青藏高原高寒草甸退化对土壤氮素转化微生物基因的影响

[目的]深入分析高寒草甸退化过程中土壤氮素转化特征,明确草甸退化对土壤氮素转化微生物基因丰度的影响,为认识高寒草甸的退化机理以及科学治理高寒退化草甸提供重要依据。[方法]以青藏高原不同退化程度高寒草甸(未退化、轻度退化、中度退化、重度退化)为研究对象,利用实时定量PCR法分析退化过程中土壤理化性质及与氮素转化相关基因(nifH,amoA-AOA,amoA-AOB,narG,nirK,nirS和nosZ)丰度的变化,明确影响高寒草甸氮素转化基因的关键因子。[结果]①随退化程度的加剧,高寒草甸土壤有机碳、全氮、硝态氮及铵态氮含量逐渐降低;②高寒草甸退化降低了与氮素转化相关的固氮nifH基因、氨氧化amoA-AOA和amoA-AOB基因丰度,但增加了反硝化narG,nirS和nirK基因丰度,且在重度退化草甸丰度最高;③nifH,amoA-AOA和amoA-AOB基因与土壤有机碳、硝态氮、铵态氮及水分呈显著正相关,narG,nirS和nirK基因与土壤有机碳、硝态氮及铵态氮含量呈显著负相关,与pH值呈显著正相关。[结论]高寒草甸退化对氮素转化微生物具有重要影响,土壤有机碳、pH值及水分是影响土壤氮素转化微生物基因的主要因素。     

大型土壤动物群落对高寒草甸退化的响应

为了查明大型土壤动物群落对高寒草甸退化的响应,2009至2010年间对青藏东缘若尔盖湿地的沼泽草甸、草原草甸、退化草甸和沙化草甸4个退化阶段的大型土壤动物群落进行了7次调查.结果表明:高寒草甸的不同退化阶段大型土壤动物群落的类群组成和优势类群存在差异,且退化和沙化对大型土壤动物群落的丰富度、密度、Shannon多样性和群落结构均有显著影响(p＜0.01或p＜0.05).其中退化可使带马陆目(Polydesmida)和鞘翅目幼虫(Coleoptera)等多个类群的密度显著增加(p＜0.05),而沙化则使优势类群密度显著降低(P＜0.05)、常见类群和稀有类群消失.植物种类、生物量和土壤理化性质,尤其是有效磷和速效钾含量与大型土壤动物的丰富度、密度和多样性间存在显著相关关系(p＜0.01或p＜0.05).季节变化对大型土壤动物的群落密度和多样性有显著影响(p ＜0.01或P＜0.05),但不同退化阶段的大型土壤动物对季节变化的响应存在差异.研究结果表明高寒草甸的中度退化能够增加大型土壤动物群落多样性,而严重退化(即沙化)则显著降低土壤动物群落多样性,且不同退化阶段大型土壤动物群落的季节动态不同.     

不同退化程度下的高寒草甸主要温室气体通量

青藏高原高寒草甸对于气候变化和人类活动敏感而脆弱,以高寒草甸4个退化阶段:原生草甸(NM)、轻度退化草甸(LM)、中度退化草甸(MM)和重度退化草甸(HM)为研究对象,利用静态箱法研究了草甸退化对于草地主要温室气体通量的影响。结果表明:不同放牧强度对于草地温室气体通量影响显著,重度退化草甸相比原生草甸CH_4吸收显著增加(p0.05),CO_2排放能力逐渐降低,N_2O排放能力显著增强(p0.05),放牧活动对于高寒草甸的影响首先表现在植被上,而土壤环境的变化相比植被更加迟滞,因此退化年限对于草地温室气体通量至关重要。通过逐步回归分析得知,草甸甲烷通量主要影响因子为土壤紧实度、有机质、植被盖度;二氧化碳通量主要影响因子为全磷、植被盖度、全氮;氧化亚氮通量主要影响因子为有机质、紧实度、死根,高寒草甸退化演替发展到重度退化阶段时释放大量温室气体。     

青藏高原高寒嵩草草甸植被群落特征对退化演替的响应

以空间代替时间的方法,于2012年7月中旬-8月中旬在青藏高原祁连山南麓分别选取原生、轻度、中度和重度4种不同退化梯度的高寒嵩草（Kobresia）草甸,对其土壤理化、水分特征和植被群落进行研究,以探究高寒嵩草草甸生态功能退化过程中植被群落的变化特征.结果表明,中度退化样地的地上生物量、表层（0-10cm）土壤含水量和降水地表入渗速率显著最小（P＜0.01）,表层地下生物量、表层土壤有机质、表层田间持水量和草毡层厚度显著最大（P＜0.01）.基于退化高寒嵩草草甸群落的植被功能群和群落多样性的非度量多维排序结果表明,其退化过程可明确划分为原生植被、轻度退化、中度退化和重度退化4个阶段,冠层高度、地上生物量、草毡层厚度和降水地表入渗速率对群落变化的相对贡献较大.植被群落对退化过程的响应为非平衡型（Non-equilibrium）,群落变化的“分水岭”存在于中度退化和重度退化之间.研究结果对退化嵩草草甸的恢复措施选择具有重要的指导意义.     

江河源区高寒嵩草草甸土壤氨基酸成分和含量特征分析

通过高效液相色谱技术分析了青海省果洛州达日县窝赛乡原生嵩草草甸、严重退化草地及人工草地三类植被土壤中各种氨基酸成分及含量。结果表明:(1)三种类型土壤中都检测出19种常见氨基酸:精氨酸、天冬氨酸、丝氨酸、谷氨酸、苏氨酸、丙氨酸、甘氨酸、氨基丁酸、脯氨酸、蛋氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、胱氨酸、组氨酸、鸟氨酸、赖氨酸、酪氨酸;(2)测定结果表明原生嵩草草甸土壤的氨基酸总量显著高于人工恢复重建草地和严重退化土壤氨基酸,而后两者之间差异不显著。原生高寒草地的土壤(6316.28μgg-1)严重退化草地土壤(2977.10μgg-1)人工恢复重建草地土壤(2975.90μgg-1)。(3)原生高寒草地土壤氨基酸总体呈现下降趋势:5月氨基酸含量最高,随后6月7月的显著下降,8月稍微有所回升,9月氨基酸含量到达最低;严重退化草地土壤与人工恢复重建草地土壤氨基酸含量季节变化相似,氨基酸总量在6月份到达最高点,随后7月8月显著下降,9月份稍微有所回升。     

高寒草甸生物结皮发育特征及其对土壤水文过程的影响

为了明确不同退化程度高寒草甸生物结皮发育特征及其对土壤水文过程的影响,以三江源泽库高寒草甸生物结皮为研究对象,分析了不同退化程度(原生植被、轻度退化、中度退化及重度退化)高寒草甸生物结皮的优势种、盖度、厚度、容重及其对土壤水分入渗、蒸发的影响。结果表明:(1)不同退化程度泽库高寒草甸生物结皮以苔藓结皮为主,其优势种为土生对齿藓。原生植被至轻度退化阶段,生物结皮盖度、厚度无显著变化。至中度退化阶段,生物结皮容重无显著变化,其盖度、厚度分别较轻度退化样地分别下降74.85%,35.49%(p0.05)。至重度阶段,生物结皮完全消失。(2)生物结皮对高寒草甸土壤水分入渗、蒸发过程无显著影响。覆盖和移除生物结皮处理初始入渗速率分别为0.20,0.22 mm/s,二者稳定入渗速率均为0.03 mm/s;覆盖和移除生物结皮处理平均土壤日蒸发量分别为1.79,1.78 mm/d。研究结果可为该区域其他生物结皮的相关研究提供数据基础。     

降雨侵蚀对退化草地土壤养分含量的影响

为了阐明高寒草甸降雨侵蚀对退化草地土壤养分的影响,以黄河源区退化草地为研究对象,通过野外模拟降雨试验和室内测试,对退化草地土壤养分流失规律进行了分析,这对于揭示高寒草甸草地退化机理和三江源生态环境保护具有重要意义。结果表明:草地退化区土壤养分含量随土层深度的增加而递减,其中40cm范围内的递减幅度较明显;同等条件下坡度为10°的重度退化区土壤养分含量比中度退化区和轻度退化区分别降低了4.2%~49.9%和14.9%~79.4%,而坡度为20°和30°的退化区表层土壤总养分含量均小于10°退化区,且草地退化越严重,则表层土壤略呈弱碱性。与10°退化区相比较,20°和30°的重度退化区养分指标分别降低了5.6%~18.3%和12.2%~44.7%;坡面土壤养分流失主要集中在降雨开始后的30min内,其流失幅度达24.6%~66.4%,其中腐殖质的流失最大,其次为碱解氮、有机质、全氮、速效钾和速效磷,全磷、速效磷和全钾的变化幅度相对较小。降雨侵蚀作用下高寒草甸退化草地的养分流失量比黄土区及人工种植区均大,反映了高寒草地区养分流失是草地退化的原因之一。     

祁连山南坡不同植被类型土壤粒度特征

[目的]对祁连山南坡不同植被类型土壤粒度特征进行分析,为区域土壤资源可持续利用和生态环境保护提供科学依据。[方法]对祁连山南坡不同植被类型下土壤进行标准化土壤样品采集,利用Mastersizer 2000型激光粒度仪测定75件样品,通过福克和沃德公式计算粒度参数,最后进行单因素方差分析。[结果]①青海云杉、祁连圆柏、高寒草甸为粉砂—黏粒级(63μm),混合灌丛和高山草地为砂粒级(63μm),粒级组成上林地质地最细,高寒草甸次之,混合灌丛和高山草地土壤质地粗颗粒成分较多,有退化趋势;②平均粒径(M_z)表现为:青海云杉(6.15Ф)祁连圆柏(5.81Ф)高寒草甸(5.22Ф)混合灌丛(5.07Ф)高山草地(5.04Ф);分选系数(σ)表现为:高山草地(2.65)高寒草甸(2.45)混合灌丛(2.33)青海云杉(2.17)祁连圆柏(2.11);偏度(SK)高寒草甸(0.19)高山草地(0.12)混合灌丛(0.035)青海云杉(0.032)祁连圆柏(-0.05);峰度(K_G)表现为:青海云杉(0.968)混合灌丛(0.966)祁连圆柏(0.929)高寒草甸(0.887)高山草地(0.867);③各植被类型频率曲线存在异同,其中林地和灌丛为近对称单峰态,高寒草甸和高山草地粒度频率曲线呈多峰态,说明草地类型受外界因素干扰较大,物源混杂。[结论]在自然环境影响和人类活动强度大的情况下,高寒草甸和高山草地粒径将进一步粗化,荒漠化风险程度最大,是该区相对来说亟需保育的植被类型。     

青藏高原高寒草甸退化与修复研究进展

青藏高原高寒草甸受气候变化和人类活动的影响,发生了严重的退化.从土壤、土壤微生物和植物群落3个方面对近年来青藏高原退化高寒草甸的研究进展进行梳理,对近年来退化草地修复的研究进展从草地补播、划破草皮、无纺布覆盖、围栏封育、施肥及政策影响等方面进行了综述,在此基础上对未来的研究方向进行了展望.     

川西北高寒草甸土壤微生物功能多样性对磷(P)添加的响应

研究高寒草甸添加不同磷(P)肥梯度对土壤养分状况与土壤微生物的影响,探明土壤养分变化和微生物功能多样性的差异及其互作关系。采用常规实验室分析和Biolog-ECO生态板法,研究了0 g m~(-2)(CK),10 g m~(-2)(P10),20 g m~(-2)(P20),30 g m~(-2)(P30)4个施P肥水平下土壤养分及土壤微生物功能多样性的变化规律。结果表明:P肥显著增加高寒草甸的速效养分、全磷和全钾的含量,但对有机质、全氮和pH无显著影响。AWCD值在表层(0~10 cm)无显著变化,但深层(10~20 cm)则为P20>P30>P10>CK。土壤微生物多样性在表层随施肥量增加而降低,而深层随施肥量增加而升高。主成分分析表明,氨基酸类、胺类、酯类是土壤微生物利用的主要碳源类型,其中在表层糖类和酯类随施肥量增加而降低,而深层碳源利用均在P20处理下显著提高。冗余分析表明,土壤速效氮、速效磷和速效钾含量是影响高寒草甸土壤微生物功能多样性和代谢活性的主要因子。因此,在退化高寒草甸适量添加P肥有利于生态系统的恢复重建。     

Soil Erodibility and Physicochemical Properties of Collapsing Gully Alluvial Fans in Southern China

In southern China, collapsing gully erosion produces massive deposits of sediment on the plough layer of alluvial fan farmland, leading to reduced nutrients, increased erodibility, and even desertification. The aim of this study was to investigate soil erodibility (the factor K in the universal Soil Loss Equation, USLE) and physicochemical properties of the alluvial fans of the most severe collapsing gully erosion areas (Hubei, Jiangxi, Fujian, and Guangdong provinces) in southern China. The soils of the collapsing gully alluvial fans had a higher bulk density, but a lower total porosity, saturated water content, and silt and clay fractions than the control (CK) soils from the farmland without desertification. Soil quality gradually decreased from fan edge to fanhead. Significant decreases were found in soil pH, organic matter, cation exchange capacity, and total potassium, nitrogen, and phosphorus, as well as available nitrogen, phosphorus, and potassium, resulting in a gradual decrease in soil nutrients from the fanedge to the fanhead. Soil erodibility was greatest in the fanhead, and soil erodibility K values of the alluvial fans were 53.71%, 66.28%, 67.53%, and 71.68 % greater than that in those of the CK soils of Hubei, Jiangxi, Fujian, and Guangdong, respectively, indicating a significant correlation between the soil erodibility K values and physicochemical properties, particularly sand fraction and organic matter content. The results provide new insights into the relationship between soil physicochemical properties and erodibility of alluvial fans, and suggest that improving soil structure might increase soil fertility in the collapsing gully alluvial fan farmland.     

土壤可蚀性研究现状及展望

<正> 土壤可蚀性(soil erodibility)是指土壤是否易受侵蚀破坏的性能,也就是土壤对侵蚀介质剥蚀和搬运的敏感性。与侵蚀营力一样,土壤可蚀性是影响土壤侵蚀量大小的又一个重要因子。在水土保持学科中,我国习惯上把“水”和“土”并列使用,而国际上则用“soil loss”、“soil erosion”、“soil conservation”或“soil and water conservation”等术语。显然,土壤是水土保持学科的重点。另一方面,土壤侵蚀营力等是土壤流失过程中的外部因素,而土壤性质才是内在因素,因此,水土保持学科中核心的也是重要的问题,应该是土壤保护。土壤可蚀性研究在水土保持研究工作中具有重要意义,国际上把土壤可蚀性研究一直作为水土保持学科研究的重要内容之一。     

Historical aspects of soil classification in Japan

Historical perspective of soil classification in Japan from Max Fesca's soil classification in 1882 to the “Unified Soil Classification System of Japan (2002)” was outlined, aiming at reviewing the progress in soil classification. The evolution can be divided into the following five aspects: 1) Max Fesca's soil texture survey and soil classification from the agro-geological point of view under the influence of the German school; 2) Introduction of the concept of pedology into the classification under the influence of the Russian school led by Dokchaev; 3) Brief history of the classification of Andosols which has exerted a considerable influence on soil classification worldwide; 4) Soil classifications developed through the implementation of national soil survey projects to independently evaluate land suitability for the cultivation of paddy rice, upland crops, and for forest establishment; 5) Attempts to develop a comprehensive soil classification system in order to unify soil classification systems for the above-mentioned land uses from 1963 to the present.     

金沙江干热峡谷中退化的土壤生态系统生物学特征初探

Distribution characteristics of soil animals,microorganisms and enzymatic activity were studied in the dry red soil and Vertisol ecosystems with different degradation degrees in the Yuanmou dry hot valley of the Jinsha River,China.Results showed that Hymenoptera,Araneae and Collembola were the dominant groups of soil animals in the polts studied.The numbers of groups and individuals and density of soil animals in the dry red soil series were higher than those in the Vertisol series,and the numbers of individuals and density of soil animals decreased with the degree of soil degradation.Bacteria dominated microbiococnosis not only in the dry red soils but also in the Vertisols.Microbial numbers of the dry red soil series were higher than those of Vertisol series,and decreased with the degree of soil degradation.The activities of catalase,invertase,urease and alkaline phosphatase declined with the degradation degree and showed a significant decline with depth in the profiles of both the dry red soils and the Vertisols,but activities of polyphenol oxidase and acid and neutral phosphatase showed the same tendencies only in the Vertisols.It was concluded that the characteristics of soil animals,microorganisms and enzymatic activity could be used as the bio-indicators to show the degradation degree of the dry red soils and Vertisols.Correlation among these soil bio-indicators was highly significant.     

中国东北黑土养分空间异质性

Patterns of soil organic carbon (SOC) storage and density in various soil types or locations are the foundation for examining the role of soil in the global carbon cycle. An assessment of SOC storage and density patterns in China based on soil types as defined by Chinese Soil Taxonomy (CST) and the recently compiled digital 11000 000 Soil Database of China was conducted to generate a rigorous database for the future study of SOC storage. First, SOC densities of 7292soil profiles were calculated and linked by soil type to polygons of a digital soil map using geographic information system resulting in a 11000 000 SOC density distribution map of China. Further results showed that soils in China covered 9 281 ×103 km2 with a total SOC storage of 89.14 Gt and a mean SOC density 96.0 t ha-1. Among the 14 CST orders, Cambosols and Argosols constituted high percentage of China's total SOC storage, while Andosols, Vertosols, and Spodsols had a low percentage. As for SOC density, Histosols were the highest, while Primosols were the lowest. Specific patterns of SOC storage of various soil types at the CST suborder, group, and subgroup levels were also described. Results obtained from the study of SOC storage and density of all CST soil types would be not only useful for international comparative research, but also for more accurately estimating and monitoring of changes of SOC storage in China.     

石羊河中游荒漠绿洲区土壤水分的分布特征

通过田间实验,研究了不同土壤层颗粒组成、土壤水分的分布特征及不同土壤层间土壤水分的关联性。结果表明：（1）土壤颗粒组成决定了不同土壤层的持水性能,是导致土壤水的分布及运动方式发生变化,影响水分在土壤中滞留时间的根本原因,土壤层中的砂砾所占百分数越大,粘粒含量就越少,含水率就越小,壤土中的土壤水分滞留时间远大于砂质土壤。（2）试验区3m内土壤层可分为水分散失带、水分滞留带和水分过渡带,水分滞留带是土壤水分暂时贮存的重要土层,也是为植被提供深层土壤水分的直接来源,对植被的生长及农作物生产有重要的影响,而土壤中粉砂质粘粒含量的高低决定了水分过渡带的形成及其对水分调节能力的强弱。（3）在地下水深埋区,灌溉是土壤水分重要的补给来源,也是影响土壤水分重分布的主要因素,在天然降水量大部分为无效降水的情况下,灌溉水是土壤水唯一的补给源。补给水分滞留带的灌溉水量的多寡,直接影响着水分滞留带的调节能力及作物和植被的生长。     

土壤结构改良剂对皖南旱地红壤水分特征的影响

[目的]研究土壤结构改良剂对皖南旱地红壤孔隙、容重及水分特征的影响,为皖南旱地红壤改良、提高土壤持水保水与抗旱保墒性能提供依据。[方法]采用硅藻土(通气性Si改良剂)、泡沫沙类改良剂(T20)和无机矿石类改良剂(G20)等3种土壤结构改良剂,设置1%,2%,5%与10%的4个添加比例,进行土壤物理性状与水分特征测试。[结果]硅藻土与T20均可显著降低土壤容重,而G20在添加5%与10%时才显著降低;硅藻土处理土壤毛管孔隙度由52.1%增加到91.3%,优于T20和G20;硅藻土与T20的吸湿系数与凋萎湿度随用量呈先增加而后下降,而G20则随添加量增加而增加;土壤的饱和持水量与田间持水量均随土壤结构改良剂添加量的增加而增加,以硅藻土增加最多,T20次之,G20最少。随改良剂用量增加,土壤有效水及难效水均呈增加趋势,其中,硅藻土处理的难效水增加量显著高于T20与G20处理。[结论]改良皖南旱地土壤水分需要根据改良剂材料的种类与用量来进行合理施加,必要时可以组合搭配使用,从而达到最优效果。     

我国几种农田土壤硝化势的研究

对我国三种土壤类型的农田土壤剖面的硝化势进行研究 ,结果表明 ,培育 2 8天时的土壤硝化势与土壤pH值存在着极显著的正相关 ,r =0 75 0 ,土壤剖面各层土壤有机质含量与土壤硝化势也呈正相关 ,但统计没有达到极显著。说明土壤 pH和土壤有机质含量是影响硝化作用的主要因素。同时对 3种土壤上氮肥通过淋洗和反硝化损失的可能性进行了推测     

低丘侵蚀红壤复垦后土壤微生物特征研究

侵蚀红壤复垦培肥后 ,随着地面覆盖度的增加 ,土壤结构、土壤通气性、土壤养分状况得到改善 ,各侵蚀观测小区的年径流量、侵蚀模数、土壤流失量急剧降低 ,土壤微生物量、土壤呼吸强度、土壤酶活性均有较大幅度的提高 ,并且其在各小区的分布趋势与土壤养分和土壤水稳性团聚体的分布趋势相一致 ,说明侵蚀红壤经耕作培肥后 ,土壤有机残体的分解强度和腐殖质的合成过程得到加强 ,土壤肥力处于不断的恢复和提高过程当中 ,从土壤微生物和土壤酶活性增强的幅度来看 ,林地要优于草地 ,在林地中阔叶林优于混交林优于针叶林 (杉木林 ) ,而且随着复垦年限增加 ,土壤培肥效果更加显著     

渭北旱塬侵蚀退化土壤生产力的恢复与评价

土壤侵蚀会降低生产力,威胁农业生产,因此,对土壤生产力进行恢复和评价具有重要意义。通过人工剥离熟土层,模拟研究不同侵蚀程度下的土壤生产力,选取施肥和覆盖表土2种恢复措施,对其土壤生产力的恢复情况展开研究并进行评价。结果表明:1)土壤侵蚀能够使土壤的理化性状恶化,施肥和覆土均能很好地改善土壤密度和孔隙度等,并能够增加土壤有机质及其他养分的质量分数。2)土壤侵蚀会降低作物产量,在不施肥下,每侵蚀1cm熟土层,玉米产量平均下降1.27%,施肥下每侵蚀1 cm熟土层,玉米产量比对照平均增加0.87%;而每覆盖1cm熟土层,玉米产量平均增加0.91%,但并不能完全补偿侵蚀造成的产量损失。3)利用土壤生产力指数模型(PI模型)计算出了不同措施下的生产力指数,发现:无肥下侵蚀的生产力指数最低,平均每侵蚀1 cm熟土层,生产力指数下降2.17%,施肥下平均每侵蚀1 cm熟土层,生产力指数比无肥增加1.09%,而平均每覆盖1 cm熟土,生产力指数增加1.29%;表明覆土较施肥更易提高土壤生产力。4)对产量和生产力指数进行相关性分析,得出二者具有很好的正相关关系,说明用生产力指数来衡量土壤生产力的高低是可行的。