Dynamic of organic matter in the heavy fraction after abandonment of cultivated wetlands

The abandonment of cultivated wetland soil increased the contents of light fraction organic matter (LFOM), heavy fraction organic matter (HFOM) and soil organic matter (SOM). The LFOM and HFOM content increased to 13.3 g kg⁻¹ and 62.4 g kg⁻¹ after 5 years whereas they were 8.4 and 47.9 g kg⁻¹ after 9 years of cropping, respectively. Fourteen years after abandonment, HFOM content increased to 104.3 g kg⁻¹. LFOM was positively correlated with HFOM (p < 0.001). A Langmuir equation was used to calculate the highest HFOM value. The value for the natural wetland soil was closed to this theoretical value (140.8 g kg⁻¹). After 14 years of abandonment, the HFOM maximum (HFOM_Max) value was lower than the equilibrium value suggesting that a further increase in HFOM can occur after abandonment. Assuming a linear accumulation (3.87 Mg C ha⁻¹yr⁻¹), it would take approximately 24 years after the abandonment to reach the HFOM_Max value.     

Influence of water potential on nitrification and structure of nitrifying bacterial communities in semiarid soils

The objective of this study was to examine the relationship between soil water potential, nitrifier community structure and nitrification activity in semiarid soils. Soils were collected after a 5-month dry period (end of summer) and subsequently rewetted to specific water potentials and incubated for 7 days prior to analysis of nitrification activity and nitrifier community structure. The approach used in this study targeted a 491bp segment of the amoA gene which encodes the active site of the ammonia monooxygenase enzyme, which is the key enzyme for all aerobic ammonia oxidisers. amoA serves as a useful target for environmental studies since it is both specific and universal for all ammonia oxidisers and reflects the phylogeny of the ammonia oxidisers. Our results suggest that in semiarid soils water potential plays a key role in determining the structure of ammonia oxidising bacteria (AOB), and that additionally AOB community structure is correlated to potential nitrification rate in these soils.     

尾矿砂堆积地五节芒自然定居对土壤微生物生物量、呼吸速率及酶活性的影响

为了认识重金属耐性植物五节芒（Miscanthus floridulus）对尾矿砂土壤的改良作用,在尾矿砂堆积地上选择1个裸露的尾矿砂样点（对照）和4个五节芒定居的尾矿砂样点（RI、RII、RIII和RIV）为样地,研究了土壤微生物生物量、呼吸速率和酶活性随五节芒定居梯度的变化规律以及这些微生物参数与土壤理化特性和重金属含量的关系。结果发现,随着五节芒在尾矿砂上的定居,除土壤pH以外,土壤有机碳、总氮、总磷、NH4+-N、NO3--N和速效磷的含量以及团聚体稳定性和最大持水量均显著提高（P 0.05）,而土壤重金属总量与DTPA可提取量均显著下降（P 0.05）。土壤生物生物量碳、氮、磷、基础呼吸速率、基质诱导呼吸速率、10种土壤酶活性均显著提高（P 0.05）,但土壤呼吸熵和多酚氧化酶活性显著下降（P 0.05）。主分量分析（PCA）结果表明,土壤微生物参数、土壤理化特性和土壤重金属数据均可显著区分出5个研究样地;典范相关分析（CCA）结果看出,土壤微生物参数总体变化与土壤理化特性呈显著正相关（pH除外）,与土壤重金属呈显著负相关。     

太湖地区典型水稻土中速效磷变化规律研究

为了定量研究太湖地区农田土壤中速效磷的变化情况,本文对不同季节太湖地区三种典型水稻土(白土、黄泥土和乌栅土)中土壤速效磷的含量进行了分析。结果表明:速效磷含量在土壤剖面中由上层到下层呈现逐渐递减的趋势。三种土壤均以耕层含量为最高,在45cm以下基本上趋于稳定,但在接近地下水时又略有上升。季节性变化方面,速效磷含量一般在2月份的小麦分蘖-拔节期和9月份的水稻齐穗期较高。影响土壤速效磷含量的因素很多,经分析:土壤速效磷的含量与土壤的有机质含量呈极显著的线性正相关关系;旱作条件下与全磷含量之间呈显著的幂函数相关关系,在水作条件下与全磷含量之间呈极显著的线性正相关关系;与土壤的pH又有显著的线性负相关关系。     

热带地区时间序列土壤中伊利石类矿物的演化——P.Barré假设在热带地区土壤中也存在吗?

P.Barré等认为温带地区自然土壤中,由于植物根系将下层土壤中的钾和硅向上搬运,减缓了上层土壤中伊利石类矿物(混层伊利石/蒙皂石+伊利石)脱钾和脱硅过程,致使其长时间地存在较多的伊利石类矿物。本文旨在了解热带地区土壤中这一假设是否也存在,以海南琼北地区发育于由不同年代火山喷发形成的玄武岩所构成的时间序列土壤(1×104a,(9.0±2.0)×104a,(14.6±0.9)×104a,64×104a,(133±18)×104a,(181±8)×104a)为对象,利用X-射线衍射(XRD)技术分析了其黏土矿物的变化情况,结合土壤钾、硅、活性硅的分析结果,发现伊利石类矿物仅存在于(133±18)×104a以前的土壤中,表层土壤中钾和硅的含量高于下层的土壤,活性硅含量随成土年龄而降低。为此,我们认为:P.Barré假设在热带土壤形成发育过程中,在具有一定的生物复钾和复硅条件下,在成土初期也会存在,但最终会由于土壤强烈的脱钾和脱硅作用而逐步消失。     

复垦煤矸山不同利用类型土壤微生物群落分析

土壤微生物是表征土壤质量状况的重要指标,因此研究其群落特征对指导煤矸山植被恢复具有重要意义。以山西霍州曹村矿煤矸山为对象,分析了农田(WL)、果园(PO)和草地(GL)3种土地利用类型0~10 cm和10~20 cm土层土壤微生物群落结构。结果表明:(1)3种复垦样地土壤微生物总数、微生物总浓度和微生物群落浓度均低于普通农田(CK),表明该煤矸山复垦地土壤质量状况仍未达到与普通农田相当的水平。(2)从土壤微生物群落结构看,3种土地利用类型中革兰氏阳性菌、细菌和放线菌所占比例无显著差异,而革兰氏阴性菌和真菌占比有显著变化。(3)在3种样地中,WL和PO样地中的优势菌种均为细菌16∶0、真菌18∶1 w9c和革兰氏阳性菌i15∶0、a15∶0;而GL样地中的优势菌种为细菌16∶0、真菌18∶1 w9c和革兰氏阳性菌i15∶0。     

基于三维重建技术的坡面细沟侵蚀演变过程研究

作为黄土高原地区沟头溯源侵蚀和水流汇集发源地的梁峁坡面,在强降雨下其产流产沙对沟缘线以下坡面及沟道侵蚀有着重大影响。该研究根据野外实地考查构建5°～35°变坡段实体模型,进行6场间歇性人工模拟降雨试验,并借助基于三维重建技术的PhotoScan软件获取坡面DEM,将其侵蚀演化过程进行图形化、数字化,定性定量揭示其侵蚀形态演变特征。研究表明:1)梁峁坡面细沟侵蚀历经4个阶段:面蚀阶段,即产生一系列呈串珠状分布的侵蚀跌坑,宽度5～9 cm,深度1～4 cm;细沟形成阶段,由面蚀所产生的微小跌坑在径流作用下长、宽、深均不断增大,最大分别达到266、7.6、13.8cm;细沟网形成阶段,细沟出现分叉及联通,有明显流路;小切沟形成阶段,伴随沟壁崩塌、沟壁加宽和沟底下切,最大沟长及最大沟深较细沟形成时增大3倍以上。2)对比次降雨过程基于三维建模所计算侵蚀量与实测侵蚀量,第1场降雨试验因地表疏松颗粒较多导致实测侵蚀量比建模计算侵蚀量大而引起较大偏差(20.82%),其他场次偏差均在10%左右或以下,总体来说,该技术可以较好地应用于侵蚀发育过程的研究。该研究实现侵蚀演变关键过程图形化、数字化,有助于人们定性、定量了解和认识梁峁坡面侵蚀过程,且对于创新侵蚀过程研究方法亦具有实践指导价值。     

煤矿复垦区重构土壤溶解性有机碳空间分布特征

为探究煤矿复垦区重构土壤中溶解性有机碳(DOC)含量的空间分布特征,以淮南潘一矿区煤矸石山和周边复垦区林地土壤为研究对象,从空间分布和颗粒组成上,分析了煤矸石山山顶、山腰和山脚的煤矸石风化物及周边林地土壤中DOC的含量。结果表明:自上而下山顶、山腰、山脚的煤矸石风化物中DOC含量呈递减趋势,并随采样深度的增加而增大;但林地土壤中DOC含量随采样深度的增加而减少。不同粒径颗粒物中DOC含量分布不同,煤矸石风化物和林地土壤均以细砂(0.2~0.05 mm)DOC含量最高,石砾(10~2 mm)DOC含量最低。在雨水淋溶作用下,煤矸石风化物对周边土壤DOC含量贡献较大,距离山脚1~100 m范围,随着距离的增加,土壤中DOC含量由325.46 mg/kg减少至177.89 mg/kg,煤矸石风化物对周边土壤DOC含量的贡献率由85.78%降低到1.54%,在距离山脚100 m处土壤中DOC含量已接近正常对照土壤含量。     

黄土区大型露天矿排土场水力侵蚀计算与防治

以黄土区安太堡露天矿未复垦排土场为对象,研究未复垦排土场平台水力侵蚀(沟蚀)状况,通过实地外业采样和内业数据处理,结合数据统计分析平台,计算出了研究区内的沟蚀量分布情况,并分析了平台汇水面、土壤容重、坡度与沟蚀模数的关系,估算研究区水力侵蚀造成的直接经济损失,提出排土场平台复垦和水土流失防治措施。结果表明:(1)研究区水力侵蚀严重,总体沟蚀模数相当于自然地貌土壤侵蚀模数的6.8倍,其中平台汇水面对沟蚀模数的影响巨大;(2)排土场平台表层土壤压实,40cm以内土层压实最为严重,深层土壤土质较疏松;(3)排土场平台坡度和坡长在一定程度上可以反映出土壤侵蚀的高低,在水土流失防治措施中应予考虑。在平台复垦和土壤侵蚀防治中应采用减少平台汇水面积、增大地表水入渗能力和提高植被覆盖度的措施为主,本研究成果可为排土场复垦和水土流失防治提供参考。     

海州露天煤矿排土场复垦区不同土地利用类型土壤入渗特征

为揭示排土场复垦区不同土地利用类型土壤的水源涵养功能,采用野外实地双环入渗试验和室内理化分析方法,系统地研究了海州露天煤矿排土场复垦区不同土地利用类型(乔木林地、灌木林地、农用地、荒草地)土壤入渗特性及其影响因素。结果表明:不同土地利用类型下的土壤初始入渗率、稳定入渗率和累计入渗量均表现为乔木林地灌木林地农用地荒草地;不同土地利用类型下土壤入渗过程的拟合优度存在差异,G-P综合模型、Kastiakov模型、Horton模型的平均拟合优度依次为0.926,0.908,0.905。G-P综合模型相对误差为79.21%~123.69%,更接近排土场复垦区土壤入渗的实际过程,可作为排土场复垦区土壤入渗过程的预测模型;不同土地利用类型下土壤初始入渗率与非毛管孔隙度呈显著正相关,稳定入渗率和累计入渗量与非毛管孔隙度、砾石含量和部分根系特征呈显著正相关;采用主成分分析评价的土壤入渗能力排序为乔木林地灌木林地农用地荒草地,初始入渗率、稳定入渗率、14min入渗率和累积入渗量的主成分方差累积贡献率为99.047%,较好地表达了土壤入渗能力。