喀斯特区石漠化治理对土壤水分-物理性状的影响--以黔中杠寨小流域为例

【目的】为了更科学系统地评价喀斯特区石漠化综合治理的土壤效应,揭示小流域石漠化综合治理土壤水分-物理性状的演变趋势,为喀斯特地区生态恢复以及石漠化综合治理提供理论基础和技术支持。【方法】以黔中喀斯特区杠寨小流域为例,于2009年、2012年和2018年分别对不同石漠化程度下各工程治理措施、植被类型以及不同土层深度土壤的水分-物理性状进行了长期、持续的动态监测。【结果】不同石漠化程度,土壤水分-物理性状以非石漠化的最佳,潜在石漠化的次之,中度和重度石漠化的居中,轻度石漠化的最差,且非石漠化与轻度石漠化间差异显著;随着石漠化治理年限的增加,流域内土壤容重的变化不明显,但土壤总孔隙度、持水量和渗滤率则均呈增加趋势,土壤质量总体得到了一定提升;土壤水分-物理性状随土层深度的加深基本上呈降低趋势;不同工程治理措施,荒山造林和封山育林土壤水分-物理性状的改善程度较大,而退耕还林的则恢复较慢;不同植被恢复模式,针叶林、针阔混交林和灌木林的土壤水分-物理性状其改善程度均要高于阔叶林和经果林。对区域土壤水分-物理性状的解释程度依次为土层深度(39.10%)>坡度(26.32%)>监测年限(18.05%)>石漠化程度(11.65%)>工程措施(3.20%)>植被类型(1.69%)。【结论】喀斯特区石漠化综合治理要防治结合,因地制宜,综合考虑各影响因素,采取适宜的工程治理措施,最终达到恢复生态的目的。     

凤山县石漠化不同植被恢复模式对土壤理化性质的影响

对广西凤山县石漠化不同植被恢复模式的土壤理化性质进行测定分析,结果表明:随着植被的恢复,其石漠化的土壤肥力效应有明显的变化,其土壤容重降低6.1%~16.8%,土壤总孔隙度增加7.5%~14.2%,土壤有机质含量增加21.4%~32.7%,水解氮含量增加32.2%~55.6%,土壤有效磷含量增加77.1%~144.6%,土壤速效钾含量增加15.2%~35.7%,但都随着土层深度的增加而减弱。不同植被恢复模式对土壤肥力效应的影响序列为任豆(Zenia insignis)-构树(Broussonetia papyrifera)模式任豆纯林模式香椿(Toona sinensis)-金银花(Lonicera japonica)模式任豆-山葡萄(Cayratia corniculata)模式。     

基于文献计量的贵州喀斯特地区土壤养分特征研究

分析了贵州喀斯特地区土壤养分状况,为喀斯特地区植被恢复和重建提供参考。通过收集已经发表的研究区涉及贵州喀斯特地区的研究性论文,并进行了整理和分析。研究表明:SOC、TN、TP、TK含量分别在8.67～72.09、0.75～7.96、0.18～3.02、0.59～42.51g/kg之间;灌木林地土壤SOC和TK含量均值最高,草地和林地分别TN和TP含量均值最大,果园土壤SOC和TN含量最小,草地和其他用地土壤TP和TK含量最小;不同土地利用类型土壤化学计量特征,草地C∶P、N∶P、N∶K计量比最高,林地C∶N、C∶K计量比最高,而果园C∶K、N∶P、N∶K计量比均比较低。从地区看遵义土壤养分含量相对较高、毕节地区相对较低;土壤类型中黑色石灰土SOC和TN含量是3种最高的,棕黄色石灰土TP和TK含量最高,地带性黄壤养分整体偏低。贵州喀斯特地区不同地区、不同土地利用类型以及不同土壤类型养分存在差异,在开展植被恢复时应根据养分差异选择适宜树种或者精准施肥。     

林下植被去除对杉木人工林土壤酶活性及其化学计量比的影响

[目的]通过对比杉木人工林林下植被去除与保留的土壤理化性质和酶活性特征,探讨林下植被管理对杉木人工林土壤质量的影响。[方法]以亚热带杉木人工林为研究对象,采用配对试验设计,对8块样地进行林下植被保留(UP)和林下植被去除(UR)2种处理,测定土壤的理化性质和5种水解酶活性,计算土壤养分-酶化学计量比,并进一步分析土壤理化性质与酶活性及其化学计量比的相关性。[结果]林下植被去除显著降低土壤腐殖质层、0～5 cm、5～10 cm土层的含水量(SWC)、有机碳(SOC)、总氮(TN)、总磷(TP)、铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)养分含量,也抑制了0～5、5～10 cm土层的半纤维素酶(CB)和亮氨酸基肽酶(LAP)活性,林下植被去除与保留均对酸性磷酸酶(AP)活性影响不显著。5种土壤水解酶活性以及化学计量比与SWC、SOC、TN、TP、有效氮和养分化学计量比均呈显著或极显著相关,且土壤的C、N、P水解酶活性之间呈极显著正相关,ln(BG+CB)/ln(NAG+LAP)、ln(BG+CB)/ln(AP)和ln (NAG+LAP)/ln(AP)分别与土壤C/N、C/P和N/P呈极显著正相关。[结论]林下植被去除降低了土壤水分、全量养分、有效养分含量和酶活性(CB、LAP),且土壤水分、养分及其化学计量比与酶活性及其化学计量比的关系极为密切,这些指标可能是影响土壤酶活性及其化学计量比的重要因子。     

马尾松林下4种灌木植物叶片与土壤生态化学计量特征

[目的]植物-土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及生态化学计量关系反映其土壤养分利用效率及林下光环境对植物的养分限制状况.针对17年生马尾松Pinus massoniana人工林林下4种灌木叶片与土壤全碳(TC)、全氮(TN)、全磷(TP)养分含量及生态化学计量特征进行研究,探索马尾松林下灌木养分状况,为马尾松林下复...     

不同林龄无瓣海桑人工林土壤生态化学计量特征

为探究不同林龄无瓣海桑林土壤养分及其生态化学计量特征变化,通过测定10,15,22 a共3个林龄无瓣海桑林0～30 cm土层土壤的pH值、含盐量(TDS)、有机碳(SOC)、全氮(TN)、碱解氮(AN)、全磷(TP)、有效磷(AP)、全钾(TK)和速效钾(AK)含量,计算化学计量比,并分析各指标间的相关性。结果表明：1)造林后,土壤pH值表现为先上升后下降,土壤养分明显增加,土壤SOC,TN含量高于全国土壤平均水平,TP含量略低于全国土壤平均水平;2)不同林龄土壤理化性质及生态化学计量比均存在显著差异,随林龄的增加,土壤pH值先增加后降低,SOC,TN,AN,TP和AK含量先降低后增加,TK和AP变化不明显;3)无瓣海桑林的生长发育可能受到氮(N)的限制,尤其是林龄幼中期影响较大。无瓣海桑人工林对红树林湿地土壤养分的恢复具有明显的调节作用。     

不同林龄华山松人工林土壤养分及其生态化学计量特征

为了阐明林龄对华山松人工林土壤养分以及碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征的影响，在贵州省毕节市境内的乌蒙山选取4个林龄(10,16,22,47a)的华山松人工林为研究对象，在每个林分内选择具有代表性的地段分别设置3块20 m×20 m样地，每块样地内按“S”形设置5个采样点，测定0～20 cm土层土壤的pH、总碳(TC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TP)、全钙(TC_a)、有机碳(SOC)、速效氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK),并计算土壤C∶N∶P化学计量比，分析它们随林龄的变化及其与C∶N∶P化学计量比之间的关系。结果表明：1)不同林龄华山松人工林土壤SOC含量23.624～65.093g/kg, TN含量1.533～5.157g/kg,远高于全国土壤的平均水平；TP含量0.327～1.097g/kg,与全国土壤平均水平相当，说明研究区内土壤C,N含量较高；2)林龄对华山松人工林土壤养分和C∶N∶P生态化学计量比均有显著影响；随着林龄增长，华山松人工林土壤TC,SOC含量，C∶N和C∶P先降低后增加，TN,TP,AN,AP和AK含量逐渐...     

三江并流区6种森林类型土壤化学计量特征研究

以三江并流区白桦林、川滇高栎林、丽江铁杉林、长苞冷杉林、山杨林、苍山冷杉林6种森林类型为研究对象,研究了6种森林土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量及化学计量特征。结果表明,三江并流区6种森林类型土壤养分随着土层的加深而降低,其中C、N降幅比较大,普遍呈"倒金字塔"分布形式;P含量降幅比较小,呈"圆柱体"分布形式。6种森林类型土壤的C∶N值均高于中国土壤的C∶N平均值,6种森林类型所在区域土壤具有较高的N含量和较低的P含量,森林植被生长主要受P限制。取样地点受人为活动的干预较小,有机质、全氮等土壤养分要素空间分布体现出较弱的空间相关性,因此认为,三江并流区6种森林类型土壤养分的空间分布主要受结构性因素影响。     

广西扁桃适生区土壤碳氮磷生态化学计量特征

为探究广西扁桃适生区土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征及其对环境因子的响应,采用野外调查与室内分析相结合的方法,对广西南宁、百色等扁桃适生区的土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)及环境因素进行研究。结果表明,广西扁桃适生区土壤有机质的矿化作用慢,但土壤P表现为净矿化,具有较高的有效性。土壤C︰P、N︰P主要受TP含量影响。冗余分析结果显示,前2个排序轴反映了土壤C、N、P化学计量特征变异信息量的84.94%,解释率为:海拔>pH>年均温度>年均降雨量。海拔和土壤pH显著影响土壤C、N、P化学计量特征。     

色季拉山西坡高海拔区土壤养分含量及化学计量特征

【目的】探究高寒生态系统土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)含量及化学计量比的垂直分布特征。【方法】以西藏东南部色季拉山西坡海拔4 200~4 400 m区域为研究区,选择苔草高寒草甸(CAM)、嵩草沼泽化草甸(KSM)、林芝杜鹃灌丛(RTS)和雪山杜鹃灌丛(RAS)4种典型植被类型土壤为研究对象,分别采集0~10、10~20、20~40、40~60 cm层次土壤样品,测定SOC、TN、TP、TK含量。【结果】1)SOC、TN、TP含量随土层加深而下降,TK则呈升高趋势(KSM除外),空间变异系数(CV)分别为51.99%、55.52%、4.55%、18.58%,SOC、TN表聚特征明显,TP、TK垂直变化相对稳定。不同植被类型SOC、TN、TP、TK变化范围分别为53.41~338.72、2.89~15.02、0.57~1.00、5.59~18.22 g·kg-1,CV分别为95.58%、84.57%、26.03%、42.21%。2)土壤C∶P、N∶P随土层加深而降低(KSM除外),C∶N比呈升高趋势,垂直变异系数分别为37.40%、37.39%、12.81%,表明区域土壤TP相对稳定,SOC随土层加深的变化稍滞后于TN。不同植被类型土壤C∶N、C∶P、N∶P分别在13.85~28.16、73.34~553.13、4.26~29.15之间,CV分别达29.11%、108.85%、111.16%,即由植被类型不同造成的立地条件差异深刻影响着土壤C∶P、N∶P。3)研究区SOC、TN均值分别达139.65、6.74 g·kg-1,显著高于全国0~10 cm土壤平均水平(24.56、1.88 g·kg-1),TP均值为0.73 g·kg-1,略低于我国0~10 cm土壤水平(0.78 g·kg-1)。与全球0~10 cm森林土壤的C∶N(12.40)、C∶P(81.90)、N∶P(6.60)水平比较,4种植被类型的C∶N、C∶P均较高,N∶P较低(KSM除外),C∶N除RAS外均小于25,表明SOC易分解,KSM的C∶P大于200,表明其土壤P的有效性较低,同时KSM的N∶P高达29.15,可能存在P限制。4)相关性分析表明机械组成、容重是影响土壤化学计量比的主要内在因子,其中C∶P、N∶P主要与容重、黏粒、粉粒负相关(P <0.01),与砂粒正相关(P <0.01),C∶N则主要与pH值负相关(P <0.05),与容重、机械组成的相关性未达显著水平。【结论】研究结果可为高寒环境下不同植被类型土壤养分供应状况及循环研究提供理论支撑。     

喀斯特高原山地区水源涵养林土壤及凋落物的生态化学计量特征

探明石漠化区水源涵养林凋落物与土壤化学计量特征有助于深入了解养分状况。以喀斯特高原山地区云南松(Pinus yunnanensis)+光皮桦(Betula luminifera)+银白杨(Populus alba)林、栓皮栎(Quercus variabilis)+川榛(Corylus heterophylla)林、银白杨(Populus alba)+光皮桦(Betula luminifera)林、杜鹃(Rhododendron simsii)+银白杨(Populus alba)林、光皮桦(Betula luminifera)林为对象,研究凋落物与土壤OC,TN,TP化学计量特征及内在关联。结果表明:1)表层土壤OC,TN,TP含量分别是25.02,1.56,0.33mg/g;凋落物OC,TN,TP含量分别为407.09,16.07,2.06mg/g。2)土壤C∶N为15.13,C∶P为78.40,N∶P为5.17;凋落物C∶N为25.67,C∶P为212.87,N∶P为8.38;C∶N,C∶P,N∶P均呈凋落物层土壤层。3)凋落物层、土壤层C∶P与N∶P均呈极显著正相关,土壤C∶N与凋落物C∶N,N∶P分别呈极显著正、显著负相关。4)该区土壤N,P养分亏缺,凋落物呈低C高N高P格局,土壤固持养分能力不强。     

桥板河小流域各种植被 类型下的土壤肥力特征研究

在板桥河小流域选择植被一土壤具有代表性的样地,对植被结构、生物量和枯落物层、土壤的物理、化学、微生物学性质进行了研究。结果表明:(1)该流域的各种植被类型中,以灌丛草坡的面积最大(占39.5％),现有森林多为幼林,结构较差;(2)各种植被下土壤的有机质、全N、速效K含量都较丰富,但有效P含量较低;不同植被类型的土壤养分状况具有明显的差别,其中以竹林土壤的养分元素含量最高,灌丛草坡的最低;(3)森林植被的土壤物理性质明显优于灌丛草坡和灌木林;不同植被类型下的枯落物层最大持水量在5.89～29.45t/ha,以竹林的枯落物层贮水量最大;(4)土壤酶活性和C/N值表明,竹林土壤中有机质分解状况最好,而灌丛草坡的最差;(5)不同植被生物生长量大小为:竹林>针阔混交林>阔叶林>灌木林>针叶林>灌丛草坡,结合土壤理化、微生物性状来看,该流域的森林植被的土壤均具有较高的肥力水平,而灌丛草坡的土壤肥力状况相对较差。     

贵州岩溶峡谷区石漠化对土壤碳库的影响

研究以喀斯特典型区贵州省关岭布依族苗族自治县花江峡谷区为例,对未石漠化土地和不同程度石漠化土地中的土壤有机碳和无机碳进行了测定,并计量分析了石漠化治理对土壤碳库的影响。结果表明:(1)未石漠化土地的土壤平均碳库总量比石漠化土地的高,石漠化土地的土壤平均碳库总量主要受植被类型和土层深度的影响,其影响程度大于石漠化程度的影响;(2)土地平均碳密度则与石漠化影响程度呈显著的负相关关系,即呈非石漠化土地潜在石漠化土地石漠化土地,轻度石漠化土地中度石漠化土地重度石漠化土地极重度石漠化土地的变化规律;(3)通过石漠化综合治理工程,关岭县未石漠化土地和不同程度石漠化土地的面积发生了明显变化,对治理工程的碳汇效益计量分析表明,碳库增加量为724.00 t·km-2,仅增加的有机碳价值可达51.36万元·km-2,治理效果显著。     

徐州石灰岩山地不同植被恢复模式对土壤健康的影响

在对徐州石灰岩山地不同植被恢复类型土壤理化性质研究的基础上,综合分析了不同植被恢复类型对土壤健康影响,结果表明：石灰岩山地不同植被恢复模式土壤健康存在明显差异。其中：针阔混交林中土壤物理性质较好,说明混交林在一定程度上改善了土壤物理性质;土壤有机质和各养分含量上层明显高于下层,且各养分含量均以针阔混交林最高,进一步说明混交林在一定程度上改善了土壤化学性质。应用主成分分析方法对3种植被类型林分土壤健康状况综合评价指标主成分得分,针叶林为-8.309,针阔混交林为6.876,阔叶林为1.433。各类型林分土壤健康状况排序为：针阔混交林〉阔叶林〉针叶林,表明针阔混交林能够改善土壤健康状况。建议在徐州石灰岩山地上应以针阔混交林为主要恢复模式,从而提高该地区土壤的健康水平。     

间伐对杉木人工林不同组分碳、氮、磷含量及其生态化学计量关系的影响

[目的]研究间伐后杉木人工林碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量关系变化,为杉木人工林养分循环研究提供参考。[方法]在浙江开化县林场17年生杉木人工纯林内,建立9块20 m×20 m的固定样地,测定分析了未间伐、中度间伐(20%间伐强度)和强度间伐(37%间伐强度)处理地表凋落物、林下植被、杉木细根和土壤C、N、P含量及其计量关系。[结果]间伐2 a后,强度间伐处理地表凋落物和杉木细根生物量显著降低,林下植被生物量显著增加。强度间伐处理下地表凋落物总氮(TN)含量显著降低,林下植被总氮(TN)含量则显著增加,土壤有机碳(SOC)和总氮(TN)含量也显著增加,杉木细根C、N、P含量在未间伐、中度间伐和强度间伐之间无显著差异。地表凋落物C/N和C/P随着间伐强度增加而增大;林下植被C/N随着间伐强度增加而减小,N/P比随着间伐强度增加而增大;杉木细根和土壤C/N、C/P和N/P在不同间伐处理之间差异不显著。土壤与林下植被C、N、P含量及其比值具有显著相关性。[结论]间伐后短期内杉木人工林地表凋落物、林下植被和土壤C、N含量受间伐强度显著影响,间伐改变了地表凋落物和林下植被C、N、P生态化学计量关系,但对杉木细根和土壤C、N、P生态化学计量关系无显著影响。     

五种植被恢复模式对邵阳县石漠化土壤理化性质的影响

通过野外土壤剖面调查和采集土壤样品,对比研究5种植被恢复模式(侧柏纯林、枫香+侧柏林、枫香纯林、湿地松+枫香林、湿地松纯林)下土壤理化性质,探讨不同植被恢复模式对邵阳县喀斯特地区土壤理化性质的影响。研究结果表明:5种植被恢复模式中侧柏纯林、枫香+侧柏混交林以及枫香纯林呈碱性,而湿地松+枫香混交林以及湿地松纯林生长速度快,7年生的湿地松平均胸径7.79 cm,平均高5.07 m,土壤呈酸性;土壤含水率较低,并相差不大,其中上坡位的枫香纯林土壤含水率最小,只有18.11%;土壤质量密度从大到小的顺序为:侧柏纯林、枫香纯林、湿地松+枫香混交林、湿地松纯林、侧柏+枫香混交林,土壤孔隙度则相反。土壤全P、全K、全Ca、全Mg、全Fe、Zn、Cd、速效N和速效K的含量在不同植被恢复模式中差异显著(p0.05),其中,土壤有机质和土壤全Ca的含量差异最为明显;不同植被恢复模式中的土壤全N、Cu、Mn、速效P的含量差异不显著,只与土壤的本底值有关。     

4种植被恢复模式对贵州石漠化地区表层土壤有机碳氮的影响研究

对酥李(Prunus salicina)、核桃(Juglans cathayensis)、石榴(Punica granatum)以及西番莲(Passiflora caerulea)等4种植被治理石漠化模式下土壤有机碳氮含量、密度以及储量进行了研究,结果表明,4种植被恢复模式下:土壤有机碳含量大小顺序为酥李模式西番莲模式核桃模式石榴模式,土壤全氮含量差异较小;0~10 cm层土壤有机碳氮含量和密度均大于10~20 cm层;土壤有机碳和全氮储量最高的分别为酥李模式(54.31t/hm2)和西番莲模式(6.21t/hm2);土壤有机碳和全氮储量最低的均为石榴模式,分别为49.77t/hm2和5.66 t/hm2。相对而言,酥李模式和西番莲模式是土壤有机碳氮储存能力较高的两种植被恢复模式。     

海南岛三种人工林土壤化学计量特征研究

为更好地经营管理海南岛内的人工林,在五指山市、昌江县、三亚市三地,分别取桉树林、橡胶林、相思树林这三种岛内最主要的人工林林下土壤进行了化学计量学分析。结果表明,在不同调查地,同一人工林林下土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)、总磷(TP)的含量存在差异,而在同一调查地内,人工林下土壤SOC与TN的含量比率关系相近。就各元素的垂直分布而论,SOC和TN含量在各区域各样地均以0~20cm土层较高,总体来看自上而下呈递减趋势;TP含量则表现为分层不明显(昌江和三亚)或于60~80cm土层达到最高(五指山)。在所有区域各类人工林中,五指山桉树林的SOC和TN含量最高,昌江相思树林的TP含量最高,三亚桉树林的SOC和TN含量最低,五指山橡胶林的TP含量最低。研究还发现,三个地区所有样地的林下土壤C/N和N/P比值均可分为两组,组间存在显著差异,其中N/P普遍偏低,存在明显的氮限制。根据调查结果推测,影响林下土壤化学计量学特征的因素包括水热条件、地表凋落物积累、土壤淋溶强度及元素的周转率等,前二者有利于土壤养分的输入和聚集,而淋溶过强则易造成土壤养分的流失,但较快的元素周转可以抵消淋溶的负面效应。综上所述,各类人工林林下土壤的化学计量学特征总体上因地而异,建议对于岛内人工林的C、N、P管理应充分考虑区域性差异。     

桂西喀斯特石漠化区不同岩性土壤与植被调查分析

通过对桂西喀斯特石漠化较严重的都安、东兰、巴马、凤山、乐业等县的野外调查发现,该地区成土母质分别起源于可溶性较强的石灰岩和白云质石灰岩地层(简称石灰岩组合基岩)和可溶性较弱的灰质白云岩或白云岩地层(简称白云岩组合基岩)。这2类基岩发育的土壤无论是土层厚度、pH值、有机质含量,还是全氮、全磷和全钾等含量都存在一定的差异,其植被覆盖情况也有一定的差别,在石漠化治理中应根据不同岩性及其土壤和植被特点采取不同的生态恢复措施。     

荒漠草原不同植被覆盖下土壤粒度组成与速效养分特征

为探究不同植被覆盖度对土壤粒径分布和养分特征的影响,以不同植被覆盖度下的土壤为研究对象,对比分析了不同土层深度土壤速效磷、速效钾、碱解氮、有机质含量以及土壤机械组成及其各项指标之间的关系。结果显示:植被从低覆盖度到中覆盖度,土壤粘粒、粉粒含量分别增加50%、66.55%,差异显著(P0.05);3种植被盖度下土壤有机质含量均向表层聚集,中覆盖到高覆盖土壤有机质含量增加85.73%,速效磷、碱解氮和速效钾含量均增加;土壤养分与粒径存在一定的相关性,植被盖度与粉粒和有机质呈显著正相关,与速效钾呈极显著正相关,相关系数为0.628。土壤粉粒与有机质、碱解氮呈显著相关,与速效钾呈极显著正相关。植被覆盖度低、地表裸露的地区极粗砂含量增加,较细的沙粒含量降低,引起土壤肥力下降。