黑河中游荒漠绿洲过渡带斑块植被区土壤水分与有机质空间变异特征

以黑河中游荒漠绿洲过渡带斑块植被区土壤为研究对象,对土壤含水量与土壤有机质含量空间变异特征及两者相关性进行研究,并对土壤含水量和土壤有机质含量的空间变异函数模型进行拟合。结果表明:(1)20~40 cm土层的土壤含水量空间变异性最为强烈,C_V=1.780;而40~60 cm土层的土壤有机质含量空间变异性最为强烈,C_V=0.561。(2)0~120 cm土层的土壤含水量空间变异函数理论模型均为指数模型;0~60 cm土层的土壤有机质含量空间变异函数理论模型为纯块金模型;而60~120 cm土层的土壤有机质含量空间变异函数理论模型为指数模型和球状模型。(3)土壤含水量和土壤有机质含量均随土层深度的增加而相应的增加,且二者之间呈显著对数相关关系,R~2=0.9597。     

毛乌素沙地不同植被恢复措施下土壤理化性质空间分布特征

[目的] 探讨不同植被恢复措施下土壤理化性质的空间分布特征,为半干旱沙区植被恢复提供理论依据。[方法] 以毛乌素沙地西南边缘3种典型植被恢复模式(封育草地、飞播林地和人工柠条林地)为研究对象,以退化草地为对照,通过采集0—40 cm范围内3个土层的土壤,研究了其土壤理化指标和土壤综合肥力。[结果] ①在不同措施下土壤表层(0—10 cm)含水量显著增加,而在深层(10—40 cm)土壤则显著降低;与之相反的是土壤表层容重显著降低,而在深层土壤差异不显著,呈现弱变异;植被恢复显著降低了上层(0—20 cm)土壤pH值,而对20—40 cm土层差异不显著;此外,同一植被类型下随着土层加深土壤含水量(SWC)、容重(BD)、pH值均逐渐增加。②不同措施下土壤有机质(SOM)、全氮(TN)含量显著增加,封育样地SOM最高,飞播样地土壤TN最高,而速效磷(AP)含量显著降低,土壤全磷(TP)、SOM、TN等养分含量具有表聚性,土壤AP和速效氮(AN)含量在不同植被恢复、不同土层之间存在差异性。③土壤综合肥力指数呈现为：飞播样地(0.794)>封育样地(0.662)>对照样地(0.637)>柠条林地(0.603),即土壤质量在飞播样地最高,而在柠条林地最低。[结论] 3种植被恢复模式均对土壤各理化指标有显著影响,不同植被恢复措施导致土壤各指标在垂直剖面上发生不同程度的变异,毛乌素沙地适宜进行飞播造林,而不宜大面积种植人工柠条林。     

黄灌沙区农田耕层土壤性状空间异质性分析

用地统计学的方法,研究了黄灌沙区农田耕作层(030 cm)土壤的有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾、pH和电导率的空间变异规律。结果表明,农田耕作层土壤养分的空间异质性主要由随机性因子如土壤耕作措施,包括施肥、灌溉和作物轮作等造成,这与该区农田耕作层土壤是引黄灌溉改良的结果有关。土壤养分含量的变异函数均可很好地拟合成线性模型,块金值和基台值之比(C0/C0 C)均为1,说明随机性因子是导致该区土壤性状空间变异的主要因素,在整个尺度上具有恒定的变异,造成了土壤性状的相对均一。pH的变异函数为指数模型,其空间异质性组成中随机性和结构性因子各占50%。电导率的变异函数为球状模型,空间变异主要由结构性因子导致,结构性因子引起的空间异质性占总空间异质性的67%。分维数也表明耕层土壤性状空间依赖性较小,随机因子如农业活动是引起黄灌沙区土壤性状空间异质性的关键原因。Moran s I系数表现为除了pH和电导率受结构性和随机性因子共同作用外,其余土壤性状均呈较弱的相关关系。因此,干旱沙区通过人为措施改良的土壤性状空间上的变异主要受人为活动如灌溉、施肥和耕作等影响,在农业活动中更应该注重施肥和灌溉方式、灌溉水源等问题,以避免因土壤性状的变异导致的肥料利用效率降低。     

封育对蒿类荒漠草地土壤氮素含量及其组分特征的影响

为探讨蒿类荒漠草地土壤氮素含量及其组分特征,采用成对试验设计,研究封育对天山北坡不同区域蒿类荒漠草地土壤全氮、碱解氮、硝态氮和铵态氮含量的影响。结果表明:(1)封育后蒿类荒漠草地0—50 cm土层土壤氮密度(0.59~0.79 kg/m²)、土壤全氮含量(0.81~1.50 g/kg)、土壤碱解氮含量(19.44~67.49 mg/kg)变化不显著(p＞0.05)。(2)封育对蒿类荒漠草地土壤硝态氮含量(6.41~21.26 mg/kg)、铵态氮含量(0.26~2.53 mg/kg)的影响因区域差异而有所不同。封育后巩留、呼图壁样地0—50 cm土层硝态氮含量依次显著降低24.61%,47.25%(p＜0.01),而奇台样地则显著增加20.95%(p＜0.05);封育后玛纳斯样地0—50 cm土层铵态氮含量显著增加27.98%(p＜0.05),而巩留、博乐、呼图壁样地则降低不显著(p＞0.05)。(3)蒿类荒漠草地土壤硝态氮、铵态氮含量依次占全氮量的0.27%~3.01%,0.02%~0.42%,且随土壤全氮的增加,有机氮占比增加,而无机氮、硝态氮和铵态氮占比降低。(4)相关分析表明,土壤全氮、碱解氮、硝态氮、铵态氮与有机碳、全磷呈正相关,与土壤容重、pH、电导率呈负相关,铵态氮与土壤含水量呈正相关,与速效磷呈负相关。偏冗余分析表明,土壤理化因子对土壤氮素影响的主要因子为土壤有机碳和土壤含水量,解释率依次为32.60%,17.90%。研究结果为揭示封育过程中蒿类荒漠草地土壤恢复及养分管理提供科学数据支撑。     

石羊河尾闾(青土湖)水面形成后土壤养分的空间特征

通过测定青土湖不同土层、不同水面距离的土壤有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷和电解质,对比不同土层和水面距离的土壤养分差异,分析其空间变异性以及相关关系。结果表明：１）青土湖的土壤各养分含量均较低,水面形成的干扰改变了原状土壤的理化性质,水面的形成对土壤养分垂直分布的影响范围在0~40cm。;2）0-60cm土层深度的有机质、全氮、速效氮、全磷、全钾和土壤溶液电导率分别在距水面100-150m和300 m处达到最大值,在距水面200 m处为最小,呈波浪式变化,这种波浪式变化与其原湖泊沉积和区域气候环境相符合。;32）土壤养分含量存在显著空间变异性,各养分指标含量随土层深度变化规律明显,不同水面距离0～40cm土层土壤有机质、全氮等含量均比40~80cm高,土壤各养分含量除了土壤全钾含量在0~80cm、土壤全磷在60~80cm为弱变异外,其他均属于中等变异。;43）在0~40cm土层深度,有机质与全氮、全钾,速效氮、电导率呈正相关;电导率和速效磷、全磷呈正相关。青土湖的土壤各养分含量均较低,水面形成的干扰改变了原土壤的理化性质,水面的形成对土壤养分垂直分布的影响范围在0~40cm。     

洱海北部农田土壤碳、氮状况及肥力效应

在洱海北部农田采集了422个耕作层土壤(0~30 cm)样品,测试分析了土壤全氮、有效氮、有机质含量及分析其相互关系,结合多点基础地力试验结果,分析了土壤不同碳、氮含量与当季作物产量的相应关系。结果表明:洱海北部区域农田土壤全氮和有机质含量非常丰富,全氮含量主要分布于2.0~4.5 g kg-1之间,平均含量达到3.3 g kg-1,土壤氮主要为有机态氮为主;土壤有机质含量主要分布于40.0~70.0 g kg-1之间,平均含量达到56.3 g kg-1。作物相对产量与土壤全氮和有机质含量呈显著正相关,当土壤全氮含量达到3.0 g kg-1或有机质含量达到56.0 g kg-1以上时,不施氮条件下,水稻作物产量可以达到稳产。     

旅游干扰对祁连山风景区土壤性质的影响

本研究以祁连山大野口风景区为研究对象,初步探讨了旅游干扰对该区域土壤性质的影响。研究结果表明:祁连山风景区游客主要集中在5—8月,游客大多选择自驾游方式,以野炊、烧烤式旅游为主。旅游活动对核心区表层土壤的pH、体积质量、含水量及有机质影响较大。随着旅游活动干扰程度的降低,0~10 cm土层土壤pH逐渐上升,10~20 cm土层pH变化不大。土壤体积质量表现出:核心区缓冲区背景区,而土壤含水量则为:背景区缓冲区核心区。核心区和缓冲区土壤表层有机质含量受游客活动影响较大,显著低于背景区,分别占背景区的63.6%和60.1%。表层土壤全氮、全磷、全钾含量均表现出:背景区缓冲区核心区,而10~20 cm土层全量含量差异不大。不同区域土壤速效养分0~10 cm土层含量高于10~20 cm土层含量。核心区表层土壤水解氮、速效磷含量偏高,而深层土壤速效磷含量较高。各个有效微量元素在0~10 cm土层含量普遍高于10~20 cm土层,且在核心区含量均较高。     

典型红壤区田间尺度下土壤养分和水分的空间变异研究

本文选择了典型的红壤区进行网格法分层(0～20cm、20～40cm)取样,采用地统计学与经典的统计学相结合的方法,研究了田间尺度下土壤含水量、全氮、硝态氮和有机质的空间变异特性。结果表明:土壤中各种特性信息均服从正态分布,土壤全氮和有机质含量随深度的增加而减小,而硝态氮含量随深度的增加呈增大的趋势,两个土层硝态氮的变异系数(41.80%～61.97%)远高于全氮和有机质的变异系数(6.21%～19.29%);该研究区域内的土壤含水量、全氮、硝态氮和有机质含量的变程在13.50m～32.60m之间;土壤全氮和有机质含量之间有显著的正相关性;而硝态氮与土壤含水量之间有显著的负相关性(P<0.01,n=96)。采用地统计学研究典型红壤区土壤养分和水分的空间变异性,可为研究区的精确施肥、精确灌溉以及其它的农田精确管理提供科学依据。     

垦殖对黄河三角洲盐渍土碳氮分布特征的影响

以黄河三角洲新生盐碱地为例,采用空间替代时间的方法,选取未利用的盐碱地对照(CK)和平均开垦年限分别为小于5 a、10~15 a、20~25 a、30~35 a、50~60 a的小麦/玉米连作土地类型为研究对象,对1 m深土壤碳(有机碳、无机碳、全碳)、氮(全氮、碱解氮)含量进行了分析,研究不同垦殖年限下土壤碳氮水平和垂直分布特征。结果表明:垦殖后,土壤有机碳含量较未垦殖盐碱地均表现为显著提高(p0.05);盐碱地垦殖显著增加了0~40 cm土壤的碳储量,且随垦殖年限增加而增加;40~100 cm土层的有机碳含量无趋势性变化规律;土壤全氮、全碳、无机碳变化与有机碳变化表现出相似规律;垦殖30 a后土壤碳氮养分基本稳定,表层(0~40 cm)含量高于底层(40~100 cm)含量;垦殖年限主要影响0~30 cm土壤碱解氮含量;无机碳作为组成全碳的主要成分,极易受灌溉和地下水的影响。垦殖虽然显著增加土壤有机碳、全氮含量,但垦殖后碳氮比(C/N)呈降低趋势,约30 a后基本稳定,不同垦殖年限C/N平均为9.35,低于全国平均水平,反映出研究区土壤碳氮养分不均衡问题。     

鲁西平原毛白杨造林地土壤全氮空间变异性研究

以位于鲁西平原冠县毛白杨6.0hm2造林地为研究区,将土壤在水平方向按50m×50m分为24块样地,每块样地分为0～20cm,20～40cm,40～60cm三层取样,进行三维空间采样和室内土壤全氮含量测定,对土壤全氮空间分异规律进行研究。结果表明:研究区土壤全氮在林地尺度存在一定的空间变异;从研究区土壤总体分异状况看,土壤全氮含量范围是0.02～0.46gkg-1,总体均值为0.17gkg-1,三个层次土壤全氮含量分别为0.33±0.06gkg-1,0.14±0.04gkg-1,0.05±0.02gkg-1,全氮含量属于最低水平。三个层次土壤全氮含量变异系数分别为19%、32%、39%,变异程度属于中等变异水平,土壤全氮随着土层加深分异程度明显增大。土壤全氮含量在不同土壤层次水平变化复杂,0～20cm层西北高,东南部低,20～40cm和40～60cm两层变化恰好与之相反。研究结果可为毛白杨造林试验地布设、养分精准管理、确定合理采样数提供依据。     

慈溪市土壤系统分类研究

本文对浙江省慈溪市第二次土壤普查土壤分类系统进行了修订,并建立了慈溪市土壤系统分类,依据浙江省土系建立的原则和要求,初步建立了慈溪市土壤的土族和土系。     

土壤动物在农业生态系统中的研究进展

近些年来随着对生态学的深入研究,人们认识到土壤动物的群落结构、功能以及在生态过程中积极的不可替代的作用,土壤动物逐渐成为生态学研究的热点之一。本文分析评价了国内关于土壤动物的研究进展。同时对国外土壤动物在土壤环境评价、凋落物分解、土壤健康的指示作用、与污染环境的关系、二氧化碳浓度对其的影响、在农业生态系统中的作用、在城市生态系统研究中的作用、在废弃物处理及土壤改良中的应用、在N循环中的作用、湿地土壤动物研究等10个方面的研究动态进行了综述。并提出了对土壤动物研究工作的几点建议。     

土壤时空变化研究的进展与未来

理解和表征土壤的时空变化是土壤学的基本任务,也是评估和合理发挥土壤功能的重要前提。土壤的时空变化与气候环境变迁、岩石圈风化、地表物质迁移、生物地球化学循环等圈层变化过程相耦合。围绕土壤时空变化研究的新近进展,本文综述并展望了土壤形成和演变过程、土壤形态学、土壤调查、土壤分类、数字土壤制图与土壤退化的发展态势。未来土壤时空变化研究的关键科学问题主要包括:地球表层系统中土壤与环境要素之间的多过程耦合机理与模拟、多尺度土壤-环境关系与模拟、多元土壤信息的融合机理与数据同化。未来重点研究领域将涉及到关键带科学引领的土壤形成和演变研究、多尺度数字土壤制图与时空变化预测、基于多传感器的土壤综合观测原理与技术、完整和详尽的国家和全球土壤资源清单及共享平台建设、区域土壤资源退化机理及其功能恢复。     

四种土壤管理方式对李园土壤微生物和土壤酶的影响

通过2003~2004两年的试验发现,刈割覆盖、刈割压埋、畜粪还园三处理纤维分解菌和硅酸盐细菌的数量均明显高于清耕处理(对照),且两种微生物数量均以夏季最多,秋季次之,春季再次,冬季最少。前三处理蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、纤维分解酶、多酚氧化酶的酶活性都较清耕有显著或极显著提高;各处理酶活性也以夏季最高、秋季次之,春季再次,冬季最低。2004年刈割覆盖、刈割压埋两处理蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶活性较2003年有显著或极显著增加,畜粪还园、清耕两处理三种酶活性两年间差异很小。经相关性分析还发现,纤维分解菌除与脲酶相关性不显著外,它与其余的酶均显著或极显著正相关;硅酸盐细菌与所有的酶均极显著正相关。     

城市化过程对土壤资源影响研究进展

世界范围内的快速城市化过程对土壤资源的质与量都产生了深刻影响.作为一种不可再生性自然资源,土壤在我国快速城市化过程中的强烈人为活动影响下发生功能上的转化、弱化甚至消失.城市及其周边地区的土壤景观、各种土壤过程都明显异于传统的土壤质量演变规律.与农业生态系统相比,城市生态系统更加复杂,城市化过程中土壤演变研究的挑战性也更大.深入开展城市化过程中土壤质、量响应及其生态环境效应的系统研究意义重大.     

湖南省典型农田土壤养分现状及近30年变化趋势

通过文献资料分析及实地调查和采样,对比研究了湖南省典型农田土壤的肥力状况及近30年变化趋势.结果表明:湖南省典型农田当前0 ～ 20 cm 和20 ～ 100 cm土壤有机质平均含量为30.43 g/kg和11.91g/kg,全氮平均含量为1.79 g/kg和0.82 g/kg,全磷平均含量为0.56 g/kg和0.44 g/kg,全钾平均含量为17.13 g/kg和17.17 g/kg.与第二次土壤普查结果比较:除20 ～ 100 cm土壤层次有机质和碱解氮含量呈下降趋势外,其他层次有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾等土壤养分指标呈显著增加趋势.0～20 cm土壤有酸化趋势.     

分形理论在土壤肥力研究中的应用与前景

分形理论的提出对于定量描述复杂的、高度不规则的系统特征与机理提供了方法.本文从土壤腐殖质、土壤微生物、土壤团聚体等方面回顾了分形理论在土壤肥力研究中的主要结果:土壤腐殖质胶体在不同条件下形成不同分形特征的聚合物;同一种微生物可能形成具有不同分形特征的结构;土壤中的有机无机胶体在不同条件下凝聚成不同的团聚体,从而形成不同的土壤结构并对其肥力功能产生影响.我们认为分形理论在探索土壤的形成过程和肥力功能上将具有重要的应用前景:如团粒结构体的形成可能是由土壤胶体分形凝聚而成;土壤中的活性有机质有逐渐老化的现象,可能和腐殖质胶体由结构疏松的分形结构向普通团聚体过渡的过程有关;土壤微生物在不同微环境下具有不同的分形特征,可以推测在各种土壤过程(包括物理、化学以及生物化学过程)中它们的功能也可能是不一样的.此外,土壤结构的开放程度决定孔隙、水分以及空气的分布,从而决定了微生物的生存空间.所以土壤结构体对微生物空间分布的影响也是将来该领域值得研究的内容之一.     

土壤退化时间序列的构建及其在我国土壤退化研究中的意义

我国土壤退化发生广、发展快,后果严重,很多问题亟待解决,加大其研究力度势在必行。显而易见,人们对土壤特性与土壤退化过程了解得越详细,对土壤退化的评估与防治也会越好。因此迫切需要建立大量土壤退化时间序列来明确土壤退化过程中时间因素的作用并帮助人们正确理解和认识土壤退化与人为作用之间的关系。为了得到可靠的结果,土壤退化时间序列的建立需包括起始土壤相似性判定与退化土壤绝对或相对年龄的验证两个重要过程。本文详细论述了土壤退化时间序列的构建过程及应注意的问题,并探讨了土壤时间序列在我国土壤退化研究中的意义,旨在为土壤退化时间序列的正确建立与应用提供较为详尽的参考。     

矿区复垦土壤养分变化趋势研究

系统研究了孝义露天铝矿不同复垦年限的土壤养分变化 ,结果表明 :随着复垦年限的增加 ,复垦土壤有机质、全氮、有效磷均呈逐年增加趋势 ,土壤容重逐年下降 ,土壤全磷、全钾、速效钾、土壤 pH、交换量和Cu、Zn、B、Mn、Fe等微量元素的有效态含量变化不明显。研究证明通过种植牧草和大量施用有机肥和化肥 ,可加速复垦土壤的熟化、土壤理化性状逐年改善 ,土壤生产力逐年提高。     

Spatio-temporal variation of anisotropy of saturated hydraulic conductivity in a tilled sandy loam soil

Knowledge on anisotropy of saturated hydraulic conductivity can improve the understanding of transport phenomena in soil. We hypothesized that saturated hydraulic conductivity (K_s) in the upper part of the root zone of an agricultural sandy loam soil was anisotropic at different soil depths and times after tillage. K_s was measured on undisturbed 100 cm³ core samples taken in the horizontal and vertical directions in up to four soil layers (Surf: surface layer (0–5 cm); Top: topsoil (10–15 cm); Trans: transition layer between topsoil and subsoil; Sub: subsoil (40–60 cm)) 1, 8 and 32 months, respectively, after mouldboard ploughing and drilling. The ratio between estimated geometric mean values for K_s in the vertical and the horizontal directions (K_ms,v/K_ms,h) was used to test the hypotheses. A total of 669 soil samples were analysed.K_ms,v/K_ms,h varied with time after tillage and between soil layers. One month after ploughing, K_ms,v/K_ms,h was <0.23 (P = 0.975) in the Trans layer with an average value of 0.084, i.e. K_ms,h was 12 times larger than K_ms,v. Anisotropy could not be documented in this layer 8 or 32 months after ploughing, i.e. K_ms,v/K_ms,h was not significantly different from 1.0. For the Surf and Top layers 32 months after ploughing, K_ms,v/K_ms,h was in the intervals 1.4–50 and 3.1–77, respectively, (P = 0.95) with average values of 8.4 and 15, respectively. Thus, K_ms,v was 8.4 respectively 15 times larger than K_ms,h in the two layers. Anisotropy was not found in these layers 1 or 8 months after tillage. Strong anisotropy was found in the Sub layer with K_ms,v/K_ms,h averaging to 14 and 32, respectively, 8 and 32 months after tillage. K_ms,v and K_ms,h generally decreased with time in the Surf, Top and Trans layers, except in the vertical direction in the Top layer between 8 and 32 months after ploughing, and in the Trans layer between 1 and 8 months after ploughing. Overall, the geometric means of K_s varied between 10^−4.0 and 10^−7.1 m s⁻¹.The results may reflect systematic effects of soil settlement and drying/wetting phenomena coupled with biological activity and the existence of stable, vertically oriented biopores in the subsoil. It appears to be necessary to consider anisotropy of K_s and its variation in the analysis and modelling of water flow and chemical transport in agricultural soils, particularly to explain heterogeneous flow phenomena at the plot and field scales.