南方丘陵区不同尺度下土壤氮素含量的分布特征

利用GPS和GIS技术,研究了江西省兴国县潋水河流域小、中和大3种尺度下土壤氮素的空间分布特征。结果表明,土壤全氮和有效氮在小、中和大3种尺度下呈正态或对数正态分布,但二者均值随研究尺度的扩大而增加。其中,土壤全氮平均含量分别为0.60 g kg-1、0.73 g kg-1和0.83 g kg-1,有效氮含量为64.8mg kg-1、66.3 mg kg-1和80.2 mg kg-1。这3种尺度区土壤全氮和有效氮含量的空间变异函数参数和空间分布特征并不相同。因此,二者空间变异表现出明显的尺度效应。网格抽样和分层抽样相结合的采样方法均适合丘陵区小、中和大3种尺度下土壤氮素分布的研究。它们的合理采样数在90%置信度下分别为原采样方案样点数的82.6%、71.2%和58.1%,在95%置信度下分别是原采样方案样点数的95.7%、94.2%和89.2%。     

南方红壤丘陵区土壤养分贫瘠化的综合评价

本文利用模糊数学和多元数理统计分析原理，建立了一个综合评价土壤养分贫瘠化的方法，并且利用第二全国土壤普查资料对我国东南丘陵山区土壤养分贫瘠化的现状进行了综合评价。     

红壤丘陵区不同生态恢复模式的土壤生态效应

通过对研究样地土壤样品的采集和测试,对比分析了不同恢复模式土壤物理性质、土壤有效元素和微生物含量,对红壤丘陵区不同恢复模式的土壤生态效应进行了研究。结果表明,人工恢复地和封禁恢复地的土壤毛管孔隙度、非毛管孔隙度、土壤微生物总数量与对照裸地相比均有明显增加,人工恢复地土壤有效营养元素含量高于原始裸地和封禁地。人工恢复地的脐橙模式的土壤饱和持水量、有效水含量和土壤有机质含量最高,土壤微生物总数量次之。综合分析认为,脐橙模式对改良土壤的效果最佳,又具有较好的经济效益,值得推广;而封禁模式对改良土壤的效果较好,但缺乏经济效益。     

红壤丘陵区土壤137Cs含量与土壤颗粒组成的关系研究--以江西省丰城市为例

通过对江西省红壤地区的39个土壤剖面采样数据进行数理统计分析,发现在土壤表层20 cm范围内,不同土层137Cs含量与土壤粒径具有一定的相关性,其中与砂粒含量和粉砂粒含量具有正相关关系,与砾石含量和黏粒含量具有负相关关系。通过逐步回归分析发现,在各土层与137Cs含量关系最为密切是砂砾含量,两者呈现显著的正相关关系。同时建立了137Cs含量与砂砾含量的定量关系模型,并通过方差分析证明该模型可靠,但该模型应用于土壤侵蚀还需要进一步研究。     

红壤丘陵区不同植被恢复模式土壤理化性质相关分析

南方红壤丘陵区土壤侵蚀严重,成为我国生态系统退化地带之一,为了探讨植被恢复模式与土壤理化性质改良关系,合理利用丘陵区土地,本文研究了草本、果树、果树+草、果树+草+农作物和果树+农作物等不同植被恢复模式对土壤物理及化学性质的影响,并运用灰色关联分析方法对不同恢复模式的土壤理化性质进行相关分析。研究结果表明:不同植被恢复模式土壤理化性质影响差异显著,百喜草全园覆盖的草本模式改良土壤理化性质的综合效应最佳,然后依次是果树+农作物、果树+草+农作物、果树+草。横坡套种土壤改良效应明显优于纵坡套种,全区覆盖处理优于带状覆盖处理。南方丘陵区侵蚀劣地植被恢复,可以优先考虑恢复百喜草的草本模式和果树+农作物模式,尤其是,果树+横坡套种农作物模式适宜在南方丘陵区大力推广。     

湘南红壤丘陵区稻田土壤氮素供应特征的研究

采用淹水嫌气培养法测定了20，25和30℃下红壤稻田氮的释放规律。结果表明，土壤氮矿化量随温度升高而增加，Q10平均为3．1；土壤供氮量是有效累积积温的函数，可用方程N=k[(T-T0)T]^n来很好的描述（式中N为土壤氮矿化量，kg/hm^2;T0为有效温度＝15℃，TO为有效温度＝15℃，T为土壤温度；t为时间d;n,k为拟合常数）。根据测定的周年水田耕层土壤温度，将这一方程用于估测田间条件下土壤氮供应量，在湘南早稻生长期间（4月20日－7月20日）为120kg/hm^2，在晚稻生长期间（7月20日－10月30日）为140kg/hm^2。     

南方红壤丘陵区土壤侵蚀-沉积作用对土壤酶活性的影响

土壤酶与土壤矿质营养元素循环、能量转移等密切相关。明确土壤酶对土壤侵蚀—沉积作用的响应机制,有助于进一步把握土壤侵蚀在全球碳循环中的作用。通过分析湘中红壤丘陵区松林坡面侵蚀区及沉积区土壤酶活性的变化特征,揭示了酶活性与土壤主要养分因子之间的关系,并在此基础上深入探讨了土壤侵蚀—沉积作用对土壤酶活性的影响。结果表明:沉积区绝大多数土层土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)、全氮(total nitrogen,TN)、可溶性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)、脲酶、酸性磷酸酶及过氧化氢酶活性均要显著高于侵蚀区。土壤沉积作用明显提高了土壤养分含量及酶活性。其次,侵蚀区与沉积区土壤养分含量及酶活性差异在侵蚀干扰较为严重的表层(0~30 cm)土壤表现较为明显,随着土壤深度的增加差异逐渐减小。侵蚀区与沉积区SOC、TN、DOC及酶活性均随土壤深度的增加呈现总体下降的趋势。相关性分析表明,土壤脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶之间及其与SOC、TN、DOC之间均存在极显著正相关关系(p0.01)。此外,偏冗余分析结果进一步表明SOC是解释土壤酶活性动态变化的主要因子,其解释量达7.5%,侵蚀诱导SOC在坡面的再分布是影响土壤酶活性的重要途径之一。     

红壤丘陵区不同植被覆盖阈值小流域时空分布规律

植被覆盖度是反映土壤侵蚀状况的关键指标,实施植被恢复是防治小流域土壤侵蚀的重要措施,但小流域植被覆盖度到底恢复到多少才能有效控制土壤侵蚀尚不清楚。基于土壤侵蚀治理的小流域植被覆盖度阈值效应,对红壤丘陵区33 157个小流域2000—2015年植被覆盖度的时空变化进行了分析,评估不同植被覆盖阈值小流域时空分布规律与格局,以期精准制定小流域土壤侵蚀治理方式与对策。结果表明：(1) 2000—2015年,84%的小流域植被覆盖呈不断增加趋势,植被覆盖下降的小流域占15%,植被覆盖度基本不变的小流域仅有1%;(2)植被覆盖小于40%(低阈值带)的小流域占比小且相对稳定(3%～7%),说明大规模人工治理小流域土壤侵蚀的局面已扭转,但耕地依然是重点关注的对象;(3)植被覆盖位于40%～80%(过渡带)的小流域占比一直最高(超过83%),应采取以“自然恢复为主,人工修复为辅”的治理方式,重点关注土地利用结构和植被结构的优化配置;(4)植被覆盖大于80%(高阈值带)的小流域占比从2010年前的1%～2%上升到2015年的14%,可见具有自我修复植被覆盖条件的小流域显著增加,实施自然恢复(如封禁)是高阈...     

红壤丘陵区典型区域湖南长沙市非点源污染量化研究

结合通用土壤流失方程(USLE)和USEPA开发的PLOAD方程,建立非点源污染计算模型,采用GIS技术及野外实验确定模型中各个因子,并将该模型用于长沙市的非点源氮、磷污染负荷的计算。研究结果表明:长沙市地区非点源氮、磷污染负荷分别为9.9kghm-2a-1,1.49kghm-2a-1,其中氮污染主要以溶解态氮的形式存在,与降雨过程中产生的地表径流密切相关;污染来源最大的区域是城市用地区域,该区域的下垫面不透水率大,降雨过程中产生地表径流大;磷污染主要以吸附态磷的形式存在,来源较大的区域主要为坡度大、易发生水土流失的区域。     

中国东南部丘陵红壤地区的土地可持续利用

In the present work,an integrated analysis of natural and socio-economic conditions in the hilly red soil region of southeastern China is made by means of a Geographic Information System.Particular emphasis lies on soil degradation and other adverse ecological and environmental effects of the prevalent and irrational land-use systems of mono-and valley-agriculture in the region.Moreover,taking into account the simultaneous existence of enormous potentials and serious constraints and the high diversity and complexity of the biophysical and socio-economic environments,a set of strategies and countermeasures are also proposed for appropriate management of environmental resources,in terms of maintaining harmony between utilization and coservation of the natural environment,including 1) adjustment of the agricultural structure and optimization of ecological patterns of stereo-agriculture;2) improvement and integrated exploitation of the low-yield lands and wastelands;3) ehabilitation and conservation of soil and water resources;and 4) establishment of production bases of tropical and subtropical cash crops and fruits.     

红壤丘陵地区土地利用的生态学效应

Plant biomass and biodiversity,element accumulation and return,water loss and soil erosion,and changes in soil properties were studied for up to 10 years after conversiton of sparse tree-shrubby grass land into the following four land use patterns:masson pine(Pinus massoniana Lamb.) land,beautiful sweetgum(Liquidambar formosana Hance)land,vegetation reservation aldn,and artificial mowing land.Thie annual biomass production of the masson pine land was 5060kg ha^-1,being 4.9,2.1,and 6.0 times that of the beautiful sweetgum land,the vegetation reservation land,and the artificial mowing land,respectively,Compared with the background values,the number of plant species for the vegetation reservation and increased by 10 species after 10 years of land utilization,while for the masson pine and the beautiful weetgum decreased by 4,and for the artifiucial mowing land by 9.For masson pine land,total amount of N,P,K,Ca,and Mg needed for producing 1000kg dry matter was only 3.5kg,annual element return through litter was 22 kg ha^-1,both of which were much lower than those of the other patterns.Vegetation reservation was an effective measure to conserve soil and water and improve soil fertility in the red soil hilly region.Artificial mowing aroused serous degradation of vegetation and soil.Some measures and suggestions for management and exploitation of the red soil hilly region such masson pine planting,closing hills for afforestation,and stereo-agriculture on one hill are proposed.     

亚热带红壤丘陵典型区土壤全氮的空间变异特征

在GIS支持下,运用地统计学方法分析了耕层土壤全氮的空间变异特征,并在此基础上利用Kriging插值方法绘制了土壤全氮的空间分布图。结果表明,在步长间隔60 m下,土壤全氮具有较强的空间相关性,其相关距离为208 m。在NE30°、NE120°两个方向上具有典型的几何异向性结构特点;在NE60°、NE150°两个方向上具有典型的带状异向性结构特点。Kriging插值结果表明,研究区土壤全氮的空间分布表现为条带状和斑块状分布。土壤全氮高值斑块区的分布与地势相对低洼的地形部位相吻合。地形是影响土壤全氮空间变化的主要因素。     

不同自然植被管理措施对红壤丘陵果园水土流失的影响

丘陵是“山—丘—谷”的过渡地带，生态系统脆弱，一旦植被遭破坏，极易水土流失。在红壤丘陵园地应用除草剂调控水土流失试验结果表明：与传统的清耕法相比，克无踪、草甘膦、草草克、克克草和生草法可使地表径流量分别减少47.7%，20.8%，31.4%，41.3%和45.5%；可使土壤侵蚀量分别减少52.4%，39.0%，48.1%，50.7%和55.2%；可使土壤养分分别减少50.2%，37.0%，41.8%，45.8%和60.3%。除草剂对杂草再生率影响，与生草法比较，克无踪可达67.2%，草甘膦达30.3%，草草克36.8%，克克草51.2%和清耕法55.1%；克无踪调控杂草效果分别是草甘膦的2.2倍，清耕法的1.2倍。克无踪调控杂草效果显著，有望成为红壤丘陵园地培肥与水保相得益彰的有效措施。     

红壤丘陵区不同植被类型土壤颗粒分形与水分物理特征

为探明红壤丘陵区不同植被对土壤分形结构及水分物理特征的改良作用与机制,运用土壤分形学和水文物理学原理与方法,以南方红壤丘陵区福建省长汀县为例,研究经济林、针阔混交林、乔灌混交林及针叶林4种植被类型土壤颗粒组成、分形维数、水分物理参数及其相关性。结果表明:1)红壤丘陵区不同植被类型土壤中以粗砂粒质量含量最高,细砂粒和石砾质量含量次之,粉黏粒质量含量较低,与裸地相比,不同植被类型具有显著提高土壤细砂砾和粉黏粒质量含量的作用,并且混交林作用程度高于纯林;2)红壤丘陵区不同植被类型具有降低土壤密度、增加土壤孔隙度的功能,针阔混交林、乔灌混交林、针叶林、经济林土壤的饱和蓄水量分别是裸地的1.20、1.16、1.14和1.10倍,表土层(0～20 cm)贮水能力好于表下土层(20～40 cm);3)土壤颗粒分形维数与土壤粉黏粒、总孔隙度、饱和蓄水量、孔隙比呈极显著正相关,与石砾质量含量、土壤密度呈极显著负相关,红壤丘陵区4种植被类型土壤均为不均匀性良好的土壤,以混交林土壤粒径分布结构较好,尤其是以针阔混交林的最好,其次是纯林的,针叶林好于经济林,表土层(0～20 cm)大于20～40 cm土层。     

湘北红壤丘岗稻田土壤有机碳、养分及微生物生物量空间变异

通过对湘北典型红壤丘岗254个稻田耕层样(01～8.cm)进行分析,比较了微地形对稻田土壤有机碳、氮、磷和微生物生物量的影响。结果表明,丘岗底部稻田土壤有机碳、全氮、微生物生物量碳、微生物生物量氮、可溶性氮含量分别比丘岗中下部稻田高14.6%1、3.6%、24.6%、20.4%和95.8%,丘岗中下部稻田土壤Olsen-P含量比丘岗底部稻田高33.3%,差异均达极显著水平(P0.01)。不同部位稻田土壤全磷、微生物生物量磷含量和有效磷库(微生物生物量磷与Olsen-P之和)含量差异不显著。此外,丘岗底部稻田土壤碳磷比、微生物生物量碳磷比和微生物商比丘岗中下部稻田高12.7%,28.5%,8.2%,其差异达显著(P0.05)或极显著(P0.01)水平。但微生物生物量氮/全氮、微生物生物量磷/全磷、土壤碳氮比和微生物生物量碳氮比差异不显著。     

基于土地利用和微地形的红壤丘岗区土壤水分时空变异性

在红壤丘岗区冬春两季,以网格采样法测定了红壤丘岗区一块包含茶地、旱地和林地的缓坡的地表层和深层土壤含水率,采用经典统计结合地统计方法分析了其空间变异特征。结果表明：单一土地利用下,林地土壤含水率明显高于茶地和旱地,整体采样区土壤水分变异系数明显大于单一土地利用。同一季节表层和深层土壤水分具有类似的变异趋势;土壤水分在不同利用下存在截然不同的变异特征。通过半方差分析发现,茶地－旱地交界区土壤水分空间变异低于其他地方;另一方面,茶地－旱地土壤水分不具备空间相关性。另外,采样区表现出明显的各向异性且季节性变化明显,在冬季,土地利用和微地形共同影响水分变异特征;而在春季,土地利用是土壤水分变异的主导因素。除茶地-旱地交界区冬季水分不具有空间相关性外,土壤水分整体上具有良好的变异特征和空间连续性,因此可以利用地统计学在整体采样区进行水分空间变异的研究。     

南方红壤丘陵区马尾松林下水土流失现状、成因及防治

马尾松林下水土流失已经成为南方红壤丘陵区水土流失治理一个亟待解决的问题。在分析南方红壤丘陵区马尾松林下水土流失现状及特点的基础上,从马尾松林下植被状况、人为干扰、地形、降雨侵蚀力、土壤性状等方面综合探讨了马尾松林下水土流失的成因。认为:林下植被匮乏是造成马尾松林下水土流失最主要和最直接的原因;掠夺性人为干扰是造成马尾松林下水土流失的根本原因;破碎的地形、较高的降雨侵蚀力和土壤可蚀性则为林下水土流失的发生提供了有利条件。同时总结了诸如微地形改造、林下补植、封禁保护等马尾松林下水土流失治理的成功经验,以期为今后马尾松林下水土流失治理提供参考。     

紫色土丘陵区典型水土保持措施的适宜性评价

为科学合理选择适宜的水土保持措施,利用特尔斐(Delphi)法和模糊数学原理,对紫色土丘陵区典型水土保持措施进行区域适宜性评价。以问卷调查为基础进行评价指标的筛选,从求-供和产-望2个角度建立2套评价指标体系。根据评价指标与水土保持措施适宜性之间的关系选择单项指标评价模型,采用特尔斐法确定各评价指标的权重,最后结合加权求和与几何平均方法对水土保持措施适宜性进行综合评价,并以四川省遂宁市群力村为例进行实证研究。结果表明:研究专家注重措施的水土保持效益和自然环境效益,当地农民则看重措施实施后的社会经济效益;在群力村较为普遍的4种水土保持措施中,退耕还草最为适宜,其次为退耕还林,等高耕作和梯田的适宜性相对较小,与实际推广情况一致;梯田和等高耕作的适宜性较低主要受到农村劳动力数量、农民投资能力和措施社会经济效益的限制。     

基于组分区分的南方红壤丘陵土壤呼吸对植被类型转换的响应

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要环节之一。长时期的水土保持生态建设导致南方红壤丘陵区植被类型转换非常普遍。探讨植被转换对土壤呼吸及其关键组分的影响,不仅对深入了解土壤呼吸与碳循环的内在机制有着重要的理论价值,还可以为科学评价水土保持生态建设在应对气候变化方面的作用提供科学依据。依托江西水土保持生态科技园对侵蚀退化裸地及其恢复承建后的百喜草地、柑橘果园和湿地松人工林进行了一年尺度的土壤呼吸速率监测。结果表明,土壤呼吸速率月变化呈夏高冬低的曲线模式,最大值出现在8月份或9月份,最小值出现在1月份,植被转换没有改变土壤呼吸的季节变化模式。土壤呼吸速率的季节变化主要受浅层土壤温度的控制,与土壤含水率没有显著关系,5 cm深度土壤温度能解释总呼吸速率和异养呼吸速率季节变异的83.3%和86.0%。随着植被类型由裸地向草地、果园和林地转换,土壤呼吸的温度敏感性系数Q10值由1.86增大到2.20、2.72和2.75,即土壤呼吸对土壤温度的变化越来越敏感。异养呼吸占土壤总呼吸的比例呈现出单峰曲线模式,平均达到72.3%,且随土壤呼吸速率的增大而增大。南方红壤丘陵区侵蚀裸地向人工草地、果园和湿地松人工林转换的过程中土壤呼吸速率有所增强,草地与裸地之间土壤总呼吸速率存在显著性差异,草地与裸地、草地与林地之间土壤异养呼吸速率差异显著。在区域或生态系统尺度上,植被类型是土壤呼吸的重要影响因子。