不同措施下三江源区“黑土山”土壤治理效果分析

相对于“黑土滩”的研究,“黑土山”的研究尚处于初期。本研究以6种措施“微耕机翻耕一遍+人工撒播(MT1+MS)、微耕机翻耕两遍+人工撒播(MT2+MS)、旋耕机翻耕+撒播机播种(RT+SS)、挖掘机开沟+人工条播(ED+MS)、免耕播种(NT+S)、人工耙翻+人工撒播(MR+MS)”治理后的草地为研究对象,分析土壤的理化特征和微生物量的变化,以及6种措施对土壤的治理效果,为“黑土山”土壤快速治理提供理论依据。结果表明:土壤含水量、有机碳、全氮、全磷、微生物量碳氮磷含量随土层均呈下降趋势,并且0~20 cm土层土壤含水量和各土层土壤养分含量均在措施NT+S时最高;各土层的容重在措施ED+MS最大,且差异显著(P<0.05);0~10 cm土层,土壤水稳性团聚体质量百分数在措施NT+S最高且差异显著(P<0.05),10~20 cm、20~30 cm土层中各措施下差异不显著。因此,结合土壤理化性质和微生物量的变化,三江源区“黑土山”土壤的快速治理可选择免耕播种的措施。

不同土地管理方式对黑土土壤微生物量碳和酶活性的影响

在中国科学院海伦农业生态实验站长期定位试验区,对比研究了黑土自然恢复、休闲裸地和种植作物3种管理方式对0～10、20～30和40～50cm深度土壤的微生物量碳和脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶和转化酶活性的影响.结果表明:0～10cm表层土壤的微生物量碳和土壤酶活性均表现为自然恢复>种植作物>休闲裸地处理,而20～30cm和40～50cm深度土壤的微生物量碳和土壤酶活性虽也存在差异,但不如表层土壤变化显著.自然恢复和种植作物处理的土壤微生物量碳和土壤酶活性均随土层深度增加而降低,而休闲裸地处理的土壤微生物量碳和脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶活性却以20～30cm土层为高.相关分析表明,土壤全碳和全氮、土壤全碳和微生物量碳、土壤微生物量碳和4种土壤酶活性之间都存在极显著的正相关关系.土壤酶活性和土壤微生物量碳两项指标表明在自然恢复条件下黑土土壤质量较好.

黄土区荒草地和裸地土壤水分的循环特征

在人工、天然降雨条件下,研究了黄土高原地区荒草地和裸地土壤水分循环特征.结果表明,干旱年(天然降雨条件),荒草地和裸地剖面内土壤水分变异系数随土层深度的增加而降低,基于标准差和变异系数两个指标,采用聚类分析可以将土壤剖面水分垂直变化划分为4层.丰水年(人工降雨条件),由于持续降雨入渗和强烈的蒸发蒸腾作用,荒草地和裸地剖面内土壤水分变异系数随土层深度的增加呈现“降-升-降”的变化趋势,且表层土壤水分变异程度明显降低.与裸地相比,荒草地土壤水分循环深度和强度加剧,表现为活跃层、次活跃层深度和蒸散量增大.土壤水分的动态变化主要受降雨和蒸散过程的影响,尤其是浅层,而深层具有相对滞后性.土壤水分的动态变化具有明显的季节性,一般可划分为3个主要时期,如春季失墒期、夏秋增失交替期和冬季相对稳定期.干旱年,土壤水分收支负平衡,入渗雨量全为蒸发蒸腾所消耗;丰水年,土壤水分收支正平衡,但入渗雨量的大部分(>80%)为强烈蒸发蒸腾所消耗.

樟树林地土壤多环芳烃的含量及其分布特征

研究樟树林地和无林地土壤中PAHs的含量和分布特征,并对两种土地类型土壤中的PAHs含量水平进行评价。结果表明:两种土地类型土壤中PAHs主要积累在0～30cm的表土层,并随土层加深而明显减少,各土层中以高环的PAHs组分为主,PAHs主要源于燃烧源;樟树林地土壤中PAHs含量明显低于无林地,无林地表土层中PAHs含量是樟树林地表土层的1.1倍;对两种土壤中的PAHs含量水平进行评价,得知樟树林地土壤PAHs超标5种,无林地土壤不仅超标8种,且超标倍数明显大于樟树林地,樟树林地土壤的PAHs污染程度小于无林地。

两种植被覆盖度下土壤水分和盐分的空间变异性研究

【目的】裸地和植被覆盖地土壤剖面平均水盐含量的空间变异特征。【方法】应用统计学方法、聚类分析法和相关分析法，以奇台绿洲-荒漠交错带典型盐渍化地为研究区进行对比分析。【结果】裸地和植被地土壤水盐都服从正态分布，土壤盐分均属中等变异性，具有较强的空间自相关性。裸地土壤含水量属弱变异性，具有中等强度的空间自相关性；植被地属中等（偏弱）变异性，具有较强空间自相关性。裸地的相关距离仅是植被覆盖地的1／10左右。随着土层深度的增加，两者土壤盐分活跃程度变化依次为：活跃层、次活跃层和较稳定层。土壤水分的变化及其与盐分的关系则不一致，裸地是以受随机性因素影响较大的表层最为活跃，其与盐分的相关性电较差；而植被地是以中下层（60～80cm）最为活跃，其与盐分呈极显著正相关性。【结论】由于随机性因素和结构性因素（如植被、微地形等）的影响，两种植被覆盖度下的土壤水盐的空间变异表现出明显的差异性；也反映出植被对土壤水盐分布及影响水盐分布的随机性因素均具有显著的作用力及反作用力。

土地利用方式对黑土酶活性的影响

基于中国科学院海伦农业生态实验站长期定位试验,研究不同土地利用方式下4月份和7月份黑土脲酶、转化酶、磷酸酶活性的变化。结果表明:土地利用方式不同,黑土酶活性有较大差异。草地与裸地相比,4月份脲酶、转化酶、磷酸酶活性分别增加24.66%、29.56%、34.67%,7月份分别增加56.12%、128.40%和30.42%,表明经过自然植被恢复,土壤生物活性增强,土壤肥力提高;农田3种施肥方式相比,脲酶、转化酶、磷酸酶活性大小均为化肥+有机肥处理>化肥处理>无肥处理。3种不同生态系统相比,转化酶、磷酸酶活性大小依次为草地生态系统>农田生态系统>裸地生态系统,脲酶活性大小依次为农田化肥+有机肥处理>草地生态系统>农田化肥处理>农田无肥处理>裸地生态系统。表明采取一定的施肥措施和草地自然植被恢复可增加黑土酶活性,提高土壤肥力。土壤脲酶、磷酸酶和转化酶活性与土壤有机质含量和全氮含量均有显著相关关系,能较好地反映土壤肥力水平。

灌溉前后沙质裸地表层土壤蒸发量的时空变异性

利用野外实测数据建立的表层土壤日蒸发量和含水率间的函数关系,估算了灌溉前后3个时段的土壤日蒸发量,并以多种数学方法对其空间特征进行了探讨。结果表明:(1)灌溉后前期(1周)与后期(3周)的土壤蒸发量呈显著的负相关关系,其余各时段蒸发量的相关性不显著;(2)灌溉前土壤蒸发量的总体差异较大,空间关联性很弱,呈随机的斑块状分布,灌溉后总体差异明显减小,空间关联性增强,分布类型转为区域化分布;(3)由随机因素引起的空间异质性在灌溉后则更多地受空间自相关控制;(4)由于林带、芦苇丛和微地形的影响,灌后1周时采样区西边的土壤蒸发量大于东面,其余两个时段东西向无明显差异;灌溉前南部区域土壤蒸发量较北部区域大,灌后1周时该种情形被逆转,灌后3周时又转为向灌溉前回归。

红壤侵蚀裸地不同植被恢复后林地土壤微生物特性的研究

本研究以中国科学院红壤生态实验站侵蚀地植被恢复试验区为依托,调查侵蚀裸地不同植被恢复类型林地表层土壤微生物特性。结果表明:侵蚀裸地种植植被后,表层土壤酸化程度减小,土壤养分含量和孔隙度显著提高,微生物生物量增加、活性增强;不同植被恢复类型相比,各指标的大小顺序均为樟树>胡枝子>马尾松;侵蚀裸地植被恢复前后表层土壤均以细菌为主,其中马尾松林地表层土壤真菌比例最高;植被恢复林地土壤有机C处于累积阶段,土壤微生物对C的利用率显著提高,但不同植被恢复类型之间无显著差异。

典型喀斯特高原坡地土壤养分分布及其影响因素

喀斯特地区生态环境脆弱，石漠化严重，土壤性质对其环境的变化较为敏感，了解研究区环境因素对土壤性质的作用，对该区生态恢复重建有一定的指导意义。本文在前期对喀斯特地区峰丛洼地和峰林平原研究的基础上，以贵州喀斯特高原典型样区为研究对象，采用从坡脚到山顶线形布点（间隔10m）采集土壤样本，同时调查记录各环境因子，通过对土壤养分指标测定，结合环境因子探讨了研究区内坡地土壤养分随相对高程的变化情况和地形因素（裸岩率、土层厚度和相对高程）之间及其对土壤养分的影响。结果表明：随相对高程的增加，裸岩率显著递增，土层厚度在0～30cm范围内，与裸岩率呈极显著负相关（P〈0．01）；结合协方差分析结果发现，裸岩率高的地段促进了土壤有机碳以及氮磷养分的积累，土壤有机碳和全氮含量受裸岩率和相对高程的影响，土壤全钾的含量主要受相对高程的影响，而土壤pH则同时受各地形因素的影响，全钾含量不受三地形因素的影响；随机误差分析表明，土壤有机碳及速效养分含量还受到其他因素的影响。

模拟降雨条件下不同下垫面滞水能力初探

适当优化土地利用方式，在一定程度上可作为城市排水的一个辅助条件，缓解城市暴雨积水问题。通过实验室模拟降雨，初步得出结论：在相同降雨强度的情况下，绿地相对于裸土而言具有较大滞水量。中小雨强情况下更为显著，两者滞水量相差20-25mL/min。分析降雨因素对整个过程的影响，初步获得不同下垫面的滞水能力差异，在一定程度上验证土地利用方式对降雨径流产生的调蓄效应，可为未来区域土地利用规划、生态城市建设规划等提供参考。

不同雨强对裸露坡地水土流失的影响研究

运用坡面径流小区法,研究了闽北裸露坡地水土流失与不同雨强的关系,结果表明:1)裸露坡地径流量受雨强的影响较小,小雨和中雨时径流量与雨强呈线性相关,大雨时径流量与雨强不相关.2)雨强对土壤流失量的影响高于对径流量的影响.在降雨量相近的情况下土壤流失量与平均雨强呈线性关系.3)各时段雨强与裸露坡地的土壤流失量的相关性表现为I10>I30>I60,在不同雨型时均以I10的拟合效果最好.

侵蚀红壤植被恢复后土壤呼吸日动态及日呼吸速率测定方法比较

采用密闭室红外气体分析仪法（IRGA法）观测了中亚热带红壤侵蚀裸地植被恢复后不同季节土壤呼吸速率的日动态变化，并比较了IRGA法与碱吸收法（AA法）测定的土壤呼吸速率．结果表明：侵蚀裸地植被恢复后土壤呼吸速率日动态呈单峰曲线，与土壤温度的昼夜变化基本一致，最高值一般出现在午后13：00～17：00，最低值出现在凌晨3：00～7：00；植被恢复显著提高了土壤日呼吸速率，但明显降低了土壤呼吸速率日变化幅度；马尾松林对土壤呼吸速率日变化幅度降低程度高于板栗园和百喜草地，且对夏季的降低程度影响最大．而IRGA法和AA法测定的土壤呼吸速率具有显著的幂函数关系，AA法测定的土壤呼吸速率为IRGA法的27．5％～218％，平均为76．2％．当土壤呼吸速率较低时，AA法比IRGA法高估了土壤呼吸速率；反之，AA法则低估了土壤呼吸速率．

毛乌素沙地裸地与植被覆盖下非冻结期土壤水分时空分布特征

在水资源短缺的沙地生态系统中,土壤水分是植被恢复和水资源管理的主要控制因子,正确认识沙地土壤水分的分布特征及时空变化规律是促进沙地水资源可持续发展的基础。以毛乌素沙地为研究区,利用原位试验观测、经典统计学分析和聚类分析相结合的方法,揭示了有无植被覆盖下的土壤剖面水分时空变化特征,探讨了植物生长对土壤水分布的影响。结果表明:在2016年非冻结期内,地下水水位埋深较浅时,裸地与植被覆盖情况下土壤平均含水率均随土壤深度的增加而增大,可将0~350 cm土层划分为气候影响层、过渡层与地下水影响层。裸地剖面平均含水率为23.59%,变异系数为4.24%,属于弱变异,剖面含水率在观测期间明显上升,并在8月中旬强降雨时上升速率达到最大;植被覆盖下土壤剖面平均含水率为17.74%,变异系数为15.61%,属于中等变异,剖面含水率在观测期间显著下降,在8月沙柳发育成熟后剖面含水率下降最快。在垂向深度上,植被对土壤剖面含水率的影响近似呈高斯曲线变化,对过渡层含水率的影响最大,占总影响的50%以上,对气候影响层与地下水影响层的影响相对较小,且随着植物生长,气候影响层受到的相对影响逐渐减弱,地下水影响层受到的相对影响逐渐增强。研究成果可为半干旱区毛乌素沙地合理的水资源调控以及沙地生态系统的稳定发展提供参考依据。

改进的无作物潜水蒸发经验公式

根据安徽省五道沟水文水资源实验站砂姜黑土和砂壤土2种原状土样1992—1994年的潜水蒸发实验观测数据,在分析无作物条件下潜水蒸发与各种影响因素关系、潜水蒸发系数与水面蒸发关系的基础上,采用非线性最小二乘法,以决定性系数、残差均值和方差为性能指标,对已有的潜水蒸发经验公式——阿维里扬诺夫公式和叶水庭公式进行了非线性回归拟合优度比较,并提出了2个公式的改进形式。结果表明,采用改进后的经验公式进行潜水蒸发的拟合和预测,较原有公式精度有明显提高。

闽北裸露坡地水土流失与降雨量的关系研究

该文运用坡面径流小区法研究闽北裸露坡地水土流失与降雨量的关系。研究结果表明:径流量与降雨量呈极显著线性相关(P<0.01),径流量随降雨量增加而增大,拟合方程为y=-6.1447+0.5125x;降雨量是引起土壤流失量的关键因素之一,降雨量与土壤流失量的关系与土地利用方式、人为干扰、降雨强度、降雨历时、前期降雨和下垫面性质等多种因素有关;土壤流失量受环境因素的影响远比径流量更为复杂。

盐碱地膜草覆盖、覆膜、裸地油葵对比试验研究

试验研究了行走式节水补灌燃煤烟气脱硫废弃物改良盐碱地条件下膜草覆盖、覆膜和裸地油葵的生长规律和地温。结果表明:①膜草覆盖的油葵全生育期为103 d,覆膜的为111 d,裸地的为119 d;②膜草覆盖油葵出苗率为57.0%,覆膜的为50.9%,裸地的为30.1%;③膜草覆盖的油葵株高为112.2 cm,覆膜的为102.0 cm、裸地的为73.0 cm;④膜草覆盖的油葵叶片数为27.0、覆膜的为26.0、裸地的为22.9;⑤在油葵生育前期膜草覆盖地表下0 cm、5 cm、10 cm、15 cm土壤平均温差分别比覆膜、裸地的低1.0℃、1.4℃,0.7℃、2.2℃,0.5℃、1.3℃,0.3℃、0.6℃,在生育后期膜草覆盖增温幅度明显降低;⑥膜草覆盖的产量较覆膜和裸地分别高44.9%和564.3%。

侵蚀裸地不同植被恢复下土壤微生物研究进展

不同植被恢复后对侵蚀裸地土壤微生物的研究是当今被关注的热点之一,在查阅国内外相关文献的基础上,分别从土壤微生物生物量、土壤呼吸强度、土壤酶活性、土壤群落结构和功能等方面,综述土壤微生物在侵蚀裸地土壤质量恢复中的作用,并就存在问题和今后的研究重点进行了分析研究。

地膜和秸秆覆盖对冻融期土壤硝态氮迁移与分布的影响

为了揭示地面覆盖对冻融期土壤硝态氮迁移与分布的影响,试验分别设置裸地(LD)、地膜覆盖(MD)和秸秆覆盖(JD)3种地表处理,运用单因素方差分析(one-way ANOVA)和最小显著差异法(LSD)统计分析冻融期土壤硝态氮的时空变化规律。结果表明,封冻前地表覆盖(MD和JD)显著增加了土壤剖面(0~110cm)的硝态氮质量比,土壤硝态氮的累积效果为MD>JD>LD;冻结期各处理地块均在土壤相变区(0~60cm)出现硝态氮质量比高值区,LD在土壤冻结过程中的积氮效应(特指硝态氮)最为显著,积氮范围为10~55cm,硝态氮质量比峰值达37.18mg/kg,显著高于MD和JD;消融期MD显著增加土壤剖面硝态氮质量比,最高值达42.38mg/kg。MD和JD有效抑制了冻融期相变区土壤硝态氮质量比的波动程度,其中JD硝态氮质量比的时程变幅小于MD。同时,冻融期MD与LD间硝态氮质量比均差值明显高于JD,且土体通融后,MD、JD和LD为0~60cm土壤硝态氮质量比与封冻前相比分别增加了12.23、6.84和6.57mg/kg,说明MD更有利于硝态氮累积。

基于地表裸露度和地表反照率影响的喀斯特地区热环境变化分析

在自然和人为因素的影响下,喀斯特地区地表覆盖受到破坏,导致大面积地表裸露,同时影响着地表反照率的变化,进而引起周围地表温度发生改变。以典型喀斯特区域安顺市为例,基于大气校正法反演2006—2017年地表温度,并结合同时期的地表裸露度和地表反照率变化情况分析喀斯特地区热环境变化特征。结果表明:地表裸露度、地表反照率与地表温度在空间上整体变化趋势相一致,是影响地表温度的因素之一;在时间上呈持续下降趋势,地表裸露度总体下降了53%,地表反照率和地表温度分别下降了37.1%和2.4%,表明热环境得到有效改善;地表裸露度,地表反照率与地表温度均呈线性正相关,地表温度随着地表裸露度和地表反照率的增加而上升,反之,地表温度则会降低。

裸岩石砾地覆土厚度对土壤水分的影响

覆土厚度与土壤水分的关系密切,直接影响到土地的整治与利用效果。设置一试验小区,在分析土壤水分的时间动态分布特征及空间变化特征的基础上,研究了裸岩石砾地不同覆土厚度对土壤水分的影响。结果表明:覆土厚度在50 cm以内时,土壤水分的时间变异性较大,土壤水分随土层深度的增加而增加,覆土厚度对表层土壤水分含量影响较大;覆土厚度超过50 cm后,土壤水分含量相对稳定,时间变异性较小,土壤水分随土层深度的增加呈先增大后减小趋势,表层土壤水分含量变化不大。通过分析得出,为保障土壤水分含量,在裸岩石砾地整治中,覆土厚度不宜小于50 cm,研究成果为类似地区土地整治中覆土厚度的确定提供了一定的理论依据。