采煤塌陷对土壤理化性质影响的研究进展

煤矿开采导致地表塌陷,并改变原有土壤理化性质。为了更好地开展矿区土地复垦,进行土壤重构,必须要对塌陷区土壤理化性质进行分析研究。本文综述了塌陷对土壤理化性质的影响以及土壤理化性质空间变异的国内外研究现状,总结当前研究存在的问题,并提出以后塌陷区土壤理化性质研究方向,为塌陷区土壤理化特性变化机理揭示提供指导。     

植被恢复对黄土高原矿区重构土壤理化性质、酶活性以及真菌群落的影响

[目的]研究黄土高原矿区重构土壤植被恢复对土壤理化性质、酶活性以及真菌群落的影响,准确评价植被恢复对该地区的土壤生态恢复效果。[方法]在内蒙古自治区准格尔旗选择3种典型植被恢复类型(灌木、乔木、草地)和未复垦地采集0—20 cm土壤样品,采用扩增子测序技术分析了土壤真菌多样性和群落组成,同时结合土壤理化性质探讨了不同植被恢复类型影响真菌群落多样性的重要因素。[结果]①与未复垦地相比,3种典型植被恢复类型不仅对土壤理化性质和酶活性均有明显提升,还提高了土壤真菌可操作分类单元(OUTs)和多样性指数,且差异显著,以灌木的效果最好。②真菌主要菌门相对丰度在各样地变化趋势为子囊菌门(Ascomycota)担子菌门(Basidiomycota)球囊菌门(Glomeromycota),相对丰度之和已超过50%,土壤真菌群落结构在4个样地之间保持了一定的稳定性。③土壤含水量为影响真菌群落结构的最主要因素。[结论]植被恢复影响土壤理化性质、酶活性及真菌群落多样性,黄土高原矿区生态恢复是一个漫长的过程,在生态恢复过程中,宜种植灌木来改善重构土壤的生态环境。     

土壤水力侵蚀对土壤质量理化指标影响的研究综述

土壤水力侵蚀对土壤理化性质的影响对控制土壤侵蚀、采取合理水土保持措施有着重要意义。该研究从土壤质量理化指标(土壤容重、土壤团聚体、土壤颗粒组成、土壤有机碳、土壤养分、阳离子交换量、土壤酸碱度)7个方面总结了土壤水力侵蚀对土壤质量影响的研究成果,系统地研究了土壤水力侵蚀影响土壤质量理化指标的过程和机理,筛选出反映土壤水力侵蚀的土壤理化基础指标因子,并分析了这些指标因子对土壤水力侵蚀的响应状况,总结了目前土壤水力侵蚀对土壤理化性质研究中存在的问题,对未来重点研究方向进行了展望,以期为深入研究水力侵蚀与土壤理化指标间的交互作用和反馈机制提供参考,为土壤质量评价研究提供基础理论依据和研究思路。     

卡拉麦里山有蹄类野生动物自然保护区金矿生态恢复区的土壤理化性质和植被群落特征

[目的] 调查实施生态修复措施后的矿区土壤状况与植物群落的恢复情况,为矿区修复治理措施提供评价依据。[方法] 以新疆卡拉麦里山有蹄类野生动物自然保护区的金矿生态恢复区为研究对象,通过样方法和室内试验,进行研究区植被特征、植物群落多样性调查和土壤理化性质检测分析。[结果] 与原生对照区相比,经过生态修复工作的金矿生态修复区土壤pH值、电导率、有机质、总氮、全钾的含量普遍较低;植物物种较少,以人为撒播草种的藜科植物占优势;植物群落多样性指数低,与原生对照联系紧密;植物群落主要受土壤有机质、有效磷、速效钾等含量的影响。[结论] 在进行生态修复措施后,青河大沙沟和富蕴大沙沟的土壤理化性质和植物群落改善较明显,恢复效果显著。金矿恢复区由于恢复时间较短,所以植物种类稀少,群落稳定性低,土壤理化性质的含量普遍不高,还需要时间进行恢复。     

黄土高原矿区复垦土地土壤监测分析

随着煤矿开发活动的加剧,矿区水土流失问题日益突出,对采空沉陷区、排矸场、废弃厂区等区域进行土地复垦和生态重建意义重大。重构土壤是保障生态重建的基础内容之一,以山西省乡宁县毛则渠矿区复垦土地为研究对象,分别对其中的耕地、林地、草地进行了3个周期的监测,从土壤水分、土壤容重、全氮、全磷、全钾等方面分析和讨论了重构土壤特性在监测周期内的变化。总体而言,随着复垦时间的延长,土壤含水量会逐渐增加且高于原地貌水平,土壤容重逐年降低,土壤中有机质含量有不同程度的增加,全磷、全钾、全氮含量呈上升趋势。     

矿区土壤样点布设与监测方法研究进展

煤炭开采对矿区土壤质量、地形地貌、生态环境产生较大影响,开展矿区土壤动态监测具有重要意义。通过对重构土壤特性,监测样点布设方法,遥感、无人机、物联网等动态监测技术及其应用进行评述,总结各监测样点布设方法适用条件,分析各监测方法的优势及特点,发现在矿区土壤监测研究中仍存在一些问题:缺少针对重构土壤的特性、影响因素研究;适用于重构土壤监测样点布设方法研究较少;土壤监测新技术研究、应用尚待完善。未来矿区土壤监测应拓展重构土壤特性、影响因素及变化规律研究,探究适用于重构土壤的样点布设方法,探索智能化土壤监测新技术并提高监测精度,为科学监测矿区土壤提供依据。     

矿区土壤环境修复

分析了矿区活动对土壤成土条件、土壤理化性质和土壤环境质量的影响,指出矿区土壤环境修复不仅是对土壤本身的修复,而且还涉及对大气、地形、生物等多种要素的修复。针对矿区活动对土壤环境的不同影响,着重阐述了目前可采用的物理、化学及生物修复措施。     

个旧锡矿区废弃地土壤理化性质及生态恢复措施研究初探

以中国最大的锡金属生产基地——云南省个旧锡矿矿区废弃地为研究对象,进行土壤采样,并分析其理化性质,初步研究了锡矿区废弃地土壤的肥效和重金污染状况,在此基础上,对矿区废弃地提出了相应的水土流失防治措施及生态恢复措施设计.     

采煤塌陷地复垦土壤质量研究进展

土地复垦是补充耕地的重要措施，同时也是改善煤矿区生态环境的主要途径。该文对复垦土壤质量进行了综述，主要对土壤重构的方法；重构土壤的物理、化学性状的变化；重构土壤生物活性等方面进行分析。目前土壤重构的方法分为充填重构和非充填重构，非充填重构包括土地平整、修筑梯田、挖深垫浅、深沟台田等方法；充填重构根据充填材料的不同分为粉煤灰、煤矸石、河湖泥和垃圾充填。重构土壤的理化性状的变化主要集中在土壤容重、含水率、结构和主要养分变化的研究上，在粉煤灰、煤矸石充填的土壤上有重金属污染的可能性。部分研究证明重构土壤的微生物     

江苏省如皋市土系及其生产性能和生态环境特征

以江苏省如皋市为例,在收集第二次土壤普查资料和已有的研究成果基础上,经过野外土壤观察和调查、土壤基本理化性质和微量元素性质分析,进行了该市土系划分及其生产性能和生态环境特征的研究。研究确定了土系划分的原则和依据、特征土层等,划分出9个土系。各土系土壤基本理化和微量元素性质的差异很好地验证了土系划分的可靠性。各土系在颗粒组成、化学性质、养分性质、微量元素含量等方面均具有显著差异,反映出各土系独特的生产性能和生态环境特征。     

保存过程对土壤生化指标的影响及保存土样的应用

土壤样品的生化指标反映了样品采集时期的生态与环境信息,具有极为重要的科学研究价值。样品的生化指标在保存过程中是否发生变化,是保存样品应用中应关注的重点问题。本文总结了各类土壤生化指标在不同保存条件、保存时间下的变化,表明长期保存的土壤样品适用于全量元素含量测定、土壤微生物群落结构分析、DNA/RNA序列分析、土壤污染物分析和土壤酶活性的比较研究,而土壤速效成分以及呼吸、硝化等代谢过程相关指标则不宜采用保存土样。土样长期保存应采用风干、磨口玻璃瓶密封、常温保存的方式。保存土样应用过程中应注意避免取样、分析时的环境污染,采用合适的分析测试技术,并考虑不同类型土壤保存效应的差异。随着分析技术的发展,保存土样中更多的历史环境信息将得以发掘,发挥出更大的科研价值。     

Relationships between soil respiration and soil moisture

The interaction of soil microbes with their physical environment affects their abilities to respire, grow and divide. One of these environmental factors is the amount of moisture in the soil. The work we published almost 25 years ago showed that microbial respiration was linearly related to soil-water content and log-linearly related to water potential. The paper arose out of collaboration between two young researchers from different areas of soil science, physics and microbiology. The project was driven by not only our curiosity but also the freedom to operate without the constraints common to the current system of science management. The citation history shows three peaks, 1989, 1999 and from 2002 to the present day. Interestingly, the annual citation rate is as high as it has ever been. The initial peak is due to the application of the work to studies on microbial processes. The second peak is associated with the rise of simulation modelling and the third with the relevance of the findings to climate change research. In this article, our paper is re-evaluated in the light of subsequent studies that allow the principle of separation of variables to be tested. This re-evaluation lends further credence to the linear relationship proposed between soil respiration and water content. A scaled relationship for respiration and water content is presented. Lastly, further research is suggested and more recent work on the physics of gas transport discussed briefly.     

基于文献计量的土壤有机碳与土壤微生物多样性研究前沿态势分析

为了系统了解国际上土壤有机碳与微生物多样性的研究进展,基于Web of Science数据源,利用Web of Science数据库分析工具和Thomson Data Analysis(TDA)、社会网络分析与可视化工具Netdraw和Ucinet,从论文年度变化趋势、全球研究实力国家、机构分布和力量比较、基金资助机构和主题分布、机构合作和研究内容等方面,对1992~2015年的相关论文,尤其是近10年来土壤有机碳及其影响因素的相关文章进行计量分析。结果表明:(1)论文数量呈逐年增长态势,土壤有机碳与土壤微生物多样性研究主要集中在欧美发达国家(地区);美国和德国综合影响力最高,英国、瑞典、瑞士、荷兰论文篇均被引较高,以中国科学院为代表的中国机构在该领域研究增长较快,研究论文最多,但论文整体质量有待提高。(2)中国国家自然基金资助机构产出论文最多;美国国家科学基金会资助论文篇均被引最高,其次是德国研究基金会,中国科学院科学基金名列第3,各国在共同资助的研究主题基础上,各有其特色主题;美国的一些研究机构是全球该领域研究合作交流的中心,其次是德国和中国中科院。(3)土壤有机质、土壤有机碳、凋落物分解、氮、磷、微生物生物量、土壤性质、气候变化、碳固定是该领域10年来的热点研究主题。未来应加强国际合作研究,关注土壤重金属、凋落物分解和微生物呼吸等相关主题,以提高我国研究水平,将相关研究成果及时应用于解决相应的实际问题。     

BIOLOG在土壤微生物群落功能多样性研究中的应用

微生物功能多样性信息对于明确不同环境中微生物群落的作用具有重要意义 ,而微生物群落的定量描述一直是微生物学家面临的最艰巨的任务之一。目前 ,以群落水平碳源利用类型为基础的BIOLOG氧化还原技术为研究土壤微生物群落功能多样性提供了一种简单、快速的方法 ,并得以广泛应用。但它仍然是一种以培养为基础的方法 ,显示的代谢多样性类型也不一定反映整个土壤微生物群落的功能多样性。因此 ,这种方法优点明显 ,缺陷也存在 ,并且在应用过程中还有很多关键的操作要点与技巧。本文综述了BIOLOG研究土壤微生物群落功能多样性的原理、BIOLOG研究土壤微生物群落功能多样性的方法与技巧、应用过程中容易产生的问题及可能克服的办法 ,同时还提出了值得进一步研究的问题。旨在促进对BIOLOG测定土壤微生物群落功能多样性的了解 ,为正确运用这种方法开展土壤微生物群落功能多样性研究提供科学依据和理论指导。     

薄层黑土微生物生物量碳氮对土壤侵蚀—沉积的响应

研究土壤侵蚀—沉积对土壤微生物生物量的影响可以为科学评估土壤侵蚀的环境效应提供依据。以典型薄层黑土区——黑龙江省宾州河流域为研究区,利用土壤137Cs含量估算侵蚀速率,通过分析流域不同位置和不同坡面部位土壤微生物生物量碳和氮含量以及土壤侵蚀强度的差异,揭示土壤微生物生物量对土壤侵蚀—沉积的响应规律。结果表明:流域不同位置和不同坡面部位土壤微生物生物量的分布存在明显差异,并呈现出与土壤侵蚀—沉积空间分布相反的变化趋势。土壤侵蚀速率在流域的分布为上游中游下游,在坡面的分布为坡中部坡上部坡下部;土壤微生物生物量碳(Microbial biomass carbon,MBC)和微生物生物量氮(Microbial biomass nitrogen,MBN)在流域表现为下游中游上游,在坡面表现为坡下部坡上部坡中部。回归分析表明,MBC、MBN、有机质(Organic matter,OM)和全氮(Total nitrogen,TN)含量随土壤侵蚀强度的增大而减少。土壤侵蚀对土壤微生物生物量的分布有重要影响,土壤侵蚀—沉积过程引起土壤养分的迁移和再分布是导致侵蚀区和沉积区土壤微生物生物量分布产生差异的重要原因。     

土壤质量生物学指标研究进展

本文对近年土壤微生物、土壤酶活性和土壤动物等土壤质量生物学指标研究成果进行了综合评述。土壤微生物是土壤有机组分和生态系统中最活跃的部分,被认为是最敏感的土壤质量生物学指标:微生物生物量代表参与调控土壤中能量和养分循环及有机物质转化所对应微生物的数量,但须结合多样性研究以弥补其无法反映土壤微生物组成和区系变化的缺陷;微生物群落组成和多样性动态反映土壤中生物类群的多变性和土壤质量在微生物数量和功能上的差异;土壤微生物活性体现在土壤微生物商、微生物呼吸和代谢商等方面,应考虑生物量大小与微生物种群活性间的相关关系以反映微生物种群内的差异。土壤酶活性具有极高时效性,在较短时间内就能反映出土壤质量的变化。土壤动物通常以种类的组成和数量,土壤动物区系的相对丰度、多样性或活性作为评价土壤生物质量的敏感指标。与土壤理化指标相比,土壤生物学指标更能对土壤质量的变化做出灵敏迅速的响应,因而被广泛地用于评价土壤质量。     

北疆绿洲不同盐分浓度梯度下土壤的生物活性及其功能多样性

土壤盐分类型与含量对土壤生物活性和功能结构多样性会产生重要影响。本文模拟新疆北疆典型硫酸盐盐土,通过设置不同盐分浓度梯度(3、6、10、20和40 g kg-1),研究了土壤5种主要功能酶、土壤微生物量和土壤呼吸等生物性状的变化特征。结果表明:过氧化氢酶、蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶和多酚氧化酶4种酶对盐分梯度响应非常敏感,其中过氧化氢酶、蔗糖酶和β-葡萄糖苷酶这3种酶活性与盐分浓度呈负相关,当盐分浓度达到40 g kg-1时,以上3种酶分别较对照降低25.7%、69.6%、30.0%;在3~6 g kg-1盐分浓度范围,多酚氧化酶随盐分浓度而升高,但在10~40 g kg-1时却显著降低,表现出"低盐促进,高盐抑制"的效应;纤维素酶对盐分浓度变化不敏感。土壤盐分与微生物量和微生物商呈显著负相关,与土壤基础呼吸和呼吸商则显著正相关,如40 g kg-1的盐分浓度导致土壤微生物量和微生物商分别较对照降低73.0%和69.5%,呼吸商升高了6.4倍。土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、土壤微生物量、微生物商和呼吸商等可作为硫酸盐盐土早期预警生物指标。在40 g kg-1的含盐量下土壤生物功能结构明显区别于其他处理,且多样性指数显著下降。     

基于文献计量的国内外人工林土壤地力研究

为了解国内外人工林土壤地力的研究进展和发展趋势,采用文献计量学方法,以中国知网(CNKI)和Web of Science核心合集数据库相关文献为数据源,利用VOSviewer、HistCite等工具,从国家、机构、作者、研究热点方面对2021年之前的有关文献进行了计量分析.结果表明:国内外该领域年发文量呈逐渐增长趋势,...     

土壤微生物研究在农田质量评价中的应用

农田生产能力的可持续发展,是当前农田质量评价的主要目标之一。随着土壤微生物学研究的逐渐成熟,可考虑通过微生物角度对农田质量进行分析,以期从土壤微观机理解释农田发展的可持续性。基于文献汇总、统计学分析及对土壤微生物研究的认知,阐述了微生物群落如何反馈农田土壤质量,如对农田管理、作物产量以及土壤污染的反馈功能,并提出了可纳入农田质量评价系统的微生物学指标及相应的测定方法。根据统计学显著性检验方法,综合最小数据集法、土壤质量指数、内梅罗指数等农田土壤质量评价方法,提出农田质量评价的路径流程,以及土样采集与数据分析的具体方案。综上可知,利用土壤微生物指标构建的评价体系,能够更直观反映出农田整治改良项目对耕地造成的影响及收益状况。