开垦对黑土表层土壤压缩—回弹行为的影响

为探讨开垦对典型黑土表层土壤压缩与回弹行为的影响,以未经开垦天然次生林和开垦年限为17 a、30 a、40 a耕地的表层(0~10 cm)土壤为研究对象,采用快速固结试验方法,研究了土壤压缩与回弹过程中土壤孔隙比(e)、压缩指数(C_c)、压缩系数(a)和回弹指数(C_s)的变化。结果表明:土壤孔隙比(e)、压缩指数(C_c)、压缩系数(a)和回弹指数(C_s)随着开垦年限的增加而降低,C_c、a、C_s变化范围分别为0.252~0.426、0.002 04~0.003 70 k Pa~(-1)、0.041~0.070;未经开垦天然次生林地土壤C_c、C_s显著高于耕地土壤(p0.05);C_c、a、C_s与容重均呈极显著负相关(p0.01),与有机质含量呈极显著正相关(p0.01)。土壤压缩性与回弹能力随着开垦年限的增加逐渐降低,容重、有机质含量对其影响最大。     

典型黑土区水土保持林对土壤可蚀性的影响

以典型黑土区水曲柳林、落叶松林、樟子松林、云杉林及开垦50 a的耕地土壤为对象,通过对土壤水稳性团聚体特征、土粒静水崩解能力以及有机质含量等指标的测定与分析,研究了水土保持林对土壤可蚀性的影响.结果表明:0-30 cm土层范围内,林分对土壤水稳性团聚体组成的影响,主要表现为提高较大粒级团聚体的比例,显著增加PA0.25、降低团聚体破坏率(P<0.05);林地土壤水稳性指数显著提高(P<0.05),增加幅度达4.46～7.92倍;林地内表层土壤有机质含量较耕地相对提高了32.6%～62.7%.差异显著(P<0.05);可以认为水土保持林能够有效降低土壤可蚀性,并以阔叶水曲柳林的作用效果最为显著.该结果为进一步研究典型黑土区水土保持林的构建与调控技术提供了参考.     

冻融时黑土耕层土壤氮素形态

以典型黑土区耕层土壤作为研究对象,采用室内模拟冻融的方法,研究了冻融循环次数(0、3、12次)与土壤含水量(自然含水量、饱和含水量)对黑土主要氮素形态,即土壤铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)、铵态氮与硝态氮质量分数比值(ANR)、可溶性有机氮(SON)及微生物量氮(MBN)的影响。结果表明:自然含水量条件下,冻融可显著降低铵态氮质量分数,降低幅度42.55%~52.99%,增加土壤硝态氮质量分数,增加幅度可达349.01%~495.32%;饱和含水量条件下,ANR在多次冻融时表现出才显著降低趋势;SON质量分数仅在表少次冻融时有会显著变化(P0.05);MBN质量分数则随着冻融循环次数增加而显著降低。冻融循环次数对黑土耕层土氮素形态的影响大于土壤含水量,且主要通过显著降低铵态氮和MBN的质量分数、显著增加硝态氮和SON的质量分数实现的。     

冻融时黑土耕层土壤活性有机碳响应特征

以典型黑土区耕层土壤作为研究对象,采用室内模拟冻融的方法,研究了冻融循环次数(0、3、12次)与土壤含水量(自然含水量、饱和含水量)对土壤活性有机碳组分即可溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(ROC)、颗粒有机碳(POC)、微生物量碳(MBC)、轻组有机碳(LFOC)和可矿化碳(PMC)的影响。结果表明,虽然饱和含水量处理条件下多次冻融能够显著增加MBC质量分数(P0.05),但冻融对土壤活性有机碳组分的影响主要是通过自然含水量条件下,显著提高PMC、DOC和ROC的质量分数(P0.05),分别较未冻融处理提高了33.3%、67.9%和68.7%。少次冻融会增加黑土耕层土壤活性有机碳的质量分数,较高的水分条件不利于活性有机碳的积累。     

模拟降雨条件下黑土溅蚀与团聚体分选特征

以典型黑土耕地表层土壤为对象,通过对溅蚀量、水稳性团聚体组成、团聚体平均重量直径(MWD)以及团聚体富集率(ER)等指标的测定、计算与分析,研究了人工模拟降雨条件下典型黑土溅蚀过程中团聚体粒级分布及其分选特征。结果表明:溅蚀盘内不同收集区域(上坡、下坡)溅蚀量及净迁移量均与溅蚀距离呈显著指数递减关系,R2值达0.834 4~0.991 1;土壤团聚体富集率的变化幅度范围为0.00~1.79,溅蚀对团聚体产生富集作用与损耗作用的临界粒级为1.0 mm;溅蚀颗粒土壤水稳性团聚体组成上表现出在水平空间上随距离的增加,小粒级团聚体比例逐渐增加的趋势,2~5 mm粒级的团聚体只出现在上坡的0~5 cm和下坡的0~10 cm范围之内,1~2 mm粒级的团聚体在上坡的最大分布距离仅为28 cm;MWD变化幅度为0.32~0.80 mm,并随溅蚀距离的增加而减少,其中下坡10~17cm范围内的MWD分别与0~10 cm和17~40 cm范围内MWD的差异达到显著水平(P<0.05)。研究结果为进一步系统研究黑土侵蚀发生规律与水土流失治理提供了参考。     

红松人工林植被恢复对土壤活性有机碳组分影响的时效性

以小兴安岭阔叶红松林皆伐迹地上不同时期营造的红松人工林(林龄分别为26、37、49和62年生,阔叶红松原始林为对照)为研究对象,通过对0～20 cm土层范围内土壤总有机碳、总氮、水解氮、可溶性有机碳、微生物量碳、易氧化有机碳、颗粒有机碳和轻组有机碳质量分数的测定与分析,研究了红松人工林植被恢复对土壤活性有机碳组分动态影响。结果表明:所研究的不同恢复时段红松人工林土壤总有机碳、总氮和水解氮质量分数表现出随着人工恢复的时间而增加的趋势,62年生红松人工林土壤全氮质量分数与红松原始林之间无显著性差异,且下层土壤总有机碳质量分数显著高于红松原始林(p0.05),表明人工植被恢复超过60 a时土壤总有机碳和全氮质量分数即可得到有效恢复并接近红松原始林水平;土壤颗粒有机碳质量分数与总有机碳的关系极为显著(p0.01),表现出虽然人工林植被土壤颗粒有机碳质量分数显著低于红松原始林(p0.05),但随植被恢复时间的增加而显著增加的一致性规律,可以认为土壤颗粒有机碳质量分数可作为定量表征红松人工林植被恢复引起的土壤活性有机碳变化的敏感性指标。     

水曲柳人工幼林霜冻危害的研究

采用垂直梯度观测与样地调查相结合的方法．对水由柳人工幼林最低温度变化、物候及受霜害的程度进行了系统研究和分析。结果表明．研究地也区受地形的影响存在着明显的逆温现象．不同坡位最低温度的温差最大达10.0℃．最小为0.6℃。水曲柳物候变化表现出特殊的规律性、西坡水曲柳芽苞开放时间较东坡提前1～2d;混交林较纯林提前3～4d;坡上芽苞开放最早．较坡中平均提前1～2d,比坡下提前5～6d。西坡水由柳受霜害程度明显低于东坡;坡上水曲柳受霜害程度最低．其次为坡中、坡下受害最重。混交林对防止霜害具有明显效果．无论是霜害指数还是各冻害等级的株数比例均低于纯林。     

林分蓄积量与其静态持水能力关系的研究

通过对黑龙江省东部山地不同蓄积量的典型天然次生林的枯落物层、土壤层持水性能进行的研究,结果表明:随着单位面积蓄积量的不断增加,枯落物层、土壤层的有效持水量、最大持水量均有着不同程度的提高。其中单位面积蓄积量对枯落物层有效持水量的影响稍弱,但整体基本保持蓄积量增加、有效持水量也增加的趋势。通过指数回归分析可以看出,在林分静态持水各项能力指标中,单位面积蓄积量分别对枯落物层最大持水量、土壤层有效持水量影响最为显著。当蓄积量为241.56-369.95 m3.hm-2时,林分静态持水能力趋于稳定,水源涵养功能达到最大。     

水曲柳人工混交林静态持水能力研究

对1987年营造的水曲柳针叶混交林和水曲柳纯林的静态持水能力进行了研究,结果表明:枯落物最大持水量和有效持水量分别为16.07~21.65 t.hm-2和9.05~12.82 t.hm-2,林地土壤的单位面积有效持水量变化范围为257.6~506.6 t.hm-2,土壤饱和持水量的变化范围为2 871.2~3 035 t.hm-2。综合比较,水曲柳针叶混交林静态持水能力都要好于水曲柳纯林,在3种水曲柳针叶混交林中水曲柳红松混交林持水量最大;其次是水曲柳云杉混交林;水曲柳落叶松混交林最小。     

未干扰黑土土壤微生物群落特征的季节变化

采用稀释平板法和Biolog-ECO微平板检测法,以山杨天然次生林土壤为对象,研究了典型黑土区未经开垦干扰黑土表层土壤(0~10 cm)微生物群落的季节变化特征。结果表明:①土壤微生物数量表现为夏季最多,春季次之,秋季最少,且总菌数、细菌、真菌和放线菌数量的变化范围分别为(4.76~16.44)×106、(4.68~16.19)×106、(4.29~10.07)×104和(3.97~14.96)×104 cfu/g干土。②在培养168 h时,土壤微生物碳源平均颜色变化率(AWCD)的变化范围为0.81~1.21,并表现为夏季最高,春季次之,秋季最低。③土壤微生物群落功能多样性指数则表现为夏季显著高于秋季和春季(P0.05),而春、秋两季间无显著性差异,且夏季丰富度指数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数和McIntosh指数分别为27、3.18、0.95和8.19。④初步确定氨基酸类、多聚物类和羧酸类碳源是未经开垦干扰黑土土壤微生物利用率较高的碳源类型。研究结果为科学评价典型黑土区土壤生境质量退化与恢复过程中微生物特征的变化提供了本底值参考。