宁南宽谷丘陵区土壤肥力质量对生态恢复的响应

宁南宽谷丘陵区固原试区经过20多年的综合治理与生态恢复重建,土地利用结构和林草覆盖率发生了很大的变化.针对不同生态恢复措施对土壤肥力质量的影响进行了研究,结果表明天然草地和灌木林地有机质、速效氮和速效钾等养分含量明显高于农地和果园,土壤pH和容重降低,土体中＞5 mm水稳性团聚体和＞0.01 mm微团粒的数量显著地增加,土壤的营养状况得到很大改善,结构变好,协调供应养分和水分的能力提高,能促进黏粒形成聚积,提高土壤酶活性,有效地减少水土流失,防止土地退化和保护生态环境.土壤综合质量指数表现为灌木林≈天然草地>人工草地>农地≈果园.     

黄土丘陵区退耕坡地植被自然恢复过程及其对土壤入渗的影响

生态系统自我修复是黄土高原植被恢复的重要途径。以永久性天然草地和三龄沙打旺人工草地为对照,在对黄土丘陵区坡地退耕植被自然恢复过程群落演替、地上部分生物量的增长及其组成动态变化特征调查的基础上,定量分析了不同恢复阶段主要群落下土壤的入渗能力。研究表明,随着植被演替的进展,群落生物量逐步增加,土壤入渗能力显著改善。退耕草地土壤表层0-20cm土壤渗透能力(K10℃)每年可提高0.10mm。植被改善土壤入渗能力的有效深度达40cm。说明黄土丘陵区通过坡地退耕还林还草恢复植被可以改善土壤渗透性能,强化降雨就地入渗,减少水土流失。     

黄土丘陵沟壑区退耕地植被恢复中的土壤水分变化研究

选择了黄土高原安塞县境内的纸坊沟、县南沟、西沟、郭阳湾等不同流域,对黄土丘陵沟壑区退耕地植被恢复过程中的土壤水分变化规律进行了研究.研究结果表明,随着退耕年限的增长,60 cm以下土层的土壤水分含量逐渐减少;对于不同地形条件的土壤含水量,阴坡＞半阴坡＞阳坡,坡下＞坡中＞坡上,并且随着坡度的增大,土壤含水量减小;不同的植被类型土壤水分含量也不同,在选择的草地、灌木地、林地3种植被类型中,以草地的土壤含水量最高,林地最小,灌木地介于两者之间;从恢复方式看,自然恢复的土壤水分含量相对较高,人工恢复的土壤水分含量相对较低,自然+人工恢复介于两者之间.另外,对于同一种植被类型,生物量越大,土壤水分含量越小.     

黄土丘陵区刺槐林土壤团聚体稳定性和土壤可蚀性动态变化

退耕还林工程是黄土高原控制水土流失的主要措施之一,探讨退耕还林对土壤团聚体稳定性与土壤可蚀性的影响,可为黄土高原地区生态恢复和水土保持效益评价提供科学依据。以农田为对照,选取不同退耕年限(5,10,15,20,25,30年)刺槐林为研究对象,研究退耕还林后0—30 cm土层土壤团聚体稳定性和土壤可蚀性动态变化,并探讨土壤可蚀性与土壤团聚体稳定性之间的关系。结果表明:(1)＞0.25 mm水稳性团聚体含量、平均重量直径、几何平均直径随着退耕年限增加呈递增趋势,三者相比退耕前(农田)分别增加32%~79%,32%~98%,2%~60%。(2)土壤团聚体分形维数随着退耕年限增加呈递减趋势,较退耕前减少0.6%~6.0%;土壤有机质随着退耕年限增加呈递增趋势,较退耕前增加8.4%~38.9%。(3)土壤可蚀性因子(K)随着土层增加而增加,但随退耕年限增加呈递减趋势,随退耕年限递增(K)分别减少1.0%,2.7%,3.6%,3.9%,5.0%,7.9%。(4)退耕还林后,＞0.25 mm水稳性团聚体含量和土壤团聚体分形维数是土壤可蚀性变化的主要驱动因子; 地上生物量通过影响＞0.25 mm水稳性团聚体含量和土壤团聚体分形维数间接影响土壤可蚀性因子(K),且总效应最大。退耕还林后地上生物量增加对土壤团聚体的形成与稳定,以及土壤可蚀性降低起着重要作用,且退耕还林可显著提高团聚体稳定性,降低土壤可蚀性。     

三峡库区小流域不同生态恢复阶段的水土流失特征

在三峡库区汝溪河小流域,采用“空间代替时间”方法对撂荒地和柏木新造林、幼龄林、中龄林4个恢复阶段的水土流失特征进行研究.结果表明:撂荒地演变为柏木新造林、幼龄林和中龄林后,水土流失明显减少,土壤流失量大小排序为撂荒地＞新造林＞幼龄林＞中龄林;表层(0-20 cm)土壤砂粒含量分别减少2.95％,6.86％和9.51％,而粗粉粒和物理性粘粒含量增加;各层土壤的抗蚀性明显增强,且随土层加深而降低;各层土壤团聚体的稳定性提高,而且土壤团聚体破坏率均需较长时间达到稳定,尤其是幼龄林和中龄林.可见,植被的保持水土、改良土壤作用随生态恢复进程得到增强.但在三峡库区增加森林植被覆盖的同时,还应注重培育和维护合理的林分结构.     

不同土地利用方式下紫色土结构特性变化研究

基于野外调查、取样和室内实验分析,研究了粤东北不同土地利用方式下紫色土团聚体组成及其结构特性变化.结果表明:(1)各土地利用类型紫色土表层风干团聚体分布以＞5 mm粒径为主,＞0.25 mm团聚体含量均大于91%.湿筛后各土层＞0.25 mm水稳性团聚体含量明显减少,平均为54.36%,土地利用方式对紫色土水稳性团聚体影响较大.(2)表土层＞0.25 mm湿筛团聚体含量顺序为:林地＞果园＞茶园＞撂荒地＞旱地,＞5 mm团聚体水稳性与有机质和黏粒含量成正相关.各利用类型团聚体破坏率介于31.12%～47.60%,表现为旱地＞撂荒地＞茶园＞果园＞林地.(3)5种土地利用类型各土层团聚体平均重量直径(MWD)平均值为2.26 mm,除旱地外,其他利用类型土壤团聚体MWD均随土壤深度增加而逐渐减少.各土层总孔隙度介于38.20%～45.28%,表层非毛管孔隙度表现为:林地＞沙田柚果园＞茶园＞撂荒地＞旱地,底层土壤亦有类似变化规律.     

晋西黄土区不同土地利用方式对土壤物理性质的影响

通过野外调查与室内实验相结合的方法,对晋西黄土区5种土地利用方式的土壤容重、土壤孔隙度及贮水量、土壤微团聚体分形特征进行了对比分析,以期为该地区土壤结构的改良提供理论指导.结果表明:各土地利用方式下随着土层深度的增加,土壤容重均显著增大,土壤孔隙度均显著下降,人工混交林土壤物理结构最好,荒草地最差;土壤0-50 cm贮水能力依次为人工混交林(74.56士14.96) mm＞人工纯林(72.13±8.63) mm＞经济林地(65.51±6.43) mm＞农地(61.38±9.55) mm＞荒草地(55.19±13.18)mm,其中人工混交林与人工纯林,农地和经济林地之间无显著差异,荒草地与其他土地利用类型均差异显著;土壤微团聚体平均分形维数(D)表现为荒草地(2.37±0.07)＞农地(2.32±0.08)＞经济林地(2.25±0.06)＞人工纯林(2.09±0.05)＞人工混交林(2.07±0.08);土壤微团聚体分形维数(D)与土壤容重,0～0.005 mm,0.005～0.01 mm和0.01～0.05 mm粒级土壤微团聚体体积分数均呈极显著正相关关系,与土壤各孔隙度及其所对应的贮水量和0.05～0.25 mm粒级土壤微团聚体体积分数均呈极显著负相关关系.     

不同土地利用方式对岩溶山地土壤团粒结构的影响

研究了 5种利用方式对岩溶山地土壤水稳定性团聚体的影响。结果表明 :>0 .2 5 mm水稳定性团聚体为草坡 >林地 >弃耕地 >果园 >耕地 ;林地、草坡的土壤表层和亚表层水稳定性团聚体以 >2 mm为主 ,而果园、弃耕地、耕地土壤 >2 mm的水稳定性团聚体较小。水稳定性团聚体以及团聚的水稳性均与有机质的含量呈正相关 ,林地、草坡开垦后 ,土壤有机质分解加快或补充减少是土壤团聚体水稳定性下降及数量减少的主要原因。坡耕地退耕后 ,土壤团聚体可得到恢复。     

盐渍化弃耕地不同恢复模式下土壤有机碳及呼吸速率的变化

对干旱区盐渍化弃耕地不同恢复模式下土壤有机碳及呼吸速率的变化特征进行分析,结果表明:盐渍化弃耕地不同恢复模式下土壤有机碳含量为人工草地＞补水＞补植＞原始弃耕地,盐渍化弃耕地通过植被恢复后逐步向碳积累的过程转变,呈现碳汇现象,其中,人工草地的土壤有机碳含量和有机碳密度分别比弃耕地高出63.45％和65.47％.土壤有机碳与土壤速效养分存在着密切的正相关关系.植被恢复后明显增加了土壤呼吸速率,不同恢复模式下土壤呼吸温度敏感系数Q10的值为人工草地(1.48)＞补水(1.21)＞补植(1.15)＞原始弃耕地(1.13);土壤有机碳与土壤呼吸速率之间呈显著正相关关系,与温度敏感系数呈正相关关系.     

不同人工恢复林对退化红壤团聚体组成及其有机碳的影响

研究土壤团聚体的组成及其有机碳的分布,有助于从微观角度理解土壤结构与功能的相互作用.采用于筛法和湿筛法,研究南方红壤退化地实施人工恢复30年后,马尾松与阔叶复层林(PB)、木荷+马尾松混交林(SP)和阔叶林(BF)3种典型林分在0～60 cm土层的团聚体组成及其有机碳分布特征,分析土壤团聚体有机碳与总有机碳相关关系.结果表明:各恢复林分土壤机械稳定性团聚体质量分数,以＞2 mm粒径所占比例最大(均在60％以上),而在水稳性团聚体中,以＜0.05 mm粒径占优势.不同林分土壤团聚体结构破坏率顺序依次为BF(53.38％～84.27％) ＞SP(52.22％ ～70.86％) ＞PB(22.70％ ～47.83％).机械稳定性和水稳性团聚体有机碳质量分数均以PB最高,随着土层深度的增加,各林分土壤团聚体有机碳质量分数呈下降趋势.水稳性大团聚体(＞0.25 mm粒径)有机碳质量分数总体高于相应土层的总有机碳质量分数,而微团聚体的(＜0.25 mm粒径)则低于后者,说明有机碳对于大团聚体的形成和水稳性具有积极作用.土壤团聚体有机碳与总有机碳的相关关系分析表明,土壤团聚体有机碳的增加,对总有机碳的积累具有正面影响.保留密度大、灌木(草)层盖度高的马尾松与阔叶复层林土壤团聚体的数量和质量更高;因此,在红壤侵蚀退化地森林恢复初期,可通过适当密植、增加林下灌草覆盖等措施,增加有机碳的输入,促进团聚体的形成和稳定,从而加速了退化土地的土壤结构改善和功能恢复.该研究可为南方严重红壤退化地生态恢复中的林分类型选择和优化配置提供科学依据.     

长期定位施氮肥对保护地土壤钙素分布的影响

利用长期定位试验系统地研究了单施氮肥和氮肥+有机肥配施对土壤钙素分布的影响。结果表明：单施氮肥和氮肥+有机肥配施处理土壤全钙和水溶性钙含量分布均为0 ~ 20 cm＞20 ~ 40 cm土层,而吸附性钙素含量分布为0 ~ 20 cm＜20 ~ 40 cm土层。单施氮肥处理两土层土壤水溶性钙含量均高于氮肥+有机肥配施处理,而全钙和吸附性钙素含量均低于配施处理。单施氮肥处理土壤不同粒级全钙含量分布均为：（＜0.1 mm）＞0.1 ~ 0.2 mm＞0.2 ~ 0.5 mm＞0.5 ~ 1 mm,氮肥+有机肥配施处理为：（＜0.1 mm）＞0.5 ~ 1 mm＞0.1 ~ 0.2 mm＞0.2 ~ 0.5 mm。两组处理土壤各粒级水溶性钙和吸附性钙含量分布均为：（＜0.1 mm）＞0.1 ~ 0.2 mm＞0.2 ~ 0.5 mm＞0.5 ~ 1 mm。     

金沙江干暖河谷不同土地利用条件下土壤抗冲性研究

采用原状土冲刷法对金沙江干暖河谷冲沟侵蚀区4种不同土地利用条件下的土壤进行抗冲性试验研究。结果指出,不论何种土地利用类型表层土壤的抗冲性随时间增长而增强,其关系可以用幂函数得到较好的拟合；土壤抗冲性强弱表现为荒草地稳定沟＞荒草地活动沟＞耕地＞裸地活动沟,这4者的土壤抗冲性指标均值比为1．0：1．4：3．0：21．5(荒草地稳定沟：荒草地活动沟：耕地：裸地活动沟)。这4种土地利用类型的亚表层土壤的抗冲性也有相同的趋势。研究表明,植物根系有明显的减沙效应,根系密度与根量是土壤抗冲能力的2个重要的生物指标。土壤有机质、＞0．25mm水稳性团聚体,尤其是粗粒径(3～5 mm,5～10mm,＞10mm)的水稳性团聚体的增加有利于提高土壤的抗冲性。     

黄土高原恢复植被防止土地退化效益研究

通过野外考察和室内分析,研究结果表明,在黄土高原地区恢复植被能显著提高土壤有机质和速效氮,钾等营养元素的含量,降低土壤pH和容量,增加土体水稳性团聚体的数量,提高土地的生产能力,促进土壤腐殖化和粘化过程的进行,乔木林地速效养分丰富,粘度和＞0.25mm团聚 的数量大,灌丛草地则酸性较强,紧实度偏低,＞0.05mm的微团粒含量的较高,乔木林地防止土地退化的效益好于灌从草地。     

黄土丘陵区土壤团聚体分形特征及其对植被恢复的响应

采用计算分形维数的方法,对黄土丘陵区典型草原带土壤团聚体的分形特征及其对植被恢复的响应进行研究。结果表明：1）在植被恢复初期,土壤〉10mm粒级的团聚体含量在0～20和20—40cm层次均较高,含量为331．4～525．6g/kg。随植被恢复年限增加,10—7、7～5、5～3、3～2、2—1mm粒级的团聚体绝对含量下降差异不明显。1～0．5、0．5-0．25和〈0．25mm小粒级土壤团聚体含量,在植被恢复初期（7a）较高。2）随着植被恢复年限增加。土壤〉5mm粒级的水稳性团聚体含量相对下降很快,恢复7a之后,大粒级土壤团聚体表现为上层含量比下层含量低的趋势。相对于干筛结果而言,土壤水稳性团聚体的粒径分布更为均匀、稳定,恢复7a之后的土壤〉0．25mm团聚体含量占到40％～50％,而〉5mm的土壤团聚体则占10％～23％。植被恢复过程中,土壤团聚体由大的团块向小颗粒的土壤团聚体转换,粒径分布更为均匀,土壤结构逐渐改善。3）不同恢复年限土壤团聚体分形维数变化范围为表层2．75～2．86,表下层2．77—2．89,变化范围小,20～40cm土层的分形维数大于0～20cm,恢复植被可使土壤分形维数降低,土壤结构得到改善。     

恢复年限对裸露边坡土壤团聚体颗粒和碳、氮、磷分布的影响

研究了不同恢复年限下裸露边坡土壤团聚体颗粒的分布以及土壤团聚体颗粒碳、氮、磷元素的含量。研究选取切挖后恢复43a和切挖后恢复3a的裸露边坡为研究对象,以农田为对照,分别采集上述边坡土壤样本,通过一组土壤筛将土壤样品筛分,计算各粒级(0.25mm,0.25~0.5mm,0.5~1mm,1~2mm,2~3mm,3~5mm和5mm共7个粒级)土壤团聚体百分含量,而后将土壤各粒级团聚体分别研磨用于化学测定。研究结果表明,随着边坡恢复年限的增加土壤颗粒向大团聚体聚集,5mm粒级团聚体含量表现为切挖43a边坡切挖3a边坡农田。切挖后恢复43a的裸露边坡2mm粒级团聚体占全土的82.85%,切挖后恢复3a的裸露边坡2mm粒级团聚体占77.48%。土壤有机碳和氮含量在对应各粒级团聚体中均表现为切挖43a边坡农田切挖3a边坡。切挖后恢复43a的裸露边坡粒径5mm团聚体中有机碳占全土有机碳含量的46.24%,切挖后恢复3a的裸露边坡为35.48%。切挖后恢复43a的边坡粒径5mm团聚体氮含量占全土氮含量的比例为56.62%,切挖后恢复3a的边坡为43.61%。各粒级团聚体的C/N研究结果显示,切挖后恢复43a的裸露边坡土壤团聚体C/N高于切挖后恢复3a的裸露边坡的C/N。而土壤团聚体磷含量表现为农田切挖43a边坡切挖3a边坡,其中切挖后恢复43a的边坡和切挖后恢复3a的边坡土壤各粒级团聚体磷含量之间差异不显著。研究认为,随着边坡恢复年限的增加,土壤结构逐渐恢复,土壤大团聚体(粒径5mm)所能提供的碳、氮和磷元素也逐渐增加。     

利用热脉冲技术研究石子覆盖对土壤内部蒸发的影响

地表覆盖能够减少土壤蒸发,对土壤保水、保墒有重要意义.本文基于显热平衡原理,探究了石子覆盖对近表层土壤内部蒸发的影响.应用热脉冲技术测定的热参数和土壤温度得到土壤内部蒸发速率、显热通量、土层上下部显热通量差、潜在汽化热和显热贮藏量变化.与裸土相比,石子覆盖以后近表层显热贮藏量无明显变化,t检验3 ～9 mm、15 ～ 21 mm、27～33 mm p值分别为0.439、0.100和0.096,均大于0.05,显热通量减小,t检验3 mm、15 mm、27 mm p值分别为0、0、0.005,均小于0.05,土层上下部显热通量差明显减小,t检验3～9 mm、15 ～ 21 mm p值均为0＜0.05,27 ～ 33 mm p值为0.059＞0.05,潜在汽化热增加,t检验3 ～9 mm、15 ～ 21 mm、27 ～33 mm p值均为0＜0.05,因此用于土壤蒸发的能量减小,致使土壤蒸发速率降低,t检验3～9 mm、15～21 mm p值均为0＜0.05,27 ～ 33 mm p值均为0.100 ＞0.05.土壤蒸发速率变化趋势与土壤显热通量差变化趋势一致:与裸土相比,石子覆盖以后土壤蒸发速率和土层上下部土壤显热通量差的峰值出现的时间滞后,3～9 mm、15～21 mm峰值出现的时间均滞后两天.因此石子覆盖以后土壤蒸发的变化主要表现在土壤蒸发速率减小且蒸发速率峰值出现时间滞后.     

宁化禾口紫色土不同治理措施土壤结构特性

对宁化禾口紫色土土壤严重侵蚀地采取3种不同治理措施的土壤结构特性进行研究,结果表明采用容重、分散率、团聚状况、土壤有机质、土粒团聚度、总孔隙度、通气度等指标基本上能表征该地土壤结构.经过强化治理后,土壤有机质、＜0.001mm土壤总粘粒含量、＞0.25mm水稳性团聚体含量均高于粗放治理和未治理地;而土壤破坏率、土壤分散率、土壤侵蚀率则低于粗放治理和对照地,说明强化治理后土壤结构性、渗透性、抗蚀性等得到改善.然而,强化治理地的结构性、渗透性、抗蚀性各项指标仍低于20世纪60年代中期在原马尾松疏林地采取的封禁治理,说明侵蚀退化紫色土的治理应根据其所处的不同退化阶段而采取相应的治理措施,才能使土壤的结构得到较好的恢复.     

植被恢复对油茶园梯壁土壤团聚体及赋存有机碳的影响

为研究梯壁稳定性与植被演替之间的关系,选取不同植被恢复年限(2年、5年、10年、30年)和不同植被演替阶段(裸地、苔藓、苔草、苔草灌)的梯壁为研究对象,采集表层(0-5 cm)和亚表层(5-20 cm)土壤样品,分析恢复年限和演替阶段对梯壁土壤团聚体及其赋存有机碳的影响。结果表明:土壤大团聚体(＞0.25 mm)含量随演替阶段增加不断提高,相同演替阶段恢复年限越久大团聚体占比越高,30年苔草灌阶段大团聚体占比达91.63%;土壤平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)在0-5,5-20 cm土层均表现出随恢复时间增加逐渐增加趋势,30年土壤MWD和GMD分别为1.07~1.41,0.88~1.17 mm,在不同演替阶段表现为苔草灌＞苔草＞苔藓＞裸地;土壤有机碳含量与大团聚体显著相关(r=0.83,p＜0.001),表明植被演替与种植年限对于梯壁土壤固碳有积极影响。植被演替和植被恢复时长可以改善梯壁土壤结构,提高梯壁土壤团聚体稳定性和抗蚀性。研究结果可为优化梯田开发提供理论参考。     

衡阳紫色土丘陵坡地不同植被恢复阶段土壤酶活性特征研究

本文以典型的衡阳紫色土丘陵坡地不同植被恢复阶段为研究对象,采用空间代替时间序列方法,选用立地条件基本相似的草坡阶段（Grassplot, GT）、 灌草阶段（Frutex and grassplot,FG）、 灌丛阶段（Frutex, FX）和乔灌阶段（Arbor and frutex, AF）,通过调查取样和实验分析,对不同植被恢复阶段的土壤酶、 养分与微生物及其相关性进行了研究。结果表明, 1）随着恢复阶段的演替,脲酶、 多酚氧化酶、 蔗糖酶与过氧化氢酶的活性显著增加,在每个恢复阶段,脲酶、 多酚氧化酶、 蔗糖酶与过氧化氢酶活性随着土层的加深而逐渐减弱,脲酶与多酚氧化酶、 蔗糖酶与过氧化氢酶活性呈显著正相关关系,蔗糖酶与脲酶和多酚氧化酶呈极显著正相关。 2）随着恢复阶段的演替,土壤养分的时空变化与土壤酶活性的变化趋势基本一致,土壤有机碳、 全氮与碱解氮含量呈上升趋势,土壤pH随植被恢复和演替而降低,随土壤深度的增加而上升,与土壤酶活性的变化趋势相反;脲酶与有机碳、 全氮、 碱解氮呈极显著正相关,与pH呈显著负相关,多酚氧化酶与有机碳、 碱解氮呈极显著正相关,与全氮、 速效磷、 速效钾呈显著正相关,与pH呈显著负相关,蔗糖酶活性与有机碳、 全氮、 碱解氮、 速效磷、 速效钾呈显著正相关。 3）不同恢复阶段土壤细菌数量最多,真菌数量和放线菌数量与细菌数量的变化趋势各不相同;细菌平均数量为AF＞FX＞FG＞GT,真菌数量为 FG＞GT＞FX＞AF,放线菌数量为 GT＞FX＞FG＞AF。4）主成分分析揭示脲酶与多酚氧化酶可作为衡阳紫色土丘陵坡地土壤质量评价的指标。研究结果将丰富该地区植物生态学与恢复生态学的内容,为衡阳紫色土丘陵坡地生态系统的恢复与重建提供了重要依据。     

黄土丘陵沟壑区植被恢复过程中的土壤抗蚀与细沟侵蚀演变

对黄土丘陵沟壑区安塞纸坊沟和县南沟、延安燕沟 3 个流域不同恢复年限的植物群落的土壤抗蚀性和侵蚀程度进行了研究.对12个土壤抗蚀性指标进行主成分分析表明,土壤抗蚀性(主成分综合指数)强弱为灌木群落阶段＞多年生草本和蒿类群落阶段＞一二年生草本群落阶段,与一二年生草本群落阶段相比,灌木群落阶段与多年生草本和蒿类群落阶段的土壤抗蚀性分别增加了362.29% ～ 673.33% 和 574.71% ～ 930.00%;野外调查结果分析表明,随着植被的恢复演替,土壤侵蚀量呈现明显的下降趋势,灌木群落阶段的土壤侵蚀量仅为演替初期的1.42% ～ 5.59%;通过回归分析,土壤侵蚀量和水稳性团聚类因子,以及有机质含量之间分别存在极显著与显著相关关系,鉴于土壤分析的易获性,可选择＞0.5 mm水稳性团聚体与有机质含量作为反映土壤侵蚀程度的指标.