不同利用强度下绿洲农田土壤微量元素有效含量特征

以地处极端干旱背景下的塔里木盆地南缘策勒绿洲为研究区,以绿洲化为视角,根据当地农民耕作习惯于2005年选择4块试验农田,分别代表当地典型的农田利用强度。基于单项指数(Ei)和综合指数(Ec)相结合的评价方法,分析了绿洲农田在不同利用强度下的土壤Fe、Cu、Mn、Zn等微量元素有效性,探讨了土壤微量元素与人为耕作管理措施之间的关系。结果表明:人为耕作管理强度会对土壤微量元素有效含量产生重要影响,绿洲不同位置农田因施肥强度和管理方式的差别,其土壤微量元素有效含量特征存在显著差异。绿洲内部农田土壤有效Fe、Cu、Mn、Zn含量显著高于绿洲边缘各样地,新垦农田土壤有效Fe、Cu、Zn含量均低于对照样地;绿洲内部农田土壤微量元素有效性最高,新垦农田最低;农田土壤微量元素有效性与土壤有机质存在显著的正相关关系。     

绿洲化进程中不同利用强度农田对土壤质量的影响

土壤质量研究对于区域土地可持续利用及当地环境维护具有重要价值。以处于极端干旱背景下的塔里木盆地南缘策勒绿洲为研究区,以农田这一重要的土地利用类型为研究对象,探讨在绿洲化进程中不同农田利用强度对绿洲荒漠土壤的影响。2004年根据当地农民耕作习惯建立4块试验农田,分别代表当地典型的农田利用强度。通过土壤粒径分布分形特征,及基于土壤养分指标的土壤质量指数(SQI)、基于生产力数据的产量可持续性指数(SYI)分析,多角度探讨农田在不同利用强度下的土壤质量分异特征。研究表明农田位置与人为管理强度会对土壤质量产生重要影响,在绿洲边缘对农田开发利用应当采取谨慎的态度及合理的管理方式。研究在客观分析并揭示绿洲化进程中农田土壤质量分异的同时,也为绿洲农田可持续利用管理提供科学建议。     

黑河中游绿洲不同开垦年限农田土壤线虫群落特征

对不同开垦年限绿洲农田土壤线虫群落结构特征进行研究,探讨以土壤线虫作为指示生物来评价农作年限对绿洲土壤生态系统结构的影响.共捕获线虫27921条,属25科34属.土壤中的线虫总数随农田开垦年限的增长而增加,食细菌线虫和植物寄生线虫数量在不同开垦年限农田中均占优势,对线虫总数起决定作用,构成了绿洲农田土壤线虫群落的主体;对均匀度指数(J)和优势度指数(λ)进行分析表明,0、10年和老绿洲农田(>50年)线虫群落结构单一,生态系统处于不稳定状态;成熟度指数(MI2-5)和总成熟度指数(MMI)随农田开垦时间的延长而降低.随着农作年限的增加,人为耕作活动对农田土壤生态系统的扰动呈增强趋势,系统结构在时间序列上可分为两个阶段,荒漠土壤开垦10年后土壤性状发生显著变化,是土壤生态系统结构稳定性发生变化的关键时期.土壤线虫群落能够指示由于开垦年限.不同所引起的绿洲农田土壤生态系统的变化.     

塔克拉玛干沙漠南缘荒漠绿洲过渡带不同土地利用影响下土壤化学计量特征

荒漠绿洲过渡带在维护绿洲生态安全和绿洲稳定上具有重要作用。垦荒等土地利用的增强使得荒漠绿洲过渡带的健康稳定受到了巨大的挑战。以塔克拉玛干沙漠南缘典型荒漠绿洲过渡带为研究对象,系统分析了不同土地利用方式(桑田、半自然柽柳林、瓜地、棉花-玉米地)对土壤养分化学计量特征的影响。土壤取样沿农田到荒漠方向进行,分5层进行。研究发现,土壤各养分指标均受土地利用方式(4种)、土层(5层)和与农田边缘垂直距离(4梯度)的显著影响,且存在一定的交互作用。土地利用方式显著影响土壤各养分元素含量。随土层由浅到深,有机碳(C)、有效氮(N)和有效磷(P)基本呈下降趋势,全N具有波动变化,而全P变化不显著。随与农田边缘垂直距离的增加,各养分含量基本呈递减趋势。对同一土层(共选择三层)不同土地利用方式下土壤养分具体分析表明,棉花-玉米地这一利用方式在农田内部具有最高的土壤有机C和全N含量,其次为桑田。随着与农田边缘垂直距离的增加,土壤C、N含量优势减弱。除农田内部样地(0 m)外,三层土壤全P含量基本呈桑田柽柳林棉花-玉米地趋势。表层有效N含量在农田内部样地(0 m)瓜地最高,其他距离处(大于等于20 m)棉花-玉米地高,下层土壤有效氮含量在农田内部各土地利用方式间无差异。在各距离样点处不同土地利用类型间土壤有效P含量的变化无明显规律,在农田内部以瓜地有效P含量最高。棉花-玉米地土壤全量N/P在农田内部和与农田边缘垂直距离20 m处含量最高。三土层土壤有效N/P在农田内部以柽柳林最高,随着与农田边缘垂直距离增加,土壤有效N/P显著改变。综合来看,土地利用对荒漠绿洲过渡带土壤营养含量的增加具有正向作用,由土壤养分变化带来的生态效应值得关注。     

不同土地利用方式下赤红壤生物学性状及其与土壤肥力的关系

以我国华南地区典型坡地的赤红壤为对象,研究了不同土地利用方式(新垦旱地、灌木林、桉树林及果园)下土壤微生物性状、酶活性及其与土壤肥力的关系.结果表明: 不同土地利用方式下土壤生物学性质差异极显著.其中,果园土壤的微生物数量和酶活性显著增加;新垦旱地土壤的呼吸速率显著增加,微生物数量、酶活性显著下降;灌木林和桉树林则介于果园和新垦旱地之间,且两者具有高度的相似性.不同土地利用方式下的土壤微生物数量和酶活性与土壤有机碳、大部分养分之间存在显著正相关;高有机质含量和高肥力水平的土壤有利于微生物的生长和酶活性的提高.     

贵州兴仁煤矿区农田土壤重金属化学形态及风险评估

为了解煤矿区周边农田土壤重金属污染状况,采集了贵州省兴仁县某典型煤矿区农田土壤样品64份,测定了土样中重金属(As、Cr、Pb、Zn、Cd、Hg、Cu、Ni)总量及各形态含量,采用单因子指数法、潜在生态风险指数法(Hkanson法)和风险评估编码法(RAC)对研究区主要土壤利用类型(水稻土、薏米地、植烟土和菜园土)中重金属进行潜在生态风险评估和环境风险评价.结果表明： 不同利用类型土壤中重金属含量除Zn外,其他元素均明显超过贵州省背景值.单因子指数法评价结果表明,As、Pb、Hg和Cu污染较为严重,均属重度污染.形态分析表明,土壤中重金属形态构成差异明显,酸可提取态As、酸可提取态Cd所占比例较高;Cr、Zn、Cu、Ni主要以残渣态为主;Pb主要以可还原态和残渣态为主;而Hg的酸可提取态、可还原态、可氧化态均占有相当比例,三者之和大于55%.重金属可利用度大小顺序为:As(63.6%)>Hg(57.3%)>Cd(56.4%)>Pb(52.5%)>Cu(45.7%)>Zn(32.8%)>Ni(26.2%)>Cr(13.2%).潜在生态风险指数表明,各类型土壤潜在生态风险(RI)〖JP2〗为:菜园土(505.19)>薏米地(486.06)>植烟土(475.33)>水稻土(446.86),均处于较高风险.风险评估编码法结果显示,As在水稻土、薏米地及植烟土中均处于高风险,在菜园土中处于中等风险;Cd、Hg均处于中等风险,Cr、Pb、Zn、Cu和Ni均处于低风险.因此,对该区域农田土壤进行管控时应重点考虑As、Cd和Hg污染.     

荒漠-绿洲区不同土地利用类型土壤呼吸对温湿度的响应

明确荒漠-绿洲过渡区土壤呼吸及其温湿度敏感性特征,对了解干旱、半干旱地区土壤碳循环有重要意义。本研究采用LI-8100土壤呼吸观测系统对河西走廊典型荒漠-绿洲过渡区荒漠梭梭林地、绿洲农田、人工杨树林地3种不同土地利用类型的土壤呼吸进行1年的观测。结果表明,3种土地利用类型全年平均土壤呼吸为人工杨树林地(2.20μmol CO_2·m~(-2)·s~(-1))绿洲农田(1.61μmol CO_2·m~(-2)·s~(-1))荒漠梭梭林地(0.40μmol CO_2·m~(-2)·s~(-1)),造成不同土地利用类型土壤呼吸显著差异的原因主要与土壤有机碳含量有关。Lloyd-Taylor指数模型能够较好拟合土壤呼吸季节性变化与温度的关系。3种不同土地利用类型的土壤呼吸均在低温时(非生长季)较高温时(生长季)对温度变化更敏感。在全年尺度上,不同土地利用类型的土壤呼吸与土壤温度呈极显著正相关(P0.01);荒漠梭梭林地、绿洲农田的土壤呼吸与土壤水分呈极显著正相关(P0.01),人工杨树林地土壤水分低于6%时和高于6%时,土壤呼吸与土壤水分分别呈极显著正相关(P0.01)和显著负相关(P0.05)。本研究结果为干旱区绿洲化过程土壤碳循环的研究提供了基础数据。     

农田生态系统不同土地利用方式与管理措施对土壤质量的影响

于2005年在北京市延怀盆地选择农田生态系统中的玉米地、大豆地两种传统土地利用方式,以及近10～20 年由传统农业用地转化而来的蔬菜和果园用地,研究农田生态系统不同土地利用方式与管理措施对土壤质量的影响.结果表明,菜地、果园和高投入玉米地土壤总有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)含量明显高于中、低投入玉米地和大豆地土壤.在各种土地利用类型中,SOC、TN和TP的变化范围分别为7.67～10.00 g·kg^-1、0.75～1.12 g·kg^-1和0.63～1.00 g·kg^-1;菜地土壤有效磷(AP)含量和电导率(EC)显著高于其他土壤,不同农田生态系统土壤物理性状差异不明显.果园和菜地土壤质量指数分别为0.525和0.503,高于传统农田玉米和大豆土壤(0.417～0.494).菜地土壤的养分有效性最高,水分有效性和根系适宜性低于果园土壤,应注意菜地非点源污染的潜在风险.在传统农业用地中应采取培肥地力等方式提高土壤质量.     

广州新垦红树林湿地鸟类多样性与生境分析

2005-2006年的1月、4月、7月和10月,利用样带法对广州市新垦红树林湿地和周边农田进行鸟类物种多样性研究。利用Shannon-Wiener指数分析了生境类型的鸟类群落种数、数量、物种多样性、均匀性指数等特征。结果表明,新垦红树林湿地1月鸟类种数高于周边农田湿地2倍,鸟类群落个体数量高于农田湿地9倍;红树林湿地4月和7月鸟类种数高于周边农田湿地1．5倍,鸟类群落个体数量高于农田湿地4倍;红树林湿地10月鸟类种数高于周边农田湿地1．5倍,鸟类群落个体数量高于农田湿地6．8倍;新垦红树林湿地和周边农田湿地鸟类物种多样性表现出明显的季节性变化。     

绿洲-荒漠过渡带土壤蓄水量的空间分布及其时间稳定性

掌握土壤水分动态变化规律是绿洲地区水资源管理与生态建设的关键.本文在黑河中游绿洲与荒漠交错地带设置面积约50 km²的研究区域,持续监测2012—2014年间植被生长季节土壤水分含量,利用地统计分析与时间稳定性分析探索土壤水分的时空分布特征.结果表明: 黑河北岸绿洲-荒漠过渡带土壤蓄水量8月最大、10月最小,0～2 m土层土壤平均蓄水厚度约367 mm.绿洲-荒漠过渡带土壤水分梯度除受河流影响外,还与土地利用方式密切相关.不同土地利用类型土壤蓄水量依次为农地>乔木林地>灌木林地>荒漠,农地土壤蓄水量平均高出外围荒漠土壤蓄水量300%以上.研究区内各采样点土壤水分时间稳定性具有明显的空间差异,不同土地利用类型土壤水分稳定程度依次为灌木林地>荒漠>农地>乔木林地.河流对沿岸绿洲土壤水分的直接影响集中在3 km以内,在河岸绿洲与新垦沙地农田之间存在一条土壤水分较为稳定的样带,可以用于指示绿洲生态系统的发展与演变.     

农田利用方式和冬灌对沙地农田土壤硝态氮积累的影响

研究了不同农田利用方式和冬灌对黑河中游边缘绿洲沙地农田土壤硝态氮（NO₃^--N）积累的影响.结果表明：不同农田利用方式0～300 cm土层NO₃^--N含量平均值介于1.27～83.60 mg·kg^-1;受土壤结构、施肥及灌溉的影响,NO₃^--N含量在0～40 cm和135～300 cm土层含量较高,40～135 cm土层含量较低;不同农田利用方式下的土壤剖面NO₃^--N含量差异极为明显,大棚蔬菜地各土层NO₃^--N含量均显著高于其他农田利用类型,土壤NO₃^--N累积量表现为大棚蔬菜地>番茄地>棉花地>制种玉米连作田>小麦-玉米轮作田>小麦/玉米间作田>苜蓿地>枣树园;大棚蔬菜地0～300 cm土层土壤剖面NO₃^--N累积量高达2171.45 kg·hm^-2,对地下水污染的威胁较为严重,番茄地和棉花地土壤剖面NO₃^--N累积量次之,粮田、苜蓿地和枣树园土壤剖面NO₃^--N累积量较小,但其污染潜力仍不容忽视.冬灌前后NO₃^--N含量随土壤层次表现出不同的变化规律,0～80 cm土层冬灌后NO₃^--N含量低于冬灌前,并且随灌溉量的增加NO₃^--N含量呈明显降低趋势;80～300 cm土层基本表现为冬灌后NO₃^--N含量高于冬灌前,且随灌溉量的增加NO₃^--N含量呈增加趋势;冬灌前后0～80 cm土层土壤剖面NO₃^--N的损失量基本为正值,80～300 cm土层基本为负值,并且随灌水量的增加表层土壤NO₃^--N损失量增大,表明冬灌是造成土壤累积的NO₃^--N向深层淋溶的主要原因.从减少淋溶和地下水污染的角度考虑,需要合理地调整土地利用方式,适当减少高NO₃^--N积累作物的种植,并确定合理的冬灌方式和灌水量.     

土地利用方式转变后灰色森林土有机碳矿化的温度响应特征

通过室内培育试验,分析了土地利用方式转变后灰色森林土有机碳矿化过程及其对温度变化的响应特征.结果表明：原始林转变为农田后,0～10 cm、10～20 cm的土壤有机碳和全氮含量分别下降了68.5%、76.8%和40.5%、44.4%;而农田土壤有机碳的平均矿化速率和累积矿化量仅分别为原始林的24.4%～43.2%和9.20％～13.7％.低温条件下（<25 ℃）土壤有机碳矿化的温度敏感性显著高于高温条件下（>25 ℃）.低温条件下（<25 ℃）两种利用方式的土壤有机碳矿化对温度变化的敏感性没有显著差异;但高温条件下（>25 ℃）,农田0～10 cm土壤有机碳矿化的温度敏感性高于原始林,而农田10～20 cm土壤有机碳矿化的温度敏感性明显较低.     

不同保护性耕作措施对武威绿洲灌区冬小麦水分利用的影响

2006—2008年通过田间定位试验,研究了武威绿洲灌区不同耕作措施（传统耕作、秸杆翻压、免耕不覆盖、免耕秸杆立茬、免耕秸杆覆盖）对冬小麦土壤水分空间分布、动态变化、作物耗水量、水分利用效率和产量的影响.结果表明：返青至拔节期,免耕秸杆覆盖（NTS）和免耕秸杆立茬（NTSS）处理显著提高了0～30 cm土壤贮水量,处理间差异较大,在小麦拔节后差异变小;返青至成熟期,NTS和NTSS处理30～150 cm土壤贮水量都大于传统耕作处理（T）;播种期,NTS、NTSS和NT（免耕不覆盖）处理0～150 cm土层总贮水量分别比T处理增加29.55～34.69、17.32～21.79和0.89～15.68 mm,收获期分别增加37.59～38.35、5.70～22.14和4.61～13.93 mm,且随着土层深度的增加处理间土壤贮水量差异增大.NTS、NTSS、NT和TIS（秸杆翻压）处理小麦产量分别比T处理提高15.65%～16.84%、6.98%～12.75%、5.88%～11.74%和3.92%～8.16%,水分利用效率分别提高17.15%～17.52%、7.75%～9.65%、8.24%～10.00%和4.17%～9.91%.免耕秸杆覆盖（NTS）和免耕秸杆立茬（NTSS）处理提高了冬小麦产量和水分利用效率,是改善该区域水资源匮乏的有效耕作措施.     

科尔沁沙地不同生境土壤凝结水的试验研究

2007年8月采用称量法研究了科尔沁沙地4种生境（流动沙地、固定沙地、农田和樟子松林）土壤凝结水形成的时间以及凝结水的数量.结果表明：20:00—22:00间,研究区土壤凝结水开始逐渐形成,22:00—4:00时段的土壤凝结水波动增大,4:00之后土壤凝结水开始逐渐蒸发损失;科尔沁沙地4种生境0～9 cm土层是土壤凝结水的主要形成层,其中,0～3 cm土层所占比例最大,约占总凝结水量的40%,9～30 cm土层仍有凝结水形成,但凝结水量较少;4种生境0～3 cm土层的凝结水量在时间上存在较大差异,0～3 cm土层日均凝结水量大小依次为固定沙地>流动沙地>农田>樟子松林,说明植被条件较好的生境反而不利于土壤凝结水的形成;0～30 cm土层日均凝结水量以固定沙地最多（约0.172 mm）,以农田最少（为0.110 mm）,流动沙地和樟子松林地分别为0.120和0.128 mm.     

不同耕作方式下稻田土壤的氮素形态及氮素转化菌特征

在水稻不同生育期分层采集稻田土壤剖面样品,研究不同耕作方式（常耕CT、免耕NT、稻草还田常耕CTS、稻草还田免耕NTS）、不同土层稻田土壤的氮素（N）形态及氮素转化菌特征.结果表明：在N素转化菌方面,水稻整个生育期0～5 cm土层氨化细菌的数量以NTS处理最多;0～5 cm和5～12 cm土层亚硝化细菌数量CT处理高于NT处理,12～20 cm土层则相反;NTS较CTS处理降低了0～20 cm土层的亚硝化细菌和反硝化细菌数量;在水稻拔节期和成熟期,NT处理较CT处理提高了0～5 cm土层的嫌气性固氮菌数量.在N素形态方面,水稻整个生育期NT处理碱解N和全N较集中分布在0～5 cm土层,明显高于CT处理,而5～12 cm和12～20 cm土层比CT处理低;12～20 cm土层的铵态氮和硝态氮含量NT与CT处理差异不显著,而NTS处理0～20 cm土层的铵态氮和硝态氮含量均有所提高.相关分析和多元回归分析表明,铵态氮与氨化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌正相关程度最高,而碱解氮与嫌气性固氮菌正相关程度最高,均达极显著水平.综合各土层氮素转化菌数量与不同形态N含量,NTS更有利于稻田氮素供应与养分积累.     

喀斯特木论自然保护区旱季土壤水分的空间异质性

采用经典统计学和地统计学方法,分段研究了喀斯特木论自然保护区典型峰丛坡地和洼地旱季表层土壤水分（0～5 cm和5～10 cm）的空间异质性.结果表明：研究区旱季表层土壤水分仍然较高,总体上具有良好的半方差结构;坡地和洼地0～5 cm和5～10 cm土层土壤水分的空间分布均符合指数模型,同一立地条件下两土层土壤含水量具有相似的空间结构和分布格局,相同土层不同立地条件下的差异明显;坡地土壤水分含量的空间相关性中等且连续性好,具有明显的斑块分布格局,其Moran I值的变化相对缓慢;洼地土壤水分含量具有强烈的空间自相关,但变程很短,其Moran I值的波动较大,斑块比较破碎.地形、微地貌、降雨、人为干扰特别是植被是保护区土壤含水量空间变异的重要影响因素,保存完好的原始森林对土壤水分空间异质性具有良好的调控作用.     

施肥对日本落叶松不同根序细根养分浓度的影响

以辽宁东部山区16年生日本落叶松人工林为对象,探讨施肥对落叶松1～5级不同根序等级细根养分浓度的变化.结果表明：不同根序等级细根全碳浓度差异不显著,施肥对各级根序全碳浓度没有显著影响;在前5级根序中,1级根非结构性碳水化合物（TNC）浓度最低,N和P浓度最高;而5级根TNC浓度最高,N和P浓度最低.TNC浓度随着根序增加而升高,N和P浓度则相应下降.施肥仅对1级根组织中N和P浓度有显著影响;不同根序根组织中C/N/P具有明显差异,1级根平均C/N/P为423∶16∶1,5级根为726∶16∶1,随着根序增加,C在3种元素中的比例显著增加,而N的比例变化不大.施N肥并没有改变C的比例;但施P肥或施N+P肥均降低了前3级根（0～10 cm）或前2级根（10～20 cm）C和N在3种元素中的比例.     

施肥对日本落叶松不同根序细根养分浓度的影响

以辽宁东部山区16年生日本落叶松人工林为对象,探讨施肥对落叶松1～5级不同根序等级细根养分浓度的变化.结果表明：不同根序等级细根全碳浓度差异不显著,施肥对各级根序全碳浓度没有显著影响;在前5级根序中,1级根非结构性碳水化合物（TNC）浓度最低,N和P浓度最高;而5级根TNC浓度最高,N和P浓度最低.TNC浓度随着根序增加而升高,N和P浓度则相应下降.施肥仅对1级根组织中N和P浓度有显著影响;不同根序根组织中C/N/P具有明显差异,1级根平均C/N/P为423∶16∶1,5级根为726∶16∶1,随着根序增加,C在3种元素中的比例显著增加,而N的比例变化不大.施N肥并没有改变C的比例;但施P肥或施N+P肥均降低了前3级根（0～10 cm）或前2级根（10～20 cm）C和N在3种元素中的比例.     

1980—2005年松嫩平原土壤湿度对气候变化的响应

基于松嫩平原16个农业气象站1980—2005年作物生长季的旬土壤湿度、月气温和月降水量观测资料,采用统计分析方法,分析了研究区表层（0～30 cm）土壤湿度的时空变化特征及其对气温、降水量等气候变化的响应.结果表明：1980—2005年间,松嫩平原不同区域作物生长季表层土壤湿度均呈减小趋势,松嫩平原表层土壤存在干旱化趋向,其中,西部和南部地区尤为明显;20世纪90年代以前,研究区表层土壤处于比较湿润阶段,之后土壤湿度持续降低,并发生了偏干现象;研究期间,松嫩平原作物生长季平均气温呈周期性波动上升,每6 a一个周期,期间小幅波动,1992年开始明显上升;生长季降水量的年际变幅较大,存在一个4～5 a的波动周期;研究区作物生长季表层土壤湿度与气温呈极显著负相关关系,与降水量呈极显著正相关关系（P<0.01）.气温和降水量是影响松嫩平原作物生长季表层土壤湿度变化的主要气候因素.     

川西亚高山人工林碳氮分配格局及其随凋落叶分解的释放规律

对四川西部亚高山地区连香树、糙皮桦、云南松和云杉4种主要人工林生态系统的生物量、土壤及林木器官C、N含量进行了测定.结果表明：林木体内C的分布与器官年龄的关系不明显,而N和C/N的分布与年龄的关系较为密切.幼嫩器官中的N含量大于老化器官,老化器官中的C/N比值大于幼嫩器官,且针叶林地枯落叶中的C/N比值大于阔叶林地.C、N在土壤表层具有明显的富集作用,在整个人工林生态系统(包括林木、枯落物和土壤0～40 cm)中的积累量分别达 176.75～228.05 t·hm^-2和 11.06～16.54 t·hm^-2,在土壤-枯落物分室和林木分室中的分配比例为C （1.9～3.3）∶1,N （15.6～41.5）∶1,且针叶林的“C汇”功能大于阔叶林.阔叶林地的凋落叶分解速率一般大于针叶林地,周转期分别为2.2～3.7 a和3.9～4.2a;在凋落叶分解过程中,C在所有林地均呈超速释出态势,周转期为1.9～3.4 a;N在连香树和糙皮桦林地呈超速释出态势,周转期为1.9～3.2 a,在云南松和云杉林地呈慢速释出态势,周转期为6.7～8.5 a.