宁夏农牧交错带土地利用变化对土壤质量的影响

在宁夏盐池县分别选取农田、弃耕地、天然草地、人工柠条林地和杨树林地5种土地利用类型作为研究样地,测定土壤理化性质指标,采用土壤质量综合技术指标,阐明中国北方典型农牧交错带土地利用变化对土壤质量的影响规律。结果表明：(1)土壤粗砂粒表现为弃耕地和天然草地显著高于农田、人工柠条林地和杨树林地(P<0.05),土壤细砂粒表现为杨树林地显著高于农田、弃耕地、天然草地和人工柠条林地(P<0.05),土壤极细砂粒和土壤黏粉粒均表现为农田和人工柠条林地显著高于弃耕地、天然草地和杨树林地(P<0.05)。土壤含水量、土壤pH值和土壤电导率表现为农田显著高于弃耕地、天然草地、人工柠条林地和杨树林地(P<0.05)。土壤有机碳含量表现为弃耕地和柠条林地显著高于农田、天然草地和杨树林地(P<0.05)。土壤全氮含量表现为农田显著高于弃耕地、天然草地、柠条林地和杨树林地(P<0.05)。(2)不同土地利用类型的土壤质量指标之间存在显著相关性(P<0.05)。其中,杨树林地各评价指标之间的相关系数最高,天然草地次之,农田、柠条林地较低,而弃耕地最低。(3)土壤质量综合得分大小顺序为：农田>弃耕地>0>草地>柠条林地>杨树林地。研究表明,对水浇农田实行保护性耕作和精细管理,并且农田弃耕后自然恢复成草地,有利于宁夏农牧交错带沙地土壤质量改善,但天然草地和人工林建设样地土壤质量较差。     

农牧交错带农牧复合系统的可持续机制

农牧复合系统具有综合资源、兼顾生态与生计、环境与经济发展的作用,是农牧交错带脱贫富民的必由之路。目前,农牧复合实践迫切需要建立可持续的运行机制。针对于此,运用农户调查、土地养分测定和农牧测产、分室模型等方法,对宁夏盐池县皖记沟村农牧复合系统的资源支持、农户农牧复合生产方式、农牧复合系统的物质流开展研究。结果表明,促进农牧复合系统发展的主要原因是资源基础和耕地、灌木林地、草地系统耦合的生产方式。目前主要生产饲草料的水浇地和柠条林地的水资源可持续性是农牧复合系统能否长期持续的关键。加强水土资源、饲草料生产和滩羊养殖之间的系统调控和整体协同,是农牧交错带农牧复合系统可持续发展的必然选择。     

农牧交错带风蚀沙化区农业生态系统服务功能的经济价值评估

运用市场价值法、替代工程法、影子价格法和机会成本法等方法对内蒙古阴山北麓风蚀沙化区农业生态系统服务功能的价值进行了经济评估。结果表明 ,该地区农业生态系统总的服务价值为 4 6 5 4 5 381 0万元 ,其中产品服务价值为 2 9874 1万元 (占 0 0 6 % ) ,水土保持价值为 4 5 70 2 84 2万元 (占 9 7% ) ,涵养水源价值为 4 2 80 2 6万元 (占 0 0 9% ) ,气候调节价值为393411 8万元 (占 0 84 % ) ,营养物质循环价值为 4 1910 6 73 9万元 (占 89 2 7% ) ,从服务功能的价值比例来看 ,系统的环境服务价值要远远大于其产品服务的价值 ,表明该地区农业生产水平落后 ,同时也体现了在当地环境恶劣 ,农业经营粗放的前提下 ,系统环境服务价值是维系其不稳定农业生产的基础     

内蒙古农牧交错带土壤细菌多样性特征

为探明内蒙古农牧交错带土壤细菌多样性分布及不同用地类型间差异,以内蒙古相互交错的农田和自然草地生态系统为研究区域,利用高通量测序技术分析不同地区土壤细菌群落结构及多样性分布特征。结果表明：农田和草地土壤细菌相对丰度表现为同一地区相似,不同地区差异明显,土壤优势细菌门为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria),总丰度占75.1%以上;土壤细菌多样性表现为西辽河平原、燕山丘陵区、阴山北麓及河套平原草地土壤Chao1指数显著高于农田土壤;种植玉米的农田土壤Chao1和Shannon指数显著高于其他作物农田土壤;聚类分析发现,土壤细菌群落依据地理纬度与植被类型分为5类,即低纬度1类、中纬度1类、高纬度1类、草地1类、农田1类。     

农牧交错带县域农牧系统对气候波动的响应机制

农牧系统过程对气候波动的响应机制既是建立农牧耦合系统的主要科学问题又是农牧交错带可持续发展的关键问题之一。以盐池县1954—2013年气候和农牧系统过程为例,运用变异系数、逐步回归方法和经验模态分解法,分析了气候、农业、牧业系统12个指标的波动周期、振幅和方差贡献率,据此研究了它们之间的波动关系。结果表明:1)农牧系统受气候影响具有较大波动性。波动由强到弱依次为气候、农业、牧业,呈逐级传递的特性。三者的高频波动分量的方差贡献率依次减小,而中低频波动分量的方差依次增大。2)近60年农牧系统过程主要受经济系统驱动发生趋势性变化,同时受气候的驱动发生波动。农业在突变前受气候影响较大而突变后明显减小;同样牧业在突变前受农业影响大,突变后也明显减小。经济对农牧系统过程的影响逐渐增强。它在提高和稳定粮食总产量同时导致家畜数量特别是羊只总数的剧增,使得牧业波动加剧。3)农牧系统的波动差异、相互关联以及对气候的响应的分析表明,农牧耦合系统具有减少内部要素波动性的功能。因此,依据生态和经济规律设计具有健全正负反馈机制的农牧耦合系统是实现农牧交错带农牧业可持续发展的重要途径。     

东北农牧交错带土地利用生态安全模式案例研究

尽管目前学术界对生态安全尚无统一的定义和权威的度量方法、指标 ,生态安全却是任何一个区域进行资源开发必须遵循的可持续发展准则[7] 。关注土地利用过程中出现的生态问题 ,研究扰动敏感区土地利用变化的生态环境效应 ,加强脆弱类型土地生态经济系统生态安全的调控 ,成为国内外关于土地利用变化研究的一个重要趋势。东北农牧交错带位于中国北方农牧交错带的东部三北交接农牧交错区[2 ] ,土地利用上具有农牧交错、时农时牧的特点。因其生态环境组成结构相对不稳定 ,对于干扰因素反应敏感且易发生不利用于人类利用的变化 ,以致在土地利用过…     

长期施肥对农牧交错带栗钙土土壤理化性质及生物学特性的影响

探究干旱栗钙土土壤长期施肥的施肥效应,揭示不同施肥模式下土壤理化性质及微生物特性的演变特征,为内蒙古农牧交错地区农田合理培肥和科学评估施肥效果提供依据。依托内蒙古武川旱作试验站的长期轮作定位施肥试验(2004—2019年),分析了不同施肥处理对农牧交错带栗钙土耕层土壤理化性质和生物学特性的影响。结果表明：长期有机肥配施化肥和单施有机肥可显著降低土壤容重,增大土壤孔隙度,而不平衡施肥(如NP、NK、PK、N处理)和不施肥处理土壤容重有增加趋势;与不施肥处理相比,不同施肥方式土壤有机碳、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量均有所提高,土壤养分均表现为有机肥配施化肥>有机肥施用>化肥平衡施用>化肥不平衡施用>不施肥;在土壤微生物方面,有机肥配施化肥土壤细菌数量显著提高108.36%～118.92%,真菌数量提高27.68%～50.46%,放线菌数量提高35.43%～40.25%;长期施用有机肥和平衡施用化肥能改善土壤结构,提高土壤养分和微生物数量,尤以有机肥与化肥两者配施联用效果最好。以合理氮、磷、钾多元素配比施用对农牧交错带干旱栗钙土土壤质量有明显改善,不平衡施肥土壤性...     

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.     

放牧强度对华北农牧交错带典型草地土壤化学计量特征的短期影响

放牧是天然草地的主要利用方式之一,不同放牧强度可能通过影响家畜的选择性采食、凋落物输入和微生物的组成及结构等影响草地土壤化学计量特征.本研究通过在华北农牧交错带典型草地一个连续3年(2017-2019年)的生长季放牧试验,测定了土壤全碳(TC)、全氮(TN)、可溶性有机碳(DOC)和可溶性氮(DN)含量,以及土壤微生物...     

北方农牧交错带草地生物多样性与草地生产力和土壤状况的关系

于2010年选择内蒙古多伦和河北的围场、沽源3个旗县10个样地的草甸草原和典型草原,探讨了北方农牧交错带草地生物多样性与草地生产力和土壤状况的关系.结果表明:3个地区的草地均匀度指数与物种丰富度指数呈显著正相关(P＜0.05),且草地生物多样性指数(H)和均匀度指数与草地生产力之间呈极显著正相关(P＜0.01),而与土壤含水量(0 ～30 cm)的相关性不显著(P＞0.05);草地生物多样性指数和均匀度指数与土壤全氮呈负相关(P＜0.05),且与中上层土壤全氮(10 ～20 cm)呈极显著负相关(P＜0.01),而与土壤有机质之间的相关性不显著(P＞0.05).表明提高草地多样性可以增加草地生态系统的生产力和稳定性.     

陕北农牧交错带土地沙漠化景观格局动态变化

利用1986、1993及2003年3期LandsatTM遥感影像,借助地理信息系统技术,分析了陕北农牧交错带1986—2003年土地沙漠化景观格局的演变.结果显示,该区近17年来沙漠化面积减少了206655.2hm2,景观结构上斑块数量减少,破碎化程度减轻.沙漠化程度明显下降,沙漠化主导类型已由严重沙漠化转变为中度和轻度沙漠化.1986—2003年沙漠化景观整体上向西南和东北方向扩展,严重威胁着西南和东北部黄土丘陵区的生态安全.     

松嫩平原农牧交错区牲畜放牧场的空间转移

研究了松嫩平原农牧交错区牲畜放牧场空间转移动态、不同放牧场对当地畜牧业的贡献率。研究结果表明 :松嫩平原农牧交错区的牲畜放牧场月际变化很大 ,草地、防护林草地和农田在不同阶段是牲畜的主要放牧场 ;牲畜放牧场具有明显的空间转移现象 ,总体趋势为农田 (1～ 3月份 )→草地 (4～ 6月份 )→防护林草地 (7～ 10月份 )→农田 (11～ 12月份 ) ;3种放牧场在不同时期对畜牧业的贡献率变化也很大 ,其变化趋势与放牧场空间转移趋势基本一致 ;草地、防护林草地和农田对松嫩平原农牧交错区畜牧业均起着重要作用 ,贡献率大小分别为农田 (38.8% ) >防护林草地 (31.8% ) >草地 (2 9.4 % )。草地在当地畜牧业中的地位明显下降 ,农田和防护林草地对当地畜牧业的贡献已相当重要。因此 ,应加强松嫩平原农牧交错区防护林草地放牧和农田放牧研究 ,在保护防护林的基础上合理利用防护林草地和杨树叶资源 ,充分利用农田杂草和农田残茬 ,增加可获得性牧草资源 ,促进地区畜牧业发展。     

论华北农牧交错带生态与经济建设的策略与途径

华北农牧交错带自成型农作至今的百余年内,农牧业长期封闭、耗竭式生产,导致土地资源呈现沙化、碱化与贫瘠化演替,生态退化直接威胁着京、津及华北地区的生态安全,发挥市场经济下区域间互补性合作生产优势,组织农牧产品有效交流,建立开放式农牧生产结构。成为促进华北农牧交错带生态环境与社会经济互依发展的重要策略,基于不同效益主体的建设目标差异性及生态与经济演进态势的矛盾性,提出了华北农牧交错带生态一经济建设的技术途径,通过乔灌围网、草地培育,实现立体与平面相结合的土地生态防护体系;通过集约生产喜凉蔬菜、组织实施南秸北饲,发展区域特色优势产业,实现农业经济的突破。     

放牧对松嫩平原农牧交错区防护林下草地的影响

针对当前防护林草地已成为松嫩平原农牧交错区牲畜主要放牧场的实际情况,分析了不同放牧强度对防护林草地的影响．结果表明,未放牧防护林草地严重退化,与极度放牧防护林草地最为相似．未放牧和极度放牧均抑制了防护林草地的生长,轻度放牧和中度放牧却促进了防护林草地的生长,草地产量和质量均明显提高,并合理地利用了杨树叶资源．未放牧防护林草地质量指数仅为15．51。属严重退化草地范畴;轻度放牧草地质量指数为86．4,随着放牧强度的增加,草地质量逐渐下降．因此,应提倡轻度放牧、中度放牧,防止未放牧和极度放牧现象出现,促进防护林草地生长,并充分利用杨树叶资源增加畜牧业牧草的来源．     

宁夏河东沙地生物土壤结皮对土壤性质及入渗过程的影响

为了揭示沙漠化治理过程中生物土壤结皮覆盖对土壤入渗过程的影响规律,以宁夏河东沙地人工沙漠治理区4种典型地表覆盖类型：裸沙(BS)、藻类结皮(AC)、藓类结皮(MC)、草本-藓类结皮(H-MC)为研究对象,基于野外双环入渗试验与室内模拟,分析了3种生物土壤结皮覆盖下土壤性质的变化与土壤入渗特征。结果表明：(1)与BS相比,3种结皮覆盖下表层土壤砂粒含量减少2.0%—5.1%,粉粒含量增加3.6%—5.8%,有机质含量增加了5—6倍,AC和MC覆盖下土壤总孔隙度与饱和含水量降低,而H-MC与之相反;(2)平均入渗速率表现为BS>H-MC>AC>MC,1h累计入渗量表现为H-MC>BS>AC>MC,与BS相比,AC、MC和H-MC的初渗速率依次减少了14.3%、37.2%、11.8%,AC、MC的稳渗速率分别降低了14.4%和18.3%,H-MC的稳渗速率增加了4.5%;(3)三种模型中,Kostiakov模型最适用于模拟生物土壤结皮覆盖下土壤水分入渗过程。综上,研究区内不同发育程度生物土壤结皮改变了下层土壤的性质以及土壤的入渗特征,MC与AC阻碍水分入渗...     

沿黄地区盐碱地种植水稻土壤理化性质的比较

土壤盐碱化是一个世界性的问题,中国盐渍土面积为3. 47×105 km2(不包括滨海滩涂) [1]. 陕西省沿黄地区分布有大面积盐碱地,该地区土地利用率极低. 盐碱地治理通常采用水利工程、化学改良和生物改良等措施[2-4] ,植物改良技术因具有费用少、见效快以及在改善大面积盐碱土的同时能获得经济效益等优点而受到广泛关注. 已有的在盐碱地区种植水稻(Oryza sativa Linn.)的研究集中在不同改良剂对盐碱地的改良效果及对水稻产量的影响,盐分胁迫对水稻生长的影响以及作物收获还田后对盐碱地的改良等方面[5-7]. Hussain等[8]研究了水稻在盐碱地的耐盐机制;罗新正等[9]认为,连续多年采用种稻模式进行单纯性洗排盐碱可明显降低松嫩平原盐碱地表层土壤的含盐量.     

水蚀风蚀交错带植被恢复对土壤物理性质的影响

黄土高原北部晋陕蒙接壤区是典型的水蚀风蚀交错带和强烈侵蚀中心,探讨该区植被恢复对土壤性质的影响有助于该区植被恢复模式的合理选择和土壤生态效应的科学评价。以神木六道沟小流域为研究区域,探讨了土壤物理性质变化与植被恢复的关系。结果表明,研究区土壤容重、砂粒含量以及饱和导水率普遍较高,表层(0-20cm)均值依次为1.38gcm-3、44.2%和1.46mmmin-1,而土壤总孔隙度与粘粒含量则较低,表层均值分别为45.6%和2.4%,反映了研究区土壤荒漠化的严峻现状,其中北坡(迎风坡)表现尤为严重。与农田相比,采用自然弃耕、种植紫花苜蓿(Medicagosativa)和柠条(Caragana korshinskii)、恢复次生天然草地等不同的植被恢复模式可以不同程度地降低土壤容重,增加土壤总孔隙度、饱和导水率以及团聚体稳定性,改善土壤的物理性质,而且随着恢复时间(1-30a)的延长,这种效应会进一步增强。通过种植人工草地并使其自然恢复为次生天然草地的植被恢复模式,对土壤结构的改善作用显著优于直接种植柠条灌丛和自然弃耕等模式。但是,短期内(30a)植被恢复对土壤颗粒组成、比重等物理性状无显著影响,意味着土壤一旦出现沙化将很难逆转。从对植被恢复响应的敏感性而言,土壤容重、总孔隙度以及团聚体稳定性可以作为土壤生态效应评价的主要指标。     

农牧交错带系统生产力概念及其对生态重建的意义

论证了黄土高原农牧交错带在全球所有同纬度(39°～41°N)地区中是作物生长盛期内光、温及降水条件组合最好的地带,并以初步的实证和观测支持了这一论点,阐述了通过开发能很好地适应自然条件,特别是能扬长避短,充分利用总体上虽较严酷而局部具有优势的气候资源的“系统生产力”的新思路;中心选择和应用生物量高、水分效率高、覆盖作用好的新作物和相应的种植制度,围绕生物量“为牧而农”式地实行农牧结合;重“料”于粮草,相应改变传统农业的格局,以大幅度地提高黄土高原地区的系统生产力,探索走出一条生态重建和支柱产业协调发展新路的可能性。     

荒漠化对毛乌素沙地土壤呼吸及生态系统碳固持的影响

荒漠化极大地影响着包括毛乌素沙地在内的干旱、半干旱区的土壤呼吸及碳固持潜力,因而,可能对区域或全球的碳循环造成一定影响。为揭示土壤呼吸的时间变化及其影响因子,理解荒漠化对毛乌素沙地土壤呼吸及碳固持的影响,根据毛乌素沙地荒漠化类型的研究结果,以毛乌素沙地固定沙地本氏针茅群落(FS)、固定沙地油蒿群落(FA)、半固定沙地油蒿群落(SFA)、流动沙地一年生植物群落(AL)等4个代表毛乌素沙地荒漠化主要阶段的植物群落为研究对象,采用LI-8100 土壤碳通量测量系统测定了其土壤呼吸速率的日动态和月动态,结合植物群落生产力的野外调查,分析了荒漠化对土壤呼吸速率及碳固持的影响。结果表明:FA、FS、SFA、AL不同月份之间土壤呼吸速率日动态变化显著,4个群落5月份土壤呼吸最高、最低值分别出现在9:00 10:00和18:00,但6 9月份土壤呼吸最高、最低值却分别出现在12:00 以后和7:00。FA、FS、SFA、AL在主要生长季(5 9月)的平均土壤呼吸速率分别为:99.79、88.13、47.95、13.82 mg · m^-2 · h^-1。FS、FA和SFA土壤呼吸速率月变化显著,5月最低,7月最高,AL土壤呼吸速率月变化相对较小。FS、FA和SFA土壤呼吸速率月变化与土壤温度存在显著的指数相关关系,FS、FA、SFA和AL的 Q₁₀值依次为5.87、5.05、4.02、0.64。FS和FA的土壤呼吸速率月变化与土壤湿度显著正相关,而SFA和AL的土壤呼吸速率月变化与土壤湿度不存在显著线性关系。土壤呼吸与10 cm深度的土壤温度和湿度回归模型表明土壤温度和湿度可以解释不同群落土壤呼吸月变化的69% 87%。FS、FA、SF和AL的月土壤呼吸速率与根系生物量存在显著线性关系。在主要生长季(5 9月)平均根系呼吸速率和平均土壤微生物呼吸随荒漠化程度的加重而降低。FS、FA、SFA和AL根系呼吸与土壤呼吸的比率分别为51.40%、59.99%、70.85%、45.86%。在主要生长季(5 9月)净生态系统生产力分别为36.16、18.56、-11.29和-22.49 C g/m²。随荒漠化程度的加重,生态系统碳固持能力逐渐降低。因此,采取合理措施使荒漠化土地向以油蒿或本氏针茅为主的固定沙地演替,有助于毛乌素沙地生态系统碳固持能力的提高和植物群落的生长。