三种护坡植物根-土复合体抗剪强度比较

以紫穗槐、胡枝子及狗牙根根系及其与土壤构成的根-土复合体为研究对象,通过对根-土复合体的室内直剪试验,比较分析了不同物种根系和不同含根量对根-土复合体的抗剪强度的影响。结果表明,根系的存在提高了土体的抗剪强度,根-土复合体的抗剪强度随着含根量的增加而增大,但当含根量达到一定值时根-土复合体的强度增加并不明显,即存在最佳含根量范围;与无根扰动土相比,根-土复合体内摩擦角无显著变化,但显著提高了黏聚力,其中紫穗槐、胡枝子、狗牙根黏聚力平均增幅分别为47.5%,39.2%和38.9%;紫穗槐、胡枝子和狗牙根根-土复合体对土壤的抗剪强度影响不同。在水土流失区种植乔灌木物种能有效增加坡体稳定性,降低土壤侵蚀。     

狗牙根群落土壤-根系系统的结构及其抗冲刷与抗侵蚀性能的空间变化

[目的]探讨三峡库区消落带常见的物种狗牙根对库区消落带固土护坡的作用机理。[方法]结合野外调查和室内试验研究,对狗牙根群落根土复合体的结构、根土复合体抗冲刷与抗侵蚀性能及其空间变化进行研究。[结果]狗牙根根系对土壤抗冲性和抗蚀性都有显著的增强效应。随着狗牙根根系生物量的增加,土壤抗冲性和抗蚀性能力也随之增强,且根系生物量与土壤抗冲性和抗蚀性有线性相关性;土壤的抗冲刷与抗侵蚀能力还受消落带海拔梯度的影响,随着海拔梯度的上升,土壤的抗冲刷与抗侵蚀能力逐渐增强,在175m高度达到最大。[结论]由于高度升高,被淹的时间缩短,狗牙根在高海拔地区的生长状况好于低海拔地区。     

多花木蓝与狗牙根不同种植模式对三峡黄棕壤抗蚀性影响

通过静水崩解试验及对土壤各抗蚀性指标的探索研究,分析了三峡库区黄棕壤在多花木蓝和狗牙根不同种植模式下的抗蚀性。结果表明:(1)静水崩解过程中,土壤崩解速率表现为空白地多花木蓝狗牙根混播;较空白地土壤,有根试样土壤其崩解速率有很大的减缓,其中混播效果最好,且根系各密度指标与抗蚀性增强值均表现为显著线性相关。(2)与空白地相比,不同种植模式下,土壤水稳性团聚体含量、平均重量直径、有机质含量、团聚状况、团聚度、土壤黏粒含量均有明显的提高,而结构破坏率、分散率则明显下降。(3)通过主成分分析表明:以0.25mm湿筛团聚体含量、结构破坏率、团聚状况、分散率、有机质为指标能较好地衡量黄棕壤在植被恢复下土壤抗蚀性能。     

狗牙根根系抗拉性能对水淹时长的响应

为明确水淹胁迫下植物根系对水淹时长的响应特征，该研究以三峡库区消落带优势植物狗牙根根系为研究对象，以未水淹为对照，分析不同水淹时长下（0,15,30,60,90,120,150和180 d）狗牙根根重密度、根系活力及抗拉性能的变化规律，明确根系抗拉性能对水淹时长的响应规律。结果表明：随着时间的增加，对照组根重密度和根系活力基本无明显变化，而淹没组根重密度与根系活力均随水淹时长增加呈先急剧减小后缓慢减小的变化规律，水淹初期（15 d）减小量分别占根重密度和根系活力总减小量的65.15%和75.86%。水淹环境会明显降低狗牙根根系抗拉性能，根系最大抗拉力和抗拉强度均随水淹时长的增加而下降，180 d水淹分别造成根系抗拉系数和抗拉强度系数减小了59.46%和59.48%。不同直径根系对水淹的响应程度有所不同，根系最大抗拉力下降程度随其直径的增加而增加，0.6～0.7 mm直径狗牙根根系最大抗拉力下降幅度最大，达7.56 N，抗拉强度下降程度则随根系直径的减小而增加，0.1～0.2 mm直径狗牙根根系抗拉强度下降幅度最大，达36.42MPa。因此，水淹显著降低狗牙根根重密度、根系活力和抗拉性能...     

水库消落带典型草本植物根系对土壤抗冲性能的影响

为明确水库消落带典型草本植物根系对土壤抵抗径流侵蚀性能的影响,以裸地为对照,通过原状土冲刷试验研究了狗牙根、扁穗牛鞭草和苍耳3种草地0—20cm土层的土壤抗冲性能,并探讨了不同草本植物的根系特征及其对土壤抗冲性能的影响。结果表明:(1)3种草本植物根系均集中分布在0—10cm土层,扁穗牛鞭草的根重密度、根长密度、根表面积密度和根体积密度均显著高于狗牙根和苍耳(P<0.05)。(2)冲刷过程中各土样的径流含沙量均是先急剧降低后趋于稳定,放水冲刷0~3min含沙量较高且快速降低,3~6min缓慢降低,6~10min趋于平稳。与对照相比,不同草地在10min冲刷过程中均可有效减少径流含沙量,其中0—10cm土层的径流含沙量大小表现为对照>狗牙根>苍耳>扁穗牛鞭草,10—20cm土层则表现为对照>狗牙根>扁穗牛鞭草>苍耳。(3)冲刷过程中各土样的土壤抗冲指数均为先缓慢增大后迅速增大,抗冲指数在0~3min内较小且缓慢增大,3~6min时逐渐增大,6min后迅速增大。与对照相比,不同草本植物根系均可有效增加土壤抗冲指数,其中各草地0—10cm土层的抗冲指数与对照相比有显著差异,扁穗牛鞭草草地土壤抗冲指数最大,是对照的2.15倍,其次为苍耳、狗牙根草地,分别为对照的1.60,1.43倍;10—20cm土层扁穗牛鞭草和苍耳草地的土壤抗冲指数与对照相比仍具有显著差异,而狗牙根草地则差异不显著。(4)草本植物根系对土壤抗冲性能的增强效应主要发生在0—10cm土层,扁穗牛鞭草根系对土壤抗冲性能的增强效应最大,其次是苍耳,狗牙根最小。土壤抗冲性能的提高与根系分布、形态指标等密切相关,D≤1.5mm径级根系根表面积密度和根体积密度是影响土壤抗冲指数的关键因子。     

狗牙根根系分布特征及其抗拉强度试验研究

以狗牙根为研究对象,就狗牙根根系在土壤中的分布及其抗拉强度进行了初步研究。结果表明,根系密度及根系重量随土层深度(0—40 cm)的增加而减少,其规律均服从指数函数关系分布;根系抗拉力随直径增大而增大,其分布规律均可用二次函数进行拟合;根系的平均抗拉强度为39.349 MPa,约为Ⅰ级钢筋抗拉强度的17%,能产生显著的根系"加筋作用",抗拉强度随直径增大而减小,其规律服从指数函数关系分布。根据狗牙根根系分布特征及抗拉强度特性,其固土护坡作用较大。     

模拟干湿交替环境作用下狗牙根根系分泌物对消落带Pb的影响

为探究狗牙根根系分泌物对消落带Pb迁移能力和生物有效性的作用,通过模拟试验,选取三峡库区消落带优势植物狗牙根根系分泌的低分子量有机酸,研究在干湿交替环境作用下,根系分泌物对污染土壤及上覆水中Pb总量、土壤中Pb赋存形态的影响。结果表明:在干湿交替环境作用下,表层土壤中Pb含量不断减少,底层土壤中Pb含量不断增加;2次落干—淹水结束后,各处理表层土壤中Pb含量为混酸>柠檬酸≈乙酸>丙二酸>对照,底层土壤Pb含量为混酸>柠檬酸≈乙酸>丙二酸>对照。表层土壤中碳酸盐结合态、铁锰氧化态Pb是导致土壤总Pb含量减少的主要原因,最大减少幅度分别为24.89%和19.04%;但添加了低分子量有机酸的处理,表层土壤中铁锰氧化态、有机结合态Pb含量比对照高,可交换态Pb含量比对照低;且有机酸促进了底层土壤中碳酸盐结合态及铁锰氧化态Pb含量的增加。在2次淹水过程中,上覆水Pb含量均呈先增加后降低的趋势,低分子量有机酸抑制了土壤向上覆水释放Pb。总的来说,在干湿交替环境作用下,狗牙根根系分泌物降低了表层土壤中Pb环境风险。     

生态防护技术对稀土矿山边坡的固坡效果

[目的]探讨以狗牙根系和竹格为主要材料组成的生态护坡模式对离子型稀土矿山原地浸矿采场边坡的固坡效果及加筋效应,为赣南地区稀土矿山采场边坡防治技术提供新的思路。[方法]使用狗牙根与稀土矿砂质黏土构成的根—土复合体为研究对象,通过直剪试验分析土壤含根量和含水率对抗剪强度的影响,采用二维有限元法分析"竹格+狗牙根"的生态护坡模式对边坡稳定性的增强作用,利用正交试验的直观分析法对竹桩间距、长度和直径支护参数进行优化。[结果]植物根系可以显著提升土壤的黏聚力,但对内摩擦角的影响较小。当含根量达到0.5%及以上时,根—土复合体的抗剪强度增幅呈下降趋势,即存在最优含根量。根系对25%含水率条件下的土体加筋效应最显著。该生态护坡模式能够显著增强边坡的稳定性,当竹桩长度取3 m,间距2.5 m,直径8 cm时,其防护效果最佳。[结论]狗牙根根系在不同含水率、不同含根量条件下其加筋效果存在差异,"竹格+狗牙根"的生态护坡模式能够有效防止边坡浅层土的滑移。     

桑树根系对紫色土土壤抗剪强度的影响

在重庆市忠县石宝镇选择桑树林地,每隔10 cm分层采集土壤样品,分离桑树根系与土壤,利用根系分析系统WinRHIZO分析根系的长度、体积和表面积等指标,同时测定紫色土土壤抗剪强度、紧实度、水分含量和容重等指标,利用逐步回归分析从形态学角度评价桑树根系对紫色土土壤抗剪强度的影响。结果表明:桑树根系根长密度总体上随土壤深度的增加而减少,中根及小根根体积密度随土壤深度的增加而增加,细根及极细根表面积密度则随土壤深度增加而减少;桑树林地土壤抗剪强度总体上随土壤深度的增加而增加,10—40 cm层林地土壤抗剪强度显著高于同层对照;紫色土土壤抗剪强度增加值主要来源于桑树平均根体积密度和土壤水分增加值的贡献,且前者是主要贡献者,桑树根系可以有效提高紫色土土壤抗剪强度。     

紫色土和黄壤草本根土复合体抗剪性能试验研究

以重庆常见的紫色土和黄壤草本根土复合体为试验对象,研究含水率和含根量对土壤抗剪强度的影响,结果表明:①在试验含根量范围内,根系提高了土样抗剪强度,黏聚力和内摩擦角随含根量的增加而增大,但存在最优含根量区域,黄壤最优含根量为1%,紫色土最优含根量为0.6%;②在试验含水率范围内,黏聚力和内摩擦角受含水率影响显著(P<0.05),且随含水率的增加表现为先增加后减少,存在最优含水率,黄壤最优含水率为20%,紫色土最优含水率为25%;③在试验含水率范围内,含根量对紫色土黏聚力和内摩擦角的影响比黄壤大。     

Soil Health and Soil Fertility Assessment by the Haney Soil Health Test in an Agricultural Soil in West Tennessee

The Haney Soil Health Test (HSHT) is a recent approach to quantify soil health by focusing mostly on soil biology. It uses a new extractant (H3A) for the extraction of plant available nutrients, a new method of soil respiration measurement (24-hr CO₂ burst) using Solvita® gel system, and a new approach in determining bioavailable carbon (C) and nitrogen (N) namely water extractable organic C (WEOC) and water extractable organic N (WEON). A soil health score is calculated by combining Solvita® respiration, WEOC, and WEON data. The objective of this study was to test the feasibility of HSHT to detect the management-induced changes in soil nutrient levels and soil health in the production systems of west Tennessee. We tested soils collected from a cover crop field trial established in 2013 on a no-till corn (Zea mays L.) – soybean [Glycine max (L.) Merr.] rotation. Compared to Mehlich-1 and Mehlich-3, H3A extracted the lowest amount of soil extractable phosphorus, potassium, calcium and magnesium. Neither the soil health score nor its component parameters showed significant differences between cover crop treatments and the control. In addition, the Solvita® CO₂ data did not provide a reliable estimation of potentially mineralizable N. Overall, the HSHT did not detect differences in soil health due to cover cropping in west Tennessee. We conclude that HSHT, though a promising concept due to its focus on linking soil biology with soil fertility and soil health, may need extensive field evaluation and refinement in contrasting soils and climates across the US.     

侵蚀对苏南丘陵区非耕作土土壤质量的影响

只要具备适宜的条件，土壤侵蚀就会发生，苏南丘陵区也不例外。以^137Cs示踪法进行的研究表明，尽管植被覆盖良好，自然状态下的苏南坡地非耕作土上仍有土壤侵蚀发生。虽因地貌、气候等条件使这里的土壤净流失量不大，可是侵蚀还是引起土壤颗粒粗化，且主要丢失的是粉粒；并使土壤中有机质、全氮、全磷含量减少，即造成土壤质量退化。此外，当地土壤肥沃，侵蚀及伴随的养分流失产生的异地生态损害亦不容忽视。     

盐渍化土壤肥力演变规律研究

本文是在曲周试验区的长期定位试验和大田调查的基础上　，研究了盐渍化土壤在改良、利用及培肥过程中，构成土壤肥力的主要因素的演变规律．研　究结果表明：土壤有机质含量从治理初期的小于５ｇ／ｋｇ提高到１５　ｇ／ｋｇ左右；土壤碱解氮从开　始的富氮假象，逐步出现土壤碱解氮含量迅速下降的现象，再缓慢上升到７０～８０ｍｇ／ｋｇ，有　的甚至超过了１３０　ｍｇ／ｋｇ；土壤有效磷含量从２～３　ｍｇ／ｋｇ或者只有０．５～１　ｍｇ／ｋｇ左右，有的　地块近于零提高到１５～２０　ｍｇ／ｋｇ，有的已接近６０　ｍｇ／ｋｇ；土壤速效钾含量则由治理初期的２０　０　ｍｇ／ｋｇ，下降到３０　ｍｇ／ｋｇ左右；土壤微生物量明显增加，理化性状不断改善，熟化程度逐　步提高；土壤肥力的变化表现出了阶段性特征．提出了盐渍化土壤的合理施肥技术．     

南方红壤低山丘陵区水土流失综合治理

"南方红壤低山丘陵区水土流失综合治理"项目(2017YFC0505400)获得国家重点研发计划"典型脆弱生态修复与保护研究"专项支持。项目重点阐明区域水土流失演变规律及关键驱动因子,以生态功能提升与生产功能优化为核心,研发集成地表径流调控、土壤肥力提升、植被可持续恢复和景观结构优化为一体的水土流失治理技术体系,形成生态服务功能提升与民生改善的区域水土流失综合治理模式,为红壤低山丘陵区水土流失治理提供科技支撑。     

Soil Biological Activities in Monitoring the Bioremediation of Diesel Oil-Contaminated Soil

The effects of two different biological treatments on hydrocarbon degradation and on soil biological activities were determined during a 100-d incubation period. An evaluation of soil biological activities as a monitoring instrument for the decontamination process of diesel-oil contaminated soil was made using measurements of organic carbon content, soil microbial respiration, soil ATP and dehydrogenase, β-glucosidase, lipase enzyme activities. Five samples were used: S (control, uncontaminated soil), CS (contaminated soil), SCS (sterilized contaminated soil), CFS (contaminated soil plus N and P), CCS (contaminated soil plus compost). The relationships between soil parameters and the levels of total petroleum hydrocarbons (TPH) residues were investigated. Results showed that inorganic nutrients NP and compost stimulated hydrocarbon biodegradation but not all biological activities to a significant extent. The residual hydrocarbon trend was positively related with that of the organic C content, microbial respiration and with β-glucosydase activity, while both soil lipase and dehydrogenase activities were negatively related with the hydrocarbon trend. Lipase activity was found to be the most useful parameter for testing hydrocarbon degradation in soil.     

东北黑土区土壤侵蚀对土壤持水性的影响

为探究不同侵蚀程度对土壤持水性的影响,采用压力膜法对表土分别被侵蚀剥离0,10,20,30,40,50,60,70cm,3次重复,共计48个试验小区的土壤田间持水量、凋萎湿度进行测定,计算其土壤有效水含量。结果表明:随土壤侵蚀程度增加凋萎湿度呈微弱上升趋势,田间持水量和土壤有效水含量逐渐降低。土壤侵蚀70cm时,田间持水量降低7%,有效水含量降低11%。随侵蚀程度增加,土壤有机质含量下降。土壤田间持水量、有效水含量与土壤有机质含量呈正相关,与容重呈负相关。     

苏打盐碱化土壤pH与团聚体中球囊霉素相关土壤蛋白含量的关系

球囊霉素相关土壤蛋白(Glomalin-related soil protein,GRSP)在土壤团聚体形成中起重要作用,与土壤团聚体稳定性正相关。土壤盐碱化破坏土壤结构,降低土壤中GRSP含量,但影响多大尺寸团聚体GRSP含量并不清楚。本文采集45个松嫩盐碱化草地土壤样品,通过干筛法分离出直径0.25、0.25~1和1~2 mm 3种不同粒级团聚体,采用Bradford法测定土壤中GRSP含量,并测定土壤盐碱化指标,经Pearson相关分析和前向选择变量多元线性回归分析,结果显示:土壤pH显著影响各粒级团聚体总球囊霉素相关土壤蛋白(T-GRSP)含量和难提取球囊霉素相关土壤蛋白(DE-GRSP)含量,二者存在显著负相关关系,特别是0.25~1 mm粒级团聚体DE-GRSP含量与土壤pH存在极显著负相关关系,可解释22.3%的DE-GRSP含量变化。土壤pH、电导率、碱解氮和有效磷对各粒级团聚体易提取球囊霉素相关土壤蛋白(EE-GRSP)影响不显著。结果表明土壤苏打盐碱化影响0.25~1 mm团粒结构中较稳定的DE-GRSP含量,可能对土壤团聚体胶联和土壤碳存储产生负影响。     

东北典型黑土区土壤理化性质的变化特征

东北黑土区是我国最为重要的粮食生产基地,摸清第二次土壤普查以来主要黑土土种理化性质的变化特征可为保护黑土资源提供有力的科学依据。本文基于第二次土壤普查的典型黑土剖面资料,重新调查了典型黑土区内的23个黑土土种,结果表明:近20年来主要黑土土种上的粮食单产增加约81%;在化工肥料和侵蚀的共同作用下,黑土的有机质含量和全氮含量变化不大,但全磷含量显著增加,全钾含量显著降低,表层土壤酸化明显。建议今后适当增加钾肥施用量而减少磷肥施用量。     

土壤压实及有机质对其影响的研究进展

压实导致土壤板结的发生、与土壤团聚体的形成和破坏直接相关,而土壤的孔隙状况和水、气、热等条件改变在影响作物生长的同时,也会带来水土流失、碳氮温室气体排放等环境问题。在当今农业现代化进程加快、机械化水平提高的背景下,压实所引发的土壤板结问题愈益引起人们关注。本文在对土壤压实过程及其压缩曲线、表征参数等进行介绍的基础上,对近年来土壤压实过程及其影响因素方面的研究进展进行梳理,从提高土壤肥力、防治土壤板结的角度重点阐述了有机质改良土壤压实性状的效果及其作用机制,并对这一研究领域今后的发展趋势做了展望;研究认为在减少农业机械作业对农田压实次数和压实强度的前提下,提高土壤有机质含量、实行合理耕作仍然是我国今后改良土壤机械物理性质、培肥土壤和防止土壤板结的主要途径。     

新疆盐渍化区土壤盐分离子的空间变异特征

土壤中盐分含量与空间分布是了解多孔介质中水盐运移规律并进而因地制宜提出盐渍土改良措施的关键。利用地统计学,结合地理信息系统（GIS）,在面积约为2 000 km2的新疆典型盐渍化区渭干河流域布设了土壤取样点43个,测定了土壤表层（0～30 cm）盐分及其组成（Ca^2＋、Mg^2＋、K^＋、Na^＋、SO4^2-、Cl^-、HCO3^-）的空间变异性规律。结果表明：Ca^2＋、HCO3^-为正态分布,其余盐分离子符合对数正态分布;半方差分析得出总盐分符合球状模型,Mg^2＋、K^＋、Na^＋、Cl^-、SO4^2-符合指数模型,Ca^2＋符合高斯模型,而HCO3-则是纯块金效应;盐分离子的变程在14.3 km～64.1 km之间;盐分离子均表现为中等强度的空间自相关,但程度有所差异。用Kriging插值法对未测点的盐分离子进行最优估计,绘制含量分布图,从而可以更直观的反映研究区土壤盐分离子的空间变异特征。