侵蚀环境撂荒地植被恢复与土壤质量的协同效应

 【目的】探索黄土丘陵区退耕撂荒地植被恢复与土壤相关要素的关系,为生态恢复重建决策提供理论依据。【方法】以中国科学院安塞水土保持实验站墩山退耕不同年限的撂荒地为研究对象,通过植被群落特征调查和土壤质量测试分析等,运用相关和回归分析方法对植被恢复过程中植被与土壤质量的协同效应研究。【结果】在其恢复过程中,植被地上生物量与植被覆盖度呈正相关,它们与土壤容重呈负相关,而与土壤大团聚体、水稳性大团聚体、有机质含量、全氮含量、水解氮含量、速效钾含量、微生物量（C、N、P）以及土壤呼吸强度之间呈正相关,与土壤全磷、速效磷含量无显著相关性。同时,植被地上生物量和植被覆盖度与土壤抗蚀性关系密切,它们与表示土壤抗蚀性能的土壤团聚度、结构系数之间呈正相关,与土壤分散系数、结构体破坏率之间呈负相关。土壤容重与土壤大团聚体、水稳性团聚体含量之间呈负相关,土壤大团聚体含量与水稳性团聚体含量之间亦呈正相关。【结论】黄土丘陵区退耕撂荒地植被恢复过程中,土壤质量得到不断恢复提高,并能促进植被的生长繁衍,推动植被恢复演替进展,植被恢复健康和演替的同时,亦进一步推动土壤质量的改善提高,二者之间表现为正向互作效应。     

黄土丘陵区不同植被类型根际土壤微团聚体及颗粒分形特征

 【目的】研究黄土丘陵区坡耕地退耕后不同植被根际土壤微团聚体及颗粒的分形特征,为该地区植被恢复中土壤质量评价和生态恢复的持续健康发展提供科学依据。【方法】通过室内分析,运用分形理论,研究黄土丘陵区墩山小流域天然草地、人工草地和人工灌木等6种植被根际土壤微团聚体以及颗粒组成的分形特征。【结果】黄土丘陵区坡耕地退耕后,不同植被对土壤微团聚体以及颗粒组成影响不同。无论是根际还是非根际,天然草地0.25—0.05 mm、0.05—0.01 mm微团聚体含量以及土壤团聚状况、团聚度均高于人工灌木和人工草地,而0.25—0.05 mm、0.05—0.01 mm土壤颗粒含量以及分散系数、分散率低于人工灌木和人工草地,根际微团聚体分形维数和颗粒分形维数高于人工灌木和人工草地。除柳枝稷外,根际土壤团聚状况和团聚度高于非根际,分散系数和分散率低于非根际;不同植被根际微团聚体分形维数和颗粒分形维数均低于非根际土。相关性分析表明,与非根际相比,根际土壤微团聚体及颗粒分形维数与土壤基本理化性质相关性更显著。【结论】黄土丘陵区坡耕地退耕后,天然草地对于土壤微团聚体的改善作用优于人工灌木和人工草地。与非根际相比,根际土壤具有更好团聚结构,而且根际土壤分形特征能更好反映土壤性质的变化规律,因此可作为该地区植被恢复过程中土壤质量评价的指标。     

黄土高原次生林植被演替过程中土壤团聚体动态特征分析

【目的】分析植被自然演替过程中土壤团聚体的动态变化特征,为植被的近自然恢复和适地适树适草提供科学参考。【方法】选取黄土高原中部子午岭林区8个演替阶段（玉米地、退耕10 a草地、退耕20 a草地、白刺花灌木林、白桦林、油松林、辽东栎 油松混交林和辽东栎林）的典型地块设置样地,分层采集土样和植物根系,测定不同粒径（<0.25,0.25~0.5,0.5~1,1~2,2~5和≥5 mm）水稳性团聚体和有机质（SOM）含量及根系生物量(RB),计算表征土壤团聚体稳定性的指标（平均质量直径（MWD）、分形维数（D）、≥0.25 mm水稳性团聚体含量（R_0.25）、团聚体破坏率（PAD））,采用Spearman法分析不同粒径（<0.25,0.25~0.5,0.5~1,1~2,2~5和≥5 mm）水稳性团聚体含量与演替阶段、MWD、D、R_0.25、PAD、RB、SOM的相关性。【结果】①在植被演替过程中,与演替初期（玉米地）相比,小粒径（<0.25 mm）水稳性团聚体含量总体减少,大粒径（≥5,2~5和1~2 mm）水稳性团聚体含量总体增加。②在植被演替过程中,MWD呈先增加后下降趋势,最大值出现在退耕20 a草地。与演替初期相比,植被演替总体上增加了MWD、R_0.25,增幅分别为77.7%~148.4%和40.1%~71.1%;降低了PAD和D,降幅分别为48.0%~63.2%和3.4%~7.2%。③整个演替过程中,辽东栎 油松混交林直径≤2 mm的RB最大。各土层中,随着植被演替,SOM呈现先波动增加后略下降的变化趋势。④植被演替阶段与RB、SOM呈极显著正相关（P<0.01）,MWD与2~5和≥5 mm水稳性团聚体含量、SOM呈极显著正相关（P<0.01）,R_0.25和SOM分别与D、PAD呈极显著负相关（P<0.01）。【结论】在植被演替过程中,与演替初期（玉米地）相比,土壤有机质含量和植被根系生物量均增加,土壤团聚体结构得以改善,团聚体粒径分布更趋合理,土壤抗蚀抗冲能力提高。     

豫西黄土丘陵区不同退耕地土壤大团聚体 的组成及其分形特征

选取退耕10年左右的乔木林、灌木林、果园、人工草地及荒地,对表层土壤大团聚体的分布、稳定性及其分形特征进行研究。结果表明,2 mm的团聚体在土壤团粒结构中占主导地位,灌木地、乔木地和荒地土壤中2~5 mm和1~2 mm团聚体含量较耕地显著提高;灌木地、乔木地、果园、草地和荒地表层土壤中5mm和2~5 mm两个粒级水稳性团聚体含量较耕地均显著提高。灌木林、乔木林、草地和荒地土壤中干筛和湿筛团聚体的平均重量直径和几何平均直径较耕地均显著增加,分维数较耕地显著降低,这4种退耕地土壤结构显著改善,果园土壤结构的改善尚不明显。团聚体分维数能较好地描述土壤团聚体的分布状况且与土壤理化性质关系密切。     

基于质量和数量方法的不同粒径土壤团聚体水稳性评价

【目的】研究湿筛后不同粒径土壤团聚体质量和数量分布特征以及水稳性,为土壤结构的改良提供科学依据。【方法】以黄土丘陵区不同撂荒年限(7,14和34年)的草地和坡耕地土壤(对照,CK)为研究对象,从质量和数量的角度探讨了不同恢复年限和不同粒径土壤团聚体湿筛后粒径分布特征,选取粒径大于0.25mm团聚体含量(R0.25)以及平均质量直径(MWD)2个指标评价不同粒径团聚体的水稳性。【结果】(1)随着植被恢复年限的延长,土壤中粒径1mm的团聚体质量分数增加,粒径为0.25～1mm的团聚体质量分数增加不明显;团聚体数量与质量变化规律一致,但数量变化量随粒径减小而成倍的增加。(2)不同粒径土壤团聚体湿筛后,粒径0.25mm微团聚体的质量分数最高;团聚体数量则表现为随粒径的减小而成倍增加。(3)当粒径为0.25～5mm时,随着粒径的增大,土壤团聚体的水稳性降低,其中粒径2～5mm团聚体的水稳性最差。(4)当粒径为0.25～5mm时,有机质含量随粒径的减小呈增加趋势,各粒径团聚体有机质含量与MWD减小比例呈负相关,与R0.25呈正相关。【结论】用数量方法评价团聚体分布特征的结果与用质量方法评价的结果存在差异,小粒径团聚体的水稳性更强。     

不同土地利用方式对喀斯特峰丛洼地土壤团聚体碳、氮、磷分布特征的影响

以贵州茂兰喀斯特自然保护区耕地、退耕还草地、退耕还林地、灌丛和原生林为研究对象,研究不同土地利用方式对0~20 cm土层土壤团聚体有机碳、全氮、全磷的分布特征以及对团聚体中有机碳、全氮、全磷含量的影响。结果表明,与耕地相比,退耕还草地、退耕还林地、灌丛和原生林明显提高了原状土壤及各粒径团聚体土壤有机碳、全氮的含量,而全磷含量则相反;随着粒径的逐渐减小,有机碳、全氮含量在0.25~0.50 mm粒级团聚体中最高。相关分析表明,土壤有机碳、全氮含量均与5、2~5、1~2、0.25~0.50、≤0.25 mm粒级团聚体之间呈极显著相关关系,其中与5粒级团聚体呈极显著负相关,而与0.5~1.0 mm粒级团聚体不相关;全磷含量与有机碳、全氮含量及2~5、0.25~0.50 mm粒级呈极显著负相关,与5、2~5 mm粒级团聚体呈显著相关,而全磷含量与0.5~1.0 mm、≤0.25 mm粒级团聚体间不相关。     

基于质量和数量方法的不同粒径土壤团聚体水稳性评价

【目的】研究湿筛后不同粒径土壤团聚体质量和数量分布特征以及水稳性，为土壤结构的改良提供科学依据。【方法】以黄土丘陵区不同撂荒年限（7，14和34年）的草地和坡耕地土壤（对照，CK）为研究对象，从质量和数量的角度探讨了不同恢复年限和不同粒径土壤团聚体湿筛后粒径分布特征，选取粒径大于0.25 mm团聚体含量（R0.25）以及平均质量直径（MWD）2个指标评价不同粒径团聚体的水稳性。【结果】（1）随着植被恢复年限的延长，土壤中粒径＞1 mm的团聚体质量分数增加，粒径为0.25~1 mm的团聚体质量分数增加不明显；团聚体数量与质量变化规律一致，但数量变化量随粒径减小而成倍的增加。（2）不同粒径土壤团聚体湿筛后，粒径＜0.25 mm微团聚体的质量分数最高；团聚体数量则表现为随粒径的减小而成倍增加。（3）当粒径为0.25~5 mm时，随着粒径的增大，土壤团聚体的水稳性降低，其中粒径2~5 mm团聚体的水稳性最差。（4）当粒径为0.25~5 mm时，有机质含量随粒径的减小呈增加趋势，各粒径团聚体有机质含量与MWD减小比例呈负相关，与R0.25呈正相关。【结论】用数量方法评价团聚体分布特征的结果与用质量方法评价的结果存在差异，小粒径团聚体的水稳性更强。     

青花椒种植对土壤微团聚体分形维数和生化特性的影响

【目的】研究坡耕地转变为青花椒林地和弃耕地后土壤微团聚体组成、分形维数和土壤肥力变化,以及分形维数与土壤肥力之间的关系,为坡耕地退耕后青花椒种植和土壤管理提供参考。【方法】以川东丘陵区青花椒林(2,5,9和14年,分别以QHJ-2、QHJ-5、QHJ-9和QHJ-14表示)、弃耕地(14年,QGD)和坡耕地(CK)为研究对象,测定土壤微团聚体组成、养分含量、酶活性与微生物数量,运用分形模型和隶属函数法分别计算微团聚体分形维数和土壤肥力综合值,并探讨土壤微团聚体分形维数(D)、特征微团聚体组成比例(PCM)和粒径0.02mm与2～0.02mm土壤微团聚体含量的比值(RMD)与土壤肥力间的关系。【结果】坡耕地退耕为青花椒林和弃耕地促进了大粒径土壤微团聚体含量的增加和小粒径土壤微团聚体含量的降低。坡耕地转变为青花椒林地后,土壤养分含量、微生物数量和酶活性均显著增加,相同退耕年限下,青花椒林地土壤养分含量、微生物数量和酶活性均优于弃耕地。土壤肥力综合值表现为QHJ-14QHJ-9QGDQHJ-5QHJ-2CK。土壤PCM、RMD和D均随着青花椒种植年限的延长而降低。土壤PCM、RMD和D与土壤养分含量、微生物数量和酶活性及土壤肥力综合值呈显著负相关(P0.05)。【结论】坡耕地种植青花椒和弃耕有利于改善土壤微团聚体的组成,促进小粒径微团聚体向大粒径微团聚体聚合,能有效提高土壤肥力;土壤PCM、RMD和D可作为坡耕地退耕后土壤肥力变化的综合评价指标。     

复垦模式对矿区土壤团聚体组成及其有机碳、氮分布的影响

为研究不同复垦模式对矿区土壤团聚体组成及其有机碳、氮分布的影响,以平朔矿区安太堡露天煤矿3 a荞麦复垦、3 a苜蓿复垦为研究对象,以3 a自然恢复地为对照,分别采集3种模式下表层0～20 cm土样,测定机械稳定性团聚体、水稳性团聚体含量及其有机碳、氮含量,并进行相关指标分析。结果表明,随着团聚体粒径的减小,荞麦复垦与自然恢复地下的土壤机械稳定性团聚体含量均呈现出先增加后减少的趋势,且主要集中在1～2、0.25～1.00、≤0.25 mm粒径内,其中,2 mm粒径中机械稳定性团聚体含量表现为苜蓿复垦显著高于荞麦复垦和自然恢复地,0.25～1.00 mm粒径中苜蓿复垦显著低于荞麦复垦和自然恢复地,≤0.25 mm粒径中各复垦模式间无显著性差异;土壤水稳性团聚体主要集中于≤0.25 mm微团聚体内,而苜蓿复垦显著提高了0.25 mm粒径的水稳性团聚体含量,其中,苜蓿复垦下2 mm粒径的水稳性团聚体含量达23.77%,比荞麦复垦与自然恢复地分别高出13.37%和14.12%;土壤团聚体稳定性从大到小表现为苜蓿复垦荞麦复垦自然恢复地。团聚体有机碳、氮含量主要集中于0.25 mm粒径内,其中,苜蓿复垦下0.25～1.00 mm粒径的团聚体有机碳、氮含量分别达到最大值7.66、1.35 g/kg,各处理团聚体碳氮储量均以0.25 mm大团聚体为主;植物复垦提高了0.25 mm土壤团聚体C/N值,降低了≤0.25 mm粒径团聚体C/N值。植物复垦能够提高0.25 mm粒径机械稳定性团聚体和水稳性团聚体含量,增强团聚体的稳定性,并且可提高土壤团聚体有机碳、氮含量;苜蓿效果优于荞麦,其可作为矿区复垦优选植被。     

应用Le Bissonnais 法研究黄土丘陵区植被类型对土壤团聚体稳定性的影响

植被类型直接影响土壤特性,对土壤团聚体的形成和稳定性有重要影响,水稳性团聚体是反映黄土高原土壤抗蚀性的最佳指标。本文选择黄土丘陵区延河流域作为研究区域,应用Le Bissonnais(LB)法和Yoder法测定了森林、森林草原两种植被类型下土壤水稳性团聚体稳定性,对比分析了LB法3种处理的结果,并计算土壤团聚体平均重量直径（MWD）和可蚀性因子K值。结果表明：在LB法3种湿润处理下,预湿后扰动处理（WS）对土壤团聚体结构的破坏程度最大,处理后土壤水稳性团聚体以<0.2 mm为主;快速湿润处理（FW）对团聚体的破坏程度次之;慢速湿润处理(SW)对团聚体的破坏程度最小,处理后土壤水稳性团聚体主要以>2 mm团聚体为主;说明黄土丘陵区延河流域土壤团聚体破坏的主要机制是气爆作用（消散作用）和机械扰动。LB法的3种处理结果中预湿后扰动的测定结果与传统的湿筛法（Yoder法）更接近。LB法包含Yoder法的基本原理,能够全面、准确的测定土壤团聚体结构,适宜作为黄土丘陵区土壤团聚体测定方法。森林植被类型的土壤团聚体平均重量直径（MWD）大于森林草原植被类型,而且SW>FW>WS,但可蚀性因子K值却是森林植被类型小于森林草原植被类型。土壤水稳性团聚体由小颗粒向大颗粒转变,土壤结构趋于稳定。不同植被类型下土壤有机质含量不同,土壤团聚体形成过程及土壤团聚度也有差异,因而造成土壤可蚀性和土壤抗蚀性能不同。     

不同水土保持植被对典型黑土微团聚体稳定性的影响

以典型黑土区落叶松人工林、水曲柳人工林和草地等水土保持植被以及耕地土壤为研究对象,通过土壤微团聚体分散系数、粒径组成以及不同粒径微团聚体有机碳质量分数的测定计算和分析。结果表明:(1)与耕地相比,所研究的3种水土保持植被均可显著增加(0.05 mmd≤0.25 mm)大粒径微团聚体组成比例、降低(d≤0.002 mm)小粒径微团聚体组成比例(P0.05),并表现出乔木植被对增加土壤大粒径微团聚体比例的作用显著强于草地植被(P0.05);(2)所研究的3种水土保持植被总体上均不同程度地较耕地增加了土壤微团聚体有机碳质量分数,尤其是乔木植被显著增加了土壤中各个粒径的微团聚体有机碳质量分数,且增加幅度显著高于草地植被(P0.05);(3)水土保持植被均显著降低了土壤分散系数(P0.05)。可以认为,水土保持植被通过改善土壤微结构和增加微团聚体有机碳质量分数,进而实现增强微团聚体的稳定性,以微团聚体有机碳质量分数增加的贡献大于微团聚体组成的改变。     

宁南山区植被恢复对土壤团聚体水稳定及有机碳粒径分布的影响

土壤团聚作用和土壤有机碳固定之间密切相关.对宁南山区不同植被恢复措施和年限下土壤团聚体粒径分布及稳定性、土壤团聚体中有机碳及其组分分布进行了研究,探讨了有机碳及其组分对植被恢复的响应.结果表明,不同植被恢复措施下,土壤团聚体粒径分布表现为“V”字分布:＞5 mm和＜0.25 mm这两个粒径的团聚体含量最多,5-2 mm、1-0.25 mm团聚体的含量次之,2-1 mm粒径的团聚体含量最少.坡耕地的平均重量直径(MWD)最低,为1.4,其他植被恢复措施下土壤的平均重量直径MWD在1.9-3.1之间.不同的植被恢复措施下,0-20 cm土层和20-40 cm土层全土有机碳含量在7.4-17.7 g/kg之间、微生物碳含量分布在50.3-664.7 mg/kg之间、腐殖质碳含量在0.9-2.5g/kg之间.胡敏酸碳含量分布在0.2-0.6 g/kg,富里酸碳含量在0.6-1.9 g/kg之间.全土有机碳、微生物碳、腐殖质碳、富里酸碳均为坡耕地最低,其他植被恢复措施的有机碳、微生物碳、腐殖质碳、富里酸碳含量分别是坡耕地的1.1-2.3倍、2.0-8.4倍、1.0-2.0倍、1.2-2.4倍.不同粒径团聚体有机碳相比较,大多呈现中间高两边低的变化趋势,最大值出现在中间粒径,即5-2 mm、2-1 mm、1-0.25 mm这3个粒径.逐步回归表明,5-2 mm团聚体和1-0.25 mm团聚体有机碳含量的提高有助于土壤水稳性团聚体的形成.研究结果表明,植被恢复提高了土壤团聚体有机碳含量,在碳形态上,富里酸碳和微生物生物量碳对不同植被恢复措施的敏感度较高,胡敏酸碳含量则相对稳定.     

黄土丘陵区人工灌木林土壤抗蚀性演变特征

 【目的】土壤抗蚀性是评定土壤抵抗土壤侵蚀能力的重要参数之一,研究黄土丘陵区坡耕地退耕营造灌木林后土壤抗蚀性变化过程对认识该地区生态恢复过程中土壤质量的演变及其效果评价具有重要意义。【方法】采用时空互代法,以黄土丘陵区不同年限的人工灌木林为研究对象,选取坡耕地和天然侧柏林为对照,通过室内测试分析,并运用统计和相关分析等方法,研究土壤抗蚀性的变化过程。【结果】侵蚀环境下的坡耕地由于受到人为活动的干扰,土壤抗蚀性能低下,种植灌木林后,土壤抗蚀性显著提高。其中土壤水稳性团聚体含量逐渐增加,并从小粒径为主改变为大粒径占绝对优势,平均重量直径(EMWD )随种植年限逐渐上升,结构体破坏率逐渐降低;微团粒结构随种植年限从小粒径向大粒径转变,有机质含量、土壤团聚状况、团聚度和分散系数均呈增加趋势;总体来看相同年限的沙棘林对土壤抗蚀性改善作用强于柠条林。相关性分析显示,土壤抗蚀性指数(SAI)、团聚状况、团聚度、微团聚体和土壤理化性质相关性较高,可以作为反映土壤质量中的抗蚀性指标。黄土丘陵区坡耕地SAI极其低下,退耕营造柠条林后,SAI显著增加,25年时较坡耕地增加497%,为相同年限沙棘林的69%,天然侧柏林的52%。【结论】黄土丘陵区坡耕地人为干扰是造成土壤抗蚀性降低的主要原因,营造灌木林后可以显著改善土壤抗蚀性能,但是与该地区顶级群落时的土壤抗蚀性相比,还存在着较大差距,SAI可以有效的反映生态过程中的土壤抗蚀性变化过程。     

青花椒种植对土壤微团聚体分形维数和生化特性的影响

【目的】研究坡耕地转变为青花椒林地和弃耕地后土壤微团聚体组成、分形维数和土壤肥力变化,以及分形维数与土壤肥力之间的关系，为坡耕地退耕后青花椒种植和土壤管理提供参考。【方法】以川东丘陵区青花椒林（2，5，9和14年，分别以QHJ-2、QHJ-5、QHJ-9和QHJ-14表示）、弃耕地（14年，QGD）和坡耕地（CK）为研究对象，测定土壤微团聚体组成、养分含量、酶活性与微生物数量，运用分形模型和隶属函数法分别计算微团聚体分形维数和土壤肥力综合值，并探讨土壤微团聚体分形维数（D）、特征微团聚体组成比例（PCM）和粒径＜0.02 mm与2~0.02 mm土壤微团聚体含量的比值（RMD）与土壤肥力间的关系。【结果】坡耕地退耕为青花椒林和弃耕地促进了大粒径土壤微团聚体含量的增加和小粒径土壤微团聚体含量的降低。坡耕地转变为青花椒林地后，土壤养分含量、微生物数量和酶活性均显著增加，相同退耕年限下，青花椒林地土壤养分含量、微生物数量和酶活性均优于弃耕地。土壤肥力综合值表现为QHJ-14＞QHJ-9＞QGD＞QHJ-5＞QHJ-2＞CK。土壤PCM、RMD和D均随着青花椒种植年限的延长而降低。土壤PCM、RMD和D与土壤养分含量、微生物数量和酶活性及土壤肥力综合值呈显著负相关(Plt;0.05)。【结论】坡耕地种植青花椒和弃耕有利于改善土壤微团聚体的组成，促进小粒径微团聚体向大粒径微团聚体聚合，能有效提高土壤肥力；土壤PCM、RMD和D可作为坡耕地退耕后土壤肥力变化的综合评价指标。     

连续种植不同绿肥作物耕层的土壤团聚体特征

【目的】为探明连续种植绿肥对土壤团聚体的影响。【方法】以箭筈豌豆(Vicia sativa L.)、肥田萝卜(Raphanus sativus L.)、蓝花苕子(Vicia cracca L.)、毛叶苕子(Vicia villosa Roth)、光叶苕子(Vicia villosa var.)为对象,研究连续种植不同绿肥对耕层土壤团聚体组成、直径的影响。【结果】连续种植光叶苕子主要提高 5 mm粒径的机械稳定性团聚体含量、2～0. 25 mm粒径的水稳性团聚体含量,肥田萝卜主要提高5～2 mm粒径的机械稳定性团聚体含量、 5 mm粒径的水稳性团聚体含量,蓝花苕子和毛叶苕子主要提高2～0. 25 mm粒径的机械稳定性团聚体含量。 5 mm粒级的土壤水稳性团聚体增加有利于水稳性大团聚体的积累,其中肥田萝卜的土壤水稳性大团聚体含量最高。连续种植肥田萝卜、毛叶苕子有利于耕层土壤平均重量直径、几何平均直径的提升,而光叶苕子降低了土壤团聚体直径。土壤水稳性团聚体含量越高,土壤平均重量直径、几何平均直径越大,土壤结构的团聚度越高。【结论】连续种植绿肥能够提高不同粒径土壤机械稳定性、水稳性团聚体含量,有利于土壤水稳性大聚体( 0. 25 mm)的形成,对土壤团聚体直径的影响表现不同。     

三江湿地周边不同利用方式土壤理化性质及水稳性团聚体化学计量特征变化

选取黑龙江省三江湿地-洪河保护区3种土地利用方式,分析各类土壤水稳性团聚状态及其团聚体有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量和碳氮磷化学计量特征变化规律。结果表明,湿地土壤不同利用方式水稳定性团聚体组成发生显著变化,水稳性团聚体比例均表现为粉-粘团聚体(0.053 mm)比例最大,微团聚体(0.053~0.250 mm)次之,大团聚体(0.25 mm)比例最低。随土壤粒径递减,所有生态系统中土壤SOC、TN、TP含量以及C/N、C/P均降低,表现为大团聚体大于微团聚体,水稳性团聚体N/P变化较小,范围在1.33~2.08。相同土壤粒径下不同利用方式下土壤SOC、TN、TP含量及C/P、N/P最大值均出现在湿地土壤,C/N最大值出现在水田土壤。土壤养分含量最小值出现在旱田土壤。因此,湿地周边土壤对各粒径土壤团聚体全效养分分配及其平衡关系有负向影响,其中旱田和人工林土壤退化最为严重,1~2 mm粒径下碳氮损失量较大,化学计量不平衡。研究结果为湿地保护与合理利用提供科学依据。     

重度火烧对大兴安岭落叶松天然林土壤团聚体有机碳和黑碳的影响

为了揭示重度火烧对大兴安岭落叶松天然林土壤团聚体有机碳(SOC)和黑碳(BC)的影响,本文选取大兴安岭落叶松天然林重度火烧迹地为研究对象,并以未火烧落叶松天然林为对照,进行相关研究。结果表明:1)重度火烧明显增加表层土壤有机碳和黑碳含量。和对照样地相比,重度火烧迹地0~5 cm层全土有机碳增加了41.56%,黑碳增加了123.69%,黑碳含量增加显著(P0.05)。2)重度火烧明显增加了0~5 cm层的5 mm和0.25 mm团聚体比例,降低了0.25~5 mm团聚体比例。3)对照样地相比,重度火烧显著提高了0~5 cm土层内的5 mm和0.053 mm团聚体有机碳含量(P0.05),增幅达177.6%和127.27%。而0.25~2 mm团聚体有机碳含量在3个土层内较对照均有不同程度的降低。2种林地类型各粒径团聚体有机碳含量表现为随粒径增大而增加,随土层深度的增加而降低的趋势。4)团聚体中黑碳含量的分布规律与有机碳相似。重度火烧迹地0~5 cm层的5 mm、2~5 mm、0.053~0.25 mm、0.053 mm团聚体黑碳含量分别增加了4.92、4.19、1.06、0.44 g/kg,与对照之间的差异均达显著水平(P0.05);5)2种林地土壤团聚体BC/SOC比值在0.05~0.41之间,且重度火烧显著增加了BC/SOC比值(P0.05)。相关分析表明,各粒径团聚体有机碳和黑碳含量显著线性相关。      

黄土丘陵区退耕地景观植被与土壤特征时空变异及其相关分析

对黄土丘陵区退耕地景观不同尺度的植被特征中的物种丰富度、物种多样性、物种均匀度,土壤特征中的有机质、全N和全P含量的相关关系和时空格局进行了研究。结果表明:区域尺度退耕地的植被指数小于流域尺度,但具有更大的变异性。两种尺度上物种丰富度与物种均匀度之间、物种多样性与物种均匀度之间均存在接近显著或具有显著的正相关关系,有机质含量与全N含量之间存在着极显著的正相关关系。区域尺度和流域尺度退耕地的植被特征与土壤养分含量具有不同的时空格局,但并没有显著的相关关系。说明黄土丘陵区退耕地植被特征和土壤养分含量可能受控于别的环境因素或干扰过程,导致了其植被特征与土壤养分特征的时空差异性。     

玉米秸秆还田对土壤团聚体组成及其碳氮分布的影响

为揭示玉米秸秆还田对土壤团聚体组成及其碳氮分布的影响,采用单因素随机区组设计,设置秸秆不还田(T_0)、秸秆还田3 000 kg·hm~(-2)(T_1)、6 000 kg·hm~(-2)(T_2)、9 000 kg·hm~(-2)(T_3)、12 000 kg·hm~(-2)(T_4)5个处理,研究持续5 a秸秆还田条件下,秸秆还田量与土壤团聚体组成及其团聚体碳氮分布间的相互关系。结果表明:连续秸秆还田对土壤总碳、碱解氮、速效钾有显著影响。与T_0相比,T_3和T_4处理土壤总碳提高4.29%、6.13%,土壤碱解氮含量提高11.41%、13.86%,土壤速效钾含量提高11.63%、14.89%。T_4处理下土壤粒径大小为1～2mm的水稳性团聚体百分含量与T_0间差异显著,T_3处理下土壤粒径大小为0.5～1mm的水稳性团聚体百分含量显著低于T_0。随秸秆还田量的增加,土壤平均重量直径(MWD)、水稳系数(K)增加。整体上,受持续秸秆还田影响,土壤水稳性团聚体中氮含量以T_3处理最高,但不同粒径的土壤水稳性团聚体中碳含量间差异不显著。多元分析表明:5 mm粒径的土壤水稳性团聚体所占百分数与土壤MWD及K值间显著正相关;各粒径土壤水稳性团聚体中的全氮、总碳含量与土壤总碳含量均呈正相关。持续玉米秸秆还田提高土壤水稳性团聚体的MWD和K值,促进5 mm粒径的土壤大团聚体的形成;土壤水稳性团聚体中氮含量的差异较碳更显著,氮更易富集。     

不同有机肥培肥对旱作农田土壤团聚体的影响

【目的】研究不同有机肥施用量和玉米秸秆还田量对土壤团聚体组成和有机质含量的影响。【方法】在渭北旱塬连续3年(2007-2009年)进行有机培肥定位试验,以不施肥处理为对照,研究施用不同量秸秆(9 000、13 500kg/hm2)和有机肥(鸡粪,15 000、22 500kg/hm2)后,不同土层(0～10,10～20cm)土壤团聚体组成和有机质含量的变化。【结果】9 000,13 500kg/hm2秸秆还田和15 000,22 500kg/hm2有机肥处理0～20cm土层土壤有机质含量分别较对照提高了8.92%(P<0.05),9.85%(P<0.01)和7.41%(P<0.05),12.03%(P<0.01)。施用有机肥处理和秸秆还田处理0～20cm土层粒径>0.25mm机械稳定性团聚体含量显著高于对照(P<0.05)。粒径>0.25mm水稳定性团聚体含量随秸秆还田和有机肥施用量的增加而增大,高秸秆和高有机肥处理较对照差异显著(P<0.05)。干筛法测定的土壤团聚体平均质量直径极显著高于对照(P<0.01)。土壤团聚体分散度和不稳定团粒指数在0～20cm土层表现为高秸秆和高有机肥处理较对照明显降低。不同培肥处理粒径≤5～>2和≤1～>0.5mm水稳定性团聚体含量与有机质含量呈极显著正相关关系。【结论】有机培肥可以显著提高粒径>0.25mm机械稳定性团聚体和水稳定性团聚体含量及有机质含量,有机培肥通过提高有机质含量直接促进了渭北旱塬土壤粒径≤1～>0.5mm水稳定性团聚体的形成,对旱地土壤理化性质具有一定的改善作用。