南方长期不同土地利用方式下土壤肥力变化特征--以湖北省长阳县火烧坪乡为例

【目的】南方草山草坡分布区气候湿润、温度适宜、适合牧草生长,具有很高的生产和生态价值。土地利用方式的改变会造成土壤肥力的差异,因此探究南方草山草坡不同土地利用方式下的土壤养分特征,对南方草山草坡合理开发利用具有深远意义。【方法】湖北省长阳县的天然草山草坡、人工草地、农田在中国南方的分布具有代表性。本研究在该县的火烧坪地区采集3种土地利用类型0—10、10—20和20—30 cm土层深度样品,测定其土壤物理和化学性质。采用单因素方差分析和多重比较方法,探究了土地利用方式及其不同土层之间养分的差异,并利用主成分分析评价了各土地利用类型的土壤质量水平。【结果】1)草山草坡3个土层的土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)含量显著高于人工草地和农田(P<0.05),而土壤全钾(TK)、碱解氮(AN)含量则显著低于农田和人工草地,pH没有显著区别。天然草山草坡土壤养分含量随土层的加深而降低,人工草地和农田的养分含量在0—30 cm土层无显著变化。2)天然草山草坡土壤过氧化氢酶(CAT)活性高于农田和人工草地,且CAT活性随土层深度的增加逐渐递减。农田脲酶(URE)活性高于人工草地和天然草山草坡,且农田中的URE活性受土壤深度影响较小。蛋白酶(PRE)活性受土地利用方式和土层深度影响较小。转化酶(IVT)活性在4种酶中表现为最高,在人工草地与天然草山草坡中IVT的活性逐层递减,而在农田中IVT的活性土层间无显著变化。3)农田固氮菌数量整体上高于人工草地和天然草山草坡,在10—20 cm土层中农田的反硝化细菌和纤维素分解菌数量显著高于人工草地和天然草山草坡。固氮菌、硝化细菌、反硝化细菌和纤维素分解菌数量随土层深度的变化均不明显。4)主成分分析计算土壤质量综合得分中,土壤基本养分占比39.8%,土壤微生物占比30.8%,土壤酶活性占比10%,综合质量得分为天然草山草坡(WL)>人工草地(GL)>农田(CL)。【结论】南方天然草山草坡改为人工草地和农田后,土壤全碳、有机碳和全氮含量显著降低,天然草山草坡全磷、全钾含量由于没有施用化肥显著低于人工草地和农田。天然草山草坡的有机质和全氮含量随土层深度的增加而降低,但人工草地和农田在0—30 cm土层深度范围内没有显著变化。天然草山草坡表土中的酶活性较高,而人工草地土壤中的微生物数量较高,TN、TC、SOC、AP、pH表征了39.8%的土壤肥力,微生物数量表征了30.8%的土壤肥力,综合比较,土壤肥力水平表现为天然草山草坡>人工草地>农田。

干旱锻炼对水分胁迫下紫花苜蓿抗旱生理特性的影响

为探究干旱锻炼能否提高紫花苜蓿(Medicago sativa)的抗旱能力,研究其抗旱生理特性。本研究在水分胁迫前对5个抗旱能力不同的紫花苜蓿品种进行干旱锻炼,通过测定株高、地上生物量、相对含水量、叶绿素含量、MDA、O_(2)^(-)含量、H_(2)O_(2)含量、SOD与POD分析干旱锻炼对紫花苜蓿抗旱能力的影响。在水分胁迫下,经过干旱锻炼的‘甘农一号’‘游客’‘金皇后’品种的株高增长率与未经干旱锻炼的处理相比,分别增加6.1%、2.2%和3.1%。5个品种紫花苜蓿的生物量分别增加0.54、0.39、0.13、0.08和0.26 g。干旱锻炼后紫花苜蓿的SOD、POD和MDA含量降低。本研究表明紫花苜蓿通过干旱锻炼能调节抗氧化酶系统和膜损伤修复系统来提高紫花苜蓿的抗旱性。

宁南山区土壤质量对人工植被恢复模式的响应

为了评价人工植被恢复模式对土壤质量的影响，该文以宁南山区7种人工植被恢复模式为研究对象，选取0～10和＞10～20 cm土层全氮、全磷、速效磷、速效钾、有机质、pH值和土壤含水量等指标作为土壤质量评价指标，应用灰色关联模型和聚类分析方法研究植被恢复对土壤质量的影响，确定最优植被恢复模式。结果表明，不同人工植被恢复模式对土壤质量有很大影响，与对照（农地）相比，恢复年限为5、10、15、20 a紫花苜蓿草地和恢复年限为30 a柠条林地均提高土壤质量，其中30 a柠条林地恢复效果最好。随着“退耕还林还草”的开展，在宁南山区，种植紫花苜蓿、建植柠条是较好的生态重建和植被恢复方式。研究结果为宁南山区植被和生态建设提供理论依据。

氮、磷、钾肥互作效应与紫花苜蓿产量的相关性研究

应用正交试验,在田间通过施用氮、磷、钾肥料,研究肥料对加拿大苜蓿阿尔冈金[Medicago sativa(Algonquin)]、美国苜蓿(WL-232HQ)[Medicago sativa(WL-232HQ)]和敖汉苜蓿[Medicago sativa(AoHan)]3个不同品种紫花苜蓿牧草干物质产量的影响。结果表明,紫花苜蓿产量最高的施肥方案为:不施尿素、过磷酸钙施用量907.80 kg/hm2,硫酸钾施用量1 320.00 kg/hm2,并筛选出美国苜蓿WL-232HQ应是通辽地区首选种植的苜蓿品种。

应用灰色关联度法评价砷污染土壤修复效果

采用盆栽试验进行砷污染土壤修复研究,根据4种不同改良剂对土壤修复的效果来评价改良剂的优劣,确定土壤修复最优模式。并采用灰色关联分析和聚类分析评价方法,以生菜生物量、农艺性状和生菜砷吸收量等为指标,对污染土壤修复贡献值进行定量分析和聚类评价。结果表明,磷石膏(20 g/kg)处理关联度值r=0.824最大,聚类分析为最优,是修复砷污染土壤的最优改良剂处理。

砷胁迫对生菜种子萌发和幼苗细胞膜透性的影响

研究不同砷胁迫对生菜种子萌发、幼苗生长和幼苗细胞膜透性的影响。结果表明:低浓度砷对生菜种子的发芽势、发芽率、发芽指数、芽长和幼苗干重具有激活效应,而对种子的活力指数和幼苗根长具有抑制效应,高浓度砷对生菜种子的萌发和幼苗生长有显著的抑制效应,且随着砷胁迫的增强,抑制作用增强,同时,随着砷胁迫的增强,幼苗的细胞膜透性增加,选择通透的能力下降。

渭北旱塬区土壤质量对人工植被恢复模式的响应

以植被恢复土壤效果评价7种人工植被恢复模式,应用灰色关联模型和聚类分析方法研究渭北旱塬区植被恢复对土壤综合质量的影响,以确定最优植被恢复模式。结果表明:不同人工植被恢复模式对土壤质量有很大影响,与对照(农地)相比,恢复年限为5年、10年紫花苜蓿(Medicago sativa)草地和恢复年限为30年刺槐(Robinia pseudoacacia)林地均提高了土壤质量,其中10年紫花苜蓿草地恢复效果最好。随着退耕还林还草工程的实施,在渭北旱塬区,种植牧草、建植乔木是较好的生态重建和植被恢复方式。

砷污染土壤的植物修复研究进展

植物修复是目前世界研究的热点,也是治理砷污染土壤的主要手段之一。综述了国内外对砷污染土壤植物修复在超累积植物开发、修复机理及修复技术的应用等方面的研究进展,并对该领域存在的问题和今后的发展趋势作了具体的分析,以期为砷污染区进行植物修复提供理论性参考。

草坪植物耐弱光机理研究进展

在遮荫胁迫下,草坪植物形态特征、解剖结构、光合器官、抗氧化物酶、内源激素以及营养元素的吸收和积累等都会发生一系列变化。本文阐述了草坪植物耐弱光逆境研究的意义、弱光逆境对植物的形态及生理的影响、植物对弱光逆境的生理响应机理和光合调控机制,并对当前草坪植物耐弱光逆境胁迫的研究方向提出自己的看法,旨在为今后的相关研究提供建议。

黄土区长期封育草地优势物种生态位宽度与生态位重叠对不同干扰的响应特征

运用Levins生态位宽度指数和Pianka生态位重叠指数及物种丰富度,初步分析了长期封育草地优势种群生态位对放牧、火烧和施肥的响应特征。结果表明:在封育(对照组)、放牧、火烧和施肥干扰下,生态位宽度最大的物种依次是白颖苔草、中华小苦荬、白莲蒿和本氏针茅;建群种本氏针茅在不同干扰下生态位宽度表现为施肥(1.362)>火烧(1.244)>封育(1.088)>放牧(1.026),物种丰富度指数则依次为放牧>施肥>火烧>封育。所有物种和优势种的生态位重叠指数平均值均表现为施肥>封育>火烧>放牧,且在各干扰下,生态位重叠指数最大的种对依次为本氏针茅和白颖苔草、大针茅和白颖苔草、大针茅和白颖苔草以及中华小苦荬和硬质早熟禾。综上所述,对长期封育的草地进行适度的干扰可提高物种丰富度,改善种群的生态位配置和最大限度地利用环境资源。

渭北旱塬区不同年限苜蓿对土壤主要养分及微生物量的影响

以渭北旱塬区生长年限为6年、11年、16年和21年的紫花苜蓿(Medicago sativa)人工草地为研究对象,天然草地为对照,通过研究土壤主要养分及微生物生物量的变化特征来揭示紫花苜蓿人工草地生长年限对渭北旱塬区土壤质量的影响。结果表明,种植紫花苜蓿能够显著改善土壤有机质、全氮、全磷及土壤微生物量C和N(P<0.05),且随种植年限的延长均呈先升后降的趋势,最高点出现在第11年。相关性分析表明,土壤养分与微生物生物量存在一定的相关性,而且微生物生物量可以更灵敏地反映土壤质量变化。综合考虑,渭北旱塬区紫花苜蓿人工草地在恢复11年后应当进行合理利用或进行其他人工干预以延长草地使用寿命。

宁夏森林植被及土壤碳密度分布特征

根据宁夏回族自治区森林资源清查资料以及野外调查和室内分析的结果,对宁夏地区不同森林群落碳密度分布特征进行了研究。结果表明：1）天然林各植被层碳密度均值的大小顺序为：乔木层（57.66 Mg/hm2）〉细根（8.39 Mg/hm2）〉凋落物层（8.34 Mg/hm2）〉草本层（0.23 Mg/hm2）〉灌木层（0.20 Mg/hm2）,乔木层生物量碳密度占植被层总碳密度的77.06%;2）土壤碳密度均值在170.15～354.29 Mg/hm2间变化,以罗山油松＋山杨林最高,贺兰山青海云杉林最低,就土层垂直分布来讲,50～100 cm土层碳积累最多,占整个剖面土壤碳密度的40%左右;3）各天然林生态系统碳密度均值变化范围为221.63～444.77 Mg/hm2,在罗山油松＋山杨林最大,六盘山华山松＋少脉椴林最小;4）宁夏天然林生态系统土壤碳密度是生物量碳密度的4.09倍,由于土壤碳库稳定性高于地上植被碳库,土壤碳密度较高的针阔混交林和阔叶林具有巨大的固碳潜力。

基于反射光谱技术评价草坪质量模型的研究

草坪植物叶片中的叶绿素是影响草坪颜色的重要色素，是评价草坪质量的内在因素。采用便携式光谱仪，在室外自然光照条件下，测定2种草坪群落的反射光谱，选择草坪叶片叶绿素含量的敏感光谱波段400～700nm，应用偏最小二乘法（PLS）建立草坪植物叶片叶绿素与反射光谱的定量分析模型，结果表明，草坪植物叶绿素的预测值与实测值的相关性较好，相关系数为0．937，相对标准偏差为3．2％，建立偏最小二乘法估测草坪颜色的最优模型，均方根误差评价值较小（RMSE=0．26）。因此，反射光谱技术在园林绿化工程中为快速评价草坪质量提供了新的途径。

宁夏油松林细根生物量和土壤特性研究

以宁夏地区油松天然次生林（贺兰山、罗山）和人工林（六盘山）为研究对象，对其O～40cm土层细根生物量、土壤特性及两者之间关系进行研究。结果表明，3个地区油松林细根生物量集中分布于0～20cm土层，总细根生物量、活细根生物量及其所占比例大小关系表现为贺兰山〉六盘山〉罗山，死细根生物量呈相反规律。除表层土壤（0～20cm土层）含水量外，3个地区土壤含水量与土壤容重大小关系均表现为：六盘山〉贺兰山〉罗山，且随土层深度增加，土壤含水量逐渐减小，土壤容重逐渐增大。土壤全C、全N和全P含量大小关系表现为：罗山〉贺兰山〉六盘山。相关分析表明，该区油松天然次生林细根生物量与土壤水分、土壤容重相关性更大，人工林则与土壤养分如全N、全P等指标的相关性更大。

木豆化感作用对6种灌草种子萌发和幼苗生长的影响

以木豆为供体,黑麦草、高羊茅、非洲狗尾草、银合欢、大翼豆和白三叶为受体,运用室内培养皿法研究了木豆种子、木豆叶片浸提液对受体种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,木豆种子、叶片浸提液对6种受体植物种子萌发和幼苗生长均有化感作用,不同数量木豆种子和不同浓度的浸提液对受体植物化感作用强度不同,低浓度时较弱,高浓度时较强。木豆种子数量增加和浸提液的浓度提高均能降低种子的发芽率、胚轴和胚根长度、减少根毛的数量,其中胚根长度较其它指标更敏感,可能是衡量木豆化感作用的最敏感指标。不同植物对木豆化感作用的敏感程度不同,黑麦草、高羊茅、非洲狗尾草和白三叶化感作用较敏感,银合欢和大翼豆敏感性差。同时得出,木豆种子化感作用强于木豆叶片。

黄土高原天然草地3种优势物种细根分解及养分释放对模拟氮沉降的响应

细根分解是草地土壤有机质和养分的主要来源,全球N沉降背景下细根分解动态变化对生态系统碳和养分循环具有重要意义。采用埋袋法研究黄土高原天然草地3个优势物种细根分解速率和养分释放规律及其对模拟N沉降(10g·N/(m2·a))的响应。结果表明:细根分解过程分为快速(0~60d)和慢速分解(60~719d)2个阶段。大针茅、甘青针茅和白莲蒿细根分解60d的质量残留率分别为86.3%,86.2%,90.7%,分解719d的质量残留率分别为58.1%,64.7%,70.5%,表明细根分解速率大小为大针茅>甘青针茅>白莲蒿。相关分析表明,细根分解常数与细根初始N含量、N/P值呈显著的正相关关系,与初始C含量、C/N值呈显著的负相关关系。随着根系分解,3种细根C元素表现为直接释放,N元素表现为N富集,P元素表现为富集-释放模式,整体呈波动式下降。模拟N沉降显著抑制了3种植物细根的分解,使大针茅、甘青针茅和白莲蒿细根分解系数分别显著降低了21.3%,26.8%,47.4%。模拟N沉降使大针茅、甘青针茅和白莲蒿分解末期C元素分别增加了26.8%,20.7%,16.6%,N元素分别增加了18.2%,17.0%,13.4%,而对P残留率均没有显著影响。综上,未来氮沉降的增加会抑制黄土高原封育草地优势物种的细根分解速率,减慢其细根分解向土壤输入C和N养分的过程。

灌草复合型草地水土保持功能与经济效益分析

2005～2007年在金沙江干热河谷区的云南永胜县退化山地上建植了灌草复合型草地,分析结果表明,灌草复合型种植模式纯利润、经济产投比、土地生产率等的关系大小排序为：“灌＋草＋藤”〉“灌＋灌”〉“灌”〉“草＋藤”〉“草＋草”〉“草”〉“退化山地荒草坡”。其中“灌＋草＋藤”模式中的“木豆＋非洲狗尾草＋高羊茅＋大翼豆＋白三叶＋杂三叶”为最优模式,其纯利润为5 749.8元/（hm^2·a）,经济产投比242.8%,土地生产率9 469.8元/（hm^2·a）。该模式显著地改善了土壤物理性状,降低土壤容重,增加土壤孔隙度,有效地改变了毛管孔隙度与非毛管孔隙度比值,提高土壤保水能力,改变水分有效利用方式,提高土壤稳定性。因此,该模式是一种生态效益兼顾经济效益的生态治理模式,是金沙江干热河谷区退化山地恢复与重建的科学种植模式。

应用灰色关联度法评价灌草复合型种植模式-以金沙江干热河谷区的云南永胜县为例

2005年在金沙江干热河谷区的云南永胜县退化山地进行灌草组合模式的筛选,以土壤改良效果评价8种灌草种植模式,确定最优灌草组合模式。应用加权灰色关联分析和聚类评价方法,以土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾等为指标,对土壤生态恢复贡献值进行定量分析和聚类评价。结果表明:"木豆(Cajanuscajan (L.) Millsp.)+非洲狗尾草(Setaria sphacelata (Schumach.) Stapf & C. E. Hubb. cv. Narok)+高羊茅(Festuca arundinacea Schreb. cv. Fine Lawn)+大翼豆(Macroptilum atropurpureum (DC.) Urban)+白三叶(Trifolium repens L. cv. Haifa)+杂三叶(Trifolium hybridum L.)"灌草复合型种植模式关联度值r=0.773为最大,聚类分析为优,对土壤贡献值优于其他种植模式,适合于大面积推广,是金沙江干热河谷区退化山地土壤生态恢复的优化灌草复合型种植模式。

改良剂对砷污染土壤中生菜生理指标的影响及评价

通过盆栽试验,模拟砷污染土壤,研究蛭石、白云石、磷石膏、草炭作为土壤改良剂对砷污染土壤中生菜的叶绿素含量、丙二醛(MDA)含量、生菜的细胞膜透性及可溶性糖含量的影响,为合理利用和改良砷污染土壤提供理论依据。研究结果表明,4种改良剂均能缓解砷的毒害作用,与对照相比均能明显提高生菜叶绿素含量(P<0.05),降低丙二醛含量。利用灰色关联综合评价可知,草炭(20g/kg)处理对改善生菜生理指标方面贡献值的关联度(0.9001)远大于其它处理,是改善生菜生理指标的最佳处理。

基于稳定同位素技术的果草吸水深度研究:以洛川塬不同果−草复合系统为例

洛川塬水资源短缺、水分利用效率低,因而水分已成为洛川塬果业可持续发展的瓶颈。因此,精确测量植物的吸水深度,分析植物对不同深度土层的水分利用情况,对改进、推广果园土壤管理具有重要意义。本研究利用稳定氢氧同位素技术,研究洛川塬不同果−草复合系统[苹果(Malus domestica)−白三叶(Trifolium repens)和苹果−黑麦草(Lolium perenne)]中果树木质部水以及白三叶、黑麦草茎部水与不同层位土壤水氢同位素比率δD值特征,分析探讨不同果−草复合系统对果树水分来源及对不同层位土壤水分利用的影响。结果表明:在5月,白三叶和黑麦草分别提高0−50和50−100 cm土层的土壤含水量,且水分均来源于10−20 cm土层,与果树不存在水分竞争,同时白三叶和黑麦草均提高果树对40 cm以下土壤水的利用率,增幅分别为27%和9%;在7月,白三叶、黑麦草的水分主要来源于浅层和深层土壤,与果树存在水分竞争,但白三叶与果树的竞争效应小于黑麦草。同时,白三叶和黑麦草分别提高果树对40 cm以下土壤水和0−20 cm土壤水的利用;在8月和10月白三叶提高0−50 cm土层的土壤含水量,以及果树对0−40 cm土壤水的利用率。结果说明,种植白三叶比黑麦草能更好地调节果树水分利用层位及各土壤层位的利用率,使果树最大程度吸收水分。研究结果为揭示土壤−植物系统水分循环的驱动机制奠定基础,也为洛川塬果−草复合系统林下间作牧草品种的选择、果园水分优化管理提供科学依据。