植被恢复花岗岩红壤土壤颗粒组成及土壤养分储量特征

[目的]探明植被恢复下花岗岩红壤土壤颗粒组成和土壤养分的关系以及土壤养分储量特征,为植被恢复花岗岩红壤侵蚀退化地提供理论依据和实践指导。[方法]选择5种植被恢复模式[乔灌草模式(ASG)、条沟草灌(GGH)、全坡面播草(FSG)、低效林改造(IFT)、封禁(CC)以及严重侵蚀退化地(HDL)和自然林(NV)]为对照作为研究对象,通过野外调查和室内试验方法,明晰植被恢复模式下土壤颗粒组成和土壤养分的关系,土壤养分储量特征和识别植被恢复退化红壤养分恢复状况的指标。[结果]5种植被恢复模式改善了0—5 cm花岗岩退化地土壤颗粒组成,0—5 cm土壤颗粒组成和土壤养分指标的冗余分析表明,土壤黏粒和土壤养分呈显著正相关。5种植被恢复模式增加了0—5 cm花岗岩红壤退化地的土壤有机碳、全氮、全钾、速效钾、全磷、速效磷的养分含量和储量,0—5 cm土壤有机碳含量、0—60 cm土壤有机碳储量和0—60 cm土壤养分总储量顺序一致,均表现为乔灌草模式>条沟草灌>全坡面播草>低效林改造>封禁。[结论]土壤黏粒是提高0—5 cm土壤养分含量的关键因子,土壤有机质是识别植被恢复模式土壤养分状况的直观指标,乔灌草模式是改善土壤颗粒组成、提高土壤养分含量和土壤养分储量的最佳模式。

不同土地利用方式下土壤养分的分布及其与土壤颗粒组成关系

对四川紫色土区不同土地利用方式下土壤表层及剖面养分的分布特征及其与颗粒含量之间的关系进行了研究,结果表明:(1)林地、水田具有较高的土壤氮素和有机质(与旱地、果园、裸地均达到了显著差异),且林地剖面养分随土层深度的增加呈几何级数下降,但土壤磷素含量相对较低。(2)受施肥状况的影响,经济园林土壤磷素普遍偏高。(3)旱坡地的表层养分与底层养分含量差异不大,说明该区旱坡地土壤可能存在较大的养分流失与淋失现象,坡面径流、壤中径流携带的养分不容忽视。(4)土壤中大部分养分含量与土壤颗粒含量之间有一定的相关性,其中土壤全氮、碱解氮与粉粒(0.002～0.02mm)含量之间呈显著的正相关,与砂粒(0.02～2mm)含量之间呈极显著的负相关;土壤有机质与粉粒含量之间呈极显著的正相关,与砂粒含量之间呈极显著的负相关;而土壤全磷情况正好相反,与粉粒含量呈现极显著的负相关,与砂粒含量呈现极显著的正相关;只有碱解氮与粘粒(<0.002mm)含量之间的相关性达到了5%显著水平。

粮田土壤养分的空间格局及其与土壤颗粒组成之间的关系

对面积约 4 70km2 的玉田县粮田耕层土壤养分的空间格局及其与土壤颗粒组成之间的关系进行了研究。结果表明 ,土壤N、P、K、Mn和Zn普遍缺乏 ;土壤OM和主要速效养分含量均呈现较明显的空间分布格局 ,对土壤主要养分N、P、K、Mn和Zn可分别分成 2、3、3、3和 2个养分分区 ,因而对这 5个土壤养分进行分区管理可行。土壤中OM和大部分速效养分含量与土壤各级颗粒含量之间均有一定的相关性 ,其中土壤OM和K含量与粘粒 (<0 .0 0 2mm)和粉粒 (0 .0 0 2～ 0 .0 2mm)含量之间均呈极显著的正相关 ,与砂粒 (0 .0 2～ 2mm)含量之间呈极显著的负相关 ;而土壤P和Mn含量与粘粒和粉粒含量之间均是极显著的负相关 ,与砂粒含量之间是极显著的正相关 ;土壤Zn含量与粉粒含量之间为极显著的负相关 。

激光法与湿筛-吸管法测定土壤颗粒组成的转换及质地确定

湿筛-吸管法是测定土壤颗粒组成(PSD)的传统方法,而激光法则是新兴的土壤颗粒测定方法,为了明确二者测定数据间的转换关系,应用两种方法分别测定了中国6个主要土纲的265个土壤样品。结果表明,激光法测定的土壤黏粒含量明显地小于湿筛-吸管法测定的数据,激光法测定的土壤粉粒含量明显地大于湿筛-吸管法测定的数据,而对于土壤砂粒含量的测定结果二者互有高低。两种方法测定的黏粒、粉粒和砂粒间均分别具有很好的相关性,甚至按照美国的7级分类标准,每个粒度级别在两种方法间均具有很好的相关性。按照激光法和吸管法测定数据间的转换关系式得出了用激光法测定数据的砂土、壤土和黏土质地划分界限,从而能够应用激光法测定的数据直接进行质地划分,这对于推动激光法在土壤学中的进一步应用和推动土壤科学的发展均具有重要意义。

石灰性土壤微生物量碳、氮与土壤颗粒组成和氮矿化势的关系

以黄土高原土壤类型和土壤肥力差异较大的25个农田石灰性耕层土壤为供试土样,研究了土壤微生物量碳(BC)、微生物量氮(BN)与土壤氮素矿化势(N0)、全氮(TN)、有机碳(OC)及土壤颗粒组成的关系.结果表明:BC、BN与TN、OC呈极显著正相关(P<0.01),表明BC、BN与土壤肥力关系密切,可作为评价土壤质量的生物学指标.BC、BN与N0均呈高度正相关,相关系数分别为0.665和0.741(P<0.01).BC、BN、TN、OC、N0与土壤物理性粘粒(<0.01 mm)呈显著或极显著正相关,而与物理性砂粒(>0.01 mm)呈显著或极显著负相关,与物理性粘粒和砂粒比值呈显著或极显著正相关,表明土壤有机质主要通过与土壤物理性粘粒复合而形成有机无机复合体.

苏南典型地区土壤锌的空间分布特征及其与土壤颗粒组成的关系

在GIS的支持下,运用地统计学方法研究了苏南典型地区原锡山市土壤全Zn和有效Zn的空间分布特征,并简要分析了土壤全Zn和有效Zn含量与土壤颗粒组成之间的关系。结果表明,研究区域土壤全Zn和有效Zn的空间分布表现出一定的结构性,其空间相关范围分别达到6.6km和7.5km。Kriging插值结果表明,土壤全Zn含量在研究区域东北部最低,东南部相对较高;有效Zn含量与全Zn有着相似的空间分布趋势,受土壤自身特性的影响,其含量在北部地区普遍较低。土壤全Zn和有效Zn含量与土壤粘粒含量之间呈极显著正相关,而与砂粒含量之间呈显著负相关。

冲积平原区土壤颗粒组成的趋势效应与异向性特征

运用基于ArcGIS的地统计学组件分析了河北省曲周县124个耕层土壤颗粒组成的空间特征。结果表明,区域土壤砂粒含量和粘粒含量在东西方向和南北方向的趋势分别为二阶趋势和一阶趋势;粉粒含量在东西方向呈二阶趋势,南北方向呈零阶趋势。在趋势参数为零阶、一阶和二阶条件下,砂粒含量的异向性分析结果为长轴方向变程接近,短轴方向分别为17.83km、16.12km和21.16km,但它们都比各向同性且趋势参数为一阶时的变程长。从误差分析和反映区域与局部趋势的结果两方面看,土壤砂粒含量在不同趋势参数或不同异向性参数条件下内插的等值线图以一阶趋势的内插结果最好。

沙地植被恢复过程土壤颗粒组成变化及其空间变异特征

对不同沙漠化程度的6个群落样地的土壤取样,采用水洗法和吸管法分析了土壤颗粒组成。结果表明：在严重沙漠化的土地上,土壤颗粒组成以0.25～0.10 mm的细砂和0.50～0.25 mm的中砂等粗粒成分为主,分别为77.62%和19.02%,且细砂富集作用明显,富集系数达到了1.25;而0.10～0.05 mm的极细砂和〈0.05 mm的粘粉粒等细粒成分存在贫化作用,含量极低,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。沙地植被恢复过程土壤颗粒组成变化的主要表现是粘粉粒和极细砂富集作用强烈,富集系数达到了3.06和2.75,含量明显上升,分别为16.27%和27.38%,空间变异程度降低,细砂和中砂含量则显著降低。富集系数和变异系数能够指示和表征群落生态过程持续的强度和扩展的范围。

喀斯特石漠化过程中土壤颗粒组成的空间分异特征

对喀斯特高原区贵州省清镇市王家寨峰丛洼地同一流域内不同类型石漠化、不同等级石漠化以及不同干扰方式石漠化土壤颗粒组成变化及其空间分布特征进行了研究。结果表明:随着石漠化的发展,土壤物理性粘粒(粒径<0.01mm)含量逐渐增加,物理性砂粒(粒径>0.01mm)含量逐渐减少,土壤向粘质化、紧密化发展。在不同等级石漠化中,土壤各粒级颗粒含量在中度与强度之间均无明显变化,而在轻度与强度之间除粗砂粒外均存在显著性差异(P≤0.05),轻度-中度阶段为土壤颗粒组成变化最敏感时期。黑色石灰土中的物理性粘粒普遍低于黄壤,而物理性砂粒则普遍高于黄壤,且除粗砂粒外的各粒级颗粒含量在两类土壤中均存在极显著性差异(P≤0.01)。开垦和放牧较樵采和火烧更易使土壤中的小颗粒聚集,总体表现为开垦>放牧>樵采>火烧。土壤颗粒组成受土壤有机质的影响,并影响着土壤的其他结构性能。

土壤颗粒组成影响^(137)Cs含量的初步实验结果

放射性核素137Cs作为人类核试验的产物，以其独特的理化性质而成为研究土壤侵蚀和泥沙沉积一种良好的示踪源。在137Cs的再分配过程中，土壤颗粒组成是影响土壤137Cs的重要因子。一般认为，土壤中的137Cs活度主要与粘粘含量有关，但这要取决于原生沉积物的颗粒组成。通过选取共和盆地主要的三种土壤类型，采集0～30cm的混合样品，进行入工筛分，测定不同粒径成分的137Cs含量。初步实验表明，砂质土的137Cs活度与平均粒径之间呈负指数关系，0．01～0．1mm组分对137Cs含量的影响最为显著；壤质土的137Cs活度主要与粗粉砂（0．01～0．05mm）含量有关，与 ＜O．01 mm的物理性粘粒含量无关。土壤颗粒的137Cs活度主要与原生沉积物的颗粒特性和粒度有关．137Cs一旦被原生沉积物颗粒吸附，在以后的土壤颗粒再分配过程中，是很难被置换掉的。

毛乌素沙地3种人工植被类型对土壤颗粒组成和固碳的影响

植被恢复会对干旱半干旱区土壤固碳过程产生重要影响,探讨植被恢复对不同土壤颗粒碳含量的影响有利于进一步揭示荒漠土壤演变过程。选择毛乌素沙地东南缘人工植被恢复区的乔木林、灌木林、草地和流沙地为样地,对0—30 cm的土壤进行了分层取样分析。结果表明:乔木、灌木和草地的恢复均会降低土壤粗颗粒(细砂粒、粗砂粒)含量,增加团聚体和粉黏粒含量;植被恢复后土壤有机碳(SOC)和无机碳(SIC)含量均显著增加,其中最大值均出现在乔木样地,分别达到流沙地的3.96倍和2.08倍;植被恢复对土壤有机碳密度(SOCD)的影响较土壤无机碳密度(SICD)更为明显;乔木有利于粗砂粒和细砂粒有机碳的累积,灌木更有利于粉黏粒和团聚体有机碳的累积;各粒级SOC含量在细砂粒中增幅最为明显;SIC含量在粉黏粒中增幅最为明显;粉黏粒有机碳对总有机碳的贡献率较为显著。总之,不同类型植被的恢复均会提高土壤有机和无机含量,从增加土壤固碳的角度出发,乔木为毛乌素沙地的最佳植被恢复类型。

吉林省低山丘陵区水土保持措施对土壤颗粒组成和速效养分影响分析

通过对吉林省低山丘陵区吉兴小流域不同水土保持措施0～20cm和20～40cm土壤机械组成和速效养分的测定,研究了通过对吉林省低山丘陵区水土保持措施对土壤颗粒组成和速效养分的影响。结果表明:目前水土保持措施下,生态修复措施是短时期内吉林省东部低山丘陵区进行土壤肥力恢复较好的措施。各措施粘粒含量均低于裸地;0～20cm土壤粘粒含量普遍低于20～40cm土壤粘粒含量,20～40cm土壤砂粒含量低于0～20cm土壤砂粒含量。各措施0～20cm土层的速效养分含量总体上高于20～40cm土层。水土保持措施对土壤氮素养分的修复效果要好于P、K。速效P与20～40cm的粘粒含量呈极显著负相关,其他均无显著相关性。为遏制黑土区土壤退化的趋势和保障生态安全,应结合当前国家需求,在进行水土流失综合治理的同时积极利用当地丰富的秸秆等资源进行土壤培肥。

红壤丘陵区土壤^(137)Cs含量与土壤颗粒组成的关系研究——以江西省丰城市为例

通过对江西省红壤地区的39个土壤剖面采样数据进行数理统计分析,发现在土壤表层20 cm范围内,不同土层137Cs含量与土壤粒径具有一定的相关性,其中与砂粒含量和粉砂粒含量具有正相关关系,与砾石含量和黏粒含量具有负相关关系。通过逐步回归分析发现,在各土层与137Cs含量关系最为密切是砂砾含量,两者呈现显著的正相关关系。同时建立了137Cs含量与砂砾含量的定量关系模型,并通过方差分析证明该模型可靠,但该模型应用于土壤侵蚀还需要进一步研究。

黄土旱塬施肥对土壤颗粒组成及其有效磷富集的影响研究

通过田间试验与室内分析相结合的方法研究长期不同施肥处理下土壤颗粒组成及其有效磷富集。结果表明,各施肥处理土壤颗粒组成都呈现颗粒愈小比例愈高的规律,而不同施肥处理对同一粒径颗粒含量又有一定的影响。在单施磷肥(P)的基础上,配施氮肥、有机肥(NP、PM、NPM)有利于增加<0.25mm颗粒的比例,以NPM处理最为明显。长期施用有机肥改善了土壤颗粒中有效磷水平,但也提高了土壤颗粒有效磷中水溶性磷的比例。土壤中的有效磷(包括速效磷、水溶性磷)主要富集在<2mm粒径的土壤颗粒中,<0.25mm的土壤颗粒中有效磷富集率最高。氮磷配施(NP)、氮磷有机肥配施(NPM)有利于增加<0.25mm颗粒中土壤有效磷的富集,PM处理更促进土壤有效磷在0.25～2mm粒径中富集。

黄土沟壑区不同土地利用方式下土壤养分及其与土壤颗粒组成关系

对黄土高原丘陵沟壑区不同土地利用方式下土壤表层及剖面养分的分布特征及其与颗粒含量之间的关系进行了研究,结果表明:(1)乔木林地表层土壤具有较高的氮素、有机质及全钾(与灌木林地、草地、农田均达到了极显著差异);农田表层土壤具有较高的磷素及速效钾;乔木林地、灌木林地、草地及农田土壤有机质均随土壤深度的增加呈几何级数下降;土壤氮素在不同土地利用方式中的变化情况与有机质一致;农田磷素含量高于其它3种土地利用方式;不同土地利用方式下土壤钾素含量差异不显著,乔木林地土壤全钾含量略高,农田土壤的速效钾含量高于其它3种土地利用方式。(2)通过对土壤不同粒级与土壤养分的相关性分析,土壤各粒级(粉粒除外)与土壤养分之间具有显著相关作用;其中土壤的碳、氮和钾含量均与粘粒含量呈正相关,与砂砾含量呈负相关,磷含量则相反。

吉林省黑土侵蚀区水土保持措施对土壤颗粒组成和速效养分影响分析

为了探索黑土区生态环境恢复与土壤质量修复途径,笔者在榆树大沟采用全坡段"S"型采集土壤样品方法,分析吉林省黑土侵蚀区水土保持措施对土壤颗粒组成和速效养分的影响。结果表明:目前水土保持措施下,生态修复措施II是短时期内吉林省黑土侵蚀区进行土壤肥力恢复较好的措施。各措施粘粒含量均不高于12.6%,土壤质地为壤土。速效养分含量受水土保持措施影响较大,各水土保持措施土壤养分含量总体不高。碱解氮含量与粉粒、粘粒含量均呈极显著负相关;速效钾含量与砂粒含量、粉粒含量呈极显著正相关,而与粘粒含量呈极显著负相关;速效磷含量与土壤颗粒组成之间无显著相关性。为遏制黑土退化的趋势和保障生态安全,应结合当前国家需求,在进行水土流失综合治理的同时积极利用当地丰富的秸秆资源进行土壤培肥。

不同土壤颗粒组成在水蚀过程中的流失规律

研究结果表明 ,土壤有机质和全氮与 <1 0μm土壤颗粒相关系数分别为 0 .63 1 4和 0 .6750 ,与 <1 μm粘粒的相关系数分别达到 0 .72 54和 0 .73 2 9;有机质和全氮在泥沙中的富集现象主要由侵蚀泥沙 <1 μm粘粒富集造成 ;坡度与侵蚀泥沙粘粒、有机质和全氮的富集率的相关系数分别为 -0 .983 2、-0 .93 95和-0 .81 46。

土壤颗粒组成及土壤容重对土地利用变化的响应

通过野外考察、典型剖面采样及室内实验,研究了黄土高原洛川塬典型耕地转变为苹果园后土壤颗粒组成和土壤容重等土壤物理属性的变异特征.研究结果表明：耕地改为苹果园地后,在0-20cm土层中,土壤粘粒含量显著增加（P〈0.01）,其他土层没有显著变化;在0-60cm土层中,土壤容重显著降低（P〈0.01）;在60-100cm土层中,没有显著性变化.在剖面垂直方向上,耕地颗粒含量从表层向下随着深度增加呈现先升高再降低的趋势,在20-40cm土层粘粒含量最高（17.18%）,容重最大（P〈0.01）,而苹果园0-60cm土层粘粒含量大于60-100cm土层,土壤容重则随着土层深度的增加有降低的趋势.可见,土壤容重和土壤颗粒中的粘粒含量均对土地利用变化表现出一定的敏感性.

黄土剖面土壤颗粒组成对土壤含水量的影响

土壤水资源是影响黄土高原土地利用和生态建设的重要因子,而土壤颗粒组成又是影响黄土高原土壤含水量的重要因素之一。为了分析黄土丘陵半干旱区深层剖面土壤颗粒组成对土壤含水量的影响。选择陕北绥德县境内的人工柠条林地和农地为研究对象,测定0—18 m土壤含水量及颗粒组成,分析深层土壤含水量与颗粒组成的关系。结果表明,人工柠条林耗水深度以下、农地3 m以下的土壤含水量主要受黏粒含量的影响,且土壤含水量与黏粒含量之间呈极显著的对数关系。人工柠条林在其耗水深度内,颗粒组成对含水量的影响不显著。