喀斯特山区不同生态恢复下石灰土钙形态特征

以喀斯特高原峡谷区典型石灰土草地、退耕还草、林草间作等不同生态恢复模式为研究对象,分层采集整个剖面土壤,采用改进的BCR提取方法,通过冗余分析(RDA)等方法分析不同生态恢复模式下土壤钙的形态特征及其影响因素。研究表明:在不同生态恢复状态下,林草间作地土壤全钙、水溶态钙和酸溶态钙质量分数最高,草地土壤交换态钙质量分数最高;有机态钙含量在不同生态恢复模式土壤中没有显著差异;钙形态占全钙比均存在交换态酸溶态有机态水溶态含量的顺序。在垂直方向,耕地和退耕还草地土壤全钙及有效钙、酸溶态钙含量表现为表层底层,而林草间作地和草地则为表层底层;有机态钙含量在剖面上变化波动不大,平均值为0.33 g/kg;有效态钙及酸溶态钙在不同生态恢复下均具有空间差异性和表聚性,且与土壤pH、有机质、CEC、全氮、速效氮等土壤基本理化性质呈极显著正相关关系,通过冗余分析得出,土壤CEC、氮素和pH为影响钙素形态分布的主要因素。研究结果有助于深刻认识喀斯特山区土壤钙迁移转化规律,为喀斯特生态脆弱区生态环境恢复重建和水土保持等方面提供科学依据和理论指导。     

喀斯特山区不同生态恢复模式土壤盐基离子的交换及分布特征

为了解喀斯特山区生态恢复模式对土壤盐基离子的交换及分布特征的影响,以喀斯特山区典型黄色石灰土为对象,研究了耕地、草地、林草间作地、退耕还草地生态恢复模式下土壤阳离子交换量(CEC)和盐基离子的分布规律。结果表明:该区土壤CEC为26.52～44.90 cmol/kg,且基本随土层深度的增加逐渐减小;各土壤层次阳离子交换量均表现为退耕还草地显著低于其他生态恢复模式(P0.05);在0—10,10—20 cm土层中林草间作地的CEC最高。交换性盐基离子的含量呈现出Ca~(2+)Mg~(2+)K~+Na~+的规律,且以Ca~(2+)、Mg~(2+)为主(占TEB的比例平均为91.92%,6.04%),K~+、Na~+所占TEB比例较低(平均为1.03%,1.01%);盐基离子中交换性K~+、Na~+、Mg~(2+)含量具有表聚性,基本随土层深度的增加而逐渐下降;不同生态恢复模式下,退耕还草地各盐基离子含量显著低于林草间作地、耕地和草地(P0.05),但各盐基离子含量随土层深度不同存在较大差异。土壤交换性盐基总量(TEB)在剖面层次上的分布规律不明显,不同生态恢复模式土壤TEB大小顺序随着土层深度的加深有所不同,在0—10,10—20 cm土层和40—60 cm(母岩)层均表现为草地最高,退耕还草地最低。土壤盐基饱和度(BS)为42.58%～65.02%,且随土层深度的增加逐渐增大,各土壤层次BS均表现为草地耕地林草间作地退耕还草地;相关分析表明,CEC、盐基离子含量与有机质、全氮和碱解氮均呈极显著正相关。冗余分析表明,土壤理化因子仅能解释45.3%的阳离子交换作用变化,土壤阳离子交换作用变化除了受土壤基本理化因子的影响外,还受其他因素的影响。总体而言,退耕还草地在供肥保肥和缓冲能力上显著低于其他恢复模式,土壤供肥保肥和缓冲性能在恢复初期退耕还草阶段有所下降,但随着生态恢复的进程会逐渐得到改善。     

退耕还湖后不同植被群落湿地土壤剖面磷素形态分布特征

对菜子湖退耕还湖区不同植被群落(苔草、芦苇和酸模)下湿地剖面土壤进行分层采样,分析了土壤剖面有机磷(orP)、无机磷(inP)及无机磷组分铝磷(Al-P)、铁磷(Fe-P)、闭蓄态磷(O-P)和钙磷(Ca-P)的含量,探讨了植被群落对退化湿地生态恢复后土壤剖面磷素形态分布特征的影响。结果表明:研究区土壤剖面磷素以无机磷为主(301.94～645.17mg/kg)占全磷含量的52.59%～84.64%;除酸模群落下0～6cm土层外,土壤剖面有机磷含量范围为78.40～254.27 mg/kg。土壤剖面无机磷组分以钙磷和铁磷为主,分别占无机磷总量的29.67%～67.58%和21.90%～52.29%。除酸模群落下0～6 cm土层外,3种植被群落下土壤无机磷含量均随着剖面深度增加而增加,而有机磷含量则随着剖面深度增加先急剧降低后逐渐升高;土壤铝磷和铁磷含量总体上均随着剖面深度增加而降低;除酸模群落下0～6 cm土层土壤闭蓄态磷外,其他土壤剖面闭蓄态磷和钙磷含量总体均随着剖面深度增加而升高。研究区3种植被群落下土壤铝磷、铁磷和有机磷存在表聚现象,酸模群落下土壤剖面表现最为显著。研究区植物对土壤磷素吸收利用是磷素形态转化和表聚的驱动力,而钙磷是各形态磷表聚的主要来源。     

退耕对滇池湖滨土壤理化性质与无机磷分布的影响

[目的]明晰退耕对滇池湖滨土壤理化性质和土壤磷素形态分布的影响,进而评价退耕的土壤恢复效应和环境效应。[方法]采用空间代替时间的研究方法,对比研究滇池湖滨缓冲带和设施农田剖面土壤理化性质以及无机磷剖面分布特征,并且以滇池湖滨3个区域(牛恋、海埂、兴隆)相同退耕方式为对照进行研究。[结果]退耕3a后,牛恋缓冲带浅表地下水埋深明显变浅,土壤有机碳和全氮含量明显增加,土壤全磷,Olsen-P,Al-P和Fe-P含量均明显降低,O-P含量明显增加。但是浅表地下水埋深较深的海埂缓冲带土壤理化性质和无机磷组分没有发生明显变化。兴隆缓冲带土壤有机碳和全氮含量明显降低。3a内退耕没有直接对土壤理化性质和无机磷组分产生明显影响,浅表地下水埋深改变是影响土壤恢复和无机磷组分变化的直接原因之一。[结论]滇池湖滨缓冲带和设施农田土壤磷素均存在淋失风险,退耕活动通过抬高浅表地下水位加速土壤磷素淋失从而降低土壤潜在淋失风险。     

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。     

半干旱黄土丘陵区退耕地林草植被恢复对土壤质量影响评价

[目的]探讨退耕还林还草对土壤质量的综合影响,为半干旱黄土丘陵区退耕地植被恢复与建设提供理论依据。[方法]选择半干旱黄土丘陵区的宁夏回族自治区彭阳县白阳镇中庄村示范区不同退耕地林草植被恢复样地为研究对象,采用AHP决策法对不同林草植被恢复下土壤理化因子进行综合评价。[结果]土壤水分是影响土壤环境状况的最主要因子,其权重值达到了0.210,其次为土壤的总孔隙度和土壤有机质含量,其权重值分别达到0.136,0.108,同时土壤的毛管持水量、土壤碱解氮含量和土壤脲酶含量也对土壤环境具有十分重要的作用,其权重值分别达到0.085,0.071及0.064。[结论]通过对影响土壤环境的化学性质、物理性质和生物活性的综合评价,认为林地、人工草地和天然草地不同程度地改善和提高了土壤的环境质量,以林地改善程度最大。     

天津黄潮土剖面磷素分布特征及其影响因素研究

采用野外采样及室内分析方法,研究了不同磷素形态在旱地黄潮土0～120cm土壤剖面中的分布特征。结果表明,经过长期施肥,供试土壤剖面100～120cm的底层土壤中全磷、速效磷、各无机磷形态均有不同程度的积累。土壤剖面速效磷与全磷含量的相关系数（0.8139）达到显著水平（P〈0.05）。无机磷形态中Fe-P和O-P的含量分别达到52.03和53.57mg·kg^-1,分别高于0～20cm的表层土壤的含量,达到5%的差异显著水平。但总体上看,由于供试土壤下层质地较为粘重以及高达10%的CaCO3含量,促使磷在剖面的移动得以放缓,还不足以影响到地下水的质量。     

岩溶区不同土地利用类型土壤无机磷形态分布特征

采用蒋柏藩、顾益初的土壤无机磷分级体系,对桂林毛村岩溶区旱耕地、灌丛、林地、水田土壤的无机磷形态分布特征进行研究。结果表明,岩溶区土壤全磷含量较高,速效磷和无机磷的含量均较低。4种土地利用类型总无机磷含量在49.87～489.80g/kg之间,占全磷的比例在6.08%～56.64%之间。各无机磷形态分布除Fe-P以外,均以水田最高,总无机磷含量水田也为最大。在同一土壤剖面不同发生层次上,Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P、Ca10-P的含量随着深度的增加而减小,O-P含量随着深度增加而升高,对比各无机磷形态含量大小发现:Ca10-PO-PFe-PAl-PCa8-PCa2-P。对各无机磷形态与速效磷相关性分析表明:Ca2-P、Ca8-P、Al-P、O-P与速效磷呈极显著正相关关系;各无机磷形态之间,除Ca2-P与Ca10-P相关性不显著,Ca8-P、Al-P、Fe-P与O-P、Ca10-P相关性不显著,其余各形态无机磷之间均存在极显著的相关性。4种土地利用类型土壤磷素活化系数(PAC)除了水田耕层为2.5%2.0%外,其余土地利用类型的PAC均小于2.0%,说明岩溶区全磷不易转化为速效磷,有效性较低。     

巢湖低丘山区典型植被覆盖类型土壤磷形态分异特征

以巢湖低丘山区为研究对象,分析了该地区5种典型植被覆盖类型表层土壤磷素含量与形态特征及其影响因素.结果表明:次生马尾松林有机碳、总氮、速效氮、总磷与速效磷均高于其他样地,尾矿裸地养分含量为最低,但酸度最大.5种样地0～5、5～10与10～20 cm 3个土层弱吸附态磷(Ex-P)和钙结合态磷(Ca-P)含量均较低,灌木林与次生马尾松林土壤活性态磷[铝结合态磷(Al-P)与铁结合态磷(Fe-P)]含量显著高于其他样地,而惰性态磷[闭蓄态磷(O-P)、钙结合态磷(Ca-P)与残余磷(Res-P)]则以地上群落结构较稳定的草地和次生马尾松林最高,其中5～10 cm土层残余磷(Res-P)含量则以人工恢复林最高.3个土层尾矿裸地各形态磷含量均显示较低水平,但其Fe-P、Al-P含量在总磷中所占比例高于其他样地,所以流失危害大.土层间Ex-P、Al-P、O-P、Ca-P与TP含量均随土层的加深而降低,但Fe-P与Res-P含量在土层间规律不明显.相关分析表明土壤Res-P与其他形态磷间具有显著的正相关关系,“活化磷”,即Ex-P、Fe-P、Al-P三者间也存在显著正相关关系.土壤养分与磷的各种形态显示了良好的正相关关系,但速效磷与O-P、Res-P呈显著负相关关系.     

不同复垦方式下土壤无机磷的空间分布特征

以济宁地区引黄充填复垦、引湖充填复垦和预复垦3种复垦方式样地土壤为研究对象,通过分层采样和室内分析,研究不同复垦方式下土壤无机磷(Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P、O-P、Ca10-P)的空间分布情况,并找出影响复垦土壤速效磷偏低的原因。结果表明:(1)3种复垦方式下的复垦土壤全磷含量在0.42~0.77g/kg之间,土壤速效磷含量在0.65~5.22mg/kg之间,复垦土壤全磷含量丰富而速效磷含量偏低;(2)复垦土壤中各无机磷形态以难被植物利用的Ca10-P和O-P含量最高,易被植物利用的Ca8-P和Ca2-P含量最少,不同复垦方式下的土壤各无机磷形态含量略有差别,与一般土壤相比,复垦土壤中第二磷源Ca8-P含量占到3%,比重相对降低,难利用磷源O-P含量占到32%,比重大幅升高;(3)复垦土壤无机磷总量和各形态无机磷含量在表层积累,随土层加深,其含量和有效性呈逐渐降低的趋势,其中引黄充填复垦和引湖充填复垦无机磷含量和有效性优于预复垦;(4)复垦土壤中速效磷含量与土壤压实度呈显著性负相关,相关系数r=-0.554*(p0.05),与难溶性Ca10-P呈极显著性正相关,相关系数r=0.650**(p0.01)。复垦土壤压实度偏高和有效磷源含量缺乏造成复垦土壤全磷含量丰富而速效磷偏低,比较而言,预复垦方式受到更多的机械碾压而磷素状况更差。     

人为干预下喀斯特峡谷区不同土地利用类型对土壤理化性质的影响

[目的]探究人为干预下喀斯特峡谷区不同土地利用类型对土壤理化性质的影响,为岩溶山区的生态环境保护和可持续发展提供科学依据。[方法]以贵州省花江喀斯峡谷示范区生态系统土壤为研究区,选取典型喀斯特石漠化治理区域进行野外定点取样,通过室内分析的方法进行不同土地利用石漠化地区土壤理化性质比较研究。[结果](1)土壤含水量随着土层深度的增加递增,土壤含水量大小依次为:封山育林径流场坡改梯自然灌丛撂荒地,形成土壤水分的垂直变化;(2)经过改良后坡改梯通过种植花椒的田间持水量明显比草地含量高,相对于进行石漠化治理并合理耕作的坡改梯花椒地来说,荒草地的持水能力明显下降;(3)石漠化环境下土壤颗粒分散、土体结构破坏,土壤通透能力下降,孔隙的变化规律为:林地坡改梯灌草丛耕地撂荒地;(4)示范区土壤总钾偏高,与pH值呈正相关,总氮普遍低于全国农田氮含量,土壤养分不足。[结论]不同土地利用条件下土壤特征有显著差异,这种差异是基于不同石漠化等级下不同土地利用的治理措施造成的。花江示范区土壤持水效益低,土壤养分不足,不利于耕作,农业产量不高,建议花江示范区应减少耕地,多种植经济林和草地,保护天然林地。     

耕地资源可持续发展的系统动力学仿真分析

[目的]探讨耕地生态修复对粮食产量和土壤重金属含量的影响,为耕地可持续利用提供决策。[方法]以天津市为例,运用系统动力学方法,构建耕地生态修复系统动力学模型(CLERSD),设置绿色发展策略、可持续发展策略、生态修复3种策略下的6种情景,对天津市2016—2030年不同用地模式下的系统发展趋势进行仿真。[结果]从长期趋势看,绿色发展策略中,增加化肥农药的使用虽然可以短期增产,但于长期无益,而且还会有较多的耕地由于受损而需要生态修复。可持续发展策略中,增加投资可以提高粮食产量,促进农业可持续发展;而增加污水灌溉,虽然可在短期内更好地满足作物生长用水需求,但长期使用会导致重金属镉的含量上升,使较多的耕地需要转为生态用地;生态修复策略中,种植具有较强金属富集能力的植物,可以使生态用地在较短时内完成对受损耕地的修复,使土壤重金属含量降低、耕地数量增多。[结论]在农业生产中,可以通过改变农药化肥投入、资金投入、降低污水灌溉和耕地生态修复等措施,维护粮食安全和促进农业绿色可持续发展。     

生态退化与恢复对三江源区土壤保持功能的影响

[目的]探讨生态退化与恢复对土壤保持功能的影响及其作用机理,为三江源区生态保护与建设决策提供一定依据。[方法]通过构建土地覆被状况等来表征三江源区宏观生态系统变化,定量分析生态系统变化对土壤保持功能的影响,并探讨其主要机制。[结果]三江源地区从2000—2010年的生态系统经历了显著的退化和恢复过程。不同覆被类型下土壤保持能力依次为:林地耕地高覆盖度草地中覆盖度草地低覆盖度草地湿地未利用地。在研究区生态退化及恢复的过程中,2000—2010年的单位面积潜在流失量从1.25×10~4 t/hm~2增加到1.50×10~4 t/hm~2,单位面积实际流失量从2000年的3 200t/hm~2增加到2005年的3 500t/hm~2,至2010年持续增加到3 800t/hm~2。在生态恢复过程中,三江源区高覆盖度草地及湿地面积增加,从一定程度上减轻生态系统退化的趋势,三江源区单位面积土壤保持量从2000年的9 300t/hm~2,增加到2005年的1.03×10~4 t/hm~2,直至2010年三江源区单位面积土壤保持量为1.11×10~4 t/hm~2。[结论]土地覆被类型及植被覆盖程度对土壤保持功能有重要影响,三江源的生态退化与恢复过程与源区土壤保持功能变化联系紧密。     

洱海缓冲带典型入湖溪流沉积物磷形态的分布特征

[目的]了解洱海缓冲带典型入湖河流沉积物磷形态分布特征,为洱海生态系统修复提供科学依据。[方法]对洱海缓冲带3条典型入湖溪流茫涌溪、莫残溪、中和溪进行了沉积物的采集,并对其中总磷(TP)、无机磷(IP)、铁铝磷(Fe/Al-P)、钙磷(Ca-P)4种磷形态的含量进行测定。[结果]3条溪流沉积物磷形态沿程变化趋势大不相同;洱海的缓冲带结构缺乏合理性,有待改进;土地的利用类型不同对洱海缓冲带入湖河流沉积物磷形态贡献率也就不同;入湖口沉积物磷形态含量从大到小均依次为:中和溪莫残溪茫涌溪;从磷形态组成来看,茫涌溪沉积物中的磷主要为Ca-P,莫残溪、中和溪则均以Fe/Al-P为主;磷形态的相关性分析表明,3条溪沉积物中TP含量的变化与Fe/Al-P,及有机磷(OP)呈极显著正相关。[结论]沉积物中OP的变化对Ca-P,Fe/Al-P的含量有一定影响。Fe/Al-P含量对IP含量有较高的贡献率。Fe/Al-P与Ca-P之间相关性较弱。     

外源磷与AMF对间作玉米种植红壤无机磷形态的影响

通过三室隔网分室盆栽模拟试验,研究了分室不同磷(P)源[无机磷(磷酸二氢钾)和有机磷(大豆卵磷脂),P添加量均为50 mg·kg-1]添加和根室接种不同丛枝菌根真菌(AMF)[Glomus mosseae(GM)、Glomus etunicatum(GE)]对间作玉米种植红壤无机磷形态的影响。结果表明:无论接种与否,间作处理使根室土壤有效磷含量显著降低,说明间作能够促进玉米植株对土壤有效磷的吸收,且有效磷的耗竭从根际土壤开始。除OP50-单作玉米处理的Org-P外,接种AMF均一定程度增加了各形态无机磷含量。此外,根室土壤有效磷的主要组分为Ca2-P、Al-P和Org-P,其中Org-P与土壤有效磷有着极显著的负相关关系。     

汉江流域水源涵养功能的关键生态修复区识别与植被优化配置

[目的]识别汉江流域水源涵养关键生态修复区,进行植被优化配置和生态修复效果的验证,为生态修复工程实施范围提供科学依据。[方法]主要利用InVEST模型,估算2020年水源涵养量,通过水源涵养功能强弱识别关键生态修复区,将水源涵养弱功能区内有林地、灌木林、草地、未利用地和25°坡以上的耕地区域作为修复区,对修复区进行林地适宜性评价,依据林地适宜性评价结果完成各土地覆盖类型之间的优化配置,模拟完成配置后修复区的水源涵养功能,并与配置前进行比较。[结果]植被优化配置后,修复区产水量降低了6.97%,水源涵养总量提高了14.96%。[结论]汉江流域通过植被优化配置手段提升水源涵养功能具有一定的潜力,未来应在水源涵养功能的基础上同时考虑其他生态服务功能,进行汉江流域修复区识别,以便采取更全面的修复措施来解决汉江流域的生态问题。     

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。     

喀斯特石漠化皆伐迹地不同微地形和小生境下的土壤侵蚀差异

[目的]探讨喀斯特山区皆伐迹地不同微地形、小生境下土壤侵蚀的差异,为喀斯特皆伐迹地生态修复及防治提供依据。[方法]研究区采用铁栏围成封闭区域,用测钎法以1m×1m的距离布设测钎,对山地不同微地形、小生境的土壤侵蚀进行原位年监测,用箱图比较其土壤侵蚀深度差异,并作显著性分析。[结果]研究区不同微地形、不同小生境在土壤侵蚀程度上差异明显,微地形土壤侵蚀深度总体呈现为:凸形平直形凹形,微地形与土壤侵蚀呈显著相关。小生境土壤侵蚀平均深度表现为:石沟石土面石侧土面石缝,组间小生境与土壤侵蚀无明显相关,但石沟与土面呈现显著相关。[结论]岩溶区山地皆伐迹地应据微地形、小生境不同,实施差异化生态修复及防治工作,凸形微地形和石沟、石土面小生境是防治的关键。     

基于InVEST模型的南北盘江流域产水量时空变化研究

[目的]研究南北盘江流域产水量的时空变化特征以及不同土地利用类型、土壤类型和地形之间的产水功能差异,以期为流域内水资源有效管理和生态修复提供科学参考。[方法]基于InVEST模型定量评估了2005—2020年南北盘江流域产水量的时空变化特征、内部差异性及植被恢复对该地区产水功能的影响。[结果] 2005—2020年流域内的平均产水总量小幅波动,在空间上呈现东北部与中部高,西南部低的趋势,总体产水格局与降水量时空变化具有空间吻合性。在不考虑降雨量显著变化的情况下,耕地与草地面积减少是导致流域内产水总量呈现出小幅波动下降趋势的主要原因。各土地利用类型中产水能力最强的类型为建设用地,其次分别为裸地、耕地和草地。常绿针叶林与灌林地的产水能力较弱。流域内的产水能力随海拔升高而逐渐降低,土壤以产水能力较强的黄壤与红壤为主。该流域产水高值区主要集中于低、中海拔,以黄壤与红壤为主的东北部与中部区域;低值区主要集中于高、较高海拔,分布着大量石灰(岩)土和紫色土的西南部。[结论]该流域产水量空间格局有一定变化,其产水高值区有向东、东北偏移的趋势。土地利用类型、气象因子、土壤质地、地形等因素对产水功能空间异...