呼伦贝尔草原采煤沉陷对土壤-植物系统的影响及评价

为研究采煤沉陷对土壤-植物系统的影响,以呼伦贝尔草原煤矿为研究对象,通过在沉陷区与对照区不同坡位〔坡顶（地表沉陷边界附近）、坡中（沉陷边缘区）、坡底（沉陷中心区）〕设置样地进行土壤性质和植物群落的调查测试,对比分析沉陷干扰下土壤水分和养分、植物物种组成以及群落结构的变化,研究土壤性质与植物群落特征之间的关系,并对沉陷区和对照区土壤-植物系统进行综合评价.结果表明:①采煤沉陷后,沉陷区土壤体积含水量（简称“土壤含水量”）较对照区下降了4.8%（P < 0.05）,坡中土壤水分损失最严重,比对照区同一坡位减少了8.4%（P < 0.05）.沉陷区0~60 cm土壤TN（全氮）、TP（全磷）、OM（有机质）和AK（速效钾）含量平均值分别比对照区下降了17.8%、28.9%、38.0%和46.5%（P < 0.05）,坡中和坡底土壤养分流失明显,TN含量在坡中比对照区相同坡位下降了29.7%（P < 0.05）,OM、AK含量在坡底减少了54.1%、64.1%（P < 0.05）.②沉陷区植物种类比对照区减少了28.6%~37.0%,原有优势种羊草（Leymus chinensis）、贝加尔针茅（Stipa Baicalensis）的重要值下降,而双齿葱（Allium bidentatum）、寸草苔（Carex duriuscula）等旱生植物种类和数量增多,植物群落发生退化,群落Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Simpson优势度指数明显低于对照区（P < 0.05）.③通过冗余分析可知,土壤性质与群落多样性指数相关性显著（P < 0.05）,其中TP、TN、OM和AK含量与多样性指数的相关系数均大于0.5（P < 0.05）,TN含量是影响群落多样性的关键因子.④利用因子分析法对土壤-植物系统进行综合评价,显示沉陷区各样地土壤-植物系统与对照区相比呈退化状态,不同坡位的退化程度表现为坡中>坡顶>坡底.研究显示,受沉陷干扰影响,土壤水分和养分发生损失,群落物种多样性下降,土壤-植物系统退化趋势明显,坡中部位（沉陷边缘区）退化最严重.      

采煤塌陷干扰下风沙区土壤理化性质变化特征

为了探讨采煤塌陷对土壤理化性质的影响,该文以神府-东胜煤田的大柳塔矿区为研究对象,采用对比法系统分析了塌陷区和未塌陷区土壤理化性质的变化特征。结果表明:(1)采煤塌陷使土壤容重减小3.7%~27.5%,孔隙度增大13.3%~76.4%,土壤水分损失9.1%~15.8%(P0.05),土壤粘粒含量减少,土壤质地砂化。(2)塌陷对土壤全氮、有机质的影响较大,对全磷、全钾的影响较小。与对照区相比,0~60 cm土壤有机质流失1.9%~56.1%,0~10 cm土壤全氮含量下降29.1%~39.1%(P0.05)。(3)不同坡位处,坡顶和坡中的土壤容重、孔隙度和有机质受沉陷的影响最大,坡中土壤水分损失最多(P0.05)。随着塌陷年限的延长,土壤容重和孔隙度有恢复趋势,塌陷后土壤水分的恢复需要较长时间。     

黄土丘陵区不同有机碳背景下侵蚀坡面土壤呼吸特征

以黄土丘陵区5个不同有机碳背景的坡面S型小区(坡顶为对照区、坡中为侵蚀区、坡脚为沉积区)为研究对象,通过对土壤呼吸速率的动态观测,分析坡面不同类型区土壤呼吸特征及其与土壤温湿度、有机碳和坡位的关系.结果表明,土壤温度的变化对沉积区土壤呼吸影响较大,土壤湿度的变化对侵蚀区土壤呼吸影响较大.有机碳是影响土壤呼吸的首要因子,可解释土壤呼吸变异的54.72%;其次是土壤湿度、坡位和土壤温度,分别可解释土壤呼吸变异的18.86%、16.13%和10.29%.侵蚀对坡面土壤呼吸的影响具有明显的原位和异位效应,侵蚀导致坡面侵蚀区土壤呼吸减小了21.14%,沉积区土壤呼吸增大了21.93%.侵蚀坡面土壤碳排放的源汇效应与有机碳水平有关,当土壤有机碳含量大于6.82 g·kg-1时,坡面侵蚀趋向于碳汇过程;当有机碳含量小于3.03 g·kg-1时,坡面侵蚀趋向于碳源过程.文中模型可以较好地反映有机碳和土壤温湿度与土壤呼吸的关系.     

地形、树种和土壤属性对喀斯特山区土壤胞外酶活性的影响

土壤胞外酶在生态系统生物地球化学循环过程中扮演着重要角色,然而关于土壤胞外酶活性的主控因子研究还不够深入,特别是在偏碱性的钙质土壤区域相关研究尤其缺乏.本研究以典型喀斯特山区(木论国家级自然保护区)的林地为研究对象,采集不同地形条件(不同坡位和坡向)、不同树种(厚壳桂和伞花木)下的表层土壤(0~15 cm),测定了与碳、氮、磷循环相关的6种水解酶的活性及相关土壤理化性质.研究运用方差分解,并结合多响应置换过程以及冗余分析技术分析了地形、树种和土壤理化性质对土壤酶活性的影响.结果表明,坡位对土壤酶活性有显著影响.树种和坡向对土壤酶活性的影响不显著.方差分解结果表明,地形、树种和土壤理化性质共同解释了土壤酶活性变化的55.3%,其中土壤因子是影响酶活性改变的主要因子,解释了44.2%的变异.而冗余分析的结果进一步表明在土壤因子中,pH、总氮和无机氮是影响土壤酶活性变化的主要指标.研究首次量化了喀斯特地区小尺度内地形、树种及土壤理化性质对土壤酶活性变化的影响.研究也说明了在喀斯特山区小尺度内土壤酶活性的变化可由土壤理化性质来表征.     

黄土高原沟壑区小流域不同地形下土壤性质分布特征

地形条件是影响黄土高原地区土壤性质分布的主要因素,研究不同地形条件下土壤性质的分布是合理评价黄土区土壤质量状况的重要前提。论文研究了黄土高原沟壑区小流域地形条件对土壤性质剖面分布的影响,结果表明土壤硝态氮、速效磷、碱性磷酸酶和蔗糖酶为高度变异的土壤性质;pH值和过氧化氢酶为小变异土壤性质。塬面和沟道土壤pH值和过氧化氢酶活性较低,阳离子交换量较高。土壤有机质、全氮、全磷、速效磷、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性在土壤剖面随土层深度的增加逐渐降低,且均表现为塬面>梯田>坡地>沟道的趋势。不同地形条件下土壤pH值的变化由地形条件引起的土壤过程及硝态氮在土壤中的累积引起;阳离子交换量的变化由成土过程、pH值和有机质的差异引起;土壤有机质及氮、磷养分的差异由与地形条件对应的土地利用方式引起;土壤酶活性的差异则是有机质的差异引起的。     

喀斯特地区坡地土壤可溶性有机碳的分布特征

以广西喀斯特地区2个不同退化程度的典型坡地作为研究对象,测定了坡地表层和不同地形部位(坡肩、坡背、坡腰和坡脚)剖面土壤可溶性有机碳(DOC)含量和δ13CDOC值,分析了土壤中DOC的迁移变化规律及影响因素.结果表明,DOC含量主要受到有机质输入?地形和土壤质量等因素影响.灌丛坡地表层土壤中DOC含量要高于草丛坡地,2个坡地表层土壤中DOC含量均随坡面向下而升高,与土壤有机碳(SOC)变化呈相反趋势.而在坡地各个地形剖面中,除灌丛坡地的坡肩和坡背2个剖面土壤中DOC含量随土层深度表现出一定的升高趋势,其他剖面中DOC含量均随土层深度增加而降低.灌丛坡地表层土壤中δ13CDOC值变化幅度明显高于草丛坡地,范围在-15.1‰~-22.1‰,与坡地植被和δ13CSOC值变化密切相关;而草丛坡地表层土壤δ13CDOC值范围在-19.98‰~-20.96‰,其变化幅度很小,与土壤δ13CSOC值变化相似,但与地表植被变化关系不明显,表明了DOC来源主要受到SOC的影响;而各个地形剖面中δ13CDOC值变化较为复杂,但灌丛坡地各剖面变化幅度明显高于草丛坡地相应剖面.剖面中有机质分解程度和输入量决定了δ13CDOC值变幅大小,因此土壤剖面中δ13CDOC值随深度变化的趋势,能够很好地反映剖面土壤中DOC迁移转化过程.     

阜新露天煤矿排土场边坡土壤质量分异特征

以阜新露天煤矿排土场边坡为对象,分析坡向、坡位和恢复年限对土壤物理、化学和生物学性状的影响,并采用土壤质量综合指数法,研究排土场边坡植被恢复过程中土壤质量变化规律.结果表明,排土场边坡土壤含水量、有机质、碱解氮和速效磷含量、pH值以及脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性从坡上到坡下均逐渐增加;恢复10a阴坡土壤含水量、水稳性团聚体含量、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性高于阳坡;随着恢复年限增加,土壤水稳性团聚体和速效磷含量及阴坡碱性磷酸酶活性提高,而土壤pH值、阳坡碱解氮含量及脲酶和过氧化氢酶活性下降.排土场边坡土壤质量表现为阴坡>阳坡、坡下>坡中>坡上的变化规律;随着恢复年限增加,阳坡坡上和坡中及阴坡土壤质量增加,而阳坡坡下下降.以上结果说明,坡位和坡向是影响排土场边坡土壤质量的重要因素,应根据具体生境特点,采取不同治理措施,才能完成生态恢复.     

秦岭山地松栎混交林土壤养分空间变异及其与地形因子的关系

在陕西省境内秦岭山脉中段油松-锐齿槲栎混交林集中分布的区域设置20 块调查样地,采取土壤样品测定了该区森林土壤0~20、20~40 和40~60 cm 3 个土层的全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾、有机质7 项养分指标。通过计算不同土壤养分指标的变异系数并应用典范对应分析(CCA)技术,对秦岭山地松栎混交林土壤养分空间变异与海拔、坡位、坡向和坡度4 项地形因子的关系进行分析。结果表明:①单因素方差分析显示,随着土层深度增加,全氮、有机质、速效氮、速效磷和速效钾含量均呈极显著下降趋势,而全磷、全钾在不同土层中的含量无显著性差异;②变异系数计算结果表明,各土层的7 项养分指标均表现为中等程度变异性,变异系数最大者是0~20 cm土层速效氮,最小者为0~20 cm土层全钾;③从CCA排序结果看,地形因子对不同土层养分变异的影响程度及因子种类明显不同。0~20 cm表层土壤养分变异受地形因子制约作用较小,20~40 cm土层养分的主要影响因子为坡向和海拔,40~60 cm土层养分的主要影响因子为海拔和坡位,而坡度和海拔则是控制0~60 cm整体土壤层养分变异的主要因素。综上所述,地形高异质性的微生境造成了秦岭山地松栎混交林土壤养分空间分布格局的差异。     

河岸带不同植被格局对表层土壤养分分布和迁移特征的影响

河流周边的人类活动干扰使得河岸带的植被类型和结构发生了巨大变化。研究选取了北京市温榆河的3个类型河岸带植被结构,从河漫滩到河道上依次为：（I）杨树林-农田、（II）火炬树林-荒草、（III）农田-荒草。通过土壤采样分析和对比研究,发现河岸带的植被格局可以显著影响土壤养分的空间分布特征和流失风险。从河漫滩到河道的方向上,河岸带植被组合I的土壤全氮、全磷、有效氮、有效磷和有机质含量均呈现降低的趋势,而土壤容重则逐渐增加。对于植被结构类型II,土壤的全氮、有效氮和有机质呈现出波动的变化;而土壤的全磷和有效磷都呈现比较平缓的变化趋势。对于植被组合III,土壤养分含量均呈现增加的趋势,土壤容重呈现降低的趋势。河岸植被模式III的下坡位荒草区域的土壤养分和有机质含量都要显著高于其上坡位的农田区域,但农田区域的土壤容重则大于荒草区域。植被结构的异质性还可以影响到河岸样带的土壤平均养分含量和容重大小。研究结果可以为退化河岸带的植被恢复和植被格局的优化设计提供参考。     

经济发达区土地利用变化对土壤性质的影响——以江苏省昆山市为例

在高速工业化和城市化的江苏省昆山市选择6种典型农用土地利用方式,78个土壤样点剖面,对不同土地利用类型的土壤性质进行对比分析。结果显示,土地利用变化对土壤养分、土壤重金属污染有明显的影响,除速效钾外,2002年的土壤养分含量比1981年有所提高。同时发现2002年有机质含量在不同用地类型之间存在明显的规律,即水稻田>园地>抛荒地>菜地;全氮、速效氮含量规律为水稻田>园地>菜地>抛荒地;速效钾的含量规律是园地>水稻田>抛荒地>菜地;速效磷的含量规律是抛荒地>菜地>园地>水稻田。2002年土壤pH值、有机质和全氮含量的变异系数明显高于其他土壤养分,其中全氮含量的变异系数最大。不同土地利用类型中的不同重金属含量表现强弱不一,水稻田土壤的Hg、Cr、Ni、Cd的含量明显高于其区域土壤背景值,而菜地含量比较高的重金属是Hg、Ni、Cu;园地和抛荒地各重金属含量相对较低,但其Ni含量与水稻田和菜地相当。此外,土地经济系数与土壤养分及土壤污染指数具有强相关性。     

南方红壤区不同侵蚀程度下土壤有机质空间变异的影响因素研究

研究不同侵蚀程度下土壤有机质空间变异的影响因素对指导耕地利用和水土保持工作的开展具有重要意义。论文以江西省兴国县耕地土壤有机质为研究对象,分析了不同侵蚀程度下土壤有机质的空间变异及其影响因素。结果表明：随着侵蚀程度的加深,兴国县土壤有机质含量呈下降趋势。不同侵蚀程度下土壤有机质含量差异显著（P<0.001）,等级均为四级。变异系数由大到小依次为中度侵蚀（43.70%）>剧烈侵蚀（37.78%）>重度侵蚀（34.88%）>极强度侵蚀（34.44%）>无明显侵蚀（34.38%）>轻微侵蚀（28.91%）。在无明显侵蚀和轻微侵蚀时,高程和剖面构型是影响土壤有机质空间变异的主要因子。在中度侵蚀和重度侵蚀时,主要影响因素变为坡度。但在极强度侵蚀和剧烈侵蚀时,高程、坡度、坡向、成土母质和剖面构型对土壤有机质含量都影响显著（P<0.05）。因此,不同侵蚀程度下土壤有机质空间变异影响因素不尽相同。在不同侵蚀程度下合理开展耕地利用和水土保持工作有利于最大限度地节约资源。     

东北松嫩典型黑土区长缓坡耕地土壤侵蚀沿坡长变化规律及其对土壤质量的影响

东北黑土区,尤其是农垦地区,是我国重要的粮食生产基地。土壤侵蚀导致耕地质量严重退化,威胁粮食安全。选取克山农场坡长为1020 m的直型坡、凹型坡和凹—直复合型坡耕地,利用¹³⁷Cs示踪技术估算坡面土壤侵蚀模数,测定土壤有机碳作为耕地土壤质量参数,揭示典型黑土区长缓坡耕地土壤侵蚀强度沿坡长变化规律及耕地土壤质量参数的响应。结果表明：（1）不同坡形长缓坡耕地土壤侵蚀差异显著,直型坡多年平均侵蚀速率（3040 t·km^-2·a^-1）<复合型坡（3395 t·km^-2·a^-1）<凹型坡（4220 t·km^-2·a^-1）。（2）直型坡、凹型坡、凹—直复合型坡均呈现出侵蚀强—弱周期性变化规律,其振荡周期分别为380 m、250 m和300 m。（3）土壤有机碳含量与土壤侵蚀速率呈极显著负相关关系,其沿坡长变化规律与土壤侵蚀速率沿坡长变化规律相反。土壤侵蚀是造成黑土坡耕地土壤质量退化的直接原因,研究结果可为黑土长缓坡耕地水土保持措施的精准布设及土壤养分管理提供理论支持。     

煤矿开采沉陷对耕地永续利用的影响分析

本文结合开采沉陷学和环境土壤学的理论，详细分析了煤炭开采造成的地面沉陷对耕地永续利用的影响，将有助于人们提高认识，组织开展沉陷地复垦利用，促进矿区耕地永续利用。     

滇池双龙流域不同土地利用方式下土壤侵蚀与土壤养分分异

在滇池双龙流域选取耕地、撂荒地、草地和林地4种土地利用方式,分别取0～40 cm土壤样品,测定样品中的137Cs比活度及w(TN)、w(TP)、w(TOC),同时根据土壤有机质中δ13C(稳定性碳同位素丰度)的剖面分布特征,分析不同土地利用方式对该流域土壤侵蚀程度、土壤养分分异及有机质来源和变化的影响. 结果表明:①耕地、撂荒地、草地和林地土壤的137Cs比活度分别为0.65、0.21、3.92和0.61 Bq/kg,土壤侵蚀模数大小表现为耕地>撂荒地>林地>草地. ②不同土地利用方式下,土壤剖面w(TOC)、w(TN)和w(TP)的平均值差异显著(P<0.001);w(TOC)表现为草地＞林地＞耕地＞撂荒地,w(TN)表现为草地＞耕地＞林地＞撂荒地,w(TP)表现为耕地＞草地＞林地＞撂荒地;各种土地利用方式土壤剖面养分质量分数均随土壤深度增加呈降低趋势. ③耕地、撂荒地、草地和林地土壤的δ13C平均值分别为-22.28‰±1.49‰、-23.29‰±0.24‰、-26.32‰±0.25‰和-25.94‰±0.22‰,推断该区域土壤有机质主要来源于陆生C₃植物. 土壤剖面δ13C的变幅差异反映了土壤有机质分解程度的强弱,δ13C变化规律表现为耕地＞林地＞草地＞撂荒地. ④土壤侵蚀模数越大,w(TOC)和w(TN)越低,草地和林地土壤侵蚀程度较低,土壤养分流失量较小,更有利于土壤质量的改善和流域水环境的保护.      

黄土丘陵区不同有机碳水平侵蚀坡面土壤微生物量碳的分布特征

通过分析5种不同有机碳水平侵蚀坡面上土壤微生物量碳的空间分布特征及其影响因素,探究了不同土壤有机碳水平下侵蚀和土壤微生物量碳的"压力-响应"关系.结果表明:10~20 cm土层土壤微生物量碳含量随土壤有机碳水平的增加而增加.0~10 cm土层土壤微生物量碳含量比10~20 cm土层更易受坡面有机碳背景的影响,且对侵蚀的响应较敏感;2土壤微生物碳含量随着土层深度的加深而减少,当坡面有机碳水平为5.68 g·kg-1时,土壤微生物量碳的剖面分布差异最大.土壤微生物量碳的水平分布表现为沉积区对照区侵蚀区,当坡面有机碳含量在4.92~5.65 g·kg-1范围内,其水平分布差异较大.即在中等有机碳水平的侵蚀坡面上,土壤微生物量碳的空间分布差异较大,对侵蚀的响应较敏感;3土壤微生物量碳的空间分布主要受坡面土壤有机碳水平的影响;其次受坡位、土壤平均含水量、土壤容重等的影响.     

淮北某采煤塌陷复垦区土质分析与复垦适宜性评价

通过对采煤塌陷区不同用途土壤的有机质、pH、钙、镁、氮、磷、钾、速效钾含量进行的分析研究,探讨了塌陷区复垦地的肥力状况,为塌陷区复垦土地农业利用提供了技术参考和理论依据。结果表明:经过一定复垦作用后,土壤肥力有所上升,但仍然达不到土壤质量标准,采煤塌陷复垦区的有机质含量严重缺少,氮极缺,磷、速效钾、钾含量丰富,土壤中的钙镁含量经过复垦后都有一定程度的改善,采煤塌陷区土壤受污染比较严重,在复垦过程中应注意增施有机肥和氮肥。我们也不要盲目的复垦,在复垦过程中要考虑到经济效益、社会效益、环境效益三者的结合。     

黄土坡耕地退耕还林后土壤性质变化研究

退耕还林是治理黄土高原水土流失的根本措施。论文以退耕历史较长的黄土丘陵沟壑区安塞县为例,选取不同类型植被恢复和不同恢复年限的退耕样区,探讨了退耕还林还草对土壤理化性质的影响。结果表明,坡耕地退耕后,遭侵蚀破坏的土体构型渐趋恢复,土壤容重、pH值减小,毛管孔隙度、饱和含水量等增大;土壤有机质增加了2.75倍,碳增加了27.29%,氮增加了46.79%;而且,土壤速效养分增加的速度大于土壤全量元素增加的速度。土壤质量恢复效益最大的是刺槐林地,其次是柠条灌木地,最小的是撂荒地。混交林土壤全氮含量最高,柠条最利于铵态氮、硝态氮和亚硝态氮的积累。不同类型植被,土壤速效养分的差异比土壤全量元素间的差异明显。随恢复时间的增加,土壤结构不断得到改善,土壤有机质、全碳、全氮以及主要离子含量呈明显增加趋势,土壤速效养分增加更明显。土壤有机质在植被恢复5年以上开始明显增加,土壤碳、氮和速效养分则在10年以后增加明显。     

鄂尔多斯市1988-2000年土壤水力侵蚀与土地利用时空变化关系

土地利用是引起土壤侵蚀的重要驱动过程。基于1988年和2000年TM影像数据和气候、土壤、植被及DEM等数据,运用通用的土壤流失预报方程（RUSLE）,对鄂尔多斯市1988-2000年间的土壤水力侵蚀进行定量估算,揭示期间水力侵蚀的时空变化特点,并对土地利用类型与土壤侵蚀的关系进行分析。结果显示：1988-2000年间,研究区土壤水力侵蚀时空变化较为明显。时间变化上侵蚀强度明显减弱,除了微度侵蚀从53.16%剧增至81.24%以外,中度、强度、极强度和剧烈侵蚀类型均有较大幅度的下降;空间变化亦很明显,2000年与1988年相比,剧烈侵蚀只有准格尔旗东南部还有少量分布,强度侵蚀和极强度侵蚀主要分布在准格尔旗境内。土地利用方式对土壤侵蚀有明显的影响,高覆盖草地和水域的土壤侵蚀强度较小。此外,不同土地利用类型的平均土壤侵蚀模数和土壤强度指数均有大幅度的下降。其中未利用地的下降幅度最大（68.14%）,其次为低覆盖度草地（64.09%）,耕地的下降幅度最小（49.62%）。研究结果表明,鄂尔多斯土壤水力侵蚀治理的重点区域是东北部,改变土地利用方式,增加水土保持工程措施,加强采矿迹地的修复重建等是有效防治土壤水力侵蚀的重要措施。