祁连山东段高寒地区土地利用方式对土壤性状的影响

祁连山东段是典型的高寒地区,自然环境脆弱而敏感,探讨该区域土地利用方式对土壤性状的影响有助于高寒地区土地合理利用和生态恢复。在实验区内选取了天然草地(NG)、退耕自然恢复地(NRAC)、坡耕地(SC)和人工草地(SG)4种土地利用方式,研究了不同土地利用方式对土壤物理和化学性状的影响。结果表明,高寒地区不同土地利用方式下土壤理化性状差异显著。不同土地利用方式下土壤含水量表现为:NG>SG>NRAC>SC;土壤容重表现为:NRAC>SG>SC>NG;土壤紧实度表现为:SC>SG>NRAC>NG;总孔隙度为NG>SC>SG>NRAC。在4种土地利用方式中NG有机质含量(116.438 g/kg)显著高于其他土地利用方式(P<0.05);NRAC土壤有机质含量(28.541 g/kg)显著低于其他土地利用方式(P<0.05);全N含量NG最大;SC全P和全K含量最大;NG土壤速效N、P、K含量均最高。研究表明,NG在保持和维护土壤性状方面表现出了较好的效果,SC和SG土壤性状相对较差;退耕4 a的NRAC土壤性状仍然较差,反映出在高寒地区土壤生态系统一旦遭到严重破坏,在自然条件下较难恢复,恢复所需时间也较长。     

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。     

半干旱区沙质退化草地造林对土壤质量的影响

采用野外调查与室内培养相结合的方法,研究了我国北方半干旱区科尔沁沙地退化草地营造樟子松人工林32年后0～10 cm表层土壤理化性状、土壤碳氮矿化量、土壤微生物量以及土壤酶活性等的变化. 结果表明32年生樟子松人工林土壤有机碳、全氮和全磷等养分含量分别下降了21%、42%和45%;5月和11月樟子松人工林土壤NH4 -N显著高于草地(P=0.001;P=0.019),而5、8和11月草地土壤NO3--N含量显著高于樟子松人工林(P＜0.001;P=0.048;P=0.031);5、8和11月樟子松人工林土壤有机碳日矿化释放的CO2-C量均大于草地,而二者土壤氮矿化率差异不显著(P＞0.05);5和8月樟子松人工林土壤微生物量碳含量与草地相比差异不显著,11月则显著高于草地;土壤养分和水分含量是影响土壤微生物量碳含量的重要因素;与草地相比,樟子松人工林土壤脲酶和蔗糖酶活性降低,而土壤过氧化氢酶活性升高. 上述结果说明半干旱区沙质退化草地营造樟子松人工林32年后土壤质量出现一定程度的下降;由于植被的改变,樟子松人工林土壤理化性状和生物学性状等表现出与草地不同的季节动态特征.造林作为我国北方半干旱区沙地退化生态系统的一种恢复手段具有一定的局限性.     

贵州喀斯特石漠化地区土地利用方式对土壤质量恢复能力的影响

喀斯特石漠化是一种与脆弱生态环境和人类活动相关联的土地退化过程,土地利用方式和人为生产经营活动方式及干扰程度对石漠化土壤质量的恢复和重建有明显影响。研究结果表明:林地、草地的有机质、全P和全K含量最高,分别是果树地和坡耕地的2.3、2.1、1.5倍和1.7、1.9、1.3倍,全氮量以草地最高,分别是其它利用方式的1.2~2.8倍,农地有机质含量仅次于林地和草地,石漠化地土壤营养元素最低。果树地和林地的微生物以细菌为主,分别占微生物总量的69.7%和73.3%,草地以固N菌为绝对优势,占微生物总数的33.0%,农地的放线菌多于草地、林地、果树地和坡耕地,石漠化地土壤微生物数量和多样性最低。经开垦利用后(坡耕地),喀斯特山区表层土壤颗粒砂化逐渐明显。石漠化区经过13a退耕还林后,植物多样性指数和均匀度分别由0.96和0.29提高了1.92和0.53,优势度由0.75降到0.36。采用合适的土地利用方式,辅于必要的生物措施,是恢复喀斯特石漠化地区土壤质量的有效途径之一。     

模拟氮沉降对土壤酶活性和微生物组成的影响

氮沉降改变了草地生态系统的氮(N)素循环过程,由此带来的生态学效应已成为当前研究的热点。以乌鲁木齐周边短期围封草地为研究对象,通过模拟氮沉降实验,分析了自由放牧地和围封草地土壤酶活性和微生物组成,结合土壤养分及化学计量特征,探讨了氮沉降对短期围封草地土壤微生物组成及酶活性的影响,为该地区放牧草地的保护、恢复及管理提供理论依据。结果表明:(1)土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量随围封年限的增加总体呈升高趋势,表明围封有利于提高土壤养分含量。与中国草地平均值相比,该草地土壤碳氮比(C/N)相对较高,碳磷比(C/P)、氮磷比(N/P)相对较低,表明该草地土壤有机质分解良好,有利于土壤碳(C)、磷(P)的释放,而土壤N素较为缺乏。(2)就不同围封年限而言,围封3年草地5-20cm层土壤真菌数量高于其它样地;围封3年草地表层土壤蔗糖酶与过氧化氢酶活性最高;围封7年草地放线菌数量最多,说明围封能够促进土壤微生物生长及酶活性的提高。(3)氮素添加对土壤真菌具有抑制作用,N5(4.6gN m^-2 a^-1)、N10(9.8gN m^-2 a^-1)处理显著增加了各样地土壤细菌数量,氮素添加对围封7年草地0-10cm层土壤放线菌无显著影响,而氮沉降显著增加了其它样地5-20cm层土壤放线菌数量,其中N5、N10处理下促进作用最明显;氮素添加对该草地土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶均具有促进作用,N5、N10处理促进作用最明显。综合分析表明,氮沉降可直接或间接影响土壤微生物及酶活性,短期围封作为一种草地管理手段,对退化草地生态系统的修复具有一定作用,并可通过改善土壤理化性质、调节养分含量及其化学计量比来加速退化草地的恢复。     

内蒙古典型草原不同恢复演替阶段植物养分化学计量学

对内蒙古典型草原不同恢复演替阶段群落土壤养分动态及空间格局、植物养分及其化学计量比时空动态、植物与土壤养分相关性等进行了分析,以揭示放牧干扰对植物的养分及其化学计量比影响。结果表明:土壤各养分含量表现为恢复群落略高于严重退化群落,土壤全氮(STN)/土壤全磷(STP)恢复群落高于严重退化群落,土壤有机质(SOC)/STN恢复群落低于严重退化群落;大多数植物叶片C含量在恢复群落最高,严重退化群落最低,与恢复演替时间呈正相关,而植物的全氮(TN)和全磷(TP)含量则是严重退化群落最高,恢复群落最低,与退化程度呈正相关,且TP含量的变幅明显高于TN含量;植物叶的N:P和C:N表现为严重退化群落最低,与退化程度呈负相关;严重退化群落植物相对于P而言,总体上表现为缺N;而恢复群落相对于N而言,更为缺P,或同时缺N和P;群落优势种化学计量学特征对群落演替方向有一定的指示作用。     

藏北古露高寒草地生态系统对短期围封的响应

过度放牧导致高寒草地生态系统退化,围封是生态保护和恢复的管理手段。以青藏高原那曲县古露镇过牧退化高寒草地为对象,系统分析了高寒草地生态系统的植被特征及土壤理化特性、土壤酶活性、土壤微生物生物量和群落结构对围封的响应。结果表明,短期围封后,(1)植被平均高度、盖度和地上生物量均有极显著增加(P0.01),而生物多样性指数则显著降低(P0.01);(2)土壤的水溶性有机碳含量、土壤物理结构(沙土与粉土的比例)及pH有显著变化(P0.05);(3)土壤酶活性没有明显改善;(4)土壤微生物生物量(细菌、放线菌、真菌)均呈显著增加(P0.05);(5)土壤中细菌的多样性有增加的趋势,其群落组成在门水平上也发生了变化;(6)Manteltest分析显示与土壤细菌群落结构的呈正相关性的环境因子主要为土壤有机碳含量(TOC)、总氮含量(TN)、碳磷比(C/P)与氮磷比(N/P)(P0.05)。这表明围栏封育有利于藏北草地植被、土壤理化特性的恢复,还能维持土壤微生物多样性,促进高寒草地生态系统的可持续发展。     

土地利用变化对陆地生态系统碳贮量的影响

陆地生态系统是重要的碳库之一,在碳素生物地球化学循环中起着重要作用．本文就森林、农田生态系统,综述了土地利用变化对陆地生态系统碳贮量的影响及其可能的作用机制．土地利用变化显著地影响陆地生态系统的结构和功能,造成系统碳贮量的变化,这很大程度取决于生态系统类型和土地利用方式的改变．森林砍伐后变为农田和草地,使生态系统中植被和土壤碳贮量大大降低．土壤碳含量的降低主要是由于凋落物输入的减少,有机质分解速度的提高,以及耕种措施对有机质物理保护的破坏造成的．土壤碳损失主要发生在森林砍伐后较短的时期内,而其降低速率取决于诸多因素以及土壤理化和生物过程．农田和草地弃耕恢复为森林,以及农田保护性管理措施的利用．能够使大气中的碳在植被和土壤中得到汇集．森林恢复过程中植被可以大量汇集大气中的碳,而由于农田耕种历史不同以及土壤空间异质性。导致土壤碳汇集速率差异极大．保护性农田管理措施(诸如免耕、合理的种植制度、化肥的施用等)可以影响土壤理化特性、作物根系生长以及残茬数量和质量、土壤微生物数量和活性,维持和提高土壤碳含量水平．     

浙江慈溪旱作农田土壤微生物学性状的时空演变特征

测定了浙江慈溪5个不同利用年限旱作农田土壤（50～700 a）的微生物数量、生物量和酶活性,比较分析了农田土壤微生物学质量与利用年限的相关性,并测定了50 a、100 a和700 a 3个旱作土壤的微生物功能多样性.结果发现：农田土壤在旱作初期（<100 a）,除真菌数量（F）略有上升外,细菌数量（B）、B/F值、微生物生物量C、N及过氧化氢酶、转化酶、脲酶活性全部锐减;耕作100 a之后,仅真菌数量随年限延长而显著降低,细菌数量、B/F值、微生物生物量C、N及过氧化氢酶、转化酶、脲酶活性则全部升高;在50～700 a的整个旱作过程中,土壤微生物生物量C/N值始终随年限延长而显著升高.BIOLOG检测结果显示,旱作农田土壤微生物群落的Shannon、Simpson和McIntosh 3种功能多样性指数在利用年限上的变化规律与细菌数量、微生物生物量及酶活性等完全一致.表明浙江慈溪旱作农田土壤微生物群落结构一直随利用年限的延长而变化,且土壤微生物学质量总体在持续利用100 a左右止降回升.     

松嫩盐碱退化草地羊草叶氮、磷化学计量与土壤因子关系研究

顶级群落建群种的N、P化学计量特征对退化草地群落稳定性和生产力维持具有重要意义。本文以松嫩草地顶级群落建群种羊草(Leymus chinensis)为研究对象,分析盐碱退化对羊草N、P化学计量特征的影响。结果表明:松嫩盐碱退化草地羊草相比较于中国北方草地羊草和草地植物具有较低的叶P含量(1.32 g·kg~(-1))、中等的叶N含量(18.90 g·kg~(-1))和略高的N/P(15.83)。叶N含量和N/P与土壤全氮、土壤碱解氮显著正相关;叶P含量与土壤全氮、土壤碱解氮显著负相关,其它因子与叶N、P和N/P相关性不明显。叶P含量与土壤氮的显著相关性和与土壤P含量的背离显示松嫩盐碱退化草地羊草可能存在一定的P限制。     

Effects of land use and environmental factors on the variability of soil quality indicators in hilly Loess Plateau region of China

Classical statistics methods were adopted to analyze the soil quality variability, its affecting factors, and affecting degree at a regional scale (700 km2) in the central part of hilly Loess Plateau region of China. There existed great differences in the variability of test soil quality indicators. Soil pH, structural coefficient, silt content, specific gravity, bulk density, total porosity, capillary porosity, and catalase activity were the indicators with weak variability; soil nutrients (N, P, and K) contents, CaCO3 content, cation exchange capacity (CEC), clay content, micro-aggregate mean mass diameter, aggregate mean mass diameter, water-stable aggregates, respiration rate, microbial quotient, invertase and phosphatase activities, respiratory quotient, and microbial carbon and nitrogen showed medium variation; while soil labile organic carbon and phosphorus contents, erosion-resistance, permeability coefficient, and urease activity were the indicators with strong variability. The variability of soil CaCO3, total P and K, CEC, texture, and specific gravity, etc. was correlated with topography and other environmental factors, while the variability of dynamic soil quality indicators, including soil organic matter content, nitrogen content, water-stable aggregates, permeability, microbial biomass carbon and nitrogen, enzyme activities, and respiration rate, was mainly correlated with land use type. Overall, land use pattern explained 97% of the variability of soil quality indicators in the region. It was suggested that in the evaluation of soil quality in hilly Loess Plateau region, land use type and environmental factors should be fully considered.     

土地利用方式对土壤有机质的影响

通过对地带性常绿阔叶林、杉木人工林、农田、竹林等不同土地利用方式下土壤有机质总量、活性有机质及其组分的研究,发现土地利用方式对土壤有机质和活性有机质各组分的影响差异显著,其中阔叶林含量最高,杉木人工林低于阔叶林,竹林和农田最低。这些差别主要是由于凋落物的数量、质量以及各种管理措施不同所致。     

滨海盐碱地土壤质量指标对生态改良的响应

为揭示滨海盐碱地土壤质量指标对生态改良的应激性变化规律,以滨海盐碱地生态改良而成的林带土壤为研究对象,改良前土壤为空白对照和农田与荒地土壤为过程参照,研究了滨海盐碱地土壤质量指标对生态改良的响应敏感性、响应过程和响应度。结果显示:滨海盐碱地土壤含盐量、有机质和全氮指标对综合生态改良措施响应敏感性强,响应迅速,规律性强且响应度大。土壤全磷和有效磷指标对综合生态改良措施有响应但规律性不强。土壤脱氢酶活性指标试验期内对综合生态改良措施有一定的响应度。土壤pH值、全钾、有效钾和过氧化氢酶指标试验期内对综合生态改良措施无明显响应。表明滨海盐碱地生态改良措施在初期(2a内)已显成效,该地区土壤的含盐量、有机质和全氮指标易受生态改良,而土壤酸碱度调控较难,其它指标的生态调控性还需要进一步研究。     

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。     

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.     

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。     

稻草易地还土对丘陵红壤有机质和主要物理性质的影响

选取新垦坡地和熟化旱地2种典型土地利用类型,研究了稻草易地还土对丘陵红壤有机质含量和主要物理性质的影响,并探讨了土壤有机质、田间持水量、容重、孔隙度间的相关性.结果表明稻草易地还土可提高丘陵红壤有机质含量,改良土壤物理性质,增强土壤蓄水性能.与不施肥或化肥处理相比,稻草易地还土提高了耕层(0～20 cm)土壤有机质含量5.8%～28.9%和＞0.25 mm水稳性大团聚体含量;降低了亚表层(10～15 cm)土壤容重,降低幅度为4.5%～7.5%,提高了亚表层土壤的田间持水量和孔隙度,提高幅度分别为6.8%～16.2%和4.8%～7.7%(P＜0.05).相关分析表明,土壤有机质含量(0～20 cm)与亚表层土壤容重(r=-0.799)、孔隙度(r=0.803)、田间持水量(r=0.844)呈极显著相关(P＜0.01);表层、亚表层土壤田间持水量与土壤容重(r=-0.638)、孔隙度(r=0.664)呈显著相关(P＜0.05).     

川中丘陵区土地利用方式对土壤理化性质影响的灰色关联分析

以川中丘陵区小流域为研究对象,研究了坡耕地、坡改梯、甜橙林和水保林4种土地利用方式以及裸地(对照)对0～10和10～20 cm土壤容重、土壤孔隙度及土壤养分含量的影响.结果表明: 同一土地利用方式下,毛管孔隙度、非毛管孔隙度、总孔隙度、有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷、速效钾随土层加深而减小,而土壤容重则相反,全钾层间差异不大.相同土层甜橙林毛管孔隙度、非毛管孔隙度、总孔隙度、全磷、有效磷含量最大,容重最小,水保林全氮、碱解氮含量最高,水保林0～10 cm土层的有机质含量最高,甜橙林10～20 cm土层的有机质含量最高.0～10 cm土层,灰色关联度从大到小依次为水保林(0.9441)、甜橙林(0.8858)、梯平地(0.6300)、裸地(0.5397)、缓坡耕地(0.4714);10～20 cm土层,灰色关联度依次为水保林(0.8919)、甜橙林(0.8401)、梯平地(0.5773)、裸地(0.5301)、缓坡耕地(0.5175).水保林改善土壤理化性质作用最佳,缓坡耕地改良效果最差.     

不同土地利用方式对三峡库区消落带土壤细菌和真菌多样性的影响

旨在为三峡消落带选择适合的生态恢复方式提供参考依据。以三峡库区重庆忠县汝溪河流域典型消落带为研究区域,于2015年6月进行原位取样,利用末端限制性片段长度多态性(Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism,T-RFLP)方法,对消落带的耕地、林地、弃耕地土壤细菌和真菌群落多样性进行研究。研究发现:(1)除容重和密度外,不同用地类型对土壤各理化特性均产生显著影响,林地的含水量、有机质(OM)、全氮(TN)、全磷(TP)、速效氮(AN)、速效钾(AK)、速效磷(AP)的含量显著高于耕地和弃耕地(P0.05)。(2)在三峡库区消落带不同土地利用方式下细菌和真菌多样性均有显著性差异。(3)耕地和林地的细菌多样性无显著性差异,均显著高于弃耕地;不同用地方式中,土壤全磷(TP)和速效磷(AP)显著影响细菌群落结构(P0.05)。(4)真菌群落的Shannon-Weiner指数和辛普森指数在耕地中均为最低,但均匀度指数在3种用地类型之间没有显著性差异;在不同用地方式的土壤中,土壤有机质(OM)、全氮(TN)含量和p H显著影响真菌群落结构(P0.05)。结论:与弃耕地和耕地相比,林地可固持、滞留和保有更多的土壤养分,有较高的细菌多样性和真菌多样性。在三峡消落带165—175 m海拔高程,林地为最适宜的用地方式,建议限制耕作,推广人工生态修复林地建设。     

The effects of different urban land use patterns on soil microbial biomass nitrogen and enzyme activities in urban area of Beijing, China

Soil microbes are affected by various abiotic and biotic factors in urban ecosystem due to land use change. The effects of different land use patterns on soil microbial properties and soil quality are, however, largely unknown. This study compared soil nutrient status, microbial biomass nitrogen and enzyme activities under five different land use patterns—nature forest, park, farmland, street green, and roadside tree sites at various soil depths in Beijing, China. The results showed that soil properties were significantly affected by urban land use patterns and soil depths in the urban environment. Compared to forest sites, soil nutrients were markedly decreased in other land use patterns, except the highest soil organic matter content in roadside tree sites in 0–10 cm soil layer. Soil microbial biomass nitrogen showed the order as follows: nature forest > park > farmland > street green > roadside tree in 0–10 cm soil layer, and it decreased along with the soil depth gradient. Furthermore, urease activity was highest in nature forest and lowest in street green and roadside tree soils in each depth, while the activity of protease ranged between 0.84 and 3.94 mg g^?1 with the peak appeared in roadside tree at 30–40 cm soil layers. Nitrate reductase activity was also extremely higher in street green than other land use patterns. Correlation analyses suggested that change of soil microbial biomass and enzyme activity in different land use patterns were mainly controlled by nutrient availability and soil fertility in urban soils.