林地针叶化对土壤微生物特征影响研究

通过野外调查和典型剖面试验分析，对比研究了不同人工林地土壤微生物分布特征，揭示了人工阔叶林地、混交林地和针叶林地土壤剖面微生物区系的分布规律，以及林地大面积针叶化对生物多样性的影响，提出了生态恢复和重建的途径与措施。     

子午岭地区林地破坏加速侵蚀对土壤养分流失和微生物的影响研究

以浅沟集水区为研究对象,分析了子午岭地区林地被开垦破坏15年后裸露地在不同侵蚀强度和侵蚀方式下的土壤养分流失和土壤微生物数量的变化。结果表明,林地开垦破坏后,土壤侵蚀加剧发展,侵蚀强度达159.7t/(hm2a),是林地土壤侵蚀量的上千倍。开垦破坏15年后,裸露地浅沟集水区不同地形部位表层土壤全氮、有机碳、速效磷和土壤微生物总数显著减少,同林地相比,依次分别减少37.9%～82.6%、42.7%～86.4%、24.2%～80.3%和31.8%～92.0%。在裸露地浅沟集水区梁坡随坡长的增加,表层土壤有机碳、全氮和速效磷含量及微生物总数呈显著的下降趋势,且沟槽的土壤各养分含量及微生物总数明显低于沟间。裸露地浅沟集水区土壤养分流失强度及微生物数量减少幅度在浅沟集水区的空间分布与土壤侵蚀方式和侵蚀强度相对应。林地开垦破坏15年后,土壤养分以有机碳流失最严重,其次分别为速效磷、全氮;微生物中的真菌减少幅度最大,细菌次之,放线菌减少幅度最小。     

黄土丘陵区不同土地利用方式对土壤微生物量碳氮磷的影响

为探讨植被区与土地利用方式对土壤微生物量的影响,在陕西省延河流域森林区、森林草原区和草原区采集5种土地利用方式下的土壤剖面样品(0-10cm,10-30cm),并对其微生物量碳(SMBC)、微生物量氮(SMBN)和微生物量磷(SMBP)及土壤理化性质进行了分析。结果表明,微生物量磷的含量在3个植被区中均是在农地、撂荒地中相对较高,微生物量碳、氮在森林区表现为:乔木林地>农地在森林草原区表现为:灌木林地>天然草地>乔木林地>农地>撂荒地在草原区表现为:天然草地>乔木林地>灌木林地>农地>撂荒地。相同土地利用方式下,土壤养分和微生物量在森林区最高,森林草原区次之,草原区最低。相关分析表明,微生物量碳、氮、磷、代谢熵、微生物量碳氮比与土壤养分相关性极为密切。因此,土壤微生物量能够作为评价土壤质量的生物学指标。不同植被区不同土地利用方式对土壤质量的改善作用不同,林地和天然草地作用效果好,对土壤微生物量的提高有明显的促进作用。     

土壤干化的水文生态效应

应用土壤-植被-大气传输模型(SVAT-model)——CoupModel,对黄土丘陵沟壑区农地(马铃薯)、林地(刺槐林)、采伐迹地(刺槐被砍伐)和荒草地(天然灌草)的土壤水分变化进行了模拟。分析了不同植被覆盖条件下土壤干化程度、气候干旱和植被耗水对土壤干化的贡献率以及土壤干化的水文生态效应。研究结果表明:农地不存在土壤干化现象,刺槐林地、采伐迹地和荒草地均存在明显的土壤干层,以刺槐林地最为严重;气候干旱和植被过度耗水对土壤干化的贡献率分别为70.74%和29.26%,气候干旱是导致土壤干化的主要原因;土壤干化可以导致土壤剖面水分交换深度变浅,土壤剖面水分的移动性变差,使土壤水库丧失77.58%~93.55%的调节能力,形成土壤水分循环的隔离层,增加植被生长对年度降水的依赖性。总之,土壤干化恶化了陆地土壤水文循环环境,影响植被的正常生长,不利于黄土丘陵沟壑区的生态环境建设。     

东北黑土区农林混合利用坡面土壤水分空间异质性及主控因素

针对黑土区坡面尺度上土壤水分在土地利用结构(从坡顶到坡脚,即沿着坡长方向,不同土地利用类型的排列方式)、土地利用类型(农地和林地)及地形要素的协同作用下的空间分异规律及影响机制尚不清楚的现状,以黑龙江省黑土区的农林混合利用典型坡面(克山县)为研究对象,应用植被数量生态学中的冗余分析方法(RDA)分析0~20、20~40、40~60 cm土壤水分剖面变异特征、不同土地利用结构下(农地-农地-农地-农地-农地,农地-农地-林地-林地-农地,农地-农地-林地-林地-林地,林地-林地-农地-林地-农地)坡面土壤水分异质性及其与环境因子的定量关系。结果表明:研究区坡面土壤含水率介于5.77%~45.57%,农地土壤含水率显著高于林地(P0.05),纵向上不同土地利用类型层间土壤含水率差异均不显著;土壤水分呈中等变异,纵向上农地各土层的变异系数(35.9%~39.6%)均高于林地(30.0%~36.5%),农林混合利用加强了土壤水分的空间变异程度;4种土地利用结构下,坡面土壤水分沿坡长方向呈不同的变化趋势,与土地利用镶嵌分布规律有关;冗余分析结果显示土地利用类型是影响黑土区坡面土壤水分异质性的主控因素,坡度次之,坡位和海拔高度对坡面土壤水分异质性也有影响。对于黑龙江黑土区坡面,需要结合土地利用结构配置等土地管理措施与不同的农业措施来防止坡面土壤侵蚀、提高东北区土壤肥力,实现经济效益、生态效益的协调统一。     

土地利用和轮作方式对旱地红壤生化性质的影响

研究不同土地利用和轮作方式对旱地红壤肥力的影响对提高红壤质量具有十分重要的指导意义。本研究以湖南省桃源县的林地、大豆-油菜轮作、玉米-休闲轮作土壤为研究对象,明确了林地、农地土壤及农地不同轮作方式对土壤化学和生物性质的影响。结果表明,林地土壤的pH、有机碳、速效养分、微生物生物量碳及酶活性(纤维素酶、酸性磷酸酶、转化酶、蛋白酶)均显著高于农地土壤;大豆-油菜轮作土壤的pH、养分含量、微生物生物量碳含量及其微生物熵在大多数情况下高于玉米-休闲轮作,但轮作处理对各酶活性的影响并不完全一致。这种不一致性可能与不同酶对由不同利用和轮作方式导致的土壤性质差异的敏感性不同所致。土壤有机碳和pH与各生物指标均呈显著正相关关系,表明提高该地区的土壤有机碳含量对于维持土壤的生化性质具有重要的作用。     

坡地不同利用方式下土壤微生物和酶活性以及生物量特征

黄土高原丘陵沟壑区陡坡天然草地,人工草地和农地土壤剖面的细菌、真菌、放线菌总数量以天然草地最多,人工草地最少。三大类群在农地上的数量分布有明显的层次差异,即随土层加深而减少。土壤蔗糖酶、脲酶、中性磷酸酶活性表现为：天然草地＞农地＞人工草地。地上部生物量以农地最高,天然草地最低,根系生物量则是农地最高,人工草地最低;微生物生物量与根系生物量一样为：农地＞天然草地＞人工草地。天然草地土壤剖面０～５０ｃｍ土层的微生物及其酶活性都较高,而农地只在０～１０ｃｍ的表土层有相对高的微生物数量和土壤酶活性。     

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。     

宁夏黄土丘陵区植被恢复对土壤养分和微生物生物量的影响

本研究以宁夏固原天然草地、农地、撂荒地和不同年限的柠条林地为研究对象,分析了不同植被类型下土壤养分和土壤微生物生物量碳、氮、磷的变化。研究结果表明:土壤养分除速效磷和全氮外,其他指标均为农地最低,撂荒地次之,并且随植被恢复年限的增加而增加;不同植被类型条件下,土壤微生物生物量有显著差异,微生物量碳含量表现为撂荒地农地天然草地3年柠条林地13年柠条林地23年柠条林地,微生物量氮以天然草地最低,农地、撂荒地和不同年限柠条林地较大,不同植被类型土壤微生物量磷差异显著,在5~20cm土层和20~40cm土壤中表现尤为突出。土壤微生物量碳、氮、磷与植被类型和植被恢复年限关系密切。柠条林对土壤微生物生物量有明显促进作用,并且随着植被恢复年限的增加改良效果越显著。     

桂林岩溶区不同利用方式土壤粒径分布与活性有机碳的关系

为了解岩溶区土壤粒径分布与活性有机碳组分的关系,分别从岩溶区和碎屑岩区选取林地、灌草丛、果园三种主要土地利用类型,测定其土壤剖面的颗粒组成以及活性有机碳组分含量。结果表明,岩溶土壤与碎屑岩土壤粒径分布中,0.002 mm粒组含量最大,均超过25%,且土壤质地以黏土为主。岩溶土壤总有机碳剖面分布呈凸肚型,其含量在剖面10~30 cm处达到最大值;而碎屑岩土壤总有机碳含量随着剖面深度的加深呈下降趋势,其含量在剖面0~10 cm处为最大值。除岩溶林地外,其余剖面的微生物量碳含量均随土壤深度的加深而减小,在剖面深度0~10 cm处为最大值,在70~90 cm处为最小值。岩溶区土壤溶解有机碳含量在不同深度的差值较小;碎屑岩区溶解有机碳含量在0~10 cm处为最大值,在20~30 cm处为最小值。岩溶区溶解有机碳含量与0.02~0.002 mm粒组呈显著负相关关系(p0.05),与0.002 mm粒组呈显著正相关关系(p0.05);碎屑岩溶解有机碳含量与2~0.25 mm及0.25~0.05 mm粒组呈显著负相关关系(p0.05),与0.002 mm粒组呈显著正相关关系(p0.05)。在不同土地利用方式中,林地土壤微生物量碳及溶解有机碳含量最大,灌草丛土壤次之,果园土壤最小,且果园土壤0.002 mm粒组含量最小。