利用方式对青海省高寒草甸土壤可溶性有机质光谱学特性的影响

为深入了解不同利用方式对青海省高寒草甸土壤可溶性有机质含量和结构特性的影响,以次生沙棘林地、退耕还林地、农田和天然放牧地等4种利用方式土壤作为对象,研究了其0~10 cm和10~20 cm土层可溶性有机质含量、紫外-可见光光谱及其特征参数、荧光光谱及其特征参数等。结果表明,0~10 cm土层可溶性有机碳和有机碳含量由高到低的顺序为天然放牧地>退耕还林地>次生沙棘林>农田。10~20 cm土层中的可溶性有机碳及有机碳含量在退耕还林地和次生沙棘林中较高。有机碳含量和可溶性有机碳含量及其复杂程度随土层的加深而降低。天然放牧地土壤可溶性有机质的芳香化程度和腐殖化程度较高,含有较多的多环芳烃。研究结果指出,天然放牧地土壤可溶性有机质的结构更为复杂,稳定性更强,对维护青海省高寒地区碳库平衡和生态稳定有积极作用。0~10 cm土层土壤可溶性有机质的结构更为复杂。     

不同退化程度草地土壤碳、氮对人工湖的时空响应

在不同退化草地上建造人工湖泊,可能会改善毗邻退化草地的生态环境,影响退化草地土壤中养分的流动,加快退化草地的修复。本研究分析了建造人工湖泊后3年内(2014–2016年)湖泊毗邻的不同退化程度草地土壤含水量及碳、氮含量在不同湖距(10、60、100、150、250和600 m)上的动态变化。结果表明,在建湖3年这个短时期内,不同退化草地土壤含水量和土壤养分(有机碳、全氮)形成了近湖效应,即近湖区土壤含水量和养分含量高。轻度、重度退化草地土壤含水量在建湖3年后差异性被削弱。上层土壤(0–10 cm)含水量、有机碳和全氮含量高于下层土壤(10–20 cm),重度退化草地养分低于轻度退化草地。2016年,距湖150 m处土壤全氮含量表现为重度退化草地(2.03 g·kg–1)小于轻度退化草地(2.78 g·kg–1)。2016年重度退化草地土壤距湖10、60、150和250 m处的有机碳含量分别增加了10%、44%、48%和54%;轻度退化草地土壤有机碳仅在距湖10 m处随年际的推移而增加了53%。综上,人工湖影响毗邻退化草地土壤中养分流动,尤其在距离上有显著的影响,并表现出一定的规律性。     

土壤有效养分和微生物特征对短期不同放牧强度的响应

为了探究放牧持续时间和强度对草地的可利用养分和微生物特征的影响。本研究于2016年8月在山西省右玉县境内的农牧交错带草地设置了不放牧(0羊单位·hm^-2·生长季^-1)、轻度(2.35羊单位·hm^-2·生长季^-1)、中度(4.80羊单位·hm^-2·生长季^-1)和重度(7.85羊单位·hm^-2·生长季^-1)4个放牧强度的试验。在连续4个生长季放牧处理后，于2020年的5—9月测定表层0~10 cm的土壤可溶性有机碳(Dissolved organic carbon,DOC)、可溶性氮(Dissolved nitrogen,DN)、微生物生物量碳(Microbial biomass carbon,MBC)、微生物生物量氮(Microbial biomass nitrogen,MBN)及细菌和真菌的丰度。结果表明：4年不同强度的放牧处理对土壤可利用养分和微生物特征都没有产生显著影响，但是土壤有效养分与土壤微生物特征受生长季降水和温度的影响显著(P<0.05)，具有明显的季节动态，说明短期不同的放牧强度尚未对农牧交错带天然草地养分循环产生显著影响，需要继续进行长期试验监测来观察放牧对草地生态系统结构与功能的影响。     

公路运营期两侧防护林土壤有机质含量变化特征

通过对京哈高速德惠段公路南北两侧防护林内土壤有机质含量的测定,经统计分析后发现:水平方向上,距离公路较近的防护林地区有机质含量相对较远地区防护林内土壤有机质含量较高;垂直方向上,土壤有机质含量上层(0 cm-5 cm)>下层(5 cm-10 cm);而不同季节不同主导因素影响着土壤有机质的含量变化,季节性波动特征:秋季>春季>夏季.     

渭北果园绿肥腐解溶解性有机物的释放特征

采用荧光激发–发射光谱和平行因子分析(EEM-PARAFAC)相结合的方法，分析了渭北黄土高原生草物质腐解过程中溶解性有机物(DOM)含量、组分和光谱特征，以期为果园生草翻压腐解和果园土壤管理评价提供数据和理论支持。结果表明，不同生草物质腐解的过程中，腐解速率大小为白三叶(Trifolium repens) (WC) > 小冠花(Securigera varia Lassenn) (CV) > 鸡脚草(Dactylis glomerata) (OG)。EEM-PARAFAC将各生草物质腐解的DOM荧光主要组分鉴定为1个类腐殖酸组分(C1)和2个类蛋白组分(C2、C3)；各生草物质腐解的过程中类蛋白质组分的荧光强度远高于类腐殖酸组分，且C2组分占主导地位。豆科植物白三叶总荧光强度的值高于小冠花和鸡脚草处理；小冠花处理在腐解的过程中微生物源为DOM的主要来源，而白三叶和鸡脚草是混合来源，即陆生植物腐殖质和微生物源。各生草物质腐殖化系数(HIX)表现为小冠花 > 鸡脚草 > 白三叶；紫外指标(SUVA254)表现为鸡脚草 >小冠花 > 白三叶，且随着腐解天数延长依次增大。综合溶解性有机物含量、组分及光谱特征的变化以及主成分分析的结果，在渭北旱塬，豆科植物白三叶作为腐解材料时更易于分解和释放溶解性有机养分。     

青藏高原高寒草原生态系统植被磷含量分布特征及其影响因素

采用野外调查与室内分析相结合的研究方法,对高寒草原生态系统植被磷含量的分布特征及其影响因素进行研究。结果表明：青藏高原高寒草原19个草地型植物叶片磷含量的平均值为1.8489±0.6411 g·kg^-1,变异系数为34.67%,植物根系磷含量的平均值为1.4130±0.3524 g·kg^-1,变异系数为24.94%,植被磷含量总体呈现出东西部高而中间低的态势和斑块状交错分布格局;影响植物叶片磷含量的关键环境因子为：土壤有机质含量> 土壤总有机碳含量> 全氮> 年均气温> 最冷月均气温> 10~20 cm土壤容重> 20~30 cm土壤容重> 土壤水溶性碳含量> 土壤全磷含量> 土壤pH值> 植被高度> 土壤HCO₃^-含量> 6—9月降水率> 土壤速效钾含量> 土壤速效氮含量;影响植物根系磷含量的关键环境因子则为：年均相对湿度> 年均降水量> 10~20 cm土壤容重> 0~10 cm土壤容重> 10~20 cm土壤含水量> 最冷月均气温> 最暖月均气温> 20~30 cm地下生物量> 土壤pH值。     

毛乌素沙区土壤养分对湿地退化的响应

采用湿地生态理论中空间替代时间的研究方法,以毛乌素沙区退化湿地为研究对象,选择距退化湿地水面不同距离,具有不同地下水位埋深的研究区域代表湿地不同退化阶段,通过分析5个不同阶段退化湿地土壤的有机质、全氮、全磷随水平距离的变化特征,研究了土壤养分对湿地退化不同退化程度的响应特征。结果表明,不同退化阶段土壤有机质与全氮剖面均具有一个明显的富集层,既湿地退化前的泥炭沉积层。该沉积层在剖面中所处深度随退化程度的加剧而逐渐增加,且沉积层以上深度的有机质和全氮含量趋于一致。土壤中全磷含量在剖面波动较大,分布特征无明显规律,不同水平距离全磷平均含量无明显变化规律说明湿地退化对全磷含量无明显影响。以上研究结果表明,由于流动沙丘入侵是导致毛乌素沙地湿地退化的首要原因,湿地退化导致土壤有机质和全氮富集层深度逐渐下移,平均含量逐渐下降,而对全磷影响不大。     

土壤微生物群落多样性对高寒草甸退化程度的响应

本研究以祁连山东缘天祝藏族自治县4种不同退化程度的高寒草甸为研究对象，采用Biolog技术探讨土壤微生物群落多样性在不同退化程度高寒草甸下变化特征。结果表明：随土层加深土壤微生物利用碳源能力呈递减趋势；在高寒草甸退化过程中植物覆盖度、地上植物总生物量、土壤pH值、土壤含水量、土壤有机碳含量、土壤全氮含量、土壤全磷含量随退化程度加深呈下降趋势；高寒草甸退化显著影响土壤微生物对31种碳源的利用程度。在环境因子中对碳源代谢多样性影响最大的是碳氮比、全磷含量、全氮含量，在不同退化程度高寒草甸中土壤有机质含量、电导率、pH是土壤微生物利用碳源能力的限制因子，土壤环境因子是影响土壤微生物的重要因素。     

柑橘/大球盖菇间作对三峡库区紫色土活性有机碳库的影响

分析柑橘园间作大球盖菇模式对紫色土活性有机碳库的影响,以期为土壤碳循环及缓解气候变化的研究提供基础数据和理论依据。通过在紫色土柑橘园中间作大球盖菇,对比分析密植间作(HD)、正常间作(TC)、稀疏间作(SP)和裸地对照(BT)及辅料对照(ST)等5组处理对紫色土柑橘园上下层(0~10 cm,30~50 cm)土壤中总有机碳(TOC)、可溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(ROC)、轻组有机碳(LFOC)及土壤微生物量碳(SMBC)等指标的影响。在大球盖菇整个生长期中,柑橘/大球盖菇间作密度显著影响上、下层土壤中活性有机碳(DOC、ROC、LFOC、SMBC)的含量,且上层(0~10 cm)土壤中总有机碳和活性有机碳的含量显著高于下层(30~50 cm)土壤。此外,各处理在不同土壤层次中对不同活性有机碳组分的影响存在显著性差异,其中在上层(0~10 cm)土壤中,密植间作(HD)处理中活性有机碳(DOC、ROC、LFOC及SMBC)含量显著高于其他处理(P<0.05),而在下层(30~50 cm)土壤中,稀疏间作(SP)处理中可溶性有机碳(DOC)、轻组有机碳(LFOC)及微生物量碳(SMBC)的含量均高于其他处理(P<0.05)。柑橘/大球盖菇间作系统中,间作密度与总有机碳(TOC)、易氧化有机碳(ROC)存在显著负相关关系,与可溶性有机碳(DOC)、轻组有机碳(LFOC)和土壤微生物量碳(SMBC)存在极显著负相关关系,且不同活性有机碳组分间存在显著或极显著正相关关系。柑橘/大球盖菇间作能够显著提高上层(0~10 cm)土壤中碳库管理指数,却不利于下层(30~50 cm)土壤碳的累积。柑橘/大球盖菇间作在一定程度上能够提高紫色土土壤中活性有机碳的形成和累积,增加紫色土土壤碳储量。     

新疆北部绢蒿荒漠水源圈土壤养分的梯度变化

由于干旱缺水,新疆北部绢蒿（Seriphidium）荒漠形成以饮水点为中心的定居放牧,导致水源圈大量出现。2014年5月底,以新疆木垒县天山北坡绢蒿荒漠一个典型的牧场水源点为中心,采集了东南西北4个方向和6个采样距离（50 m,100 m,200 m,400 m,800 m和1200 m）的土样,分析了土壤含水率、电导率、pH值以及土壤有机碳、土壤全量和速效养分变化特征。结果表明,随着离水源点距离的增加,土壤含水量、全钾和速效钾没有明显变化,土壤电导率、pH值、土壤有机碳、全氮、全磷、速效氮和速效磷的含量随着离水源点距离的增加而增加,说明放牧扰动强度的增加降低了土壤有机碳和土壤养分含量。结果说明,在新疆北部涓蒿荒漠,过度放牧导致水源点附近土壤养分明显减少,甚至枯竭。     

短期氮磷添加对荒漠草原土壤活性有机碳的影响

以干旱、半干旱地区荒漠草原土壤为研究对象,研究氮(N)、磷(P)添加对荒漠草原0~30 cm土层土壤溶解性有机碳、微生物生物量碳和易氧化有机碳含量及有效率、土壤碳库管理指数(CPMI)、敏感指数(SI)的影响,探讨N、P添加后土壤溶解性有机碳、微生物生物量碳和易氧化有机碳对碳库管理指数的表征作用。结果表明,N添加、P添加或NP共同添加对荒漠草原0~20 cm土壤溶解性有机碳的累积有显著促进作用,但对0~20 cm土壤微生物生物量碳无显著影响。NP共同添加显著增加0~10 cm土层土壤易氧化有机碳。0~30 cm土层N、P添加的土壤溶解性有机碳的各项敏感指数均高于易氧化有机碳,说明土壤溶解性有机碳对短期N、P添加反应最敏感,因此可作为荒漠草原短期N、P添加对土壤有机碳变化的指示物。短期N、P添加能提高碳库管理指数,增加土壤有机质含量,促进荒漠草原土壤恢复。     

土壤易氧化有机碳与溶解性有机碳对荒漠草地沙漠化过程中土壤碳库变异的表征

以干旱、半干旱地区荒漠草地不同沙漠化阶段土壤为研究对象,研究不同沙漠化阶段土壤易氧化有机碳与溶解性有机碳含量和分配比例变异规律,分析不同沙漠化阶段土壤碳库指数变化,探讨荒漠草地沙漠化过程中土壤易氧化有机碳与溶解性有机碳对土壤碳库的表征作用。结果表明,随着荒漠草地沙漠化程度的加剧,易氧化有机碳含量表现出一定的波动性,但整体呈下降趋势,溶解性有机碳含量呈线性下降。易氧化有机碳和溶解性有机碳分配比例均在荒漠草地达到最大值,在半固定沙地达到最小值。利用易氧化有机碳含量计算的土壤碳库管理指数随荒漠草地沙漠化程度增加表现出先下降后上升趋势,利用溶解性有机碳含量计算的土壤碳库管理指数呈线性下降趋势。易氧化有机碳、溶解性有机碳含量与土壤有机碳均显著正相关,但溶解性有机碳的相关系数略高于易氧化有机碳。通过比较活度敏感指数和碳库管理指数敏感指数发现,荒漠草地逆向演替至固定沙地过程中,易氧化有机碳的各项敏感指数均高于溶解性有机碳。固定沙地演替至流动沙地过程中,溶解性有机碳的各项敏感指数均高于易氧化有机碳,表明易氧化有机碳能够较好地表征荒漠草地沙漠化前期土壤碳库变化,而荒漠草地沙漠化中期和后期利用溶解性有机碳表征效果更好。     

长期植草对山地果园土壤腐殖质的影响

1996年起在福建中亚热带红壤区开展山地果园套种平托花生Arachis pintoicv.Amarillo、圆叶决明Chamaecrista rotundifoliacv.Fuyin NO.1试验,用于治理水土流失。为了科学评价土壤质量的变化,在治理11年后,分析土壤腐殖质及有机无机复合状况,结果表明:与对照(清耕)相比,套种平托花生、圆叶决明区土壤表层(0~15 cm)土壤重组有机碳含量可提高2.56和1.90 g/kg,亚表层(15~30 cm)重组有机碳含量的变化弱于表层。试验区土壤表层的原土复合度达83.09%~96.75%,高于亚表层(77.73%~92.14%)。不同垦植方式比较,土壤表层、亚表层的原土复合度均呈清耕套种平托花生套种圆叶决明的变化趋势。不同套种牧草品种比较,在土壤表层、亚表层的原土有机碳、腐殖质有机碳、原土复合度方面,平托花生均有优于圆叶决明的表现,套种平托花生对表层土壤增值复合度为83.42%,比后者提高12.9%。     

Effects of slope on soil properties and post construction desertification of highway embankments in an Alpine Meadow region北大核心CSCD

This research investigated effect of slope on the performance of highway embankment soil properties post construction, as there is a demand for technical data of this nature to underpin the design of highway revetment work in alpine meadow regions of China. A section of national road G248 in Northwest Sichuan Alpine Grassland, built 10 years ago, was identified as a study site and plots were marked out for sampling on five slope classes: gentle slope, 6°-15° (GS); moderate slope, 16°-25° (MS); steep slope, 26°-35° (SS); very steep slope, 36°-45° (VS); extreme slope, >45° (ES). Undisturbed flat natural grassland >10 m distant from the roadbed was used as the control (CK). Measurements conducted included determination of particle size composition, physical and chemical parameters of the soils, vegetation cover and the proportion of the plot area exhibiting degradation or desertification. The relative reduction rate of organic matter and total nitrogen was also determined, and differences in soil water content and fertilizer retention capacity were assessed. It was anticipated these data would provide a basis for the construction of ecologically sound slope protection structures in alpine regions. It was found that: 1) Increased slope significantly decreased the proportion of clay and silt particles and increased the proportion of coarse sand and small stones (P<0.05). The greater the slope, the greater the soil bulk density and pH value, and the lower the soil water content. 2) Slope facilitated leaching of soil carbon fractions with the leaching intensity of the fractions ranking soil organic matter (SOM)>total carbon (TC)>inorganic carbon (IC)>dissolved organic carbon (DOC). For example, SOM levels were, respectively, 115, 92, 72, 30, 9 and 3 mg·kg−1 for CK, GS, MS, SS, VS, and ES slope classes while DOC levels ranged from 35.4 mg·kg−1 in CK to 9.2 mg·kg−1 in ES. 3) The ranking for the effects of slope on various soil fertility measures was: effective N>alkali-hydrolysable N>total N>available K> available P>total K>total P. Thus, available N was more easily lost than total N and alkali-hydrolysable N. Available N levels declined progressively across slope classes from 236 mg·kg−1 in CK to 6.3 mg·kg−1 in ES, while total N and alkali-hydrolysable N showed marked loss between GS and VS slope classes. A slope threshold for sharp increase in loss of total P and available P was observed between GS and MS slope classes. With increase in slope gradient, the total K increased, while the available K content decreased. 4) With respect to the influence of slope on the degree of desertification: for CK and GS >90% of the plot area was classed as non-desertified; for GS 79% of the plot area was moderately or severely desertified; for SS, VS and ES, 79, 86 and 94%, respectively, of the plot area was severely or extremely severely desertified. The proportion of severe desertification increased markedly at > 15° slope (i. e. MS) and the proportion of extremely severe desertification increased markedly at >25° slope (i. e. SS). 5) When the slope effects were expressed in relative terms, the relative increase in desertification was high and changed little at slopes >15°, while the relative decreases in organic matter and total nitrogen were high and changed little once slope exceeded 25°. As slope angle increased, relatively low rate of total coverage percentage and powder particles <0.02 mm and the relative increase rate of sand particles >0.05 mm increase significantly. In summary, as slope of the study plots increased, fine sand, silt and clay particles were progressively lost, soil fertility progressively declined, and the degree of desertification increased markedly. Therefore, the technical plan for ecologically sound slope protection in highway construction should be formulated according to the steepness of the slope. © 2022 Editorial Office of Acta Prataculturae Sinica. All rights reserved.     

人工湖对沽源退化草地土壤碳、氮、磷的时空影响

在退化草地上建造人工湖泊,可以使人工湖泊与毗邻退化草地形成近湿地生态系统,从而可能改善毗邻退化草地的生态环境,积极影响退化草地土壤中养分的流动,加快退化草地的修复。本研究分析了人为建造人工湖泊后3年内（2014年、2015年、2016年）湖泊毗邻的退化草地土壤碳氮磷在离湖距离（10 m、60 m、100 m、150 m、250 m、600 m）上的时空动态变化。结果如下：距离上,土壤有机碳、全氮、全磷在上层土壤（0～10 cm和10～20 cm）中与距离有显著（P<0.05）的线性关系,呈逐渐降低的趋势,说明在建湖3年这个短时期内,土壤养分（有机碳、全氮、全磷）形成了一个近湖效应,即靠近湖的养分含量高。年际间,自建湖后土壤全磷随着年数的增加在各个土层均显著降低。土壤养分（有机碳、全氮、全磷）在建湖初期2014年在距离上特异性较大,经过建湖3年后,2016年时在距离上的特异性减弱。这些结果表明,人工湖影响毗邻退化草地土壤中养分流动,尤其在距离上有显著的影响并表现出一定的规律性。建湖对毗邻退化草地的养分产生一定的影响,表明人工湖对放牧草地产生一定的积极效应。     

不同利用方式对贝加尔针茅草原土壤活性有机碳的影响

土壤活性有机碳能够准确反映土壤有效性,表征土壤质量变化,是探索可持续草地管理措施的关键指标之一。以内蒙古贝加尔针茅草原为研究对象,采用围封、放牧和刈割野外控制试验,探讨不同利用方式对土壤有机碳（SOC）和活性有机碳的影响,发现不同利用方式下土壤SOC含量表现为围封>刈割>放牧,其中围封区和刈割区土壤SOC含量显著大于放牧区,围封区与刈割区土壤SOC含量差异不显著,在土壤活性有机碳中土壤可溶性有机碳（DOC）含量表现为放牧>围封>刈割。土壤微生物量碳（MBC）和土壤易氧化有机碳（ROC）含量均表现为围封>刈割>放牧,围封区与刈割区土壤MBC和土壤ROC平均含量差异不显著,且均显著大于放牧区。土壤MBC、ROC和SOC之间呈极显著相关性（P<0.01）。土壤ROC和土壤MBC与土壤全氮和土壤全磷呈极显著相关性（P<0.01）。围封与刈割有利于土壤SOC、MBC、ROC的提升,放牧对土壤DOC有一定累积作用。围封和刈割增强了土壤SOC的稳定性,活性有机碳与土壤有机碳和土壤理化性质密切相关,能够敏感地反映土壤有机碳的变化。