陇东旱塬苹果根系分布规律及生理特性对地表覆盖的响应

为探明陇东旱塬区不同覆盖物对苹果园土壤理化性状、根系分布及根系生理活性的影响,以14年生苹果树为试材,采用土壤剖面分层取样法,调查根系空间分布,并对根系生物量、根长、表面积等进行分析,测定根系活力、抗氧化酶类、活性氧代谢等相关生理指标,同时测定不同深度土层土壤容重、孔隙度等.结果表明: 覆草可有效增大土壤含水量、孔隙度、有机质含量,增幅分别为2.7%～11.6%、3.2%～27.7%、5.1%～36.0%,但土壤容重降低,为清耕(CK)的88.7%～96.4%.CK根系主要分布在距树干30～120 cm范围内的0～60 cm深土层中;覆草、覆膜处理主要分布在距树干0～150 cm、0～60 cm水平范围内的0～100 cm深土层中,以20～40 cm根系最为密集;覆膜处理细根总量仅为CK的96.4%,根系水平分布范围较CK有所减小,0～60 cm内细根占根系总量的51.6%.不同覆盖处理显著增强0～80 cm土层根系活力及抗氧化酶活性,其中覆草处理根系活力为CK的111.3%～136.7%.综合分析根系生长分布与生理活性、土壤理化性状等,认为覆草处理是陇东旱塬区苹果园较为适宜的地表覆盖方式.     

放牧对贝加尔针茅草原植被根系分布和土壤理化特征的影响

以内蒙古贝加尔针茅草原为研究对象,分析了放牧对植被根系分布特征的影响及其与土壤理化性状的相互关系。结果表明:放牧导致植被根系分布发生显著变化;0～10cm土层根系生物量占0～40cm根系总生物量的65.9%～82.6%,直径≥2mm根系和直径1mm的根系对放牧影响较为敏感;植被根系分布与土壤容重、含水量、全氮、全磷、有机碳含量以及阳离子交换量有一定程度的相关性,放牧主要通过改变土壤理化特征影响不同径级根系生物量的分布,同时各径级根系分布特征对土壤理化性状有一定的反馈作用。     

不同灌溉定额下地膜残留量对土壤物理性质及棉花根系生长的影响

地膜覆盖是干旱半干旱地区农业节水和增产的主要措施。当前长期高强度的使用地膜造成严重的“白色污染”,这是不可持续的。本研究在模拟残膜蓄积量和干旱情景下，探讨残膜污染对土壤物理特征和棉花根系生长发育的影响。设计土柱试验，评估2个灌溉定额下[1950 m³·hm^-2(田间持水量50%,中度干旱)和3900 m³·hm^-2(田间持水量100%,充分灌溉)],4个残膜量水平(0、160、270和490 kg·hm^-2)的影响。结果表明：土壤物理性质主要受残膜量的影响，残膜量的增加使土壤容重增大，饱和含水率、田间持水率、毛管持水率、总孔隙度降低；并抑制了棉花根系扩展，降低了根重量、根表面积、根体积、根长和根直径，以及根系在土壤0～20 cm土层中的占比；上述指标除田间持水量外，其余均在残膜量超过270 kg·hm^-2时，表现出显著的处理间差异。同一残膜量下，高灌溉定额根系构型优于干旱处理；综合分析，土壤容重增幅1.88%,饱和含水率、毛管持水率、总孔隙率的降幅分别达7...     

日光温室蔬菜栽培对土壤物理质量的影响

以陕西省泾阳县云阳镇不同蔬菜种植年限日光温室的重壤质土壤为对象,以相邻露地菜田土壤为对照进行系统采样,测定了日光温室土壤的主要物理性状,研究了土壤物理质量的演变趋势.结果表明:日光温室蔬菜栽培对0～30cm土层容重的影响较大,使0～10cm土层容重增加,10～30cm土层容重减小,对30～40cm土层容重的影响甚微.日光温室土壤中<0.01mm物理性粘粒含量和<0.001mm粘粒含量在0～40cm剖面呈现上低下高的特征,两种粘粒均发生下移现象,这种现象随日光温室蔬菜栽培时间的延长而加强.日光温室蔬菜栽培的最初5年内土壤的田间持水量下降明显,降幅达13.8%,之后变化较小,相对稳定.     

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。     

干旱区膜下滴灌条件下土壤深层水对棉花根系生长、分布及产量的影响

在土柱栽培条件下研究膜下滴灌土壤深层水对棉花根系生长的影响及与植株地上部生长的关系,设置土壤(60 ～ 120 cm)有深层水和无深层水2个处理,每处理设2个生育期间灌溉处理,分别为田间持水量70％和55％.结果表明:棉花总根质量密度、40 ～ 120 cm土层根长密度、根系活力等与地上部干质量间均具有显著的相关关系.生育期间耕层70％田间持水量条件下,土壤有深层水处理的总根质量密度与无深层水处理无明显差异,但40 ～ 120 cm土层的根长密度增加,根系活力增强,提高了土壤贮备水消耗量,增加了地上部干质量,最终获得较高的经济产量及水分利用效率.土壤有深层水条件下,生育期间耕层55％田间持水量处理的根冠比较大,40～120 cm土层根长密度和80～120 cm土层根系活力相对较高,土壤贮备水消耗量大幅提高,但仍无法弥补生育期间水分亏缺对根系及地上部生物量造成的负面影响,导致经济产量显著低于70％田间持水量处理.综上,充足的土壤深层水配合生育期间耕层65％ ～75％田间持水量,可促进棉花根系向下生长,有利于实现膜下滴灌棉花节水高产高效生产.     

农田向农林复合系统转变过程中土壤物理性质的变化

以渭北黄土区农林实践中被广泛采用的核桃-小麦间作复合模式为研究对象,以两物种的单作系统为对照,研究单作农田向农林复合系统转变对土壤物理性质的影响,为农林复合系统经营管理和模型的建立提供理论依据.结果表明: 核桃-小麦间作对土壤物理性质的改善作用主要发生在0～40 cm土层.核桃-小麦间作可以避免表层(0～20 cm)土壤容重升高,同时在20～40 cm土层对单作农田形成的犁底层也有显著的改善作用.核桃-小麦间作对各土层田间持水量均表现出持续的改善作用,除在20～40 cm土层略低于核桃单作外,其他从第5年开始均高于两单作系统.核桃-小麦间作对各土层土壤孔隙度均存在持续的改善作用,在0～20 和20～40 cm土层与两单作系统相比存在显著差异,同时也能提高毛管空隙度的比例.农田向农林复合系统转变过程中对土壤容重、田间持水量、土壤孔隙度均有持续的改善作用,且对浅层土壤的改善作用强于深层土壤.     

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).     

小麦和玉米根系取样位置优化确定及根系分布模拟

为了确定小麦(Triticum aestivum)、玉米(Zea mays)根系的最优取样位置和更准确地模拟根长密度在土壤剖面的分布,在冬小麦和夏玉米的灌浆后期,采用根钻法取样,比较了不同取样位置对根系分布的影响;采用Gerwitz和Page模型对根长密度的分布进行了模拟.结果表明,冬小麦行间和行上取样在0-10 cm土层根长密度差异显著,在10 cm以下土层差异减少.在确定根长密度分布的取样中,在0-20 cm土层应考虑根长密度分布的空间差异,即行上密度大于行间密度;而在20-100 cm土层,需要考虑行间根长密度大于行上的空间差异;在1m以下土层两个位置的差异逐渐消失,可不考虑空间差异.夏玉米根长密度在上层土壤表现出距离植株不同位置差异显著的特征.植株位置(株上)、距植株10 cm和距植株20 cm位置根长密度在土壤中的分布特征是:0-10 cm土层3个位置根长密度差异在50％以上,根长密度大小是株上＞距植株10 cm＞距植株20 cm;而在10-30 cm层次,根长密度表现为距植株10 cm＞株上＞距植株20 cm,30-50 cm土层株上位置的根长密度最小,50 cm以下各位置根长密度差异不明显.对于玉米根系取样,50 cm以上土层需要考虑根长密度的空间差异,50 cm以下土层可不考虑.采用Gerwitz和Page模型,结合华北平原机械化耕作下形成的土壤犁底层变厚及其犁底层容重增加对根系分布的影响,在模型中加入土壤容重参数订正可以使模型更准确地模拟根长密度在土壤剖面的分布.     

下层土壤容重对玉米根际土壤微生物数量及微生物量碳、氮的影响

采用微区池栽模拟试验,研究下层(20～40cm 、40～60cm)土壤容重改变后,玉米根际微生物数量、微生物量C(MBC)和微生物量N(MBN)的动态变化规律.结果表明,玉米根际微生物(细菌、放线菌、真菌)数量、MBC和MBN随土层加深和下层土壤容重增加而降低,且相同层次不同容重的处理间差异达显著水平;不同层次土壤根际微生物数量、MBC和MBN既受本土层容重大小影响,也随相邻土层容重增大其降幅增加,且20～40cm土层容重对土壤微生物数量、MBC和MBN的影响远大于40～60cm土层容重.玉米生育期间,三者受下层土壤容重变化和玉米生长发育的双重影响,且玉米的生长发育过程放大了容重对根际微生物数量、MBC和MBN的影响效果.     

林下植被抚育对樟人工林生态系统碳储量的影响

以亚热带东部地区48年生樟(Cinnamomum camphora)人工林为研究对象, 探讨不同林下植被处理方式对植被和土壤碳储量的影响。研究结果表明: 1)林下植被抚育增加了植被的碳储量, 增幅为48.87%, 平均每年比未抚育林分增加了0.62 t·hm^-2; 2)林下植被抚育降低了土壤有机碳含量, 降低幅度介于4.79%-34.13%之间, 其中0-10 cm、10-20 cm土层比未抚育林分分别降低了10.16 g·kg^-1和8.58 g·kg^-1, 差异达到显著水平(p < 0.05); 3)林下植被抚育降低了森林土壤碳储量, 降低幅度介于1.98%-43.45%之间, 其中0-10 cm和10-20 cm土层分别降低了15.39 t·hm^-2和11.58 t·hm^-2, 差异达到极显著水平(p < 0.01)和显著水平(p < 0.05); 4)林下植被抚育降低了森林生态系统总碳储量, 降低幅度为4.27%, 但差异不显著。因此, 林下植被抚育虽有利于植被碳储量的积累, 但降低了土壤有机碳含量和储量。     

甘肃陇东旱塬不同树龄苹果园矿质氮的分布和积累特征

对甘肃陇东地区不同树龄苹果园土壤矿质氮的分布和积累特征进行了研究.结果表明：土壤铵态氮含量随着苹果树龄的增大呈上升趋势,2～3年生、5年生、10年生、15年生、20年生、22年生果园0～120 cm土层铵态氮含量分别为3.3、5.8、6.5、9.1、12.1和15.3 mg·kg^-1;不同树龄果园0～60 cm土层铵态氮含量大于60～120 cm土层.不同树龄果园硝态氮含量在0～40 cm土层相对较低,随土层深度增加,其含量迅速增加;随着种植年限增加,不同苹果园硝态氮累积量也呈显著增加趋势,22年生果园0～120 cm土层硝态氮累积量达到2602.5 kg·hm^-2.旱塬苹果园表现为土壤铵态氮呈浅层积累、而硝态氮呈深层积累的特征.     

瓦屋山扁刺栲-中华木荷常绿阔叶次生林土壤有机碳组分特征

次生林在全球碳循环中占有重要地位,为了研究中国中亚热带次生林土壤有机碳组分特征,以四川瓦屋山中山段扁刺栲-中华木荷常绿阔叶次生林为对象,通过挖取土壤剖面分层(0—10、10—40、40—70 cm和70—100 cm)取样方式,研究土壤各有机碳组分特征。结果表明:土壤有机碳、微生物生物量碳、可浸提溶解性有机碳和易氧化碳含量均随土层深度增加而减小,0—10 cm土层有机碳含量为121.89 g/kg,高于已报道的亚热带其他常绿阔叶林和四川各类森林;0—10 cm层微生物生物量碳含量为1931.82 mg/kg,可浸提溶解性有机碳含量为697.42 mg/kg,易氧化碳含量为20.98 g/kg,高于已报道的许多相似天然林和人工林活性碳含量。土壤有机碳储量为154.87 t/hm2,在四川省各类森林中处于中等水平。研究表明瓦屋山扁刺栲-中华木荷常绿阔叶次生林活性碳含量较大,微生物活动和养分流动较为活跃,凋落物层转化为土壤碳的潜力较大,这类生态系统可能会在区域碳循环过程中扮演更为重要的角色。     

小陇山不同林龄锐齿栎林土壤有机碳和全氮积累特征

以甘肃小陇山林区3个林龄阶段(中龄林、近熟林和成熟林)的锐齿栎(Quercus aliena var.acuteserrata)天然次生林为对象,研究了土壤中有机碳和全氮的垂直分布及其积累特征。结果表明:林地土壤有机碳和全氮含量在各龄级土壤剖面中的垂直变化规律一致,表层土壤中含量最高,随着土层深度逐渐降低。1 m土层范围有机碳和全氮密度随着林龄的增加而增加,中龄林、近熟林和成熟林的碳密度分别为122.92、242.21t/hm~2和280.53 t/hm~2,龄组之间差异显著(P0.05);3个林龄阶段的土壤全氮密度分别为10.37、18.94t/hm~2和24.76 t/hm~2,差异显著(P0.05)。有机碳和全氮密度在0—20 cm土层中占有很高比重,达37%—56%。土壤有机碳与全氮含量呈极显著的线性正相关(P0.0001)。土壤有机碳和全氮积累速率随林龄阶段存在差异,在生长旺盛期(中龄林-近熟林)的土壤有机碳(10.84 t hm~(-2)a~(-1))和全氮(0.78 t hm~(-)2a~(-1))的积累速率要大于成熟期(近熟林-成熟林)的土壤有机碳(1.92 t hm~(-2)a~(-1))和全氮(0.29 t hm~(-2)a~(-1))积累速率。     

豆科绿肥及施氮量对旱地麦田土壤主要肥力性状的影响

通过2a田间定位试验,研究渭北旱塬地区夏闲期插播并翻压不同豆科绿肥(长武怀豆、大豆和绿豆)以及小麦生长季不同施氮量(0,108,135,162 kg/hm2)对麦田土壤肥力性状的影响,以期为提高旱地土壤质量提供理论依据.试验结果表明:(1)种植豆科绿肥能显著提高土壤有机质、活性有机质和全氮含量,增加土壤碳库管理指数(CPMI),对土壤速效钾含量没有显著影响;(2)绿豆还田量高于长武怀豆和大豆,然而土壤培肥效果逊于长武怀豆和大豆;(3)夏闲期种植绿肥明显消耗了土壤水分,导致绿肥翻压前、小麦播前直至收获后,0-200 cm土壤贮水量显著低于休闲处理,但耗水量与休闲没有明显差异,由于小麦产量显著增加,因此豆科绿肥显著提高了水分生产效率;(4)与不施氮相比,小麦生长季施用氮肥能显著增加土壤水分生产效率,却对土壤各肥力性状的影响均不显著.夏闲期种植并翻压豆科绿肥是旱地培肥土壤、提高水分生产效率的有效途径.     

兴安落叶松天然林碳储量及其碳库分配特征

兴安落叶松天然林作为大兴安岭林区的主要植被类型,在森林生态系统碳循环中具有重要的作用。在大兴安岭林区选择不同林龄的兴安落叶松天然林,调查其乔木、灌草、枯落物和土壤,并结合已建立的单木异速生长方程分别计算其碳储量,以期为明确该地区碳库动态及其碳库分配特征提供参考。结果表明,兴安落叶松天然林总碳储量随林龄的增加逐渐增大,由幼龄林到过熟林分别为140.46、186.63、208.64、308.62和341.03 Mg C/hm2,整体表现为碳汇,这主要与乔木碳储量随林龄的增加逐渐增大有关;乔木碳库的变化范围为45.44—212.67 Mg C/hm2,且其占总碳储量的比例也随林龄的增加逐渐增大,由幼龄林的32.60%到过熟林的62.36%;灌草碳储量占总碳储量的比例较小,仅为0.48%—0.93%;枯落物碳库在过熟林中较多,为26.11Mg C/hm2,这与过熟林较少的人为干扰有关;土壤碳储量以幼龄林最小,成熟林最高,分别为78.06和131.93 Mg C/hm2,但这与我国其他地区天然林相比均较低,这与该地区较浅的土壤发生层有关;土壤碳储量随林龄的变化并不明显,但其占总碳储量的比例却随林龄的增加逐渐减小,由幼龄林的56.01%减小到过熟林的29.35%。     

亚高山森林自然与人工恢复对土壤涵水能力的影响

西南亚高山原始针叶林被大规模采伐后,在皆伐迹地上营造了大量云杉林进行人工恢复。但关于这些人工林的土壤涵水能力如何,一直没有系统深入的研究与评价。选择川西米亚罗林区系列不同林龄云杉人工林(20 a、30 a、40 a、70 a)为对象,以相邻同龄自然更新恢复的针阔混交林为对照,比较人工林土壤涵水能力随着演替进程的动态及其与自然恢复次生林之间的差异,结合人工与自然恢复后的林地特征(如细根生物量、凋落物储量和土壤有机碳等)和土壤物理结构参数等差异,阐释自然与人工恢复后土壤涵水能力差异的影响因素。结果显示:随着人工林演替,土壤0—40 cm层最大持水量随林龄的增加而降低,但变化不显著,从20年的2200 t/hm~2下降到70年的2138 t/hm~2,年平均下降速率为1.24 t/hm~2;然而在自然次生林中,土壤最大持水量随着林龄的增加呈现出波动式变化,从20年的2142 t/hm~2增加到40年的2565 t/hm~2,到70年又下降为2302 t/hm~2。通过土壤持水特性与林地凋落物贮量、细根生物量和土壤物理结构参数的相关分析表明,由不同恢复途径导致的林地土壤有机碳含量、凋落物特性及细根差异,进而改变土壤物理结构是影响土壤持水性能差异的主要因素。这些结果说明,从土壤持水量角度考虑,在对采伐迹地进行造林恢复时,应尽量避免营造结构单一、高密度的人工纯林,应选择营造针阔混交林的模式进行恢复。     

免耕对北方旱作玉米土壤水分及物理性质的影响

通过2006—2008年的田间试验,研究了北京地区免耕与传统翻耕条件下土壤水分的时空动态及其对土壤相关物理性质的影响.结果表明：研究期间,免耕和翻耕地0～100 cm土层的土壤贮水量随时间及降水变化的趋势一致,但免耕地的土壤贮水量在不同时刻以及不同降雨条件下均高于翻耕地,增幅在2.7%～30.3%,降雨相对充分条件下土壤贮水量的增量有所增加,但免耕在相对缺水的地区更值得推广;免耕地0～100 cm土层的平均土壤含水量明显高于传统翻耕,增幅在3.4%～12.8%,其中表层（0～20 cm）和底层（80～100 cm）的水分增量明显高于中间层次,最高增量可达22.2%;免耕覆盖的耕作方式可通过降低土壤容重、提高土壤孔隙度、促进土壤水稳性团聚体的形成等作用来提高土壤的保水能力和水分利用效率,进而促进作物增收.与对照相比,免耕3年后土壤水分利用率和春玉米产量分别较传统翻耕提高13.3%和16.4%.