坡地黑土侵蚀区和沉积区不同有机碳库分配特征

试验采用Stewart物理-化学联合分组方法,以东北黑土区长期耕作坡耕地为研究对象,探讨坡上侵蚀-坡下沉积区不同稳定机制碳库(游离未保护、物理保护、生物化学保护、化学保护)分配特征。结果表明:坡上侵蚀区减少活跃碳库(游离未保护),但同时促进中等稳定机制碳库(物理保护)的更新,并富集惰性碳库(生物化学和化学保护);被侵蚀土壤有机碳(SOC)在坡下沉积区埋藏、固存,显著增加沉积区各碳库质量分数。坡上侵蚀区碳积累速率,从大到小依次为生物化学保护SOC(61.5%)、化学保护SOC(27.8%)、物理保护SOC(5.9%);坡下沉积区碳积累速率,从大到小依次为化学保护SOC(20.4%)、物理保护SOC(10.7%)、游离未受保护SOC(5%)。侵蚀区游离未保护SOC和沉积区生物化学保护SOC,对总有机碳的变化无明显响应。     

Ca2+和K+对紫椴叶片渗透调节指标的影响

采用不同质量分数的Ca2 和K 溶液处理2年生紫椴幼苗,在-10℃低温条件下分别处理4、6、8、10h,测定和分析其质膜相对透性、丙二醛(MDA)浓度、可溶性糖质量分数及游离脯氨酸质量分数的变化。结果表明:不同质量分数Ca2 和K 的处理能够降低质膜透性、减轻低温胁迫对细胞膜的破坏、减少丙二醛的浓度、增加可溶性糖和游离脯氨酸质量分数。其中,经过K 处理的植株抵御低温效果显著,并以质量分数为250%的处理效果最佳。     

模拟机械压实黑土持水特征与孔隙分布1）

以东北典型黑土区耕种作物和耕作措施均一致的农田土壤为研究对象,用MT865履带式拖拉机对其进行不同次数的压实处理,绘制碾压剖面不同深度土层范围内水分特征曲线,分析模拟压实对农田黑土总孔隙度、持水能力及不同径级孔隙分配的影响规律。结果表明：随着压实次数的增加,土壤的总孔隙度降低,饱和持水能力相应减弱;但不同土层土壤的非饱和持水能力,并没有随着压实程度的变化表现出显著的规律;与未压实处理相比,不同次数的压实,可通过增加较小径级孔隙的体积比例保持其非饱和持水能力,并以少次压实（3次）的效果较为明显。农田黑土耕作区的土壤孔隙,主要由中孔隙和微孔隙（孔径＜30μm）组成,体积百分比均超过30％;其次为大孔隙（孔径＞100μm）,体积百分比为2．42％～7．89％;二者受模拟机械压实的影响较大。次大孔隙（孔径介于30～100μm）所占比例不足1％,受模拟机械压实的影响较小。     

K+对低温胁迫下紫椴叶片生理指标的影响

采用质量分数分别为50%、100%、150%、200%和250%的K 溶液处理2年生紫椴幼苗,在(-10±1)℃低温条件下分别处理2、4、6、8、10h,测定和分析其质膜相对透性、丙二醛(MDA)、可溶性糖及游离脯氨酸含量的变化,旨在探讨提高紫椴抗寒性的钾的最佳浓度范围。研究结果表明:不同质量分数的K 处理对紫椴幼苗叶片的MDA和游离脯氨酸的含量无规律性影响,但对相对电导率和可溶性糖含量产生了明显的调节作用,提高了紫椴幼苗对低温胁迫的抗性。可以认为,质量分数为250%的K 对紫椴抵抗低温胁迫的效果最佳。     

浸提条件对黑土表层土壤溶解性有机碳浸提量的影响

为进一步验证浸提条件对黑土表层土壤溶解性有机碳(DOC)浸提量的影响,并筛选出适于比较黑土区不同 土地利用类型土壤DOC 差异的浸提条件,以典型黑土区落叶松人工林、天然草地、耕地和天然次生林0 ~ 10 cm 土 层土壤为实验材料,测定了不同水土质量比、浸提剂种类及温度条件下4 种土地利用类型表层土壤溶解性有机碳 浸提量。结果表明:1)4 种土地利用类型表层土壤溶解性有机碳浸提量均随水土质量比的增加而增大,呈显著的线 性关系(R2 为0.82 ~0.98);当水土质量比为40颐1时4 种样地土壤DOC 浸提量差异显著(P 0.05),且以天然次生 林土壤DOC 最高,分别为落叶松人工林、草地和耕地的1郾16、1.8 和1.1 倍。2)浸提剂种类不同对表层土壤DOC 测定结果具有一定影响,其中以去离子水提取的土壤DOC 较大。3)在20 ~ 70 益范围内,DOC 浸提量随浸提温度 的升高呈现无明显规律性,其中以70 益时4 种样地表层土壤DOC 浸提量差异显著(P 0.5)。可以认为40:1 水土质量比、去离子水作浸提剂的浸提条件可以反映黑土区不同土地利用类型表层土壤DOC 之间的差异。      

黑土区坡耕地与坡林地表土团聚体有机碳库差异

以东北黑土区典型坡耕地(玉米)和坡林地(退耕还落叶松林和樟子松林)表层土壤为研究对象,分别在坡上、坡中上、坡中、坡中下、坡下5个坡位设置取样点采集非原状土,风干后将土壤筛分为2~5 mm、1~2 mm、0.5~1 cm、0.25~0.5 mm、0.25 mm 5个粒级团聚体,分别计算每个粒级土壤风干团聚体所占比例,测定各粒级土壤风干团聚体有机碳含量,并以此为基础计算土壤团聚体有机碳贮量。通过对比不同坡位、各粒级风干团聚体组成及其有机碳含量与贮量变化规律,探明黑土区不同土地利用方式下坡地土壤团聚体有机碳库对不同侵蚀类型的响应特征。结果表明:坡耕地土壤团聚体迁移、沉积过程不同于坡林地,耕地土壤2 mm团聚体的组成比例显著高于2种林地,并在坡下达到最高值(70.30%);有机碳含量均随团聚体粒级减小逐渐增加,樟子松林地内各粒级有机碳含量(25.57~142.60 g/kg)显著高于耕地(22.58~30.06 g/kg)和退耕还落叶松林地(21.58~66.53 g/kg);坡林地土壤团聚体有机碳贮量由坡上至坡下逐渐增加,相同坡位处土壤团聚体有机碳贮量均为樟子松林地退耕还落叶松林地耕地。研究结果证实了黑土区耕作侵蚀的存在及其对土壤团聚体、团聚体有机碳库分布的影响,同时印证了退耕还林是减缓坡地黑土耕作侵蚀、提升有机碳库的长效途径。      

坡地黑土团聚体氮库及其分布1）

为了研究黑土区不同土地使用类型团聚体氮库及其分布,以东北黑土区坡耕地、退耕还落叶松林地、樟子松人工林地土壤作为研究对象,结合不同坡位,对不同粒径团聚体内氮质量分数及总储量进行对比分析,结果表明：坡耕地以＞2 mm粒径土壤团聚体为主,达到50％以上,樟子松人工林地、退耕还落叶松林地以＜2 mm粒径土壤团聚体为主;各土地利用类型＜0．5 mm粒径的土壤团聚体含氮质量分数均较高,但储量较低,坡下和坡中下的储量高于其他坡位;坡耕地各径级团聚体氮质量分数及总储量均为最低,总体氮库由小到大表现为坡耕地、退耕还落叶松林地、樟子松林地。坡耕地团聚体及氮库的再分布印证了耕作侵蚀的存在,退耕还林能够有效恢复黑土区氮库、维持碳氮平衡。     

植被恢复对典型黑土表层土壤压缩性和承载能力的影响

以恢复年限分别为14、36、50 a的落叶松人工林及相邻耕地表层土壤(0~10 cm)为研究对象,采用快速固结试验法,对土壤孔隙比、压缩指数、先期固结压力等指标进行测试,分析植被恢复对典型黑土表层土壤压缩性、承载能力的影响。结果表明:土壤孔隙比、压缩指数、先期固结压力,均随恢复年限的增加而增加,压缩指数、先期固结压力变化范围分别为0.231~0.399、4.2~100.0 k Pa。落叶松林地土壤压缩指数、先期固结压力,均显著高于耕地土壤(p0.05);随植被恢复年限的增加,典型黑土表层土壤压缩性、承载能力逐渐提高,耕性有所增强。土壤力学性质指标与理化性质之间,表现出显著的相关性(p0.05);压缩指数与土壤黏粒比例、有机质质量分数之间关系更为紧密(p0.01);先期固结压力与土壤黏粒比例呈极显著负相关(p0.01)。植被恢复导致土壤有机质质量分数的增加;土壤密度和黏粒比例的降低,是黑土表层土壤压缩性增加、土壤承载能力增强的重要原因。     

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.