岷江上游山地森林/干旱河谷交错带植被恢复对土壤微生物量及酶活性的影*响

为了解岷江上游山地森林/干旱河谷交错带植被恢复对土壤微生物量及酶活性的影响,以交错带森林段及其下缘地段为研究对象,选取干旱河谷段封禁造林地为参照,分析了植被恢复过程中土壤微生物量、土壤酶活性的特征及其相关关系。结果表明:在交错带中土壤微生物量碳、氮以及蛋白酶的活性均随着海拔的升高呈逐渐增加的趋势;而土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性随海拔的升高先增多后减少。通过对交错带山地森林下缘3种植被恢复模式研究表明,恢复植被能显著提高土壤的养分,增加土壤的生物活性。同时,土壤微生物量碳、氮和酶活性变化均具有明显的空间层次现象,即随土层深度的增加而呈降低的趋势。相关性分析表明,土壤微生物量碳、氮和4种土壤酶活性均与土壤pH呈负相关关系,与土壤其他养分呈正相关关系,说明岷江上游山地森林/干旱河谷交错带土壤微生物量和酶活性受植被、pH值、土壤养分和含水量等因素的共同影响,可作为评价土壤肥力的指标。     

岷江上游山地森林/干旱河谷交错带不同植被恢复模式对根际土壤微生物量碳氮及固氮菌群落结构的影响

以岷江上游山地森林/干旱河谷交错带5种植被恢复模式的根际与非根际土壤为研究对象,对土壤微生物生物量碳、氮和土壤固氮菌群落结构的影响进行了初步研究。结果表明,5种不同植被根际与非根际土壤的微生物生物量存在显著差异且根际土壤含量大于非根际土壤,依次为:青冈次生林>灌木林>刺槐林>人工幼林>针阔混交林;DGGE图谱显示,5种植被根际与非根际土壤固氮类群有一条明显的共有条带,其中刺槐林和灌木林的固氮菌多样性最高;多样性指数、群落丰富度分析表明,灌木根际土壤固氮菌的群落种群结构最丰富,其次为刺槐;聚类分析结果显示,不同植被恢复的10种供试土壤样品分为4大类群。总之,自然恢复(青冈林和灌木林)效果好于人工林(刺槐林、人工幼林、针阔林);3种人工林相比较,刺槐林比其它两种人工林更有利于提高微生物生物量及土壤固氮菌群落结构多样性;在人工幼林地采取的封禁措施也有利于植被恢复。     

岷江干旱河谷-山地森林交错带根层土壤碳活性与储量特征

根层土受植物地下部分生命活动、代谢影响最直接和最强烈,其碳活性与储量特征对土壤质量改变乃至全球气候变化具有极高的灵敏性。以岷江干旱河谷-山地森林交错带及邻近生态系统为研究对象,研究根层土壤易氧化碳、微生物量碳等碳活性以及碳密度、碳储量特征,可为该区的生态系统管理提供重要科学依据。结果表明,不同生态类型根层土的土壤碳密度为(0.14±0.007)～(101.16±0.301)kgC/m2,碳储量为(30.2±1.51)～(21850.6±65.02)kg。相对于干旱河谷,交错带根层土壤易氧化碳、微生物量碳等碳活性更强,为沿交错带逐步向下改善土壤环境抑制干旱河谷区上延提供了较好的碳素环境。尽管交错带天然林植被面积较小,但其土壤碳密度和土壤有机碳丰度指数因物种优势和所在山地垂直带谱中所处的相对有利位置,显著高于干旱河谷。在交错带内部,以高山栎为优势种的根层土具有更强的储碳能力,是包括退耕还林地在内的自然或人工植被调控生态工程建设中重要造林树种和恢复模式。     

干旱河谷-山地森林交错带植被调控模式对土壤氮、磷强度及库的影响

以调控30个月的4种典型调控模式以及未调控退耕纯林为研究对象,比较分析了不同调控模式下氮、磷供强度及库容特征。结果表明,相对于纯林模式,4种调控模式均可有效缓解缺氮少磷的土壤现状,提高或增加了固氮效率以及氮、磷储量,且表现出氮、磷元素聚表分布(0-10cm)的特征;表层土(0-10cm)中,刺槐+扁桃+紫花苜蓿模式的氨态氮含量(10.52±0.34g/kg)、硝态氮含量(11.69±1.06g/kg)显著高于其它模式,对植物生长极为有利,但对氮、磷的储存贡献较小;刺槐+新疆杨+早熟禾模式可显著提高固氮效率;刺槐+高山柳+早熟禾模式的土壤全氮含量显著高于其它模式(7.33±0.38g/kg),而刺槐+岷江柏+早熟禾对土壤氮、磷环境的改善相对于其他模式较差。综上认为,以新疆杨作为乔木、刺槐为高灌木、高山柳为伴生种、紫花苜蓿作为林下草种是适合于EDM土壤与气候环境的最佳模式之一。     

放牧干扰对岷江上游山地森林-干旱河谷交错带土壤微生物量及呼吸熵的影响

选择岷江上游理县山地森林/干旱河谷交错带地区人工刺槐林、人工杨柳林、草地和锥花小檗灌丛这4种植被类型为研究对象,对4种植被下的土壤微生物量及呼吸熵对放牧干扰的响应进行了研究。以距牧道距离远近的不同设置了3种放牧干扰强度处理,分别对各植被类型3种放牧干扰强度的土壤进行了分析。结果表明,在各植被类型下,土壤有机碳(SOC)和土壤微生物量碳(MBC)含量随放牧干扰强度的增加而降低。各植被类型下表层土壤呼吸熵值(qCO2)值随放牧压力的增加而增大(除灌丛中度干扰外),增加幅度为15.14%~100.54%,说明放牧干扰使微生物体的周转率加快,对SOC的利用率降低,释放的CO2增多,土壤碳保存率降低。     

山地森林-干旱河谷交错带不同植被枯落物水文效益研究

对岷江上游山地森林-干旱河谷交错带的6种植被类型枯落物的水源调蓄功能及特征进行了研究,结果表明:6种植被类型按枯落物贮量大小排序为青冈次生林(46.20 t/hm2)>杨柳阔叶林(23.46 t/hm2)>针阔混交林(20.51t/hm2)>岷江柏幼林(16.02 t/hm2)>次生灌丛(11.17 t/hm2)>荒草坡(9.23 t/hm2),按枯落物层最大持水量、最大拦蓄量和有效拦蓄量大小排序均是青冈次生林>杨柳阔叶林>针阔混交林>岷江柏幼林>次生灌丛>荒草坡;在整个持水过程中,前2 h内各林分枯落物层吸水作用较强。     

岷江上游森林/干旱河谷交错带不同土地利用类型土壤有机碳和活性有机碳特征

研究了岷江上游森林/干旱河谷交错带川滇高山栎次生林、人工刺槐林、灌木林地、灌丛地、经济林和农耕地6种土地利用类型的土壤有机碳及微生物量碳、水溶性有机碳和易氧化碳。结果表明:6种土地利用类型土壤有机碳及3种活性有机碳含量以川滇高山栎次生林高于或显著高于其他土地类型(p<0.05),以农耕地低于或显著低于其他土地类型(p<0.05)。6种土地利用类型的土壤平均有机碳含量(13.65g/kg)低于同区域土壤的平均有机碳含量(17 g/kg)。6种土地利用类型的土壤微生物量碳、水溶性有机碳和土壤易氧化碳占有机碳的比率分别介于1.36%~2.35%,0.82%~1.34%和7.77%~10.50%之间。研究结果说明交错带6种土地利用类型的土壤有机碳含量较低,有不断下降的趋势,且活性大,容易转化。因此,减少人为干扰对于维持和增加森林/干旱河谷交错带土壤有机碳具有重要的作用。     

岷江上游山地森林－干旱河谷交错带不同土地 利用类型土壤有机碳储量

生态交错带是全球气候变化的最敏感区域,因而对生态交错带不同土地利用类型土壤有机碳的研究,可为生态交错带土地利用和有效管理提供基础数据。岷江上游山地森林－干旱河谷交错带6种土地利用类型的土壤有机碳含量和有机碳储量均随土壤深度的增加而降低;土壤有机碳储量的大小顺序为天然川滇高山栎次生林（104.15±4.84t/hm²）>灌木林地（100.84±2.43t/hm²）>灌丛地（97.35±15.21t/hm²）>经济林（85.16±10.58t/hm²）>人工刺槐林（70.78±12.43t/hm²）>农耕地（56.56±7.21t/hm²）;农耕地转变为人工刺槐林和经济林后,其土壤有机碳储量分别增加了25.13%和50.56%;人为干扰以及交错带生态系统的脆弱性及其叠加效应是导致岷江上游山地森林－干旱河谷交错带不同土地利用类型土壤有机碳储量偏低的重要原因。     

岷江上游干旱河谷不同土地利用类型的土壤有机碳和易氧化态碳特征

生态交错带是全球变化敏感区,研究生态交错带不同土地利用类型土壤有机碳的变化,可为生态交错带因人类活动引起的土地利用和覆被变化对土壤碳汇功能的影响提供基础数据。该文研究了岷江上流干旱河谷/山地森林交错带具有代表性的高山栎地、灌丛地、灌木林地、花椒地、农耕地以及人工刺槐林地不同土层深度土壤中有机碳和易氧化态碳的含量和分布特征,以及易氧化态碳与有机碳的关系。结果表明:不同土地利用类型的有机碳含量和易氧化态碳含量随土层深度的增加而减少;易氧化态碳与有机碳间呈极显著的相关性;土壤易氧化态碳占有机碳的比例波动为3.57%～12.71%,表现为高山栎地＞农耕地＞灌木林地＞人工刺槐林地＞灌丛地＞花椒地。研究结果说明植被类型是导致岷江上游干旱河谷/山地森林交错带不同土地利用类型土壤中有机碳和易氧化态碳含量差异的重要原因。     

不同保水措施对退化干旱山地新植核桃园土壤养分和微生物的影响

[目的]探索退化干旱山地不同保水措施对土壤理化特征的影响,为北方干旱退化山区土壤环境改良提供科学依据。[方法]以太行山新垦片麻岩山地新植核桃园为试材,进行保水剂、玉米秸秆覆盖和地膜覆盖等保水措施的不同组合处理,研究土壤养分和微生物数量的变化。[结果]秸秆覆盖能显著提高土壤养分含量和微生物数量。细菌、放线菌数量和有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾含量较对照分别提高了14.04%,17.42%,25.53%,60.29%,25.90%,15.31%,143.67%和51.44%。保水剂使得土壤养分含量和微生物数量略有下降。地膜覆盖降低了土壤细菌、真菌、放线菌、纤维素分解菌数量和有机质、全氮、全磷含量,较对照分别降低了27.19%,21.0%,10.11%,31.07%,1.11%,22.06%和6.06%,却提高了土壤全钾、有效磷、速效钾含量,较对照分别提高了12.6%,9.65%,8.09%。多元组合处理对土壤养分含量和微生物数量的影响相互之间差异较大;而保水剂+秸秆覆盖+地膜覆盖的组合并没有达到最佳效果;在所有处理中,保水剂+秸秆覆盖的组合对土壤的改良效果最好,与对照相比,提高土壤细菌、放线菌数量和有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾含量分别达16.67%,3.37%,6.64%,92.65%,12.67%,1.8%,94.25%和105.76%。[结论]土壤养分、微生物数量与土壤水热气状况密切相关;保水措施在改变土壤水热气状况的同时,也改变了土壤养分和微生物数量。     

基于地理探测器的岷江上游地区土壤侵蚀变化

为掌握岷江上游地区土壤侵蚀动态变化规律和驱动力,以修正的土壤侵蚀模型(RUSLE)为基础,实现该地区2000—2018年侵蚀定量评价,按照国家水力侵蚀分级标准将其分为6个等级,以斜率变化模型完成其动态变化规律的分析,借助地理探测器实现其变化驱动力的探索。结果表明:微度和轻度侵蚀占据全域总面积的70%以上;近20 a内,全域土壤侵蚀整体得到了有效遏制,整体发展态势相对良好;植被覆盖度、降水和高程是驱动土壤侵蚀强度空间分布格局形成和改变的主要因素,特别是植被度的驱动作用最明显;各因子间产生交互关系时,其协同作用均比单因子产生的驱动作用更明显。岷江上游地区土壤侵蚀强度分布格局差异显著,侵蚀总体得到有效遏制,植被覆盖是驱动该地区土壤侵蚀强度空间分布格局变化的主要因素。     

红河谷不同林分土壤养分状况研究

为了掌握秦岭红河谷森林公园不同林分的土壤养分状况,采用野外调查、土样采集及化学分析相结合的方法,对秦岭红河谷南坡优势树种槲栎、橿子栎、鹅耳栎、辽东栎林下土壤养分状况进行了分析比较。结果表明:鹅耳栎可以显著提高林下土壤有机质的积累量,0—20cm土层有机质含量高达97.45g/kg;橿子栎林下土壤碱解氮含量最高,20—30cm土层碱解氮含量为204.92mg/kg;鹅耳栎林对提高速效磷和速效钾含量有积极的作用;槲栎林的保肥效果、缓冲性能较其他林种好。随土层加深,各种养分含量逐渐降低。     

长江中上游地区坡耕地土壤抗剪强度特征

在长江中上游地区,坡耕地是造成严重水土流失的主要地貌单元。土壤抗剪强度是水土流失定量评价和预测的重要指标。通过在长江中上游9个省(市)坡耕地选取37个测试点,现场原位测试土壤抗剪强度并取样分析土壤理化性质,研究土壤抗剪强度与土壤质地、含水率间的关系,结果表明:①表层(0 cm)与底层(20 cm深度)的土壤抗剪强度均呈现出黏土>黏壤土>壤土,其中黏土在表层和底层的平均土壤抗剪强度分别为0.56、0.99 kg/cm 2。此外,土壤含水率、粉粒及黏粒含量之和也呈现出与土壤抗剪强度相同的分布规律。②3种土壤质地表层平均抗剪强度均随含水率增大呈先增大后减小的变化趋势,而底层土壤抗剪强度均随含水率增大而减小。研究结果进一步完善了长江中上游地区坡耕地土壤理化性质特征数据库,也为长江流域坡耕地水土流失定量评价及预测提供了科学依据。     

黄河上游盐渍化农田土壤水盐动态变化规律研究

土壤含水量和可溶解盐分浓度的测定,对了解土壤盐分的分布及移动具有重要意义。但如何在作物生长不同时期,对耕作区的土壤含水量及可溶解盐分浓度进行同时连续测量?是了解土壤盐分分布及动态变化规律的关键。该文将TDR测量的土壤含水量及体积电导率结合起来推算土壤溶液电导率及饱和溶液电导率,对黄河上游盐渍化农田的土壤水盐动态变化特征进行了相关分析,为土壤水盐动态研究提供了一种新的方法。研究结果表明,地下水位在年内总体埋深较浅,小于150 cm;10 cm深度土壤含水量在时间变化上呈现递减趋势,年内变化范围为20%～45%(不包括土壤冻融期),20,40,60 cm深度土壤含水量年内变化较复杂,波动范围为33%～50%,垂向分布表现为下层高于上层;与土壤水分相反,土壤盐分表现为上层高于下层。在整个作物生长季节,土壤10 cm深度的ECw和ECsat多数时间分别在10～15 dS/m和5～10 dS/m范围内波动,高于盐化和非盐化土壤分类标准4 dS/m。土壤20,40 cm深度的盐分变化规律同样较上层10 cm复杂,盐分浓度在时间序列上呈现出大小交替变化的特点。     

黑河下游河流沿岸土壤养分和盐分的研究

以黑河下游狼心山至东居延海的河流沿岸为研究对象,采用野外调查和室内分析相结合的方法,研究其土壤养分和盐分的特征及影响因素、相互关系。通过对2011年7月采集的土壤样品进行分析,得出结果:(1)黑河下游河流沿岸土壤全氮、有机质、铵态氮及硝态氮的总体变化趋势是相似的,且与植被覆盖度的变化有不同程度的相关性。(2)土壤硝态氮含量最大,变化范围广,且沿河流沿岸分布分散,其次是铵态氮。土壤盐分中除HCO3-外,其他离子的分布在不同样点、不同深度有很大变异性。(3)主成分分析综合反映土壤综合性状和植被生长条件,第一、第二、第三主成分分别反映土壤盐分水平、土壤的综合养分水平及土壤的含水量。     

洱海流域北部农田养分平衡及残留特性研究

为减少农田氮磷流失,改善洱海水质、遏制富营养化发展,以洱海流域北部8个乡（镇）为研究区域,采用现场调查与分析测试相结合的方法研究了洱海流域北部10种典型轮作模式的施肥量、作物养分吸收量、农田养分盈余量以及土壤养分残留状况,对不同轮作模式农田养分平衡及残留特性进行了分析评价。结果表明,水稻-大蒜轮作模式下有机肥和氮肥的投入量显著高于其他模式,水稻-蔬菜作物轮作模式的磷肥投入量显著高于其他模式;不同轮作模式间土壤养分残留差异性以硝态氮最为突出：水稻-大蒜轮作条件下土壤硝态氮残留量达43.4mg.kg-1,明显高于其他轮作模式;10种轮作模式均处于养分盈余状态,以水稻-大蒜轮作模式养分盈余量最大,为1258.8kgN.hm-2和1472.7kgP2O5.hm-2;养分盈余量差异主要凸现在小春季作物上;土壤中易流失的硝态氮、铵态氮和速效磷与氮磷肥的投入量和养分盈余均呈显著相关。表明水稻-大蒜和水稻-蔬菜轮作是洱海流域农田环境污染风险较高的种植模式,需要重点防控。     

黄浦江上游近自然混交林和人工纯林水源涵养功能评价

以上海黄浦江上游水源涵养林为研究对象,选择近自然混交林、香樟(Cinnamomum camphora)人工纯林和无患子(Sapindus mukorossi)人工纯林,对比了地上部分、枯落物层、土壤层三个垂直层次的持水量,综合评价了其水源涵养功能。结果表明:地上部分持水量近自然混交林与香樟纯林持平,大于无患子纯林,分别为16.36t/hm2,16.85t/hm2,12.54t/hm2;枯落物层最大持水量依次为近自然混交林(0.37t/hm2)无患子纯林(0.004t/hm2)香樟纯林(0.003t/hm2);土壤层最大持水量近自然混交林(2 657.02t/hm2)无患子纯林(2 526.81t/hm2)香樟纯林(2 474.80t/hm2)。土壤层对森林涵养水源功能的贡献最大,但同时离不开地上部分及枯落物层三者间的相互依存和影响。综合评价得到不同类型林分的总持水量为近自然混交林(2 673.73t/hm2)无患子纯林(2 539.35t/hm2)香樟纯林(2 491.65t/hm2)。由此可见,林分复杂、树种多样、林下植被丰富的近自然混交林涵养水源的能力最强,优于单一的无患子纯林,而香樟纯林最差。     

黑河中游荒漠绿洲过渡带斑块植被区土壤水分与有机质空间变异特征

以黑河中游荒漠绿洲过渡带斑块植被区土壤为研究对象,对土壤含水量与土壤有机质含量空间变异特征及两者相关性进行研究,并对土壤含水量和土壤有机质含量的空间变异函数模型进行拟合。结果表明:(1)20~40 cm土层的土壤含水量空间变异性最为强烈,C_V=1.780;而40~60 cm土层的土壤有机质含量空间变异性最为强烈,C_V=0.561。(2)0~120 cm土层的土壤含水量空间变异函数理论模型均为指数模型;0~60 cm土层的土壤有机质含量空间变异函数理论模型为纯块金模型;而60~120 cm土层的土壤有机质含量空间变异函数理论模型为指数模型和球状模型。(3)土壤含水量和土壤有机质含量均随土层深度的增加而相应的增加,且二者之间呈显著对数相关关系,R~2=0.9597。     

岷江上游地区水土流失危险度评价

在分析影响岷江上游水土流失的自然因素和人为因素的基础上,从水土流失现状和驱动力两个方面选择了10个评价指标,建立了岷江上游地区水土流失危险度综合评价模型并进行了评价。结果表明:在5个县中,松潘县水土流失处于轻度危险状态,茂县、汶川县处于中度危险状态,黑水县和理县因水土流失危险度指数综合值都比较大而处于重度危险状态。根据其发展趋势分析,松潘县、茂县和汶川县的水土流失程度可能会进一步加重,理县的水土流失程度会有所减轻,黑水县的水土流失危险度综合指数和现状强度指数相近,因而其今后的水土流失程度变化可能较小。