城市垃圾肥在锡矿尾砂库植被重建中的应用

在广西大厂矿区废弃的锡矿尾砂库上进行植被的重建试验。设对照组、垃圾肥处理组和覆土组,种植固氮植物银合欢(Leucaenaleucocephala)。100d时采样分析,垃圾肥处理组的银合欢生长状况最好,重金属从土壤到植物的迁移明显降低,说明在锡矿尾砂库植被重建中,可以利用垃圾肥替代土壤,银合欢可以作为锡矿尾砂库植被重建的先锋树种。     

蒋家沟泥石流频发区不同植被类型与土壤养分及酶的关系

不同植被类型区内的植物群落结构与土壤养分、土壤酶活性具有耦合关系,为揭示泥石流频发区土壤养分及酶活性对地上植被的响应规律,运用野外调查和实验室分析相结合的方法,研究云南蒋家沟泥石流频发区扭黄茅草地(Heteropogon contortus)、坡柳灌丛(Salix myrtillacea)以及9年、15年和26年新银合欢纯林5种典型样地群落结构、土壤养分、土壤酶活性及其关系.结果显示:植物多样性指数排序为坡柳灌丛扭黄茅草地26年新银合欢纯林15年新银合欢纯林9年新银合欢纯林;扭黄茅草地和坡柳灌丛的土壤有机质(OM)显著大于不同林龄的新银合欢纯林(P0.05);扭黄茅草地和坡柳灌丛的C:P和N:P大于不同林龄新银合欢纯林;植物多样性指数(辛普森指数、香农-维纳指数)与土壤有机质、蔗糖酶(Invertase)呈现显著的正相关(P0.05);且有机质和蔗糖酶呈现极显著的正相关(P0.01).本研究表明,多样性指数高的地上植被群落有助于泥石流频发区积累土壤肥力,可一定程度地提高土壤生物活性.     

泥石流频发流域物源区坡面不同植被类型土壤质量综合评价

为了解不同植被类型对土壤质量的影响效应,以泥石流频发区云南东川蒋家沟流域的花生、石榴、扭黄茅、坡柳和新银合欢5种植被类型为研究对象,分析不同植被类型土壤的理化性质和生物酶活性,运用土壤质量综合指数法,探讨泥石流频发流域物源区坡面不同植被类型的土壤质量状况.结果显示:坡柳、扭黄茅的土壤通透性和结构稳定性优于新银合欢、花生和石榴,坡柳的保水性最好,新银合欢和花生较差;扭黄茅和坡柳的有机质(95.84 g/kg和91.05 g/kg)、全N(4.06 g/kg和4.51 g/kg)、水解N(162.09 mg/kg和157.24 mg/kg)含量显著高于新银合欢、石榴和花生,石榴的有效P(101.96 mg/kg)和速效K(352.58 mg/kg)含量最高;扭黄茅的氧化还原状况最好,花生最差;5种植被类型土壤质量综合指数的大小依次为:坡柳(0.68)扭黄茅(0.60)石榴(0.56)新银合欢(0.45)花生(0.33).研究表明,坡柳和扭黄茅对改良土壤、提高土壤质量的效果较好,新银合欢和花生较差,泥石流频发流域应以坡柳等灌木及原生扭黄茅等草本作为植被恢复的优选植被,同时应实施退耕措施,做好保肥工作,以有效提高土壤质量.     

川西南不同植被木本物种多样性与土壤有机碳积累

为了探讨川西南不同植被对物种多样性维持和土壤有机碳积累的生态效应,以四川宁南县高山栲Castanopsis delavayi天然林、26年生赤桉Eucalyptus camaldulensis×新银合欢Leucaena leucocephala混交林和新银合欢Leucaena leucocephala纯林为研究对象,同时以附近的退化荒地为对照,调查其木本物种多样性、植被结构及表层土壤有机碳积累。结果显示:天然林具有较高的物种多样性。人工林木本物种多样性显著高于对照荒地,但显著低于天然林(P0.05)。在川西南,天然林一旦遭到破坏,物种多样性很难得到恢复。人工林呈乔、灌、草3层,植被结构显著优于对照荒地(荒地没有乔木层,灌木层只有一种树种),植被结构的改善有利于物种多样性的增加。赤桉×新银合欢混交林和新银合欢纯林表层土壤有机碳储量分别为(63.39±1.47)和(64.89±1.69)t·hm-2,显著高于对照荒地,但显著低于天然林(P0.05)。表层土壤有机碳储量的变化趋势与物种多样性的变化相似,物种多样性与表层土壤碳储量似乎相互促进。但物种多样性与土壤碳储量的关系还有待于进一步研究。     

垃圾填埋场植被恢复及其环境影响因子的研究

对中山市一个关闭了5a左右的垃圾卫生填埋场进行植被恢复、土壤、填埋气和植物自然定居与植被恢复等方面的调查研究。结果表明：垃圾填埋场的土壤偏碱性，场内土壤的盐分、含水量、有机质和重金属等含量远远高于场外的对照土壤。填埋场的植被自然恢复得很好，总盖度达到98％，以草本植物为主，灌木为辅，另外还有少量的藤本植物和乔本存在。本次调查共记录高等植物74种，隶属63属30科。优势种为狗牙根，亚优势种包括苦楝、胜红蓟、蟛蜞菊、加拿大飞蓬、小牵牛、鸭跖草、少花龙葵、鸡矢藤、红斑一品红、牛筋草、类芦和田菁等12种植物。其中类芦、加拿大飞蓬和胜红蓟是本垃圾填埋场植被恢复先锋植物。场内的填埋气含量显著地高于对照样方，但与其它垃圾填埋场相比，其填埋气的含量较低，因此填埋气对植被恢复的限制作用也相对较小。影响本填埋场植被恢复的环境因子主要是土壤的营养成分、重金属和填埋气。最后，提出了对垃圾填埋场进行植被恢复时应采取的关键措施。图1表5参19。     

固氮植物篱改善退化坡耕地土壤养分状况的效果

在四川宁南县坡地农业实验站对固氮植物篱在坡耕地上防治水土流失和改良土壤的效果进行了长期定位研究．结果表明等高固氮植物篱在防治土壤养分退化方面效果明显：与传统顺坡种植（ＣＫ） 相比,在坡耕地上培植新银合欢（Ｌｅｕｃａｅｎａｌｅｕｃｏｃｅｐｈａｌａ） 等高植物篱和山毛豆（Ｔｅｐｈｒｏｓｉａ ｃａｎｄｉｄａ）等高植物篱,正常耕作３～６ ａ 后,作物带土壤全氮可增加８０％ ～１３０％ ,有机质增加２０％ ～４０％ ,有效钾和阳离子交换量等养分均有不同程度增加．由于肥力状况改善,等高植物篱处理的农作物产量也明显高于ＣＫ．     

垃圾堆肥在北方潮土地区的农用研究

研究结果表明：垃圾堆肥具有促进作物增产的作用，并不会引起重金属污染。但在北方潮土地区，垃圾肥施用量以４０～５０ｔ·ｈｍ－２·茬－１为宜。过量施用垃圾肥不仅会引起施肥经济效益明显降低，且会引起土壤砂化。研究还表明，粘质土壤对垃圾肥有更大的容纳量。     

垃圾肥在潮土上对花生的增产效果

在潮土上施用垃圾肥对花生产量和品质影响的研究结果表明，在较贫瘠的土壤上，垃圾肥单独或与Ｎ、Ｐ化肥配合施用，都有明显的增产效果：单独施用比对照增产率为９．３％～２９．１％，与化肥配合施用增产率为１０．８％～２０．５％。垃圾肥施用量在１５～３０ｔ／ｈｍ２时可获较高的增产效益。施用垃圾肥对花生仁中的粗蛋白质、粗脂肪和全磷含量有一定的提高。尽管所施用垃圾肥中含有一定量的有害元素，如Ｃｄ、Ｐｂ、Ｃｒ等，但花生仁中这些元素含量并不高，说明施垃圾肥是安全的。试验结果还表明；施用垃圾肥能提高土壤有机质、全氮以及有效Ｎ、Ｐ、Ｋ的含量。特别是有效微量元素含量提高幅度较大，Ｚｎ、Ｃｕ、Ｂ各处理平均是对照的２～１０倍，Ｆｅ、Ｍｎ、Ｍｏ比对照提高１７％～３８％。     

土壤施加垃圾堆肥的允许负荷量

利用城市生活垃圾堆肥进行生菜、青菜、小麦三种作物的盆栽试验，并根据作物中金属元素Ｃｄ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｐｂ、Ａｓ的含量，探讨了三种土壤施加垃圾堆肥的效果及允许负荷量，结果表明：土壤消纳垃圾肥的潜力很大，但不同土壤类型对垃圾肥的负荷量有明显差异。     

长期施肥对红壤性水稻土碳库管理指数和双季水稻产量的影响

农业土壤碳储量和碳固定是全球变化及碳循环研究值得关注的重要问题。水稻土是我国主要的农业土地利用类型。土壤活性有机碳和碳库管理指数是描述土壤质量和评价土壤管理水平的良好指标,因此研究长期施肥对红壤性水稻土壤活性有机碳、土壤碳库管理指数及水稻产量的影响具有非常重要的实际意义。基于33年的长期田间定位试验,研究了不同施肥对红壤性水稻土碳库管理指数及双季水稻产量的影响。试验设置5个处理,即对照(CK)、氮肥(N)、氮肥与磷肥配施(NP)、氮磷钾肥配施(NPK)和无机肥与有机肥配施(NPKM)。结果表明,连续施肥33年后,不同施肥处理土壤总有机碳含量、土壤活性碳含量和碳库管理指数顺序均为NPKMNPKNPNCK。单施无机肥处理土壤有机碳增加约42.05%~60.23%,NPKM处理土壤有机碳增加约70.35%。单施无机肥对土壤活性碳含量的影响均不显著,NPKM处理对土壤活性碳含量的影响均显著;与CK相比,不同施肥处理土壤微生物量碳、可溶性有机碳、活性有机碳和颗粒有机碳含量增幅分别为13.19%~67.70%、2.11%~23.41%、2.42%~99.37%、8.18%~31.27%,且NPKM处理效果优于单施无机肥。长期施肥处理土壤碳库管理指数均有不同程度增加,单施化肥对土壤碳库管理指数均无显著影响,NPKM处理对土壤碳库管理指数影响显著。各施肥处理的双季水稻年产量顺序为NPKMNPKNPNCK,NPKM处理的双季水稻年产量增幅最大,为109.87%~118.8%,晚稻产量高于早稻产量。因此,有机肥和无机肥配施对水稻高产稳产和提升碳库管理指数有重要的作用。     

植物篱枝叶中P、K、Ca和Mg的矿化过程

对新银合欢、山蚂蝗等6种植物篱枝叶中养分矿化过程的研究结果表明：枝叶中P、K、Ca和Mg随不同树种和不同处理而异，以圣庭树和黑荆树的矿化最慢，埋入土壤的新银合欢枝叶比置于地表的矿化快；在前4－6wk内矿化均较快，累积矿化量达到比较稳定的水平，在12wk内所有枝叶中K矿化比例为80％－95％，P为60％－85％，Ca为25％－72％,Mg为20％－64％。除K外，埋入土壤的枝叶中P、Ca和Mg累积矿化量在矿化过程中波动较大，而覆盖地表的枝叶则随时间平稳上升，枝叶分解过程中残余物的P、K、Ca和Mg存在一个相对富集时期，P和K含量在前12wk趋于降低，而残余物中Ca和Mg含量趋于升高。植物篱枝叶中P、K、Ca、Mg的矿化过程可用单指数模型Mt%=M0%[1-exp(-κt)]较好拟合（式中Mt%和M0％分别为t时刻枝叶中某养分矿化百分比和该养分的矿化势，κ为该养分的矿化常数），P、Ca和Mg在矿化过程中波动较大，通过单指数模型拟合所得到的这6种植物篱枝叶中矿质元素矿化的半减期与实际观测结果接近。在实际应用中，可以根据相应植物篱枝叶养分矿化的半减期、初始矿化势率，以及农作物生长对养分的需要，合理制定植物篱的刈割时间和枝叶的使用时间与方式，充分发挥枝叶养分的作用和提高农作物产量。图4表6参16。     

泥石流频发区山地土壤环境因子与植被群落垂直梯度及其关系分析——以云南小江流域为例

海拔梯度和土壤环境是影响山地植被群落结构的关键因素,为揭示泥石流频发区植被群落的空间分布与演替规律,通过SPSS主成分分析、皮尔逊相关性分析和CANOCO5.0二维排序研究云南小江流域泥石流频发区山地生态系统土壤环境因子和植被群落的垂直梯度分异及其相互关系.结果表明:在海拔梯度上,土壤的垂直地带性分异规律与纬度地带性分异规律类似,从高到低依次为温带地带性土壤、北亚热带地带性土壤和亚热带地带性土壤;草本植被大致可以划分为鹅绒委陵菜(Potentilla anserina)–扭黄茅(Heteropogon contortus)群落、醡浆草(Oxalis corniculata)–牛尾蒿(Artemisia dubia)群落和苞茅(Hyparrhenia bracteata)群落3类;因该区地质灾害及人为干扰严重,生态环境恶化,原生乔木群落已极少分布,现以华山松、云南松人工林为高山主要植被类型,松柏混交林为亚高山主要植被类型,桉树、新银合欢人工林为低山主要植被类型.从典范对应分析(CCA)排序结果来看,不同植被群落与土壤环境因子之间的关系存在明显分异.综上,海拔梯度、土壤有机质、土壤全磷和重金属(铜、锰)含量是影响泥石流频发区植被群落格局的主要因素.图2表7参35     

露天煤矿复垦生态系统碳库研究进展

露天煤矿开采作为世界范围内的主要采煤方式,在满足人类能源需求和促进社会经济发展的同时,也造成矿区生态环境破坏和生态系统固碳能力退化。研究露天煤矿土地复垦过程中生态系统碳库动态变化不仅对认识区域碳平衡具有重要意义,该变化过程还可以作为露天煤矿土地复垦效果的重要判断指标。综述了国内外露天煤矿复垦林地、复垦草地以及复垦耕地生态系统碳库动态变化的研究。已有的研究成果表明,(1)露天煤矿复垦林地、复垦草地和复垦耕地生态系统土壤碳库均较自然恢复地要高,有的矿区甚至比原地貌要高。干旱区煤矿土地复垦初期以草地固碳效果较好,而半干旱和湿润区煤矿复垦以林地效果较好。同一生态系统,碳储量随植物物种及植物配置方式而异。(2)矿区土壤碳库呈现"U"型动态恢复过程。林地土壤有机碳年均增长量为0.20~6.27 Mg·hm-2;草地为0.30~3.37 Mg·hm-2;林草混合复垦模式为0.31~2.80 Mg·hm-2。(3)复垦林地生态系统碳库主要存储在植被中,而复垦草地则主要存储在土壤中。(4)土壤碳库主要受土壤理化性质、地上植被、复垦年限、立地条件以及复垦工艺等因素影响。因此,矿区土地复垦中应注重排土场微地形优化,筛选适宜物种,优化植被配置模式和改进复垦措施,以加快矿区复垦生态系统碳库恢复。针对露天煤矿生态系统碳库研究现状,提出未来我国露天煤矿复垦生态系统碳库的研究重点,包括加强植被碳库、土壤无机碳库及总碳库全生命周期研究,加强荒漠区露天煤矿碳库研究,以期为全面认识我国露天煤矿复垦生态系统碳库研究提供科学依据。     

长期定位施肥对土壤微量元素含量的影响

在25年长期定位试验研究基础上,分析了无肥、N、NP、NPK、N 有机肥和N 秸秆6个不同施肥处理的0～20cm土壤微量元素B、Fe、Mn、Cu和Zn的质量分数变化。结果表明:不同施肥处理的土壤有效B和有效Zn均为增加,分别是试验基础数值的2.9倍～4.7倍和1.0倍～4.7倍。N 有机肥处理质量分数最高,无肥处理最低。有效Fe、Mn、Cu的质量分数除N 有机肥处理的Fe和Cu增加了0.95mg·kg-1和0.43mg·kg-1以外,都呈现出下降的趋势。各处理的土壤全量Fe呈减少趋势,全量Mn、Cu和Zn除无肥处理和Cu除单施N肥处理稍有减少以外,都呈现增加的趋势。全量Cu和Zn以N 有机肥处理质量分数最高,N 秸秆和施用P肥处理次之。施用以垃圾、畜禽废弃物为原料的有机肥以及施用P肥等可以增加土壤微量元素,施肥是影响土壤微量元素质量分数变化的重要因素。     

高寒草甸土地退化及其恢复重建对土壤碳氮含量的影响

针对我国青藏高原草地大面积退化及由此引发的一系列生态环境问题,从土壤生态功能恢复和区域可持续发展的角度出发,将原生高寒嵩草草甸封育系统作为对照,研究了土地退化对土壤碳氮含量的影响,检验了不同人工重建措施(3个人工种植处理:混播、松耙单播、翻耕单播和1个自然恢复处理)对土壤碳含量的相对影响程度。研究结果如下:原生植被封育处理每平方米土壤平均碳、氮含量分别为7.47kg和0.647kg,而重度退化地碳、氮含量分别为3.67和0.448kg·m-2,可以推算,由于土地退化而造成的土壤(0~20cm层)碳氮丢失量分别为3.80kg·m-2和0.199kg·m-2,即高寒草甸土地退化导致0~20cm土壤层中50.87%的有机碳和30.75%的氮流失,可以看出高寒草甸土壤退化后流失的碳比氮多;混播处理、松耙单播处理、翻耕单播处理和自然恢复处理土壤单位面积有机碳含量分别是原生植被土壤有机碳的70.5%,69.0%,49.0%和80%,单位面积氮含量分别是原生植被土壤全氮的86.9%,88.7%,71.1%和91.7%。但是,与重度退化地相比,除翻耕单播处理外,其它恢复重建措施均能部分恢复系统的碳氮含量,因此,将重度退化地进行自然恢复或松耙混播重建多年生植被可以作为系统固定碳(碳汇)的一个途径。     

利用垃圾堆肥改良水稻土Ⅱ:对水稻土中重金属含量和花卉生长的影响

根据上海市农业产业结构调整过程中对土壤的要求，从资源化利用上海市城市生活垃圾堆肥的角度出发，将堆置多年的垃圾堆肥应用于土壤改良．为了研究在此过程中对土壤环境质量的影响，我们设置了不同的垃圾堆肥施用量：0、7．5、15、22．5kgm^-2．在其上分别种植了大叶醉鱼草和紫菀，经过1个完整的生长季节，研究土壤中7种重金属含量的变化：Pb、zn、Cu、Cd、Cr、Hg和As．结果表明，垃圾堆肥对土壤的环境质量存在一定的负面影响，随着垃圾堆肥施用剂量的增加，土壤中的重金属含量也随之增加，但在本实验的垃圾堆肥用量下，重金属的含量指标均符合国家三级土壤环境质量标准，且大部分指标达到国家二级标准．同时，实验结果也表明，重金属在水稻土中的分布主要集中在0～20cm土层内，对20～40cm土层影响较小，没有出现重金属下渗问题．植物的生长量指标为确定垃圾堆肥的施用剂量提供了1个有效的参数，结果表明上海地区水稻土对垃圾堆肥的最大负荷量为15kg/m^2。     

施肥对不同农田土壤微生物活性的影响

采用室内恒温培养研究了施肥对不同农田土壤微生物活性的影响。结果表明，在红壤、水稻土和潮土中，土壤微生物量、土壤酶活性大小顺序均为有机肥配施无机肥处理＞单施有机肥处理＞单施无机肥处理，但对脲酶来说，其活性大小顺序为有机肥配施无机肥处理＞单施无机肥处理＞单施有机肥处理。从土壤类型来看，土壤微生物量碳、氮和土壤酶活性大小以水稻土最大，潮土次之，红壤最小。３种土壤的微生物量、土壤酶活性在培养的４５～６０ｄ之间分别达到最大值，以后逐渐下降。部分单施无机肥处理的土壤微生物量、土壤酶活性最大值比单施有机肥处理、有机肥配施无机肥处理提前１５ｄ。相关分析表明，有机肥配施无机肥处理及单施有机肥处理，３种土壤的土壤微生物量碳、氮与土壤过氧化氢酶、转化酶、蛋白酶、脲酶及速效养分呈显著或极显著的相关性；单施无机肥处理中，土壤微生物量碳、氮与土壤过氧化氢酶、蔗糖转化酶、蛋白酶、脲酶显著或极显著相关，与部分速效养分相关不显著。     

微波消解ICP-AES法测定土壤及植物中的重金属

建立了微波消解、电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)同时测定赣南钨矿区尾砂库的土壤和植物中重金属的测试方法.结果表明:土壤和植物分别经HNO3-HF-HClO4(4∶ 5∶ 2)和HNO3-HClO4(8∶ 2)消解后完全分解,适当增加RF功率和雾化速率有利于提高重金属的信噪比,采用内标法有效地改善了检测结果的准确度和精密度.土壤和植物分析方法的加标回收率分别为96.0%-113.6%和97.2%-107.0%,RSD分别为1.31%-4.16%和1.59%-4.17%.     

施肥对不同农田土壤微生物活性的影响

采用室内恒温培养研究了施肥对不同农田土壤微生物活性的影响。结果表明，在红壤，水稻土和潮土中，土壤微生物量，土壤活性大小顺序均为有机肥配施无机肥处理〉单施有机肥处理〉单施无机肥处理，但对脲酶来说，其活性大小中顺序为有机肥配施无机肥处理〉单施无机肥处理〉单施有机肥处理。     

亚高山森林不同演替阶段物种间作用对土壤酶的影响及其对不同肥料的响应

为揭示西南亚高山森林恢复过程中不同演替阶段物种间相互作用对土壤酶活性的影响,采用盆栽试验,选取亚高山森林演替后期针叶树种云杉(Picea asperata)和阔叶树种红桦(Betula albo-sinensis)以及演替中期灌丛树种高山柳(Salix oritrepha),研究物种间相互作用对土壤酶活性的影响及其对不同施肥种类(无机肥和有机肥)的响应.结果表明:(1)与对照相比,添加有机肥提高了土壤多酚氧化酶、转化酶、纤维素酶和蛋白酶活性;添加无机肥后,土壤转化酶活性增加了16%-41%,纤维素酶和蛋白酶活性却显著降低;多酚氧化酶活性在单栽高山柳土壤中增加129%,而在红桦土壤中降低了43%.(2)对照组中,蛋白酶活性表现为在高山柳土壤显著低于红桦、云杉土壤;无机肥组中,蛋白酶活性表现为云杉土壤红桦土壤高山柳土壤;转化酶活性在无机肥和有机肥组中均表现为云杉根系土壤显著低于红桦和高山柳根际土壤;(3)物种混栽后,在对照组中,除云杉-红桦混栽土壤蛋白酶活性低于单栽红桦和云杉土壤蛋白酶活性外,其余物种两两混栽后土壤酶活性与单栽植物土壤酶活性没有显著差异性;但是添加无机肥和有机肥后,与单栽植物土壤酶活性相比,物种混栽可提高土壤蛋白酶和转化酶活性.(4)不同土壤酶活性受不同的土壤因子调控.可见,不同种类植物根际土壤酶活性对无机肥和有机肥的响应不同,而且物种间相互作用对土壤酶的影响及其对肥料的响应因物种而异;本研究结果不仅为认识亚高山森林恢复演替过程中微生物功能和养分循环对植物作用与施肥的响应机制提供了重要的科学依据,还为深入了解西南亚高山森林植被更新与恢复的影响机制提供了重要支撑.(图3表2参27)