黄土高原半干旱丘陵区不同树种纯林土壤性质极化研究

人工或天然纯林土壤性质呈现偏离原平衡态并朝某个方向非平衡或极端化发展的现象被作者称为极化。作者提出了抗极化域(W)、抗极化度(R)、极化度(P)和极抗比(I)等土壤极化的表征指标,并采用多样地多样点混合采土法对黄土高原半干旱丘陵区进入成熟生长期的不同树种纯林和混交林土壤性质进行了广泛测定和极化分析。结果表明:(1)不同树种林地属于极强度极化(P>0.20)的土壤性质分别为:油松纯林的化学性质,侧柏、刺槐和沙棘纯林的化学和生物学性质,白榆纯林的化学、生物学性质和微量元素,白桦纯林的生物学性质,茶条槭纯林的生物学和物理性质。(2)总体而言,油松和刺槐纯林会引起土壤的严重贫养化;侧柏纯林会引起土壤的严重富养化;白榆纯林虽然会引起土壤的富养化,但却使得微量元素越来越缺乏;白桦纯林主要会引起土壤生物学性质的恶化;茶条槭纯林土壤有偏贫养化和生物学性质恶化的趋势;沙棘纯林会导致土壤严重贫养化和生物、物理性质的恶化;小叶杨纯林土壤性质尚未发生明显极化。(3)总体而言,小叶杨、油松的抗极化能力均较强,而白榆的抗极化能力最低;相对于林木抗极化能力,土壤的绝对综合极抗比属于中等以上(Ia>0.40)的性质分别为:油松纯林的化学、物理性质,侧柏、刺槐和白榆纯林的所有性质,白桦纯林的生物学、物理和化学性质。     

黄土高原南部半湿润残塬沟壑区人工纯林土壤性质极化研究

为充分认识黄土高原南部半湿润残塬沟壑区主要人工纯林土壤性质的极化趋势,采用多样地多样点混合取土法,对该区进入后期成熟生长期的油松（Pinus tabulaeformis）、侧柏（Platycladus orientalis）和刺槐（Robinia pseudoacia）等人工纯林,以及相同立地条件下植被充分覆盖、生长旺盛的天然草地（对照）土壤性质进行测定。结果表明：油松林土壤物理性质弱度恶化（极化度Pr为-9．26％）,有偏酸性发展的趋势,中度贫养化（Pr为-11．54％）,部分酶活性中度恶化（Pr为-12．88％）,微生物总数量有所增加;侧柏林土壤物理性质有恶化趋势,pH值保持基本稳定,弱度贫养化（Pr为-8．24％）,部分酶活性尚未发生明显极化,微生物总数量保持基本稳定;刺槐林土壤物理性质呈中度恶化（Pr为-12．74％）,pH值保持基本稳定,中度贫养化（Pr为-12．77％）,部分酶活性弱度恶化（Pr为-8．89％）,微生物总数量保持基本稳定;各种土壤性质的绝对综合极化程度表现为微生物数量组成最为敏感,酸碱性相对变化缓慢。可见,长期生长或多代连栽的人工纯林土壤性质存在极化和退化的危险。     

秦岭北山几种典型人工纯林土壤性质极化问题研究

由于人工纯林中树种生物生态学特性的单一性、对养分吸收利用的选择性和对环境效应的特殊性,土壤性质往往呈现偏离原平衡态并朝某个方向非平衡或极端化发展的趋势被称为土壤极化,它是导致土壤退化的根本原因之一。根据对秦岭北山日本落叶松(larix kaempferi)、油松(Pinus tabulaeformis)、灰楸(Catalpa fargesii)和锐齿栎(Quercus.aliena var.acuteserrata)等几种典型人工纯林土壤性质的测定结果表明,在由天然草地向针叶林地的发展过程中,土壤物理性质在恶化,并且有偏酸化的趋势,土壤养分发生贫瘠化,土壤微生物数量减少,但部分酶活性有所改善;而在由天然草地向阔叶林地的发展过程中,土壤物理性质和生物学性质呈改善的趋势,酸碱性偏向中性化,土壤养分出现富集化或两极分化。在由天然草地向人工林地的发展过程中,各种土壤性质的绝对综合极化程度一般表现为酶活性>微生物量>养分含量>物理性质>酸碱性的规律。其中,土壤物理性质极化程度一般表现为针叶林地大于阔叶林地,微生物量极化程度一般表现为针叶林地小于阔叶林地,而土壤养分含量和酶活性的极化程度因林地而异,并以灰楸林地为最大,锐齿栎林地为最小。     

黄土丘陵区引入阔叶树种枯落叶对针叶林土壤极化防治效应

人工纯林的长期连续生长或连栽所引起的土壤性质极化是导致土壤退化和影响人工林生态系统稳定及可持续发展的重要原因,防治的根本途径是引入种间关系协调的其他树种形成针阔混交林。该研究针对陕北半湿润黄土丘陵区的针叶纯林,通过野外采集典型林地腐殖质层土壤和不同针阔树种当年枯落叶后进行室内混合培养试验结果表明,受自身枯落叶的影响,油松林地土壤会向偏碱化、土壤贫养(缺N)化和富啡酸含量减少的负向极化,最适宜引入的树种是小叶杨、辽东栎,其次为白桦,而刺槐不适宜;落叶松林地土壤会向偏碱化、土壤碱解N和速效K的缺乏及细菌、真菌数量减少的负向极化,最适宜引入的树种是小叶杨,其次为刺槐,而白桦和辽东栎不适宜;侧柏林地土壤会向土壤胡敏酸含量减少、部分酶酶活性降低和细菌数量明显减少的负向极化,最适宜引入的树种是小叶杨和辽东栎,而白桦和刺槐不适宜。     

黄土残塬沟壑区利用阔叶树种枯落叶对针叶林土壤极化的防治效应

人工纯林的长期连续生长或连栽所引起的土壤极化是导致土壤退化和影响人工林生态系统稳定及可持续发展的重要原因,防治的根本途径是引入其他树种形成针阔混交林或者利用其他树种枯落叶进行根系附近的局部客置。针对在黄土残塬沟壑区的针叶纯林,通过野外采集典型林地腐殖质层土壤和不同森林和城市道路绿化阔叶树种当年枯落叶后进行室内混合培养试验,研究表明:(1)油松枯落叶会引起土壤有机质、有效磷含量、微生物数量增加和脱氢酶、磷酸酶、多酚氧化酶等多种酶活性增强的正向极化,但同时却会引起土壤碱解氮含量和脲酶、蔗糖酶活性降低的负向极化。与小叶杨和沙棘混交或将其枯落叶客置可以明显改善油松林地土壤性质,而柠条、刺槐和辽东栎则反会恶化土壤性质。客置七叶树、紫叶李、泡桐枯落叶可以明显改善油松林地土壤性质,其次为银杏,而其他树种均不适宜。(2)侧柏枯落叶会引起土壤有效磷、速效钾含量、微生物数量增加和蔗糖酶、脱氢酶、磷酸酶、蛋白酶、多酚氧化酶活性增强的正向极化,但同时却会引起土壤碱解氮含量和脲酶活性降低的负向极化。与辽东栎、刺槐混交或将其枯落叶客置可以明显改善侧柏林地土壤性质,其次是沙棘和柠条,而小叶杨则反会恶化土壤性质。客置玉兰、七叶树、法桐枯落叶可以明显改善侧柏林地土壤性质,其次为杜仲、五角枫,而其他树种均不适宜。该研究结果将对于大面积人工纯林改造、混交林营建等方面具有重要的理论指导和实践意义。     

陕北黄土丘陵区牧草枯落物对针叶纯林土壤极化的修复效应

针对陕北半湿润黄土丘陵区的侧柏、油松和落叶松等针叶纯林,在前期关于土壤极化研究的基础上,通过采集林地腐殖质层土壤与7种不同牧草枯落物进行混合分解培养,研究不同牧草枯落物对针叶纯林土壤的修复效应,以此作为选择适宜修复牧草种的依据。结果表明：（1）针对侧柏纯林土壤,苜蓿等7种牧草对于速效钾含量,苜蓿、胡枝子、沙打旺、小冠花和草木樨对于蛋白酶活性的负向极化具有显著缓减作用。（2）针对油松纯林土壤,7种牧草对于碱解氮含量,毛苕子、苜蓿和草木樨对于有效磷含量,苜蓿对于蔗糖酶活性的负向极化均有显著缓减作用。（3）针对落叶松纯林土壤,胡枝子和红豆草对于碱解氮含量,苜蓿、红豆草、小冠花和毛苕子对于有效磷含量,除苜蓿和毛苕子外的其他牧草对于有机质含量,苜蓿以外其他牧草对于磷酸酶活性的负向极化均具有显著缓减作用。（4）综合主成分分析表明,对侧柏纯林土壤综合修复效果较好的依次是沙打旺、小冠花、胡枝子和毛苕子;对于油松纯林土壤综合修复效果较好的依次是苜蓿、小冠花和草木樨;对于落叶松纯林土壤综合修复效果较好的依次是苜蓿、草木樨和红豆草。     

陕北黄土丘陵区牧草枯落物对针叶纯林土壤极化的修复效应

针对陕北半湿润黄土丘陵区的侧柏、油松和落叶松等针叶纯林,在前期关于土壤极化研究的基础上,通过采集林地腐殖质层土壤与7种不同牧草枯落物进行混合分解培养,研究不同牧草枯落物对针叶纯林土壤的修复效应,以此作为选择适宜修复牧草种的依据。结果表明:(1)针对侧柏纯林土壤,苜蓿等7种牧草对于速效钾含量,苜蓿、胡枝子、沙打旺、小冠花和草木樨对于蛋白酶活性的负向极化具有显著缓减作用。(2)针对油松纯林土壤,7种牧草对于碱解氮含量,毛苕子、苜蓿和草木樨对于有效磷含量,苜蓿对于蔗糖酶活性的负向极化均有显著缓减作用。(3)针对落叶松纯林土壤,胡枝子和红豆草对于碱解氮含量,苜蓿、红豆草、小冠花和毛苕子对于有效磷含量,除苜蓿和毛苕子外的其他牧草对于有机质含量,苜蓿以外其他牧草对于磷酸酶活性的负向极化均具有显著缓减作用。(4)综合主成分分析表明,对侧柏纯林土壤综合修复效果较好的依次为沙打旺、小冠花、胡枝子和毛苕子;对于油松纯林土壤综合修复效果较好的依次为苜蓿、小冠花和草木樨;对于落叶松纯林土壤综合修复效果较好的依次为苜蓿、草木樨和红豆草。     

混交林的改土效益及其在防止地力衰退上的应用

讨论了人工混交林对林地土壤理化性质、微生物及水土保持等方面的改良和促进作用。针对目前人工纯林地力衰退的问题,提出了混交林可作为防止地力衰退的途径,并对混交林应用上的有关问题作了探讨。     

四川盆周山地5种典型林分土壤理化性质比较

为研究四川盆周山地的杉木纯林、柳杉纯林、杉木-柳杉混交林、人工天然混交林和天然次生林这5种地理位置相近、林龄相近的不同林型的土壤理化性质指标差异,在研究区选取五个样地分别采集土样,对土壤物理性质指标选择土壤容重、田间持水量,化学性质指标选择土壤pH值及有机质、全氮、碱解氮、有效磷和有效钾含量进行研究.结果表明:5种不同...     

晋西黄土区退耕还林后土壤入渗特征及土壤质量评价

为研究晋西黄土区退耕还林后不同植被覆盖下土壤的入渗特征及土壤质量评价,采用野外双环入渗法测定土壤的入渗特征,并测定不同地类土壤的容重、孔隙度、有机质、全氮等指标,使用相关性分析研究不同类型植被覆盖下土壤的入渗性能及其与土壤理化性质的相关关系,并将各地类的土壤理化性质进行主成分分析。结果表明:(1)植被类型对于土壤渗透速率影响较大,表现为天然次生林刺槐×油松混交林刺槐纯林油松纯林灌木林地苹果园地荒草地农田(玉米地)。(2)退耕还林后,不同植被类型的土壤理化性质差异显著(P0.05),随着森林逐渐恢复,土壤容重下降,孔隙度及有机质等含量增加,土壤理化性质得以改善,入渗性能也有明显提高。土壤入渗特征与总孔隙度、非毛管孔隙度、有机质和全氮含量呈极显著正相关(P0.01),与容重呈极显著负相关(P0.01),与速效磷呈显著负相关(P0.05)。(3)综合土壤入渗性能和土壤理化性质作为土壤评价指标,晋西黄土区退耕还林后不同植被类型土壤质量从高到低依次为次生林刺槐×油松混交林刺槐纯林油松纯林灌木林地苹果园地荒草地农田。     

加工番茄连作对土壤理化性状及微生物量的影响

通过在石河子大学农学院试验站开展加工番茄连作定点微区试验,研究了不同连作处理(种植1 a、连作3 a、5 a和7 a)对新疆加工番茄土壤理化性状、微生物生物量和酶活性的影响。结果表明,随着连作年限的延长,土壤p H升高,全磷、速效磷及全钾含量呈先升后降的趋势,土壤容重无明显变化。连作7 a时土壤有机质、全氮及速效钾含量较对照分别下降了8%、21%和29%(p0.05)。土壤微生物量碳(SMBC)、微生物量氮(SMBN)和微生物商(q MB)呈显著下降趋势,与对照相比分别降低了52.3%、78.8%和48.2%(p0.01);微生物量磷(SMBP)呈先升后降趋势,连作3a时,SMBP含量达到最大值,是对照的1.65倍(p0.01)。土壤过氧化氢酶活性呈显著升高趋势,而脲酶、蔗糖酶、多酚氧化酶及磷酸酶活性的变化则相反。连作导致加工番茄产量显著下降,连作7 a时产量下降达34%(p0.01)。相关分析表明,p H、微生物量、q MB、酶活性及养分之间相关性极为密切,说明土壤微生物量和酶活性相结合,可以反映土壤质量的变化。加工番茄连作导致土壤p H和电导率升高,显著抑制了土壤微生物活性,降低了土壤肥力,最终造成产量下降,连作障碍明显。     

基于Sentinel-1A与Landsat 8数据的北黑高速沿线地表土壤水分遥感反演方法研究

土壤含水量是影响水文和气候变化的基本参数,研究土壤含水量分布,对气候变化、水资源分布、农作物估产等有着重要的现实意义和科学价值。本文以2015年6月21日的Sentinel-1A(哨兵1号)双极化合成孔径雷达影像为基础,结合同时段辅助光学影像Landsat 8,对北安—黑河高速沿线地区不同植被覆盖程度下复杂地表土壤含水量进行反演研究,探讨不同极化组合方式在不同土地利用方式下的土壤水分含量反演结果。结果表明:VH极化及VH与辅助变量NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)组合反演精度分别为52.1%和53.6%,整体效果并不理想。VV极化(VV Polarization)图像和双极化VV/VH(VH Polarization)组合在裸露和低植被地区反演更具有优势,其精度分别为75.4%和59.5%,而在高植被覆盖度地区并不适用。VH极化反演结果中耕地土壤含水量比实际值低9.37%,VV极化在低植被区域土壤含水量比实际值低10.45%,在灌木及耕地地区VV/VH反演结果精度比单极化及其组合反演结果低,最高精度模型的反演是VV结合NDVI。VV与辅助变量NDVI结合能综合反映复杂地表环境下土壤含水量,其精度达84%,标准误差RMSE为2.07,比VV极化反演精度提高8.8%,RMSE比VV极化降低2.704。VV与辅助变量NDVI组合方式在中等植被覆盖地区土壤含水量反演更具有优势,并能够更好地发挥哨兵1号C波段合成孔径雷达在土壤水分研究中的潜力与有效性。     

辽宁省玉米主产区土壤养分状况调查分析

采用网格取样法采集辽宁省玉米主产区耕层土壤进行有机质、pH和有效养分含量分析。结果表明:辽宁省主要玉米田土壤近中性,有机质含量中等,65%以上的土壤速效K、速效P和有效Zn含量低于临界水平,99%的土壤NH4+-N含量低于临界值;从变异情况看,土壤pH变异最小,速效P变异最大,总变异趋势为速效P>有效Zn>有机质>NH4+-N>速效K>pH;不同土壤类型和不同生态区的土壤有机质、pH和有效养分含量变异也较大。     

The effects of ryegrass roots and shoots on loess erosion under simulated rainfall

Numerous studies have demonstrated that vegetation coverage is very important to control soil erosion by water. However, the combined impacts of plant roots and shoots on soil erosion by water and the relative contributions of the roots and shoots are not clearly understood. Four rainfall simulation experiments with the rainfall intensity at 1.5 mm min^− 1 were conducted at an interval of 5 weeks to investigate the effects of ryegrass (Lolium perenne L.) shoots and roots on soil erosion and runoff reductions. Ten ryegrass planted pans and four fallow pans were prepared for the experiments. The first rainfall simulation experiment was conducted after ryegrass had been planted for 12 weeks. It showed that compared with the runoffs in the fallow pans, the runoff in the planted pans decreased 25% and 70% in the 12th week and the 27th week, respectively; and the sediment decrements amounted up to 95% in the 27th week. The results also indicated that the shoot effect on runoff reduction, accounting for over 50% except in the 27th week when the shoot affect also accounted for 44%, was relatively greater than the root effect. However, the roots contributed more to soil loss reduction than the shoots, and in particular accounted for 90% of soil loss reduction at the 27th week. Both the soil erosion rate and average infiltration rate were linearly correlated with root surface area density in cm² root surface area per unit soil volume. Ryegrass planting could improve soil physical properties, especially soil aggregate stability, which increased from 33.1% in the 12th week to 38.5% in the 27th week. The study results are probably useful in evaluating the effects of plant shoots and roots on soil erosion control.     

陕西省设施农业土壤退化现状分析

本文以陕西省为例，分别对陕北、关中、陕南148个重点设施蔬菜基地进行了大棚种植历史、轮作现状、水肥管理、病虫害现状等系统调查，并通过土壤样品采集，分析了土壤基本性质、养分含量和重金属含量。结果显示，陕西省三个地区的设施土壤pH均显著低于周边大田土壤，且随着设施种植年限增加土壤pH呈现持续下降趋势；土壤次生盐渍化特征明显(>500 μS/cm)；土壤养分积累现象普遍，特别是速效养分积累显著；陕北、关中地区设施土壤部分重金属累积超过大田土壤，表明该地区设施土壤退化现象明显。结合设施农业调查资料发现，设施土壤退化的根本原因是利用强度过高、农用品投入过大，这将对设施生产与生态环境造成影响，因此，在该地区，开展设施土壤轮作休耕或修复工作非常必要。     

不同基因型大豆磷素吸收特性比较研究

选用东农4(2高蛋白品种)、合丰2(5中间型品种)、东农4(6高油品种)3个基因型大豆品种作为试验材料,采用盆栽的方式,在每kg土壤施N和K2O各为0.033g基础上,设P1、P2、P3、P4 4个P处理(即每kg土壤分别施P2O5 0、0.033、0.067、0.100g),进行了3个大豆品种磷素吸收特性比较研究,结果表明,3个基因型大豆品种在吸收土壤速效磷、植株含磷量、干物质积累、单株产量、脂肪含量方面存在着差异。生育期内高油品种土壤速磷含量始终低于中间型品种和高蛋白品种;高油品种全株磷素含量最高,高蛋白品种含量最少;高蛋白品种从分枝期至成熟期干物质积累量大于中间型品种和高油品种,高油品种干物质积累最少;高蛋白品种单株产量最高,高油品种单株产量最低,中间型品种单株产量介于二者之间;高油品种的脂肪含量大于中间型品种和高蛋白品种。     

基于单一和集合土壤转换函数模型对土壤含水量的模拟性能分析

土壤转换函数(Soil pedotransfer function,PTF)是一种高效获取土壤水力参数的方法。由于土壤具有很强的空间异质性,确定最优PTF模型成为模拟土壤含水量的关键。为此,以海河流域3个实验场地(密云站、大兴站、馆陶站)为研究区,采用7种常用的单一PTF模型预测土壤水力参数作为HYDRUS-1D的模型参数,求解Richards方程获得土壤含水量,并与实测土壤含水量进行比较,评价了常用单一PTF模型预测的土壤水力参数对土壤含水量的模拟性能。此外,采用3种方法构建集合PTF模型,评价了集合PTF模型对土壤含水量的模拟性能。结果表明：基于van Genuchten方程构建的单一PTF作为模型参数模拟土壤含水量的均方根误差最小;而其中Rosetta3模型表现更优。在集合PTF模型中,基于遗传算法加权法构建的模型表现最好。集合PTF模型预测土壤水力参数可以较好的捕捉多个单一PTF预测土壤水力参数的整体趋势,弥补单一PTF在某些情况下模拟误差较大的不足。     

二氧化硫对土壤环境和土壤微生物的效应和机制研究

采集普光气田区代表性经济物种生长土壤(玉米种植区和水稻种植区,分别以旱土和湿土表示),于实验室内研究不同浓度SO2熏气胁迫下土壤环境的改变,及其对土壤微生物群落的影响和损害。研究结果表明,SO2进入土壤后会使土壤pH下降,但土壤较强的缓冲性能使pH维持在一定范围内。SO2进入土壤后被吸收、转化,其在旱土中以SO42-形态稳定存在,其在湿土中则进一步转化为其他形态或者被微生物利用。SO2刺激作用使土壤微生物在短时间内增加,但长时间高浓度胁迫下则会改变微生物的数量和结构。土壤中脱氢酶活性的变化与土壤中微生物总量变化相一致。