基于Le Bissonnais法的石漠化区桑树地埂土壤团聚体稳定性研究

石漠化区独特的水土流失作用使该区土壤严重退化,地埂植物作为一种独特的农林复合模式对石漠化区土地质量改善和坡耕地土壤生态修复作用明显,能有效保证坡耕地的生态条件和生产性能。选取石漠化区3种不同管理方式的桑树地埂为研究对象,采用传统湿筛(Cаввинов法)和Le Bissonnais法测定土壤团聚体分布与稳定性特征。结果表明:基于Cаввинов法测定的土壤团聚体稳定性以天然林最好,桑埂自然生草地和清草地相对居中,桑埂农地最差;3种管理方式的桑树地埂土壤团聚体稳定性指数(ASI)随地埂距离均表现为ASI_90cm > ASI_60cm > ASI_30cm,主要原因在于桑树地埂对坡耕地土壤团聚体影响的作用范围主要集中在距株30 cm以内,而在地埂30 cm以外田面农耕活动对土壤团聚体结构影响较大,而受桑树地埂影响作用较小。基于Le Bissonnais法快速湿润(FW)处理后土壤团聚体集中分布在0.5-0.25 mm之间,慢速湿润(SW)和湿润振荡(WS)处理后团聚体主要分布在5-1 mm之间。Le Bissonnais法处理后土壤团聚体稳定性表现趋势与Cаввинов法一致,3种处理后的团聚体分形维数D、MWD和GMD均表现为FW < SW < WS。Le Bissonnais法FW和SW处理后团聚体稳定性指标与Cаввинов法达到极显著相关,说明Le Bissonnais法测定石漠化区土壤团聚体稳定性是可行的;石漠化区土壤团聚体稳定性与有机质和粘粒含量呈显著正相关(0.586 ≤ R ≤ 0.864),这说明石漠化区土壤团聚体稳定性是以上两种土壤胶结物质的黏聚作用形成的,且两种土壤胶结物质对土壤消散作用和粘粒膨胀作用引起的团聚体破坏抵抗性强烈,而对低强度机械干扰引起的团聚体破碎没有明显抵抗性,研究结果对石漠化区坡耕地土壤保持具有重要指导意义。     

黄土丘陵区人工柠条种植年限和坡位对土壤团聚体稳定性的影响

柠条(Caragana korshinskii Kom.)种植是黄土高原地区生态环境建设中重要的人工植被恢复措施。选择黄土丘陵区条带种植15、25和35年的柠条坡地,以荒草坡地为对照,运用Le Bissonnais法分析柠条种植不同年限和坡位对0—40 cm土层团聚体分布及其稳定性的影响。结果表明:长时间柠条种植对土壤团聚体稳定性的影响主要在0—20 cm土层;不同处理下土壤大团聚体(>0.25 mm)含量总体表现为柠条35年>柠条25年>柠条15年>荒草地,表明柠条种植年限增加促进了大团聚体的形成。从坡面尺度看,柠条平均重量直径整体表现为坡下>坡上>坡中;在上坡的柠条35年样地具有最大值(3.08 mm),但在下坡荒草地显著高于柠条林地(P<0.05)。基于相对消散指数和相对机械破碎指数,上中坡土壤团聚体均对消散作用和机械破碎作用较敏感,而下坡的下层土壤团聚体对破碎作用更敏感。冗余分析表明,土壤有机碳和粘粒含量与柠条平均重量直径呈显著正相关关系(P<0.05)。种植年限是影响土壤团聚体稳定性的主要因素,解释了30.4%的变异;其次是土层...     

辽东山区不同林龄日本落叶松人工林土壤微生物、养分及酶活性

对辽宁省抚顺市大孤家林场11、20、34和47年生日本落叶松人工纯林表层土壤(0~5 cm)微生物群落结构、养分及酶活性进行了研究.结果表明: 土壤微生物、养分及酶活性各项指标基本呈现11或47年林龄较高,而20或34年林龄较低.随林龄增加,土壤地力呈现衰退趋势,土壤微生物群落结构及酶活性变化对地力衰退呈现响应趋势,不同林龄真菌群落结构的差异较细菌显著.典范对应分析(CCA)表明,土壤养分含量及pH值对微生物群落结构的季节变化没有影响,但对在不同林龄间微生物的变化有影响.土壤全氮、有机碳、C/N、速效氮和pH值对不同林龄细菌分布影响较大,土壤速效磷、全钾、交换性镁离子和pH值对真菌分布影响较大.细菌与真菌群落主要的T RFs片段与氮、磷的相关性都较高,而真菌群落与有机碳、钾的相关性高于细菌群落.11和47年林龄微生物群落与土壤养分、酶活性的相关性高于20与34年.因此,土壤微生物(尤其是土壤真菌)可以敏感地指示土壤肥力的变化.     

长白落叶松人工林天然更新幼苗分布格局及其研究方法的比较

长白落叶松是东北东部地区主要造林树种之一．该文研究了55a生长白落叶松人工林天然更新幼苗的空间分布格局．测定了样地内（30m×18m）所有天然更新幼苗的坐标、地径和苗高．在幼苗坐标点图的基础上,进行了23个取样尺度（离散尺度）下的相邻格子法的空间格局分析：采用Poisson分布、负二项分布和正二项分布拟合幼苗的离散分布,方差均值比、Morisita指数和最近邻体法确定了空间分布格局,C-指数、Green指数和负二项参数K值度量了它们的聚集强度．利用更新幼苗的坐标点图,采用地统计学中自々半方差分析方法和空间点格局方法（采用Ripley二次分析法）研究了尺度连续变化条件下更新幼苗空间分布格局和聚集强度的变化并确定了其聚集规模,利用最近邻体法的计算方法分析了更新幼苗的自然定植特点．结果表明：1）更新幼苗所有离散尺度下（样方面积从1m^2到18m^2）均呈聚集分布．连续尺度下,在0—10．5m的半径区间内呈聚集分布,在10．5—12．3m的半径区间内呈随机分布．2）离散尺度下（样方面积从1m^2到18m^2）,聚集强度随尺度的增加而增加．连续尺度下,在0．10．5m的半径区间内,聚集强度随尺度的增加表现出先增加后降低的趋势,在半径（尺度）为4．2m处聚集强度最大．3）此次调查的样地范围内天然更新幼苗呈现聚集状态生长的平均最大聚集斑块（聚集规模）的半径为4．79m．4）天然更新幼苗之间的平均距离为0．30-0．42m,更新幼苗生长在与母树相距2．99—3．26m之外的空间．5）相邻格子法（传统的样方方法）和空间点格局分析法对格局的判别和格局强度的确定基本一致,但是空间点格局分析法能够反映出尺度连续变化条件下格局和格局强度的变化．它与最近邻体法和地统计学方法等以种群分布的坐标点图为数据源的     

北京地区栓皮栎和油松人工林土壤团聚体稳定性及有机碳特征

通过野外调查与室内分析,研究了北京地区栓皮栎和油松人工林土壤水稳性团聚体稳定性及有机碳分布特征.结果表明:在两种人工林内,大团聚体含量均随土层加深呈减少的趋势.其中,油松人工林中大团聚体(>0.25mm)含量占总团聚体的71%～77%;栓皮栎人工林中大团聚体含量(51%～58%)与微团聚体(≤0.25mm)含量(42%～49%)差异不明显.油松人工林土壤平均质量直径和几何平均直径均显著高于栓皮栎人工林,分形维数D值小于栓皮栎人工林.在两种林分中,土壤各粒级团聚体有机碳含量均随土壤层次的加深呈现逐渐降低的趋势.油松人工林中水稳性大团聚体的有机碳对土壤有机碳的贡献率为58%～83%,高于栓皮栎人工林水稳性大团聚体有机碳对土壤有机碳的贡献率(49%～66%).油松人工林比栓皮栎人工林更利于土壤水稳性团聚体的稳定和土壤有机碳的保护.     

辽东山区长白落叶松(Larix olgensis)种子雨和种子库

长白落叶松是东北地区主要的用材树种,其种子雨和种子库研究鲜见报道。在辽东山区用收集器收集的种子分析了长白落叶松种子雨组成、质量和扩散距离,每隔2个月调查1次种子库数量,并结合靛蓝染色法测定每次种子的活力来分析土壤种子库动态。结果表明,辽东山区的长白落叶松种子雨从8月中旬开始,9月末到10月初达到高峰期,11月初结束。在起始期,种子雨以干瘪的不完整种子为主,而从高峰期开始,种子雨以完整种子为主。整个长白落叶松种子雨中不完整种子约占种子雨总量的45％,这些不完整种子由被动物取食、空粒和病虫害危害种子组成。完整种子的平均生活力为56．4％,即有活力的种子仅占整个种子雨的30％。种子雨集中在母树周围,在林缘1次扩散距离一般不超过1．5倍树高。种子雨到达地面之后,主要分布在枯枝落叶层,土壤0—5em层有少量分布,土壤5em以下没有种子分布;土壤种子库的种子主要在翌年雪融化后开始萌发、被取食、搬运以及腐烂,其中腐烂种子数占45．4％,动物取食为30．0％。种子库的种子数量和活力在冬季没有明显变化,而在翌年,种子数量和活力明显减少,4、6月和8月份种子数量分别为（506．3±35．56）粒m^-2,（267．1±17．47）粒m^-2和（143．6±9．83）粒m^-2,对应的活力分别为47．8％±4．68％,19．4％±3．39％和0％,这表明长白落叶松种子不能在地面形成连续的种子库。     

林龄对刺槐人工林土壤团聚体、有机碳和细菌群落的影响

探究刺槐人工林土壤团聚体、有机碳及细菌群落的变化特征,可为提升土壤质量与功能提供理论依据。以黄土高原沟壑区不同林龄刺槐人工林(8年生、18年生和30年生)和刚撂荒的农耕地(CK)为研究对象,利用最适湿度筛分法获得不同粒径团聚体,测定其有机碳含量和细菌群落结构特征。结果表明:(1)各林龄土壤团聚体均以>0.25 mm粒径为主,含量为92.74%-95.78%。土壤团聚体稳定性随着林龄的增加显著提高,以30年生林地最高,团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)分别较CK显著增加48.19%和91.38%(P<0.05)。(2)各林龄均以<0.25 mm粒径有机碳含量最高。土壤有机碳含量和>2 mm粒径团聚体有机碳含量均随着林龄的增长而显著增加。(3)团聚体细菌群落主要由变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)组成。随着林龄的增加,各粒径团聚体中放线菌门相对丰度先降低后增加,18年生林地最低。酸杆菌门变化趋势与放线菌门相反。变形菌门无明显变化。土壤有机碳、pH、全氮和全磷是影响团聚体细菌群落的主要因素。(4)>2 mm和2-0.25 mm粒径团聚体中,己科河菌门(Rokubacteria)对团聚体稳定性影响最大,既对团聚体稳定性产生直接正效应,又通过增加有机碳的含量间接提高团聚体稳定性。在<0.25 mm粒径团聚体中,有机碳含量对其稳定性的影响最大,有机碳含量越高,团聚体稳定性越强。综上,营造刺槐人工林有利于提高土壤团聚体稳定性,促进土壤有机碳的积累,可作为该区域生态恢复的有效措施。在生长发育过程中,人工林可通过改变土壤团聚体细菌群落和有机碳含量从而影响团聚体的稳定性。     

基于同步辐射显微CT研究冻融循环对黑土团聚体结构特征的影响

在我国东北地区,土壤不同程度的受到季节性冻融的影响。冻融作用会改变土壤微观结构,团聚体作为土壤结构的基本单元,其结构特征的改变反映了冻融作用对土壤微观结构的影响。同步辐射显微CT可以无损获取高分辨率、强对比度的内部结构图像,是研究土壤团聚体三维微结构的有效手段。采集了室内冻融循环试验下不同冻融循环次数的土壤团聚体样品,应用同步辐射显微CT扫描获取了3.25μm分辨率的团聚体内部结构图像,然后应用CT图像处理方法和Image J软件观察并定量分析了团聚体微结构特征。结果表明:随着冻融循环次数的增加,土壤孔隙度不断增大,瘦长型孔隙度占比与100μm的非毛管孔隙度不断增大;当冻融循环次数达到7次以上,团聚体孔隙连通度随冻融循环次数的增加而变大。冻融循环对黑土团聚体孔隙度、孔隙形状、孔隙分级、连通性等结构特征影响显著。该研究为春季解冻期土壤侵蚀机理的研究及水土流失的防治提供理论依据。     

辽东山区长白落叶松（Larix olgensis）种子雨和种子库

长白落叶松是东北地区主要的用材树种,其种子雨和种子库研究鲜见报道。在辽东山区用收集器收集的种子分析了长白落叶松种子雨组成、质量和扩散距离,每隔2个月调查1次种子库数量,并结合靛蓝染色法测定每次种子的活力来分析土壤种子库动态。结果表明,辽东山区的长白落叶松种子雨从8月中旬开始,9月末到10月初达到高峰期,11月初结束。在起始期,种子雨以干瘪的不完整种子为主,而从高峰期开始,种子雨以完整种子为主。整个长白落叶松种子雨中不完整种子约占种子雨总量的45%,这些不完整种子由被动物取食、空粒和病虫害危害种子组成。完整种子的平均生活力为56.4%,即有活力的种子仅占整个种子雨的30%。种子雨集中在母树周围,在林缘1次扩散距离一般不超过1.5倍树高。种子雨到达地面之后,主要分布在枯枝落叶层,土壤0~5 cm层有少量分布,土壤5 cm以下没有种子分布;土壤种子库的种子主要在翌年雪融化后开始萌发、被取食、搬运以及腐烂,其中腐烂种子数占45.4%,动物取食为30.0%。种子库的种子数量和活力在冬季没有明显变化,而在翌年,种子数量和活力明显减少,4、6月和8月份种子数量分别为(506.3±35.56) 粒  m^-2,(267.1±17.47)粒  m^-2 和(143.6±9.83)粒  m^-2,对应的活力分别为47.8%±4.68 %,19.4%±3.39 %和0 %,这表明长白落叶松种子不能在地面形成连续的种子库。     

长期施肥对黑土团聚体分布和碳储量变化的影响

用干筛与湿筛2种方法测定了22年长期田间定位试验地土壤风干及水稳性团聚体含量,研究了施肥对黑土团聚体组成、有机碳含量及有机碳库储量的影响。试验设不施肥（CK）、无机肥（NP、NPK）和无机-有机肥配施（NPK+OM）4个处理。结果表明,黑土团聚体以0.25～1 mm团聚体为主。经过湿筛法土壤各粒级水稳性团聚体含量重新分配,表现为以0.25～1 mm粒级为中心,大团聚体含量减少,微团聚体含量增加。与长期不施肥比较,长期施用化肥及有机-无机肥配施显著增加了>2 mm大团聚体含量和0.05～0.25 mm微团聚体含量,各级团聚体有机碳含量显著增加,总有机碳及各级团聚体储量增加,有机质积累,土壤结构得到改善,固碳潜力增加,有机-无机配施效果更加明显。     

应用Le Bissonnais 法研究黄土丘陵区植被类型对土壤团聚体稳定性的影响

植被类型直接影响土壤特性,对土壤团聚体的形成和稳定性有重要影响,水稳性团聚体是反映黄土高原土壤抗蚀性的最佳指标。本文选择黄土丘陵区延河流域作为研究区域,应用Le Bissonnais(LB)法和Yoder法测定了森林、森林草原两种植被类型下土壤水稳性团聚体稳定性,对比分析了LB法3种处理的结果,并计算土壤团聚体平均重量直径（MWD）和可蚀性因子K值。结果表明：在LB法3种湿润处理下,预湿后扰动处理（WS）对土壤团聚体结构的破坏程度最大,处理后土壤水稳性团聚体以<0.2 mm为主;快速湿润处理（FW）对团聚体的破坏程度次之;慢速湿润处理(SW)对团聚体的破坏程度最小,处理后土壤水稳性团聚体主要以>2 mm团聚体为主;说明黄土丘陵区延河流域土壤团聚体破坏的主要机制是气爆作用（消散作用）和机械扰动。LB法的3种处理结果中预湿后扰动的测定结果与传统的湿筛法（Yoder法）更接近。LB法包含Yoder法的基本原理,能够全面、准确的测定土壤团聚体结构,适宜作为黄土丘陵区土壤团聚体测定方法。森林植被类型的土壤团聚体平均重量直径（MWD）大于森林草原植被类型,而且SW>FW>WS,但可蚀性因子K值却是森林植被类型小于森林草原植被类型。土壤水稳性团聚体由小颗粒向大颗粒转变,土壤结构趋于稳定。不同植被类型下土壤有机质含量不同,土壤团聚体形成过程及土壤团聚度也有差异,因而造成土壤可蚀性和土壤抗蚀性能不同。     

辽东山区次生林生态系统主要林型穿透雨的理化性质

2008年7-9月,测定了辽东山区次生林生态系统5种主要林型（落叶松人工林、花曲柳林、杂木林、红松人工林和蒙古栎林）中穿透雨和林外雨的理化性质.结果表明：与林外雨相比,5种林型穿透雨均出现明显的酸化(P＜0.05),其酸化程度为：红松林＞落叶松林＞杂木林＞蒙古栎林＞花曲柳林;各林型的穿透雨电导率和总溶解固体含量显著升高 (P＜0.05),为蒙古栎林＞花曲柳林＞落叶松林＞杂木林＞红松林;穿透雨的溶解氧浓度显著降低(P＜0.05),为红松林＞杂木林＞花曲柳林＞蒙古栎林＞落叶松林;穿透雨中Cl^-浓度较林外雨明显升高,为落叶松林＞蒙古栎林＞杂木林＞花曲柳林＞红松林;花曲柳林、蒙古栎林和杂木林穿透雨中NO₃^-浓度均高于林外雨,而落叶松林和红松林NO₃^-浓度低于林外雨.     

干扰对辽东山区次生林植物多样性的影响

依据林分距离居民区和一、二级道路的远近以及郁闭度与受害乔木株数百分比,将人为干扰和自然干扰各划分为低度干扰、中度干扰和高度干扰3个水平.在此基础上,调查分析了干扰对辽东山区次生林植物多样性的影响,初步探讨了人为干扰和自然干扰影响的差异.结果表明,在不考虑次生林类型的前提下,受中度水平人为干扰的次生林总体多样性高于其它两个水平,从低水平干扰到高水平干扰的Simpson 指数分别为0.95、0.96和0.92,Shannon-Wiener指数分别为3.60、3.77和3.36;乔木层多样性有随干扰水平提高而增加的趋势,灌木层和草本层的变化趋势与总体多样性相似;各次生林类型总体多样性随干扰水平的变化存在差异,且乔木层、灌木层和草本层的多样性变化在各次生林类型中未呈一致的趋势,其中灌木层和草本层受干扰影响较大;自然(雪/风)干扰发生近3年后,受到不同程度影响的桦木林总体多样性差异不大, Simpson 指数分别为0.91、0.91和0.92,Shannon-Wiener指数分别为2.30、2.93和2.89;随着干扰水平提高,乔木层和灌木层多样性呈增加趋势,草本层多样性则变化不大.     

辽东山区次生林生态系统不同林型树干茎流的理化性质

为明确森林对降雨水质的影响,于2011年6-8月,对辽东山区次生林生态系统5种主要林型:落叶松人工林(Larix olgensis)(Lo)、花曲柳林(Fraxinus rhynchophulla)(Fr)、杂木林(Mb)、红松人工林(Pinus koraiensis(Pk)和蒙古栎林(Querus mongolica)(Om)中树干茎流和林外雨理化性质进行了监测.与林外雨相比,5种林型树干茎流均出现明显酸化(P＜0.05),酸化程度为:Pk＞ Lo＞ Fr＞ Om＞ Mb;各林型树干茎流的电导率、总溶解固体含量、氯离子浓度、硝酸根离子浓度、铵根离子浓度浓度和总磷浓度显著升高(P＜0.05),溶解氧浓度明显下降(P＜0.05).林型间相比,Lo与Pk的电导率和总溶解固体含量和Lo的氯离子浓度较高;Lo和Pk的硝酸根离子浓度和总磷浓度明显低于其它林型(P＜0.05);Mb的硝酸根离子浓度和总磷浓度显著高于其它林型(P＜0.05).各林型树干茎流的硝酸根离子浓度和胸径与树高的乘积呈显著正相关.上述结果主要受降雨因素(降雨前干沉降时间长度等)、林分特征(叶面积指数、树皮特征)、树木枝叶表层积累物质的理化性质等影响.结论:各林型树干茎流水质均明显下降,其中Mb树干茎流对雨水化学性质影响较大;Pk和Lo树干茎流水体纯度下降最为显著.     

季节性冻融对典型黑土区土壤团聚体特征的影响

以东北典型黑土区耕地土壤为研究对象,通过对不同水分补充条件下、不同频度和程度的冻融交替处理后土壤干筛团聚体和水稳性团聚体组成、破坏率（PAD_0.25、PAD_1.0）、平均质量直径（D_mm）、平均质量比表面积（SA_mm）和分形维数（D）等特征指标的测定与分析,研究季节性冻融对典型黑土区表层土壤团聚体特征的影响.结果表明：无水无冻融及无水冻融显著增加了＞5 mm干筛团聚体和＞0.25 mm水稳性团聚体的含量,干筛和水稳性团聚体的D_mm分别较冻融前增加了7.98%～29.41%和36.11%～44.44%,SA_mm、D的变化规律也表现为促进大团聚体的团聚作用.少水冻融和季节冻融则显著增加了＜2 mm干筛团聚体和0.25～1 mm水稳性团聚体的含量,D_mm、SA_mm、D均表现出加剧风干团聚体拆分的趋势,水稳性团聚体的SA_mm和D分别降低了10.88%～25.52%和1.02%～3.40%（P<0.05）,团聚作用有所增强.季节性冻融后PAD_0.25降低了33.45%（P<0.05）,PAD_1.0无明显变化,典型黑土区季节性冻融增强了土壤团聚体的水稳定性.