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.     

黔中喀斯特坡地浅层裂隙土壤机械组成对降雨的响应

运用野外取样调查结合室内吸管法,分析黔中喀斯特坡地不同土地利用类型浅层裂隙土壤机械组成随降雨的变化特征,以期为该区地下土壤漏失研究提供理论依据和技术支撑.结果表明: 黔中喀斯特坡地浅层裂隙土壤粒径含量总体以粉粒为主,约占57％.在不同降雨量的作用下,坡耕地裂隙土壤颗粒含量变化整体表现为细砂粒含量的减少和粉粒、黏粒含量的增大.草地裂隙土壤颗粒的变化主要是细砂粒含量的减少和黏粒含量的增加.乔木林地和灌木林地裂隙土壤颗粒的变化不规律.降雨量与土壤砂粒含量变化之间存在正相关关系.随着土层深度的增加,各土地利用类型的裂隙对粉粒和极粗砂粒含量的变化有一定影响,其中,粉粒含量随土层深度的增加而减少.     

桂西北喀斯特坡地土壤137Cs的剖面分布特征及其指示意义

分析了137Cs及土壤有机碳(SOC)在桂西北典型峰丛坡地及岩溶裂隙中的剖面分布特征,探讨了137Cs方法在喀斯特坡地的适用性及其指示的坡面土壤侵蚀特征.结果表明:所有剖面137Cs与SOC均显著相关,两者可能有相同的流失途径;次生林坡地137Cs主体分布深度在24 cm以内,中上及中坡剖面随深度呈指数递减分布,地表无侵蚀或侵蚀轻微,坡脚剖面呈较严重侵蚀形态;坡耕地剖面137Cs在耕层内均匀分布,中上坡及中坡主体分布深度在15 cm左右,面积活度远低于背景值,土壤侵蚀剧烈,坡脚分布深度至45 cm,呈堆积形态;次生林坡脚剖面、耕地中上坡剖面及所有裂隙剖面,137Cs在主体分布深度以下有断续极微量的分布,指示了喀斯特坡地土壤颗粒有随降雨沿地表负地形向地下流失的趋势,但流失量轻微.     

桂西北喀斯特坡地土壤137Cs的剖面分布特征及其指示意义

分析了¹³⁷Cs及土壤有机碳（SOC）在桂西北典型峰丛坡地及岩溶裂隙中的剖面分布特征,探讨了¹³⁷Cs方法在喀斯特坡地的适用性及其指示的坡面土壤侵蚀特征.结果表明：所有剖面¹³⁷Cs与SOC均显著相关,两者可能有相同的流失途径;次生林坡地¹³⁷Cs主体分布深度在24 cm以内,中上及中坡剖面随深度呈指数递减分布,地表无侵蚀或侵蚀轻微,坡脚剖面呈较严重侵蚀形态;坡耕地剖面¹³⁷Cs在耕层内均匀分布,中上坡及中坡主体分布深度在15 cm左右,面积活度远低于背景值,土壤侵蚀剧烈,坡脚分布深度至45 cm,呈堆积形态;次生林坡脚剖面、耕地中上坡剖面及所有裂隙剖面,¹³⁷Cs在主体分布深度以下有断续极微量的分布,指示了喀斯特坡地土壤颗粒有随降雨沿地表负地形向地下流失的趋势,但流失量轻微.     

西南峡谷型喀斯特坡地土壤微生物量C、N、P空间变异特征

土壤微生物是陆地生态系统中最活跃的成分,它推动着生态系统的能量和物质循环,被公认为土壤生态系统变化的预警及敏感指标。以西南峡谷型喀斯特坡地为研究对象,基于网格法取样,结合经典统计学和地统计学方法,揭示了土壤微生物生物量的空间分布与格局及其主要影响因子。结果表明,西南峡谷型喀斯特坡地土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)、磷(MBP)、碳氮比(MBC/MBN)、碳磷比(MBC/MBP)适宜,MBC、MBN、MBP变异均很大;空间自相关性明显,除MBP最佳拟合模型为球状模型外,其他指标均为指数模型。C0/(C0+C)均25%(4.9%—6.2%),呈强烈的空间相关,这主要由结构性变异引起。Kriging等值线图表明,MBC、MBN的高值区集中在坡中上部;MBP的格局明显不同,高值区集中在坡脚;MBC/MBN斑块较大,变化缓和;MBC/MBP的空间分布规律不明显,斑块多而破碎。西南峡谷型喀斯特坡地土壤微生物量空间分布的影响因子很多,其中,影响土壤微生物量碳和氮的主要因子有土层厚度、pH、碱解氮。西南峡谷型喀斯特坡地土壤微生物不仅存在着小尺度的空间分布格局,而且不同土壤微生物属性的空间分布不同。因此,应采取适宜措施,激活土壤微生物活性。     

基于控水试验的喀斯特出露基岩生境植物水分来源分析

裂隙发育的喀斯特出露基岩生境,虽无土层覆盖却能维持不同生活型植物的水分消耗.然而目前对该类生境植物的水分来源缺乏清晰认识.本研究以植物潜在水分来源相对简单的孤立出露基岩为例,聚焦遮雨(即剔除雨水对浅层水源的补给)1年后仍然生长旺盛的代表性植物种,同时以无遮雨处理样地(即始终接受降雨补给)的同种植物为对照,运用稳定性氢氧同位素技术,结合对植物水势的测定,综合分析了3种典型植物(落叶乔木菜豆树、落叶乔木紫弹树、常绿灌木四子海桐)的水分来源.结果表明: 在降水充沛的雨季,遮雨条件下3种植物均依赖与泉水同位素比率相近的深层水源,这是植物在遮雨1年后仍能正常生长的根本原因;遮雨菜豆树和四子海桐凌晨水势与自然植株无显著差异,表明植物未受水分胁迫,而紫弹树凌晨水势显著低于自然植株,表明其受一定程度的水分胁迫;自然条件下,3种植物茎水同位素比率均显著低于遮雨植株,且处于近期雨水同位素比率波动范围内,表明植物均依赖受近期雨水主导的浅层水源.遮雨和自然条件下,四子海桐正午水势与凌晨水势始终无明显差异,表现出较为保守的水分利用策略;另外2种植物正午水势显著低于凌晨水势,属于偏挥霍型水分利用策略.具备利用浅层和深层水源的能力是喀斯特无土覆盖出露基岩生境植物适应不同水分环境和维持多样化水分利用策略的关键.     

喀斯特关键带不同干扰梯度下土壤-岩石界面对土壤有机质水解酶活性的影响

土壤酶在土壤生态系统的物质循环和能量流动中具有重要作用,受土地利用方式影响强烈。喀斯特地区具有岩石出露面积广和土层浅薄不连续的特点,且随着人为干扰强度的增加而加剧。但是目前关于土壤碳氮循环酶活性对出露岩石(土壤-岩石界面)的响应受土地利用变化的影响的研究还较为薄弱。以贵州省喀斯特地区陈旗和天龙山流域为研究区域,探讨了原生林、次生林、弃耕地和耕地4种不同干扰梯度下土壤-岩石界面的土壤有机质水解酶活性的差异以及影响机制。研究结果表明:(1)当土地利用方式从森林转化为弃耕地或耕地后,土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、硝态氮(NO^-₃-N)、铵态氮(NH⁺₄-N)含量和SOC/TN随着人为干扰强度的增加呈现降低的趋势。在4种不同干扰强度的土地中,岩土界面的pH、SOC和NH⁺₄-N含量较高。(2)土壤酶活性在不同干扰梯度下土壤-岩石界面和非交界处有明显的分异。与碳循环有关的β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)、β-1,4-木糖苷酶(βX)、纤维素二糖水解酶(CBH)和...     

木论喀斯特自然保护区土壤微生物生物量的空间格局

土壤微生物是森林生态系统中的重要分解者,在森林生态系统物质循环和能量转换中占有特别重要的地位。以典型喀斯特峰丛洼地为试验对象,利用经典统计学和地统计方法分析了土壤微生物量的空间变异特征。结果表明:土壤微生物量的变异程度均很大,土壤微生物量碳(Cmic)、土壤微生物量氮(Nmic)、土壤微生物量磷(Pmic)的变化范围依次为:44.29—5209.63,20.91—1894.37,0.34—77.06 mg/kg。Cmic、Nmic呈极显著的相关关系,Cmic/Nmic为4.78,明显低于其它生态系统。半变异函数分析表明,Cmic和Nmic的最佳拟合模型为高斯模型,Pmic的最佳拟合模型为球状模型,Cmic/Nmic的最佳拟合模型为指数模型。土壤微生物量的块金值/基台值均介于25%—75%之间,表现为中等空间相关性,说明其受随机因素和结构因素的综合影响。Cmic、Nmic的自相关距离约为50 m,随着滞后距离的增大,自相关函数逐渐向负方向增长,达到显著的负相关。Pmic的Moran’s I在滞后距大于70 m后反而增大,表现为正相关。Cmic/Nmic的Moran’s I较小,在-0.2—0.2之间波动。Cmic、Nmic的空间分布具有很高的相似性,呈凸型片状分布,坡中含量高且向两边递减。Pmic表现为明显不同的分布格局,其在坡中上位和洼地含量较高。Cmic/Nmic呈相反的凹形零星斑块状分布。土壤微生物存在着一定的空间格局,受干扰后其含量急剧降低,因此应加强喀斯特原生生态系统的保护。     

西南峡谷型喀斯特区坡地土壤矿物质的空间分布特征

探明峡谷型喀斯特土壤矿物质的分布规律可以为喀斯特地区植被恢复和生态重建提供参考。基于动态监测样地(200 m×300 m)的网格取样,采用经典统计分析和地统计学方法分析土壤矿物质(SiO2、Fe2O3、CaO、MgO、Al2O3、MnO)的空间分布特征。结果表明,研究区土壤矿物质含量差异较大,但变异系数不大,SiO2和Al2O3占了土壤矿物质总量的85.99%;SiO2、Al2O3、MgO、MnO均服从正态分布,Fe2O3、CaO分别经过平方和倒数转换后也服从正态分布。土壤各矿物质半变异函数的最佳拟合模型均为指数模型,块金值与基台值比C0/(C0+C)均较小,具有中等或强烈的空间相关性,表明空间变异主要由结构性因素引起;Al2O3和MnO的变程较大,空间连续性较好,其它矿物质的变程较小且相近,空间依赖性较强;Kriging等值线图表明峡谷型喀斯特区土壤SiO2和MnO具有相似的空间分布,受坡位和人为干扰共同影响,基本呈现坡顶高、坡脚低的分布格局;Fe2O3、CaO和MgO的空间分布也相似,斑块较破碎,主要受地形的影响;Al2O3的空间格局呈单峰分布,沿海拔的升高而升高。因此,减少干扰、增加植被覆盖对土壤矿物质具有良好的保持和调控作用。     

土壤翻耕影响坡地磷流失试验研究

以黄绵土为试验材料,通过模拟降雨试验研究了翻耕与压实(分别代表大田条件下土壤翻耕与免耕两种休闲方式)条件下坡地土壤中不同形态P的流失特征。结果表明,翻耕条件下,由于坡面产流产沙量增加,流失径流中溶解态磷(DP)、泥沙浸提态磷(SEP)以及泥沙全磷(STP)的含量与流失量均明显增加,增幅达10倍以上,P的流失形态以泥沙结合态为主,压实条件下,DP／生物有效磷(BAP)与BAP／径流总磷(TP)比率分别为15％和2．4％;而翻耕条件下DP／BAP与BAP／TP比率分别为12％和2．6％,在黄土高原地区实行免耕或者夏季留茬休闲,可有效降低坡地土壤与养分的流失量,有效遏制土壤退化,对于保护下游水环境具有重要意义。     

干旱半干旱区坡面覆被格局的水土流失效应研究进展

植被恢复与建设是控制水土流失的重要措施.在干旱半干旱地区,植被在空间上的分布呈现离散特征,在坡面上形成的裸地-植被镶嵌和植被条带分布等覆被格局对水土流失过程具有重要影响.覆被格局与水土流失关系研究是景观生态学格局与过程研究的重要内容.从植被斑块、坡面覆被格局对水土流失的影响与耦合覆被格局与水土流失的手段和方法三个方面对国内外相关研究进行总结分析.从中发现,植被类型、层次结构和形态特征是植被斑块尺度上影响径流泥沙的关键因素;不同覆被类型的产流产沙特征与覆被格局的准确描述是研究覆被格局水土流失效应的重要基础;坡面覆被格局对水土流失的影响关键在于其改变了径流泥沙运移和汇集的连续性,应重点关注径流泥沙源汇区的连通性和空间分布在水土流失中的作用;以坡面的精确覆被制图为基础,建立基于水土流失过程的覆被格局指数和耦合格局信息的径流与侵蚀模型是定量研究覆被格局影响的有效手段.今后应加强以下研究:以动态系统的观点研究覆被格局的变化对水土流失的影响,系统理解覆被格局与水土流失之间的相互联系与反馈机制,探讨两者间动态关系随尺度变化的规律性并发展尺度上推方法;构建过程意义明确且简单实用的格局指数,将覆被格局与水土流失过程有机联系起来;发展覆被格局的动态信息与产流产沙过程相结合的水文模型,加强对格局与径流泥沙反馈系统的耦合,建立真正意义上的覆被格局-水土流失过程耦合模型.     

种植方式和裸岩率对喀斯特洼地土壤养分空间分异特征的影响

选取桂西北典型喀斯特洼地，研究了种植方式和裸岩率对土壤养分空间分布的影响.结果表明:种植方式对土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、碱解氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)和C/N有显著影响；裸岩率对SOC、TN、TP、TK、AN、AK和C/N有显著影响，对SOC、TN、TP和AN的影响程度大于种植制度的影响，这主要与农户在裸岩率较低的地段耕作强度较大有关；木豆 板栗地的SOC、TN、TP、TK、AN、AK等含量显著高于其它种植方式，说明退耕在一定程度上有利于土壤养分的积累；受地形地貌特征和土地利用结构的影响，SOC的空间分布表现为坡脚大于洼地;AP的空间分布与SOC不同，主要受施肥影响，表现为洼地高于坡脚.     

Effect of maize canopy and water repellency on moisture patterns in a Dutch black plaggen soil

Man-made raised sandy soils in the Netherlands are classified as brown or black plaggen soils. When dry, the brown soils are wettable, but the black soils are water repellent. For one growing season, transects were sampled in a maize cropped black plaggen soil at the Heino experimental farm. Due to interception and stemflow, water was concentrated near the roots of the maize. Between the maize rows, higher soil water contents were found in microdepressions, due to rainwater dripping to the ground from overhanging leaves. Redistribution of soil water from wet to dry areas was restricted by the water repellency of the dry sand. As a consequence, there was a distinct variation in soil moisture content. These irregular wetting patterns did not induce preferential downward flow, but widened over time; because the dry, water repellent subsoil impeded and resisted infiltration into the deeper subsoil.     

三种林下土壤浅剖面有机碳含量研究

对大连棒棰岛丘陵山地橡树、松树和灌木林春季和秋季土壤浅剖面有机碳含量和水含量测定与分析,结果表明,不同植物过程土壤碳含量和水含量有明显差异,松树林土壤碳含量和水含量总体上高于橡树和灌木林土壤,碳含量和水含量分布规律基本一致。相同植物过程土壤碳含量和水含量层次间有显著差异,有机碳含量和水含量分布又随土壤深度加深而呈下降趋势。相同植物过程秋季土壤含碳量和含水量高于春季土壤。     

水分对土壤呼吸的影响及机理

土壤呼吸是陆地碳循环的重要环节,在全球变化的背景下,研究水分对土壤呼吸的影响,能为探索陆地生态系统在碳循环方面的源—汇功能和揭示碳的失汇之迷提供有力的证据。综述了水分对土壤呼吸的影响及其机理。土壤呼吸是一个复杂的生态学过程,大气降水对土壤呼吸的影响结果是因时、因地而异,在湿润的生态系统或者干湿交替的生态系统中比较湿润的季节．降水事件对土壤呼吸可能会产生比较明显的抑制现象;而在干旱的生态系统或有干湿交替季节的生态系统中比较干旱的季节里,降水事件可能会强烈地激发土壤呼吸。其对土壤呼吸的影响机理包括水分对土壤孔隙中CO2替代、对CO2扩散的阻滞、对微生物活动的刺激和对微生物生物量的影响等。由于实验方法和标准的不一致以及影响土壤呼吸的因素的多样性。水分量的变化对土壤呼吸的影响很难以一个统一的方程来描述,总的来说,最优的水分状况通常是接近最大田间持水力,当土壤处于过于或过湿状态时,土壤呼吸会受到抑制。水分量的变化对土壤呼吸的影响机制在于可溶性有机质、土壤的通透性、微生物与植物根系生命活动等都随土壤水分状况不同而发生相应的改变。关于水分与土壤呼吸的关系研究今后应该主要集中在：(1)水分对根系呼吸和土壤微生物呼吸分别产生的影响;(2)全球变化后水分格局的变化对全球陆地生态系统土壤呼吸格局的潜在影响;(3)人类活动通过直接或间接改变水分状况而对土壤释放CO2的贡献率。     

夏玉米叶片水分变化与光合作用和土壤水分的关系

叶片是光合作用的重要器官,其含水量的变化必将影响光合作用,但关于叶片水分变化对光合作用的影响报道较少。以华北夏玉米为研究对象,利用三叶期不同水分梯度的持续干旱模拟试验资料,分析夏玉米叶片水分变化及其与叶片净光合速率和土壤水分的关系。结果表明:夏玉米叶片净光合速率对叶片水分变化的响应显著且呈二次曲线关系,叶片含水量约为70.30%时,叶片净光合速率为零;叶片含水量与土壤相对湿度呈非直角双曲线关系,叶片最大含水量约为85.14%。研究结果可为准确描述叶片水分变化对光合作用的影响及客观辨识夏玉米干旱的发生发展及监测预警提供参考。     

降水、土壤水分和结皮对人工梭梭(Haloxylonammodendron)林的影响

通过对石羊河下游沙井子地区不同立地类型、不同林龄人工梭梭林的大范围调查和定位观测研究，分析了主要生态因子降水、土壤水分和结皮对人工梭梭种群及其群落的影响。结果表明，梭梭对降水下限要求不严，但对降水上限有较为严格的要求，180mm降水量是建立人工梭梭林的上限；石羊河流域现存人工梭梭林基本依靠降水生存，但非连续同向的年际降水波动变化，对人工梭梭种群无明显影响，却显著影响梭梭林中草本植物物种组成、种群数量和生物产量。土壤水分是影响人工梭梭林最关键、最直接的生态因子，风沙土土壤含水率低于0．824％，梭梭死亡，介于0．824％-1．30％之间，处于退化状态，高于1．30％，生长正常；土壤水分限制梭梭生长，而梭梭生长又会进一步加剧土壤水分下降，梭梭造林8a后土壤含水率降低到1．30％，14a后降至土壤调萎系数之下，30a后又恢复到1．30％并保持稳定，残存梭梭种群生长趋于正常。结皮在起到固沙和保护梭梭免遭风蚀的同时，明显限制水分下渗并引起土壤干旱，加速了人工梭梭林的退化，破坏结皮后土壤含水率逐渐增加；同时，结皮还改变了1年生植物的种类组成及其数量。