干湿交替对干热河谷冲沟发育区不同土壤崩解性的影响

通过选取干热河谷区典型发育的3种原位土壤(燥红土、变性土和新积土)剖面平台,采用"浇水—曝晒"循环的方法模拟研究区干湿交替的气候条件,设置0,1,3,5次干湿交替频度,以探明不同干湿交替处理对干热河谷冲沟发育区3种典型土壤的崩解性差异及其影响因素。结果表明:(1)3种土壤的崩解过程有所差异,燥红土崩解速度较慢,崩解持续时间短,崩解残留土较多;变性土崩解速度极慢,崩解持续时间长,崩解残留土量最多;新积土崩解过程迅速,土壤崩解速度极快,几乎无残留土量。(2)3种土壤的崩解性差异明显,最大崩解指数从大到小依次为新积土(97.56%)变性土(38.67%)燥红土(12.92%);平均崩解速率表现出相似结果。(3)干湿交替对3种土壤崩解性均有一定增强作用,对燥红土和变性土崩解性增强作用主要表现为提高其最大崩解指数和增大其崩解速率2个方面,而对新积土崩解性的影响则主要表现为缩短其崩解完成所需时间。研究结果从干湿交替的角度为冲沟土壤的崩解性研究提供一定的理论参考,为认知该区水土作用过程及开展水土保持工作奠定理论基础。     

干湿交替程度对土壤速效养分的影响

降雨和灌溉引起的干湿交替显著影响土壤速效养分的转化和迁移.为了探究干湿交替程度对土壤速效养分的影响,采用室内模拟干湿交替试验,设置轻度(DW1,复水至60％WHC)、中度(DW2,复水至45％WHC)、重度(DW3,复水至30％WHC)3种干湿交替程度,并以恒湿处理(CM,恒定60％WHC)为对照,探究试验前后土壤pH...     

干湿交替对土壤碳库和有机碳矿化的影响

水分是影响土壤活性碳库和惰性碳库周转过程的主导因子,而土壤有机碳的周转速率会对气候变化造成潜在的重要影响。以农田水稻土为供试土壤,通过培育试验研究了干湿交替过程对土壤有机碳矿化的影响,并利用两库叠加模型对土壤不同碳库及其降解动力学进行初步评估。结果表明:干湿交替激发了土壤呼吸,增加了土壤微生物代谢活性。三次湿润过程对土壤呼吸的激发量分别为119.3%、159.5%和87.3%,激发效应随干湿交替频率的增加先升高后降低。多次干湿交替后,土壤累积CO2释放量低于恒湿土壤,湿润所引起的激发的矿化量不足以弥补干旱期降低的矿化量。在湿润的数小时内,土壤溶解性有机碳含量先升高后降低。干湿交替提升了土壤活性碳库的降解速率,降低了惰性碳库的降解速率,湿润后土壤活性碳库显著增加。多次干湿交替降低了土壤真菌/细菌比,使土壤微生物群落结构发生变化,细菌成为优势种群。     

施氮对干热河谷农田土壤有机碳及其组分的影响

干热河谷农业土壤环境长期承受“大水大肥”生产方式的胁迫,开展高温、干旱农田环境中氮肥施用与土壤有机碳固持间关系研究是维持土壤肥力、提高作物产量、实现农业可持续发展的重要科学基础。以干热河谷优势作物番茄为研究对象,设置4个施氮量处理(0、125、225、325 kg/hm²)开展田间施肥试验,探讨不同施氮量对番茄农田0～50 cm不同土层总有机碳(SOC)、活性有机碳(AOC)、非活性有机碳(NOC)、微生物量有机碳(MBC)和可溶性有机碳(DOC)的量变特征及其相互作用关系。结果表明:(1)与对照相比,低氮施肥处理10～50 cm土层的SOC含量显著增加(P<0.05),中氮施肥处理耕作层0～30 cm的SOC含量显著增加(P<0.05),高氮施肥处理在各个土层SOC含量均有小幅增加;(2)高氮施肥处理0～30 cm土层的AOC含量显著增加(P<0.05),0～50 cm土层的MBC含量及其分配比例也显著增加(P<0.05);中氮施肥处理0～30 cm土层的DOC含量显著增加(P<0.05);低氮施肥处理10～50 cm土层NOC含量及其分配比例显著增加(P<0.05);(3)不同氮肥处理的SOC含量及活性有机碳组分含量呈现逐层减少的趋势;(4)中高氮施肥处理下土壤AOC与SOC含量呈显著正相关关系(P<0.05),无氮处理的NOC与SOC含量呈极显著正相关关系(P<0.01),MBC和DOC含量也在一定程度上显著影响SOC含量(P<0.05);(5)番茄产量随施氮量的增加而增加,耕层0～30 cm的MBC含量与番茄产量显著正相关(P<0.05)。因此,在干热河谷冬春季番茄生产中,建议适量减少氮肥施用量至225 kg/hm²,不仅有利于作物对有机碳的吸收利用,增加土壤有机碳储量,而且能提高番茄产量,减少农业投入成本和环境污染风险。     

干湿交替对土壤呼吸和土壤有机碳矿化的影响述评

土壤干湿交替循环对土壤呼吸的“激发效应”被证实在干旱、半干旱和地中海气候区普遍存在。土壤干湿交替被认为是影响土壤呼吸的重要因素。土壤物理、化学、生物性状会在干湿交替过程中发生一系列变化,引发土壤CO₂排放量显著激增而引起“Birch效应”。随着未来气候变化下极端降水天气事件发生频率的增加,降雨强度和频率的改变将导致部分地区的土壤经受更广泛和频繁的干湿交替作用,加剧土壤干湿循环,影响土壤呼吸。重点论述了干湿交替对土壤碳素循环各个关键过程(尤其是土壤呼吸和SOC矿化)的影响效应,归纳总结了干湿交替对土壤碳素循环的影响机制,从土壤团聚体、根系呼吸、微生物呼吸等方面阐述了干湿交替对土壤呼吸和土壤有机碳(SOC)矿化激发效应的影响及其机理。综合生理学说与物理学说观点,认为干湿交替主要通过土壤结构、SOC的分解速率、土壤微生物群落的结构与稳定性等的改变来影响土壤呼吸和SOC矿化过程。目前,关于干湿交替对土壤碳素循环关键过程影响的研究结果还不尽一致,其影响机制尚不明晰,研究方法也还有一些不足之处。简要指出了目前研究过程中存在的一些不足,并对未来研究中值得深入研究的科学问题进行了探讨与展望。     

元谋干热河谷冲沟发育区植被恢复对土壤碳氮的影响

冲沟侵蚀是一种剧烈的土壤侵蚀过程,导致冲沟发育区地表形态处于显著变化的非稳定状态.通过封禁使植被自然恢复是元谋干热河谷冲沟治理的主要模式之一,但在沟道植被持续恢复与冲沟显著发育的综合作用下,沟道土壤碳氮含量的变化趋势仍有待明晰.选择元谋干热河谷1条典型冲沟,在沟内随机布设81个1 m×1 m的样方,分别在2012年和2...     

模拟干湿交替对湿地土壤呼吸及有机碳含量的影响

土壤水分是影响湿地生态系统的主要因子,也是影响湿地土壤有机碳含量变化的主要因子之一。以天津滨海盐碱湿地为研究对象,采集盐地碱蓬群落土壤作为实验样品,设置过湿处理(饱和含水量,水面高过土壤10 cm);干湿交替处理(每隔20天浇水1次至过饱和,自然通风)和干处理(长期干旱)等3种土壤水分含量,研究干湿交替对盐碱湿地土壤有机碳含量的影响。结果表明:干湿交替对土壤呼吸有明显的激发效应。每次湿润后,都会有一个明显的呼吸高峰,随着过湿处理次数的增加,土壤呼吸的激发效应逐渐减弱;而且经过干旱期后,呼吸速率通常在一周后就会降到最低。水分的过度饱和及过度的干旱都会抑制土壤的呼吸,其中过度缺水对呼吸速率的抑制作用更强;在3种处理方式下,随着培养时间的增加,土壤有机碳含量呈现明显的下降趋势。干处理条件下土壤有机碳含量基本保持稳定,并在培养结束时,高于其他两种处理方式。除了土壤水分含量是造成土壤有机碳含量的主要因素外,在天津地区的滨海盐碱湿地土壤中,土壤质地和土壤p H成为土壤有机碳积累的主要影响因素。     

施肥对干热河谷生态恢复区林木生长及土壤碳氮含量的影响

对比研究了施肥对干热河谷生态恢复区4年生印楝(Azadirachta indica A.)、新银合欢(Leucaena leuca-cephala)和大叶相思(Acacia auriliformis A.)生长量和土壤碳氮含量的影响.结果表明:雨季生长期内,施肥措施下印楝、新银合欢和大叶相思地径增量分别是不施肥的2.0倍、1.4倍和2.0倍,树高增量是不施肥的1.6倍、1.4倍和1.5倍.生态恢复区土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)含量比恢复前高7.8%和19.1%.施肥对SOC和TN含量的方差贡献率(84.6%和75.4%)日月显高于林分类型(39.3%和56.2%).3类林分SOC含量在3.42～3.60 g/kg之间,大叶相思(0.62 g/kg)和新银合欢(0.57 g/kg)林地TN含量显著高于印楝(0.50 g/kg).肥料配施处理下SOC和TN含量明显高于肥料单施,而不施肥处理含量最低.研究得出.施肥可以显著促进干热河谷人工林的生长,肥料配施效果尤为明显;施肥措施是生态恢复区SOC和TN含量变异的主要原因.该地区生态恢复时宜筛选根瘤菌可以侵染的树种.     

喀斯特干热河谷植被类型和小生境对土壤活性有机碳和基础呼吸的影响

以贵州西南部典型喀斯特干热河谷地区荒草地(Ⅰ)、小灌丛(Ⅱ)、灌木疏林(Ⅲ)、灌木林(Ⅳ)和乔木林(Ⅴ)下一般土壤、石缝土壤和石沟土壤为研究对象,对比研究其土壤微生物生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(EOC)和基础呼吸量(BR)的变化。结果表明:土壤MBC、DOC含量分别为123.2~616.8 mg kg-1和76.6~258.6 mg kg-1,EOC、BR含量分别为1.62~8.32 g kg-1和15.9~41.6 CO2μl g-1h-1。不同植被类型下,一般土壤、石缝土壤和石沟土壤MBC、DOC、EOC和BR含量均表现为:Ⅴ>Ⅳ>Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ,差异显著,且土壤EOC与土壤总有机碳的比值总体也呈增加趋势。同一植被类型中,与一般土壤和石缝土壤相比,石沟土壤中EOC和DOC表现出了较高的含量水平。相关性分析表明,MBC、DOC和EOC可以作为喀斯特干热河谷地区土壤有机碳变化的敏感性指标。     

云南省元谋干热河谷的土壤系统分类

应用土壤系统分类的原理和方法，研究了元谋干热河谷主要土壤的土壤铁铝特性、弱腐殖质化（层）特性、变性特征、岩性特征等诊断特性。据此提出了当地高级分类单元的土壤系统分类（草案）。分析了主要土壤的剖面特征和理化性状，并对亚类以下分类问题提出了看法。     

沱江流域不同土地利用方式紫色土有机碳储量特征

沱江流域是长江上游四川境内的重要支流，紫色土为其主要的耕地资源。由于长期人口过载和不合理利用，流域内紫色土退化普遍严重。以四川盆地沱江流域紫色土为研究对象，按流域各区段分上中下游三层选样，研究不同土地利用方式下紫色土有机碳储量特征，为紫色土退化评估及地力维护提供参考。结果显示，不同土地利用方式紫色土壤有机碳总量以林地（13．876g／kg）显著高于果园地（9．655g／kg）、菜园地（9．261g／kg）、草坡地（7．968g／kg），以玉米地（6．134g／kg）最低。水溶性有机碳的含量呈现林地〉果园地〉菜园地〉草坡地〉玉米地趋势。同时，流域上、中、下游紫色土有机碳总量总体上差异显著，且以上游区段紫色土壤有机碳总量最高。流域中下游紫色土有机碳总量变化较大。其中，林地以下游高于中游，果园及草坡地以中游高于下游。而且，菜园地、玉米地在3个区段上差异未达显著水平。沱江流域紫色土有机碳储量总体特征表现上游最高，中下游变化复杂，下游略高于中游区域。     

改良剂对旱地红壤微生物量碳、氮及可溶性有机碳、氮的影响

基于室内模拟培养试验,研究改良剂(生物质炭、过氧化钙)对旱地红壤微生物量碳、氮及可溶性有机碳、氮的影响。试验设置4个处理,即CK、Ca(过氧化钙,1.72g/kg)、C(生物质炭,21.46g/kg)、C+Ca。结果表明:各处理土壤微生物量碳、氮以及可溶性有机碳具有相同的变化趋势,即前期(3d内)都增加较快,在第3天达到最大值,随试验进行有所下降,配施效果优于单施。各处理可溶性有机氮在21d内缓慢增加;第21天时,C+Ca、Ca、C相比CK分别显著增加了62.1%,55.5%,40.9%;35d以后,配施(C+Ca)与单施过氧化钙(Ca)的效果显著优于单施生物质炭(C)和对照(CK)。120d培养期内,配施(C+Ca)处理能够明显提高微生物量碳、氮以及可溶性有机碳、氮的平均含量;微生物量碳的平均含量大小顺序为C+CaCCKCa,微生物量氮的平均含量C+Ca处理显著高于其他处理;可溶性有机碳的平均含量大小顺序为C+CaCaCCK,可溶性有机氮的平均含量C+Ca、Ca处理显著高于CK、C处理。微生物量碳、氮以及可溶性有机碳之间互为极显著正相关(P0.01),而微生物量碳与可溶性有机氮之间呈极显著负相关。因此,生物质炭和过氧化钙能有效提高旱地红壤微生物量碳、氮及可溶性有机碳、氮,且生物质炭与过氧化钙配合施用更有助于土壤改良。     

有机物料输入对关中土碳氮影响的后效作用

土壤有机碳氮是土壤肥力的关键因素,有机物料施用是提高土壤有机碳氮的有效措施。研究和比较了不同有机物料输入对土耕层（0—20 cm）土壤有机碳、全氮、可溶性有碳氮及0—200 cm剖面土壤硝态氮和含水量分布变化的后效作用。结果表明,停止施入有机物料两年后,与对照（CK）相比,秸秆与氮磷肥配施（SNP）和生物炭与氮磷肥配施（BNP）的表层（0—20 cm）土壤有机碳（SOC）分别提高了29.5%和29.8%（p<0.05）;氮磷肥（NP）、有机肥与氮磷肥配施（MNP）、秸秆与氮磷肥配施（SNP）和生物炭与氮磷肥配施（BNP）的表层土壤全氮含量较CK分别提高了22.0%,14.3%,24.2%和26.4%（p<0.05）。BNP处理的土壤可溶性有机碳（DOC）显著高于其他处理（p<0.05）,分别比CK,NP,MNP和SNP提高了23.4%,10.9%,21.3%,20.5%;所有施肥处理的土壤可溶性有机氮（DON）均显著高于CK（p<0.05）,分别提高了39.3%,29.3%,34.5%和52.3%。与CK相比,各施肥处理显著提高了表层土壤硝态氮含量（p<0.05）,增加了0—100 cm土层的硝态氮累积量。与NP处理相比,MNP和SNP显著提高了0—200 cm土层的硝态氮累积量（p<0.05）,而BNP则差异不显著。相比CK,施肥处理（NP,MNP,SNP,BNP）可显著提高0—20 cm土层的含水量,增加0—40 cm土层的储水量,且BNP处理显著高于SNP和MNP。总体而言,生物炭在提高和维持表层土壤肥力以及降低剖面硝态氮淋溶风险等方面的后效作用显著优于秸秆和有机肥,是陕西关中地区旱地土上一种较好的有机物料施用方式。     

干热河谷生态恢复区土壤水分变化研究

选择干热河谷生态修复区为研究对象,利用东川国家泥石流观测研究站修建的径流小区土壤含水量观测资料,通过分析不同土地利用类型下的土壤含水量、不同深度下的土壤含水量和土壤含水量滞后效应对降雨的响应特征,结果显示:(1)在碎石土中实施生态修复后,合欢林对土壤含水量的影响较为显著,对于抑制浅层滑坡具有一定的作用;坡积层土壤中实施生态修复后,石榴+横坡耕作与林草地减小了坡面径流,从而有效地减缓了坡面侵蚀;(2)不同土地利用类犁的10 cm深度处的土壤含水量对降雨的响应明显,变化幅度大,且含水量受当日降水的影响明显,相关系数在0.35以上.生态修复首先是通过对土壤结构进行改良,然后影响到土壤其他性状,从而使得土壤具有自我调节和孕育其他生物物种条件,环境逐渐得到改善.     

瀑布沟水库干热河谷消落带土壤氮时空分布特征

以瀑布沟水库消落带土壤为研究对象,以海拔、土地利用与土地覆盖(LULC)、地形与时间为影响因子,对消落带0—40cm土壤进行采样。采样时间分别为2017年4月25日、2017年7月5日和2018年4月25日,从时间上探讨了消落带雨热同期的夏季与1年轮回对土壤全氮与碱解氮含量的影响。结果表明:(1)消落带全氮和碱解氮含量随土层深度的增加而降低。(2)消落带低海拔地区全氮和碱解氮含量高于高海拔地区。(3)消落带全氮和碱解氮含量平均值大小为淤泥>草地>旱地>裸地。(4)消落带全氮和碱解氮含量与地形因子LS值呈反比。(5)夏季采集的土壤样本全氮与碱解氮含量显著低于2次4月采集的样本。从时间和空间上解释瀑布沟消落带土壤全氮与碱解氮含量的分布特征,为瀑布沟消落带的生态环境治理提供科学的数据支撑。     

不同土地利用方式对干热河谷地区土壤可蚀性的影响

以四川宁南县金沙江下游的河谷地带为研究区域,选择相同海拔下7种主要的土地利用方式为研究对象,通过室内测试分析,并运用统计和相关分析等方法,研究不同土地利用方式下的土壤可蚀性变异特征。结果表明：在干热河谷区,天然植被水桐树林破坏改为其它土地利用方式后,土壤有机质、全氮、全磷和碱解氮含量显著降低,速效磷和容重没有显著变化,速效钾有一定程度升高,不同利用方式对其影响作用不同,但总体来说改造为合欢林和撂荒草地对土壤理化属性的影响相对较少。相对于天然水桐林,其它土地利用方式土壤可蚀性明显增加,其大小依次为：花椒地〈撂荒地〈草地〈新银合欢地〈桑地〈甘蔗地。相比较而言,无论是天然林地还是人工经济林地,其土壤可蚀性都处于较低的水平;受人为活动影响强烈的农业用地,其土壤可蚀性水平一般较高。说明该地区农业耕作措施可导致土壤对侵蚀营力分离和搬运作用敏感性增强,抗蚀性能较低,更加容易遭受侵蚀,因此在金沙江干热河谷区,从水土保持角度出发,应该尽可能地减少人为活动对土地的干扰,提高土地抵抗侵蚀的能力。     

金沙江干热河谷区不同土地利用方式下的土壤特性分异特征

对金沙江干热河谷区相同背景条件下的合欢林地、玉米地、桑地、甘蔗地、花椒地、撂荒草地以及水桐树林地的土壤理化性状进行了研究.结果表明,该区域天然水桐树林破坏后改为其它土地利用方式后对土壤理化性质影响显著,表现为土壤有机质、全氮、全磷和碱解氮含量显著降低,速效磷和容重没有显著变化,速效钾有一定程度升高;不同利用方式对其影响作用差异不同,但总体来说改造为合欢林和撂荒草地对土壤理化属性的影响相对较少.土壤综合属性指数随天然水桐树林改为其它利用方式后均呈现不同程度降低,其降幅由小到大依次为草地>合欢林地>甘蔗地>玉米地>花椒地>桑地,人为干扰越重对土壤质量的破坏作用越大,因此减少人为活动,增加该区域土壤物质归还量是改善土壤质量的重要措施之一.     

稻秸的不同组分对水稻土微生物量碳氮及可溶性有机碳氮的影响

为探明稻秸(稻草)及其不同组分(腐解稻秸、可溶性有机物和去活稻秸)对红黄泥水稻土微生物量碳、氮(MBC、MBN)和可溶性有机碳、氮(DOC、DON)含量的影响。通过室内恒温培养试验,研究了长期淹水条件下,添加稻秸及其组分对MBC、MBN、DOC和DON的影响。结果表明,与对照(S处理)相比,添加稻秸(RS+S处理)、腐解稻秸(DRS+S处理)和去活稻秸(NARS+S处理)均提高了MBC,提高幅度分别为11.17%(p0.01),1.83%和6.25%(p0.05),添加可溶性有机物(DOM+S处理)处理降低了MBC,降低幅度为2.67%;RS+S处理提高了MBN,提高幅度为15.29%,DRS+S、DOM+S和NARS+S处理均降低了MBN,降低幅度分别为15.19%,3.09%和15.92%。与S处理相比,RS+S、DRS+S、DOM+S和NARS+S处理均极显著提高了红黄泥DOC(p0.01),提高幅度依次分别为13.33%,10.88%,6.81%和11.41%;RS+S、DRS+S和DOM+S处理均显著提高了红黄泥DON(p0.05),NARS+S处理极显著提高了红黄泥DON(p0.01),提高幅度依次分别为6.96%,10.84%,10.12%和13.41%。与S处理相比,DRS+S和NARS+S处理极显著提高了MBC/MBN,RS+S处理显著降低了MBC/MBN,DOM+S处理对MBC/MBN几乎没有影响;各处理对DOC/DON没有显著影响。稻秸及其不同组分对红黄泥水稻土MBC、MBN、DOC和DON含量的影响基本一致,但影响程度存在差异,稻秸和去活稻秸影响较大。结果可为稻秸及其不同组分对MBC、MBN、DOC和DON的影响机理提供基础数据,进一步揭示稻田土壤速效养分的来源与转化关系,为农业生产中秸秆的科学利用和稻田土壤肥力定向培育提供科学依据。     

川南坡地不同退耕模式对土壤腐殖质及团聚体碳和氮的影响

通过对川南坡地进行退耕试验,研究坡地退耕成慈竹林、杂交竹林、桤木+慈竹林和弃耕地对土壤腐殖质及团聚体碳和氮的影响。结果表明,坡地退耕5年后土壤腐殖质(胡敏酸、富里酸和胡敏素)、活性腐殖质(活性胡敏酸和活性富里酸)及团聚体碳和氮含量、胡敏酸与富里酸比值和胡敏酸E4/E6值,以及可浸提腐殖质(胡敏酸和富里酸)、活性腐殖质及>0.25mm各粒径团聚体碳和氮分配比例均增加,并呈现出慈竹林>杂交竹林>桤木+慈竹林>弃耕地>农耕地的变化规律。土壤团聚体有机碳(氮)含量及其分配比例随土壤团聚体粒径的增加呈现出"V"形变化,其最小值分别出现在2～1mm和0.5～0.25mm粒径。说明川南坡地退耕对增加土壤腐殖质及团聚体碳和氮含量、改善土壤肥力状况和促进土壤碳固定具有重要的作用和意义。