藻类结皮对黄土高原丘陵沟壑区土壤物理性状的影响

通过野外采样和室内分析的方法,研究了山西偏关县不同厚度藻类结皮对土壤物理性状的影响.结果表明:藻类结皮直接影响土壤的物理结构,结皮形成后的土壤物理性质均优于无结皮(土壤).随着结皮厚度的增加,土壤紧实度降低,容重下降,含水量上升,孔隙度增大,且3～7 mm厚的藻类结皮对土壤客重、含水量和孔隙度的影响最大.     

黄土丘陵水蚀区生物结皮土壤抗冲性试验研究

以典型黄土丘陵沟壑区不同发育年限的生物结皮为研究对象,探索了不同发育年限生物结皮对土壤有机质含量、水稳性团聚体含量、粘结力、容重等与土壤抗冲性有关的理化性质的影响,并与流水冲刷试验结果相结合,揭示水蚀条件下生物结皮的形成对土壤抗冲性的影响,明确生物结皮在研究区退耕还林(草)生态恢复中的地位及作用.结果表明:结皮形成对土壤有机质含量、水稳性团聚体含量、粘结力、容重均产生了影响.土壤抗冲性与结皮有机质含量、粘结力、水稳性团聚体合量呈负相关,与容重呈正相关.有机质含量对结皮土壤抗冲性影响最大,其次为粘结力、水稳性团聚体含量及土壤容重,其中有机质含量对土壤抗冲性的影响达到极显著水平,粘结力对土壤抗冲性的影响达显著水平.     

陕北水蚀风蚀交错区不同植被下生物结皮的发育特征研究

研究了黄土高原典型流域内不同植被下生物结皮的厚度、容重和抗剪强度等变化特征。结果表明:不同植被下黄土生物结皮的发育程度差异较大,表现在结皮的厚度、抗剪强度和容重几个指标上,总体发育程度顺序为:乔灌下结皮>多年生草本下结皮>一年生草本下结皮。随着生物结皮的发育和演替,结皮厚度增加,但增加幅度相对缓慢;结皮容重呈降低趋势,土壤孔隙结构得以改善;结皮抗剪强度不断增大,表明其控蚀效果相应增强。生物结皮的覆盖度和厚度均明显表现为:阴坡>阳坡,而容重变化则相反,即阴坡<阳坡;抗剪强度表现为阳坡略大于阴坡。说明坡向对生物结皮的发育具有显著影响。不同植被和坡向下生物结皮的发育特征出现差异,其水文生态功能理应有所不同,这在今后的研究中应予以重视。     

白龙江上游不同演替阶段森林土壤入渗和持水特征

土壤入渗和持水性能对森林生态水文有着重要影响。为了解白龙江上游不同演替阶段森林土壤入渗特征和持水性能,在室内采用双环刀法对该地区土壤进行研究,测量土壤容重、孔隙度、持水量、渗透速率、根系含量等指标。结果表明:1)不同演替阶段森林土壤的容重、持水量、孔隙度的变化比较明显,并随着土层深度的增加土壤容重与持水量、孔隙度呈反比关系;2)土壤入渗速率在不同土层上各有差异,但总体有初渗速率＞平均渗透速率＞稳定入渗速率的趋势。在0~10 cm土层灌丛的渗透性能好,10~40 cm红桦林渗透性能优于其他林分;3)Kostiakov模型对不同植被类型不同土层的土壤入渗拟合的精度相对较高,尤其是对灌丛的拟合,是描述本研究区灌丛地土壤入渗特征最好的模型;4)植物粗根与土壤入渗呈负相关关系,与毛管持水量呈正相关关系,细根和中根与土壤入渗呈正相关关系,中根与毛管持水量呈负相关关系。     

小流域尺度土壤容重及其影响因素的空间变异

揭示土壤容重及其影响因素的空间变异能够为容重制图以及土地质量评价服务。选择黄土丘陵沟壑区典型小流域,测定土壤容重与环境因子。在分析土壤容重与环境因子空间变异的基础上,建立二者之间关系。结果表明:土壤容重表现为弱变异性。土地利用、坡位与坡形对土壤容重产生显著影响;不同土地利用方式土壤容重表现为乔木林地园地灌木林地荒草地耕地的总体趋势;坡位之间土壤容重表现为上坡山顶中坡下坡;坡形之间土壤容重表现为凹形坡凸形坡线形坡梯田。根系密度、枯落物蓄积量、植被盖度与生物结皮盖度在不同土地利用方式之间差异显著。不同坡位之间只有生物结皮盖度差异显著。不同坡形之间只有根系密度差异显著。相关分析表明表层土壤容重与生物结皮盖度及坡向相关不显著,容重与植被盖度、枯落物蓄积量、根系密度及坡度显著负相关。逐步回归分析表明土地利用、坡度与植被盖度是影响土壤容重的主要因素,能够解释58.15%的土壤容重变异,本研究建立的拟合关系为土壤容重空间制图提供了便捷途径。     

黄土丘陵区不同类型生物结皮下土壤微生物的分布特征

【目的】分析黄土丘陵区不同类型生物结皮的发育特征及土壤微生物的分布特征,以明确生物结皮形成过程对土壤微生物的影响。【方法】采用野外调查和室内分析相结合的方法,调查黄土丘陵区浅色藻结皮、深色藻结皮、藻+少量藓结皮、藓+少量藻结皮及藓结皮5类生物结皮的发育特征,并测定生物结皮层及结皮下0~2cm土层的土壤微生物数量和化学性质,最后分析了不同生物结皮发育特征和土壤化学性质与土壤微生物数量之间的相关性。【结果】研究区浅色藻结皮、深色藻结皮、藻+少量藓结皮、藓+少量藻结皮及藓结皮的结皮厚度分别为1.13,3.26,6.31,8.91,12.61mm,藻盖度分别为100%,98.67%,71.61%,27.33%,7.80%,藓盖度分别为0%,0.80%,24.90%,65.87%,81.30%。不同类型生物结皮土壤细菌数量占微生物总数的比例为53.12%~72.09%,放线菌所占比例为27.49%~46.80%,真菌所占比例为0.08%~0.92%。在生物结皮层,土壤微生物总数和细菌数量从浅色藻结皮到藓结皮总体呈增加趋势,藓结皮土壤细菌、放线菌和真菌数量显著高于其他生物结皮;在结皮下0~2cm土层,土壤微生物总数和放线菌数量表现为藓结皮浅色藻结皮深色藻结皮藓+少量藻结皮藻+少量藓结皮,藓结皮土壤细菌、放线菌和真菌数量显著高于其他生物结皮。在生物结皮层,藓结皮土壤细菌比例较藻结皮有所增加,放线菌比例相应减少,藓结皮真菌比例最高;藓结皮下0~2cm土层真菌比例显著大于其他生物结皮。垂直分布上,生物结皮层土壤细菌数量和比例、真菌数量和比例均大于结皮下0~2cm土层,但放线菌数量和比例小于结皮下0~2cm土层。在生物结皮层和结皮下0~2cm土层,不同类型生物结皮土壤化学性质存在明显差异。生物结皮层微生物总数、细菌数量和比例、真菌数量与藓盖度和结皮厚度呈显著或极显著正相关关系,放线菌比例与藓盖度和结皮厚度呈显著负相关关系。土壤微生物总数、细菌数量和比例、真菌数量和比例与土壤碳氮含量、碳氮比、电导率呈显著或极显著正相关关系,细菌数量和比例、真菌数量和比例与土壤pH值呈显著或极显著负相关关系。【结论】生物结皮对半干旱地区土壤微生物具有重要影响,藓结皮较其他生物结皮可显著提高土壤微生物数量。     

2种植被下生物结皮化学特征及其对下层土壤的影响

以毛乌素沙地的生物结皮层和结皮下层土壤为研究对象,对油蒿、羊柴2种植被条件下的土壤生物结皮层以及生物结皮下层土壤进行了化学性质的研究,探讨了不同植被下土壤生物结皮对土壤化学特征的影响。研究表明:生物结皮的土壤养分含量均高于流动沙地,油蒿灌丛下生物结皮的发育时间长,富集的养分含量也比羊柴灌丛的多,土壤生物结皮对下层土壤养分有明显影响,生物结皮下土壤的有机质、全效养分和速效养分的含量均高于对照流沙土壤土层,且呈随土层深度增加含量降低的趋势。     

免耕和免耕覆秸耕播模式对土壤物理性质影响的研究

为探究免耕和免耕覆秸耕播模式对土壤物理性质的影响，以东北典型黑土为研究对象，设置免耕和免耕覆秸两种耕播模式，分别于玉米苗期、抽穗期、成熟期，进行田间土壤取样，采用随机区组试验法，研究免耕和免耕覆秸耕播模式对土壤坚实度、土壤容重、土壤含水率、土壤温度的影响。结果表明，免耕覆秸模式下，抽穗期土壤坚实度最大，而苗期土壤坚实度最小；免耕模式下，成熟期土壤坚实度最大，而苗期土壤坚实度最小。两种耕播模式在玉米不同生长时期土壤坚实度随土层深度增加均呈“鼻形”曲线，在苗期和成熟期，土层深度为0～80 cm时，免耕模式下土壤坚实度均大于免耕覆秸模式；在抽穗期，土层深度为0～50 cm时，免耕模式下土壤坚实度小于免耕覆秸模式，土层深度为50～80 cm时，免耕模式下土壤坚实度大于免耕覆秸模式。与免耕模式相比，免耕覆秸模式在苗期土壤平均温度增加6.95%，土壤平均含水率降低3.21%，土壤平均容重无显著差异；在抽穗期，土壤平均温度降低1.85%，土壤平均含水率无显著差异，土壤平均容重无显著差异；在成熟期，土壤平均温度降低6.36%，土壤平均含水率无显著差异，土壤平均容重无显著差异。     

红壤生物结皮对土壤侵蚀及养分的影响

为了解生物结皮在红壤坡面养分流失过程中的作用,为建立坡面土壤养分流失模型和防治水土流失、保护生态环境提供科学依据,采用人工降雨方法,模拟在无结皮和有结皮不同发育程度下,研究川西红壤生物结皮对土壤侵蚀及养分的影响。结果表明：结皮促使土壤坡面产流提前发生,降低了土壤剖面径流和抑制产沙;生物结皮显著增加了土壤含水量、电导率、全盐和总孔隙度,但并没有影响 pH 和容重;与无结皮相比,生物结皮显著影响土壤有机碳、无机碳、全钾和有效钾含量,未影响土壤磷素和氮素含量,土壤有机碳、全氮、铵态氮、全磷、有效磷、全钾和有效钾含量分别增加12．51％、6．67％、4．04％、2．49％、2．60％、16．10％和16．08％,无机碳和硝态氮分别减少8．32％和8．26％。土壤垂直方向生物结皮处理土壤养分0～5 cm和5～10 cm 土层相近,且明显高于底层土壤,相同土层土壤养分基本表现为生物结皮＞无结皮,局部有波动;15～20 cm 土层无结皮处理土壤养分与有结皮处理土壤养分相近,表明生物结皮具有较好的养分积累效应,但这种富集对0～10 cm 土层的作用较明显,而对深层土壤影响并不大。Pearson 相关分析表明,土壤有机碳与其他养分之间基本呈正相关,而无机碳则相反,表明生物结皮对有机碳和无机碳的影响存在相互补偿作用机制,即生物结皮导致有机碳的增加可能意味着无机碳的减少。     

黄土区封禁流域生物结皮对土壤微生物量的影响

【目的】研究陕北黄土区封禁小流域中不同类型生物结皮对土壤微生物量碳和氮含量的影响,为该地区植被恢复和生态重建提供参考。【方法】选取陕北黄土区吴起县合沟流域为研究区,以藻类地衣苔藓结皮、藻类地衣结皮、藻类苔藓结皮和物理结皮(对照)为研究对象,分析不同生物结皮类型对结皮层及其以下土层(2~5cm和5~10cm)土壤微生物量碳和氮含量的影响。【结果】与物理结皮相比,3种生物结皮均能显著提高结皮层的土壤微生物量碳和氮含量(P0.05),改善效果的大小顺序为藻类地衣苔藓结皮藻类苔藓结皮藻类地衣结皮物理结皮。生物结皮对结皮层以下土层土壤微生物量碳、氮含量的影响随土壤深度的加深而减小,其改良效果为藻类地衣苔藓结皮最好,藻类地衣结皮和藻类苔藓结皮次之。生物结皮的不同发育阶段与土壤微生物量碳和氮含量呈极显著正相关关系(P0.01)。【结论】生物结皮的形成与发育能显著改善结皮层及其以下土层土壤微生物量碳和氮含量,提高表层土壤的生物活性。     

不同结构城市绿地土壤渗透性影响研究

研究了不同结构城市绿地土壤的渗透性能。结果表明:5种植被结构类型土壤的整体渗透速率排序为乔>乔灌草>灌草>乔草>草;土壤的初始入渗率、稳定入渗率与土壤容重呈显著负相关,土壤的非毛管孔隙度与初始入渗率呈显著正相关;外部因素也对土壤的渗透能力有一定的影响,可通过丰富植被结构、增加植被种类和数量达到提高土壤渗透率的目的。     

不同结构城市绿地土壤渗透性影响研究

研究了不同结构城市绿地土壤的渗透性能.结果表明:5种植被结构类型土壤的整体渗透速率排序为乔>乔灌草>灌草>乔草>草;土壤的初始入渗率、稳定入渗率与土壤容重呈显著负相关,土壤的非毛管孔隙度与初始入渗率呈显著正相关;外部因素也对土壤的渗透能力有一定的影响,可通过丰富植被结构、增加植被种类和数量达到提高土壤渗透率的目的.     

不同土壤容重对石砾地客土耕作层水分入渗的影响

为石砾地利用客土法整治提供参考,采用一维垂直土柱试验,进行不同土壤容重影响客土耕作层水分入渗及渗漏试验,分析不同客土容重与水分累积入渗量、渗漏量之间的关系。结果表明:累积入渗量与入渗时间、土壤容重呈负相关关系,累积入渗量增量随入渗时间增加而逐渐减小直至趋于稳定;渗漏量与土壤容重呈负相关关系。石砾地整治选用粉壤土时,土壤容重宜在1.3～1.5克/立方厘米。     

生物土壤结皮对毛乌素沙地油蒿群落土壤水分的影响

为进一步探究毛乌素沙地油蒿群落内结皮对土壤水分的影响,研究了结皮(地衣结皮和苔藓结皮)未受干扰和移除处理下的土壤水分入渗、蒸发及含水量状况。结果显示:1)两种结皮均对土壤水分入渗具有抑制作用,移除两种结皮后,土壤水分初渗速率、稳渗速率以及累积入渗量均显著增大(P < 0.05);2)结皮对土壤蒸发的影响与结皮类型及蒸发阶段有关,地衣结皮对整个蒸发过程中日蒸发量及蒸发总量无显著影响(P>0.05),而苔藓结皮对土壤日蒸发量的影响在模拟蒸发前期表现为抑制(第1~5天),后期表现为促进(第6~15天),但对总蒸发量的影响不显著(P>0.05);3)总体来看,地衣结皮覆盖区0~40cm土层含水量高于地衣结皮移除区,而苔藓样地规律则相反。从不同土层来看,相比于移除结皮,地衣结皮覆盖区40cm深度以上各层土壤含水量均较高,苔藓结皮覆盖区土壤含水量在5和10cm深度较高,20和40cm较低。研究结果表明,地衣结皮提高了油蒿群落土壤水分有效性,应对其进行保护;苔藓结皮降低了油蒿种群土壤水分有效性,却提高了浅根系草本土壤水分有效性,这是驱动油蒿群落演替的重要因素之一。研究在为毛乌素沙地油蒿群落提供水分管理依据的同时,也从土壤水分方面为该群落的演替提供一定解释。      

藻类结皮对黄土高原地区土壤蒸发过程的影响

利用自制的微型蒸发器观测了山西偏关县藻类结皮覆盖土壤和无结皮土壤的蒸发过程,对土壤的蒸发强度、累积蒸发量等进行了对比分析。结果表明:藻类结皮对土壤蒸发过程有一定影响,但其影响机理不是简单的"促进"或"抑制",而是当土壤含水量较高时,藻类结皮覆盖土壤的蒸发能力明显高于无结皮土壤,当土壤逐渐变干时,结皮封闭了土壤表面,并将水分束缚在土壤中,有效降低了土壤蒸发能力。藻类结皮对雨后土壤蒸发的影响在不同阶段有所不同,降雨发生后的前期阶段,结皮覆盖土壤的蒸发量明显高于无结皮土壤,而后期阶段,结皮覆盖土壤的蒸发量低于无结皮土壤。     

腾格里沙漠东南缘沙漠化对昆虫多样性的影响

为了明确草地沙漠化对昆虫多样性的影响,在腾格里沙漠东南缘研究了不同沙漠化植被区的昆虫物种多样性及其与环境的关系,结果表明,从流沙区到荒漠化草原,昆虫的多度、丰富度和多样性逐渐升高,固定沙丘拥有沙地和草原的混合类群,是荒漠化草原与沙地昆虫的过渡区,具有较高的物种多样性。昆虫的多样性指数和丰富度与土壤黏粒、粉粒、全氮、有机质、草本盖度、灌木丰富度、草本丰富度和草本生物量呈显著正相关(P0.05),与土壤沙粒和容重呈显著负相关(P0.05)。昆虫的多度与土壤黏粒、粉粒、全氮、有机质呈显著正相关(P0.05),与土壤沙粒和容重呈显著负相关(P0.05)。     

毛乌素沙地土壤结皮对水分运动的影响

采用人工模拟降水和自然降雨在毛乌素沙地对结皮与水分运动关系的试验和观测,人为控制降雨强度、降雨时长等方法测定沙地土壤结皮对降水的拦截、入渗规律的影响。在自然环境下,研究结皮对土壤水分的蒸发、损耗试验,揭示沙地土壤结皮对水分蒸发及保水能力的影响规律。结果表明:结皮对降雨入渗有拦截作用,降雨强度越大,拦截作用越大,反之,拦截作用越小。结皮可保持土壤水分,在地下5～60 cm土层中,结皮在降雨结束24 h后保持湿度是裸沙区湿度的4.6倍。结皮对深度入渗有延长时效的作用,有效地延缓了水分快速渗漏速度。结皮有效阻止水分快速蒸发,结皮区水分蒸发至3%要比裸沙区延后5～6 d。     

黄土高原风蚀水蚀交错区农田生物结皮对土壤渗透性的影响

为了明确黄土高原风蚀水蚀交错区农田生物结皮的分布状况及其对土壤渗透性的影响,本文以该区农田（春玉米）土壤自然发育的生物结皮为对象,通过野外调查,探索了该区农田生物结皮盖度及组成。并在此基础上,以裸土为对照,采用环刀法和双环法测定了土壤水分入渗参数,研究了农田藻结皮及藓结皮对土壤渗透性的影响。结果表明：风蚀水蚀交错区水浇地和旱地中均有生物结皮分布,平均盖度为42.11%,其中藻结皮盖度为33.74%,藓结皮盖度为8.37%。生物结皮显著降低了农田土壤饱和导水率,与裸土相比,藓结皮和藻结皮覆盖下土壤0~5 cm土层土壤饱和导水率分别降低55.14%和23.54%;藓结皮使土壤的稳定入渗速率、平均入渗速率及累积入渗量分别显著降低了51.11%、47.71%和46.50%,藻结皮使土壤的稳定入渗速率、平均入渗速率及累积入渗量分别降低了 25.56%、21.10%和 20.91%,但与裸土差异不显著。藓结皮的形成能够降低农田土壤砂粒含量,提高土壤黏粒含量,进而降低农田土壤渗透性。综上,生物结皮的形成导致了农田土壤渗透性的降低,这可能会进一步影响农作物对土壤水分的有效利用。     

不同灌溉方式对寒地粳稻抗旱生理性状的影响

本试验以东农425和东农427为试验材料,在水稻全生育期内以土壤水势为灌水衡量指标,研究了五种不同灌溉方式对寒地粳稻抗旱生理性状的影响,结果表明:在整个生育期内,处理的叶片脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)积累量、变化幅度基本趋势为:旱作>重干湿交替灌溉>轻干湿交替灌溉>中干湿交替灌溉>常规灌溉,重干湿交替灌溉和旱作处理显著增加了叶片脯氨酸、丙二醛含量。叶片脯氨酸、丙二醛含量与植株抗旱性及产量均呈负相关关系,其中脯氨酸含量相关性显著;重干湿交替灌溉和旱作处理的叶绿素(Chl)含量明显低于常规灌溉及轻干湿交替灌溉、中干湿交替灌溉处理,随着生育进程的推进,轻干湿交替灌溉、中干湿交替灌溉处理的叶片叶绿素含量反而高于其他处理。中干湿交替灌溉处理能够显著增加水稻叶片叶绿素含量,叶片叶绿素含量与植株抗旱性及产量呈显著正相关。中干湿交替灌溉处理是较为合理的灌溉方式,即田间土壤水势灌溉下限不应低于-20kPa。通过对植物抗旱性及抗旱相关生理指标的分析得出东农425的抗旱性较东农427强。     

陕北黄土高原藓结皮的7种土壤酶活性及其剖面分布特征

【目的】研究藓结皮对土壤酶活性及其剖面分布特征的影响,为认识和理解生物结皮的生态功能提供实证,同时也为黄土高原生态修复提供参考。【方法】以陕北黄土高原的藓结皮为对象,测定了0~12cm土层藓结皮和无结皮处理土壤的7种酶(脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、蛋白酶、过氧化氢酶、过氧化物酶、多酚氧化酶)活性,分析藓结皮和无结皮处理土壤养分含量、酶活性及其剖面分布特征的变化,并分析藓结皮和无结皮条件下不同土壤酶活性的相关性。【结果】在0~12cm土层,藓结皮处理的全氮、全磷、碱解氮、速效磷以及土壤有机质含量均高于无结皮处理,藓结皮处理的5种土壤养分含量的平均值分别是无结皮处理的0.53,0.29,0.34,0.81和0.24倍。藓结皮处理极显著提高了表层(0~2cm)土壤7种酶的活性,其脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、蛋白酶、氧化氢酶、过氧化物酶和多酚氧化酶活性分别是无结皮处理的3.51,44.76,32.91,2.22,2.47,9.93和4.13倍;显著提高了2~6cm土层碱性磷酸酶、蔗糖酶以及蛋白酶的活性,3种酶活性分别是无结皮处理的9.41,9.28以及1.78倍;极显著提高了0~12cm土层过氧化物酶和多酚氧化酶活性,2种酶的活性分别是无结皮处理的18.58和8.69倍。藓结皮与无结皮条件下,土壤酶活性具有类似的剖面分布规律,均随土壤深度的增加总体呈递减趋势,但藓结皮条件下土壤酶活性的剖面表聚特征更为明显,无结皮条件下的表层(0~2cm)土壤酶活性为下层(10~12cm)土壤的1.97~12.97倍,而藓结皮条件下的表层土壤酶活性为下层土壤的0.76~6.53倍。藓结皮条件下7种土壤酶活性之间呈极显著相关性,而无结皮条件下7种土壤酶活性的相关性相对较差。【结论】藓结皮对土壤养分积累和酶活性具有促进作用,对土壤肥力提升、退化土地治理以及生态环境修复均有重要意义。