培肥措施对复垦土壤微生物碳氮代谢功能多样性的影响

土壤复垦是矿区生态环境恢复和耕地总量平衡及质量提升的根本要求。本研究依托山西襄垣采煤塌陷区复垦定位试验基地,采用Biolog-ECO方法和荧光定量PCR技术,研究了不施肥（CK）、单施化肥（CF）、单施有机肥（M）和有机无机培肥（MCF）4种培肥措施下复垦4年和8年土壤微生物碳代谢功能多样性及氮代谢功能基因丰度的变化特征。结果表明,随复垦年限增加,单施有机肥较其他处理可显著提高复垦土壤微生物的总碳源利用能力;不同处理复垦土壤微生物碳源相对利用率总体表现为氨基酸类>糖类>聚合物类>羧酸类>双亲化合物类>胺类,其中单施有机肥更大程度上提高了羧酸类、氨基酸类和胺类碳源的利用率;复垦年限和培肥措施没有改变复垦土壤微生物优势度指数,但有机无机配施较其他处理可显著提高香浓指数（H′）和Pielou均匀度指数;不同处理复垦土壤氮转化功能基因丰度总体表现为amoA（AOA）> amoA（AOB）>nisS、nirK> nifH,5种功能基因丰度均为以有机无机培肥处理最高,且随复垦时间增加而增加;复垦土壤有机质含量与nirS、nirK、nifH基因丰度以及AWCD值存在显著相关性,相关系数在0.707～0.807,同时5种氮转化功能基因丰度均与玉米产量存在显著或极显著的相关性,相关系数在0.824～0.949。综上所述,单施有机肥可提高土壤有机质含量,进而增强了复垦土壤碳代谢强度,有机无机培肥则更有利于复垦土壤碳氮代谢功能多样性的提升,并促进作物产量形成。     

山区生态经济沟发展模式的研究

本文对山区生态经济沟的概念、验收标准及产生背景作了研究，从理论上阐述了生态经济沟建设的基本特征。以典型实例说明了生态经济沟建设在山区综合开发中的重要作用。     

Comparative analysis of Andiodrilus pachoensis casts in forests and pastures of South-Eastern Amazon (Brazil)

Soil ecosystem engineers produce biogenic structures (casts, mounds, galleries) that strongly affect soil processes. A comparative analysis of the physical characteristics of the casts produced by the earthworm Andiodrilus pachoensis was carried out in four pastures sowed with Brachiaria brizantha and four primary forests on the deforestation front of the Amazonian forest. In both systems, we recorded surface cast density and spatial patterns as well as surface cast physical properties. Cast and vegetation distributions were mapped within plots of sizes ranging from 25 to 50 m², and cast production was monitored during 2 months. Cast spatial distribution varied greatly among plots and across spatial scales ranging from regular at small spatial scales (0–20 cm) to clumped for larger distance ranges (>80 cm). Cast density was not significantly correlated with grass tuft density and their production was independent from the presence of grass tufts in pastures or litter quantity in forests. Although bulk soil properties (pH, C content, structural stability, etc) differed between pastures and forests, cast physical properties did not differ significantly among the studied ecosystem.     

淮南煤矿复垦区土壤腐殖质特征及其与重金属的关系

选择淮南典型煤矿复垦区不同土地利用方式下（菜地、玉米—小麦地、林地和荒地）的土壤作为研究对象,运用单因素方差分析和内梅罗综合污染指数调查了其腐殖质组成特征与重金属污染状况并探究两者间关系,为修复矿区复垦土壤提供依据。结果表明:土壤腐殖质含量、腐殖化程度和稳定性依菜地 > 玉米—小麦地 > 林地 > 荒地的次序从最佳向最差过渡。不同土地利用方式下土壤胡敏素（HM）的组成不同,HM各组分有机碳含量为HMr > HMi > HMc;且施用有机肥土壤较不施肥土壤中HM各组分的含量明显增加。复垦区土壤中Cu和Cd含量均高于土壤背景值,Zn含量低于土壤背景值,土壤处于轻度污染状态。施用有机肥提高复垦土壤肥力的同时,需控制有机肥中重金属含量,以降低土壤重金属污染风险。     

翻埋与覆盖林木枝条改善宁夏沙化土壤性质

土地沙漠化一直是影响宁夏生态建设和农业生产的主要问题之一。为探讨林木枝条对沙化土壤的改良效果,以当地农田防护林所产生的林木枝条为原料,在2011年10月至2013年10月期间研究了土壤翻埋杨树粉碎枝条(chips incorporation,CI)、覆盖杨树粉碎枝条(chips mulch,CM)、翻埋杨树粉碎枝条+覆盖未粉碎的柳树枝条(chips incorporation plus branches mulch,CI+BM)和不做任何处理的对照(control,CK)对宁夏沙化土壤理化性状和生物学特性的影响。结果表明,CI和CI+BM与CK相比,2012年和2013年均增加了土壤总孔隙度、田间持水率、有机碳、有效磷和速效钾含量(P0.05),提高了土壤呼吸强度、微生物数量(细菌、真菌和放线菌)和酶活性(脲酶、过氧化氢酶)(P0.05),降低了土壤密度(P0.05);2013年CI和CI+BM进一步增加了土壤全氮、全磷和水解氮含量(P0.05),但同时也增加了土壤全盐含量(P0.05)。CM与CK相比,2012年和2013年均显著增加了土壤有效磷和速效钾含量(P0.05),提高了土壤呼吸强度和酶活性(P0.05);2013年CM处理的土壤p H值、全氮和水解氮含量亦显著增加(P0.05)。相关分析结果显示,沙化土壤性质的改善与土壤中有机碳含量的增加密切相关,处理间土壤有机碳含量CI+BMCICMCK,表征土壤质量的综合指数表现出同样的趋势:2012年分别为0.907、0.678、0.259和0.105,2013年分别为0.926、0.828、0.258和0.136。该研究为当地及中国北方干旱半干旱地区沙地生态治理及农业生产提供了可借鉴的案例,同时也为促进林木废弃物的资源化利用提供理论基础。     

半干旱区不同整地方式与灌草配置对土壤水分的影响

 采用工程与生物措施相结合的方法,在黄土丘陵半干旱区进行柠条灌木林的建设与土壤水分过耗及调控恢复的定位试验研究。结果表明:生物调控最佳立体配置模式水平阶整地为柠条-披碱草、柠条-草木樨、柠条-芨芨草类型;水平沟整地为柠条-芨芨草、柠条-草木樨类型;鱼鳞坑整地为柠条-草木樨、柠条-芨芨草、柠条-本氏针茅类型。水平阶整地0～500cm土层的土壤含水量比对照提高1.6％～5.0％;水平沟整地提高1.5％～3.0％;鱼鳞坑整地提高1.1％～2.7％。工程整地栽植5年、10年、15年的柠条灌木林0～500cm土层的土壤储水量年生长初期分别比对照提高了82.84mm、56.63mm、210.66mm,年生长终期增加了15.96mm、67.64mm。50.36mm。灌、草生物量分别比对照提高97.09％～104.9％和320％～650％。     

长江中游地区水旱复种轮作模式资源利用率比较研究

为了实现农田资源高效利用,维护农业生态良性循环,优化长江中游地区传统种植模式,本研究于2013年10月—2015年11月,以冬闲连作为对照,分析比较了不同水旱复种轮作模式(冬闲-早稻-晚稻→冬闲-早稻-晚稻、马铃薯-玉米‖大豆-晚稻→蔬菜-花生‖玉米-晚稻、蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻、绿肥-早稻-晚稻→油菜-花生-晚稻、油菜-花生-晚稻→马铃薯-玉米‖大豆-晚稻)的光、温、水、土资源利用效率。结果表明:水旱复种轮作模式的冬季、晚季和周年的光能利用率均比冬闲连作处理高,周年光能利用率两年间分别高8.26%~82.50%和2.63%~121.42%,其中均以"蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻"轮作模式最高。水旱复种轮作模式的年有效积温利用率均高于冬闲连作模式,两年间分别高12.87%~21.26%和11.17%~25.88%,以"蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻"轮作模式最佳。两年间水旱复种轮作模式的冬季、晚季和周年的水分利用率均比冬闲连作处理高,其中周年水分利用率分别高45.36%~83.50%和40.00%~118.75%,以"马铃薯-玉米‖大豆-晚稻→蔬菜-花生‖玉米-晚稻"轮作模式的晚季和周年水分利用率最高,"蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻"模式的冬季水分利用率最高。两年间土地利用率均以"绿肥-早稻-晚稻"复种模式最高,平均利用率达96.11%,"蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻"轮作模式的土地利用率表现最好。因此,各水旱复种轮作模式的周年光能利用率、年有效积温利用率、水分利用率和土地利用率均高于冬闲对照,其中以"蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻"和"绿肥-早稻-晚稻→油菜-花生-晚稻"轮作模式表现较好,适宜在长江中游地区推广应用。     

模拟降雨条件下不同植被覆盖度/格局的坡地土壤铵态氮流失特征

尽管采取各种措施控制农业氮素污染,但大量氮素的流失仍然成为农业非点源污染的主要来源之一。采用室内模拟降雨的方式,选用了3种植被覆盖度(25%,50%和75%)、9种不同的植被格局,对21°坡面铵态氮随径流和泥沙流失迁移规律进行了研究。结果表明:径流和泥沙流失的控制关键期在初期产流阶段。植被覆盖度25%时,铵态氮流失规律不明显。植被覆盖度50%时,在中期和后期产流阶段径流和泥沙携带的铵态氮流失量分别占累计流失量71.2%~82.8%,应加强中期和后期产流阶段铵态氮流失量控制。植被覆盖75%时,初期产流阶段是铵态氮流失控制的关键时期。径流与径流结合态铵态氮流失量呈幂函数关系,两者呈显著正相关(p0.05),泥沙与泥沙结合态铵态氮流失量均呈幂函数关系,并具有极显著正相关性(p0.01)。径流和泥沙流失是坡面铵态氮流失的两种途径。从削减水沙和养分流失量角度来看,坡下植被格局最强,坡上植被格局次之,坡中植被格局最弱。     

基于RS和GIS的青海香日德绿洲景观格局特征分析

借助遥感(RS)、地理信息系统(GIS)等手段,运用生态学原理对青海香日德绿洲进行景观格局特征分析。结果表明,香日德绿洲景观多样性指数和均匀性指数分别为1.634和0.839 7,均处于中等水平。研究区景观优势度不高,但是耕地、林地、未利用土地仍占有较高的景观比例,尤其耕地,不但景观比例大而且随着移民的不断涌入还有增长趋势;研究区景观分离度最大的是交通用地,最小的是耕地,表明耕地分散程度最小,交通用地最大。区域景观破碎度最大的是耕地和林地,最小的是交通用地和水域,说明耕地被分割程度最大,水域和交通用地最小。分维数指数最大的是居民及工矿用地,最小的是耕地,即居民点及工矿用地形状最不规则,受人为干扰最小,相反耕地形状最为规则,受人为干扰最大。     

不同播种方式微地形差异对坡耕地水土流失的影响

为减少坡耕地作物播种至出苗期间的水土流失,通过模拟降雨试验研究不同播种方式形成微地形对水土流失的影响,共设置6个处理,T1处理为深开沟播种(沟深20 cm),T2处理为浅开沟播种(沟深10 cm),T3处理为塘播,T4处理为起高垄播种(垄高20 cm,宽30 cm),T5处理为起低垄播种(垄高10 cm,宽15 cm),T6处理为无处理直接播种(空白对照),各处理分别以10°,15°,20°坡度在40,80,120 mm/h雨强下进行27场模拟降雨试验。结果表明：开沟和起垄播种处理都能有效减轻水土流失,各处理的水土保持效果为T1>T4>T2>T5,T3和T6间差异不显著,T1的水土保持效果最好,在各坡度和雨强下,较T6地表径流产生时间延缓65.9%～178.1%,入渗强度增大102.6%～195.1%,地表径流量减少75.6%～82.6%,土壤侵蚀量减少95.3%～99.1%。深开沟播种T1和起高垄播种T4能够很好地将雨水积留在沟或垄沟中,并且能有效防止沟中积水破垄或越沟流出,其中T1防止沟中积水越沟流出效果最好,仅在极少情况下发生。通过研究不同播种方式形成的微地形对...