土地利用方式对潮棕壤微生物群落影响研究

以中国科学院沈阳生态试验站的长期定位试验为平台,研究了不同土地利用方式下土壤三大类微生物细菌、放线菌、真菌和农业上常见致病菌灰霉菌、枯萎菌、镰刀菌的分布及动态变化。结果表明,在农田生态系统中,施肥特别是氮磷钾配施循环猪圈肥能够提高土壤微生物总量,施用氮磷钾和氮磷钾配施循环猪圈肥均提高了细菌和放线菌数量,但化肥配施有机肥降低了真菌数量;不同土地利用方式下微生物分布存在差异,有机物料归还量较大的荒地和林地微生物数量较高,每年移出地表植物的割草处理略低,而裸地处理最低,细菌和放线菌分布规律一致,均为:荒地>林地>割草>裸地,真菌分布略有差别,为:荒地>割草>林地>裸地,土壤微生物含量和比例可大致反映土地利用类型;不同生态系统中,灰霉菌、枯萎菌、镰刀菌的分布不同,农田生态系统中的致病菌数量普遍高于自然生态系统,尤其是枯萎菌,仅在农田生态系统中检测到;微生物数量随着季节的变化而变化,随着温度的升高有增加的趋势,在七月左右达到最大值。     

长期不同土地利用方式对潮棕壤有机氮组分及剖面分布的影响

用Bremner法测定了长期(16 a)定位的不同土地利用方式(水田、旱地和林地)下潮棕壤有机氮各组分的含量。结果表明:在0～60 cm土层,3种土壤有机氮均以非酸解性氮为主,且酸解性全氮及酸解各组分氮含量及其占全氮的比例总体上以表层土壤(0～20 cm)为最高。0～60 cm土层土壤酸解性全氮含量及0～40 cm土层土壤酸解各组分氮含量均随土层深度增加而下降,但0～60 cm土层土壤酸解性全氮及其各组分氮占全氮比例的剖面分布均无明显规律。相同土层,水田和旱地土壤酸解各组分氮含量及其占全氮比例的规律性相同,即均为未知态氮>氨态氮>氨基酸态氮>氨基糖态氮,而林地土壤酸解各组分氮含量及其占全氮比例则无明显规律。与水田相比,旱地和林地均可显著增加表层土壤酸解性全氮及酸解氨态氮、氨基酸态氮、氨基糖态氮的含量及其占全氮的比例,其中,旱地增加土壤酸解氨态氮的效果最为明显,而林地增加土壤酸解氨基酸态氮和氨基糖态氮的效果最为明显,总体上以水田改为林地后增加土壤易矿化分解的酸解氮的效果最为明显,提高土壤供氮的潜力最大。     

不同利用方式对潮棕壤比表面影响的研究

对中国科学院沈阳生态实验站潮棕壤水稻田、玉米地、撂荒地和人工林地4种土地利用方式经过14年后在0~150 cm土体10个土层中土壤比表面的剖面分布进行比较研究的结果表明,不同土地利用方式及不同深度土层土壤比表面差异显著,除林地0~5 cm表层外,4种土地利用方式在80 cm以内深度的土层中土壤比表面随剖面深度增加呈渐次增大的趋势,说明林地表层高有机碳积累对土壤比表面增加可能产生了重要影响。150 cm深度土壤比表面平均值为林地>玉米地>撂荒地>水稻田。土壤比表面与土壤风干含水量及交换性盐基总量呈极显著正相关关系:水稻田、玉米地、撂荒地、林地中土壤比表面与风干含水量相关系数分别为0.767、0.911、0.943、0.953(n=30,P<0.001);与土壤交换性盐基总量的相关系数分别为0.877、0.978、0.673、0.780(n=30,P<0.001)。不同利用方式下土壤比表面与土壤有机碳、全氮、碱解氮呈显著负相关关系,与土壤pH、硫、磷之间的关系因土地利用方式不同而具有一定的差异。研究结果表明,土壤比表面可作为指征不同土地利用方式对土壤理化性质影响的可行的土壤物理学指标,测定不同土壤的比表面可以基本反映出土壤交换性能的差异。     

西辽河平原两种常见土壤颗粒中黏土矿物的组成特征

【目的】土壤是由大小和形态各异的颗粒构成,各级颗粒包含丰富的黏土矿物演化信息。明确西辽河平原黏土矿物组成及演化特征有助于了解该地区土壤发育程度及肥力状况,为当地土壤资源合理利用提供理论依据。【方法】以西辽河平原分布较多的栗钙土和盐碱土为研究对象,采集表层土壤并分离不同粒级的土壤颗粒(<2、0.45～2、0.1～0.45μm),利用X射线衍射(XRD)和化学分析等方法研究黏土矿物组成及相关土壤指标。【结果】XRD分析结果表明,西辽河平原栗钙土和盐碱土的黏土矿物均以伊利石-蛭石-绿泥石为主,栗钙土中伴有少量高岭石和伊/蒙混层矿物,而盐碱土中含有少量高岭石、蒙脱石和1.4 nm过渡矿物;随粒径减小,栗钙土和盐碱土颗粒中绿泥石、高岭石、蒙脱石(伊/蒙混层矿物)和1.4 nm过渡矿物含量均减少,伊利石和蛭石含量增加;伊利石结晶度在栗钙土、盐碱土以及不同粒级的土壤颗粒中也存在明显差异。盐碱土中伊利石结晶程度较栗钙土弱。随粒径减小,栗钙土和盐碱土中伊利石结晶程度均变弱。化学分析结果表明,西辽河平原盐碱土中Na₂O的含量明显高于栗钙土,栗钙土和盐碱土颗粒的风化程度均随粒径减...     

潮棕壤不同利用方式营养元素随剖面深度的变化特征

对中国科学院沈阳生态实验站潮棕壤水稻田、玉米地、撂荒地和人工林地营养元素随剖面深度变化的研究表明，4种土地利用方式的有机C、全N、全S及DTPA浸提态Fe、Mn、Cu、Zn等具有随剖面深度增加而下降的趋势，交换性Ca、Na及交换性盐基总量在土层间的分异不明显。有机C、全N、碱解N、NO3^-N、全S及DTPA浸提态微量元素在0～10cm和0～20cm的含量与0～100cm含量的比值分别为0．1和0．2以上．表明这些养分指标具有明显的表聚性特征；NH4^-N、全P、速效S无明显的表聚性；交换性Mg、Na及交换性盐基总量在0～20cm与0～100cm含量的比值小于0．2．反映了供试潮棕壤较强的淋溶作用。不同土地利用方式营养元素在土壤剖面中的分布差异及表聚性特征，主要受到植物循环的影响，另外还受到淋溶及人为干扰的影响。     

潮棕壤不同利用方式pH和Olsen-P的垂直变化特征

对潮棕壤4种土地利用方式经过14年后土壤pH和Olsen-P在0～150cm土体10个土层中的垂直分布情况进行的比较研究表明,不同利用方式下土壤pH和Olsen-P含量的剖面分布差异显著,说明不同利用方式对土壤pH和Olsen-P有较大影响。林地和撂荒地0～5cm土层pH分别为>7.0和6.5～7.0,玉米地0～20cm各土层土壤pH基本为6.0以下;20cm以下各土层中的pH,水稻田土壤呈微碱性,玉米地和撂荒地接近中性,林地呈微酸性。土体中Olsen-P平均含量为撂荒地>林地>水稻田>玉米地。水稻田和玉米地0～20cm的3个土层Olsen-P含量明显高于20～80cm的4个土层,表明耕地土壤由于施P肥而导致的P素表聚性;林地和撂荒地0～5cm土层的Olsen-P含量大大高于5～80cm的6个土层,这可能与林地和撂荒地的P素生物归还及基本不受人为扰动有关。4种土地利用方式下土壤各层次Olsen-P含量垂直分布的散点折线图呈现出较为相似的特征。80cm以下的3个土层Olsen-P含量接近或超过表层土壤,主要是受母质层相对较高的全P含量影响所致,也可能与地下水作用有关,不过具体原因还有待于进一步研究。     

不同利用方式对潮棕壤交换性钾钠及盐基总量的影响

为深刻认识土地利用变化对土壤交换性离子的影响,本文对潮棕壤水稻田、玉米地、撂荒地和人工林地4种土地利用方式经过14年后,在0～150cm剖面中土壤交换性钾、钠、交换性盐基总量的剖面分布及交换性钾钠比值变化进行了比较研究。结果表明,林地和撂荒地各土层交换性K含量及土体中交换性K储量具有高于水稻田和玉米地的趋势;水稻田和撂荒地0～20cm各土层的交换性Na含量显著高于林地和玉米地;林地0～150cm深度土壤交换性Na储量显著高于其他三种利用方式(P<0.05);0～150cm深度内土壤交换性盐基总储量大小依次为林地、玉米地、撂荒地、水稻田;水稻田剖面土壤交换性K/Na随土层深度增加而增大,其他3种土地利用方式则是随土层深度增加而降低。土壤管理和植物自身的特性在土壤剖面中交换性离子的构成以及土壤交换性盐基库的重建等方面可能起到重要作用。     

土地利用方式影响黄棕壤有机质周转和分配

土地利用方式影响土壤有机质平衡和周转。选取南京信息工程大学农业气象实验站长期定位试验的3种利用方式即水稻小麦(稻麦)轮作、大豆小麦(豆麦)轮作和自然植被(休闲)土壤作为研究对象。将土壤筛分团聚体和进行密度分组,测定全土有机质含量和13C丰度、各组分有机质含量,计算全土有机质周转率和半衰期,以揭示土地利用方式对土壤有机质含量及稳定性的影响。结果表明:与休闲处理相比,稻麦轮作对全土有机质含量无明显影响,而豆麦轮作降低了全土有机质含量。稻麦轮作促进了微团聚体黏结形成大团聚体,增加了土壤团聚体的平均重量直径。密度组分的结果表明,稻麦轮作中土壤游离态轻组和闭蓄态轻组有机质含量均未见明显变化,这是保持全土有机质含量无明显增加的主控因素。稻麦轮作处理土壤有机质的高周转率和较短半衰期有利于土壤有机质的更新和养分的释放。豆麦轮作破坏了大团聚体,且有机质源输入较少,土壤有机质的周转率相对较低,不利于有机质的周转和保持其含量稳定。相关分析的结果证实,粒径大于1 mm团聚体、游离态轻组和闭蓄态轻组中有机质含量都与全土有机质含量显著正相关。上述结果表明,在黄棕壤区,稻麦轮作不仅可以保持土壤有机质的含量,还会促进土壤有机质的更新周转,从而提高土壤肥力水平,是未来农业可持续发展需要的科学有效耕作方式。     

西藏拉屋和扎西康矿区土壤的黏粒矿物组成研究

采集西藏拉屋和扎西康两矿区代表性土壤样品,测定了土壤基本性状、黏土矿物和氧化铁含量。结果表明:拉屋矿区土壤呈酸性,扎西康矿区土壤呈碱性。拉屋矿区土壤有机质含量和CEC明显高于扎西康矿区的;两矿区的主要黏土矿物有水云母、高岭石、绿泥石、蛭石、1.4 nm过渡矿物和少量的混层矿物。拉屋矿区主要矿物是水云母和高岭石,扎西康矿区主要矿物是水云母;两矿区土壤的游离氧化铁均以晶形氧化铁为主,非晶形氧化铁所占比例很少。     

不同土地利用方式对棕壤有机氮组分及其剖面分布的影响

研究了典型棕壤不同土地利用方式对有机氮组分及剖面分布的影响。结果表明,三种利用方式对耕层(020.cm)有机氮各组分影响最大。有机氮各组分含量总体趋势为林地柞树林地耕地,林地与柞树林地有机氮组分都是随剖面的加深而降低且基本达显著水平,耕地有机氮各组分在剖面中分布则明显不同。三种利用方式下土壤有机氮组分均以酸解性氮占主体,其占全氮的比例随利用程度的加强和剖面的加深而降低,非酸解性氮则相反。有机氮各组分占酸解氮的比例林地与柞树林地相同,均为氨基酸氮酸解未知态氮酸解氨态氮氨基糖氮;耕地为酸解未知态氮氨基酸态氮酸解氨态氮氨基糖态氮,其中酸解氨态氮的比例在040.cm土层明显高于林地、柞树林地。     

旱地红壤不同土地利用方式对土壤酶活性及微生物多样性的影响差异

土壤是人类存在与发展的必需物质基础,土地利用的变化直接影响土壤质量。以江西红壤为例,通过野外采样和室内实验分析,研究了旱地红壤的5种土地利用方式:荒地(HD)、茶树园(CSY)、柑橘园(GJY)、花生地(HSD)、玉米地(YMD)的表层土壤(0-15 cm)土壤酶活性及微生物多样性。结果表明:与荒地相比,茶树园、柑橘园、花生地和玉米地的土壤基础呼吸强度分别提高了93.33%,79.71%,9.12%,6.45%;茶树园的土壤微生物量碳含量比荒地的增大了113.67%,而柑橘园、花生地和玉米地比荒地的分别减小了12.35%,6.84%,87.57%;茶树园、柑橘园和花生地的土壤FDA水解酶活性分别比荒地的增大了51.99%,44.04%,25.55%,而玉米地的比荒地的减小了13.62%;茶树园和花生地的土壤脱氢酶活性分别比荒地的增大了2.47%和123.63%,柑橘园的比荒地的增大了35.70%;5种土地利用类型对土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性影响较小。茶树园、柑橘园和花生地的土壤微生物总磷脂脂肪酸量分别比荒地的增大了11.11%,5.56%,2.78%,而玉米地的比荒地的减小了13.89%;茶树园、柑橘园和玉米地的土壤细菌种类分别比荒地的减少约9.09%,4.55%,22.73%;不同土地利用方式的土壤真菌种类数相同,无差异;茶树园和花生地的土壤放线菌种类均比荒地的增大约16.67%,而柑橘园的比荒地的减少约16.67%。说明相比于荒地、柑橘园、花生地和玉米地,茶树园的土壤微生物多样性更加丰富,群落结构也相对稳定,种植茶树更有利于提高土壤质量及对土壤肥力的保持。     

黄土坡面不同土地利用方式对土壤有机碳流失的影响

坡面土地利用方式与产流、产沙及土壤有机碳的流失具有密切关系。对延安燕沟流域的坡耕地、草地、刈割草地、灌木地、刈割灌木以及刺槐林地径流小区的径流、泥沙及有机碳流失量进行了分析。结果表明：在不同土地利用方式下,产流、产沙量与植被覆盖度呈负相关关系;随径流流失的可溶性有机碳量表现为：坡耕地〉刈割草地〉草地〉刈割灌木地〉灌木地〉刺槐林地小区,随泥沙流失的有机碳量表现为：坡耕地〉草地〉灌木〉刺槐林地。随泥沙流失的土壤有机碳占总流失量的主要部分,而随径流流失的有机碳只占很少的比例。因此,增加黄土坡面植被覆盖度是控制产流、产沙量和有机碳流失的重要途径。     

不同利用方式棕壤的铝硅氧化物的分异特征

棕壤是我国重要的土壤资源,其特殊的气候地形条件决定了必须科学合理的开发利用才能保证该地区农业的可持续发展。本文对林地、蚕地、耕地3种利用方式下棕壤中铝硅氧化物的变化情况进行了研究。结果表明:(1)不同利用方式下,铝氧化物的无定形态在各层间差异较大。0~20 cm土层的游离硅、无定形铝均表现出随人为干预程度的提高而增加的趋势,反映出开垦的集约化加剧了土壤的风化作用。(2)从各形态氧化物在剖面间的分布来看,游离氧化硅、无定形铝的分布均呈向下富集的趋势,与粘粒在土体内的分布规律一致。活性硅与不同利用方式土壤的风化淋溶作用关系的规律性不明显,但可反映作物对硅的吸收特性。(3)开垦后土壤表层生物积累量的减少,影响了土壤表层活性硅的积累。     

九宫山土壤剖面中黏土矿物的组成特征

以湖北省九宫山的4种垂直地带性土壤为对象,研究其剖面层次的黏土矿物组合和铁、铝氧化物的特征,揭示山地土壤中黏土矿物的变化特点。结果表明,随海拔升高,土壤中黏土矿物类型从以高岭石为主,逐渐变为以14.0?矿物、伊利石及三水铝石为主,有从1︰1型向2︰1型矿物过渡的趋势;不同层次的土壤中黏土矿物类型和相对含量变化明显;土壤随垂直高程的升高,其中游离态铁、铝减小,非晶形和络合态铁、铝增加,各种形态铁、铝氧化物的总量也增加。     

辽宁省不同土地利用对土壤微生物量碳氮的影响

通过野外调查采样和室内氯仿熏蒸提取法分析,研究了辽宁省旱地、稻田、湿地、草地、森林、果园6种不同土地利用方式共计35个样地表层土壤（0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm）对土壤微生物量碳（SMBC）和土壤微生物量氮（SMBN）的影响。结果表明,土地利用方式对土壤微生物量有显著影响,其中土壤微生物量碳依次为森林〉湿地〉稻田〉旱地〉果园〉草地;土壤微生物量氮则为森林〉旱地〉稻田〉果园〉湿地〉草地。土壤微生物量碳氮均表现为森林显著高于其他土地利用方式,湿地、稻田、旱地、果园高于草地。除旱地和稻田,土壤微生物量碳随土层加深含量递减;而土壤微生物量氮在6种土地利用类型中,均表现为随土层加深含量递减。相关分析表明,土壤微生物量碳、氮之间显著相关,土壤微生物量碳、氮是可以表征土壤肥力的敏感因子。     

不同土地利用方式对土壤微生物生物量碳的影响

研究了长期定位试验不同土地利用方式下土壤微生物生物量碳的变化,结果表明:裸地处理的微生物生物量碳最低;不施肥种植作物(CK)或施肥种植作物(NPK)能显著提高土壤微生物量碳含量;NPK配合猪厩肥处理的微生物体碳含量显著高于CK和NPK处理;荒地处理由于返回的植物残体量很大,积累的有机物很多,所以其微生物量碳最大;其次为割草处理和林地处理。有机质含量高的土壤其土壤微生物量也高,土壤微生物碳的周转强度也大,周转时间短,周转速率为:荒地>割草>林地>NPK+C>NPK>CK>裸地。     

不同土地利用方式下土壤入渗特征及其影响因素

采用野外测定与室内分析相结合的方法,对红叶李林、李园、梨园、桃园的入渗特征及其影响因素进行了研究。结果表明,红叶李林与李园、梨园和桃园相比,砂粒含量分别增加5.78%,16.17%和19.59%,粘粒含量分别减少5.34%,10.46%和13.57%,其土壤有机质含量、总孔隙度和非毛管孔隙度是4种土地利用方式中最高的;4种土地利用方式下土壤入渗特征差异明显,土壤渗透性能表现为红叶李林李园梨园桃园,这表明红叶李林能够有效延缓地表径流的发生;不同土地利用方式下土壤入渗能力与砂粒含量、有机质含量、非毛管孔隙度及总孔隙度呈正相关,与粉砂粒含量、粘粒含量、土壤容重和毛管孔隙度呈负相关,且4种土地利用方式的土壤入渗过程均可通过考斯加可夫公式进行高精度拟合。     

不同土地利用方式下红壤磷素径流流失特征

土壤磷素流失已成为地表水富营养化的重要威胁,红壤在我国分布范围广、分布面积大,研究红壤磷素累积与流失特征可为红壤区农业面源污染控制、防止区域地表水污染提供科学依据。选取红壤区牧草地、休闲地、玉米地、菜地、大棚5种常见土地利用方式,采用人工模拟降雨方法,研究了红壤区不同土地利用方式下磷素累积状况、形态组成和随地表径流的迁移特征及其环境阈值。结果表明:(1)供试土壤Olsen-P含量的范围为6.81～178.17 mg/kg,土壤溶解态活性磷(CaCl_2-P)含量的范围为0.29～8.26 mg/kg,藻类可利用总磷(NaOH)的变化范围为30.34～369.81 mg/kg,不同利用方式红壤中均存在一定程度的磷素累积;(2)不同利用方式红壤的磷吸持指数PSI范围为31.95～47.05,均值大小表现为牧草地玉米地菜地休闲地大棚;(3)红壤地表径流中TP的浓度范围为0.245～2.073 mg/L,TDP浓度范围为0.023～0.308 mg/L,PP浓度范围为0.223～1.826 mg/L,不同场次降雨地表径流中TP和PP平均浓度和流失量大小与土壤表层Olsen-P含量分布规律一致,TDP平均浓度表现为大棚菜地旱地玉米牧草地休闲地,而TDP流失量却表现为大棚菜地牧草地休闲地旱地玉米;径流输出以PP为主,占TP的比例为82.46%～90.15%;(4)土壤Olsen-P与NaOH-P和CaCl_2-P存在极显著正相关,随着Olsen-P含量的增加,NaOH-P和CaCl_2-P提高,且Olsen-P与NaOH-P之间存在一个明显的突变点,确定36.17 mg/kg为红壤磷素流失的环境阈值,同时还指出,径流TP浓度或流失量与土壤NaOH-P含量呈显著正相关。