黄土高原不同土地利用方式下土壤干层差异

为研究黄土高原不同土地利用方式下土壤干层差异特征,本研究以放牧草地、封育15年草地、15年柠条地和封育30年草地为研究对象,定量分析不同土地利用方式下深层土壤水分特征。结果表明:放牧草地、封育15年草地、15年柠条地、封育30年草地0-500cm土层土壤含水量平均变异系数分别为0.142、0.107、0.067、0.078;土壤干层起始深度分别为80、100、120、360cm;干层厚度分别为380、180、120、100cm;干层内土壤平均含水量分别为9%、8.9%、8.1%、9.7%。4种土地利用类型的土壤剖面均出现了不同程度的干燥化现象,放牧草地和15年柠条地土壤干燥化尤为严重,封育15年草地0-500cm土层土壤含水量显著高于放牧草地(P0.05),封育30年草地0-500cm土层土壤含水量则极显著高于放牧草地(P0.01)。随着封育年限的增加,天然草地土壤含水量显著增加,土壤干层逐渐减轻变薄,向下深移,干层强度下降。     

华北土石山区土地利用类型对土壤有效态微量元素的影响

华北土石山区是京津冀地区重要水源涵养、防风固沙和水土保持功能区,是维护京津冀生态安全的重要屏障。土壤养分涵养能力是影响生态工程建设的重要影响因素之一。土壤微量元素是土壤肥力的重要组成部分,受到土地利用类型的强烈影响。为揭示华北土石山区土地利用类型对土壤有效态微量元素的影响,本研究以张家口市崇礼区耕地、草地和林地等主要土地利用类型为研究对象,系统分析不同深度土壤有效铁、有效锰、有效铜、有效锌含量差异及其影响因素。研究结果发现,土地利用类型对土壤有效态微量元素含量具有显著影响(P 0.05)。耕地土壤有效铁、有效锰含量均显著低于林地和草地,均值分别为10.46和10.94 mg·kg–1;耕地土壤有效锌含量(2.58 mg·kg–1)显著高于林地和草地;耕地土壤有效铜含量(0.67 mg·kg–1)显著高于草地,与林地土壤无显著差异(P 0.05)。林地和草地土壤有效态微量元素呈现一定的表聚性,而耕地0–15和15–30 cm土壤有效态微量元素含量均无显著差异。耕地土壤有机碳含量均显著低于林地和草地。土壤有机碳含量与有效铁和有效锰含量呈正相关关系,但与土壤有效铜和有效锌含量呈负相关关系。研究结果可为研究区不同土地利用类型的土壤养分科学管理和土地的可持续利用提供依据。     

基于最小数据集的喀斯特不同利用方式下土壤质量评价

为了探究贵州喀斯特区域不同土壤利用方式对土壤质量的影响,我们对该地区的林地、人工草地、天然草地、农田、弃耕地5种土地利用方式下的土壤理化性质进行研究。基于最小数据集对该区域的土壤质量进行评价,构建的最小数据集包括：土壤pH值、容重、全盐、阳离子交换量、全氮、有效铜、有效铁等指标。结果表明：全量数据集和最小数据集获得的土壤质量均表现为林地 > 人工草地 > 天然草地 > 农田 > 弃耕地;人工草地、天然草地、农田、林地的土壤质量等级为二级,位于土壤质量分级中的"较高"水平,弃耕地土壤质量为三级,位于"中等"水平。以上结果表明,人为对自然生态系统的开垦降低了土壤的质量。     

封育草地与弃耕地土壤碳氮固持及固持速率动态

研究植被恢复对土壤碳氮动态的影响,对了解陆地生态系统碳氮循环,应对全球温室效应具有重要意义。本研究以黄土高原丘陵区封育草地和弃耕地为对象,分别以放牧草地和农田为参照,对比分析了封育14年草地和弃耕地0~300 cm土层土壤有机碳(SOC)和土壤全氮(STN)储量、固持量及固持速率。结果表明,封育草地和弃耕地显著增加SOC储量,并且二者封育14年后SOC储量相同;在0~200 cm土壤中,封育14年草地与弃耕地STN储量相对于对照并无增加,0~300 cm土壤中,封育14年草地STN储量显著高于弃耕地(P<0.05);弃耕地SOC固持及固持速率显著高于封育草地,封育14年弃耕地SOC固持主要发生在0~140 cm表层土壤;0~100 cm土壤弃耕地STN固持及固持速率显著高于封育草地,0~300 cm土壤弃耕地STN固持及固持速率显著低于封育草地。以上结果表明,封育和弃耕均可显著提高土壤碳储量,并未明显提升土壤氮储量,弃耕地有较高的SOC固持量及固持速率。     

青海湖农场退耕还林草后的土壤碳氮变化

对青海湖农场退耕还林草地以及耕地和天然草地的土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）含量及储量、无机氮（N_inorg）含量、土壤pH等基础理化指标进行了测定分析。结果表明：退耕（还林草）地与耕地和天然草地土壤均偏碱性;退耕地及天然草地土壤容重及N_inorg含量均低于耕地;退耕地和天然草地0~5 cm土层C/N显著高于耕地;退耕地和耕地0~5,5~10,10~20 cm土层的SOC和TN含量低于天然草地;退耕还林草9年后各土层SOC和TN含量与耕地相比差异不显著,说明青海湖区持续耕作60多年后,要恢复土壤肥力仍需较长时间;对于0~30 cm土层的SOC及TN储量,退耕地和天然草地与耕地无显著差异,而退耕地与天然草地之间差异显著（P<0.05）;耕地、退耕地以及天然草地0~20 cm土壤SOC含量分别占0~30 cm土层SOC储量的68.7%,72.9%和78.6%;0~20 cm土层TN含量分别占0~30 cm土层TN储量的68.7%,72.7%和78.2%;与天然草地相比,按耕地开垦60年计算,0~30 cm耕层内,C的损失率为0.11 t C·a^-1·hm^-2,N的损失率为0.015 t N·a^-1·hm^-2;土壤C和N含量与容重共同决定C和N储量的大小,因此土壤容重是影响土壤质量的重要因素之一。     

基于土地利用的内蒙古牧区生态系统服务时空变化(2000-2015)

内蒙古牧区是我国北方生态安全屏障,生态脆弱,近年来开发强度大,土地利用变化明显。本文以内蒙古牧区为研究区,利用遥感地理信息系统和模型模拟的方法,通过2000—2015年土地利用转移矩阵和变化动态分析,了解生态系统服务碳固定、土壤保持演变特征,开展土地利用变化及碳固定、土壤保持评价,为牧区土地资源管理提供科学支撑。结果表明：内蒙古牧区主要的土地利用类型为草地和未利用地;16年间,该地区建筑用地、林地、耕地、盐碱地面积增加,水域、沙漠、草地、未利用地面积减少;土地利用变化从草地向耕地、建筑用地、林地转移,从沙漠、水域向草地转移;全域碳固定和土壤保持均呈增加态势;各土地利用类型提供的碳固定和土壤保持服务,草地占比最大,其次为沙漠和耕地。该区域应注重保护草地、林地,扩大草地面积,治理沙漠区域,优化土地利用结构,提高生态系统服务。     

矿区排土场人工草地土壤水分及入渗特征效应

本研究以露天煤矿排土场新土体上建植的不同人工草地为对象,分析了不同人工草地地上生物量、土壤水分及土壤入渗性能。结果表明,不同人工草地地上生物量之间差异显著(P<0.05),灌木和草灌混播草地的地上生物量比单一草种草地高,冰草+沙蒿和沙打旺+沙蒿草地地上生物量分别比单一种植冰草和沙打旺的草地高40.84%~47.88%和27.31%~53.49%;不同人工草地土壤含水量随深度增加而增大,20~30 cm层土壤含水量花棒草地最高;不同人工草地地上生物量和土壤水分的累加值呈负相关关系;草灌混播草地的平均土壤初始入渗速率比单一草种草地高44.25%。本研究结果表明,在矿区排土场新土体改良和植被恢复建设中应以草灌混播人工草地为主,可有效提高草地生产力,改善土壤的水分状况和入渗性能,利于植被生长的可持续。     

黔西北不同土地利用类型下土壤全氮及硝态氮的分布与残留

在黔西北关门山小流域选取5种不同的土地利用类型,通过对其土壤样品进行化学分析,研究不同土地利用类型下土壤全氮及硝态氮的分布特征。结果表明：灌木林地表层土壤全氮和硝态氮含量高于乔木林地。乔木林地和灌木林地坡中和坡脚土壤剖面上的全氮明显高于坡顶。灌木林地的坡顶、坡中和坡脚土壤硝态氮随着深度的增加而降低,乔木林的坡顶和坡中土壤硝态氮在60~80 cm土层处出现累积,但坡脚没有;5种土地利用类型中,土壤全氮含量均以0~20 cm土层最高,随着土壤深度增加迅速降低。灌木林地、玉米地和撂荒地土壤的硝态氮随着土壤深度的增加而降低,但乔木林地硝态氮在60~80 cm土层累积,果园硝态氮在20~40 cm和60~80 cm土层累积;80 cm厚土体中残留的土壤全氮和硝态氮以果园最高,分别为12.18×10³和352.0 kg·hm^-2,不同土地利用类型间土壤全氮残留量差异不显著,但是果园和玉米地的硝态氮残留量显著高于其他土地利用类型。     

淤地坝沟道植被覆盖/土地利用和土壤水分的分析

水分条件是限制黄土丘陵沟壑区植被生长的决定性因素,在水土流失严重的沟道中淤地坝发挥着十分重要的作用.用GF-2号卫星遥感影像和实地调查数据,基于Arc Map 10.5和eCognition 9.0、ENVI 5.3软件平台分析了甘肃省平凉市庄浪县西北部有坝沟道和无坝沟道植被覆盖度、土地利用类型和土壤水分的差异.结果 表明:1)植被覆盖度,有坝沟道高于无坝沟道2.17％,有坝沟道在高覆盖度下林地覆盖率最高,占总面积的31.82％.而无坝沟道在极低覆盖度下草地覆盖度最高,占总面积的27.53％,有坝草地和无坝草地均在极低覆盖度时达到最高值.2)土地利用类型,有坝沟道为:林地＞草地＞其他土地＞水域及水利设施用地;无坝沟道为:草地＞林地＞其他土地.3)土壤水分,有坝沟道土壤水分随土壤深度的增加而增加,无坝沟道则相反;土壤深度在180～200 cm时,有坝沟道的土壤水分明显高于无坝沟道,是植被覆盖度高的主要因素.黄土沟壑区淤地坝可提高控制区域的植被质量及覆盖度,有坝沟道土地利用类型较优,土壤水分较高,对治理沟道水土流失和改善流域内生态环境有显著作用.     

荒漠草原灌丛转变过程土壤水分亏缺空间特征及影响因素

草地灌丛化对生态系统结构、功能与服务产生重要影响,目前已经认识到其对土壤水分的负面影响,但还缺乏其在区域尺度的定量评价及其驱动机制研究。在宁夏荒漠草原选取43块成对样地（即荒漠草地和灌丛地）,引入样地土壤水分相对亏缺指数（PCSWDI）评价荒漠草原向灌丛转变后土壤水分亏缺空间格局现状及其驱动因子。结果表明：荒漠草原转变为灌丛后0～100 cm和100～200 cm土壤含水量分别显著下降了27.80%和57.92%,0～100 cm灌丛地的PCSWDI显著低于荒漠草地,表明0～100 cm灌丛地目前不存在土壤水分亏缺现象。地统计学分析表明,荒漠草地和灌丛地的0～100 cm土壤水分相对亏缺指数的结构方差比分别为94.73%和95.29%,均属于强空间自相关,主要受结构性因子控制。此外,地理探测器的因子探测发现0～100 cm土壤储水量、坡向和田间持水量是影响灌丛地土壤水分相对亏缺指数的主导因子;交互探测表明,灌丛地0～100 cm土壤水分相对亏缺指数空间分异是多因子共同作用的结果。尽管分析得到0～100 cm灌丛地不存在土壤水分亏缺,但100～200 cm土壤含水量显著下降已经预示了深层...     

农牧交错带不同利用方式下土壤菌群数量及剖面分布特征

应用稀释平板法对农牧交错带天然草地、耕地、退耕还草地及撂荒地几种不同土地利用方式下0～50cm土层可培养的细菌、真菌和放线菌数量进行研究,结果表明:同一种利用方式下各类菌群数量为细菌>放线菌>真菌。在不同利用方式下,细菌的数量天然草地>五年生羊草地>耕地/五年生苜蓿地>撂荒地;真菌的数量撂荒地>五年生羊草地>五年生苜蓿地>天然草地>耕地;放线菌数量在天然草地中最多,撂荒地及五年生苜蓿地中数量最少。三类菌群在0～50cm土层中基本上都表现为0～10cm含量最多,往下逐层递减的趋势。退耕地种植羊草对土壤微生物数量的增加效果好于紫花苜蓿。     

利用方式对青海省高寒草甸土壤可溶性有机质光谱学特性的影响

为深入了解不同利用方式对青海省高寒草甸土壤可溶性有机质含量和结构特性的影响,以次生沙棘林地、退耕还林地、农田和天然放牧地等4种利用方式土壤作为对象,研究了其0~10 cm和10~20 cm土层可溶性有机质含量、紫外-可见光光谱及其特征参数、荧光光谱及其特征参数等。结果表明,0~10 cm土层可溶性有机碳和有机碳含量由高到低的顺序为天然放牧地>退耕还林地>次生沙棘林>农田。10~20 cm土层中的可溶性有机碳及有机碳含量在退耕还林地和次生沙棘林中较高。有机碳含量和可溶性有机碳含量及其复杂程度随土层的加深而降低。天然放牧地土壤可溶性有机质的芳香化程度和腐殖化程度较高,含有较多的多环芳烃。研究结果指出,天然放牧地土壤可溶性有机质的结构更为复杂,稳定性更强,对维护青海省高寒地区碳库平衡和生态稳定有积极作用。0~10 cm土层土壤可溶性有机质的结构更为复杂。     

黄土高原坡地退耕恢复草地的土壤水分动态

为了解黄土高原水蚀风蚀区坡地退耕还草后的土壤水分消耗与补充过程,利用2003年开始的野外坡面径流小区定位观测土壤剖面水分,分析坡地退耕还草多年后的土壤水分动态变化及丰水年的恢复状况。结果表明:坡地退耕还草后,土壤水分含量降低,多年以后,苜蓿地显著低于坡耕地,含水量已接近或者达到萎蔫含水量。撂荒草地土壤水分含量稍低于坡耕地,尽管坡耕地有较多的径流,但是土壤水分含量保持在较高水平。2010年初3个处理土壤剖面平均含水量分别为7.4%,12.6%,12.5%,丰水年降水可以不同程度的补充土壤剖面水分,补充深度较一般年份深110 cm左右,苜蓿地、撂荒地、坡耕地土壤水分分别恢复到10.0%,14.5%,15.5%,分别增加了35.1%,15.1%,24.0%。因此,坡耕地退耕种植紫花苜蓿(Medicago sativa)导致土壤水分含量显著降低,只有在丰水年土壤水分含量才有较明显的恢复。     

青海省海北州不同草地利用方式土壤基本理化性状研究

为探索土地利用方式变化对土壤理化性状的影响,以青藏高原青海省海北州原生矮嵩草(Kobresia humil)草甸、原生灌丛草甸、退化矮嵩草草甸、退化灌丛草草甸、人工草地、农田地为研究对象,对各利用方式下土壤的基本理化性状进行研究。结果表明:退化导致0~10 cm土层土壤容重增大,而对下层土壤容重没有明显影响,2种退化草地0~10 cm土层的土壤容重均大于10~20 cm土层,其中退化灌丛草甸与原生灌丛草甸之间差异显著(P<0.05),人工种植也导致表层土壤容重有升高的趋势,人工种草和开垦均导致0~20 cm土层土壤容重的变异消失。草地退化和开垦均导致土壤有机碳和全氮含量降低,草地退化还导致土壤全磷含量降低,但开垦为农田后对土壤全磷的影响不大;草地退化和开垦也导致土壤有机碳、全氮、全磷含量沿土壤深度的变异消失。草地退化后表层土壤的有机碳、全氮和全磷含量明显降低,而退化对10~20 cm土层的有机碳含量影响不大。草地退化、开垦和农用均导致土壤表层速效氮的损失,草地开垦和农用的损失尤为剧烈;不同利用方式对土壤速效磷的影响较为复杂,未表现出一致的规律性。     

阴山北麓不同土地利用类型土壤养分特征分析与评价

采用野外实地调查采样、室内样品分析和数理统计相结合的方法,研究了阴山北麓4种不同利用类型土地的土壤养分特征,并对土壤肥力进行了综合评价。结果表明,1) 研究区土壤有机质、全氮、全磷、全钾含量分别为(25.12±6.56),(0.63±0.08),(0.76±0.10),(31.99±1.07) g/kg;速效氮、速效磷、速效钾含量分别为(39.87±9.14),(6.72±3.75),(175.83±105.45) mg/kg;pH为(7.74±0.14)。2) 土地利用方式对有机质、全氮、全磷、速效磷和速效钾的影响极显著(P<0.01),而对速效氮、全钾和pH的影响不显著(P>0.05)。3) 土壤全氮、磷、钾含量和pH值在垂直剖面上(0~25 cm自上而下)表现为无规律的波动状态,但整体上变幅不大;而速效氮、磷、钾和有机质含量整体上表现为下降趋势。4) 土壤肥力综合评价值的排序为封育草地(0.506)>放牧草地(0.417)>耕地(0.361)>弃耕地(0.357),封育草地与放牧草地的土壤肥力为中等级水平,而耕地和弃耕地的肥力为低等级水平,说明草地比耕地更有利于土壤保肥。总体而言,研究区土壤肥力水平较低,存在的主要问题是土壤中全氮和速效氮含量严重偏低。     

不同利用方式对豫西黄土丘陵区土壤微生物生物量及群落结构特征的影响

以豫西黄土丘陵区乔木地、灌木地、果园、弃耕地和耕地土壤为对象,应用磷脂脂肪酸(PLFA)方法,研究了不同土地利用方式对土壤微生物生物量及其群落结构特征的影响,结果表明,与耕地相比,乔木地和灌木地土壤微生物量碳(MBC)含量分别提高了225.38%和265.73%(P<0.05),微生物量氮(MBN)含量分别提高了206.19%和245.03%(P<0.05),MBC/TOC值显著提高了2.89和3.00(P<0.05),MBN/TN值显著提高了5.05和5.57(P<0.05);果园土壤微生物量碳、微生物量氮含量和MBN/TN值分别提高了107.80%,84.99%和1.23(P<0.05);弃耕3年地土壤微生物量碳、氮、磷与耕地无显著差异(P>0.05)。乔木地和灌木地土壤细菌的PLFA含量增加了17.87%和17.18%(P<0.05),真菌增加了24.27%和28.45%(P<0.05);果园土壤细菌PLFA含量增加了9.04%(P<0.05);弃耕3年地土壤细菌、真菌和放线菌的PLFA含量与耕地之间均无显著差异(P>0.05)。乔木地和灌木地土壤的Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数显著提高(P<0.05),Simpson优势度指数显著降低(P<0.05)。不同利用方式地土壤细菌、真菌及放线菌的PLFA及总PLFA与土壤总有机碳、微生物量碳,全氮、速效氮、微生物量氮,容重显著正相关(P<0.05)。以上结果说明相对于耕地、弃耕地和果园土壤,乔木地和灌木地土壤微生物多样性均提高,不同微生物物种的个体数量分布均匀,群落结构相对稳定,因此这两种利用方式对土壤质量以及微生物群落结构多样性的改良效果更佳。不同土地利用方式引起营养元素的投入和土壤结构的变化是造成微生物群落结构变化的主要原因之一。     

石羊河中下游不同退耕年限次生草地土壤无机氮、酶及微生物量冬季动态研究

为研究石羊河中下游退耕区次生草地冬季土壤肥力状况和微生物机制,测定并分析了石羊河中下游不同退耕年限和不同土层深度土壤无机氮(硝态氮、铵态氮)、酶活性(过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶及蔗糖酶)及微生物生物量冬季动态变化。结果表明,研究区各土层(0~10,10~20,20~30,30~40 cm)土壤铵态氮与硝态氮随退耕年限不同逐年递增;除30~40 cm土层外,各土层土壤微生物量碳在退耕较短年限内(1~5 a)总体逐年递减,而在退耕较长年限内(8~31 a)逐年递增;土壤微生物量氮随恢复年限呈先下降(1~4 a)、后稳定(4~15 a)再上升(15~31 a)的趋势;各土层土壤微生物量磷则呈先上升,后下降,再上升的趋势;不同退耕年限间土壤过氧化氢酶活性差异不显著,脲酶、磷酸酶及蔗糖酶活性差异显著(P < 0.05),土壤酶活性总体随土层加深而降低。本试验为石羊河流域的植被恢复、土壤改良和科学管理提供了科学依据。     

黄土高原水蚀风蚀交错区植被恢复中土壤水分变化

针对黄土高原生态恢复与重建过程中水资源短缺问题,本文采用空间代替时间序列的方法对地处黄土高原水蚀风蚀交错区的六道沟小流域在植被恢复过程中的土壤储水量和土壤垂直剖面含水量特征进行了研究,分析了紫花苜蓿地(12,15,17,21,26,41 a)、荒草地(15,32,41 a)、弃耕地(12,21,41 a)、杏树地(14 a)的土壤储水量和土壤垂直剖面含水量特征。结果表明:4种植被恢复方式下,土壤储水量的大小顺序为弃耕地 > 荒草地 > 杏树地 > 苜蓿地;苜蓿地、弃耕地0~200 cm储水量随着生长年限的延长先快速增加后缓慢减少,而荒草地的储水量随着生长年限的延长却持续减少。水蚀风蚀交错区植被恢复过程中,植被恢复方式是该地区土壤水分变化的主要影响因素,生长年限对土壤水分动态变化影响不明显。