六道沟小流域地形序列土壤碳剖面分布特征及影响因素

为了更好地理解黄土高原植被恢复与生态重建过程对土壤碳循环过程的影响,研究选取位于黄土高原六道沟小流域的典型土壤地形序列(东北坡NE序列,西坡W序列),分析了不同坡向间及同一坡向内随植被类型变化土壤有机碳和无机碳的剖面分布特征及其影响因素。结果表明:六道沟小流域地形序列土壤有机碳含量在0—50cm土层内随土层深度增加而显著降低,50cm土层以下基本趋于稳定,且剖面上层(0—50cm)有机碳含量显著高于剖面下层(50—200cm,p0.05),但在同一深度土层(0—50,50—200,0—200cm)不同坡向林地和草地土壤有机碳平均含量均没有显著差异(p0.05)。与有机碳相比,无机碳含量相对较高并且主要在剖面下部(50cm以下)不同深度土层富集。NE序列林地和草地剖面无机碳平均含量接近(p0.05),而W序列林地剖面无机碳平均含量显著高于草地(p0.05);不同坡向草地剖面无机碳平均含量无显著差异(p0.05),但不同坡向林地剖面无机碳平均含量表现为W序列显著高于NE序列(p0.05)。0—50cm土层有机碳含量与pH、容重和土壤含水量均呈极显著负相关关系,而与土壤总孔隙度呈极显著正相关关系;50—150cm土层无机碳含量与pH和土壤总孔隙度均呈极显著负相关关系,而与容重、黏粒含量和土壤含水量均呈极显著正相关关系。NE序列和W序列2 m土体总碳密度相当,分别为15.2~47.4kg/m~2和18.3~51.3kg/m~2,其中无机碳密度占78%~94%,1—2m土层总碳密度占2m土体总碳密度的35%~74%。若只考虑土壤有机碳库或只考虑浅层1m土壤碳库,六道沟小流域2m土体总碳储量平均将被低估88%和51%。     

水耕人为土磁性矿物的生成转化机制研究回顾与展望

随着环境问题的日益突出,人为活动对土壤的影响越来越深刻,需加强对"人为作用"的研究以便解释现代土壤磁性的过程和变化。水耕人为土在发育过程中人为作用的方式多种多样,明确其磁性矿物的生成和转化机制及其影响因素有利于理解人为活动对现代土壤磁性的作用。但目前水耕人为土磁学研究还比较零散,缺乏系统性,已有研究结果有待深入梳理。本文对已有的相关研究报道,包括水耕人为土磁性参数的演变特征、磁性矿物的生成转化机制以及对成土因素的响应等进行综合评述。最后,对当前研究的不足和存在问题进行总结,并对研究方向进行了展望,以期有助于环境磁学的发展。     

高寒山区地形序列土壤有机碳和无机碳垂直分布特征及其影响因素

地形、生物气候条件具有明显差异的青藏高原约占我国陆地面积的五分之一,开展该地区土壤有机碳和无机碳分布特征的研究对于理解青藏高原土壤碳循环过程与陆地碳库的精确预测以及应对全球气候变化具有重要意义。研究选取位于祁连山中段的阴、阳坡地形序列土壤,分析了不同坡向间以及同一坡向内随海拔高度变化土壤有机碳和无机碳的垂直分布特征及其影响因素。结果表明:阴、阳坡有机碳含量均随土壤深度增加而下降,但阳坡下降的速率(66%~91%)明显高于阴坡(31%~77%);阴坡土壤中碳酸钙基本淋失,通体无机碳含量较低(5.0 g kg-1),阳坡B层土壤无机碳含量是A层的2倍,表现为明显富集。阴坡和阳坡1 m土体总碳密度相当(分别为16.1~33.9 kg m-2和11.8~32.8 kg m-2),其中,阴坡以有机碳为主(占总碳密度的82%~99%),而阳坡有机碳和无机碳密度变化均较大(分别占总碳密度的27%~81%和19%~73%)。因此,坡向是影响高寒山区土壤碳垂直分布和组成的重要因素。此外,降雨量和植被类型对地形序列土壤有机碳和无机碳含量的空间变异也具有重要影响:降雨量每增加1 mm,表层(0~20 cm)土壤有机碳含量增加0.4 g kg-1,而淀积层(40~80 cm)土壤无机碳含量下降0.2 g kg-1;植被类型在一定程度上影响了土壤有机碳的富集程度。本研究揭示了青藏高寒山区土壤碳循环及其碳库预测应充分考虑微地形对坡面尺度下土壤碳垂直分布、碳库组成和空间变异的影响。     

古日乃湖盆沉积物发育土壤盐分与碳酸钙积累机制

干旱区湖泊是维持生态脆弱区环境平衡的重要载体,随着环境变化和人类对水土资源的不合理利用,我国干旱区湖泊日渐萎缩、干涸直至消失。湖泊干涸过程中,地下水位持续下降,风积物不断加积,土壤演化过程随之发生变化,但关于湖泊沉积物发育土壤演化特征的研究十分匮乏。本研究结合土壤发生学和地球化学方法分析了古日乃湖盆沉积物发育土壤的盐分与碳酸钙积累特征与机制。结果表明：盐分积累是古日乃湖盆土壤形成的主要特征,盐化土壤表层水溶性盐含量、Na~+浓度和钠吸附比分别为13.15～650.50 g·kg^-1、186.9～12 114.7 mmol·L^-1、22.3～890.5(mmol·L^-1)^1/2,土壤具有高含盐量、高Na~+浓度与高钠吸附比,表现出强度盐化特征。古日乃湖盆干涸,土壤积盐过程由现代盐化向残积盐化演化,盐分类型由氯化物型、氯化物-硫酸盐型向硫酸盐-氯化物型、硫酸盐型转变。借助于与Ca地球化学行为相似的Sr同位素组成分析,表明土壤碳酸钙以次生碳酸钙为主,其占比超过碳酸钙总量的80%;土壤碳酸钙主要来源于母质和...     

海南岛北部玄武岩区土壤母质均一性及相对年龄判定

【目的】时间序列法是定量研究土壤发生过程、演变速率及其变化阈值的重要手段,构建可靠的土壤时间序列需对土壤母质均一性和相对年龄进行判定。【方法】以海南岛北部不同喷发期玄武岩发育土壤所构成的成土时间序列（0.09、0.146、0.64、1.12、1.81、2.30 Ma B. P.）为对象,利用各种土壤属性参数（包括剖面形态、颗粒组成、稳定元素含量、风化发育指数和元素变化率等）对该时间序列母质均一性和土壤相对年龄进行判定。【结果】各剖面颜色、质地、结构等形态总体呈均一、渐变的特征,去除黏粒后的粗粉粒含量、稳定元素Ti/Zr比值在剖面内和剖面间变化均较小,表明时间序列土壤的起源母质相同。随着成土年龄的增加,黏粒含量和剖面发育指数呈线性增加的趋势,土壤风化强度指标（B指数、CIW指数、CIA指数和ba值）服从对数函数变化规律,在土壤相对年龄的判定中具有较好的指示意义。【结论】研究区土壤母质来源相同,土壤相对年龄可通过相关土壤属性体现出来,为定量研究土壤发生阈值奠定了基础。     

黄土高原北部日本弓背蚁巢穴结构特征及其影响因素

黄土高原大量的植被恢复为地栖性土壤动物提供了合适的栖息地和充足的食物,土壤动物的筑巢活动可提高土壤大孔隙的数量。以黄土高原北部神木县六道沟小流域的日本弓背蚁为研究对象,通过石膏浇筑法研究了日本弓背蚁巢穴结构特征,对比了日本弓背蚁(Camponotus japonicus)和针毛收获蚁(Messor aciculatus)成熟巢穴结构的异同,分析了土壤质地、土壤含水量和土壤容重对日本弓背蚁巢穴结构的影响。结果表明:日本弓背蚁的巢穴结构由通道和巢室组合而成,通道为圆柱形,其直径大小为4.1~6.6 mm,巢室的形状为倒置漏斗形或立体椭圆形,巢室横截面面积为606~2 117 mm~2;日本弓背蚁和针毛收获蚁巢穴在通道直径、巢室形状和横截面积、巢穴深度等方面有较大的差异;巢穴体积随着蚂蚁群落规模的增加而增加;日本弓背蚁群落在壤土和壤砂土中均有广泛分布,适宜其生存和繁殖的土壤含水量在60~200 g kg~(-1)之间,在土壤颗粒较大的干燥砂土中并不常见;土壤容重越大,蚂蚁巢穴的结构越简单,其通道的长度、分支、节点和巢穴总体积较小。但是,通道直径主要与蚂蚁的体型相关,不受土壤质地、含水量和容重的影响。本研究从小尺度分析了黄土高原植被恢复通过土栖性蚂蚁对土壤结构产生的间接影响,拓宽了黄土高原北部土壤大孔隙的研究范围。     

沙地濒危植物长柄扁桃生物学特性与抗逆性及应用综述

揭示长柄扁桃生物学特性与抗逆性机理并提高其在荒漠化治理中的生态效益和经济效益,是实现西北旱区荒漠化治理可持续发展和提升生态脆弱区生态系统服务功能面临的重要科学问题。本文回顾了长柄扁桃研究所取得的进展,包括建立了长柄扁桃快速育苗和无灌溉水栽培技术,揭示了不同地区长柄扁桃生长规律及其对逆境的适应性,推进了长柄扁桃在荒漠化治理中的应用及其产品开发等;在此基础上,提出了长柄扁桃研究面临的机遇和挑战,包括长柄扁桃的适生土壤类型与耗水量,不同地区长柄扁桃的合理种植密度及其调控和管理措施,长柄扁桃抗逆性机理及其产品开发与高值综合利用等,以期为我国在西北地区推广和建设长柄扁桃林、优化水土资源管理和提高脆弱生态系统的服务功能提供科学依据。     

黄土高原2种典型灌木地土壤水分有效性及其影响因素

为确定土壤质地对旱生植物长柄扁桃(Amygdalus pedunculata Pall)和沙柳(Salix psammophila)幼苗不同生理指标水分有效性的影响,采用盆栽控水试验,研究了黄土高原2种典型质地土壤(砂土和壤土)下长柄扁桃和沙柳幼苗不同生理指标随相对土壤含水率(土壤含水率占田间持水率的比值)的动态变化。结果表明:2种质地土壤下长柄扁桃和沙柳幼苗各生理指标相对值在相对含水率降低至土壤水分阈值之前保持相对稳定,低于此阈值时随相对含水率的降低而迅速下降,且均可用非线性连续函数来拟合(R~2=0.8905～0.9864)。2种植物土壤水分有效性因选取指标的不同而略有差异,当以瞬时气体交换指标(相对净光合速率R_(Pn)和相对气孔导度R_(Gs))为评价指标时,砂土水分有效性高于壤土;当以相对水分利用效率R_(WUE)为评价指标时,壤土水分有效性高于砂土。瞬时气体交换指标(R_(Pn)和R_(Gs))的水分阈值高于日变化指标(相对日蒸腾速率R_(Td)),表明土壤质地和时间尺度均会影响植物生理指标对土壤水分有效性的响应。因此,在黄土高原进行植被恢复与生态建设时应考虑土壤质地对植物水分有效性的影响。     

典型亚热带花岗岩地区森林流域岩石风化和土壤形成速率研究

岩石风化和土壤形成是地球表层物质循环的重要环节,了解岩石风化和土壤形成速率对土壤资源可持续利用和流域管理具有重要意义.本研究以位于我国亚热带的皖南花岗岩地区森林流域为例,通过野外监测其主要矿质元素输入输出量,应用流域中元素地球化学质量平衡原理,估算岩石风化和土壤形成速率.研究结果表明,在目前的降雨和酸沉降条件下,我国亚热带森林流域中,花岗岩的平均风化速率为0.696 t hm-2 a-1,土壤平均形成速率为0.598 t hm-2 a-1,所以需要经过2万年以上才能形成1 m厚的土壤.研究发现,大量输入土壤系统的H+由于被土壤风化和阳离子交换所消耗,径流水不至酸化,但是从长远来看,这会带来土壤的酸化.研究还表明根据当前的土壤形成速率,土壤允许流失量标准需要重新制定.     

青海省东部不同土地利用方式下土壤饱和导水率分布及其影响因素

研究高寒地区土壤饱和导水率分布特征及其影响因素可为评估脆弱生态系统水源涵养能力和构建区域水文模型提供参数.通过测定青海省东部南北样线24个样点(0—30 cm)土壤基本理化性质和饱和导水率(Ks),分析了不同土地利用方式下Ks分布特征及其影响因素.结果表明:Ks均值表现为林地(1.89 cm/h)>草地(1.62 cm...