不同类型土壤团聚体斥水性及其对溅蚀的影响

为明确土壤的斥水性特征及其对土壤溅蚀的影响,以3种不同类型及利用方式土壤为研究对象,探究了土壤斥水性分布规律及其影响因素,系统分析了土壤斥水性对土壤溅蚀的影响。结果表明:(1)耕地土壤的斥水性最低,表层土壤斥水性高于下层,黄褐土斥水性(13.15sec)高于其他类型土壤,整体上看,斥水性受到土壤机械组成和游离铁、铝氧化物的显著影响(R2-0.40,p0.01);(2)土壤溅蚀过程呈现为倒V形,即一个陡涨陡落的特点,土壤累计溅蚀量随降雨历时变化关系用对数函数可以很好地拟合(R2≥0.90,p0.01);(3)在一定雨强范围内,斥水性对土壤溅蚀有着显著影响,斥水性越大土壤发生溅蚀的程度也越大,对数函数模型也可以很好地表达溅蚀指标随斥水性变化趋势。研究结果能为降雨侵蚀机制研究与侵蚀过程模型提供理论参考依据。     

典型岩溶山区植被恢复对土壤团聚体分布及稳定性的影响

[目的]了解岩溶山区植被恢复对土壤团聚体分布及稳定性的影响。[方法]通过野外调查与室内分析,研究了广西壮族自治区平果县果化镇典型岩溶峰丛洼地荒地、草地、灌丛、林灌4种不同植被覆盖下土壤的基本理化性质、团聚体的分布及稳定性特征。[结果](1)土壤中0.25mm的水稳性团聚体含量与土壤的容重显著负相关,与全土有机碳含量极显著正相关;(2)土壤水稳性团聚体以2~1,1~0.5和0.25mm粒级的含量居多。0.25mm粒级的团聚体,在草地、灌丛和林灌中明显高于荒地,在表层土中明显高于下层土;(3)随土层深度的增加,土壤团聚体的破坏率增大;土壤团聚体的破坏率:草地灌丛林灌荒地,草地和灌丛的平均重量直径和几何平均直径明显高于荒地和林灌。[结论]植被的恢复提高了团聚体的稳定性,且草地和灌丛土壤的团聚体稳定性更高,更有利于水土保持,可以作为该区域水土保持的主要植被类型。     

晋西黄土区典型人工植被对土壤球囊霉素和团聚体稳定性的影响

[目的]阐明晋西黄土区典型人工植被类型对球囊霉素相关土壤蛋白(GRSP)和团聚体稳定性的影响,以及两者之间的关系,为黄土高原地区人工植被建设与管理提供科学依据。[方法]选取晋西三川河流域4种典型人工植被(苜蓿、刺槐、侧柏和核桃),以农地为对照,分析0—100cm土层中GRSP组分、有机碳(SOC)和团聚体稳定性指标在不同植被类型下的分布差异及其相关性。[结果]不同植被类型下易球囊霉素(EE-GRSP)、总球囊霉素(T-GRSP)以及两者的比值在0—30cm土层存在显著差异,均以核桃地最高,而苜蓿地较低。不同植被下EE-GRSP/SOC和T-GRSP/SOC均随着土层深度增加而增加,分别为1.78～6.77,4.07～19.11。与农地相比,侧柏和苜蓿地分别增加了39.67%,36.62%的EE-GRSP/SOC以及39.25%和46.70%的T-GRSP/SOC,而核桃分别减少了31.07%和36.93%。平均重量直径与T-GRSP和SOC呈显著正相关关系,而与EE-GRSP/SOC呈显著负相关关系(p0.05)。[结论]不同人工植被对表层土壤GRSP的组分有明显影响,土壤团聚体稳定性不仅与GRSP的组分有关,也与其对SOC的贡献有重要关系。     

冻融循环对黑土团聚体稳定性与微结构特征的影响

冻融循环作用下的土壤结构变化被认为是融雪期黑土坡面土壤侵蚀加剧的主要原因之一,土壤团聚体稳定性与团聚体微结构是影响土壤可蚀性的关键因子.基于控制条件土壤冻融模拟试验,采用湿筛法、扫描电子显微技术(SEM)和Image-Pro Plus(IPP)图像分析处理相结合的方法,分析了冻融循环过程中黑土团聚体微结构的动态变化特征...     

土壤团聚体和水分动态在3种植被覆盖下的关系

为了探究不同植被覆盖下的土壤水分动态变化和团聚体稳定性的关系,选取桂花地、油菜地、杉树地3种植被下的土壤为研究对象,就团聚体和土壤水分之间的年变化关系、短期变化关系(在短期降雨前后)进行了研究。结果表明:在1年时间内、3种植被下的土壤中,杉树地土壤团聚体稳定性显著高于桂花地和油菜地,并以0.25～2mm的水稳团聚体为主。土壤团聚体稳定性的年变化趋势和土壤水分呈显著负相关关系,在土壤水分含量降低的时候团聚体稳定性升高。在桂花地、油菜地中,土壤水分和<0.25mm粒级团聚体呈显著正相关关系,和>0.25mm粒级团聚体呈负相关趋势,表明水分会促进大团聚体破碎分解成微团聚体,从而改变团聚体稳定性。同时,在短期时间内,土壤团聚体平均重量直径(MWD)随着降雨的开始呈现下降趋势,随着降雨的停止,团聚体MWD会逐渐回升。这种变化与降雨以及降雨引起的土壤水分的迅速变化有关。综合长期和短期时间变化,种植杉树林可以有效调控土壤水分变化幅度,提高团聚体稳定性,对预防水土流失具有重要作用。     

林草植被恢复类型对黄土团聚体稳定性和入渗特性的影响

[目的]对比不同林草植被恢复类型下黄土团聚体稳定性和入渗特性的差异,为黄土高原地区生态恢复模式的合理优化提供理论支持。[方法]以黄土区撂荒地(C₁,对照)、苜蓿地(C₂)、天然草地(C₃)、油松+侧柏混交林(L₁)、刺槐+侧柏混交林(L₂)为对象,采用萨维诺夫法和单环双水头法分别测定了水稳性团聚体组成状况、饱和导水率(K_s)。以平均质量直径(MWD)、几何直径(GMD)、颗粒分形维数(D)、破坏率(PAD)、>0.25 mm水稳性团聚体占比(M_w)和饱和导水率为评价指标,分析了不同林草植被恢复类型的土壤团聚体稳定性和入渗特性差异及其影响因素。[结果](1)0—30 cm土层范围内,C₁的GMD和MWD最低,林草植被恢复类型的GMD,MWD表现为L₁和C₃>L₂和C₂,而PAD和D则相反。(2)0—10 cm土层,L...     

裸露砒砂岩区不同植被类型土壤团聚体稳定性与抗蚀性能

[目的]研究裸露砒砂岩区鲍家沟小流域不同植被类型土壤团聚体特征与可蚀性,为植被建设和减轻人黄泥沙提供科学指导.[方法]运用Le Bissonnais法和崩解法研究裸露砒砂岩区不同植被类型土壤团聚体稳定性特征与可蚀性.[结果]①慢速湿润处理条件下,土壤结构中以2 mm以上的团聚为主,预湿扰动处理条件下,2 mm以上的团聚...     

稻田植茶后土壤团聚体水稳性变化特征及影响因素分析

采用野外调查与室内分析相结合的方法,研究名山地区稻田植茶后土壤团聚体水稳性变化特征及其影响因素。结果表明:稻田及植茶后的土壤水稳性团聚体含量在各粒径及土层间表现不同,稻田、茶园5年和10年土壤水稳性团聚体含量总体上随着粒径的减小呈先降低后上升的趋势,茶园15年水稳性团聚体含量则随着粒径的减小逐渐增加。从不同土层来看,在0—20,20—40cm土层中,随着稻田植茶年限的增加,土壤团聚体含量以2mm粒径团聚体为主转变为以0.25mm粒径团聚体为主,而在40—60cm土层中,总体上0.25mm粒径团聚体占据着主要地位;在0—20cm和20—40cm土层,稻田植茶后土壤团聚体水稳性逐年下降,由大到小依次为水稻田茶园5年茶园10年茶园15年,而在40—60cm土层,土壤团聚体水稳性由大到小依次为茶园5年茶园10年水稻田茶园15年,不同土层中团聚体的水稳性与0.25mm粒径团聚体含量呈正相关关系。稻田及稻田植茶后的土壤团聚体水稳性受土壤的理化性质影响,其中受0.25mm粒径团聚体含量、土壤容重、总孔隙度的影响较显著。就所测养分而言,稻田土壤团聚体的水稳性影响因素为有机质和游离氧化铁,茶园5年的影响因素为有机质和阳离子交换量(CEC),茶园10年的影响因素为有机质、CEC和有效磷含量,而茶园15年的影响因素主要是CEC含量。     

间作对玉米根系分泌物及团聚体稳定性的影响

通过田间小区试验种植玉米(玉米单作、玉米∥大豆、玉米∥马铃薯),测定3个生育期(拔节期、大喇叭口期、抽雄期)玉米根系分泌总糖含量、总有机酸含量和土壤团聚体状况,分析间作对玉米根系分泌物及团聚体稳定性的影响。结果表明:玉米根系分泌总糖含量和总有机酸含量随生育期的推移而增加,间作显著提高玉米根系分泌总糖含量和总有机酸含量,玉米∥马铃薯玉米∥大豆。在抽雄期,玉米∥大豆、玉米∥马铃薯相比玉米单作0.25mm水稳性团聚体含量(R_(0.25))分别显著提高6.19%,8.17%;平均质量直径(MWD)分别提高5.04%,10.08%;几何平均直径(GMD)分别提高6.12%,12.24%;分形维数(D)分别显著降低0.72%,1.09%;团聚体破坏率(PAD)分别显著降低16.77%,26.08%。在根系分泌物最大的抽雄期,玉米根系分泌总糖含量、总有机酸含量与R_(0.25),GMD,D,PAD呈极显著相关关系(P0.01)。因此,间作可通过增加玉米根系分泌总糖含量和总有机酸含量,进而提高土壤团聚体的稳定性。     

Soil Aggregate and Organic Carbon Stability under Different Land Uses in the North China Plain

Soil aggregates and organic matter are considered to be important indicators of soil quality. The objective of this study was to determine land-use effects on the distribution of soil organic carbon (SOC) associated with aggregate-size fractions. Bulk soil samples were collected from incremental soil depths (0–10, 10–20 20–40, 40–70, and 70–100 cm) under three land-use types: fruit tree orchards established in 1987, cropland, and forage field. Soil samples collected from these plots were analyzed for aggregate stability after wet sieving into four aggregate-size classes (>2000, 250–2000, 53–250, and <53 μm), and the concentration of SOC was determined in each size fraction. Cropland and forage field soils were significantly more alkaline than the fruit tree soil. Bulk densities were greater in cropland and forage field (1.40–1.52 g cm^?3) than in fruit tree orchards (1.33–1.37 g cm^?3). The total weight of soil aggregates varied in the order of forage field > cropland > fruit tree orchard. Aggregate stability was greater in cropland and forage field than under fruit tree orchards. Soil organic C decreased with increasing soil depth but was greater under fruit tree orchards than others and was mainly concentrated in the topsoil layer (0–20 cm). Sieved fraction (<53 μm) had a greater SOC concentration, regardless of soil depth or land use. Our data supported the hypothesis that perennial vegetation (fruit tree orchard) and the proportion of aggregates with diameter <53 μm are suitable indicators of SOC accumulation and may therefore have a greater potential for SOC sequestration than the cropland.     

庐山不同森林植被对土壤团聚体及其有机碳分布的影响

研究不同粒径团聚体有机碳含量与土壤团聚体分布的关系,对于认识森林土壤结构形成和碳氮稳定机制有一定的科学意义。以庐山6种森林植被类型土壤为研究对象,系统研究了不同森林植被对土壤团聚体及其有机碳分布的影响,结果表明:（1）不同土层的森林植被类型对粒径在> 5 mm和0.25～0.5 mm范围内的土壤团聚体含量影响较明显,其中黄山松林下土壤团聚体含量最高;（2）6种森林植被在不同的土层下,水稳性团聚体百分含量（R_0.25%）和平均重量直径（MWD）随着土层深度的增加而逐渐减小,其土壤团聚体的稳定性也随之减弱,在0—20 cm土层下的土壤团聚体较稳定,黄山松林、马尾松林和玉山竹林下MWD值较大,在20—40,40—60 cm土层差异则不明显;（3）在同一土层下黄山松林的土壤团聚体有机碳含量最大,常绿阔叶林最小,马尾松林、玉山竹林和黄山松林的土壤团聚体有机碳变化较明显,而其他3种差异不显著。     

有机物料对红壤团聚体稳定性的影响

试验设置了对照(CK)、秸秆混匀(M-Str)、秸秆覆盖(Str)、生物质炭混匀(BC)和猪粪混匀(SM)5个处理,采用室内培养法研究有机物料种类与施用方式对红壤团聚体稳定性的影响。结果表明,秸秆混匀与猪粪处理下土壤有机碳(SOC)、热水溶性有机碳(HWC)、土壤抗破碎性和团聚体水稳定性(MWD)显著提高(p0.05),而秸秆覆盖对土壤有机碳和土壤团聚体形成的提升作用不明显(p0.05)。相对于对照处理,生物质炭提高了土壤有机碳含量,但对团聚体稳定性的影响不显著(p0.05)。秸秆混匀和猪粪处理下团聚体稳定性的变化与土壤累积呼吸之间存在线性关系(p0.05)。可见,有机物的性质(秸秆、猪粪和生物质炭)与还田方式(混匀和覆盖)对红壤团聚体的稳定性存在显著差异。     

应用Le Bissonnais法研究不同植被类型下红壤团聚体稳定性

土壤团聚体是影响土壤质量和抗侵蚀能力的关键因素之一,而植被恢复可以帮助提升土壤团聚体稳定性。以4种恢复种植5a的南方红壤区常用生态恢复和水土保持植物（马尼拉、香根草、多花木蓝、紫穗槐）为研究对象,使用Le Bissonnais法对其不同土层（0~10 cm、10~20 cm和20~30 cm）的土壤团聚体稳定性进行研究,包括3种破坏试验：快速润湿（FW）、预湿润后扰动（WS）和慢速湿润（SW）。结果表明：草本植物（马尼拉、香根草）覆盖下的土壤相较于灌木（多花木蓝、紫穗槐）具有更高的有机质含量、孔隙度以及更发达的根系,同时在3种破坏试验中,其团聚体稳定性在不同土层亦要显著高于灌木。有机质、容重、砂粒和根系等均对团聚体稳定性有显著影响,其中0.5~2 mm径级的细根系作用最为关键。FW试验中>0.25 mm团聚体含量为50.45%~79.59%,团聚体平均重量直径（MWD）为0.39~1.21 mm,皆要显著低于WS和SW试验,说明区域内土壤团聚体分解的主要机制是消散作用,FW是测定团聚体稳定性的较优方法。结果可为区域内团聚体稳定性研究以及植被恢复工作中的物种选择提供参考。     

应用Le Bissonnais法研究不同植被类型下红壤团聚体稳定性

土壤团聚体是影响土壤质量和抗侵蚀能力的关键因素之一,而植被恢复可以帮助提升土壤团聚体稳定性。以4种恢复种植5a的南方红壤区常用生态恢复和水土保持植物(马尼拉、香根草、多花木蓝、紫穗槐)为研究对象,使用Le Bissonnais法对其不同土层(0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm)的土壤团聚体稳定性进行研究,包括3种破坏试验:快速湿润(FW)、预湿润后扰动(WS)和慢速湿润(SW)。结果表明:草本植物(马尼拉、香根草)覆盖下的土壤相较于灌木(多花木蓝、紫穗槐)具有更高的有机质含量、孔隙度以及更发达的根系,同时在3种破坏试验中,其团聚体稳定性在不同土层亦要显著高于灌木。有机质、容重、砂粒和根系等均对团聚体稳定性有显著影响,其中0.5～2 mm粒径的细根系作用最为关键。FW试验中>0.25mm团聚体含量为50.45%～79.59%,团聚体平均重量直径(MWD)为0.39～1.21mm,皆要显著低于WS和SW试验,说明区域内土壤团聚体分解的主要机制是消散作用,FW是测定团聚体稳定性的较优方法。结果可为区域内团聚体稳定性研究以及植被恢复工作中的物种选择提供参考。     

不同林地类型土壤团聚体稳定性与铁铝氧化物的关系

[目的]探究浙江省凤阳山保护区内土壤铁铝氧化物对土壤团聚体稳定性的影响机理,为该区恢复与保护土壤资源提供理论依据。[方法]以浙江省凤阳山保护区内黄棕壤地带4种林分类型(阔叶混交林、针阔混交林、杉木林、竹林)为对象,测定不同土层(0—10cm,10—20cm,20—30cm)水稳定性团聚体粒径分布以及不同形态的铁铝氧化物含量,分析各形态铁铝氧化物含量对土壤团聚体稳定性的影响。[结果](1)4种林分类型土壤团聚体水稳性大团聚体(0.25mm)含量均在90%以上,水稳定性大团聚体含量和平均质量直径(MWD)均表现为:杉木林针阔混交林阔叶混交林竹林。(2)不同形态铁铝氧化物含量大小整体上表现为:游离态氧化铁Fe_d游离态氧化铝Ald无定形氧化铁Fe_o无定形氧化铝Alo络合态氧化铁Fe_p络合态氧化铝Al_p,各形态的氧化铁含量随土层加深均增加。(3)增强回归树BRT分析结果显示,对土壤团聚体MWD影响最大的是Al_p,贡献率为43.6%;其次是Ald(23.5%)和Fe_d(19.5%);Fe_o(6.9%),Alo(4%)及Fe_p(2.4%)的影响程度较小。[结论]Al_p,Ald和Fe_d能促进土壤团聚体稳定,络合态氧化铝Al_p对土壤团聚体稳定性的促进作用大于游离态铁铝氧化物Ald和Fe_d。     

添加水稻秸秆对不同类型土壤团聚体分布和稳定性的影响

以不同类型土壤(红壤、潮土、砂姜黑土)为研究对象,通过室内模拟试验,研究水稻秸秆添加对3种类型土壤水稳性团聚体分布及稳定性的影响。培养温度为28℃,培养时间为120d。研究结果表明:未添加水稻秸秆的3种类型土壤(对照组),微团聚体(250μm)占主体,2 000μm粒级水稳性团聚体含量最少。与对照相比,添加水稻秸秆后促使2 000μm粒级水稳性团聚体显著增加(p0.05),大团聚体(250μm)占主体。红壤、潮土、砂姜黑土试验组250μm水稳性团聚体比对照组增加的比例分别为35.6%,41.1%,22.0%,潮土的增加比例最为明显。3种类型土壤水稳性团聚体的平均重量直径(MWD),几何平均直径(GMD)显著增加(p0.05),分形维数(D)值、土壤不稳定团粒指数(ELT)显著减少,土壤结构和抗侵蚀能力明显得到改善,潮土的稳定性指标变化最为明显,团聚体结构改善效果最好。3种类型土壤0.25mm(R0.25)水稳性团聚体含量与GMD,MWD间呈极显著正相关关系(p0.001)。     

喀斯特区土地利用方式对石灰土团聚体稳定性及其有机碳的影响

通过野外采样与室内分析试验,探究桂西北喀斯特区土地利用方式对石灰土土壤结构与肥力的影响.基于长期定位观测小区,分析比较刈割草地(CD)、乡土树种(XT)、落叶果园(GY)、种植牧草(MC)、种植玉米(YM)5种常见土地利用方式在石灰土表层(0—10 cm)和亚表层(10—20 cm)土壤的团聚体稳定性及其有机碳赋存特征...     

陕西省长武县黑垆土斥水性的影响因素

[目的]分析改性黑垆土出现斥水性的条件及其影响因素,为研究气候暖干化背景下当地降雨人渗行为对斥水性的响应问题提供参考.[方法]试验在黄土旱塬陕西省长武县农田试验场进行.选取玉米地和苜蓿地0-20 cm 土壤作为试验对象,对2种作物下的土样设计4水平土壤含水量、3种容重和3水平十八烷基伯胺(OCT)添加量进行组合配制土样...     

枯草芽孢杆菌对盐碱土水分运动和水稳性团聚体的影响

为探明微生物在盐碱地改良方面的应用,通过在盐碱土中加入枯草芽孢杆菌,研究不同浓度微咸水(0,1,2,3,4g/L)条件下,盐碱土中的水分运动和土壤水稳性团聚体的变化规律。结果表明:(1)枯草芽孢杆菌可以显著减少土壤的入渗能力,同时可减缓水分的迁移能力,添加枯草芽孢杆菌的土壤与相对应的对照组相比,累积入渗量和湿润锋推进距离均显著减少,其中在微咸水浓度为2g/L时,土壤累积入渗量减少幅度最大,为40.97%,其他处理减少程度依次为3,0,1,4g/L,湿润锋的推进距离也有类似的结果。(2)利用Philip和Kostiakov入渗模型拟合试验数据,发现Philip公式中的吸渗率S均小于相相应对照组,Kostiakov公式中的经验系数K均小于相应对照组,而经验指数β均大于相应对照组。(3)枯草芽孢杆菌可以增加土壤的保水能力,在微咸水浓度为2g/L时,对土壤水吸力的影响较大。与对照组相比,van Genuchten公式中土壤滞留含水率θr、饱和含水率θs及与进气值相关系数α均有所增大,形状系数n逐渐减小。(4)含有枯草芽孢杆菌的土壤,在微咸水入渗后其土壤团粒结构均有较大的改善。     

Impact of Soil Management on Organic Carbon Content and Aggregate Stability

Abstract

Soil cultivation influences organic carbon storage and soil structures. To evaluate the impact of different soil‐management practices on soil organic carbon (SOC) pools and aggregate stability in black soils, SOC in whole soil, various size aggregates, and density‐separated fractions from three long‐term experiments (20 years) was examined. The three soil‐management systems were grassland (GL), bare land (BL), and croplands. The croplands had two treatments: nitrogen and phosphorus fertilizer application (NP) and NP together with organic manure (NPM). The SOC in the 0‐ to 10‐cm layer decreased in the order NPM>GL>NP>BL and also declined with the soil depth. The SOC of GL increased by 9.7% as compared to NP after 20 years of natural vegetation restoration. The SOC of NPM increased by 11% over NP after 13 years of organic manure application. The percentages of water‐stable aggregate (>0.25 mm) (WSA_>0.25mm) decreased in the order GL>BL>NPM>NP in the top 0‐ to 20‐cm horizon. WSA_>2mm, the most important fraction for carbon (C) storage in GL and NPM, accounted for 33 and 45% of the whole soil for GL in the depths of 0–10 and 10–20 cm, respectively, and 25 and 18% for NPM in the same soil layers. A significant positive correlation was found between the C stored in WSA_>2mm and total SOC (r=0.81, P<0.05) and between the mean weight diameters (MWD) of aggregates and total SOC (r=0.78, P<0.05). Water‐stable aggregate_0.25–2mm was the largest fraction of WSA_>0.25mm, ranging from 54 to 72% for the 0‐ to 10‐cm layer and 46 to 71% for the 10‐ to 20‐cm layer; thus these aggregates would play a major role in soil sustainability as well as the resistance to soil erosion. The organic carbon (OC) of heavy fraction (HF) accounted for 94–99% of the OC in the WSA_0.25–2mm, whereas free particulate organic matter (fPOM) and occluded particulate organic matter (oPOM) contributed a minor fraction of the OC in the WSA_0.25–2mm, suggesting that C sequestration in HF could enhance the stability of aggregates and C pools in black soil.