汾河流域下游不同土地利用方式下优先流区与基质流区土壤团聚体稳定性分析

优先流是水分和溶质在土壤中非均质性运移的普遍现象,但对其形成的优先流区和基质流区土壤团聚体稳定性的研究还较少。为了阐明土壤团聚体破碎机制的差异,研究以汾河流域下游农田、撂荒地和果园3种土地利用方式为对象,采用野外染色示踪法与Le Bissonnais(LB)法分析了土壤染色区分下优先流区与基质流区土壤团聚体稳定性特征。结果表明:土壤染色率主要分布在0—30 cm土层,在10—30 cm土层果园显著高于撂荒地。LB处理的>0.25 mm团聚体含量和平均重量直径(MWD)在不同土地利用方式下表现为果园>农田>撂荒地,相对消散指数(RSI)和相对机械破碎指数(RMI)则有相反的趋势。优先流区在10—20 cm土层比基质流区具有更强的团聚体稳定性以及抵抗消散作用和机械破坏能力。土壤染色率与快速湿润的MWD呈显著负相关,与RSI呈显著正相关。研究表明果园比农田和撂荒地具有更好的优先流特征和团聚体稳定性,并且优先流区抗团聚破碎能力比基质流区更强,这将有利于维持优先流途径稳定性。     

金沙江干热河谷冲沟区优先流影响下的土壤力学特性

为探究金沙江干热河谷冲沟区优先流与土壤力学的相关机理，揭示优先流影响下土壤抗剪强度特征规律，丰富干热河谷冲沟发育区沟侵蚀机理，为该地区进一步开展沟蚀治理提供理论依据。在典型冲沟发育区选择完整冲沟为研究对象，基于染色示踪、土壤理化、原状土直剪试验，利用RDA等统计方法分析优先流与土壤力学指标间的相关性，明晰优先流和抗剪强度的关系。结果表明：(1)由于冲沟发育使冲沟内由集水区到沟底优先流发育程度逐渐降低。土壤含水率、容重、总孔隙度、有机质含量均呈优先流区大于基质流区，机械组成分形维数整体上基质流区(2.680～2.874)大于优先流区(2.746～2.893)。(2)冲沟区优先流通过影响土壤黏聚力和内摩擦角进而对抗剪强度产生影响，一定程度上会降低土体抗剪强度。集水区、沟头抗剪强度大于沟床和沟底。优先流区黏聚力(1.24～2.65 kPa)小于基质流区黏聚力(1.91～4.27 kPa),优先流区内摩擦角(19.52°～22.47°)略大于基质流区内摩擦角(17.68°～22.35°),优先流区抗剪强度(36.66～43.68 kPa)整体小于基质流区抗剪强度(38.74～47.32 kPa...     

海州露天煤矿排土场不同复垦模式下表层土壤团聚体的稳定性

为探究不同复垦模式对排土场土壤团聚体稳定性的影响,以辽宁省阜新市海州露天煤矿排土场复垦区内灌木林地(紫穗槐)、榆树林地、刺槐林地、混交林地(刺槐和榆树混交)和荒草地5种复垦模式为研究对象,经干筛法和湿筛法测得土壤机械团聚体和水稳性团聚体组成,并以土壤大团聚体稳定性为指标(R_(0.25)即0.25 mm团聚体含量)和团聚体破坏率(PAD)、土壤团聚体直径指标(平均质量直径MWD、几何平均直径GMD和土壤分形维数D)作为评价指标,分析不同复垦模式下土壤团聚体稳定性的特征。结果表明:大团聚体稳定性、团聚体破坏率和土壤团聚体直径指标在不同复垦模式表层土壤总体呈现出林地优于荒草地的趋势,其中灌木林地土壤团聚体破坏率最低,刺槐林地和混交林地土壤团聚体直径指标较好,林地表土层土壤稳定性更好。土壤团聚体稳定性的指标MWD与GMD相互之间呈极显著正相关,与分形维数D值呈正相关。土壤团聚体从大团聚(5.00 mm)到转化微团聚体(0.25 mm)的过程中,1.00 mm和2.00 mm土壤团聚体转化过程中较为关键的节点。     

红河干热河谷林草地红壤中优先流的形态分布特征

[目的]在红河干热河谷地区开展优先流形态分布特征及与红壤特性关系的研究,为区域水资源管理和防治水土流失等工作提供理论依据.[方法]以干热河谷地区典型植被林地和荒草地为研究对象,采用野外染色示踪法并结合图像处理技术研究优先流的形态分布特征及对红壤特性响应.[结果]①林草地上层剖面平均染色面积分别为87.20％和91.97...     

黑土区杨树农田防护林土壤团聚体的稳定性

[目的]探究黑土区不同密度下杨树农田防护林带对林下土壤结构的影响,为合理配置当地农田防护林的栽植密度提供参考。[方法]以黑龙江省拜泉县株行距分别为1.5m×1m,2m×1.5m,3m×1.5m的不同密度杨树农田防护林带为研究对象,弃耕地作为对照,分析不同密度下不同径级团聚体的百分含量、团聚体破坏率(PAD)、平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)以及分形维数(D)。[结果](1)各样地均表现为表层团聚体破坏率(PAD)最低,林带的存在降低了深层土壤的团聚体破坏率(PAD)。随着林带密度的降低,团聚体破坏率(PAD)整体呈现下降趋势。(2)平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)均随密度的降低而降低,随土层深度的增加而降低,各林带与对照之间差异显著(p0.01)。(3)非水稳性团聚体分形维数和水稳性团聚体分形维数在0—20cm土层随密度的减小而减小,在20—60cm土层随密度的减小而增大。[结论]林带下土壤结构总体优于弃耕地,林带增加了土壤黏粒含量,增强了深层土壤稳定性。林带密度越大,对土壤的改良作用越明显,但会增大表层土壤的团聚体破坏度。     

石灰岩区土壤分形特征及其与土壤性质的关系

研究了岩溶坡地不同生态系统土壤颗粒组成和团粒结构的分形特征.结果表明,土壤颗粒组成分形维数与黏粒及物理性黏粒含量显著正相关,与砂砾含量显著负相关.团粒结构分形维数与水稳性团聚体含量显著负相关,与团聚体湿筛后的破坏率显著正相关,即分形维数愈高,>0.25 mm水稳性团聚体和水稳性大团聚体含量愈低;团粒结构的分形维数与土壤有机质有负相关趋势,与土壤阳离子交换量显著负相关,与土壤体积质量(容重)呈正相关趋势.次生灌丛岩溶生态系统退化后,土壤黏粒减少,体积质量上升,土壤水稳性团聚体含量及其稳定性下降,土壤颗粒组成分形维数降低,土壤团粒结构分形维数则呈上升趋势.颗粒组成分形维数与团粒结构分形维数对土壤质量和岩溶生态环境状况的反映是一致的.     

喀斯特高原峡谷区不同植被类型的土壤抗蚀性

[目的]对喀斯特高原峡谷区不同植被类型土壤抗蚀性的变化特征进行分析,为该区水土保持和脆弱生态系统的恢复工作提供科学支撑。[方法]以喀斯特高原峡谷区5种植被类型土壤为研究对象,选取常用的11个理化指标,运用主成分分析法进行最佳指标筛选及土壤抗蚀性评价。[结果]与耕地相比,其他植被类型土壤抗蚀性均明显增强;土壤团聚状况和水稳性大团聚体含量显著增加(p≤0.05);土壤黏粒含量有增加趋势,差异不显著(p0.05);土壤分散率和团聚体破坏率显著减小(p≤0.05)。主成分分析结果表明,黏粒含量、结构性颗粒指数、分散率、团聚状况、水稳性大团聚体含量和团聚体破坏率是评价该研究区土壤抗蚀性的最佳指标;土壤抗蚀性强弱顺序为:林地林草间作地荒草地退耕还草地耕地。[结论]楸树林自然恢复模式下土壤抗蚀性最优,建议该区域增加楸树林的面积,提高土壤抗蚀性,促进区域生态恢复和增强水土保持功能。     

典型岩溶山区植被恢复对土壤团聚体分布及稳定性的影响

[目的]了解岩溶山区植被恢复对土壤团聚体分布及稳定性的影响。[方法]通过野外调查与室内分析,研究了广西壮族自治区平果县果化镇典型岩溶峰丛洼地荒地、草地、灌丛、林灌4种不同植被覆盖下土壤的基本理化性质、团聚体的分布及稳定性特征。[结果](1)土壤中0.25mm的水稳性团聚体含量与土壤的容重显著负相关,与全土有机碳含量极显著正相关;(2)土壤水稳性团聚体以2~1,1~0.5和0.25mm粒级的含量居多。0.25mm粒级的团聚体,在草地、灌丛和林灌中明显高于荒地,在表层土中明显高于下层土;(3)随土层深度的增加,土壤团聚体的破坏率增大;土壤团聚体的破坏率:草地灌丛林灌荒地,草地和灌丛的平均重量直径和几何平均直径明显高于荒地和林灌。[结论]植被的恢复提高了团聚体的稳定性,且草地和灌丛土壤的团聚体稳定性更高,更有利于水土保持,可以作为该区域水土保持的主要植被类型。     

不同土地利用方式土壤物理性质特征分析

通过野外调查和室内试验相结合的方法,选择天然次生林、人工林地、坡耕地、荒草地、果树台田和花田6种典型地块作为研究对象,对比分析不同土地利用方式的土壤含水量、容重、团聚体分形特征。结果表明:土壤含水量从坡上到坡下逐渐增加,而土壤容重则表现为:坡下坡中坡上;土壤颗粒组成间的差异性较明显,极细沙粒和细砂粒的含量较高,其次是粉砂粒,粘粒含量最低;土壤湿筛团聚体分形维数和风干团聚体分形维数呈现相同的变化规律,其大小依次为天然次生林荒草地果树台田人工林地坡耕地花田;湿筛后土壤团聚体分形维数显著增加,以荒草地的增量最小(0.07),花田的增量最大(0.14)。     

巨桉人工林下土壤团聚体稳定性及分形特征

选择3年生巨桉纯林、巨桉+粮食作物、巨桉+果树土壤作为研究对象,农耕地作为对照,运用标准化平均质量直径及分形理论,分析不同巨桉人工林下的土壤团聚体稳定性及分形维数特征。结果表明,不同林地模式下,水稳性团聚体平均质量直径的变化顺序为农耕地>林粮>巨桉纯林>林果,农耕地与不同林地模式下水稳性团聚体平均质量直径差异显著,农耕地在退耕成巨桉人工林后不利于土壤大团聚体的形成;3种林地模式与农耕地比较有效磷、容重差异显著,土壤有机质、碱解氮、有效钾含量差异不显著,说明林地覆盖增强了土壤的紧实度;相关分析表明,影响土壤稳定性的最重要因素为大团聚体的含量,而其他因素影响不显著;分形维数与<0.25mm团聚体含量、容重呈显著、极显著正相关,与1～2mm团聚体含量、平均质量直径呈极显著负相关,说明土壤团聚体的分形维数越小,土壤大团聚体含量越高,土壤团聚体稳定性越强;团聚体的分形维数值能反映土壤性质的变化,通过对土壤分形维数特征的研究可以定量揭示不同巨桉模式下土壤质量的特点。     

滇东喀斯特山原红壤退化过程中土壤剖面团聚体和有机质变异

[目的]揭示山原红壤的退化机理及效应,为滇东高原的石漠化效应研究及水土保持工作的开展提供科学依据。[方法]以滇东山原红壤典型发育地带为研究对象,对山原红壤退化过程中灌丛、草地、松林、红裸土剖面的团聚体特征和有机质分布规律进行研究分析。[结果]山原红壤退化过程中干筛法结果显示以大团聚体为主,并随着土层深度的增加而减少;湿筛法结果显示以微团聚体含量最高,灌丛、草地、松林在剖面上整体呈现出与干筛大团聚体一致的规律,红裸土呈现出:0—90cm层(B层)90—100cm层(C层)。土壤的稳定性和有机质含量在退化过程中基本呈现出:灌丛草地松林红裸土;随着土层深度的增加,灌丛、草地、松林土壤团聚体稳定性和物理性质逐渐劣化,有机质含量减少,红裸土则呈现出相反的规律;与A层、B层相比,较深层次的C层团聚体稳定性和有机质含量差异显著降低。[结论]有机质与平均重量直径、几何平均直径、2mm粒级水稳性团聚体含量呈极显著正相关,与分形维数呈极显著负相关,增加有机质的含量应该是恢复和改良红裸土结构的重要手段。     

内蒙古砒砂岩不同类型区土壤水分、养分特征研究

[目的]探究砒砂岩不同类型区及不同土地利用方式对土壤水分、有机碳和全氮含量的影响,对于砒砂岩区进一步发展具有重要指导作用。[方法]以内蒙古准格尔旗砒砂岩覆土区的13年生沙棘林地、6年生沙棘林地、天然草地及砒砂岩裸露区草地和砒砂岩覆沙区的天然草地、柠条林地、农地、退耕5年地共8个样地为研究对象,通过测定0—100 cm深度不同土层土壤含水量、有机碳和全氮含量,研究和比较了不同土层土壤水分、有机碳和全氮含量与变化规律。[结果](1)覆土区(13年生沙棘林地152.36 mm、6年生沙棘林地165.16 mm、天然草地160.97 mm)0—100 cm土层土壤储水量均高于覆沙区(天然草地73.03 mm、柠条林地66.56 mm、农地79.70 mm、退耕5年地107.03 mm)。(2)裸露区草地土壤有机碳含量均低于覆土区和覆沙区,0—100 cm土壤有机碳储量(1.97 kg/m²)分别比覆土区天然草地、6年生沙棘林地、13年生沙棘林地和覆沙区天然草地、柠条林地、农地、退耕5年地分别低了2.24 kg/m²,2.36 kg/m²     

不同治理措施下高速公路堆积体土壤团聚体变化特征

为定量评价坡面治理措施(植被恢复模式、恢复年限、削坡分级)对高速公路堆积体土壤团聚体的调控作用,以陕西省不同区域高速公路堆积体为对象,用干筛法和湿筛法测定其土壤团聚体组成。同时选取>0.25 mm水稳性团聚体含量(R_0.25)、土壤团聚体平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、分形维数(D)和破坏率(PAD)等指标进行土壤团聚体稳定性分析。结果表明:与冰草相比,坡面自然植被恢复为小冠花和白三叶时对应的R_0.25,MWD和GMD均显著增加,增幅分别介于12%～15%,38%～40%,38%～41%,表明堆积体坡面恢复为豆科草本植物有利于提高土壤团聚体的稳定性; 与未复垦相比,坡面人为复垦种植玉米和黄豆时对应的MWD和GMD均显著降低,降幅分别为13%和12%,表明堆积体坡面(36°)不宜复垦种植农作物; 与恢复1 a相比,恢复2 a和5 a堆积体所对应的R_0.25和GMD均显著增加,增幅分别为13%和18%,29%和24%,但恢复5 a所对应的MWD,GMD和D与2 a均无显著差异,表明侧柏人工林短期恢复土壤团聚体稳定性持续提高; 短坡长(<60 m)堆积体坡面土壤团聚体稳定性空间分布相对均匀; 相比未治理全坡面,削坡分级治理后平台和坡面所对应的R_0.25显著增加,增幅分别介于57%～95%和38%～44%,表明工程措施可提高土壤团聚体稳定性,且平台稳定性高于坡面; D与根重密度存在极显著负相关。研究结果不仅可为工程堆积体土壤团聚体稳定性评价提供参考,也可为其治理措施配置提供指导。     

子午岭林区典型植被下土壤结构及稳定性指标分析

运用分形理论,研究了子午岭林区5种天然次生植被(以6 a天然恢复弃耕地为对照)下土壤结构特征,分析了土壤水稳性团聚体分维、孔隙分维、平均重量直径等3个指标在描述土壤结构稳定性方面的差异.研究表明,相对于弃耕地,各个植被群落均能明显改善土壤结构,降低土壤水稳性团聚体分形维数,提高孔隙分形维数,增强土壤结构的稳定性.土壤水稳性团聚体分维、孔隙分维q>0.25 mm水稳性团聚体含量、土壤有机碳、容重的相关系数均达到了极显著水平,均能作为评价土壤结构稳定性的指标;而团聚体平均重量直径与土壤有机碳含量、容重相关性不显著,只与>5 mm团聚体含量和>0.25 mm团聚体含量有极显著正相关关系,因此,仅可作为大团聚体含量的评价指标.     

湘东地区典型土壤团聚体稳定性的影响因素

[目的]揭示湘东地区土壤团聚体的分布规律及其影响稳定性因素,为研究南方土壤团聚体胶结机制提供一定的理论依据。[方法]在湘东地区选择3种常见成土母质(第四纪红土、花岗岩风化物、板岩风化物)上发育的典型自然林地、水田与旱地,采集表层土壤(0—20cm)与底层土壤(40—60cm),利用湿筛法测定土壤水稳性团聚体组成。[结果]土地利用方式、母质类型及土层部位显著影响土壤团聚体的组成及稳定性,且它们的交互作用也非常明显。不同利用方式下土壤团聚体稳定性总体表现为:水田林地旱地;但利用方式对团聚体稳定性的影响仅局限于表层土壤,同时在花岗岩风化物发育质地较砂的土壤上表现不明显。不同母质间土壤团聚体稳定性呈现出如下规律:第四纪红土板岩风化物花岗岩风化物,但表层土壤或旱地、林地利用下该规律不甚明显。同时,表层土壤团聚体稳定性一般要显著高于底层土壤,但对于第四纪红土发育质地较为黏重的土壤或水田利用方式下并非如此。[结论]成土母质、利用方式、土层部位通过对土壤质地、有机质、氧化物等的影响间接影响着湘东地区土壤团聚体的分布。     

喀斯特石漠化地区土地利用方式对土壤团聚体稳定性及其有机碳分布特征的影响

分析石漠化地区三种常见的土地利用方式（撂荒地,AL;玉米地,CF;果树地,FD）对土壤团聚体稳定性及有机碳分布的影响,为喀斯特石漠化地区地力提升提供理论依据。采集同一区域不同土地利用方式土壤样品,采用干筛法和湿筛法进行团聚体分级,对比分析不同土地利用方式下土壤养分含量及土壤团聚体的粒径分布、结构稳定性、有机碳的分布特征。结果表明,FD各土壤养分均高于AL和CF,其中FD的土壤有机碳含量分别较AL和CF显著提高25.45%和21.86%,全氮含量显著提高22.42%和19.76%。FD > 5 mm机械性和水稳性团聚体组成均显著高于AL和CF,< 0.25 mm的水稳性团聚体组成则显著低于AL和CF。不同土地利用方式 > 0.25 mm团聚体组成（R_0.25）、平均重量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）均表现为FD > AL > CF,团聚体破坏率（PAD）和不稳定团粒指数（E_LT）则表现出相反趋势。FD不同粒径团聚体有机碳含量分别较AL和CF提高了4.39% ~ 36.69%和8.11% ~ 27.51%,且 > 5 mm粒径团聚体有机碳对土壤有机碳的贡献率分别较AL和CF显著提高了6.03%和9.64%,而 < 0.25 mm粒径团聚体有机碳对土壤有机碳的贡献率则显著降低了46.02%和57.42%。相关分析表明土壤有机碳含量与MWD、GMD、R_0.25 呈显著正相关,土壤有机碳含量是影响土壤团聚体稳定性最重要的土壤养分指标。在喀斯特石漠化较严重地区,采取退耕还林可提高土壤养分和改善土壤团粒结构,促进喀斯特石漠化生态环境的改善。     

轮作休耕模式对土壤团聚体及有机碳含量的影响

为探究轮作休耕模式对红壤坡耕地团聚体稳定性及有机碳含量的影响,通过田间试验设置了休闲地、玉米单作、玉米-豌豆-玉米和玉米-苕子-玉米4个处理,分析了不同种植模式下土壤团聚体稳定性及有机碳含量,结果表明:(1)不同种植模式下土壤机械稳定性和水稳定性团聚体组成均以≥0.25 mm粒径占比最高,机械稳定性团聚体占比在80.68%以上,水稳定性团聚体达到了77.05%以上,且≥0.25 mm团聚体所占比例大小顺序为:休闲地>玉米-豌豆-玉米>玉米-苕子-玉米>玉米单作。(2)根据不同团聚体稳定指数(MWD,GMD,R_0.25和PAD)显示,休闲地的团聚体稳定性最好,与玉米单作之间差异显著,且休闲地和玉米轮作两种模式下团聚体稳定性均优于玉米单作。(3)玉米单作土壤团聚体有机碳含量最低,玉米轮作和休闲地能显著提高有机碳含量,并且玉米-苕子-玉米轮作效果最优; ≥0.25 mm粒径范围的团聚体储存的有机碳含量最高。(4)通过对土壤水稳性团聚体稳定指数与有机碳含量的相关性分析表明,4个不同团聚体稳定指数与有机碳含量都呈极显著正相关关系,与R_0.25相关程度最高。研究结果可为试验区域坡耕地水土流失防治提供理论依据。     

川西北高寒草地退化对土壤团聚体组成及稳定性的影响

应用干筛法与湿筛法分析了川西北高寒草地不同退化阶段土壤团聚体组成特征,选取了土壤大团聚体含量（R_0.25）、平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）和团聚体破坏率（PAD）指标,研究了退化过程土壤团聚体稳定性的变化。结果表明:未退化草地土壤机械稳定性团聚体和水稳性团聚体组成都以大团聚体（>0.25 mm）为主,而退化草地均以微团聚体（<0.25 mm）为主;随着草地退化程度加剧,大团聚体含量（R_0.25）显著降低,土壤团聚体MWD和GMD均表现为:未退化 > 轻度退化 > 中度退化 > 重度退化,PAD呈现相反的变化趋势,其中未退化到轻度退化阶段团聚体稳定性变化最为明显;未退化和轻度退化草地土壤团聚体稳定性由表层向下层递减,而中度和重度退化草地表层（0—10 cm）土壤团聚体稳定性弱于下层（10—40 cm）。这些结果表明随着高寒草地退化的加剧,土壤团聚体稳定性显著降低,轻度退化阶段是土壤结构稳定性下降的关键期,在沙化防治中应予以重视。