土壤理化分析与根系扫描技术等研究方法,系统地研究排土场复垦区不同植被类型土壤理化性质及根系分布特征,并对4种植被类型(刺槐Robinia pseudoacacia、榆树Ulmus pumila、紫穗槐Amorpha fruticosa、火炬树Rhus typhina)土壤质量进行评价。结果表明:(1)排土场复垦区土壤容重在1.19-1.28 g·cm~(-3)之间,刺槐和火炬树土壤容重较小;排土场毛管孔隙度表现为紫穗槐(40.29%)刺槐(39.45%)火炬树(38.67%)榆树(36.56%),土壤含水率在9.85%-11.73%之间;(2)排土场不同样地初始入渗率表现为刺槐火炬树榆树紫穗槐,稳定入渗率表现为刺槐(3.06mm·min~(-1))榆树(1.03 mm·min~(-1))火炬树(0.98 mm·min~(-1))紫穗槐(0.85 mm·min~(-1));(3)刺槐、榆树、紫穗槐、火炬树土壤有机质依次为12.6、10.49、8.45、9.96 g·kg~(-1),全氮含量在0.54-0.69 g·kg~(-1)之间,有效磷含量在4.73-6.13 mg·kg~(-1)之间,速效钾含量在102.15-137.13 g·kg~(-1)之间;(4)排土场各样地根重密度表现为刺槐火炬树榆树紫穗槐,根长密度为紫穗槐火炬树刺槐榆树,根表面积密度为刺槐榆树火炬树紫穗槐;(5)筛选13个指标来评价排土场土壤质量,排土场土壤质量综合指数表现为刺槐(0.637)火炬树(0.426)榆树(0.416)紫穗槐(0.369),刺槐林地土壤质量最佳。研究结果可为排土场土地复垦与植被恢复提供科学依据。     

露天煤矿复垦生态系统碳库研究进展

露天煤矿开采作为世界范围内的主要采煤方式,在满足人类能源需求和促进社会经济发展的同时,也造成矿区生态环境破坏和生态系统固碳能力退化。研究露天煤矿土地复垦过程中生态系统碳库动态变化不仅对认识区域碳平衡具有重要意义,该变化过程还可以作为露天煤矿土地复垦效果的重要判断指标。综述了国内外露天煤矿复垦林地、复垦草地以及复垦耕地生态系统碳库动态变化的研究。已有的研究成果表明,(1)露天煤矿复垦林地、复垦草地和复垦耕地生态系统土壤碳库均较自然恢复地要高,有的矿区甚至比原地貌要高。干旱区煤矿土地复垦初期以草地固碳效果较好,而半干旱和湿润区煤矿复垦以林地效果较好。同一生态系统,碳储量随植物物种及植物配置方式而异。(2)矿区土壤碳库呈现"U"型动态恢复过程。林地土壤有机碳年均增长量为0.20~6.27 Mg·hm-2;草地为0.30~3.37 Mg·hm-2;林草混合复垦模式为0.31~2.80 Mg·hm-2。(3)复垦林地生态系统碳库主要存储在植被中,而复垦草地则主要存储在土壤中。(4)土壤碳库主要受土壤理化性质、地上植被、复垦年限、立地条件以及复垦工艺等因素影响。因此,矿区土地复垦中应注重排土场微地形优化,筛选适宜物种,优化植被配置模式和改进复垦措施,以加快矿区复垦生态系统碳库恢复。针对露天煤矿生态系统碳库研究现状,提出未来我国露天煤矿复垦生态系统碳库的研究重点,包括加强植被碳库、土壤无机碳库及总碳库全生命周期研究,加强荒漠区露天煤矿碳库研究,以期为全面认识我国露天煤矿复垦生态系统碳库研究提供科学依据。     

利用土壤切片和数字图像方法研究土壤孔隙的垂直空间变异性

利用土壤切片和数字图像方法研究了两种土壤类型的孔隙度在 mm尺度上的垂直空间变异性。结果表明,土壤孔隙度在 mm尺度上存在较为明显的变异;不同的土壤变异性存在一定的差异;变异性与土壤孔隙度呈反向关系,与土壤深度呈正向关系;在耕作期,变异性随时间呈现一定的波动趋势。     

天然次生林人工更新后对土壤物理性质及碳贮量的影响

天然林被人工林取代后对土壤水文物珲性质及土壤碳贮量有重要的影响.文章以海南天然次生林人工更新为尾细桉(Eucalyptus urophylla×E.tereticornis)和马占相思(Acacia mangium)林前后的土壤为研究对象,研究分析了人工植被更新对土壤水文物理性质和土壤碳贮量的影响.结果表明:天然次生林更新为桉树、马占相思人工林后,土壤容重增加,土壤总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度减小,0～80 cm土壤的最大贮水量、毛管贮水量和非毛管贮水量降低,桉树和马占相思人工林最大贮水量分别降低19.8 mm和43.3mm,桉树人工林0～40cm土壤碳贮量降低6.77t·hm-2,马占相思人工林的增加14.68t·hm-2.     

川中丘陵区不同植被类型土壤理化性质及水文效应

为揭示紫色土区不同植被类型土壤理化性质和水文效应空间分布特征,测定官司河流域紫色土区柏木麻栎混交林(Cupressus funebris,Quercus acutissima)、柏木纯林、方竹林(Chimonobambusa quadrangularis)和农地4种植被类型土壤理化性质、土壤孔隙状况及水文特征.结果表明:(1)土壤有机碳含量表现为柏木麻栎混交林方竹林柏木纯林农地.柏木麻栎混交林土壤有机碳(18.04 g/kg)、全氮(1.51 g/kg)、全磷(1.49 g/kg)、全钾(53.1 g/kg)、速效氮(81.69 mg/kg)、速效磷(2.14 mg/kg)积累作用最好.(2)不同植被类型土壤容重均值表现为农地柏木纯林柏木麻栎混交林方竹林,随土层加深,4种植被类型容重变化规律不同,其中农地增加幅度最大,为9.34%.(3)0-100 cm土层自然含水量、毛管持水量、最大持水量、含蓄降水量均表现为柏木麻栎混交林最高,田间持水量表现为农地最高.随着土层加深,不同植被类型水文效应规律变化差异较大.综上所述,不同植被类型不同土层深度土壤理化性质和水文效应特征差异显著,柏木麻栎混交林较柏木纯林更适宜在研究区推广种植,方竹林对该区土壤状况适应性较好,结果可为川中丘陵区紫色土人工林经营管理、生态环境恢复及水源涵养功能评价提供理论依据.(图2表4参30)     

不同干扰方式对呼伦贝尔典型草原生态系统特征的影响

近年来剧烈的人类活动和自然因素变化致使生态系统退化,表现为草地植被退化、生物种类单一、土壤物理性质变差等。为了探讨内蒙古典型草地生态系统的结构和功能变化,以呼伦贝尔典型草原退牧还草工程区为研究对象,采用成对取样方法(围栏内-围栏外)对退牧还草工程区禁牧和休牧两种干扰方式下植被恢复过程中物种多样性、地上生物量、土壤容重和水分等的变化特征进行了研究,以期为草地的合理利用和管理提供理论依据。结果表明:(1)不同干扰方式对草地物种多样性和地上生物量有明显影响,物种的多样性指数和丰富度指数在禁牧区分别为1.73和7.59,在休牧区为1.47和5.70,全部表现为禁牧区休牧区(P0.05)。地上生物量则相反,在禁牧区和休牧区分别为36.34 g?m~(-2)和42.83 g?m~(-2),表现为禁牧区休牧区;(2)不同干扰方式对草地土壤物理性状有明显影响,但不同指标对干扰方式的响应不同。禁牧有利于土壤含水量的积累,放牧导致土壤紧实、容重增加,同一土层深度土壤含水量表现为禁牧区休牧区,例如0~10 cm处土壤含水量在禁牧区和休牧区分别为4.57%和2.80%,禁牧区显著高于休牧区(P0.05);土壤容重则相反,表现为禁牧区休牧区。综上所述,不同的生态工程措施对草原生态系统有明显影响,禁牧有利于维持较高的物种多样性和维持较好的土壤物理性质,休牧可提高草原生产力,退牧还草工程对恢复草原生态功能起到了积极的作用。     

不同等级石漠化环境下人工乔木林的植被与土壤物理特征

目前石漠化地区的植被恢复是生态系统研究的一大难题.以武陵山石漠化综合治理国家长期科研基地人工林为研究区,通过野外踏查选定樟树-马尾松人工林为研究对象,采用单因素方差分析、相关性分析和主成分分析相结合的方法,研究该地区樟树Cinnamomum camphora-马尾松Pinus massoniana林在无石漠化、轻度石漠...     

Evaluation of potential topsoil productivity

A biomass productivity model based on soil properties and climate is developed from literature and used to evaluate and compare potential effects of mining and reclamation on several soils in the continental United States. Soil productivity is assumed to vary as a product of root distribution function modified by five soil properties: available water, aeration porosity, bulk density, electrical conductivity, and pH. Yield limiting property levels are derived from literature and input soil data are obtained from available USDA Soil Conservation Service information on typical profiles. Modelled values of potential productivity after mining, indicate problems and limitations to be expected. The proposed model can be used as a guide to reclamation strategy, to restore the land to premining conditions, or at times to enhance productivity of a reclaimed area.     

基于Meta分析的土壤呼吸对凋落物输入的响应

凋落物输入是影响土壤呼吸的一个重要因素,然而从国内外目前研究结果来看,土壤呼吸响应凋落物输入的影响因素尚不清楚。利用国内外已发表的30篇研究论文共1393对有效数据,通过Meta分析,从凋落物管理措施、气候、植被、地形、土壤理化性质等因素揭示凋落物输入对土壤呼吸的影响程度。研究发现:与清除凋落物处理相比较而言,(1)凋落物输入后显著增加了土壤呼吸,且土壤呼吸的增加程度呈现出倍增凋落物处理是自然凋落物处理的1.33倍;(2)不同气候条件下的土壤呼吸增加程度呈现出强降雨(>1000 mm)是微弱降雨(<1000 mm)的1.34倍,以及高温气候(>20℃)是低温气候(<20℃)的1.7倍;(3)土壤呼吸的增加程度在不同植被带下呈现出针叶林带(34.1%)>阔叶林带(28%)>混交林带(22%)>草地(17.3%)的趋势;(4)不同海拔梯度条件下土壤呼吸的增加程度呈现出高海拔(59.6%)>中海拔(34.2%)>低海拔(26.7%)的趋势;(5)不同土壤理化性质条件下的土壤呼吸增量呈现出低容重(77.5%)分别是中容重(26.9%)和高容重(18.0%)的2.9倍和4.3倍,同时中性土壤(79.6%)的呼吸增量远远大于酸性(28.2%)和碱性(24.1%)土壤的呼吸增量,以及高土壤碳氮比(81.2%)的土壤呼吸增量远远大于低土壤碳氮比(19.4%)和中土壤碳氮比(29.6%)的土壤呼吸增量。由此可见,凋落物输入后会导致土壤呼吸的显著增加,但是不同气候、不同植被、不同地形、不同土壤理化性质等条件下其土壤呼吸增加的幅度不同。     

庄河口湿地不同土地利用方式下土壤线虫群落特征

分别于2013年5月、8月和11月对庄河口湿地不同土地利用方式下土壤线虫群落分布进行调查,收集芦苇群落、狗尾草群落、圆柏群落、针叶松群落、柳树群落以及裸地土壤样本,采用淘洗-过筛-浅盘法提取土壤线虫,并应用线虫多样性指数和功能类群指数研究该区域土壤线虫群落的特征与差异。研究期间鉴定出44个属,共5895条土壤线虫。研究显示,线虫的生态指数与土壤理化指标呈显著相关,其中土壤pH值和盐度的影响最为显著,整体上呈显著负相关。不同土地利用方式下土壤线虫的群落结构均有所差异,圆柏群落样地pH值最小,且土壤线虫群落最丰富。圆柏、针叶松和柳树为人工种植的植被群落,具有相对稳定pH值,相较于其他3个群落盐度较低,所以线虫群落更加丰富。四大营养类群中捕食/杂食类群的比例高达50.6%,食真菌类群比例只有8.1%。有研究表明酸性土壤有利于食真菌线虫生长,而整个研究区域的 pH 在6.08~7.11之间,并不利于食真菌线虫生长。随着季节的变化,土壤线虫在夏季最多春季最少,分别约占总数的44.9%和23.0%。结果表明,不同季节和不同的土地利用方式对庄河口湿地土壤线虫群落有显著影响,其中不同植被所形成微环境中的pH值和盐度是影响线虫群落分布最主要的因素,为促进土壤生态系统健康发展提供科学依据。     

黄河三角洲不同植被类型土壤酶活性的季节变化

黄河三角洲自然保护区的酶活性季节特征一定程度影响了该地植被分布类型,为研究黄河三角洲自然保护区不同植被土壤酶活性的季节特征,分别选取碱蓬(Suaeda salsa)、柽柳(Tamarix chinensis)、芦苇(Phragmites communis)、刺槐(Black Locust)和高粱(Sorghum)5种典...     

Soil physicochemical properties of Pinus tabuliformis plantations of different ages in Yanqing,Beijing北大核心CSCD

Soil physicochemical properties are important parameters to characterize soil quality. To evaluate the effects of different stand ages from young to mature on the soil physicochemical properties of Pinus tabulaeformis plantations, four different aged P. tabulaeformis plantations (14, 28, 36, and 51-year old) were investigated in Yanqing district, Beijing, China. Soil samples were collected at depths of 0-10, 10-20, and 20-30 cm, to analyze the effect of soil depth on soil physicochemical indexes. With increasing soil depth, the soil moisture content, water holding capacity, and porosity decreased gradually, but pH value increased. There was no significant difference in soil bulk density (BD) between different soil depths. Organic matter (OM), nitrogen (N), phosphorus (P), and potassium (K) content also decreased gradually with increasing soil depth, but there was no uniform change in electrical conductivity (EC). With the growth and development of P. tabulaeformis plantations, the soil moisture content, water holding capacity, and porosity of the same depth increased gradually, but pH value decreased. The difference in BD between different ages was not significant. The OM, N, and P content showed an increasing trend with increasing stand age. The K content in 14 a and 28 a plantations was significantly higher than that in 36 a and 51 a plantations. EC was the highest in 51 a plantations. The correlation analysis showed that there was a significant negative correlation between BD and water characteristics, porosity. There was a significant positive correlation between OM and N, P. The negative correlation between OM and pH reached a significant level at P < 0.01. OM was negatively correlated with BD, total potassium (TK, P < 0.05) and available potassium (AK, P > 0.05). Therefore, the soil physicochemical properties of P. tabulaeformis plantations improved with increasing stand age. Our results provide a theoretical basis for the management of P. tabulaeformis plantations in Beijing, such as thinning, fertilization management, and mixed forest forestation. © 2018 Science Press. All rights reserved.     

东北过伐林区不同林分类型土壤肥力质量评价研究

保持和提高森林土壤肥力质量是实现森林健康的基础。研究不同林型下土壤肥力质量对森林可持续经营具有重要意义。以东北过伐林区金仓林场中的落叶松Lartx gmelinii人工纯林、云杉Picea asperatax紫椴Tilia amurensis天然混交林、紫椴×白桦Betula platyphylla天然混交林、五角槭Acer monox白桦×落叶松天然混交林、五角槭×白桦×紫椴天然混交林、白桦×落叶松天然混交林和五角械×紫椴×青杨Populus pseudo-simonii天然混交林为研究对象,分析和比较了不同林分下的土壤物理和化学性质,并采用主成分分析与聚类分析相结合的方法评价了其土壤肥力质量。结果表明：①林分类型对土壤理化性质影响显著;随土壤深度增加,土壤密度和土壤pH值增大,而土壤含水量、物理性粘粒含量和养分质量分数减少,但其在不同林分下的变化程度不同;②土壤因子之间关系密切,物理性粘粒含量与含水量、全氮、速效钾质量分数呈极显著正相关,而与土壤密度和pH值呈显著负相关;土壤养分质量分数之间具有不同程度的显著正相关关系;③采用主成分分析法对不同林分下0～60cm的土壤肥力质量进行了评价,土壤肥力质量表现为天然混交林高于落叶松人工纯林;采伐降低了土壤的肥力质量;在落叶松人工纯林中,随着林龄的增加,土壤的肥力质量下降。通过对土壤肥力质量综合指标值的聚类分析,将研究区土壤肥力质量分为优、良、中、差4个等级,肥力质量属于中等以上（优、良、中等）的林地所占研究样地的比例为66．7％,研究区森林土壤肥力质量属于中等水平。建议在经营过伐林时,注意调整林分结构和树种组成,控制采伐强度,同时进行长期定位观测和比较,以改善林分整体的肥力状况。本研究结果为该地区林业可持续经营提供直接依据,也为东北地区森林土壤肥力质量评价提供参考。     

长江上游不同植物篱系统土壤抗冲、抗蚀特征

在对长江上游现有植物篱-坡耕地系统中土壤抗冲、抗蚀性及土壤理化性质的测定的基础上,对坡耕地-植物篱系统抗冲性和抗蚀性特征及其与土壤理化性质的关系进行了研究,结果表明：（1）3种不同植物篱带内土壤抗蚀性和抗冲性指数得到显著改善,土壤抗蚀性在植物篱系统中、植物篱带上、带内、带下和植物篱带间坡耕地表现出一定的差异性;（2）土壤抗冲性与总孔隙度、土壤体积含水量、饱和导水率、水稳性团聚体、土壤粘粒含量、土壤有机质、土壤容重、土壤抗蚀指数等土壤理化性质指标呈显著的相关关系。利用回归方法建立了土壤抗冲性（即土壤抗冲性指数）模型,土壤抗冲性指数与土壤性质各指标的模型具有极显（P〈0.01）著相关性。     

京杭运河淮安段水利防护林群落护堤防蚀效应

对京杭运河淮安段水利防护林群落的护堤防蚀效应进行了研究.结果表明,防护林植被可以明显改善地表土壤物理性能,明显增加土壤总孔隙度和毛管孔隙度,降低土壤容重.不同植物群落对地表土壤的护堤防蚀效应明显不同.早熟禾群落和女贞群落可以有效提高土壤有机质含量和土壤通气蓄水效应.有植被分布的地表土壤抗蚀性比裸地显著增强（P＜0.05）.相对而言,早熟禾群落土壤水稳性指数最大（0.892）,其余依次为女贞群落（0.835）、梨树群落（0.791）、桃树群落（0.530）、水杉群落（0.397）和裸地（0.341）.植物群落土壤的抗蚀性与植物根系生物量、根数和土壤有机质含量分别呈显著正相关（P＜0.01）.