退化沙质草地恢复过程土壤颗粒组成变化对土壤-植被系统稳定性的影响

通过对不同恢复程度的6个退化沙质草地群落样地的土壤取样,分析了土壤颗粒组成,进行了饱和持水量和土壤粘结力与结持性能的室内试验与测定.结果表明:在退化最为严重和沙漠化程度最高的群落1,土壤颗粒组成以0.25～0.10 nm的细砂和0.50～0.25 mm的中砂等粗粒成分为主,其质量分数分别为77.62%和19.02%;而0.10～0.05 mm的极细砂和<0.05 mm的粘粉粒等细粒成分的质量分数极低,分别为1.65%和1.67%.土壤颗粒组成的这种特征是沙漠化过程土壤各级颗粒受到强烈分选、土壤组成粗粒化的反映.退化沙质草地恢复过程土壤颗粒组成的变化主要表现为:粘粉粒和极细砂质量分数显著上升,在恢复程度最高的群落6分别达到了16.27%和27.38%;细砂质量分数则显著降低,在恢复程度最高的群落6下降到33.85%.极细砂和粘粉粒能够提高土壤持水能力,其质量分数每提高1%,相当于使土壤饱和持水质量分数分别提高0.18%和0.32%;增强土壤的粘结力和抗风蚀能力,是土壤基质的稳定剂,其质量分数每提高1%,相当于使土壤粘结力分别提高0.078 3 kg·cm-2和0.1363 kg·cm-3.退化沙质草地恢复过程土壤颗粒组成变化是土壤-植被系统互馈作用、良性发展的指示器,其生态意义在于:引起水分人渗和分配变化,使表层土壤截存的降水量增加,有利于浅根系草本植被发育,而深层土壤水分补给减少,沙地旱化;使土壤基质的黏结力和结持性能增强,稳定性增强,抗风蚀能力提高,进一步推动土壤-植被系统的良性发展,加速恢复进程.     

坡地赤红壤物理退化及其机理研究──Ⅱ.土壤水分性能退化特征

探讨了坡地赤红壤水分性能退化的特征、结果表明,与地带性自然植被下坡地赤红壤比较,次生植被或人工植被下坡地赤红壤水分性能变劣：表现在导水性降低,2h饱和渗水量明显减少,自然赤红壤比耕型赤红壤的减幅大;持水能力下降,在同样吸力下,土壤持水量较少;供水能力下降,在同样吸力段,表土释放的水量较少;亚表土在低吸力段释放水量较少。     

达乌里胡枝子根系形态特征对土壤水分变化的响应

为揭示黄土丘陵区天然草地群落优势种达乌里胡枝子(Lespedeza davurica L.)根系生长与土壤水分供应条件间的关系,采用盆栽控制试验,设置高水(土壤田间持水量80%)、中水(土壤田间持水量60%)和低水(土壤田间持水量40%)3个处理后,在现蕾期、开花期和结实期进行阶段改善水分供应条件,生育期末测定和计算了不同土壤水分处理下达乌里胡枝子根系生物量和形态特征.结果表明:达乌里胡枝子根系生长与水分供应条件密切相关,充分的水分供应有利于促进其根系生物量增大和根系长度的生长,但适度水分胁迫有利于增强其根系的吸收能力.其根系生物量和总根长在高水处理下显著最高(P0.05);根表面积、比根长和比根面积以中水处理下显著最高(P0.05);不同水分处理下,其根系平均直径为0.76-0.94 mm,根系生物量、根表面积和总根长间存在显著的正相关关系(P0.05).综上,充足的水分供应有利于促进达乌里胡枝子根系生物量积累和根系形态建成,其根系生物量及其形态特征对水分阶段改变的响应不仅取决于水分供应条件改善的幅度,也与其生育期密切相关.     

西南喀斯特典型土壤在不同植被类型下的土壤呼吸特征

为了研究喀斯特地区不同植被类型覆盖下的典型土壤呼吸变化规律,采取野外原位观测的方法,监测了2种典型植被类型（林地和灌草地）下的红壤、棕色石灰土、黑色石灰土在不同时刻的土壤呼吸过程。通过对土壤呼吸的日变化、季节变化和在旱季、雨季的差异的分析,探讨了喀斯特典型土壤的土壤呼吸规律。结果表明,3种土壤不同植被呼吸速率相比,旱季红壤和棕色石灰土的土壤呼吸速率均有：林地〉灌草地（P〈0.05）,黑色石灰土的土壤呼吸速率有：灌草地〉林地（P〈0.05）;雨季为红壤：灌草地〉林地（P〈0.05）,石灰土：林地〉灌草地（P〈0.05）。灌草地土壤呼吸速率对温度湿度的响应比林地敏感。西南喀斯特地区土壤呼吸特征的变化因植被类型不同而存在差异。不同的植被覆盖状况会影响到土壤呼吸对不同土壤类型的敏感程度。     

土地利用方式和施肥管理对黑土物理性质的影响

为了探讨东北黑土区土壤水分的调控能力及其影响因素以及土壤水分对降水和不同植被覆盖的响应,以海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站内的长期定位试验为基础,利用中子水分仪测定土壤体积含水量,研究裸地、休闲地以及包括单施有机肥、化肥+秸秆还田、单施化肥和不施肥4种处理的农田耕层土壤物理性质和土壤水分动态.结果表明:与休闲地相比,农田土壤容重增加7.47％,而孔隙度、饱和含水量和田间持水量均呈降低趋势,分别下降2.59、6.04和1.90百分点;肥料的施入尤其是施用有机肥和秸秆还田能够改善土壤物理性质;裸地土壤物理性质最差.由于植被耗水量较大,农田和休闲地土壤剖面年平均体积含水量显著低于裸地,施用化肥和秸秆还田可显著降低农田土壤剖面年平均体积含水量.各处理土壤剖面水分变异系数均随土壤深度的增加(0～70 cm深处)而呈先减小后增加趋势.由于植被生长的耗水作用,休闲地和农田土壤水分变化比裸地强烈,秸秆还田加剧了农田土壤水分的变异.土壤储水量的动态变化与降水量之间存在明显相关性,不同土地利用方式和施肥管理对浅层土壤储水量的影响较大,但随着土壤深度的增加,各处理对土壤储水量的影响越来越不明显.     

三江平原退化湿地和农田土壤养分的比较研究

三江平原农业开垦导致地表水位和土壤水分下降,原生湿地退化为沼泽化草甸和典型草甸,或者直接转化为水田和旱田.退化湿地与农田土壤养分的对比研究结果表明,4种样地类型0-30 cm土层土壤有机质含量为水田＞沼泽化草甸＞旱田＞典型草甸,全氮含量差异与有机质含量差异相一致,速效磷含量为水田＞旱田＞沼泽化草甸＞典型草甸.这说明在湿地退化为典型草甸的过程中土壤养分严重下降,水分状况是影响湿地土壤养分下降的关键因素;但是农田土壤养分仍然保持较高水平,主要是由于耕作、施肥等非水分因素的影响.由此可见,水分条件和人为干扰共同决定了退化湿地和农田土壤养分状况.     

塔里木荒漠河岸林植物群落演替下的土壤理化性质研究

选择塔里木荒漠河岸林内典型、有代表性的不同演替阶段的群落,对其土壤理化性质进行研究。结果表明：土壤理化性质在演替方向和土壤剖面上表现出较强的规律性。演替后、中期表层土壤（0～20 cm）粘粒质量分数比初期分别减少了1.28%、64.29%、土壤砂粒质量分数分别增加了3.08%、17.23%,土壤明显变粗沙化。群落演替能明显增大土壤容重与非毛管孔隙度,降低土壤总孔隙度、毛管孔隙度、孔隙比、土壤水分质量分数、最大持水量、毛管持水量和最小持水量。演替后、中期表层土壤非毛管孔隙度比初期分别增大了33.78%、36.087%,土壤水分质量分数分别降低了85.57%、97.77%,演替后期最大持水量、毛管持水量分别比初期降低了40.28%、9.27%,导致土壤固相率减小,气相率增大,土壤持水供水能力与抗风蚀性能减弱。土壤有机质、全氮与碱解氮、全磷与速效磷、全钾与速效钾、盐分质量分数随群落演替呈降低趋势。演替后期表层土壤有机质、碱解氮、全磷与速效钾质量分数分别比初期降低了38.68%、60.71%、23.58%、66.93%,其土壤理化性质退化最显著。地下水位下降是引起荒漠河岸林植物群落逆向演替的驱动力。当前随人类干扰强度增强（水土资源开发）,塔里木荒漠河岸林土壤结构与土壤生态功能随之受到破坏与衰退,而保持合理的生态水位则是维持荒漠河岸林生态系统稳定的有效途径。     

风蚀条件下人类活动对高寒草地水分保持功能影响的定量模拟

青藏高原是我国重要的生态屏障,具有重要的水源涵养功能。高寒草地生态系统退化将严重地影响高原的水源涵养功能。为了定量研究人类活动对青藏高原高寒草地水分保持功能的影响,采用大型风洞实验,模拟人类不同的干扰方式和干扰程度对高寒草地土壤水分保持功能的影响。实验样品采自青藏高原三个草地类型:高寒草甸、草原化草甸和高寒草原。干扰方式包括破坏草地地上部分和根系,干扰程度包括轻干扰、中度干扰、重度干扰和全部破坏。实验结果表明,地上部分破坏后,土壤含水率均有下降,降幅分别为:QZ1为6.9%～9.2%、QZ2为6.8%～10.1%、QZ3为9%～10%;当根系遭到破坏后土壤含水率的降幅则分别为:QZ1为16%～30%,QZ2为17.25～32.1%,QZ3为22%～50%,显然,根系破坏后土壤含水率降幅远大于地表植被破坏后的情形。因此,植被根系是高寒草地水分保持功能的关键。随着干扰程度的加剧,土壤含水率在迅速下降。从试验模拟结果看,三个草地类型中土壤水分保持功能分别是高寒草甸>草原化草甸>高寒草原。     

川西亚高山针叶林次生演替对土壤持水量的影响

次生演替已成为川西亚高山针叶林迹地上的主要演替方式之一.选择川西米亚罗林区现有次生演替序列草地、灌丛、次生桦木林、原始针叶林为对象,研究川西亚高山森林采伐迹地次生演替过程中土壤物理性质以及持水性能的变化规律.结果显示,草地、灌丛和次生桦木林与原始针叶林相比,土壤容重差异性显著,分别增加了52.17%、44.93%、17.39%,土壤总孔隙度和非毛管孔隙度差异性显著,分别减少了13.61%、11.60%、4.66%和14.44%、12.62%、0.52%;关于土壤持水性能,原始针叶林有着最高的土壤最大持水量和土壤非毛管持水量,分别为2 315.44 t/hm2和751.40 t/hm2,随着次生演替进行,土壤非毛管持水量显著增加,细根和土壤有机质是导致土壤持水量变化的原因之一.综上所述,较之原始针叶林,其他3种演替阶段的土壤蓄水能力都遭到了不同程度的破坏.前期采伐破坏了土壤物理结构,土壤仍留有"记忆",叠加上后期干扰,改变了土壤物理性质,使其具有较高的土壤容重和较低的土壤总孔隙度,因而土壤持水性能相对较差.上述研究可为加快川西亚高山针叶林迹地生态功能恢复提供科学依据.(图3表3参50)     

喀斯特生境下AMF侵染对任豆生长的影响

喀斯特地区土壤退化,植被定植更新困难,丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)具有增强植物养分吸收能力和抵抗逆境胁迫能力。研究喀斯特生境下植物与AMF共生效果,选择优势菌种促进喀斯特植被恢复,对于提高植物定植成活率具有重要作用。以豆科植物任豆(Zenia insignis)幼苗为试验材料,盆栽条件下,选取喀斯特优势菌种-摩西球囊霉(Funneliformis mosseae)、根内球囊霉(Rhizophagus intraradices),2种菌根真菌混合菌剂进行接种,培养180 d,研究贫瘠喀斯特土壤生境和养分较高的滇柏林下土壤生境下AMF对任豆生长影响。结果表明:摩西球囊霉、根内球囊霉和混合接种均能侵染任豆根系,幼嫩根系更易侵染,木质化根系侵染率下降。接种摩西球囊霉,贫瘠喀斯特土壤生境下,株高、地径、地上生物量、地下生物量和总生物量分别提高68.92%、56.18%、83.90%、42.20%和67.34%;养分较高的滇柏林下喀斯特土壤生境下,株高、地上生物量、地下生物量和总生物量分别提高48.05%、6.77%、7.92%和8.89%;根内球囊霉处理接种效应低于摩西球囊霉和混合接种处理,对生物量增长为负效应,混合接种处理接种效应介于单接种之间,摩西球囊霉接种效果优于根内球囊霉和混合接种。摩西球囊霉在贫瘠喀斯特土壤生境下发挥的促生效应优于养分较高的喀斯特土壤,可作为喀斯特侵蚀区植被恢复菌根真菌干扰途径的优势菌种,混合接种作为接种剂具有单接种兼容效应。     

马尾松林地与玉米地土壤有机碳的分异研究

林农生态系统转化对土壤有机碳(SOC)组成和来源产生了较大的影响,但不同学者的结论仍然存在一定差异,且这一转化过程对土壤溶解性有机碳(DOC)的影响鲜有报道.基于这一背景,该研究在贵州中部区域选择马尾松(Pinus massoniana)林地和玉米(Zea mays L.)地土壤作为研究对象,通过对SOC和DOC含量和同位素组成的测定,分析林农生态系统转化前后土壤有机碳的分异.结果表明,在马尾松林地剖面中,SOC和DOC含量随剖面深度的变化幅度均大于玉米地土壤,DOC含量最大值出现在5～10 cm处;銼O13C和銬O13C随着土壤深度的加深有所偏正,但銬O13C在剖面中的变异远大于銼O13C,其极差分别为5.015‰和2.431‰;通过对比銬O13C和銼O13C的差异,说明其0～5 cm的DOC主要来源于新成枯枝落叶,而土体内部DOC则主要来自土壤腐殖类物质的转化.在玉米地剖面中,銼O13C和銬O13C随着土壤深度的加深有所偏负,但整个剖面中两值的差异较小,DOC主要来源于土壤腐殖类物质的转化;SOC来源于玉米植物体有机碳(C4-C)的比例介于2.55%～20.80%之间,随剖面层次的加深有降低趋势,但出现"之"字形反复;DOC中C4-C的比例在剖面0～40 cm间较为相近(25.94%～34.54%),40 cm以下则急剧下降(3.18%～15.65%).     

土壤微生物量和土壤呼吸对降雨的响应

本研究在北京门头沟龙凤岭水土保持科技示范园内进行,降雨前后连续测定土壤微生物量和土壤呼吸,探讨土壤微生物量和土壤呼吸对降雨的响应。结果表明：干旱的土壤降雨后土壤微生物量和土壤呼吸骤升随后逐渐衰减,第1场降雨后土壤微生物量碳、氮和土壤呼吸分别是干旱期的3.08、2.83、2.50倍,第2场降雨后土壤微生物量碳、氮和土壤呼吸分别是干旱期的1.08、1.63、1.68倍,降雨使土壤微生物量和土壤呼吸产生的激增效应仅持续1 d。第3场降雨量仅为0.40 mm,土壤微生物量和土壤呼吸增加的幅度不是很大。     

施肥与设施栽培措施对土壤微生物区系的影响

微生物肥料的施用能显著增加土壤中放线菌的数量，而降低细菌和霉菌的数量；施用有机肥对土壤微生物有较大的影响，其中，有机肥与无机肥，有机肥与生物肥配合施用的影响尤为明显，与对照相比，土壤中细菌数量分别增加109．8％和405．0％，放线菌数量分别增加320．3％和215．0％，而真菌数量分别降低44．0％和47．2％。大棚栽培条件下土壤微生物数量高于露地；在大棚中，种植年限长的土壤微生物数量低于种植年限短的。     

阿特拉津对不同肥力土壤磷酸酶的影响

通过室内恒温培养法，研究除草剂阿特拉津对4种长期定位施肥处理下的土壤的磷酸酶活性的影响。试验结果表明，在阿特拉津质量分数不同和处理时间长短不同的情况下，阿特拉津对土壤磷酸酶的活性既有激活作用又有抑制作用。在试验过程中，4种不同肥力的土壤其磷酸酶活性随着处理时间的延续而呈现出“降低→升高→降低→升高”的消长趋势。不同阿特拉津质量分数对磷酸酶的影响没有规律，同一质量分数处理既有激活作用，也有抑制作用。在4种不同肥力的土壤中，磷酸酶活性最高的是以氮、磷、钾无机肥配合有机肥施用的土壤。     

Unexpected control of soil carbon turnover by soil carbon concentration

Soils are a key component of the terrestrial carbon cycle as they contain the majority of terrestrial carbon. Soil microorganisms mainly control the accumulation and loss of this carbon. However, traditional concepts of soil carbon stabilisation failed so far to account for environmental and energetic constraints of microorganisms. Here, we demonstrate for the first time that these biological limitations might have the overall control on soil carbon stability. In a long-term experiment, we incubated ¹³C-labelled compost with natural soils at various soil carbon concentrations. Unexpectedly, we found that soil carbon turnover decreased with lower carbon concentration. We developed a conceptual model that explained these observations. In this model, two types of particles were submitted to random walk movement in the soil profile: soil organic matter substrate and microbial decomposers. Soil carbon turnover depended only on the likelihood of a decomposer particle to meet a substrate particle; in consequence, carbon turnover decreased with lower carbon concentration, like observed in the experiment. This conceptual model was able to simulate realistic depth profiles of soil carbon and soil carbon age. Our results, which are simply based on the application of a two-step kinetic, unmystify the stability of soil carbon and suggest that observations like high carbon ages in subsoil, stability of carbon in fallows and priming of soil carbon might be simply explained by the probability to be decomposed.     

长期定位施肥田土壤酶活性的动态变化特征

为探讨长期施肥条件下玉米生育期内土壤酶活性的动态变化及其与土壤肥力的关系,该文对北京褐潮土定位试验田第12年的土壤酶以及土壤养分因子进行了测定和分析.结果表明.土壤过氧化氢酶、磷酸酶在玉米拔节期出现活性高峰.土壤脲酶在玉米拔节期及成熟期出现两个活性高峰,土壤蔗糖酶在整个玉米生育期内活性变化幅度较小.长期施肥能明显提高土壤中蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性,其中有机肥与化肥配施对于增加土壤中蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性尤为显著.长期施肥降低土壤中过氧化氢酶活性.并且以NPK配施有机肥处理的土壤过氧化氢酶活性降低幅度最大.土壤酶之问及其与土壤养分因子之间具有明显相关性,其中蔗糖酶、脲酶及磷酸酶与土壤养分各因子均呈显著或极显著正相关,除碱解氮外,过氧化氢酶与其余各养分因子呈显著或极显著负相关.     

紫花苜蓿改良盐渍土对土壤微生物活性和养分含量的影响

为探讨干旱地区种植紫花苜蓿改良盐渍土对土壤微生物生物量及其活性和土壤养分的影响,选择河西走廊黑河流域国有临泽农场的草甸盐土荒地作为对照,研究了种植紫花苜蓿2、3、4年后的改土效果。结果表明：与CK相比,连续种植4年后,所测定的土壤化学性质和微生物化学性质指标都发生了极显著（P〈0.01）的有利变化,电导率下降5.96 mS.cm-1,pH下降0.25,有机碳增加1.50 g.kg-1,微生物生物量碳增加48.93 mg.kg-1,微生物熵上升0.43%,荧光素二乙酸酯水解率提高10.87μg.g-1.h-1,碱解氮增加17.37 mg.kg-1,速效磷增加2.87 mg.kg-1,速效钾增加44.93 mg.kg-1。相关分析表明,微生物生物量碳、微生物熵、荧光素二乙酸酯水解率、碱解氮、速效磷、速效钾与土壤有机碳之间极显著（P〈0.01）正相关,相关系数分别为0.86、0.80、0.87、0.85、0.79、0.80,而与电导率之间极显著（P〈0.01）负相关,相关系数分别为-0.83、-0.79、-0.84、-0.86、-0.88、-0.78。研究认为,种植紫花苜蓿对草甸盐土有显著的改良效果,电导率下降,有机碳含量提高,微生物活性增强,速效养分含量增加。     

施用营养型土壤改良剂对水稻产量和土壤肥力的效应

探讨了营养型土壤改良剂(简称改良剂)对水稻产量、土壤酸度、土壤养分、土壤肥力和土壤物理性能的效应。连续2年4造水稻试验结果表明,施用改良剂比对照稻谷产量增加8.6%~11.3%(平均10.3%),增产达极显著水平,并且有良好后效。施用土壤改良剂具有提高pH,降低活性Al,增加N、P、K有效养分和代换性K、Ca和Mg的效果。     

模拟降雨下土壤前期含水量对土壤可蚀性的影响

土壤前期含水量是导致土壤可蚀性动态变化一个重要因素.利用人工模拟降雨试验,以我国亚热带地区的14种典型土壤为研究对象,在各试验小区上分别设定3种不同的土壤前期含水量水平,研究土壤前期含水量对不同土壤可蚀性的影响.结果表明,14种土壤类型在3种不同土壤前期含水量水平下土壤可蚀性K值都存在动态变化,但不同土壤类型其可蚀性K值随土壤前期含水量变化的变动幅度不同,同一土壤可蚀性K值在土壤前期含水量变化范围内最高和最低值之间最高相差达到16倍;不同土壤类型可蚀性K值随土壤前期含水量变化的变动趋势也不同,其中绝大多数土壤可蚀性K值随前期土壤含水量的升高而增大,根据土壤可蚀性K值的变动趋势可以分为三类,首先,9种土壤的可蚀性K值随前期土壤含水量的升高而增大;其次,4种土壤可蚀性K值随前期土壤含水量升高先升高后降低,变化趋势大致呈倒"U"型;第三,仅有1种土壤的可蚀性K值随土壤前期含水量的升高而减小.     

岩溶表层带土壤温度和含水率对呼吸作用的影响

全球环境变化对岩溶区的碳循环产生重要的影响,而土壤呼吸作用在全球环境变化的影响和反馈的过程中具有十分重要的作用。因此,以岩溶区的岩溶表层带为研究对象,研究了土壤呼吸作用与土壤温度和大气降水量之间的响应机理和内在联系。研究结果表明：岩溶表层带的土壤呼吸作用具有单峰型的季节性变化特征。洼地0~5、10~20 cm 的土壤呼吸速率在范围变化分别为82.58 mg· m-2· h-1至412.89、151.39 mg· m-2· h-1至523 mg· m-2· h-1,最大值出现在8月中旬。坡地0~5、10~20 cm的土壤呼吸速率在范围变化55.05 mg· m-2· h-1至412.89、137.63 mg· m-2· h-1至495.47 mg· m-2· h-1,最大值出现也在8月中旬。洼地的土壤呼吸作用相对强于坡地,主要是由于坡地土壤相对洼地土壤较薄并且容易被降水冲刷搬运。在大气降水量不成为限制土壤呼吸作用的因子下,土壤温度为主要控制土壤呼吸作用的因子。因此,该研究可为控制土壤呼吸作用缓和大气CO2的升高和温室效应应对策略,为国家固碳减排的科学决策提供理论依据。