玛纳斯河流域绿洲农田开垦后土壤质量状况演变趋势

以玛纳斯河流域绿洲农田为例,应用SPSS对绿洲内部不同开垦年限耕地土壤质量综合状况进行了主成分分析以及相关性分析。结果表明:土壤耕层综合质量状况随着开垦年限先变好,达到最优值后又开始退化,开垦10~15年严重退化,达到土壤耕作的预警期,随后进一步退化。通过综合评价分析,可以为防止农田退化,维护及恢复土壤地力提供参考依据。     

河西边缘绿洲荒漠沙地开垦后土壤性状演变及土壤碳积累研究

【目的】土壤养分变化及碳积累过程是评价绿洲农田生态系统结构、功能和生产力演化的重要指标。本研究的目的是通过了解西北干旱区自然荒漠开垦为灌溉农田后该指标的变化,揭示干旱区新垦农田土壤发育及演变规律,为新垦沙地持续利用提供指导。【方法】选择河西走廊中段临泽边缘绿洲0—46年开垦时间序列的沙地农田,取样分析0—60 cm土壤剖面的物理、化学性状变化及碳积累特征,通过比较2008年与2014年的耕层土壤(0—20 cm)测定结果,分析近几年土壤性状的变化。【结果】耕层土壤砂粒含量随开垦利用年限的增加而逐渐降低,但显著的变化发生在开垦16年后的农田,且最近10年土壤粒级组成变化不明显;在沙地开垦后的最初20年,耕层土壤有机碳(SOC)及全氮含量呈线性增加,20年后增加趋势减缓。开垦46年后,SOC、全氮、碱解氮、速效磷含量分别增加了9.0倍、6.3倍、6.3倍和13.5倍,耕层土壤无机碳(SIC)含量增加了77.1%;速效钾随开垦年限的增加呈先降低而后增加的趋势。20—40 cm和40—60 cm土层SOC及氮、磷、钾养分含量随开垦年限延长而逐渐增加,但变化幅度小于耕层土壤。2008—2014年的6年间,不同开垦年限的同一地块耕层土壤粒级组成未发生变化,但SOC及氮、磷、钾养分有明显的积累。沙地开垦46年后0—60 cm土层SOC、SIC和全碳的年平均固存量分别为0.75、0.79和1.47 kg·hm-2·a-1;SOC的积累主要发生在0—20 cm耕作层,而SIC的积累在40—60 cm土层。荒漠沙地转变为灌溉农田后有巨大的碳固存潜力;土壤黏粉粒增加对SOC及养分的积累和保持起重要作用。【结论】沙地开垦为灌溉农田后,随利用年限的增加,土壤肥力显著改善,但开垦46年后土壤肥力仍处于较低水平。对新垦沙地农田,要实现土地可持续利用和生产力持续提高,须采取提升土壤肥力水平的农田管理措施。     

黄土丘陵区撂荒农耕地土壤有效态微量元素演变特征

【目的】探索农耕地撂荒对土壤微量元素演变特征的影响,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】以黄土丘陵区不同撂荒年限的坡耕地为研究对象,分析农耕地撂荒后不同坡向土壤4种有效态微量元素的变化趋势。【结果】黄土丘陵区坡耕地撂荒后,阴坡由于土壤温度较低,含水量较大,植被生长旺盛。有机碳、全氮、有效锰、有效铁、有效锌含量变化规律性较强,表现为在演替前期变化较小,而后期随撂荒年限的延长而显著增加,有效铜则随撂荒年限呈降低趋势。阳坡土壤有机碳、全氮及4种有效态微量元素含量则随年限呈波动变化。不同演替阶段土壤微量元素密度变化不同,阳坡土壤有效铁和有效锌密度在演替前10年明显高于阴坡,而在10年后显著低于阴坡;有效铜密度在前5年略低于阴坡,5年后明显高于阴坡。【结论】黄土丘陵区坡耕地撂荒20年后,虽然4种土壤有效态微量元素含量有所提高,但仍处于低或极低水平,因此黄土丘陵区通过自然演替来改善土壤微量元素状况还需要较长的时间。     

新疆巴音布鲁克高寒草原植被多样性退化演替分析

【目的】以新疆巴音布鲁克高寒草原为对象,研究植被多样性的退化演替规律,为高寒草原的科学管理提供理论依据。【方法】采用空间退化梯度代替时间退化演替序列的方法,对巴音布鲁克不同退化阶段高寒草原植物群落进行野外调查,运用α多样性、β多样性等指标研究植被多样性变化并探讨其演替规律。【结果】(1)Simpson优势度指数在草地退化后显著上升了9.6%~13.7%,Margalef丰富度指数随着退化演替的加剧基本呈先略微增加后显著下降的变化趋势,而Shannon-Wiener多样性指数与Pielou均匀度指数均呈先增后降再增的波动变化;(2)随退化程度的加剧,样方内微生境或资源异质性减小,样方间异质性增大,从而导致β多样性增加;Cody指数(二元属性数据)先升高后减小,沿着退化梯度,物种替代速率加快后逐渐减慢;轻度退化与中度退化、重度退化间Bray-Curtis指数较大,说明退化梯度之间存在较多的共有种。【结论】高寒草原在退化演替过程中群落物种组成发生替代变化,适口性好的物种减少,毒害草增加,导致草地质量下降。     

黑河中游不同景观类型土壤有机质与含水率变化特征

【目的】探明黑河中游不同景观类型土壤有机质和土壤水分空间分布特征以及两者之间的相互关系,为该地区农业活动、植被选择提供相关依据.【方法】于2019年5～10月钻取不同景观类型0～100 cm土层的土壤样品,研究土壤有机质与土壤含水率的变化特征,并采用相关分析法分析土壤有机质与土壤含水率之间的关系.【结果】各个景观类型的土壤有机质随土层深度增加基本呈现增大-减小的趋势.除农田景观的土壤含水率随土层深度增加呈现减小-增大的变化趋势外,其他景观类型的土壤含水率随土层深度增加均呈现增大-减小-增大的变化趋势.河岸林、荒漠景观各土层的土壤有机质含量与土壤含水率均呈现负相关关系,其中河岸林景观0～10 cm土层的负相关程度最高(R~2=0.919),而荒漠景观10～20 cm土层的负相关程度最高(R~2=0.767);农田、荒漠-绿洲过渡带景观各土层的土壤有机质含量与土壤含水率均呈现正相关关系,其中农田景观10～20 cm土层的正相关程度最高(R~2=0.959),而荒漠-绿洲过渡带景观20～40 cm土层的正相关程度最高(R~2=0.871).【结论】黑河中游各景观类型的土壤有机质和土壤含水率在不同程度上受区域气候、土壤质地和人为活动的影响,存在时空异质特性,根据土壤有机质和土壤含水率变化特征,科学合理的实施农事活动和生态植被修复,对绿洲安全生产和可持续发展具有重要意义.     

荒漠绿洲农田盐渍化过程中的土壤碳、氮、磷生态化学计量特征

【目的】研究荒漠绿洲农田盐渍化生态系统土壤C、N、P含量生态化学计量学特征,为盐渍化治理提供参考。【方法】以空间代替时间的方法,选取干旱绿洲区紫花苜蓿和大麦2种作物不同盐渍化农田为对象,以未盐渍化农田为对照,研究农田盐渍化过程中土壤(0～40 cm)C、N、P生态化学计量特征。【结果】(1)在0～40 cm土层,随盐渍化程度的加剧,紫花苜蓿地土壤SOC和TN含量表现为先增后减的变化,全磷(TP)含量表现为波动式降低;大麦地土壤SOC、TN和TP含量表现为波动式降低的变化。2种作物地,不同盐渍化阶段农田土壤养分含量垂直分布上表现出明显的“表聚性”特征。(2)在农田盐渍化过程中,随盐渍化的加剧,在紫花苜蓿地,C/N呈“V”型变化;在中度盐渍化阶段C/N比值最低;C/P和N/P值表现为先增后减的变化趋势,在中度盐渍化阶段C/P和N/P值比值最高;在大麦地,C/N值表现为波动式增加,C/P值和N/P值表现为降低趋势。在紫花苜蓿地,0～10、10～20、20～40 cm土层土壤C/N在不同盐渍化阶段间无显著性差异;2种作物地,在各盐渍化阶段土壤C/N、C/P及N/P在不同土层间也无显著性差异。(...     

基于最小数据集-聚类分析的高寒草甸退化综合评价

【目的】综合植被-土壤属性,构建适用于评价高寒草甸退化的指标体系及分级标准,以期为高寒草甸生态恢复提供基础数据和理论支撑。【方法】以若尔盖花湖周边高寒草甸为对象,综合文献、标准和主成分分析法构建植被-土壤综合评价指标体系。利用熵权法、主成分分析法和综合指数法获取草甸质量指数,基于系统聚类和自然断点法划分的草甸质量等级及样地的植被-土壤属性,确定草甸退化程度。【结果】基于最小数据集的高寒草甸退化综合评价指标体系共有8个指标,包括植被盖度、地上生物量、可食性植物生物量、容重、有机质、速效钾、β-1,4-葡萄糖苷酶和脲酶。其中,土壤有机质、可食性植物生物量和β-1,4-葡萄糖苷酶综合权重分别为0.232、0.215和0.206,对草甸质量的影响大于其余指标。根据评价指标计算的草甸质量指数（MQI）为0.142～0.713,基于该指数可将草甸质量划分为4个等级,分别为未退化草甸（MQI≥0.36）、轻度退化草甸（0.28≤MQI<0.36）、中度退化草甸（0.20≤MQI<0.28）和重度退化草甸（MQI<0.20）,最后拟定高寒草甸退化综合评价指标体系及其分级标准。研究区高...     

开垦对盐渍化弃耕地土壤细菌群落组成和结构的影响

【目的】新疆盐碱弃耕地开垦后用于棉花的种植,研究比较开垦前后土壤细菌群落的变化,分析开垦对土壤质量和功能的影响。【方法】通过Illumina MiSeq测序,比较弃耕地与开垦后种植棉花的土壤细菌群落的组成和多样性;探索菌群所具有的特定功能。【结果】开垦显著地降低了土壤电导率和速效钾含量,显著地增加了土壤有机质、碱解氮和速效磷含量。弃耕地开垦为棉田后增加了细菌物种的丰富度和多样性。Proteobacteria和Firmicutes是弃耕地土壤中主要的细菌门。开垦降低了Firmicutes的相对丰度,但是增加了Chloroflexi, Acidobacteria和Actinobacteria的相对丰度。聚类分析显示弃耕地与开垦后农田的细菌群落有明显的差异性。【结论】开垦后进行棉花生产提高了土壤理化特性,改变了土壤细菌群落组成和结构。     

准噶尔盆地荒漠-绿洲过渡区土壤呼吸特征

【目的】研究干旱区典型山盆结构下不同土地利用方式的土壤呼吸特征,为干旱区碳过程阐明提供数据支持。【方法】通过LI-8100碳通量测定系统对西北干旱区典型荒漠-绿洲过渡带的自然植被和人工作物覆盖下的土壤呼吸进行两个植物生长时期的监测。【结果】不同植被覆盖条件的土壤呼吸日变化均呈单峰曲线,且日呼吸速率最高值出现在14:00～16:00,最低值出现在02:00～04:00;植物花期的土壤呼吸速率平均值明显高于凋败期;土壤0～5、5～10、10～20 cm温度日变化与土壤呼吸速率变化趋势极为接近。【结论】不同土地利用/覆盖下土壤呼吸特征差异性明显,土壤温度是影响土壤呼吸的关键因子。     

不同衰老程度顶坛花椒土壤养分质量的评价

【目的】为喀斯特石漠化地区花椒林地土壤肥力改良及植被恢复提供科学依据。【方法】以花江峡谷地区6种不同衰老程度顶坛花椒林地土壤为研究对象,通过测定其有机碳(SOC)、全氮(TN)、碱解氮(AN)和全磷(TP)等29项土壤养分及矿质元素化学指标,并运用主成分分析法以及构建土壤质量评价的最小数据集,对顶坛花椒土壤的养分质量进行评价。【结果】1)不同衰老程度顶坛花椒的土壤养分含量存在差异,总体表现出衰老退化较轻花椒林地土壤养分含量高于衰老退化严重的花椒林地。2)研究区土壤养分质量评价的最小数据集有二氧化硅(SiO2)、硼(B)、全钾(TK)、钼(Mo)、速效磷(AP)和速效钾(AK) 6个指标。3)全体数据集土壤质量评价分值依次为低挂果植株(315. 410)幼树衰老植株(233. 972)黄叶+低挂果植株(80. 844)全死亡植株(-35. 366) 4/5死亡植株(-268. 017) 1/2死亡植株(-326. 845)。【结论】衰老退化较轻的顶坛花椒林地的土壤质量较好,但6种(Ⅰ～Ⅵ)不同衰老程度顶坛花椒林地均需要对应增施不同肥料改良土壤质量。     

邹城市采煤塌陷区复垦土壤质量变化研究

[目的]分析邹城市不同复垦年限土壤的质量变化。[方法]样品选自复垦工艺相同的5个不同复垦年限的复垦区和未塌陷区,选用pH、电导率、速效钾、有效磷、有机质、容重、碱解氮和紧实度8个指标,比较分析了复垦后土壤质量的时间和空间变化。[结果]利用相关系数确定权重,在Arcgis中运用地统计分析和空间分析,得到不同复垦年限的土壤质量分布图。随着时间的推移,复垦后邹城市土壤质量逐步提高;施肥不均和复垦机械造成的紧实度不均匀引起区域土壤质量变异系数比较大;复垦时的充填物质会对表层土壤质量产生影响,在较短的时间内,粉煤灰产生的影响要比煤矸石好。[结论]人工施肥不均、复垦机械作业以及复垦时的充填物质都能对复垦后的土壤质量产生影响。     

铁尾矿废弃地不同复垦年限土壤质量评价

目的研究不同复垦年限对铁尾矿废弃地土壤质量的影响,为揭示铁尾矿废弃地复垦土壤演替规律、生态治理提供依据。方法本文以唐山迁安马兰庄镇不同复垦年限（1、3、5、7和15年）铁尾矿废弃地为研究对象,以裸尾矿为对照,综合考虑0 ~ 20 cm、20 ~ 40 cm、40 ~ 60 cm土层土壤理化性质和生物学性状,通过灰色关联度模型和相关关系分析法构建土壤质量评价最小数据集,并以隶属度函数计算指标隶属度,以主成分分析法确定指标权重,最后运用加权求和模型对铁尾矿区复垦土壤质量进行评价。结果土壤质量评价适用的最小数据集（MDS）包括5项指标:真菌、磷酸酶、脲酶、非毛管孔隙度和全氮,磷酸酶和脲酶因子荷载量和灰色关联度均较大,是评价该区复垦土壤质量的关键性指标。基于最小数据集的土壤质量指数（MDS-SQI）与基于全体数据集的土壤质量指数（TDS-SQI）有极显著相关关系（R2 = 0.911）,加权求和模型计算结果显示不同复垦年限土壤质量指数（SQI）大小顺序为复垦15年 > 7年 > 5年 > 3年 > 1年 > 裸尾矿。复垦1 ~ 15年间土壤质量综合值呈回归式抛物线增加,复垦1 ~ 7年内土壤质量提高缓慢,恢复7年后土壤质量迅速恢复,至第15年达到最大值。不同复垦年限土壤质量垂直剖面变异趋势基本表现为随土深的增加逐渐下降。结论土地复垦可改善铁尾矿废弃地土壤质量。该结论为揭示铁尾矿废弃地复垦土壤演替规律、生态治理提供依据。      

先锋植物小果博落回对土壤理化性质的影响

[目的]为土地复垦和生态修复提供理论参考。[方法]对中条山浍河河谷区小果博落回生物群落进行野外调查,并对其土壤理化性质进行测定。[结果]小果博落回植株养分累积量高于其他植物,且呈现出P﹥N﹥K的趋势。小果博落回对不同深度的土壤理化性质都有不同程度的提高,总体表现为对表层土壤（0～20 cm）的含水量、土壤机械组成、pH及有机质、全氮、有效磷含量的提高效果显著高于深层土壤（20～40 cm）,而对速效钾含量的提高作用则表现为深层土壤大于表层土壤。[结论]先锋植物小果博落回有助于改良不同深度土层的土壤含水量及有机质、全氮、有效磷、速效钾含量等理化性质,有利于提高土壤肥力,进而为其他植物群落的生长提供基础条件,为植物群落的恢复与重建奠定基础。     

淡水?咸水?微咸水在吹填土和吹填砂脱盐中的优化利用研究

[目的]探究淡水、咸水、微咸水对吹填土和吹填砂的脱盐效果,筛选最佳方案。[方法]通过室内模拟,研究淡水、微咸水和咸水对吹填砂、吹填土的入渗过程、理化性质、水盐运动规律,通过用水量、脱盐时间和碱化现象等因素的影响,优化得出2种土样灌溉脱盐用水类型和方式。[结果]淡水、咸水和咸水在吹填砂脱盐过程中的入渗速率基本一致,而在吹填土的入渗速率从大到小依次为咸水、微咸水、淡水;淡水、咸水和微咸水对吹填砂脱盐前后p H的影响不明显,使吹填土p H明显上升。[结论]吹填砂使用微咸水灌溉,吹填土先咸水后微咸水进行灌溉脱盐为最经济有效的改良方案。     

采煤塌陷复垦初期土壤微生物及根际效应研究

土壤微生物及根际效应的研究能为采煤塌陷复垦区土壤质量的评价及复垦初期土壤植被生态恢复提供依据.对平原农业区采煤塌陷复垦1年和3年的根际土壤微生物和非根际土壤微生物的研究表明,无论根际还是非根际,复垦后1年和3年土壤微生物的数量均比对照少,细菌、真菌和放线菌分别占对照土壤的20.3％～66.5％、2.8％～56.3％和1.1％～45.1％％;但随着复垦年限的增加,根际和非根际土壤微生物变化趋势不同,即,复垦后非根际土壤微生物除放线菌数量显著增加外,细菌和真菌数量均没有显著差异变化,而根际土壤微生物数量均随复垦时间的增加而显著增加.因此,复垦1年和3年的土壤总微生物根际效应分别为1.7和3.3,均表现为正效应.这表明在采煤塌陷复垦初期种植适当的植物能有效地改善土壤质量.     

初烤烟叶评吸质量主成分分析

[目的]探索初烤烟叶评吸质量的主体指标,为初烤烟叶评吸质量综合评价提供参考。[方法]选择云南玉溪烟区的适熟烟叶,经中温中湿方法调制处理后,对烤后烟叶评吸鉴定;应用主成分分析法对初烤烟叶评吸鉴定指标:香气质、香气量、刺激性、杂气、浓度、劲头、余味、燃烧性、灰色、使用价值进行分析。[结果]烤后烟叶评吸质量指标中,香气因子是影响烟叶评吸质量的主体指标,直接关系到烟叶评吸质量的总体评价。根据累计贡献率达到85%以上,确定了反映评吸质量主要的4个主成分及其主成分的函数方程;并对评价结果进行了验证,发现综合分析计算值与烟叶使用价值高度正相关。[结论]主成分分析法是一种可行、客观的评价初烤烟叶评吸质量的方法。     

昆明海口磷矿山复垦区土壤含水量研究

[目的]研究不同条件下昆明海口磷矿山复垦区的土壤含水量,旨在为该地植被复垦提供科学依据。[方法]选择昆明海口磷矿山复垦区为试验区,分别测定不同植被条件下不同土壤深度、不同时间段、不同人为因素影响下以及降雨前后的土壤含水量。[结果]矿山复垦区0~80 cm土层土壤含水量差异不大;下午土壤含水量高于上午;果林土壤含水量高于蔬菜地;未翻耕地土壤含水量高于翻耕地,且翻耕后覆膜的土壤含水量较高;降雨1 d后的土壤含水量较高,降雨后土壤含水量较降雨前高出15%左右。[结论]复垦区土壤含水量与土壤深度、时间段、人为因素、降雨等条件有关。     

水旱轮作条件下免耕土壤微生物生物量变化特征及其活性评价

研究长期免耕土壤微生物活性能及时准确反映免耕土壤质量的演变趋势,探求最佳免耕年限。通过野外调查和室内分析,调查了水旱轮作条件下,不同免耕年限土壤微生物量的变化,并采用主成分分析法对土壤微生物活性进行了综合评价。结果表明:①旱作和水作后,免耕土壤微生物量碳、氮均显著高于常规每年翻耕的耕作方式,微生物量磷则相反。随着免耕年限延长,旱作土壤微生物量碳、氮均呈逐渐降低的趋势;水作后,则呈先增加再降低的趋势;而微生物量磷在不同免耕年限间无显著差异。②主成分分析表明,旱作后免耕土壤微生物活性高于常规每年翻耕,水作后则相反。随着免耕年限延长,免耕土壤微生物活性呈先降低再增加的趋势,旱作后免耕7—8 a土壤微生物活性最低,水作后免耕5—6 a土壤微生物活性最低。     

毛乌素沙地土地整治后耕地质量等级评价——以榆林市榆阳区昌汗敖包村土地整治项目为例

[目的]通过土地整治使得未利用地的利用类型及土壤理化性质等发生变化,从而评价土地整治后的新增耕地质量。[方法]选取有效土层厚度等6个方面构建评价指标体系,应用特尔斐法确定权重。依据《农用地质量分等规程》,采用"多因素综合评价法"对该地区190.500 5 hm2新增耕地质量等级进行评价。[结果]新增耕地省级自然等为6等、省级利用等为7等、省级经济等为6等;新增耕地国家级自然等为12等、利用等为12级、国家级经济等为11级。[结论]经过对新增耕地质量评定,实现了耕地数量的增加和质量的提升。