黄土丘陵区不同植被类型根际土壤微团聚体及颗粒分形特征

 【目的】研究黄土丘陵区坡耕地退耕后不同植被根际土壤微团聚体及颗粒的分形特征,为该地区植被恢复中土壤质量评价和生态恢复的持续健康发展提供科学依据。【方法】通过室内分析,运用分形理论,研究黄土丘陵区墩山小流域天然草地、人工草地和人工灌木等6种植被根际土壤微团聚体以及颗粒组成的分形特征。【结果】黄土丘陵区坡耕地退耕后,不同植被对土壤微团聚体以及颗粒组成影响不同。无论是根际还是非根际,天然草地0.25—0.05 mm、0.05—0.01 mm微团聚体含量以及土壤团聚状况、团聚度均高于人工灌木和人工草地,而0.25—0.05 mm、0.05—0.01 mm土壤颗粒含量以及分散系数、分散率低于人工灌木和人工草地,根际微团聚体分形维数和颗粒分形维数高于人工灌木和人工草地。除柳枝稷外,根际土壤团聚状况和团聚度高于非根际,分散系数和分散率低于非根际;不同植被根际微团聚体分形维数和颗粒分形维数均低于非根际土。相关性分析表明,与非根际相比,根际土壤微团聚体及颗粒分形维数与土壤基本理化性质相关性更显著。【结论】黄土丘陵区坡耕地退耕后,天然草地对于土壤微团聚体的改善作用优于人工灌木和人工草地。与非根际相比,根际土壤具有更好团聚结构,而且根际土壤分形特征能更好反映土壤性质的变化规律,因此可作为该地区植被恢复过程中土壤质量评价的指标。     

青花椒种植对土壤微团聚体分形维数和生化特性的影响

【目的】研究坡耕地转变为青花椒林地和弃耕地后土壤微团聚体组成、分形维数和土壤肥力变化,以及分形维数与土壤肥力之间的关系,为坡耕地退耕后青花椒种植和土壤管理提供参考。【方法】以川东丘陵区青花椒林(2,5,9和14年,分别以QHJ-2、QHJ-5、QHJ-9和QHJ-14表示)、弃耕地(14年,QGD)和坡耕地(CK)为研究对象,测定土壤微团聚体组成、养分含量、酶活性与微生物数量,运用分形模型和隶属函数法分别计算微团聚体分形维数和土壤肥力综合值,并探讨土壤微团聚体分形维数(D)、特征微团聚体组成比例(PCM)和粒径0.02mm与2～0.02mm土壤微团聚体含量的比值(RMD)与土壤肥力间的关系。【结果】坡耕地退耕为青花椒林和弃耕地促进了大粒径土壤微团聚体含量的增加和小粒径土壤微团聚体含量的降低。坡耕地转变为青花椒林地后,土壤养分含量、微生物数量和酶活性均显著增加,相同退耕年限下,青花椒林地土壤养分含量、微生物数量和酶活性均优于弃耕地。土壤肥力综合值表现为QHJ-14QHJ-9QGDQHJ-5QHJ-2CK。土壤PCM、RMD和D均随着青花椒种植年限的延长而降低。土壤PCM、RMD和D与土壤养分含量、微生物数量和酶活性及土壤肥力综合值呈显著负相关(P0.05)。【结论】坡耕地种植青花椒和弃耕有利于改善土壤微团聚体的组成,促进小粒径微团聚体向大粒径微团聚体聚合,能有效提高土壤肥力;土壤PCM、RMD和D可作为坡耕地退耕后土壤肥力变化的综合评价指标。     

土壤分散性与分形维数对坡耕地转变为藤椒林地的响应

为了解坡耕地转变为藤椒林地后土壤分散性、分形维数和肥力特征,探讨土壤分形维数与肥力的相互关系,为坡地退耕种植藤椒和土壤管理提供参考,以川东丘陵区坡耕地退耕后种植形成的3 a(TJ-3)和5 a(TJ-5)藤椒林及对照农耕地(CK)为对象,采集0~20 cm土层样品,测定土壤微团聚体组成、颗粒组成、养分含量、酶活性和微生物数量,运用隶属函数法综合评价藤椒种植对土壤分散性和肥力的影响。结果表明:坡耕地转变为藤椒林地后,土壤微团聚体组成中2~0.02 mm粒级颗粒含量增加,<0.02 mm粒级颗粒含量降低。土壤结构性颗粒指数、团聚状况、团聚度、物理稳定性指数,有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量,细菌、真菌、放线菌和总微生物数量,蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性,颗粒分形维数和肥力综合值均随种植年限延长而增加;相反,土壤分散率、侵蚀系数、分散性综合值和微团聚体分形维数随种植年限延长而降低。土壤分散性综合值和微团聚体分形维数与土壤养分含量、微生物数量和酶活性及土壤肥力综合值均呈显著相关性(P<0.05)。说明种植藤椒促进土壤较小粒级的微团聚体向较大粒级微团聚体聚合,改善土壤微团聚体组成,增加土壤结构稳定性。土壤分散性综合值和微团聚体分形维数可以作为坡地退耕后土壤肥力变化的综合性评价指标。     

不同坡长扰动土壤微团聚体及颗粒组成的分形特征

为研究径流小区紫色土在不同坡长下人为扰动地表后土壤微团聚体及颗粒组成的分形特征,通过野外采样与室内分析相结合的方法,研究了在20、40和60m坡长下扰动地表与自然坡长下土壤微团聚体及颗粒组成的分形特征及其与土壤理化性质的关系。结果表明:土壤颗粒组成中的优势粒级是0.250~0.050 mm,含量在33.21%~22.55%。土壤微团聚体中的优势粒级是0.250~0.050mm,次级优势粒级是0.050~0.010mm。扰动地表下的土壤分形维数小于自然坡长下的分形维数,坡长越长分形维数越高。坡长越长土壤养分含量越高,即:604020m,3种坡长扰动地表处理下的土壤养分均小于自然坡长下的土壤养分。土壤分形维数同土壤容重呈极显著正相关(P0.01),同土壤全量养分呈极显著相关(P0.01),扰动地表下的土壤分形维数同土壤孔隙度呈显著或极显著相关(P0.01或P0.05)。土壤微团聚体机及颗粒组成的分形维数能较好地反映紫色土区土壤的理化性状,更加直观的体现人为扰动地表后土壤理化性质及土壤性状的变化,为紫色土区土壤质量评价和农业评价提供科学依据。     

青花椒种植对土壤微团聚体分形维数和生化特性的影响

【目的】研究坡耕地转变为青花椒林地和弃耕地后土壤微团聚体组成、分形维数和土壤肥力变化,以及分形维数与土壤肥力之间的关系,为坡耕地退耕后青花椒种植和土壤管理提供参考。【方法】以川东丘陵区青花椒林（2,5,9和14年,分别以QHJ-2、QHJ-5、QHJ-9和QHJ-14表示）、弃耕地（14年,QGD）和坡耕地（CK）为研究对象,测定土壤微团聚体组成、养分含量、酶活性与微生物数量,运用分形模型和隶属函数法分别计算微团聚体分形维数和土壤肥力综合值,并探讨土壤微团聚体分形维数（D）、特征微团聚体组成比例（PCM）和粒径＜0.02 mm与2~0.02 mm土壤微团聚体含量的比值（RMD）与土壤肥力间的关系。【结果】坡耕地退耕为青花椒林和弃耕地促进了大粒径土壤微团聚体含量的增加和小粒径土壤微团聚体含量的降低。坡耕地转变为青花椒林地后,土壤养分含量、微生物数量和酶活性均显著增加,相同退耕年限下,青花椒林地土壤养分含量、微生物数量和酶活性均优于弃耕地。土壤肥力综合值表现为QHJ-14＞QHJ-9＞QGD＞QHJ-5＞QHJ-2＞CK。土壤PCM、RMD和D均随着青花椒种植年限的延长而降低。土壤PCM、RMD和D与土壤养分含量、微生物数量和酶活性及土壤肥力综合值呈显著负相关(Plt;0.05)。【结论】坡耕地种植青花椒和弃耕有利于改善土壤微团聚体的组成,促进小粒径微团聚体向大粒径微团聚体聚合,能有效提高土壤肥力;土壤PCM、RMD和D可作为坡耕地退耕后土壤肥力变化的综合评价指标。     

柑橘林下养鸡对土壤团粒结构分形特征的影响

在四川盆周低山丘陵区柑橘Citrus reticulata林下养鸡Gallus domesticus,研究不同养鸡密度(0,600,1 200和2 400只·hm-2)对表层(0~20 cm)土壤团聚体组成、分形维数、理化性质、微生物数量和土壤酶活性的影响,探讨分形维数与土壤理化性质、微生物数量及土壤酶活性的关系。结果表明:林下养鸡使0.25 mm粒径团聚体(干筛)和0.25 mm粒径水稳性团聚体(湿筛)含量分别增加1.9%~5.0%和7.3%~24.5%,且随养鸡密度的增加而增加。土壤分形维数为2.174~2.760,且分形维数随养鸡密度、0.25 mm粒径团聚体(干筛)和水稳性团聚体(湿筛)含量的增加而降低,与0.25 mm和5.00 mm水稳性团聚体含量呈极显著相关(P0.01)。林下养鸡降低了土壤容重、改善了土壤孔隙,增加了土壤养分、微生物数量和酶活性,其土壤肥力的提高作用随养鸡密度的增加而增加,且土壤理化性质、微生物数量和酶活性与分形维数间呈显著相关(P0.05)。说明柑橘林下养鸡能有效改善土壤团聚体组成和土壤肥力,降低土壤团聚体和水稳性团聚体分形维数。     

季节性冻融对机械压实黑土微团聚体特征的影响

采用田间模拟机械压实的方法,通过对连续两季季节性冻融后不同深度(表层0~20 cm、亚表层20~40 cm和下层40~80 cm)不同压实次数(0、3和12次)土壤水稳性微团聚体组成(≥0.25 mm、0.25~0.05 mm、0.05~0.02 mm、0.02~0.002 mm、＜0.002 mm粒级)、分形维数(D)和分散系数等特征指标的测定、计算与分析,研究了两季季节性冻融对黑土区0~80 cm土层范围内土壤微团聚体特征的影响,讨论了季节性冻融与机械压实的交互作用。结果表明:季节性冻融对不同深度黑土微团聚体组成及稳定性的影响不同,主要表现为增加表层土壤微团聚体的稳定性,降低亚表层和下层土壤微团聚体的稳定性,且连续两季冻融对黑土微团聚体组成及稳定性的影响也存在差异,1季冻融主要显著增加无压实土壤微团聚体的稳定性,而2季冻融却显著降低无压实土壤微团聚体的稳定性;两季冻融结束后,3次压实土壤微团聚体D值和分散系数均高于对照(P＜0.05),尽管12次压实土壤分散系数同样高于对照(P＜0.05),但土壤微团聚体D值与对照相比无显著差异,季节性冻融与机械压实的交互作用主要表现为季节性冻融加剧少次压实土壤微团聚体的破坏、降低其稳定性,而对多次压实土壤微团聚体的组成及稳定性有一定的恢复作用。      

不同杉木林经营模式土壤颗粒的分形特征

为了揭示不同杉木林经营模式的土壤结构演变规律,应用分形模型,对不同杉木林经营模式下土壤颗粒的分形维数及其与理化性质的相关性进行研究。结果表明,不同杉木林经营模式0-20 cm和20-40 cm土层的土壤颗粒分形维数值由大到小均为人工林1人工林2老龄林萌芽林天然林,这说明2种近自然杉木林经营模式(萌芽林与老龄林)比传统栽杉模式(人工林1与人工林2)更有利于改善土壤结构,但仍不如天然次生常绿阔叶林。0-20 cm和20-40 cm土层的土壤颗粒分形维数均与0.25-0.05 mm粒径土壤微团聚体含量呈极显著负相关,与0.05-0.01 mm、0.005-0.001 mm及小于0.001 mm粒径土壤微团聚体含量呈极显著正相关;20-40 cm土层的土壤颗粒分形维数与全N含量呈极显著正相关,与其它理化指标的相关性均不显著。     

种植模式对核桃幼林土壤微团聚体组成与分形维数的影响

【目的】筛选核桃林下适宜的复合种植模式,并分析其对培肥土壤和提高林地经济效益的影响。【方法】在四川省雅安市大渡河干热河谷区,于核桃林下设置了4种种植模式,即核桃+甘蓝+甘蓝(HGG)、核桃+甘蓝+马铃薯(HGM)、核桃+白菜+大豆(HBD)、核桃纯林(HCK),并以农地(玉米+马铃薯,NCK)为对照,测定不同种植模式林下土壤的微团聚体组成和分形维数(D)、物理性质、养分含量和微生物数量,并探讨D和特征微团聚体组成比例(PCM)、微团聚体各粒级含量及土壤理化性质、微生物数量的关系。【结果】与NCK相比,4种复合种植模式林下土壤中的粒径0.25 mm土壤微团聚体含量均显著增加,粒径0.02 mm土壤微团聚体含量显著降低;不同种植模式林下土壤的D和PCM值由大到小依次表现为NCKHCKHBDHGMHGG。与NCK相比,HGG、HGM、HBD、HCK种植模式的土壤自然含水量及非毛管孔隙度、毛管孔隙度和总孔隙度分别增加12.2%～50.4%,2.4%～14.8%,2.8%～29.1%和2.6%～23.1%,体积质量降低4.6%～17.6%;有机质、全氮和碱解氮含量分别增加5.1%～14.9%,3.9%～12.5%和25.1%～112.5%;细菌、放线菌、真菌和总微生物数量分别增加21.4%～54.3%,19.2%～58.1%,17.8%～58.4%和21.2%～54.6%。相关分析表明,D和PCM值与土壤自然含水量、孔隙度、养分含量和微生物数量均呈极显著负相关,与体积质量呈极显著正相关。【结论】大渡河干热河谷区采用"核桃+甘蓝+甘蓝"种植模式,能有效改善核桃幼林林下土壤微团聚体组成,降低土壤D和PCM,提高土壤养分含量和微生物数量,是该地区最佳的核桃林下复合种植模式。     

脱硫副产物配合淋洗对碱化土壤团聚体含量的影响

【目的】土壤团聚体特征是反映土壤结构好坏的重要指标。探究脱硫副产物配合淋洗对碱化土壤团聚体的影响,可为评价改良后土壤结构状况提供重要参考。【方法】本文基于内蒙古河套灌区长期碱化土壤改良田间试验,分析了3种脱硫副产物施用量和3种淋洗量共9组处理下0-10,10-20, 20-40和40-60 cm深度土层的土壤干、湿筛团聚体的平均质量直径（MWD）、几何均重直径（GMD）、分形维数D、＞0.25 mm的团聚体比重（DR_0.25和WR_0.25）等参数特征,以及土壤容重和饱和导水率。【结果】施用脱硫副产物配合淋洗的综合处理显著降低了0-60 cm土壤容重,并提高了饱和导水率K_sat以及机械稳定性团聚体的GMD 和MWD,其中高脱硫副产物施用量（14.5 t·hm^-2）配合低水量淋洗处理（淋洗量为1.52×10³ t·hm^-2）的机械稳定性团聚体GMD和MWD显著高于其他处理。整体上,单一处理（仅施用脱硫副产物或仅淋洗）对团聚体的影响不显著,但仅淋洗处理下团聚体分形维数D显著高于仅施用脱硫副产物处理。综合处理中高脱硫副产物使用量处理在0-60 cm土壤剖面的分形维数D值均小于其他处理。改良后的碱化土壤中水稳性团聚体GMD和MWD远小于机械稳定性团聚体。多数碱化土壤团聚体参数与代换性钠含量、土壤碱化度（ESP）、土壤pH呈极显著负相关关系（P＜0.01）,而饱和导水率则与机械稳定性团聚体GMD,MWD和DR_0.25呈极显著正相关关系（P＜0.01）。【结论】施用脱硫副产物配合淋洗的改良对0-40 cm深度碱化土壤团聚体稳定性有明显的提升,土壤结构改善明显;仅施用脱硫副产物改良可以维持团粒结构稳定性,而仅淋洗改良则不利于团聚体的形成。     

微咸水淋洗对中度盐渍土区高粱和谷子生长发育的影响

[目的]探讨微咸水淋洗对高粱和谷子生长发育特征及产量的影响。[方法]选择松嫩平原吉林西部中度苏打盐渍土壤种植高粱和谷子,设对照、补充灌溉、低额淋洗(250 mm)和高额淋洗(400 mm)4个处理,利用当地微咸水进行淋洗灌溉试验与研究。[结果]补充灌溉和淋洗处理较对照均更好地促进了2种作物的植株生长和根系发育;2种作物补充灌溉处理的产量较对照达到极显著增长水平。高额、低额淋洗处理的高粱产量分别较补充灌溉增加26.2%和14.1%(P=0.01);高额淋洗处理的高粱产量虽比低额淋洗有显著增加,但未达极显著水平;高额、低额淋洗处理的谷子产量分别较补充灌溉增加78.5%和33.9%(P=0.01)。[结论]400 mm淋洗量已接近高粱试验地的淋洗上限,但不是谷子试验地淋洗量的上限。     

苏打盐渍土理化性质的微域特征及其对水盐运移的影响

    通过野外定位观测和室内分析,探讨微域尺度(32 m长的横截面)苏打盐渍土壤的性质以及水盐运移规律.结果表明:盐渍土地区在微域尺度上呈现盐化草甸土-浅位柱状碱土-白盖苏打碱土-中位柱状碱土的格局.苏打碱土分布在微坡地和高平地,其质地剖面结构为粉砂质亚黏土-黏土-粉砂-砂砾;盐化草甸土分布在相对低洼的部位,其质地以粉砂和砂砾结构为主.土壤理化性质的差异和微地貌特征影响盐渍土壤的水分-地下水之间的迁移转化.浅埋地下水的波动与大气降水在盐化草甸土水分的迁移转化密切相关,洼地(盐化草甸土)成为地表径流迁移汇集区.冻融积盐是松嫩平原土壤积盐的重要原因.冻融季节,盐化草甸土成为潜水迁移的汇集区.大量的潜水迁移并贮存在盐化草甸土冻层(10～30 cm土层的含水率高达50%以上),这可能是冬季地下水位急剧下降的一个重要原因.受冻结作用的影响,盐分自下而上在苏打碱土的冻层积聚,在消融期盐分迅速表聚使土壤表层的盐渍化程度加重.     

微咸水淋洗与施改良剂结合对滨海盐土的改良效果

通过盆栽试验的方法研究微咸水淋洗与施改良剂结合对滨海盐土的改良效果,结果表明:微咸水淋洗能够明显降低土壤全盐量和Na+、Cl-含量,但会造成土壤pH值的升高;改良剂葡萄酒泥和脱硫石膏配合施用能够降低土壤pH值,增加土壤养分含量;微咸水淋洗与施改良剂结合对黑麦草的出苗和生长都有一定的促进作用。     

鲁北平原咸水滴灌对土壤水盐分布和棉花产量的影响

鲁北平原是山东省重要的粮棉油生产基地,合理利用微咸水和咸水资源是亟待解决的问题。通过田间小区试验,以淡水滴灌处理为对照,设置不同矿化度咸水滴灌处理,研究全地膜覆盖条件下,咸水滴灌对棉花农田土壤水盐分布和产量的影响。结果表明,灌出苗水可以明显降低棉田主要根层土壤EC值,降低率在26.8%～29.0%之间。咸水滴灌减少了棉花对土壤水分的吸收,主要影响土层在40～100 cm,灌溉水矿化度越高,影响越大。与淡水滴灌相比,滴灌补灌矿化度6 g·L^-1以下的咸水对棉花产量没有明显的影响,而滴灌8 g·L^-1的咸水在降水偏少的年份能明显降低棉花产量。从土壤盐分的积累来看,利用滴灌补灌一次6 g·L^-1以下的咸水,通过黄河水和夏季降水淋洗土壤盐分,不会造成棉花根系分布层土壤盐分的积累。该研究结果可为鲁北平原区咸水利用提供科学依据。     

少、免耕对旱地土壤物理性质的影响

1988－1989年期间在河北省土肥所旱地研究了少，免耕地对土壤物理性质的影响，结果表明，少、免耕能增加＞0．25mm水稳性团聚体的含量，提高＞0．05mm微团聚体含量，比水容量降低，并且少、免耕又有效有效地降低了大、中孔隙含量，增大了微小孔隙含量，使气相容气度降低，土壤容量增加，总孔度减小，但少、免耕的毛隙度随时间和空间的变异较小，有机对的稳定性。     

人工降水条件下土壤脱盐动态规律的实验研究

本文通过室内模拟实验，并结合野外灌水脱盐实验，对比分析了土壤和淋溶液中的电导率、盐基离子以及pH的动态变化，探讨了滨海盐渍土灌水脱盐的动态规律与机理，为节约用水和盐渍土改良利用提供了理论依据。     

秸秆覆盖对土壤水盐运动的影响

对不同盐分含量（轻度盐化、中度盐化、重度盐化）的砂壤土进行了秸秆覆盖的模拟试验,结果表明：秸秆覆盖可有效地控制土壤水分的蒸发,从而控制盐分的表聚性,减轻土壤表层的盐化程度,从而达到改良盐渍土的目的。     

添加脱硫石膏对盐碱土壤入渗性能及土壤性质的影响

已有的科学研究和生产实践证明,添加脱硫石膏可以有效改良东北苏打盐碱土。但通过添加脱硫石膏如何影响土壤水分入渗性能及盐碱土性质的相关研究还比较缺乏。本文通过室内土柱淋洗试验,明确了土壤入渗效率随脱硫石膏用量的增加而增加,能够有效降低盐碱土的pH、EC、碱化度等,为盐碱土壤的改良修复提供了理论依据。     

新型复合改良剂改良盐渍土组方效果研究

针对吉林松原乾安盐渍土的理化性质,通过研究食用菌菌糠作为基质的新型复合改良剂对盐渍土的改良效果,探讨菌糠改良盐渍土的可行性。以菌糠为基质,添加石膏和硫酸铝,通过土培试验研究复合改良剂对盐渍土改良效果的影响。结果表明：复合改良剂能较好地改善盐渍土的理化性质,降碱作用明显;随菌糠用量的增加,土壤容重下降,土壤微团聚体（0.25～1 mm）数量明显增加,土壤pH、交换性钠含量和总碱度都逐渐下降。土壤总盐含量呈先逐渐降低、后略有升高的趋势。复合改良剂对土壤阳离子交换量的影响不是很大,各添加物的比例菌糠66%、石膏26%、硫酸铝8%的改良效果最好。通过复合改良剂组方效果研究,为吉林省西部盐渍碱土改良提供重要的参考依据。