泸沽湖流域土地利用方式对土壤肥力的影响

为探讨泸沽湖流域不同土地利用方式对土壤肥力的影响,采用野外调查、取样和室内分析相结合的方法,对泸沽湖流域内3种主要土地利用方式(农田、草地、林地)的土壤理化性状进行对比分析。结果表明:(1)土地利用类型对土壤肥力影响明显,农田含水率、全氮、速效氮、速效磷和速效钾含量相对较高;(2)林地有机质含量相对较高,草地全磷全钾含量相对较高;(3)土壤养分含量与土壤颗粒组成之间有一定的相关性,其中土壤全磷与砂粒呈显著正相关,土壤速效氮含量与粉粒呈显著负相关。     

土壤保肥-供肥机理及其调节Ⅳ.棕壤型菜园土肥力的调节与培育及其作用实质

棕壤型菜园土肥、瘦地盆栽试验对土壤肥力的调节培育及作用实质的研究表明,在不同的培肥措施下,肥、瘦地的营养物质含量与对照相比没有普遍提高,而土壤微团聚体的团聚度增加,不同粒级微团聚体的比例更趋合理.土壤生产力水平与土壤肥力水平的本质代表-特征微团聚体比例间没有显著的相关关系.试验证明土壤肥力培育的实质在于从根本上改变了土壤的保肥供肥能力,而基于土壤本质属性的土壤特征微团聚体的比例比土壤营养物质含量与土壤生产力水平更适于作为土壤肥力水平及培肥效果评价的指标.     

晋西北不同土地管理方式对土壤碳氮、酶活性及微生物的影响

晋西北丘陵区受干旱大风气候以及人为活动的影响,土壤肥力较低,土壤质量退化严重,不同的土地利用和管理方式,因植被覆被、人为活动等不同,对土壤质量产生影响不同。为了更好地了解晋西北地区不同土地管理方式对土壤质量的影响,于山西省北部忻州市五寨县,研究不同管理方式对土壤肥力、土壤酶活性、微生物群落结构及多样性的影响,以及微生物与土壤环境因子的关系,为晋西北地区土地管理和生态建设提供参考。研究中设置4种土地管理方式:苜蓿样地(MX)、免耕样地(MG)、翻耕样地(FG)和荒地(HD),采用野外采集土壤样品、室内测定和分析的研究方法,其中土壤pH值利用电位法测定,土壤有机碳(OC)采用重铬酸钾氧化-分光光度法测定;土壤硝态氮、铵态氮利用全自动间断化学分析仪测定,其原理为紫外分光光度和靛酚蓝比色法。土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性分别采用KMnO_4滴定法、3,5-二硝基水杨酸法、苯酚钠-次氯酸钠比色法、磷酸苯二钠比色法测定,采用高通量测序测定土壤细菌和真菌的群落组成,利用统计分析软件SPSS和Canoco以及QIIME、USEARCH和Uclust生物信息软件分析不同土地管理方式对土壤质量的影响。结果表明,不同土地管理方式对土壤化学性质、土壤酶活性、细菌和真菌的群落结构及多样性均有影响。苜蓿和免耕2种土地管理方式可显著提高表层土壤养分并增加土壤酶活性;4种土地管理方式共有9个细菌门和11个真菌门,细菌相对丰度较大的为变形菌门、放线菌门和酸杆菌门,真菌的子囊菌门相对丰度最大;苜蓿和免耕样地土壤细菌和真菌群落丰富度和多样性都较高,荒地土壤细菌和真菌群落丰富度较低,但多样性较高;RDA分析结果表明,土壤pH、NH~+_4-N和NO~-_3-N含量和过氧化氢酶活性对细菌群落影响较大,pH、有机碳含量、蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶活性对真菌群落影响最大。苜蓿和免耕2种土地管理方式能够提高土壤质量,是晋西北地区较为适宜的管理措施。     

土壤-植物下垫面对微生态环境的影响

综述了土壤植物下垫面对辐射平衡、热量条件、土壤侵蚀、土壤肥力、光能利用率等微生态环境的影响．结果表明,有植被下垫面的反射率、有效辐射、土壤热通量的日变幅和感热通量均小于荒坡裸地;坡地植草和减少翻耕次数有利于水土保持;下垫面栽种牧草可提高土壤肥力和光能利用率．这对合理开发和利用土地资源具有一定的参考价值     

土壤生态研究的展望

土壤生态研究是从生态学的观点出发,在对土壤的本质属性和独特运动规律作出更好揭示的基础上,阐明土壤作为陆地生态系统和整个生物圈中的中心环节的独特作用和功能,研究建立高生产力和洁净的陆地生态系统所需的优化土壤条件并拟定相应的有效措施,以更好地发挥土壤的生产潜力和改善人类的生存环境。其主要研究内容应包括:土壤肥力与状态因子的关系;土壤库在物质和能量的流动与转化中的作用;土壤生产力;土壤相对平衡地位的建立与保持以及方法学问题。     

土壤生态研究的展望

土壤生态研究是从生态学的观点出发,在对土壤的本质属性和独特运动规律作出更好揭示的基础上,阐明土壤作为陆地生态系统和整个生物圈中的中心环节的独特作用和功能,研究建立高生产力和洁净的陆地生态系统所需的优化土壤条件并拟定相应的有效措施,以更好地发挥土壤的生产潜力和改善人类的生存环境。其主要研究内容应包括:土壤肥力与状态因子的关系;土壤库在物质和能量的流动与转化中的作用;土壤生产力;土壤相对平衡地位的建立与保持以及方法学问题。     

西湖风景区土壤肥力的空间格局及其影响因子

土壤肥力是土壤特性的综合反映,也是揭示土壤条件动态变化的最敏感指标,不同尺度下土壤肥力空间格局的影响因素不同。本研究以西湖风景区为研究区域,通过网格布点采样,采用修改的内梅罗公式作为土壤肥力定量计算模型,研究了风景区土壤肥力指数的空间分布及其影响因素。结果表明:西湖风景区土壤为酸性,土壤有机质和有效磷平均含量达到全国第二次土壤普查养分分级标准1级水平,全氮平均含量达2级水平;空间格局上,西湖南部和北部土壤综合肥力指数高于风景区西北部和西南部;不同土地利用方式、植被类型和生态系统类型的土壤综合肥力指数高低顺序分别为居民区交通区农业用地景区绿地山林地,短柄枹桂花香樟茶园竹林青冈枫树木荷,绿地草坪常绿阔叶林常绿混交林;总体上表现为景观绿地的土壤肥力高于农业土壤和自然土壤。     

不同土地利用方式对黄河三角洲土壤物理特性的影响

黄河三角洲是我国成土最快的河口三角洲之一,探索其土地利用过程中不同土地利用方式对土壤物理性质的影响,对该区土壤肥力保持和土地资源的持续利用具有重要意义。选择黄河三角洲棉田、麦田、苇地、碱蓬地和裸地等5种不同的土地利用方式,通过野外调查与室内分析,研究不同土地利用方式下土壤主要物理特性的变异特征及影响因素。结果显示,与裸地土壤相比,有植被土地利用方式土壤容重降低,土壤孔隙度、团聚体水稳性、饱和含水量与毛管含水量也有相应的提高;土壤有机碳和速效氮、有效磷含量均有显著增加,土壤总盐分含量呈显著降低趋势。在所研究土壤中,土壤物理性质依麦田-棉田-苇地-碱蓬地-裸地的次序从最佳向最差过渡。逐步回归分析和相关分析表明土壤容重、团聚体平均重量直径和毛管孔隙度是土壤毛管含水量的主要影响因子,团聚体水稳性主要由大于0.25 mm水稳性团聚体含量和毛管孔隙度决定,土壤总盐分含量影响土壤饱和导水率;大于0.25 mm水稳性团聚体含量分别与土壤有机碳含量(r=0.8323)、速效氮含量(r=0.7558)和有效磷含量(r=0.9049)具有正相关关系。因此,黄河三角洲地区土地利用应以增加有机质的投入,提高土壤水稳性团聚体形成为基础,促进土壤良好结构形成。这些结果为该区土壤肥力提高和土壤资源可持续利用提供参考依据。     

岩性和土地利用方式对桂西北喀斯特土壤肥力的影响

选取桂西北喀斯特石灰岩和砂页岩典型土地利用方式的土壤为研究对象,揭示土地利用方式和岩性对土壤肥力的影响.选取土壤的11项肥力指标进行因子分析,并对各样地的因子得分进行PCA排序和聚类分析.因子分析将11项指标归纳为土壤的综合肥力、土壤pH和全磷、有效磷和全钾4个因子.PCA排序和聚类分析结果表明:土壤的综合肥力主要受土地利用方式的影响,撂荒有利于土壤综合肥力的提高;土壤pH和全磷主要受母岩性质的影响,沙页岩发育的红壤pH和全磷含量都低于石灰土;有效磷和全钾主要受施肥的影响.与全国总体水平相比,桂西北喀斯特石灰岩和砂页岩土壤均很缺乏有效磷和全钾.石灰土可通过施用铵态氮肥提高磷的有效性,红壤可通过施用石灰提高有效磷含量.另外,喀斯特石灰岩和红壤区都需注重施用钾肥以改善土壤肥力.     

生物炭对杉木人工林土壤养分、酶活性及细菌性质的影响

为了探究添加生物炭对南方红壤杉木人工林土壤养分含量、酶活性及细菌丰度和群落结构及多样性的影响,分析三者之间的作用机制,基于高通量测序技术,通过添加不同生物炭对人工杉木林土壤环境中细菌群落进行培养和测定,同时挑选与土壤C、N循环相关的4种酶,分析4种酶与土壤养分含量及土壤细菌相对丰度的关系。结果表明:添加生物炭总体使得土壤pH值,全磷、有效磷、速效钾等含量有所提高,同时促进土壤-α-葡萄糖苷酶、土壤-β-葡萄糖苷酶及脲酶的活性,对过氧化氢酶的影响不显著;由于生物炭制备原料不同,其自身性质和物质含量也存在差异,因此杉叶炭对土壤养分的提高量大于木屑炭,而木屑炭处理的土壤全碳含量高于杉叶炭;低添加量生物炭对参与碳循环的土壤葡萄糖苷酶活性提高程度大于高添加量生物炭,而与氮循环有关的土壤脲酶活性随着生物炭添加量的增加而提高,尤其3%BL600处理对土壤脲酶影响十分显著;向土壤添加杉叶炭能够提高土壤细菌丰度,而木屑炭降低了土壤细菌丰度,低温炭大于高温炭;添加生物炭对土壤pH值,全碳、全磷、有效磷、速效钾含量等具有直接影响,土壤组分和性质对不同细菌种群生活习性与功能产生不同的影响,土壤酶活性与土壤细菌存在密切的联系,细菌丰度的变化又会引起土壤酶活性的改变,因此土壤酶活性和细菌群落相对丰度对添加生物炭的响应存在一定的相关关系。     

黄土丘陵区小流域土地利用和植被恢复对土壤质量的影响

土壤质量的维护和提高是全球生物圈可持续发展的重要因素之一．对黄土丘陵小流域持续利用25年后的荒草地、山杏林地、农地、油松林地、灌木林地和撂荒地土壤性状的研究结果表明,不同土地利用方式和植被恢复类型对土壤质量有很大影响;植被恢复重建和农地撂荒将增加土壤有机质含量,提高土壤质量;粗放的农业耕作措施将降低土壤质量并引起土壤退化;灌丛有明显的肥力岛屿作用;撂荒在一定程度上可以培肥土壤。随着“西部大开发”、“退耕还林还草”和生态重建工程的开展,在半干旱黄土丘陵沟壑区,建植灌木、种植牧草、农地撂荒和自然恢复是较好的生态重建和植被恢复方式。     

The relation among soil microorganism, enzyme activity and soil nutrients under subalpine coniferous forest in Western Sichuan

Soil microorganism and enzymes are important parts of forest ecosystem and sensitive to environmental changes. They have many critical functions in energy conversion and material cycle of forest soil. However, there are few studies about soil biological properties under subalpine coniferous forest, in particular, a serial of spruce plantation chronosequences following clear-cutting of natural coniferous forest in western Sichuan. We measured the quantity of soil microorganism (including bacteria, fungi and actinomyces), enzyme activity and soil nutrients under spruce plantation chronosequences in western Sichuan to investigate soil biological properties and their relationship with soil nutrients. The results showed that soil microorganism, enzyme activity and soil nutrients of the mature spruce plantation were significantly lower than those of the young spruce plantation and secondary broad-leaved forest. Soil fertility degraded greatly with the increasing of spruce plantation age and was mainly affected by forest micro-environment. There were significant correlation between the amounts of soil microorganisms, soil enzyme activities and nutrients (e.g. soil organic matter, total N, total P, alkali-hydrolyzable N and available K). Therefore soil biological indices can be used to evaluate soil fertility. In order to accelerate the course of restoration and rehabilitation of degraded pure plantation, the strategy and measures were put forward, including application of thinning rationally for existing dense plantations and establishment of mixture forest of coniferous and broad-leaved trees for new afforestations, which would create good forest micro-environment for plant growth.     

The relation among soil microorganism, enzyme activity and soil nutrients under subalpine coniferous forest in Western Sichuan

Soil microorganism and enzymes are important parts of forest ecosystem and sensitive to environmental changes. They have many critical functions in energy conversion and material cycle of forest soil. However, there are few studies about soil biological properties under subalpine coniferous forest, in particular, a serial of spruce plantation chronosequences following clear-cutting of natural coniferous forest in western Sichuan. We measured the quantity of soil microorganism (including bacteria, fungi and actinomyces), enzyme activity and soil nutrients under spruce plantation chronosequences in western Sichuan to investigate soil biological properties and their relationship with soil nutrients. The results showed that soil microorganism, enzyme activity and soil nutrients of the mature spruce plantation were significantly lower than those of the young spruce plantation and secondary broad-leaved forest. Soil fertility degraded greatly with the increasing of spruce plantation age and was mainly affected by forest micro-environment. There were significant correlation between the amounts of soil microorganisms, soil enzyme activities and nutrients (e.g. soil organic matter, total N, total P, alkali-hydrolyzable N and available K). Therefore soil biological indices can be used to evaluate soil fertility. In order to accelerate the course of restoration and rehabilitation of degraded pure plantation, the strategy and measures were put forward, including application of thinning rationally for existing dense plantations and establishment of mixture forest of coniferous and broad-leaved trees for new afforestations, which would create good forest micro-environment for plant growth.     

北方农牧交错带土地利用类型对土壤养分分布的影响

对北方农牧交错带多伦县5种土地利用类型进行118个土壤样点分析表明,农田土壤养分含量最低,草地含量处中等,林地含量最高.分别对4种不同土地利用类型在4种＞15.坡的小流域进行布点采样,研究不同土地利用结构对土壤有机质、速效磷、速效氮和全氮的影响.结果表明,在垂直方向上,由坡底到坡中到坡顶,对应的耕地-草地-林地土壤养分要比对应草地-林地-耕地这一土地利用类型中土壤营养元素含量高出1倍左右,说明此种土地利用类型具有较好的土壤养分保持能力,从而优化出最适合当地的土地利用类型,为改善生态环境、提高当地经济效益提供科学依据.     

不同土地利用方式下赤红壤生物学性状及其与土壤肥力的关系

以我国华南地区典型坡地的赤红壤为对象,研究了不同土地利用方式(新垦旱地、灌木林、桉树林及果园)下土壤微生物性状、酶活性及其与土壤肥力的关系.结果表明: 不同土地利用方式下土壤生物学性质差异极显著.其中,果园土壤的微生物数量和酶活性显著增加;新垦旱地土壤的呼吸速率显著增加,微生物数量、酶活性显著下降;灌木林和桉树林则介于果园和新垦旱地之间,且两者具有高度的相似性.不同土地利用方式下的土壤微生物数量和酶活性与土壤有机碳、大部分养分之间存在显著正相关;高有机质含量和高肥力水平的土壤有利于微生物的生长和酶活性的提高.     

黄土丘陵区土壤质量评价指标研究

针对黄土丘陵区侵蚀土壤最主要的功能--生产力和抗侵蚀能力,运用敏感性分析、主成分分析和判别分析法,对10种土地利用类型、208个样点的32项土壤属性指标进行了筛选.结果表明,在黄土丘陵区,土壤速效磷含量、抗冲性、渗透系数、活性有机碳、有机质、脲酶作为土壤质量评价的高度敏感指标,是土壤质量恢复与调控的主要目标.土壤生物指标属于高度敏感和中度敏感指标.黄土丘陵区侵蚀土壤的29项理化及生物属性指标可以被归纳为5个土壤质量因子:有机质因子、质地因子、磷因子、孔隙因子和微结构因子.5个因子中,孔隙因子在不同土地利用方式之间差异不显著,其余4个质量因子在不同土地利用方式之间差异极显著.黄土丘陵区侵蚀土壤质量评价指标为有机质、渗透系数、抗冲性、CEC、蔗糖酶、团聚体平均重量直径、速效磷、微团聚体平均重量直径.其中,有机质、渗透系数、抗冲性是表征黄土丘陵区侵蚀土壤质量的关键指标.     

NMR-based metabolomics using earthworms as potential indicators for soil health

Soil health is key for sustainable productivity and adaptation to climate change. Agricultural practice can significantly impact on soil health. The aim of this study was to examine the effect of two land management regimes on organisms (earthworms) that may be used as indicators for soil health via NMR metabolomics. Earthworms are important in the soil decomposition process and viewed as a sentinel species in soil. The presence/absence of earthworm species and their relative abundances provide a gross indication of the health of the soil and it is expected that land use would affect earthworm metabolism as the populations rose or declined in response to changing soil health parameters. In order to test this hypothesis metabolomics approaches were employed to determine if biological indicators of soil change can be detected. Two species of earthworms, an unidentified native species and the European species Aporrectodea caliginosa, were collected from properties in Victoria, Australia where the land was treated with either biological (organic) or conventional (chemical) treatment regimes. Both lipid and aqueous NMR metabolomics for earthworms was employed, demonstrating that class classifications can be achieved with both datasets and provide orthogonal, complementary, chemical information. The study indicates that land-use has a measurable effect on the biochemistry of worm populations. Potential biomarkers of land use and worm stress were found, including elevated levels of glucose, maltose, alanine and triacylglycerides. This study demonstrates the utility of NMR metabolomics approaches in detecting biomarkers related to land treatment regimes and potentially soil health attributes. Electronic supplementary material  The online version of this article (doi:) contains supplementary material, which is available to authorized users.