恢复年限对高寒金属矿山排土场植物多样性和土壤化学特性的影响

[目的] 研究恢复年限对高寒金属矿山排土场植物多样性和土壤化学特性的影响,为深入探讨高寒矿山排土场植物演替趋势,优化高寒矿山排土场植物恢复工艺方法提供科学指导。[方法] 以青海省果洛藏族自治州德尔尼铜矿恢复期为1～12 a范围内的10个矿山排土场边坡为研究对象,通过样方法调查排土场植物物种组成和多样性特性,并进一步调查土壤化学特性,明确了排土场Patrick丰富度指数等4个α植物多样性指数以及全氮等8个土壤化学特性指标与恢复年限的关系。[结果] 随着恢复年限的增大,天然植物不断侵入,排土场植物的科、属、种数呈现出逐渐增加的趋势,各年限排土场物种组成和群落特征存在一定的差异性。排土场Patrick丰富度指数随着恢复年限的增大呈幂函数增长趋势;Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数和Pielou均匀度指数随着恢复年限增大呈先增大后减小趋势,且均符合二次函数关系。随着排土场恢复年限的增大,土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮和速效磷含量均呈先增大后减小趋势;速效钾和有机质含量呈幂函数增长趋势;pH值呈逐渐降低趋势。排土场植物4个多样性指数与土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效钾和有机质含量呈不同程度的正相关关系,而与速效磷和pH值呈负相关关系。[结论] 恢复期为12 a时,试验区排土场植物仍处于演替发展阶段,未达到稳定状态;排土场植物演替和土壤养分之间存在明显的相互作用;建议矿区排土场植物恢复选用高氮高磷低钾型缓释复合肥。     

矿区复垦地土壤碳氮含量变化特征

为阐明矿区复垦对土壤碳氮含量的影响,以神府东胜矿区马家塔露天矿区复垦地为研究对象,比较了复垦区与原状土壤有机质、全氮、碱解氮含量以及碳氮比变化,同时分析了有机质和氮之间的相关性.结果表明:(1)复垦区表层(0-20 cm)土壤有机质含量显著高于下层(20-40 cm),且有机质分布不均衡.和原状土壤相比,复垦地土壤的有机质含量显著增加,C/N比减小.(2)复垦土壤的全氮和碱解氮含量显著高于原状土壤,碱解氮含量表层显著高于下层,说明复垦后氮素的供应潜力提高.(3)相关分析表明,有机质和全氮之间、有机质与碱解氮之间以及全氮与碱解氮之间均存在显著的线性正相关关系.该研究结果对于评估复垦效应,指导复垦的实践具有重要作用.     

基于GIS的库车县耕层土壤养分空间变异研究

基于GIS和地统计学分析方法,对库车县耕层土壤(0—20cm)养分元素的空间变异特征进行了研究。结果表明:有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾均为中等程度的空间变异性,变异系数为19.11%~65.34%。有机质和全氮的理论模型符合球状模型,碱解氮、有效磷和速效钾的理论模型符合指数模型。有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾具有中等程度的空间自相关性,其空间变异主要受土壤类型、土壤质地以及施肥影响。从空间分布格局来看,有机质、全氮、碱解氮和速效钾的含量在东南方向上呈现明显的片状和斑块状分布,并由东南向西北发生递减,而有效磷主要呈斑块状分布,其含量在西南方向高于东北方向,研究区耕层土壤养分总体呈现出东南方向含量高于西北方向。     

黑岱沟矿区排土场不同复垦方式下土壤性质的研究

结合野外调查和室内分析,对黑岱沟矿区排土场不同土地复垦方式下的土壤性质进行了研究。结果表明:除土壤容重和pH值外,不同复垦方式土壤有机质、硝态氮、铵态氮、速效磷、团聚体、脲酶和蔗糖酶含量在整体上较未复垦地土壤有所提高;研究区土壤有机质、硝态氮、脲酶、蔗糖酶等指标间呈显著或极显著正相关,可作为综合指数来表征土壤质量的好坏;以林地为主的混合复垦方式土壤恢复指数较高,表明林地混合复垦方式对黑岱沟矿区排土场土壤修复有重要意义。     

神东矿区典型植被不同恢复年限对土壤质量的影响

为揭示矿区土壤质量在植被恢复过程中的变化,采用野外调查和室内分析相结合的方法,以神东矿区中心10个矿区不同恢复年限典型植被种植区土壤为研究对象,测定了土壤容重和全氮、碱解氮、有机质、有效磷、速效钾含量等6项理化指标,通过主成分分析确定了各评价指标权重值,并运用土壤质量指数法对土壤质量进行了评价。结果表明:各指标按权重值排序为全氮(0.198)>速效钾(0.187)>碱解氮(0.182)>有机质(0.177)>容重(0.172)>有效磷(0.084);樟子松、山杏和柠条种植区的土壤质量指数与恢复年限呈线性变化关系,油松和小叶杨种植区的土壤质量指数与恢复年限呈对数变化关系,沙棘、沙柳和黑沙蒿种植区的土壤质量指数与恢复年限呈抛物线关系。总体来说,矿区典型植被恢复对土壤质量有较好的改良效果,在今后的生态治理过程中,需要对恢复年限较长的植被类型加强人工管护,防止土壤质量退化。     

黄土区露天煤矿排土场复垦后土壤与植被的演变规律

恢复受损的土壤和植被是矿区生态恢复的关键,植被恢复过程的实质是植被-土壤复合生态系统相互作用的过程。该文通过典型小区调查的方法,选择山西平朔州安太堡露天煤矿复垦排土场为研究区,分析了不同复垦年限（3、5、10、12和17 a）土壤环境因子和乔木林地植被生物量的动态演变规律,建立了黄土区露天煤矿排土场复垦土壤环境因子和乔木林地植被生物量Logistic演替模型,并构建了土壤-植被交互影响的偏微分方程组。相关系数及显著性检验表明所建立的土壤各环境因子演变模型和乔木林复垦地的植被生物量演变模型有效,能够很好地反映排土场的土壤因子和植被生物量的动态演变过程;随着复垦年限的增加,研究区土壤环境因子质量不断提升并逐渐接近原地貌,土壤因子和植被生物量都呈S型变化,符合Logistic生长演替模型;土壤环境因子与植被生物量二者交互作用明显,符合Kolmogorov捕食模型。该研究可为黄土区露天矿排土场土地复垦与生态恢复提供理论依据。     

胜利矿区土壤养分空间变异特征与影响因素

研究矿区土壤养分空间变异特征对矿区土地复垦与生态保护具有重要意义。选取胜利矿区土壤作为研究对象,基于地统计学和GIS技术分析土壤养分的空间变异性,并探讨地形因子和土地利用类型对其影响。结果表明:研究区土壤pH、有机质、速效氮、有效磷、速效钾平均含量分别为8.07、21.59 g/kg、82.91 mg/kg、8.21 mg/kg、257.34 mg/kg;除pH属于弱变异外,其他养分均属于中等强度变异;各项养分指标均具有一定的趋势效应。pH的最适模型是球面模型,有机质、速效钾的最适模型是线性有基台模型,速效氮、有效磷的最适模型是指数模型。pH、有机质、速效氮表现为中等空间自相关性;有效磷、速效钾呈弱空间自相关性。pH由中部向四周逐渐降低;有机质、速效氮高值区集中在西部高程较大的位置,低值区分布在受人类扰动较强的中东部;有效磷、速效钾没有呈现一定的分布规律。坡度、坡向、高程、地形湿度指数是造成土壤养分格局差异的主要地形因子;从土地利用方式看,采矿扰动是养分含量较低的重要原因,矿业用地养分含量显著低于耕地和草地。     

黄土丘陵区刺槐人工林土壤养分特征及演变

为了探明黄土丘陵沟壑区人工林土壤养分状况及其演变规律,应用时空互代的方法,以刺槐林为代表,对该区不同利用年限的人工林土壤养分特征及其时空变化等进行了系统研究。结果表明,黄土丘陵区人工林土壤肥力处于低水平;人工林表层土壤养分中有机质和速效磷的空间变异性较大;坡度、坡向、坡位等环境因子对土壤养分有一定的影响。随利用年限的增加,人工林土壤全氮,有机质、碱解氮、速效钾含量及土壤养分指数均增加,与利用年限有极显著的相关性,其变化趋势符合y=axb模型。全氮,有机质和碱解氮随利用年限的增加量不显著,而速效钾每经过10年就有显著增加,全磷和速效磷含量则保持相对衡定的水平。黄土丘陵区人工林地土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾及养分指数年增长率分别约为0.20g.kg、0.01g.kg、0.69mg.kg、2.27mg.kg和0.04。该区人工林地土壤有机质、全氮、碱解氮及养分指数约需50年、速效钾约需30年可达到中上等养分水平。     

不同有机肥配施对烟地土壤酸碱性和养分影响

为了研究有机肥对烟地土壤酸碱性和养分的影响,以云烟87为试验材料,采用随机区组设计,研究了不同有机肥配施对植烟土壤pH、有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾的影响。研究结果表明:施有机肥不仅对烤烟生长前期土壤pH有微调和缓冲作用,还能提高烤烟生长中期到后期土壤的pH;施用有机肥能够增加土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾含量;每667 m2配施油枯40 kg和秸秆有机肥75 kg在提高土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾和速效磷方面综合表现最好。     

喀斯特地区烟田土壤养分的空间变异特征

以我国典型的喀斯特地区—贵州省毕节地区为研究区域,利用地统计学和地理信息系统(GIS)相结合的方法对烟田土壤养分的空间变异特征进行研究,皆在为喀斯特地区烟草种植的平衡施肥及生态环境保护提供依据。描述性统计结果表明,研究区烟田土壤各养分指标均属中等程度变异。半方差函数分析表明,研究区烟田土壤全氮、全钾、速效磷变异函数的最适模型是球状模型,全磷和速效钾的最适模型是线性模型,碱解氮、pH和有机质的最适模型为指数模型;速效磷表现为强烈的空间自相关性,主要受结构性因素影响,而全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效钾、pH和有机质表现为中等空间相关性,受结构性因素和随机性因素共同影响。普通克里格插值的土壤养分空间分布图表明,研究区域内烟田土壤全氮、全钾、速效磷和速效钾含量分布呈现空间连续分布的特点,而全磷、碱解氮和pH、有机质含量没有明显的分布规律,这主要与喀斯特地区复杂的立地因子和人为影响有关。     

花岗岩侵蚀区土壤质量评价初探——以长汀河田地区为例

在福建省长汀河田花岗岩侵蚀区生态环境调查的基础上,对侵蚀区的土壤进行了营养成分等系统测试,选择其中的有机质、全N、全P、全K、碱解N、速效P、速效K、pH值等项目作为评价指标,应用主成分分析法,对本地区的土壤进行综合评价,并用灰色关联度分析方法进行对比。结果表明,两种评价方法得出的结论基本一致。     

苹果主产区土壤养分空间分布特征及其影响因素——以陕西省礼泉县为例

客观、定量化分析土壤养分空间异质性及其影响因素,可为作物精准施肥提供科学依据。本研究以陕西省礼泉县苹果产区为研究区,基于“S”形的样点布设法采集果园0~40 cm土层的土壤样品,运用地统计学和GIS研究了土壤有机质、碱解氮、速效钾和有效磷4种养分的预测精度,并通过交叉验证和相对预测误差确定最优预测模型,绘制果园土壤养分空间分布图,综合分析土壤养分空间分布特征,及结合相关性分析和多元线性回归分析,探讨土壤养分的影响因素及其权重。结果表明:1在最佳变异函数理论模型下,普通克里格法对果区土壤碱解氮的预测精度高,协同克里格对其他3种养分的预测精度高。2土壤有机质的空间分布格局是由骏马-阡东和建陵-昭陵一带向中部递减;赵镇至史德镇的东部为碱解氮的高值区,分别向东、北和西南递减;速效钾的高值区主要分布在研究区南部,北部大多数地区钾含量偏低;有效磷的高值区分布在烽火和骏马镇、石潭-昭陵镇一线。3有机质与地形因子具有显著相关性,碱解氮受NDVI、土壤类型和地形因子的影响,速效钾与当地坡度、坡向具有显著相关性,但有效磷与三大类因子的相关性不显著。     

基于物元模型的区域土壤养分评价

在吉林省大安市进行生态环境调查的基础上,进行了土壤理化性质和营养成分的系统测试,选择了土壤的有机质、全氮、全磷、全钾、有效氮、速效磷、速效钾7项测试数据作为土壤养分的评价指标,采用物元和可拓理论构建区域土壤养分评价模型,对大安市的土壤养分进行评价.评价结果符合当地实际情况.物元模型可以消除评价过程中人为因素的影响,提高评价精度,是进行土壤养分评价的理想方法.     

Watershed-scale assessment of soil quality in the loess hills of southwest Iowa

Soil quality is a concept that integrates soil biological, chemical and physical factors into a framework for soil resource evaluation. Conventional tillage practices can result in a loss of soil organic matter and decreased soil quality. The potential for soil quality degradation with tillage may vary depending upon landscape position and the spatial distribution of critical soil properties. Information on how to accurately integrate soil spatial information across fields, landscapes and watersheds is lacking in the literature. The primary objective of this study was to evaluate the long-term effect of conventional and ridge-tillage on soil quality in three small watersheds at the Deep Loess Research Station near the town of Treynor in southwest Iowa. Soil types included Monona silt loams in summit positions, Ida or Dow silt loams in backslope positions, and Napier or Kennebec silt loams in footslope positions. We removed surface soil cores from transects placed along topographic gradients in each watershed and quantified total soil organic C (SOC), total soil N (TN), particulate organic matter C (POM-C) and N (POM-N), microbial biomass C (MB-C), N mineralization potential (PMIN-N), nitrate N, extractable P and K, pH, water-stable macroaggregates (WSA), and bulk density (BD). We used terrain analysis methods to group the data into landform element classes to evaluate the effect of topographic position on soil quality. Results indicate that soil quality is higher under long-term ridge-tillage compared with conventional tillage. Soil quality differences were consistently documented among the three watersheds by: (1) quantification of soil indicator variables, (2) calculation of soil quality index values, and (3) comparison of indicator variable and index results with independent assessments of soil function endpoints (i.e. sediment loss, water partitioning at the soil surface, and crop yield). Soil quality differences under ridge-till were found specifically for the backslope and shoulder landform elements, suggesting that soil quality increases on these landform elements are responsible for higher watershed-scale soil quality in the ridge-tilled watershed.     

榆神府覆沙矿区采煤塌陷地表层土壤理化性质演变

以榆神府覆沙矿区采煤塌陷地表层土壤为研究对象,运用野外调查取样和实验室分析检测方法,研究不同采煤塌陷年限下(1、2、5、10 a和未塌陷区)土壤理化性质演变特征,探讨采煤塌陷过程中土壤理化性质的响应及其机制。结果表明:(1)与未塌陷地相比,采煤引起地表塌陷初期(1~2 a)土壤体积质量、硬度、黏粒含量、含水量、有机质、速效氮、速效钾、有效磷、全磷和全钾含量均有显著减小,而土壤孔隙度、p H和沙粒含量增加,全氮含量变化不明显,土壤质量总体表现出一定的退化趋势;(2)塌陷区自然恢复条件下上述土壤指标在塌陷5 a后呈现出改善的趋势,其中土壤物理性质、全效养分和土壤水分指标恢复较快,在塌陷10 a后即可恢复至塌陷前水平;但土壤速效养分、p H和有机质经过10 a的土壤自修复仍未完全恢复,采煤塌陷对土壤质量的损害具有一定延续性。(3)采煤塌陷后土壤质量演变过程分析表明,自然恢复条件下塌陷区土壤大体经过3个演替阶段,即退化期(塌陷后1~2 a)→改善期(塌陷后5 a)→部分恢复期(塌陷后10 a)。     

黄土丘陵沟壑区退耕地自然恢复植被特征及其与土壤环境的关系

 为给黄土高原退耕地的植被恢复和重建提供科学依据,以黄土高原丘陵沟壑区的安塞县为例,用系统聚类和逐步多元回归的分析方法,对退耕地自然恢复植被的演替阶段进行划分,并定量分析群落演替过程中的植被特征及其与土壤环境的关系。结果表明:黄土丘陵沟壑区退耕地自然恢复草地的演替,依次经历猪毛蒿群落→赖草群落→长芒草群落、铁杆蒿群落、达乌里胡枝子群落→白羊草群落。随着退耕地植被恢复的不断进行,Gleason指数、Margalef指数等丰富度指数以及群落Pielou指数,都呈现出先减小后增大的趋势,Simpson指数在演替初期及平衡阶段较大,群落生态优势度与物种丰富度的变化趋势相反。在群落的演替过程中,土壤有机质、全N、有效N和速效K的含量不断增加,土壤pH值和速效P含量不断减小,土壤表层密度变小,孔隙度变大。A层土壤全N、有效N含量、土壤pH值和C层土壤全N含量与物种丰富度呈显著正相关,A、C层土壤有机质含量和B层土壤速效K含量与其关系相反;B层土壤速效P的含量与群落生态优势度呈显著正相关;A、B层土壤速效K含量与植被群落盖度呈正相关关系,B层土壤速效P含量与其关系相反。     

不同施肥方式与保水剂互作对河西地区黄芪土壤微环境及产量的影响

土壤干旱缺水和有机质亏缺是限制甘肃河西地区黄芪产业发展的关键因素。为探索促进河西地区土壤蓄水保肥和土壤微环境改善的施肥措施，通过连续2年大田试验，设置保水剂+有机肥+普通尿素(B+OM+N)、保水剂+有机肥+缓释尿素(B+OM+HN)、保水剂+普通尿素(B+N)、有机肥+普通尿素(OM+N)、有机肥+缓释尿素(OM+HN)和单施普通尿素(CK)6个处理，探讨了不同施肥方式与保水剂互作对黄芪土壤水分、养分等微环境指标的影响，并分析了其与产量之间的相关性。结果表明：随着土层深度的加深，土壤水分含量先升后降，有机质、速效氮磷钾及微生物生物量碳、氮(MBC、MBN)含量逐渐降低，NH₄⁺-N和NO₃^–-N含量逐渐增加，MBC/MBN比先增后减；随着生育期的推进，土壤水分、NH₄⁺-N和NO₃^–-N含量逐渐降低，有机质、MBC、MBN含量和MBC/MBN比逐渐增加，碱解氮、速效钾含量先升后降，有效磷含量波动式下降；不同土层...     

基于最小数据集的吉林省黑土耕层土壤质量评价

黑土作为吉林中部平原粮食主产区主要土壤类型,其质量的优劣直接影响区域生态安全和农业可持续发展。该研究以吉林省典型黑土耕层土壤作为研究对象,采集1 401个土壤样本,测定8项土壤理化指标及玉米产量。采用最小数据集法筛选评价指标,对于黑土耕层土壤进行质量评价,并综合土壤质量指数和产量提出评价指标的适宜范围。结果表明:吉林省黑土耕层土壤质量评价最小数据集由耕层容重、有机质、速效磷、pH构成,由全量数据集(Total Data Set,TDS)、重要数据集(ImportantDataSet,IDS)和最小数据集(MinimumDataSet,MDS)分别计算的土壤质量指数之间存在显著正相关关系,R~2分别为0.716、0.771,表明MDS可以替代TDS对黑土耕层土壤质量进行评价。黑土玉米种植区耕层土壤质量指数分布在0.22～0.75之间,均值为0.53,呈现东部高西部低的趋势。土壤质量指数随产量先增加后降低。黑土耕层保持较高土壤质量及产量的评价指标适宜范围分别为:容重为1.23～1.43 g/cm3,酸碱度(pH值)为4.74～6.96,有机质为33.14～35.81 g/kg,有效磷为122.46～136.06 mg/kg。该研究结果可为吉林省黑土耕层土壤质量诊断、提高黑土肥力及选择适合农田管理措施提供理论及参数支撑。     

河北省农地土壤肥力特征时空变异分析及其质量评价

本文选取pH、有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾、碱解氮构成河北省农地土壤肥力评价指标;并采用层次分析法确定土壤肥力评价指标的权重,运用模糊数学法对河北农地土壤肥力进行了综合评价。经与第二次土壤普查比较,研究发现:土壤pH值较高,有机质、全氮、碱解氮含量中等偏上,全磷、有效磷、全钾、速效钾含量较高,速效钾含量呈下降趋势;河北农地土壤肥力综合隶属度在0.739～0.862之间,其中唐山、衡水、石家庄、邯郸土壤综合肥力较高,廊坊、邢台土壤综合肥力有待提高。