毛乌素沙地沙漠化逆转过程土壤颗粒固碳效应

为揭示毛乌素沙地沙漠化逆转过程中土壤颗粒的固碳效应,选择陕北榆林治沙区从流沙地、半固定沙地到林龄为20～55年生的灌木和20～50年生的乔木固沙林地,采用物理分组法分析了土壤砂粒、粉粒、黏粒结合碳的演变特征和累积速率.结果表明: 对比流沙地,土壤总有机碳及各颗粒碳含量在两种固沙林地均呈显著增加趋势,并以表层0～5 cm土壤碳含量增幅最高.从流沙地到55年生灌木和50年生乔木固沙林地,0～5 cm土层砂粒碳密度增速均为0.05 Mg·hm^-2·a^-1,粉粒碳密度增速分别为0.05和0.08 Mg·hm^-2·a^-1,而黏粒碳密度增速分别为0.02和0.03 Mg·hm^-2·a^-1.0～20 cm土层,两种林地各颗粒碳密度增速平均为0～5 cm土层的2.1倍.按此增速到50～55年生的固沙林地时,两种林地0～20 cm土层的砂粒碳、粉粒碳和黏粒碳密度分别比流沙地平均提高6.7、18.1、4.4倍,并且颗粒碳对总有机碳的累积贡献率平均为粉粒碳(39.7%)≈砂粒碳(34.6%)>黏粒碳(25.6%).综上,毛乌素沙地沙漠化逆转过程土壤颗粒均表现出显著的固碳效应,且以砂粒和粉粒为主要固碳组分.     

石羊河中游沙漠化逆转过程土壤种子库的动态变化

在石羊河中游,应用空间代替时间的方法,选择流动沙丘以及封育恢复5a、15a和25a的沙漠化逆转过程序列,研究了沙漠化逆转过程土壤种子库的变化特征。结果表明:石羊河中游沙漠化土地土壤种子库由4科12种植物组成,种子库主要分布于表层0-5cm。在沙漠化逆转过程中,土壤种子库物种数趋于增加,物种组成以1年生草本植物占优势逐渐向多年生草本植物和半灌木植物转变;种子库密度、表层土壤种子比例、物种多样性指数、与地上植被的相似性呈现先增大后降低趋势;沙漠化土地生态恢复间隔的时间越长,土壤种子库间的相似性程度越低;沙漠化土地与地带性植被区种子库的相似性逐渐增大,但是恢复25a沙漠化土地也仅达到0.36。研究认为,沙漠化逆转过程也是沙漠化土地土壤种子库向地带性植被土壤种子库演变的过程,而且是一个十分缓慢的过程,该研究有助于丰富干旱区土壤种子库的理论和指导干旱内陆河流域沙漠化土地的生态恢复实践。     

巴林右旗沙漠化土壤浅析

内蒙古巴林右旗位于科尔沁沙地的西端,全旗总面积为9.7878×10~5 ha,其中风沙土面积为2.65×10~5 ha,占27.1%。据1981年和1964年两次土壤普查提供的资料,1981年比1964年,风沙土面积增加了96.2%,平均每年以7600ha的速度发展。全旗风沙土主要分布在西拉沐沦河和查干沐沦河沿岸。沙地大都呈带状分布的沙丘链,高度一般为5——10m,最高达20m以上。流动沙丘总面积为4.05×10~4 ha,占风沙土面积的15.3%,多为新月形沙丘或沙丘链,植被盖度在10%以下,物理性沙粒占95%以     

科尔沁沙地农田沙漠化演变中土壤颗粒分形特征

研究了科尔沁沙地农田沙漠化过程中土壤的粗粒化和养分的贫瘠化特征 ,土壤颗粒分形维数的变化特征 ,以及分形维数与土壤性状的关系。结果表明 :土壤沙粒含量越高 ,土壤分形维数越低 ,表征农田沙漠化程度越高 ;土壤颗粒分形维数与土壤有机 C、全 N、粘粉粒含量之间存在显著的线性关系。说明分形维数能很好地表征农田沙漠化演变中土壤结构和养分状况以及沙漠化的程度 ,可作为评价土壤沙漠化演变的一项综合性定量指标。     

科尔沁沙质草地沙漠化过程中土壤生物活性的变化

选择相邻地段的固定沙丘、半固定沙丘和流动沙丘为对象,研究了科尔沁西部沙质草地沙漠化过程中土壤微生物量、土壤酶活性和土壤养分的变化特征以及三者之间的相关关系.结果表明:土壤养分含量、土壤酶活性和微生物量均随土壤深度的增加而逐渐降低;沙漠化过程中土壤养分严重丧失,土壤微生物量碳、氮、磷,以及土壤脲酶、蛋白酶、蔗糖酶、磷酸单酯酶、脱氢酶、多酚氧化酶和硝酸还原酶的活性均随沙漠化程度的加剧而大幅度下降;土壤生物活性对土壤沙漠化比较敏感,在固定沙丘到半固定沙丘的转化过程中土壤生物活性下降最快;土壤微生物量、土壤酶活性以及土壤养分之间均存在显著的相关关系.     

宁夏荒漠草原沙漠化过程中土壤粒径分形特征

研究宁夏荒漠草原沙漠化过程中土壤性状、土壤粒径分形维数的变化特征,以及分形维数与土壤性状的关系.结果表明: 草地沙漠化对土壤分形维数(D)影响显著,D值为1.69～2.62.除在10～20 cm土层出现较小波动外,随着沙漠化程度加剧,0～30 cm土层D值整体呈减小趋势.在荒漠草原沙漠化过程中,荒漠草地D值最大,黏粒和粉粒体积百分含量最高,极细砂粒和细砂粒体积百分含量最低;流动沙地D值最小,黏粒和粉粒体积百分含量最小,极细砂粒和细砂粒体积百分含量最高.D与<50 μm和>50 μm粒径的土壤颗粒存在显著正相关和负相关,表明50 μm粒径是决定草地沙漠化过程中土壤分形维数与土壤粒径关系的临界粒径.随着荒漠草原沙漠化加剧,土壤有机质和全氮含量逐渐降低,土壤容重逐渐升高,固定沙地至半固定沙地是荒漠草原沙漠化的质变过程,其中土壤粘粒体积百分含量、粉粒体积百分含量、土壤有机质含量、土壤全氮含量骤减,极细砂粒体积百分含量、细砂粒体积百分含量和土壤容重骤增.分形维数与土壤有机质、土壤全氮和土壤容重显著相关,固定沙地与半固定沙地分形维数的临界值为2.58,因此分形维数2.58可作为荒漠草原沙漠化的退化指标.     

基于社会-生态系统的沙漠化逆转过程脆弱性评价指标体系

土地沙漠化是当今世界最为严峻的生态环境问题之一。沙漠化逆转作为其反向转化过程,存在一定的脆弱性和不稳定性,即沙漠化逆转趋势减弱或反向发展的倾向。社会-生态系统理念是当今世界生态系统分析的新思路,从该视角界定沙漠化逆转过程的脆弱性概念,选取Driving-Pressure-Status-Impact-Response(DPSIR)分析框架,以农牧交错带典型沙漠化逆转区宁夏盐池县为案例,针对沙漠化逆转的因果联系和过程特点,构建一套涵盖气候湿润指数、生态治理指数、沙地所占比例在内的4层、5要素、41指标的评价体系,进而探讨驱动力、压力、状态、影响、响应5项要素间的逻辑因果关系及其脆弱性定量化计算方法,以期科学评估沙漠化逆转过程的脆弱性,为该类型区沙漠化问题的进一步治理和调控提供科学依据。     

草原沙漠化过程中植物叶面积的变化及其与土壤因子的关系

在自然状态下,对沙质草原沙漠化过程中主要植物叶面积变化及其与土壤因子的关系进行了研究。结果表明:随着沙漠化加剧,羊草和糙隐子草的比叶面积在沙漠化初期(梯度Ⅰ)下降显著(P0.01),菊叶萎陵菜和冰草的比叶面积在沙漠化后期(梯度Ⅲ)下降显著(P0.05),寸草苔比叶面积下降不显著(P0.05),冷蒿比叶面积从沙漠化中、后期开始显著增加(P0.05),扁蓿豆比叶面积从沙漠化初期开始显著增大(P0.01);羊草、糙隐子草和冷蒿的叶面积指数总体上呈显著下降趋势(P0.01),扁蓿豆叶面积指数显著增加(P0.01);羊草、糙隐子草叶面积指数与土壤粘粒、C、N含量、土壤含水量呈显著正相关(P0.01),与土壤C/N比呈显著负相关(P0.01);冷蒿和扁蓿豆叶面积指数与土壤因子的相关性和上述二者正好相反(P0.05);在叶面积指数与土壤因子线性拟合中,糙隐子草叶面积指数与土壤C/N拟合最高(R2=1),其次是羊草叶面积指数与土壤含水量的拟合(R2=0.992),扁蓿豆叶面积指数与土壤C/N拟合最低(R2=0.268)。土壤C/N是影响草原沙漠化过程中共有种叶面积的关键因子(P0.05),其影响大小为糙隐子草羊草冷蒿扁蓿豆。     

草原沙漠化过程中土壤因素分析及其植物的生理响应

基于2001～2003年内蒙古锡林郭勒盟多伦县草原沙漠化过程中土壤因子（5个指标）与不同耐胁迫类型植物的生理响应（7个指标）的相关分析,得到的结果是：①羊草（敏感型）各生理指标与土壤含水量及土壤C／N比的相关水平较高（P〈0．01）,其中以MDA和ABA与土壤因子的相关性较高（P〈0．01）。②糙隐子草和冷蒿（积极忍耐型）MDA只与土壤C／N比关系均极显著相关（P〈0．01）．同时ABA与反映土壤的5个指标的关系亦极显著相关（P〈0．01）。③扁蓿豆（迟钝型）对土壤物理性质的敏感性要高于土壤的化学性质,土壤营养元素的衰减并没有成为制约其生长发育的主导因子。另外在扁蓿豆的7个生理指标中MDA与土壤的相关性最高（P〈0．01）,而ABA与土壤因子均不相关（P〉0。05）。④综合植物生理指标与土壤因子的相关分析,多数植物的MDA和ABA在沙漠化胁迫环境下反应较强。⑤不同类型植物在沙漠化过程中对土壤因子的响应机制不同,其中敏感型对土壤水分、C／N比响应较强,而积极忍耐型对土壤反应的主导因素不突出,总体上土壤因子中C／N比与植物的生理响应关系密切。     

荒漠草原沙漠化植物群落及土壤物理变化

沙漠化是草地退化最严重的形式之一。以空间代替时间的方法,通过对宁夏中北部荒漠草原沙漠化过程中植物群落特征和土壤物理特性的研究,探讨草地植物群落与土壤物理特性对沙漠化的响应机制。结果表明:(1)潜在沙漠化阶段草地以牛枝子、猪毛蒿、中亚白草为优势种,轻度沙漠化阶段草地以中亚白草、苦豆子为优势种,中度沙漠化阶段草地以狗尾草、虫实为优势种,重度沙漠化阶段草地以沙米、赖草、狗尾草为优势种,极度沙漠化阶段草地以沙米为优势种。(2)随着沙漠化程度的加剧草地植物群落生物量、Shannon-Wiener指数、丰富度指数、盖度均呈降低趋势,但轻度沙漠化阶段草地植被生物量比潜在沙漠化增加了23%。(3)草地沙漠化导致土壤容重和土壤粗砂粒含量增加,而土壤水分,土壤细砂粒和粘粉粒含量降低。荒漠草原沙漠化导致了土壤环境和植被明显退化,草地生产力明显降低。     

微生物改善土体性能研究进展

土体中除含固体颗粒、液体与气体以外,还存在细菌、真菌等微生物,其存在势必会对土体性能产生一定作用。现有研究表明:微生物改善土体性能的机理是通过改变微观结构作用土体性能,主要有微生物吸附、诱导无机物沉淀、生物表面活性剂附着与气体填充等四种方式。微生物作用土体的宏观表现主要有降低渗透性与提高强度两方面。除理论分析与试验研究取得了一定成果外,微生物在土体封堵防渗与胶结加固工程上也得到了很好应用。     

川西北高寒草地沙化过程中土壤氮素变化特征

草地沙化是我国最严重的环境问题之一,但关于草地沙化过程中氮素变化特征的研究报道多集中于干旱半干旱地区,而半湿润地区的相关报道还比较缺乏。通过野外调查,研究了川西北半湿润地区高寒沙质草地沙化过程中土壤氮素变化特征。结果表明,草地沙化对0—100cm土层土壤氮素具有显著影响,全氮、碱解氮、铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)和微生物量氮(MBN)均呈现极显著下降的变化特征,极度沙化阶段较未沙化阶段分别减少了73.95%、77.72%、76.75%、79.77%和84.12%。其中,0—20cm土层变化最显著,全氮、碱解氮、NH_4~+-N、NO_3~--N和MBN含量分别减少了86.43%、83.52%、82.11%、88.82%和91.77%。随着土层深度增加,不同程度沙化草地土壤氮素含量及其变化量逐渐减少;草地沙化过程中,不同沙化阶段土壤氮素损失数量不尽相同,其中,以轻度沙化阶段氮素损失最严重,全氮、碱解氮、NH_4~+-N、NO-3-N和MBN含量分别降低了41.18%、35.17%、46.74%、43.46%和46.88%。草地沙化过程中,土壤全氮、碱解氮、NH_4~+-N、NO_3~--N和MBN含量与土壤粉粒、粘粒含量和植被群落盖度均呈极显著正相关特征,与土壤沙粒含量呈极显著负相关特征。研究区土壤氮素损失与风蚀选择性吹蚀土壤粉粒、粘粒及地表植物覆盖状况逐渐变差密切相关,因此该区域治沙的关键是采取措施降低风蚀对地表土壤吹蚀作用,提高沙化草地地表植被覆盖。同时,还应及时对沙化前期阶段及潜在沙化的草地进行生态治理,从而避免草地沙化继续恶化。     

中国南方喀斯特石漠化演替过程中土壤理化性质的响应

以中国西南典型喀斯特石漠化生态系统土壤为研究对象,运用野外定点取样和实验室分析检测方法,研究不同等级石漠化环境土壤理化性质特征;运用空间代替时间方法,探讨石漠化演替过程中土壤理化性质的响应及其机制,旨在为中国西南喀斯特森林生态保护和石漠化生态系统恢复重建提供理论支撑。结果表明:1)不同等级石漠化环境土壤理化性质存在显著差异,土壤容重、毛管孔隙度、总孔隙度、田间含水量、毛管含水量、pH值、有机质、水解氮、有效磷和全钾均在不同等级石漠化环境间具有显著差异。但这些指标并不是随着石漠化程度增加而一直退化,而是一个先退化后改善的趋势;2)土壤有机质、氮素、毛管持水量、容重和孔隙度与土壤其它绝大多数理化因子具有明显的相关性,是土壤理化性质的关键因子,在改善土壤理化性质和促进养分循环方面起着关键作用;3)主成分分析也表明,土壤有机质、氮素、钾素、容重、持水状况、孔隙度等是基于土壤理化性质评价石漠化程度的关键指标。作者提出了强度石漠化环境裸岩对土壤养分的聚集效应学说和喀斯特石漠化演替过程中土壤理化性质的响应及其机制。研究结果对中国西南喀斯特森林生态保护和石漠化生态系统恢复重建具有重要的理论意义和实践指导价值。     

土壤可蚀性研究述评

土壤可蚀性是土壤对侵蚀营力分散和搬运作用的抵抗能力,是建立土壤流失方程和侵蚀模型的必要参数.土壤可蚀性研究是认识土壤侵蚀机理的一个重要环节.本研究基于土壤可蚀性已有成果,总结评述了土壤可蚀性的相关研究进展.其中,土壤可蚀性的相关指标有土壤抗冲抗蚀性、K因子等;土壤可蚀性包括水蚀可蚀性、风蚀可蚀性、重力可蚀性和冻融可蚀性等不同类型;其评价指标体系可以分为基于土壤内在性质和外在侵蚀营力的两类评价指标体系;土壤理化性质测定法、仪器测定法、小区测定法、数学模型和图解法、水动力学模型求解法是目前常用的5种土壤可蚀性测定和估算方法;土壤可蚀性具有明显的时空分异特征,其影响因素主要包括土壤性质、气候、植被、地形和土地利用等不同方面.在土壤可蚀性的进一步研究中,应注重土壤可蚀性概念的界定、评价指标体系的规范统一、土壤可蚀性估算模型的区域适用性、土壤可蚀性动态变化作用机理等方面.     

土壤可蚀性研究述评

土壤可蚀性是土壤对侵蚀营力分散和搬运作用的抵抗能力,是建立土壤流失方程和侵蚀模型的必要参数.土壤可蚀性研究是认识土壤侵蚀机理的一个重要环节.本研究基于土壤可蚀性已有成果,总结评述了土壤可蚀性的相关研究进展.其中,土壤可蚀性的相关指标有土壤抗冲抗蚀性、K因子等;土壤可蚀性包括水蚀可蚀性、风蚀可蚀性、重力可蚀性和冻融可蚀性等不同类型;其评价指标体系可以分为基于土壤内在性质和外在侵蚀营力的两类评价指标体系;土壤理化性质测定法、仪器测定法、小区测定法、数学模型和图解法、水动力学模型求解法是目前常用的5种土壤可蚀性测定和估算方法;土壤可蚀性具有明显的时空分异特征,其影响因素主要包括土壤性质、气候、植被、地形和土地利用等不同方面.在土壤可蚀性的进一步研究中,应注重土壤可蚀性概念的界定、评价指标体系的规范统一、土壤可蚀性估算模型的区域适用性、土壤可蚀性动态变化作用机理等方面.     

土壤动物群落研究进展

许多研究表明:土壤动物群落与土壤环境有密切关系,土壤动物的群落结构、功能在土壤生态系统中有不可替代的重要作用,是系统正常运行的关键环节,土壤动物逐渐成为生态学和土壤学领域研究的热点之一。本文介绍了我国土壤动物区系研究进展,从群落结构、群落功能和群落演替三个方面分析了国内外土壤动物群落在森林和农业生态系统中最新研究现状,内容包括土壤环境评价、凋落物分解、土壤健康的指示作用、与污染环境的关系等几个方面,最后从全球环境变化、土壤生态系统过程和土壤生物多样性保护等三个重要领域提出土壤动物群落研究展望和建议。     

贵州喀斯特石漠化地区植物多样性与土壤理化性质

以贵州典型喀斯特石漠化生态系统环境为研究对象,运用野外取样调查和实验室检测分析方法,研究不同等级石漠化环境植物多样性和土壤理化性质特征及其相关性;运用空间替代时间方法,探讨石漠化演替过程中植物多样性和土壤理化性质的响应,旨在为贵州乃至整个中国西南喀斯特森林生态保护和石漠化生态系统恢复重建提供理论支撑。结果表明:1)石漠化环境植物群路组成简单,物种丰富度也很低,且随着石漠化程度增加,植被物种组成呈递减趋势;不同等级石漠化环境植物多样性具有显著差异,均匀度指数变化与石漠化等级演替明显耦合,显示了随石漠化程度增加而减小的变化趋势。2)不同等级石漠化环境土壤理化性质存在显著差异,随着石漠化程度增加,土壤理化性质显示了先退化后改善的响应过程。土壤有机质、氮素、毛管持水量、容重和孔隙度与植物多样性具有明显的相关性,在改善土壤理化性质和促进植物多样性恢复方面起着关键作用。3)主成分分析表明,土壤有机质、氮素、钾素、持水状况、孔隙度和植物多样性均匀度指数等是基于土壤理化性质和植物多样性评价石漠化程度的关键指标。基于上述结果,进一步阐述了石漠化演替过程中植物多样性和土壤理化性质的变化规律和响应机制。研究结果对我国西南喀斯特森林生态保护和石漠化生态系统恢复重建具有一定的理论意义和实践指导价值。     

石漠化程度对苔藓植物多样性及其结皮土壤化学性质的影响

以研究区域不同石漠化等级为代表,分析苔藓多样性特征及其结皮土壤化学性质变化规律,探索其对石漠化进程的响应机制。结果显示:(1)苔藓物种多样性:含苔藓14科29属84种,其中苔类2科2属2种;(2)多样性指数表现为:重度石漠化阶段中度石漠化轻度石漠化极重度石漠化无石漠化;其均匀度为:中度石漠化阶段轻度石漠化重度石漠化极重度石漠化无石漠化;(3)随着石漠化程度加剧,苔藓群落组成中混合群落比重下降而纯群落比重上升;群落生活型则呈现交织型递减而丛集型递增的规律。(4)结皮土壤中全氮、全磷和微生物量碳随石漠化加剧均都呈递减趋势。(5)通过Partial RDA分析发现密枝青藓(Brachythecium amnicolum)、褶叶藓(Palamocladium nilgheriense)和美灰藓(Eurohypnum leptothallum)等可用于石漠化生态修复。石漠化程度对苔藓多样性影响不显著,但对其群落特征和生活型影响显著。因此可以结合苔藓群落和生活型特征监测石漠化,同时也可使用苔藓作为先锋植物引进用于石漠化早期修复。     

石漠化强度对喀斯特植被演替过程土壤真菌组成及多样性的影响

喀斯特是我国南方广泛分布的地貌类型,土壤真菌对喀斯特植被演替恢复具有重要调节功能,不同石漠化程度的喀斯特区植被演替受到土壤微生物影响,因此研究不同石漠化区域植被演替阶段的土壤真菌组成及多样性,探索土壤真菌在喀斯特植被演替过程中的作用机制具有重要意义。本文采用时空替代法采集了不同石漠化程度（潜在、中度和强度）的喀斯特区植被演替乔木、灌木和草本演替阶段土壤样品,通过Illumina HiSeq第二代高通量测序分析了土壤真菌组成及多样性。结果表明,试验共获得3 871个OTUs,分属4门17纲116科174属;潜在和中度石漠化区各演替阶段土壤真菌优势门均为担子菌门,强度石漠化区各演替阶段土壤真菌无相同优势门;土壤真菌组成及多样性在潜在石漠化区表现为乔木>草本>灌木,中度石漠化区为灌木>乔木>草本,强度石漠化区为灌木>草本>乔木,且石漠化程度对真菌组成及多样性的影响大于植被演替的影响;土壤理化性质随石漠化程度及演替阶段发生变化,且显著影响真菌多样性指数,以碱解氮为主导因子显著影响土壤真菌群落。