关中地区塿土系统分类归属及代表土系建立

塿土是关中地区受人为长期土粪堆垫而在原土壤表层形成明显堆垫层的重要农业土壤,其分类一直备受关注。为了解塿土的成土特点及系统分类归属,选取关中地区18个典型塿土剖面,通过野外成土因素、剖面形态调查与土样分析测定,依据中国土壤系统分类方案,确定其在高级和基层分类单元归属。结果表明,供试剖面包含堆垫表层、黏化层、钙积层等9个诊断层和诊断特性,隶属5个亚类,其中3个剖面为钙积土垫旱耕人为土,2个剖面为斑纹土垫旱耕人为土,8个剖面为普通土垫旱耕人为土,4个剖面为堆垫简育干润淋溶土,1个剖面为普通简育干润雏形土;按土族划分标准,可分为9个土族,其中13个剖面颗粒大小级别为黏壤质,5个为壤质;16个剖面矿物学类型为硅质混合型,2个剖面为混合型,土壤温度状况均为温性,14个剖面为石灰性,4个剖面为非酸性;按土系划分标准,18个剖面可划分为18个不同的土系。相关文献的71个塿土剖面的统计结果表明,堆垫层厚度介于17~97 cm,平均厚度为50.07 cm,因此堆垫表层以50 cm厚度为检索标准是适宜于划分典型塿土的高级分类归属的。为进一步完善中国土壤系统分类,强化对具有堆垫现象的雏形土有更强的区分能力和分类的准确性,建议在简育干润雏形土土类下增设堆垫简育干润雏形土亚类。     

长期施肥下黑垆土有机碳变化特征及碳库组分差异

【目的】阐明长期施肥下土壤有机碳演变规律及碳库组分变化,揭示黄土旱塬土壤固碳效应及培肥模式。【方法】利用32年作物产量和土壤有机碳（SOC）数据分析土壤碳投入、固定及演变特征,采集2010年土样样品,通过物理分组方法得到砂粒、粗粉粒、细粉粒、粗黏粒、细黏粒及大团聚体和微团聚体,分析施肥对碳库组分的影响。【结果】试验中总碳投入从不施肥（CK）的8.10 t C?hm-2增加到秸秆还田（SNP）的69.40 t C?hm-2,耕层土壤SOC贮量施肥之间相差1.82倍,增施有机肥（M、MNP）SOC为21.76—24.04 t C?hm-2,SNP为16.01 t C?hm-2;土壤SOC贮量随碳输入量的增加而提高,有机碳固定率25.80%—36.05%,而秸秆还田只有8.20%;除长期不施肥处理仅靠根茬投入维持稳定的SOC水平外,其余所有肥料处理SOC均随试验年限延长而增加,SNP、M、MNP处理固碳速率依次为0.246、0.326、0.361 t C?hm-2?a-1。MNP和SNP处理砂粒SOC是CK的3.85和2.94倍、N处理的2.41和1.84倍,MNP处理较CK、NP处理SOC总量只增加了32.50%、18.10%,而砂粒中SOC却提高了285.12%、105.74%,砂粒级有机碳对施肥最敏感。施肥提高了活性有机碳（POC）与矿物结合态有机碳（MOC）的比率（W）,MNP、M、SNP处理的W值达18.62%、16.24%、14.41%,单施氮肥（N）和氮磷配施（NP）仅9.11%、9.99%,施肥提高了有机碳活性,改善了土壤有机碳质量。不施肥大团聚体（＞250 µm）SOC是微团聚体（＜53 µm)的9.14倍,施肥提高了15.83—23.84倍,并提高了大团聚体中土壤C/N比,而对微团聚体C/N影响不大。尽管团聚体含碳量随团聚体粒径增加而增加,但微团聚体有机碳含量增加对土壤固碳速率的作用显著高于大团聚体,对土壤碳的固定与物理保护起着重要作用。【结论】长期增施有机肥、秸秆还田提高了黄土旱塬黑垆土的碳固定与积累,且固碳增量主要分布在砂粒和大团聚体中。因此增施有机肥、秸秆还田是环境友好型土壤培肥措施。     

关中塿土发生特性与分类研究进展

塿土是关中地区受人类活动影响深刻的重要农业土壤,而对其发生分类及系统分类的归属仍有较大争议。本文综述了塿土的形成过程和成土过程特点,塿土发生分类归属的变更,系统分类的主要诊断层、诊断特性和诊断现象,高级分类单元归属及空间分布,基层分类单元的主要诊断指标等方面的研究进展。在此基础上,展望了塿土需要进一步开展的研究工作包括3个方面:①深入理解人为影响下塿土的成土过程,定量化分析覆盖层的形成过程;②开展塿土覆盖层厚度调查,界定堆垫表层的厚度标准;③进行土壤普查,建立塿土代表土系。     

放牧强度对嵩草草甸草毡表层及草地营养和水分利用的影响(简报)

在中国科学院海北高寒草甸生态系统研究站地区,选择了5个自然放牧梯度、处于4种典型退化阶段的高寒嵩草草甸为研究对象,进行了土壤草毡表层加厚引起的系统氮、磷分配和水分利用的变化过程研究。结果表明,随着放牧强度的增加,草地禾本科植物逐渐减少,莎草科植物成为优势种群,在莎草属牧草特殊的生物学特性(高地下/地上)的驱动下,土壤草毡表层逐渐加厚,从异针茅 羊茅-嵩草草甸群落的4.03±0.49 cm发育到小嵩草群落阶段的10.1±0.38 cm;矮生嵩草群落时系统生长需要的氮、磷养分数量急剧增加,分别从11.26到22.94 g/m2、0.81到1.63 g/m2,成为生物固定累积于土壤;同时致密加厚的、特别是老化死亡的草毡表层的存在,使土壤水分的渗透速率从异针茅 羊茅-嵩草草甸群落的2.18 mm/min降低到小嵩草群落的0.37 mm/min,使系统接受自然降水的能力大大减弱,水分的利用效率极低,而根系数量的急剧增长导致需水量的增加,土壤湿度逐渐降低,降幅最大达到44.90%。草毡表层加厚导致的营养供求失调、干旱胁迫是引起高寒嵩草草地退化的内在原因之一。     

Changes in soil N mineralization and nitrification pathways along a mixed forest chronosequence

Changes in soil N mineralization pathways occurring along a full rotation cycle have received little attention to date, while tree uptake for N may change during forest ageing. The aims of this study were (i) to characterize changes in potential net N mineralization and potential net nitrification within organic layers and the topsoil (organo-mineral horizon) along a 100-year chronosequence for a temperate oak–hornbeam forest and (ii) to reveal covariances between potential net N mineralization pathways and the properties of the humic epipedon (defined as the sum of organic layers and topsoil). For that purpose, a space-for-time substitution procedure and aerobic laboratory incubation method for 28 days at 28 °C in the dark were used. In addition, acetylene and captan were used to discriminate between autotrophic and heterotrophic (bacterial and/or fungal) nitrification. Several humic epipedon properties were determined, e.g. pH, exchangeable cation concentrations, effective cation exchange capacity, total C and N, dissolved organic C and N, fungal and microbial biomass N. Potential net N mineralization and nitrification pathways changed greatly along the mixed forest chronosequence. Potential net N mineralization in the organic layers increased with stand maturation whereas potential net nitrification in the topsoil decreased significantly. Selective inhibitors revealed changes in nitrification pathways along the chronosequence, i.e. potential net nitrification was autotrophic in the topsoil while it was mainly heterotrophic within the organic layers. In the organic layer, potential net nitrification was autotrophic at the onset of the chronosequence while it appeared heterotrophic during the aggradation phase and finally fungal in mature stands. A Co-Inertia Analysis was used to reveal covariances between N mineralization pathways and humic epipedon properties. The analysis showed two functional temporal shifts within N cycling along the chronosequence, one probably controlled by organic matter quality and high competition for available N resulting in the autotrophic versus heterotrophic nitrification shift in the organic layers and one mainly controlled by (i) fine organic matter abundance, allowing high N mineralization in the organic layers and (ii) acidity inhibited autotrophic nitrification in the topsoil.     

陕西黑垆土在中国土壤系统分类中的归属

在分析陕西省境内9个黑垆土剖面成土环境、剖面形态特征及理化性质的基础上,按照中国土壤系统分类高级及基层分类检索标准,确定了其在中国土壤系统分类中的归属。9个黑垆土剖面的腐殖质层厚度介于30～120 cm,通体均具有强石灰反应,CaCO_3含量介于12.5～189.5 g/kg,其中6个剖面具有30～45 cm的堆垫层。黑垆土共包括淡薄表层、暗沃表层、雏形层、黏化层、钙积层5个诊断层和堆垫现象、钙积现象、盐积现象3个诊断现象,均腐殖质特性、温性土壤温度状况、半干润土壤水分状况以及石灰性4个诊断特性。9个黑垆土剖面在高级分类上可检索为淋溶土和雏形土2种土纲,向下继分为普通钙积干润淋溶土、钙积暗沃干润雏形土、钙积简育干润雏形土以及普通简育干润雏形土4个亚类;其土族鉴别特征可分为黏壤质混合型温性、壤质硅质混合型石灰性温性、壤质混合型温性等6个土族以及胡家庙系、崾崄系、崔木系等9个土系。但目前的系统分类检索结果未能体现黑垆土具有深厚腐殖质层及堆垫现象的典型特性,因此黑垆土的系统分类归属仍需开展深入研究,同时建议新增堆垫干润雏形土土类或堆垫简育干润雏形土亚类,以体现人为农业生产活动对黄土高原地区土壤的影响。