庐山不同森林植被类型土壤特性及其健康评价

土壤作为森林生态系统的一个重要因子,评价森林土壤健康状况对森林健康的维护经营以及森林系统功能的发挥具有重要意义。在系统调查和分析庐山8种森林植被类型土壤特性的基础上,评价指标分别从物种多样性以及不同的森林土壤特性中进行筛选,包括物种多样性系数、枯落物层厚度、腐殖质层厚度、土层厚度、容重、粘粒含量、有机质、p H值、阳离子交换量、全氮、水解氮、有效磷、速效钾、磷酸酶活性等指标,基于SPSS19.0软件对所获得数据进行差异性检验和相关分析,确定各项指标的权重,应用合适的土壤健康评分函数,将测得的指标值转换为对应指标的分值,最后通过加权综合法,计算其土壤健康指数,并对不同森林植被类型土壤健康状况进行评价。结果表明,8种森林植被类型下最终的土壤健康指数大小排序为:针阔混交林(0.78)常-落混交林(0.72)灌丛(0.69)常绿阔叶林(0.67)落叶阔叶林(0.64)竹林(0.59)马尾松林(0.53)黄山松林(0.46)。     

向家坝工程扰动区不同修复类型边坡土壤养分及土壤酶活性特征

土壤养分和土壤酶活性是土壤质量评价的重要指标，为明确向家坝工程扰动区不同修复类型边坡土壤养分及土壤酶活性特征，该研究以向家坝工程扰动区4种不同类型的人工恢复边坡：植被混凝土（CBS）、厚层基材（TBS）、客土喷播（OSS）、框格梁（FBS）为研究对象，以天然林（NF）边坡为对照，测定分析土壤养分含量、土壤酶活性及其相关关系。结果表明：（1）4种人工恢复边坡土壤pH均高于NF，且均属碱性；（2）CBS、TBS土壤全量养分和土壤速效磷含量均显著高于OSS、FBS和NF；TBS显示出土壤氮营养的明显优势、CBS显示出土壤磷营养的明显优势；（3）人工恢复样地土壤蔗糖酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶酶活整体高于NF；OSS、FBS土壤脲酶、蔗糖酶、纤维素酶和磷酸酶活性差异均不显著；（4）TBS当前状态接近接近NF；OSS、FBS在土壤养分和土壤酶活性两方面均呈现较大的相关性。综上，CBS、TBS两种人工恢复手段对于向家坝工程扰动边坡土壤养分持续性和土壤酶活性影响较好，TBS发展趋近天然林，OSS、FBS对于土壤酶活性影响积极，但养分累积效果稍差。     

三峡库区林地土壤有机碳含量特征及效应

对三峡库区典型林分林地土壤有机碳（SOC）含量特征及对土壤物理性质、土壤结构和土壤养分效应进行研究,以期为三峡库区生态环境建设提供依据。结果表明：SOC含量表现为表层（A层）土壤（12.06～45.18 g/kg）明显大于下层土壤,大一个数量级。从土壤表层到底层,SOC含量呈明显下降趋势。由相同立地条件的灌木林改造而来的农地土壤（改造年限8 a）各层土壤SOC含量都有所降低,土壤表层SOC含量降低了10%,土壤平均有机碳含量降到为灌木林地的66%。三峡库区SOC含量与土壤物理性质直接相关,SOC含量与土壤容重和土壤毛管孔隙度存在最为明显的线性关系〖WTBX〗（R2=0.83,0.83,n=19,p<0.01）。土壤有机碳直接参与了土团聚体的形成,SOC含量与土壤团聚度和土壤团聚状况均有较好的相关关系（R2=0.62,0.76,n=19,p<0.01）。各林地土壤中氮元素含量最高,速效氮含量约为速效磷的6倍,为速效钾的2.5倍。SOC与土壤主要营养元素（N,P,K）关系中,对N元素作用最明显,特别是速效氮〖WTBX〗（R2=0.66,n=19,p<0.01）,对磷的矿化起主要作用,与钾元素关系不明显。土壤有机碳是决定N和P矿化的主导因子,从土壤表层到底层C/N比值呈下降趋势,C/P值约为C/N值的6倍。阳离子交换量（CEC）与土壤团聚度之间有明显的相关关系〖WTBX〗(R2=0.49,n=19,p<0.01〖WTBZ〗)。SOC对CEC的作用主要通过改变土壤结构而实现。     

挺水植物水田芥对镉的积累特性研究

通过前期的初步研究发现,挺水植物水田芥(Nasturtium officinale R.Br.)地上部分镉含量超过了超富集植物的临界值(100mg/kg),可能是镉超富集植物。为进一步了解水田芥在不同镉浓度梯度条件下的镉积累特性,通过盆栽试验研究了不同土壤镉浓度(0、25、50、75、100mg/kg)对水田芥生长特性、镉耐性和镉积累特性的影响。结果表明:随土壤镉浓度的增加,水田芥根系和地上部分镉含量增大,分枝数量、根系生物量、地上部分生物量、抗性系数及叶绿素SPAD值均呈降低的趋势。当土壤镉浓度大于0mg/kg时,随着土壤镉浓度的增加,水田芥的根冠比呈增加的趋势。土壤镉浓度为50~100mg/kg时,水田芥地上部分镉含量均大于100mg/kg,最大值为214.84mg/kg(土壤镉浓度为100mg/kg),地上部分富集系数(BCF)大于1,但转运系数(TF)小于1。在土壤镉浓度为50mg/kg时,水田芥地上部分镉积累量达到最大值,为192.233μg/株。因此,水田芥是一种镉富集植物,适合用于土壤镉污染浓度在50mg/kg以内的水田修复。     

鄂西长江小流域土地利用方式对土壤团聚体稳定性的影响

探究土地利用方式对长江中游小流域土壤团聚体稳定性的影响,为鄂西地区土地合理利用与管理以及土壤结构改良提供借鉴.以下牢溪小流域5种不同土地利用方式(柏树林、蔬菜地、石坎农田、撂荒地、天然林)土壤为研究对象,对比分析各土地利用方式间土壤团聚体粒径组成及稳定性差异.结果 表明:(1)柏树林、石坎农田、撂荒地和天然林土壤团聚体以＞2 mm为优势粒级,平均为57.66％,蔬菜地以＜0.25 mm微粒径团聚体为主,均值为60.86％;(2)林地(柏树林和天然林)土壤稳定性和抗蚀性要优于农用地(石坎农田和蔬菜地),耕地撂荒提升团聚体稳定性;(3)分形维数D与破坏率PAD、可蚀性K呈正相关,与团聚体直径(MWD和GMD)和水稳性大团聚体WR0.25呈负相关,分形维数较好反映小流域土壤团聚体的稳定性和抗侵蚀性.对流域内林区的封育是提升土壤结构稳定性的最优管理方式.     

蒌蒿(Artemisia selengensis L.)修复洞庭湖土壤Cd污染的强化措施研究

〖HTSS〗洞庭湖土壤镉污染严重,蒌蒿（Artemisia selengensis L.）是在洞庭湖湿地新发现的一种对镉具有较强富集能力的优势植物,已证实该种植物对土壤中的镉具有较好的修复效果和潜能,将来可作为洞庭湖土壤镉污染的理想修复材料。以南洞庭湖Cd污染土壤为栽培基质,分别在蒌蒿幼苗期、成株期添加EDTA等7种螯合剂和调控物质,研究了不同添加物对蒌蒿生长状况及Cd富集效果的影响。结果表明,HEDTA、EDTA、DTPA等3种螯合剂不同程度地降低了蒌蒿地上部分的生物量,但增加了土壤中有效态Cd的含量,使蒌蒿茎叶中Cd的富集浓度分别上升了35.5%、984%、421%,可显著提高蒌蒿的修复效果;生石灰的添加则使土壤有效态Cd明显减少,抑制了蒌蒿对Cd的富集;有机腐殖质和复合肥的施加虽促进了蒌蒿生长,但未对其富集效果产生显著影响;幼苗期施加调控物质,在植株生物量、Cd富集浓度及土壤有效态Cd含量等方面造成的影响均大于成株期     

汉江与嘉陵江源区黄土的风化成土强度及其在土壤系统分类中的归属

以汉江源区(李家河村)和嘉陵江源区(杨家山村)黄土剖面为研究对象,对其粒度、元素组成、团聚体等进行分析与对比,探究两地土壤成土强度与系统分类归属.结果表明两江源区的土壤风化成土特征级类明显不同:(1)两地土壤团聚体主要分布在0.25～1 mm范围内,但汉江源区(LJH)土壤上部的大团聚体含量R0.25值(83.73％)、平均重量直径MWD值(2.17)和几何平均直径GMD值(1.11)均大于嘉陵江源区(YJS)的土壤(其R0.25值为69.81％,MWD和GMD值分别为1.06、0.47),团聚体稳定性更强,而剖面中下部则相反,土体稳定性弱于后者;(2)嘉陵江源区土壤的风化程度仅达到低等向中等强度过渡阶段,与其相比,汉江源区土壤的钾钠比值和残积指数较高、硅铝铁率和淋溶系数较低,钙、钠等易溶元素风化淋失更强,产生的富铝黏土矿物更多,达到中等风化强度,故后者风化成土强度远大于前者;(3)在土壤系统分类中,汉江源区黄土母质发育的土壤可归为斑纹简育湿润淋溶土,嘉陵江源区土壤可归为普通钙积干润淋溶土.     

重金属面源污染模拟及其不确定性分析——以湘江株洲段镉污染为例

基于我国现有的环境数据条件,将复杂的分布式水文、泥沙模拟（采用SWAT模型）与简化的输出系数方法进行有效整合,建立了可实际应用的流域重金属面源污染负荷模型。应用所建模型对湘江株洲段所属汇水区域的镉面源污染进行动态模拟,并进行不确定性分析。模拟结果显示,研究区镉面源污染负荷总量约为2 435kg/a,受污染土壤对于镉面源负荷量贡献率达657%。土壤侵蚀过程对研究区的面源污染过程起控制作用,因此,土壤污染防治和水土保持是该区域镉面源污染管理的关键。土壤污染程度高且易侵蚀的地区（如清水塘工业区及其邻近地区）是防治的重点区域,而每年的4月和5月是防治的重点时期。不确定性分析结果显示,超过50%的概率下,研究区镉面源负荷总量处于2 000～3 000 kg/a这一范围,但仍有可能低于1 500 kg/a或高于4 000 kg/a     

缙云山针阔混交林碳通量变化特征及影响因子研究

基于涡度相关技术,以2016年6月～2017年5月的通量数据为依据,分析了缙云山针阔混交林生态系统碳通量变化特征及其对环境因子的响应。结果表明:各月CO_2通量平均日变化呈"U"字形,最小值出现在7月,为-0.95 mg·m~(-2)·s~(-1),最大值在12月,为0.43 mg·m~(-2)·s~(-1),CO_2通量正负值转换时刻具有明显的季节变化规律,夏季日碳汇时间最长,冬季日碳汇时间最短;净生态系统碳交换量累积量除12月为正值(20.38 gC·m~(-2)·mon~(-1)),表现为碳源外,其他月份均为负值,表现为碳汇,碳积累量最多的是7月(-129.53 gC·m~(-2)·mon~(-1)),净生态系统碳交换、生态系统呼吸、总生态系统碳交换年总量分别为-566.49、1 196.68、-1 761.63 gC·m~(-2)·a~(-1);光合有效辐射是影响日间净碳交换量的主导因子,二者关系符合Michaelis-Menten模型,日间净碳交换量随光合有效辐射增大而降低,光合有效辐射PAR能解释14.1%～58.2%的日间净碳交换量变化,饱和水汽压差是日间净碳交换量限制因子,最适范围是0.5～1.0 kPa,过高和过低均会使日间净碳交换量对光合有效辐射的响应减弱;影响夜间净碳交换量的主导因子是5 cm土温,二者关系符合Van’t Hoff模型,夜间净碳交换量随5 cm土温增大而增加,土壤体积含水率是夜间净碳交换量的限制因子,饱和水汽压差大于或小于0.28 m~(-3)·m~(-3)均会对夜间净碳交换量产生抑制作用,但作用较小。缙云山针阔混交林净生态系统碳交换能力与相近纬度其他森林生态系统基本持平,总生态系统碳交换能力和生态系统呼吸强度则较大。     

四湖地区渍害稻田土壤有机质及其氧化稳定性

采用定点调查和大田采样的方法，较系统地研究了不同渍害程度的稻田土壤有机质和活性有机质与土壤主要农化指标之间的关系。结果表明：(1)活性有机质与土壤全氮、碱解氮和速效磷等肥力指标间的相关系数均达极显著水平，且比土壤有机质与其对应肥力指标间的相关系数均要大，比有机质更能反映出土壤有效养分的供应。(2)从通径分析结果看出：碱解氮对活性有机质的直接效应要小于速效磷对活性有机质的直接效应，前者为27.3％，后者为46．1％。渍害土壤中与活性有机质关系最密切的土壤肥力指标是速效磷和碱解氮。(3)初步认为用有机质氧化稳定性(Kos值)比用有机质含量或活性有机质含量能够更好地作为渍害土壤判断渍害程度的标准。     

黄壤坡面土壤分离速率研究

黄壤坡面侵蚀是长江中上游泥沙的主要原因之一,因此对该地区的土壤分离过程的量化研究对土壤侵蚀机理研究的深入和水土流失防治具有一定的理论和实践意义。通过变坡水槽冲刷实验,研究了黄壤坡面土壤分离速率与坡度、流量及主要水动力参数间的关系,探寻模拟土壤分离过程的最优参数。试验结果表明：土壤分离速率与流量、坡度和多个水动力学参数都呈正相关关系。坡度和流量的幂指数均＞1,表明二者在实验测定范围内对土壤分离速率有叠加增大作用。水流功率（R2=0.93）与土壤分离速率拟合方程的决定系数最高,表明用水流功率来描述土壤分离速率能获得更多有效信息。当单位水流功率＞0.281 m/s后,土壤分离速率随其增大而剧烈增加。但是径流剪切力（与土壤分离速率的决定系数为R2=0.83）值的计算只需获得坡度和水深等数据,水流功率值的计算不仅要采集坡度和水深等数据,还要获得流速等获取难度相对较大的数据。因此,采用径流剪切力来描述土壤分离较水流功率更为方便,而采用水流功率来估算土壤分离速率更为精确。     

Soil and biodiversity

It is shown that the soil diversity-biodiversity system in terrestrial ecosystems operates in spatiotemporal unity, which manifests itself at different hierarchical levels of their structural-functional organization: successional-evolutionary, zonal geographic, landscape, biogeocenotic, soil-type, horizon-layer, geochemical, and the levels of elementary soil processes and soil fertility. Arguments confirming the functional relationship between organisms and soils are considered. Effective biodiversity conservation is possible on the basis of an ecosystems approach involving simultaneous conservation of soil diversity.     

富硒土壤硒生物有效性及影响因素研究

湖北恩施是典型的富硒土壤分布区,在恩施市沙地乡采集了199件表层土壤样品以及60件玉米样品进行分析测试,旨在查明研究区硒元素含量特征,并分析硒生物有效性及其影响因素。结果显示:研究区表层土壤中硒含量的平均值为188 mg/kg,同时土壤中水溶态硒含量只占到总硒含量的004%~291%,处于相对较低水平。研究区内,有机碳含量对硒生物有效性影响很小,影响硒生物有效性的主要因素为土壤总硒含量和土壤pH值,碱性土壤中硒生物有效性更高。由于该区土壤主要呈酸性,且水溶态硒含量较少,导致玉米中硒含量整体处于相对较低水平,可以通过人为手段适当调控土壤酸碱性,提高硒生物有效性     

Soil Fertility Quality and Agricultural Sustainable Development in the Black Soil Region of Northeast China

The black soil in northeast China is considered one of the most fertile soils in China. Consequently, the black soil region has become one of the most important regions for cereal grain production in China. Agriculture has developed rapidly since the early part of the nineteenth century. To date, approximately 70 percent of total land in the area is cultivated. Even though the agricultural production in this region is increasing continuously, some soil fertility quality problems have become serious. This is hampering agricultural development and sustainability in the region. A brief history of population growth and agricultural development in the region is presented. Major soil quality problems, particularly soil degradation and soil erosion, are analyzed. Based on studies, suggestions for improving soil quality and for promoting sustainable agricultural development in the region are presented. These suggestions include improving agricultural landscape patterns, developing conservation cultivation, promoting combinations of crop production with combinations of forestry and animal husbandry, and implementing integrated management for soil and water conservation.     

红壤丘陵区土壤有机碳储量模拟

土壤的有机碳蓄积量及其动态变化,不仅是维持农业生产可持续发展的重要因素,而且在全球变化碳循环研究中具有重要地位.本文基于GIS技术和DNDC模型,以江西省余江县为例,模拟研究了典型红壤丘陵区不同土地利用方式下的土壤有机碳储量及其变化.结果表明:余江县表层土壤有机碳储量为3.52×109 kg,平均土壤有机碳密度为4.24 kg m-2.不同利用方式中,灌溉水田的土壤有机碳密度最高,其次是望天田、园地、林地和菜地,旱地的较低,草地的最低.该县土壤有机碳库的年度变化量为8.63×107 kg, 变化率为+2.45%.土壤有机碳密度下降的地区多位于农田区内,特别是旱地,部分灌溉水田的碳密度略有增加,林地、园地、草地的土壤有机碳密度是增加的,其中园地的增幅最大.在不考虑土壤流失的情况下,自然植被覆盖下的土壤碳截留能力强于农业植被下的土壤,但是灌溉、施肥、种植绿肥等保护性农业措施可以减少土壤碳的损失,甚至增加有机碳的储量.     

Soil management practices for sustainable agro-ecosystems

A doubling of the global food demand projected for the next 50 years poses a huge challenge for the sustainability of both food production and global and local environments. Today’s agricultural technologies may be increasing productivity to meet world food demand, but they may also be threatening agricultural ecosystems. For the global environment, agricultural systems provide both sources and sinks of greenhouse gases (GHGs), which include carbon dioxide (CO₂), methane (CH₄), and nitrous oxide (N₂O). This paper addresses the importance of soil organic carbon (SOC) for agro-ecosystems and GHG uptake and emission in agriculture, especially SOC changes associated with soil management. Soil management strategies have great potential to contribute to carbon sequestration, since the carbon sink capacity of the world’s agricultural and degraded soil is 50–66% of the historic carbon loss of 42–72 Pg (1 Pg=10¹⁵ g), although the actual carbon storage in cultivated soil may be smaller if climate changes lead to increasing mineralization. The importance of SOC in agricultural soil is, however, not controversial, as SOC helps to sustain soil fertility and conserve soil and water quality, and organic carbon compounds play a variety of roles in the nutrient, water, and biological cycles. No-tillage practices, cover crop management, and manure application are recommended to enhance SOC storage and to contribute to sustainable food production, which also improves soil quality. SOC sequestration could be increased at the expense of increasing the amount of non-CO₂ GHG emissions; however, soil testing, synchronized fertilization techniques, and optimum water control for flooding paddy fields, among other things, can reduce these emissions. Since increasing SOC may also be able to mitigate some local environmental problems, it will be necessary to have integrated soil management practices that are compatible with increasing SOM management and controlling soil residual nutrients. Cover crops would be a critical tool for sustainable soil management because they can scavenge soil residual nitrogen and their ecological functions can be utilized to establish an optimal nitrogen cycle. In addition to developing soil management strategies for sustainable agro-ecosystems, some political and social approaches will be needed, based on a common understanding that soil and agro-ecosystems are essential for a sustainable society.     

Effects of Soil Hydrothermal Conditions on the Complexes of Soil Invertebrates in Coniferous and Deciduous Forest Cultures

The effects of hydrothermal conditions on the complexes of soil invertebrates in 20-year-old cultures of Siberian stone pine, larch, Scotch pine, spruce, birch, and aspen are considered. The role of soil temperature and moisture content in determining the density of pedobionts and their vertical distribution is revealed. Seasonal fluctuations of hydrothermal parameters are shown to affect the vertical migrations of soil invertebrates and the dynamics of trophic structure of their complexes under forest cultures during the growing season.     

白云岩地区土壤呼吸日变化及其与土壤温湿度的响应关系

为揭示贵州绥阳双河洞国家地质公园白云岩地区表层土壤呼吸作用昼夜变化特征及其影响因素.研究利用土壤呼吸测量系统(SRS-SD2000,ADC,UK),在无降水影响下监测了双河洞国家地质公园岩溶地区灌木林地、竹林、旱地和人工草地4种不同土地利用方式的表层土壤呼吸通量昼夜变化特征,结合土壤温湿度和大气温湿度等环境参数,探究影响土壤呼吸昼夜变化的关键因素.结果 表明:4种不同土地利用方式土壤呼吸速率变化均呈"昼高夜低"的单峰型变化规律,日变化最大值出现在12:00～14:00之间,最低值出现在5:00～7:00之间;各样地土壤呼吸速率和土壤温度均呈现显著的正相关关系(P＜0.001),灌木林地、竹林和旱地土壤呼吸速率与土壤湿度有显著负相关关系(P＜0.001),人工草地土壤呼吸与土壤湿度之间有低度相关性(P＜0.05);气温是影响土壤呼吸速率变化的关键因子,实测数据表明土壤呼吸在达到峰值后不会随着气温的升高而增大;不同样地类型的土壤呼吸速率对土壤温度和湿度的昼夜响应特征存在差异.     

The Effect of Soil Cultivation on the Humus State of Gray Forest Soil in the Middle Urals

The results of studies on the humus state of soils in agrosystems of the Middle Urals (1984–1997) are described. It is shown that the change of agricultural technologies (crop rotation, doses of organic fertilizers, etc.) transforms environmental conditions and the direction of humus formation processes. Parameters such as the concentrations of humus and water-soluble carbon and soil potential for humus accumulation reliably characterize the humus state of arable soil and allow the mobility and migration rate of humic substances to be monitored.