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.     

高寒山区不同土地利用类型土壤养分化学计量特征及影响因素

了解高寒地区不同土地利用类型下土壤养分化学计量特征及其影响因素可为评估脆弱生态系统土壤质量和功能提供参数。通过测定青海省东部24个样点0—30 cm土壤基本理化性质(pH、容重BD、孔隙度P_s、黏粒含量C_y、土壤含水量SWC、有机碳SOC、全氮TN、全磷TP、速效氮AN和速效磷AP),并提取各样点环境因子数据(年均温MAT、年均降雨量MAP、年均蒸发量E_a、植被归一化指数NDVI、海拔ALT、坡度SG、地表粗糙度SR、经度LON和纬度LAT),分析了农、林、草三种土地利用类型下土壤养分化学计量比分布特征及其影响因素。结果表明,农地土壤有机碳SOC和全氮TN含量显著低于林地和草地(P<0.05),而全磷TP和速效磷AP含量则相反,农、林、草地速效氮AN含量无显著差异(P>0.05)。农、林、草地不同深度土壤C∶N(平均值19.93,变异系数<16%)和AN∶AP(平均值2.73,变异系数<71%)较为稳定且无显著差异(P>0.05),而农地C∶P和N∶P(平均值分别为19.27和0.99)却显...     

科尔沁沙地不同土地利用类型土壤化学计量特征

土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量是衡量土壤质量及生态系统元素限制的重要指标,探讨土地利用和土层深度对土壤化学计量特征的影响有利于揭示科尔沁沙地土壤元素循环规律。本研究以科尔沁沙地5种土地利用类型(灌溉农田、旱作农田、沙质草地、固定沙丘、流动沙丘)土壤为对象,分析不同土地利用类型和不同土层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量及其化学计量特征。结果表明: 1)科尔沁沙地0～10 cm SOC(3.23 g·kg^-1)、TN(0.37 g·kg^-1)、TP(0.15 g·kg^-1)含量及化学计量比(C:N、C:P、N:P分别为9.07、25.56、2.97)远低于中国陆地土壤。2)土地利用变化显著改变了SOC、TN、TP含量及其化学计量特征,0～100 cm SOC、TN、TP含量均表现为灌溉农田>沙质草地>旱作农田>固定沙丘>流动沙丘;沙质草地、灌溉农田、旱作农田C:N显著高于固定沙丘和流动沙丘,沙质草地、固定沙丘、灌溉农田、旱作农田C:P显著高于流动沙丘,5种土地利用类型N:P无显著差异。3)随土层深度增加,沙质草地、固定沙丘、灌溉农田、旱作农田SOC和TN含量显著降低,流动沙丘SOC、TN含量和C:P在各土层间无显著差异;总体上,各土地利用类型TP含量和C:N受土层影响较小;沙质草地、固定沙丘、灌溉农田、旱作农田C:P和沙质草地N:P随土层深度增加而降低。4)SOC、TN、TP、C:N与中砂粒、细砂粒、土壤容重呈显著负相关,与黏粉粒和极细砂粒呈显著正相关。沙漠化导致科尔沁沙地SOC和养分流失,加剧土壤N缺乏,水肥投入有助于耕地维持相对较高的土壤养分水平。     

东北农牧交错带土地利用生态安全模式案例研究

尽管目前学术界对生态安全尚无统一的定义和权威的度量方法、指标 ,生态安全却是任何一个区域进行资源开发必须遵循的可持续发展准则[7] 。关注土地利用过程中出现的生态问题 ,研究扰动敏感区土地利用变化的生态环境效应 ,加强脆弱类型土地生态经济系统生态安全的调控 ,成为国内外关于土地利用变化研究的一个重要趋势。东北农牧交错带位于中国北方农牧交错带的东部三北交接农牧交错区[2 ] ,土地利用上具有农牧交错、时农时牧的特点。因其生态环境组成结构相对不稳定 ,对于干扰因素反应敏感且易发生不利用于人类利用的变化 ,以致在土地利用过…     

中亚热带不同母质和森林类型土壤生态酶化学计量特征

土壤生态酶化学计量比作为衡量土壤微生物能量和养分资源限制状况的重要指标,是当前生态学领域研究的热点之一,然而关于土壤母质和森林类型在调控土壤生态酶化学计量比中所扮演的角色及作用机制尚不明确。分别以砂岩和花岗岩发育的米槠林和杉木林土壤为研究对象,通过测定土壤物理化学性质、微生物量碳、氮和磷及土壤酶活性,探讨不同母岩发育的米槠林和杉木林土壤生态酶化学计量特征。结果显示,花岗岩发育的土壤酸性磷酸酶活性(AP)显著高于砂岩发育的土壤,βG:AP和NAG:AP的值显著低于砂岩发育的土壤。其中,花岗岩发育的米槠林土壤βG:AP和NAG:AP的值都显著高于杉木林,砂岩发育的土壤βG:AP和NAG:AP的值在两个林分间呈相反的结果。结果表明土壤生态酶化学计量比能够反映不同森林土壤之间磷养分限制强度,花岗岩比砂岩土壤受磷养分限制更严重。相关分析表明,土壤酶活性及生态酶化学计量比与土壤生物因子和非生物因子密切相关,而冗余分析发现土壤pH、总磷(TP)和微生物量碳(MBC)分别解释土壤酶活性和生态酶化学计量比变异的56.9%、27.9%和12.3%。未来森林经营及管理应考虑土壤母质和森林类型差异对区域森林土壤养分循环的影响。     

宁夏农牧交错带土地利用变化对土壤质量的影响

在宁夏盐池县分别选取农田、弃耕地、天然草地、人工柠条林地和杨树林地5种土地利用类型作为研究样地,测定土壤理化性质指标,采用土壤质量综合技术指标,阐明中国北方典型农牧交错带土地利用变化对土壤质量的影响规律。结果表明：(1)土壤粗砂粒表现为弃耕地和天然草地显著高于农田、人工柠条林地和杨树林地(P<0.05),土壤细砂粒表现为杨树林地显著高于农田、弃耕地、天然草地和人工柠条林地(P<0.05),土壤极细砂粒和土壤黏粉粒均表现为农田和人工柠条林地显著高于弃耕地、天然草地和杨树林地(P<0.05)。土壤含水量、土壤pH值和土壤电导率表现为农田显著高于弃耕地、天然草地、人工柠条林地和杨树林地(P<0.05)。土壤有机碳含量表现为弃耕地和柠条林地显著高于农田、天然草地和杨树林地(P<0.05)。土壤全氮含量表现为农田显著高于弃耕地、天然草地、柠条林地和杨树林地(P<0.05)。(2)不同土地利用类型的土壤质量指标之间存在显著相关性(P<0.05)。其中,杨树林地各评价指标之间的相关系数最高,天然草地次之,农田、柠条林地较低,而弃耕地最低。(3)土壤质量综合得分大小顺序为：农田>弃耕地>0>草地>柠条林地>杨树林地。研究表明,对水浇农田实行保护性耕作和精细管理,并且农田弃耕后自然恢复成草地,有利于宁夏农牧交错带沙地土壤质量改善,但天然草地和人工林建设样地土壤质量较差。     

农牧交错带风蚀沙化区农业生态系统服务功能的经济价值评估

运用市场价值法、替代工程法、影子价格法和机会成本法等方法对内蒙古阴山北麓风蚀沙化区农业生态系统服务功能的价值进行了经济评估。结果表明 ,该地区农业生态系统总的服务价值为 4 6 5 4 5 381 0万元 ,其中产品服务价值为 2 9874 1万元 (占 0 0 6 % ) ,水土保持价值为 4 5 70 2 84 2万元 (占 9 7% ) ,涵养水源价值为 4 2 80 2 6万元 (占 0 0 9% ) ,气候调节价值为393411 8万元 (占 0 84 % ) ,营养物质循环价值为 4 1910 6 73 9万元 (占 89 2 7% ) ,从服务功能的价值比例来看 ,系统的环境服务价值要远远大于其产品服务的价值 ,表明该地区农业生产水平落后 ,同时也体现了在当地环境恶劣 ,农业经营粗放的前提下 ,系统环境服务价值是维系其不稳定农业生产的基础     

黄土丘陵区小流域土壤碳氮磷生态化学计量特征的空间变异性

土壤碳、氮、磷是植物重要的营养来源和保障生态系统健康的重要生态因子,其含量及化学计量比的动态平衡对生态系统的生产力具有重要影响,分析土壤碳、氮、磷养分含量及化学计量比的空间变异性和影响机制,对区域土壤养分管理以及土地可持续利用具有重要意义。本研究选取位于黄土高原东缘的三眼井小流域,利用经典统计与地统计相结合的方法,分析了研究区表层土壤(0～20 cm)有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)以及土壤碳氮磷的化学计量比的空间变异性和影响机制。结果表明:(1)研究区表层土壤SOC、TN和TP的平均值分别为3.97、0.83和0.6 g·kg-1,C∶N、C∶P、N∶P的平均值分别为4.73、6.02、1.26,均属于中等变异水平。(2)土地利用类型和地貌类型对研究区土壤SOC、TN具有显著影响,林地和荒草地高于梯田和退耕地,梁上高于沟谷; TP主要受土地利用类型的显著影响,梯田显著高于其他三种土地利用类型;土地利用类型对土壤C∶N、C∶P和N∶P的影响较为一致,表现为梯田显著低于其他土地利用类型; C∶N还受到坡度和地貌类型的显著影响,C∶P和N∶P还分别受到坡度和海拔的显著影响。(3...     

不同林龄油茶人工林土壤-叶片碳氮磷生态化学计量特征

油茶是世界四大木本油料植物之一,在我国有着2000多年的栽培和利用历史。碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量元素是近年来研究的热点,通过C、N、P化学计量我们可以深入了解植物-土壤间元素相互关系,并能揭示土壤养分限制状况。为了解油茶人工林生态系统C、N、P化学计量特征及油茶人工林养分元素限制因素,以长江中下游油茶适宜栽培区湖南、江西和湖北三省油茶林为研究对象,采用空间代替时间的研究方法,在区域尺度上随机选择32个典型油茶人工林并分为4个林龄组(9年低龄林;9—20年高产林;21—60年低产林; 60年生产退化林)。测定油茶人工林土壤与油茶叶片中的C、N、P含量并分析其化学计量特征。研究结果表明:(1)随林龄增加,油茶人工林土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)含量增大,而土壤全磷(TP)和速效/kg和5.43 mg P在一定的林龄(60 a)内具有增加的趋势。(2)随林龄增加,油茶人工林叶片C含量无显著变化,N、P含量降低,叶片的C、/kg、11.66—15.46 g增大。此外,叶片N∶P阈值分析发现,叶片N∶P比在四个林龄段均16。(3)相关分析结果表明,油茶人工林土壤SOC和TN具有显著正相关,油茶叶片N和P具有显著正相关。同时,叶片N含量与土壤TN无相关性,而油茶叶片P含量与土壤Olsen-P显著正相关。油茶人工林土壤化学计量C∶N、C∶P和N∶P与叶片C∶N、C∶P呈显著正相关,以及叶片N∶P与土壤C∶P、N∶P呈显著正相关(P0.05)。由以上可见,油茶人工林土壤主要受P养分限制,且随林龄增加,P限制增加。此外油茶叶片N、P吸收具有协同效应,且油茶叶片与土壤元素存在广泛的计量耦合关系。本研究综合分析油茶林叶片与土壤的C、N、P计量特征及其关系,有助于全面系统的揭示油茶人工林生态系统的养分状况,对油茶林高效培育、养分补充或退化林诊断等具有指导意义。     

蒙古高原草地不同深度土壤碳氮磷化学计量特征对气候因子的响应

研究不同深度土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量比对气候因子(年降水量(MAP)和年平均气温(MAT))的响应差异,对于理解气候变化如何影响生态系统功能具有重要意义。通过对蒙古高原干旱半干旱草地44个样点的野外调查,探讨了不同深度(0–20、20–40、40–60、60–80 cm)土壤C、N、P含量及其化学计量比与MAP和MAT的关系。主要结果:(1)随土壤深度的增加,土壤C和N含量逐渐减少,土壤P含量不变;土壤C:P和N:P逐渐降低,土壤C:N相对稳定。(2)土壤C、N、P含量以及土壤C:P、N:P与MAP显著正相关,与MAT显著负相关,土壤C:N与MAP显著负相关,与MAT无相关性;随着土壤深度的增加,土壤C、N、P含量及其化学计量比与气候因子的相关性均逐渐减弱。(3) MAP和MAT对不同深度土壤C、N、P含量和化学计量比的影响存在显著差异;随着土壤深度的增加, MAP和MAT对土壤C、N、P含量及其化学计量特征变化的总解释度逐渐减少。该研究表明气候因子对土壤元素化学计量特征具有自上而下的调控作用,蒙古高原草地土壤表层C、N、P含量及其化学计量比与MAP和MAT的关...     

基于GIS的典型农牧交错区土地利用生态安全评价

以内蒙古自治区翁牛特旗为对象,基于GIS技术对典型农牧交错区进行了土地利用生态安全评价.结果表明:研究区1985-2000年有50%以上的总土地面积受到沙化和土壤侵蚀的危害,中西部地区的土壤侵蚀和东部地区的土地沙化依然严重;研究区1985年和2000年平均生态安全指数分别为2.70和2.66,整体生态安全状况处在不安全等级;1985年和2000年各生态安全等级分布面积由大到小排序依次为欠安全＞极不安全＞较安全＞不安全＞安全.     

农牧交错带县域农牧系统对气候波动的响应机制

农牧系统过程对气候波动的响应机制既是建立农牧耦合系统的主要科学问题又是农牧交错带可持续发展的关键问题之一。以盐池县1954—2013年气候和农牧系统过程为例,运用变异系数、逐步回归方法和经验模态分解法,分析了气候、农业、牧业系统12个指标的波动周期、振幅和方差贡献率,据此研究了它们之间的波动关系。结果表明:1)农牧系统受气候影响具有较大波动性。波动由强到弱依次为气候、农业、牧业,呈逐级传递的特性。三者的高频波动分量的方差贡献率依次减小,而中低频波动分量的方差依次增大。2)近60年农牧系统过程主要受经济系统驱动发生趋势性变化,同时受气候的驱动发生波动。农业在突变前受气候影响较大而突变后明显减小;同样牧业在突变前受农业影响大,突变后也明显减小。经济对农牧系统过程的影响逐渐增强。它在提高和稳定粮食总产量同时导致家畜数量特别是羊只总数的剧增,使得牧业波动加剧。3)农牧系统的波动差异、相互关联以及对气候的响应的分析表明,农牧耦合系统具有减少内部要素波动性的功能。因此,依据生态和经济规律设计具有健全正负反馈机制的农牧耦合系统是实现农牧交错带农牧业可持续发展的重要途径。     

阴山北麓农牧交错带植被变化及其对气候变化的响应

利用1982—2003年8kmNASA/GIMMS半月合成的植被指数(NDVI)数据和同期气候数据,分析了阴山北麓地区农牧交错带的NDVI年平均值、年累积值距平的动态变化以及NDVI年平均值与年平均温度和年降水的时间序列相关关系。结果表明:1982—2003年NDVI年平均值呈现逐渐增高趋势,1990年以后的NDVI年平均值明显高于以前;NDVI在空间变化上表现为牧业区<农牧区<农业区,说明农业区NDVI受气候的影响程度较牧业区和农牧区弱;研究区温度对植被指数的影响没有明显的规律性,但降水与植被指数呈正相关,降水的多寡决定了植被的生长状况。     

中国北方农牧交错带生态系统服务空间格局及影响因子——以内蒙古中西部地区为例

中国北方农牧交错带是我国重要的生态安全屏障之一,面临经济发展与脆弱生态环境保护间的突出矛盾。生态系统服务的定量研究是生态可持续管理的重要科学依据,也是当前的研究热点之一。以北方农牧交错带的核心区域--内蒙古中西部地区为例,结合中高分辨率遥感数据和生物物理模型准确量化了2000-2018年关键生态系统服务,基于Getis-Ord G^*方法分析了生态系统服务的空间格局,考虑地理数据的空间自相关性选取了空间回归模型探索其影响因子。结果表明：（1）净初级生产力（NPP,Net primary productivity）、土壤水蚀控制服务（SC,Soil conservation）、产水量（WY,Water yield）及三层土壤含水量（SM1,Soil moisture of top layer;SM2,Soil moisture of middle layer;SM3,Soil moisture of bottom layer）在东部较高,防风固沙服务（SF,Sand fixation）在南部和西部较高;（2）以上生态系统服务受气候变化、景观格局、地形和土壤条件等综合影响,不同影响因素对生态系统服务的作用存在差异。NPP受森林景观格局和归一化植被指数的影响最为显著;WY、SM1、SM2、SM3及SC受降水量的影响较为显著;风速和表层土壤砂粒含量对SF影响最为显著。研究结果可以为优化景观格局和土地系统,缓解中国北方农牧交错带的社会-生态矛盾提供科学依据和案例参考。     

贺兰山东坡不同海拔梯度土壤酶化学计量特征

土壤胞外酶是生物地球化学循环的主要参与者,与微生物的代谢需求和养分供应密切相关。然而,对干旱区山地生态系统沿海拔梯度土壤微生物养分限制状况及其驱动因素尚不清楚。基于此,以贺兰山海拔1300-2700m范围内7个海拔梯度的土壤为研究对象,揭示贺兰山土壤理化性质、胞外酶活性及微生物养分限制的海拔分布格局,分析影响微生物养分限制的驱动因素。结果表明：随着海拔梯度的升高,土壤含水率（SWC）和有机碳（SOC）含量逐渐增加,容重（BD）和pH整体呈现逐渐降低的趋势。海拔显著影响土壤胞外酶活性,五种参与土壤碳（C）、氮（N）、磷（P）循环的酶活性随着海拔的升高整体呈现逐渐上升的变化趋势,总体表现出中低海拔酶活性较低,高海拔酶活性较高。胞外酶矢量分析显示,矢量长度在中低海拔处较高,而矢量角度则在高海拔处较高,表明贺兰山土壤微生物在中低海拔和高海拔分别具有相对较强的C和P限制。土壤含水率、容重、C、N、P含量与土壤胞外酶活性及其化学计量比显著相关,是调控土壤胞外酶活性随海拔变化的主要因子,说明胞外酶在旱区山地生态系统土壤物质循环过程中具有重要的作用。该研究结果对揭示土壤微生物和胞外酶之间养分元素循环的耦合机理,为深入探讨贺兰山森林生态系统物质循环和不同海拔梯度植被有效管理提供科学依据。     

濒危植物永瓣藤的种群结构及与环境的关系

基于相邻格子法调查资料,分析了安徽省南部山区——祁门县棕里村次生灌丛、毛竹林、杉木林和马尾松林4种类型群落中永瓣藤种群的基径、结构以及环境因子对其种群特征的影响.结果表明：不同群落中永瓣藤种群的平均基径依次为毛竹林(10.5 mm)＞马尾松林(9.1 mm)＞杉木林(7.2 mm)＞次生灌丛(7.0 mm),其中次生灌丛、杉木林与毛竹林、马尾松林之间的差异均达到显著水平(P<0.05).不同群落中永瓣藤种群的结构有一定差异,次生灌丛和马尾松林群落的径级呈非典型的金字塔型分布,为稳定型种群;毛竹林群落属于纺锤形,以中等级别个体最多,种群处于衰退的早期阶段;杉木林群落属于典型金字塔型,永瓣藤幼苗数量最多.棕里村永瓣藤种群的存活曲线属于Deevey Ⅱ,为增长型种群,未出现衰退迹象.永瓣藤适于生长在海拔低、土壤含水量和有机质含量高、坡度缓和、乔木层盖度较高的生境中,频繁的人为干扰将对其种群更新产生不良影响.最后就有关永瓣藤的保护提出了一些建议.     

不同土地利用方式对宁夏盐渍化土壤细菌群落的影响

为了解盐渍化土壤不同利用方式对土壤细菌群落结构的影响,该研究选取盐渍化荒地(CK)、水旱轮作12年玉米地(PD12Y)、连续种植12年水稻地(P12Y)、水旱轮作12年水稻地(DP12Y)以及连续种植12年玉米地(D12Y)的土壤,利用Illumina Hiseq高通量测序技术解析不同种植年限土壤细菌的群落结构特征,并...     

喀斯特不同土地利用方式和恢复模式对土壤酶活性C:N:P比值的影响

为探究喀斯特地区不同土地利用方式和生态恢复模式对土壤酶活性及其碳(C):氮(N):磷(P)比值的影响,该文在广西环江县的中国科学院环江喀斯特生态系统观测研究站长期定位观测试验地选取了3种土地利用方式 [退化干扰地、牧草地和果树(枇杷)林地]和4种恢复模式(常绿乔木林、落叶乔木林、常绿落叶混交林和自然恢复林)作为研究对象,分析了4种土壤酶 [β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)、β-1,4-N-乙酰葡萄糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)和碱性磷酸酶(ALP)]的活性和C:N:P比值变化与土壤生态因子之间的关系。结果表明:(1)恢复模式土壤的4种酶活性均高于土地利用方式。在不同土地利用方式中,牧草地4种酶的活性、C:P和N:P比值高于其他两种土地利用方式; 在不同恢复模式中,落叶乔木林的βG和ALP酶活性显著高于自然恢复林和常绿乔木林,常绿乔木林的NAG酶活性显著高于其他3种恢复模式,而落叶乔木林的酶活性C:P比值和常绿落叶混交林的酶活性N:P比值均显著低于其他3种恢复模式。另外,酶活性计量比值矢量角度分析显示,所有土地利用和恢复模式受磷限制。(2)4种酶活性均与土壤有机碳(SOC)、铵态氮(NH⁺₄-N)和硝态氮(NO₃^--N)含量呈显著正相关,与全磷(TP)含量呈显著负相关; βG酶活性与速效磷(AP)含量呈显著正相关,ALP酶活性与全氮(TN)含量呈显著正相关。(3)冗余分析(RDA)显示,土壤TP、NH⁺₄-N、NO₃^--N和AP含量分别解释了土壤酶活性和C:N:P比值变化的38.3%、9.5%、9.3%和8.0%。综上认为,喀斯特不同土地利用和恢复模式中土壤磷限制普遍存在,意味着土地利用开发和恢复过程中磷的赋存和转化是土壤质量改善的重点。另外,牧草地、常绿落叶混交林和落叶乔木林相对于其他土地利用和恢复模式具有较高的土壤酶活性和C:P比值以及AP含量,表明牧草和落叶植物可能对喀斯特土地利用和生态恢复过程中土壤质量改善有积极作用。     

中亚热带不同森林更新方式生态酶化学计量特征

了解土壤生态化学计量特征对预测不同生态系统养分变化、功能以及植物生产力具有重要意义。森林更新是维持中亚热带森林生态系统可持续发展的重要手段。选取福建省三明市陈大林业采育场3种不同森林更新方式进行研究,包括米槠次生林（SF）、米槠人工促进天然更新林（AR）和杉木人工林（CF）,测定其土壤理化性质及土壤3种酶,计算酶化学计量。结果显示：1）AR的土壤总氮、全磷、铵态氮含量以及含水量最高（P < 0.05）,土壤有效磷的含量则是CF最高（P < 0.05）;2）生态酶化学计量结果表明AR的土壤微生物处于氮限制状态,CF的土壤微生物处于磷限制状态;3）冗余分析表明,土壤含水量和铵态氮是驱动不同森林更新方式土壤生态酶化学计量变异的重要环境因子。研究表明,人促更新方式更有利于土壤有效氮的积累,而人工林则有利于土壤有效磷积累,这可能与造林树种有关。土壤生态酶化学计量更易受到土壤含水量以及有效性养分的驱动,而与土壤化学计量未呈现良好的耦合性。