平原区水田改林地后土壤黏土矿物及氧化铁的变化

近年来水田改为林地在我国南方地区非常普遍,为了解这种转变对土壤矿物(黏土矿物和氧化铁)演变的影响,在浙江省平原地区构建了4个水田改林地系列土壤,采用野外调查和室内分析相结合的方法,研究水田改林地后土壤剖面中氧化铁形态和黏土矿物类型的演变规律。结果表明,改林地后,土壤剖面中全铁含量变化不明显,耕作层和犁底层土壤游离氧化铁有轻微增加趋势。改林地15～20 a后,4个系列土壤耕作层活性铁和活化度降幅分别在18.0%～38.4%和24.7%～48.9%;耕作层土壤铁氧化物的晶胶比增幅在0.73倍～1.62倍;耕作层土壤亚铁含量明显下降,降幅最高达95.8%,变异系数达到143.9%;耕作层络合铁降幅在21.3%～36.2%,并与有机质呈极显著正相关(P0.01)。改林地后,犁底层土壤中绿泥石相对含量及其与高岭石的比值都呈降低趋势,其他黏土矿物相对含量变化规律不明显,土壤有机质显著下降,土壤明显酸化。土壤铁氧化物形态和数量的变化对土壤结构以及土壤重金属的迁移转化等产生重要影响。     

不同土地利用方式下南亚热带赤红壤酸化特征

土地利用方式是影响土壤酸化的重要因素，研究不同土地利用方式下赤红壤酸化特征可为缓解和治理赤红壤区土壤酸化提供依据。本研究采集了4种土地利用方式(菜地、果园、水田、林地)的赤红壤区土壤样品，测定了表层(0～20 cm)和表下层(20～40cm)土壤的理化性状，结合田间调查和统计数据分析了不同土地利用方式下土壤酸化特征及成因。结果表明：果园表层土壤pH显著低于林地，果园表下层土壤p H显著低于水田和林地；菜地、果园土壤交换性Al³⁺含量显著高于水田和林地；果园表层土壤的盐基饱和度与阳离子交换量均显著低于自然林地，菜地表下层土壤盐基饱和度显著低于水田；与水田和林地相比，菜地和果园的酸化更严重，酸缓冲能力更低。不同土地利用下施肥、复种指数以及耕作方式上的差异可能是造成气候与母质相似地区土壤酸化差异的主要原因。     

土壤理化性质和微生物活性对水田改果园的动态响应

[目的]探讨土壤微生物特性及环境因子对水田改果园的动态响应规律,为进一步研究土地利用变化对土壤生态环境的影响,预测水田改果园后土壤质量的长期变化趋势提供科学依据。[方法]在浙江省范围内选择1个代表性的水田改果园土壤系列,采用后切时间序列法,分析水田改果园后土壤理化性质、土壤微生物生物量及酶活性等指标的动态响应规律。[结果]水田改果园后,土壤含水率、0.25 mm水稳定性团聚体、pH值、有机质、盐基饱和度、全氮、碱解氮含量显著(p0.01)下降,全钾、有效钾、全磷和有效磷含量分别增加了21.9%,54.7%,42.0%和6.65倍,并且这些指标都与植树年限呈极显著(p0.01)相关。改果园后,土壤微生物生物量碳和氮平均含量分别下降了74.4%和73.3%,土壤脲酶和酸性磷酸酶活性平均值分别增加了40.0%和41.8%,土壤过氧化氢酶活性平均值下降69.3%,并都与植树年限呈极显著相关(p0.01)。[结论]水田改果园后土壤环境因子发生阶段性变化,且土地利用方式的影响要大于利用年限的影响。水田改果园后土壤综合肥力下降,并对生态环境和土地可持续利用带来不利影响。     

子午岭地区林地破坏加速侵蚀对土壤养分流失和微生物的影响研究

以浅沟集水区为研究对象,分析了子午岭地区林地被开垦破坏15年后裸露地在不同侵蚀强度和侵蚀方式下的土壤养分流失和土壤微生物数量的变化。结果表明,林地开垦破坏后,土壤侵蚀加剧发展,侵蚀强度达159.7t/(hm2a),是林地土壤侵蚀量的上千倍。开垦破坏15年后,裸露地浅沟集水区不同地形部位表层土壤全氮、有机碳、速效磷和土壤微生物总数显著减少,同林地相比,依次分别减少37.9%～82.6%、42.7%～86.4%、24.2%～80.3%和31.8%～92.0%。在裸露地浅沟集水区梁坡随坡长的增加,表层土壤有机碳、全氮和速效磷含量及微生物总数呈显著的下降趋势,且沟槽的土壤各养分含量及微生物总数明显低于沟间。裸露地浅沟集水区土壤养分流失强度及微生物数量减少幅度在浅沟集水区的空间分布与土壤侵蚀方式和侵蚀强度相对应。林地开垦破坏15年后,土壤养分以有机碳流失最严重,其次分别为速效磷、全氮;微生物中的真菌减少幅度最大,细菌次之,放线菌减少幅度最小。     

松栎混交林土壤微生物数量与土壤酶活性及土壤养分关系的研究

对秦岭山地松栎混交林土壤微生物数量特征及其与土壤酶、土壤理化性质之间的关系进行了研究。结果表明:(1)林地土壤中三大类群微生物的数量在土层间自上而下急剧减少,表层土壤微生物数量最多,占土壤剖面总数的51.55%以上。(2)土壤微生物数量以细菌为主,占总数的99.70%~99.96%;放线菌次之,占总数的0.04%~0.30%;真菌最少,小于0.01%。(3)密度中等(1500~1650株hm-2)的林分能显著增加土壤中的微生物数量。(4)土壤细菌、放线菌、真菌数量与土壤过氧化氢酶、脱氢酶、脲酶、蔗糖酶及土壤养分含量和土壤总孔隙度呈极显著正相关,与土壤容重呈极显著负相关;土壤放线菌、真菌数量与土壤含水量呈显著正相关;土壤细菌数量与土壤pH值呈显著正相关。     

退化板栗林(套)改种茶树和毛竹后土壤生物学性质变化

为评价板栗林(套)改种茶树和毛竹对土壤质量的影响,2009年在板栗林、茶树和毛竹林分别采集3个剖面土壤样品,分析土壤生物学性质。结果表明,板栗套(改)种茶树和毛竹10a后,表层0-20cm土壤总有机碳分别增加15.05%和10.47%,20-40cm的增幅分别为60.37%和24.94%,40-60cm的增幅分别为76.34%和6.09%。表层0-20cm土壤微生物量碳分别增加22.17%和16.46%,20-40cm的增幅分别为9.87%和-6.89%,40-60cm的增幅分别为54.82%和23.93%。板栗(套)改种茶树和毛竹后,表层土壤脂肪酸总量分别增加50.25%和36.69%,细菌比例增加,放线菌比例下降,真菌比例则茶树林最高,其次是板栗林,毛竹林最低。有机质含量高的土壤能检测到近50种脂肪酸,但38～40种微生物脂肪酸为所有土壤所共有。以38种脂肪酸进行的主成分分析和冗余分析表明:(1)原板栗林土壤3个样地的微生物区系相似度高,而茶树和毛竹林3个样地之间土壤微生物则差异较大,说明尚未形成特征区系;(2)影响微生物生物学性质的主要因素是有机质含量。结论:板栗(套)改种茶树和毛竹均能改善土壤质量,且茶树略优于毛竹,不同地区可根据实际情况选择其中之一作为改造模式。     

土壤调理剂及其配施微生物菌肥对设施菜田次生盐渍化土壤改良效果研究

针对设施菜田土壤次生盐渍化问题,研究分析不同用量土壤调理剂及其配施微生物菌肥对促进土壤脱盐、改善土壤理化性质及土壤微生物多样性的改良效果。试验结果表明,施用土壤调理剂和微生物菌肥后,土壤理化性质明显改善,土壤容重、EC、全盐量均有不同程度下降,Na+、K+、Ca2+、Cl-、HCO3-含量降低,有效抑制土壤返盐;且施用土壤调理剂和微生物菌肥后,土壤细菌群落多样性和丰富度趋于增加,尤其是固氮菌和分解有机质菌属的数量显著增加,土壤有益菌含量的增加对黄瓜生长起到促进作用。土壤调理剂及其配施微生物菌肥在改善土壤理化性质、降低土壤表层盐分、提高土壤微生物细菌群落多样性方面具有显著效果,可为设施菜田次生盐渍化土壤缓解盐胁迫提供参考。     

红壤侵蚀裸地不同植被恢复后林地土壤微生物特性的研究

本研究以中国科学院红壤生态实验站侵蚀地植被恢复试验区为依托,调查侵蚀裸地不同植被恢复类型林地表层土壤微生物特性.结果表明:侵蚀裸地种植植被后,表层土壤酸化程度减小,土壤养分含量和孔隙度显著提高,微生物生物量增加、活性增强;不同植被恢复类型相比,各指标的大小顺序均为樟树>胡枝子>马尾松;侵蚀裸地植被恢复前后表层土壤均以细菌为主,其中马尾松林地表层土壤真菌比例最高:植被恢复林地土壤有机C处于累积阶段,土壤微生物对C的利用率显著提高,但不同植被恢复类型之间无显著差异.     

红壤地区典型农田土壤水力学特性及土壤水库容研究

针对红壤地区普遍存在的季节性干旱问题,研究了红壤的水力学特性及土壤库容状况,结果如下:红壤旱地土壤各层的有效水含量变化不大,变化区间为61.00gkg-1～73.77gkg-1,作物可利用的有效水区间较小,不利于作物生长;水田中土壤剖面有效水含量变化明显,变化区间为75.27gkg-1～170.80gkg-1,其中表层和犁底层的有效水含量远大于其它各层次。土壤的饱和含水量主要受容重的影响,粘粒含量主要影响高吸力下的水田土壤含水量。旱地红壤表层总库容和死水库容较高,有效水库容较低,为17.71mm;水田土壤表层死水库容较小,有效水库较高,达到30.74mm。红壤季节性干旱的主要原因是土壤本身理化性质导致的有效水含量较低,难以被作物吸收利用。     

鄂南红壤丘陵区种植结构调整对土壤养分的影响

研究了鄂南红壤区不同种植模式的旱地及坡荒地，不同轮作模式的水田、水田改旱菜地的土壤养分状况，本区土壤有机质含量和氮素含量较低，磷素普遍缺乏，钾素含量较低且呈下降趋势，土壤有机质及氮含量呈现水田类＞水田改旱地类＞旱地类：土壤磷含量则是水田改旱地类＞水田类＞旱地类；水田类钾含量明显降低旱地类和水田改旱地类，而且三熟制油菜－西瓜－晚稻种植模式下，土壤全钾及速效钾含量呈下降趋势，水田改为旱作是改善土壤水分状况的有效措施。     

红壤侵蚀区不同植被类型土壤磷垂直分布特征及影响因素研究

为探讨红壤侵蚀区不同植被类型下土壤磷素有效性,选取福建长汀红壤丘陵生态系统国家定位观测研究站的裸地(CK)、针叶林(CF)、针阔混交林(CB)以及阔叶林(BF)4种植被类型,分别测定其铁氧化物、各级磷素形态,并采用高通量测序技术对解磷菌(PSM)进行测定。结果表明:随着植被类型的转变,中等活性磷含量增加,低活性磷含量总体上减少,游离态氧化铁(Fe_d)含量逐渐减少。土壤中解磷菌的丰富度和多样性随植被类型的转变增加。在门分类水平上,优势类群主要有变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、异常球菌—栖热菌门(Deinococcus-Thermus)等。变形菌门和酸性磷酸酶的含量随植被类型的转变总体呈现出增加趋势,变形菌门与ACP呈极显著正相关。综上所述,随着植被类型转变,稳定态磷逐渐向可利用态磷转化,土壤潜在磷源增加;游离态氧化铁含量的减少有利于有机磷的解吸和矿化,进而增加磷的有效性;解磷菌群落结构与多样性变化会受到土壤理化性质的影响,解磷微生物可通过分泌酸性磷酸酶的方式水解有机化合物并降解固定在土壤的无机磷,进而提高磷的有效性。     

土壤保持功能对土地利用变化的敏感性研究

土地利用/覆被变化作为人类活动的直观反映，深刻改变着地表植被覆盖和地表径流，进而导致土壤保持功能的变化。采用趋势分析法对重庆市2000—2015年土壤保持功能的变化趋势进行研究，采用交叉敏感系数法研究各地类转换对土壤保持功能的敏感性。结果表明：（1）研究区地类以林地和旱地为主，2000—2015年间林地、裸地、水体和建设用地的面积有所增加，旱地、草地和水田的面积有所减少。其中，建设用地增幅最大，达0.93%，主要来源于旱地和水田的转换；旱地降幅最大，达0.85%，主要流向建设用地和林地。（2）研究区2000—2015年间土壤保持量总体呈波动上升趋势。其中，基本不变的区域占比77.22%，增加和显著增加区域占比21.85%，减少和显著减少的区域占比0.10%。增加和显著增加的区域主要集中在500~1 000 m的旱地和林地，减少和显著减少的区域主要为海拔500 m以下的旱地。（3）旱地与草地、水田与林地之间的转换对土壤保持功能的变化敏感性最高（敏感性系数分别为11.01和6.73），其次是旱地与裸地、水田、水体之间，草地与水体、裸地、林地之间以及林地与水体、裸地之间的转换，其敏感性系数均大于1。     

基于GIS技术的土地利用变化对表层土壤有机碳储量的影响——以富锦市为例

采用地统计学和GIS相结合的方法,利用1980年和2010年富锦市土壤有机碳数据,研究土地利用变化对表层（0—30 cm）土壤有机碳储量和空间分布的影响。研究结果表明:富锦市土壤有机碳库（0—30 cm）在1980—2010年期间呈现降低趋势,1980年富锦市土壤有机碳库为107.12 Tg C,2010年富锦市土壤有机碳库为94.39 Tg C,三十年间减少了13.49%。研究区土地利用变化主要表现为分布在中部和西南部的沼泽湿地、旱地和草地减少。而分布在北部地区水田、林地和水体的面积均有所增加。两期不同土地覆被类型土壤有机碳密度大小顺序为沼泽湿地 > 林地 > 草地 > 水田 > 旱地。沼泽湿地开垦和旱地改水田是影响富锦市土壤有机碳储量时空变化的主要因素。     

1982-2012年来杭州市郊水稻田有机质变化特征及其调控措施

[目的]了解杭州市郊水稻田土壤有机质的长期演变,为杭州市正在推进的精品化、高度集约化农业生产提供土壤肥力的精确管理依据。[方法]利用历史资料和近期土壤质量调查数据探讨了近30 a 来杭州市郊水稻田土壤有机质的变化特征。[结果]从1982—2012年,杭州市郊水稻田土壤有机质含量总体呈下降趋势,平均降幅为2．95％,但各土种有机质变化有所差异。其中,培泥砂田、小粉田、黄斑田、泥砂田和粉泥田的土壤有机质呈现增加趋势,特别是培泥砂田,土壤有机质含量增幅高达22．86％;而青紫泥田、青粉泥田和黄松田的土壤有机质呈现下降趋势,且青紫泥田土壤有机质含量降幅高达22．59％。[结论]近30 a 来,杭州市郊水稻田土壤有机质发生了较大变化,但其变化程度和变化方向因土壤种类而异。施肥结构、耕作方式及耕作制度是引起土壤有机质变化的主要原因。     

湖北省房县土地利用变化与土壤侵蚀评价

基于3S技术提取土地利用类型与土壤侵蚀相关信息,对湖北省房县1995~2000年的土地利用、土壤侵蚀状况及变化趋势进行分析评价,并利用ARCGIS的叠加分析功能,着重探讨了土地利用变化对土壤侵蚀强度的影响.结果表明,研究区内土壤侵蚀强度递增的用地类型依次为水田、林地、草地、旱田、裸地;土地利用变化总趋势为,林地面积减少,草地、农田、建设用地、裸地均有所增加;土壤侵蚀变化总趋势为侵蚀总面积有所减少,但侵蚀强度增加,治理难度增大.     

喀斯特山区不同土地利用方式下土壤质量变化及其对水环境的影响

对贵州中部喀斯特山区不同土地利用方式(阔叶林地、灌木林地、灌丛草地、耕地)对土壤、地表径流和浅层地下水进行采样与分析。结果表明,在喀斯特山区土地利用模式从阔叶林地—灌木林地—灌丛草地方向的演变过程中,土壤有机质、速效氮磷钾、交换性钙镁含量出现明显的下降,粘粒含量增加,土壤质量出现退化,耕地有机质含量明显低于林地和草地;耕地地表径流中SO42-,NH4 ,PO43-,COD均显著高于林地和草地;浅层地下水的SO42-,NH4 ,NO3-,PO43-,COD也显著增加;土地利用由林地变为耕地后,地下水质量出现一定程度的下降。     

东北黑土旱田改稻田对土壤团聚体微生物群落功能多样性的影响

为了解东北黑土旱田改种稻田后土壤团聚体中微生物群落功能多样性的变化,将东北黑土旱田(种植玉米为主)改种为稻田(简称“旱改稻”),采用Biolog-Eco微平板技术,研究了“旱改稻”后不同粒径土壤团聚体微生物的多样性指数以及其对碳源利用能力的变化。结果表明,“旱改稻”显著增加了黑土土壤水稳性微团聚体数量,增加了不同粒径土壤团聚体内有机碳(SOC)的含量。旱田和稻田不同粒径土壤团聚体内的土壤微生物群落平均颜色变化率(AWCD)表现为旱田淤泥+粘土>旱田大团聚体>旱田微团聚体>稻田大团聚体>稻田淤泥+粘土>稻田微团聚体。“旱改稻”明显降低了各粒径土壤团聚体微生物的多样性指数以及碳源利用能力,尤其对氨基酸与碳水化合物最为明显。主成分分析结果表明,旱田和稻田不同粒径土壤团聚体微生物群落功能多样性差异显著。综上,“旱改稻”明显改变了黑土土壤团聚体微生物群落功能多样性,降低了以碳源为底物的土壤微生物代谢活性。本研究结果为东北黑土区土壤可持续利用提供了理论参考。     

土地利用变化对闽江河口湿地表层土壤有机碳含量及其活性的影响

对闽江河口原生植被芦苇沼泽,以及由其转化的不同其它土地利用类型(滩涂养殖地、水田、草地、撂荒地和池塘养殖地)的表层(0-50 cm)沉积物(或土壤)有机碳和活性有机碳含量的研究,结果表明,滩涂养殖地、水田、池塘养殖地、草地和撂荒地的土壤有机碳含量分别比芦苇沼泽地低27%,75%,67%,1%,60%;在有机碳储量方面,滩涂养殖地、水田、池塘养殖地和撂荒地比天然芦苇沼泽地分别低11%,50%,37%,24%,草地有机碳储量比芦苇高44%;草地土壤有机碳含量和储量随土层加深而递减的幅度比芦苇地大;水田有机碳含量和储量垂直变化不明显,弃耕后,表层有机碳含量提高,垂直变化明显。不同土地利用方式间土壤活性有机碳含量的差异比有机碳的差异大,与芦苇地相比,滩涂养殖地、水田、池塘、草地活性有机碳含量分别低24%,83%,84%,42%;撂荒10年的弃耕地与水稻田土壤相比,活性有机碳含量提高了47%。