黄土丘陵区林草退耕年限对土壤团聚体特征的影响

随着国家退耕还林还草战略的实施、植被覆盖的变化,林、草地植被恢复进程中土壤团聚体特征的变化受到广泛关注.本研究以黄土丘陵区西部的官山林场退耕后栽植的刺槐林地、撂荒草地为对象,选取退耕年限为10、25 a的林、草地,采用湿筛法测定各样地0~30 cm土壤的水稳性团聚体组成,比较退耕还林、还草和退耕年限(10、25 a)对土壤水稳性团聚体平均质量直径(MWD)和分形维数(D)的影响.结果表明:退耕10 a的林地0~30 cm土层水稳性大团聚体含量(R0.25)、MWD和D分别为57.60%、1.91 mm和2.73;退耕25 a的林地分别为60.17%、1.88 mm和2.74;退耕10 a的草地分别为59.89%、1.82 mm和2.74;退耕25 a的草地分别为72.69%、2.71 mm和2.61.进一步分析证明,随着退耕年限的增加,土壤团聚性增强;但林草地的变化存在差异:恢复10 a阶段,土壤团聚性林地尚优于草地,25 a后草地优于林地.各样地土壤的SOC含量与R0.25呈显著正相关关系(p0.01),与D呈显著负相关关系(p0.05).退耕类型和退耕年限对土壤团聚性有显著影响.     

不同植被带生态恢复过程土壤团聚体及其稳定性——以黄土高原为例

为分析黄土高原不同植被带植被恢复对土壤团聚体分布特征及其稳定性的影响,以黄土高原从北到南不同纬度梯度分布的3个典型植被类型区域（草原带、森林草原带和森林带）为研究对象,对不同植被类型和恢复年限下的土壤团聚体分布及其稳定性进行了研究.结果表明：不同植被带对土壤团聚体分布及其稳定性影响显著,大于0.25mm团聚体含量（WR_0.25）、水稳性团聚体平均重量直径（E_WMD）、水稳性团聚体几何平均直径（E_GMD）和有机质含量（SOM）整体上均表现为：森林带 > 森林草原带 > 草原带.不同植被带下不同恢复类型对土壤团聚体及其稳定性影响不一,森林草原带表现为灌木 > 草地 > 乔木,森林带则表现为乔木 > 草地.随植被恢复年限增大,各种恢复类型WR_0.25、E_GMD、SOM整体呈逐渐增加趋势,团聚体结构破坏率（PAD）和可蚀性因子（K）呈现相反的变化趋势;分形维数（D）无显著差异.冗余分析表明,植被带对土壤团聚体及其稳定性的影响最大,其次是恢复年限,恢复类型与植被带和恢复年限具有较强的交互作用.本研究有利于加强对区域生态恢复过程机理的认识.     

长期撂荒恢复土壤团聚体组成与有机碳分布关系

为探究撂荒地恢复过程土壤团聚体组成结构及其对土壤碳库累积的影响,本研究选取陕北黄土丘陵区恢复10、 17、 27和42 a撂荒草地为研究对象,以坡耕地FL作为对照,分析不同年限撂荒草地以及耕地土壤(0～20 cm)与(20～40 cm)土层团聚体粒径分布、土壤全土有机碳储量以及团聚体有机碳储量动态特征,从而探究撂荒地土壤团聚体与有机碳之间的相互关联性.结果表明:①耕地恢复为撂荒草地后,土壤大团聚体(2 mm)和中团聚体(2～0.25 mm)数量、平均重量直径(mean weight diameter, MWD)和几何平均直径(geometric mean diameter,GMD)随着撂荒年限显著上升,而土壤微团聚体(0.25～0.053 mm)数量显著下降(P0.05).土壤大团聚体数量、平均重量直径和几何平均直径在层次之间差异显著,表现为0～20 cm显著高于20～40 cm.②经过长期撂荒恢复后,土壤总有机碳储量、大团聚体有机碳储量以及中团聚体有机碳储量显著上升(P0.05),分别上升了1.92、 10.2和3.61倍,而微团聚体有机碳储量显著下降.撂荒恢复促使土壤碳氮化学计量比升高,但在42 a时出现了显著下降趋势.③土壤团聚体对于总有机碳储量的贡献率有80%来自大团聚体,且大团聚体数量随着恢复年限显著增加是大团聚体贡献率高的主要原因.总体而言,撂荒恢复过程中,微团聚体数量持续下降,而大团聚体数量显著增加并促进了土壤有机碳的累积.     

太行山油松人工林土壤水稳性团聚体稳定性及其演变机制

土壤水稳性团聚体是反映土壤质量好坏与土壤抗侵蚀能力的重要指标.通过野外调查与室内分析,研究太行山南麓不同恢复年限（33、45和49 a）油松人工林土壤水稳性团聚体的稳定性状况及其影响因素.结果表明:不同恢复年限油松人工林土壤水稳性团聚体均以大团聚体（>0.25 mm）为主,大团聚体含量在80%以上,但恢复49 a油松人工林土壤水稳性大团聚体含量在0~50 cm各土层中均低于恢复33 a油松人工林,且在10~40 cm土层差异显著.随着油松人工林的逐步恢复,>2 mm粒级的土壤水稳性团聚体含量下降,土壤水稳性团聚体分形维数（D）、破坏率（PAD）波动增加,平均质量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）在0~40 cm深度范围内明显减小,2 mm粒级的土壤水稳性团聚体可以作为油松人工林土壤水稳性团聚体稳定性的重要度量阈值.土壤黏粒会促使小粒级土壤水稳性团聚体的形成,而有机质、速效磷、速效钾、砂粒等能够促进小粒级土壤水稳性团聚体向大粒级转化,从而提高土壤水稳性团聚体稳定性.研究显示,油松人工林恢复过程中土壤团聚状态良好、稳定性强、分散性弱,但恢复到一定阶段会引起土壤水稳性团聚体稳定性降低,这与土壤有机质、速效磷、速效钾以及机械组成变化等有直接关系.      

水蚀环境植被恢复对土壤有机碳固存和团聚体稳定的影响：Meta分析

为明确水蚀环境不同条件下植被恢复策略对土壤固碳和团聚体稳定性的影响差异,通过搜集91篇论文的实验数据,以农田(或裸地)为对照,基于Meta分析评估土壤有机碳(SOC)储量和团聚体稳定性对水蚀环境退耕还林/还草措施的响应.结果表明：(1)退耕还林/还草均有利于提高SOC储量,改善土壤团聚体稳定性,但两者的优势功能存在差异,还林的固碳效应强于还草,而还草对增强团聚体稳定性的作用更强.(2)多因素Meta分析表明显著影响SOC的因素有：恢复年份、土壤黏粒含量、植被覆盖度、年平均降雨(MAP)、年平均气温(MAT)和土壤深度.其中植被恢复对SOC储量的正向效应随着植被覆盖率增加而提高;草地恢复在土壤黏粒含量为20%～32%下对SOC储量的提高效应更显著,在MAP>800 mm或MAT<15℃条件下更易促进草地固碳效应,不同恢复年限下的草地固碳效应无显著变化;而林地恢复在土壤黏粒含量>32%下对SOC储量的提高效应更显著,气候条件对林地SOC储量无限制性影响,林地恢复下的SOC储量与恢复年限间存在正向效应.(3)植被恢复在黏粒含量为20%～32%时对平均重量直径(MWD)和平均...     

生物炭对塿土土壤容重和团聚体的影响

通过比较生物炭施入土壤2 a和5 a的试验结果,研究随年限的增长生物炭的添加对塿土容重和土壤团聚体含量及稳定性的影响.采用田间定位试验和室内分析,试验设生物炭用量为0 t·hm~(-2)(B0)、20 t·hm~(-2)(B20)、40 t·hm~(-2)(B40)、60t·hm~(-2)(B60)和80 t·hm~(-2)(B80)这5个处理,将果树树干、枝条生物炭(450℃、限氧条件下)施入土壤,与耕层土壤混匀.经过5 a,分3层测定0～30 cm土层(即0～10、10～20和20～30 cm)的土壤容重、团聚体及有机碳含量.结果表明:①生物炭施入土壤5 a与施入2 a的结果相比,其对0～10 cm和10～20 cm土层团聚体影响相对减弱,对20～30 cm土层土壤容重和团聚体的影响显著增强.②随着年限的增长,在0～10 cm土层,生物炭施用量为40 t·hm~(-2)时, 0. 25 mm团聚体的含量及团聚体稳定性显著增强,容重显著减小;在10～20 cm和20～30 cm土层,生物炭施用量为60～80 t·hm~(-2)时, 0. 25 mm团聚体的含量及团聚体稳定性显著增强,容重显著减小.③当生物炭施用量为60 t·hm~(-2)时,对土壤有机碳的增加效果表现最优.说明生物炭对土壤团聚体的影响是一个渐进的过程.生物炭施入土壤5 a,其对深层土壤的影响更为显著,20～30 cm土层的土壤容重显著降低, 0. 25 mm团聚体的含量及团聚体稳定性显著增强.从经济效益和改善效果综合考虑,在耕层土壤施入40～60 t·hm~(-2)的生物炭最适.     

石漠化山地植被恢复过程土壤团聚体氮分布及与氮素矿化关系研究

为阐明岩溶石漠化区植被恢复对土壤氮素积累与供应的影响,分析了土壤各级团聚体不同形态氮库分配特征以及团聚体氮库与土壤氮素矿化之间的关系.结果表明:1各样地土壤团聚体全氮、轻组氮、碱解氮、矿质氮含量基本上随团聚体粒径减小而升高,峰值出现在0.25 mm粒径.除矿质氮外,各种氮形态在不同样地之间,总体上表现为弃耕地草地灌丛地灌乔林地乔木林地、人工金银花地人工林地.2各粒径团聚体有机氮库容量受团聚体粒径质量分数控制,其中5~10mm、2~5 mm粒径团聚体有机氮库容量较大,土壤氮主要贮存于大团聚体中,大团聚体对土壤碳、氮的贮存有重要意义.3团聚体全氮贮量中,0.25~1 mm、5~10 mm、2~5 mm粒径对土壤净氮矿化量贡献大,其它粒径贡献较小.随植被恢复进程,土壤中5 mm粒径团聚体质量分数逐渐提高,大团聚体氮贮量相应提高,在增强土壤供氮能力的同时,加强了对有机氮的贮存与保护.     

不同生态修复模式下土壤水文性质及其对溶质运移的影响

煤矿区生态修复过程中不可避免地改变了土壤水和溶质运移过程.土壤水是溶质运移的主要载体,溶质运移受土壤水文性质与植被状况影响.以我国北方典型半干旱区山西古交矿区草本、灌草和乔灌草3种不同生态修复区和撂荒地的土壤为研究对象,揭示不同生态修复模式下土壤水文性质变化规律及其对溶质运移的影响.结果表明,土壤持水性从大到小依次为乔灌草地灌草地草地撂荒地,草本、灌草和乔灌草3种植被修复区的土壤持水量相对于撂荒地分别增加了33.79%、59.19%和62.71%,植被修复有助于增加土壤层蓄水能力.土壤饱和导水率由大到小依次为草地(1.736 mm·min~(-1))灌草地(1.678 mm·min~(-1))乔灌草地(1.564 mm·min~(-1))撂荒地(1.012 mm·min~(-1)),非饱和导水率随吸力增大而呈指数下降,植被修复过程中降低容重的同时提高了土壤持水性,改善土壤持水性能.不同生态修复区土壤中溶质穿透时间呈草地灌草地乔灌草地撂荒地的趋势.CDE、SC和TRM模型均可对矿区不同生态修复模式土壤的溶质运移过程进行较好的表达,其中CDE模型拟合效果最好.结果表明研究区溶质运移方式以对流为主,而且土壤容重和砂粒含量是影响溶质运移的主要因素.     

植茶年限对土壤水稳性团聚体腐殖质组分特征的影响

退耕植茶是川西低山丘陵区响应退耕还林工程实施的重要措施之一.为了研究茶园土壤团聚体中腐殖质组分的分布特征,反映植茶对土壤质量的影响,选取不同植茶年限（18、25、33、55 a）的老川茶园为研究对象,以邻近撂荒地为对照（CK）,研究植茶对土壤团聚体中富里酸（FA）和胡敏酸（HA）分布的影响.结果表明:①不同植茶年限下,土壤富里酸含量（以质量分数计）在2.97~6.26 g/kg之间,胡敏酸含量在1.24~4.89 g/kg之间;随植茶年限的延长,土壤富里酸、胡敏酸含量先增加后降低,均在植茶25 a时达到最大值.②随着土壤团聚体粒径的减小,富里酸含量逐渐降低,胡敏酸则表现为≥5 mm粒径团聚体高于其他粒径.③土壤胡富比（HA/FA）在0.30~0.88之间,总体表现为≥5 mm和 < 0.25 mm粒径团聚体腐殖化程度较高,植茶25 a时大团聚体数量的增加有利于有机质含量和品质的提高.④逐步回归分析表明,≥5、2~5、0.25~0.5和 < 0.25 mm粒级团聚体中有机碳组分对水稳性团聚体的形成和稳定的影响较大.研究显示,植茶有利于土壤团聚体中腐殖质各组分的积累和腐殖化程度的增强,可增加土壤有机碳的稳定性;植茶25 a时土壤碳汇效应较强,植茶33 a后土壤固碳能力有所下降,可通过改善茶园施肥管理等措施保持茶园土壤的结构和肥力,以实现茶园土壤的可持续利用.      

缙云山4种森林植被土壤团聚体有机碳分布特征

明确不同森林植被对土壤团聚体和团聚体有机碳分布及稳定性的影响,为亚热带森林生态系统土壤碳库的高效经营管理提供科学依据。以重庆市缙云山的竹林、阔叶林、针叶林和针阔叶混交林这4种亚热带森林植被为研究对象,研究不同林分下土壤团聚体及团聚体有机碳在0~20、20~40、40~60和60~100 cm土壤剖面上的分布规律。结果表明,阔叶林土壤2 mm粒级团聚体含量、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)及0.25 mm团聚体含量(R0.25)均随土层深度的增加而降低,而其他林分在整个土层中则无明显规律。在各土层中,竹林以2 mm粒级团聚体为主(30.73%~53.08%);阔叶林和混交林的2~0.25 mm粒级团聚体含量较高,为36.27%~44.67%和48.69%~52.44%;针叶林的优势粒径为2~0.25 mm和0.053 mm。总体上,在各土层中,竹林团聚体的MWD、GMD、R0.25值均高于其他林分,且其分形维数(D)低于其他林分,可见竹林的土壤团聚体稳定性较好。随着土层深度的增加,不同林分(除针叶林外)土壤团聚体有机碳含量逐渐降低,其中竹林团聚体有机碳含量最高,显著高于针叶林和混交林。就不同团聚体粒级而言,4种林分土壤团聚体有机碳在整个土壤剖面上无明显规律,但各土层均以2~0.25mm和0.053mm粒级团聚体有机碳含量较高。不同林分下土壤团聚体有机碳相对贡献率存在显著差异,其中针叶林中0.053mm粒级团聚体有机碳贡献率最高;竹林的2mm粒级团聚体有机碳贡献率高达27.44%~53.47%;而阔叶林和混交林则以2~0.25 mm粒级团聚体有机碳贡献率最高。缙云山的4种林分中,竹林的土壤团聚体稳定性较好,而针叶林的较差;在各土层中,竹林土壤各粒级团聚体有机碳含量最高,针叶林最低。     

天津滨海地区不同年限吹填土植被恢复与土壤理化性质变异特征

为探索滨海重盐碱地植物恢复过程中土壤理化性质的变异规律,对天津滨海新区5个不同吹填年限的围海吹填区植被特征以及土壤主要理化性质进行综合研究。结果表明:1）随着吹填年限的增加,植被群落由单一的盐地碱蓬群落向盐地碱蓬-芦苇群落及盐地碱蓬-柽柳群落演替,植被种类、植被生物量和植被盖度呈增加趋势;2）随着吹填年限的增加,理化性质发生变异的土层深度也随之增加,0~60 cm土层中土壤容重、含盐量和pH总体呈降低趋势,土壤孔隙度和有机质含量总体呈上升趋势,速效氮、速效磷和速效钾含量总体无明显规律,且有机质含量和速效氮含量均处于缺乏状态;3）相关性分析结果表明,吹填年限与植被的丰富度、植被盖度、根系深度、植被生物量、土壤总孔隙度及土壤有机质呈显著正相关,而与土壤容重、含盐量、pH、速效钾含量呈显著负相关,与土壤速效氮、速效磷含量无显著关系。上述研究表明,滨海围海吹填区土壤主要理化性质随着吹填年限呈现一定的差异和规律性,植被对于改善滨海吹填土壤理化性质具有直接影响。该研究结果可为滨海重盐碱地的生态建设工作提供参考。     

黄土高塬沟壑区植被恢复对不同地貌部位土壤可蚀性的影响

通过采集不同地貌部位（塬面、塬坡和沟坡）各土地利用（农地、草地、灌木地和林地）坡面土壤和根系样品,采用综合土壤可蚀性指数（CSEI）评价了植被恢复对土壤可蚀性的影响。结果表明：（1）不同地貌部位的CSEI差异显著,沟坡CSEI较塬坡和塬面分别增加8.1%和77.7%。（2）塬面草地、灌木地和林地的CSEI较农地分别降低21.1%、29.2%和28.8%;而塬坡和沟坡林地CSEI均低于其他土地利用。（3）CSEI与粘粒含量、砂粒含量、毛管孔隙度、根重密度、根平均直径、根长密度及根表面积密度均呈极显著负相关,而与粉粒含量和土壤容重呈显著正相关关系;粉粒含量、土壤容重和根重密度是影响CSEI的关键因素,其中粉粒含量对CSEI的直接影响最大,而根重密度通过直接或间接作用对CSEI产生负相关影响。建议在塬面上以灌木作为植被恢复模式的首选,而在塬坡和沟坡上选择以乔木为优势群落的恢复模式对水土流失的控制更为有效。     

不同植被恢复模式对黄土高原丘陵沟壑区土壤水分生态效应的影响

研究了渭北黄土高原丘陵沟壑区内侧柏、荆条、20年刺槐、4年刺槐、4年苜蓿、农地不同植被恢复模式土壤水分生态效应,结果表明:不同的植被恢复模式土壤容重均低于对照农田,减小幅度为16%~8%,孔隙度增加,总孔隙度增幅为24.5%~8.1%,毛管孔隙度增幅为1.2%~13.9%,非毛管孔隙度增幅为20.5%~90.0%;土壤持水性比农地增加33%~7.5%;水分补给量在0~2m范围内,侧柏、荆条、4年刺槐是农地的2、1.5、1.71倍,20年刺槐和苜蓿比农地低22.5%和31.4%;0~1m内,侧柏、荆条、4年刺槐分别是农地的2.16、1.78、1.85倍,20年刺槐、苜蓿为农地的25%和62.3%;>0.25mm水稳性团聚体含量比农地增加56.84%~30.72%;土壤结构破坏率农地最高为41.09%,其它植被为6.67%~25.73%。相关性分析表明土壤容重、总孔隙度、水分特征曲线a、水稳性团聚体含量、结构破坏率相关性显著。不同植被土壤水分生态效应不同,除20年刺槐、苜蓿土壤水分补给量小于对照农地外,其它各项指标均显著优于农地。     

北京不同古树类型和级别对土壤物理性质的影响

以北京的代表性古树白皮松、侧柏、油松和国槐为研究对象,分析不同树种类型和不同级别古树土壤理化特性以及土壤理化特性之间的关系,以期为古树土壤健康评价和复壮管理提供科学的依据。研究结果表明:研究区土壤含水量为10.62%,容重为1.20 g/cm3,紧实度为3.94 kg/m2,土壤孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度分别为20.72%、11.77%和8.96%,各指标都呈中等变异;在6个物理指标中,土壤紧实度、土壤含水量和土壤容重与其他几个物理指标相关性较高;不同树种类型和不同古树级别对古树土壤物理特性影响并不显著。     

粉煤灰掺入量对煤矸石水力学性质和导气率的影响

为研究粉煤灰掺入量对煤矸石水力学性质和导气率的影响,设计9种矸灰比的粉煤灰-煤矸石混合物,运用室内一维定水头法和压力膜仪（DIK-3423）以及一维瞬态法测试了混合物饱和含水量、饱和导水率、水分特征曲线和导气率等指标,并与土壤、粉煤灰和煤矸石进行对比分析。结果表明:1）粉煤灰的掺入可以提高煤矸石的饱和含水量,矸灰比3∶7~2∶8的混合物的饱和含水量为36.9%~41.4%,数值上最接近土壤;2）混合物的饱和导水率受粉煤灰掺入量和容重影响,相同粉煤灰掺入量下提高容重会降低饱和导水率,而饱和导水率变化的整体趋势随粉煤灰掺入量的增大而减小;3）混合物的持水性能随粉煤灰掺入量的增大而增大;4）混合物的导气率随粉煤灰掺入量的增大而减小,粉煤灰掺入量<40%的混合物导气率对含水量的敏感度呈先减小后增大的趋势,其余比例混合物导气率变化较均匀;5）矸灰比（煤矸石与粉煤灰体积比）在3∶7~2∶8混合物的植物有效水含量为17.3%~17.6%,数值上最接近土壤,选用粉煤灰-煤矸石混合物充填塌陷土地时可控制矸灰比在3∶7,此时渗透性小,且可以保证有良好的土壤有效水供给。研究结果可为塌陷区土地复垦质量的改良提供数据参考。     

黄土丘陵区生物结皮对土壤物理属性的影响

生物结皮在干旱、半干旱地区广泛发育。迄今,有关生物结皮发育过程中土壤物理属性的响应仍不明确。论文采用野外调查与室内分析相结合的方法,定量研究不同生物量生物结皮对土壤物理属性的影响。结果表明:①生物结皮的发育能够细化土壤,当生物结皮由初期藻结皮演替至60%~80%苔藓结皮时(5等级),生物结皮层粗砂粒含量降低了86%;②随着生物结皮生物量的增加,生物结皮层土壤容重和硬度较初期分别降低了15%和68%,田间持水量和孔隙度分别增加了36%和14%;生物结皮层粘结力是下层土壤的6~7倍;③生物结皮的发育对土壤物理属性的影响与生物量有关,当苔藓生物量达2.91±0.12 g/dm²时,其土壤物理属性基本稳定。研究结果为揭示生物结皮抗侵蚀机理提供了科学参考。     

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.