广西西北喀斯特不同植被不同土层的土壤颗粒有机质

以广西西北喀斯特地区不同植被(草丛、灌丛、原生林)生态系统表层(0～10 cm)及深层(70～100 cm)土壤为研究对象,采用热裂解–气相–质谱(Pyr–TMAH–GC/MS)技术,研究不同植被表层与深层土壤颗粒有机质(POM)的变化特征。结果表明:表层土壤的pH值、有机碳、总氮、总磷、碱解氮、速效磷和速效钾含量均随植被的正向演替呈上升趋势;草丛表层土壤的有机碳、总磷和碱解氮含量均显著高于深层土壤的(P0.05);灌丛表层土壤的有机碳、总氮、总磷、碱解氮、速效磷和速效钾含量均显著高于深层土壤的(P0.05),灌丛表层土壤的pH值和总钾含量显著低于深层土壤的(P0.05);原生林表层土壤的总磷、速效磷和速效钾含量显著高于深层土壤的(P0.05);随着植被的正向演替,土壤POM总量呈增加趋势,表层土壤POM总量显著高于深层土壤的;土壤POM热裂解产物类型主要有木质素类、酚类、芳烃、多环芳烃及脂类化合物,木质素类化合物仅存在于表层土壤,稠环芳烃(此处指除萘和茚外的多环芳烃)占比则随植被的正向演替呈下降趋势;植被显著影响POM总量和POM热裂解产物中对羟基苯基、稠环芳烃、脂肪酸、正构烯烃、萘、氰的占比,土层深度显著影响POM总量和POM热裂解产物中对羟基苯基、愈创木基、丁香酚基、茚、脂肪酸、酮、苯、烷基苯、酚类和氰的占比,植被与土层的交互作用显著影响POM热裂解产物中对羟基苯基、萜烯和脂肪酸的占比;POM总量与有机碳、总氮、总磷、碱解氮、速效钾和速效磷含量呈显著正相关,与容重和总钾含量呈显著负相关,稠环芳烃与有机碳、总氮、总磷、碱解氮、速效磷和速效钾含量呈显著负相关,且碱解氮和pH值显著影响POM化合物组成。可见,在喀斯特地区,土壤POM含量能反映土壤中潜在活性养分含量,可作为喀斯特地区评价不同植被恢复对土壤有机质库及土壤质量动态变化影响的敏感指标。     

广西桉树碳氮磷分配格局及其生态化学计量特征

对广西幼龄林(1 a)、中龄林(2 a)、近熟林(3 a)、成熟林(5 a)、过熟林(8 a)桉树人工林的叶、枝、干、根的C、N、P含量及其生态化学计量特征的分配格局进行研究,幵探讨两者随林龄的变化及其相互间的兲系。结果表明:桉树各器官有机碳含量差异不显著,有机碳含量随林龄变化不显著;叶片中N、P元素含量相对较高,各器官N/P随着林龄的增加先减小后增大;较于其他器官,桉树叶表现出较高的C/P和较低的C/N、N/P;中龄林、近熟林、成熟林桉树叶片N/P均小于14,表明桉树在中龄林、近熟林和成熟林生长过程受到N的限制。     

畜牧粪便堆沤过程中磷素转化与流失风险分析

循环利用畜禽养殖粪便中的磷素是解决农业资源短缺和环境污染的重要途径。为了探寻亚热带农业区常规方式下养殖粪便中磷含量变化规律和环境流失风险,本研究模拟传统农户的固体堆沤方式,对猪粪和牛粪混合秸秆进行为期两个月的自然堆沤发酵试验,测定全磷、无机磷、有机磷、水溶性磷、柠檬酸提取态磷、Olsen-P指标。研究结果表明:(1)不同物料发酵磷素在化学形态上存在明显差异,猪粪发酵磷组分含量:水溶性磷Olsen-P≈柠檬酸提取态磷,牛粪发酵:柠檬酸提取态磷水溶性磷OlsenP,且猪粪堆体中各形态磷含量高于牛粪;(2)猪粪堆沤过程中存在明显无机磷向有机磷转化过程,提高了堆体有机磷和全磷含量,但是这种现象在牛粪堆沤过程中不明显;(3)猪粪在堆沤过程中由于微生物发酵引发的有机质的快速分解和损失,会"浓缩"堆体中磷素含量,从而加剧堆沤过程中全磷的降雨径流流失风险,因此在降雨频繁的地区和传统农户固体自然堆沤方式下,虽然猪粪堆沤发酵能更好地提高养殖废弃物中磷素有效性,但也应当注意堆沤过程中的潜在径流流失环境风险。     

亚热带典型农林混合流域河岸带景观格局对河流磷输出的影响

为进一步明确流域河岸带景观尺度范围差异性及对河流磷(P)输出的影响,量化解析河岸带尺度下景观与河流P之间的关系。以亚热带典型农林混合流域为研究对象,基于长期水文、水质监测数据,利用冗余分析明确不同河岸带尺度景观格局特征与不同水文季节河流P浓度的关系,并采用变点分析量化导致丰水期、平枯水期河流P浓度突变的核心景观指数的阈值范围。结果表明:(1)河岸带景观格局对河流P浓度的影响具有显著的空间尺度性特征,300,400 m分别是影响丰水期和平枯水期河流磷浓度变化的关键临界尺度。(2)河岸带居民地斑块最大斑块面积指数(LPI_居)和农田斑块分散指数(SPLIT_农)分别是影响平枯水期和丰水期河流磷浓度的核心景观格局特征指数,当SPLIT_农＞15.76~23.83,LPI_居＜28.8%~36.5%时,能够降低河流P浓度的突变概率。研究结果可为以缓解P面源污染为目标的土地利用和景观规划提供重要理论依据。     

基于Hyperion和ASTER影像的喀斯特石漠化评价指标提取对比研究

中国西南喀斯特地区以石漠化为特征的生态环境退化现象严重,遥感是获取大尺度石漠化评价指标的主要手段.但目前还没有直接从遥感图像快速、客观有效地提取石漠化评价指标的应用.基于植被指数(NDVI)、石漠化综合光谱指数(KRDSI)和木质素—纤维素吸收指数(LCA),对比分析利用Hyperion 高光谱遥感影像及其模拟的ASTER多光谱遥感影像直接提取石漠化评价指标的可行性和精度.研究表明,利用Hyperion高光谱影像能够比较有效地直接反演绿色植被、干枯植被、裸土等的覆盖信息,但由于不同碳酸盐岩及其不同侵蚀程度的光谱特征差异,直接反演基岩裸露的精度较低;而利用ASTER多光谱影像能够直接有效提取直接反演绿色植被、裸土等的覆盖信息,但由于ASTER影像波段设置的局限性,使其直接提取干枯植被盖度和基岩裸露率的效果较差.     

水稻秸秆不同处理方式对亚热带农田土壤微生物生物量碳、氮及氮素矿化的影响

通过室内模拟培养试验,添加水稻秸秆及由此热解产生的生物质炭,分析亚热带典型旱地土和水稻土微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)及氮素矿化的变化动态,探讨添加不同处理方式的水稻秸秆对土壤碳氮矿化的影响。结果表明,培养35 d后,与对照(CK)相比,添加生物质炭处理,旱地土MBC、MBN、矿化氮量分别增加了34.6%、163.1%和6.4%;水稻土MBC没有明显差异,MBN和矿化氮量分别增加23.0%和15.1%。添加秸秆处理,旱地土MBC、MBN分别增加了90.4%和203.8%,矿化氮量却减少了22.2%;水稻土MBC、MBN、矿化氮量分别增加了13.4%、19.9%和7.3%。研究阐明了生物质炭添加对农田土微生物生物量氮和氮素矿化具有促进作用,而对土微生物生物量碳的影响却因土地利用方式的差异而略有不同;水稻秸秆添加对微生物生物量均有促进作用,其促进程度基本高于生物质炭,而对氮素矿化的影响因土地利用方式的不同而存在差异。     

降雨强度对西南喀斯特坡地土壤水分及产流特征的影响

降雨强度是水文过程的重要影响因素，为揭示其对喀斯特坡地土壤水分及产流特征的影响，本研究以桂西北典型喀斯特坡地为研究对象，采用野外人工模拟降雨方法，在相同降雨量（200 mm）下，对不同降雨强度下（34.8 mm/h、73.2 mm/h、100.0 mm/h 和136.4 mm/h）坡地土壤水分动态变化及产流过程进行研究。结果表明：1）随着土层深度的增加，土壤水分对降雨的响应趋于迟缓；由于喀斯特坡地土壤导水率较大，在不同坡位和土层深度，土壤水分变化迅速，通常在24 h 内恢复到降雨之前的水平，表明土壤层蓄水能力低，水文过程迅速。2）随着降雨强度的增大，累积地表径流量、壤中流量及表层岩溶带径流量均呈增加的趋势，表明随雨强的增加，喀斯特坡地水分由垂向（深层渗漏为主的慢速流）转为侧向运移（不同径流成分的快速流）。3）地表径流、壤中流及表层岩溶带径流与土壤含水率存在明显的产流阈值关系，且径流产生与消退过程和土壤含水量存在滞后效应，表现为顺时针（壤中流）或逆时针（表层岩溶带径流）的“绳套关系”。本研究表明喀斯特坡地产流主要受控于土壤- 表层岩溶带界面稳定入渗率，表现为受降雨强度的影响较大，研究结果有助于深入了解喀斯特关键带水文循环。     

广西桉树林表层土壤水分时间稳定性分析

为分析桉树林土壤含水量时间稳定性特征,选取桉树林典型坡面,测量坡面9个样点5年土壤含水量,基于所测数据采用相对差分法和Spearman秩相关系数法分析土壤含水率的时空变异性和时间稳定性。结果表明,研究区坡面5年的表层平均土壤含水率为21.81%,在空间上表现为较弱的变异性,在时间上具有中等程度变异性。各年平均土壤含水率相关系数偏低,土壤含水率的空间模式在观测时间上的相似性较弱,其平均相对差分变化范围为-7.08%～5.03%,相对差分标准差和时间稳定性指数的平均值分别为5.73%和6.58%,说明不同坡度条件下土壤水分具有较好的时间稳定性。测点2,3,6,7,8水分含量较平均值高,测点1,4,9,5水分含量相对较低,湿润点的标准差和时间稳定性指数都相对小且稳定,即土壤湿润状态的水分稳定性比干燥状态的好。回归分析得到测点5的土壤含水量和整个坡面水分均值具有较高相关性,R2值为0.879,MBE值为0.141,RMSE值为99.4%,即测点5可作为代表性测点估计整个研究区浅层平均土壤含水率。     

喀斯特高原典型小流域土壤有机碳及其组分的分布特征

以贵州省清镇王家寨为喀斯特高原典型样区,采用网格布点法,调查研究了土壤总有机碳（SOC）、可溶性有机碳（DOC）和微生物生物量碳（MBC）的分布特征。研究结果表明：灌木林地表层土壤SOC、DOC和MBC含量分别为56.86、68.74mg·kg^-1和264.12mg·kg^-1,均显著高于旱地与水田（P〈0.05）;各土地利用方式表层土壤微生物熵（MBC/SOC）值处于0.45%～0.55%之间,土地利用方式对土壤SOC及其组分均有显著影响。协方差分析表明,土壤MBC受土地利用方式和pH的影响较大,土壤SOC和DOC受海拔高度的影响较大。不同土地利用方式下土壤SOC与MBC无相关性,而DOC与MBC的相关性正负各异。3种土地利用方式剖面土壤中,灌木林地0～30cm各土层MBC含量差异显著（P〈0.05）,水田20～30cm土层DOC含量显著低于0～20cm各土层。表层（0～10cm）土壤SOC密度以灌木林地最大,但旱地（155.97t·hm^-2）和水田（107.92t·hm^-2）1m以内土体的有机碳密度显著高于（P〈0.05）灌木林地（76.14t·hm^-2）,结合土层厚度,水田与旱地有机碳储量高于灌木林地。研究表明加强保护灌木林地,对农耕地实行秸秆还田,将有利于区域土壤有机碳的积累和区域生态的恢复,维持区域的可持续发展。