毛乌素沙地不同植被类型的土壤颗粒分形与土壤碳氮变化特征

为了探讨不同植被类型的土壤碳氮特征,测定了毛乌素沙地不同植被群落土壤0~10、10~20和20~60 cm土层土壤有机质、全氮及土壤颗粒组成的动态变化,并分析了土壤颗粒组成中沙粒、极细沙和黏粉粒质量分数变化与土壤有机质和全氮质量分数间的关系。结果表明,固沙植被的建植显著提高土壤有机质和全氮质量分数,而不同植被类型对土壤有机质和全氮质量分数的影响差异主要发生在土壤表层(0~10 cm),深层差异不显著。而同一植被类型土壤有机质和全氮质量分数随土层加深呈下降趋势,表现出垂直方向的变异。其中樟子松样地对表层土壤有机质和全氮质量分数含量影响最大,具有明显表聚性,随土层加深土壤有机质和全氮质量分数含量下降最为显著,而沙柳+油蒿+杨柴样地和沙地柏+油蒿样地土壤有机质、全氮质量分数随土层加深无显著变化。固沙植被的建植显著提高土壤黏粉粒(0.05 mm)和极细沙(0.05~0.10 mm)质量分数,而显著降低了沙粒质量分数(0.1~1.0 mm),不同植被类型样地各层土壤极细沙和黏粉粒质量分数由大到小依次为樟子松样地、沙地柏油蒿样地、沙柳油蒿杨柴样地,而沙粒质量分数与之相反。同一植被类型样地,随土层加深沙粒平均质量分数均呈增加趋势,极细沙和黏粉粒质量分数则呈降低趋势。土壤颗粒组成与土壤有机质、全氮质量分数间相关性表明,土壤中黏粉粒和极细沙粒质量分数分别与土壤有机质和全氮质量分数呈显著正相关,而沙粒质量分数却与土壤有机质和全氮质量分数呈显著负相关(p0.01)。     

毛乌素沙地东南部人工林土壤生物学特性

选取毛乌素沙地东南部8种不同人工林为研究对象,以流沙为对照,对林地土壤的微生物数量和酶活性以及二者之间的相关性进行了分析.结果表明,研究区土壤微生物数量表现为细菌＞放线菌＞真菌;各人工林土壤微生物数量与酶活性均较流沙有显著提高;0～20 cm土层土壤细菌数量油松、侧柏和柠条林地较高;新疆杨林地0～20 cm土层土壤放线菌、真菌数量和各项酶活性均高于其他林地;土壤微生物数量与酶活性之间呈显著或极显著正相关.在沙地营造人工林能够有效提高土壤微生物数量和酶活性,改善土壤质量状况.从土壤生物学特性角度考虑,毛乌素沙地东南部最适宜营造的人工林树种为新疆杨和油松.     

毛乌素沙地南缘生态过渡带土壤生物学特性

[目的]探讨过氧化氢酶、脲酶、转化酶、碱性磷酸酶、脱氢酶活性的变化以及这些酶活性与土壤微生物总量及土壤养分的相关性。[方法]测定毛乌素沙地南缘生态过渡带流动半流动沙丘、固定半固定沙地、盐化丘间低地和缓坡丘陵梁地4种不同生境0~5 cm和5~20 cm土层各种酶的活性,并与土壤养分和微生物总量进行相关分析。[结果]结果表明,毛乌素沙地南缘生态过渡带不同生境各种土壤酶活性总体变化趋势为缓坡丘陵梁地>盐化丘间低地>固定半固定沙地>流动半流动沙丘。[结论]土壤生物学指标能较好地反映土壤肥力状况。     

毛乌素沙地东南缘不同沙漠化阶段土壤-植被关系研究

【目的】揭示沙漠化过程中土壤、植被的相互作用规律,为土壤-植被系统的修复提供科学依据。【方法】选择毛乌素沙地东南缘陕西榆林地区沙质草原地带沙漠化程度明显的区域为研究区,在野外调查和图像资料的基础上,采用空间序列方法,将沙漠化过程分为非沙漠化阶段(植被盖度>35%)、潜在沙漠化阶段(植被盖度25%~35%)、轻度沙漠化阶段(植被盖度15%~25%)、中度沙漠化阶段(植被盖度5%~15%)、重度沙漠化阶段(植被盖度<5%)5个阶段,在每个阶段随机选取3个1 m×1 m的样方,采集样方内植物和不同土层土壤样品,研究沙漠化过程中植被特征(物种密度、物种丰富度、多样性指数、地上生物量、有机质含量、全氮含量、植物C/N)和土壤理化性质(土壤颗粒、含水率、容重、pH、有机质含量、全氮含量、土壤C/N)的变化,并对土壤与植被的相互关系进行分析。【结果】沙漠化过程中,植被、土壤特征均呈现规律性变化,且在不同的土层范围内植被特征与土壤理化性质之间均存在较强的内在相关性;物种密度、物种丰富度、多样性指数、地上生物量与土壤粘粒、含水率、容重、pH和土壤C/N之间相关系数的最大值多出现在0~10 cm土层;而土壤有机质、全氮等养分含量对植被的影响主要发生在10~30 cm的土层;土壤、植被之间的关系在一定程度上可以定量化。【结论】土壤-植被的物理表征特征之间的相互作用主要发生在土壤表层,营养元素之间的相互作用则发生在土壤下层,说明土壤-植被系统的恢复过程应是先自上而下由植被改善土壤,之后自下而上由土壤养育植被的过程。     

不同植被类型对毛乌素沙地背风坡土壤水分时空变化的影响

在陕西省神木市毛乌素治沙造林基地,选取固定沙丘背风坡4种典型植被为对象,利用CNC503DR型中子仪对0~300 cm土壤水分进行测定,分析不同植被类型条件下固定沙丘背风坡土壤水分特征。结果表明:1）在植被类型上,固定沙丘背风坡0~300 cm剖面平均土壤含水量表现为草地>紫穗槐>长柄扁桃>沙柳;在季节变化上整体表现为,秋季>夏季>春季（2018年）、春季>夏季>秋季（2019年）。2）背风坡土壤剖面上土壤水分存在明显的分层结构,可将0~300 cm分为0~50、50~100、100~200 cm和200~300、50~300 cm各土层植被类型间土壤水分存在显著差异(P<0.05)。3）0~50 cm土层时间变系数较大,随着土层深度增加土壤水分时间变异系数逐渐减小;4种植被类型垂直变异系数夏秋季较大,春季较小;时间稳定性表现为沙柳>草地>长柄扁桃>紫穗槐。4种植被类型0~300 cm土层平均土壤含水量无显著差异,草地、长柄扁桃和沙柳土壤水分时间稳定性较强,合理的林草空间搭配有利于该区背风坡土壤水分的保持。     

毛乌素沙地气候与植被变迁

从古文献记载、地学、古生物学、考古发掘和树木年代学等方面探讨毛乌素沙地历史时期气候与植被的关系。结果表明:全新世以来,毛乌素沙地的气候经历了多次较大的干、湿交替。历史时期的几个湿润期分别是:10.0kaBP前后、8.5～5.0kaBP期间、3.5kaBP前后、2.5kaBP前后和1.5～1.0kaBP期间。伴随气候变化毛乌素沙地自然景观在荒漠草原、典型草原与森林草原间转换。毛乌素沙地现在的植被格局是在气候演变的大背景下形成的,在该地区进行植被修复及制定土地利用规划策略要充分考虑当地的气候因素。     

毛乌素沙地南缘不同植被恢复类型的土壤养分效应(英文)

为了探讨植被恢复对土壤养分的影响,研究了毛乌素沙地南缘天然草地、人工封育草地、撂荒地、退耕还林地、固定沙地5种不同植被恢复类型区的土壤养分特征。结果表明:不同植被恢复类型对土壤有机质、全氮、有效氮、速效磷的影响存在明显差异;灌草结合的人工封育草地、退耕还林地、固定沙地土壤有机质、全氮、有效氮的含量高于以草本为主的天然草地和撂荒地,但土壤速效磷的含量刚好相反;植被对表层0~20cm土壤养分的影响大于下层20~60cm土壤,植被作用下土壤养分向表层富集;采用柠条进行退耕还林,能够充分发挥其根系特性,有利于改良深层土壤养分。     

不同城市植被类型对土壤pH值及有机质含量的影响

为揭示不同植被类型对土壤pH值及有机质含量的影响,以泰安市不同城市植被类型(分别为乔木、乔草、灌草以及乔灌草植被)为研究对象,采集0～10 cm和10～20 cm土层土壤,分析其pH值和有机质含量。结果表明:(1)不同城市植被类型对土壤pH值影响不显著,对土壤有机质含量的影响较大,灌草植被土壤有机质含量显著高于其余三种类型。(2) 10～20 cm土层pH值高于0～10 cm土层,而土壤有机质含量低于0～10 cm土层。(3)不同采样地土壤pH值差异不大,而土壤有机质含量存在较大差异。(4)土壤pH值、有机质含量与植被类型、采样地和土层厚度均存在极显著相关性。本研究可为合理营造城市植被、改善土壤质量提供参考。     

毛乌素沙地土壤理化性质对中国沙棘人工林生长的影响

为了解土壤理化性质对中国沙棘生长及生产力的影响,对毛乌素沙地丘间地和迎风坡中国沙棘人工林进行研究。差异性检验结果表明,丘间地的土壤含水率、有机质、全N、速效N及全P含量均极显著或显著高于迎风坡;丘间地的树高、地径、冠幅以及地上生物量、林分生产力均极显著高于迎风坡。相关分析表明,树高、地上生物量与土壤含水率、速效N、全P含量呈极显著或显著正相关关系;树高与有机质含量呈显著正相关关系。土壤含水率与有机质、速效N、全P含量呈极显著正相关关系;有机质与速效N呈极显著正相关关系,速效N与全P呈显著正相关关系。逐步回归分析表明,土壤含水率在生长量及地上生物量积累中起重要作用,是决定林地质量和生产力的主导因子。通径分析表明,土壤含水率对树高、地上生物量的直接作用最大,起的间接作用较大。     

黄土丘陵区生物结皮条件下土壤有机质及氮素的累积特征

【目的】研究生物结皮条件下土壤有机质及不同形态氮素含量的变化,明确生物结皮养分积累及培肥土壤的作用,为其潜在的环境风险评价提供依据。【方法】采用野外调查结合室内分析的方法,调查黄土丘陵区不同发育年限生物结皮的样地,分层采集样地的土壤样品,同时以同一区域退耕1年以内的撂荒地为对照(CK),测定生物结皮层以及0~2,2~5,5~10cm土层有机质、全氮及碱解氮、硝态氮、铵态氮含量。【结果】1)生物结皮条件下,结皮层土壤全氮和有机质的积累过程可分为快速增长和趋于稳定2个阶段,这2个阶段以生物结皮发育13年为界限。结皮发育13年时,结皮层土壤全氮含量达到1.34g/kg,是对照的3.72倍;有机质含量为25.41g/kg,是对照的5.05倍。2)生物结皮明显增加了结皮层土壤碳氮比,结皮发育15年时,结皮层土壤的碳氮比最高,为11.8,但碳氮比与发育年限无关。3)结皮层土壤碱解氮含量及其占全氮的比例明显高于0~10cm土壤和对照,碱解氮含量在生物结皮发育15年时达到最大值(94.89mg/kg),是对照的6.51倍,之后趋于稳定。4)生物结皮增加了结皮层土壤硝态氮和铵态氮的含量以及硝铵比。【结论】生物结皮可以明显提高结皮层土壤氮素含量,增加土壤肥力,对土壤表层氮素积累有重要作用,与此同时,生物结皮也有可能增加氮素的流失风险。     

植被更替及植果年限对土壤有机质和酶活性的影响

土壤有机质及酶活性是反映植被更替对土壤质量作用与影响较为敏感的指标,对分析制约地区苹果产业可持续发展因素具有重要意义。在彬县果区土壤及地形条件与管理水平基本一致的条件下,以农田土壤(对照)与8年(幼龄)、21年(老龄)果园为研究对象,研究其0～40 cm土层深度内的有机质、过氧化氢酶活性、脲酶活性、碱性磷酸酶活性的变化趋势。结果表明,土壤有机质、脲酶和碱性磷酸酶活性随土层深度的增加而减少。在0～40 cm土层范围内,农田演替为果园,降低了土壤有机质含量、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性,增加了土壤脲酶活性。随着种植年限的增加,有机质含量在0～20 cm土层出现累积趋势,过氧化氢酶活性减少,而碱性磷酸酶和脲酶在剖面上呈现不同程度的递减趋势。因此,在0～40 cm土层植被更替及植果年限对土壤生物质量影响明显,可能会对果树生长产生影响。     

土壤轻组有机质研究进展

土壤有机质在碳和氮循环及维持土壤生产力等方面具有重要作用,利用密度分组技术可将土壤有机质分成轻组和重组.轻组密度一般<2.0 g.cm-3,通常用密度浮选法分离得到,早期分离轻组的重液是有机溶剂,目前多用水溶性无机盐,结合密度和颗粒大小的分离技术在近年来得到迅速发展.轻组主要由可识别的不同分解阶段的植物残体组成,还包括孢子、种子、动物残体、微生物的残骸以及一些吸附在碎屑上的矿质颗粒.土壤轻组仅占土壤质量的一小部分,但轻组的碳含量一般显著高于全土.轻组物质的碳氮比高,周转速度快,是易变有机碳的良好指标.土壤轻组一般具有明显的季节变化,并大部分聚集在土壤表层,随土层深度的增加而下降.土壤轻组主要受残留物输入的时间、数量、组成以及环境因素的影响,同时轻组对耕作经营措施、作物轮作制度、土地利用、施肥等变化的响应非常敏感.密度分组与颗粒大小分组技术的结合是今后研究轻组的主要技术手段,土地利用和经营管理的变化对土壤轻组数量和性质的时空动态影响是未来的主要研究方向.     

植被更替及植果年限对土壤有机质和酶活性的影响

植被更替对土壤质量造成的作用和影响较为深远,土壤有机质及酶活性则属于能够较好反 映这种作用和影响的指标。基于此,本文基于地形、土壤、管理水平基本一致条件,围绕10 年果园、20 年果园、农田土壤开展了针对性研究,通过对比0~40cm 土层深度内的碱性磷酸酶活性、脲酶活性、过 氧化氢酶活性、有机质变化趋势,研究明确了植被更替及植果年限带来的影响,果树生长因此受到的 影响也得以明确。     

不同土地利用方式对土壤有机质和氮含量的影响研究

通过对广西桂林毛村岩溶区和非岩溶区的林地、灌草丛地、果园(人工柚子林和银杏林)等土壤的测定分析,研究了不同土地利用方式对土壤有机质和氮含量的影响,结果表明:在相同土地利用方式条件下,岩溶区的土壤有机质、全氮和碱解氮含量大都高于非岩溶区;在不同土地利用方式条件下,岩溶区土壤有机质、全氮和碱解氮含量表现为林地》灌草丛地》柚子园》银杏园,而非岩溶区土壤的各项指标差异较大、规律不明显.     

不同林龄退耕还林地森林土壤有机质和全氮变化

选取贵州省兴义市三江口镇杉木人工林为试验区,以不同林龄下的土壤为研究对象,对不同林龄采取野外样地调查与实验测定土壤有机质和全氮含量进行分析.结果表明:土壤剖面(包括耕地)有机质和全氮含量均随土层深度的增加而减少,即0～20 cm＞20～40 cm＞40～60 cm土层,且在各土层之间的含量分布差异显著;有机质和全氮含量随林龄的增长而增加,且在各林龄之间含量分布差异显著;二者在土壤剖面和林龄分布上均存在波动,但高于耕地.不同林龄之间有机质和全氮含量的换算系数略有不同,在0.05～0.06之间.回归分析显示,各林龄(包括耕地)土壤有机质与全氮含量总体上有较显著的线性关系;林龄与有机质含量以及林龄与全氮含量在土壤剖面各层均存在显著的线性相关关系.     

不同有机改良剂对矿区土壤溶解性有机质及其铅赋存形态的影响机制

为探讨不同来源有机改良剂对污染土壤溶解性有机质(DOM)分子特征及重金属环境行为的影响机制,本研究选择3种不同来源的有机改良剂,以海南省昌化矿区铅(Pb)污染土壤为研究对象,以不施有机改良剂的土壤为空白对照处理,对3种不同有机改良剂处理(添加5%羊粪、海藻有机肥、小麦秸秆生物炭)的土壤进行培养实验。结果表明：施用有机改良剂能显著提高土壤溶解性有机碳(DOC)含量,在培养后期DOC含量逐渐降低;除了生物炭,其他3种处理高分子量芳香碳类物质(C2)占比随培养时间增加而降低,较低分子量的氧化醌类物质(C3)占比提高。红外光谱特征表明施用有机改良剂后土壤中DOM的官能团主要是氨基酸N H键和羟基OH;随着培养时间的增加,4种处理均能提高土壤中水溶态Pb含量,其中海藻处理的水溶态Pb含量最高,达到1.91 mg·kg^-1,可还原态/铁锰氧化物结合态是Pb的主要存在形态(48%～54%)。不同培养时间的冗余分析表明土壤DOC含量以及相关官能团与土壤Pb含量和形态存在相关性,土壤溶液中的Pb主要受控于土壤溶液中的DOM,海藻和羊粪处理能够增加土壤中水溶态Pb和EDTA-Pb的含...     

土壤微生物与有机物料对盐碱土团聚体形成的影响

为了研究不同来源的微生物群落和不同类型的有机物料对盐碱土团聚体形成的影响,采用土培实验,接种不同来源的微生物群落(青海盐碱土或黄棕壤制备土壤悬液)到盐碱土中,并添加腐熟的有机肥或半腐熟的有机物料(玉米秸秆和牛粪)。土样在常温下培养45、90 d后,测定土壤相关指标。结果表明,各处理之间,在pH值下降、土壤团聚体形成及微生物数量等方面,接种土著微生物及添加半腐熟有机物料处理(SS+MS-CD)的效果最好。该处理土壤pH值下降幅度最明显,与对照相比降低了0.6个单位,且土壤团聚体形成效果优于其他处理,形成了0.62%的大团聚体(2 mm),而其他处理均未形成2 mm的大团聚体,并增加了小团聚体(2~0.25 mm)的形成比例。该处理亦显著提高了土壤酶活性及土壤呼吸强度。实验结果为制备盐碱土改良措施提供了理论参考。     

不同土层复配方案对土壤水稳性团聚体及有机质的影响

为探究“治沟造地”重大工程项目（GLCP）中新增耕地快速改良的方法,达到营造良好土壤、提升新增耕地生产能力的目的,以延安羊圈沟流域的GLCP为背景,利用马兰黄土（ML）和红黏土（RC）对新造耕地0~30 cm土层进行复配试验。结果表明：当RC为20 cm、ML为10 cm（T3处理）时,复配层土壤孔隙度较对照处理增加了16.7%,容重下降了11.1%。与对照组相比,T3处理0~10、10~20、20~30 cm土层中>0.25 mm水稳性团聚体含量（W_0.25）显著增加,分别增加了11.8、12.3倍和27.9倍;T2（RC为25 cm、ML为5 cm）、T3处理更利于大团聚体的形成,较对照组除在0.25~0.5、0.5~1 mm的粒级有较大增加外,在2~5 mm和>5 mm粒径范围也有明显增加。0~20 cm土层中,即使在考虑对照组前期土壤有机质积累的情况下,T3处理的土壤有机质也与对照组相近甚至更高,且高于其他试验组,表现出更好的有机质赋存能力。T3处理的玉米生长状况较好,其地上生物量最高,较对照组提高了23.9%。研究表明,当复配土壤RC为20 cm、ML为10 cm时,土壤具有最佳的性状和生产力。试验初步证明土层复配是一种可行的快速营造高质量土壤的方法,该方法可为GLCP新造地的改良及类似土地整治工程的实施提供实践参考。     

污染土壤中有机质和重金属互相作用的模拟研究

    为了解污染土壤中有机质积累与重金属积累之间的相互影响,在供试土壤中添加不同等级的有机物料和重金属元素Pb与Cu,在培养条件下研究有机物对土壤重金属稳定性的影响及不同重金属添加量对土壤生物呼吸强度和有机质矿化的影响.结果表明,随着重金属添加量的增加,土壤微生物生物量和有机质矿化速率显著下降,添加的有机物料残留增加,促进了土壤有机碳的积累.同时,有机碳的积累又增加了土壤对重金属的吸附固定,增加了土壤中重金属的稳定性,降低了其淋溶性,有利于重金属在土壤中的积聚.分析结果表明,颗粒态有机质中重金属的富集是土壤有机质矿化减弱和重金属稳定性增加的主要原因.由此推断,污染土壤中重金属和有机质可通过形成重金属-颗粒态有机质复合体发生相互促进稳定或积聚的作用.