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。     

氮添加对内蒙古不同草原生物量及土壤碳氮变化特征的影响

以内蒙古草甸草原、典型草原、荒漠草原3种草原实验区草地植物群落为研究对象, 设置7种氮添加梯度, 分别为CK（0 g N·m^-2·a^-1）、N₁（5 g N·m^-2·a^-1）、N₂（10 g N·m^-2·a^-1）、N₃（15 g N·m^-2·a^-1）、N₄（20 g N·m^-2·a^-1）、N₅（25 g N·m^-2·a^-1）、N₆（30 g N·m^-2·a^-1）,应用单因素方差分析（One-way ANOVA）方法研究不同浓度梯度氮添加下不同草原类型区植被生物量、土壤碳氮差异及其影响因素。结果表明：1）氮添加并未对3种草原类型地下生物量产生显著影响（P>0.05）,但显著提高了草甸草原和荒漠草原地上生物量（P<0.05）,且本研究初步判断在N₃添加时接近饱和阈值, 整体上氮添加使内蒙古草原总生物量平均增加了29.66%,较干旱的荒漠草原对氮添加的响应较为明显。施氮肥使草甸草原的根冠比显著降低（P<0.05）,典型草原根冠比在N₃处理下显著增加（P<0.05）,但对荒漠草原影响不显著（P>0.05）。2）选择不同土层（0~10 cm、10~30 cm）分析氮添加对3种草地类型土壤有机碳、全氮含量的影响, 结果显示氮添加对草甸草原土壤碳氮含量没有显著影响（P>0.05）,对典型草原和荒漠草原土壤碳氮含量存在显著影响（P<0.05）,且0~10 cm土层对施氮的响应更明显。3）施氮条件下地上生物量与土壤C/N、年均降水显著相关（P<0.01）,地下生物量、总生物量均与土壤全氮含量、有机碳含量、土壤C/N、年均温、年均降水显著相关（P<0.01）。总的来说,不同类型的草地生态系统生物量及土壤碳氮含量对施肥的响应存在差异,这意味着草地恢复与管理过程中需要对养分的添加作用进行考虑。     

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。     

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。     

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?、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—40cm各个土层中均表现出极显著的相关性(P<0.001),在0—40cm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442.9g/kg,略低于全球492种陆地植物叶片碳含量的平均值464.2g/kg;而氮含量平均值为25.8g/kg,略高于全球水平20.6g/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。     

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。     

心土培肥犁改良瘠薄土壤的效果

研究根据心土培肥的改土技术要求研制出心土培肥犁,并分别在瘠薄黑土和碳酸盐草甸黑钙土上开展大面积机械改土试验,明确自主研发的心土培肥犁改土后对土壤理化性质影响及对作物产量的效果,为其广泛应用到低产土壤改良提供机械及技术支持。试验设深松、心土培肥和常规对照耕作,采用大田对比方法。研究结果表明:心土培肥和深松在不同类型土壤上对土壤理、化性质,对作物产量及产量性状影响后效不完全一致;心土培肥降低土壤抗剪强度后效明显,碳酸盐草甸黑钙土10~30 cm土层土壤抗剪强度比对照降低6.65~12.16 k Pa,黑土比对照降低8.20~11.31 k Pa,碳酸盐草甸黑钙土改土后效果明显,黑土改土后效长,心土培肥改土效果优于深松;土壤容质量和硬度趋势同上;心土培肥提高土壤透气系数为2.78~14.28倍,饱和导水率为2.38~11.62倍;深松和心土培肥可提高下层土水分消耗比例,30~60 cm土层耗水量为心土培肥区深松区对照区,心土培肥耗水量比照高10%;心土培肥处理可提高土壤磷含量和供磷强度,20~30 cm和30~40 cm土层土壤供磷强度比对照分别提高4.19~5.17倍和4.96~17倍,碳酸盐草甸黑钙土高于黑土;心土培肥可提高玉米产量,碳酸盐草甸黑钙土上心土培肥增产幅度为6.82%~18.01%,黑土增产幅度为6.45%~11.18%,平均增产效果碳酸盐草甸黑钙土薄层黑土,但黑土持续增产效果好。     

基于属性识别模型的退耕地土壤肥力综合评价

运用基于熵权的属性识别模型,对延河流域不同退耕年限有机质、全氮、全磷、有效氮、速效磷、速效钾和pH值等7项土壤物理和化学指标进行综合评价。结果表明:退耕初期,土壤肥力指标之间权重相差较大,随着退耕年限的增加,各土壤肥力指标对土壤肥力的影响逐渐趋于一致;较退耕初期,退耕地1-5年和6-10年时,土壤肥力都有所下降,随着退耕年限的延长,土壤肥力逐渐恢复,但至退耕25-30年时,土壤肥力仍未恢复到退耕初期的水平;总体上延河流域退耕地总体肥力水平较低,提高土壤肥力水平势在必行。属性识别模型评价方法在很大程度上减小了主观因素的影响,评价结果直观实用,能为土壤肥力综合评价提供有力的技术支撑。     

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。