陇东雨养苹果覆膜对土壤团聚体结构稳定性与细根分布的影响

不同的果园管理方式可影响果树根系生长、分布与土壤团聚体稳定性、有机碳固存,进而改变“根-土”复合体响应关系。对西北陇东旱塬不同覆膜年限(2 a、4 a和6 a)苹果园表层土壤(0—20 cm)细根生长进行调查,并采用干筛法和湿筛法相结合的方式对土壤团聚体进行分级(>2 mm, 0.5—2 mm, 0.25—0.5 mm和<0.25 mm)。计算团聚体稳定性参数[> 0.25 mm机械稳定性团聚体含量(DR_0.25)、> 0.25 mm水稳性团聚体含量(WR_0.25)、平均重量直径(MWD)、平均几何直径(GMD)、团聚体破坏率(PAD)、水稳系数(WSC)]和团聚体有机碳含量。分析细根生长与土壤物理结构对长期覆膜的响应,探明土壤团聚体稳定性与有机碳固持关系,揭示黄绵土物理结构稳定机制。结果表明：6 a处理通过增加表层土壤黏粒和物理性黏粒比例,改变孔隙结构,抑制细根生长,其根量、根长和根表面积仅为对照(CK)的20.97%、24.66%和41.25%;降低表层土壤团聚体力稳性,其DR_0.25、机械稳...     

不同恢复类型植被细根分布及与土壤理化性质的耦合关系

针对陕北典型黄土丘陵区吴起县主要人工造林和自然封育植被恢复类型,确定5、15年和40年不同退耕年限下的沙棘、山杏及自然恢复草地样地,进行剖面采样,分析不同植被恢复类型下细根生物量、土壤理化性质,研究了不同恢复类型和不同年限植被细根生物量与土壤理化性质随时间的变异规律及耦合关系。结果表明,(1)总体上,主要造林树种和退耕自然封育草地细根生物量都随林龄和退耕年限的增长呈增加趋势,同年限人工造林树种细根生物量大于自然恢复的草地,不同植被群落细根生物量均表现出随着深度的增加呈指数递减规律。(2)自然封育的草地生态系统土壤含水量大于人工山杏林和沙棘林。人工造林和自然封育植被恢复下,土壤团聚体稳定性都随退耕年限的增加而增强,有机质、全氮、全磷含量也都呈增加趋势,土壤平均含水量则呈减小趋势。(3)细根生物量与土壤容重和团聚体稳定性显著相关,植物细根在土壤结构改善中起到了重要作用。     

秦岭天然林凋落物去除对土壤团聚体稳定性及细根分布的影响

研究凋落物去除对秦岭天然林土壤团聚体稳定性及细根分布特征的影响机制,为森林生态治理提供理论依据。结果表明:(1)凋落物去除导致云杉林10-40 cm土层土壤中粒径大于0.25 mm水稳性团聚体含量(WR_0.25)较对照显著降低(P<0.05);混交林10-40 cm土层的大于0.25 mm机械稳定性团聚体含量(DR_0.25)显著降低(P<0.05);红桦林表层0-10 cm土壤团聚体的平均质量直径(MWD)显著降低(P<0.05);(2)凋落物去除导致三种天然林0-20 cm土层的细根生物量密度(FRBD)较对照显著降低44.18%-57.24%,细根体积(FRV)显著降低24.64%-60.41%;三种天然林中红桦林0-40 cm各土层的FRV最高;(3)凋落物去除导致云杉林0-40 cm土层的土壤容重较对照显著增加5.24%-13.04%,三种天然林0-40 cm土层的土壤有机碳含量显著降低7.92%-25.21%,全氮含量显著降低10.17%-18.10%;(4)相关分析表明,云杉林土壤的团聚体破坏率(PAD)和土壤不稳定团粒指数(E_LT)与FRBD、细根根长密度(FRLD)和FRV均呈极显著负相关,混交林土壤的PAD与FRBD呈极显著负相关关系(r=-0.814),红桦林土壤团聚体MWD与FRBD、FRLD和细根比根长(FSRL)均呈显著负相关关系(r=-0.777、-0.771和-0.786)。综上,凋落物去除在总体上降低了天然林土壤团聚体的稳定性及有机碳和全氮含量,并且不利于林木细根的生长。     

陇中黄土高原主要造林树种细根生物量分布

以2 mm为粗、细根的划分界限,采用根钻法对黄土高原安家沟流域油松、白杨、山杏、刺槐、沙棘和柠条6个主要造林树种细根分布进行研究,并测定不同林地下土壤含水率和土壤理化性质.结果表明： 在水平方向上,油松细根生物量呈先增大后减小的二次多项式分布,其他5个树种细根生物量均呈对数分布,水平根系发达,细根主要分布在冠幅半径2~3倍的范围内,表明各植被通过水平扩展来获取更多的土壤水分.在垂直方向上,随着土层深度的增加,细根生物量均呈减小趋势.6种植被细根生物量与土壤水分、容重呈显著负相关,与有机质、全N含量呈显著正相关.     

黄土高原长期培肥土壤团聚体中养分和酶的分布

土壤养分和生物酶是衡量土壤肥力的指标,土壤团聚体性质则决定了土壤物理结构的好坏,探讨不同培肥措施下土壤养分和生物酶在团聚体中的分布,对合理培肥和改善土壤性状具有重要的实际意义。对连续25a的长期有机培肥定位试验地进行测定,结果表明：培肥增加了大级别土壤团聚体、特征微团聚体的数量,显著地改善了土壤结构。培肥土壤团聚体平均重量直径、特征微团聚体C／F0.01较无肥对照土壤有显著增加。长期培肥增强了土壤化学、生物性质的“微域”变异性。相同培肥措施下土壤主要养分含量和酶活性均随土壤团聚体直径的增大而减小。除厩肥处理土壤碱性磷酸酶和蔗糖酶外,其它各培肥土壤的养分含量和酶活性均在〈0．01mm级别特征微团聚体中含量高、活性大。相同级别团聚体和特征微团聚体中,养分含量和酶活性在不同培肥土壤间基本表现出施厩肥处理〉施秸秆处理〉施化肥处理〉对照的规律性。将团聚体的含量和养分含量或酶活性在团聚体中的丰度结合考虑,发现〉5mm级别团聚体中养分含量或酶活性对土壤的贡献率最大。结果充分地显示着土壤性质在不同空间尺度下、不同管理措施下变异的复杂性和多样性。     

黄土高原丘陵沟壑区主要造林树种细根生物量分布规律研究

以2 mm 为粗、细根的划分界限, 采用根钻法对黄土高原安家沟流域油松、白杨、山杏、刺槐、沙棘和柠条6 个主要造林树种细根分布进行调查研究, 同时测定不同树种林地下的土壤含水量。结果表明: 在垂直方向上, 随着土层深度的加深, 细根生物量均呈现出减小的趋势; 在水平方向上, 油松细根生物量呈现先增大后减小的二次多项式分布, 其余5 个树种细根生物量均呈现对数分布, 并且水平根系发达, 细根主要分布在冠幅半径2-3 倍左右的范围内,表明各植被通过水平扩张来获取土壤浅层的大气降水。各造林树种样地土壤含水量由生长季初期到末期呈现降低的趋势, 土壤含水量决定着细根生物量的大小和分布。     

土壤增温对杉木幼苗细根生长量及形态特征的影响

为了揭示杉木人工林对全球变暖的地下响应,在福建省三明市陈大国有林场开展杉木(Cunninghamia lanceolata)幼苗土壤增温试验,采用内生长环法探讨增温实验开始后第2年(2015年1月、7月取样)和第3年(2016年1月、7月取样)杉木幼苗细根生长量和形态特征(比根长,SRL;比表面积,SRA;组织密度,RTD)的变化。结果表明:(1)随着苗木的生长,土壤增温对细根生长量的影响趋势是先抑制,再无显著影响,最后促进。(2)土壤增温对细根形态特征的影响在不同取样时间有差异:土壤增温对7月份(夏季)取样的细根SRL或SRA有显著促进作用,对1月份(冬季)取样的细根SRL、SRA均无显著影响。(3)土壤增温对第二、第三次取样的1—2 mm细根RTD有促进作用。表明土壤增温对杉木幼苗细根生长量的影响与苗木生长阶段有关;同时苗木可通过细根形态的调整(增大SRL和RTD)以适应土壤增温引起的土壤资源变化和环境胁迫,维持自身的生长。     

黄土高原白羊草、沙棘和辽东栎细根比根长特性

以黄土高原地区典型草本（白羊草）、灌木（沙棘）和乔木（辽东栎）为对象,研究了3种植物细根比根长在不同土层的分布状况以及与其它细根参数和土壤物理因子之间的相关性。结果表明,3种植物细根比根长的变化范围为6～55ram／rag。在0,80cm土层,白羊草、沙棘和辽东栎细根比根长变化范围分别为18—55mm／mg,14—4JDmm／mg,6—33mm／mg。3种植物0--80cm土层平均细根比根长从大到小依次为白羊草〉沙棘〉辽东栎。3种植物0-10cm土层细根比根长依次为沙棘〉辽东栎〉白羊草,10-80cm依次为白羊草〉辽东栎〉沙棘,表明3种植物细根比根长不仅在这两土层中的分布不具一致性,而且与0-80cm土层平均比根长也不具有一致性,进一步说明3种植物沿土壤剖面的生物量分配策略不同。相关分析表明,3种植物细根比根长与其它细根参数之间的相互关系各不相同,制约程度存在差异。与土壤物理因子的相关分析表明,3种植物细根比根长均随土壤含水量的增加而减少。土壤各级水稳性团聚体和土壤颗粒对3种植物细根比根长并无一致的影响。     

细根对降水变化响应的meta分析

细根对土壤水分含量变化十分敏感, 增加和减少降水直接影响土壤水分含量。为探索细根对降水变化的响应, 该文从48篇已发表的国内外研究论文中搜集到202组数据, 通过meta分析的方法揭示细根生物量、生产量、周转率、根长度密度、比根长及细根分解对增加和减少降水的一般响应规律, 用加权响应比评价降水对细根各指标的影响效应, 降水变化对细根分解的影响用土壤微生物生物量碳的响应比衡量。结果表明: 1)不同类型植物的细根对降水变化的响应程度不同, 灌木细根的响应强于乔木。2)细根各指标对降水变化的响应存在土层空间异质性, 并且降水变化量为50%时细根响应最显著。降水增加50%时, 显著增加20-40 cm土层的细根生物量和0-10 cm土层的细根比根长, 降水减少50%时, 显著减少20-40 cm土层的细根生产量和增加0-10 cm土层的细根根长度密度。3)降水变化实验持续时间的长短会影响细根的响应程度, 短期实验中细根通过形态适应对降水变化做出应对, 而长期实验中细根通过重新分配生物量对降水变化做出响应。4)增加降水促进了细根养分归还, 致使土壤微生物得到了充足的底物资源, 提高了自身活性, 使细根分解加快。     

西南喀斯特石漠化环境适生植物细根构型及其与细根和根际土壤养分计量特征的相关性

以西南喀斯特石漠化环境适生植物构树(Broussonetia papyrifera)、花椒(Zanthoxylum bungeanum)、刺梨(Rosa roxburghii)、火棘(Pyracantha fortuneana)为研究对象,采用挖掘法采集完整的细根根系,分析细根构型特征及其与细根和根际土壤C、N、P养分元素化学计量特征之间的相关性,探讨细根构型特征对石漠化贫瘠土壤生境的响应。结果表明:构树、花椒、刺梨、火棘细根构型均趋向于鱼尾形分支模式,细根拓扑指数分别为0.93、0.95、0.95和0.94。4种适生植物的细根连接长度较长,但细根根系分支率较小。构树、刺梨细根分支前后横截面积比不存在显著差异且分别为1.04、1.03,基本符合Leonardo da Vinci法则。细根构型与细根和根际土壤养分有一定的相关性。主成分分析结果表明,细根N含量及细根、根际土壤中与P相关的计量比均是影响细根构型的主要因子。进一步分析表明,4种适生植物通过减少细根次级分支、根系间的重叠、延长细根连接长度以获得充足的养分来应对环境的变化,提高对养分的吸收效率以及对喀斯特环境的生态适应性。研究结果...     

耕作和覆盖对黄土高原果园土壤水分和温度的影响

研究了几种不同耕作方式（免耕、旋耕和翻耕）和覆盖措施（覆草、生草和覆膜）对黄土高原果园土壤水分和温度的影响.结果表明：5月不同耕作方式下0～1 m土层土壤水分差异极显著,表现为免耕（14.28%）>旋耕（14.13%）>翻耕（13.57%）,9月差异不明显;不同覆盖措施中,覆草处理的土壤水分最高,且与生草、覆膜、裸地处理间差异极显著;不同耕作方式和覆盖组合处理中以免耕覆草保水效果最好.不同覆盖处理白天土壤平均温度表现为覆膜>裸地>生草>覆草,土壤温度变幅表现为裸地>覆膜>生草>覆草.各覆盖处理的蓄水量与其土壤温度并不都呈负相关,而是由不同覆盖物的保水效果和保温性质共同决定.综上所述,黄土高原果园的保护性耕作体系应以免耕覆草为主.     

液体地膜覆盖对棉花根系生长发育的影响

基于棉田可持续发展的思想,利用茚三酮法、钼蓝法及土壤双向切片法,研究了液体地膜覆盖对棉花根系生长发育的影响。结果表明,覆盖棉花前期根系生长发育加快,表现为根系活力增强,根系干重较大,但覆盖不利于棉花根系下扎,土壤深层根系衰减较快。与塑料地膜覆盖相比,液体地膜覆盖增强根系吸收与合成能力的效应在棉花各生育阶段均较明显,根系在土壤内分布较为合理,土壤深层根系衰减较慢,更有利于棉株均衡生长发育,防止棉花早衰。在棉花生产上,采用液体地膜覆盖栽培是一项可行技术．     

水稻覆膜旱作对根叶性状、土壤养分和土壤微生物活性的影响

研究了水稻覆膜旱作、裸地旱作、常规水作处理对根系形态、叶片水势、土壤养分、土壤微生物数量和土壤酶活性的影响。结果表明,覆膜旱作能改善水稻田间的生态环境,提高早季土壤温度1～3℃。与裸地旱作相比,覆膜旱作能增加抽穗期水稻根系的总根长、比根长,而这些指标与常规水作差别不大。在水稻抽穗期,无论是剑叶还是倒2叶的水势,均有如下趋势：水作〉覆膜旱作〉裸地旱作,但均未达到显著水平。不同处理对叶片叶绿素含量的影响在分蘖期差异不大,中后期覆膜旱作明显高于裸地旱作和常规水作,抽穗期分别增加29．44％和15．15％,成熟期则为74．4％、38．9％。覆膜旱作能显著增加水稻的有效穗数,早季和晚季产量比裸地旱作增产10．6％和12．5％,而与常规水作差别不大。与裸地旱作和常规水作相比,覆膜旱作土壤养分含量在分蘖期除了全磷、速效氮显著增加外,其他指标差异不大。而抽穗期则由于覆膜后作物对养分的消耗加大从而使土壤养分含量下降,特别是总磷、速效磷、速效钾与常规水作相比显著下降,分别降低25．9％,31．9％,16．2％。而成熟期则大多指标与常规水作相比有所下降,但未达到显著水平。与常规水作栽培相比,覆膜旱作能增加土壤微生物细菌、真菌、放线菌2．5倍,显著增加土壤过氧化氢酶和蔗糖酶的活性,而土壤脲酶活性则差异不大。土壤过氧化氢酶活性在分蘖期、抽穗期、成熟期分别增加13．8％,81．3％,17．4％,蔗糖酶活性则分别增加42．8％,28．8％和69．9％。     

Clean rain promotes fine root growth and soil respiration in a Norway spruce forest

Soil acidification and N saturation are considered to affect the decomposition of soil organic matter as well as growth and mortality of fine roots in many forest soils. Here we report from a field experiment where ‘clean rain’ has been applied to the soil for about 10 years under a roofed plot of a 71‐year‐old Norway spruce plantation at Solling, Central Germany. Reduced amounts of protons (?78%), sulphate (?53%), ammonium (?86%), and nitrate (?49%) were sprayed on the soil surface of the clean rain plot between 1992 and 2001. In an adjacent roofed control plot, throughfall was collected and immediately re‐sprinkled below the roof construction without any chemical manipulation. One year before the clean rain treatment started, live and dead fine root masses (≤2 mm) were determined from undisturbed soil cores down to 40 cm mineral soil depth. Total live fine root mass was significantly lower in the clean rain plot than in the control plot. After the first sampling, the soil holes were refilled with quartz sand and repeatedly sampled in June 1992, June 1996, and October 2001. There were no differences in live and dead fine root masses between the plots in 1992 and 1996. In 2001, both live and dead fine root masses of the clean rain plot were about twice as high as in the control plot, indicating that fine root growth recovered in the mineral soil following 10 years of clean rain treatment. Moreover, the clean rain treatment significantly reduced the total N concentrations of live fine roots and 1‐year‐old needles. Our results suggest that the reduced N input promoted fine root growth to compensate N deficiency. Reduced Al concentration in soil solution may have contributed to the recovery of fine root growth, however, the toxicity of Al species is largely unknown. Mean annual soil respiration rate was 24% higher in the period from 2000 to 2001, indicating that the clean rain treatment increased respiration of roots and heterotrophic microorganisms within the rhizosphere. Laboratory incubation of samples from the organic horizon and the top mineral soil revealed no differences between the plots in the decay rate of soil organic matter. Our results suggest that strong reductions in atmospheric N deposition from about 30 to 10 kg N ha^?1 yr^?1 and decreasing acid stress can have beneficial effects on growth of fine roots in the mineral soil within a decade. We conclude that biological recovery under reduced atmospheric loads can affect the nutrient and carbon budget of spruce soils in the long run.     

核桃园行内地面覆盖的土壤微域生态效应

为了探明核桃园行内地面覆盖的土壤微域生态环境效应、确立核桃园科学省力的土壤管理措施,以盛果期早实薄皮核桃‘绿岭’为试材,通过连续4 a的行内地面覆盖,研究了园地土壤的水分、通气、矿质营养及三大微生物区系等微域生态环境的状况,结果表明:通过连续四年覆盖,0—20 cm土层,覆盖牛粪、碎木屑、苜蓿处理及CK 2014年核桃生长期的土壤平均质量含水量的变异系数分别为9.27%、10.27%、12.15%和13.96%,最大变幅分别为1.86%、1.95%、2.17%和2.63%;20—40 cm土层,覆盖牛粪、碎木屑、苜蓿处理及CK的土壤平均质量含水量分别为13.23%、12.46%、11.77%和11.43%。覆盖牛粪、碎木屑、苜蓿及CK的0—60 cm土层的平均土壤容重为1.34、1.38、1.43 g/cm~3和1.48 g/cm~3,3类微生物总量分别为430.94×10~4、208.87×10~4、183.42×10~4个/g和160.46×10~4个/g。通过主成分分析对覆盖牛粪、碎木屑、苜蓿处理及CK的土壤肥力进行综合评价,得分分别为0.61、0.26、0.09和-0.96,各因子对土壤肥力水平的综合效应排序为:土壤有机质含量全氮含量全钾含量全磷含量土壤质量含水量孔隙度细菌数量真菌数量放线菌数量土壤容重。     

半干旱地区不同地膜覆盖时期对土壤氮素有效性的影响

在年降水量415mm的半干旱地区黄绵土上,以春小麦为供试作物进行大田试验,研究地膜覆盖(包括不覆膜、播种后覆膜30d、覆膜60d和全程覆膜)对土壤水分、温度和氮素有效性的影响.结果表明,覆膜对2m土层贮水量基本没有影响,能显著提高0～20cm土层的含水量;覆膜对5cm处土壤温度的影响呈"U”型变化,即在作物生长前期和后期影响显著,中期影响较小;覆膜能增加土壤呼吸和有机氮的矿化,因而显著影响土壤剖面中NO-3-N的累积表现为在收获时覆膜30d和60d处理剖面中NO-3-N的累积明显下降,而全程覆膜处理剖面中NO-3-N的累积显著增加,在覆膜的基础上施用氮肥,这种作用会更加突出.显然全程覆膜易造成有机质的大量矿化和NO-3-N的淋溶损失.     

黄土高原六道沟流域不同土地利用方式下土壤水力特性及其对土壤水分的影响

采用地统计学中交互相关系数方法,对黄土高原六道沟流域农田、荒草地、林地、苜蓿地4种土地类型土壤剖面水力特性及其对水分分布的影响进行了分析.结果表明：研究区农田与荒草地的土壤特性相似,苜蓿地与林地相似;相同吸力条件下,土壤水分以农田最大、林地最小,而饱和导水率则相反;除土壤水分消耗期的林地和苜蓿地土壤水分随土层深度增加呈上升趋势外,其他时期各土地利用方式下土壤水分均随土层深度的增加而降低.土壤剖面饱和导水率与土壤含水量之间的影响程度依土壤水分条件而异：水分补偿期,剖面土壤饱和导水率对滞后其空间距离0～40 cm土层内的土壤含水量具有显著影响,而土壤水分含量对饱和导水率的影响范围为0～50 cm;水分稳定期,饱和导水率与土壤含水量的相互影响范围均在0～60 cm;水分补偿期和稳定期,二者之间为正相关;土壤水分消耗期,农田和荒草地饱和导水率与水分含量呈正相关,饱和导水率对土壤水分含量的影响范围在滞后其空间范围0～80 cm土层内,而土壤水分含量对饱和导水率的影响范围在0～60 cm内,林地和苜蓿地则呈负相关,相互影响范围均在0～60 cm土层内.     

黄土高原典型苹果园地深层土壤氮磷钾养分含量与分布特征

测定了黄土高原6个苹果生产基地县21个果园0-300 cm土层土壤氮磷钾养分含量,分析和比较了不同县区果园土壤氮磷钾养分含量差异及其土壤剖面分布特征.结果表明:(1)6个试点21个果园0-300 cm土层土壤氮磷钾全量分别为0.54、0.53和6.79 g/kg,土壤氮磷钾速效量分别为102.66、7.95和102.75 mg/kg,不同苹果产区果园土壤氮磷钾全量和速效量差异明显,除全氮含量外均以中部高塬黑垆土苹果产区氮磷钾全量和速效量最高,而以北部丘陵黄绵土苹果产区最低.(2)不同苹果产区果园0-300 cm土层土壤氮磷钾全量和速效量剖面分布特征类似,除全钾和速效氮外其余养分全量和速效量剖面分布具有明显“表层积聚效应”.(3)6个试点果园土壤全氮含量呈现缺或较缺,土壤速效氮含量丰富或中等或缺,土壤速效磷含量中等或缺,土壤速效钾含量丰富或较丰富,应该增施有机肥,氮磷肥配合,适当增施钾肥.