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。     

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。     

土壤分散性与分形维数对坡耕地转变为藤椒林地的响应

为了解坡耕地转变为藤椒林地后土壤分散性、分形维数和肥力特征,探讨土壤分形维数与肥力的相互关系,为坡地退耕种植藤椒和土壤管理提供参考,以川东丘陵区坡耕地退耕后种植形成的3 a(TJ-3)和5 a(TJ-5)藤椒林及对照农耕地(CK)为对象,采集0~20 cm土层样品,测定土壤微团聚体组成、颗粒组成、养分含量、酶活性和微生物数量,运用隶属函数法综合评价藤椒种植对土壤分散性和肥力的影响。结果表明:坡耕地转变为藤椒林地后,土壤微团聚体组成中2~0.02 mm粒级颗粒含量增加,<0.02 mm粒级颗粒含量降低。土壤结构性颗粒指数、团聚状况、团聚度、物理稳定性指数,有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量,细菌、真菌、放线菌和总微生物数量,蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性,颗粒分形维数和肥力综合值均随种植年限延长而增加;相反,土壤分散率、侵蚀系数、分散性综合值和微团聚体分形维数随种植年限延长而降低。土壤分散性综合值和微团聚体分形维数与土壤养分含量、微生物数量和酶活性及土壤肥力综合值均呈显著相关性(P<0.05)。说明种植藤椒促进土壤较小粒级的微团聚体向较大粒级微团聚体聚合,改善土壤微团聚体组成,增加土壤结构稳定性。土壤分散性综合值和微团聚体分形维数可以作为坡地退耕后土壤肥力变化的综合性评价指标。     

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。     

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。     

土地利用方式对土壤团聚体及微团聚体的影响

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5种土壤的团粒结构和微团聚体结构进行了分析,探讨了土地利用方式对土壤结构性质的影响。结果表明:土壤团聚体总量:天然草地>灌木林地>果园>农地>人工草地:对于不同的用地类型．灌木林地及天然草地有利于形成大粒径的团聚体颗粒,而农地、果园和人工草地形成的团聚体颗粒粒径较小。土壤微团聚体:灌木林地和草地土壤1-0．01mm微团聚体含量较高,果园偏低:灌木林地和草地对于土壤微结构的形成有促进作用;果园表层土壤的微结构水稳性最差,灌木林地和人工草地最好。     

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。     

退耕植被演替过程中土壤团聚体与胶结物质的协同响应

以陕西王茂沟流域为研究区,进行野外调查取样和测定,采用方差分析和相关性分析,研究了黄土丘陵区退耕植被演替过程中土壤团聚体稳定性与团聚体胶结物质间的协同响应关系。结果表明:退耕植被演替显著提高了5 mm粒径团聚体的百分含量,降低了0.25~2 mm粒径团聚体的百分含量,显著增大了团聚体MWD。不同粒级团聚体SOC、EE-GRSP和T-GRSP含量均随植被演替呈现不同程度增加趋势,其稳定性的改善主要取决于5 mm粒径团聚体SOC和5 mm各粒径团聚体T-GRSP含量的提高。黄土丘陵区退耕植被演替过程中,SOC和GRSP含量的提高协同改善了土壤团聚体稳定性。     

紫色丘陵区坡耕地生物埂的蓄水保土效应

【目的】研究紫色丘陵区坡耕地生物埂的蓄水保土效应。【方法】采用土壤物理性质及土壤力学分析等综合性研究手段,对4种紫色丘陵区坡耕地生物埂措施的蓄水保土效应及其影响因素进行研究。【结果】（1）不同生物埂措施的土壤总孔隙度表现为桑树埂＞花椒埂＞紫花苜蓿埂＞自然生草埂;生物埂土壤初始入渗率、稳定入渗率和平均入渗率变化趋势一致,依次为桑树埂＞花椒埂＞紫花苜蓿埂＞自然生草埂。（2）生物埂土壤有效库容与对照自然生草埂相比差异明显（P＜0.05）,表现为木本埂＞草埂＞对照自然生草埂;在生物埂蓄水过程中,土壤的非毛管孔隙度和总孔隙度越大,土壤入渗性能越好,土壤水库库容越大;生物埂土壤容重越大,则土壤渗透性和通透性越差,导致土壤无效库容越大,坡耕地农作物水分利用困难。（3）生物埂土壤抗剪强度表现为紫花苜蓿埂（0.38 kg•cm-2）＞花椒埂（0.25 kg•cm-2）＞桑树埂（0.22 kg•cm-2）＞自然生草埂（0.18 kg•cm-2）,内摩擦角以花椒埂最大（20.76°）;生物埂土壤内摩擦角与机械组成分形维数、土壤初始含水率之间呈显著负相关,与微团聚体分形维数呈显著正相关;土壤黏聚力和抗剪强度与机械组成分形维数呈显著负相关,与土壤分散率呈显著正相关,与微团聚体分形维数相关性不显著。【结论】由于紫色丘陵区生物埂措施对土壤孔隙结构等物理性质具有改良作用,提高了土壤有效库容,这对抵御坡耕地季节性干旱作用成效明显;同时也增强了土壤抗剪强度,使得地埂抵抗降雨和径流剪切的能力增强,保证了坡耕地土地生产力的稳定。     

不同杉木林经营模式土壤颗粒的分形特征

为了揭示不同杉木林经营模式的土壤结构演变规律,应用分形模型,对不同杉木林经营模式下土壤颗粒的分形维数及其与理化性质的相关性进行研究。结果表明,不同杉木林经营模式0-20 cm和20-40 cm土层的土壤颗粒分形维数值由大到小均为人工林1人工林2老龄林萌芽林天然林,这说明2种近自然杉木林经营模式(萌芽林与老龄林)比传统栽杉模式(人工林1与人工林2)更有利于改善土壤结构,但仍不如天然次生常绿阔叶林。0-20 cm和20-40 cm土层的土壤颗粒分形维数均与0.25-0.05 mm粒径土壤微团聚体含量呈极显著负相关,与0.05-0.01 mm、0.005-0.001 mm及小于0.001 mm粒径土壤微团聚体含量呈极显著正相关;20-40 cm土层的土壤颗粒分形维数与全N含量呈极显著正相关,与其它理化指标的相关性均不显著。     

黄土丘陵区撂荒农耕地土壤有效态微量元素演变特征

【目的】探索农耕地撂荒对土壤微量元素演变特征的影响,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】以黄土丘陵区不同撂荒年限的坡耕地为研究对象,分析农耕地撂荒后不同坡向土壤4种有效态微量元素的变化趋势。【结果】黄土丘陵区坡耕地撂荒后,阴坡由于土壤温度较低,含水量较大,植被生长旺盛。有机碳、全氮、有效锰、有效铁、有效锌含量变化规律性较强,表现为在演替前期变化较小,而后期随撂荒年限的延长而显著增加,有效铜则随撂荒年限呈降低趋势。阳坡土壤有机碳、全氮及4种有效态微量元素含量则随年限呈波动变化。不同演替阶段土壤微量元素密度变化不同,阳坡土壤有效铁和有效锌密度在演替前10年明显高于阴坡,而在10年后显著低于阴坡;有效铜密度在前5年略低于阴坡,5年后明显高于阴坡。【结论】黄土丘陵区坡耕地撂荒20年后,虽然4种土壤有效态微量元素含量有所提高,但仍处于低或极低水平,因此黄土丘陵区通过自然演替来改善土壤微量元素状况还需要较长的时间。     

秦岭太白山区鹿蹄草根际与非根际土壤养分及酶活性研究

【目的】分析秦岭太白山区不同林分下鹿蹄草的根际和非根际土壤养分和酶活性状况,探索其空间变异规律,为野生鹿蹄草资源的保护提供依据。【方法】采用野外调查和室内分析的方法,对秦岭北坡太白山区4种林分下鹿蹄草根际与非根际土壤养分及酶活性差异及其相互间的关系进行研究。【结果】在鹿蹄草根际和非根际间,土壤有机质、全氮、有效氮、速效磷、速效钾均呈现出明显的根际聚集现象,根际平均富集率分别达34.64%,58.29%,126.94%,114.02%,96.38%,土壤全钾含量基本保持不变。土壤酶也表现出根际活性较强的特性,根际土壤脲酶、转化酶、过氧化氢酶、酸性磷酸酶活性比非根际土壤分别高出32.04%,22.40%,30.57%,8.17%。在鹿蹄草根际土壤中,有机质、速效钾含量与脲酶、转化酶、过氧化氢酶、酸性磷酸酶活性均呈极显著正相关,有效氮、速效磷含量与脲酶呈极显著正相关;而在非根际土壤中,有机质与转化酶、脲酶呈极显著正相关,速效磷含量与 4种酶活性均呈显著正相关。【结论】秦岭北坡太白山区鹿蹄草根际和非根际土壤养分与酶活性密切相关,各土壤酶活性之间也存在不同程度的相关性,较好地反映了鹿蹄草生境的土壤肥力状况。因此,土壤酶活性可以作为评价该区域土壤肥力的指标之一。     

A Fractal Method of Estimating Soil Structure Changes Under Different Vegetations on Ziwuling Mountains of the Loess Plateau, China

Fractal method is a new method to estimate soil structure. It has been shown to be a useful tool in studies related to physical properties of soil as well as erosion and other hydrological processes. Fractal dimension was used to study the soil structure in soil at different stages of vegetative succession on the Ziwuling Mountains. The land use and vegetation types included cultivated land, abandoned land, grassland, two types of shrub land, and three types of forests. The grassland, shrub land, and forested areas represented a continuum in vegetative succession that had occurred naturally, as the land was abandoned in 1862. Disturbed and undisturbed soil samples were collected from ten vegetation types from depths of 0-10, 10-20, and 20-30 cm on the Ziwuling Mountains, at a site with an elevation of about 1 500 m. Particle size distribution was determined by the pipette method and aggregate size distribution was determined by wet sieving. The results were used to calculate the particle and aggregate fractal dimension. The results showed that particle and aggregate fractal dimensions varied between vegetation types. There was a positive correlation between the particle fractal dimension and the weight of particles with diameter 〈 0.001 mm, but no relationship between particle fractal dimension and the other particle size classes. Particle fractal dimension was lower in vegetated soils compared to cropland and there was no consistent relationship between fractal dimension and vegetation type. Aggregate fractal dimension was positively correlated with the weight of 〉 0.25 mm aggregates. Aggregate fractal dimension was lower in vegetated soils compared with cropland. In contrast to particle fractal dimension, aggregate fractal dimension described changes in soil structure associated with vegetative succession. The results of this study indicate that aggregate fractal dimension is more effective in describing soil structure and function compared with particle fractal dimension.     

不同种植地苜蓿根际土壤细菌群落结构多样性差异分析

【目的】研究新疆北部不同种植地苜蓿根际细菌群落结构多样性与生态功能,分析土壤酶活性对苜蓿根际细菌群落结构的影响,为新疆苜蓿土壤微生物的分布特征提供基础数据。【方法】使用高通量测序技术对新疆北部不同种植地苜蓿根际与非根际土壤细菌群落结构多样性进行研究,比较根际与非根际土壤细菌群落结构多样性差异及与土壤酶活性之间的关系;利用Tax4Fun功能预测获得相应样地的细菌群落的生态功能。【结果】新疆北部不同种植地苜蓿根际土壤酶活性大体表现为根际大于非根际,根际微生物在提高土壤酶活性中具有重要指示作用。Alpha多样性指数与土壤中性磷酸酶之间呈显著正相关性(P<0.05)而与其他土壤酶活性之间无显著性关系,细菌群落结构特征与土壤中性磷酸酶含量具有很强的相关性。利用高通量测序技术对苜蓿根际、非根际土壤中微生物进行测序,所有2581720条序列分属于细菌的51个门、64个纲、137目、252科和600属;所有土壤样品中在门水平上,变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)丰度最高;在属水平上其中12个土样类型共同拥有的有190个属。 Tax4Fun基于SILVA数据库进行基因功能预测,苜蓿根际细菌群落所涵盖的一级功能基因为:环境信息处理(Environmental_Information_Processing)、未分类(Unclassified)、生物体系统(Organismal_Systems)、人类疾病(Human_Diseases)、新陈代谢(Metabolism)、遗传信息处理(Genetic_Information_Processing)、细胞过程(Cellular_Processes)。【结论】新疆北部不同种植地苜蓿根际土壤细菌多样性改变与土壤中性磷酸酶含量有关,根际与非根际及不同种植地之间,微生物群落组成相似,但物种多样性、细菌的生态功能存在一定差异。     

烟草成熟期根际硝化细菌种群的结构及其多样性

 【目的】研究烟草成熟期的根际及非根际土壤硝化细菌群落结构和多样性。【方法】运用PCR-DGGE技术对攀枝花市盐边县主要烟区采集的5个烟草根际土样和5个非根际土样进行分析。【结果】所有样品的DGGE图谱表明：各个土壤的硝化细菌群落结构和多样性有较大差异。根际土壤的多样性指数（H）、丰度（S）及均匀度（EH）并非都高于非根际土壤,这可能与烟草成熟期根系分泌物对硝化细菌的抑制有关。不同的土壤类型间的硝化细菌结构有较大的差异。回收的DGGE条带序列结果显示,大部分与冰川、溶岩等极端环境中非培养硝化螺菌属（Nitrospira sp.）相近,而小部分与目前尚未可知的非培养硝化细菌相近。【结论】成熟期的烟草根际土壤中硝化细菌多样性程度总体优于非根际土壤。     

不同坡长扰动土壤微团聚体及颗粒组成的分形特征

为研究径流小区紫色土在不同坡长下人为扰动地表后土壤微团聚体及颗粒组成的分形特征,通过野外采样与室内分析相结合的方法,研究了在20、40和60m坡长下扰动地表与自然坡长下土壤微团聚体及颗粒组成的分形特征及其与土壤理化性质的关系。结果表明:土壤颗粒组成中的优势粒级是0.250~0.050 mm,含量在33.21%~22.55%。土壤微团聚体中的优势粒级是0.250~0.050mm,次级优势粒级是0.050~0.010mm。扰动地表下的土壤分形维数小于自然坡长下的分形维数,坡长越长分形维数越高。坡长越长土壤养分含量越高,即:604020m,3种坡长扰动地表处理下的土壤养分均小于自然坡长下的土壤养分。土壤分形维数同土壤容重呈极显著正相关(P0.01),同土壤全量养分呈极显著相关(P0.01),扰动地表下的土壤分形维数同土壤孔隙度呈显著或极显著相关(P0.01或P0.05)。土壤微团聚体机及颗粒组成的分形维数能较好地反映紫色土区土壤的理化性状,更加直观的体现人为扰动地表后土壤理化性质及土壤性状的变化,为紫色土区土壤质量评价和农业评价提供科学依据。     

黄土丘陵区退耕撂荒地土壤微生物量演变过程

 【目的】土壤微生物量是表征土壤生态系统中物质和能量流动的重要参数,研究黄土丘陵区坡耕地撂荒后微生物量及其活性的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,以典型侵蚀环境纸坊沟流域生态恢复过程中不同年限的撂荒地为研究对象,选取坡耕地和天然侧柏林为参照,通过室内测试分析,并运用统计和相关分析等方法,研究坡耕地撂荒后土壤微生物量、呼吸强度、代谢商（qCO2）及土壤理化性质的演变特征。【结果】侵蚀环境下的坡耕地土壤微生物量含量偏低,土壤理化性质较差,撂荒后理化性质得到显著改善,微生物量碳（Cmic）在撂荒1 a后显著增大,前7 a较为剧烈,增幅较大,随后呈波动式上升,50 a达到最大值;微生物量氮（Nmic）在撂荒初期增长缓慢,40 a时才达到显著水平,微生物量磷（Pmic）在撂荒初期显著降低,５～7ａ达到最低值,随后逐渐上升,20～25 a时和坡耕地没有显著差异,50 a时达到最大值。撂荒50 a时土壤Cmic、Nmic和Pmic分别较坡耕地增加166%、146%和52%,但仅为侧柏林的43.42%、45.06%和51.47%。呼吸强度在撂荒初期迅速增加,随后趋于稳定,与侧柏林差异不显著。qCO2在撂荒初期显著升高,随后波动式降低,50 a后达到最低值,仍显著高于天然侧柏林。相关性分析显示,微生物量碳、氮、磷、qCO2与土壤养分显著相关,Cmic、Nmic、Pmic、有机碳、全氮、碱解氮和速效钾随撂荒年限呈一次线性增长。【结论】侵蚀环境下的黄土丘陵区坡耕地撂荒后可在一定程度上通过生物的自肥作用恢复土壤肥力和增加微生物量,但恢复到破坏前该地区顶级群落时的土壤微生物量和理化指标的过程相对于林地开垦后的土壤肥力退化要漫长的多。     

新疆连作棉田施用生物炭对土壤养分及微生物群落多样性的影响

【目的】研究生物炭处理对新疆连作棉田土壤养分和微生物多样性的影响,为农业废弃物的合理利用和防治棉花连作障碍提供科学依据和理论指导。【方法】在大田覆膜滴灌栽培条件下,测定土壤养分含量,并采用常规培养法,结合Biolog微平板技术对连作棉田根际和非根际土壤可培养微生物、生理菌群数量和碳源利用进行分析,研究施用生物炭对新疆石河子垦区灰漠土和风沙土土壤养分和微生物多样性的影响。灰漠土试验分别设生物炭+常规NPK施肥（BC+CK）和常规NPK施肥（CK）两种,生物炭施用量22.5 t·hm^-2;风沙土设低量生物炭+常规NPK施肥（BC1+CK）、高量生物炭+常规NPK施肥（BC2+CK）和常规NPK施肥（CK）3种,低量生物炭施用量22.5 t·hm^-2,高量生物炭施用量45 t·hm^-2。【结果】施用生物炭对新疆连作棉田根际和非根际土壤pH和养分有一定的影响。和常规施肥相比,灰漠土pH降低或差异不显著,风沙土则显著升高。有机质含量两组灰漠土根际土壤分别增加36.1%和7.9%,非根际土壤分别增加32.8%和15.4%;风沙土低量生物炭和高量生物炭根际土壤分别增加63.6%和295.1%,非根际土壤分别增加93.5%和108.8%。灰漠土其余养分含量规律不明显,风沙土速效磷和速效钾含量有增加趋势,速效氮含量降低。施用生物炭对新疆连作棉田根际土壤细菌和真菌数量有提升作用,风沙土作用效果好于灰漠土。两组灰漠土根际土壤细菌数量分别提高2.2%和72.1%,真菌数量分别提高80.0%和83.3%;风沙土低量和高量生物炭处理细菌数量分别提高16.1%和35.7%,真菌数量均提高了300.0%。同时施用生物炭提高了灰漠土根际和非根际土壤纤维素分解菌和自生固氮菌的数量,但亚硝化细菌数量有降低趋势;风沙土根际和非根际土壤5类生理菌群的数量均显著提高。土壤微生物群落碳源利用表明,施用生物炭土壤微生物活性差异不显著或显著提升,但风沙土根际土壤微生物的作用效果好于非根际土壤;根际土壤Shannon指数有升高趋势。【结论】总体而言,施用生物炭能提高新疆灰漠土和风沙土连作棉田根际土壤养分和微生物多样性,且风沙土的改良效果好于灰漠土。     

退耕还林（草）和降雨变化对延河流域土壤侵蚀的影响

 【目的】通过定量评估退耕还林（草）和降雨变化对延河流域土壤侵蚀的影响,为延河流域水土保持效益评价、流失治理和环境建设提供决策参考。【方法】利用延河流域日降雨、数字高程模型、土壤类型图、土地利用图和植被覆盖图,运用RUSLE模型,在ArcGIS平台的支持下计算流域1997年和2000年土壤侵蚀量,并分别模拟了退耕还林（草）和气候变化对土壤侵蚀的影响。【结果】由于降雨的变化,研究区年降雨侵蚀力均值由1997年的775.32 MJ?mm?hm-2?h-1?a-1增加到了2000年的1292.07 MJ?mm?hm-2?h-1?a-1,降雨大大加剧了流域土壤侵蚀;由于退耕还林（草）政策的实施,坡耕地面积大大减少,林草面积增加,植被覆盖和管理因子值显著减少,由退耕还林（草）前的0.1714下降到了退耕还林（草）后0.1592,减小了流域土壤侵蚀;由于退耕还林（草）的实施、气候变化以及水土保持工程措施和耕作措施变化共同影响,单位面积平均土壤侵蚀量由退耕还林（草）前的3 012 t?km-2?a-1增加到了退耕还林（草）后4 671 t?km-2?a-1,年土壤侵蚀总量2314×104 t增加到了3589×104 t。【结论】降雨变化使得研究区土壤侵蚀量增加了71.28%,退耕还林（草）约减少研究区土壤侵蚀量7.84%,二者共同作用使得研究区土壤侵蚀量增加了59.26%,退耕还林（草）政策的实施对减少区域土壤侵蚀的作用是显著的。