黄土丘陵沟壑区深层土壤水分空间变异及其影响因子

以甘肃省定西市龙滩流域为例,对比分析了不同坡位、坡度和坡向典型植被(柠条林地、油松林地、侧柏林地、苜蓿草地、荒草地和农地)0～8 m深度土壤水分的空间变异状况。结果表明,不同植被和地形条件下,深层土壤水分的剖面分布特征均表现为随土层深度增加而增加。地形是浅层土壤水分空间变异的重要影响因子,而植被生长状况是深层土壤水分空间变异的决定因素,植被生长越好则深层土壤含水量越低。坡度对深层土壤水分有显著影响,缓坡地土壤含水量显著高于陡坡地。水土保持工程和耕作管理措施能有效提高深层土壤含水量,可作为提高土壤储水的有效途径。     

海北高寒草甸返青期土壤温度与水分动态变化

分析青藏高原高寒草甸返青期土壤水分和温度的变化以及相互关系是理解高寒草甸生态系统变化的重要基础。为明晰青藏高原祁连山东部高寒草甸返青期的土壤温度与水分变化规律,选择祁连山东部海北高寒草甸为试验区,以实地测试与方差、相关及回归分析相结合的方法研究了海北高寒草甸返青期土壤分层水分和温度的动态变化。结果表明:(1)观测期内,高寒草甸整个返青期表层0 cm及地表以下5、15、30、60和120 cm土壤各层平均温度分别为10.47、4.11、3.28、1.76、0.80和0.51℃,表层0 cm地温受气温变化影响最为显著;返青早期各层土壤温度均稳定于0℃左右,返青中期各层土壤温度迅速增加,返青中后期自上而下不同土壤层温度逐渐降低;(2)表层、中层和深层土壤平均含水量分别为17.3%、20.6%和20.9%,中层和深层土壤水分含量较小;表层土壤含水量波动剧烈,在整个返青期呈逐渐下降趋势,中层和深层土壤含水量连续增加,波动范围小;(3)高寒草甸土层0~15 cm的土壤体积含水量与土壤温度呈显著负相关,随土壤平均温度增加,土壤体积含水量逐渐降低;15~30、30~45和45~60 cm较深层土壤含水量与土壤平均温度呈显著正相关,随土壤深度增加其相关性也随之增强。该研究可为理解青藏高原高寒草甸生态系统的变化规律和变化过程提供参考依据,对高寒草甸的保护及可持续利用也具有重要意义。     

不同退化程度高寒草甸土壤理化性质及酶活性分析

为了探讨不同退化程度高寒草甸的土壤性能的变化以及草甸退化与土壤退化的关系,采用常规测定方法对不同退化程度(原生植被、轻度退化、中度退化、重度退化和黑土滩)高寒草甸的土壤理化性质以及酶活性进行测定,并采用主成分分析对5种不同退化程度高寒草甸的13个土壤特性进行分析及综合评价。结果表明,5种不同程度退化草地的土壤含水量、土壤有机质、全氮、全磷、速效磷和速效钾等指标均表现为0-10 cm土层大于10-20 cm土层。在0-10 cm土层中,随着退化程度的加重,土壤含水量、土壤有机质、全氮以及速磷呈下降趋势,且原生草地和轻度退化草地显著高于中度退化、重度退化和黑土滩(P0.05);在10-20cm土层中,土壤pH值、硝态氮、全钾等含量随退化程度的增加呈上升趋势,土壤含水量、土壤有机质、全氮、铵态氮、全磷、速效磷以及速效钾含量随退化程度的增加呈下降趋势。不同程度退化草地的土壤脲酶随着土层深度的增加而增加,中性磷酸酶和蔗糖酶随着土层深度的增加而减少。脲酶活性在0-10 cm土层随着退化程度的加剧有增加的趋势,而中性磷酸酶和蔗糖酶活性均有降低趋势。在10-20 cm土层中,脲酶活性表现为原生与中度退化显著高于重度退化、轻度退化和黑土滩(P0.05);中性磷酸酶活性是中度退化除与原生草地差异不显著外,与其他草地差异显著(P0.05);轻度退化草地的蔗糖酶活性最高,中度退化草地的蔗糖酶活性显著低于其余4种退化草地(P0.05)。通过主成分分析得知,在0-10 cm土层中,综合评分排列顺序为轻度退化原生重度退化黑土滩中度退化;在10-20 cm土层中,不同退化草地排列顺序为原生轻度退化中度退化黑土滩重度退化。以上结果表明,高寒草甸的退化与土壤的退化关系密切,这为高寒草甸的合理利用和恢复提供了理论依据。     

衡阳紫色土丘陵坡地退化植被和恢复植被土壤微生物生物量的研究

土壤微生物量常被作为植物所需营养元素的转化因子和资源库,是表明土壤发育状况和生化强度的一项主要指标。为了研究衡阳紫色土丘陵坡地退化植被与恢复植被的土壤微生物生物量特征。以退化植物群落(狗尾草群落)(Ass.Setaria viridis)和恢复植群落(枫香+苦楝-剌槐+牡荆-野菊花+夏枯草群落)(Ass.Liquidamdar formosana+Melia azedarach-Robinia pseudoacacia+Vitex negundo var.cannabifoloa-Chrysanthemum indicum+Prunella vulgaris)作为研究对象,通过调查取样和实验分析相结合的方法,分析2种植物群落的0~10、10~20、20~30、30~40和40~50 cm土层的土壤微生物生物量的变化特征。结果表明:(1)随着土层深度增加,土壤微生物生物量、土壤细菌和丝状微生物生物量均显著降低,其大小顺序为:0~10 cm土层10~20 cm土层20~30 cm土层30~40 cm土层40~50 cm土层(P0.05);(2)恢复植被各土层中的土壤微生物生物量均显著高于退化植被(P0.05);(3)土壤微生物生物量与土壤含水量、土壤容重、土壤有机质和土壤微生物生物量存在显著或极显著的相关关系(P0.05或P0.01)。研究表明:恢复植被有利于土壤微生物生物量的提高和土壤质量的改善。     

水稻秸秆沟埋还田对麦田土壤环境的影响

通过大田试验,采用秸秆沟埋还田方式,设置沟埋深度分别为20、30、40、50 cm及对照5个处理,将上季作物秸秆进行全量还田(秸秆沟埋量为2 kg.m-1),研究水稻秸秆沟埋还田对麦田土壤含水量、温度、容重和孔隙度等的影响。结果表明,降水结束后12 d内,沟埋深度20和30 cm处理土壤含水量(与埋草沟边水平距离10 cm处)显著下降(P<0.05);而沟埋深度40和50 cm处理土壤含水量(与埋草沟边水平距离10 cm处)与对照差异未达显著水平。埋草沟秸秆下层土壤温度变化较小,秸秆对下层土壤具有保温作用;除沟埋深度20 cm处理外,其他不同沟埋深度处理均能明显降低秸秆上层土壤容重,增加土壤总孔隙度,使耕层土壤疏松。     

藏北高寒草原样带土壤有机碳分布及其影响因素

沿藏北高寒草原冈底斯山-申扎-双湖样带（30°25′N至33°6′N）,在37个样点采集土壤和植物样品,分析藏北高寒草原土壤有机碳含量及其影响因素。结果表明：藏北高寒草原土壤0~15、15~30和0~30 cm有机碳含量分别为2.27、2.17和4.44 kg.m-2。土壤有机碳含量沿样带呈随着纬度的增加而减少的趋势。藏北高寒草原土壤质地总体偏粗,不同质地土壤之间有机碳含量大小关系为砂土〈壤质砂土〈粉壤土〈砂质壤土〈壤土。不同深度土壤有机碳含量与土壤颗粒含量相关性存在显著差异,0~15 cm土壤有机碳与粉粒、黏粒含量呈显著性正相关,与砂粒含量呈显著性负相关,而15~30 cm土壤有机碳含量与土壤颗粒组成相关性不显著。0~15 cm土壤有机碳含量与草地盖度、地下生物量和总生物量呈显著或极显著正相关,与优势种高度呈极显著负相关;15~30 cm土壤有机碳含量与优势种高度呈显著负相关。     

三江源土壤养分分布特征及其对主要气候要素的响应

选择三江源地区22个高寒草甸样地进行土壤分层(0~10,10~20,20~30 cm)取样,测定土壤的p H值、有机碳(Total organic carbon,TOC)、全氮(Total nitrogen,TN)、速效氮(Available N)、全磷(Total phosphorus,TP)和速效磷(Available P,AP),并与年均温(Mean annual temperature,MAT)和年降水量(Mean annual precipitation,MAP)进行相关分析。结果表明:在研究区域,从西北向东南p H值依次降低,而土壤养分中的有机碳、全氮和速效氮的分布特征则相反。随着土壤深度的增加,p H值先保持不变后稍微增大,土壤各养分含量呈减少趋势,其中10~20和20~30 cm土壤中的全氮含量分别为3.85,3.40 g·kg-1,速效磷含量分别为3.67和3.90 mg·kg-1,即全氮和速效磷含量在深层土壤中变化幅度不大。在对温度降水响应方面,有机碳、全氮和全磷,对年降水量比年平均温度更敏感,呈现显著的正相关关系;土壤p H值与年降水量呈显著的负相关关系;土壤p H值和大部分养分在浅层土壤比深层土壤对温度降水的灵敏度大,然而速效磷与年均温的负相关关系在20~30 cm(-0.617,P0.01)土壤中大于0~10 cm(-0.509,P0.05)、10~20 cm(-0.521,P0.05)土壤。     

半干旱黄土区柠条林土壤水分和养分与群落多样性关系

为了探讨半干旱黄土区柠条土壤水分和养分与群落多样性关系,选择半干旱黄土区不同林龄柠条林作为观测样地,测定0-100 cm(0-20、20-40、40-60、60-80、80-100 cm)土壤水分和养分含量。结果表明,(1)不同林龄柠条草本群落多样性有明显的差异,其中,总盖度、生物量、物种数、均匀度指数、多样性指数、丰富度指数随着林龄的增加呈先增加后降低趋势,在20年达到最大,之后有所降低。(2)不同林龄柠条土壤含水量随着土层深度的增加呈逐渐降低趋势,其中,20-40 cm以下土层土壤含水量呈急剧降低趋势,80-100 cm土层土壤含水量差异并不明显。(3)不同林龄柠条土壤养分(有机碳、全氮、全磷和全钾)随着土层深度的增加呈逐渐降低趋势,其中,20-40 cm以下土层土壤养分呈急剧降低趋势;相同土层土壤养分大致随着林龄的增加呈先增加后降低趋势,在表层差异最大;双因素交互分析显示:林龄和土层深度对土壤有机碳、全氮、全钾均具有显著的影响(P0.05),林型×土层深度对土壤有机碳、全氮、全钾具有极显著的影响(P0.01);林龄、土层深度、林型×土层深度对土壤全磷没有显著的影响(P0.05)。(4)不同林龄柠条土壤微生物量(微生物量碳、氮、磷)随着土层深度的增加呈逐渐降低趋势,相同土层土壤微生物量大致随着林龄的增加呈先增加后降低趋势,在表层差异最大;双因素交互分析显示:林龄和土层深度对土壤微生物量碳、氮具有显著的影响(P0.05),林型×土层深度对土壤微生物量碳、氮具有极显著的影响(P0.01);林龄、土层深度、林型×土层深度对土壤微生物量磷没有显著的影响(P0.05)。(5)相关性分析显示:植被总盖度、地上生物量、丰富度指数和多样性指数与土壤有机碳和水分呈显著的相关关性,物种数和均匀度指数指数与土壤养分和水分均没有显著的相关性(P0.05),由此说明植被群落的地上生物量和物种多样性与土壤养分及水分是相互联系,相互制约的。     

宝天曼木本植物群落数量排序与环境解释

研究选取14个分别代表植被群落、地形因子、土壤因子的指标,利用宝天曼自然保护区32块样地资料,研究了物种分布与环境之间关系。采用DCCA法可将该地区木本植物群落划分为3个类型;物种与9个环境因子之间存在显著的相关关系,前4轴可解释物种总变异的94.1%;海拔、坡度、土壤含水量、坡向是影响该地区物种分布的主要因子,其中海拔是指示物种分布变化的最敏感因子。不同指标集团的典型相关分析结果表明：地形与植被因子之间、土壤因子与植被因子之间第1对典范相关系数分别为0.712和0.783,存在着显著的相关关系,影响植被特征的最重要地形因子是海拔和坡度,土壤因子为土壤厚度和土壤含水量,而对地形和土壤反应最敏感的植被指标分别为林分密度和平均树高,群落分布状态是由地形和土壤因子共同作用所控制的。     

帽峰山森林土壤碳氮随雨季月及土壤深度的时空变化特征

采用森林生态系统定位观测及对比试验方法,对广州帽峰山常绿阔叶林和杉木人工林（16年）土壤（0~90 cm）有机碳、无机碳、总氮及有机氮的雨季月（5—10月）含量动态、垂直梯度变化特征及土壤湿度影响进行了对比观测研究。结果表明：常绿阔叶林及杉木林土壤有机碳、无机碳雨季月的剖面权均含量变化趋势均为倒S型,常绿阔叶林土壤有机碳剖面权均质量分数较相应杉木林大0.14%、土壤无机碳则小0.12%。常绿阔叶林土壤表层0~10、10~30 cm有机碳雨季月含量变差较杉木林分别高出1.83%、0.61%,土壤30~90 cm雨季月含量变差相对较小;常绿阔叶林土壤70~90 cm无机碳含量在5—8月份较高、杉木林则以土壤30~50 cm在5、6及10月含量较高;常绿阔叶林群落土壤0~20 cm的总氮雨季月含量均大于相应杉木林,植被吸收作用影响使土壤20 cm以下层的雨季各月总氮相对较低;常绿阔叶林土壤剖面雨季月无机氮含量随土层深度递减变化显著,即表层0~30 cm受矿化作用影响较大、深层30~90 cm则受植被吸收作用影响较大;而杉木林土壤剖面层无机氮含量则随雨季的月变化显著,5—7月份含量相对较小、8—10月份含量相对较大。常绿阔叶林土壤有机碳、总氮含量随土壤深度的增加均呈幂函数规律的递减,而杉木人工林土壤有机碳随土壤深度的增加呈对数函数规律的递减、土壤总氮含量则随土壤深度的增加呈二次函数规律的递减。在0~10 cm处,土壤有机碳和有机氮含量与土壤湿度呈负相关。     

陕北黄土区陡坡土壤水分变异规律研究

土壤水分是制约陕北黄土区陡坡林草植被建设主要限制因素,深入系统的研究陡坡土壤水分变异规律是科学开展林草植被建设的重要前提。目前,陡坡不同季节、不同坡向、不同坡度的土壤水分变异规律尚未见系统的研究。为此,本研究通过观测陕北黄土区坡面尺度的自然恢复流域陡坡土壤含水量,研究分析了陡坡土壤水分季节变化规律、陡坡土壤水分垂直变化规律,结果表明：（1）陕北黄土区陡坡的土壤水分消耗期、土壤水分积累期、土壤水分消退期和土壤水分稳定期分别对应3-6、7-9、10-11和12月-次年2月;（2）0~120 cm土层中0~60 cm土层土壤含水量变化活跃。土壤水分随着土层深度的增加而增加,且各层间的差异也越来越显著;（3）基于土壤水分的垂直变化规律,陡坡的土壤水分弱利用层、土壤水分利用层、土壤水分调节层分别为0~40、40~60和60~100 cm。（4）在垂直于陡坡坡面方向上,深度大于40~50 cm的土壤层能为植被生长提供良好的土壤水分环境,有利于人工植被建设在陡坡开展。     

植被根系及其土壤理化特征在高寒小嵩草草甸退化演替过程中的变化

以野外样地调查和室内分析法研究了不同退化演替阶段高寒小嵩草草甸的植被根系空间变化和土壤环境因子间的关系。结果表明,不同退化演替阶段高寒小嵩草草甸群落植被根系和蕴育植被根系的土壤量发生了明显的变化。特别是0~10 cm土层的植被根系在重度退化阶段显著高于其它退化演替阶段（P〈0.05）,而蕴育植被根系的＂载体＂量在重度退化阶段显著低于其它退化演替阶段（P〈0.05）,根土比（根和土的重量比）明显高于其它退化演替阶段（P〈0.05）;随着退化演替阶段的进行,高寒小嵩草草甸群落物种数、地上部分、植被根系锐减,群落结构和功能明显发生变化;不同退化演替阶段,植被根系（0~40 cm）的垂直分布、根土比与土壤容重、土壤含水量以及土壤中N、P含量存在一定的相关性;不同退化演替阶段高寒小嵩草草甸土壤理化特性的变化影响草地群落地上部分和植被根系;土壤的稳定性是草地生产稳定和恢复的重要因素,在评价与改良退化草地时,要充分了解土壤的退化程度。在高寒草甸地下根系取样方法难以统一,而且土壤表层根系和土壤很难难以分离,加之根系采样破坏性大、工作量大,根土比可能是指示高寒草甸退化程度相对可靠的量化指标。     

Microorganisms and physico-chemical properties of soils with different slope-protecting vegetation in Daguang Highway北大核心CSCD

In order to investigate the effect of different slope-protecting vegetation on soil restoration in the highways, we collected soils at depths of 0-10 cm, 10-20 cm, and 20-30 cm from areas planted with Amorpha fruticosa, Periploca sepium, and Paederia scandens for 6-7 years in the Daming road section of the Daguang Highway, in October 2016. The physico-chemical properties and microbial community of the soils were then analyzed. The soil microbial community was analyzed by terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP). The correlation between the microbial community and the physico-chemical properties of the soils was determined by redundancy analysis (RDA). The results showed that (1) the physico-chemical properties were the best for soils with Paederia scandens; the nutrient content, water holding capacity, and porosity of the soils with the three types of slope-protecting vegetation were better in the 0-10 cm layer than in the other layers; (2) the contents of soil aggregates (diameter > 5 mm) were the highest in the 0-10 cm and 10-20 cm layers for the soil with Paederia scandens; (3) the dominant bacteria in the 0-10 cm layer and dominant fungi in the 0-10 cm, 10-20 cm, and 20-30 cm layers were higher in the soils with Pe. sepium and Pa. scandens than in the soil with A. fruticosa; and (4) results of RDA showed that the physical properties of the soils were the main factors that influenced the soil microbial community. The physical properties of the soils were sensitive to the change of soil quality. Soil quality can be improved by appropriate management measures, such as burying litter, which can subsequently improve the ecological environment of soils in sloping regions. © 2018 Science Press. All rights reserved.     

塔里木河下游地区新生林地滴灌后土壤水盐再分布特征

以塔里木河下游农二师35团8连绿洲-荒漠交界处滴灌条件下的新生林土壤为研究对象,对滴灌结束24 h后的土壤水分、盐分分布特征进行了分析.结果显示:水平方向上,各点处纵剖面土壤含水率随着距滴头距离的增加逐渐下降,至距滴头75 cm处达最低值;而各点处土壤纵剖面含盐量则随着距滴头距离的增加逐渐上升,至距滴头75 cm处达到峰值.垂直方向上,无论水分还是盐分,在20-40 cm土层含量较高,至中下层趋于下降.水平方向上,随着距滴头距离的增加,滴头处土壤剖面含水率与其他点处土壤剖面含水率的相关性依次递减,距滴头75 cm处土壤剖面含盐量与其他点处土壤剖面含盐量的相关性依次递增;垂直方向上,与20-40 cm土层含水率相关性较强的是0-20 cm土层,在α=0.01水平上呈显著相关,其次是40-60 cm土层,在α=0.05水平上呈显著相关.     

黄河三角洲新生湿地3种柽柳灌丛对土壤有机碳空间分布的影响研究

研究河口湿地不同类型柽柳灌丛土壤有机碳的空间分布规律,探讨植被演替对土壤有机碳的影响,有助于了解河口湿地生态保护及土壤改良的科学规律.以黄河三角洲新生湿地为研究对象,选择柽柳-碱蓬(Tamarix-Suaeda)、柽柳(Tamarix chinensis)和柽柳-禾草(Tamarix-Gramineae)3种灌丛群落类...     

Modelling and mapping topographic variations in forest soils at high resolution: A case study

This article examines the utility of a digitally derived cartographic depth-to-water (DTW) index to model and map variations in drainage, vegetation and soil type and select soil properties within a forested area (40 ha) of the Swan Hills, Alberta, Canada. This index was derived from a LiDAR (Light Detection and Ranging) derived digital elevation model (DEM), with at least 1 ground return per m². The resulting DTW pattern was set to be zero along all DEM-derived flow channels, each with a 4 ha flow-initiation threshold. Soil type (luvisol, gleysol, mesisol), drainage type (very poor to excessive), vegetation type (hydric to xeric) and forest floor depth were determined along hillslope transects. These determinations conformed more closely to the DEM-derived log₁₀(DTW) variations (R² > 60%) than to the corresponding variations of the widely used topographic wetness index (TWI) (R² < 25%). Setting log₁₀(DTW) thresholds to represent the wet to moist to dry transitions between vegetation, drainage and soil type enabled a high-resolution mapping of these types across the study area. Also determined were soil moisture content, coarse fragment and soil particle composition (sand, silt, clay), pH, total C, N, S, P, Ca, Mg, K, Fe, Al, Mn, Zn, and available Ca, Mg, K, P and NH₄, by soil layer type and depth. Most of these variables were also more correlated with log₁₀(DTW) than with TWI, with and without soil layer depth as an additional regression variable. These variables are, therefore, subject to topographic controls to at least some extent, and can be modelled and mapped accordingly, as illustrated for soil moisture, forest floor depth and pH across the study area, from ridge tops to depressions. Further examinations revealed that the DEM-produced DTW and TWI patterns complemented one another, with DTW delineating soils in relation to local water-table influences, and with TWI delineating where the water would flow and accumulate.     

晋西黄土区林草复合界面雨后土壤水分空间变异规律研究

利用统计学方法对晋西黄土区林草复合系统界面上雨后表层（0～10 cm）、亚表层（10～20 cm）和20～40 cm土层土壤水分空间变异性进行研究。结果表明：草地、林地以及二者组成的林草界面的土壤水分含量、变异系数差别均不大,土壤水分含量随着深度的增加而减少,但土壤水分变异系数则相反;移动窗口法分析表明,林草界面对表层和亚表层的土壤水分影响范围均为4.0 m;草地土壤质量含水量的变异函数模型可以拟合成高斯模型,林地和林草界面则可以拟合球状模型,草地土壤水分总体空间异质性要大于林地和林草界面,草地土壤水分变异函数的平均变程为10.96 m,林草界面及林地土壤水分的平均变程分别为5.37 m和4.31 m。对于描述界面土壤水分分布情况,克立格制图直观性强,具有良好效果。     

Influence of slope aspect on soil physico-chemical and biological properties in the mid hills of central Nepal

This study assessed the influence of slope aspect and land use on soil physio-chemical and biological properties (soil quality indicators) on contiguous south- and north-facing slopes of the mid hills in central Nepal, having the same climate, vegetation and parent material. In each aspect, two treatments (agriculture and forest) were chosen and four replicates taken for each treatment. Soil sample collection and microarthropod extraction was done according to the standard methodology: soil core samples (10 × 10 × 5 cm) and extraction with the modified Berlese–Tullgren funnel. The investigated soil variables were temperature, moisture, faunal abundance and diversity, organic matter, organic carbon, bulk density and pH. Except in a few cases, all considered soil properties showed significant differences between aspects and land use. Soils of the north-facing slope had higher SOC content, moisture, faunal abundance and diversity, and lower temperature and pH. Variations due to topographic aspect induced varied microclimates, causing differences in faunal abundance and diversity; soil moisture, temperature and organic matter trends affected soil fertility and ultimately soil quality. Further studies are required to clarify the complex interactions between soil properties (physio-chemical and biological), vegetation and slope aspect in Nepal, as well as to develop soil biological indicators as a tool to assist in sustainable land management.     

温度和水分对羊草草原土壤呼吸温度敏感性的影响

采用静态暗箱-气相色谱法对内蒙古锡林河流域羊草(Leymus chinensis)草原土壤呼吸进行测定,研究了温度和水分条件对土壤呼吸温度敏感性系数Q_(10)值的影响.结果表明羊草草原土壤呼吸与5cm地温具有很好的指数关系(r~2=0.338～0.858,P<0.001～0.08),Q_(10)介于1.15～2.25之间,均值为1.72.Q_(10)值与5 cm地温呈负相关关系(r~2=0.407),而与0～10 cm土壤水分含量呈显著的二次函数关系(r~2=0.872,P<0.05).在较低含水量时Q_(10)值随着水分含量的上升而增大,当土壤水分含量较高时转而减小.以往大多数研究认为Q_(10)值与土壤水分含量呈正相关关系,这可能是土壤水分跨度不足造成的,极端的水分条件对Q_(10)值具有重要影响.