衡阳紫色土丘陵坡地不同植被恢复阶段土壤酶活性特征研究

本文以典型的衡阳紫色土丘陵坡地不同植被恢复阶段为研究对象,采用空间代替时间序列方法,选用立地条件基本相似的草坡阶段（Grassplot, GT）、 灌草阶段（Frutex and grassplot,FG）、 灌丛阶段（Frutex, FX）和乔灌阶段（Arbor and frutex, AF）,通过调查取样和实验分析,对不同植被恢复阶段的土壤酶、 养分与微生物及其相关性进行了研究。结果表明, 1）随着恢复阶段的演替,脲酶、 多酚氧化酶、 蔗糖酶与过氧化氢酶的活性显著增加,在每个恢复阶段,脲酶、 多酚氧化酶、 蔗糖酶与过氧化氢酶活性随着土层的加深而逐渐减弱,脲酶与多酚氧化酶、 蔗糖酶与过氧化氢酶活性呈显著正相关关系,蔗糖酶与脲酶和多酚氧化酶呈极显著正相关。 2）随着恢复阶段的演替,土壤养分的时空变化与土壤酶活性的变化趋势基本一致,土壤有机碳、 全氮与碱解氮含量呈上升趋势,土壤pH随植被恢复和演替而降低,随土壤深度的增加而上升,与土壤酶活性的变化趋势相反;脲酶与有机碳、 全氮、 碱解氮呈极显著正相关,与pH呈显著负相关,多酚氧化酶与有机碳、 碱解氮呈极显著正相关,与全氮、 速效磷、 速效钾呈显著正相关,与pH呈显著负相关,蔗糖酶活性与有机碳、 全氮、 碱解氮、 速效磷、 速效钾呈显著正相关。 3）不同恢复阶段土壤细菌数量最多,真菌数量和放线菌数量与细菌数量的变化趋势各不相同;细菌平均数量为AF＞FX＞FG＞GT,真菌数量为 FG＞GT＞FX＞AF,放线菌数量为 GT＞FX＞FG＞AF。4）主成分分析揭示脲酶与多酚氧化酶可作为衡阳紫色土丘陵坡地土壤质量评价的指标。研究结果将丰富该地区植物生态学与恢复生态学的内容,为衡阳紫色土丘陵坡地生态系统的恢复与重建提供了重要依据。     

不同种植模式下紫色土养分流失影响因子研究

通过建立5个不同种植模式的径流小区，对每个小区径流泥沙中养分的含量进行研究．探讨机械组成、微团聚体含量、粘粒团聚度等因子对养分流失影响的程度，结果发现：15～30cm土层中〈0．01mm的粘粒含量与径流泥沙中全钾含量和速效钾含量有显著的相关性。0～15cm层中的〈0．01mm和〈0．001mm微团聚体含量都与径流泥沙中有机质、速效钾和全氮的含量有显著的相关性。同层中〈0．01mm粘粒团聚度与径流泥沙中全氮含量和速效钾含量有显著的相关性，而同层〈0．001mm粘粒团聚度与径流泥沙中全磷含量、速效钾含量和速效磷含量有显著的正相关。     

不同植被类型紫色土腐殖质的剖面分布特征

[目的]研究龙川江流域6种不同植被类型对紫色土腐殖质(胡敏酸、富里酸、胡敏素)和土壤养分(总磷、速效磷、总氮、碱解氮)剖面分布特征的影响,为该地区保持土壤肥力提供科学依据。[方法]采用锯齿形布点法,采集紫色土表层至30 cm深度的3个土层紫色土样品,用3次4分法分离多余样品,并测定相应指标。[结果]总磷、速效磷、总氮、碱解氮的含量和腐殖质、胡敏素、胡敏酸、富里酸碳量随土壤深度的增加而减小,枯枝落叶层显著高于其他层(地下0—10,10—20,20—30 cm),不同植被类型土壤无显著差异。果园土壤腐殖质及其组成显著高于桉树林覆盖土壤,表现为果园落叶阔叶林暖温性针叶林针阔混交林灌丛桉树林。土壤腐殖质各组分之间均存在极显著正相关关系,腐殖质组成与土壤有机质、总磷、速效磷、总氮、碱解氮均存在显著正相关关系。[结论]果园和落叶阔叶林下土壤腐殖质及其组分显著高于其他植被类型土壤,腐殖质组分含量与土壤理化性质之间呈极显著正相关。     

不同雨强和坡度条件下紫色土养分流失规律研究

采用室内模拟降雨装置,研究了三峡库区紫色土在不同雨强和坡度条件下的养分流失规律。结果表明,紫色土坡面流失养分主要由径流和泥沙携带,其中径流养分含量与雨强和坡度无关,但与产流过程一致。泥沙中养分含量与雨强无关,但随坡度增加而降低;泥沙养分含量与产沙量过程无关,但其流失量与产沙量过程一致。泥沙中各养分含量略大于降雨前表土养分含量,远大于径流养分含量,但由于径流中以速效养分为主,故径流携带的养分流失量不容忽视。     

三峡库区紫色土养分流失的试验研究

采用人工模拟降雨方法,对三峡区紫色土坡地的养分流失特点及影响因素进行了试验研究,初步认为,降雨导致坡地养分含量降低,这绝大部分是由泥沙流失引起的,泥沙中＜0.02mm的微团聚体和＜0.002mm的粘粒是养分流失的主要载体,紫色土坡地的分流失受土壤性质,降雨强度,坡度,植被覆盖等因素影响。     

衡阳紫色土丘陵坡地不同植被恢复过程中土壤水文效应

采用空间代替时间序列方法, 对衡阳紫色土丘陵坡地不同植被恢复阶段土壤层的水文效应进行研究。结果表明: (1)从裸露地、草坡、灌草、灌丛至乔灌恢复阶段, 土壤蓄水性与渗透性显著增加(P<0.05); (2)Horton入渗模型对各植被恢复阶段的入渗过程拟合效果较好(R²≥0.765), 有较好的适用性; (3)土壤理化性状、植被根系显著影响土壤的渗透性能, 植被根系提高土壤入渗性能的实质是: ≤1 mm细根可有效改善土壤的理化性状; (4)基于主成分分析, 从裸露地、草坡、灌草、灌丛至乔灌恢复阶段, 土壤综合水文效应显著提高(P<0.05)。此研究结果将丰富该地区植物生态学与恢复生态学的内容, 并为衡阳紫色土丘陵坡地生态系统的恢复与重建提供重要依据。     

紫色土区不同秸秆还田量对土壤酶活性的影响

为了探明长期秸秆不同还田量下紫色土区土壤酶活性及其主要驱动因子,以持续12年的四川紫色土长期定位试验为依托,设置:秸秆不还田(CK)、30%还田(RMW30)、50%还田(RMW50)和100%还田(RMW100)4个处理,测定了土壤各种酶活性以及土壤理化性质。结果显示,与CK处理比较,RMW100处理显著提高土壤有机质、碱解氮和速效钾含量以及pH。秸秆不同还田量处理均降低了β-纤维二糖苷酶(CBH)、纤维素酶(CL)、酚氧化酶(PhOx)和过氧化物酶(Perox)活性,提高了磷酸酶(Phos)、硫酸酯酶(Sul)、β-葡糖苷酶(βG)、α-葡糖苷酶(αG)、β-木糖苷酶(βX)、乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)和亮氨酸氨基肽酶(LAP)活性。随着秸秆还田量的增加,β-纤维二糖苷酶(CBH)活性呈现降低趋势。冗余分析(RDA)显示土壤pH是土壤酶活性变化的主控因子,解释了方差变异的 60.20%,达到显著水平。因此,紫色土区秸秆还田主要是通过土壤pH对土壤酶活性产生影响。秸秆100%还田增加了土壤肥力,提高了土壤pH,是提升紫色土区土壤质量最优的管理措施。     

不同降雨强度下紫色土陡坡地侵蚀泥沙养分特征

采用野外人工模拟降雨试验研究雨强对三峡库区紫色土陡坡地侵蚀泥沙养分浓度的影响。结果表明:(1)在整个产流过程中,随着降雨强度的增大,径流携带的侵蚀泥沙量呈增大趋势,侵蚀泥沙全磷、全钾、碱解氮浓度也表现出增大的变化趋势,而侵蚀泥沙全氮、有效磷、速效钾浓度随雨强增大的变化规律不明显。(2)随着降雨强度的增大,侵蚀泥沙量、侵蚀泥沙各养分浓度到达峰值点的时间分别有不同程度的提前,且峰值点值也有不同程度的增加。(3)同一雨强下,随着产流历时的增加,径流泥沙量呈现出先增大后逐渐减小至平稳的变化趋势,侵蚀泥沙全钾、全磷、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾浓度也表现出相同的变化特征。(4)不同降雨强度下,侵蚀泥沙携带的全钾、全磷、碱解氮、有效磷、速效钾发生了富集,但各养分的富集程度与雨强无明显的相关关系。     

不同土地利用方式下紫色土结构特性变化研究

基于野外调查、取样和室内实验分析,研究了粤东北不同土地利用方式下紫色土团聚体组成及其结构特性变化.结果表明:(1)各土地利用类型紫色土表层风干团聚体分布以＞5 mm粒径为主,＞0.25 mm团聚体含量均大于91%.湿筛后各土层＞0.25 mm水稳性团聚体含量明显减少,平均为54.36%,土地利用方式对紫色土水稳性团聚体影响较大.(2)表土层＞0.25 mm湿筛团聚体含量顺序为:林地＞果园＞茶园＞撂荒地＞旱地,＞5 mm团聚体水稳性与有机质和黏粒含量成正相关.各利用类型团聚体破坏率介于31.12%～47.60%,表现为旱地＞撂荒地＞茶园＞果园＞林地.(3)5种土地利用类型各土层团聚体平均重量直径(MWD)平均值为2.26 mm,除旱地外,其他利用类型土壤团聚体MWD均随土壤深度增加而逐渐减少.各土层总孔隙度介于38.20%～45.28%,表层非毛管孔隙度表现为:林地＞沙田柚果园＞茶园＞撂荒地＞旱地,底层土壤亦有类似变化规律.     

不同植被对晋陕蒙矿区排土场土壤养分16 a恢复程度的影响

为评价晋陕蒙矿区排土场土地复垦过程中不同植被措施对土壤肥力的恢复作用及程度,在内蒙古准格尔旗黑岱沟煤矿东排土场,分别选取已恢复16 a的7种不同人工植被(沙打旺、长芒草、紫穗槐+长芒草、刺槐林、沙棘林、杨树林、樟子松),并以周边原地貌条件下两种植被(退耕梯田长芒草、自然坡地沙棘林)为对照,分析了不同植被条件下0~10、10~20、20~40 cm土层土壤全氮、有机碳、硝态氮以及铵态氮的含量及其差异。结果表明:1)9种植被配置中除樟子松地和沙打旺草地外,土壤养分含量均随深度增加而递减。2)经过近16 a植被修复后,7种人工植被不同程度地改善了土壤肥力状况,其中刺槐纯林配置的恢复效果最佳,土壤肥力恢复程度接近或超过原地貌条件下植被的50%,沙棘次之。杨树和樟子松两种配置对土壤全氮、有机碳、硝态氮恢复效果相对较差,恢复程度均不超过40%。7种不同植被措施对土壤铵态氮的恢复程度相对较好,分别恢复到自然植被长芒草样地和自然植被沙棘样地的79.50%~93.77%,89.47%~105.70%。土壤全氮、有机碳、硝态氮恢复程度则相对较低,分别恢复到自然植被长芒草样地的24.70%~44.15%、25.09%~44.65%、47.25%~85.33%;分别恢复到自然植被沙棘样地的33.52%~56.85%、32.83%~54.82%、47.18%~84.66%。总之,尽管经过近16 a的复垦,7种人工植被下的土壤养分状况尚未完全恢复到该地区自然水平,但仍可认为该地区进行生态修复时可优先选择以刺槐为主的豆科乔木、以沙棘为主的灌木、以及长芒草等草本植物,并进行适当的套种、间种,以增强复垦效果。     

衡阳紫色土丘陵坡地不同植被恢复阶段植物群落特征及其与土壤理化性质的耦合关系

采用空间代替时间序列的方法,在野外样方调查和室内实验分析的基础上,分析衡阳紫色土丘陵坡地不同恢复阶段群落物种多样性、土壤理化特征以及二者的耦合关系。结果表明:（1）在整个植被恢复阶段,物种多样性指数存在明显差异,Patrick丰富度指数（R）和Shannon-Wiener多样性指数（H）沿演替中后期（Ⅲ）→演替后期（Ⅳ）→演替中前期（Ⅱ）→演替初期（Ⅰ）的顺序显著减小（P < 0.05）,Simpson优势度指数（D）沿Ⅰ→Ⅱ→Ⅳ→Ⅲ的顺序显著减小（P < 0.05）,Pielou均匀度指数（E）沿Ⅳ→Ⅲ→Ⅱ→Ⅰ显著减小（P < 0.05）;（2）在植被恢复过程中,0—20 cm土层土壤有机碳（Soil Organic C,SOC）、全氮（Total N,TN）和碱解氮（Available N,AN）显著增加（P < 0.05）,土壤容重（Soil Bulk Density,SBD）显著减小（P < 0.05）,土壤含水量（Soil Water Content,SWC）变化虽有波动,但总体上升,在20—40 cm土层,土壤理化性质的变化虽在整体上呈现出与0—20 cm土层相同的变化趋势,但改善程度要低于0—20 cm土层,在40—60 cm土层,土壤理化性质的变化并不呈现一定的规律,表明其与植被恢复没有必然的联系;（3）物种多样性指数与土壤理化因子存在一定的相关性,其中0—20 cm土层SOC和TN与物种多样性指数呈显著正相关（P < 0.05）,随土层的加深,物种多样性对土壤理化性质的影响表现出减弱的趋势。     

攀西烟区紫色土pH值与土壤养分的相关分析

对四川攀西烟区有代表性的30个紫色土样品的pH值、有机质及有效养分含量进行了测定。结果表明，攀西烟区紫色土的pH值在5．13～8．14范围内，有半数左右的土壤偏碱性；有机质、碱解氮、有效锌和有效锰的含量均随pH值的升高而降低，交换性钙的含量随pH值的升高而升高，而pH值与速效磷、速效钾、交换性镁、速效铜、速效硼间的相关性则不显著。烟区紫色土的有机质和碱解氮含量偏低，速效磷、速效钾含量中等，交换性钙、交换性镁含量丰富；部分pH值较高的土壤可能会缺乏铜、锌等微量元素；在不同pH值的土壤上硼营养均严重亏缺，建议生产中增施硼肥。     

不同植物类型下紫色土抗蚀性研究

通过对福建省连城县不同植物类型下紫色土抗蚀性研究的结果表明：植物覆盖度较高且覆盖时间较长的紫色土（毛竹林，荒山草坡，马尾松林），疏松多孔，结构性和抗蚀性较好，具有较强的抗蚀性能；而光板地采用人工措施进行治理，如种植桃树或营造水土保持林后，土壤抗蚀性也能得到一定程度的提高，采用主分量方法对影响紫色土抗蚀性指标分析表明，土壤水稻性团聚体含量，颗粒团聚程度及渗透性能够较好地表征紫色土抗蚀性，紫色土侵蚀地应采取合适生物措施，以增强土壤抗蚀性，控制水土流失，提高土地生产力。     

整地与植被调整对紫色土区坡面产流产沙的影响

基于川北紫色土区3个径流小区整地前后近20a实测数据,通过建立降雨因子和产流产沙的关系对其降雨特征及产流产沙规律进行对比研究。结果表明:整地后年均降水量较整地前减少约10%,但径流系数和含沙率分别减少了88%和83%。其中,自然破坏小区经过混交造林调整后产流、产沙分别减少95%和88%(P0.05),封坡育草小区经过人工补植调整后分别减少90%和80%,荒坡垦种小区经过青砖护埂调整后分别减少78%和81%,说明混交造林水土保持效果最明显。整地前产流、产沙均表现为荒坡垦种自然破坏封坡育草,整地后表现为青砖护埂人工补植混交造林;荒坡垦种小区与其他小区间整地前后产流产沙差异均显著(P0.05);由产流产沙量与降雨特征指标的相关分析和回归分析可知,整地后的相关系数均较小,且产流的相关性明显高于产沙。说明降雨因子对整地后的产流、产沙影响较小,水土保持措施起到关键作用。植物措施和耕作措施结合有效减少该区的产流产沙量,可在该区水土保持建设中推广应用。     

长期水旱轮作条件下紫色土养分供应能力的研究

通过10年稻—麦水旱轮作定位试验,研究了紫色土生产力以及N、P、K自然供应能力和变化。结果表明,在水旱轮作下,紫色土对稻、麦产量的地力贡献率平均为58%和51%,肥料的增产贡献率可达42%～49%。紫色土N、P、K养分自然供给力在小麦上分别为60%、70%、91%,在水稻上分别为70%、90%、92%,小麦对肥料的依赖性高于水稻;N、P、K养分的自然供应量在小麦上分别为37.1、5.4、45.9kg.hm2,在水稻上分别为81.8、13.6、103.0kg.hm2。随着试验年份的延长,旱作季节紫色土N、P、K养分的供应能力逐年降低,水作季节N、P、K供应力则相对稳定,旱作对地力的消耗比水作大。环境输入的养分在维持水田稳定供肥能力发挥了重要作用。紫色土这种基础养分供给力可维持每年生产小麦1.4t.hm2、稻谷3.5t.hm2左右。     

江西紫色土有效硼含量及对烤烟硼元素分布特征的影响

2009年在江西紫色土烟区点采集土壤样与烟叶样进行检测,分析不同酸碱度紫色土有效硼含量特征及对烤烟硼元素分布规律的影响。结果表明:江西紫色土有效硼含量较高,为2.04 mg/kg;不同酸碱度紫色土有效硼含量分布为碱性紫色土>中性紫色土>酸性紫色土;紫色土烤烟含硼量较高,平均含量为48.5 mg/kg,不同酸碱度紫色土烟叶含硼量分布为碱性紫色土烟叶>中性紫色土烟叶>酸性紫色土烟叶;不同酸碱度紫色土烤烟其不同叶位的烟叶含硼量分布为酸性与中性紫色土烤烟上部叶硼含量高于中、下部烟叶,但碱性紫色土烤烟中部叶硼含量低于上、下部叶。     

典型植物根系对紫色土化学属性和化学蚀变指数的影响研究

为探究植物根系形态对紫色土风化的影响,本研究以云南元谋干热河谷区典型植被（即锥连栎、华西小石积、牛筋草和裸地）覆盖条件下的紫色土为研究对象,以探明不同植被类型条件下不同土层根系分布的形态特征对各土层的养分含量和化学蚀变指数的影响。结果表明：裸地（CK）和乔木、灌木、草本覆盖下紫色土化学蚀变指数分别为：73.98~78.87、78.53~84.68、77.89~82.18、77.91~81.04,且均表现为随土层深度增加而降低。各植被的根系均集中分布于0~20cm土层,不同植物根系体积存在明显差异,乔木、草地和灌木覆盖下的根系体积较裸地相比,分别增加了145.17%、144.78%、74.98%,乔木、灌木和草本的根系表面积与裸地相比,分别增加了651.16%、610.79%、181.62%。土壤中养分含量随土层深度的增加而降低。随着土层深度的增加,SOM、AN、AP、AK含量呈降低趋势,裸地和乔木覆盖下的紫色土pH呈增加趋势,而草本和灌木覆盖条件下紫色土pH则呈相反趋势。基于相关性分析结果,表明土壤的CIA值与土壤SOM、AN含量呈显著正相关（P﹤0.05）,相关系数高达0.52、0.59;土壤pH、AP含量与土壤CIA值呈显著负相关（P﹤0.05）,土壤CIA值与根系体积、根系表面积呈极显著正相关（P﹤0.01）,相关系数高达0.69, 0.62。研究结果表明植物根系对于土壤的化学风化具有较明显的促进作用。     

蚕豆根分泌物对紫色土有效养分及微生物数量的影响

为培育紫色土肥力和合理利用蚕豆资源,本研究首先通过溶液培养法收集到蚕豆根系分泌物后,并通过真空旋转蒸发仪得到浓缩液,然后通过室内土壤培养试验,即分别在3种60 g紫色土(酸性紫色土、碱性紫色土和中性紫色土)添加2个水平[6 m L(低量)和12 m L(高量)]的蚕豆根系分泌物浓缩液,并置于25℃恒温箱中黑暗培养15 d,从而探索蚕豆根系分泌物对不同紫色土有效养分和微生物数量的影响。结果表明:在3种紫色土上,与对照相比,添加低量和高量蚕豆根系分泌物浓缩液后,土壤碱解氮含量和p H均显著降低;而土壤有效磷、速效钾、有效铁、有效锌含量和微生物数量均显著增加,且此趋势随根系分泌物浓缩液添加量增加而增强。与其他两种紫色土相比,酸性紫色土添加蚕豆根系分泌物浓缩液对于土壤碱解氮含量和p H的降低效应最明显,对土壤中细菌和真菌数量增加效应更为显著,与对照相比,增幅分别为-32.00%、-4.51%、3.51倍和9.00倍。与其他两种紫色土相比,碱性紫色土添加高量蚕豆根系分泌物浓缩液对土壤有效磷、速效钾、有效锌和有效铁含量活化效应最强,分别是对照的4.48倍、2.04倍、147.10%和128.00%。在中性紫色土上,添加高量蚕豆根系分泌物浓缩液对以上土壤有效养分和土壤微生物数量的影响介于酸性紫色土和碱性紫色土之间。总之,蚕豆根系分泌物对不同紫色土土壤有效养分(土壤碱解氮和p H除外)和土壤微生物活性有不同促进效应,这对于紫色土肥力培育有深远影响。     

四川紫色土区小流域土壤养分流失初步研究

通过对四川紫色土区小流域降雨的观测、径流养分和泥沙含量的分析,初步探讨了紫色土区养分的流失规律。多数研究认为,土壤养分大部分随泥沙携带而流失,而本文的研究结果却表明了:在研究区域,土壤养分流失的主要途径是径流的流失,而随泥沙携带的潜在土壤养分,由于产沙量较少,其流失总量并不多。     

不同雨型下紫色土区坡耕地产流产沙特征

利用遂宁水土保持试验站5个径流小区1984—2015年次降雨和径流输沙数据,基于降雨过程定量划分出4种雨型,分析了雨型对不同坡度坡耕地产流产沙的作用。结果表明:径流深与各时段最大雨强均呈极显著相关(p0.01),随着坡度的增加,最大相关系数所对应的雨强时段越短;冲刷量均与Ⅰ平均呈极显著相关,且相关系数最大。径流深、冲刷量与雨强拟合关系均为幂函数,分别为凸型和凹型增函数,且拟合度区间分别为[0.79,0.88]和[0.90,0.97],说明冲刷量和雨强的关系更密切。各雨型下的产流产沙量随坡度的增大而增大,同一坡度下基本表现为雨型Ⅳ(短历时、大雨强)雨型Ⅲ(中历时、中雨强)雨型Ⅱ(长历时、中雨强)雨型Ⅰ(长历时、小雨强),其中,雨型Ⅳ明显大于雨型Ⅰ且达到显著水平(p0.05),且在15°小区的响应最为明显。雨型Ⅳ是造成该区坡耕地水土流失的主要降雨类型,且径流深和冲刷量随坡度的增大而增加,故应在水土保持工作中着重采取相应措施进行防治。