黄土露天矿区重构土壤典型物理性质差异及对植被生长状况的影响

为研究重构土壤典型物理性质对植被生长状况的影响,以中煤平朔安太堡露天矿南排土场为研究对象,采用典型剖面采样法、室内测试法、方差分析法、拟合分析法等,分析土壤不同深度典型物理性质（土壤容重、土壤质量含水量）对植被生长指标的影响。结果表明,随着土层深度的增加,土壤容重均值呈现出先增加后减少的趋势,土壤质量含水量总体上随着土壤剖面深度的增加而降低。土壤容重介于0.87~2.00 g·cm^-3之间,土壤质量含水量的范围为1.19%~20.97%。各个土层之间土壤容重、土壤质量含水量均有较明显差异,且土壤容重在30~60 cm土层差异最明显,土壤质量含水量在0~30 cm土层差异最明显。研究区植被生长状况较好的样地土壤容重均值为1.47 g·cm^-3,土壤质量含水量随深度增加趋于10%左右,并且0~10 cm土层土壤容重与0~30 cm土层土壤质量含水量是影响植被生长的关键因素。研究区内重构土壤的容重、质量含水量在不同剖面以及不同土层之间存在较显著差异,表层土壤物理性质是影响植被生长的重要因素。     

基于探地雷达技术估算喀斯特峰丛洼地不同坡位土壤有机碳密度的方法

在典型喀斯特峰丛洼地区按上、中、下坡位和洼地分别选取四个样方,利用探地雷达技术探测土壤深度,获得各层次土壤体积分数,结合土壤剖面采样获得的土壤有机碳含量、石砾含量和容重等数据,计算土壤有机碳密度。结果表明:该峰丛洼地区上、中、下坡位的土壤主要集中在0~30 cm深度范围内,体积分数范围为72%±16%~78%±6%,洼地的土壤则主要集中在0~70 cm,体积分数为64%±17%;土壤剖面0~30 cm内有机碳含量逐层显着下降(P<0.05),在深度30 cm以下下降趋势变缓,表层土壤有机碳含量从上坡至洼地逐渐降低,符合喀斯特地区特有的“养分倒置”现象;基于探地雷达法测得的0~20 cm土壤有机碳密度由上坡至洼地逐渐减小,上坡与洼地差异显着(P<0.05),而0~100 cm土壤有机碳密度则洼地显着大于坡地(P<0.05);探地雷达法与“平均深度法”相比,后者对前者的相对误差为0.3%~14.5%,未达到显着差异。通过研究建立了基于探地雷达准确获取土壤深度的土壤有机碳密度的估算方法,适用于喀斯特非连续性土壤,为进一步准确估算喀斯特地区土壤有机碳储量提供了更可靠的方法。     

秸秆和植被覆盖对江苏滨海盐土土壤盐分变化的影响

研究秸秆覆盖和植被（田菁）覆盖条件下滨海盐土土壤水盐的动态变化规律,为沿海滩涂盐碱地脱盐改良提供依据。本研究以含盐量6.98 g·kg^-1的滨海盐土为研究对象,设置秸秆覆盖和种植田菁2种覆盖处理,以裸地为对照,研究不同覆盖处理对滨海盐土土壤含水量和土壤盐分动态变化的影响。结果表明：秸秆覆盖下的土壤含水量（27.58%）显著高于田菁覆盖（26.70%）和裸地（26.61%）,后两者差异未达显著水平。处理1年后0~20、20~40 cm土层的秸秆覆盖、田菁覆盖和裸地不同处理间土壤含盐量的差异均达显著或极显著水平;秸秆覆盖处理的脱盐率为田菁覆盖处理的2倍。回归分析表明裸地和田菁覆盖下土壤盐分含量与累积降雨量的关系可用二次多项式拟合,田菁覆盖下的淋洗方程（EC_a/EC_i与D_w/D_s间的关系）可用三次多项式拟合;而秸秆覆盖条件下土壤盐分含量与累积降雨量的关系、淋洗方程均表现为指数函数关系y=ae^bx（P<0.01）。秸秆覆盖条件下滨海滩涂0~40 cm土层脱盐80%需要386.8 mm的累积降雨量。结果表明秸秆和植被覆盖技术在江苏滨海盐土可获得较好的脱盐效果,具有较好的应用前景。     

关中农田土壤剖面的主要物理性状研究

为了探明现代长期集约化生产和耕作管理模式下土壤物理状态的变化特征,对关中地区农田0～60 cm剖面范围内的土壤物理特性进行了研究。结果显示：(1) 土壤剖面容重呈现先增大后减小的变化趋势,表层0～10 cm土壤容重最小,为1.34 g·cm^-3,20～40 cm土层容重高达1.67 g·cm^-3,达到了制约根系延伸的极限容重;(2) 土壤紧实度随着剖面深度增加逐渐增大,0～15 cm、15～25 cm、25～45 cm土层范围内的平均值分别为482 kPa、1 647 kPa、2 268 kPa;(3) 土壤饱和导水率随着土层深度增加而逐渐减小,其中0～10 cm土层的饱和导水率最高,平均为0.968 mm·min^-1,且各土层之间的差异达到显著水平。研究表明只有0～10 cm土层土壤结构性较好,而10 cm以下土壤的物理状态具有明显的退化趋势,制约着作物根系的延伸、气体交换和水分的入渗,应予以足够的重视。     

基于GPR的滨海盐渍土土壤盐分探测技术研究

为了探究探地雷达(GPR)对滨海盐渍土水盐运动的响应特征,利用探地雷达测得滨海盐渍土的土壤盐含量。选择水盐含量不同,其余土壤特性类似植被长势不同的地块,设置4种处理方式:分别加入20 L水、20 L浓度为5 g/L的NaCl溶液、20 L浓度为20 g/L的Na Cl溶液、对照地块。使用250 MHz的pulse EKKO PRO探地雷达,探测不同地块不同层次不同处理方式下的土壤介电常数与振幅。通过对不同水盐状态下的土壤介电常数与振幅的分析,发现水盐的增加会加大土壤的介电常数,逐层减弱振幅。在1 m深度范围内GPR测得介电常数与振幅信息能够从一定程度上反映土壤盐分变化。     

几种土壤粘粒表面Pb2+吸附-解吸不可逆性特征研究

为了探讨土壤粘粒表面Pb²⁺吸附-解吸的不可逆性特征，采用一次平衡法研究了陕西4种土壤粘粒对Pb²⁺的吸附和解吸特征。结果表明，在恒定pH条件下，残留吸附常数K_d与吸附常数K_a的比值称为吸附-解吸的不可逆性特征参数，K_d/K_a=1，表示吸附-解吸过程是可逆的；K_d/Ka≠1,表示该过程不可逆；在不同解吸溶液中，供试土壤粘粒表面Pb²⁺K_d/K_a值由大到小依次表现为NaNO₃、草酸、柠檬酸，不可逆程度大小与此相同。在不同pH条件下，供试土壤粘粒表面Pb²⁺络合常数log K^int_a与解吸常数logK^int_d的比值也可作为过程不可逆性特征参数；在不同介质中，其绝对值由大到小依次为NaNO₃、柠檬酸、草酸，不可逆程度大小与此相反。     

半干旱地区露天矿排土场复垦对土壤物理性质的影响

为研究露天煤矿排土场复垦对土壤物理性质的影响,以内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗黑岱沟露天矿排土场平台为研究对象。针对矿区自然地貌（ZR）、未复垦的排土场（WF）与复垦5年排土场（FK）0—60 cm土层土壤物理性质的差异,运用方差分析、主成分分析等方法研究复垦对排土场土壤物理性质的影响。结果表明,未复垦排土场的土壤容重和砾石含量均显著高于复垦排土场和自然地貌,而土壤含水率、饱和含水率和田间持水量均低于复垦排土场和自然地貌,其中田间持水量显著低于复垦排土场和自然地貌。相关性分析和回归方程拟合分析发现,土壤砾石含量影响土壤容重和持水保水性能。复垦使排土场土壤容重及砾石含量呈降低趋势,而土壤含水率、饱和含水率、田间持水量呈升高趋势;随着土层深度的增加,排土场土壤容重、含水率、饱和含水率呈升高趋势,而田间持水量和砾石含量呈降低趋势。复垦排土场40—60 cm、自然地貌40—60 cm、复垦排土场20—40 cm土层土壤的综合评分分别排第1、2、3位,说明排土场复垦能够在一定程度上改良土壤、优化土壤质地,并在复垦5年情况下对土壤的改良深度可达60 cm。以上研究结果对矿区复垦工作具有一定指导意义...     

繁殖体数量对外来Ralstonia solanacearum 在红壤中入侵潜力的影响

外来种的繁殖体压力因可调控其他入侵影响因素(如外来种特性)而备受入侵生态学家的关注。前人研究指出剂量-响应曲线能够定量分析繁殖体数量对入侵潜力的影响,但关于该曲线形状的认识尚未统一。利用土壤微宇宙,比较了初始接种量为10³（PP3）、10⁵（PP5）、10⁷（PP7）和10⁹ CFU·g^-1（PP9）的青枯病菌Ralstonia solanacearum进入土壤3 和42 d后的存活量,并对初始接种量和存活量之间关系进行拟合,试图探清地下部微生物入侵的剂量-响应曲线状况。研究发现,不同接种量处理外来R. solanacearum接入土壤3 d后的存活量差异显著（P<0.05）,从大到小依次为PP9、PP7、PP5和PP3,初始接种量和存活量之间拟合的剂量-响应曲线为指数型;而外来Ralstonia solanacearum接入土壤42 d后,除了初始接种量为10⁹ CFU·g^-1处理的存活量稍高外,其余处理间差异不显著,此时的剂量-响应曲线呈直线型（斜率约为0）。结果表明,外来病原菌入侵土壤时的剂量-响应关系会随其进入土壤时间的延长而改变,前期为指数型,后期转为直线型,这说明外来R. solanacearum在红壤中的入侵潜力在入侵前期随繁殖体数量增加而呈指数增长,在入侵后期不受繁殖体数量的影响。     

表土替代材料不同夹层位置对风沙土水分入渗和蒸发的影响

为探究表土替代材料不同夹层位置对风沙土水分入渗和蒸发过程的影响，以风沙土和由风沙土、红黏土、煤矸石、玉米秸秆和腐植酸5种材料重构的表土替代材料为研究对象，通过室内土柱试验，设置3种不同夹层位置（T1、T2、T3，分别距离土表5、10、15 cm），以传统均质土壤剖面为对照（CK），研究了不同夹层位置对入渗率、湿润锋运移、累积入渗量、累积蒸发量及土壤水分分布的影响。结果表明：CK、T1、T2、T3处理的平均入渗率分别为3.714、0.238、0.182、0.271 mm·min^-1，入渗率随着夹层深度的增加呈先减小后增加的趋势；当湿润锋在土柱中完成运移时，CK、T1、T2、T3处理的入渗时间分别为56、860、1 190、810 min，即随着夹层深度的增加，入渗时间呈先延长后缩短的趋势。与CK相比，T1、T2、T3处理的累积蒸发量分别减少13.57%、9.83%、9.52%，即累积蒸发量随夹层深度的增加而逐渐增加，水分蒸发损失主要来自夹层上部和下部风沙土，夹层部分含水率变化幅度较小。Kostiakov入渗模型和Rose蒸发模型拟合的R²均在0.91以上，说明两种模型适合描述含表土替代材料夹层土壤水分入渗及蒸发过程。研究表明，在风沙土中10 cm深度处夹15 cm厚度的表土替代材料层，是西部露天矿区排土场土壤剖面重构的理想选择。     

贵州铜仁典型锰矿区土壤及蔬菜重金属污染特征及健康风险评价

为了解锰矿区土壤和蔬菜重金属的污染特征，评价其健康风险，以贵州铜仁杨立掌、白岩溪、盆架山与鹏程典型锰矿区土壤和蔬菜为研究对象，按离矿区不同距离采集2.0 km范围内的土壤和蔬菜，分析测试土壤、蔬菜（辣椒、白菜、南瓜、茄子、豇豆）样品中重金属组成及含量，采用单因子污染指数法和综合污染指数法对土壤重金属污染进行评价，以健康风险评估模型对人群长期食用矿区附近蔬菜可能产生的健康风险进行评价。结果显示，矿区土壤Mn、Hg平均含量分别为贵州省土壤背景值的2.56、1.55倍，Cd平均含量为《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618-2018）中限值的2.20倍。综合污染指数分析表明：盆架山矿区为重度污染，杨立掌矿区为中度污染，白岩溪与鹏程矿区为轻度污染。蔬菜重金属健康风险评价结果表明：致癌风险（R_T）平均值为4.31×10^-6 a^-1，尚可接受；非致癌风险（HI_T）为4.21×10^-9 a^-1，人体健康风险甚微。研究表明，锰矿区土壤已受到不同程度的重金属污染，蔬菜的食用风险尚在可接受范围内。     

义马煤矿矸石山植被恢复土地适宜性评价

以义马煤矿矸石山为研究对象,选取pH值、土层厚度、有机质、田间持水量、稳渗率、容重、总孔隙度和植被盖度8个评价指标,采用主成分分析法确定权重,采用加权和法计算土壤质量综合指数值(SQI),对不同排矸年限和有无人工干预的矸石山进行植被恢复土地适宜性评价。结果表明:随排矸年限的增加,土壤的植被恢复适宜性增加;人工种植具有改良土壤作用的树种(如刺槐)能够显著加快矸石山土壤改良过程,植被恢复适宜性显著好于没有人工干预的煤矸石山;边坡不稳定,植物难以定居,植被恢复适宜性最差,应采取措施稳固边坡。     

西藏加乌拉山土壤物理性质垂直地带性特征

以西藏加乌拉山为研究对象,采用野外调查与室内试验的方法,测定加乌拉山山脉南北两侧不同海拔梯度的土壤容重、含水量和孔隙度等8项物理性质,分析不同海拔、不同坡向下各土壤指标的差异性及各指标间的相关性,旨为高原生态建设、区域水土保持工作提供科学理论依据。结果表明,1）不同海拔不同土层土壤物理性质存在一定的差异,不同海拔土壤样品的土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、总孔隙度、土壤含水量、土壤饱和含水量和土壤毛管持水量的变化范围分别为0.99~1.59 g/cm³、40.85%~67.47%、1.63%~6.76%、42.80%~70.17%、5.71%~20.42%、25.55%~68.55%、25.27%~65.34%。2）在山麓北坡,海拔与容重呈极显著负相关（P<0.01）,与土壤饱和含水量、土壤毛管持水量、土壤非毛管孔隙度的相关关系为极显著正相关（P<0.01）,土壤容重与其他物理指标呈极显著负相关（P<0.01）;在山麓南坡,土壤毛管孔隙度、总孔隙度、土壤毛管持水量与海拔呈显著负相关（P<0.05）,总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度和土壤含水量与土壤容重呈极显著负相关（P<0.01）。3）研究区整体上0~10 cm土层土壤物理性质基本优于10~20 cm和20~30 cm;综合各海拔土壤物理性质表明,山麓北坡随着海拔升高,土壤各项物理指标越好,而南坡则相反。     

Spatial variability of soil bulk density and its controlling factors in an agricultural intensive area of Chengdu Plain,Southwest China

Soil bulk density is a basic but important physic soil property related to soil porosity, soil moisture and hydraulic conductivity, which is crucial to soil quality assessment and land use management. In this study, we evaluated the spatial variability of soil bulk density in the 0–20, 20–40, 40–60 and 60–100 cm layers as well as its affecting factors in Southwest China's agricultural intensive area. Results indicated the mean value of surface soil bulk density (0–20 cm) was 1.26 g cm^?3, significantly lower than that of subsoil (20–100 cm). No statistical difference existed among the subsoil with a mean soil bulk density of 1.54 g cm^?3. Spatially, soil bulk density played a similar spatial pattern in soil profile, whereas obvious differences were found in details. The nugget effects for soil bulk density in the 0–20 and 20–40 cm layers were 27.22 and 27.02% while 12.06 and 3.46% in the 40–60 and 60–100 cm layers, respectively, gradually decreasing in the soil profile, indicating that the spatial variability of soil bulk density above 40 cm was affected by structural and random factors while dominated by structural factors under 40 cm. Soil organic matter was the controlling factor on the spatial variability of soil bulk density in each layer. Land use and elevation were another two dominated factor controlling the spatial variability of soil bulk density in the 0–20 and 40–60 cm layers, respectively. Soil genus was one of the dominated factors controlling the spatial variability of soil bulk below 40 cm.     

水分和容重对土壤Cl-扩散的影响

用￣（３６）Ｃｌ标记扩散池法测定了不同含水量及不同容重下４种质地土壤Ｃｌ￣－的扩散系数。结果表明，Ｃｌ￣－扩散系数随土壤水分增加和容重增大而近乎线性增大，在有效水范围内，４种土壤增大的幅度为：黄绵土＞黑垆土＞土＞黄褐土；在容重１．１～１．６ｇ／ｃｍ￣３范围内，以１．３～１．４ｇ／ｃｍ￣３为界，质地较轻的黄绵土和黑垆土，在此之前Ｃｌ￣－扩散系数随容重增加较慢，在此之后增加较快；而质地粘重的土和黄褐土则相反。对Ｃｌ扩散而言，水分与容重、容重与温度之间没有交互作用。     

免耕措施下黑土区坡耕地土壤肥力质量评价

以东北黑土区坡耕地为研究对象,采集不同坡位(坡上位、坡中位、坡下位)深度(0～10、10～20 cm)土壤,研究免耕措施下土壤理化性状及土壤酶活性不同坡位变化情况,并用因子分析和土壤质量指数法综合评价土壤肥力质量。结果表明,免耕后各坡位土壤容重减小,土壤孔隙度扩大,全氮、有机质和速效钾含量增加,土壤脲酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性呈升高趋势。随坡面向下,土壤容重呈减小趋势,土壤孔隙度、田间持水量和土壤含水量呈增大趋势。土壤全氮和有机质含量在不同坡位差异显著(P<0.05),主要集中在坡中位和坡下位较高;土壤铵态氮、土壤硝态氮、土壤有效磷、土壤速效钾含量主要集中在坡上位和坡下位较高,而pH主要集中在坡中位较高。土壤脲酶和过氧化氢酶活性表现为坡上位和坡下位较高,蔗糖酶活性坡中位和坡下位较高。通过因子分析将14项土壤指标分为5个公因子,即土壤肥力、水分、结构、养分和生物学因子。利用土壤质量指数分析坡耕地耕层特征发现,免耕一年后各土层坡下位土壤质量指数高于坡上位和坡中位,免耕两年后各土层为坡中位和坡下位土壤质量指数高于坡上位,说明坡下位形成相对平衡和较高肥力质量的土壤。与免耕前相比,经两年免耕后坡中位土壤质量得到改善。     

广东山区土壤有机碳空间变异的尺度效应

研究土壤有机碳的尺度效应能够为区域生态环境保护和确定合理的土壤取样间距提供科学依据。采用土壤类型法估算了广东山区表层(0-20 cm)和全剖面(0-100 cm)土壤有机碳密度,选择4条采样带,获取采样间距为250 m的土壤有机碳密度序列,并利用离散小波变换工具对其进行多尺度分解,得到2×250 m、2²×250 m、2³×250 m、2⁴×250 m、2⁵×250 m和2⁶×250 m 6个分解尺度上的小波信息,计算小波信息方差。结果表明:土壤有机碳密度具有较强的空间异质性,其空间异质性的大小受控于不同尺度下土壤有机碳密度分布格局的主导因子影响程度;整体上在大于等于1 km的尺度,其空间异质性较强;各个样带特征尺度的差异与各样带的土壤和植被类型、地貌特征以及土地利用方式、耕作管理方式等人类活动干扰强度有关。     

玛纳斯河流域扇缘带不同植被类型下土壤物理性质

对生长在玛纳斯河流域扇缘带上的柽柳、盐穗木、白刺、猪毛菜4种植被类型下的土壤物理性质进行了研究.结果表明:在水平方向上,1m剖面内柽柳土壤pH值、全盐含量、土壤容重最小,分别为8.75、0.97g/kg和1.42g/cm3;土壤有机质、含水率、总孔隙度、毛管孔隙度均最大,分别为9.04 g/kg、16.67％、45.57％和36.18％,表明柽柳能够显著降低土壤盐分,改善土壤结构.沿垂直剖面,4种植被类型在表层0-20 cm土壤盐分均达到最高,出现盐分“表聚”现象而形成“盐霜”;随着土层深度增加,含水率和土壤容重均呈显著性升高,土壤有机质、田间持水量、总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度均呈显著性降低(P＜0.05).相关性分析显示,土壤有机质是引起其他土壤物理性质变化的主要原因.相比空裸地,4种植被覆盖类型1 m剖面内土壤有机质、总孔隙度和毛管孔隙度均呈显著性提高,土壤容重显著性降低,有机质分别提高了162.94％、82.94％、85.59％和27.94％,总孔隙度分别提高了44.90％、20.83％、36.06％和15.80％,毛管孔隙度分别提高了58.27％、30.71％、43.48％和25.72％,土壤容重分别降低了18.86％、10.86％、17.14％和7.43％,表明干旱荒漠区盐碱土上生长的不同盐生植物能够显著改善土壤质量.     

不同水土保持措施对红壤坡耕地土壤物理性质的影响

【目的】针对红壤坡耕地土壤结构差、水土流失严重等问题,研究不同水土保持措施对土壤容重、孔隙度等土壤物理性质的影响,为实现红壤坡耕地的持续、高效利用提供参考。【方法】以等高花生常规耕作为对照(CK),探析表施聚丙烯酰胺(PAM)、香根草篱和PAM+香根草篱等3种水土保持措施对土壤容重、孔隙度、持水量的影响,综合评价不同措施对土壤物理性质的改良效果。【结果】不同水土保持措施处理下0~20 cm土层土壤容重差异显著(P<0.05),3种水土保持措施主要对红壤坡耕地0~20 cm土壤容重改善效果明显;不同处理下0~40 cm土层土壤孔隙度和持水量差异不显著(P>0.05),不同水土保持措施对0~10 cm土层土壤孔隙度和持水量的提升效果较好。土壤容重与其他土壤物理指标呈负相关,且作为主成分评价不同水土保持措施对土壤物理性质的改良效果的贡献率较高(76.517%)。【结论】土壤容重是评价不同水土保持措施对土壤物理性质改良效果的重要因子,影响着土壤孔隙度和持水量等物理性质;不同水土保持措施对0~10 cm土层土壤物理性质的综合改良效果较好,且以表施PAM+香根草篱效果最佳,是值得推广应用的红壤坡耕地水土保持措施。     

元谋干热河谷不同土地利用对土壤孔性特征的影响

在元谋干热河谷对桉树林、银合欢林、灌丛、草地和裸地5种土地利用类型0~100 cm土壤剖面的容重、总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度进行分析研究。结果表明:元谋干热河谷桉树林、银合欢林、灌丛、草地和裸地5种不同土地利用类型土壤容重在0~100 cm土壤剖面变化规律为随着土层深度增加,土壤容重增大;土壤总孔隙度和非毛管孔隙度随着土层深度的增加而减小;土壤毛管孔隙度较高,主要由土壤质地决定。元谋干热河谷地区土地利用方式不同造成土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度在土壤剖面上的分布差异。