均腐土不同亚纲典型土系土壤细菌群落多样性研究

为研究中国土壤系统分类(CST)体系下均腐土不同亚纲土壤细菌群落结构的多样性，以 4个干润均腐土[富牧西系(DFm)、春雷南系(DCl)、保国系(DBg)、明水系(DMs)]和 4个湿润均腐土[大西江系(MDx)、新发北系(MXf)、卫星农场系(MWx)、裴德系(MPd)]的腐殖质层(Ah层)为研究对象，采用高通量测序技术研究细菌群落多样性，分析细菌群落结构与环境因子间的关系，以探讨影响均腐土不同亚纲群落结构的主要环境因子。结果表明:均腐土 8个土系样品共获得 1 674 634条基因序列，Shannon指数和 Chao1指数表现为:干润均腐土 >湿润均腐土。均腐土 8个土系细菌群落主要包括 10个门类，其中变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)为富牧西系、春雷南系、保国系、大西江系、新发北系、卫星农场系、裴德系优势菌门，明水系以绿湾菌门(Chloroflexi)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)为优势菌门；属水平上，均腐土各土系的群落差异较大。样品热图分析将 8个土系细菌群落聚为 2类，其中干润均腐土聚为一类，湿润均腐土聚为一类。pH、交换性 Ca、CEC、交换性 Mg、SOC和 TP是影响均腐土细菌群落结构发生变化的主要因子( P<0.05)。此外，RDA分析发现，土壤 pH为影响均腐土细菌群落结构的主导因子，而 pH、交换性 Ca、CEC为驱动干润均腐土细菌群落结构发生变化的主要影响因素，交换性 Mg、SOC、TP为驱动湿润均腐土细菌群落发生变化的主要影响因素。     

三江平原不同稻田土壤化学性质演变特征

[目的]明确三江地区不同类型稻田土壤化学性质演变特征。[方法]以三江平原地区主要种稻土壤草甸土、草甸黑土、白浆土为调查对象,采集0～40年不同种稻年限的土壤样本,开展不同种稻年限水田土壤化学性质演变规律的研究。[结果]不同类型土壤种稻后,土壤化学性质演变规律存在异同;3类土壤耕层有机碳含量随种稻年限增加均呈上升趋势;草甸土心土层和犁底层土壤有机碳含量种稻后上升,白浆土犁底层土壤有机碳含量种稻后上升,随种稻年限延长无变化,心土层有机碳含量种稻后下降;草甸黑土心土层和犁底层有机碳含量种稻后无增加趋势;草甸土和草甸黑土土壤中还原性物质总量种稻后在各层均增加,随种稻年限增加有上升趋势,白浆土土壤中还原物质含量在耕层和犁底层随种稻年限增加呈上升趋势;草甸土种稻后各层土壤Fe~(2+)、Mn~(2+)含量均增加,在种稻10年后向下移动,可达到心土层;草甸黑土种稻后各层土壤Fe~(2+)含量增加,Mn~(2+)仅在耕层有增加趋势;白浆土Fe~(2+)、Mn~(2+)含量在耕层和犁底层增加,在种稻10年后向下移动至犁底层。[结论]3类土壤在种稻过程中已具有向水稻土形成的一些特征。     

长期秸秆还田对白浆土物理性质及水稻产量的影响

【目的】明确长期秸秆还田对白浆土土壤物理性质及水稻产量的影响。【方法】开展秸秆还田长期定位试验。试验设置4个处理,分别为对照(CK),单施秸秆(S),秸秆+化肥(SNPK),单施化肥(NPK)。在2005年后连年处理,并于试验处理前和2010年、2015年试验处理期间调查土壤容重、硬度、孔隙、三相组成以及水稻产量。【结果】白浆土长期秸秆还田有利于水稻产量提高,10年产量平均,秸秆还田配施肥料处理水稻产量比对照和秸秆单独还田处理增产275.70%和133.23%,比单施化肥处理增产14.17%。秸秆还田处理水稻产量在还田第5—10年平均产量比第1—5年有增加趋势;长期秸秆还田可以改善土壤物理性质,降低土壤容重、硬度,还田10年后,秸秆还田配施化肥处理土壤容重低于化肥单施、秸秆单施及对照处理,SNPK处理0—20、20—30 cm土层土壤容重与对照相比分别降低6.34%和10.00%,与还田5年后同类处理相比仍呈下降趋势;秸秆还田配施化肥处理土壤硬度10年后在10、20、30 cm土层与处理前相比分别降低为26.87%、5.68%和4.62%,在20—30 cm土层与对照相比差异显著,还田10年与5年后相比有下降趋势,其他处理变化不明显;还田5年后,秸秆还田配施化肥处理在0—20、20—30、30—40 cm土层土壤固相比例与对照相比分别下降8.82%、8.36%和3.65%,还田10年后分别下降10.87%、10.61%和4.67%,10年后要比5年后下降幅度大,秸秆还田配施化肥比秸秆单施和化肥单施处理下降幅度大;长期秸秆还田可以增加土壤有效孔隙的数量,在处理间和年限间差异极显著,还田10年后,在0—20、20—30、30—40 cm土层秸秆还田配施化肥土壤有效孔隙比对照增加28.86%、63.85%和23.40%,在20—30 cm和30—40 cm土层比化肥单施增加12.55%和62.96%,在0—20、20—30、30—40cm土层比秸秆单施增加19.68%、56.52%和24.46%;与还田5年后相比,土壤有效孔隙度均呈现增加的趋势。【结论】长期秸秆还田可以改善白浆土不良物理性状,降低白浆层的容重、硬度,增加土壤总孔隙度和有效孔隙的比例,提高水稻产量。秸秆还田年限越长改善土壤不良物理性质效果越明显。单独进行秸秆还田改善土壤效果不明显,秸秆还田配施肥料处理效果明显;在不同处理上,秸秆还田配施化肥处理既有改土效果,又可提高水稻产量,而单施化肥和单独秸秆还田均达不到此类效果。     

黄土高原不同植被带草本植物叶片与土壤碳氮分布特征

【目的】黄土高原植被受水热因子作用明显，植被分布自东南向西北总体呈现出森林向草原过渡的地带性规律。本研究选取黄土丘陵区从南向北形成的4种典型植被带 (森林带、森林?草原带、草原带和草原?荒漠带) 作为研究对象，探讨不同植被带草本植物叶片与土壤碳(C)、氮(N)的分布差异及影响因素，为预测黄土高原植物的生长发育前景、生态系统的植物营养元素和土壤养分状况提供理论依据。【方法】以陕北黄土丘陵区富县、甘泉县、安塞县、靖边县、横山县以及榆林市榆阳区为研究区域，基于野外取样调查和室内分析相结合的方法，分别测定研究区4种植被带草本植物叶片和不同土层碳氮含量，最后利用方差分析研究不同植被带草本植物叶片及土壤碳氮差异，并与全球、中国尺度等研究结果进行比较；同时采用相关分析，阐明4种不同植被带植物叶片和不同土层有机碳、全氮的相关关系。【结果】1) 土壤有机碳和全氮含量在0—10、10—20、20—40 cm各个土层中均表现出极显著的相关性 (P < 0.001)，在0—40 cm土层中，随着深度增加，土壤有机碳和全氮整体呈下降趋势，由高到低依次为森林带、森林?草原带、草原带、草原?荒漠带，但不同植被类型的垂直变化规律差异较大。2) 草本植物叶片有机碳和全氮含量存在显著的相关关系 (P < 0.01)，植物叶片碳含量平均值为442.9 g/kg，略低于全球492种陆地植物叶片碳含量的平均值464.2 g/kg；而氮含量平均值为25.8 g/kg，略高于全球水平20.6 g/kg，说明黄土高原4种不同植被带在碳氮积累上存在差异，且该地区草本植物的C∶N相对较低。3) 植物叶片C、N、C∶N与土壤SOC、STN含量表现出较为显著的相关关系 (P < 0.05)，总体来看与不同土层相关关系各不相同。【结论】不同植被带土壤C、N空间分布具有一致性，且C、N含量均存在一定的相关关系。黄土高原由南向北，呈现植物叶片C含量降低而N含量升高的趋势，因此C/N呈现减小趋势。植物叶片C、N、C/N与不同土层的土壤C、N均存在一定相关关系。     

草甸土水田土壤物理性质的变化规律

[目的]阐明水田土壤物理性质的演变规律。[方法]以草甸土为研究对象,通过室内分析方法,研究水田随开垦年限的增加土壤物理性质的变化规律。[结果]草甸土水田随开垦年限增加,土壤物理性质变化规律不尽相同;在耕层,草甸土随开垦年限增加土壤容重均升高;在犁底层,土壤容重逐年上升;在心土层,草甸土土壤容重开垦为水田后显著降低。在耕层,草甸土固相比和液相比开垦为水田后均呈增加趋势,气相比在各层随开垦年限增加均呈下降趋势;在犁底层和心土层,草甸土开垦为水田后液相比均呈上升趋势,固相比在犁底层呈上升趋势,在心土层均呈下降趋势。随开垦年限增加,在耕层,草甸土粉粒开垦为水田后均呈上升趋势,黏粒表现为降低趋势;在犁底层,草甸土开垦为水田后黏粒下降;在心土层,草甸土黏粒和粉粒与旱田相比均表现为上升趋势,砂粒则下降;草甸土砂粒在耕层上升。[结论]随开垦年限增加,草甸土的物理性质已逐渐向水田演变。     

基于有序聚类法的土壤水分剖面划分

【目的】研究有序聚类法在土壤水分剖面划分中的应用。【方法】在黄土高原丘陵区陕西省安塞县,以乔木林地、灌木林地、果园用地和天然草地等4种土地利用类型为研究对象,测定4种用地类型0~500 cm土层(每20 cm为1层,共25层)的土壤水分含量,然后采用有序聚类法对4种土地利用类型土壤水分剖面进行分层。【结果】从专业角度无法确定最优分类数K时,可以利用碎石图来确定,对全部样本进行分类并作碎石图可知,当K=4时,有序分割达到最优;对土地利用类型而言,土壤水分剖面总体可划分为水分弱利用层、根系集中层、强烈耗水层、水分调节层等4层,中间2层又可简单地归结为土壤水分利用层。【结论】基于有序聚类法划分的土壤水分剖面分层结果符合黄土高原丘陵沟壑区的土壤水分垂直分布实际,表明了该分层方法的合理性。     

延河流域自然与人工植被地上生物量差异及其土壤水分效应的比较

【目的】针对延河流域人工植被建造存在植被退化的问题,比较了自然植被与人工植被地上生物量的差异及其土壤水分效应,探寻人工植被退化的原因,为延河流域植被恢复重建提供理论支持。【方法】共采集57个气象站点1980-2000年的气候数据,并根据降雨和温度变化,将延河流域划分为17个环境梯度单元,测定了自然植被地上生物量及0～500cm土层土壤含水量,分析自然植被的空间变化及其影响因素,对自然植被与人工植被地上生物量及相应的土壤水分变化进行比较分析。【结果】延河流域自然植被地上生物量在空间上存在明显差异,从西北向东南呈现逐渐递增的变化趋势。自然植被地上生物量与年均总降雨量呈正相关关系,与年均生长季温度呈负相关关系;相同气候区的自然植被地上生物量随坡位和坡向的变化差异均很大。以自然植被为参照,人工植被地上生物量最大超载可达30 425.83g/m2,最小超载为118.93g/m2,平均为6 668.00g/m2,说明人工植被地上生物量明显超出了自然状态下所能承载的范围。与自然植被相比,人工植被土壤水分最大亏缺量可达80.5g/kg,说明人工植被地上生物量的超载引起平均土壤含水量显著低于自然植被,出现了不同程度的土壤干层,进而导致人工植被群落的衰退或死亡。【结论】生物量超载是引起土壤水分耗竭、植被退化的主要原因。植被恢复重建规划时,必须充分考虑特定立地环境条件下潜在生物量的制约,而不是盲目地选择不适宜的物种。     

基于RS和GIS的陕北丘陵沟壑区土地利用格局特征研究

依据景观生态学理论及数量研究方法，以陕西省延安市宝塔区枣园镇为例，选取对生态环境建设产生有意义、有影响的10类土地利用类型，用ARC／INFO7．1、ARCVIEW3．2以及EXCEL5.0等软件处理相关图件和数字化遥感图像，进行相关参数和指标的统计分析。主要结果为：(1)研究区景观基质以林草地为主，面积为研究区的61．88％。(2)没有生态环境效益的未成林造林地，占研究区面积的8．1l％，占林草地面积的13．11％。因为刚栽植不久(1999年实行退耕还林政策)，稳定性相当小，迫切需要人工管护。(3)坡耕地面积为研究区面积的11．19％，为耕地面积的32．84％，除园地外，其面积与基本农田面积相当。但其景观优势度却在土地类型中居优，斑块密度最大，平均面积较小。因而面积小的、分布较散而均匀的坡耕地数量相当可观。(4)交通设施非常薄弱，阻碍了区内物质和能量的畅通．研究结果为黄土高原丘陵沟壑区农业景观规划与土地可持续发展提供科学依据。     

大岔沟侵蚀地貌分析与治理措施优化配置

应用于理学家Ｓｔｒａｈｌｅｒ Ａ．Ｎ．创立的高程积分法，对大岔沟的侵蚀形态特征进行了定量计算和分析研究，为大岔沟水土保护措施的优化才综合治理提供了科学依据，目前大岔沟治理高达９４．０４％，基本上控制了水土流失，每年可拦蓄径流４０００ｍ＾３，促进了节水农业的发展。     

基于GIS的黄丘区土壤水分制图及其定量化分析

以空间图形和数据库为基础,利用GIS把特定区域内的土壤水分样点数据与地理数据结合起来,建立不同利用类型——土地类型——坡度分级的浮点型土壤含水率字段,对流域尺度土壤水分制图及其定量化方法进行了研究和探讨,对不同土层土壤水分状态和分布进行了定量分析。研究结果表明：从土壤水分结构看,安塞县土壤水分总体上处于较低水平,黄土丘陵区土壤水分环境非常恶劣,“土壤水库”的调节作用对于林木生长极其有限,大面积植树造林超越了“土壤水库”的供水和调水能力,是不适宜的,因此,在以适地适树原则适应土壤水分环境的同时,应加强土壤水分环境的改善和改良。