冬季覆盖作物对潮褐土土壤肥力和微生物学性状的影响

冬季覆盖作物能够提高农田土壤肥力和改善生态环境,通过研究其种植后对华北平原农田土壤理化和微生物学性质的影响,可为该地区推广种植冬季覆盖作物提供数据支持。以冬闲地为对照(CK),选取毛叶苕子(Vicia villosa,Vr)、二月兰(Orychophragmus violaceus,Ov)和冬油菜(Brassica campestris,Bc)3种覆盖作物,通过盆栽试验研究了种植冬季覆盖作物对华北平原典型潮褐土土壤理化性质、微生物生物量和酶活性的影响。结果表明:3种冬季覆盖作物处理生物量由小到大依次为Vr、Bc和Ov。与CK相比,3种冬季覆盖作物均能显著提高土壤含水量,有效磷含量,土壤微生物生物量碳、氮和磷含量(P0.05),且不同程度提高土壤碱性磷酸酶、蔗糖酶和脲酶活性。其中,Ov处理土壤有效磷含量提高幅度最大,为33.3%(P0.05);Bc处理土壤含水量显著提高16.7%,土壤容重显著降低16.8%,土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物生物量磷含量及碱性磷酸酶、蔗糖酶和脲酶活性分别提高30.5%、32.3%、85.4%、11.4%、17.7%和21.7%(P0.05)。综合覆盖作物生物量及覆盖作物对华北平原潮褐土土壤理化性质、微生物生物量含量和酶活性的影响,以冬油菜作为华北平原冬季覆盖作物效果为最佳,二月兰和毛叶苕子次之。     

高产田养分平衡及其环境风险特征研究

选择连续四年产量20000kg·hm-2以上的高产田为研究对象,并以当地常规农田为对照,分析了秸秆还田条件下冬小麦-夏玉米高产轮作体系中养分平衡及环境风险特征。结果表明,高产田和常规农田的氮、磷、钾素在冬小麦-夏玉米轮作体系中都有盈余,分别盈余130和202、122和162、315和119kg·hm-2。高产田氮素和磷素的盈余量小于常规农田,钾素盈余量高于常规农田。在冬小麦-夏玉米轮作体系的各生育期,高产田0～100cm土体硝态氮均存在大量累积,小麦季大于玉米季,高产田大于常规农田,存在较高的淋溶风险。土壤电导率均小于土壤盐渍化的临界值,尚未出现土壤盐渍化的现象。     

山东省冬闲农田种植冬牧70压青后腐解及养分动态

为研究冬闲农田种植绿肥翻压后的腐解及土壤养分释放动态,利用网袋法分别在青岛胶州、青岛平度、东营利津对冬牧70进行原位腐解试验,前茬作物皆为玉米,后茬分别种植马铃薯、花生、棉花,种植前将冬牧70粉碎后翻耕。在翻压后10、20、40、60、80、100、110d取样测定其干物质量及养分含量,计算其腐解剩余率、N、P、K、C的累计释放率、碳氮比等指标。结果表明,三地冬牧70都呈现指数腐解动态,在翻压前期腐解速度较快,40 d后降低。经过110 d的腐解,胶州、平度、利津腐解剩余率分别为21.33%、20.58%、18.09%;N累计释放率分别为90.11%、73.61%、81.99%;P累计释放率分别为85.82%、80.71%、83.59%;K累计释放率分别为99.55%、99.78%、99.87%,C累计释放率分别为87.78%、81.39%、83.00%,各养分的累计释放率表现为钾氮碳磷,钾素累计释放量较大且速度较快。随腐解时间的延长碳氮比不断降低,经过110 d的腐解,胶州、平度、利津三地碳氮比分别降低到25.40%、15.99%、24.48%。试验结果对于了解不同土壤类型绿肥分解速度和养分释放量动态,合理运筹肥料以避免绿肥翻压与作物养分需求产生矛盾有重要的指导意义;同时为促进冬闲农田绿肥种植推广,改善土壤生态环境具有重要的参考价值。     

鼎湖山南亚热带森林生态系统服务价值动态

以鼎湖山3个南亚热带森林演替典型阶段生态系统为对象,采用我国《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T 1721—2008)标准化计算公式与服务价格,量化揭示南亚热带森林生态系统演替过程中生态系统服务功能价值动态。结果表明:随着演替的进行,南亚热带森林生态系统服务功能总价值不断增大;但各分项服务功能价值则表现出不同的动态规律与变化幅度,从而使得森林生态系统服务结构呈现非线性演化特征。在南亚热带森林生态系统演替的早期阶段,生态系统服务价值的最大组分是涵养水源的功能价值,而中、后期则是保育土壤。人工林营造可以有效增强区域生态系统的水源涵养能力,而保育演替中、后期森林则对于大气CO2收和土壤保育而言尤为重要。     

鼎湖山南亚热带森林生态系统服务价值动态

以鼎湖山3个南亚热带森林演替典型阶段生态系统为对象,采用我国《森林生态系统服务功能评估规范》（LY/T 1721—2008）标准化计算公式与服务价格,量化揭示南亚热带森林生态系统演替过程中生态系统服务功能价值动态。结果表明：随着演替的进行,南亚热带森林生态系统服务功能总价值不断增大;但各分项服务功能价值则表现出不同的动态规律与变化幅度,从而使得森林生态系统服务结构呈现非线性演化特征。在南亚热带森林生态系统演替的早期阶段,生态系统服务价值的最大组分是涵养水源的功能价值,而中、后期则是保育土壤。人工林营造可以有效增强区域生态系统的水源涵养能力,而保育演替中、后期森林则对于大气CO2收和土壤保育而言尤为重要。     

广东鹤山三种南亚热带人工林的生态系统服务价值动态

在鹤山国家森林生态系统定位研究站长期定位研究的基础上,参照和修订了我国LY/T 1721-2008《森林生态系统服务功能评估规范》给出的生态系统服务价值量化方法与服务价格,分析揭示了三种人工林生态系统0~22龄间的服务价值结构特点及其动态规律。结果显示：南亚热带人工林各生态系统服务呈现非线性、不同步的动态发展特征：涵养水源和总服务价值动态特征为先大幅上涨,然后上升速度减缓,最终维持在一定价值高度出现小幅波动;固碳释氧和林木积累营养物质价值动态特征为迅速增长,然后趋于缓慢下降;生物保育价值和保育土壤价值动态特征为一直处于上升态势,但上升过程中变幅较大。0~22龄间,涵养水源始终是三种人工林生态系统服务价值组成中的最大组分,其次是固碳释氧和生物保育。三种人工林相比,在12龄以前马占相思林生态系统服务总价值最高,之后三者生态系统服务总值差异明显变小,乡土混交林生态系统服务功能总价值逐渐超越马占相思林。     

长沙市生态系统服务价值对土地利用变化的响应研究

基于谢高地等确立的中国陆地生态系统服务价值系数,通过价值系数修正,分析长沙市24年间土地利用变化对生态系统服务价值的影响.研究表明:耕地、林地、草地、水域、未利用土地的面积逐渐减少,城镇建设用地逐渐增加.1900~2014年的生态系统服务总价值逐渐减少,价值损失量为169 329.89万元,损失率为5.44%.各生态系统服务功能对长沙市生态系统服务价值的贡献率排在前三位是土壤形成与保护,水源涵养,生物多样性保护.食物生产的生态系统服务价值的贡献率最小.生态系统服务价值敏感性指数由大到小依次为:林地、耕地、水域、城镇建设用地、草地、未利用土地,敏感性指数均小于1,研究结果合理可信.     

广东鹤山林-果-草-鱼复合生态系统生态服务功能价值评估

鹤山丘陵地“林-果-草-鱼”复合农林生态系统是1986年建立在退化丘陵地,利用物质与能量循环流动等生态学原理,进行构建和恢复而成功的实例,本文采用物质量和价值量相结合的评价方法,首次选取复合农林业系统进行评价,首次对广东鹤山林-果-草-鱼复合农林生态系统的生态服务功能进行价值评估。结果表明,广东鹤山林-果-草-鱼复合生态系统总体指标显著优越,其服务价值功能达2397.9783万元,在维持大气平衡、固土保肥、涵养水源等方面具有重要的作用。其间接生态服务功能价值远远大于直接生态服务功能价值,比值约为31∶1。而维持大气平衡服务价值是鹤山林-果-草-鱼复合生态系统的主要部分,占总体服务价值的96.626%,而木材生产等直接经济价值仅占总价值的3.135%。由此,直接经济价值并不是其服务价值的主要部分,应充分发挥鹤山林-果-草-鱼复合生态系统的其他生态服务功能,加强对间接生态服务功能价值的理解和保护,从长远策划和开发土地来达到长远而合理的利益收获。     

绿肥轮作对植烟土壤酶活性与微生物量碳和有机碳的影响

为探讨绿肥作物改良土壤的生态作用,试验以冬闲连作地为对照,在云南曲靖和晋宁烟草种植区,研究了小麦轮作收获后留根茬（20 cm左右）翻压后种植烟草（麦-烟）,紫花苕子收获后留根茬（30 cm左右）翻压后种植烟草（绿-烟）及豆类轮作（豆-烟）收获后根茬及秸秆全部移除地外种植烟草的4种轮作模式,结果表明：绿-烟和豆-烟复种模式下,植烟生长期内根区土壤酶活性（SEA）、土壤微生物量碳（SMBC）及土壤有机碳（SOC）均高于麦-烟复种及冬闲连作地,并且差异达显著或极显著水平;不同复种模式的SMBC、SOC及SMBC/SOC间呈显著相关性,对提高土壤SEA、SMBC与SOC质量分数影响为：绿-烟〉豆-烟〉麦-烟〉冬闲地。研究认为,SEA及SMBC/SOC可作为评价轮作模式影响烟地红壤质量变化的生物学指标。     

大连市森林生态系统服务功能评估

为客观度量森林生态系统服务功能,依据2003年大连市土地利用图形数据,参照国家林业局发布的《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T1721-2008)标准中的评估方法,基于G IS技术对大连市森林生态系统服务功能及其空间差异性进行定量评价。结果表明:(1)大连市森林生态系统服务功能的经济价值总计为197.91亿元/a,其中涵养水源、保育土壤、固碳释氧、净化大气4种生态服务功能的经济价值比例分别为35.3%、16.7%、43.0%、5.0%;(2)大连市的生态屏障庄河市、普兰店市和瓦房店市具有显著的森林生态系统服务功能,其价值比例分别为32.6%、21.8%和25.8%,而长海县、金州区、旅顺口区、甘井子区、沙河口区、中山区、西岗区森林生态系统服务功能的经济价值比例分别为0.9%、7.8%、5.7%、3.9%、0.2%、0.5%和0.7%。     

科尔沁沙地东南缘不同生态恢复模式下生态系统服务经济价值估算

植被恢复与重建是遏制沙化过程的有效措施,生态恢复的最终目标是使退化生态系统恢复并维持生态系统的服务功能。基于生态系统服务价值的植被恢复工程效益分析研究有助于提高植被恢复工程的评估水平,以及植被恢复工程的进一步开展。该研究采用市场价值法、替代市场法、影子工程法、碳税法等手段对科尔沁沙地4种典型退化草地恢复方式下的生态系统服务经济价值进行了估算。结果表明,4种恢复方式下,有机质生产价值和生态系统碳贮存价值排序为北京杨(Populus×beijingensis)围草地樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)疏林草地榆树(Ulmus pumila)疏林草地撂荒草地;土壤保持价值和营养物质循环价值排序为北京杨围草地榆树疏林草地樟子松疏林草地撂荒草地;四项生态系统服务的总价值排序为北京杨围草地(8 109.78 yuan?hm~(-2)?a~(-1))樟子松疏林草地(7 774.52 yuan?hm~(-2)?a~(-1))榆树疏林草地(5 941.34yuan?hm~(-2)?a~(-1))撂荒草地(1 893.46 yuan?hm~(-2)?a~(-1)),与撂荒草地比较,3种恢复方式均显著提升了生态系统服务价值,平均增幅为57.92%,其中土壤保持价值与生态系统碳贮存价值占总价值的比例较高,分别为11.38%~12.78%,82.30%~83.28%。综上,科尔沁沙地东南缘营造防护林和稀疏林地有效提高了生态系统服务价值,是较适合降水不足和土壤有效营养元素缺乏的科尔沁沙地的植被恢复模式。     

矿区周边农田冬种蚕豆、油菜对土壤性质的影响及作物镉铅累积特征

蚕豆和油菜是云南铅锌矿周边农田主要的冬季作物.通过大田试验,以空闲地为对照,研究冬种蚕豆和油菜对土壤速效养分含量、微生物数量与酶活性的影响及其镉(Cd)、铅(Pb)累积特征,结果表明:(1)与冬季空闲地相比,种植蚕豆显著增加四月农田土壤碱解氮、速效磷和速效钾的含量,分别增加1.8倍、30.08%和72.5%;种植油菜显著增加二月和四月农田土壤速效钾的含量,增幅为9.2%和106.5%.(2)种植蚕豆和油菜均显著增加二月和四月土壤细菌、放线菌和真菌的数量,以及四月农田土壤脲酶和过氧化氢酶的活性,且种植蚕豆土壤微生物数量增长大于种植油菜.(3)蚕豆主要在根部累积Cd和Pb,含量分别为11.7和107.6 mg/kg;油菜主要在根和茎叶累积Cd和Pb.(4)土壤细菌和放线菌数量、土壤脲酶活性与速效养分含量间呈显著或极显著正相关,土壤细菌数量与脲酶活性间呈极显著正相关.可见,冬季种植蚕豆和油菜显著改变铅锌矿周边Cd、Pb污染农田土壤的化学与生物学性质,并存在农作物Cd、Pb含量偏高的环境风险.     

稻田综合种养模式对土壤生态系统的影响研究进展

稻田综合种养模式可实现稳产增收,粮渔共赢,同时也对稻田土壤生态系统产生了显著影响。该文总结了近年来国内外有关稻-鱼、稻-虾、稻-蟹、稻-鳖和稻-鸭等稻田综合种养模式的研究进展,分析了稻田综合种养模式对农田土壤理化性质、土壤动物、土壤微生物和农田生态系统服务功能的影响及作用机制。结果表明,稻田综合种养模式降低了土壤容重,提高了土壤孔隙度,改善了土壤团聚体的稳定性,增加了土壤养分含量;改变了土壤动物的丰度和群落结构,提高了土壤微生物的数量和活性,调节了微生物群落的组成和多样性;促进了农田生态系统的文化服务功能。然而,稻田综合种养模式也可能造成土壤潜育化、重金属污染等潜在风险。此外,不同的稻田综合种养模式对农田粮食供给和温室气体排放功能的影响各异。未来应进一步加强长期稻田综合种养模式对土壤物理、化学和生物学特性的影响研究;阐明不同稻田种养模式下土壤物质、能量和信息流过程以及土壤生态系统服务功能的差异及其作用机制;集成应用科学合理的稻田综合种养模式,实现农业的可持续发展。     

岷江上游典型生态系统水源涵养量及价值评估

岷江上游自然生态系统由于具有重要的水源涵养功能,被誉为长江流域"水塔"的重要组成部分.通过野外实地调查和已有文献资料收集分析,初步核算了岷江上游典型生态系统的水源涵养量;并利用生态经济学价值量评估方法,分别估算了该区典型生态系统的水源涵养价值.岷江上游森林、灌从和草地3种典型生态系统的水源涵养量分别为21.23×108 m3、17.92×108 m3和14.00×108 m3,价值6.34×108元、5.36x10s元和4.19×108元.植被冠层和土壤层是水源涵养的主要作用层,而枯枝落叶层水源涵养量和价值均较小.3种典型生态系统中以森林生态系统水源涵养价值最大.占总价值的39.92%,灌从和草地生态系统分别占33.73%和26.35%.森林生态系统中以冷杉林的水源涵养最和价值为最高,占整个森林系统涵养水源价值的51.22%,整个研究区价值的20.48%,在涵养水源过程中占据主导地位.图2表4参31     

川中丘陵区边坡防护林对农田土壤有机碳的影响——以盐亭县为例

通过边坡防护林和轮作措施的区组对比分析,研究川中丘陵区典型的边坡防护林——柏木林对农田土壤有机碳和微生物量碳含量分布的影响。结果表明,有边坡防护林的2种农田(油菜-玉米轮作和玉米单作)土壤有机碳和微生物量碳含量明显高于无防护林同类农田。有防护林的农田土壤有机碳和微生物量碳含量呈与防护林距离减小而下降的变化趋势;而无防护林农田内,不同距离土壤有机碳和微生物量碳含量无显著差异。多因素方差分析表明,防护林对土壤有机碳和微生物量碳含量的影响均达显著水平,轮作措施仅对浅层土壤微生物量碳含量的影响达显著水平。总体上看,柏木防护林能增加农田土壤有机碳含量,但同时对近距离农作物存在一定的胁迫作用,应该对纯柏木防护林的结构和组成进行改造。     

吴江市土地利用变化及其生态效应

利用1993、2000和2004年吴江市的遥感影像,在GIS和RS支持下,通过构建土地利用转移矩阵对土地利用变化进行分析,并对其产生的生态效应进行研究。结果表明,吴江市的耕地基底向建设用地基底转化,生态系统结构的多样性和均匀度降低,景观整体形状趋于规则;生态系统功能退化,耕地的减少以及建设用地面积的增加是导致总价值减少的主导力量,而水域生态服务价值的增加是阻止其显著减少的原因;水源涵养和废物处理功能贡献度最大,超过总价值的50%;汾湖镇所占生态服务价值比重最高,分别为24.2%、25.21%2、5.13%,桃源镇所占比重最低。     

南亚热带不同人工林生态系统服务功能评估

中国南亚热带地区人口稠密,经济发展迅速,环境破坏严重,区域生态系统退化加剧。种植人工林被认为是减少水土流失、实现植被快速恢复的有效措施之一。目前对生态恢复过程中的人工林土壤养分含量、蓄水量、土壤酶活性等已开展了较多研究,但基于实测数据对不同人工林生态系统服务功能进行评估的研究较为少见。以广东鹤山10树种混交林(10 species mixedplantation,10NS)、16树种混交林(16speciesmixedplantation,16NS)2种人工混交林,尾叶桉纯林(Eucalypyus urophylla monoculture,EU)、红锥纯林(Castanopsis hystrix monoculture,CM)、厚荚相思纯林(Acacia crassicaipa monoculture,AC)3种人工纯林和自然恢复的灌草坡(Shrub and herb land,SH)为研究对象,对其涵养水源、保育土壤、积累营养物质、固碳释氧、生物多样性保护等主要生态系统服务功能进行了评估,为南亚热带地区人工林合理种植和管理提供科学依据。结果表明,13林龄时,土壤保育能力为10树种混交林最强,红锥纯林最弱,尾叶桉纯林、厚荚相思纯林和灌草坡之间无显著差异;植被固碳释氧能力为10树种混交林、16树种混交林和尾叶桉纯林较高且无显著差异,红锥纯林最弱;涵养水源能力为灌草坡最强,其次为10树种混交林,尾叶桉纯林最差。研究表明,人工林改造或退化生态系统恢复时要注意结合不同人工林的生态系统服务功能进行科学种植:尾叶桉纯林土壤固碳作用和积累营养物质能力较强,宜作为用材林和碳汇林种植;厚荚相思纯林生物量较高且具有固氮作用,但抗风能力较弱,不适宜于沿海或台风多发地带种植;红锥纯林在保肥和水源涵养方面的生态服务功能相对较弱,但经济价值较高,适宜以大径材近自然林经营;10树种混交林的土壤养分含量最高且地表径流最小,林分调节水量和保育土壤功能最强,最适于生态恢复,可用作水土保持林、水源涵养林等,也可用于特种用途中的风景林建设。     

资源型城市土地利用变化及其对生态系统服务价值的影响

东营市是新兴的石油资源城市,土地利用/覆被变化剧烈且具有独特的区域特征。探讨该地区的土地利用变化及其对生态系统服务价值的影响有着重要的现实意义。为此,基于RS和GIS技术,利用Costanza提出的生态系统服务价值评估方法,研究了东营市1986—2008年间的土地利用变化及其引起的生态系统服务价值动态变化。研究结果表明：（1）耕地是东营市主要的土地利用类型,面积有所减少;未利用地和次生盐碱地所占比重较大,居民点及工矿用地大幅增加,油田生产建设和生态环境保护矛盾非常突出。（2）生态系统服务价值减少了6.68%。2008年东营市提供的生态服务仍然以维护原材料、气体调节、食物生产、气候等为主,而废物处理、水源涵养、生物多样性保护、土壤形成与保护和娱乐文化功能是比较弱的。今后应维护生物多样性保护和水源涵养功能,防止土壤盐渍化,提升区域生态系统服务功能;（3）生态系统服务价值对生态价值系数的敏感性指数均小于1,说明研究区内的生态系统服务价值缺乏弹性,研究结果是可信的。     

蜈蚣草-玉米套作模式对玉米砷胁迫的缓解效应

超富集植物与农作物套作修复重金属污染农田的效应尚需进一步探讨。作者课题组前期的研究结果表明蜈蚣草(Pteris vittata)-玉米(Zea mays)套作模式下玉米对砷的吸收显著减弱,为探明其生理作用机制,该研究采用土培试验,设置单作、限制性套作、开放性套作3种处理,及水培试验,设置玉米单作、蜈蚣草-玉米套作2个处理,探讨了套作模式对玉米生长、根际土壤As生物有效性、根系分泌有机酸及抗氧化酶活性等的影响。结果表明:限制性套作和开放性套作对玉米产量无显著影响,开放性套作下玉米总根长和总表面积显著降低16.25%和19.61%,而根系平均直径显著增加24.24%;玉米根际土壤有效态As含量分别显著降低9.1%和9.3%。与单作相比,套作模式下玉米根系的乙酸和草酸的分泌量分别显著增加844.68%和59.49%,且与根、茎、叶及籽粒As含量呈显著负相关;玉米SOD(Superoxide Dismutase)和CAT(Catalase)活性分别显著降低18.21%和44.67%,MDA(Malondialdehyde)含量显著降低21.51%。蜈蚣草-玉米套作模式改变了玉米根系形态,促进玉米根系有机酸的分泌,并显著降低了玉米根际土壤中As的生物有效性,缓解了As胁迫带来的活性氧损伤。该研究将为农田污染土壤的修复及作物安全生产提供技术指导。     

武夷山市生态系统服务价值评估

生态系统服务是人类赖以生存和发展的基础。选择福建省武夷山市作为研究区域,定量评估全市的产品供给、水源供给、水质净化、气候调节、土壤保持、固碳释氧、旅游娱乐和生物多样性保护共8类生态系统服务的经济价值。结果表明,2015年武夷山市生态系统服务总价值为550.64亿元。其中,旅游娱乐提供的价值所占比例最高,为28.84%;其次是土壤保持服务,占总价值的22.15%。通过对武夷山市生态系统服务重要性综合分区进行评价,发现武夷山市生态系统服务重要性的空间差异明显,南部的武夷山国家级风景名胜区、兴田镇和武夷山国家级自然保护区一带为生态系统服务极重要区和很重要区,东北部的岚谷乡—吴屯乡一带以及东南部的五夫镇附近为生态系统服务重要区和一般重要区。生态系统服务的价值评估结果可以为武夷山市生态系统和生态关键区的科学管理提供理论依据,有助于将当地国家级生态市建设融入经济发展之中。