黄土丘陵区不同植被类型根际土壤微团聚体及颗粒分形特征

 【目的】研究黄土丘陵区坡耕地退耕后不同植被根际土壤微团聚体及颗粒的分形特征,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】通过室内分析,运用分形理论,研究黄土丘陵区墩山小流域天然草地、人工草地和人工灌木等6种植被根际土壤微团聚体以及颗粒组成的分形特征。【结果】黄土丘陵区坡耕地退耕后,不同植被对土壤微团聚体以及颗粒组成影响不同。无论是根际还是非根际,天然草地0.25—0.05 mm、0.05—0.01 mm微团聚体含量以及土壤团聚状况、团聚度均高于人工灌木和人工草地,而0.25—0.05 mm、0.05—0.01 mm土壤颗粒含量以及分散系数、分散率低于人工灌木和人工草地,根际微团聚体分形维数和颗粒分形维数高于人工灌木和人工草地。除柳枝稷外,根际土壤团聚状况和团聚度高于非根际,分散系数和分散率低于非根际;不同植被根际微团聚体分形维数和颗粒分形维数均低于非根际土。相关性分析表明,与非根际相比,根际土壤微团聚体及颗粒分形维数与土壤基本理化性质相关性更显著。【结论】黄土丘陵区坡耕地退耕后,天然草地对于土壤微团聚体的改善作用优于人工灌木和人工草地。与非根际相比,根际土壤具有更好团聚结构,而且根际土壤分形特征能更好反映土壤性质的变化规律,因此可作为该地区植被恢复过程中土壤质量评价的指标。     

喀斯特山区土壤颗粒的分布特征及其对可蚀性的影响

采用野外调查与室内试验相结合的方法,分析喀斯特山区有林地、灌木林地、灌丛、荒草地、退耕地和耕地等6种土地利用类型的土壤颗粒组成,探究不同土地利用类型土壤颗粒分布、分形及可蚀性差异,并阐明土壤粒径分布特征与土壤可蚀性的关系。结果表明：6种土地利用类型土壤粒径分布均表现为粉粒、黏粒、砂粒质量分数依次减少,灌木林地和灌丛砂粒质量分数显著高于退耕地和耕地的,退耕地黏粒质量分数显著高于灌木林地、灌丛及荒草地的;6种土地利用类型土壤分形维数为2.822～2.873,灌木林地、灌丛、荒草地、有林地、耕地、退耕地的土壤可蚀性大小依次降低;土壤分形维数与土壤砂粒和粉粒质量分数呈显著负相关,与黏粒质量分数呈显著正相关;土壤可蚀性与土壤砂粒和粉粒质量分数呈显著正相关,与土壤黏粒质量分数呈显著负相关;通过土壤颗粒分形维数与黏粒质量分数的关系模型所得的土壤分形维数拟合值与实测值间的相对误差最大为0.11%,最小为0.03%,说明该模型有较高程度的可靠性和准确性,可用来代替实测法计算土壤颗粒分形维数。在喀斯特山区的灌木林地和灌丛土壤最易受到侵蚀,应加强对其的防治,尤其是在坡度较大区域。     

重庆缙云山典型林地土壤分形特征对水分入渗影响

该文以土壤颗粒组成分维和孔隙组成分维来表征土壤结构特征,研究土壤结构分形特征对重庆缙云山典型林型林地土壤入渗率和入渗过程的影响.研究表明,缙云山土壤分形特征表现为:机械组成分维明显大于微团聚体分维和孔隙分维,各层之间孔隙分维变异最大,从表层到底层,孔隙分维呈下降趋势;根据土壤入渗过程曲线将入渗过程划分为3个阶段:①初渗阶段（0～5 min）;②过渡阶段（5～30 min）;③稳渗阶段（30～180 min）.在初渗阶段,入渗率主要受A1层土壤结构影响;在过渡阶段,入渗率主要受AB层孔隙组成和B层土壤结构影响;稳渗阶段,C层土壤结构是入渗率的主要影响因子.土壤入渗过程受土壤机械组成、微团聚体和孔隙组成的综合影响.在入渗整个过程中灌木林地的入渗率远大于其他林地和农耕地.在初渗阶段,农耕地大于其他林地;到稳渗阶段,林地大于农耕地.      

海涂围垦区不同土地利用类型土壤颗粒分形特征

土壤颗粒分形特征是表征植被与土壤环境相互作用的重要因子。本研究以江苏沿海条子泥垦区长期撂荒地和水稻田两种土地利用类型为研究样地,探讨了土壤颗粒分形维数及其与土壤粒径分布、土壤理化性质之间的关系。结果表明：海涂围垦区土壤颗粒分形维数在2.16～2.21之间,不同土地利用类型间分形维数存在显著差异,表现为荒地土壤大于稻田土壤,农业垦殖降低了海涂垦区土壤颗粒分形维数。土壤颗粒分形维数与土壤黏粒、细粉砂粒和粗粉砂粒的颗粒含量呈极显著正相关,与极细砂粒、细砂粒和中砂粒的颗粒含量呈极显著负相关。粒径0.05 mm是影响海涂围垦区土壤颗粒分形维数变化的临界粒径。荒地土壤电导率和可溶盐阳离子含量均高于水稻田土壤,水稻种植有利于降低围垦区土壤盐分含量。土壤颗粒分形维数与土壤有机质含量和粒径>0.25 mm水稳性团聚体含量均呈显著正相关关系。土壤颗粒分形维数可以较好地反映土壤理化性质特征及变化过程,可以作为评价海涂围垦区盐渍土发育和演变规律的定量指标之一。     

桂西北喀斯特地区不同土地利用方式土壤的有机碳含量及养分特征

分析喀斯特峰丛洼地次生林(CL)、灌草丛(GC)、牧草地(MC)、玉米地(YM)共4种典型土地利用方式下土壤的有机质含量及养分特征,探讨不同土地利用方式对土壤养分含量的影响。结果表明：0~30 cm土层土壤有机碳、全氮含量随土地利用强度的增加而降低,与YM土壤相比,CL土壤的有机质含量高38.5%~100%,全氮含量高63%~130%(P<0.05);4种土壤的全磷含量间差异和全钾含量间差异均达极显著水平(P<0.01);速效磷含量受土地利用方式影响明显,CL土壤的速效磷含量最低,GC土壤的次之,YM土壤的最高;速效钾含量受植被覆盖和水土流失状况的影响较明显,CL土壤和GC土壤的速效钾含量均高于MC土壤和YM土壤的;土地利用方式是影响土壤有机碳、全氮、全磷、速效钾等养分含量变化的重要因素,不同土地利用方式下,土壤氮、磷、钾养分含量间的差异达显著水平(P<0.05);耕作、施肥等人类活动使土壤养分含量发生变化,从而导致土壤退化,而植被恢复等措施可以培肥土壤。     

Effects of Vegetation Succession on Soil Fertility Within Farming-Plantation Ecotone in Ziwuling Mountains of the Loess Plateau in China

To further understand the relationship between vegetation succession and soil fertility within farming-plantation ecotone in Ziwuling Mountains of the Loess Plateau, nine kinds of widely distributed communities at different succession stages were selected, and the effects of vegetation succession on soil fertility were studied through the methods of comparing two hierarchical clustering （similarity index： B） and other multivariate analysis. The results showed that： （i） the similarity in clustering pattern of nine communities which classified by plant species and soil nutrients respectively showed a trend of B ^-overall plant-soil0-10cn〉B^-overall plant-soil 10-20 cm 〉B^- overall plant-soil 20-40 cm, and for the top soil, it showed a trend of B^- grass-soil 0-10 cm 〉 B^-shrub-soil 0-10 cm 〉 Btree-soil0-10 cm; （ii） soil fertility increased during the succession process from abandoned land to forest community, and the soil fertility of forest community showed an increased order of coniferous forest →mixed forest →broadleaf forest; （iii） during the process of vegetation succession, the variation of topsoil fertility was higher than that of the subsurface soil （coefficient of variation： CV0-10 cm 〉CV 10-20 cm 〉 CV20-40 cm）, and when the succession developed into the stages of shrub and forest communities, the top soil fertility had been improved significantly; and （iv） for the subsurface soil of the communities at the advanced succession stages, the soil fertility also increased to some extent. Our results suggested that the method of comparing two hierarchical clustering reflected the similarity level of different cluster patterns, therefore, it was helpful to study the relationship between vegetation succession and soil fertility. There was a corresponding relationship between the change process of soil fertility from the top soil to subsurface soil and the process of vegetation succession from the early stages to the advanced stage. The differentiations of soil fertility in vertical space and horizontal space were both caused by vegetation succession, which was significant for both the shrub and forest communities. The improved level of forest soil fertility was related to forest vegetation types and the improved fertility level of broad-leaved forest-soil community was higher than that of the coniferous forest soil. In the practice on soil fertility ecological restoration of the loess plateau, it is important to carry out reasonably artificial forestation so as to enhance the restoration and improvement of soil fertility.     

陕西4种土壤粒径分布的分形特征研究

采用分形模型 ,研究了陕西 4种不同质地的土壤粒径的重量分布。结果表明 ,土壤结构具有明显的分形特征 ,其粒径分布分形维数为 0～ 3。分形维数与土壤中粘粒含量呈明显的线性相关 ,表现为粘粒含量越高的土壤 ,其分形维数也越高。分形维数不仅受粘粒含量的支配 ,还与土壤质地的均一程度有关 ,土壤质地均匀指数 Iu与分形维数也表现出一定的相关性 ,但相关性较弱。     

民勤白刺灌丛沙堆演替过程中土壤粒径分形特征

通过野外采样与室内分析相结合,研究白刺灌丛沙堆在演替过程中土壤粒度与分形维数特征,分形维数与土壤粒级及土壤理化性质的关系。结果表明:1）民勤不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤均以细砂（46.71%～64.06%）为主;土壤分形维数变化为1.665～2.242,在白刺灌丛沙堆演替过程中分形维数呈现先升高后降低的趋势,衰退阶段达到最大值。2）分形维数与黏粒、粉粒、极细砂呈极显著正相关（P＜0.01）,与中砂呈极显著负相关（P＜0.01）,说明黏粉粒、极细砂含量越多,土壤分形维数越高。3）分形维数与有机质、全氮含量呈极显著正相关（P＜0.01）,与速效磷含量呈显著正相关（P＜0.05）,土壤分形维数可以用来评价土壤的养分状况。研究结果可为荒漠灌丛发挥防风固沙和土壤保育功能的定量化评价提供科学依据。     

紫色丘陵区坡耕地生物埂的蓄水保土效应

【目的】研究紫色丘陵区坡耕地生物埂的蓄水保土效应。【方法】采用土壤物理性质及土壤力学分析等综合性研究手段,对4种紫色丘陵区坡耕地生物埂措施的蓄水保土效应及其影响因素进行研究。【结果】（1）不同生物埂措施的土壤总孔隙度表现为桑树埂＞花椒埂＞紫花苜蓿埂＞自然生草埂;生物埂土壤初始入渗率、稳定入渗率和平均入渗率变化趋势一致,依次为桑树埂＞花椒埂＞紫花苜蓿埂＞自然生草埂。（2）生物埂土壤有效库容与对照自然生草埂相比差异明显（P＜0.05）,表现为木本埂＞草埂＞对照自然生草埂;在生物埂蓄水过程中,土壤的非毛管孔隙度和总孔隙度越大,土壤入渗性能越好,土壤水库库容越大;生物埂土壤容重越大,则土壤渗透性和通透性越差,导致土壤无效库容越大,坡耕地农作物水分利用困难。（3）生物埂土壤抗剪强度表现为紫花苜蓿埂（0.38 kg•cm-2）＞花椒埂（0.25 kg•cm-2）＞桑树埂（0.22 kg•cm-2）＞自然生草埂（0.18 kg•cm-2）,内摩擦角以花椒埂最大（20.76°）;生物埂土壤内摩擦角与机械组成分形维数、土壤初始含水率之间呈显著负相关,与微团聚体分形维数呈显著正相关;土壤黏聚力和抗剪强度与机械组成分形维数呈显著负相关,与土壤分散率呈显著正相关,与微团聚体分形维数相关性不显著。【结论】由于紫色丘陵区生物埂措施对土壤孔隙结构等物理性质具有改良作用,提高了土壤有效库容,这对抵御坡耕地季节性干旱作用成效明显;同时也增强了土壤抗剪强度,使得地埂抵抗降雨和径流剪切的能力增强,保证了坡耕地土地生产力的稳定。     

九曲溪生态保护区不同林地土壤团聚体分形特征

对九曲溪生态保护区次生阔叶林、马尾松人工林、竹林和茶园4种类型林地土壤团聚体的分形特征进行分析,探讨分形维数与土壤平均质量直径和几何平均直径及理化性质的关系。结果表明：4种林地土壤团聚体的分形维数均为2．375～2．658（干筛）和2．627—2．863（湿筛）,土壤团聚体分形维数在0～20、20—40、40—60cm土层均表现为：阔叶林〈竹林〈马尾松林〈茶园,且均随土层深度的增加而增大;4种林地干筛和湿筛条件下〉0．25mm的团聚体百分数和〉5mm的大团聚体百分数与土壤团聚体分形维数表现为相反的变化趋势,即阔叶林的最大,竹林和马尾松林次之,茶园的最低;而结构体破坏率与土壤团聚体分形维数表现为一致的变化趋势,0-60cm土层为阔叶林（21．31％）〈竹林（26．18％）〈马尾松林（31．98％）〈茶园（38．25％）;土壤团聚体分形维数与平均质量直径、几何平均直径及土壤理化性质关系密切。次生阔叶林土壤疏松,持水能力强,土壤有机质及养分含量高,土壤结构稳定性好;竹林和马尾松林次之;茶园土壤结构稳定性最差。     

子午岭林区植被演替下的土壤微生物响应

通过对子午岭林区不同植被下土壤微生物区系的研究,并联系该区的植被演替,找出其之间的关系。土壤微生物区系采用稀释平板涂抹法分析,接种后置28℃生化培养箱内培养,分取其合适的稀释度来计数。结果表明,随着植被不断地向前演替,其土壤细菌和微生物总量基本上呈增加趋势;不论整个森林群落如何发展,植被最终都向辽东栎演替,从而形成顶级群落;微生物的种群和数量在很大程度上决定着某一植被在整个森林生态系统中生长的好与坏。因此,通过对土壤微生物区系的分析,可以初步了解该森林生态系统中植被的演替概况,为该区森林的生态建设提供一定依据。     

表层风蚀土壤粒径分布的分形特征研究

本文通过对内蒙古四子王旗耕地、普通草地和围封草地地表土壤颗粒的机械组成进行分析,利用分形模型,计算了土壤粒径分布的分形维数,并探讨了风蚀土壤的分形维数与土壤粒度组成和土壤有机质含量的关系,分析了土壤在风力侵蚀过程中的分形特征,同时讨论了利用分形维数来代替土壤粒度组成表征土壤风蚀程度的可能性。表明分形维数可为风蚀土壤结构及其质地状况的评价提供1个新的定量化指标。     

晋西黄土区不同林地土壤团聚体分形维数特征与土壤养分相关关系

以山西吉县退耕还林工程中的刺槐林地、油松林地、山茱萸林地、次生林地为研究对象,以撂荒地、农地为对 照,采用Microtrace S3500 激光粒度仪对各地类0 ~ 10 cm、10 ~ 20 cm、20 ~ 30 cm 土层的团聚体粒径进行测定和分 级,利用分形几何学方法对土壤团聚体的分形特征进行分析,并测定了各地类土壤有机质、全N、全K 的含量,以探 讨土壤团聚体分形维数与土壤养分的关系。结果表明:各地类土壤团聚体分形维数在2.22 ~ 2.60 之间,平均值为 2.44;油松林地和刺槐林地土壤团聚体分形维数随土层深度增加有递增趋势,农地和次生林地土壤团聚体分形维 数随土层深度的变化不明显,而山茱萸林地土壤团聚体分形维数随土层深度的增加有递减趋势;土壤团聚体分形 维数与10 ~50m 的团聚体体积分数呈极显著正相关关系,与土壤团聚体粒径呈负相关关系;撂荒地土壤中有机 质、全P、全K 含量较低,肥力和质地最差,山茱萸林地土壤肥力和质地状态最佳,表明退耕林对土壤的改良效果 显著。      

青土湖干涸湖底2种典型固沙植物群落土壤粒径分布分形特征与养分关系研究

以石羊河流域下游青土湖干涸湖底人工梭梭林和白刺灌丛沙包土壤为研究对象,通过分析2种植物群落5种立地条件土壤粒径分布和分形特征及其与土壤养分的关系,揭示了湖底2种典型植物群落土壤粒度的分布特征。结果表明:1）研究区固沙植被0~10 cm土壤颗粒以细砂粒为主,没有粗砂粒,其中白刺灌丛沙包表层极细砂含量、土壤颗粒物分形维数较梭梭林和对照区高。2）土壤颗粒分形维数与各粒级颗粒百分含量的关系差异较大,分形维数与黏粒、极细砂含量呈显著正相关,与细砂、中砂含量呈显著负相关,但是与粉粒含量关系不显著。土壤颗粒分形维数越大,土壤所含的细粒物质越多。3）土壤分形维数D值、黏粒、粉粒含量与有机质（SOM）、全N（TN）呈正相关性,土壤颗粒物的分形维数越大、土壤黏粒、粉粒含量越高,则土壤有机质、全N含量越高。综合分析,固定白刺灌丛表层土壤沙化程度相对较低,其他类型风蚀严重,因此,应积极采取生物措施和工程措施开展生态修复防治风蚀和盐尘暴的发生。     

滇中山地滇石栎(Lithocarpus dealbatus)灌丛恢复改造技术研究

植被恢复是退化生态系统恢复的关键,本研究采用典型样地调查和历史资料分析方法,对滇中一平浪林场滇石栎退化灌丛的植被恢复改造技术进行了研究.结果表明:滇石栎灌丛的4种退化状态类型,分别代表滇石栎灌丛向云南松乔木林演替过程中的4个阶段,各个阶段植被恢复与改造的方法措施因立地条件、物种组成、植被盖度、高度的影响各不相同,但都体...     

基于RS／GIS的阜康市土地利用类型分形研究

以阜康市为例,在遥感和地理信息系统技术的支持下,利用土地利用类型结构的分形模型,计算了阜康市各土地利用类型斑块的分维数和稳定性指数。结果表明：阜康市各土地利用类型斑块的面积-周长双对数关系显著,即阜康市土地利用类型空间分形结构客观存在;各土地利用类型图斑的分维数存在差异,分维数最大的是城乡工矿居民用地,为1.4096,最小的是耕地,为1.0986;在各土地利用类型的稳定性指数中,耕地的稳定性指数最高,为0.4014,城乡工矿居民用地的稳定性指数最低,为0.0904;各土地利用类型的平均分维数为1.2403,偏离随机运动值较大,说明土地利用类型总的趋势是比较稳定的。     

黄土丘陵区植被类型对土壤微生物量碳氮磷的影响

选择黄土丘陵区延河流域4种典型植被类型下的土壤为研究对象,测定了土壤微生物量碳、氮、磷和相关基本理化性质。结果表明,在此流域的典型天然草地、人工灌木林、人工乔木林和农地中土壤微生物量碳(MBC)的含量范围分别为315.15-400.89、246.56-321.25、267.76-347.05和118.96-245.14 mg/kg,土壤微生物量氮(MBN)的含量范围分别为35.87-47.63、27.63-42.89、24.66-36.20和15.64-22.56 mg/kg,土壤微生物量磷(MBP)的含量范围分别为14.14-22.96、12.89-19.75、11.54-14.40和7.23-11.59 mg/kg;土壤微生物量总体呈现出天然草地最高、人工乔、灌木林次之,且均显著高于农地的趋势,表明退耕还林还草对土壤微生物生物量有明显的促进作用。不同植被类型下,土壤微生物量碳氮比和碳磷比的变化范围分别为7.49-10.87和16.27-24.11,土壤微生物量碳、氮、磷占土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)百分比的范围分别为2.70%-4.85%、2.56%-4.45%、2.08%-5.34%。其中天然草地、人工灌木林和农地土壤的微生物量碳氮比、碳磷比均显著小于人工乔木林(P < 0.05); MBC/SOC在不同植被类型下的差异不显著,MBN/TN和MBP/TP均呈现出天然草地>人工灌木林>人工乔木林和农地的趋势,且差异显著(P < 0.05)。微生物量碳、氮、磷与土壤有机碳、全氮和土壤含水率呈现极显著或显著相关性,与土壤pH值呈现出不同程度的负相关性,表明植被类型对这些与土壤微生物量紧密相关的理化性质也有显著影响。     

黄土高原石灰性耕层土壤分形特征

以24个黄土高原石灰性耕层土壤样品数据为基础,运用分形模型研究了黄土高原石灰性耕层土壤颗粒的分形维数,探讨了利用土壤颗粒粒径分布的分形维数来定量表征黄土高原石灰性耕层土壤的特征。结果表明,24个黄土高原石灰性耕层土壤颗粒的分形维数D为2.5936～27094,分形维数表现为干润砂质新成土〉黄土正常新成土〉简育干润均腐土〉土垫旱耕人为土;土壤颗粒分形维数与〈0.001mm颗粒的含量呈显著正相关,土壤颗粒分形维数与土壤有机碳含量、全氮含量和碳/氮比相关性不显著;土壤有机碳含量与全氮含量呈显著正相关。     

基于土地利用的北方农牧交错区碳固定和土壤保持时空变化

为探讨农牧交错区土地利用变化及其对生态系统服务的影响,以内蒙古达茂旗为研究区,通过土地利用转移矩阵和变化动态度的计量,采用模型模拟生态系统服务碳固定、土壤保持功能的方法,分析2000—2015年该旗碳固定和土壤保持演变特征。结果表明：草地、未利用地和耕地是主要的土地利用类型,16年间,草地、建设用地、未利用地、林地面积明显增加,耕地面积显著减少。土地利用类型变化主要是从耕地向草地、从草地向建设用地转移。2000—2015年,全旗碳固定量从183.25万t减少到181.65万t,土壤保持量从170.58万t减少到107.32万t,这一变化主要是由于研究区草地质量的降低使得单位面积提供的生态系统服务减少。各土地利用类型提供的碳固定和土壤保持均表现为草地 > 耕地 > 未利用地 > 建设用地 > 灌木林 > 林地 > 盐碱地 > 水域 > 沙漠。综上,在今后的生态治理中,应考虑在扩大草地面积、保护农田的基础上,适度利用草地、农田等生产生活用地,提高草地质量,科学优化土地利用结构,保障生态系统良性演化,提高生态系统服务功能。     

宁南山区植被恢复对土壤团聚体水稳定及有机碳粒径分布的影响

土壤团聚作用和土壤有机碳固定之间密切相关.对宁南山区不同植被恢复措施和年限下土壤团聚体粒径分布及稳定性、土壤团聚体中有机碳及其组分分布进行了研究,探讨了有机碳及其组分对植被恢复的响应.结果表明,不同植被恢复措施下,土壤团聚体粒径分布表现为“V”字分布:＞5 mm和＜0.25 mm这两个粒径的团聚体含量最多,5-2 mm、1-0.25 mm团聚体的含量次之,2-1 mm粒径的团聚体含量最少.坡耕地的平均重量直径(MWD)最低,为1.4,其他植被恢复措施下土壤的平均重量直径MWD在1.9-3.1之间.不同的植被恢复措施下,0-20 cm土层和20-40 cm土层全土有机碳含量在7.4-17.7 g/kg之间、微生物碳含量分布在50.3-664.7 mg/kg之间、腐殖质碳含量在0.9-2.5g/kg之间.胡敏酸碳含量分布在0.2-0.6 g/kg,富里酸碳含量在0.6-1.9 g/kg之间.全土有机碳、微生物碳、腐殖质碳、富里酸碳均为坡耕地最低,其他植被恢复措施的有机碳、微生物碳、腐殖质碳、富里酸碳含量分别是坡耕地的1.1-2.3倍、2.0-8.4倍、1.0-2.0倍、1.2-2.4倍.不同粒径团聚体有机碳相比较,大多呈现中间高两边低的变化趋势,最大值出现在中间粒径,即5-2 mm、2-1 mm、1-0.25 mm这3个粒径.逐步回归表明,5-2 mm团聚体和1-0.25 mm团聚体有机碳含量的提高有助于土壤水稳性团聚体的形成.研究结果表明,植被恢复提高了土壤团聚体有机碳含量,在碳形态上,富里酸碳和微生物生物量碳对不同植被恢复措施的敏感度较高,胡敏酸碳含量则相对稳定.