北京山区不同植被恢复类型土壤质量综合评价

[目的]综合评价北京山区不同植被恢复类型土壤质量,并进一步确定影响土壤质量的关键因素,为该地区植被恢复与重建提供数据支撑。[方法]以立地条件相近的侧柏纯林、油松纯林、侧柏油松混交林、侧柏针阔混交林、油松针阔混交林、落叶阔叶混交林和无林地(对照)为研究对象,测定14个土壤理化指标作为土壤质量评价的总数据集(TDS),采用主成分分析法(PCA)和Pearson相关性分析建立土壤质量最小数据集(MDS),利用线性(L)和非线性(NL)2种评分方法计算土壤质量指数(SQI)和一般线性模型(GLM)确定影响土壤质量的关键因素。[结果]植被恢复后相较于无林地,土壤容重、砂粒含量下降,而有机质、全氮、全钾、速效氮、速效钾等土壤养分含量增加。筛选出的研究区土壤质量评价MDS指标为全氮、砂粒、全钾、pH、有效含水量。4种方法(SQI-LT、SQI-NLT、SQI-LM、SQI-NLM)下,不同植被恢复类型的SQI值排序均为落叶阔叶混交林>侧柏针阔混交林>油松纯林>油松针阔混交林>侧柏油松混交林>侧柏纯林>无林地,植被恢复后土壤质量显著提升。SQI-NLM的土壤质量评价方法在北京山区具有更好的适用性。相较于无林地,其他植被恢复类型的SQI-NLM分别提高64%,48%,45%,36%,33%,27%。GLM模型解释了土壤质量指数总变异的85.24%,植被类型对土壤质量指数的解释比例最大(45.09%)。[结论]选择适宜的植被恢复类型是改善区域土壤质量的关键。未来实施植被恢复时,树种选择上优先考虑阔叶树种。造林配置方式的选择应取决于树种而定,如侧柏纯林中引入本土阔叶树种形成侧柏针阔混交林或选择油松纯林是最佳造林模式。

不同土地利用条件下土壤质量综合评价方法

针对传统的土壤质量评价方法难以满足现代农业发展的现状,提出了一种土壤质量指数法(SQI)综合评价土壤质量,旨在为农业生产、农产品产地选址、农业环境保护等提供理论支撑和参考依据。将方法在北京市郊区7种土地利用方式(粮田、林地、湿地、荒地、果园、菜地、草地)上进行了应用,并与常规方法进行了对比,结果表明:采用隶属度模型评价土壤肥力,肥力高低顺序为:湿地>菜地>粮田>林地>果园>荒地>草地;采用内梅罗污染指数评价了重金属污染状况,污染程度高低顺序为:湿地>菜地>荒地>果园>林地>粮田>草地;采用SQI指数评价土壤综合质量,其综合质量的高低顺序为:湿地>粮田>菜地>果园>林地>荒地>草地。此外还对评价模型的适用范围、评价结果的划分等一系列关键问题进行了探讨,得出:SQI指数评价方法的应用及结果的划分涵盖了不同的土地利用方式的农用地,体现了各种土壤属性的差异和变异特性,评价结果可实现土壤综合质量定性和定量化,能够反映土壤的关键信息,符合农业生产需要。

立地因子影响桉树人工林土壤质量及材积量的机制

【目的】桉树是重要的用材林树种,因其速生的优点在巴西、印度等地被大面积人工种植。根据前人对其他用材林的研究表明林木的生长不仅受土壤理化性质的影响,立地因子的影响同样也是十分显著的。然而,目前对桉树人工林的研究主要集中在土壤物理、化学或生物学性质的研究,鲜有学者探讨立地因子对其的影响。立地因子如何影响桉树人工林的土壤质量及其材积量尚不明确。本文旨在了解立地因子对桉树人工林土壤质量和材积量的影响。【方法】在中国桉树主产区广西的3个主要桉树种植区设置108个样地,以降水量、海拔、坡向、坡度4个立地因子为变量,测定30个土壤理化生指标用以评价土壤质量(SQI),最后结合冗余分析、随机森林模型和结构方程模型对立地因子、SQI及材积量之间的关系进行分析,探究最优的立地条件及立地因子影响桉树人工林土壤质量和材积量的机制。【结果】海拔和坡度是影响土壤特性的主要立地因子。随着海拔和坡度的增大SQI与材积显著降低。而降水量只表现出与SQI的显著负相关关系。南坡向的SQI和材积均显著高于其他坡向。海拔和坡度主要是通过对土壤物理性质的饱和持水量,化学性质的全磷和生物特性的微生物生物量磷的显著负向影响从而对SQI和材积产生间接的负向影响。【结论】低海拔,低坡度,南坡向的立地因子条件有利于桉树人工林的可持续经营。

滨湖城市典型公园化河口岸带土壤理化性状研究

为摸清五里湖公园化河口岸带土壤理化性质,探明土壤质量状况,本研究于2017年10月对五里湖3个典型公园化河口区域(陆典桥浜L、梁塘河C、圩田里河W)的24个点位进行岸带土壤采集,分析土壤颗粒组成、容重(BD)和孔隙度(Pt)等物理性状和pH、有机质(OM)、全氮(TN)、碱解氮(AN)、全磷(TP)和有效磷(AP)等化学性状,并利用与植物生长相关的土壤指标(石砾、砂粒、黏粒、BD、pH、OM、TN、AN、TP、AP)进行土壤质量指数(SQI)评价.结果表明:①3个河口岸带土壤均存在结构退化的情况,土壤主要以石块和石砾为主(>700 g/kg),砂粒、粉粒和黏粒含量较低,土壤容重偏大(>1.35 g/cm3),孔隙度偏低(<50%);②3个河口岸带土壤pH均呈碱性(平均8.30),且陆典桥浜河口>圩田里河河口>梁塘河河口,AP含量趋势相反;除梁塘河河口TP含量差异不大外,陆典桥浜和梁塘河河口的OM、TN、AN、AP、TP均呈现近岸大于远岸的趋势.③3个河口岸带土壤质量状况均较差(SQI<0.5),AN、BD、OM、AP和pH是影响研究区域岸带土壤质量的5个主因子.

秸秆还田、覆膜和施氮对旱地麦田土壤质量的影响

通过5 a大田定位试验研究了秸秆还田、覆膜及氮肥对旱地土壤质量的影响.以双因素裂区设计,主处理为3种栽培模式:常规栽培(CT)、秸秆还田(SR)和覆膜栽培(FM);副处理为3种施氮水平:0、144和180 kg·hm^(-2).在第5季冬小麦收获后采集耕层0~20 cm土壤样品,测定容重(BD)、孔隙度(SP)、田间持水量(FC)、有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、矿质氮(NO_(3)^(-)-N+NH_(4)^(+)-N)、速效磷(AP)、速效钾(AK)、微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、蔗糖酶(SA)、碱性磷酸酶(ALP)、脲酶(UA)和脱氢酶(DHA)等土壤理化性质及生物性质等指标,基于两个最小数据集(MDS),利用线性(LT)和非线性(NLT)评分模型计算土壤质量指数(SQI),通过与冬小麦产量拟合来寻找最优SQI,据此分析土壤质量对秸秆还田、覆膜及氮肥的响应.结果表明,SR处理的SP、FC、SOC、TK、SA、ALP、DHA、MBN和MBC分别较CT显著高10.1%、40.5%、28.3%、14.3%、22.0%、8.9%、48.3%、35.9%和62.5%.FM处理的SP、FC、NO_(3)^(-)-N、AP、AK、ALP和MBN分别较CT显著高3.1%、14.6%、729.0%、37.4%、28.2%、7.2%和17.7%.SR和FM处理冬小麦产量分别较CT显著高25.1%和18.6%.与N_(0)相比,施用氮肥土壤SP、TN、NO_(3)^(-)-N、NH_(4)^(+)-N、ALP和MBN显著增加3.4%~407.6%,BD、SOC和MBC/MBN显著下降3.0%~31.7%.在3种栽培模式下,施氮显著增加冬小麦产量,增幅为69.4%~79.1%,相同栽培模式两施氮水平间差异不显著.基于MDS2的非线性评分模型计算的SQI能够更准确地评价旱地麦田土壤质量.在NLT-SQI2中,SR、FM和氮肥均可增加土壤的SQI,在SR配施N_(180)水平下SQI达到最大,FM次之,CT最小.综上,秸秆还田和覆膜配施适量氮肥能维持和提高土壤质量,秸秆还田优于覆膜.

白膜覆盖下增效氮肥对春玉米土壤质量、微生物代谢和生态功能多样性的影响

过量施用氮肥是威胁土壤健康和降低土壤多种功能的主要驱动力.增效氮肥(EENFs)[例如脲酶抑制剂(NBPT)、硝化抑制剂(DCD)和树脂包膜尿素(RCN)]已被证明是减少氮肥施用的有效措施.然而,增效氮肥对土壤质量(SQI)、微生物代谢特征和土壤生态功能多样性(EMF)的影响以及其内在关系还不清楚.因此,基于宁夏回族自治区固原市彭阳试验站于2019年开始的田间定位试验,研究了白膜覆盖下不同施肥策略[不施氮肥(N0)、矿物氮肥(N200)、DCD、NBPT和RCN]对SQI、酶化学计量比特征和EMF的影响.结果表明:①相比N0,N200和EENFs增加了TN、MBC和MBN含量;相比N0和N200,NBPT和DCD的SQI提高了59.97%~104.78%和43.28%~83.42%,而RCN的SQI无显著变化.②EENFs比N200能更好地缓解微生物碳和氮限制,并提高土壤生态功能多样性21.97%~51.53%.③土壤中的MBC、MBN、AN、AP和SWC是影响微生物碳限制、氮限制和土壤生态功能多样性的共同主要因素,且提高土壤质量和缓解微生物碳和氮限制有利于提高土壤生态功能多样性.综合来看,白膜覆盖下施用NBPT和DCD可短期内实现土壤健康和生态功能多样性的双赢,这可为当地优化施肥管理措施提供参考.