青土湖退耕地植被群落特征与土壤理化性质分析

选取不同年限退/弃耕地(退耕1 a、2 a、4 a、8 a、13 a、20 a、30 a、40 a和CK)为研究对象,采用时空替代法,分析了不同年限退/弃耕地植被群落特征和土壤理化性质及其相关性。结果表明:(1)石羊河下游青土湖退/弃耕地40 a的植被恢复过程中,9个样方共出现15科29属43种植物,退/弃耕地物种构成表现为:多数种属于少数科、少数种属于多数科。植被演变分为:一年生草本和多年生植物快速生长期(1～2 a),一年生草本向多年生草本演变期(2～8 a),多年生草本向灌木演变期(8～20 a)和以灌木为主的稳定期(20～40 a);(2)随退耕年限增加,土壤含水量呈先减小后增加最后波动式减小趋势,上层土壤含水量高于下层土壤含水量。各样方比例最大是细砂粒,粉粒次之,比例最小的是粗砂粒和黏粒,随退耕年限的变化,各粒径占比变化不大;(3)随退耕年限增加,土壤全氮和有机质均呈下降趋势,速效钾含量呈先增加后减小趋势,速效磷含量呈先减小后增加再减小趋势,表聚现象明显;(4)植被群落演替与土壤理化性质具有密切相关性。Margalef丰富度指数与土壤全氮和有机质呈极显著正相关关系,Shannon多样性指数与土壤容重和细砂粒呈显著的正相关关系,与土壤黏粒和粉粒呈显著负相关关系。退耕第4 a是青土湖退/弃耕地在恢复治理过程中关键时期。     

弃耕地植被恢复过程中土壤理化性质演变趋势研究

通过对安塞纸坊沟流域14块不同弃耕年限的草地土壤理化性质的研究表明:随着弃耕地植被的恢复,土壤容重降低、孔隙度增大、质地改善;土壤有机质含量、CEC、全氮含量、全钾含量、水解氮及速效钾含量逐步提高,土壤盐分含量、土壤pH值有逐步降低的趋势,说明随着植被的恢复,土壤理化性质在不断优化.另外植被生物量与土壤有机质、CEC、全钾、速效钾、全氮及水解氮均呈极显著正相关,与土壤pH值与土壤容重呈极显著负相关,说明土壤与植被具有互动效应.     

种稻年限对盐渍化土壤理化性质和细菌群落多样性的影响

为了解盐渍化土壤长期种稻引起土壤微生物和理化性质的变化特征,选取了种植水稻0、1、6、12、21 a的田块,用旱地(种植玉米)土壤作对照,利用Illumina Hiseq高通量测序技术解析不同种稻年限土壤细菌群落结构的特征,并分析了土壤理化因子与细菌群落结构的关系。结果表明:变形菌门、拟杆菌门、放线菌门是所有样点土壤细菌群落的优势种类,其中,变形菌门占总量的36.39%～53.20%,γ-变形菌纲相对丰度在0 a种稻的土壤中显著高于其他样点(P0.05)。变形菌门相对丰度在种稻1 a的土壤中含量较高,达到45.26%;拟杆菌门的相对丰度在种稻12 a和21 a土壤中较高,分别为20.25%和20.44%;放线菌门相对丰度在0 a土壤中显著高于其他样点(P0.05),为17.90%。在属水平,布赫纳氏菌属是所有样点的优势属。α多样性指数结果显示:种稻12 a的土壤细菌群落多样性和丰富度都显著低于其他样点,分别低于对照17.06%、85.73%、82.88%。土壤理化性质测定结果表明:全氮和硝态氮在旱地土壤中含量最高;微生物碳和电导率在种稻12 a的土壤中最低,低于对照101.89%、23.25%;有机碳在21 a种稻土壤中含量最高,高于对照29.03%;pH值在21 a种稻土壤中最低,低于对照组1.05%。Pearson相关性分析表明:微生物量碳和土壤电导率对细菌多样性指数的影响显著。冗余分析结果表明,土壤电导率值、微生物碳和硝态氮是影响盐渍化稻作土壤细菌群落结构的主要因子。研究表明,随着种稻年限的延长土壤细菌群落和理化性质发生显著变化,土壤生境呈明显的改善趋势。     

河套灌区不同配置农田防护林对田间土壤水分和养分储量的影响

农田防护林作为提高生态环境效益的有效农业管理方式，对改善土壤理化性质、改善生态环境，提高作物产量具有重要意义。在河套灌区选择三种典型农田防护林(4行林带、5行林带和8行林带)测量了2019—2021年生长季农田内距防护林0.3 H、0.7 H、1 H、2 H、3 H和4 H处0～100 cm的土壤性质和防护林与农田的植被属性，测算了土壤水分储量(SMS)和土壤养分储量[碳储量(SCS)、氮储量(SNS)和磷储量(SPS)]。结果表明：(1)不同防护林系统水平方向上的土壤容重和土壤黏粒含量差异显著，在垂直方向上土壤属性均有显著差异。(2)防护林具有较好的保水性和养分供应功能，其中4行林带的土壤水分储量和养分储量高于其他林带，分别为SMS 237.44 mm、SCS 544.93 g·m^-2、SNS 953.72 g·m^-2和SPS 859.04 g·m^-2。(3)4行林带的整体长势比较好，其平均树高为30.06 m，胸径为0.41 m，且4行防护林的作物产量最高，为15.75 t·hm^-2。(4)冗余...     

春耕与秋耕对草原土壤理化性质影响的研究

分析了土壤理化性质及土壤含水率季节动态,研究了春耕与秋耕分别对草原土壤理化性质的影响。结果表明,秋耕地比春耕地更有利于维护草原土壤的理化性状,同时也更有利于作物的良好生长。因此,在草原干旱区开垦农田,应以秋耕为主要耕作方式。     

内蒙古河套灌区典型耕、荒地水盐动态分析

为了探究河套灌区在实施节水灌溉下的水盐平衡机制,在河套灌区永济灌域选择1个典型研究区,通过观测耕地和盐荒地土壤含水率及含盐量、地下水位埋深及矿化度,分析耕、荒地水盐动态规律及其主要影响因素,探讨盐荒地对耕地的"旱排"作用。结果表明:在灌溉和降雨的影响下,耕地土壤含水率比盐荒地土壤含水率变化更剧烈,耕地土壤含水率的主要影响因素是灌溉及降雨、作物生长、地下水位埋深和土壤质地,盐荒地土壤含水率的主要影响因素是耕地灌溉和地下水位埋深;耕地土壤含盐量在3.5 g·kg^-1以下,为轻度盐碱化土壤,盐荒地土壤含盐量较高,其中心区域的土壤含盐量在4.0～10.0 g·kg^-1,为重度盐碱化土壤,耕地土壤含盐量的主要影响因素是灌溉和作物生长,盐荒地土壤含盐量的主要影响因素是地形地貌和地下水位埋深;盐荒地地下水位埋深低于耕地地下水位埋深,耕地地下水矿化度在3.0 g·L^-1以下,为微咸水,盐荒地中心区域地下水矿化度平均在8.5 g·L^-1左右,为重度咸水。在无地表排水措施条件下,分布于耕地之间的盐荒地是耕地水盐的排泄区...     

典型草原群落不同围封时间下植被、土壤差异研究

以中科院内蒙古草原生态系统定位研究站的羊草(Leymus chinensis)样地和大针茅(Stipa grandis)样地为基础,在羊草样地处选择了围封26年、围封6年、围封2年和自由放牧的4个样点;在大针茅样地处选择了围封26年和自由放牧的2个样点。通过对各样点植物群落特征和土壤的理化性质差异分析,探讨草原植被、土壤指标对围封的响应差异。结果表明:不同围封时间的样点的主要差异体现在群落特征指标上,而各土壤指标中除土壤容重在羊草样地的4个样点表层土壤(0~10cm)体现出显著性差异外,土壤有机碳含量、全氮含量、全磷含量等指标在不同围封时间的各样点间变化均不显著。     

基于限制类型与空间异质性的耕地质量监测样点布设

以武山县为例,探讨县域尺度的耕地质量监测样点布设方法,选择影响耕地质量的4个主要因素,计算其限制系数,并按照限制系数的高低划分6个耕地限制类型;采用半变异函数分析国家自然等指数的变异特征并结合耕地限制类型分区得到监测样点44个;通过克里格法验证表明所布设样点准确、可靠,满足监测需求。该研究方法很大程度上提高了监测样点的代表性和准确性,为耕地质量监测的管理和实施工作提供了参考。     

基于GIS的耕地地力等级划分研究

文中对基于GIS技术的耕地地力等级划分的过程和方法进行了研究和讨论。以赤峰市松山区为研究区,以该区耕地地力调查项目取得的数据、土地利用现状图、区划图、土壤图为基础数据,选取了气象因素、立地条件、耕层理化、土壤管理等4个方面17个影响因子,在GIS技术的支持下,利用模糊数学法建立耕地地力等级划分模型,对该区耕地地力进行了定量化的分析和划分,结果为研究区耕地地力划分为5个等级,明确了不同等级耕地的面积、空间分布格局。通过实例研究表明,应用GIS强大的数据处理和分析功能比传统方法更快速有效,等级划分结果更具综合性、客观性、直观性和科学性。同时建立运用GIS技术开展耕地地力等级划分的一种自动化、定量化和可视化的一套有效工作方法和技术流程,对推动耕地资源的合理配置,提高耕地的保护与管理,促进农业结构调整和农业的可持续发展具有重要的实际意义。     

民勤退耕区不同年限退耕地土壤理化性质及酶活性

以民勤不同年限(1、2、4、8、13 a)退耕地为研究对象,以当年耕地作为对照,采用时空替代法及通径分析法研究不同年限退耕地土壤理化性质、土壤酶活性变化特征及二者的相关关系。结果表明:(1)随着退耕年限的增加土壤速效钾含量表现为缓慢上升趋势,在退耕13 a达到峰值(411 mg·kg~(-1));其余理化指标均在退耕13 a时降至最低,分别为砂粒含量59%、土壤容重1.285 g·cm~(-3)、土壤有机质含量7.9 g·kg~(-1)土壤全氮含量0.1 g·kg~(-1)、速效磷含量0.329 mg·kg~(-1)。土壤含水率、土壤容重均表现为深层(20～40 cm)土壤高于表层(0～20 cm)土壤,土壤砂粒含量、有机质、速效钾、全氮、速效磷均表现为表层高于深层。(2)4种土壤酶活性随退耕年限的增加表现为先升高再下降的波动趋势,除了过氧化氢酶活性整体表现为较高水平外,其余土壤酶活性均为表层土壤大于深层土壤,且差异性显著(P0.05),其中过氧化氢酶活性值最高达到了0.828 mL·g~(-1)·20 min~(-1),磷酸酶活性值最低为0.0036 mg·g~(-1)·d~(-1)。(3)退耕地磷酸酶、脲酶活性与速效钾含量相关系数分别达到-0.949、-0.966,呈极显著负相关。(4)经通径分析可知,表层(0～20 cm)土壤速效钾含量是影响磷酸酶活性、蔗糖酶活性的直接主要因子,有机质含量间接影响4种土壤酶活性;深层(20～40 cm)土壤有机质含量为影响磷酸酶活性、过氧化氢酶活性直接主要因子,全氮含量间接影响4种土壤酶活性。     

人工绿洲防护林林下植物多样性研究

采用"标准地+样方"法,对克拉玛依农业综合开发区防护林林下植物群落进行调查,统计并计算林下植物的丰富度、物种多样性及均匀度。结果表明:(1)研究区防护林林下植物共有33种,主要以农田杂草为主;(2)研究区防护林林下植物物种多样性以紫穗槐林为最高,沙棘、沙枣林和柽柳林次之,杨树林和榆树林最小;(3)高郁闭度的乔木防护林对林下植物的生长有较强的抑制作用,林下植物多样性低,中等郁闭度的乔木防护林林下植物多样性最高,而灌木防护林林下植物多样性和均匀性都比较高,多样性在不同郁闭度下差异不大。文中旨在了解干旱区不同防护林林下植物群落的现状,为该地区防护林建设和经营提供科学依据。     

重金属污染土壤-作物系统协同评价模型及在煤矿区农田污染中应用

为科学评价农田重金属污染风险,本研究在分别进行土壤和作物污染评价的基础上,提出了可同时反映农田生态安全、生产安全和农产品质量安全的重金属污染风险评价模型———土壤－作物系统协同评价模型,并对焦作矿区农田重金属污染进行了科学评价。结果表明,根据生态风险指数法对土壤污染风险进行评价,矿井水污灌农田（F1样地）和煤矸石污染农田（F2样地）综合生态风险指数分别为239．60和178．42,达到中等水平,在矿区公路侧农田（F3样地）土壤达到轻微生态风险水平。根据综合污染指数法对小麦（Triticum aestivum）籽粒中重金属风险进行评价,F1、F2和 F3三个样地小麦籽粒中重金属污染综合指数均达到重度污染水平。采用土壤－植物系统协同评价模型对重金属污染农田进行风险评价,F1样地的污染等级分值为48．4,达到重度污染水平、F2样地的污染等级分值为54．4,达到中度污染水平、F3样地的污染等级分值76．8,为轻度污染水平。     

农户新一轮退耕还林的福利效应研究——基于陕南退耕还林区的实证分析

文中利用陕南退耕还林区实际调研数据,依据森的福利理论设计福利度量指标体系,采用模糊综合评价法测算农户福利水平,并探讨了退耕还林对农户的福利效应。结果表明:1)退耕户与非退耕户福利存在差异,且退耕户的福利总模糊指数大于非退耕户。2)退耕还林工程使得农户的总福利、主观福利和客观福利均有所提高,但退耕还林工程对农户主观福利的提高程度远远小于客观福利。3)退耕规模影响农户福利,提高退耕规模有助于提高农户总福利水平和客观福利水平,但对主观福利水平的促进作用仅在福利水平处于中间阶层及偏上农户身上发挥作用。新一轮退耕还林的扶贫效果明显,政府应更多关注退耕还林农户的福利变化状况,出台措施提高农户主观福利,并针对不同类型农户采取差异化措施。     

新疆不同植被类型土壤有机碳特征

准确评估不同植被类型的土壤有机碳库,对揭示土壤有机碳在陆地生态系统碳循环中的作用具有重要意义。通过分析新疆地区10种植被类型的土壤有机碳密度(SOCD)的分布特征,估算了该地区的土壤有机碳储量。结果表明:在10个植被类型的0~100 cm土壤剖面中,SOCD垂直分布特征明显,呈逐渐降低趋势。新疆SOCD以针叶林最大,其值为63.86 kg·m~(-2),其他植被类型依次为:草甸、阔叶林、沼泽、草原、灌丛、高山植被、栽培植被、荒漠和无植被类型。土壤有机碳储量最大值分布在草甸中,为4.89 Pg,其他植被类型依次为:荒漠、草原、高山植被、无植被(裸地)、针叶林、栽培植被、阔叶林、灌丛、沼泽。在0~100 cm的土壤层,新疆地区土壤有机碳储量为16.4Pg。     

Diurnal dynamics of soil respiration and the influencing factors for three land-cover types in the hinterland of the Taklimakan Desert,China

Knowledge of soil respiration and the influencing factors in desert ecosystems is essential to understanding carbon dynamics and responses of biotic and abiotic processes in soils to climate change. In this study, soil respiration rate(R_s) for three land-cover types(shifting sandy land, sandy land with straw checkerboard barriers, and shelter forest land) in the hinterland of the Taklimakan Desert was measured in May 2015 using an automated soil CO_2 flux system. The effects of soil temperature(T_s) and soil water content(W_s) on R_s were also analyzed. The results showed that R_s values in shifting sandy land, sandy land with straw checkerboard barriers, and shelter forest land were all low and exhibited obvious diurnal fluctuations. The establishment of straw checkerboard barriers in sandy land had no significant effect on R_s, while the establishment of shelterbelts significantly increased R_s. Shifting sandy land and sandy land with straw checkerboard barriers were carbon sinks at night and early morning and were carbon sources in the daytime, while shelter forest land always acted as a carbon source during the whole day. The synergistic effect of T_s and W_s could better explain the diurnal dynamics in R_s than single factor. In shifting sandy land and sandy land with straw checkerboard barriers, W_s was identified as a limiting factor influencing the diurnal dynamics of R_s. Furthermore, a relatively strong hysteresis loop existed between R_s and T_s. In contrast, in shelter forest land, R_s was significantly influenced by T_s, and a relatively weaker hysteresis loop existed between R_s and W_s.     

薄土坡耕地石坎反坡水平阶水沙调控效果

为研究石坎反坡水平阶对于薄土坡耕地的水沙调控效果,设置了两个标准天然降雨径流小区（措施小区和对照小区）分别对次降雨径流和泥沙进行了观测,结果表明：石坎反坡水平阶措施能够有效地调控坡耕地地表径流,年均径流削减率为22.5%,且在短历时、大雨强降雨条件下的调控效果好于长历时、小雨强降雨;该措施对于坡耕地泥沙调控效果显著且稳定,年均泥沙削减率95.5%,措施小区的坡面产沙量随降雨特征值变化的波动幅度远远小于对照小区;石坎反坡水平阶措施通过减少坡面侵蚀,间接提高了坡耕地作物产量,春玉米年均增产6.2%。     

Effect of soil management on soil erosion on sloping farmland during crop growth stages under a large-scale rainfall simulation experiment

Soil erosion on farmland is a critical environmental issue and the main source of sediment in the Yellow River, China. Thus, great efforts have been made to reduce runoff and soil loss by restoring vegetation on abandoned farmland. However, few studies have investigated runoff and soil loss from sloping farmland during crop growth season. The objective of this study was to investigate the effects of soil management on runoff and soil loss on sloping farmland during crop growth season. We tested different soybean growth stages (i.e., seedling stage (R1), initial blossoming stage (R2), full flowering stage (R3), pod bearing stage (R4), and initial filling stage (R5)) and soil management practice (one plot applied hoeing tillage (HT) before each rainfall event, whereas the other received no treatment (NH)) by applying simulated rainfall at an intensity of 80 mm/h. Results showed that runoff and soil loss both decreased and infiltration amount increased in successive soybean growth stages under both treatments. Compared with NH plot, there was less runoff and higher infiltration amount from HT plot. However, soil loss from HT plot was larger than that from NH plot in R1-R3, but lower in R4 and R5. In the early growth stages, hoeing tillage was effective for reducing runoff and enhancing rainfall infiltration. By contrast, hoeing tillage enhanced soil and water conservation during the late growth stages. The total soil loss from HT plot (509.0 g/m²) was 11.1% higher than that from NH plot (457.9 g/m²) in R1-R5. However, the infiltration amount from HT plot (313.9 mm) was 18.4% higher than that from NH plot (265.0 mm) and the total runoff volume from HT plot was 49.7% less than that from NH plot. These results indicated that crop vegetation can also act as a type of vegetation cover and play an important role on sloping farmland. Thus, adopting rational soil management in crop planting on sloping farmland can effectively reduce runoff and soil loss, as well as maximize rainwater infiltration during crop growth period.     

乌兰布和沙地东北缘不同配置的农田防护林小气候效应的对比研究

农田防护林带的小气候调节作用主要表现在防风效应和水热效应(温度和湿度)等[1]。因此,选取了风速、风向、大气温度、大气湿度等气象因子,对6种不同配置的防护林的作用范围内小气候观测数据与对照区数据的差值进行了比较分析。结果表明:4行的1榆树(Ulmus pumila L.)+2新疆杨(P.alba var.pyrami-dalis)+1榆树(Ulmus pumila L.)配置防护效果最明显;8行小美旱杨(P.popularis)、1榆树+2旱柳(Salixmat-sudana Koidz)+1榆树、4旱柳+4小美旱杨次之;2行箭杆杨(P.nigra var.thevestina)、2行加拿大杨(P.cana-densis)的防护效果相对较弱。     

河套灌区典型农田防护林结构综合效益评价

文中以灌区农田防护林为研究对象,对灌区两种杨树两种主林带间距内的防护效益、经济效益、节水效益方面选择若干指标,应用层次分析法(AHP)分两个时段对四种农田防护林模式进行综合效益评价研究。结果为主林带200m间距内综合效益优于100m间距内;小美旱杨防护林网优于新疆杨防护林网。     

黄土坡面土壤性质随退耕时间的动态变化研究

退耕还林还草是控制水土流失和防治土壤退化的关键措施,黄土高原退耕还林还草从试验到推广已有几十年历史。该文通过对黄土高原地区退耕区的实地调查,测定不同地区不同退耕年限植被恢复区表层土壤的理化性质,分析黄土坡面土壤理化性质随退耕时间的动态变化规律。结果表明:随着退耕植被恢复时间的增长,土壤物理结构将日趋改善,土壤养分含量水平将逐渐的提高,并主要集中在植被恢复10~20年期间,20年后,尤其是30年后,土壤理化性质较为稳定,而且,植被维护的好坏往往影响其稳定性。同时,水热条件较好的安塞地区土壤理化性质随退耕时间的改善程度更明显,而水热条件较差的皇甫川流域土壤理化性质随植被类型和植被恢复程度的影响更为显著。结果可为退耕的环境影响评价预测以及土地利用的调控提供科学依据。