铝、氟及其复合处理对茶树根际土壤酶活性的影响

研究了铝、氟及其交互作用对白茶和智仁早茶根际土壤酶的生态效应。结果表明,在单独施铝处理中,脲酶和多酚氧化酶活性受到抑制,其它土壤酶活性均随铝浓度的升高呈现先升后降的趋势,当Al浓度高达400mg/kg时,对酶呈现出抑制作用,影响达显著或极显著水平;在单独氟处理下,磷酸酶、尿酸酶活性变化不大,随着氟浓度的升高,除多酚氧化酶活性受抑制外,其余的酶活性也呈现出先升后降的趋势,当F浓度高达120 mg/kg时,对酶产生抑制作用,总体上氟的影响不如铝显著;铝、氟复合处理条件下,铝与氟之间联合作用对脲酶、蛋白酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶、尿酸酶和抗坏血酸氧化酶活性产生了显著或极显著的交互效应,其作用方式因铝、氟处理浓度组合、酶及茶树品种的不同而不同。研究还发现,铝、氟对茶树根际土壤酶的交互效应与铝氟浓度的比值有密切关系,且不同的酶活性达最高时的铝氟比值基本相同,表明在茶树体内代谢中铝、氟之间存在一定的相关性。根际土壤酶活性在两个茶树品种间存在较大的基因型差异,尤其以酸性磷酸酶和抗坏血酸氧化酶最为显著,总体上白茶根际土壤酶对铝、氟及其交互作用较智仁早茶更敏感,两茶树品种之间土壤酶活性的差异与茶树根际过程密切相关。     

黄土高原水蚀风蚀复合区人工植被土壤水分状况

采用烘干法及WP4水势仪对黄土高原水蚀风蚀复合区人工林下土壤重量含水量及水势进行测定,从土壤水分数量和能量两方面分析该区土壤水分时空分布和动态变化特征,并且通过实测数据对不同树种土壤水分特征曲线进行拟合,旨在为该区今后植被建设及生态用水提供理论参考。结果表明,各树种在0-300 cm土层土壤含水量随深度增加而逐渐降低,并趋于稳定。0-30 cm土层土壤含水量变化剧烈,30 cm以下土层土壤含水量逐渐降低,并趋于稳定在3.00%~5.00%。土壤水分受降雨量及其分配影响显著,观测期内土壤储水量盈余26.7 mm。土壤水势与土壤含水量变化规律一致,土壤水分特征曲线拟合结果较好。在丰水年,降雨只对浅层土壤水分起到补给作用,深层土壤水分亏缺严重,存在土壤干层。在特殊降水年份对该区土壤水分进行研究具有重要意义。     

土壤总体酶活性指标的初步研究

土壤酶作为土壤生态系统的主要组成部分之一,在营养物质转化、肥力水平提高、污染物清除等方面发挥着重要作用。本文采用长期定位试验地土样,测定了三大水解酶活性,并构建了土壤酶总体活性指标。结果显示:土壤酶活性可明显反映培肥效果的优劣;土壤化学性质与酶活性间呈显著或极显著正相关,揭示出土壤脲酶、转化酶和碱性磷酸酶在一定程度上均可表征土壤肥力水平;构建的土壤总体酶活性指标(Et=sum Xi/X,from i=1 to n Total enzyme activity index)的优点是消除了不同土样酶活性的量纲及大小的影响,且无量纲的最终参数便于比较;计算获得的土壤总体酶活性参数,可更好表征土壤中总体酶活性和肥力水平高低,结果与主成分、聚类分析的相同。     

施肥方式对旱地土壤酶活性和养分含量的影响

为了明确不同施肥方式下旱地土壤酶活性与养分间的相互关系,以30年(1979-2008)肥料长期定位试验地为基础,研究了不同施肥方式下旱地小麦田耕层(0~20cm)土壤酶活性与养分的变化趋势及其相关性。结果表明,相比单施氮肥和氮磷配施,小麦秸秆与氮磷配施的土壤蔗糖酶、磷酸酶、过氧化物酶和多酚氧化酶活性以及土壤中全氮、全磷和有机质含量提高,但全钾含量降低。相关分析表明:土壤中的蔗糖酶活性与磷酸酶和过氧化物酶的活性,磷酸酶与过氧化物酶活性之间相关显著,相关系数依次为0.6747、0.5878、0.6414(n=9),其余酶活性之间相关不显著。土壤蔗糖酶、过氧化物酶活性与土壤全氮含量,土壤磷酸酶活性与土壤全磷和有机质含量高度正相关,相关系数分别为0.9969、0.9997、0.9998、0.9863(n=9);多酚氧化酶活性与土壤中的全磷和有机质含量密切负相关,相关系数分别为0.9945、0.9587(n=9),而蔗糖酶、磷酸酶、过氧化物酶和多酚氧化酶活性与土壤中的全钾含量相关性较低。     

非常规水水质对红壤水分运移参数的影响及其过程模拟

为了探究非常规水水质对亚热带红壤水分运移参数的影响,采用蒸馏水(CK)、再生水(RW)、稀释2,4,6倍再生水(RW-D2、RW-D4、RW-D6)和生活污水(_(WW))等6种不同水质的非常规水模拟红壤水分入渗过程,利用水平土柱吸渗法测定红壤湿润锋运移速率和水分扩散度,应用压力膜仪法测定了土壤水分特征曲线并且借助van Genuchten(VG)模型提取了相应的土壤残余含水量θ_r、土壤饱和含水量θs、α和n等特征参数值。结果表明:不同水质入渗下红壤湿润锋运移速率、水分扩散度均存在着一定差异,湿润锋运移速率由快到慢分别为V_(CK)≈V_(RW-D2)V_(RW-D6)≈V_(RW-D4)V_(WW)V_(RW);在同一含水率下D_(RW-D6)(θ)D_(RW-D4)(θ)D_(WW)(θ)D_(RW-D2)(θ)D_(CK)(θ)D_(RW)(θ)。不同水质处理对VG模型参数变化率的影响程度不同,对α的影响最大,对θ_r的影响最小。因此,非常规水灌溉会降低红壤入渗速率、持水性能以及抗旱能力。     

襄阳古城表层土壤重金属污染特征研究

采集到襄阳古城71个表层土壤样品,测定了其中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn等8种重金属含量,用反距离加权插值法分析了重金属分布特征,用地累积指数和潜在生态风险指数进行了污染评价,并用主成分和聚类分析探讨了重金属污染来源。结果表明:襄阳古城表土样品中Hg的平均含量为1.04±1.10 mg kg~(-1),富集最为显著(可达70倍于背景值),其高浓度分布基本与居民区、污水处理厂、垃圾转运场以及人口密集区重合;Cd、Zn、Pb的平均含量分别为0.46±0.15 mg kg~(-1)、160.5±62.97 mg kg~(-1)和46.8±17.34 mg kg~(-1),也发生富集(可达数倍于背景值),高值总体沿NW-SE向分布,且三者的高值分布区域基本重合,指向交通繁忙地点;其它几种元素未明显富集。Hg总体出现中度至重度污染(I_(geo)平均2.52),达到了极高生态风险级别(潜在生态风险因子E_i平均519);Cd总体出现轻度至中度污染(I_(geo)平均0.77),达到较高生态风险级别(E_i平均80.65);Cu、Pb、Zn无污染至轻度污染(I_(geo)<1),As、Cr、Ni无污染(I_(geo)<0),它们为低生态风险级别(E_i<40);8种重金属总体达到了高生态风险级别(RI平均633)。襄阳古城表土样品中Hg主要来自垃圾和污水处理、燃煤等,Cd、Zn、Cu和Pb具同源性应主要源自交通和燃煤,As可能源自农药施用,Cr和Ni具同源性主要为自然来源。     

光温条件和土壤湿度对栓皮栎幼苗蒸腾潜热和叶温的影响

研究光温条件和土壤湿度对栓皮栎幼苗叶片蒸腾的影响程度,以及太阳辐射、蒸腾和对流换热对叶温形成的贡献.用盆栽遮雨和称量法,控制土壤干旱胁迫水平(体积含水量)为轻度(12.5％ ～ 14.5％)、中度(9.5％～11.5％)和重度(5.5％～7.5％),并分别在自然和人工气候箱(温度控制在25 ～ 43℃)的环境下测定蒸腾速率和气象因子;用热量分析方法,定量确定各因子对叶温差的贡献.结果表明:1)轻度干旱下,蒸腾速率与正常土壤水分下相近,重度干旱胁迫下蒸腾速率降到1.5 mmol/(m2·s)以下;2)晴天的蒸腾速率与太阳辐射关系密切,呈正相关,不同土壤水分胁迫下的斜率不同,表明太阳辐射是蒸腾的主导因子;3)多云天时,蒸腾速率与太阳辐射的线性关系明显下降,说明白天蒸腾一旦开始,蒸腾速率不因短时间的太阳辐射下降而降低;4)在3个土壤干旱水平下,气温都不是蒸腾的主导因子.人工气候箱试验条件下,蒸腾速率虽与气温线性关系明显,但蒸腾速率明显小于晴天自然条件下.同时也说明,轻度干旱不影响栓皮栎蒸腾;在静风条件下,太阳辐射是栓皮栎叶温变化的主导因子,可使叶温变化7℃左右,占叶温变化的50％～70％;蒸腾潜热和对流换热项可使叶温变化1 ～2℃左右,各占叶温变化的10％ ～20％.本研究为构建栓皮栎的WSI,以及用叶气温差诊断栓皮栎土壤水分提供理论依据.     

黄土高原典型支流淤地坝拦沙对输沙量减少的贡献

为探明淤地坝拦沙作用对河流输沙量变化的影响,依据淤地坝作用年限、坝控面积、坝控流域侵蚀产沙模数及淤地坝排沙率,确定淤地坝拦沙量的估算方法,并结合2009年淤地坝安全大检查数据,分析黄土高原典型支流淤地坝拦沙对输沙量减少的贡献.延河与皇甫川淤地坝在不同年代的拦沙量分别在92.48万～854.35万t/a与36.47万～1 138.75万t/a之间,淤地坝拦沙量占人类活动影响的比例在一级和二级突变后分别为29.1％、28.5％与8.4％、18.2％;2000年以后延河与皇甫川输沙量减幅均达到85％以上,而淤地坝拦沙量的贡献率分别小于10％和20％.淤地坝的拦沙作用已不是目前输沙量减少的主要因素,但由于土壤侵蚀环境的不同,淤地坝在皇甫川对输沙量减少的贡献比在延河要大.     

不同人工恢复林对退化红壤团聚体组成及其有机碳的影响

研究土壤团聚体的组成及其有机碳的分布,有助于从微观角度理解土壤结构与功能的相互作用.采用于筛法和湿筛法,研究南方红壤退化地实施人工恢复30年后,马尾松与阔叶复层林(PB)、木荷+马尾松混交林(SP)和阔叶林(BF)3种典型林分在0～60 cm土层的团聚体组成及其有机碳分布特征,分析土壤团聚体有机碳与总有机碳相关关系.结果表明:各恢复林分土壤机械稳定性团聚体质量分数,以＞2 mm粒径所占比例最大(均在60％以上),而在水稳性团聚体中,以＜0.05 mm粒径占优势.不同林分土壤团聚体结构破坏率顺序依次为BF(53.38％～84.27％) ＞SP(52.22％ ～70.86％) ＞PB(22.70％ ～47.83％).机械稳定性和水稳性团聚体有机碳质量分数均以PB最高,随着土层深度的增加,各林分土壤团聚体有机碳质量分数呈下降趋势.水稳性大团聚体(＞0.25 mm粒径)有机碳质量分数总体高于相应土层的总有机碳质量分数,而微团聚体的(＜0.25 mm粒径)则低于后者,说明有机碳对于大团聚体的形成和水稳性具有积极作用.土壤团聚体有机碳与总有机碳的相关关系分析表明,土壤团聚体有机碳的增加,对总有机碳的积累具有正面影响.保留密度大、灌木(草)层盖度高的马尾松与阔叶复层林土壤团聚体的数量和质量更高;因此,在红壤侵蚀退化地森林恢复初期,可通过适当密植、增加林下灌草覆盖等措施,增加有机碳的输入,促进团聚体的形成和稳定,从而加速了退化土地的土壤结构改善和功能恢复.该研究可为南方严重红壤退化地生态恢复中的林分类型选择和优化配置提供科学依据.     

天保工程对东北和内蒙古重点国有林区保育土壤生态效益的影响

为了直观地反映天然林资源保护工程所带来的生态效益,体现重大生态工程的巨大作用,实现林业及生态的可持续发展,依据LY/T1721-2008《森林生态服务功能评估规范》,应用分布式测算方法,对东北和内蒙古重点国有林区天保工程保育土壤物质量及价值量进行评估.结果表明:1)截至2015年,9个优势树种固土和保肥总量分别为13.17亿t/a和8 203.72万t/a,比天保工程实施前分别增加2.36亿t/a和1 738.23万t/a;2)9个优势树种固土和保肥总价值分别为905.29和2 408.92亿元/a,比天保工程实施前分别增加455.44和699.69亿元/a;3)桦木林和阔叶混交林固土效益突出,而红松林和樟子松林固土效益不显著;落叶松林和阔叶混交林保肥效益均最好,樟子松林保肥效益较差;4)对森林实施保护,能有效改善其生态系统服务功能,使森林保育土壤生态效益得到相应的提升.研究为评估天保工程区森林的其他生态服务功能,以及后续天保工程的实施提供科学依据.