青藏高原东北缘不同土地利用类型土壤质量综合评价

土壤质量评价是合理利用土壤资源的重要前提。通过采集青藏高原东北缘甘肃省天祝县境内林地(n=9)、草地(n=18)和耕地(n=38)土壤样品,并测定土壤容重、田间持水量和有机质等13项土壤理化性质指标,采用主成分分析和相关性分析构建最小数据集(MDS),建立土壤质量评价指标体系,对3个不同土地利用类型的土壤质量进行综合评价。结果表明: 林地的总孔隙度、毛管孔隙度、田间持水量、毛管持水量、饱和含水量、有机质、全氮和速效钾含量显著高于草地和耕地。林地土壤质量评价指标体系包括田间持水量、有机质、全氮、速效氮和速效钾,土壤质量指数(SQI)介于0.329～0.678,平均值为0.481;草地土壤质量评价指标体系包括田间持水量和速效氮,SQI介于0.302～0.703,平均值为0.469;耕地土壤质量评价指标体系包括毛管持水量、非毛管孔隙度、速效氮、速效磷和速效钾,SQI介于0.337～0.616,平均值为0.462。影响林地、草地和耕地土壤质量的最大障碍指标分别为速效钾、田间持水量和毛管持水量。基于MDS的土壤质量指数能够实现研究区不同土地利用类型土壤质量的准确评价,土壤质量整体上表现为林地>草地>耕地,评价结果对该区域土壤可持续管理具有重要参考价值。     

贵州喀斯特山区不同海拔花椒人工林土壤质量评价

阐明贵州喀斯特山区花椒人工林的土壤养分含量及其质量综合指数至关重要。以不同海拔样地的土壤为研究对象,采用土壤农业化学、环境矿物学技术对矿质元素等进行分析。结果表明:不同样地土壤的pH值呈显著差异,随海拔增加表现为升高—降低的变化趋势;最低海拔(594m,HJ1)与最高海拔(884m,HJ5)样地的土壤有机碳、总氮、速效氮总体显著高于中间3个海拔样地(660m、705m、778m,HJ2—HJ4),总磷与速效磷的变化则相反;除大量元素外,矿质元素在不同海拔花椒林地之间变化规律不明显,其中总硫、铅、镉、硒等元素表现为最高海拔样地急剧升高的趋势;氮、磷与其他矿质元素之间表现出一定的显著性相关,表明其关系密切;土壤质量综合指数为HJ5(2.16)HJ3(0.43)HJ4(0.19)HJ1(-0.21)HJ2(-2.60),表明高海拔花椒林地表层土壤质量总体优于低海拔,揭示了土壤养分随海拔变化表现出分异规律。土壤管理上应同时施用有机肥和矿质元素肥料,提高土壤养分供给能力和利用效率。以上结论可为贵州喀斯特山区花椒林养分管理和可持续经营工作提供借鉴和参考。     

基于最小数据集的青藏高原南北部不同土地利用方式土壤质量评价

为了评估青藏高原南北部林地、草地和农地的土壤质量状况,明确3种土地利用方式下生产力水平的关键影响因子,在青藏高原南部和北部采集了101个(0～30 cm)土壤样品测定土壤理化性质,通过主成分分析选择3个指标作为最小数据集(MDS),综合评估青藏高原南北部土壤质量。结果表明：3种土地利用方式下土壤理化特性在青藏高原南、北部差异显著。北部土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)含量均高于南部,且南北部的林地SOM、TN含量均显著高于农地和草地。土壤铵态氮(NH₄⁺-N)含量表现为农地>林地>草地,且在南部差异显著,而南北部硝态氮(NO₃^--N)含量均表现为林地最高。农地的土壤容重(BD)和电导率(EC)显著高于草地和林地,且北部农地和草地的BD和EC高于南部。南部草地pH显著高于林地和农地,北部林地pH最高。北部土壤质量选取指标为SOM、AP和pH,林地、草地和农地的土壤质量指数依次为0.56、0.53和0.47;南部选取指标为SOM、全磷(TP)和NH_4...     

不同人工林生态系统林地土壤质量评价

利用定位研究方法,综合比较了第2代连栽杉木纯林、杉木与阔叶树混交林以及阔叶纯林3种人工林生态系统对林地土壤质量的影响.结果表明,与连栽杉木纯林相比,在杉阔混交和阔叶树轮栽两种经营模式下,土壤养分含量增加,物理性状改善,土壤生物活性提高.利用土壤质量评价体系在对土壤功能评价的基础上,直观评价了3种经营模式的土壤质量状况.在研究区内,杉木与阔叶树混交以及阔叶树轮栽的水分有效性、养分有效性和根系适宜性以及最终的土壤质量指数均处于中等水平,而连栽杉木林的水分有效性、养分有效性和根系适宜性较差,土壤质量指数处于较低水平.总有机C、阳离子交换量和微生物生物量C与其它土壤理化性质和生物学性质之间明显相关,可将其作为研究区土壤质量的指示指标;土壤微生物生物量C、N、P与土壤总有机C、土壤全N、土壤全P含量之间也存在较好的相关性.     

青海省海北州典型高寒草甸土壤质量评价

以青海省海北州的典型高寒草甸(金露梅灌丛草甸、矮嵩草草甸、高山嵩草草甸)为研究对象,以7种土壤微生物活性指标和10种土壤理化性质指标组成的土壤生物肥力性质为评价指标,对不同利用方式下草甸的土壤质量进行主成分分析(PCA).结果表明：高寒草甸土壤综合质量可用3个主成分（PC）来表征,其中PC₁上有13个指标的载荷较高,PC₂上有3个指标的载荷较高, PC₃上只有全磷的载荷较高.结合Norm值的方法,筛选出微生物生物量碳、脲酶、碱性磷酸酶、蛋白酶、有机碳、全氮、有效氮、有效磷、有效钾、容重和阳离子交换量(CEC)等11项指标,建立了海北高寒草甸土壤综合质量评价的最小数据集(MDS).通过主成分和对应的权重系数分析, 对3种草甸的土壤综合质量进行排序,0～10 cm层为矮嵩草草甸＞金露梅灌丛＞高山嵩草草甸;10～20 cm层为金露梅灌丛＞高山嵩草草甸＞矮嵩草草甸.     

不同人工林生态系统林地土壤质量评价

利用定位研究方法,综合比较了第2代连栽杉木纯林、杉木与阔叶树混交林以及阔叶纯林3种人工林生态系统对林地土壤质量的影响．结果表明,与连栽杉木纯林相比,在杉阔混交和阔叶树轮栽两种经营模式下,土壤养分含量增加,物理性状改善,土壤生物活性提高．利用土壤质量评价体系在对土壤功能评价的基础上,直观评价了3种经营模式的土壤质量状况．在研究区内,杉木与阔叶树混交以及阔叶树轮栽的水分有效性、养分有效性和根系适宜性以及最终的土壤质量指数均处于中等水平,而连栽杉木林的水分有效性、养分有效性和根系适宜性较差,土壤质量指数处于较低水平．总有机C、阳离子交换量和微生物生物量C与其它土壤理化性质和生物学性质之间明显相关,可将其作为研究区土壤质量的指示指标;土壤微生物生物量C、N、P与土壤总有机C、土壤全N、土壤全P含量之间也存在较好的相关性。     

基于土壤特征和土地利用变化的土壤质量评价最小数据集确定

进行土壤质量评价前,必须先从大量土壤理化、生物学参数中严格选取对土壤质量敏感的评价参数最小数据集(MDS)。考虑到目前经济转型期我国剧烈的土地利用变化对各种土壤过程的深刻影响,通过以下3步选取土壤质量评价MDS:通过主成分分析(PCA)计算各土壤参数在所有特征值≥1的主成分上的综合荷载;通过多变量方差分析定量了土地利用变化对各土壤参数的贡献;通过均值多重比较确定了土地利用年限对土壤性质的定量影响。最后经过线性变换、分组、相关分析检验等过程,得到一个能最大限度的代表所有候选土壤参数而又尽可能少的损失这些候选参数所包含的土壤质量信息的最小数据集。该土壤质量评价MDS因子选取方法能很好地整合土地利用变化的综合定量影响,同时具有很好的灵活性、可扩展性并能外推到其它地区。通过将该方法分别应用在1985年及2004年采样分析的两套数据各12个土壤候选参数集上,得到了各包含6个因子的MDS及其在20a尺度上的变化规律,发现MDS因子略有不同,但变化不大。     

主成分分析在三七连作土壤质量综合评价中的应用

三七(Panax notoginseng)的连作障碍效应严重,但其连作土壤质量研究尚属空白.本研究采用主成分分析结合聚类分析的方法对三七连作土壤质量进行综合评价,结果发现:微生物多样性指数、土壤真菌数量与比例及土壤P和K含量是决定土壤质量的关键因素.土壤质量综合评价指数(f值)可以较好地反映实际土壤质量,并能够在一定程度上反应三七植株的生长状况,是较为理想的土壤质量评价指标.     

福建冷浸田土壤质量评价因子的最小数据集

江南山区中低产冷浸田分布广泛,其改良利用对促进粮食增产意义重大.本研究通过比较福建省17对典型冷浸田与同一微地貌单元内非冷浸田表层土壤的41项物理、化学与生物指标,系统分析了冷浸田与非冷浸田之间各指标差异及其产生的原因,并利用主成分分析等方法构建冷浸田土壤质量评价因子最小数据集.结果表明:与非冷浸田相比,冷浸田土壤总有机质高31.7％,表征活性有机质的微生物生物量C降低37.8％;Fe2+高177.0％,速效磷、钾分别降低52.3％和22.8％;过氧化氢酶和转化酶分别高58.3％和22.1％,磷酸酶、硝酸还原酶分别降低47.8％和66.6％,微生物区系数量降低29.8％～46.0％;物理性砂粒含量高8.0％,浸水容重降低25.8％.冷浸田与非冷浸田之间表土有28项属性指标呈现显著差异.用因子分析方法从28项有显著差异的指标中归纳出累计贡献率达78.5％并能分别反映土壤生化、活性有机N、还原性障碍、物理与化学养分特征的5个主成分,结合相关分析模型和专家经验法建立了包括C/N、细菌、微生物生物量N、还原性物质总量、物理性砂粒、全磷6项因子的冷浸田土壤质量评价因子最小数据集.     

辽东山区林参复合经营土壤质量评价

林参复合经营是辽东山区典型的林下经济模式之一,而林下参的生长对于环境条件要求很高,其中,土壤质量是制约人参生长的重要因素之一,并对人参产业的健康发展至关重要。目前,阔叶混交林、针阔混交林和蒙古栎纯林是辽东山区广泛分布的林参复合经营林分类型,选择3种林分下立地特征相似、人参种植年限不同的样地,测定土壤物理、化学和生物学因子共25项指标,采用方差分析、主成分分析、相关分析等统计学方法和专家经验法构建了林参复合经营土壤质量评价最小数据集(MDS),并利用模糊数学法对不同样地土壤质量进行了定量评价。结果表明,研究区林参复合经营土壤质量评价最小数据集包括容重、pH、有机质、速效K、全Zn、微生物量N、酸性磷酸酶和细菌共8项指标。此外,土壤质量值由高到低依次为针阔混交林对照样地(0.764)蒙古栎纯林对照样地(0.745)针阔混交林14a人参样地(0.614)蒙古栎纯林20a人参样地(0.385)阔叶混交林12a人参样地(0.361)阔叶混交林对照样地(0.354)阔叶混交林6a人参样地(0.323)阔叶混交林9a人参样地(0.308)阔叶混交林3a人参样地(0.230),说明林分类型特征和人参种植年限对土壤质量会产生不同程度影响。今后,在辽东山区林参复合经营发展过程中,可以该最小数据集为基础,充分考虑土壤质量状况,并适当进行管理,以保障人参健康生长,促进人参产业可持续发展。     

科尔沁沙地人工小叶锦鸡儿植被水分入渗动态研究

通过对科尔沁沙地不同年龄人工小叶锦鸡儿固沙植被降雨入渗的研究 ,阐明植被对沙地水分入渗的影响。结果表明 ,在降雨量 4 3 4mm ,降雨强度 3 9mm·h-1时 ,降雨后 12 0h内流动沙丘和 5年生人工小叶锦鸡儿植被的水分入渗深度分别为 180cm和 15 0cm ,15年生人工小叶锦鸡儿植被降雨入渗深度为 10 0cm。流动沙丘降雨后土壤水分变化剧烈 ;有植被沙地降雨后土壤水分变化平缓 ,水分下渗浅 .随着植被年龄的增加 ,浅层土壤截留降雨能力不断加强 ,最终形成不透水土层。降雨后短期内流动沙丘浅层土壤中含水量高 ,后期有植被沙丘深层土壤含水量高     

不同退化沙地土壤碳的矿化潜力

通过实验室土壤培养试验 ,研究了科尔沁退化沙质草地不同生境 (流动沙地 ,半固定沙地 ,固定沙地和丘间低地 )下土壤碳的矿化潜力及不同凋落物在沙地土壤中的分解。经 33d的室内培养 ,不同生境土壤 CO2 - C的释放有极显著的差异 ,与生境植被盖度 ,凋落物积累 ,土壤沙化程度 ,土壤有机碳和全氮含量的分布有显著相关。流动沙地土壤有极低的土壤有机碳和氮的含量及其微弱的土壤微生物呼吸 ,表明土地沙漠化不仅导致土壤有机碳库衰竭 ,也使土壤微生物活性丧失。在有机质含量很低的流动沙地和半固定沙地土壤中 ,含氮量高的小叶锦鸡儿 (Caragana microphylla)凋落物比含氮量低、C/N比高的差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)和 1年生植物凋落物有较快的分解。在沙漠化的演变中 ,土壤的粗粒化 ,有机物质和养分及微生物活性的丧失制约着凋落物在土壤中的矿化潜力。灌木的存在使更多的有机物质和养分积聚在灌丛下 ,形成灌丛肥岛 ,因而显著贡献于碳的固存。     

Soil quality regime in relation to land cover and slope position across a highly modified slope landscape

Vegetation and land-use mosaics of shrub land, grassland, farmland and reforested land are characteristic for residential areas of the Wolong nature reserve in Sichuan province, southwest China. The patterns represent a stage in long-term human disturbance and natural secondary succession since deforestation. The aim of this paper was to elucidate the soil-land cover types, soil-slope position relationships on a typical disturbed slope in the humid mountainous region. Soils were taken from four typical land cover types (shrub land, grassland, farmland and reforested land) under four slope positions (upper slope, middle slope, lower slope, foot slope) to study the distribution of soil nutrients and moisture on the transect scales of the slope. To elucidate the influence of land-use and slope position on soil quality, two integrated quantitative indexes were developed to compare soil quality under different land-use types (QI) and under different slope positions (PI). The results showed shrub land had the highest QI value, while the QI of reforested land and farmland had lower values. Foot slopes and upper slopes had higher soil quality levels compared to middle slopes and lower slopes. The results indicated that on the slope scale shrub land had high soil quality levels. The results also suggested that in the area of China where the climate favors secondary succession, leave nature as it is is a better choice than the policy change farmland to forest land.     

坡面土地利用方式与景观位置对土壤质量的影响

坡面土地利用与植被的斑块化镶嵌是人类干扰山区景观异质性的特点,在卧龙湿润高山地区,森林砍伐、植被破坏,农业坡耕地与人工林种植是居民区附近土地利用多样化的原因,从样带与生态系统类型尺度上探究土地利用与坡面景观位置对土壤水分与养分的影响,利用定量化的方法,揭示坡面上土壤质量与土地利用类型,景观位置之间的关系。选取了四种典型的土地利用类型（灌丛,撂荒地,坡耕和人工林）与4个坡面位置（上坡,中坡,下坡和坡脚）,通过样带采样研究它们之间土壤养分的差异。利用主成分分析（PCA）等多元统计方法来定量化比较不同土地利用与坡位下的土壤质量。结果表明,灌丛有着较高的土壤质量指数（QI）。而人工林与农田的QI值较低。这表明灌丛在坡面上有着“肥力岛屿”效应。不同坡位条件下土壤质量指数（PI）表明,与中坡位和下坡位相比,上坡位与坡脚处土壤质量要高。结果说明坡面土壤质量的变化是土地利用方式变化与景观位置分异综合作用的结果。     

科尔沁沙地不同土地利用和管理方式对土壤质量性状的影响

研究了科尔沁沙地退化草地开垦后,在14年不同的土地利用和管理方式下土壤物理、化学和生物学性状的特征。结果表明,农林(林草)复合利用模式在土壤粒级组成、孔隙分布、持水性能、有机质和N、P养分、酶活性等方面表现出较好的质量性状特征。有机无机配施、精细管理的灌溉农田次之,而粗放管理的旱作农田。土壤质量性状严重恶化,逐步向流沙方向演变,与科尔沁原生景观草地土壤相比,管理良好的利用系统,土壤物理性状、P含量和一些酶活性指标提高,但有机质和全氮含量明显低,表明已退化生态系统C、N库的恢复和重建需要较长的时间。研究结果表明,不同的土地利用方式和管理措施显著影响土壤质量变化的程度和方向;调整土地利用结构,基本农田实行精细管理,旱作农田退耕还草还林是保护土地资源。实现区域生态恢复和重建的根本选择。     

不同土地利用方式下沙地土壤水分空间变异规律

利用地统计学的方法 ,研究了科尔沁沙地甸子地不同土地利用方式草地和玉米地春季土壤含水量的空间变异规律。结果表明 ,草地表层、亚表层土壤含水量的变异函数均可很好地拟合成球状模型 ,具有明显的空间结构特征 ,其空间相关度分别为 0 979、0 999,变程分别为11 5 7m、19 4 1m ,分数维分别为 1 5 71、1 5 35 ,Moran’sI系数表现为在近距离内 (0 5～ 2 5m)为较强的正相关 (I=0 3～ 0 8) ,随着距离的增大 ,相关性变小 ,>5m后表现为较弱的负相关(I =0 2 )的变化趋势 ,克立格制图均表现出中央和四周高 ,西北角存在明显过渡带的空间分布格局 ,表层和亚表层具有很大的相似性。而耕地表层、亚表层土壤含水量变异函数分别拟合成线性和球状模型 ,其空间相关度分别为 0 344、0 914 ,变程分别为 7 6 7m、9 31m ,分数维分别为 1 92 8、1 6 81,Moran’sI系数分析和克立格制图表明表层、亚表层土壤含水量存在明显的差异。因此草地和耕地土壤含水量变异函数模型及参数、分数维、Moran’sI系数和克立格制图均存在明显的区别。同草地相比 ,玉米地土壤含水量空间格局特征表现为空间依赖性小 ,随机性大 ,空间自相关作用范围小 ,破碎化程度高。所以有必要采取退耕还草的措施来保护和恢复沙地生态系统的健康。     

科尔沁沙地不同生境土壤凝结水的试验研究

2007年8月采用称量法研究了科尔沁沙地4种生境（流动沙地、固定沙地、农田和樟子松林）土壤凝结水形成的时间以及凝结水的数量.结果表明：20:00-22:00间,研究区土壤凝结水开始逐渐形成,22:00-4:00时段的土壤凝结水波动增大,4:00之后土壤凝结水开始逐渐蒸发损失;科尔沁沙地4种生境0～9 cm土层是土壤凝结水的主要形成层,其中,0～3 cm土层所占比例最大,约占总凝结水量的40%,9～30 cm土层仍有凝结水形成,但凝结水量较少;4种生境0～3 cm土层的凝结水量在时间上存在较大差异,0～3 cm土层日均凝结水量大小依次为固定沙地>流动沙地>农田>樟子松林,说明植被条件较好的生境反而不利于土壤凝结水的形成;0～30 cm土层日均凝结水量以固定沙地最多（约0.172 mm）,以农田最少（为0.110 mm）,流动沙地和樟子松林地分别为0.120和0.128 mm.     

温度、pH及干旱胁迫对沙地樟子松外生菌根菌生长影响

通过对采集于沙地樟子松人工林内的3种外生菌根真菌（牛肝菌Boletus sp.、乳菇Lactariussp.、高环柄菇Macrolepiota procera）进行纯培养,在不同温度、pH值和PEG模拟干旱胁迫条件下,观测了外生菌根菌的生长发育状况.结果表明,3种外生菌根菌生物量在不同pH范围（3～7）内存在着显著差异（P＜0.05）;在低于5℃和高于37℃时,3种外生菌根菌均不能生长,其最适生长温度分别为：牛肝菌,25℃高环柄菇,25～28℃,乳菇,25～30℃;在低浓度PEG胁迫处理条件下（10%,-0.20MPa）,3种外生菌根菌的生长均有所增加,当PEG胁迫达到30%（-1.53 MPa）时,3种外生菌根菌的生长均受到抑制.与上述结果比较,沙地樟子松人工林地土壤的实际pH值在外生菌根菌的最适生长范围内;林地最高气温值远远超过3种外生菌根菌的最适生长值的时间在每年的生长季都会出现;在极端干旱年份（如1996年）,林地土壤的实际含水量在生长季节（5～9月）远远低于抑制外生菌根菌生长的土壤含水量,可能影响到外生菌根菌的生存.因此,可以推断,沙地樟子松人工林地的外生菌根菌的生长与发育,在干旱胁迫及高温作用下受到很大程度的影响,如果仅从微生物角度分析,外生菌根菌在干旱和高温条件下不能生长或已经死亡是导致沙地樟子松人工林衰退的一个原因.