高寒农田土壤有机碳和全氮密度垂直分布特征及其与海拔的关系

  目的  为探讨高寒地区农田生态系统有机碳和全氮积累状况及差异特征。  方法  在祁连山中段南坡选取样点分层采集土壤样品,进行室内测定其有机碳、全氮含量及其密度垂直分布特征沿海拔的空间分布规律。  结果  研究区0 ~ 50 cm土层土壤有机碳密度在海拔2800 m处达到最大值10.18 kg m?2;全氮密度在海拔3000 m处达到最大值1.86 kg m?2,土壤有机碳密度随海拔的升高呈“U”型曲线变化,全氮密度随海拔的升高呈单峰曲线变化。 0 ~ 50 cm土层剖面上,土壤有机碳密度及全氮密度在海拔 ≤ 3000 m处随土层深度的增加而降低,在海拔3100 m处随土层深度的增加而增加。海拔高度与全氮含量、全氮密度存在显著正相关关系（P < 0.01）;土层深度与有机碳含量存在显著负相关关系,与有机碳密度和全氮密度存在极显著正相关关系（P < 0.01）。  结论  海拔和土层是影响祁连山南坡农田土壤有机碳和全氮分布的关键因子。     

祁连山南坡不同植被类型土壤粒度特征

[目的]对祁连山南坡不同植被类型土壤粒度特征进行分析,为区域土壤资源可持续利用和生态环境保护提供科学依据。[方法]对祁连山南坡不同植被类型下土壤进行标准化土壤样品采集,利用Mastersizer 2000型激光粒度仪测定75件样品,通过福克和沃德公式计算粒度参数,最后进行单因素方差分析。[结果]①青海云杉、祁连圆柏、高寒草甸为粉砂—黏粒级(63μm),混合灌丛和高山草地为砂粒级(63μm),粒级组成上林地质地最细,高寒草甸次之,混合灌丛和高山草地土壤质地粗颗粒成分较多,有退化趋势;②平均粒径(M_z)表现为:青海云杉(6.15Ф)祁连圆柏(5.81Ф)高寒草甸(5.22Ф)混合灌丛(5.07Ф)高山草地(5.04Ф);分选系数(σ)表现为:高山草地(2.65)高寒草甸(2.45)混合灌丛(2.33)青海云杉(2.17)祁连圆柏(2.11);偏度(SK)高寒草甸(0.19)高山草地(0.12)混合灌丛(0.035)青海云杉(0.032)祁连圆柏(-0.05);峰度(K_G)表现为:青海云杉(0.968)混合灌丛(0.966)祁连圆柏(0.929)高寒草甸(0.887)高山草地(0.867);③各植被类型频率曲线存在异同,其中林地和灌丛为近对称单峰态,高寒草甸和高山草地粒度频率曲线呈多峰态,说明草地类型受外界因素干扰较大,物源混杂。[结论]在自然环境影响和人类活动强度大的情况下,高寒草甸和高山草地粒径将进一步粗化,荒漠化风险程度最大,是该区相对来说亟需保育的植被类型。     

干旱半干旱区农田土壤碳垂直剖面分布特征研究

以中国干旱半干旱区农田土壤为研究对象,通过收集自然农田和长期定位站点(178个剖面,0~100 cm土层)农田土壤碳的数据并对其进行整合,分析了农田土壤有机碳和无机碳含量的垂直剖面分布特征及其影响因素。结果表明,随土层深度增加,农田土壤有机碳呈下降趋势,表层含量高于底层;不同地区农田土壤无机碳含量变化趋势不一,随土壤深度增加整体呈现升高的趋势,但是也有一些地区呈现下降趋势。土壤剖面深度为100 cm的农田土壤有机碳和无机碳密度平均值分别为8.33和15.83 kg m-2,农田土壤无机碳储量大约是土壤有机碳的2倍。土壤深度为0~30 cm的有机碳占100 cm总有机碳含量的45%,无机碳仅占100 cm总无机碳含量的29%;土壤无机碳主要集中在30~100 cm土层,占100 cm总无机碳含量的71%,远高于有机碳在此土层占100 cm总有机碳含量的百分比(55%)。综合自然农田和长期定位站点农田土壤碳的数据,土壤容重与土壤p H是影响农田土壤有机碳和无机碳分布特征的重要因素:自然农田土壤有机碳与土壤p H(R2=0.61,p0.01)和土壤容重(R2=0.64,p0.01)呈显著负相关;长期定位站点土壤无机碳与土壤p H(R2=0.56,p0.01)和土壤容重(R2=0.63,p0.01)呈显著正相关。中国干旱半干旱区农田土壤有机碳和无机碳的分布特征与影响因素,将为陆地生态系统碳储量估算提供数据基础与理论支撑。     

青海东部农田土壤硒分布特征及其影响因素

植物中硒被认为是人体摄入硒的主要来源,而且大多数植物是从土壤中吸收硒。因此,不同地区土壤硒含量的高低直接影响到该地区食物中的硒含量。本研究以青海省平安地区农田土壤为研究对象,用原子荧光光谱法进行了土壤全硒含量和形态及价态的测定,对平安地区农田土壤全硒含量分布特征及其与成土母质、土壤类型的关系进行了研究。结果表明,平安地区土壤全硒含量变化范围为0.089~0.782 mg/kg,平均值为0.418 mg/kg,其中58%的土壤属于富硒土壤范畴。研究区域耕种淡栗钙土全硒含量最高,平均值为0.574 mg/kg;而灌淤黄土全硒含量最低,平均值为0.293 mg/kg。成土母质中,古近–新近系西宁群红色泥岩中硒含量最高,平均值为0.82 mg/kg。平安地区富硒土壤中硒的富集主要来源于古近–新近系西宁群红色泥岩风化。土壤中硒的赋存形态主要以有机结合态为主,铁锰氧化物结合态硒含量最少。可溶态硒和可交换态及碳酸盐结合态硒均以六价硒为主要赋存价态。平安地区富硒土壤中硒含量适宜,供硒潜力较大,且该地区受外界环境污染较少,具有良好的开发利用前景。     

祁连山浅山区退耕地土壤团聚体及其有机碳和全氮的分布特征

[目的]分析祁连山浅山区退耕地土壤团聚体及其有机碳和全氮分布特征,为该区退耕地植被恢复及水土流失防治提供理论依据。[方法]以祁连山大黄山林区三种类型退耕地为研究对象,通过干筛法测定团聚体粒径,分析不同粒级团聚体组成及其有机碳和全氮分布规律。[结果]3种类型退耕地≥0.25 mm的大团聚体含量高于<0.25 mm的微团聚体,其中以>5 mm和0.25~2 mm粒级团聚体为主;封育草地团聚体稳定性最强,平均重量直径(MWD)高于沙棘林地9.31%,高于未封育草地31.95%;未封育草地土壤有机碳含量低于沙棘林地和封育草地,且差异显著,三种类型退耕地土壤全氮含量没有明显变化趋势;0.25~2 mm团聚体有机碳含量最高,<0.25 mm微团聚体全氮含量最高,沙棘林地和封育草地土壤团聚体养分优于未封育草地;与团聚体分布特征相同,>5 mm和0.25~2 mm粒级团聚体依然是退耕地有机碳和全氮储存的主体。[结论]祁连山浅山区退耕地以≥0.25 mm的大团聚体为主,沙棘林地和封育草地团聚体稳定性及其有机碳和全氮含量高于未封育草地。     

氮磷肥对黑土玉米农田生态系统土壤微生物量碳、氮的影响

通过田间氮磷肥配施试验研究了氮磷配施对黑土玉米农田生态系统玉米不同生育时期微生物量碳、氮的影响。微生物量随玉米不同生育期的动态变化表明,氮磷肥对微生物量碳和微生物量氮的动态影响并不同步,微生物量碳和微生物量氮变化最显著的时期均是授粉期,但此时微生物量碳是最低的谷值,而微生物量氮是最高的峰值。不同氮磷配比对微生物量碳影响的回归分析表明,氮肥是影响微生物量碳的主导因素,无论是适量施用还是过量施用都是氮肥对微生物量碳的影响较大。不同氮磷配比对微生物量氮影响的回归分析表明,过量氮肥的施用减少了土壤微生物量氮的含量。磷肥无论高量和低量均能增加微生物量氮的含量,但随着施用量的增加对微生物量氮的正效应减小。氮磷配合施用可增加土壤的微生物量氮,由此可见无论单施氮肥还是单施磷肥,过量施用对微生物量氮的增加都是不利的,只有氮磷配合施用才是增加土壤微生物量氮的有效途径。     

曲周县农田土壤有效微量元素含量空间变异特征及影响因素初探

以河北省邯郸市曲周县为研究区域,采用地统计学与地理信息系统相结合的方法,对曲周县农田土壤有效微量元素铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)含量的空间变异特征及其主要影响因素进行了初步研究和探讨。结果表明:土壤有效Fe、Mn含量的最优理论模型为指数型(R2为0.887和0.553),有效Cu含量为球状模型(R2为0.988),有效Zn含量为高斯模型(R2为0.977)。土壤有效微量元素含量的空间变异程度和空间相关性由大到小依次为:Zn> Cu> Mn> Fe,Fe> Zn> Mn> Cu。从空间分布来看,土壤有效Fe、Mn、Zn含量主要处于低水平,并且土壤有效Fe、Mn、Cu含量以片状分布为主,土壤有效Zn含量呈现由西向东逐渐递减的趋势。土壤有效Fe、Mn、Cu、Zn含量与土壤有机质含量均呈极显著正相关,与土壤pH间没有显著的相关,而土壤有效Cu含量则与土壤pH间存在显著正相关。总体而言,曲周农田土壤有效Fe,Mn,Zn含量相对较低,而有效铜含量相对较高。如果种植对铁锌敏感而且需求量相对较高的作物,应该考虑Fe、Zn肥的施用。     

不同耕作措施下旱作农田土壤团聚体中有机碳和全氮分布特征

以连续进行12年的保护性耕作长期定位试验为研究对象,探索了传统耕作(T)、传统耕作+秸秆还田(TS)、免耕不覆盖(NT)、免耕+秸秆覆盖(NTS)4种耕作措施对陇中黄土高原旱作农田豌豆-小麦双序列轮作系统的土壤团聚体中有机碳和全氮分布特征的影响。结果表明:各处理均以≥0.25 mm团聚体为优势团聚体,且≥0.25 mm团聚体含量随土层深度增加而增加,而其他粒径团聚体含量随土层深度的变化并无明显规律。较之T处理,TS、NT、NTS处理均可提升≥0.25 mm团聚体含量和平均重量直径,NTS处理提升效果最明显。TS、NT、NTS处理土壤有机碳和全氮含量均高于T处理,其中TS、NTS处理显著高于T处理,NTS处理高于TS处理;各处理土壤有机碳和全氮含量均随土层增加而减小。较之T处理,NT、TS、NTS处理可不同程度提高各粒径团聚体中有机碳和全氮含量,NTS处理的含量最高;各粒径团聚体中有机碳和全氮含量均随土层深度增加而减小;同时,团聚体中有机碳和全氮含量随粒径减小而增加。2~5 mm和0.25~2 mm和≥5 mm团聚体含量与相应粒径团聚体有机碳含量呈极显著正相关、极显著正相关和极显著负相关;0.25~2 mm和≥5 mm团聚体含量与相应级别团聚体全氮含量分别呈极显著正相关和显著负相关。T处理不同粒径团聚体有机碳和全氮贡献率按其大小排序均为(0.25 mm)(≥5 mm)(0.25~2 mm)(2~5 mm),其他3种耕作措施各粒径团聚体有机碳和全氮贡献率在各土层中的排序各有不同,并无明显规律。     

洞庭湖典型湿地土壤碳、氮和微生物碳、氮及其垂直分布

以洞庭湖3类湿地的典型剖面为代表,研究了土壤碳、氮和微生物C、N状况及其垂直分布.结果表明不同类型湿地土壤碳、氮和微生物C、N有明显差异,而且均随深度的增加而降低.湖草滩地表层有机碳、全氮含量明显高于芦苇滩地和垦殖水田.湖草滩地表层微生物碳,湖草滩地与垦殖水田接近,而远大于芦苇湿地.湖草滩地表层土壤微生物N,高于芦苇滩地和垦殖水田.土壤表层微生物C占有机碳的比例,垦殖水田高于湖草滩地,高于芦苇滩地.土壤微生物C与有机碳之间存在极显著的正相关关系(p<0.01);土壤全氮、微生物N与土壤有机碳之间存在极显著的线性相关关系(p<0.01);土壤容重与有机碳、土壤全氮和微生物生物量C、N之间呈现极显著的指数负相关关系(p<0.01);土壤<0.001 mm粘粒与有机碳、土壤全氮和微生物C、N之间呈现极显著的指数或对数正相关关系(p<0.01).     

土壤全碳全氮空间异质性及影响因素分析——以祁连山南坡黑河上游为例

为深入了解影响土壤养分的主控因素及影响因素之间的耦合作用,本文以黑河为研究区,采用野外采样、实验分析、地统计分析对研究区表层(0-20cm)土壤全碳全氮空间异质性进行研究,利用地理探测器模型对在单因素、双因素作用下对土壤全碳全氮的影响及适用条件进行探究。结果表明：1.全碳、全氮均属于正态分布,且含量根据第二次普查分级标准,均为第一级,数据分布为右偏,较为平坦,属于中等变异；2.全碳与全氮的插值模型均为指数模型,插值的影响因素为结构性因素与随机性因素共同作用,插值结果呈现出东南向西北递减的趋势,全氮的插值精度(0.71)>全碳的插值精度(0.55)；3.自变量对TN的解释力大小前三为：SOM>BD>NDVI自变量对TC的解释力大小前三为：SOM>BD>EC,有机质与其他因素的交互作用大都在0.6以上；土壤TN及TC适宜条件为BD在<0.6 g/cm3,平均PER在360-390 mm,EC在0.3-0.35 μs.cm_^-1,TWI在6-9,pH在7-8,Slop在>35°,粒度在10-100 μm,NDVI在0.95-1,平均TEM在-1-1 ℃,Aspect在北方,DEM在2500-3500 m(高中山),SOM在100-150 g/kg之间。为提高土壤质量,应根据其地形、气候、植被等因素进行分类治理。     

祁连山区4种高寒植被类型下土壤养分及含水率分布

[目的]探究祁连山区土壤养分及含水率分布特征,为祁连山区水土保持和生态植被恢复提供参考。[方法]以高寒草甸、高山灌丛、温性草原、温性荒漠4种高寒植被类型土壤为研究对象,采用野外调查、室内试验及数理统计相结合的方法,研究了4种植被类型下不同土层深度和4种坡向下土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)、含水率(SMC)分布特征,及其与年平均气温、年累积降雨量之间的相关性。[结果](1)研究区SOM含量范围为1.85～190.31 mg/g, TN含量为0.07～7.99 mg/g, TP含量为0.24～1.81 mg/g, SMC为0.79%～73.21%。(2)土壤SOM,TN,TP,SMC含量差异主要受植被类型影响,不同植被类型土壤SOM,SMC含量大小顺序均为：高寒草甸>高山灌丛>温性草原>温性荒漠;TN含量：高山灌丛>高寒草甸>温性草原>温性荒漠;TP含量：温性草原>高寒草甸>高山灌丛>温性荒漠。在4种坡向中,TP含量在半阴坡最高,阳坡最低,SOM,TN,SMC含量在半阳坡最高。(3)SOM,TN,TP,SMC与年累积降...     

祁连山排露沟小流域土壤物理性质空间差异研究

研究了国家重点野外观测试验站--祁连山森林生态站排露沟流域土壤物理性质及其空间差异.结果表明:(1)土壤容重随深度而变化,变化幅度大小顺序为:山地栗钙土＞山地森林灰褐土＞亚高山灌丛草甸土,不同类型土壤容重变动在0.45～1.38 g/cm3之间;(2)土壤总孔隙度大小顺序为:亚高山灌丛草甸土＞山地森林灰褐土＞山地栗钙土,不同植被下土壤总孔隙度表现出不同的差异;土壤毛管孔隙在不同植被下,各层之间无显著性差异;土壤非毛管孔隙,山地栗钙土与亚高山灌丛草甸土和山地森林灰褐土之间存在显著性差异(P＜0.05).(3)土壤最大持水量大小顺序为:山地森林灰褐土＞亚高山灌丛草甸土＞山地栗钙土;毛管持水量与含水量均表现出亚高山灌丛草甸土＞山地森林灰褐土＞山地栗钙土,各类型土壤含水量均随海拔的升高而增大.     

祁连山哈溪林区移植前后土壤氮对比研究

研究不同海拔梯度森林土壤氮的分布特征,对于合理利用森林资源、改善森林的生态功能都有重要意义。采用封顶埋管法,对祁连山东段哈溪林区不同海拔梯度和不同植被类型的土壤氮进行了研究。结果表明:(1)海拔2 650m青海云杉林土壤的初始TN,NH_4~+-N和NO_3~--N含量均最低,海拔2 950 m青海云杉林土壤的初始TN,NH_4~+-N和NO_3~--N含量均最高;各海拔梯度青海云杉林土壤经培养后,其TN,NH_4~+-N和NO_3~--N含量均减小。(2)就不同植被类型而言,青海云杉林土壤TN,NH_4~+-N和NO_3~--N含量均最高,草地和灌丛土壤TN,NH_4~+-N和NO_3~--N含量较低,且二者差异不大。草地和灌丛土壤培养后TN和NH_4~+-N含量显著升高,NO_3~--N含量变化不大。(3)某一海拔青海云杉林土壤移植到其他海拔青海云杉林培养后,土壤TN,NH_4~+-N和NO_3~--N含量变化不大;不同植被类型之间土壤相互移植培养后,土壤TN,NH_4~+-N和NO_3~--N含量变化明显,不同植被类型对土壤氮的含量差异显著。     

祁连山东段不同植被下土壤养分状况研究

通过分析祁连山东段天祝县地区5种植被类型（丛生禾草草地、银露梅灌丛、青海云杉林、青海云杉-白桦混交林和白桦林）覆盖下土壤碳、氮、磷含量的变化情况,研究了不同植被对土壤养分的影响。结果表明:植被对土壤养分具有表聚效应,不同植被覆盖下的土壤0-20 cm土层养分含量显著高于20-40 cm土层（p<0.05）,乔木林的表聚效应强于灌丛和草地。随上覆植被从草本植物到灌木再到乔木的变化,土壤有机碳、全氮、铵态氮和速效磷等养分均呈现出逐渐增加的趋势（p<0.05）;硝态氮含量变化情况为白桦林>银露梅灌丛>青海云杉林>青海云杉-白桦混交林>丛生禾草草地,土壤全磷除白桦林下较高外,其他4种植被之间都无显著差异（p>0.05）。青海云杉-白桦混交林维持土壤养分平衡的能力强于其他4种植被。     

祁连山东段青海云杉林土壤理化特性研究

采集祁连山东段青海云杉林林地0—10cm,10—20cm和20—40cm土层的土壤剖面样品,测定分析了其土壤物理性质、土壤水分状况、土壤全量养分和有机质含量。结果表明,不同土层的土壤容重值均低于1.00g/cm3,且随土层深度的增加呈增加趋势;土壤总孔隙度的变化规律和土壤容重的变化规律相似,不同土层的总孔隙度均在63%以上,通气状况良好;土壤水分含量随深度的增加呈减小趋势,不同土层土壤平均质量含水量最低为18.7%;土壤有机质和土壤全氮含量都达到养分1级;土壤全钾贮量级别为养分2级;土壤全磷含量缺乏,养分级别为4级或5级;土壤pH均值为7.5,表明林地土壤为中性土壤。建议继续加强祁连山东段青海云杉森林生态系统的有效保护和管理。     

东祁连山高寒草甸土壤“固-液-气”三相组成对海拔和坡向的响应

为探究不同海拔和坡向下高寒草甸土壤固—液—气三相组成变化特征,以东祁连山高寒草甸为研究对象,分析了不同海拔(2 800,3 000,3 200,3 400,3 600,3 800,4 000 m)、坡向(阳坡、阴坡)高寒草甸的植被特征和土壤物理特征,结合植被指标拟合探讨高寒草甸固—液—气三相的最佳组成比例。结果表明:植被盖度、草层高度和地上生物量均随海拔升高呈先升高后降低,在海拔3 200 m处达最大值,同一海拔的阴坡植被盖度、草层高度、地上生物量均高于阳坡;土壤容重随海拔和坡向的变化规律与植被盖度相反,而土壤含水量、孔隙度和持水性变化规律与植被盖度类似;经方程拟合发现,土壤固—液—气三相比例为31∶33∶36时,高寒草甸生产力最优。综上所述,在海拔3 200 m处是东祁连山高寒草甸分布的中心典型区域,海拔和坡向是影响高寒草甸土壤物理质量和固—液—气三相组成的重要环境因子,且该区域高寒草甸土壤固—液—气最佳比例为31∶33∶36。     

坡耕地黄墡土结皮的理化性质分析

在实验和对比分析的基础上，讨论了黄Shan土结皮的一些主要物理化学性质特征。结果认为，结皮的形成是以细砂和粗粉砂为骨架，以小于0．01mm的细小颗粒填塞土壤空隙的一个物理过程，其腐殖质含量几乎与土壤相同，而碳酸钙含量则略低。结皮的坚实度与前期含水率呈负相关，与容重和厚度呈正相关，而容重与厚度间的关系较为复杂。     

太行山低山丘陵区不同植被类型土壤渗透特性及影响因素

为了探讨太行山低山丘陵区不同植被恢复类型土壤水分入渗规律及影响因素,采用双环刀入渗法和相关分析、典型相关分析方法,研究了该区域不同植被群落表层土壤的入渗特性,对土壤入渗过程进行模拟,并深入探讨了土壤入渗的影响因素。结果表明:（1）从裸地、草地、灌草地、灌丛到乔灌林地,土壤渗透性能不断增加;不同植被类型0—10 cm层土壤渗透速率大于10—20 cm层土壤渗透速率;土壤初渗速率和稳渗速率最大值均出现在侧柏林地,分别为5.96 mm/min和4.76 mm/min。（2）土壤入渗模型拟合结果表明Philip入渗模型对不同植被类型土壤入渗过程拟合效果最好,Kostiakov入渗模型拟合效果次之,Horton入渗模型拟合效果最差,不适合用于描述该区域土壤入渗特征。（3）土壤渗透特性指标与土壤容重、总孔隙度、有机质质量分数、根质量密度、根体积密度、根平均直径存在显著相关关系（p < 0.05）;土壤理化性质指标和根系结构指标中对土壤渗透性能产生影响作用最大的分别是总孔隙度和根平均直径,典型相关负荷量分别为1.299,1.084。