Fire-vegetation interplay in a mosaic structure of Quercus suber woodlands and Mediterranean maquis under recurrent fires

We examined the effects of fire recurrence on a mosaic structure of Quercus suber and Erica-Cistus shrubland communities of Southeastern France in order to improve the understanding of fire-vegetation interplay. Plant communities that were similar in 1959 (woodlands on shrublands called maquis on acidic soils) were compared along a gradient of fire recurrence, from 0 to 4 fires, with different time intervals between fires. The results showed that understory cover increased roughly with fire recurrence, whereas tree height, cover, density, stand basal area and litter depth decreased. Different fire recurrences along the past decades led to different vegetation types. High fire recurrence corresponded to maquis and sparse cork-oak woodlands while pure oak woodlands established in the absence of fire during the same period. In all, the diversity of tree diameter decreased with fire recurrence. High fire recurrence (3 or 4 fires in 50 years) led to a simple vertical structure of vegetation with a mono-layered shrub cover and few Quercus suber trees. In contrast, spatial connections between plants were maximal at longer time intervals, leading to a multi-layered vegetation. We finally discuss the potential implications of past fires on the behavior of future fires in the perspective of a sustainable management of these Mediterranean ecosystems.     

慈溪市土壤环境质量调查和绿色食品基地的选择

对慈溪市耕地284个土壤样品测定结果表明，慈溪市91．9％的土壤符合农业部绿色食品土壤环境质量标准，按慈溪市农业产业发展要求，选择绿色食品生产基地，并提出了相应的土壤培肥措施。     

紫色土发育成的水稻土微团粒结构中有机－无机复合体的性质

This paper deals with characteristics of organo-mineral complexing of microaggregates in the paddy soils developed from purple soils in Sichuan, China. Results show that the contents of organic matter in microaggregates are in the order of 1-0.25 mm > smaller than 0.05 mm > 0.05-0.25 mm. But the organic matter in 1-0.01 mm microaggregates accounts for 68.1%-78.7% of that in soil. The organic matter in < 0.05 mm microaggregates is complexed humus on the whole, of which the degree of organo-mineral complexing varies between 96.1% and 99.5%, which is higher than that of the soil or > 0.05 mm microaggregates. The contents of loosely combined humus and the ratios of loosely and tightly combined humus markedly decline with the size of microaggregates. Flesh soil humus formed from semi-decomposed organic material or organic manure added is combined first with < 0.001 mm clay, and then aggregated with other organic and mineral particles to form larger microaggregates, in which the aging of humus happens at the same time; whereas organic matter of the light fraction is mainly involved in the formation of > 0.05 mm microaggregates.     

黑土区基准坡长和LS算法对地形因子的影响

该文结合小区实测坡长资料及Mc Cool数据,对地形因子算法中涉及的基准坡长影响和不同算法计算值的特征进行了讨论。研究表明,在坡长较小的情况下,20和22.13 m基准坡长计算得到的坡长因子相差不大,但随着坡度增加,在坡长指数的复合影响下,两者的差异渐趋增大。理论分析表明,坡长指数采用与坡度相关的变值更为合理。通过与实测数据对比发现,修正版通用土壤侵蚀模型(RUSLE)算法中的坡长因子与其更为接近,结合与Mc Cool数据的对比分析表明,研究区坡长指数更适合细沟和细沟间侵蚀比率中等的情形,或者采用RUSLE模型算法计算得到。同时研究发现,张宪奎算法、Moore算法、Desmet算法和B?hner算法计算得到的LS因子值都要比参照值小,而且4种算法与参照值的接近程度依次降低。空间分布特征而言,栅格累计算法总体较为破碎,并在平直坡面出现较多平行分布条带,而含有面积指标的其他3种算法则总体呈现光滑连续特性,但有无数据区域的存在。该结果对于研究区土壤侵蚀模型地形因子算法选择具有一定的现实意义。     

土壤水溶性盐基离子的高光谱反演模型及验证

土壤水溶性盐基离子是诊断土壤盐渍化类型与盐渍化程度的重要依据,利用光谱技术快速获取土壤水溶性盐基离子含量数据,可为土壤盐渍化类型与盐渍化程度的诊断提供新的技术和手段。该研究通过采集新疆5个不同地区399个土样的反射率与水溶性盐基离子数据并进行31种光谱预处理方法,分析了不同水溶性盐基离子(HCO3-、Cl-、SO42-、K+、Na+、Ca2+、Mg2+)与高光谱反射率之间的相关性;采用K-S(Kennard-Stone)方法挑选出299个样品,针对每种离子使用偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)分别建立32个高光谱定量反演模型,优选最佳反演模型,并单独使用100个样品对估测模型进行检验。结果表明:不同离子的最佳反演模型所使用的预处理方法存在差异,其中仅有Cl-和Ca2+、SO42-和Mg2+所使用的预处理方法相同,其他离子则不同;不同离子的反演精度也不同,HCO3-和Ca2+构建的模型相对分析误差(relative percent deviation,RPD)分别为2.67、2.57,模型具有很好的预测能力。Cl-、SO42-和Mg2+所构建的模型RPD分别为2.05、2.10和2.14,表明这三者建立的模型具有较好的预测能力。K+建立的模型RPD仅为1.11,不能对样品进行预测。Na+构建的模型RPD为1.83,表明该离子所建模型只能对样品进行粗略估测。研究结果为探究水溶性盐基离子的高光谱反演增添了新的内容,为土壤盐渍化监测的深入和推进提供了新的思路和方法。     

耕作方式转变和秸秆还田对土壤活性有机碳的影响

深松是解决长期旋免耕后耕层浅薄化、亚表层(15~30 cm)容重增加等问题的有效方法之一,长期旋免耕后进行深松显著影响土壤有机碳及其组分的周转。为对比转变耕作方式对土壤活性有机碳(LOC)及碳库管理指数的影响,该研究基于连续6 a的旋耕转变为深松和免耕转变为深松定位试验,对比了2012-2014年长期旋免耕农田进行深松对农田土壤活性有机碳及碳库管理指数的影响。研究结果表明,耕作方式转变和秸秆还田均对土壤LOC含量、活性有机碳与有机碳的比例(LOC/SOC)和碳库管理指数产生显著影响。相对于原旋耕秸秆还田处理(RTS),虽然旋耕-深松秸秆还田处理(RTS-STS)提高了0~30 cm土层的LOC含量,但其土壤中LOC/SOC比例和碳库管理指数显著下降。而免耕-深松秸秆还田(NTS-STS)处理和耕作方式未转变的免耕秸秆还田处理(NTS)在0~10 cm土层其LOC含量无显著性差异,但NTS-STS处理显著提高LOC/SOC比例。耕作方式转变导致RTS-STS处理碳库管理指数随着土层的加深而逐渐降低,而NTS-STS处理则呈逐渐升高趋势。耕作、秸秆、年份、耕作与秸秆、耕作与年份及3者交互作用是导致耕作方式转变后各处理0~30 cm的LOC含量变化的主要作用力(P0.05)。秸秆还田条件下,将长期旋耕处理转变为深松可显著降低土壤SOC中的LOC比例,降低碳库管理指数,促进土壤碳库的稳定性;而长期免耕处理转变为深松能够显著提高土壤下层(10~30 cm)的土壤碳库活性。     

长期不同耕作方式下的土壤硬度变化特征

为探明不同耕作方式下土壤硬度变化特征,以始于1983年长期定位不同耕作方式土壤为研究对象,采用土壤硬度仪观测免耕(no-tillage,NT)、翻耕(plow tillage,PT)、间隔深松(spacing tillage,ST)和传统耕作(conventional tillage,CT)不同年份、季节、土壤剖面及冻融前后土壤硬度,研究不同耕作方式对土壤硬度的影响。结果表明:免耕增加了耕层0~25 cm土壤硬度,而土层25~45 cm免耕硬度显著降低(P0.05),但传统耕作硬度有增加趋势,间隔深松和翻耕硬度明显低于免耕和传统耕作(P0.05);不同耕作方式土壤硬度随季节的推移呈波动性变化,0~25和25~45cm变化趋势基本一致;土壤硬度随土壤深度的增加而增加,上层明显低于下层(P0.05),不同时期变化不同,前期随深度增加到20cm处呈垂直变化,而后期随深度增加呈反"S"型曲线变化;冻融交替作用可以有效降低土壤硬度,缓解冻融后土壤硬度,间隔深松降幅最大为148.97%,其次为免耕和翻耕,降幅分别为41.96%和58.44%,传统耕作降幅最小仅为3.38%。综合分析认为,间隔深松耕作是改善土壤硬度,提高土壤宜耕性的有效耕作方法。该研究可为东北雨养农业区构建合理耕层和确定适宜的耕作技术提供科学依据。     

低场核磁探测水稻田改蔬菜地土壤水分的相态变化

为了解水稻土转变为设施蔬菜地后土壤水分的相态变化,该研究在田间土壤调查的基础上,结合低场核磁测氢技术,评价了田间状态的水稻土和不同转化年限设施蔬菜地土壤水分的相态分布情况。结果表明:随着转化时间的延长,耕层土壤大孔隙吸持的自由水比重下降,土壤小孔隙吸持的束缚水比重上升,犁底层土壤水分的相态分布却无明显变化,土壤水分吸持性能在转化时间序列上呈现下降的趋势,但长期施用有机肥可以优化耕层质量,提升土壤大孔隙吸持自由水的能力,改善土壤水分供释性能;水稻土转化为设施蔬菜地土壤2 a后,出现新犁底层,使得原有的耕层土壤变薄,土壤水分吸持性能下降。核磁共振作为一种新的技术手段,可以实现实时、快速、准确地检测土壤水分的相态变化,可为设施农业的可持续管理提供新的技术支持。     

波涌灌间歇入渗饱和-非饱和土壤水分运动数值模拟及试验

考虑到地下水浅埋对上层包气带水分分布造成一定影响,该研究结合波涌灌技术,对地下水浅埋下间歇入渗的土壤水分分布特征和运动规律进行了分析,建立了基于饱和-非饱和土壤条件下一维间歇入渗水分运动模型,根据试验实测资料采用Hydrus-1D软件反推土壤水分运动参数,并对入渗过程进行了模拟。在此基础上,确定了饱和导水率的估算模型。结果表明:所建参数估算模型较好地反映了饱和导水率与间歇周期数、循环率以及周期时间之间的相关关系,所建水分运动模型模拟值与实测值比较,累计入渗量、土壤含水率以及湿润体运移距离总体相关系数高于0.96,均方差在0.5以内,吻合度较高,能够较好地描述了地下水影响条件下波涌灌间歇入渗饱和-非饱和土壤水分运动特征。该研究为波涌灌技术进一步发展奠定了科学基础。     

深耕改善砂姜黑土理化性状提高小麦产量

为探明砂姜黑土农田适宜的耕作方式,进一步挖掘砂姜黑土生产潜力,发挥地域资源优势,以周麦27为试验材料,在大田条件下设置免耕、旋耕(15 cm)、深耕(30 cm)3种耕作方式,研究了耕作方式对砂姜黑土农田土壤容重、有机碳含量、无机氮含量以及小麦籽粒产量的影响。结果表明,在小麦苗期和成熟期,3种耕作方式处理间0~10 cm土层土壤容重差异不显著(P0.05),但深耕处理显著降低10~30 cm土层土壤容重(P0.05)。在小麦苗期、越冬期、拔节期、开花期和成熟期,3种耕作方式对0~20 cm土层土壤有机碳含量的影响规律不明显,但深耕处理明显增加20~40 cm土层土壤有机碳含量;20~40 cm土层土壤铵态氮含量均为深耕旋耕免耕。与免耕处理相比,深耕处理通过增加小麦穗粒数和千粒质量,最终促使籽粒产量增加16.33%。综上所述,在该试验条件下,在秸秆还田的基础上,小麦季30 cm深耕处理可以降低土壤容重,增加土壤有机碳含量,进而提高小麦籽粒产量,可作为砂姜黑土农田适宜的耕作方式。