土地利用变化对西南喀斯特土壤团聚体组成、稳定性以及C、N、P化学计量特征的影响

土壤团聚体稳定性和养分化学计量特征对土地利用变化的响应研究,以及对当前脆弱生态环境保护与修复具有重要意义.为探明西南喀斯特山地土地利用方式变化对土壤团聚体组成、稳定性与C、 N、 P养分化学计量特征的影响规律,选取了西南喀斯特典型区域为研究区,针对7种主要土地利用方式建立了系列样地,开展了土壤团聚体组成与稳定性、团聚体C、 N、 P含量与计量比特征研究.结果表明,土地利用变化显著影响了土壤团聚体稳定性.玉米地和撂荒地的土壤团聚体稳定性相对较高,草地和裸地的团聚体稳定性相对较低,土壤团聚体稳定性总体随土层增加呈现降低趋势.不同土地利用方式土壤团聚体C、 N和P含量存在显著差异.疏林地和撂荒地土壤团聚体C和N含量较高,草地土壤团聚体C和N含量较低,裸地和撂荒地土壤团聚体P含量相对较高.土地利用变化对土壤团聚体C、 N和P计量比也存在明显影响.乔木林地、疏林地和撂荒地土壤团聚体C∶N相对较高,草地土壤团聚体C∶N最低;乔木林地和疏林地土壤团聚体C∶P较高,明显高于其他土地利用方式;乔木林地、疏林地和灌木林地土壤团聚体N∶P较高,明显高于裸地和撂荒地.喀斯特土壤团聚体组成和稳定性与土壤C、 N...     

复垦对土壤颗粒组成、分形维数、团聚体影响

徐州市铜山县柳新采煤塌陷复垦区的井工采煤区土地塌陷及复垦对土壤颗粒组成、土壤结构、容重等造成严重影响。借助激光粒度仪检测了塌陷地及其复垦土壤颗粒粒径分布,分别采用干筛和湿筛法对团聚体进行了筛分。运用分形原理研究了土壤的分形维数,并采用团聚体平均直径、破坏率、水稳性团聚体含量等指标分析了复垦对团聚体稳定性的影响。结果表明,土壤颗粒组成在塌陷地和未塌陷地区总体表现为上层到下层黏粒含量逐渐增加、粉粒逐渐减少;复垦对土壤颗粒组成进了重新分配,层次间表现明显紊乱特征。土壤分形维数变化范围在2.00~2.20之间,平均分形维数表现为未塌陷地复垦土壤塌陷地,分别为2.193、2.164、2.086,复垦土壤表现为复垦14 a复垦24 a复垦1 a。复垦过程中土壤水稳性团聚体比例、团聚体平均直径均有很大程度提高,且复垦时间越长,提高越大,水稳性团聚体破坏度逐渐降低,团聚体稳定性也逐渐增强。统计分析表明,土壤颗粒分形维数、土壤团聚体稳定性与土壤颗粒组成具有一定的相关性。复垦重建过程改善了塌陷地土壤状况,土壤颗粒组成、分形维数及团聚体结构趋于向正常土壤方向转变。     

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.     

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.     

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...     

黄土台塬土地利用方式对土壤水稳性团聚体稳定性影响

论文以黄土台塬不同土地利用方式为对象,采用几何平均直径（GMD）、平均重量直径（MWD）、分形维数（D）、破坏率（PAD）、峰凸系数（C_E）和偏倚系数（C_S）对其土壤>0.25 mm团聚体进行分析,探讨土地利用方式转变对土壤团聚体水稳性的影响及其最佳评价指标的选择。结果表明：不同利用方式土壤团聚体含量、GMD及MWD均表现为耕地<乔灌混交林地<乔木林地<天然草地<灌木林地;林和草的种植有利于促进土壤较大粒径团聚体的形成,其土壤1~5 mm粒级团聚体占>0.25 mm团聚体总量比重显著（53.90%~80.20%）,结构非均匀性明显（灌木林地和天然草地土壤尤为突出）;而耕地土壤0.25~1 mm粒级团聚体占>0.25 mm团聚体总量比重较大（约81%）,结构呈均匀性;林地和草地土壤剖面由上而下团聚体优势粒径逐渐变小,结构差异逐渐减弱,该趋势灌木林地和天然草地较为缓慢,而耕地在整个剖面上均呈优势粒径较小,结构均一;GMD和C_S可较好地衡量整个剖面土壤团聚体水稳性,而PAD可更好地描述0~20 cm深度。     

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.     

煤矿复垦地不同恢复模式下土壤特性研究——以黑岱沟露天煤矿为例

以准格尔旗黑岱沟露天煤矿复垦区主要植被类型为研究对象,进行了土壤容重、土壤有机质含量及氮、磷、钾养分状况的调查分析.结果表明,各种植被类型均能有效地改良土壤,但以豆科灌丛对土壤容重的改良效果最明显;不同植被类型土壤养分含量有明显的差异.在9种植被类型和一个裸地对照类型中,混合植被配置土壤有机质高于草地和高大乔木纯林;复垦区土壤中以裸地对照区有机质含量最低,油松 柳 沙棘、锦鸡儿和杨 沙棘各种类型的乔、灌混合林提高土壤有机质含量的效果明显优于其他植被类型,各种植被群落下土壤氮、磷含量均明显高于对照区(裸地).     

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.      

皆伐油松林不同恢复措施下团聚体与球囊霉素分布特征

以未扰动油松林为对照,研究了油松林皆伐后在不同措施下恢复为幼林地、灌木地和撂荒地0~20cm土层团聚体稳定性、团聚体中球囊霉素相关土壤蛋白(GRSP)和有机碳(SOC)含量变化特征.结果表明:与对照相比,幼林地团聚体稳定性显著降低(P0.05),而灌木地及撂荒地团聚体稳定性显著增加.不同恢复措施团聚体中易提取球囊霉素相关土壤蛋白(EE-GRSP)分布的变化趋势与团聚体稳定性一致,灌木地团聚体中EE-GRSP含量相比对照显著增加且最大.灌木地和撂荒地大团聚体(250μm)中总量球囊霉素相关土壤蛋白(T-GRSP)含量相比对照显著增加而撂荒地粉黏粒团聚体(53μm)中T-GRSP含量显著减小.粉黏粒团聚体中EE-GRSP含量普遍大于其他粒径团聚体;微团聚体(53~250μm)中T-GRSP含量普遍大于其他粒径团聚体.相比于其他粒径团聚体,大团聚体中T-GRSP可以更准确的反映土壤碳库的变化,团聚体稳定性更依赖于大团聚GRSP.     

阳新县复垦工矿废弃地土壤重金属污染及潜在生态风险评价

为探究湖北省阳新县复垦工矿废弃地土壤重金属污染状况及其潜在生态风险,对研究区采集的69个复垦工矿废弃地表层土壤样品中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn 8种重金属元素的含量进行了测定,在此基础上分别采用内梅罗综合污染指数法和潜在生态风险指数法对复垦土壤中重金属污染程度和潜在生态风险进行了评价。结果表明:研究区复垦土壤中重金属元素Cd、Cu、Hg、Pb和Zn的含量均值高于湖北省土壤元素背景值,存在一定程度的富集,部分复垦土壤中重金属元素As、Cd、Cu和Ni的含量超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)中的土壤污染风险筛选值,超标率分别为8.7%、4.3%、10.1%和1.4%;复垦土壤中无清洁级别,预警、轻度污染、中度污染和重度污染土壤分别占1.48%、69.57%、18.84%和10.14%,各类型复垦土壤中重金属污染程度依次为金属矿采选废弃地其他工矿废弃地砂石场废弃地煤矿采选废弃地,复垦土壤中各重金属单因子污染指数依次为CdCuHgPbZnNiAsCr;复垦土壤中重金属元素As、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的单项潜在生态风险均处于低生态风险级别,而Cd和Hg最高分别达到较高和极高生态风险级别,复垦土壤重金属综合生态风险中,低生态风险、中等生态风险和高生态风险级别的土壤分别占66.67%、30.43%和2.90%,无极高生态风险级别的土壤。总体而言,研究区复垦土壤中重金属元素Cd和Cu的污染较突出,但考虑到毒性响应,复垦土壤中重金属Hg和Cd的污染更应引起警惕。     

无锡太湖保护区工矿废弃地土地生态修复效应研究

以无锡市滨湖区工矿废弃地复垦用地为例,研究土地废弃地复垦下土壤质量情况.通过对土壤总氮(TN)、总磷(TP)、重金属等指标的监测分析.得出如下结论:(1)监测样点土壤pH处于中性或偏碱性,土壤保肥能力明显不足,工矿复垦用地土壤pH与土壤阳离子交换量(CEC)呈较为显著的线性负相关.(2)工矿废弃地复垦用地土壤TN、TP在较低水平,与土地用地类型有关.复垦为园林用地的样点土壤TN、TP含量高于复垦为耕地的样点.土壤TN含量与土壤质地有关,与土壤CEC呈一定程度的平行关系.(3)局部重金属含量超出土壤环境质量标准(GBl5618-1995)一级保护区的标准,Ni污染最高,其次为Zn.复垦为园林用地对土壤质量有较大的改善.表明开展研究区域的土地生态修复相当必要,工矿废弃地宜先复垦为园林用地,再结合实际改造为目标用地.在无锡太湖保护区,应该以蓝藻的充分利用和现有的植物修复方法为手段,进行土地生态修复的进一步研究.     

安太堡露天矿复垦地不同人工植被恢复下的土壤酶活性和肥力比较

人工重建植被是露天矿复垦地植被恢复,提高土壤质量的主要途径之一.选择适宜的人工植被对快速恢复土壤质量具有重要意义.本文主要研究了安太堡露天矿复垦地油松-刺槐-柠条混交林、沙棘-刺槐-柠条-沙枣混交林和苜蓿地的土壤养分含量及酶活性,综合评价了这3种不同植被类型对土壤肥力恢复效果.结果表明,随着植被恢复的进行,土壤养分含量均有增加,油松-刺槐-柠条混交林的土壤养分含量显著高于其它样地.从以养分含量和酶活性权重计算的土壤综合肥力指标值(IFI)可知,油松-刺槐-柠条混交林IFI值最高.综合来看,对土壤重建效果最好的为油松-刺槐-柠条混交林,其次是沙棘-刺槐-柠条-沙枣混交林,再次为苜蓿.     

滇池双龙流域不同土地利用方式下土壤侵蚀与土壤养分分异

在滇池双龙流域选取耕地、撂荒地、草地和林地4种土地利用方式,分别取0～40 cm土壤样品,测定样品中的137Cs比活度及w(TN)、w(TP)、w(TOC),同时根据土壤有机质中δ13C(稳定性碳同位素丰度)的剖面分布特征,分析不同土地利用方式对该流域土壤侵蚀程度、土壤养分分异及有机质来源和变化的影响. 结果表明:①耕地、撂荒地、草地和林地土壤的137Cs比活度分别为0.65、0.21、3.92和0.61 Bq/kg,土壤侵蚀模数大小表现为耕地>撂荒地>林地>草地. ②不同土地利用方式下,土壤剖面w(TOC)、w(TN)和w(TP)的平均值差异显著(P<0.001);w(TOC)表现为草地＞林地＞耕地＞撂荒地,w(TN)表现为草地＞耕地＞林地＞撂荒地,w(TP)表现为耕地＞草地＞林地＞撂荒地;各种土地利用方式土壤剖面养分质量分数均随土壤深度增加呈降低趋势. ③耕地、撂荒地、草地和林地土壤的δ13C平均值分别为-22.28‰±1.49‰、-23.29‰±0.24‰、-26.32‰±0.25‰和-25.94‰±0.22‰,推断该区域土壤有机质主要来源于陆生C₃植物. 土壤剖面δ13C的变幅差异反映了土壤有机质分解程度的强弱,δ13C变化规律表现为耕地＞林地＞草地＞撂荒地. ④土壤侵蚀模数越大,w(TOC)和w(TN)越低,草地和林地土壤侵蚀程度较低,土壤养分流失量较小,更有利于土壤质量的改善和流域水环境的保护.      

冀东地区铁矿废弃地生态治理效果评价研究

矿山废弃地生态恢复效果评价是对恢复生态系统的生态稳定性和生态质量的评价过程。该文以冀东铁矿废弃地为研究对象,以本区低山丘陵区代表性植被—荆条-酸枣灌草丛为生态背景,选择易于反映土壤和植被恢复效果的生态因子作为评价指标,建立了生态恢复效果的综合评价系统;基于木本乡土植物的生长状况可反映生态系统结构的稳定性和所处演替状态的观点,评价系统中引入迁入乔灌木本植物种类作为评价自然植被恢复效果的指标。针对冀东地区主要铁矿废弃地类型进行了案例适用性评价。     

矿区植被恢复方式对土壤微生物和酶活性的影响

矿区废弃地生态退化形势严峻,生态修复已成为矿区可持续发展的主要措施,土壤微生物和酶活性可作为评价土壤恢复质量的敏感因子.本研究将以山西省安太堡煤矿复垦区作为对象,分析植被恢复方式对土壤微生物和酶活的影响.结果表明,不同植被方式对土壤理化特征、参与氮代谢的3类菌群(固氮菌、硝化细菌和反硝化细菌)和4种酶活性(蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶和多酚氧化酶活)均有显著影响.土壤总氮含量与固氮菌和硝化细菌数量均显著相关,而与反硝化细菌不相关.多酚氧化酶活性与有机碳和总氮含量之间为负相关,而其它3种酶与有机碳和总氮之间呈正相关.通过主成分分析计算综合肥力指标,刺槐-油松混交林土壤综合肥力指标最高,而未复垦综合肥力指标最低.可见,刺槐-油松混交林是晋西北干旱区矿区复垦较为适宜的植被恢复模式.     

废弃地复垦与赛场投建探讨

针对我国工矿废弃地复垦存在的问题,本文首先分析了现有复垦方式存在的问题,提出在工矿废弃地因地制宜的投建赛场进行复垦,并从复垦后的功能结构、投资收益估算等方面对赛场投建复垦方式与国内外现有复垦方式进行了对比,赛场投建的复垦方式在耕地保护、投资获益与生态改善三方面可以更好的平衡。     

金属矿复垦中的污染防治与生态复垦设计探讨——以广东云安县高枨铅锌矿为例

矿区土地生态复垦与重建是保护环境、减少矿产开采对周围生态环境破坏与污染的重要途径。金属矿废弃地的重金属污染和植物生长条件的严重劣化导致了矿区废弃地植被恢复和生态重建的效率低下、速度十分缓慢。因此,有效治理重金属污染并选择适宜的恢复植被品种是进行金属矿山废弃地植被重建和生态恢复的关键。文章以广东高枨铅锌矿复垦方案为例,在分析预测矿区土地破坏与污染状况的基础上,结合项目区地形地貌等特点,提出了尾矿库和废石场污染的三阶段防治措施:(1)化学钝化措施;(2)工程阻隔措施;(3)植被生长层建立或生态恢复的生物措施。根据当地气候条件及土壤特点,对适宜的植物品种进行了严格的筛选和组配,提出了尾矿库和废石场生态复垦规划设计方案以重建人工生态系统。     

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.     

基于生态功能的滨海湿地土壤质量综合评价方法构建及实证分析

构建了基于生态功能的滨海湿地土壤质量综合评价方法,并以胶州湾滨海湿地为研究对象,评价了其各土地利用类型的各生态功能(生物多样性维持功能、养分维持功能、碳储存功能)指数以及综合质量指数.结果表明：(1)研究区内生境质量在时空上,总体呈现出较低的水平;各类土地利用类型中,沿海滩涂具有较高的生境质量水平,而建设用地表现出最低的生境质量水平.(2) 1990～2019年,未利用地向耕地或草地转化有利于碳储量增加,而建设用地持续转入是导致碳储量减少的主要因素.(3)研究区的土壤养分状况总体为中等水平,耕地土壤养分状况最优,而建设用地和未利用地处于中等偏下水平.(4)整体上,不同土地利用方式下土壤质量存在显著差异,土壤质量综合指数从大到小表现为：耕地>林地>滩涂>未利用地>草地>养殖池>建设用地.结果表明,在不同土地利用方式下人为干扰的程度和过程对土壤生态质量的影响差异明显.