喀斯特峰丛洼地退耕还林还草的土壤生态效应

石漠化生态重建的关键是恢复植被,本质是提高土地生产力。本文以典型喀斯特峰丛洼地的坡耕地为对照,对退耕种植任豆、香椿、板栗、柑橘、任豆+桂牧1号、桂牧1号和撂荒7种主要模式固定标准地的21个土壤指标进行调查分析,探讨了退耕还林还草的土壤综合生态效应,筛选了优化模式。结果表明,与同纬度地区的红壤相比,喀斯特峰丛洼地的土壤质量除全钾和速效磷含量稍低外均较高;退耕还林还草显著或极显著提高了大部分土壤主要养分、水分和矿质养分含量,降低了SiO2含量,除任豆模式外均恢复到了石漠化以下水平,同时提高了土壤微生物种群数量、BC、BC/SOM和BC/TN,但BN和BN/TN略有降低;聚类分析直观地将坡耕地和7种模式分为土壤显著改良型、改良型、缓慢改良型和改良迟滞型4种类型,其中香椿和板栗的土壤生态效应最好。     

退耕生态系统碳储量时空动态变化的研究进展

退耕还林还草作为土地利用方式改变的重要形式之一,对退耕生态系统碳储量产生深远影响。从时间、空间以及退耕还林还草模式等方面综述了退耕还林还草对植被碳库和土壤碳库产生的影响,同时探讨了枯落物和根系周转对土壤碳库动态的效应。现有研究表明,退耕生态系统碳储量对退耕时间、空间和模式有不同程度的响应。最后,提出了退耕生态系统碳储量时空动态研究需解决的关键问题。     

内蒙古中部地区退耕还林还草后植被与土壤性状的变化

北方农牧交错带中部的内蒙古乌盟一带退耕还林还草有10余年的历史.通过野外调查和实验室分析,探讨了不同退耕还林还草模式和年限下植物群落和土壤性质的变化,结果表明:(1)人为控制了苜蓿、沙打旺的种植周期的退耕还草工程使得退耕还草后植物群落完全不同于自然群落的演替过程,退耕年限达到6年后严重退化指示植物才大量消失;(2)退耕还林与退耕还草均起到了阻沙作用.但退耕还草在降低土壤砂含量方面效果相对明显;(3)退耕还林还草所带来的植物物种多样性变化与土壤性状变化存在正相关关系,说明土壤性状的改良与物种多样性的增加可能     

抛荒土地不同处理及利用方式对喀斯特地区土壤微生物的影响

土壤微生物特性是土壤养分的储存库,土壤养分也影响土壤微生物活性,了解两者的相互作用机制对土地利用与管理提供理论依据,而喀斯特地区不同土地利用方式相关研究较少。基于喀斯特峰丛洼地火烧、刈割、刈割除根、封育、种植玉米、种植桂牧1号杂交象草6种坡面典型的土地利用方式的动态监测样地建设与调查,该文分析了不同土地利用方式下土壤微生物特性,揭示其与土壤养分相互作用机制。结果表明,不同土地利用方式对土壤养分的影响不同,土壤有机质（soil organic matter,SOM）、全氮（total nitrogen,TN）、全磷（total phosphorus,TP）、碱解氮（available nitrogen,AN）等沿封育、火烧、刈割、刈割除根、种植桂牧1号、种植玉米等土地利用方式的转变而减少;不同土地利用方式土壤微生物生物量各不同,土壤微生物量碳（microbial biomass carbon, MBC）：244.98～1 246.89 mg/kg、土壤微生物量氮（microbial biomass nitrogen,MBN）：35.44～274.69 mg/kg、土壤微生物量磷（microbial biomass phosphorus,MBP）：30.88～64.72 mg/kg,其中,种植玉米土壤微生物生物量均最低,其土壤质量退化现象严重;不同土地利用方式土壤微生物种群数量及组成影响不同,种植玉米和桂牧1号杂交象草细菌占绝对优势,而火烧、刈割、刈割除根及封育均以放线菌占绝对优势,真菌的比例很少;不同土地利用方式土壤微生物特性与土壤养分之间相互作用关系不同：火烧的土壤TP和MBP、全钾（total potassium,TK）与MBC、TN与放线菌作用最强且均呈正相关,刈割的土壤TN与MBC呈正相关,刈割除根的速效磷（available phosphorus,AP）与MBN正相关,封育的pH值与MBC、真菌负相关,种植玉米的TN、TK与MBP负相关,种植桂牧1号杂交象草的pH值与真菌负相关、与放线菌正相关;聚类分析可以将喀斯特峰丛洼地6种土地利用方式划分为4类,其中封育和火烧最好。     

喀斯特峰丛洼地农业生产活动的景观效应初探

为探讨峰丛洼地农业生产活动对景观的影响,从农业生产活动对峰丛洼地水文、植被及土壤的影响及其对景观格局演变的作用等方面入手,重点分析了农业生产与景观演变的相关性,结果表明:农业生产对峰丛洼地景观格局的影响,主要是由对原始植被的破坏导致表层岩溶水循环途径的阻断及表层岩溶带产流模式的改变造成的,即地下径流转化为地表径流。农业生产活动对喀斯特峰丛洼地景观变化的作用主要是破坏了地表植被系统的稳定性,造成景观破碎,使景观均质性减弱,造成景观的逆向演替乃至出现石漠化。     

退耕还林恢复年限对岩溶槽谷区石漠化土壤物理性质的影响

历史上严重的植被破坏导致西南岩溶槽谷区水土流失/漏失和石漠化加重,制约喀斯特地区经济和社会发展,而退耕还林等生态修复工程对于喀斯特地区植被恢复、生态环境改善具有重要意义。该研究在遥感解译结合野外调查及采样分析基础上,重点分析了岩溶槽谷退耕后7个恢复年限(0~5、5~10、10~15、15~20、20~25、25~30、45~50 a)土壤主要物理性质的演替规律,结果表明:1)退耕开始至15~20 a土壤尤其是表层土壤物理性质呈现恶化的趋势,土壤表层平均含水率和总孔隙度分别减少12.28%~14.75%和8.79%~11.14%,而表层平均容重和紧实度则分别增大10.06%~13.82%和54.09%~58.43%,土壤-植被系统出现旱生化发展趋势;2)退耕20~50 a表层土壤平均含水率和总孔隙度分别达到40.65%和60.38%,较退耕0~5a分别增加24.11%和9.06%,尤其是恢复45~50 a表层土壤平均容重和紧实度分别为0.93 g/cm3、7.57 kg/cm^2,土壤基本性质的变化表明了生态系统质量的显著提升;3)由于喀斯特地区土层薄且缺少过渡层,提出了喀斯特地区土壤"铁板烧效应",与植被在退耕15~20 a由灌草结构向乔灌草立体格局转变的时间转折点相符。该研究进一步阐明了喀斯特地区生态恢复对土壤系统演变的影响,并提出喀斯特地区尤其要注重对乔木树种的种植和抚育工作,对于指导喀斯特地区生态修复具有重要的理论意义和实践价值。     

黄土丘陵沟壑区不同退耕模式的土壤水文性质影响对比

为系统评价黄土丘陵沟壑区在“退耕还林(草)”工程实施后不同退耕模式下的土壤水分涵养功能,选取0-200 cm土层的蓄水量、土壤含水量分层比、土壤水吸力和土壤含水量年际变化率作为土壤层水分蓄存、渗透、保持和稳定性的表征指标,分别对比了不同退耕模式下的土壤水文性质。结果表明:(1)各退耕模式下土壤蓄水量差异显著,撂荒模式的土壤蓄水量最高,为还灌和还乔模式下的1.6,1.7倍;(2)还乔模式下表层土壤水分的渗透性最优,深层土壤水分的渗透潜力最大;(3)各退耕模式的土壤持水性差异显著,还乔模式下土壤水分的保持能力突出;(4)撂荒模式土壤水分的稳定性最佳,各模式0-200 cm内土壤水分的稳定性在30年前后出现拐点,土壤含水量的年际变化率由负转正,并在120 cm以下土层较为稳定。     

华西雨屏区退耕地不同植被经营模式坡面径流和产沙特征分析

利用建立坡面径流观测场,对洪雅县低山区退耕还林中几种植被恢复模式进行定点观测。结果表明:(1)该区域产生坡面地表径流和土壤侵蚀最更本的原因是土地的耕作与否,3年未被直接扰动土壤的退耕地土壤侵蚀量仅是耕地的13.3%～37.9%;(2)林 草、竹 草种植模式的地表径流和土壤侵蚀特征既不同于农耕地,又与未被扰动的生态林植被相差较大。表现为随植被经营利用而出现阶段性的变化,牛鞭草的刈割对退耕地地表径流和土壤侵蚀影响较大。进一步研究、完善林 草、竹 草生态经营技术体系,提高该类退耕种植植被恢复模式的调蓄降雨能力,对指导退耕还林及植被经营有重要的意义。     

黄土丘陵区生态退耕对草本层植物多样性的影响

为研究何种生态退耕对黄土丘陵地区植被恢复较好,以典型黄土丘陵沟壑区大南沟小流域为研究区,采用传统植物群落调查法从退耕方式和退耕年限两个方面探讨生态退耕对草本层植物多样性的影响。结果表明:（1）在生态退耕30 a内,随着退耕年限的增加,草本层植物丰富度指数、两多样性指数（Simpson指数和Shannon-Wiener指数）和均匀度指数都呈现增加的趋势。但前期增加不显著,后期增加显著。（2）不同生态退耕方式对草本层植物多样性的影响差异显著。三种多样性指数均表现为退耕还草 > 退耕还林 > 退耕还灌,且丰富度指数退耕还草（23.875）较退耕还林（14.606）和还灌（14.556）显著增加;Simpson多样性指数和Shannon-Wiener多样性指数退耕还草（0.945,3.048）和退耕还林（0.931,2.992）较还灌（0.912,2.563）显著增加。退耕还草优于退耕还灌和退耕还林,对草本层植物群落多样性影响最小,是最佳生态退耕方式。     

基于耦合关联分析的护岸植被恢复土壤抗蚀性综合评价

为综合评估护岸植被对土壤抗蚀性的影响,选取草地、灌木、乔草和乔灌草模式土壤为研究对象,以自然坡面为对照,利用主成分分析法分析不同理化指标对土壤抗蚀性的影响,同时利用灰色关联度分析法分析土壤理化性质指标与土壤抗蚀性指标之间的关联程度,并在此基础之上构建土壤理化性质指标与抗蚀性指标的耦合模型,以综合评价不同护岸植被模式土壤的抗蚀性。结果表明:0.25mm水稳性团聚体、容重、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、平均重量直径和水稳性指数是影响研究区土壤抗蚀性的主要因子,其中0.25 mm团聚体对区域土壤抗蚀性的影响程度最大;平均重量直径、水稳性指数与土壤理化性质指标呈中等关联性,其关联性排序为0.25 mm团聚体有机质碱解氮有效磷速效钾容重;不同护岸植被模式土壤抗蚀性质与理化性质指标的系统耦合度整体属于弱协调,协调度的大小顺序为乔草乔灌草草地灌木自然坡面,乔草模式属于中度协调,其他模式均属于弱协调状态,说明乔草模式为护岸植被的最佳组合模式。土壤抗蚀性质与理化性质指标的协调程度可以为科学改善河岸土壤结构、提高土壤抗蚀性及为护岸植被的优选提供参考依据。     

沈阳市城市表土中微生物区系变化的初步研究

在沈阳市远郊-近郊-市区等不同城市化水平区内选取林地、草地和路边土几种不同利用方式下的表层土壤,对土壤中的微生物状况进行了初步分析。结果表明,随着城市化水平的提高,土壤中微生物的数量表现为明显的减少趋势。其中变化较大的是细菌,而真菌和放线菌的变化不明显。     

中国华北地区近40年物候春季变化

根据华北地区7个观测站物候资料,分析了华北地区1963-1996年及北京1963-2005年物候春季的变化特征及其与气温的关系。结果表明:华北地区的物候春季有明显提早来临的趋势,而造成这一变化的主要因素是本地区近40 a来冬春季气温的明显上升。其中1963-1996年间华北地区1-3月及4月的平均气温分别上升了2.3℃与1.7℃,物候春季起止日期分别提前了9d和4d,因而使得春季长度也延长了5d;北京1963-2003年间1-3月及4月的平均气温分别上升了3.5℃与2.6℃,物候春季的起止日期分别提前了11d和10d,但春季长度没有明显变化。     

不同种植模式下菜地土壤腐殖质组分特性的动态变化

通过在南京普朗克有机农场开展的9年长期定位监测,研究了有机(露地和大棚)和常规种植模式下蔬菜地耕层土壤有机碳和土壤腐殖质组分特性的动态变化。结果表明,有机露地、有机大棚和常规露地种植土壤有机碳含量分别从11.41、9.29、9.00 g k g-1提高至15.35、20.90、10.00 g kg-1;胡敏酸碳(CHA)分别从1.79、1.23、1.14 g kg-1提高至2.11、3.11、1.31 g kg-1;富里酸碳(CFA)分别从2.19、1.88、1.73 g kg-1提高至2.44、2.68、1.91 g kg-1。两种有机种植模式的土壤有机碳及腐殖质组分含量增加达到显著水平,而常规种植模式下的变化不显著。两种有机种植模式下表征土壤腐殖质品质的胡/富比(CHA/CFA)、胡敏酸占总腐殖物质的比例(PQ值)均高于常规种植模式,土壤富里酸的E4/E6值、色调系数(ΔlogK)值随着种植时间增加的幅度较常规种植模式更大,土壤胡敏酸芳化度呈现先降低后增高的趋势,但在常规种植下变化不明显。说明土壤在长期有机种植模式下不仅更有利于土壤有机碳的积累,而且能促进土壤腐殖化进程。     

Changes in proteolytic bacteria in paddy soils in response to organic management

Proteolytic bacterial communities, which mineralize organic nitrogen, play a key role in agricultural systems. In this study, alkaline metalloprotease (apr) gene fragments from proteolytic bacteria were investigated in bulk and rhizosphere paddy soil from four fields under organic management (for 2, 3, 5, and 9 years), and from one field under conventional management (for 2 years). We analyzed the abundance and structure of the proteolytic bacterial communities using real-time quantitative PCR and denaturing gradient gel electrophoresis. Our results showed that the abundance of proteolytic bacteria ranged from 1.57?×?10⁸ to 8.02?×?10⁸?copies/g of soil. In addition, the abundance of the proteolytic bacteria in the paddy soils under organic management was significantly higher than those in the paddy soil under conventional management. Moreover, the gene copy numbers in the rhizosphere soils were significantly higher than those in the bulk soils. The abundance of proteolytic bacteria tended to increase with the duration of organic management, with the highest abundance being found in the soil that had been under organic management for 5 years. However, the proteolytic bacteria communities in the paddy soils were not significantly affected by management practices. Phylogeny analysis showed that all gel bands obtained represented genes from Pseudomonas. Additionally, correlation analysis and canonical correspondence analysis showed that C/N, C, and N were important factors that influenced the abundance and community structure of the proteolytic bacteria. These results suggest that proteolytic bacteria are indicators in organic management systems, depolymerize organic N and hence maintain soil sustainability.

Abbreviations: CM: conventional management; OM: organic management; DGGE: denaturing gradient gel electrophoresis; qPCR: real-time quantitative PCR detecting system; COFCC: China organic food certification center; CCA: canonical correspondence analysis     

Bacteria-grazing amoebae in situ in the rhizosphere

Summary An ultrastructural investigation of amoebae in situ in the rhizosphere showed that the protozoa are closely associated with soil aggregates and produce long pseudopodia that penetrate micropores. This could partly explain why bacteria are generally confined to the interiors of microaggregates. The presence of cytologically intact and partly digested bacteria in the food vacuoles indicates that rhizosphere bacteria are both ingested and digested by the amoebae. This digestion could lead to the recycling of P and N immobilized in rhizosphere microorganisms.     

闽北不同土地利用方式径流量动态变化特征

采用定位研究方法和小集水区试验技术方法,通过两年的降雨量数据观测,对闽北地区木荷林地、杉木林地、封山育林地和对照等不同土地利用方式的小集水区进行坡面径流动态规律研究。研究结果表明:试验小区地表径流的产生主要是受降雨量的影响,而与降雨强度的关系不大,地表径流量与降雨量之间呈现出极显著的非线性二次抛物线关系(P<0.01)。4种不同土地利用方式的月平均径流量一般随月降雨量的增大而增大,并且在同1月份间其平均地表径流量的大小趋势为:对照>封山育林>杉木>木荷,均是在6月份达到最大值,9月份出现最小值。对照比木荷林地、杉木林地、封山育林地更容易产生地表径流,林地具有较好的涵养水源和保持水土作用。     

2013年我国种植业化肥施用状况分析

【目的】我国农用化肥消费量大,数据来源不同,统计口径各异,行业内大多引用国家统计局公布的数据,但该数据无法推算出氮肥、磷肥、钾肥分类消费量。我国区域间、季节间、作物间化肥消费情况的报道很少,在调节化肥供需、指导化肥行业健康发展时显得依据不足。调查种植业化肥施用状况可以为指导肥料生产、供应提供重要依据。【方法】以农业部339个国家级基层肥料信息网点为依托,根据我国农业生产习惯和我国政府部门统计习惯,将一年分为三个用肥季,1 5月份为春耕季,6 8月份为夏播季,9 12月份为秋冬种季。在三个季节,每个网点随机调查30个农户的主要种植作物施用氮肥、磷肥、钾肥、复合(混)肥(包括配合式)量,经两级土壤肥料部门审核后,采用省份、相似种植区域、全国三级逐级加权平均的方法,推算了不同区域、不同季节、不同作物单位面积施肥量;再用作物单位面积施肥量、该作物全国种植总面积、样本中施肥面积占该作物种植面积的比例推算了作物全年、不同季节化肥施用量。同时,分析了主要作物、不同季节化肥施用状况以及供需平衡情况,不同季节、不同区域供肥情况和农民的购肥习惯。【结果】2013年我国种植业化肥施用量5498万吨(折纯下同),其中,氮肥(实物量)3382万吨,磷肥1175万吨,钾肥941万吨。粮食作物化肥总用量为2782万吨,占种植业化肥总用量的50.6%;其次是果树和蔬菜,三类作物占种植业化肥施用总量的82.8%,经济、园艺作物单位面积化肥施用量大于粮食作物。春耕、夏播、秋冬种化肥施用量分别占全年化肥施用量的34.2%、35.6%、30.2%。复混肥料和尿素是农民最常购买的两种肥料,从全年来看,农民施用复混肥料和尿素的样本数分别占总样本数的72.5%和71.6%,春耕、夏播、秋冬种农民购买尿素和复合(混)肥的样本数分别占该阶段样本数的70.9%和62.9%、84.9%和78.1%、56.6%和83.9%。春耕和夏播时期农民多数选用尿素,秋冬种多数选用复混肥料,东北、西北、华中南地区农民多选用尿素,华北、西南、华东地区农民多选用复混肥料。另外,我国氮肥、磷肥供应分别过剩1080万吨、680万吨,钾肥缺口370万吨,供需矛盾突出。氮、磷、钾养分配合式为15-15-15的复混肥样本数占农民选购复混肥总样本数的33.3%,说明复混肥养分结构不尽合理。【结论】建议国家进一步遏制氮肥、磷肥过剩产能,优化产品结构,大力推广科学施肥技术。     

红壤区不同肥力水稻土根际硝化作用特征

通过根际培养箱(三室)——速冻切片技术研究了红壤地区高、低两种肥力下水稻苗期根表、根际和土体土壤矿质态氮含量和硝化强度,以及水稻生长、氮素积累的差异。结果表明,肥力水平对水稻根表和根际土壤铵态氮(NH4+-N)含量无显著影响,但高肥力显著提高土体土壤NH4+-N含量,以及根表、根际和土体土壤硝态氮(NO3--N)含量及硝化强度。两种肥力水稻土硝化强度最大值均出现在距根表2 mm处,分别为0.20和0.31μmol kg-1 h-1。土体土壤硝化强度随距根表距离增加而降低,低肥力土壤在距根表10～40mm处时硝化强度接近本底值,而高肥力土壤在距根表20～40 mm处时接近本底值。与不种水稻的CK相比,种植水稻显著提高根际土壤硝化强度。高肥力能显著改善水稻生长,增加植株氮素积累量,尤其显著促进根系生长及通气组织发育。由于红壤稻田肥力水平的差异造成水稻根际硝化强度以及水稻吸收NO3-的差异,导致高肥条件下水稻显示出更强的生长势和氮素吸收利用能力。因此,合理提高红壤稻田肥力水平对改善红壤区水稻根际土壤硝化作用及水稻氮素营养具有重要意义。     

我国主要梨园施肥现状分析

以国家梨产业技术体系为平台,对全国18个梨综合试验站744个主要梨园施肥种类、施肥时期、施用量和施用方式等进行调查。结果表明,全国范围内梨树施用的有机肥以猪牛羊杂粪为主,商品有机肥施用很少或几乎不施;施用的化肥以尿素和三元素复混肥为主,有的地区偏施尿素或三元素复混肥,复混肥中氮磷钾的比例较混乱,高磷高钾肥多。从施用时期看,以化肥作为部分基肥、果实膨大期追肥的现象较为普遍,而萌芽前追肥和花芽分化期追肥状况各地区差异较大。有机肥单位面积施用量和单株施用量差异较大,大多数梨园有机肥施用量不足,其中有4个试验站30% 左右的梨园不施有机肥;化肥的用量差异较大,盲目施肥或经验施肥现象严重。施肥方式以穴施和条施为主,施肥的深度差异较大。通过分析,指出各地梨树施肥存在的问题,以期为梨优质高产提供科学的施肥依据。     

我国泥石流防治进展

从20世纪50年代开始,我国先后在西部开展了交通沿线和典型区域的泥石流综合科学考察,进行了东川蒋家沟、波密古乡沟、武都火烧沟等10余处泥石流定点观测,在铁道科学研究院西南研究所和中国科学院成都山地灾害与环境研究所建立了大型模拟实验室。针对山区公路、铁路、航道、矿山、城镇、农田、水电工程、风景区等建设与保护中的防灾减灾需求,研发了一系列泥石流监测和预警仪器,建立了单沟和区域泥石流预测预报模型,实现了泥石流预报的气象业务作业;建立了泥石流危险度评价和风险评价模型,提出了泥石流风险分析和风险管理方法;发展了岩土工程措施与生态工程措施相结合的泥石流综合治理技术;开发出城镇、道路、农田、矿山、风景区等泥石流防治模式,构建了系统的泥石流防治理论与技术,实施了大量的泥石流治理工程,取得了较好的减灾实效。我国山区社会经济的发展带来了人口密度与经济密度的增加,使得泥石流防治任务愈加艰巨,对泥石流减灾提出了更高的要求。为了做好泥石流防治工作,应该加强泥石流基础理论研究;发展基于泥石流形成理论的机制预报模式,提高泥石流预报精度;改进泥石流防治工程设计参数确定方法,完善灾害防治技术规程;加强灾害风险管理理论与方法研究,注重地震区泥石流风险预测;同时,认识泥石流的资源化属性,开发资源利用技术。