黄土丘陵区苜蓿地的土壤呼吸

土地利用的变化会影响到生态系统碳循环过程。中国退耕还林还草工程实施后,大量农田转变为林地和草地。为了摸清退耕后土壤碳排放的变化,在宁夏黄土丘陵区,对退耕苜蓿(Medicago sativa)地、农田和天然草地的土壤呼吸进行了测定。结果表明,土壤温度和土壤呼吸相关性较强,土壤水分和土壤呼吸没有显著相关性;苜蓿地、农田、天然草地的年均土壤呼吸值分别为1.60、1.03和0.85 μmol·m-2·s-1,苜蓿地土壤呼吸比农田高出55.3%,比天然草地高出88.2%;年CO2排放量分别为1 461.96、940.66和777.36 g·m-2·a-1。农田转化为苜蓿地9年后,土壤CO2排放量增加、有机碳含量下降。在黄土丘陵区退耕还草初级阶段,生态恢复措施对固碳增汇的贡献有限。     

土壤含水量对冬季移植香根草生长发育的影响

土壤过度干旱或土壤淹水抑制冬季移植的香根草的株高、分蘖、根系生长发育及千物质积累，显著降低叶绿素含量，而土壤轻度干旱和土壤水分轻度超饱和对香根草生长影响较小；叶片含水量随着土壤含水量的降低而减少，叶片水分饱和亏缺和根茎比随着土壤含水量的降低而增加。     

黄土高原水蚀风蚀交错区植被恢复中土壤水分变化

针对黄土高原生态恢复与重建过程中水资源短缺问题,本文采用空间代替时间序列的方法对地处黄土高原水蚀风蚀交错区的六道沟小流域在植被恢复过程中的土壤储水量和土壤垂直剖面含水量特征进行了研究,分析了紫花苜蓿地(12,15,17,21,26,41 a)、荒草地(15,32,41 a)、弃耕地(12,21,41 a)、杏树地(14 a)的土壤储水量和土壤垂直剖面含水量特征。结果表明:4种植被恢复方式下,土壤储水量的大小顺序为弃耕地 > 荒草地 > 杏树地 > 苜蓿地;苜蓿地、弃耕地0~200 cm储水量随着生长年限的延长先快速增加后缓慢减少,而荒草地的储水量随着生长年限的延长却持续减少。水蚀风蚀交错区植被恢复过程中,植被恢复方式是该地区土壤水分变化的主要影响因素,生长年限对土壤水分动态变化影响不明显。     

云雾山封育草原对表土持水性的影响

应用离心机法测定土壤水分特征,研究黄土高原典型草原带退耕地植被恢复演替过程中土壤持水性能的变化特点及趋势。结果表明:土壤含水量与土壤水吸力之间符合幂函数θ=aS^b,参数a的变化随着植被的演替呈增加趋势;由于植被的影响,在同一吸力范围内的土壤含水量不同,植被为顶级长芒草(Stipabungeana)群落时,土壤在各吸力段的含水量最高,坡耕地最低;其它群落土壤含水量随着水吸力的增加变化趋于一致;退耕地植被在演替过程中通过提高土壤有机质含量改善结构,降低容重并增加毛管孔隙度,对土壤的储水和持水性能产生作用。     

三江源农牧交错区植被群落及土壤固碳持水能力对退耕还草措施的响应

为探讨三江源农牧交错区植被群落演替、土壤固碳及水源涵养能力对退耕还草措施的响应,以青海省过马营镇退耕还草封育示范区为研究区域,通过野外实地监测及室内试验相结合的方法,分析了油菜(Brassica campestris)地经退耕还草措施后,植被群落演替、土壤固碳及持水能力的变化状况。结果显示,1)退耕还草11年后,其植被群落盖度、平均高度、植物分层及地上生物量均达到原生植被水平;而Shannon-Wiener群落多样性指数和Pielou均匀度指数分别达到原生植被的80.9%和97.5%。2)退耕还草11年后,0-40cm土层的土壤容重降低5%,土壤饱和持水量、毛管持水量及田间持水量分别较原生植被样地增加了12.6、9.4和11.2mm。3)退耕还草11年后,0-20cm土层土壤有机碳密度和C/N显著高于原生植被样地31.85%和37.63%(P0.05),土壤全氮密度与原生植被样地的无显著差异(P0.05)。综上所述,退耕还草措施有利于农牧交错区荒漠化草地生态环境的恢复,是遏制和改善三江源区草地荒漠化的有效措施之一。     

宁南旱地草粮轮作田土壤水可持续利用模拟研究

采用野外调查和计算机模拟相结合的方法对宁夏南部旱地草粮轮作田土壤水分恢复问题进行了模拟研究。结果表明,模拟土壤湿度和观测土壤湿度剖面分布自上而下的变化趋势一致,土壤湿度模拟值基本能够反映苜蓿地土壤湿度等级在不同土层的分布。苜蓿地土壤干燥化进程和土壤湿度恢复进程均表现为前期快后期慢。在宁夏南部丘陵半干旱区,8~10 m土层土壤湿度恢复较困难,种植苜蓿期间应尽量避免该土层土壤湿度等级降低到D以下,即土壤湿度不应低于8.5%。在宁夏南部丘陵半干旱区苜蓿适宜种植年限为6~8年,翻耕后适宜采用PPW轮作模式 (马铃薯→马铃薯→春小麦)进行土壤水分恢复,种植16~20年粮食作物后可以再次种植苜蓿。     

退耕还林与还草对土壤理化性质及分形特征的影响——以宁夏荒漠草原为例

以宁夏荒漠草原区为研究对象,分别选取农田、退耕还草地、退耕还林地和天然草地为研究样地,研究了退耕还林与还草对土壤理化性质及分形维数变化特征的影响。结果显示:1)土壤含水量、pH和电导率既受到退耕还林与还草措施的影响,亦受到季节变化的影响。2)农田实施退耕还林与还草工程后,退耕还草地的土壤全氮和有机碳含量最高,其平均含量分别为0.60%和5.93%。3)农田、退耕还草地、退耕还林地和天然草地的土壤黏粉粒含量分别为10.87%、7.47%、8.73%和6.53%;极细沙含量分别为39.07%、35.20%、38.87%和31.00%;细沙含量分别为29.73%、34.93%、32.80%和36.73%;粗沙粒含量分别为20.27%、21.93%、19.60%和25.73%。退耕还林地与天然草地相比土壤粒径在各粒级中均存在显著差异(P<0.05),退耕还草地与天然草地相比仅极细沙和粗沙粒含量存在显著差异(P<0.05)。4)分形维数介于1.87~2.08。土壤分形维数(D)值从高到低表现为农田(2.08)>退耕还林地(2.01)>退耕还草地(1.94)>天然草地(1.87)。5)土壤黏粉粒与土壤电导率达到正相关水平(P<0.05),与土壤碳氮比为显著负相关关系(P<0.01);土壤细沙粒与土壤pH为负相关关系(P<0.05),与电导率为显著负相关关系(P<0.01),而与碳氮比达到显著正相关水平(P<0.01);土壤分形维数与电导率达到显著正相关水平(P<0.01),与碳氮比呈显著负相关关系(P<0.01);而土壤极细沙粒和粗沙粒与各指标之间均无相关性(P>0.05)。6)土壤粒径分布分形维数与细沙粒含量呈线性负相关关系(P<0.01),而与极细沙粒含量呈线性正相关关系(P<0.01),与黏粉粒含量呈对数相关关系(P<0.01),但与粗沙粒含量未表现出相关性(P>0.05)。研究表明,在宁夏荒漠草原区实施退耕还林与还草工程,对土壤理化性质、土壤粒径分布和分形维数特征均产生一定的影响。与天然草地相比,退耕还草地中土壤有机碳和全氮含量显著提高;而退耕还林地中土壤黏粉粒、极细沙粒的分布及分形维数显著上升。说明实施退耕还林与还草工程,有利于农田退耕导致的退化区域土壤质地的改善以及退化生态系统的有效恢复。     

陕北黄土丘陵坡地桑园土壤含水量变化浅析

选取绥德县丘陵坡地退耕栽桑试验桑园的桑地、桑-紫花苜蓿间作地和空地为研究对象,对2015-2017年桑树生长季土壤含水量进行连续观测,分析了不同时间、空间土壤含水量的变化,取得如下结果:桑地、桑-紫花苜蓿间作带及空地三种类型的浅表层土壤含水量与降雨密切相关,土壤含水量大体上表现为由表层向深层土壤逐渐减少。空地浅表层的土壤含水量略小于桑地和桑-草间作带,桑地中下层土壤含水量略低于间作带和空地,但三者间无显著差异。结论:合理密度栽植桑树和选用合理的草种进行桑-草间作有利于土壤水分的保持。     

宁夏东部荒漠草原不同植被恢复模式的土壤响应特征

利用野外观测数据和室内测定分析方法对宁夏东部荒漠草原5种不同植被恢复模式(封育、补播沙打旺、补播黑沙蒿、柠条地以及补播苜蓿)下的土壤呼吸、水分、化学性质及微生物响应进行了研究。结果表明:不同植被恢复模式土壤呼吸强度范围为0.01~1.47CO_2g/m~2·h,苜蓿地、柠条地显著高于其他恢复措施草地(P0.05);0~200cm土层土壤水分含量在9.22%~21.36%之间,柠条地、补播沙打旺草地显著高于其他恢复措施草地(P0.05);0~100cm土层全氮在0.27~0.51g/kg之间,有机碳均值在1.64~2.44g/kg之间,均表现为苜蓿地高于其他恢复样地;在不同模式恢复下,苜蓿地细菌数量较其他恢复模式的增益显著(P0.05),封育地的真菌数量较高(P0.05);土壤呼吸与土壤水分、有机碳、全氮和土壤微生物均呈线性正相关,与土壤水分极显著相关(P0.01),与有机碳显著相关(P0.05)。     

陕北水蚀风蚀交错区苜蓿地土壤水分过耗与恢复

采用野外定位观测法研究水蚀风蚀交错区苜蓿(Medicago sativa)草地土壤水分在天然降水作用下的恢复过程。结果显示:苜蓿地翻耕后,在降水作用下土壤水分有明显的恢复过程,第一年,150cm以上土壤水分得到一定恢复,第二年深度达到300cm,但上层土壤含水量并未增加;该地块植被大量消耗土壤储水导致土壤干燥化,高耗水植被消除后,土壤含水量逐渐增加。     

宁南山区不同土地利用类型下土壤水分分布及其干燥化特征

为明确宁南山区不同土地利用类型下土壤干层垂直分布特征和影响因子，本试验运用干层起始深度（Forming depth of desiccated soil layer，DSLFD）、干层厚度（Thicknesses of desiccated soil layer，DSLT）、干燥化指数（Soil desiccation index， SDI）及土壤水分相对亏缺指数（Compared soil water deficit index，CSWDI）对0~600 cm土壤干层状况进行定量评价，同时采用典型相关性分析确定影响土壤干层的主控因素。结果表明：宁南山区林地、灌木地、草地、弃耕地和农地0~600 cm平均土壤水分（Soil moisture content， SMC）含量分别为11.46%，11.79%，14.97%，14.52%和14.66%。草地、弃耕地和农地未出现土壤干层，林地和灌木地分别呈现中等和轻度干燥化，DSLT均为440 cm，干层内土壤平均含水量（Desiccated soil layer-soil moisture content，DSL-SMC）分别为9.10%和9.93%，林地土壤强烈干燥层、严重干燥层、中等干燥层和轻度干燥层厚度分别为40，200，180和20 cm，灌木地土壤严重干燥层、中等干燥层和轻度干燥层厚度分别为80、240和120 cm。不同土地利用类型下60~600 cm土层CSWDI均值呈现出林地（0.58） > 灌木地（0.46） > 弃耕地（-0.03） > 草地（-0.08）。冗余分析（Redundancy analysis，RDA）分析表明土地利用类型、土壤、植被养分状况是影响土壤干燥化的主控因子。宁南山区不同土地利用类型下乔木和灌木存在土壤干层，应采取树体修剪、整地、控制种植密度等措施恢复土壤水分，以促进区域水土资源可持续利用和林草植被恢复。     

地表覆盖对黄土高原水蚀风蚀交错区人工草地水分利用的影响

以陕西省神木县六道沟小流域为研究区域,对不同覆盖处理下的紫花苜蓿人工草地土壤温度和土壤水分以及苜蓿的水分利用效率进行研究,探讨了黄土高原北部紫花苜蓿人工草地的水分消耗过程。结果表明,地表覆盖可以显著降低土壤0-6cm表层温度;同时覆盖可以增加浅层土壤水分含量,不同覆盖方式下土壤深层水分含量没有明显差异;覆盖处理下的苜蓿产量及水分利用效率均高于对照处理,说明苜蓿株间覆盖可以提高苜蓿产量以及苜蓿的水分利用效率,覆盖可以作为该区牧草地提高生产力的有效方法。     

贵州省不同土地利用方式对土壤理化性质及其有效性的影响

为探明生态脆弱区土地利用方式对土壤性质的影响,以喀斯特山区林地、草地、经果林和农田为研究对象,对比分析了中国西南山区4种典型土地利用方式下的土壤性质。结果表明：研究区不同土地利用方式对土壤容重、孔隙度、毛管持水力等物理性质影响不显著,经果林与其他3种土地利用方式相比显著降低了土壤pH。林地土壤有机质和有效氮含量显著高于其他3种土地利用方式,农田中有效磷、草地中有效钾含量在4种土地利用方式中均为最低。不同土地利用方式改变了研究区土壤微量元素特征,整个研究区土壤有效锌及硼、林地中的有效铜、农田中的有效铜及钼的丰度处于低水平,不能满足植物生长发育需要。通过土壤养分有效性综合评价指数得出,研究区4种土地利用方式下土壤质量顺序为草地>林地>经果林>农田,建议喀斯特山区大力开展退耕还草工程,以实现土地资源的可持续发展。     

阴山北麓不同土地利用类型土壤养分特征分析与评价

采用野外实地调查采样、室内样品分析和数理统计相结合的方法,研究了阴山北麓4种不同利用类型土地的土壤养分特征,并对土壤肥力进行了综合评价。结果表明,1) 研究区土壤有机质、全氮、全磷、全钾含量分别为(25.12±6.56),(0.63±0.08),(0.76±0.10),(31.99±1.07) g/kg;速效氮、速效磷、速效钾含量分别为(39.87±9.14),(6.72±3.75),(175.83±105.45) mg/kg;pH为(7.74±0.14)。2) 土地利用方式对有机质、全氮、全磷、速效磷和速效钾的影响极显著(P<0.01),而对速效氮、全钾和pH的影响不显著(P>0.05)。3) 土壤全氮、磷、钾含量和pH值在垂直剖面上(0~25 cm自上而下)表现为无规律的波动状态,但整体上变幅不大;而速效氮、磷、钾和有机质含量整体上表现为下降趋势。4) 土壤肥力综合评价值的排序为封育草地(0.506)>放牧草地(0.417)>耕地(0.361)>弃耕地(0.357),封育草地与放牧草地的土壤肥力为中等级水平,而耕地和弃耕地的肥力为低等级水平,说明草地比耕地更有利于土壤保肥。总体而言,研究区土壤肥力水平较低,存在的主要问题是土壤中全氮和速效氮含量严重偏低。     

紫花苜蓿对不同利用类型土壤速效氮含量的影响及调控因素解析

[目的] 研究种植紫花苜蓿对不同利用类型土壤速效氮含量的影响和调控因素。[方法] 基于中国知网（CNKI）数据库,收集28篇已发表论文,共计31组紫花苜蓿土壤速效氮含量数据。以清耕为对照,采用Meta分析方法,解析种植紫花苜蓿对牧草地、林地、农田、荒漠、果园共5种利用类型土壤速效氮含量的影响。利用混合效应模型,分析气象因子和土壤理化性质对土壤速效氮平均效应值影响的调控因素。[结果] 种植紫花苜蓿极显著（P<0.001）增加土壤速效氮含量,平均效应值和增加幅度分别为0.27±0.07和30.99%。种植紫花苜蓿对不同利用类型土壤速效氮含量的增加幅度从高到低依次为牧草地（P<0.001）、林地（P<0.001）、农田、荒漠（P<0.001）和果园,分别为60.01%、58.41%、32.31%、27.12%、22.14%。牧草地和林地平均效应值显著（P<0.05）高于农田、荒漠和果园。基于混合效应模型分析发现,土壤湿度和速效钾含量对平均效应值具有显著（P<0.05）影响,分别可以解释47.81%和17.46%的效应值变异。[结论] 种植紫花苜蓿对不同土地利用类型土壤速效氮含量的影响存在较强异质性,通过提高土壤湿度和速效钾含量可以有效增加紫花苜蓿固氮能力。     

不同管理模式对干旱区草地土壤有机碳氮库的影响及其影响因素探究

土壤有机碳和全氮含量及其动态平衡过程是反映土壤质量和草地健康状况的重要指标,直接影响到草地土壤肥力和草地生产力。本研究对新疆阿勒泰地区禁牧草场、弃耕草地、天然草地3种管理模式下的土壤有机碳、全氮、土壤水分、团粒结构、pH、土壤容重等的分布特征,以及它们的关系进行分析后发现,3种管理模式下,土壤有机碳含量在010 cm、1030 cm和3050 cm土层间无显著差别(P>0.05),相反,土壤碳氮比、土壤全氮含量、土壤有机碳储量和全氮储量随土层深度增加显著增加(P<0.05);3种管理模式间,在010 cm、1030 cm和3050 cm土层,天然草地和禁牧草地的全氮和有机碳含量均高于弃耕草地,但对土壤碳氮比在3种草地管理模式间的差异不尽相同;不同管理方式下,在010 cm、1030 cm和3050 cm土层,禁牧草地的土壤电导率和pH均显著高于天然草地(P<0.05);在010 cm和3050 cm土层,禁牧草地的土壤含水量显著高于弃耕草地(P<0.05),禁牧草地与弃耕草地中间团聚体含量差异显著(P<0.05);含水量、大团聚体、中间团聚体、微团聚体、pH、电导率可以组成原因组,土壤全氮储量和土壤有机碳储量可以组成结果组,原因组对结果组的解释度高达75.70%;原因组中,土壤水分贡献率最高,土壤含水量对土壤水分-团粒结构起到主要决定作用。综合可知,土壤碳氮含量和储量在管理模式不同的草地间不同,土壤水分和土壤团粒结构是引起草地土壤碳氮库变化的主要原因。在土壤水分和团粒结构组成的原因组中,水分起主要的决定作用。     

农牧交错带不同利用方式下土壤菌群数量及剖面分布特征

应用稀释平板法对农牧交错带天然草地、耕地、退耕还草地及撂荒地几种不同土地利用方式下0～50cm土层可培养的细菌、真菌和放线菌数量进行研究,结果表明:同一种利用方式下各类菌群数量为细菌>放线菌>真菌。在不同利用方式下,细菌的数量天然草地>五年生羊草地>耕地/五年生苜蓿地>撂荒地;真菌的数量撂荒地>五年生羊草地>五年生苜蓿地>天然草地>耕地;放线菌数量在天然草地中最多,撂荒地及五年生苜蓿地中数量最少。三类菌群在0～50cm土层中基本上都表现为0～10cm含量最多,往下逐层递减的趋势。退耕地种植羊草对土壤微生物数量的增加效果好于紫花苜蓿。     

不同年限草原撂荒地土壤理化特性研究

对内蒙古锡林郭勒盟典型草原不同撂荒年限草原撂荒地土壤理化特性进行了研究。结果表明,随撂荒年限的增加,土壤有机质、全氮、碱解氮等主要养分均表现出先降低后增加的趋势,撂荒地有机碳的损失平均达到59.4%;在撂荒地表面0～20cm土层范围内,0.25～0.05mm粒径的砂粒含量逐渐增加,各撂荒地砂粒平均含量达76.84%,粉粒和粘粒含量逐渐降低,土壤机械组成出现粗化现象,保水能力降低,表层土壤容重增加而含水量低于天然草地。