长江源区高寒草原和高寒草甸土壤粒径分布特征

为探究长江源区主要下垫面土壤空间异质性与粒径分布(PSD)非均匀性,运用分形理论描述高寒草原和高寒草甸2种下垫面土壤粒径分布特征,分析了2种下垫面土壤的分形维数特征差异及其与土壤颗粒组成的关系。结果表明: 研究区土壤颗粒粒径主要分布于100～800 μm,高寒草原土壤单重分形维数(D_V)为2.429～2.508,高寒草甸土壤D_V为2.697～2.743,高寒草原土壤质地偏粗,高寒草甸土壤质地偏细。土壤在20～30 cm深度质地最细,在0～10 cm层质地最粗糙;多重分形维数(容量维数D₀、信息熵维数D₁、关联维数D₂)均以高寒草原(0.896～0.961、0.828～0.887、0.725～0.819)高于高寒草甸(0.890～0.914、0.693～0.744、0.540～0.603),与高寒草甸相比,高寒草原土壤粒径分布范围更宽,土壤整体构造更复杂,土壤整体非均匀性更高。D_V与土壤黏粒、粉粒含量呈显著正相关,与砂粒含量呈显著负相关;D₁、D₂与黏粒、粉粒含量呈显著负相关,与砂粒含量呈显著正相关。土壤砂粒含量是土壤PSD非均匀分布及分形维数大小变化的主要因素。     

不同林型树倒林隙内微立地类型的土壤微团聚体组成及其分形特征

采用野外调查和室内分析相结合的方法,分析小兴安岭地区阔叶红松林和云冷杉红松林两种林型下树倒林隙内丘坑微立地类型(丘顶和坑底)土壤微团聚体组成及其分形特征。结果表明: 两种林型的土壤微团聚体0.25～2 mm和0.05～0.25 mm粒级含量较高,分别为25.7%～50.7%和27.0%～42.8%,<0.002 mm粒级含量最小,为4.4%～8.9%。在两种林型的树倒林隙内,坑底和丘顶的土壤容重较大,且丘顶土壤养分含量均高于坑底。阔叶红松林树倒林隙内丘顶和坑底的土壤养分含量均高于云冷杉红松林。<0.002 mm土壤微团聚体与土壤物理和化学性质均无相关性,0.25～2 mm和0.002～0.02 mm土壤微团聚体分别与土壤非毛管孔隙度、总孔隙度、通气度、有机质、全磷、全氮和有机碳之间呈极显著正相关和极显著负相关。整体来看,阔叶红松林的土壤分形维数(D)和土壤特征微团聚体组成比例(PCM)大于云冷杉红松林。两种林型下,丘顶和坑底的土壤特征微团聚体粒级比值(RMD)均增高。土壤D和PCM与各土壤理化性质均无显著相关性,土壤RMD与土壤毛管孔隙度、总孔隙度、土壤容重和通气度呈显著负相关。丘顶和坑底微立地的形成会导致土壤较大粒级微团聚体减少,土壤微团聚体稳定性降低,土壤D和PCM增加,RMD显著增加;土壤RMD可作为定量化描述不同林型下丘坑微立地内土壤理化性质的指标。     

秦岭皇冠暖温带落叶阔叶林灌木层结构与物种多样性

灌木是森林生态系统中的重要组成部分,探究灌木层的物种组成、结构和空间分布可以为进一步阐明森林物种共存、生物多样性维持和群落演替机制奠定基础。本研究分析了秦岭皇冠25 hm²森林样地灌木层的物种组成、空间分布以及物种多样性。结果表明: 样地内灌木独立个体共20716株(分枝10463个),隶属于28科45属54种。灌木层优势种的优势度不明显,重要值均＜10。灌木层植被的径级结构为倒“J”型;灌木在样地内呈聚集分布且空间分布存在明显的海拔差异。样地内个体数最多的9种灌木的径级结构和空间分布与灌木层整体情况一致。随着海拔升高,Shannon多样性指数(H)和Simpson优势度指数(D)变化不显著,而Pielou均匀度指数(E)降低。多样性指数H、D、E随乔木层优势种个数增加而降低,E随亚乔木层优势种个数增加而升高。多样性指数H、D、E与土壤全磷呈显著负相关;H与土壤pH呈显著正相关,E与土壤全钾呈显著正相关。本研究区灌木层物种丰富,结构稳定,更新良好;灌木层的物种多样性主要受到乔木层优势种个数和土壤pH、全磷的影响。     

海南东寨港红树林土壤粒径分布的分形特征及其影响因素

应用分形理论分析了海南东寨港红树林土壤粒径分布的分形特征及其影响因素,海南东寨港土壤的分形维数为2．302—2．575,分形维数的大小与土壤中的粘粒、盐分、有机质、全氮含量呈显著正相关,外滩红树林土壤的分形维数低于中滩和内滩;随着土壤质地由砂壤土、轻壤土、中壤土、重壤土的变化,分形维数逐渐增大;从陆到海土壤分形维数逐渐减小。群落类型、土壤质地、滩位、含盐量、有机质、全氮含量等是影响海南东寨港红树林土壤分形维数的主要因子。     

山西太岳山好地方典型植被类型土壤理化特征

以山西太岳山好地方林场4种植被类型(草甸、灌丛、华北落叶松人工林、华北落叶松-白桦混交林)0~60 cm土层土壤为研究对象,采取野外定点取样和实验室分析的方法,研究不同植被类型土壤理化性质特征。结果表明:土壤容重和p H值随土层深度的增加而增加;土壤含水量随土层深度增加而减小;不同植被类型间,土壤含水量大小排序为华北落叶松-白桦混交林草甸华北落叶松人工林灌丛;容重为灌丛华北落叶松-白桦混交林华北落叶松人工林草甸;p H值变化规律为华北落叶松-白桦混交林华北落叶松人工林灌丛草甸;土壤有机质、全氮含量随土层深度增加而减小,各土层之间差异显著;全磷和全钾含量各土层间差异不显著;不同植被类型间,草甸土壤有机质、全氮、全磷含量都高于其他3种植被类型,灌丛土壤全钾含量高于其他3种植被类型;土壤有机质与全氮呈极显著正相关;容重与含水量、有机质、全氮呈极显著负相关;p H值与有机质、全氮、全磷呈极显著负相关。     

疏勒河上游土壤磷和钾的分布及其影响因素

土壤中磷和钾是植物不可缺少的营养元素,研究它们的含量及其分布规律对高寒草地的可持续发展和区域土壤碳氮循环的认识均具有重要意义。以疏勒河上游13处生态观测样地(7种土壤类型)为研究对象,结合土壤有机碳、全氮、粒径和pH等理化性质和气象因子,分析了不同土壤类型表层和剖面中土壤磷、钾分布特征及其影响因素。结果表明:0—20 cm表层土壤全磷、有效磷、全钾和有效钾平均含量分别为(0.50±0.14)g/kg、(2.69±1.61)mg/kg、(14.84±0.59)g/kg和(151.03±117.57)mg/kg。表层土壤全磷含量与年均气温和土壤粉粒含量呈显著正相关,而与年均降水量呈显著负相关;表层土壤有效磷含量与有机质、全氮呈显著正相关;表层土壤有效钾含量与土壤粉粒含量和年均气温呈显著正相关。全磷、有效磷、全钾和有效钾密度主要集中在0—40 cm的土壤层,它们均随着土壤深度的增加而逐渐降低。不同深度土壤全磷的总密度与年均气温均呈显著的正相关,其相关系数随着土层深度逐渐增加。温度和降水是影响表层全磷含量和分布的主要环境因子;土壤全钾含量受成土母质影响,变异性不大。该区域土壤中有效磷和有效钾相对缺乏,草地管理措施是影响它们变化的重要因素之一。气温是该区域土壤全磷和全钾密度分布的主控因子。     

西南峡谷型喀斯特坡地土壤养分的空间变异特征

基于网格(20 m×20 m)取样,采用经典统计学和地统计学方法,研究了西南峡谷型喀斯特坡地土壤养分的空间异质性和分布格局.结果表明:峡谷型喀斯特坡地土壤养分含量为中等和强变异,变异性大小顺序为:速效磷全钾有机质碱解氮全氮全磷速效钾,pH值表现为弱变异,有机质表现为中等程度的变异;不同土壤养分具有良好的空间自相关性,其自相关函数均表现出由正相关向负相关方向发展,拐点为80~100 m,其中全钾和速效磷的Moran I较小,其他指标较大;不同土壤养分的空间变异特征不同,全钾和速效磷最佳拟合模型为指数模型,块金值与基台值的比值[C0/(C0+C)]和变程(A)很小,分形维数(D)较高,空间相关性强烈;其他土壤养分指标的最佳拟合模型均为球状模型,C0/(C0+C)、A和D均呈中等程度的空间相关;Kriging分析表明,pH值、有机质、全氮、全磷和碱解氮呈凹型分布,速效磷和速效钾呈斑块状分布.植被、地形、人为干扰和高异质性的微生境是造成峡谷型喀斯特坡地土壤养分格局差异的主要因素.     

不同土地利用类型下土壤粒径分形分析——以黄土丘陵沟壑区为例

土壤粒径分布影响土壤的水力特性、土壤肥力状况以及土壤侵蚀等,是重要土壤物理特性之一。在水蚀严重的黄土丘陵沟壑区,不同的土地利用类型对水土流失的阻截作用不同,因而进一步导致其土壤粒径分布的差异。对不同土地利用类型下土壤粒径分布的分形和多重分形分析发现：黄绵土土壤粒径分布包含有3个无标度区间,分别为粘粒域、粉粒域和砂粒域;土壤粒径分布的分形维数D、粉粒域维数Dsilt、砂粒域维数Dsand、信息维数D1、信息维数/容量维数D1/D0与土壤细颗粒含量和有机质含量成显著的正相关关系;土地利用对分形维数D、粉粒域维数Dsilt、砂粒域维数Dsand、容量维数D0、信息维数D1、信息维数/容量维数比值D1/D0的影响较显著。这表明这些分形和多重分形参数可以作为反映土壤物理性质和土壤质量的潜在性指标,其实用性有待进一步探讨。     

生态修复区植物群落土壤粒径的分维特征

土壤粒径分布及其分维特征是反映土壤质地与肥力的重要指标。本文采用土壤分形学理论与方法,研究了多伦县防风固沙区生态修复植物群落下土壤颗粒的分形维数及其在土壤剖面上的变化规律。结果表明:(1)生态修复区不同植物群落下的土壤粒径分布特征不同,其分形维数在1.962~2.260,依次为:荒草地柠条林白桦林杨树林樟子松林黄柳和旱柳混交林榆树林山杏林。(2)分形维数与不同粒级含量的相关性具有明显差异,其中分形维数与0.002、0.002~0.1 mm粒径含量呈显著正相关,与0.25~0.5 mm粒径含量呈显著负相关,与0.1~0.25、0.5~2 mm的粒径含量相关性不明显。(3)研究区0~20 cm土壤的分形维数较大,浅层土壤得到较好的改善,20 cm以下深层土壤改良的效果并不明显。本研究说明,多伦县防风固沙区经过十几年的生态修复,不同生态修复植物群落下土壤粒径分布具有不同特点,与未修复的荒草地相比分形维数偏大,土壤质地有所改善。     

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.     

宁夏荒漠草原不同植物群落微斑块内土壤微生物区系特征

植物群落斑块化是天然放牧草地最基本的特征之一.为探索植物群落斑块化对土壤微生物群落组成及多样性的影响,本研究以宁夏荒漠草原为研究对象,采用磷脂脂肪酸(PLFA)法对比分析了不同植物群落微斑块内土壤微生物生物量和群落结构特征的变化.结果表明: 1) 4种植物群落微斑块内土壤微生物种类丰富,且都表现为细菌含量最高,真菌和放线菌含量较少,革兰氏阳性菌含量高于革兰氏阴性菌;2)4种植物群落中,甘草微斑块的土壤微生物总量显著高于猪毛蒿、苦豆子和黄芪;3)冗余分析表明,磷脂脂肪酸总量、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌、厌氧菌、真菌/细菌均与土壤有机碳呈显著正相关,与pH呈显著负相关,表明土壤有机碳、pH是荒漠草原土壤微生物生长和发育的重要影响因素.     

川西亚高山针叶林土壤颗粒的分形特征

分形理论为土壤等复杂体系的定量化研究提供了一种有效工具。本文以12个川西亚高山针叶林土壤颗粒组成数据为基础,运用分形模型研究了亚高山针叶林土壤颗粒的分形维数。结果表明,12个川西亚高山针叶林表层土壤颗粒的分形维数D为2.5209~2.7978。通过逐步多元回归分析,土壤颗粒分形维数仅与<0.001 mm颗粒含量的相关系数达极显著。土壤颗粒分形维数与土壤有机质含量、全氮含量和pH相关性不显著,然而土壤有机质含量与全氮含量呈极显著正相关。本研究探讨了利用土壤颗粒粒径分布的分形维数来定量表征川西亚高山针叶林土壤的特征。     

腾格里沙漠草方格固沙林土壤颗粒组成、分形维数及其对土壤性质的影响

为了明确草方格人工固沙造林植被恢复过程中土壤颗粒组成、分形维数及对土壤理化性质的影响,以腾格里沙漠东南缘2016年(1 a)、2013年(4 a)和1987年(30 a)草方格固沙林为研究样地,以周围流动沙地为对照(CK),研究了草方格固沙造林后植被恢复过程中土壤颗粒组成、分形维数及与土壤理化性质的作用关系.结果表明: 100～250、250～500 μm土壤颗粒含量较高,分别为42.5%～80.1%、12.5%～42.2%;50～100 μm土壤颗粒含量居中,为0.2%～20.8%;<2和2～50 μm的土壤颗粒含量次之,分别在0～1.3%和0～22.7%;而500～1000 μm的土壤颗粒含量较低,在0.3%以下.<2和2～50 μm土壤颗粒仅在30 a固沙林有分布;50～100 μm土壤颗粒分布为30 a最高,4 a和1 a居中,而CK最低;100～250 μm土壤颗粒分布依次为4 a>1 a>CK>30 a;250～500 μm土壤颗粒分布为CK>1 a>4 a>30 a;但500～1000 μm土壤颗粒在各样地分布均较少,且不同样地之间无显著差异.研究区土壤颗粒分形维数为0.54～2.59,并且不同样地间存在显著差异,表现为30 a最高,4 a与1 a居中,而CK最低.土壤颗粒分形维数与土壤黏粒、粉粒、极细砂粒含量呈极显著正相关,而与土壤中砂粒呈极显著负相关.土壤颗粒分形维数与土壤电导率、有机碳、全氮和碳氮比均呈极显著正相关,而与土壤pH和含水量无相关性.土壤中<2、2～50、50～100 μm颗粒与土壤电导率、有机碳、全氮和碳氮比均呈极显著正相关,而250～500 μm土壤颗粒与上述4个土壤指标和土壤含水量呈显著负相关.500～1000 μm土壤颗粒与土壤含水量亦呈极显著负相关.在腾格里沙漠东南缘地区利用草方格进行人工固沙植被建设,可有效促进土壤颗粒细粒化,长期演变导致土壤黏粒和粉粒及土壤分形维数显著增加,促使土壤有机碳和全氮含量提高,有利于土壤理化性质改善和促进沙漠化治理.     

南洞庭湖杨树清理迹地恢复初期土壤种子库特征及其与土壤因子的关系

本文研究了杨树清理1、2年后迹地的土壤种子库结构、多样性及其与地上植被和土壤因子的关系,并以未清理杨树洲滩为对照,探讨洞庭湖杨树清理迹地土壤种子库在植被自然恢复中的潜力。结果表明: 研究样地土壤种子库萌发出的植物种子分属23科59属65种,各样地土壤种子库密度和物种数大小为:1年迹地(11810粒·m^-2,49种)＞2年迹地(9686粒·m^-2,44种)＞对照(6735粒·m^-2,29种)。与未清理洲滩相比,清理迹地土壤种子库与地上植被多年生中生和湿生植物物种多样性和相似性系数增加,土壤含水率和养分含量升高,pH值降低。土壤含水率和有机质与水蓼等湿生植物分布的关系密切,全钾和全磷对虉草等多年生植物分布的影响较大。在杨树清理迹地自然恢复过程中,随着土壤理化性质的变化,土壤种子库的物种数目和密度显著增加,以致地上植被物种多样性升高,因此,土壤种子库成为迹地湿地植被恢复的重要繁殖体来源。     

祁连山不同类型草地的土壤理化性质与植被特征

祁连山草地生态系统在维护我国西部生态安全方面起着举足轻重的作用。为了解祁连山不同类型草地土壤水分、养分等理化性质与植被分布特征,及土壤理化性质与植被特征的相关关系,于祁连山选取7种类型的草地,测定土壤水分含量、养分含量、容重、颗粒组成和植被特征,计算土壤颗粒的分形维数、0～40 cm土层土壤有机碳、全氮和全磷储量、植物多样性指数。结果表明: 祁连山不同类型草地的土壤理化性质与植被特征差异显著,高寒草甸相比于其他类型草地具有较高的土壤水分、养分和黏粒含量,及较低的容重和砂粒含量;0～40 cm土层土壤有机碳、全氮、全磷储量变化范围分别为3084～45247、164～2358、100～319 g·m^-2,整体表现为有机碳和全氮含量高、全磷含量低;土壤全磷储量与植物多样性指数呈显著正相关关系,表明土壤全磷含量是祁连山草地植物多样性的关键影响因素。相比其他草地类型,高寒草甸具有较好的植被状况和土壤水分、养分条件。     

黑土表层土壤颗粒的分形特征

基于第二次全国土壤普查结果,应用土壤颗粒的质量分布计算了36个典型剖面表层土壤颗粒的分形维数值.结果表明:土壤颗粒分形维数值D在2.5831～2.8230,其变异性极弱,且分形维数值随质地变细而增大;土壤机械组成中,砂粒(2～0.02mm)含量、粉粒(0.02～0.002mm)含量与分形维数值均呈显著负相关(P<0.05);粘粒(<0.002mm)含量与土壤分形维数值呈极显著正相关(P<0.01);分形维数值D与土壤中的有机质、全N、全P、全K含量及pH值相关性均不显著.土壤分布的分形维数可以作为反映黑土退化程度的一个综合性定量指标.     

套种对南方红壤坡耕地经济果园土壤团聚体分布及稳定性的影响

为研究红壤丘岗区经济果园套种模式对新改坡耕地土壤团聚体分布及稳定性的影响,以坡度约12°、坡长18 m、宽度1.5 m的12个猕猴桃种植试验小区为对象,设计连续3年套种紫薯(PSP)、毛叶苕子(HV)、荒草(W)3种模式,以无植被覆盖裸地(CK)为对照,测定不同坡位0～15 cm表层土壤团聚体指标。结果表明:套种处理的土壤水稳定性团聚体(WR_>0.25)数量和大小均有不同程度增大趋势,其增幅顺序为PSP>HV>W>CK。土壤团聚体结构破坏率(PAD)和分形维数(D)的顺序为CK>W>HV>PSP,表明套种紫薯坡地土壤团聚体的稳定性最好,毛叶苕子次之。沿顺坡方向,所有处理WR_>0.25含量、团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均呈减小趋势,而PAD和D呈逐渐增大趋势,表明新改坡耕地土壤的结构性沿坡长方向呈现变差的趋势。D与MWD、GMD、>0.25 mm团聚体含量均呈显著负相关。套种能够增加丘岗坡地经济果园土壤团聚体数量和大小,改善土壤团粒结构,提高土壤质量。     

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。     

西北旱区甘草深色有隔内生真菌物种多样性及空间分布

为探明西北旱区甘草Glycyrrhiza uralensis根系深色有隔内生真菌（dark septate endophytes,DSE）生态分布和定殖状况,于2018年7月分别从甘肃安西、民勤和宁夏沙坡头地区采集甘草不同灌丛范围0-10cm和20-30cm土壤和根系样品,系统研究不同样地甘草灌丛内外DSE生态分布及其与土壤因子的相关性。结果表明,不同样地甘草均能被DSE高度侵染,形成典型深色有隔菌丝和微菌核结构。不同样地DSE定殖率差异显著,安西DSE总定殖率（43.34%）显著低于民勤（90%）和沙坡头（88.34%）样地。相关性分析表明,DSE定殖率主要与土壤速效磷、有机碳和碱性磷酸酶显著相关。共分离鉴定11属13种DSE,即Acrocalymma vagum、Alternaria longissima、Alternaria chlamydospora、Alternaria chlamydosporigena、Paraphoma chrysanthemicola、Darksidea alpha、Niesslia aemula、Tricharina ochroleuca、Acremonium nepalense、Fusarium solani、Preussia sp.、Leptosphaeria oraemaris和Ulocladium sp.。其中Acrocalymma vagum是甘草根系DSE优势菌种,为民勤和沙坡头共有种,而安西样地DSE物种多样性最高,共7种。主成分分析表明,安西DSE物种组成在0-10cm和20-30cm不同灌丛范围存在显著差异;单因素方差分析显示,安西和沙坡头DSE菌丝定殖率在距主干0-10cm显著高于20-30cm,说明荒漠环境灌丛覆盖对DSE真菌群落存在显著影响。方差分解结果表明,DSE定殖受样地空间分布、灌丛覆盖和土壤因子共同影响（74.91%）,而DSE种类组成更多依赖于样地异质性（84.46%）和土壤养分（87.82%）的作用。研究不同荒漠环境DSE定殖和群落组成差异,有助于充分理解DSE在旱区植物生长和植被恢复中的功能和意义。