华南地区八种人工林的土壤物理性质

研究了华南地区8种林地的土壤物理性质,根据其土壤特点分为4类。第1类为马占相思林地、黎蒴-加勒比松林地、火力楠-木荷林地、木荷林地和湿地松林地,特点是上层的土壤容重小于中层和下层,毛管孔隙度中等或较小,非毛管孔隙度中等或较大,非毛管孔隙度和总孔隙度为上层大于中层和下层,自然含水量中等或较大,随着土壤深度的增加而下降或稳定。除了马占相思林地上层外,毛管持水量为中等或较小;第2类为柚木林地,土壤容重较大,且3层土壤的容重相近,毛管孔隙度和毛管持水量较大,非毛管空隙度和自然含水量较小;第3类为落羽杉林地,各层土壤的自然含水量远远大于其他林地。上层和中层的土壤容重、毛管孔隙度和非毛管空隙度中等,毛管持水量大。下层的土壤容重和非毛管空隙度大、毛管空隙度和毛管持水量小。第4类为尾叶桉林地,上层的土壤容重大于中层和下层,毛管孔隙度和毛管持水量较大,非毛管空隙度和自然含水量较小。     

不同造林树种对铁尾矿基质理化性质和土壤动物的影响

为了探讨不同造林树种对铁尾矿基质改良及土壤动物的影响,在唐山迁安马兰庄铁尾矿区选择尾矿坡面直接造林成功的沙地柏、紫穗槐、毛白杨3种树种,测定林内尾矿理化性质和土壤动物,并与裸尾矿进行对比分析。结果表明:(1)紫穗槐林对铁尾矿土壤容重、总孔隙度、非毛管孔隙度和饱和持水量的改善效果最好,沙地柏林对改善毛管孔隙度、田间持水量和毛管持水量的效果最好。(2)3个树种造林均使尾矿砂p H值明显降低。紫穗槐林对尾矿砂有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾含量的积累效果最好,沙地柏林和紫穗槐林均有利于尾矿砂中全钾含量的积累。(3)紫穗槐林下土壤动物数量和多样性最高,沙地柏林次之。铁尾矿土壤动物与环境因素灰色关联度分析表明,全氮、有机质、碱解氮、土壤容重与土壤动物多样性关系密切,植被覆盖率和植被高度对土壤动物多样性影响最小。(4)主成分分析结果表明:紫穗槐林对铁尾矿基质理化性质和土壤动物综合改良效果最好,其次是沙地柏林,杨树林的改良效果不明显。但进行值被恢复后,各样地的立地条件均优于裸尾矿。     

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.     

西藏高寒区不同土地利用方式下土壤持水能力差异及其影响因素

研究高寒地区不同土地利用方式下土壤持水能力变化特征及其影响因素可为评估高寒生态系统水源涵养能力分异特征及其调控机制提供依据。本研究选取西藏高寒区3种土地利用方式(农、林、草地)下不同深度(0～10、10～20、20～30 cm)土壤为对象,测定土壤最大持水量、毛管持水量、田间持水量及土壤基本理化性质,并提取环境因子(年均降雨量、植被归一化指数、海拔、坡度和地表粗糙度),分析不同土地利用方式下土壤持水能力的变化特征及其影响因素。结果表明: 农、林、草地土壤持水能力(最大持水量、毛管持水量、田间持水量)均随土层深度增加而逐渐降低。草地0～30 cm土壤最大持水量、毛管持水量和田间持水量均值分别为379.79、329.57和194.39 g·kg^-1,显著高于农地(301.15、259.67和154.91 g·kg^-1)和林地(293.09、251.49和117.01 g·kg^-1)。冗余分析结果表明,不同土壤理化性质对土壤持水能力变异的解释量由大到小依次为总孔隙度(44.6%)、土壤有机质(42.7%)、毛管孔隙度(37.6%)和土壤容重(35.8%)。主成分分析结果显示,年均降雨量、植被归一化指数和地形因子(海拔、坡度和地表粗糙度)是影响土壤持水能力空间变异的主要环境因子,累积贡献率高达72.4%。西藏高寒区草地土壤具有更强的持水能力,能够有效防止水土流失。因此,在高寒地区实施退耕还草措施、对退化草地进行封育管理,有助于改善高寒地区土壤水源涵养能力。     

土地利用变化与土壤养分的变化——以河北省遵化县为例

土地利用变化可以引起土壤养分的变化,以河北省遵化县为例,研究该县1980年到1999年土地利用变化及土壤养分的变化,结果表明,近20a来,旱地、草地、水田面积大幅度减少,林地和村镇用地大幅度增加,旱地转换为林地,土壤有机质提高了21％,全氮提高了10％,碱解氮提高了65％,速效磷提高了17％,速效钾提高了17％。旱地转换为草地,土壤有机质提高38％,全氮提高了37％,碱解氮提高了71％,速效磷提高了2％,速效钾提高了28％。退耕还林还草不仅改变了土地棉覆被,而且提高了土壤养分。     

三峡山地不同类型植被和坡位对土壤水文功能的影响

土壤层下渗和贮蓄水分的水文功能是森林保持水土、涵养水源的基础。以三峡山地大老岭林区为研究区,采集常绿林、落叶林和草地覆盖下不同坡位的原状土样,测定其饱和导水率和水分特征曲线,分析植被类型和坡位对土壤水分参数和库容的影响。结果表明:常绿林地的入渗性能最好,饱和导水率为7.80—322.81 cm/d,大于落叶林地(0.33—137.03 cm/d)和草地(0.84—115.80 cm/d);坡位间差异表现为上坡高于下坡。不同样地的饱和含水量差异较小,但毛管持水量和田间持水量差异明显,草地最大,为20.77%—50.39%;不同坡位比较表现为下坡高于上坡。不同样地土壤水库容量差异较大,由田间持水量得到的库容量占总库容量的百分比以草地最大(63.25%),其次是落叶林地,常绿林地最小;坡位上表现为下坡的田间持水库容大于上坡。饱和导水率与土壤总孔隙度、有机质含量呈显著正相关,与容重呈显著负相关;饱和含水量、毛管持水量、田间持水量均与土壤总孔隙度、有机质含量和粉粒含量呈显著正相关,与容重、砂粒含量呈显著负相关。综合以上,草地持水性能最强,利于保蓄水分,常绿林地最弱,更利于水分入渗,补给地下水,下坡位的持水性能强于上坡位。     

火烧对黔中喀斯特山地马尾松林土壤理化性质的影响

在黔中喀斯特山地马尾松人工次生林内取样分析火烧和对照样地间土壤理化指标的变化,研究了火烧对林地土壤理化性质的影响。结果表明马尾松火烧林地表层土壤毛管孔隙度和总孔隙度升高、最大持水量和最小持水量增加,土壤密度和非毛管孔隙度降低、土壤质量含水量和体积含水量减少;土壤有机质、全N量、全P量、全K量,水解N量、有效P量、速效K量、交换性盐基量和pH值增大,阳离子交换量降低。林火对马尾松林地土壤主要理化指标影响的趋势为或表层土壤影响率大于剖面影响率、或表层土壤影响率小于剖面影响率,不同指标在土壤剖面的变化趋势或增加、或降低,对数或幂函数拟合曲线均达相关显著性水平。火烧和对照样地间的表层土壤理化指标变化主要反映了林火影响,近岩层土壤理化指标变化主要是成土母质在空间上的分异,也受生物的影响。乔木层植株死亡率同表层土壤最大持水量、最小持水量、有机质量和全N量的正相关性显著,同土壤密度的负相关性显著;灌木层植株死亡率同表层土壤密度正相关性显著,同毛管孔隙度、总孔隙度、质量含水量、最大持水量、最小持水量、有机质量、全N量、全P量和速效K量的负相关性达显著或极显著水平;灌木层生物损失量同表层土壤密度和有机质量正相关显著,同速效K量的负相关性显著,枯物层生物损失量同pH值的正相关性显著。火烧马尾松林分平均胸径同表层土壤密度正相关性显著,同毛管孔隙度、总孔隙度、质量含水量、最大持水量、最小持水量和有机质量的负相关性显著。     

泸沽湖流域土地利用方式对土壤肥力的影响

为探讨泸沽湖流域不同土地利用方式对土壤肥力的影响,采用野外调查、取样和室内分析相结合的方法,对泸沽湖流域内3种主要土地利用方式(农田、草地、林地)的土壤理化性状进行对比分析。结果表明:(1)土地利用类型对土壤肥力影响明显,农田含水率、全氮、速效氮、速效磷和速效钾含量相对较高;(2)林地有机质含量相对较高,草地全磷全钾含量相对较高;(3)土壤养分含量与土壤颗粒组成之间有一定的相关性,其中土壤全磷与砂粒呈显著正相关,土壤速效氮含量与粉粒呈显著负相关。     

甘肃兴隆山森林演替过程中的土壤理化性质

在森林群落恢复演替过程中,由于森林类型及其所处立地环境不同,森林与土壤相互作用过程具有复杂性。以甘肃兴隆山6种森林类型(青杄林、青杄-白桦林、山杨-白桦林、灌丛林、落叶松林和油松林)0—60 cm土壤层为研究对象,探讨森林恢复演替过程中土壤理化性质的变化规律,旨在为该区域退化森林生态系统恢复与重建提供依据。结果表明:1)在土壤剖面上,兴隆山森林土壤容重随深度的增加而逐渐增大,总孔隙度、毛管孔隙度、自然含水量、最大持水量、毛管持水量、田间持水量均随深度的增加而减小;pH值差异不显著,无明显变化规律;土壤有机质、全N、水解N、有效P、速效K均随深度的增加而变小,表聚效应明显;全P差异不显著,呈"圆柱体"分布模式;2)在森林恢复演替过程中,天然林容重、孔隙度、持水能力、渗透性明显好于人工林,随森林正向演替的进行,天然林容重不断减少,孔隙度明显改善,通透性能不断增强,而人工林土壤物理性质出现明显退化现象;天然林pH值在演替方向上并未表现出酸化现象;天然林土壤有机质、全N、水解N、有效P和速效K变化规律不明显,但总的变化趋势为先增加后减小;3)有机质与全N、水解N、最大持水量、毛管持水量、田间持水量呈显著正相关,而与容重呈显著负相关;全N与水解N呈显著正相关;土壤有机质在改善土壤理化性质和促进养分循环方面具有重要作用,已成为植被恢复过程中土壤变化的一个重要标志。     

新疆棉田土壤质量综合评价方法

以新疆主要棉区为研究对象,测定了哈密、博乐、昌吉、奎屯、石河子、阿克苏及喀什棉田土壤耕层的pH、盐分、有机质、全氮、速效磷、速效钾及Cr、Cu、Zn、As、Pb 共计11个指标,综合分析土壤理化性质和重金属含量,采用土壤质量综合指数(SQI)对新疆主要棉区棉田土壤质量进行综合评价.结果表明: 新疆棉区棉田土壤呈碱性,pH均值为7.87,盐分含量均值为3.44 g·kg^-1,为轻度盐化土壤,有机质和全氮含量均偏低,速效磷、速效钾含量较为丰富,与第二次全国土壤普查数据相比,土壤pH、盐分含量、有机质和全氮均呈下降趋势,土壤速效磷明显增长,部分地区土壤速效钾呈现出不同程度的升高趋势;Cr、Cu、Zn、As、Pb 5种重金属含量分别为45.88、40.66、68.30、12.88、16.68 mg·kg^-1,均未超过国家二级标准,但与新疆土壤元素背景值相比,Cu、Zn、As均有累积现象.当重金属内梅罗综合污染指数(PN)小于0.5时,土壤理化性质越好,土壤综合质量越好.土壤有机质、全氮、Cu、Zn和As是影响新疆棉区棉田土壤质量的重要因素.新疆棉区棉田土壤质量总体属于中等水平,昌吉、奎屯质量最高,SQI为0.52,阿克苏质量最低,SQI为0.31,不同棉区土壤质量呈现为:北疆>东疆>南疆.     

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.     

冀北土石山区不同土地利用类型土壤质量评价

为防止北方土石山区的土地和植被在人类活动下进一步退化,为冬奥会赛后制定战略性植被恢复计划,以白桦天然林、落叶松人工林、天然灌草地和弃耕农地为研究对象,基于土壤容重、孔隙度和土壤养分含量等13种土壤理化指标,对冀北土石山区不同土地利用类型土壤质量进行综合评价。结果表明: 冀北土石山区不同土地利用类型土壤质量呈现出白桦天然林>天然灌草地>落叶松人工林>弃耕农地。白桦天然林的土壤质量显著高于其他3种土地利用类型,其土壤全氮(3.24±1.42 g·kg^-1)和全磷(0.59±0.10 g·kg^-1)含量较高,土壤养分的长期积累是阻止白桦天然林土壤退化的最主要原因;天然灌草地受到土壤粗粒含量和地形因素的影响,土壤质量仅次于白桦天然林;经过40年植被恢复的落叶松人工林土壤物理性质得到改良,土壤砾石含量显著降低,而土壤养分指标未发生显著变化;弃耕农田土壤质量最低的主要原因是植被覆盖低及低海拔区域较高的人类活动强度。受土壤全氮含量的影响,4种土地利用类型下的土壤质量随海拔升高而增加,且均在1700 m左右达到峰值。综上,建议加强在低海拔生态脆弱区域的封禁管理和生态恢复措施,同时兼顾高密度林分的可持续发展,增强人工林的生态适应性。     

不同人为干扰措施对天然次生灌丛土壤肥力及蓄水能力的影响

亚热带常绿阔叶林遭反复干扰后退化形成的天然次生灌丛在未管护模式下难以恢复为乔木林。在浙江省临安市选择典型天然次生灌丛,以强度人为干扰为对照、分别进行保护性干扰和适度人为干扰,探讨灌丛土壤蓄水能力和肥力质量的响应。4年试验结果表明:与强度人为干扰相比,保护性干扰和适度人为干扰后的土壤总贮水量、吸持贮水量和滞留贮水量分别提高了12.41%、5.33%、17.37%和29.13%、33.23%和26.24%;最大持水量、毛管持水量和最小持水量分别提高了23.35%、9.51%、17.55%和48.63%、56.08和71.05%;与强度人为干扰相比,保护性干扰和适度人为干扰的综合肥力分别提高了1.9%和38.5%,其中保护性干扰的水解氮、有机碳和有机质含量提高了12.11%、38.91%和38.94%,适度人为干扰的水解氮、有效磷、有机碳和有机质含量提高了61.97%、90.57%、130%和130.04%,保护性干扰和适度人为干扰的土壤综合评价指数分别提高了15.43%和58.94%。研究表明,与保护性干扰相比,适度人为干扰在土壤的蓄水保水、肥力和固碳增汇等方面更能达到预期的目标。在有条件经营的情况下,可以选择适度人为干扰措施对天然次生灌丛进行管理从而达到加快土壤恢复的目的。     

Effects of Revegetation on Soil Microbial Biomass,Enzyme Activities,and Nutrient Cycling on the Loess Plateau in China

Revegetation is a traditional practice widely used for soil and water conservation on the Loess Plateau in China. However, there has been a lack of reports on soil microbial–biochemical indices required for a comprehensive evaluation of the success of revegetation systems. In this study, we examined the effects of revegetation on major soil nutrients and microbial–biochemical properties in an artificial alfalfa grassland, an enclosed natural grassland, and an artificial shrubland (Caragana korshinskii), with an abandoned cropland as control. Results showed that at 0–5, 5–20, and 20–40 cm depths, soil organic carbon, alkaline extractable nitrogen and available potassium were higher in natural grassland and artificial shrubland compared with artificial grassland and abandoned cropland. Soil microbial biomass C (Cmic) and phosphorous (Pmic) substantially decreased with depth at all sites, and in abandoned cropland was significantly lower than those of natural grassland, artificial grassland, and artificial shrubland at the depth of 0–5 cm. Soil microbial biomass N (Nmic) was higher in artificial shrubland and abandoned cropland compared with that in natural and artificial grasslands. Both Cmic and Pmic were significantly different between the 23‐year‐old and the 13‐year‐old artificial shrublands at the 0–5 cm depth. The activities of soil invertase, urease, and alkaline phosphatase in natural grassland and artificial shrubland were higher than those in artificial grassland and abandoned cropland. This study demonstrated that the regeneration of both natural grassland and artificial shrubland effectively preserved and enhanced soil microbial biomass and major nutrient cycling, thus is an ecologically beneficial practice for recovery of degraded soils on the Loess Plateau.     

湖南乌云界自然保护区典型生态系统的土壤持水性能

土壤持水性能是决定生态系统水源涵养能力的关键,是自然保护区生态服务功能的重要方面。以湖南省乌云界自然保护区为研究区域,选取森林、灌丛、竹林和草地4个典型生态系统,采用野外调查采样和室内分析的方法研究了土壤的物理性质和持水性能。结果表明,乌云界4种典型植被下表层0—20cm土壤有机质含量普遍较高(>76 g/kg)、容重较低(<0.85 g/cm3)、团聚体稳定性较强(>5mm水稳性团聚体达22.7%—52.3%),表明保护区土壤的结构发育总体上较好。森林和竹林土壤具有较多的大孔隙和较高的饱和导水率,有利于天然降水向地下水的转化,而灌丛和草地土壤毛管孔隙度则相对较高,其土壤中能够保持更多的有效水分。乌云界自然保护区4个典型生态系统0—40cm土层土壤重力水容量为:森林(83.5 mm)>竹林(79.2mm)>灌丛(66.9 mm)>草地(43.8 mm),有效水容量为:草地(128.7 mm)>灌丛(111.6 mm)>森林(95.9 mm)>竹林(83.9mm)。在明晰土壤总蓄水容量(>0 MPa)、重力水容量(0—0.01 MPa)、有效水容量(0.01—1.5 MPa)、无效水容量(>1.5 MPa)等概念的基础上,建议用重力水容量和土壤有效水容量两个指标来评价生态系统土壤的水源涵养功能,其中土壤重力水容量可以反映生态系统补充地下水和调控河川径流量的能力,而土壤有效水容量可以反映生态系统本身保蓄水分的潜力,这些指标均可以通过土壤水分特征曲线进行求算。乌云界自然保护区森林和竹林土壤对于补充地下水和调控河川径流量的能力较强,而灌丛和草地土壤保蓄水分的能力较强。     

中国南方喀斯特石漠化演替过程中土壤理化性质的响应

以中国西南典型喀斯特石漠化生态系统土壤为研究对象,运用野外定点取样和实验室分析检测方法,研究不同等级石漠化环境土壤理化性质特征;运用空间代替时间方法,探讨石漠化演替过程中土壤理化性质的响应及其机制,旨在为中国西南喀斯特森林生态保护和石漠化生态系统恢复重建提供理论支撑。结果表明:1)不同等级石漠化环境土壤理化性质存在显著差异,土壤容重、毛管孔隙度、总孔隙度、田间含水量、毛管含水量、pH值、有机质、水解氮、有效磷和全钾均在不同等级石漠化环境间具有显著差异。但这些指标并不是随着石漠化程度增加而一直退化,而是一个先退化后改善的趋势;2)土壤有机质、氮素、毛管持水量、容重和孔隙度与土壤其它绝大多数理化因子具有明显的相关性,是土壤理化性质的关键因子,在改善土壤理化性质和促进养分循环方面起着关键作用;3)主成分分析也表明,土壤有机质、氮素、钾素、容重、持水状况、孔隙度等是基于土壤理化性质评价石漠化程度的关键指标。作者提出了强度石漠化环境裸岩对土壤养分的聚集效应学说和喀斯特石漠化演替过程中土壤理化性质的响应及其机制。研究结果对中国西南喀斯特森林生态保护和石漠化生态系统恢复重建具有重要的理论意义和实践指导价值。