黄土沟壑区小流域不同地形下土壤微量元素分布特征

研究了黄土沟壑区小流域塬面、坡地、梯田和沟道土壤微量元素的剖面分布特征,以揭示不同地形条件下微量元素的有效性及地球化学特性.结果表明,不同土层土壤全量微量元素的变异系数均小于15%,为小变异土壤性质,有效态和吸附态铁和锰的变异系数均高于36%,为高度变异土壤性质;有效态和吸附态锌和铜属于中到高度变异.全量铁、锰和铜以沟道土壤较高,全锌、有效态和吸附态微量元素含量以塬面土壤较高.不同形态微量元素的剖面分布趋势取决于地形条件.不同地形下成土过程及不同地形条件所对应的土地利用方式造成了全量微量元素的差异,而土壤有机质含量的差异是不同地形条件下有效态和吸附态微量元素剖面分布特征不同的主要原因.     

地形和土地利用对黄土丘陵沟壑区表层土壤有机碳空间分布影响

研究地形和土地利用类型共同作用下表层土壤有机碳空间分布特征,对准确评估区域土壤有机碳的空间分布和变异特征具有重要意义。以黄土丘陵沟壑区燕沟流域3种地形部位(峁顶、峁坡、沟底)和8种土地利用类型(农田、果园、天然与人工草地、天然与人工灌木林、天然与人工乔木林)为研究对象,采集表层(0~20 cm)314个土壤样品用于研究地形和土地利用方式对黄土丘陵沟壑区小流域表层土壤有机碳空间分布的影响。地形和土地利用方式极显著(P0.000 1)影响小流域表层土壤有机碳含量与分布,并且交互作用显著(P=0.051 1)。地形影响下,土壤有机碳空间分布表现为沟底峁坡峁顶的变化趋势,土壤有机碳含量沟底(8.0 g/kg)、峁坡(7.1 g/kg)分别是峁顶(4.2 g/kg)的1.9、1.7倍。土地利用方式影响下,土壤有机碳空间分布表现为天然乔木天然灌木人工乔木天然草地人工灌木人工草地农田果园的分布变化规律。地形和土地利用交互作用下,农田、果园、天然草地在坡面水土流失条件下显示出土壤有机碳在沟底逐渐富集的特征,沟底有机碳含量农田(6.9 g/kg)、果园(8.8 g/kg)、天然草地(9.3 g/kg)分别是峁顶的1.9、2.0、1.9倍。林地(灌木林和乔木林)却表现为峁坡土壤有机碳含量远远高于沟底,天然乔木林且达到了显著水平,天然乔木峁坡土壤有机碳含量(24.6 g/kg)是沟底(16.4 g/kg)的1.5倍。     

中宁枸杞土壤碳组分分布特征及其空间异质性

以中宁枸杞林地为研究区,采用100 m×100 m网格方式采集耕层土壤样品(0~20 cm)119个,利用经典统计和地统计相结合的方法对土壤碳组分空间变异性进行研究.经典统计表明土壤总碳、无机碳、有机碳、活性有机碳、中活性有机碳和高活性有机碳的平均含量分别为28.74、18.72、10.09、1.81、1.48和0.73 g·kg-1.总碳、无机碳变异系数分别为7.69%和9.13%,属弱变异.有机碳、活性有机碳、中活性有机碳和高活性有机碳变异系数介于14.77%~52.05%,呈中等变异性.地统计结果表明总碳和有机碳的块金值和基台值的比值分别为48.99%和34.35%,在空间上呈中等相关性.无机碳、活性有机碳、中活性有机碳和高活性有机碳块金值和基台值的比值分别为8.17%、0.25%、12.18%和0.08%,均小于25%,在空间上呈强烈的相关性.根据普通克里格插值图可以看出,土壤总碳、有机碳、中活性有机碳与高活性有机碳分布大致相似,从东南向西北方向逐渐升高.无机碳和活性有机碳在空间上呈现不规则岛状分布.     

三峡库区不同林草措施土壤活性有机碳及抗蚀性研究

采用野外定位观测,研究三峡库区坡耕地7种林草治理措施下土壤活性有机碳组分(颗粒性有机碳、可溶性有机碳、易氧化有机碳和微生物生物量碳)含量和团聚体数量特征,并分析了团聚体的分形特征和可蚀性.结果表明,不同林草治理措施下,土壤有机碳及活性有机碳组分含量随土壤深度的增加而降低,其中0～10 cm土壤有机碳及各活性有机碳组分含量显著高于20～30 cm.林草措施治理对土壤团聚体稳定性也具有显著影响,>0.25 mm水稳性大团聚体总量总体上表现为:栾树+黄花槐>植物篱>封山育林>自然恢复>经济林>传统农作>裸地对照,且与土壤有机碳含量呈正相关.不同林草治理措施下土壤具有一定的土壤分形特性.其中栾树+黄花槐措施下土壤的分形维数、可蚀性K值最小,土壤结构稳定性和抗侵蚀能力相对较强.不同土壤深度下活性有机碳组分与土壤可蚀性K值均呈极显著负相关关系,以上研究表明通过不同林草治理措施的治理可改变土壤性状,从而影响土壤抗蚀能力.     

亚热带不同稻田土壤微生物生物量碳的剖面分布特征

土壤微生物生物量碳是稻田土壤有机质最具活性的组分之一,可有效地指示土壤质量状况.为探明亚热带地区不同类型稻田土壤微生物生物量碳的剖面分布特征及其与土壤有机碳及养分的关系,通过选取5种不同母质发育的稻田土壤,采集土壤发生层次分层样品,分析其有机碳、微生物生物量碳以及土壤养分的分布特点.结果表明,土壤有机碳和微生物生物量碳含量均随土壤深度的加深而急剧下降,分别介于2.45～26.19 g.kg-1和4.55～1 691.75 mg.kg-1,以耕作层和犁底层的含量最为丰富.不同母质发育的稻田表层土壤微生物生物量碳含量存在显著差异,以板岩风化物发育的黄泥田Ⅰ最高,河沙泥和红黄泥最低;而有机碳含量却以红黄泥和河沙泥最高,其余几种土壤之间并无明显差异.尽管如此,土壤微生物生物量碳依然受有机碳数量的限制,两者呈显著的正相关关系.土壤微生物商亦随土壤深度的增加而明显降低,不同类型土壤耕作层微生物商以河沙泥(2.11%)和红黄泥(1.37%)相对最低,而板岩风化物发育的黄泥田Ⅰ最高(8.24%),说明河沙泥和红黄泥的底物有效性明显低于黄泥田,这也是河沙泥和红黄泥有机碳含量最高而微生物生物量最低的原因之一.土壤微生物生物量碳含量与土壤全氮、碱解氮和有效磷呈显著的正相关关系,而与土壤速效钾的相关性不明显,说明稻田土壤微生物生物量碳除受有机碳的限制外,还与土壤养分存在较为复杂的关系.     

植被对黄土高原沟壑区坡地土壤有机碳的影响

选取高原沟壑区王东沟流域内典型的治理坡段,研究不同植被条件下土壤有机碳、氮的含量变化和坡面分布特征。结果表明:与荒草(白羊草)群落相比,油松群落条件下,土壤有机碳含量提高9.3%(P>0.05),而果园土壤有机碳含量降低40.1%(P<0.05)。沙棘、侧柏和刺槐群落下,土壤有机碳含量虽低于荒草群落,但尚未达到显著水平(P>0.05)。果园和刺槐群落下坡面有机碳变化趋势不明显;杏树群落下表现为坡中部含量高,上部和下部低;白羊草群落下坡面有机碳含量从上到下逐渐增加。不同植被条件下土壤全氮与土壤有机碳存在极显著(R²=0.925)的相关关系。     

亚高山草甸土壤呼吸的空间异质性研究

运用传统和地统计学的方法,对山西云顶山亚高山草甸的土壤呼吸、土壤温度、土壤水分和土壤有机碳的空间异质性以及它们的关系进行了分析.传统统计分析表明,土壤呼吸及环境因子均呈正态分布,变异系数在12%~24%之间,属于中等变异;土壤呼吸和土壤有机碳的相关系数(r=0.61)大于和温度(r=0.27)、水分(r=0.26)的相关系数,表明土壤有机碳对土壤呼吸空间分布的影响要远大于土壤温度和水分的影响.地统计学分析结果表明,线性模型能很好地反映土壤呼吸以及环境因子的空间结构特征.土壤呼吸、土壤温度、土壤水分及土壤有机碳的C0/(C0+C)值分别为41%、3%、77%、57%,表明土壤温度具有高度的空间自相关性,土壤呼吸和土壤有机碳具有中等程度的空间自相关性,土壤水分表现出较弱的空间自相关性,结构因素对土壤温度和土壤呼吸的空间分布起着主导作用,而随机因素对土壤水分和土壤有机碳的空间变异则起着主导作用;土壤呼吸、温度和水分的变程均为53.2 m,有机碳的变程为52.1 m;土壤呼吸和土壤温度具有较好的分形特征,存在尺度上的依赖性.分维数从大到小依次为:土壤水分(1.96)>土壤有机碳(1.95)>土壤呼吸(1.85)>土壤温度(1.60),表明土壤水分依赖于尺度的变异最小,空间分布结构最复杂,而土壤温度的空间分布格局最简单;土壤呼吸的空间分布表现出与土壤水分和有机碳相似的特点,并表现出自己的规律性.随着置信水平和估计精度的降低,土壤呼吸及其影响因子所要求的采样数量均出现较大幅度的下降.     

黄河三角洲碱蓬湿地土壤有机碳及其组分分布特征

应用物理分组方法研究了黄河三角洲典型碱蓬湿地土壤有机碳及其组分分布特征.结果表明,研究区土壤重组有机碳是土壤有机碳的主要组成部分,土壤重组有机碳含量、土壤颗粒有机碳含量与土壤总有机碳含量都显著正相关.研究区土壤轻组组分比例和含量范围分别在0.008%～0.15%和0.10～0.40 g·kg-1,颗粒有机碳分配比例范围为8.83%～30.58%,说明黄河三角洲碱蓬湿地土壤有机碳中非保护性组分较低,碳库相对稳定.     

三江平原湿地土壤活性有机碳组分特征及其与土壤酶活性的关系

对三江平原3种主要类型天然湿地(毛苔草湿地、小叶章湿地、岛状林湿地)O-20cm土壤活性有机碳(土壤微生物量碳、土壤可溶性有机碳)特征进行了研究,分析了不同湿地的土壤活性有机碳与土壤总有机碳及酶活性间的关系.结果表明:不同类型湿地的土壤活性有机碳组分含量存在较大的差异,土壤活性有机碳、土壤总有机碳及土壤脲酶、蔗糖酶、淀粉酶、过氧化氢酶的变化趋势具有基本近似的特征.表现为毛苔草湿地>小叶章湿地>岛状林湿地;土壤微生物量碳、可溶性有机碳与土壤总有机碳和酶活性存在显著正相关关系,其中,酶活性与土壤微生物量碳相关性最为显著.另外.毛苔草湿地土壤MBC/SOC、DOC/SOC的比值低于其它2种类型湿地,表明毛苔草湿地生物活性有机碳库的周转速率低.淹水抑制了微生物和酶的分解作用,有利于土壤有机碳的累积.因此,沼泽湿地水文条件的变化将会对土壤碳累积与分解过程产生较大的影响.     

土地利用方式下土壤有机碳特征及影响因素——以后寨河喀斯特小流域为例

为研究喀斯特小流域土壤有机碳空间分布与土地利用之间的关系,基于网格法在后寨河流域挖掘了2 755个土壤剖面,并采集了22 057个土壤样品。分析了后寨河流域不同土地利用方式下土壤有机碳密度特征。结果表明：后寨河流域土壤有机碳密度主要受人为干扰、土壤厚度与岩石裸露率的制约。不同利用方式土壤有机碳密度（0~100 cm）总体上呈现以下规律：水田>旱地>经果林地>园地>草地>弃耕地>坡耕地>乔灌木林地>乔木林地>荒地>灌木林地>灌草地。后寨河流域100 cm土壤有机碳平均碳密度为8.70 kg/m²,低于中国土壤有机碳平均密度10.83 kg/m²,总有机碳储量为5.39×10⁸ kg。科学合理地进行土地利用方式调整与管理,可以增大喀斯特小流域土壤有机碳储量。     

2种改性活性炭对甲苯吸附性能的对比研究

利用微波、电炉加热对活性炭进行改性,并测定了改性前后不同种类活性炭对甲苯的吸附性能、表面酸碱官能团含量以及比表面积.结果表明,对于微波改性,随着改性温度升高,活性炭对甲苯的吸附量逐渐增大,表面碱性官能团含量也相应增加,比表面积相应减小.改性温度850℃时活性炭吸附甲苯性能最高,650℃与450℃改性后活性炭吸附甲苯的性能相差不大.电加热改性也具有类似的趋势,但对甲苯的吸附性能总体低于微波改性.扫描电镜表征显示,热改性去除了活性炭孔道内的杂质,使活性炭内部孔道更加通畅,有利于提高吸附甲苯的能力,但温度升高同样存在炭骨架收缩,孔道变窄的弊端.微波加热和电炉加热在原理和热传递方向上的不同.是导致改性结果之间差别的关键问题.     

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。     

复杂地形条件下根系对土壤有机碳的贡献

在地形条件复杂的地区,量化根系对土壤有机碳的贡献对科学评价水土流失区的土壤碳储量具有重要意义.本研究在黄土高原丘陵沟壑区的砖窑沟小流域内,基于地貌类型(梁峁坡、沟坡和沟谷)和植被措施(农田、林地和草地措施)两大因素采集土壤和根系样品,在流域尺度上研究根系密度(FRD)对土壤有机碳密度(SOCD)的贡献.在砖窑沟小流域内,地形、植被措施和土层厚度及其交互作用显著影响SOCD和FRD的空间分布. SOCD和FRD在不同地形部位下均呈现出沟谷沟坡梁峁坡的趋势,在不同植被措施下均呈现出林地措施草地措施农田措施的趋势,在不同土层厚度上均呈现出表层(0～20 cm)大于下层(20～100 cm)的趋势.此外,FRD对SOCD的影响显著(P 0. 05),SOCD随着FRD增加呈现出对数增加的趋势,且不同地形和植被措施下的根系-碳转化效率差异显著(P 0. 05).在农田措施下,沟谷(0. 87)的根系-碳转化效率均是沟坡(0. 43)和梁峁坡(0. 43)的2. 0倍;在草地措施下,沟坡(0. 57)的根系-碳转化效率分别是沟谷(0. 45)和梁峁坡(0. 27)的1. 3倍和2. 1倍;在林地措施下,梁峁坡(0. 56)的根系-碳转化效率是沟坡(0. 44)的1. 3倍.因此,在砖窑沟小流域内,从增加根系-碳转化效率的角度而言,沟谷适合进行农业生产,沟坡适宜进行退耕还草,而梁峁坡适合进行退耕还林.     

黄土高原沟壑区小流域土壤养分空间变异特征及其影响因素

了解表层土壤有机质与全量养分的空间变异规律及其影响因素,能够为黄土高原生态脆弱带的土壤养分管理提供参考。基于王东沟的93个野外采样点,综合多种地统计学方法,分析了土壤养分的空间变异特征及其影响因素。结果表明:研究区表层土壤养分含量处于中等水平,空间变异大小依次为全磷>全氮>有机质>全钾,均由结构性因素主导;有机质、全氮较全磷、全钾变异尺度小、空间自相关性弱、空间复杂程度高。有机质、全氮的分布格局为南高北低,主要影响因素包括海拔、坡度、曲率和土地利用;全磷呈现相反的北高南低分布,海拔、坡度、土地利用、土壤机械组成和人类活动对其影响较大;全钾则为内部高四周低,分布较破碎,坡向和土壤机械组成作用较强。据此建立了9个环境因子与土壤养分之间的回归预测模型,以期为研究区土壤资源的可持续利用提供数据支持。     

黄土高原典型土壤剖面有机碳物理组分分布特征

为阐明黄土高原典型区域土壤轻组有机碳(LFOC)和重组有机碳(HFOC)含量随土壤类型、土层和土地利用方式的变化规律,分析了从北向南依次分布的干润砂质新成土(神木)、黄土正常新成土(延安)和土垫旱耕人为土(杨凌)等典型土壤剖面(0~200 cm)LFOC和HFOC含量及分布特征。结果表明,从南到北,土壤LFOC和HFOC含量均显著下降 (P<0.05),整体来看,黄土高原典型区域土壤LFOC含量占有机碳比例偏低;LFOC含量及在土壤有机碳中的分配比例随土层加深而递减,其比例变化范围为1%~26%;土地利用方式对浅层土壤LFOC和HFOC含量影响较为显著,草地土壤0~60 cm土层LFOC和HFOC含量均高于同层次农田土壤(P<0.05),60 cm土层以下差异不显著;土壤LFOC和HFOC含量与微生物量碳、微生物量氮含量均呈极显著正相关关系(P<0.01),前者的相关性系数更高,分别为0.841和0.507,表明土壤LFOC与微生物关系非常密切,是土壤微生物重要的碳和能量来源,极易受土地利用方式和微生物活性影响,同时表明用LFOC的变化更能快速有效地说明土壤碳库的变化规律。     

黄土丘陵区小流域土壤碳氮比的变化及其影响因素

研究土壤C:N的变化有助于深入理解土壤有机碳氮的积累过程及其土壤质量的变化趋势。以黄土高原丘陵沟壑区砖窑沟小流域为单元,基于地貌类型和土地利用方式两大因素,采集737个土壤样品,研究流域内土壤C:N的变化差异及其影响因素。梁峁坡上,林地和草地0~20 cm土层的土壤C:N分别是农田土壤C:N的1.13和1.03倍;沟坡上,林地、草地和农田土壤的C:N分别为13.88、12.58、9.02。农田条件下,梁峁坡、沟坡和沟谷的土壤C:N分别为10.34、9.02和10.77;林地条件下,沟坡和梁峁坡的土壤C:N分别为13.88、11.67;草地条件下,沟坡土壤C:N是梁峁坡土壤C:N的1.19倍。同一地貌类型或土地利用方式条件下,土壤C:N均呈现表层大于深层的趋势,0~20 cm和20~40 cm土层的土壤C:N分别是40~100 cm土层土壤C:N的1.05~1.17和1.16~1.42倍。     

渭北旱塬土地利用方式对土壤团聚体稳定性及其有机碳的影响

揭示果园、农耕地两种土地利用方式对土壤团聚体分布、稳定性及有机碳含量的影响,为渭北旱塬乃至黄土高原区土壤碳库的优化管理提供科学依据.通过同步采样及湿筛法将果园和农耕地这2种土地利用方式进行土壤粒径分组,得到大团聚体( 2 mm)、中间团聚体(0. 25～2 mm)、微团聚体(0. 053～0. 25 mm)及粉黏粒(0. 053 mm)组分质量分数,测定各组分团聚体有机碳含量,并计算出0～40 cm土层各组分有机碳储量.结果表明,在0～20 cm土层,农业土地利用方式对土壤团聚体含量分布、稳定性具有显著影响.果园不同粒级团聚体( 2、0. 25～2、0. 053～0. 25和0. 053 mm)含量均值分别为12. 9%、51. 3%、28. 8%和7. 0%,农耕地土壤各粒级团聚体含量分别为8. 3%、49. 7%、33. 6%和8. 4%, 0. 25 mm团聚体含量显著高于农耕地.在0～40 cm土层,农耕地土壤平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均显著低于果园(P 0. 05).不同土地利用方式对土壤各团聚体内有机碳含量影响主要在0～10 cm土层,与农耕地相比,果园大团聚体、中间团聚体、微团聚体和粉黏粒内有机碳含量分别提高了56. 0%(P 0. 05)、57. 1%(P 0. 05)、40. 8%(P 0. 05)、13. 0%(P0. 05).各粒径团聚体内有机碳(粉黏粒除外)储量均为果园高于农耕地.果园增加了 0. 25 mm大团聚体及其有机碳含量,缓解了农耕地对土壤团聚体的破坏,并提高了有机碳的稳定性.因此,与农耕地相比,果园土壤团聚体稳定性及有机碳含量较高,提高了团聚体对土壤有机碳的物理保护作用,有利于土壤有机碳积累,促进了土壤固碳.     

黄土高原不同地貌区土壤有机碳空间变异与合理取样数研究

论文运用经典统计学和地统计学相结合的方法,以黄土高原典型地貌丘陵沟壑区(庄浪县)与平原区(武功县)为例,探讨了土壤有机碳空间变异特征及县域尺度土壤有机碳的合理采样数。研究表明,丘陵沟壑区有机碳的变异系数较小,变化范围在0.176 到0.200 之间,平原区较沟壑区大,变化范围在0.24 到0.26 之间,基于经典统计学,在5%的精度要求和95%的置信区间,沟壑区的合理样本数为64 个,平原区为110 个。丘陵沟壑区与平原区两区域都呈现出强烈的空间相关性且变程较小,分别为2 250、900 m,庄浪县土壤有机碳含量高值区斑块较破碎,东部较西部多、北部比南部多;武功县土壤有机碳含量西南与中部地区含量较高,高值区比庄浪县相对集中。根据土壤有机碳的空间相关性和克里格插值的独立验证得出庄浪县与武功县的合理采样数分别为903、1 838 个,合理样本数的确定对合理评价黄土高原地区碳储量的预测精度有重要意义。