宁夏盐池县沙化草地土壤团聚体分异特征

以宁夏盐池县哈巴湖自然保护区不同沙化程度的荒漠草原为对象,研究潜在、轻度、中度和重度沙化草地0～40 cm土壤机械稳定性和水稳定性团聚体的粒径分布,并通过团聚体破坏率、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和分形维数等指标分析不同沙化类型草地土壤团聚体稳定性特征。结果表明:各沙化类型草地0～20 cm土层机械稳定性团聚体和0～40 cm土层水稳性团聚体均以0.25 mm微团聚体为主,分布范围分别为45.78%～88.36%和48.05%～97.79%。随草地沙化程度的加重,0～40 cm各土层0.25 mm机械稳定性和水稳性微团聚体含量、团聚体破坏率、分形维数及侵蚀因子总体呈增加的趋势,MWD和GMD则逐渐降低,土壤结构趋于不稳定。从剖面变化看,随土层的加深,土壤稳定性增加,尤其是潜在和轻度沙化草地,表明该区域土地沙化主要发生在0～20 cm浅层土壤。土壤团聚体稳定性与有机碳、全氮含量呈极显著正相关(P0.01),与黏粉粒呈显著正相关(P0.05),与土壤容重呈极显著负相关(P0.01)。伴随着盐池县草地沙化过程中土壤细颗粒的吹蚀和碳氮等养分的搬运,土壤结构分散,物理稳定性降低。     

黄土高原不同草地类型对水稳性团聚体粒径分布及稳定性的影响

本研究在甘肃兰州选择了4种不同类型的人工草地与天然草地为研究对象,分别为苜蓿草地、冰草草地、柠条灌木草地及针茅草地,其中针茅草地为天然草地。分析了4种草地类型0~40 cm土层的土壤水稳性团聚体粒径分布特征、平均重量直径(mean weight diameter, MWD)以及它们之间的差异性和相关性。结果表明,>2 mm和<0.25 mm粒径的水稳性团聚体为优势粒径;在土壤表层0~20 cm,针茅草地>0.25 mm粒径的水稳性团聚体显著高于其他草地类型(P<0.05),而在20~40 cm土层,苜蓿草地最高,说明在表层针茅草地对土壤结构的改良最优,随土层加深苜蓿草地对土壤结构的改良效果突出;苜蓿草地MWD值由表层0~10 cm的1.04 mm降低到30~40 cm的0.72 mm,下降了31%,而其他草地类型下降了50%~80%,说明苜蓿草地对不同层次土壤结构改良效果的差异性最小。MWD值与>0.25 mm粒径的水稳性团聚体含量和有机质呈极显著的正相关关系,与土壤容重呈极显著的负相关关系,表明水稳性大团聚体和有机质含量的增加可有效促进土壤结构的改良,加强土壤结构的稳定性,提高土壤的抗侵蚀能力。     

长江源区草地覆盖变化对土壤团聚体分布及稳定性的影响

为了明确长江源区草地覆盖变化对土壤结构的影响,本研究以高寒草甸和沼泽草甸2种草地为研究对象,分析了不同植被覆盖度下土壤团聚体分布和稳定性特征。结果显示：高寒草甸土壤团聚体主要分布在2~0.25 mm和0.25~0.053 mm粒径范围内,沼泽草甸土壤团聚体在不同粒径范围内分布相对均匀;高寒草甸土壤大于0.25 mm团聚体含量（WR_0.25）表现为高覆盖度草地高于中覆盖度草地,随土层加深,低覆盖度草地WR_0.25显著高于高覆盖度草地和中覆盖度草地,除表层0~10 cm土壤外,高覆盖度沼泽草甸土壤WR_0.25显著高于中覆盖度和低覆盖度土壤;不同植被覆盖度下高寒草甸表层0~10 cm土壤团聚体平均重量直径（Mean weight diameter,MWD）和几何平均直径（Geometric mean diameter,GMD）无显著差异,在10~20 cm和20~40 cm土层差异显著,表现为低覆盖度 > 高覆盖度 > 中覆盖度,沼泽草甸土壤团聚体MWD和GMD则随草地植被覆盖度降低和土层加深而逐渐减小;中覆盖度草地土壤团聚体破坏率（Aggregate destruction rate,PAD）最大,其稳定性最差;高覆盖度草地土壤团聚体稳定性最好;在不同土层深度上,高寒草甸土壤团聚体稳定性无显著差异,沼泽草甸土壤随土层加深团聚体稳定性变差。本研究结果表明WR_0.25和PAD能够更好地评价土壤团聚体稳定性,而沼泽草甸土壤团聚体对植被覆盖变化的响应更为敏感。本研究结果有利于加强植被覆盖变化背景下对长江源区土壤保护机制的认识。     

土壤团聚体稳定性及有机碳组分对苜蓿种植年限的响应

通过设置在陇中黄土高原半干旱区的长期定位试验,应用干筛法与湿筛法比较不同种植年限苜蓿地和农田土壤团聚体粒径分布、平均重量直径(mean weight diameter,MWD)以及团聚体破坏率(percentage of aggregate destruction,PAD)的差异,分析探讨了土壤团聚体稳定性与土壤有机碳组分之间的关系。结果表明,土壤机械稳定性团聚体粒径分布呈中间低两边高的“V”型,其中>5 mm和<0.25 mm的团聚体为优势粒径;土壤水稳性团聚体以<0.25 mm的团聚体为主,平均含量达90%以上。湿筛MWD仅在0~10 cm表层土中表现为不同种植年限苜蓿显著高于农田;PAD在0~30 cm土层表现为农田显著高于不同种植年限苜蓿,且随苜蓿种植年限的延长呈降低趋势。0~50 cm剖面不同深度土壤有机碳组分在处理间存在差异,其中总有机碳(total organic carbon,TOC)、重组有机碳(heavy fraction organic carbon,HFOC)和易氧化有机碳(readily oxidized organic carbon,ROOC)在0~10 cm土层均表现为12 a>10 a>农田>3 a,说明苜蓿对土壤表层有机碳组分的提高只有达到一定种植年限之后才产生效应。相关性分析表明,与土壤TOC相比,土壤轻组有机碳(light fraction organic carbon,LFOC)和ROOC与土壤水稳性团聚体粒级分布及稳定性指标之间的相关性更为显著,说明土壤活性有机碳组分对陇中黄土高原地区土壤团聚体稳定性的贡献率比土壤总有机碳更大。     

高寒草地灌丛化对土壤团聚体稳定性及其铁铝氧化物分异的研究

团聚体对有机碳的物理保护是土壤碳固存的重要机制。本研究以青藏高原东缘灌丛化草地和未灌丛化草地为研究对象,采用Cambardella与Elliott湿筛法和沉降虹吸法分离和提取团聚体,测定了灌丛化草地和未灌丛化草地中土壤团聚体含量,分析了团聚体稳定性、不同形态铁铝氧化物的分异及铁铝氧化物与团聚体稳定性的关系。结果显示:灌丛化显著降低了<0.053 mm微团聚体含量(P<0.05),对团聚体稳定性没有显著影响(P>0.05);灌丛化显著增加了>0.25 mm大团聚体内游离态铝的含量(Al_d的含量增加了14.09%)(P<0.05)和<0.25 mm微团聚体内游离态铁铝的含量(Fe_d、Al_d的含量分别增加了9.75%和15.31%)(P<0.05),显著降低了<0.25 mm微团聚体内络合态铁铝的含量(Fe_p、Al_p的含量分别降低了31.03%和9.41%)(P<0.05)。通过增强回归树分析,游离态铁铝氧化物对团聚体稳定性的作用最强,络合态铝氧化物对团聚体稳定性作用最弱。表明灌丛化有助于增强团聚体的稳定,促进土壤有机碳的固存。     

围封对宁夏荒漠草原土壤团聚体组成及其稳定性的影响

以空间序列代替时间序列,采用干筛法和湿筛法研究了围封禁牧条件下宁夏荒漠草原恢复演替过程中0~40cm土层土壤团聚体组成、破坏率及平均重量直径(MWD)等指标,以探讨围封对荒漠草原土壤团聚体稳定性的影响。结果表明:围封有利于荒漠草原土壤团聚体的形成,随围封年限的增加,0.25mm土壤微团聚体含量总体呈下降趋势。其中,0.25mm干筛团聚体含量在0~10cm和10~20cm土层变化显著,均以围封10年的草地最低;0.25mm水稳性团聚体含量在0~10cm和20~40cm土层变化显著,其中0~10cm土层以围封7年的草地最低,20~40cm土层以围封10年的草地最低;随围封年限的增加,土壤团聚体平均重量直径呈先降低后增加的趋势,以围封10年的草地最高,团聚破坏率则以围封7年、10年的草地较低,未封育和封育3年的草地较高。从垂直分布看,随剖面深度的增加,大团聚体特别是5mm粒级团聚体含量显著增加。     

喀斯特山区不同草地土壤结构及分形特征

以喀斯特区域不同草地生态恢复阶段为研究对象,采用时空互代法对喀斯特山区耕地、退耕还草地、草地、林草间作地的土壤颗粒、团聚体、微团聚体粒径分布及分形维数进行研究,并分析分形维数与土壤理化性质的相互关系。结果表明,在石漠化恢复过程中,粗粒径微团聚体、团聚体含量随生态的不断恢复而增加,细粒径含量降低,但土壤机械组成与之相反。0~10 cm土层土壤微团聚体平均重量直径(MWD)表现为林草间作地、草地>耕地>退耕还草地,退耕还草地显著低于其他草地类型,分别比林草间作地、草地、耕地低0.15、0.15和0.11 mm;团聚状况在10~20 cm下均表现为草地>林草间作地>耕地>退耕还草地,其中退耕还草地显著低于林草间作地和草地,分别低8.26%和13.18%;土壤结构特征表明退耕还草地结构最弱。生态恢复过程中,土壤微团聚体和团聚体的分形维数从大到小依次为退耕还草地>耕地>林草间作地>草地,土壤颗粒分形维数从大到小依次为草地>林草间作地>耕地>退耕还草地,表明喀斯特山区土壤结构随生态恢复而逐渐变好,土壤分形维数一定程度上能反映喀斯特石漠化区域生态恢复的过程与特征。同时喀斯特地区土壤分形维数与其理化性质存在较好的相关性,微团聚体及团聚体分形维数能够较好的表征土壤结构及抗蚀能力的强弱。在石漠化区域生态恢复与石漠化治理过程中,通过人工调控措施,缩短退耕还草阶段,加快草地等植被覆盖度的增加,能有效减少水土流失,改善该区生态环境。     

不同土地利用方式下表层土壤大团聚体特征

土壤大团聚体含量能表征土壤结构稳定性,反映土壤结构变化趋势。本研究在辽河干流中下游流域主要沙化区分析湿地、林地、农田和草地4种土地利用方式对0-20cm土层土壤大团聚体(0.25 mm)含量和稳定性的影响,及各粒径大团聚体的空间异质性,并进行空间插值模拟其分布。结果显示,农田土壤团聚体破坏率最大,达到46.98%,林地最小,为26.36%;依据土壤水稳性大团聚体含量、团聚体颗粒平均重量直径和几何平均直径,评价土壤结构稳定性强弱为湿地林地农田草地;4种土地利用导致土壤大团聚体稳定性差异显著(P0.05),湿地和草地之间的差异性最显著;湿地土壤结构相对最好,其次是林地和农田,草地相对最差。本研究结果可为辽河干流流域土地沙化程度评价及分区治理提供参考依据。     

不同补播模式对荒漠草原土壤团聚体稳定性的影响

针对宁夏荒漠草原退化生态系统,采用地表深翻处理后补播蒙古冰草+沙生冰草+牛枝子、沙生冰草+牛枝子、蒙古冰草+牛枝子3种模式进行改良,以未补播草地为对照,通过团聚体粒径组成、平均重量直径、几何平均直径、破坏率等指标,研究不同补播模式对宁夏荒漠草原土壤团聚体稳定性的影响。结果表明,0~40cm土层,各补播草地机械稳定性及水稳性团聚体均以<0.25mm微团聚体为主,且随土层加深<0.25mm微团聚体含量逐渐减少,土壤结构趋于稳定;0~20cm浅层土壤,蒙古冰草+沙生冰草+牛枝子补播草地的>0.25mm机械稳定性团聚体含量显著高于未补播草地(P<0.05),不同处理草地之间>0.25mm水稳性团聚体含量、平均重量直径、几何平均直径及破坏率差异不显著。综上,深翻后补播蒙古冰草+沙生冰草+牛枝子可改善荒漠草原0~20cm浅层土壤机械团聚体稳定性。     

宁夏荒漠草原自然恢复演替过程中土壤有机碳及其分布的变化

以宁夏荒漠草原自然恢复的围封草地为对象,通过野外调查和室内分析,研究了未封育、封育3、5、7和10年的草地总有机碳及其在土壤剖面和不同粒级团聚体中的分布。结果表明,土壤有机碳含量随封育年限的增加呈波动性增加,除0~5 cm土层外,各土层有机碳含量以封育7年、10年的草地较高;就有机碳在不同粒径团聚体中的分布看,0~10 cm表层土壤以封育3年及未封育草地各粒级团聚体有机碳含量较高,而10~40 cm土层各粒级团聚体有机碳随封育年限的延长呈增加趋势,各土层团聚体有机碳含量均以1~0.5 mm与0.5~0.25 mm粒级较高;各粒级团聚体对有机碳的贡献率在0~10 cm表层以<0.25 mm微团聚体最高,10~20 cm土层以>5 mm粒级和<0.25 mm粒级较高,20~40 cm土层以>5 mm粒级最高。综上所述,封育有利于荒漠草原土壤有机碳的固存,退化荒漠草原生态环境恢复在封育7年时出现转折;随土层的加深,团聚体有机碳贡献率对封育的响应减弱,且大团聚体对全土有机碳的贡献率逐渐增大。     

不同管理模式对干旱区草地土壤有机碳氮库的影响及其影响因素探究

土壤有机碳和全氮含量及其动态平衡过程是反映土壤质量和草地健康状况的重要指标,直接影响到草地土壤肥力和草地生产力。本研究对新疆阿勒泰地区禁牧草场、弃耕草地、天然草地3种管理模式下的土壤有机碳、全氮、土壤水分、团粒结构、pH、土壤容重等的分布特征,以及它们的关系进行分析后发现,3种管理模式下,土壤有机碳含量在010 cm、1030 cm和3050 cm土层间无显著差别(P>0.05),相反,土壤碳氮比、土壤全氮含量、土壤有机碳储量和全氮储量随土层深度增加显著增加(P<0.05);3种管理模式间,在010 cm、1030 cm和3050 cm土层,天然草地和禁牧草地的全氮和有机碳含量均高于弃耕草地,但对土壤碳氮比在3种草地管理模式间的差异不尽相同;不同管理方式下,在010 cm、1030 cm和3050 cm土层,禁牧草地的土壤电导率和pH均显著高于天然草地(P<0.05);在010 cm和3050 cm土层,禁牧草地的土壤含水量显著高于弃耕草地(P<0.05),禁牧草地与弃耕草地中间团聚体含量差异显著(P<0.05);含水量、大团聚体、中间团聚体、微团聚体、pH、电导率可以组成原因组,土壤全氮储量和土壤有机碳储量可以组成结果组,原因组对结果组的解释度高达75.70%;原因组中,土壤水分贡献率最高,土壤含水量对土壤水分-团粒结构起到主要决定作用。综合可知,土壤碳氮含量和储量在管理模式不同的草地间不同,土壤水分和土壤团粒结构是引起草地土壤碳氮库变化的主要原因。在土壤水分和团粒结构组成的原因组中,水分起主要的决定作用。     

种草和施用聚丙烯酰胺对荒坡紫色土抗剪和抗蚀性能的影响研究

为探究种植草类和施用聚丙烯酰胺(PAM)对荒坡紫色土抗侵蚀性的影响,尤其是对其抗剪和抗蚀性能的影响,选取狗牙根和三叶草进行盆栽试验,设计了对照、单植草类、单施PAM和复合措施(“草类+PAM”)4类处理开展研究,测定了根系指标和土壤理化性状指标,计算了土壤的抗剪强度指标和抗蚀性指标。结果表明,狗牙根和三叶草根系均能显著降低土壤容重、提高土壤孔隙度和有机质含量(P<0.05),有效增强土壤的抗剪和抗蚀性能;施加PAM能有效促进上述草类各径级根系的生长,显著改善土壤的微结构(P<0.05),尤其是非毛管孔隙度(单施PAM为CK的1.15~1.31倍),提高土体抗剪强度及内摩擦角φ,增大粒径>0.25 mm、>0.5 mm的水稳性团聚体含量、平均重量直径和几何平均直径等抗蚀性指标;PAM对荒坡紫色土抗剪和抗蚀性能的增强效果存在最优浓度;草类根系对土壤抗剪性能的影响较抗蚀性能明显,能显著提高土体的抗剪性能(P<0.05),尤其是增大土壤粘聚力;PAM对土壤抗蚀性能的影响较抗剪性能明显,能显著促进土壤团聚体大颗粒的形成和小颗粒的减少,显著提高土壤团聚度和改善土壤团聚结构等(P<0.05);较单一措施,“草类+PAM”对荒坡紫色土抗剪和抗蚀性能的增强效果最为明显,其中狗牙根与30 g·m^-3的PAM混施时效果最优;0相似文献   

不同沙化程度草原地下生物量及其环境因素特征

为探讨草原沙化演替过程中地下生物量的变化规律,以内蒙古正蓝旗温性草原区为例,采用样地调查方法,研究了不同沙化程度草地地下生物量的垂直分布格局及其土壤环境特征。结果表明,1)草地地下生物量由土壤表层向深层急剧下降,总体呈“T”形分布,0~30 cm土层地下生物量占总地下生物量的80%以上;随着草原沙化程度的加剧,地下生物量呈显著下降趋势(P<0.05),未沙化草地、轻度沙化草地、中度沙化草地、重度沙化草地的地下生物量平均密度分别为2 598.67,2 318.45,390.26,117.25 g/m²。2)土壤温度随深度的增加而降低,30 cm以下土壤温度基本保持稳定;沙化草地深层土壤含水量略高于表层含水量,未沙化草地土壤保水能力优于沙化草地。3)在草原沙化演替进程中,土壤理化性质发生了一系列变化,与未沙化草地相比砂粒含量显著增加(P<0.05),沙化草地砂粒含量占90%以上;温性草原土壤pH值总体属于中性,各类型沙化草地间差异不显著(P>0.05);随着沙化程度的加剧,土壤有机质、全氮和速效氮含量均值较未沙化草地显著下降(P<0.05)。     

多元胡麻轮作模式对土壤团聚体特征及氮素含量的影响

为探索西北旱区利于维护农田土壤良好的理化性质的种植制度,采用大田试验,以休闲处理为对照,研究了100% Flax、50% Flax（Ⅰ）、50% Flax（Ⅱ）和25% Flax 4个胡麻种植频率,100% Flax（Cont F）,50% Flax（Ⅰ）：WFPF、FPFW、PFWF、FWFP,50% Flax（Ⅱ）：FWPF、WPFF、PFFW、FFWP,25% Flax：WPWF、PWFW、WFWP、FWPW,其中F为胡麻,P为马铃薯,W为小麦,共13个种植模式下农田土壤团聚体稳定性及其氮素含量的分布状况。结果表明：土壤团聚体平均重量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）与分形维数（D）、团聚体破坏率（PAD）之间呈极显著负相关关系,与0.5~1.0 mm粒径中NH₄⁺-N含量和>2 mm粒径中NO₃^--N含量呈显著正相关关系,团聚体稳定性的增大显著提高了土壤中硝铵态氮含量。50% Flax（Ⅰ）胡麻种植频率以及马铃薯茬口显著增加了>0.25 mm粒径大团聚体含量、MWD和GMD,显著降低了土壤的D、PAD和土壤可蚀性（K）;不同轮作模式下FWFP处理显著提高0.25~2.00 mm粒径水稳性大团聚体含量,显著增加土壤团聚体MWD和GMD和抗侵蚀能力,降低分形维数和团聚体破坏率,使其土壤团聚体结构越稳定。由此表明,FWFP轮作模式可显著提高土壤水稳性大团聚体含量,促进土壤大团聚体的形成,增加土壤团聚体稳定性,对我国北方胡麻轮作可持续发展具有重要指导意义。     

氮素添加对贝加尔针茅草原土壤团聚体碳、氮和磷生态化学计量学特征的影响

大气氮沉降增加作为全球气候变化的重要现象, 其对草原生态系统的影响成为生态学研究热点之一。掌握氮沉降对草原土壤团聚体碳(C)、氮(N)和磷(P)生态化学计量学特征的影响,可为全面分析和评估氮沉降对草原生态系统的影响提供基础资料。自2010年起,在内蒙古贝加尔针茅草原典型地段设置N₀ (0 kg N·hm^-2·yr^-1)、N₁₅ (15 kg N·hm^-2·yr^-1)、N₃₀ (30 kg N·hm^-2·yr^-1)、N₅₀ (50 kg N·hm^-2·yr^-1)、N₁₀₀ (100 kg N·hm^-2·yr^-1)、N₁₅₀ (150 kg N·hm^-2·yr^-1) 6个氮素添加处理模拟氮沉降野外控制试验。结果表明:氮素添加极显著提高了土壤团聚体的稳定性和>2 mm团聚体比例(P<0.01);各氮素添加处理中0.25~2 mm团聚体有机碳、全氮含量均显著高于其他粒径(P<0.05),全磷含量在各粒径团聚体中差异不显著;与对照相比,氮素添加显著提高了>0.25 mm土壤大团聚体有机碳和全氮含量(P<0.05),对全磷无显著影响;氮素添加导致>0.25 mm土壤大团聚体C/N降低,0.25~2 mm土壤团聚体 C/P、N/P升高(P<0.05)。综合分析,氮添加在一定程度上促进了土壤的固碳潜力,提高了土壤团聚体有机质的矿化速率,随着氮素添加水平的提高,土壤团聚体中P元素成为限制草原植物生长的主要限制因子。     

封育对荒漠草原土壤有机碳及其活性组分的影响

以空间序列代替时间序列的方法,选取未封育、封育3、5、7及10年的荒漠草原为对象,研究封育对荒漠草原土壤总有机碳、颗粒有机碳、水溶性有机碳和易氧化有机碳的影响。结果表明:封育对5~10 cm、10~20 cm和20~40 cm土层总有机碳影响显著(P<0.05),其含量随封育年限的延长总体呈增加的趋势,分布范围为2.24~4.52 g· kg^-1,以封育7和10年的荒漠草原较高。封育对荒漠草原土壤颗粒有机碳无显著影响(P>0.05);可溶性有机碳含量在0~5 cm、5~10 cm和20~40 cm土层随封育年限的延长呈先下降后上升的趋势,均以未封育荒漠草原最高,分别为0.59,0.49 和0.56 g·kg^-1,封育5和7年的荒漠草原较低;易氧化有机碳含量以封育7年的荒漠草原较高,总含量为2.48 g·kg^-1。封育7年是退化荒漠草原自然恢复演替过程中的一个转折。