土壤质量与土壤质量指标及其评价

土壤作为一种重要的自然资源可以为人类生产食物和纤维,并维持地球生态系统.土壤也是植物生长的媒介、水、热和化合物的源、水分的过滤器和废物分解的生物介质.土壤与水、气和植物互作并抑制环境的波动.土壤可以调节很多控制水气质量和促进植物生长的生态过程.土壤质量概念的引入使我们更全面地理解土壤,也有助于合理地使用和分配劳力、能源、财政和其它投入.土壤质量也提供了一个通用的概念使得专业人员、生产者和公众明白土壤的重要性.此外,它也是一个评价管理措施和土地利用变化对土壤影响的评价工具.土壤质量由土壤的物理、化学和生物性质组成,MDS已被科学家们提出用于土壤质量评价.国际上比较常用的评价方法主要有多变量指标克立格法、土壤质量动力学方法、土壤质量综合评分法和土壤相对质量法.人类对土地不和谐地利用和管理可以导致全球生物地球化学循环发生改变和加快土壤性质变化的速度,当前世界各地土壤退化相当严重,已日益威胁到人类赖以生存的土地资源.在探讨相关概念的基础上综述了近年来土地利用变化对土壤理化质量和生物质量的影响进展,以引起国内外学者对土地利用变化对土壤质量影响研究的重视,从而为探讨土地利用对土壤质量影响的机理和规律以及退化土地的恢复和区域土地资源管理以及土地的持续利提供理论依据.土壤质量未来的研究应该集中在土壤质量指标与评价方法;土壤质量变化的发生条件、过程、影响因素及其作用机理与时空规律性;尺度问题的研究;土壤质量保持与提高的途径及其关键技术研究.     

西南喀斯特退化天坑负地形倒石坡的土壤微生物分布特征

喀斯特退化天坑倒石坡作为一种负地形坡面,在退化天坑植物避难所的物种多样性保护中发挥着重要作用。研究坡面土壤微生物群落功能多样性,有助于阐明土壤微生物群落生态特征和空间分布规律,探索土壤微生物与植物多样性关联,挖掘退化天坑负地形倒石坡的生物多样性宝库价值。研究以云南沾益天坑群中的退化天坑-巴家陷塘为研究对象,运用Biolog微平板技术,分析坡面环境梯度(坑口﹑上坡位﹑中坡位﹑下坡位以及坑底)的土壤微生物群落功能多样性差异。结果显示,坑底土壤微生物群落的功能多样性指数(Shannon指数﹑Simpson指数﹑McIntosh指数)、碳源利用程度均显著高于坑口。下坡位的土壤微生物群落功能多样性略高于坑底,显著高于中坡位,呈现出下坡位中坡位上坡位的趋势。坡面土壤微生物群落主要利用的碳源为糖类和氨基酸类。2个主成分分别解释所有方差变量的31.9%和28.7%,能区分不同坡位土壤微生物群落的碳源利用。坑内外草本植物α多样性指数差异显著,坑坡木本层植物α多样性指数差异显著(P0.05),其中下坡位木本层植物多样性最高。β多样性指数显示不同坡位的生境具有差异性,但下坡位生境类型最多样。研究发现,喀斯特退化天坑倒石坡的独特负地形和土壤环境孕育了较高的植物多样性和土壤微生物群落功能多样性,二者的空间分布较为一致,未来在退化天坑物种多样性保护中应特别注意倒石坡地下森林资源价值。     

盐碱草地植物种群分布与土壤营养关系的一种分析方法——土壤营养位分析

基于对松嫩盐碱草地植物种群分布特点及影响植物种群分布格局的生态环境因素的分析,提出了盐碱草地植物种群分布与土壤营养关系的一种分析方法--土壤营养位分析。给出了土壤营养位的计测方法,并讨论了土壤营养位效能指标的选择和土壤营养轴上测定指标的处理。     

盐碱草地植物种群分布与土壤营养关系的一种分析方法——土壤营养位 …

基于对松嫩盐碱草地植物种群分布特点及影响植物种群分布格局的生态环境因素的分析,提出了盐碱草地植物种群分布与土壤营养关系的一种分析方法－－土壤营养位分析。给出了土壤营养位的计测方法,并讨论了土壤营养位效能指标的选择和土壤营养轴上测定指标的处理。     

黔中石漠化区衰老退化与正常生长顶坛花椒根区土壤质量特征

为了探讨顶坛花椒(Zanthoxylum planispimum var. dintanensis)衰老退化的原因,实现林分稳定与可持续性经营,该文以开黄花为典型标志的衰老退化植株和正常生长的植株为研究对象,采用土壤农业化学和环境矿物学的方法,分析不同植株根区土壤矿质元素含量,评价土壤综合质量。结果表明:(1)正常生长植株根区土壤的C、P、K、S、Se、Sr、Mo、氧化物等总体水平显著高于衰老退化植株,总氮、速效磷、速效氮、Cu、Pb、Zn、Cr无显著差异,其他元素的变化规律不明显。元素的有效态含量亦对植株生长产生影响。从植物营养需求角度看,大量、中量、微量元素均对土壤质量产生支配效应。(2)根区土壤质量指数表现为正常生长植株3最高、衰老退化植株1最低,说明土壤质量对顶坛花椒衰老退化具有影响。(3)顶坛花椒林分经营时,应培育良好的土壤结构,注重土壤养分的全面性和均衡性,关注矿质元素过低引起的亏缺效应。     

坡面土地利用方式与景观位置对土壤质量的影响

坡面土地利用与植被的斑块化镶嵌是人类干扰山区景观异质性的特点,在卧龙湿润高山地区,森林砍伐、植被破坏,农业坡耕地与人工林种植是居民区附近土地利用多样化的原因,从样带与生态系统类型尺度上探究土地利用与坡面景观位置对土壤水分与养分的影响,利用定量化的方法,揭示坡面上土壤质量与土地利用类型,景观位置之间的关系。选取了四种典型的土地利用类型（灌丛,撂荒地,坡耕和人工林）与4个坡面位置（上坡,中坡,下坡和坡脚）,通过样带采样研究它们之间土壤养分的差异。利用主成分分析（PCA）等多元统计方法来定量化比较不同土地利用与坡位下的土壤质量。结果表明,灌丛有着较高的土壤质量指数（QI）。而人工林与农田的QI值较低。这表明灌丛在坡面上有着“肥力岛屿”效应。不同坡位条件下土壤质量指数（PI）表明,与中坡位和下坡位相比,上坡位与坡脚处土壤质量要高。结果说明坡面土壤质量的变化是土地利用方式变化与景观位置分异综合作用的结果。     

主成分分析在三七连作土壤质量综合评价中的应用

三七(Panax notoginseng)的连作障碍效应严重,但其连作土壤质量研究尚属空白.本研究采用主成分分析结合聚类分析的方法对三七连作土壤质量进行综合评价,结果发现:微生物多样性指数、土壤真菌数量与比例及土壤P和K含量是决定土壤质量的关键因素.土壤质量综合评价指数(f值)可以较好地反映实际土壤质量,并能够在一定程度上反应三七植株的生长状况,是较为理想的土壤质量评价指标.     

不同人工林生态系统林地土壤质量评价

利用定位研究方法,综合比较了第2代连栽杉木纯林、杉木与阔叶树混交林以及阔叶纯林3种人工林生态系统对林地土壤质量的影响.结果表明,与连栽杉木纯林相比,在杉阔混交和阔叶树轮栽两种经营模式下,土壤养分含量增加,物理性状改善,土壤生物活性提高.利用土壤质量评价体系在对土壤功能评价的基础上,直观评价了3种经营模式的土壤质量状况.在研究区内,杉木与阔叶树混交以及阔叶树轮栽的水分有效性、养分有效性和根系适宜性以及最终的土壤质量指数均处于中等水平,而连栽杉木林的水分有效性、养分有效性和根系适宜性较差,土壤质量指数处于较低水平.总有机C、阳离子交换量和微生物生物量C与其它土壤理化性质和生物学性质之间明显相关,可将其作为研究区土壤质量的指示指标;土壤微生物生物量C、N、P与土壤总有机C、土壤全N、土壤全P含量之间也存在较好的相关性.     

塔里木河上游典型绿洲不同连作年限棉田土壤质量评价

开展农业生态系统土壤质量评价是保证生态农业持续高效发展的重要内容。以塔里木河上游阿拉尔垦区为典型样区,选择0a、3a、8a、12a、20a、30a等不同连作年限棉田为研究对象,综合考虑土壤物理、化学和生物学性质,分析了12个土壤理化及酶活性指标;基于因子分析和聚类分析法评价棉田间土壤质量的差异并划分等级,利用产量持续指数验证评价结果。研究表明：不同连作年限的棉田土壤的理化性质和酶活性均存在一定差异;棉田的土壤质量随年限呈先上升后下降的趋势,8a、12a棉田土壤质量相对较高,20a、30a土壤质量有退化趋势;土壤质量评价值与产量持续指数变化趋势一致,后者略显滞后效应。     

岷江上游高原植被类型与景观特征对土壤性质的影响

土壤空间异质性是土壤的重要属性之一采用地统计学的理论和方法与传统统计学原理,研究了青藏高原东缘高原面土壤性质的空间异质性及其理化因子和植被类型、景观位置的相关性。变异函数分析结果表明,土壤水分与养分元素具有明显的空间异质性由于植被类型与景观性质的影响,利用传统统计学方法,对研究的样地进行了分类统计,结果表明,植被类型与土壤养分之间的相关性很大,海拔高度也是影响养分与水分分布的一个重要因子,灌丛群落类型土壤质量指数高;不同坡位对养分的影响具有相同的趋势,对于不同海拔的地貌来说,丘陵组下坡位>上坡位>中坡位,而低山组为下坡位>中坡位>上坡位;坡面尺度上土壤养分的空间变异受景观性质与生态系统类型的综合影响。     

松嫩盐碱草地植物种群的土壤营养位季节动态

针对松嫩盐碱草地的特点,综合评价了18项土壤因子,以植物的相对地上生物量为土壤营养位效能,分析了松嫩盐碱草地植物种群的土壤营养位季节动态。伴随季节的更替,碱蓬等强耐盐碱植物的土壤营养位中心点逐渐向土壤盐碱程度严重的一侧移动,土壤营养位体积也逐月增加,土壤营养位宽度的扩大是土壤营养位体积增加的主要原因。虎尾草(Chloris virgata)和羊草(Aneurolepidium chinense)的土壤营养位中心点数值和土壤营养位体积7月份时最大。7月份时虎尾草的土壤营养位效能峰值明显高于其它月份的,使得虎尾草此月份的土壤营养位体积在整个生长季内最大,而羊草7月份的土壤营养位宽度和土壤营养位效能峰值都较大,共同决定了该月份羊草的土壤营养位体积最大。除上述植物外,其他轻度耐盐碱植物的土壤营养位中心点随季节更替的变化趋势与碱蓬等强耐盐碱植物的刚好相反,是向土壤盐碱程度越轻的方向。其他轻度耐盐碱植物的土壤营养位宽度8月份时最小,但因为此时土壤营养位效能峰值明显高于其它月份的,它们8月份的土壤营养位体积仍是整个生长季内最大的。松嫩盐碱草地植物种群土壤营养位重叠也存在着明显的季节变化。     

松嫩盐碱草地西部的植物群落特征与土壤因子动态关系分析

应用逐步回归法,分析了5~9月松嫩盐碱草地植物群落的生物量、丰富度、多样性和均匀度与同月土壤因子间的关系。松嫩盐碱草地植物群落特征受若干土壤因子的共同影响,不同月份影响因子的变化较复杂。5~7月土壤盐分和养分共同影响着松嫩盐碱草地植物群落生物量,但是土壤盐分因子与群落生物量的相关性更明显（5月的Ca²⁺质量分数,6月和7月的Mg²⁺质量分数）。土壤盐分因子在整个生长季内对松嫩盐碱草地植物群落生物量的直接作用都大于土壤养分因子的。6月时影响松嫩盐碱草地植物群落丰富度、Simpson指数和Shannon指数的土壤养分因子增加,其中土壤全氮质量分数的直接作用是所有土壤因子中最大的。8月植物群落生物量、Simpson指数和Shannon指数仅受土壤盐分因子影响,其中生物量与土壤pH值以及Simpson指数与土壤碱化度都是极显著负相关,Shannon指数与土壤含盐量显著负相关。6~9月的松嫩盐碱草地植物群落均匀度也同时受土壤养分和盐分因子的作用,其中6月和9月时土壤盐分因子对群落均匀度的直接作用更突出。生长末期（9月）松嫩盐碱草地植物群落生物量与土壤因子间的关系以及生长初期（5月）植物群落均匀度与土壤因子间的关系都不明显。     

碱性盐胁迫下星星草幼苗中几种渗透调节物质的变化

模拟松嫩盐碱草地碱化土壤的离子组成配制碱性盐溶液处理星星草（Ｐｕｃｃｉｎｅｌｌｉａｔｅｎｕｉｆｌｏｒａ）幼苗,测定了碱性盐胁迫下星星草幼苗地上部分几种渗透调节物质含量的变化,随着碱性协浓度及胁迫天数的增加,Ｎａ＾＋可溶性盐,游离脯氨酸和可淀粉糖的含量逐渐增加,其中游离脯氨酸的变化倍数最大,Ｋ＾＋含量在浓度小于２０ｇＬ＾－１碱性胁迫下随胁迫天数增加而略为减少,在４０ｇｒＬ＾－１和６０ｇＬ＾－１碱性胁     

松嫩草原区农牧林复合系统中小型土壤动物群落生态研究

通过野外选择样地,设置样方,调查了温带地区松嫩草原区农牧林复合系统中小型土壤动物群落的生态特征．结果表明,中小型土壤动物的优势类群是球角跳虫科(Hypogastruridae)、辐螨(Actinedida)、革螨(Gamasida)和甲螨(Oribatida),常见类群是节跳虫科(Isotomidae)和叶蝉科(Jassidae),从玉米田、草地和杨树林3个子系统的对比分析看,草地物种最丰富,多样性最高,生境条件最优越,中小型土壤动物的个体数和类群数随土层深度的增加而递减,表聚性明显;但3个子系统的垂直分布特征不完全相同,运用主成分分析方法,分析了主要土壤环境要素和气侯要素与中小型土壤节肢动物群落的相关关系,发现土壤环境要素是影响中小型土壤动物群落的主导因子。     

黑河中游干旱绿洲土壤盐渍化对大型土壤动物群落的影响

以内陆干旱区黑河中游绿洲边缘区天然沙质草地及其转变的人工梭梭灌木林（21 a）、人工杨树林（28 a）、人工樟子松林（33 a）和农田（开垦27 a和100 a）为研究对象,对6种样地土壤盐渍化和大型土壤动物群落特征进行调查,采用多变量排序、多元回归和通径分析及一元回归分析等方法,研究了不同土地覆被和管理措施下土壤动物群落组成及对土壤盐碱环境变化的响应.结果表明: 在缺乏管理措施的情况下,单纯改变土地覆被并不会显著影响土壤动物群落结构;而在有管理措施的情况下,土地覆被变化与管理措施耦合可显著改变土壤动物群落结构.土壤动物群落演变受到土壤pH、可溶性盐及Na⁺、Cl^-、HCO₃^-、Mg²⁺浓度的共同影响,其中Na⁺和可溶性盐含量的贡献率最大,是关键影响因子.土壤动物密度和类群丰富度与土壤中的Na⁺和可溶性盐含量呈显著负指数函数关系,与Mg²⁺和HCO₃^-含量呈显著二次曲线关系.研究区土壤动物密度和类群丰富度在Mg²⁺和HCO₃^-含量达到生态阈值点（分别为38.7～39.4 mg·kg^-1和324.9～335.3 mg·kg^-1）时达到峰值（40～43只·m^-2和13～14科·m^-2）.此后,随着Mg²⁺和HCO₃^-含量的增加, 土壤动物密度和类群丰富度下降.     

放牧后自然恢复沙质草地土壤节肢动物群落结构与多样性

以中国科学院奈曼沙漠化研究站为依托,对不同放牧强度后自然恢复沙质草地土壤节肢动物群落进行了调查,分析了土壤节肢动物群落结构及其多样性变化,探讨了植被和土壤环境对土壤节肢动物群落的影响.结果表明: 无牧草地土壤动物种类丰富,个体数量较多,多样性最高;中牧后恢复草地土壤动物个体数量少,但主要类群较多,分布较均匀,多样性较高;重牧后恢复草地土壤动物主要类群少,但个体数量多,多样性较高;而轻牧后恢复草地土壤动物分布均匀性最差,多样性最低.植物个体数、高度及盖度和土壤酸碱度是影响不同放牧强度后恢复草地土壤动物种类和个体数量分布的主要因素.说明沙质草地经过12年的围封可以一定程度上恢复土壤动物群落,而放牧干扰对土壤动物群落的负面影响是长期的.     

不同植物种植对松嫩平原盐碱地土壤理化性质与细根生长的影响

土地利用方式如何影响土壤理化性质及其作用深度一直是土壤生态学的研究热点,但是对松嫩平原退化盐碱地的相关研究匮乏。以肇东实验林场为研究对象,对8种植被类型的3个土层0~60 cm进行采样,共测定13个相关指标,结果显示：不同植被对根系密度、土壤pH、速效磷含量、土壤含水量、电导率、有机碳含量、全氮含量具有显著影响：其中前3个在不同土层的种间差异显著不同,而其余4个指标在60 cm土壤内种间差异一致。具体表现为：0~40 cm水曲柳根系密度最大,但在40~60 cm草地根系密度最大;黄檗的pH值在0~20 cm最大,但是在40~60 cm最小,而草地的pH值在20~60 cm均大于其他植物种类;速效磷含量在0~20、40~60 cm均是樟子松最小,但在20~40 cm层樟子松速效磷含量最高。草地土壤含水量26.7%,显著高于其它,是落叶松的1.8倍,其土壤电导率为503.4 μs·cm^-1,明显大于其它各植被类型;杨树、樟子松的土壤有机碳含量显著低于黄檗、榆树、草地和水曲柳;土壤全氮含量最低的樟子松和杨树仅为草地的72.3%。所有其他养分包括全磷、全钾、速效钾不同植被间没有差异。上述结果说明,与原有植被草地相比,松嫩平原盐碱化土壤造林虽然能降低盐碱化,但同时对水分消耗较大,造林各个树种对土壤养分消耗相差不大,多体现在有机碳和氮。这些发现可为今后该地区种间差异比较、土壤肥力评价、土壤养分收支平衡等研究提供指导。     

草原土壤有机碳含量的控制因素

基于374个高寒草原和温带草原土壤样品的测试结果,运用多元逐步回归分析模型定量评估了土壤环境因子对土壤有机碳(SOC)含量的影响.结果表明:高寒草原土壤有机碳含量(20.18 kg C/m2)高于温带草原(9.23 kg C/m2).土壤理化生物学因子对高寒草原和温带草原SOC含量(10 cm)变化的贡献分别是87.84％和75.00％.其中,土壤总氮含量和根系对高寒草原SOC含量变化的贡献均大于对温带草原SOC含量变化的相应贡献.土壤水分是温带草原SOC含量变化的主要限制性因素,其对SOC含量变化的贡献达33.27％.高寒草原土壤C/N比显著高于温带草原土壤的相应值,揭示了青藏高原高寒草原较高的SOC含量是由于较低的土壤微生物活性所导致.     

松嫩草原区不同农业生态系统土壤动物群落特征

对温带松嫩草原区不同农业生态系统土壤动物群落特征进行了研究。结果表明 ,不同农业生态系统中 ,类群数为草地 >杨树林 >玉米田 ,个体数为草地 >玉米田 >杨树林。土壤动物的垂直分布存在一定差异性。玉米田土壤动物向下层聚集 ,草地具明显的表聚性 ,杨树林随着土层深度的变化较均匀。土壤动物群落的季节变化不同 ,玉米田秋季作物收割后 ,土壤动物类群明显减少 ,而杨树林秋季有增多趋势。草地土壤动物的季节变化代表了松嫩草原区土壤动物群落分布的特征。土壤动物群落的多样性为草地 >杨树林 >玉米田。分析了土壤动物与地温、土壤自然含水量、p H及土壤养分的相关性。