长期增温对西藏高寒草甸土壤团聚体周转和稳定性影响

【目的】近几十年来青藏高原增温显著,但是增温对土壤团聚体的稳定性影响研究较少,温度升高是否通过影响土壤团聚体的周转和稳定性进而影响土壤有机碳变化还有待探明。【方法】研究以10年的长期增温野外试验为依托,采用物理化学联合分组的方法,探明长期增温对西藏高寒草甸土壤团聚体形成、周转和稳定性的影响;同时揭示团聚体物理保护对土壤有机碳变化的影响。【结果】长期增温没有对土壤有机碳含量产生影响。长期增温对> 2 mm大团聚体的含量无显著影响,但使2～0.25 mm大团聚体、大团聚体内闭蓄态微团聚体、大团聚体内闭蓄态微团聚体外游离的细的颗粒有机质、大团聚体内闭蓄态微团聚体中的粉粒+粘粒的含量分别减少15.4%、25.1%、52.7%和40.5%;0.25～0.053 mm微团聚体及<0.053 mm粉粒+粘粒的含量分别增加了14.8%和43.5%。长期增温处理下,土壤团聚体质量分数的变化导致几何平均直径、平均重量直径和大团聚体比重分别减少23.0%、11.1%和19.5%。土壤有机碳主要分布在2～0.25 mm大团聚体和0.25～0.053 mm微团聚体中,两者约占全土有机碳的71.6%～...     

耕作措施对土壤水稳性团聚体及有机碳分布的影响

通过9a不同耕作的定位试验,研究了深松、旋耕、免耕和传统耕作4种耕作措施对关中塿土小麦-玉米轮作条件下土壤水稳性团聚体及有机碳垂直分布的影响。结果表明,与传统耕作相比,深松、旋耕、免耕措施均提高了0～40cm土层中〉2mm和0.25～2mm大团聚体含量、团聚体有机碳贡献率和团聚体平均重量直径,而传统耕作相应地增加了0～40cm土层中0.053～0.25mm微团聚体和〈0.053mm粘砂粒含量及其有机碳贡献率。同时深松、旋耕、免耕措施提高了各土层总有机碳和耕层0～10cm所有级别团聚体有机碳含量,相比较而言,深松的作用效果更大。秸秆还田进一步提高了各土壤层次上总有机碳和所有级别团聚体的有机碳含量及大团聚体的形成与稳定。在玉米秸秆不还田的条件下,隔年深松比连年深松更有利于0～30cm大团聚体形成及总有机碳和各级别团聚体有机碳的积累。     

不同灌溉方式对保护地土壤水稳性团聚体的影响

以相同方案在同一地块连续10年进行节水灌溉试验研究为基础,通过测定渗灌、滴灌和沟灌3种灌溉方法长期灌溉保护地土壤水稳性结构的变化.探讨了灌溉方法对土壤结构性的影响.结果表明:(1)滴灌能够提高0-15 cm土层土壤水稳性团聚体的含量和大小;渗灌则能够提高15-45 cm土层土壤水稳性团聚体的含量和大小.(2)土壤水稳性团聚体的含量(WSA)和平均重量直径(MWD)随土壤有机质含量的增高而增大.(3)从土壤团聚体角度考虑,保护地应优先选择滴灌,其次是渗灌.     

冻融对沼泽湿地土壤水稳性大团聚体的影响

水稳性大团聚体(>0.25 mm)是土壤侵蚀和质量的重要表征指标.通过室内培养,在不同含水量、冻融次数和压实处理条件下,研究冻融过程对三江平原沼泽湿地土壤水稳性大团聚体的影响.结果表明,冻融过程影响土壤水稳性大团聚体含量,但压实和土壤起始含水量对湿地土壤的水稳性大团聚体影响较小,而冻融次数影响显著.4次冻融前,随着冻融次数的增加,不同处理的土壤水稳性大团聚体含量呈增加趋势;4次冻融后,高含水量处理的土壤水稳性大团聚体变化不明显,而低含水量处理的土壤水稳性大团聚含量有微弱增加.     

改良剂对复垦土壤水稳性团聚体及POC和MOC的影响

为探究改良剂对煤矿复垦土壤有机碳的影响,以山西省襄垣县煤矿复垦区复恳7年的土壤为研究对象,采用田间微区的方法研究了泥炭和腐殖酸对复垦土壤及各粒级水稳性团聚体颗粒态有机碳(POC)和矿物结合态有机碳(MOC)的影响.结果表明:施用泥炭和腐殖酸均能增加复垦土壤水稳性大团聚体(>0.25 mm)含量,但6个月后,水稳性大团聚...     

土地利用方式对土壤水稳性团聚体有机碳的影响

对福建省建瓯市山地红壤的农业用地(坡耕地、茶园、桔园)、林地(杉木、木荷、封育)不同土层(0-10,10-20 cm)土壤团聚体有机碳含量与贮量进行研究.结果表明:林地开垦作为农地后,>2 mm土壤大团聚体的数量明显下降,<0.25 mm团聚体含量显著上升.不同土地利用方式的土壤大团聚体呈现粒径越大,团聚体有机碳含量越高的趋势,林地不同粒径团聚体有机碳含量都显著高于农业用地.林地随着团聚体粒径增大,土壤碳贮量增加;而农地正好相反,随着团聚体粒径增大,土壤碳贮量反而下降.土壤总有机碳增加主要受到大团聚体有机碳增加的影响,其中>2 mm和0.5～2 mm粒径土壤团聚体对土壤总有机碳贡献最为突出.因此亚热带山地红壤内林地开垦为农业用地会导致富含碳的土壤大团聚体有机碳含量大幅度下降,团聚体的稳定性也随之下降.     

青藏高原高寒草原草甸土壤团聚体及养分因子变化特征

为探讨青藏高原高寒草原草甸的土壤团聚体稳定性及有机碳等养分因子的变化分布,在青海省三江源区高寒地带选取样点分层采集土壤样品,进行室内测定并分析2种植被下土壤团聚体和养分因子的变化特征。结果表明：研究区土壤>0.25 mm水稳性团聚体含量（WSA）、平均质量直径（MWD）与几何平均直径（GMD）均为草甸>草原,而分形维数（D）与结构体破坏率（PAD）为草原>草甸,即青藏高原高寒草甸土壤团聚体稳定性大于高寒草原。高寒草甸土壤稳定性及养分含量随土层深度增加显著降低（P<0.05）,草原土壤稳定性和养分含量随土层深度无显著变化趋势。高寒草原土壤稳定性与各养分含量随海拔升高而降低,高寒草甸土壤团聚体稳定性与养分随海拔升高先降低后增加。高寒草甸土壤团聚度与养分含量呈极显著相关（P<0.01）,高寒草原土壤团聚度与养分无显著相关;>4,4~2,2~1 mm粒级团聚体是影响研究区土壤养分含量的主导粒径,其稳定性程度主要受大团聚体作用。研究结果对于青藏高原土壤质量评价、生态环境保护具有重要科学意义。     

氮素补充对高寒草甸土壤团聚体有机碳、全氮分布的影响

土壤结构的稳定性对高寒草甸生态系统有重要意义。为研究不同水平氮素补充对高寒草甸草地土壤团聚体、有机碳和全氮含量及分布格局的影响,于2012-2014年在青藏高原东部夏河县进行3 a的试验研究。试验为随机区组设计,包括0(对照)、50(低氮)、100(中氮)和200(高氮)kg/hm2 4个氮素补充水平。研究结果表明:低、中、高水平氮素补充处理显著提高了0~30 cm土层≥0.25 mm大团聚体质量分数(P0.05),比对照分别提高了4.74%、6.42%和1.96%;较之对照,低、中水平氮素补充处理显著增加了≥5 mm、≥2~5 mm粒级团聚体含量;低、中水平氮素补充处理显著提升了0~30 cm土壤团聚体平均质量直径,分别比对照提升了9.79%和12.63%。不同水平氮素补充处理有机碳、全氮含量大小排序分别为:中氮≈低氮对照高氮、中氮低氮≈高氮对照。不同粒级团聚体中0.25 mm微团聚体有机碳含量最高而全氮含量最低、≥0.25~2 mm粒级有机碳含量最低而全氮含量最高;低、中水平氮素补充提高了不同粒级团聚体0~30 cm土层有机碳含量而高水平氮素补充处理显著降低了有机碳含量;低、中、高水平氮素补充增加了不同粒级团聚体全氮含量,其中中水平氮素补充处理最高,低水平氮补充次之。不同粒级团聚体含量是影响团聚体养分贡献率的主要原因,≥2~5 mm粒级团聚体含量与相应粒级团聚体有机碳含量呈显著正相关关系,≥5 mm和≥2~5 mm粒级团聚体含量与相应粒级团聚体全氮含量分别呈极显著正相关、显著正相关关系。研究表明连续每年补充50~100 kg/hm2氮可以改善高寒草甸土壤结构并提高土壤肥力状况。     

五台山土壤水稳性团聚体有机碳分布特征

为揭示五台山垂直带土壤不同形态团聚体有机碳的分布特征,以五台山垂直带土壤为研究对象,于2016年8月从高海拔至低海拔对亚高山草甸土、山地草甸土、棕壤、淋溶褐土、石灰性褐土样品进行采集,并且通过湿筛法和物理分组技术获得不同土壤类型中2,2~0.25,0.25~0.053,0.053mm水稳性团聚体,进一步分析了土壤及各级水稳性团聚体的总有机碳、颗粒有机碳(POC)和矿物结合有机碳(MOC)。结果表明:亚高山草甸土、山地草甸土和棕壤均以2mm团聚体为最多,达到总水稳性团聚体的45.13%。然而,淋溶褐土和石灰性褐土中分别以2~0.25mm和0.25~0.053mm团聚体为最多,分别达到33.79%和39.95%。随着海拔高度的降低土壤有机碳含量依次降低,且不同土壤类型中,2mm和2~0.25mm团聚体有机碳含量与其对应的土壤有机碳含量呈极显著正相关关系,相关系数分别为r2mm=0.986和r2~0.25mm=0.966(P0.01)。随着土壤团聚体粒径的减小,亚高山草甸土、山地草甸土、棕壤的POC含量呈现下降趋势,而淋溶褐土和石灰性褐土的POC含量呈现升高趋势。亚高山草甸土、山地草甸土、棕壤的MOC含量都以2mm团聚体为最大,淋溶褐土和石灰性褐土分别以2~0.25mm和0.25~0.053mm团聚体的MOC含量为最大。各土壤及团聚体中MOC的含量要明显大于POC的含量,而且在土壤和各级大团聚体中二者呈现正相关关系(P0.05)。此外,各土壤POC和MOC的含量与土壤有机碳含量也呈现正相关关系(P0.05)。因此,随着海拔高度的降低,各土壤团聚体组成由大团聚体向微团聚体转变,亚高山草甸土、山地草甸土、棕壤的碳截获能力强于淋溶褐土和石灰性褐土。     

新疆典型小流域土壤水稳性团聚体分布特征研究

新疆是全国水土流失面积大区.以新疆典型小流域-阜康市三工河流域为例,对区域土壤水稳性团聚体分布特征及其影响因素做了初步研究,旨在为小流域土壤侵蚀治理提供重要参考依据.通过对流域内典型梁峁坡地、不同坡度坡地及不同植被覆盖地0-20 cm和20-50 cm剖面层土壤进行采样分析.结果表明,该流域土壤水稳性团聚体含量分布存在以下特征:土壤同-剖面自上而下呈递减趋势;同一坡面随坡位自上而下呈增加趋势;不同坡度则随坡度的增加而减少;不同植被覆盖度土壤水稳性团聚体含量呈现:农用坡耕地<林地<草地<草灌地.     

短期放牧对高寒草甸表层土壤入渗和水分保持能力的影响

为深入揭示短期放牧对高寒草甸生态系统地表水文过程的影响机理,基于5个放牧强度(A:2.75只羊/hm~2;B:3.64只羊/hm~2;C:4.35只羊/hm~2;D:4.76只羊/hm~2;E:5.20只羊/hm~2)的3a控制放牧试验,对比研究了表层土壤(0—10cm)物理性状、入渗过程、土壤水分特征曲线及持水和供水能力对放牧强度的响应。结果表明:C处理的土壤初始含水量显著高于D、E处理,但各放牧强度的土壤容重和4个孔隙指标无显著变化;放牧改变了土壤入渗过程,随放牧强度增加,B与C处理入渗较好,D与E处理入渗较差;Gardner模型适用于放牧强度的土壤水分特征曲线拟合,相关系数均达极显著水平,且表征土壤持水性能的a值与低中吸力段含水量表明B与C处理的持水能力高于其它处理;100kPa吸力下比水容量显示,A、B和C处理较D与E处理提高了土壤供水能力。总之,合理放牧强度短期内有利于保存高寒草甸土壤含水量,增强土壤导水性和持水能力,保证土壤有效供水,降低高寒草甸生态系统的退化风险。     

盐分积累对设施土壤电化学性质和水稳性团聚体影响的模拟研究

[目的]分析在盐分影响下土壤pH值和表面电荷量的变化趋势,以及对土壤水稳性团聚体结构的影响,为设施园艺及菜园土壤的改良提供参考。[方法]以合肥市周边地区的黄褐土为研究对象,研究盐分对土壤酸度、表面电荷以及水稳性团聚体含量的影响。试验设置了4个水平的盐分(0.3%,0.6%,0.9%,1.2%)处理和对照,在25℃恒温培养箱中进行了60d的培养试验。分别在10,30和60d取样分析。[结果]盐分浓度越高,土壤pH值越低,培养60d后1.2%处理与CK相比土壤pH值下降0.53;随着盐分浓度的升高,土壤的表面负电荷量呈递减趋势,正电荷量则变化不明显;模拟盐的增加能促进土壤中小团聚体相互胶结,从而促使水稳性大团聚体增多。[结论]盐分能够使土壤pH值和表面负电荷量下降;使土壤发生胶结作用,有助于大团聚体的形成。     

灌丛化对高寒草甸土壤水力性质的影响

全球气候变化背景下,青藏高原高寒草甸灌丛化已经成为青藏高原植被景观的主要变化趋势。为了更好地认识和理解灌丛化与高寒草甸生态系统的关系,以青藏高原东缘川西锦鸡儿(Caragana Erinacea Kom)和金露梅(Potentilla Fruticosa)灌丛化高寒草甸为对象,采用环刀浸泡法和双环入渗法研究了其在未灌丛化、轻度灌丛化、中度灌丛化和重度灌丛化阶段土壤持水和入渗能力特征。结果表明：(1)2种灌丛化草甸土壤容重在中度灌丛化阶段最低,总孔隙度在中度灌丛化阶段最高。(2)随着灌丛化程度的增加,2种灌丛化草甸土壤含水量呈增加趋势,表现为在重度灌丛化阶段最高;土壤毛管持水量、田间持水量和最大持水量呈抛物线变化趋势,在中度灌丛化阶段最大。(3)2种灌丛化草甸土壤的初渗率、稳渗率和入渗速度随灌丛化程度的增加总体表现为增加趋势,其中在中度和重度灌丛化阶段显著高于未灌丛化阶段。(4)相关性分析表明,灌丛化草甸土壤的入渗指标与土壤含水量、非毛管孔隙度有显著相关关系。因此,高寒草甸灌丛化过程中,土壤水力性质的改变通常发生在中度和重度灌丛化阶段。     

不同巨桉人工林土壤分形特征及抗蚀性分析

为探讨耕地退耕成人工巨桉林后对土壤团粒结构及土壤抗蚀性能产生的影响,在野外调查与室内分析的基础上,选择4.5年生巨桉纯林、巨桉+果树、巨桉+粮食作物土壤作为研究对象,农耕地作为对照,研究了不同巨桉人工林下水稳性团聚体分形维数的变化特征,分析了分形维数与土壤养分状况、土壤结构稳定性以及土壤抗蚀性能的关系。结果表明,4种模式土壤分形维数介于2.142~2.296;在0~15 cm土层分形维数表现为耕地林果林粮纯林,纯林和农耕地之间差异显著,其他3种模式之间差异不显著;在15~30 cm土层分形维数表现为耕地纯林林粮林果,4种模式之间差异不显著。分形维数与土壤有机质含量、大团聚体含量呈显著和极显著负相关;与土壤平均重量直径、水稳性指数有负相关趋势;与土壤体积质量、微团聚体含量呈极显著正相关。说明土壤分形维数越小,土壤有机质、大团聚体含量越高,土壤平均重量直径、水稳性指数越大,土壤体积质量、微团聚体含量越低,土壤结构越稳定,抗蚀力越强。因此,团聚体的分形维数值能反映土壤性质的变化,通过对土壤分形维数特征的研究可以定量揭示不同巨桉模式下土壤抗侵蚀的能力。     

青藏高原高寒草甸退化对土壤氮素转化微生物基因的影响

[目的]深入分析高寒草甸退化过程中土壤氮素转化特征,明确草甸退化对土壤氮素转化微生物基因丰度的影响,为认识高寒草甸的退化机理以及科学治理高寒退化草甸提供重要依据。[方法]以青藏高原不同退化程度高寒草甸(未退化、轻度退化、中度退化、重度退化)为研究对象,利用实时定量PCR法分析退化过程中土壤理化性质及与氮素转化相关基因(nifH,amoA-AOA,amoA-AOB,narG,nirK,nirS和nosZ)丰度的变化,明确影响高寒草甸氮素转化基因的关键因子。[结果]①随退化程度的加剧,高寒草甸土壤有机碳、全氮、硝态氮及铵态氮含量逐渐降低;②高寒草甸退化降低了与氮素转化相关的固氮nifH基因、氨氧化amoA-AOA和amoA-AOB基因丰度,但增加了反硝化narG,nirS和nirK基因丰度,且在重度退化草甸丰度最高;③nifH,amoA-AOA和amoA-AOB基因与土壤有机碳、硝态氮、铵态氮及水分呈显著正相关,narG,nirS和nirK基因与土壤有机碳、硝态氮及铵态氮含量呈显著负相关,与pH值呈显著正相关。[结论]高寒草甸退化对氮素转化微生物具有重要影响,土壤有机碳、pH值及水分是影响土壤氮素转化微生物基因的主要因素。     

黑龙滩水库消落带植被恢复模式对土壤水稳性团聚体组成及其稳定性的影响

[目的] 为阐明水库消落带不同植被恢复模式对土壤水稳性团聚体组成及其稳定性的影响。[方法] 以川中丘陵区黑龙滩水库消落带人工恢复与自然恢复植被下的土壤为研究对象,利用湿筛法测定分析土壤水稳性团聚体组成特征及其稳定性指标。[结果] 消落带土壤＞0.25 mm水稳性大团聚体含量与未淹水对照相比降低4.21%,其中,自然恢复植被下土壤水稳性大团聚体含量较对照下降12.27%,人工恢复植被下大团聚体含量较对照增加3.84%;不同植被恢复模式下土壤水稳性团聚体组成差异显著(p＜0.05),人工恢复植被下土壤大团聚体含量(69.48%)显著高于自然恢复模式(43.20%);消落带土壤水稳性团聚体稳定性随水位高程增加而升高,团聚体稳定性指标＞0.25 mm水稳性团聚体含量(R_0.25)、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)人工恢复模式下均大于自然恢复模式,团聚体分形维数(D)、土壤可蚀性因子(K)与团聚体破坏率(PAD)人工恢复模式小于自然恢复模式,表明人工恢复模式下土壤水稳性团聚体稳定性、土壤抗蚀性高于自然恢复模式。[结论] 黑龙滩水库消落带在淹水后土壤团聚体稳定性下降,但人工恢复模式能有效改善土壤团粒结构,研究结果可为黑龙滩水库消落带土壤结构稳定性评价及植被恢复提供科学依据。     

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)。     

放牧高寒嵩草草甸的稳定性及自我维持机制

以空间代时间,在＂三江源＂和中国科学院海北高寒草甸生态系统研究站地区,将处于不同退化阶段的高寒嵩草草甸作为研究对象,进行了其植物群落、地表状况、草毡表层厚度、根土比和水分渗透速率的演替过程与规律研究,以明晰放牧高寒嵩草草甸退化过程中其系统稳定性及自我维持机制。结果表明,高寒嵩草草甸虽然结构简单,但在长期适应寒冷气候进化过程中形成了低矮化、细绒化和草毡表层加厚、极度发育等一系列特殊的稳定性维持机制,可以承受一定范围内的人为干扰和气候波动,具有较高的系统稳定性与自我调控能力,但系统遭到破坏后的恢复能力极差。今日高寒草甸的大面积退化,是人类所赋加于草地的承载力远超过其承载力阈值而导致系统稳定性崩溃的结果。