子午岭林区植被自然恢复下土壤剖面团聚体特征研究

研究了子午岭林区七种植被类型土壤>0.25 mm水稳性团聚体含量、团聚体破坏率和水稳性团聚体分形维数随植被恢复的变化规律以及这3个指标随土壤有机碳含量增加的变化规律。结果表明:植被恢复对>0.25 mm水稳性团聚体含量、团聚体破坏率和水稳性团聚体分形维数的影响可以达到70 cm土层;除白羊草群落外,0-70 cm土层上>0.25 mm水稳性团聚体含量随植被恢复逐渐提高,团聚体破坏率和水稳性团聚体分形维数随植被恢复逐渐减小,土壤结构随植被恢复逐渐改善。>0.25 mm水稳性团聚体含量、团聚体破坏率和水稳性团聚体分形维数与土壤有机碳之间呈极显著对数相关关系(p=0.01,n=32),当有机碳含量低于18.1 mg/g时,>0.25 mm水稳性团聚体含量随有机碳含量提高而明显提高、团聚体破坏率和水稳性团聚体分形维数则随有机碳含量提高而明显降低,即土壤结构稳定性明显提高;当有土壤机碳含量高于18.1 mg/g,>0.25 mm水稳性团聚体含量、团聚体破坏率和水稳性团聚体分形维数渐趋稳定,即在白羊草、虎榛子、山杨和辽东栎阶段的0-5 cm土层土壤结构达到稳定状态。     

喀斯特植被恢复过程中的土壤分形特征

基于粒径的重量分布表征分形维数的计算方法,对喀斯特山区植被恢复过程中的土壤颗粒、团聚体、微团聚体粒径分布的分形维数进行研究,并分析其与土壤理化性质的关系。结果表明,随着植被的不断恢复,>0.25mm水稳性团聚体不断增多,土壤结构不断改善;土壤颗粒分形维数除与土壤水解氮呈显著正相关外(P<0.05),与其他因子的相关性较小,均未达显著性水平;土壤微团聚体和水稳性团聚体分形维数与有机质和全氮、水解氮呈显著负相关,与结构体破坏率呈显著正相关。土壤微团聚体及水稳性团聚体分形维数能较好地反映植被恢复过程中土壤理化性质的演变,可以作为定量评价喀斯特植被恢复过程中土壤结构演变的指标;坡耕地的土壤结构最差,退耕还林有利于喀斯特山区水土保持。     

黄土丘陵区土壤团聚体分形特征及其对植被恢复的响应

采用计算分形维数的方法,对黄土丘陵区典型草原带土壤团聚体的分形特征及其对植被恢复的响应进行研究。结果表明：1）在植被恢复初期,土壤〉10mm粒级的团聚体含量在0～20和20—40cm层次均较高,含量为331．4～525．6g/kg。随植被恢复年限增加,10—7、7～5、5～3、3～2、2—1mm粒级的团聚体绝对含量下降差异不明显。1～0．5、0．5-0．25和〈0．25mm小粒级土壤团聚体含量,在植被恢复初期（7a）较高。2）随着植被恢复年限增加。土壤〉5mm粒级的水稳性团聚体含量相对下降很快,恢复7a之后,大粒级土壤团聚体表现为上层含量比下层含量低的趋势。相对于干筛结果而言,土壤水稳性团聚体的粒径分布更为均匀、稳定,恢复7a之后的土壤〉0．25mm团聚体含量占到40％～50％,而〉5mm的土壤团聚体则占10％～23％。植被恢复过程中,土壤团聚体由大的团块向小颗粒的土壤团聚体转换,粒径分布更为均匀,土壤结构逐渐改善。3）不同恢复年限土壤团聚体分形维数变化范围为表层2．75～2．86,表下层2．77—2．89,变化范围小,20～40cm土层的分形维数大于0～20cm,恢复植被可使土壤分形维数降低,土壤结构得到改善。     

种植年限对果园土壤团聚体分布与稳定性的影响

用干筛法和湿筛法研究了延边地区典型地域不同种植年限果园土壤团聚体的分布特征及其稳定性。结果表明:果园土壤10mm大团聚体含量和0.25~10mm团聚体含量均随着种植年限显著增加,年增长分别为1.28%,0.078%;种植60年时0.25~10mm粒级体所占比例由荒地的80.92%增加到88.10%,分形维数随种植年限延长而减小,而明显小于荒地土壤,减小幅度为7.73%。土壤平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)呈现逐年增大,年增长分别为0.76%,1.10%。0.25mm水稳性团聚体含量随着种植年限逐年增加,种植60年时,较荒地增加44.31%,年均增长0.74%;水稳性团聚体的分形维数逐年减小趋势,种植60年时较荒地下降4.65%;水稳性MWD与GMD均明显大于荒地,且随着种植年限的增加而逐年增大,GMD在种植60年时较荒地增加63.71%;可蚀性K值随着种植年限延长逐年减小,种植60年时较荒地减小25.05%。果园土壤5mm,1mm,0.5mm,0.25mm粒级的团聚体破坏率均大于荒地;0.25mm团聚体破坏率逐年减小,种植60年时的团聚体破坏率较荒地减小36.55%,果园土壤容重随着种植年限的延长逐年减小,种植60年时较荒地下降14.29%。果园土壤结构随种植年限增加日趋稳定,增强了抗侵蚀能力。     

黄土丘陵区刺槐林土壤团聚体稳定性和土壤可蚀性动态变化

退耕还林工程是黄土高原控制水土流失的主要措施之一,探讨退耕还林对土壤团聚体稳定性与土壤可蚀性的影响,可为黄土高原地区生态恢复和水土保持效益评价提供科学依据。以农田为对照,选取不同退耕年限(5,10,15,20,25,30年)刺槐林为研究对象,研究退耕还林后0—30 cm土层土壤团聚体稳定性和土壤可蚀性动态变化,并探讨土壤可蚀性与土壤团聚体稳定性之间的关系。结果表明:(1)＞0.25 mm水稳性团聚体含量、平均重量直径、几何平均直径随着退耕年限增加呈递增趋势,三者相比退耕前(农田)分别增加32%~79%,32%~98%,2%~60%。(2)土壤团聚体分形维数随着退耕年限增加呈递减趋势,较退耕前减少0.6%~6.0%;土壤有机质随着退耕年限增加呈递增趋势,较退耕前增加8.4%~38.9%。(3)土壤可蚀性因子(K)随着土层增加而增加,但随退耕年限增加呈递减趋势,随退耕年限递增(K)分别减少1.0%,2.7%,3.6%,3.9%,5.0%,7.9%。(4)退耕还林后,＞0.25 mm水稳性团聚体含量和土壤团聚体分形维数是土壤可蚀性变化的主要驱动因子; 地上生物量通过影响＞0.25 mm水稳性团聚体含量和土壤团聚体分形维数间接影响土壤可蚀性因子(K),且总效应最大。退耕还林后地上生物量增加对土壤团聚体的形成与稳定,以及土壤可蚀性降低起着重要作用,且退耕还林可显著提高团聚体稳定性,降低土壤可蚀性。     

岩溶山区植被破坏前后土壤团聚体分形特征研究

土壤结构性是影响土壤肥力的一个重要因素。本文运用分形模型对不同植被类型土壤水稳性团聚体进行了研究,探讨了分形维数与土壤肥力的关系。结果表明:土壤团聚体粒径分布的分形维数与水稳性团聚体含量之间存在呈显著线性回归关系,林地和不同开垦年限农地土壤的物理性质随土壤团聚体的分形维数变化而变化,即分形维数越小,>0.25mm水稳性团聚体含量越高,土壤容重越小,总孔度大,毛管孔隙和通气孔隙占总孔隙的比例大,自然含水量和田间持水量相应较高;有机质、全N、碱解N与分形维数呈极显著的负相关,分形模型为土壤肥力研究提供新方法。上述结果在一定程度表明,植被遭到破坏、不合理的人为开垦,是土壤退化和生态环境恶化的主要原因。     

冰糖橙种植园土壤团聚体特征及其影响因素

[目的] 探究冰糖橙种植园土壤团聚体的特征以及影响因素,为减少土壤侵蚀,增加柑橘园土壤保水保肥能力提供科学参考。 [方法] 采集板页岩风化物、紫色砂岩风化物、砂岩风化物、第四纪红土风化物发育的冰糖橙种植园土壤样本,并同步收集相关的耕作、地理等信息;采用土壤结构稳定性指标R_0.25,GWD,MWD、分形维数(D)与土壤可蚀性K值对团聚体及其有机碳含量等进行方差分析、相关分析。 [结果] ①粒径＞0.25 mm的团聚体占总团聚体的78%～85%。随着团聚体粒径减小,分级土壤含量整体呈逐渐减小趋势。 ②4种母质发育的土壤GWD在0.536～0.797之间;MWD在0.890～1.208之间;分形维数(D)在2.434～2.480之间;土壤可蚀性K值在0.060 8～0.069 7之间。 ③有机碳含量随着粒径增大有先减小后增大趋势,整体上呈V形分布,其中0.250～0.053 mm微团聚体的有机碳含量最低;大团聚体的有机碳相对贡献率在82%～87%。 ④随着种植年限增加,外源有机碳的不断输入,土壤结构稳定性指标R_0.25,GWD与MWD极显著增大,分形维数(D)与土壤可蚀性K值极显著减小;说明土壤结构的稳定性在不断增强。 [结论] 研究区冰糖橙种植园大团聚体含量高,土壤稳定性较强;且各母质的土壤稳定性处于同一水平。成土母质的砂粒含量与人为扰动直接对团聚体稳定性产生作用、外源有机碳、种植年限,纬度与海拔共同作用于有机胶结物质来影响土壤稳定性。     

宁南黄土丘陵区植被恢复对土壤团聚体稳定性的影响

应用分形维数和平均重量直径对宁南黄土丘陵人工植被下土壤团聚体的结构进行了分析,结果发现团聚体分形维数农田最大,山杏、沙棘和柠条其次,荒草地最小,分形维数与>0.25 mm团聚体含量负相关.土壤团聚体平均重量直径柠条>沙棘>荒草地>山杏>农田,平均重量直径与>0.25 mm团聚体含量成显著的正相关关系.植被恢复改善了土壤结构,提高土壤抗侵蚀能力.在评价土壤团聚体稳定性方面,分形维数与平均重量直径间的相关性较好.     

不同种植年限黄花生物埂护坡土壤团聚体组成及其稳定性

以川东紫色土丘陵区黄花生物埂护坡为研究对象,采用干筛法和湿筛法研究不同种植年限黄花对生物埂护坡土壤团聚体组成及稳定性影响。结果表明:种植黄花生物埂护坡风干团聚体和水稳性团聚体含量均高于对照组,且随着黄花种植年限的增加,含量呈增加趋势。风干团聚体平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)值均表现为三年生二年生四年生一年生对照组,水稳性团聚体MWD值表现为四年生二年生三年生一年生对照组,而GMD值为四年生三年生二年生一年生对照组。黄花生物埂护坡风干土壤团聚体和水稳性团聚体分形维数分别在1.957~2.385和2.502~2.800之间,分形维数均小于对照组,不同种植年限之间分形维数规律表现为一年生二年生三年生四年生,说明种植黄花改善生物埂护坡土壤团聚体结构,并且改善效果随着种植年限增加而增强。有机质、总氮、粘粒与团聚体粒径0.25mm含量、MWD、GMD、分形维数D均存在显著或极显著相关性,说明有机质、总氮、粘粒对土壤风干团聚体和水稳性团聚体含量及稳定性均有影响。     

冻融循环对五台山典型植被土壤微团聚体的影响

[目的]研究气候变化背景下季节性冻融对土壤微团聚体的作用,为影响林线附近土壤地球生物化学过程的相关研究提供参考。[方法]选择五台山林线附近3种典型植被:草甸、华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)和云杉(Picea meyeri)覆盖下的土壤,通过土柱野外原位培养,测定不同时期土壤各粒径微团聚体含量以及土壤分形维数(D)。[结果]在培养期内,3个样地的2～0.25mm和0.25～0.05mm团聚体含量变化趋势各不相同;0.05~0.02mm(先降后增再降),0.02～0.002mm(先降后增,华北落叶松样地除外),0.002mm(先增后降)团聚体含量变化趋势基本一致。在初冻期和融化期,季节性冻融导致3个样地土壤微团聚体含量发生显著变化(p0.05),深冻期无显著变化(p0.05)。生长季同样发生了土壤微团聚体含量的显著变化(p0.05)。不同样地植被组成的差别造成了土壤微团聚体含量差异显著(p0.05),体现在初冻期和融化期。季节性冻融期间,土壤微团聚体分形维数逐渐增加,而此时云杉样地土壤微团聚体分形维数最低;生长季期间,微团聚体分形维数逐渐降低,草甸样地土壤微团聚体分形维数最低,但在生长季末期,则是华北落叶松样地最低;但3个样地土壤微团聚体分形维数仅在生长季末期存在显著差异(p0.05),且培养期结束时的土壤分形维数与开始时无显著差异(p0.05)。[结论]季节性冻融对3个样地土壤微团聚体含量都具有显著影响,且3种植被下土壤结构对季节性冻融的响应也明显不同,主要发生在初冻期和融化期;在培养期内,虽在冻融作用下土壤微团聚体分形维数增加,但进入生长季后都逐渐减少至培养前水平,3个样地土壤结构性和团聚能力均呈周期性变化,具有一定的自我恢复能力。