冀北高原农牧交错带土地利用对土壤养分的影响研究——以康保县为例

研究农牧交错带不同土地利用类型与土壤养分的相互关系,可为退耕还林还草、退牧还草,合理利用土地提供科学依据。以位于冀北高原典型的农牧交错带康保县为例,对其3个综合农业区相互毗邻的5种不同土地利用类型进行土样采集,通过土样的化验分析表明,土壤有机质含量为退耕还林地〈撂荒地〈耕地〈退耕还草地〈天然草地;土壤全氮含量为退耕还林地〈退耕还草地〈撂荒地〈天然草地〈耕地;土壤速效氮含量为退耕还林地〈耕地〈退耕还草地〈天然草地〈撂荒地;土壤速效磷含量为天然草地〈退耕还林地〈退耕还草地〈耕地〈撂荒地;土壤速效钾含量为退耕还林地〈耕地〈退耕还草地〈天然草地〈撂荒地。综合可知,3个不同农业区土壤有机质含量为北部低山丘陵区〈中南部波状平原区〈东部缓坡丘陵区;土壤全氮含量为北部低山丘陵区〈中南部波状平原区〈东部缓坡丘陵区;土壤速效氮的含量为北部低山丘陵区〈中南部波状平原区〈东部缓坡丘陵区;土壤速效磷含量为北部低山丘陵区〈东部缓坡丘陵区〈中南部波状平原区;土壤速效钾在3个农业区含量相当。对比分析不同农业区土壤养分状况,为合理利用当地的土地资源、改善生态环境、提高当地经济效益提出若干建议。     

植被恢复过程中土壤养分的变化

在纸坊沟流域不同退耕年限的区域采集表层0~20 cm土样274个,分析了不同植被及其退耕年限下的土壤养分变化规律。结果表明,退耕后林草覆盖下的土壤有机质和全氮含量有所增加,特别是刺槐林地增加幅度较大,全磷含量变化不显著,草地覆盖下土壤的速效氮含量低于农田速效氮含量;土壤有机质、全氮、全磷、硝态氮和铵态氮随退耕年限增加呈现出先减少后增加的趋势;退耕年限与土壤有机质和全氮存在显著的正相关性。     

黄土高原不同土地利用方式对土壤养分与酶活性的影响

为了研究吴旗县不同土地利用方式对土壤养分以及酶活性的影响,对农耕地、天然草地、人工草地、灌木林地和乔木林地5种土地利用方式的土壤进行了调查、样品测定和分析。结果表明,天然草地和乔木林地0~20cm表层土壤有机质增长率均较大,为36.11%和32.96%,二者碱解氮含量也较高,分别为66.88和69.37 mg/kg;乔木林地和灌木林地0~20 cm表层土壤有效磷含量均高于天然草地和人工草地,乔木林地速效钾含量最高。乔木林地0~20 cm土层土壤脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶3种水解酶活性均高于其他4种土地利用方式,0~20 cm土层土壤酶活性均高于20~40 cm土层,表明人工种植乔木林可以使土壤水解酶活性增强,尤其表现在表层土壤。总之,乔木林对土壤有机质和养分、酶活性的增强效应最为明显。     

复垦煤矸山重构土壤剖面养分状况研究

以山西省霍州曹村煤矿矸石山复垦6年果园(OP)和复垦6年草地(GL)为样地,分析了2种农林用地类型煤矸山复垦重构土壤100 cm土层养分剖面差异,以期为煤矸山重构土壤选择合适的植被类型提供依据。结果表明,煤矸山复垦6年果园土壤养分含量明显优于复垦6年草地,其中养分改善程度较好的是土壤全钾、有效磷、全磷及有机质,较差的是土壤全氮和碱解氮。复垦6年果园土壤有机质和全量养分含量明显较常规果园低,但速效养分中有效磷和速效钾含量却优于或相当于常规果园;复垦6年草地除土壤速效钾含量高于常规草地外,其余土壤养分含量均明显低于常规草地。从两种复垦煤矸山100 cm土层养分含量的剖面差异来看,复垦6年果园土壤全钾和有效磷含量在土壤表层(0~20 cm)、中层(20~60 cm)和深层(60~100 cm)均高于复垦6年草地,土壤有机质、碱解氮和全磷的这种差异主要表现在表层或中层,但2种利用形式复垦地土壤全氮含量在100 cm土层中均无明显差异。     

黄土丘陵区不同植被类型土壤养分效应研究——以安塞纸房沟流域为例

分析了纸房沟流域不同植被类型的土壤养分效应,结果表明,不同类型植被的土壤有机质、全氮、水解氮、速效磷均向土壤表层富集,但对养分的影响不同,从剖面上看,0~20 cm>20~40 cm>40~60 cm;从不同植被类型看(全磷除外),乔木>灌丛>草本。土壤全氮、水解氮与土壤有机质之间呈显著的线性关系,而土壤全磷与土壤有机质的线性关系不显著。植被恢复过程中,土壤全磷含量变化很小。     

敖汉旗小流域不同植被类型区土壤养分状况分析

研究分析敖汉旗黄花甸子小流域不同植被类型区不同土层的主要养分含量。结果表明：不同植被类型区,天然灌木次生林对土壤养分的富集作用较明显;人工林中,混交林对土壤的改良效果较纯林的要好;天然草地最小。同一植被类型区,土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾及微生物生物量碳除40~60 cm土层出现波动外总体呈随土层加深而递减的趋势,pH值呈增大的趋势。     

宁夏荒漠草原自然恢复演替过程中生态效应的评价

[目的]评价宁夏荒漠草原自然恢复演替过程中生态效应。[方法]对封育3、4、5、6、7年及未封育荒漠草原植被和土壤进行调查、分析,并选取土壤容重、有机质、全氮、水解氮、速效磷、速效钾、植物群落密度、高度、盖度、生物量及多年生草本植物比例为评价指标,采用主成分分析法对不同封育年限草地的生态效应进行综合评价。[结果]群落密度、盖度以封育5年的草地最高;土壤有机质、全氮含量无明显变化规律;土壤速效氮、速效钾含量以封育4年的草地最高,土壤速效磷含量以封育6年的草地最高。[结论]草地生态效应综合得分以封育5年的草地最高,此时可考虑封育草地的适度利用。     

不同土地利用方式下土壤化学性质特征研究

在宁夏固原上黄试验区,对灌木林地、农地、天然草地、果园和人工草地上5种土壤的化学性质进行了分析,并探讨了土地利用方式对土壤化学性质的影响。结果表明:1碱解N表现为灌木林地>农地>人工草地>天然草地>果园;全N表现为天然草地≈灌木林地>农地>人工草地>果园;速效P为果园>农地>天然草地>人工草地>灌木林地;速效K为天然草地>果园≈农地>人工草地>灌木林地;有机质表现为天然草地=农地>灌木林地>人工草地>果园;阳离子交换量(CEC)为灌木林地>人工草地>农地>天然草地>果园;不同利用方式间pH差异不大。2不同种植年限的灌木林地和天然草地上土样间变异性较大,农地次之,而果园各土样间变异性不大。3在垂直剖面上,灌木林地的碱解N、速效K及有机质含量均为表层高于下层,而速效P、全N及CEC为表层低于下层;天然草地的所有养分含量除速效氮及全氮外,其他均为表层高于下层,但上下变化不剧烈;农地和人工草地主要养分含量及CEC表层高于下层;果园的CEC为表层低于下层,其他指标则为表层高于下层。4天然草地和灌木林地为同类地区最佳利用方式。     

腾格里沙漠人工植被恢复对土壤养分的影响

为了研究腾格里沙漠东缘植被恢复过程对土壤养分的影响,在研究区从东向西分别测定不同恢复措施下有机质总量和速效养分。结果表明:植被恢复过程中:流沙有机质相应显著增加,甘草最显著,杨柴和拧条也能显著增加土壤有机质。人工植被下全氮的变异增大,只有甘草和苜蓿能显著增加土壤全氮含量。土壤全磷的增加趋势也和有机质及全氮基本一致。梭梭、羊柴和拧条林地土壤碱解氮水平有降低的趋势,花棒和苜蓿能显著增加土壤碱解氮水平,沙丘碱解氮含量较低。沙丘速效磷含量较低,但是拧条、甘草和苜蓿都能显著增加土壤有效磷水平。甘草、花棒和苜蓿土壤速效钾呈下降趋势,沙丘的速效钾含量基本稳定维持在较低水平。     

黄龙山林区封育油松林土壤养分研究

对6个不同封育年限的天然次生油松林林地土壤肥力和酶含量进行了分析。结果表明,对于同一封育年限的油松林地,土壤有机质、硝态氮、速效磷和脲酶含量随采样深度增加而减小;在封育的前30年,林地表层土壤有机质含量随封育年限增加而减小,硝态氮、氨态氮和脲酶含量随封育年限增加表现出先减小后增大的趋势,速效钾、速效磷和过氧化氢酶含量表现出先增大后减小的趋势;封育30年后,林地表层土壤有机质和速效钾含量随封育年限增加而增加,硝态氮、氨态氮、速效磷和过氧化氢酶含量随封育年限增加表现出先增大后减小的趋势,脲酶含量则表现出先减小后增大的趋势。主成分分析结果表明,随着封育年限的增加,土壤综合因子值总体有下降的特征,为了加速有机质分解,提高林地肥力水平,对封育30年后的林分应进行卫生伐和择伐。     

滇西北高原水土保持生态修复措施的土壤理化效应

以滇西北高原香格里拉县纳帕海周边区域的坡耕地、荒草地、自然恢复灌丛、自然恢复高山松次生林以及人工混交林等五种生态系统类型为研究对象,采用时空互代法,将它们当作水土保持生态修复中的不同阶段,研究不同地类土壤理化性质的变化规律。结果表明,从不同土层看,0~20cm土层的土壤孔隙度、自然含水量和pH值比20~50 cm及50~100 cm土层有所增加,土壤容重则比下层减小;土壤有机质、全氮、水解性氮、全磷、速效磷、全钾及速效钾向土壤表层富集。从不同植被类型看,自然恢复灌丛、荒草丛对0~20 cm土层理化性质的改良作用大于人工混交林和高山松次生林。     

河西边缘绿洲荒漠沙地开垦后土壤性状演变及土壤碳积累研究

【目的】土壤养分变化及碳积累过程是评价绿洲农田生态系统结构、功能和生产力演化的重要指标。本研究的目的是通过了解西北干旱区自然荒漠开垦为灌溉农田后该指标的变化,揭示干旱区新垦农田土壤发育及演变规律,为新垦沙地持续利用提供指导。【方法】选择河西走廊中段临泽边缘绿洲0—46年开垦时间序列的沙地农田,取样分析0—60 cm土壤剖面的物理、化学性状变化及碳积累特征,通过比较2008年与2014年的耕层土壤(0—20 cm)测定结果,分析近几年土壤性状的变化。【结果】耕层土壤砂粒含量随开垦利用年限的增加而逐渐降低,但显著的变化发生在开垦16年后的农田,且最近10年土壤粒级组成变化不明显;在沙地开垦后的最初20年,耕层土壤有机碳(SOC)及全氮含量呈线性增加,20年后增加趋势减缓。开垦46年后,SOC、全氮、碱解氮、速效磷含量分别增加了9.0倍、6.3倍、6.3倍和13.5倍,耕层土壤无机碳(SIC)含量增加了77.1%;速效钾随开垦年限的增加呈先降低而后增加的趋势。20—40 cm和40—60 cm土层SOC及氮、磷、钾养分含量随开垦年限延长而逐渐增加,但变化幅度小于耕层土壤。2008—2014年的6年间,不同开垦年限的同一地块耕层土壤粒级组成未发生变化,但SOC及氮、磷、钾养分有明显的积累。沙地开垦46年后0—60 cm土层SOC、SIC和全碳的年平均固存量分别为0.75、0.79和1.47 kg·hm-2·a-1;SOC的积累主要发生在0—20 cm耕作层,而SIC的积累在40—60 cm土层。荒漠沙地转变为灌溉农田后有巨大的碳固存潜力;土壤黏粉粒增加对SOC及养分的积累和保持起重要作用。【结论】沙地开垦为灌溉农田后,随利用年限的增加,土壤肥力显著改善,但开垦46年后土壤肥力仍处于较低水平。对新垦沙地农田,要实现土地可持续利用和生产力持续提高,须采取提升土壤肥力水平的农田管理措施。     

山西平朔露天矿区复垦农用地表层土壤质量差异对比

以复垦农用地为研究对象,以原地貌未受损农用地和排土场未复垦地作为对照,共选择18个样地,对比研究复垦农用地、未复垦地及原地貌未受损农用地的土壤容重、田间持水量、pH值、有机质、全氮、全钾、有效磷、速效钾的差异,揭示复垦农用地土壤重构的过程及变异的规律。结果表明：（1）复垦农用地土壤容重、田间持水量、pH值、全钾、有效磷、速效钾的均值都略高于未受损农用地;而复垦农用地有机质、全氮的均值都略低于未受损农用地。（2）复垦农用地和未受损农用地在0~10 cm的土壤容重及pH值均略低于10~20 cm土层;0~10 cm的土壤肥力指标均值略高于10~20 cm土层。（3）在0~10 cm土层,复垦耕地和复垦林地的相关土壤理化性质要优于未受损耕地;在10~20 cm,复垦林地土壤理化性质基本上优于未受损耕地。（4）复垦13年的耕地土壤容重、速效钾与未受损耕地差异不显著;复垦22年林地的单个土壤理化指标基本上优于复垦19年林地,复垦19年林地的单个土壤理化指标基本上优于未受损林地。     

天然林人工更新后枯落物对土壤微生物数量及有效养分含量的影响

天然常绿阔叶林及其人工更新成檫木林、柳杉林后0~20 cm土层土壤在25℃、自然含水量培养环境下,添加不同枯落物处理,培养15、30、45、60、75和90 d后,分别测定土壤细菌、真菌、放线菌数量及碱解氮、有效磷和速效钾含量。结果表明:在不添加枯落物处理中,土壤细菌数量在初期持续增加至45 d达到最大值,随后不断下降;在添加枯落物处理中,细菌数量在60 d达到最大值,各处理真菌和放线菌数量分别在60 d和45 d达到最大值。土壤有效养分含量均随培养时间延长而增加。各培养时间土壤微生物数量和有效养分含量,在不添加枯落物时均为天然常绿阔叶林>檫木林>柳杉林,各林分土壤添加其自身林地枯落物高于不添加枯落物,而且在檫木林、柳杉林土壤中添加天然常绿阔叶林枯落物比添加其自身林地枯落物高。土壤微生物数量和有效养分含量两者间具有较好的相关性。说明天然常绿阔叶林人工更新后土壤微生物数量和有效养分含量下降,枯落物组成与质量对土壤肥力具有重要影响。     

天然林及坡耕地转变为巨桉林后土壤养分含量变化

以川西低山区天然林及其人工更新形成的1年生(Ⅰ1)、2年生(Ⅰ2)和3年生(Ⅰ3)巨桉林,坡耕地及其退耕形成的1年生(Ⅱ1)、2年生(Ⅱ2)和3年生(Ⅱ3)巨桉林为对象,研究天然林及坡耕地转变为巨桉人工林后土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量变化。结果表明:各土壤养分含量均呈现出天然林>Ⅰ1>Ⅰ3>Ⅰ2,坡耕地<Ⅱ1<Ⅱ2<Ⅱ3,0~20 cm土层高于20~40 cm土层。说明天然林转变为巨桉林会造成土壤养分降低,但这种情况可能随着栽种年限的增加有所缓解;同时,坡耕地转变为巨桉林后土壤养分含量随栽种年限的增加而增加。     

利用方式对砂质土壤有机碳、氮和磷的形态及其在不同大小团聚体中分布的影响

 【目的】为了解林地转化为农地对砂质土壤有机碳、氮和磷的形态及其在不同大小团聚体中分布的影响。【方法】本文采用物理与化学相结合的方法比较研究了自然林地、桔园和蔬菜地等3种利用方式下砂质土壤不同粒径团聚体中有机碳(C)、氮(N)和磷(P)的分布和化学形态。【结果】林地开垦种植柑桔和蔬菜，表土有机碳平均分别减少了79%和67%，全氮平均分别下降了64%和31%，而土壤磷却成倍的增加。农业土壤（桔园和蔬菜地土壤）的C/N比（11～19）低于林地土壤（25～37）。土壤颗粒态有机质对土地利用变化极为敏感，在林地开垦为桔园和蔬菜地后，颗粒态有机质形式的碳（POM-C）的下降幅度明显高于非颗粒态有机碳，林地、桔园和蔬菜地土壤POM-C占土壤总有机碳的平均比例分别为69.1%、41.0%和12.5%。林地土壤有机碳和氮素主要分布在> 0.5 mm 和0.25～0.5 mm 的团聚体中；而桔园和蔬菜地土壤的有机碳和氮素主要分布在0.25～0.5 mm 和0.053～0.125 mm团聚体中。磷素主要分布在＞0.5 mm 和＜0.053 mm等2个粒级中。农业土壤磷素主要以HCl-P形态存在，而林业土壤的磷主要以NaOH-OP (有机磷) 和H2O-P形态存在。【结论】研究证实了由原始林地开垦转变为农业用地不利于砂质土壤有机碳和氮的积累;利用方式改变可极大地影响砂质土壤中有机碳、氮和磷的形态及其在不同大小团聚体中的分布。     

Losses of Soil Organic Carbon and Nitrogen and Their Mechanisms in the Desertification Process of Sandy Farmlands in Horqin Sandy Land

Soil organic carbon (SOC) and total nitrogen (N) concentrations from bulk soils and soil particle size fractions in the different extent of desertified farmlands (potential, light, medium, severe, and most severe desertified farmlands) were examined to quantitatively elucidate losses of carbon and nitrogen and its mechanisms in the desertification process. Particle size fractions (2-0.1 mm, 0.1-0.05 mm, <0.05 mm) were obtained by granulometric wet sieving from 30 sandy soils (0-15cm depth) of different desertified extent. It was shown that soil physical stability index (St) in most severe desertified farmlands was 5-7% and St in other farmlands was less than 5%, which contributed to very low soil organic matter content. This was the intrinsic cause that sandy farmlands in Horqin sandy land was subject to risk of desertification. Desertification resulted in considerable losses of SOC and N. Regression analysis indicated that SOC and N content reduced 0.169 g kg-1 and 0.0215 g kg-1 respectively with one percent loss of soil silt and clay content. Losses of SOC and N were mostly the removal of fine particle size fractions (silt and clay, and a less extent very fine sand) from the farmlands by wind erosion, which were rich in organic matter and nutrients, as well as the depletion of organic C and N associated with coarse particles (>0.05 mm) in desertification process. The concentrations of C and N associated with sand (2-0.1 mm and 0.1-0.05 mm) significantly decreased with increase of desertified extent. Silt and clay associated C and N concentrations, however, were less changed, and in contrast, were higher in soils under most severe desertified extent than in soils under potential and severe desertified extent. The percentage of distribution in sand (>0.05 mm) associated C and N significantly increased with increase of desertified extent, suggesting that stability of SOC decreased in the desertification process.     

树冠位置对砂质果园土壤养分空间异质化的影响

对浙江衢州96 m²橘园土壤中速效N(NH₄-N,NO₃-N)及有效P,Cu,Zn等成分进行分析,结果表明在长期集约化经营条件下,成年砂质果园土壤养分在空间上呈明显的非均质性。果树树冠以下土壤速效养分和电导率等明显高于其他区域,这可能与树冠对雨水的拦载作用减弱了对树下土壤的淋洗作用及喷施在果树上的微量元素随雨水降落在树冠以下土壤有关。在进行田间采集土样和测土施肥时应该考虑这方面的变异性。     

晋西黄土丘陵区不同人工林下土壤养分性质研究

为了研究晋西黄土丘陵区不同人工林下土壤养分特性之间的异同,在该区选取了4种典型人工林配置模式,对其土壤表层(0～20cm)和下层(20～40cm)土壤的有机质含量、全量养分(N、P、K)以及速效养分(N、P、K)、pH值等进行了测定和比较,并据此分析了不同人工林下土壤养分分布的特性。结果表明:不同人工林模式下养分含量具有明显的层次性,除全K外,几种主要养分均存在表层(0～20cm)高于下层(20～40cm)的特征;通过相关分析和主成分分析发现,土壤有机质和全N、速效N存在极显著正相关关系,4种人工林模式下土壤养分综合得分由高到低依次为针阔混交林、人工阔叶林、人工针叶林和灌木林。     

个旧锡矿山废弃地不同土地利用方式土壤重金属的影响

为研究锡矿山不同土地利用方式的重金属污染变化状况,通过对个旧锡矿山废弃地的7个不同土地利用方式采样点土壤物理性状、土壤养分状况及重金属进行测定分析。结果表明,土壤物理性状与耕作、施肥和植被恢复具有一定的关系,通过采取合理的植被恢复措施,可以逐步改善土壤的物理性状;在土壤养分方面,小黑山农地土壤养分较高,和土壤施肥关系较大,杜仲林地的各指标相对其他林地和尾矿库明显在增加,说明随着植被恢复时间的增加,土壤肥力逐渐得到改善;从重金属含量来看,牛坝荒农地和尾矿库的Cu、Zn、Pb、As、Cd各项指标值均居于较高水平,牛屎坡1#、牛屎坡林地2#、白虎山杜仲林地的Cu、Pb、As、Cd指标值较牛坝荒尾矿库农地和尾矿库以及小黑山农地低,说明植物恢复措施对降低重金属的含量具有一定的作用;锡矿山废弃地土壤肥效和土壤重金属污染程度存在一定关系,有机质与Cu、As呈极显著负相关,水解N与Cu、As呈极显著负相关,与Cd、Pb呈显著相关,全N与Cu具显著相关性,与As具有极显著相关性。