高寒草地不同退化程度下土壤微生物及土壤酶活性变化特征

为探讨不同退化程度对高寒草地土壤微生物及土壤酶活性的影响,以青藏高原东北缘祁连山3种不同退化程度(轻度退化、中度退化、重度退化)高寒草地为研究对象,测定和分析土壤3大类微生物(细菌、真菌、放线菌)和氮素生理群(氨化细菌、好气性固氮菌、嫌气固氮菌、硝化细菌、反硝化细菌)数量、微生物量(碳、氮)及土壤酶活性(蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶)变化特征。结果表明:(1)相同土层不同退化程度,土壤3大类微生物数量、氮素生理群、微生物量以及土壤酶活性随退化程度的加重总体呈减小的趋势,重度退化程度下各指标含量最小,中等退化程度可增加10—20cm土壤放线菌、氨化细菌及反硝化细菌数量和20—30cm土壤细菌、真菌、放线菌、好气性固氮菌、反硝化细菌数量;(2)不同土层相同退化程度,土壤3大类微生物数量、氮素生理群、微生物量以及土壤酶活性随土层深度的加深均逐渐减小。研究结果对评价草地退化程度提供了新思路,同时为高寒草地的恢复和重建提供了重要的理论依据。     

不同措施对退化草地土壤和植被的影响

在我国干旱、半干旱草原区,草场沙退化和水土流失等现象十分严重,而要解决这一问题,首先应搞好水土保持生态环境监测。为了客观地分析和评价各项水土保持措施实施后给生态环境带来的效应,我们在京津风沙源科技支撑项目实施过程中,在我所建立的草地水土保持生态技术试验基地,对各项措施实施前后的生态指标进行了连续4年的动态监测。主要研究了退化草地围封前后及围栏内不同恢复措施对土壤水分与养分及草场植被的影响。结果表明：围栏前后土壤水分、养分和草场植被都发生了变化,尤其对草场植被的影响极其明显,封育草场的植被盖度较未封育的天然草场植被盖度平均增加了58.66%。围栏内不同恢复措施对土壤水分、养分和草场植被也都有明显的影响。     

红壤侵蚀退化地不同生态恢复措施对土壤养分影响研究

以长汀县河田红壤严重侵蚀退化地为研究区,通过野外调查和室内分析,探讨了不同生态恢复措施对红壤侵蚀退化地土壤养分的影响.结果表明:采取6种生态恢复措施之后,改善了土壤的养分状况,土壤有机质、全氮、全磷含量较对照都有明显的提高,其中乔灌草混交、生态果园措施对提高土壤有机质和全氮的效果最好,条沟+草灌措施对提高全磷的效果较好;条沟+草灌措施和施肥治理措施对提高土壤全钾含量有一定效果;统计分析表明,不同生态恢复措施对土壤养分的改善效果大小顺序为:乔灌草混交>条沟+草灌>生态果园>全坡面播草>封禁>施肥措施.     

东祁连山不同干扰生境草地土壤养分时空变化特征

为探究东祁连山不同干扰高寒草地土壤养分及其生态化学计量学特征时空变化特征规律。研究了2017年8月在东祁连山不同干扰高寒草地土壤养分含量及其生态计量学特征,以及与2003年和2011年在相同地点、相同研究方法对该地区的土壤理化性质进行比较。结果表明:(1)在同一干扰生境不同土层下,土壤pH、电导率、含水量、土壤全量和速效养分均随着土层深度增加而逐渐减小,变化各异;在同一土层不同干扰生境下土壤养分间变化差异各不相同。(2)不同干扰生境土壤C/N为7.64~18.21,与我国陆地土壤平均值(10~12)基本接近,土壤C/P和N/P分别为109.16~144.79和7.52~15.65,远高于中国陆地土壤的C/P平均值52.7和N/P平均值3.9。(3)主成分分析结果表明,土壤理化性质(pH、电导率、含水量、全磷、全钾、速效磷、有机质、有机碳和速效氮)和土壤生态化学计量比(C/N、C/P和N/P)可以敏感的反映出不同干扰对草地土壤质量影响状况。土壤质量综合评价可知,不同干扰生境下草地土壤质量水平差异较大,多年生草地土壤质量较高,围栏外草地质量最差,在0-20,20-40cm土层中,均表现为多年生围栏内一年生围栏外。(4)与2003年和2011年相比较,4种不同干扰生境高寒草地土壤pH和含水量,总体呈上升的趋势,土壤有机质、全氮和全磷含量则呈现出明显下降趋势。综上,放牧干扰、人为种植对东祁连山4种干扰生境草地土壤养分含量有很大影响,为此应对该地区草地的利用和保护给予足够的重视,合理利用和科学管理草地。     

小嵩草高寒草甸的土壤养分因子及水分含量对牦牛放牧率的响应 Ⅱ冬季草场土壤营养因子及水分含量的变化

牦牛放牧试验结果表明:随着放牧率的增加,冬季草场不同土层有机质、有机碳、全氮的含量和C/N值下降,它们的含量与放牧率呈显著的线性回归关系,全磷和速效氮的含量与放牧率呈显著的二次回归关系,各土壤营养因子平均含量与放牧率也有类似的关系;当放牧率分别达到0.81头hm-2和1.00头hm-2,1.03头hm-2和1.03头hm-2,1.36头hm-2和1.30头hm-2时,0~5cm,5~10cm,10~20cm土层全磷和速效氮的含量分别依此达到最大,若放牧率继续增强,它们的含量依此开始减小;而且0~20cm土层全磷和速效氮平均含量达到最大的放牧率分别是1.03头hm-2和1.06头hm-2。放牧率和土壤深度的交互作用对土壤各养分因子含量的影响极显著(P<0.01);放牧率对各土壤层含水量有极显著的影响(P<0.01),不同年度间同一土壤层含水量的差异极显著(P<0.01)。     

黄河上游玛曲不同退化程度高寒草地土壤物理特性研究

对黄河上游玛曲5种不同退化高寒草地土壤物理特性进行了研究。结果表明,在0—30cm土层范围内,不同退化高寒草地间土壤容重、孔隙度、持水量和贮水量差异显著;土壤容重随草地退化程度和土壤深度的增加而不断增加,其变动范围分别为1.085～1.447g/cm3和1.111～1.248g/cm3;土壤总孔隙度、最大持水量和总贮水量随草地退化程度的加重而不断减少,变动范围分别为46.214%～58.162%,26.765%～52.369%,1386.420～1744.872t/hm2,随土壤深度的增加而不断减少,变动范围分别为52.783%～57.285%,40.504%～50.057%,527.833～572.852t/hm2;土壤入渗性能随草地退化程度的加重先减少后增大,大小依次为中度退化草地轻度退化草地重度退化草地未退化草地极度退化草地;土壤入渗过程表明,未退化草地土壤透水性良好,土壤涵养水源功能较强,而重度退化草地土壤透水性较差,土壤涵养水源功能较弱。     

江河源区不同退化程度高寒草地土壤物理、化学及生物学特征研究

以不同退化梯度的高寒草地土壤为研究对象,研究草地退化对不同层次(0～10cm、10～20cm和20～30cm)土壤物理、化学和生物学特征的影响。结果表明:江河源区高寒生态条件下草地退化对土壤物理、化学和生物学性质具有相对一致的影响,随草地退化程度的加重,各土层土壤含水量和水稳性团聚体百分数逐渐下降,土壤容重则呈增加趋势。草地退化导致土壤各种营养物质含量(除全钾)、土壤微生物群落和土壤酶活性显著下降,其中土壤有机质、速效氮、过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶、土壤细菌、真菌和微生物总量在0～10cm土层表现为未退化轻度退化中度退化重度退化,而土壤全氮、全磷、速效钾和放线菌数量在0～10cm土层表现为轻度退化未退化中度退化重度退化,在10～30cm土层,则表现为严重退化草地的有些指标有一定程度升高。相关性分析结果表明,各种土壤酶和微生物群落之间呈显著或极显著正相关(除土壤脲酶和中性磷酸酶之间无显著相关性外);土壤水分,容重、有机碳、全氮、速效氮、速效钾与各种土壤酶和各种微生物均具有显著相关性;水稳性团聚体与各种微生物和中性磷酸酶具有显著相关性。     

退化高寒草地土壤养分、酶活性及生态化学计量特征

为探究不同退化高寒草地土壤特性的变化规律。对祁连山康乐、皇城和天祝试验点退化高寒草地(轻度退化草地、中度退化草地和重度退化草地)土壤养分含量及其生态化学计量学特征进行测定分析。结果表明:(1)各试验点土壤pH、电导率、含水量和有机质含量均随着土层深度的增加而降低,在0—20cm土层中,土壤pH呈现出升高趋势,电导率呈现出先升高后降低趋势;在20—40cm土层中,土壤pH呈现出先升高后降低趋势,电导率呈现出先降低后升高趋势,土壤含水量和有机质含量在0—20,20—40cm土层中均随着退化程度的加剧而逐渐降低。(2)不同草地土壤有机碳、全氮、全磷和全钾含量均随退化程度的加剧和土层深度的增加而逐渐降低,且各样地间差异显著(p0.05)。(3)在不同退化草地土壤不同土层中,C/N变化范围为19.10~40.48、C/P变化范围为87.85~121.97和N/P变化范围为4.10~6.76。(4)随草地退化程度加剧,土壤纤维素酶活性呈先上升后降低趋势,脲酶、中性磷酸酶、脱氢酶、蔗糖酶和氧化还原酶呈降低趋势。(5)通过土壤理化、酶活性及生态化学计量比间相关性和主成分分析表明,土壤理化、酶活性和土壤生态化学计量比指标可以敏感地反映出不同退化草地土壤质量状况。综上,祁连山不同程度退化高寒草地土壤已逐步恶化,应加强对该地区草地合理利用和科学管理。     

东祁连山不同退化草地植物群落特征与土壤养分特性

为探究东祁连山不同退化草地植物群落特征、土壤养分特性及其相关性,以轻度退化草地、中度退化草地和重度退化草地为研究对象,采用野外调查、室内测定和数据统计分析相结合的方法,分析了不同退化草地植被特征、土壤养分特性及其之间的相关性。结果表明:(1)从轻度退化草地-重度退化草地,植物群落特征(地上生物量、高度、密度、频度和总盖度)整体呈现降低趋势,且差异显著(P<0.05),中度退化草地Margalef指数、Shannon指数和Evenness指数最高,Dominance指数最低;(2)研究区植物共有19科38属41种,生态适应性较强的植物主要集中在豆科、禾本科、菊科和蔷薇科,不同退化草地植被型分别为矮生嵩草(K.humilis)+赖草(Leymus secalinus)、矮生嵩草+高山唐松草(Thalictrum alpinum)、矮生嵩草+赖草,其中矮生嵩草是各退化草地的优势种,不同退化草地的功能群以杂类草占优势,其次是禾草类,毒草类所占的比例最少;(3)随草地退化程度加重,土壤速效氮、有效磷、有机碳和含水量呈降低的趋势,而pH整体呈现升高的趋势;(4)不同退化草地土壤因子对植被生长贡献率最高分别为速效氮、有效磷和含水量。综上,随着草地退化程度加重,植物群落结构向单一趋势过渡,土壤养分含量减少,且土壤因子对植物贡献率也相应发生变化。     

不同土地管理措施对高寒嵩草草甸植被及土壤理化特征的影响

在青海玛沁地区,选择 4 种处于不同退化阶段以及 2 种人工处理的高寒草甸为研究对象,探讨不同放牧强度和人工干预措施下,植被特征、土壤营养元素和土壤物理性状的变化过程,为合理利用和提高草地生产力提供依据.结果表明:随着退化的加剧,高寒草甸的盖度、高度、地上生物量和种类呈下降趋势,可食性牧草逐渐让位于杂草;土壤 N、C 含量以及含水量逐渐降低,体积质量逐渐增大.与重度退化草甸相比,经人工干预处理后草甸的生物量、盖度、高度以及土壤营养元素和物理性状都有所增加提高.这些结果表明随着植被的退化演替,土壤退化越来越严重,土壤越来越贫瘠化.人工干预能够在一定程度上改善土壤物理特征,提高草地的生物量.     

太行山前平原土壤养分分布特征与肥料精准管理研究

对太行山前平原土壤养分分布特征与肥料精准管理研究结果表明,该区土壤养分含量集中在1个或相邻2个养分含量等级范围内,对土壤养分进行分区管理存在可能性;按照土壤养分含量分级标准其土壤肥力属中等水平。土壤速效磷含量高低与冬小麦产量密切相关,P肥施用为影响冬小麦产量的主要因子,而N肥为影响玉米产量的最重要因素,其次为土壤碱解氮与P肥。     

湖南烟区土壤pH分布特点及其与土壤养分的关系

测试分析了湖南烟区1089个土壤样本的pH,并分析了其与土壤养分的关系。结果表明：湖南烟区土壤pH总体适宜,平均为6．52,变异系数为16．81％;pH处于最适宜烤烟生长的5．5～6．5间的土壤样本占总样本数的26．91％;pH处于适宜烤烟生长的5．0～7．0间的土壤样本占52．71％。湖南不同烟区土壤pH大小表现为：湘南〉湘北〉湘西〉湘东;烟区不同土壤类型pH大小表现为：鸭屎泥〉黄壤土〉青泥田〉黄灰土〉黄泥田〉红黄泥。土壤pH与土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾、有效锌、有效铁、水溶性氯、交换性钙和交换性镁的相关性均达1％极显著水平。土壤pH分组后,土壤养分含量在组间存在极显著差异。湖南烟区pH在5．5～6．5间的土壤的有机质、全氮、速效磷、有效锌和水溶性氯含量能够满足优质烤烟生长需求,有效锰、有效铁、交换性钙和交换性镁含量能满足烤烟的正常生长需求,有效钾和有效铜含量偏低,但尚未引起烤烟的缺素症状。     

大型土壤动物群落对高寒草甸退化的响应

为了查明大型土壤动物群落对高寒草甸退化的响应,2009至2010年间对青藏东缘若尔盖湿地的沼泽草甸、草原草甸、退化草甸和沙化草甸4个退化阶段的大型土壤动物群落进行了7次调查.结果表明:高寒草甸的不同退化阶段大型土壤动物群落的类群组成和优势类群存在差异,且退化和沙化对大型土壤动物群落的丰富度、密度、Shannon多样性和群落结构均有显著影响(p＜0.01或p＜0.05).其中退化可使带马陆目(Polydesmida)和鞘翅目幼虫(Coleoptera)等多个类群的密度显著增加(p＜0.05),而沙化则使优势类群密度显著降低(P＜0.05)、常见类群和稀有类群消失.植物种类、生物量和土壤理化性质,尤其是有效磷和速效钾含量与大型土壤动物的丰富度、密度和多样性间存在显著相关关系(p＜0.01或p＜0.05).季节变化对大型土壤动物的群落密度和多样性有显著影响(p ＜0.01或P＜0.05),但不同退化阶段的大型土壤动物对季节变化的响应存在差异.研究结果表明高寒草甸的中度退化能够增加大型土壤动物群落多样性,而严重退化(即沙化)则显著降低土壤动物群落多样性,且不同退化阶段大型土壤动物群落的季节动态不同.     

不同质地土壤上玉米养分吸收和分配特征

采用池栽试验在4种质地土壤和2种施肥水平下,研究了玉米植株氮、磷、钾的吸收和分配特征。结果表明,不同质地土壤上玉米植株养分累积量为氮钾磷;不同处理玉米氮、磷、钾的累积量表现为中壤轻壤粘壤砂壤,且各处理间差异达显著水平。不同处理叶片和茎鞘中三元素累积量的变化与单株一致,氮、磷、钾分配以叶片中的比例略高于茎鞘。从后期氮、磷、钾的转移率看,不同质地土壤表现为砂壤轻壤中壤粘壤;不同处理中子粒中氮、磷、钾的含量与产量变化一致,且处理间达显著水平。施肥增加了各种质地土壤上玉米植株及器官氮、磷、钾的累积量和子粒产量,其中砂壤增加幅度最大,轻壤和中壤次之,粘壤最小。同时施肥使得叶片和茎鞘中的氮、磷、钾转移率略有降低。     

保护性耕作对土壤养分分布及冬小麦吸收与分配的影响

通过田间试验研究了华北平原山前平原区不同耕作方式下土壤氮、磷、钾等养分分布及冬小麦吸收与分配变化和对产量的影响。试验设深翻耕秸秆还田(MC)、秸秆还田旋耕(X)、秸秆粉碎免耕(NC)和整秸覆盖免耕(NW) 4 种冬小麦播前土壤耕作方式。试验结果表明, 6 年的不同耕作处理对土壤养分分布及冬小麦吸收与分配有显著影响。秸秆还田旋耕可显著提高土壤表层(0~5 cm)有机质、全氮以及碱解氮、速效磷、速效钾含量,但随土壤深度增加, 提高效果呈逐渐下降趋势; 20~30 cm 土层土壤有机质、全氮和速效氮含量显著低于秸秆粉碎免耕处理。两种免耕模式(NC、NW)植株的全氮、全磷、全钾含量在苗期明显低于翻耕(MC)和旋耕(X)模式,在返青期差异最为显著。到拔节和扬花期, 免耕(NC、NW)植株的全氮、全磷、全钾含量与翻耕(MC)和旋耕(X)之间的差异逐渐减少, 并最终影响到籽粒养分的积累。     

Factors determining soil nutrient distribution in a small-scaled watershed in the purple soil region of Sichuan Province, China

Determining soil nutrient distribution is critical to identify sites which are at risk of N and P loading. Equally important are determining factors that influence such distribution (e.g. land use, land management, topography, etc.). In this research, soil nutrient distribution and its influencing factors were studied in a small-scaled watershed in the purple soil region of Sichuan Province, China. The watershed is 1.3 km² with a complex land management system including agriculture and forestry. Surface soil samples (0–20 cm) from 48 sites within the watershed were collected in the spring of 1999 and analysed for chemical properties. When spatial distribution patterns of soil organic matter and soil nutrients were considered, several patterns were evident. Soil organic matter and total nitrogen coincided with high soil nutrients in the center of the watershed. Total phosphorus was linked to low soil nutrient contents on hilltops, while total potassium was characterized by low variability and high soil nutrient content throughout the watershed. Water-soluble nutrients in soils were highly variable throughout the watershed. Results of this study indicate that land use, topography and other variables play important roles in controlling the spatial distribution of most soil nutrients. However, the relative roles of these indices were nutrient specific. The relationship was therefore complex. Land use, silt, and sand content contributed to a high level of heterogeneity for soil organic matter and total nitrogen with the former being the dominant factor. Land use, particle size distribution (silt and sand) and topographic factors (slope and elevation) contributed to the variability of total phosphorus. However, particle size distribution and topographic factors were the dominant factors affecting total phosphorus. Elevation influenced the concentration of total potassium and land use controlled the concentration of dissolved phosphorous. No significant relationship was found between the studied characteristics and nitrate nitrogen.     

不同土壤管理方式对梨园土壤微生物及养分含量的影响

通过田间试验研究不同土壤管理方式对梨园表层（0 ~ 20 cm）和亚表层土壤（20 ~ 40 cm）细菌、真菌、放线菌数量和土壤养分含量的影响。结果表明：梨园土壤微生物数量具有垂直分布的特征,土壤微生物数量随土层的加深而递减。梨园表层和亚表层土壤中微生物数量均细菌最多,放线菌次之,真菌最少。与覆草1年相比较,覆草3年的梨园土壤除表层土壤细菌含量无显著差异外,表层和亚表层土壤中真菌和放线菌数量均显著增加。与自然生草、覆膜、常规灌溉处理相比较,覆草与覆膜结合能最大限度地增加土壤微生物数量。连续覆草3年显著提高了梨园土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量,而覆膜处理使土壤速效养分含量下降,覆膜结合覆草处理能显著提高土壤有机质、速效磷、速效钾含量。     

氮素补充对高寒草甸土壤团聚体有机碳、全氮分布的影响

土壤结构的稳定性对高寒草甸生态系统有重要意义。为研究不同水平氮素补充对高寒草甸草地土壤团聚体、有机碳和全氮含量及分布格局的影响,于2012-2014年在青藏高原东部夏河县进行3 a的试验研究。试验为随机区组设计,包括0(对照)、50(低氮)、100(中氮)和200(高氮)kg/hm2 4个氮素补充水平。研究结果表明:低、中、高水平氮素补充处理显著提高了0~30 cm土层≥0.25 mm大团聚体质量分数(P0.05),比对照分别提高了4.74%、6.42%和1.96%;较之对照,低、中水平氮素补充处理显著增加了≥5 mm、≥2~5 mm粒级团聚体含量;低、中水平氮素补充处理显著提升了0~30 cm土壤团聚体平均质量直径,分别比对照提升了9.79%和12.63%。不同水平氮素补充处理有机碳、全氮含量大小排序分别为:中氮≈低氮对照高氮、中氮低氮≈高氮对照。不同粒级团聚体中0.25 mm微团聚体有机碳含量最高而全氮含量最低、≥0.25~2 mm粒级有机碳含量最低而全氮含量最高;低、中水平氮素补充提高了不同粒级团聚体0~30 cm土层有机碳含量而高水平氮素补充处理显著降低了有机碳含量;低、中、高水平氮素补充增加了不同粒级团聚体全氮含量,其中中水平氮素补充处理最高,低水平氮补充次之。不同粒级团聚体含量是影响团聚体养分贡献率的主要原因,≥2~5 mm粒级团聚体含量与相应粒级团聚体有机碳含量呈显著正相关关系,≥5 mm和≥2~5 mm粒级团聚体含量与相应粒级团聚体全氮含量分别呈极显著正相关、显著正相关关系。研究表明连续每年补充50~100 kg/hm2氮可以改善高寒草甸土壤结构并提高土壤肥力状况。     

不同解磷菌群对油菜土壤养分与酶活性的影响

利用盆栽油菜的二因素完全随机区组设计,研究了北方石灰性土壤上施用不同解磷菌群对土壤速效养分及土壤磷酸酶、脲酶活性的影响。结果表明:不同解磷菌群施入不同P素水平土壤中,油菜整个生育期内都能不同程度地提高土壤速效养分和土壤酶活性;土壤磷酸酶活性则随P素水平增高而降低,即低P水平下磷酸酶活性较强;施用菌肥土壤磷酸酶活性高于不施用菌肥处理,施与不施菌肥处理间脲酶活性在苗期及低P水平下差异显著。     

盐化草甸土春秋整地对土壤性状及水稻产量的影响

为明确整地时期对水田土壤的理化性质以及水稻产量的影响,在盐化草甸土型水稻土上开展了水田连续春、秋整地对土壤和水稻产量影响大区对比试验研究。结果表明:秋季整地可降低土壤含水量和容重,0～10 cm土层土壤含水量下降10.07%,容重下降0.02 g·cm~(-3);秋季整地可以提高土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量,3次连续调查结果是土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量秋整地比春整地分别提高29.30%、43.77%和24.06%,秋整地土壤淹水培养后铵态氮含量比春整地高7.94 mg·kg~(-1),秋整地土壤中交换性钠离子比春整地下降11.16%～129.72%,pH值下降0.10～0.36;秋整地可以提高水稻根系活力,促进籽粒养分吸收,与春整地相比,籽粒氮、磷、钾积累量分别提高4.51、2.49和1.03 kg·hm~(-2),水稻产量第1年增产1.03%,第2年增产22.61%,差异极显著,两年平均增产11.82%。综上所述,秋整地的盐化草甸土区稻田,无论是水稻产量还是土壤理化性质方面,均较春整地好。