土壤养分空间估测方法研究综述

土壤养分是土壤提供的植物生长发育所必需的营养元素。由于受到自然因素和人为因素的共同作用,土壤养分具有高度的空间变异性。土壤的这种特性不仅表现在区域尺度上,而且也表现在田块尺度上。在研究方法上经历了从传统统计学到地统计学,再到神经网络、地理信息技术以及高精度曲面建模等新方法的不断改进过程。文章从地统计学方法引入到土壤养分空间变异研究中为出发点,论述了国内外基于地统计学的土壤养分空间变异的研究现状,主要包括利用地统计学方法来确定合理的土壤采样数目,土壤养分空间变异的定量化研究,土壤养分空间变异的尺度效应;然后简述了神经网络、地理信息技术、高精度曲面建模等技术在土壤养分空间变异研究中的研究现状和应用。最后对比分析了各种研究方法在应用中存在的缺陷,同时指明了今后应加强作物生长的不同时期土壤养分的空间变异性、土壤在四维空间尺度上的演变机理以及环境信息获取的不确定性等方面的研究。     

秦岭中段撂荒地植被恢复过程中土壤微生物代谢特征

明确撂荒地植被恢复过程中土壤微生物养分限制特征及其驱动机制对揭示土壤养分循环和维持生态系统稳定具有重要意义.以秦岭中段不同年限撂荒地为研究对象,通过测定土壤理化性质、5种胞外酶活性[β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、纤维二糖水解酶(CBH)、β-1,4-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)和酸性磷...     

三江源区不同建植年代人工草地群落演替与土壤养分变化

研究了了三源区不同建植期人工修复草地在不同演替阶段毒杂草[主要是甘肃马先蒿(Pedicularis kansuensis)]的入侵规律、数量特征,植物群落物种组成、生物苗和草地质最以及土壤养分、微生物活性的变化规律.结果表明,不同建植期人工修复草地植物群落的种类组成、植物功能群组成和群落数量特征存在显著差异.随着演替时间的推移,人工草地群落盖度、高度、物种数、生物最和多样性指数均表现出"V"字型变化规律,杂类草--甘肃马先蒿的数量特征变化尤为明显,在4 a的人工草地群落中开始局部入侵,在5～6 a的人工草地群落中大面积入侵,其入侵速度、入侵面积达到高峰期.土壤的含水量、容重、土壤中有机质、氮素和磷素在演替过程(7 a、9 a草地)中逐渐降低,到一定时期又逐步增加;随着演替的进行,不同建植期人工草地的土壤微牛物生物量碳和酶活性均呈"V"字型,变化.对于退化生态系统的恢复首先是植被恢复,其次是土壤肥力的恢复.土壤有机质等养分的积累、微生物活性的改善不仅能使土壤-植物复合系统的功能得以恢复,同时也能促进物种多样性的形成,有利于人工草地群落稳定性的提高.在试验区尽管植被恢复演替进行得比较缓慢,但从土壤发展的角度看,仍属进展演替.所以,在退化高寒草甸的恢复过程中,若降低和有效控制外界的干扰(如围栏封育),可为退化草地恢复提供繁殖体与土壤环境,实现人工草地逐步向恢复(正向)演替进行.图3表6参34     

近地层O3污染对陆地生态系统的影响

随着全球气候变化对生态环境的影响日益增加,近地层臭氧(O3)污染的环境生态效应备受人们关注.现有研究表明,陆地生态系统的温室气体NOx和CH4释放、矿质能源消耗和机动车辆尾气排放量的增加将加剧近地层O3污染.O3污染通过降低植物叶片气孔导度、光合速率和净同化作用,改变同化物的分配,进而抑制植物生长和加速植物老化,导致作物和林木减产.O3污染导致植物-土壤系统碳积累和周定降低势必影响未来全球碳动力学和碳预算,而植物和根系生长受到抑制则不利于土壤养分、水分的吸收进而影响植物-土壤系统养分循环,但目前报导极少,尚无法准确判断对全球碳和养分循环的影响,亟待深入研究.由于环境因素间具有互作效应,目前模拟研究过多集中O3与CO2增加对陆地生态系统的复合效应方面,而与其它环境因子(如O3与NO、SO2、水分、温度等)的复合效应研究偏少,不利于在全球气候变化背景下深入了解与预测O3污染对陆地生态系统的影响程度与趋势.基于研究现状,未来应加强:(1)地表O3监测网络建设和监测,结合田间试验和建模加强草地、森林和农田生态系统对O3污染的响应研究;(2)长期定位研究,侧重陆地生态系统对O3污染连合其它温室气体、温度增加等模拟未来气候情景下的环境响应研究;(3)O3污染下土壤.植物系统碳循环和固定研究;(4)O3污染条件下优势植物和农作物在不同时空条件下的土壤.植物系统养分利用研究;以期为判断和预测全球气候变化背景下陆地生态系统对近地层O3污染加剧的响应程度与趋势提供数据资料和科学依据.     

农用地土壤-作物系统对畜禽粪便养分消纳能力的评价

从土壤对养分消纳能力和作物养分需求角度出发,利用空间分析和地统计学方法,以北京市大兴区为例,进行了以地块为单元的农用地土壤-作物系统对畜禽粪便养分消纳能力评价.结果表明,大兴区农用地土壤-作物系统对畜禽粪便养分消纳能力整体一般,81.65%的农用地处于中下水平.除了因为大兴区的土壤保肥吸收能力整体不强外,还与大兴区的种植结构与种植面积有关,特别是高肥力的耕地与设施农业用地占地比例较小.     

合肥城市绿地土壤特点

以合肥市一环内绿地土壤和近郊蜀山森林公园土壤为对象,研究了土壤表层0~10 cm的理化特性,分析了全磷与速效磷,速效磷与潜在酸度之间的关系。结果表明,市区绿地土壤的容重平均值为1.41 kg/cm3,土壤电导率显著高于近郊森林土壤;城市绿地土壤pH值多在7.51~8.50之间,与森林土壤相比,碱性化趋势明显;城市土壤具有明显的富磷和贫氮特征,其全氮含量平均值为1.44 g/kg,全磷含量平均值为792.0 mg/kg、速效磷含量为50.6 mg/kg,分别是近郊森林土壤的0.64倍、2.9倍和5.1倍;城市土壤全磷与有效磷含量呈显著的正相关(r=0.79,p=0.000);潜在酸度与有效磷含量呈显著负相关(r=0.65,p=0.000)。     

橡胶种植对纳板河流域热带雨林生态系统的影响

通过实地调查数据对云南纵向岭谷区纳板河自然保护区热带雨林生态系统(包括不同海拔高度的3个样地),不同种植年限的人工橡胶林(分别为种植8 a、种植20 a和种植30 a的3个样地)及1个次生林样地,植被和土壤的比较研究,定量分析了橡胶种植对热带雨林生态系统的影响.研究结果表明,①热带雨林随海拔高度的下降,生物量和土壤养分含量均呈增加趋势;中海拔热带雨林物种丰富度最高,群落层次丰富.②热带雨林开采为橡胶林之后,群落层次结构简单化,物种多样性明显下降,地上生物量下降,土壤养分状况变劣,次生林介于二者之间.研究结果可以为该地区土地的持续利用与生物多样性保护提供依据.     

马尾松林下栽植闽粤栲对生态系统养分循环的影响

通过定位监测和取样分析,研究了马尾松林下栽植闽粤栲对生态系统养分循环的影响.结果表明:林木各组分养分含量排列顺序表现为叶>枝>皮>根>干.总体而言,在马尾松林下套种阔叶树后,除N、Ca元素外,各组分其它养分含量普遍高于纯林.土壤养分元素含量排列顺序为K>Mg>Ca>N>P,混交林土壤中N、P元素含量要高于纯林.马尾松混交林中,林木5种元素总量为3 801.45 kg hm-2,比纯林高71.57%;养分元素的年净积累量为267.74 kg hm-2a-1,是纯林养分净积累量的2.30倍;养分总归还量为426.27 kg hm-2,是纯林的1.69倍.混交林养分利用系数为:N(0.14),P(0.10),K(0.49),Ca(0.16),Mg(0.20);周转时间(a)为:N(15.52),P(94.70),K(2.66),Ca(9.87),Mg(7.53).纯林养分利用系数为:N(0.13),P(0.06),K(0.31),Ca(0.16),Mg(0.20);周转时间(a)为:N(16.83),P(105.27),K(3.95),Ca(8.69),Mg(6.91).林下栽植阔叶树使林木的N、P、K元素的周转期缩短,养分利用系数增加.因此,将现有的马尾松纯林改造成混交林是解决目前马尾松纯林地力衰退的一个非常好的途径.     

温度对小叶海金沙生长的影响

用野外调查测定和室内模拟的方法研究了温度对小叶海金沙生长的影响.结果表明,小叶海金沙疯狂生长群落中的温度比正常生长群落高,且温度与其净光合速率呈极显著正相关,而这两种类型群落内大气相对湿度以及光照差异较小.此外,土壤养分和土壤pH与小叶海金沙的生长速度无明显的关联性.根据研究结果推测:温度可能是小叶海金沙疯狂生长原因之一.     

不同土地利用方式下的地表径流磷输出及其季节性分布特征

在太湖流域利用为期3年的田间试验研究了不同土地利用方式下的土壤侵蚀和径流磷流失特征.结果表明,径流量和土壤侵蚀量都是竹园<板栗园<蔬菜地<玉米-油菜轮作.旱耕地上玉米-油菜轮作和蔬菜种植条件下磷的主要流失途径为泥沙搬运,磷的年均流失量分别为2.67kg.hm-2和2.79kg.hm-2,而竹园和板栗园则分别只有0.28kg.hm-2和0.66kg.hm-2.土壤侵蚀和磷流失主要发生在6~8月降雨集中分布的梅雨和台风季节.旱地上板栗园与玉米-油菜轮作2种利用方式的经济收益接近,但前者土壤侵蚀和磷流失量分别只有后者的6.7%和24.7%,在太湖地区种植板栗是值得鼓励的土地利用方式.稻田水旱(水稻-油菜)轮作条件下,磷主要随农田排水流失,降雨时间和施肥等农事活动的间隔长短在很大程度上决定了磷的年流失量,3次最大的流失事件中磷的流失量可达到全年磷流失的70%以上.稻田水旱轮作方式磷的年均流失量为0.93kg.hm-2,分别只有旱地玉米-油菜轮作和蔬菜地的34.8%和33.3%.因此,根据不同土地利用方式下磷输出量的差异及其季节分布特征合理调整土地利用格局,并在暴雨集中期尽量减少施肥和翻耕等农事活动,可以降低农田生态系统磷的输出.