煤矿复垦排土场裂缝区土壤团聚体分布及稳定性

【目的】揭示排土场土壤团聚体分布特征。【方法】在北方草原区露天煤矿复垦排土场选取典型复垦样地,调查土体裂缝（GF）发育特征,采用干筛法和湿筛法测定土壤团聚体组成与分布特征,分析团聚体稳定性及其与土体裂缝的关系【。结果】各个土体裂缝>0.25 mm风干土团聚体量为23.02%～42.70%,水稳性团聚体量为16.9%～29.52%,表现为各裂缝之间无显著差异,GFⅠ、GFⅡ、GFⅢ裂缝0～60 cm土层>0.25 mm水稳性团聚体量依次为25.26%、26.57%、23.62%;3个裂缝土壤团聚体结构破坏率分别为20.77%～36.17%、20.52%～25.00%、26.58%～40.56%,GFⅢ裂缝显著大于GFⅠ裂缝和GFⅡ裂缝;0～10、10～20、20～30、30～40、40～50、50～60 cm土壤团聚体结构破坏率依次为28.81%、29.96%、26.19%、23.50%、24.91%、29.38%;GFⅠ、GFⅡ、GFⅢ裂缝土壤风干土团聚体分形维数为2.847～2.919,土壤水稳性团聚体分形维数为2.898～2.942,团聚体以小团聚体或细小颗粒为主;3个...     

降雨对坡耕地地表结皮土壤水稳性团聚体变化研究

【目的】探讨降雨打击下产生的不同坡面结皮土壤水稳性团聚体分布。【方法】采用人工模拟降雨,研究在降雨打击作用下,地表结皮土壤水稳性团聚体的变化情况。受微地形影响,地表结皮性质呈现差异,以坡面不同位置的地表结皮土壤水稳性团聚体为研究对象,以底部无结皮土壤样品为对照,采用Yoder湿筛法探究不同类型结皮土壤团聚体的变化。【结果】在降雨打击作用下,以降雨时间5 min为例:①土壤水稳性团聚体都呈现大团聚体比例较大的特点,表现为结构性结皮大团聚体占比最大,其次为过渡带、原状土,沉积性结皮最小。原状土、结构性结皮、过渡带、沉积性结皮土壤大团聚体所占比例分别为37.69%、41.95%、37.05%、28.93%。随降雨延续,结构性结皮和过渡带土壤大团聚体明显增加,沉积性结皮土壤大团聚体略有减少。②土壤水稳性团聚体的平均当量直径和几何平均直径差异很大。原状土、结构性结皮、过渡带、沉积性结皮的平均当量直径分别为:0.15、0.19、0.17、0.12mm;几何平均直径分别为0.16、0.21、0.19、0.14 mm。结构性结皮土壤水稳性团聚体的平均当量直径和几何平均直径最大,其次为过渡带、原状土,沉积性结皮最小。③土壤水稳性团聚体分形维数D不同但差异不显著。原状土、结构性结皮、过渡带、沉积性结皮土壤水稳性团聚体分形维数D的大小分别为:2.725、2.705、2.725、2.737。沉积性结皮水稳性团聚体分形维数最大,其次为过渡带、原状土,结构性结皮最小。【结论】降雨打击作用使得土壤表层大团聚体被分散,小团聚体富集;大团聚体量越高,土壤结构越稳定,抗蚀能力越强;反之,抗蚀能力越弱。     

滨海土壤团聚体分布和分形维数及其影响因子研究

【目的】研究滨海土壤团聚结构及其分形特征,为合理利用滩涂土地资源提供理论依据。【方法】以江苏省东台市条子泥垦区为研究对象,利用湿筛法测定土壤水稳性团聚体组成,探究了垦区内荒地和水稻田土壤团聚体分形维数特征;利用因子分析法研究了各理化因子对滨海土壤团聚体分形维数的影响。【结果】与垦区荒地相比,种植水稻后土壤大团聚体量增加了4.21%,分形维数减小了0.03。土壤团聚体分形维数与较大粒径团聚体量显著负相关,而与较小粒径团聚体量显著正相关。土壤平均重量直径和几何平均直径均与分形维数显著负相关。土壤中Na~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)、K~+、SAR(钠吸附比)、Cl~-对研究区土壤团聚体分形维数贡献率较大,且与分形维数显著正相关。【结论】水稻种植能使滨海土壤中大团聚体量增加,分形维数降低,团聚结构有所改善;部分土壤理化性质(Na~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)、K~+、SAR、Cl~-)对土壤团聚体分形维数贡献率较大且与其显著正相关。     

生物炭配施沼液对土壤团聚体及其有机碳分布的影响

【目的】探究生物炭与沼液配施的最优组合,为农田合理施肥提供科学依据。【方法】基于3 a(2017―2019年)田间定位试验,设置CK、单施生物炭(12 t/hm2)、3个水平沼液(沼液∶水分别为1∶6、1∶4和1∶2)和生物炭分别与3个水平沼液配施,共计8个处理,利用湿筛法测定了土壤团聚体分布和有机碳质量分数。【结果】生物炭和沼液配施能有效提高>0.25 mm粒级的土壤水稳性团聚体质量分数,较CK增加幅度为13.0%～36.3%;各施肥处理不同程度地提高了土壤团聚体的平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD),增加幅度分别为9.8%～39.3%和10.0%～37.5%,沼液配比为1∶4时生物炭配施沼液对团聚体MWD值和GMD值影响最大;施肥处理各粒级团聚体有机碳质量分数显著高于CK,生物炭配施沼液的效果要优于单施生物炭或沼液处理。有机碳与>0.25 mm粒级的团聚体质量分数、MWD值和GMD值均呈极显著正相关关系。同时,各施肥处理降低了土壤体积质量,最大降幅为6.7%。添加生物炭和猪场沼液对提高土壤团聚体稳定性和改善土壤结构有积极作用。【结论】从提高土壤质量和资源高效利...     

应用Le Bissonnais法研究三峡库区消落带土壤水稳性团聚体稳定性

土壤团聚体的稳定性常被作为土壤侵蚀的敏感指标。【目的】揭示三峡库区消落带土壤团聚体受破坏的主要机制,为提高土壤抗侵蚀能力、改善三峡库区消落带的生态环境提供理论依据。【方法】选取三峡库区童庄河消落带不同海拔梯度的土壤,以从未淹没的样地作为对照,采用Le Bissommais的快速湿润法(fast wetting,FW)和慢速湿润法(slow wetting,SW)模拟研究了消落带水位消涨对土壤团聚体稳定性和土壤抗侵蚀能力的影响。【结果】2种处理下的土壤水稳性团聚体平均质量直径(MWD)均是中等淹没区域(155~165 m)最大,淹没持续时间较长区域(145~155 m)最小,从未淹没的对照样地(175 m以上)和淹没时间较短区域(165~175 m)之间处于中间状态,而K值却是淹没持续时间较长区域(145~155 m)最大,中等淹没区域(155~165 m)最小。FW处理后,不同颗粒级的团聚体较为分散,处理后土壤水稳性团聚体粒径以1 mm为主;SW处理后土壤水稳性团聚体粒径主要以2 mm为主。【结论】综上所述,消落带淹没持续时间较长区域受淹水扰动相对最强烈,土壤水稳性结构最差,土壤可蚀性最强。三峡库区消落带水位快速升降可能对土壤团聚体的结构破坏较大,其破坏的主要机制是土壤孔隙中的气泡爆破产生的消散作用。     

粉垄耕作对河套灌区盐碱地土壤性质的影响

【目的】探究粉垄耕作对河套灌区盐碱地土壤理化性质和生物学性质的影响。【方法】通过田间原位小区试验,设置粉垄耕作处理,以常规耕作为对照,测定土壤水稳性团聚体、有机质量、全氮量、微生物菌落数等指标,分析粉垄处理和对照各指标在同一土壤深度下的差异性。【结果】与常规耕作相比,粉垄耕作0～40 cm深度土壤可溶性全盐量及pH值显著降低;粉垄耕作可使土壤体积质量显著降低、增大土壤孔隙度并降低土壤三相比,尤其在20～30 cm深度的表现更为明显;粉垄耕作增加了0～40 cm深度土壤有机质量、全氮量及水稳性团聚体量,且粒径在0.25～1.00 mm的团聚体量增加明显;粉垄耕作增加了0～40 cm深度土壤微生物菌落数,相比而言20～40 cm深度的土壤微生物菌落数增加更显著。【结论】粉垄耕作可显著改善河套灌区盐碱地土壤理化生性质。     

天然沸石对土壤水分运动特性及水稳性团聚体的影响

【目的】为研究沸石对土壤水分运动及团聚体分布的影响。【方法】向土壤中加入0%、5%、10%、15%、20%的沸石,进行室内土柱试验和水稳性团聚体分析试验,研究了施加沸石对土壤水分运动和土壤水稳性团聚体的影响。【结果】①沸石可以减小土壤累计入渗量和入渗速率,并阻碍湿润锋的推进,与对照组相比,添加沸石试验组的累计入渗量和入渗率不断减小,添加20%沸石,累计入渗量、入渗率、湿润锋减小幅度最大;②利用Kostiakov和Philip入渗模型拟合试验数据,Kostiakov模型和Philip模型拟合后R2均大于0.99,拟合效果较好,拟合参数A、S均小于对照组,进一步验证沸石有减缓入渗的作用。③沸石对水稳性团聚体及分形维数的影响与其添加量有较大关系,沸石施加量由0增加到10%时,≥0.25 mm土壤水稳性团聚体的量、分形维数分别由10.8%增加到18.3%、2.69减小到2.58,沸石施加量继续增加到20%,≥0.25 mm团聚体量减小至6%,分形维数增大至2.72。【结论】沸石能够减缓土壤水分入渗过程,在一定量的施加范围内,沸石能增大土壤中水稳性团聚体量。     

施肥对采煤塌陷复垦土壤团聚体组成及其碳、氮分布的影响

【目的】研究施肥对采煤塌陷复垦土壤团聚体组成及其碳、氮分布的影响,为改善采煤塌陷复垦土壤的物理团粒结构与化学性质,促进复垦土壤碳氮循环与利用提供一定理论基础。【方法】以山西省晋城市采煤塌陷复垦区土壤为研究对象,在常规灌溉条件下,以不施肥处理为对照(CK),研究了有机肥、无机肥、有机无机肥配施3种施肥处理对0～20、20～40 cm土层团聚体组成及碳、氮分布的影响。【结果】与CK相比,有机肥处理显著增加了土壤>2mm和1～2 mm粒级团聚体量,降低了0.053～0.25 mm和<0.053 mm粒级微团聚体量,单施化肥较有机肥处理提高了微团聚体量。单施有机肥、有机无机肥配施处理土壤的平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)显著高于单施化肥处理,分形维数(D)低于化肥处理。有机肥处理土壤有机碳、全氮量最高,有机无机肥处理配施次之,单施化肥处理显著低于有机肥处理;土壤有机碳、全氮主要分布在>2 mm、1～2 mm、0.25～1 mm粒级大团聚体,显著高于0.053～0.25 mm、<0.053 mm粒级小团聚体;有机肥处理、有机无机肥配施处理土壤>2 mm、1～2 mm、0.25～1 mm粒级团聚体中的有机碳、全氮量要显著高于单施无机肥处理的。各施肥处理土壤1～2 mm、0.25～1 mm粒级团聚体有机碳、全氮贡献率较高,显著高于其余粒级。有机肥、有机无机配施处理各级团聚体(除0.053～0.25 mm外)的C/N值显著高于CK,而单施化肥处理与CK差异不显著。【结论】不同施肥处理(尤其是有机肥)提高了复垦土壤大团聚体量,增强了团聚体稳定性,提高了团聚体有机碳、全氮量。     

长期免耕对不同土层土壤结构与有机碳分布的影响

为探明长期翻耕与免耕条件下不同土层深度土壤结构稳定性及其有机碳分布特征,在长期定位试验中分层(0~10 cm、10~20 cm、…、90~100 cm)采集免耕和常规耕作处理下混合土样和原状土样进行土壤结构与有机碳的测定,结果表明:(1)随着土层的加深,0.5~2.0 mm和大于2.0 mm粒级团聚体含量表现为逐渐降低的趋势,而其他粒级团聚体含量呈增加趋势。免耕更利于提高大粒级团聚体(0.5 mm)的含量,且土壤结构的稳定性显著提高,其作用深度在50 cm以上。(2)随着土层的加深,土壤总有机碳和活性有机碳均表现为先增加后降低再趋于稳定的趋势。免耕处理在0~80 cm土层的土壤总有机碳和活性有机碳均高于常规耕作处理。(3)随着土层的加深,不同粒级团聚体总有机碳含量呈降低趋势,大粒级团聚体中含有较高的有机碳。免耕更利于0~40 cm土层不同粒级团聚体总有机碳含量的提高。随着土壤团聚体粒级的降低,土壤活性有机碳含量呈降低趋势。与常规耕作相比,除0.053~0.250 mm粒级团聚体外,免耕提高了0~20 cm土层各粒级团聚体中活性有机碳含量。(4)随着土层的加深,各粒级团聚体中有机碳对土壤总有机碳的贡献率表现为先降低后增加再降低的趋势。不同粒级团聚体中,大于2.0 mm和小于0.053 mm粒级团聚体有机碳贡献率在0~100 cm土层均低于其他粒级团聚体。在0~20 cm、30~40 cm和90~100 cm土层,免耕处理各粒级团聚体有机碳累积贡献率均高于常规耕作。     

生物炭对土壤团聚体和钾素的影响

为探究生物炭对土壤结构和肥力的影响,在土壤中添加5种不同比例的生物炭,分别为10、30、50、70、90 t/hm~2,以不添加生物炭作为对照试验,从土壤团聚体组成和土壤钾离子含量变化,分析土壤团聚体结构、不同状态钾素含量。结果表明:在杨凌地区,添加生物炭后,土壤机械稳定性团聚体结构发生变化,土壤0.5～0.25 mm、5～3 mm、7～5 mm粒径机械稳定性团聚体含量显著改变。生物炭提升机械稳定性团聚体稳定性。但是生物炭对土壤水稳性团聚体稳定性未见显著改变。生物炭施用量和土壤速效、有效、交换性、水溶性钾表现为指数相关关系。添加生物炭后,生菜显著增产,单棵植株重量增加了0.33～2.23 g。考虑到购买生物炭的成本,陕西杨凌地区,推荐在土壤中添加30或50 t/hm~2生物炭。     

沼液灌施对潮土土壤团聚体组成及稳定性的影响

[目的]探究沼液灌施对黄淮海平原土壤团聚体结构的影响.[方法]以黄淮海平原潮土为研究对象,根据等氮量原则,采用干湿筛法对连续4a进行沼液灌施(BS)、化肥施用(CF)、沼液与化肥灌施(BS+CF)以及空白对照(CK)共4种处理的农田表层土壤(0～20cm)进行团聚体筛分并计算稳定性指标.[结果]沼液灌施影响黄淮海平原表...     

科尔沁沙地南缘不同林草措施土壤抗冲性及其与物理性质的关系

【目的】研究水蚀风蚀交错区土壤抗侵蚀特性对不同林草措施的响应。【方法】采用室内抗冲槽原状土冲刷和土壤物理性质分析相结合的方法,研究了科尔沁沙地南缘不同林草措施土壤抗冲特性及其与物理性质的关系。【结果】土壤冲刷过程中,不同林草措施下出现产流后的4 min之内变化较大,随着冲刷试验的进行逐渐降低,并逐渐达到相对稳定状态;不同林草措施土壤冲刷过程平均径流含沙量表现为荒草地>花生地>灌木林地>樟子松林地;不同林草措施土壤抗冲性变化与土壤冲刷过程含沙量呈反比,随冲刷时间延长,总体来说与冲刷时间越长,抗冲性能越强的规律相符合,且这种变化规律不受林草措施变化而改变。径流结束时不同林草措施下的土壤抗冲性表现为花生地<荒草地<灌木林地<樟子松林地。土壤抗冲性与土壤体积质量极显著负相关,与土壤孔隙度显著正相关,土壤抗冲性指数与砂粒极显著负相关、与粉粒和黏粒正相关,但均不显著,与土壤持水性并无显著性关系。【结论】林草措施能够显著提高土壤抗冲性能,以樟子松效果最强。     

典型岩溶流域土地利用变化的水文响应

为了研究土地利用方式变化在典型岩溶流域产生的水文响应,构建了倒天河流域的SWAT模型,利用该模型探讨了不同土地利用情景下流域流量的变化规律和子流域产水量的变化规律及其调蓄能力分析,结果表明:参数率定后的SWAT模型在模拟倒天河流域月流量过程中表现良好,模型适用于该研究区;草地转为耕地会导致流域流量增加,调蓄能力减弱;林地向耕地、草地向耕地转化易改变子流域产水量,草地向林地的转化不易改变子流域产水量;林地向耕地、草地向耕地、草地向林地的土地利用转化均会导致子流域调蓄能力变弱,草地向耕地的转化对调蓄能力的改变尤为显著。研究成果对减轻岩溶区旱涝灾害,防治石漠化有重大意义。     

不同退耕态势下农地资源生态服务价值评估比较

针对退耕态势差异较大的陕西省吴起县和米脂县在3个不同退耕阶段农地资源生态服务价值进行评估的基础上,分析了两个区域各阶段农地资源生态服务价值的变化,探讨了在不同退耕态势下退耕还林(草)工程的实施对两个区域农地资源生态服务价值的影响.结果表明:退耕前后两个区域农地资源直接经济价值分别增长了11576.46万元和3754.42万元,间接生态服务价值分别增加了107946.19万元和4624.11万元.两个区域在3个不同阶段直接经济产出价值与间接生态服务价值之比分别为1∶0.84,1∶2.63,1∶3.56和1∶0.41,1∶0.65,1∶0.56.     

基于SWAT模型的布尔哈通河流域面源污染的变化研究

【目的】揭示土地利用变化下面源污染时空变化特征,探究流域景观格局与面源污染的关系。【方法】以布尔哈通河流域为研究对象,利用SWAT分布式水文模型模拟1986-2016年4期土地利用变化下面源污染分布特征,运用Fragstats4.2软件计算了1986年和2016年布尔哈通河各子流域的景观格局指数,最后使用CANOCO5.0软件分析子流域面源污染和景观指数之间的关系。【结果】①构建的SWAT模型模拟的径流量和总磷量在校准期和验证期的决定系数R²和纳什效率系数NSE都达到0.6以上,模型能很好地模拟流域水文水质状况,1986-2016年,SWAT模拟的总磷年负荷分别为74.04、73.78、82.50 t和128.31 t。②面源污染与景观格局存在密切关系,景观组成格局方面,林地面积与总磷负荷负相关,农田和建设用地面积与总磷负荷正相关;景观空间格局方面,林地斑块破碎化程度与总磷负荷正相关,而农田斑块的破碎化程度与总磷负荷负相关。流域斑块之间的越高流通性和聚集性,对养分流失改善有积极作用,而流域内景观异质性的增加和形状的复杂化,则会导致污染负荷输出风险的增加。【结论】流域面源污染负荷急剧增加,面源污染防治的关键控制区域在坡度较高的北部区域和农田及城镇集中的东部区域,该区域规划土地利用和优化景观格局时,应优先考虑防止林地斑块破碎化程度的提高和控制城镇面源污染源。     

2000—2019年毛乌素沙地地表温度演变规律及影响因素分析

【目的】明晰全球气候变化和退耕还林还草工程实施背景下的毛乌素沙地的地表温度的演变规律及其影响因素。【方法】基于地理空间数据云提供的2000—2015年MOSLT1M中国1 km地表温度和在NASA下载的2016—2019年MODIS/TERRA卫星的MOD11A2地表温度数据集,利用线性回归斜率法对2000—2019年毛乌素沙地的地表温度时空特征进行分析,并探究了地表温度与气候、土地利用类型和植被指数的相关性。【结果】毛乌素沙地的地表温度在空间分布上存在明显差异,从西北到东南逐渐降低,西部高于东部的总体变化趋势,在时间序列上,总体呈下降趋势,下降速率为0.59℃/(10a);毛乌素沙地年均地表温度与气温波动趋势大体一致,二者在2000—2005、2005—2009、2009—2013年时间段均出现先降低后升高的规律,且2003、2012年同为极小值点;地表温度受土地利用类型变化影响较大,不同土地利用类型的地表温度差异明显,建设用地和未利用地的地表温度最高,其次是草地和林地,最后是耕地和水域;地表温度与NDVI的变化趋势呈负相关,决定系数为0.5131;毛乌素沙地的地表温度的时空变化趋势...     

深圳不同植被类型城市土壤团聚体组成与分形特征

采用干筛法和湿筛法测定了深圳市乔木、灌木、草地植被绿地土壤团聚体粒径质量分布,并基于分形理论研究了土壤团聚体分形特征。结果表明,①乔木、灌木、草地之间土壤>0.25mm粒级团聚体、平均质量直径及土壤分形维数均差异显著;土壤团聚体稳定性总体表现为草坪绿地>乔木绿地>灌木绿地。②土壤非稳性团聚体分形维数、>0.25mm粒级团聚体以及平均质量直径之间均极显著相关;水稳性团聚体分形维数、>0.25mm粒级团聚体、破坏率以及平均质量直径之间均极显著相关。植被类型显著影响城市绿地土壤团聚体分布及其分形特征。     

浑河源头不同水源涵养林根系分布特征

【目的】揭示浑河源头不同水源涵养林根系分布特征。【方法】采用根钻法和WinRHIZO根系分析系统等研究手段,定量分析了不同林地根系参数(根质量密度、根长密度、根表面积密度、根体积密度)垂直分布特征以及不同径级根系分布特征。【结果】各个样地植物根系主要集中在0～20 cm土层,且随着土层深度的增加而减小,0～10 cm土层红松林地和采伐迹地显著大于混交林地和落叶松(p<0.05);各样地不同径级根质量密度分布存在差异,多为细根,根质量密度在0.47～9.73 g/cm~3之间,根长密度在0.88～5.90 cm/cm~3之间,根表面积在0.22～0.94 cm2/cm~3之间,根体积密度在0.003～0.022 cm~3/cm~3之间。【结论】不同水源涵养林植物根系主要集中在0～20 cm,红松和混交林地根系量最高。