庞泉沟自然保护区典型森林土壤大团聚体特征

对庞泉沟自然保护区内4种典型森林(云杉-落叶松-杨桦针阔混交林(简称针阔混交林),杨桦阔叶林,沙棘灌木林和华北落叶松林)和撂荒地(对照)0—20cm土层内土壤大团聚体含量及稳定性进行了研究。结果表明,和撂荒地相比,林地土壤大团聚体含量及稳定性显著增加(P0.05)。不同林地0.25mm土壤团聚体含量顺序为:针阔混交林杨桦阔叶林沙棘灌木林华北落叶松林撂荒地。林地0.5mm湿筛水稳性大团聚体含量显著大于撂荒地。根据团聚体破坏率和土壤团聚体水稳性指数,土壤团聚体稳定性由大到小顺序为:针阔混交林沙棘灌木林华北落叶松林杨桦阔叶林撂荒地。根据干湿筛团聚体平均重量直径(MWD)差值分析得稳定性顺序为:杨桦阔叶林针阔混交林沙棘灌木林华北落叶松林撂荒地。相关分析表明,土壤有机碳含量和粘粒含量与干、湿筛土壤大团聚体含量之间呈极显著正相关(P0.01),粘粒含量与MWD(干)和MWD(湿)的差值之间呈极显著负相关(P0.01),土壤容重、土壤通气孔隙和毛管孔隙等也显著影响着土壤大团聚体含量及其MWD(干)和MWD(湿)的差值(P0.05)。研究结果可为该区森林资源的合理经营提供一定的科学依据。     

川南坡地不同退耕模式对土壤团粒结构分形特征的影响

运用分形模型,研究了川南坡地及其退耕成慈竹林、杂交竹林、桤木+慈竹混交林和弃耕地5年后土壤团粒结构分形维数,探讨了分形维数与土壤理化性质之间的关系.结果表明：退耕后,不同退耕模式样地＞0.25 mm的土壤团聚体和水稳性团聚体含量均显著增加,团粒结构分形维数介于1.377～2.826,为慈竹林＜杂交竹林＜桤木+慈竹混交林＜弃耕地＜农耕地,并随＞0.25 mm的土壤团聚体及水稳性团聚体含量的增加而降低;土壤自然含水量、毛管孔隙、有机质、全氮、碱解氮、全磷和全钾含量增加,而土壤容重、非毛管孔隙和通气度降低.退耕后的慈竹林、杂交竹林、桤木+慈竹混交林和弃耕地的土壤团粒结构分形维数与土壤理化性质相关性较好.农耕地退耕对增加＞0.25 mm的土壤团聚体及水稳性团聚体含量和提高土壤结构稳定性具有较好的作用;土壤团粒结构分形维数可以作为坡地退耕后土壤肥力变化的理想指标,在研究区坡地退耕种植慈竹具有较好的培肥改土效益.     

黄土高原天然次生林植被演替过程中土壤团聚体有机碳动态变化

土壤团聚体物理保护是促进有机碳积累主要机制之一。以黄土高原子午岭林区天然次生林植被演替群落为对象,研究从农田、草地（白羊草,Bothriochloa ischaemum）、灌木林（沙棘,Hippophae rhamnoides）、先锋林（山杨,Populus davidiana）到顶级林（辽东栎,Quercus liaotungensis）5个植被演替阶段0-20 cm土壤团聚体稳定性和团聚体有机碳的动态变化,并分析团聚体有机碳的影响因素。结果表明：土壤团聚体稳定性随着植被演替显著提高（P<0.05）,顶级林的团聚体稳定性最高;土壤有机碳含量和各粒径土壤团聚体（> 2 mm、2-0.25 mm、0.25-0.053 mm、<0.053 mm）有机碳含量均随着植被演替而增加。除草地0.25-0.053 mm团聚体有机碳含量最高外,其他演替阶段均为0.25-2 mm粒径最高。根系生物量、凋落物生物量、微生物生物量碳、团聚体稳定性均与团聚体有机碳含量呈显著正相关关系（P<0.05）。总体而言,长期植被演替有助于团聚体稳定性和团聚体有机碳累积。     

三峡库区紫色土植被恢复过程的土壤团粒组成及分形特征

采用空间代替时间方法,研究了三峡库区紫色土植被恢复过程的土壤团粒结构特征。结果表明:与撂荒地相比,柏木新造林、幼龄林和中龄林表层土壤的5-2 mm干筛团聚体分别增加6.03%、10.32%和10.97%,而<0.25 mm干筛团聚体明显减少;各层土壤的≥0.25 mm水稳性团聚体均随植被恢复进程而明显增加,但其分形维数明显减小;紫色土水稳性团聚体的平均质量直径和几何平均直径均与≥5 mm团聚体呈极显著(P<0.01)正相关,与<0.25 mm团聚体呈极显著负相关,相反地,分形维数与<0.25 mm团聚体呈极显著正相关。研究表明三峡库区植被恢复能有效改善紫色土土壤团粒结构,且随植被恢复年限增加而增强,但是,对郁闭度过大的柏木中龄人工林,应适当抚育间伐。     

植物篱-农作坡地土壤团聚体组成和稳定性特征

基于植物篱控制水土流失的长期定位试验,研究植物篱-农作坡地土壤团聚体组成和稳定性特征.结果表明： 与常规等高农作模式相比,植物篱-农作复合农业模式下土壤>0.25 mm机械稳定性和水稳性团聚体含量分别显著增加13.3%~16.1%和37.8%~55.6%,明显提高了各坡位粒级>0.25 mm土壤水稳性团聚体含量,改善了粒级>0.25 mm土壤水稳性团聚体在下坡位的相对富集和上坡位相对贫乏的状况.植物篱显著提高了土壤团聚体平均质量直径和几何平均直径,降低了土壤团聚体分形维数和>0.25 mm土壤团聚体破坏率,进而增强了土壤团聚体的稳定性和抗蚀性.坡度与植物篱类型对土壤团聚体组成、稳定性和坡面变化无显著影响.     

植物篱-农作坡地土壤团聚体组成和稳定性特征

基于植物篱控制水土流失的长期定位试验,研究植物篱-农作坡地土壤团聚体组成和稳定性特征.结果表明： 与常规等高农作模式相比,植物篱-农作复合农业模式下土壤>0.25 mm机械稳定性和水稳性团聚体含量分别显著增加13.3%~16.1%和37.8%~55.6%,明显提高了各坡位粒级>0.25 mm土壤水稳性团聚体含量,改善了粒级>0.25 mm土壤水稳性团聚体在下坡位的相对富集和上坡位相对贫乏的状况.植物篱显著提高了土壤团聚体平均质量直径和几何平均直径,降低了土壤团聚体分形维数和>0.25 mm土壤团聚体破坏率,进而增强了土壤团聚体的稳定性和抗蚀性.坡度与植物篱类型对土壤团聚体组成、稳定性和坡面变化无显著影响.     

杉木林分类型对表层土壤团聚体有机碳及养分变化的影响

探讨不同杉木林分表层土壤有机碳及养分在团聚体尺度下的微观表征,可为促进杉木人工林土壤资源可持续利用奠定理论基础,从而保障和提升土壤健康及肥力。本研究以杉木-火力楠混交林(Ⅰ)、杉木-米老排混交林(Ⅱ)和杉木纯林(Ⅲ)的土壤为对象,在0～10和10～20 cm土层采集土样,通过干筛法将土样分为>2、0.25～2和<0.25 mm粒径团聚体,测定各粒径团聚体的有机碳、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾等养分的含量。结果表明: 不同林分表层土壤团聚体的有机碳和养分含量均随粒径减小而增加,不同粒径团聚体对有机碳和养分储量的贡献率在0～10 cm土层表现为: (>2 mm粒径)>(0.25～2 mm粒径)>(<0.25 mm粒径),在10～20 cm土层为(>2 mm粒径)>(<0.25 mm粒径)>(0.25～2 mm粒径)。不同林分类型表层土壤团聚体稳定性指标的平均重量直径,有机碳、全氮、碱解氮和有效磷含量及储量均为林型Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ(10～20 cm土层的有效磷除外),而速效钾含量和储量的排序为林型Ⅲ>Ⅰ>Ⅱ。相较于杉木纯林,杉木与火力楠、米老排混交林的表层土壤具有更稳定的团聚体结构,而未受到人为因素干扰的杉木-火力楠混交林的表层土壤具有更多的大团聚体(>0.25 mm),土壤结构优于受到人为干扰的杉木-米老排混交林。杉木-火力楠混交林能够有效促进土壤团聚体的形成和稳定,缓解人工林土壤有机质分解及养分流失。     

九龙江流域杉木混交林土壤结构的分形研究

运用分形理论对九龙江流域4种类型杉木混交林土壤粒径的分形维数与土壤水稳性团聚体、团聚体含量及结构体破坏率关系进行研究,比较分析了不同类型杉木混交林土壤结构的分形维数,建立了土壤结构分形维数与土壤理化性质的回归模型.研究结果表明,杉木混交林土壤分形维数与土壤水稳性团聚体、团聚体含量、结构体破坏率及土壤理化性质呈显著回归关系,分形维数与0.25mm土壤颗粒含量线性负相关,与结构体破坏率呈线性正相关.杉木米老排混交林土壤团粒结构的分形维数最小,土壤结构、稳定性及肥力状况最好,而杉木巨尾按混交林土壤自我培肥能力最差.分形理论在林地土壤肥力研究上的应用为林地评价提供了新方法.     

轮耕与施肥对渭北旱作玉米田土壤团聚体和有机碳含量的影响

2007—2012年在陕西合阳连作玉米田进行保护性轮耕与施肥长期定位试验,设置免耕/深松(NT-ST)、深松/翻耕(ST-CT)和翻耕/免耕(CT-NT)3种隔年交替轮耕处理和连续免耕(NT-NT)、连续深松(ST-ST)、连续翻耕(CT-CT)3种连耕处理及平衡施肥、低肥和常规施肥3种施肥处理,分析了0～40 cm土壤团聚体分布、平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、分形维数(D)及0～60 cm土壤有机碳(SOC)含量.结果表明: 随着耕作强度的增加,土壤团聚体总含量减小,稳定性降低,有机碳损失增大;连续免耕和轮耕增大了土壤团聚体MWD和GMD,减小分形维数,增加了粒径大于0.25 mm团聚体(R_0.25)和SOC含量.在相同施肥处理下,团聚体R_0.25表现为NT-NT>NT-ST>NT-CT>ST-ST>CT-ST>CT-CT;在相同耕作方式下,平衡施肥和低肥处理下土壤团聚体比常规施肥更稳定.通过对土壤团聚体分形维数进行数学拟合,干筛法和湿筛法所测土壤团聚体的分形维数分别为2.247～2.681和2.897～2.976. 0～30 cm土层土壤团聚体分形维数均表现为连续免耕和轮耕显著低于连续翻耕(CT-CT),随土层加深分形维数增大,在40 cm处趋于稳定.施肥对不同土层有机碳含量的影响差异显著(P<0.05),随土层加深有机碳含量呈递减趋势,平衡施肥处理下有机碳积累量较常规施肥增加了6.9%.土壤有机碳含量随团聚体粒径的增大而增加,0.25～2 mm粒径土壤团聚体含量对有机碳积累的影响达到显著水平(P<0.01),确定系数R²为0.848.     

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.     

毛竹杉木混交林土壤团粒结构的分形特征研究

运用分形理论对杉木纯林（19年生）、毛竹纯林（19年生）、6种杉木毛竹混交林（杉木19年生）的土壤团粒结构进行研究,建立了土壤团粒结构的分形维数与土壤团聚体含量、土壤结构体破坏率之间的回归模型,在此基础上,运用弹性分析与边际分析法进一步探讨了土壤团粒结构的分形维数对土壤性质变化所产生的影响效应。结果表明:土壤>0.25mm水稳定性团聚体含量越大,团粒结构的分形维数越小,土壤的结构与稳定性就越好;土壤团粒结构分形维数与水稳定性团聚体（>0.25 mm及>5.0mm）含量及结构体破坏率之间均存在极显著的回归关系;土壤团粒结构分形维数对土壤性质的变化产生较大的影响效应。本研究为毛竹杉木混交林的栽培管理,土壤肥力的科学评价提供依据。     

生草栽培对果园土壤团聚体及其有机碳分布的影响

以福建尤溪玉池生草果园定位观测点为平台,研究了生草栽培对果园土壤团聚体有机碳分布的影响。结果表明,生草栽培处理后,0~20 cm土壤团聚体中>0.25 mm水稳性团聚体的比例(R0.25)、平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GWD)分别比顺坡清耕和梯台清耕处理的高3.78%~5.90%、16.82%~20.94%、5.86%~50.31%和3.81%~13.82%、13.33%~19.95%、7.50%~60.63%,分形维数比顺坡清耕和梯台清耕处理的低1.54%~2.35%和1.09%~9.64%。同时,生草栽培可提高>2 mm土壤团聚体内有机碳贮量和大团聚体有机碳贮量占总有机碳的比例,但其影响主要集中于0~20 cm土层。这说明生草栽培处理更有利于提高土壤团聚体稳定性,增强土壤有机碳的保护和碳汇作用。     

川南天然常绿阔叶林人工更新后土壤团粒结构的分形特征

运用分形模型研究了川南天然常绿阔叶林及其人工更新成檫木(Sassafras tzumu)林、柳杉(Cryptomeria fortunei)林和水杉(Metasequoia glyptostroboides)林后土壤团粒结构,探讨了分形维数与林地土壤水源涵养功能、肥力特征和微生物数量之间的关系。结果表明:天然常绿阔叶林人工更新后土壤团粒结构的分形维数和结构体破坏率增大、土壤物理性质变差、养分含量和微生物数量降低,3种人工林中,檫木林较好、水杉林次之、柳杉林最差;土壤团聚体、水稳性团聚体和水稳性大团聚体含量越高分形维数越小;在湿筛条件下,土壤结构体破坏率随分形维数的降低而减小;土壤团粒结构的分形维数与土壤物理性质、养分含量和微生物数量之间存在显著的回归关系。这表明天然常绿阔叶林人工更新后由于不同林分对林地土壤组成结构的维护效果不同,导致更新后林地土壤物理、化学和生物性质变化,林地土壤团粒结构的变化,进而影响其分形维数的大小。因此,分形维数可作为天然常绿阔叶林及其人工更新后林地土壤水源涵养功能、肥力特征和微生物活动情况的一项综合性定量化评价指标。同时,为保护天然常绿阔叶林、选择适宜的更新树种和天然常绿阔叶林人工更新后林地土壤的科学管理提供依据,也为退耕还林中树种的选择提供参考。     

不同栽培管理模式对农田土壤团聚体组成及其碳、氮分布的影响

在两种肥力条件下设置超高产栽培模式(SH)、高产高效栽培模式(HH)、农民习惯处理(FP)和不施肥对照处理(CK)4种栽培管理模式的定位试验,研究了以肥料投入为主要影响因素的不同栽培管理模式对黄淮海区域不同肥力农田耕层土壤团聚体组成及其碳、氮分布的影响,为通过培肥土壤实现小麦-玉米周年可持续增产增效提供技术支持.结果表明: 与低肥力田块(LSF)相比,高肥力田块(HSF)耕层土壤团聚体的平均质量直径和几何平均直径高、分形维数低,有利于大团聚体的形成与稳定,各级团聚体的有机碳和全氮含量较高.优化施用氮磷钾肥、配施有机肥可增加耕层土壤团聚体的粒径、降低其分形维数,促进大团聚体的形成与稳定,对高肥力田块的影响大于低肥力田块;二者亦可提高有机碳和全氮在大团聚体中的含量与分布,其中,对＞5 mm团聚体的贡献率的影响在低肥力田块大于高肥力田块,对5～0.5 mm的各粒级团聚体的贡献率的影响在高肥力田块优于低肥力田块.     

长白山阔叶红松林不同演替阶段土壤团聚体粒径组成及有机碳含量变化

阔叶红松林是我国东北重要的原生群落,其土壤团聚体在森林生态系统碳固定中具有重要作用.本研究采用空间代替时间的方法,选取白桦幼龄林、白桦中龄林、白桦成熟林、阔叶红松成熟林和阔叶红松过熟林5个不同演替序列,通过湿筛法研究长白山天然针阔混交林群落恢复演替中土壤团聚体粒径组成及有机碳含量的变化.结果表明: 土壤团聚体粒径组成受演替过程影响较大,不同演替阶段下土壤团聚体各粒级所占比例差异显著.团聚体平均质量直径随演替的进行表现为先升高再降低的单峰形式,且最高点出现在白桦成熟林阶段.土壤中不同粒级的团聚体内有机碳含量随着演替的进行呈先增加后略有下降的趋势,且团聚体内有机碳含量最大值出现在阔叶红松成熟林阶段.在同一演替阶段下,0～5和5～10 cm土层(除演替末期的阔叶红松过熟林外)中的各粒径团聚体内有机碳含量都随着粒径的减小而增加,而10～20 cm土层中的各粒径团聚体内有机碳含量都随着粒径的减小而减小.从演替初期的白桦幼龄林到演替末期的阔叶红松过熟林,每个样地内的同一粒径团聚体内有机碳含量均具有明显的垂直分布特性,均随着土层深度的增加而显著降低.     

杉木纯林及其混交林土壤团聚体有机磷组分分布特征研究

磷素是植物生长不可缺少的营养元素,而有机磷是土壤磷库的重要组成部分,其活性大小与土壤供磷能力密切相关。采用野外调查与室内分析相结合的方法,以广西凭祥杉木纯林、杉木-火力楠混交林、杉木-米老排混交林为研究对象,探讨了不同杉木林分类型土壤团聚体中有机磷组分的分布特征,结果表明：除高稳性有机磷主要分布在大粒径团聚体中外,其余组分有机磷含量均表现为随着粒径减小而增加,其中<0.25mm粒径团聚体的有机磷含量最高,而受粒径分布影响,<2mm粒径团聚体的有机磷储量最高；<0.25mm、>2mm粒径团聚体和土壤团聚体稳定指标与各有机磷组分储量呈极显著正相关,在保持土壤稳定的基础上,可通过提高>2mm和<0.25mm粒径团聚体的占比能有效增加土壤有机磷储量；在3种林分类型中,杉木-火力楠混交林能够有效的提高土壤团聚体稳定性,提高土壤有机磷含储量。因此,选择合适的混交树种,有助于土壤生态环境质量提升及促进森林资源的可持续经营管理。     

黄土高原不同土壤结构体有机碳库的分布

根据不同植被类型和土壤类型,分别从黄土高原不同地域分层（0～20 cm、20～40 cm和40～60 cm）采集22个土壤剖面样品,研究土壤有机碳库在不同结构体中的分布特征.结果表明,所有结构体,从表层向下有机碳含量和贮量皆呈递减趋势;而各土层,从＞5 mm、2～5 mm、1～2 mm到0.25～1 mm结构体有机碳含量呈递增趋势,而从0.25～1 mm到＜0.25 mm呈下降趋势,以0.25～1 mm结构体中有机碳含量最高.由于不同大小结构体所占比例不同,因此不同结构体中的有机碳贮量与含量并不完全一致：从＞5 mm、2～5 mm到1～2 mm结构体中有机碳贮量呈递减趋势,而从1～2 mm、0.25～1 mm到＜0.25 mm呈递增趋势,以1～2 mm结构体有机碳贮量最低.有机碳含量除土垫旱耕人为土在＜0.25 mm结构体中最大外,干湿砂质新成土、黄土正常新成土和简育干润均腐土在0.25～1 mm结构体中最高;但有机碳贮量在干湿砂质新成土和黄土正常新成土中以＜0.25 mm结构体所占比例最大,在简育干润均腐土和土垫旱耕人为土中以＞5 mm结构体所占比例最大.在不同植被下有机碳含量、贮量不同,表现为自然林地＞裸地＞人工林地＞农地.     

峡谷型喀斯特不同生态系统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相结合的方法,对峡谷型喀斯特水田(ST)、旱地(HD)、草地(CD)、灌丛(GC)、人工林(RGL)、次生林(CSL)6种生态系统的土壤团聚体及其有机碳的分布特点进行了研究.结果表明: 干筛处理下(除HD外)均以>8 mm的土壤团聚体含量最高,总体上不同粒径土壤团聚体含量呈现随粒径减小先降低后增加再降低的趋势;湿筛处理下(除HD外)均以>5 mm的土壤团聚体含量最高,总体上不同粒径土壤团聚体含量随粒径减少而降低.干筛处理土壤团聚体的平均质量直径(MMD)为ST>CD>RGL>CSL>GC>HD;几何平均直径(GMD)为ST>CD>RGL>CSL>HD>GC;湿筛处理的MMD为RGL>CSL>GC>CD>ST>HD,GMD为CSL>RGL>GC>CD>ST>HD,用湿筛的MMD特别是GMD评价喀斯特石灰土土壤团聚体质量性状比干筛指标更准确.团聚体机械稳定性的分形维数D表现为CD>HD>ST>RGL>CSL>GC,水稳定性表现为GC>CSL>RGL>HD>CD>ST.土壤SOC含量越高,D、MMD和GMD值越大,土壤结构越合理.不同生态系统下各粒径团聚体SOC含量均以0.053～0.25 mm粒径最高,部分>5 mm粒径含量最低,但以>5 mm团聚体对土壤SOC的贡献率最高,且贡献率随着粒径的减小逐渐降低.