核桃-小麦复合系统中细根生长动态及竞争策略

以核桃(Juglans regia)-小麦(Triticum aestivum)间作复合系统为研究对象,用微根窗和根钻相结合的方法采样,研究复合系统中核桃和小麦细根年内年际的生长动态和竞争适应策略,为农林复合系统的经营管理和竞争模型的建立提供理论依据和技术支持。结果表明,间作核桃和小麦根系均在上半年有一个大的生长高峰(5月和4月),在下半年有一个小的生长高峰(9月和11月),二者的竞争主要发生在上半年的大生长高峰期。在各年份各土层,间作核桃的根长密度均低于单作核桃,且在从第7年开始存在显著差异。在0—20 cm土层间作小麦根长密度在第3—7年间获得迅速提高,从第7年开始显著高于单作小麦,但在20 cm以下土层则相反。间作使核桃和小麦细根生态位实现了分离,11年的观察期内间作核桃比单作核桃细根的垂直分布中心下移了6.59 cm,间作小麦比单作小麦的上移了8.59 cm。在根系竞争策略方面,小麦根系是通过短期内的快速生长,迅速占据土壤空间获得竞争优势;而核桃根系是通过根系的逐年积累,逐步占据土壤空间从而获得竞争优势。可以干扰核桃根系积累过程的"竞争-干扰-再平衡"农林复合经营管理策略可以让复合系统中核桃和小麦保持各自竞争优势的情况下实现共存。在根系形态方面,自身细根直径较小者小麦在剧烈竞争区域以增加细根直径减小比根长来适应竞争,而自身细根直径较大者核桃则相反。     

冰雪灾害对粤北杉木林土壤物理性质的影响

2008 年1 月至2 月, 雨雪冰冻天气袭击广东粤北地区。冻雨在枝叶上形成冰柱, 造成大量的折干残体。冰雪灾害对森林土壤的影响是森林恢复和管理的关键所在, 然而对灾害引起土壤物理性质的变化研究甚少。为了研究冰雪灾害对土壤物理性质的影响, 在粤北乐昌林场杉木林内建立三个面积为20 m×20 m 的固定标准地, 分别在标准地中心以及四个角采集上土层(0-20 cm)和下土层(20-40 cm)的土样, 测定土壤物理性质: 土壤容重、毛管持水量、总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度和通气孔隙度。研究结果表明: 与2008 年相比, 2011 年杉木林地土壤容重降低, 而土壤毛管持水量、总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度和通气孔隙度均升高, 说明冰雪灾害对土壤物理性质有重要影响。     

上海外环线绿地群落凋落物对土壤水分物理性质的影响

选取上海外环线绿化带8个人工植物群落为对象,以裸地为对照,研究了凋落物量、土壤孔隙性状和持水特性,探讨了城市绿地群落凋落物对土壤水分物理性质的影响.结果表明:各群落0～10 cm土壤的最大持水量、毛管持水量、最小持水量、质量含水量、体积含水量、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、总孔隙度和土壤通气度均显著高于裸地(P<0.05),而容重均显著低于裸地(P<0.05);10～20 am土壤水分物理性质差异不显著;凋落物年凋落量与绿地群落0～10 cm土壤毛管孔隙度呈显著负相关,而与绿地群落0～10 cm土壤持水特性相关性均不显著;凋落物现存量与绿地群落0～10 cm土壤总孔隙度和通气度呈显著正相关,与0～10 cm土壤容重呈显著负相关;而凋落物年凋落量、现存量与绿地群落10～20 cm土壤水分物理性质相关性均不显著;绿地群落凋落物蓄积能有效改善绿地群落内表层土壤(0～10 cm)水分物理性质,主要是改良土壤孔隙状况;在绿地养护中应保留绿地群落凋落物.     

稻草易地还土对丘陵红壤有机质和主要物理性质的影响

选取新垦坡地和熟化旱地2种典型土地利用类型,研究了稻草易地还土对丘陵红壤有机质含量和主要物理性质的影响,并探讨了土壤有机质、田间持水量、容重、孔隙度间的相关性.结果表明稻草易地还土可提高丘陵红壤有机质含量,改良土壤物理性质,增强土壤蓄水性能.与不施肥或化肥处理相比,稻草易地还土提高了耕层(0～20 cm)土壤有机质含量5.8%～28.9%和＞0.25 mm水稳性大团聚体含量;降低了亚表层(10～15 cm)土壤容重,降低幅度为4.5%～7.5%,提高了亚表层土壤的田间持水量和孔隙度,提高幅度分别为6.8%～16.2%和4.8%～7.7%(P＜0.05).相关分析表明,土壤有机质含量(0～20 cm)与亚表层土壤容重(r=-0.799)、孔隙度(r=0.803)、田间持水量(r=0.844)呈极显著相关(P＜0.01);表层、亚表层土壤田间持水量与土壤容重(r=-0.638)、孔隙度(r=0.664)呈显著相关(P＜0.05).     

日光温室蔬菜栽培对土壤物理质量的影响

以陕西省泾阳县云阳镇不同蔬菜种植年限日光温室的重壤质土壤为对象,以相邻露地菜田土壤为对照进行系统采样,测定了日光温室土壤的主要物理性状,研究了土壤物理质量的演变趋势.结果表明:日光温室蔬菜栽培对0～30cm土层容重的影响较大,使0～10cm土层容重增加,10～30cm土层容重减小,对30～40cm土层容重的影响甚微.日光温室土壤中<0.01mm物理性粘粒含量和<0.001mm粘粒含量在0～40cm剖面呈现上低下高的特征,两种粘粒均发生下移现象,这种现象随日光温室蔬菜栽培时间的延长而加强.日光温室蔬菜栽培的最初5年内土壤的田间持水量下降明显,降幅达13.8%,之后变化较小,相对稳定.     

不同类型油松混交林土壤物理特性

长期大面积栽植油松人工纯林会产生较多生态问题,选择具有和谐种间关系的树种是纯林混交改造成功的关键所在。本研究以晋南油松辽东栎针阔混交林、油松纯林、油松华山松针叶混交林为对象,探讨不同混交类型对土壤物理特性的影响,为区域树种合理配置和森林可持续经营提供科学依据。结果表明:(1)树种混交能够改变土壤密度和土壤孔隙度。油松辽东栎针阔混交显著降低土壤密度,增加土壤总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙;而油松华山松针叶混交对以上指标的影响甚微。(2)树种混交能够改变土壤持水特性。油松辽东栎针阔混交显著增加土壤最大持水量、毛管持水量和田间持水量等;而油松华山松针叶混交对以上指标的影响甚微。(3)树种混交对表层土壤密度、孔隙度和持水特性等物理性质的影响更为强烈,对0～10 cm表层土壤的影响超过10～20和20～40 cm更深层次的土壤。(4)树种混交未改变土壤属性垂直分异的基本规律。随土层深度的增加,不同混交林分土壤密度不断增大,总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、最大持水量、毛管持水量以及田间持水量等均不断降低。     

陕西榆林春玉米高产田土壤理化性状及根系分布

调查分析了陕西榆林2块19500 kg·hm^-2以上超高产春玉米田的产量构成、干物质分配和0～100 cm土层根系分布及土壤理化性状指标.结果表明：其种植密度为105000～123000株·hm^-2、成穗率97.7%～102.2%、千粒重320 g以上,果穗干物质积累量占整株干物质积累量的60.2%～65.5%.0～100 cm土壤平均容重为1.28～1.33 g·cm^-3,层间（每层20 cm）土壤容重、孔隙度和田间持水量均呈“M”型变化.玉米根系主要分布在0～60 cm,0～20 cm土层根系量占根系总量的64.8%～72.1%,20～60 cm土层根系量占根系总量的23.30%～28.17%.根系分布与土壤理化性状关系密切,0～20 cm土层玉米的根系量与土壤有机质、全氮和全磷含量呈显著正相关,20～60 cm土层根系量与土壤容重和田间持水量显著相关.因此,选择通透性和保水保肥能力良好的土壤,实行宽窄行双株密植栽培是获得玉米高产的关键.     

筇竹构件生物量积累分配特征及其与土壤物理性质的关系

以大关县3种土层深度0-40 cm、0-80 cm和0-120 cm的天然筇竹林为研究对象,在个体水平上研究了竹子构件生物量分配特征及其与土壤物理性质的相关关系,以期为筇竹林适宜立地条件选择、适地适竹及定向培育提供的理论指导。结果表明:(1)同一土层深度,土壤含水量、最大持水量、毛管持水量、毛管孔隙度和总孔隙度均呈现出随土层增加而增加的趋势,而土壤容重和非毛管孔隙度则呈现出随土层增加而减少的趋势,且薄土层和厚土层各土壤物理因子差异显著(P＜0.05)。(2)随着土层厚度的增加,筇竹总生物量以及构件秆、枝、叶、蔸、鞭和根生物量表现出增加的趋势,且不同土层厚度差异显著(P＜0.05)。(3)随着土层厚度的增加,筇竹构件枝、叶、蔸、鞭、根生物量分配相应增加,秆生物量分配则相应减少,但各处理间差异并不显著(P＞0.05)。(4)土壤物理因子对筇竹构件生物量分配有着显著影响(P＜0.05),单一土壤物理因子对筇竹构件生物量分配特征的重要性大小排序为土壤含水量＞总孔隙度＞最大持水量＞容重＞毛管孔隙度＞毛管持水量＞非毛管孔隙度。结论:土壤物理因子沿土层厚度的变化对筇竹构件生物量分配产生了重要影响,在土壤物理性质较差的生境中,筇竹会优先将生物量分配给秆,并通过减少叶生物量来响应水分缺失的不利环境,这对筇竹林立地条件选择有指导意义,即筇竹宜选择较深厚土层经营,以促进生物量积累和种群生长。     

亚热带不同树种土壤水源涵养功能

亚热带地区由于大面积的砍伐使天然林被人工林所代替,对森林土壤水源涵养功能造成了很大影响。树种可以通过自身特性来改变土壤物理结构进而影响土壤持水能力,因此合理选择树种对区域水源涵养具有重要意义。然而,立地条件的差异往往会对实验结果产生影响。为减少立地条件的差异,2012年2月在土壤发育和经营历史相同的林地上建立了中亚热带常见树种同质园。2019年8月测定了种植12个树种后不同土层(0—10、10—20、20—30、30—40 cm和40—50 cm)的土壤容重、含水量、总/毛管/非毛管孔隙度、最大/毛管/非毛管持水量和蓄水量。结果表明,种植不同树种7年后,土壤容重、含水量、总/毛管/非毛管孔隙度、最大/毛管/非毛管持水量和蓄水量均在表层(0—20 cm)土壤中差异显著,而在深层(20—50 cm)土壤中差异不显著。土壤孔隙度、持水量和蓄水量均与土壤容重呈显著负相关关系,而与土壤含水量呈显著正相关关系。与其他树种相比,种植鹅掌楸、枫香和全缘叶栾树等落叶阔叶树种可在较短时间内增加土壤孔隙度,提高土壤持水量和蓄水量。因此,在亚热带人工林经营管理中,可在杉木、马尾松纯林中适当引入鹅掌楸、枫香和全...     

辽西北沙地苹果-大豆间作对土壤养分和微生物量分布的影响

为了解辽西北沙地果农间作系统中土壤养分及微生物量分布特征,选取研究区具有代表性的苹果(Malus pumila)-大豆(Glycine max)间作系统为研究对象,对间作系统0～60 cm 土层、0～300 cm水平距离范围内的土壤养分和微生物量进行了测定,并与大豆单作、苹果单作进行对比.结果表明:辽西北沙地苹果与大豆...     

川中丘陵区土地利用方式对土壤理化性质影响的灰色关联分析

以川中丘陵区小流域为研究对象,研究了坡耕地、坡改梯、甜橙林和水保林4种土地利用方式以及裸地(对照)对0～10和10～20 cm土壤容重、土壤孔隙度及土壤养分含量的影响.结果表明: 同一土地利用方式下,毛管孔隙度、非毛管孔隙度、总孔隙度、有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷、速效钾随土层加深而减小,而土壤容重则相反,全钾层间差异不大.相同土层甜橙林毛管孔隙度、非毛管孔隙度、总孔隙度、全磷、有效磷含量最大,容重最小,水保林全氮、碱解氮含量最高,水保林0～10 cm土层的有机质含量最高,甜橙林10～20 cm土层的有机质含量最高.0～10 cm土层,灰色关联度从大到小依次为水保林(0.9441)、甜橙林(0.8858)、梯平地(0.6300)、裸地(0.5397)、缓坡耕地(0.4714);10～20 cm土层,灰色关联度依次为水保林(0.8919)、甜橙林(0.8401)、梯平地(0.5773)、裸地(0.5301)、缓坡耕地(0.5175).水保林改善土壤理化性质作用最佳,缓坡耕地改良效果最差.     

南药立体经营模式土壤质量综合评价

为筛选优化的南药立体经营模式,本试验选用适宜南方种植的4种药用植物,采用随机区组设计,在已有的杉木林下,构建4种林药立体经营模式,分别是杉木（Cunninghamia lanceolata）+梅叶冬青（Ilex asprella）+艾纳香模式（Blumea balsamifera）（简称SMA）、杉木+梅叶冬青+广金钱草（Desmodium styracifolium）模式（简称SMG）,杉木+梅叶冬青+草珊瑚（Sarcandra glabra）模式（简称SMC）,杉木+梅叶冬青模式（SM））,以杉木纯林（简称CK）为对照,分析不同模式内0~20和20~40 cm土层土壤理化性质和土壤酶活性变化,并运用主成分分析法综合评价模式对林地土壤质量的影响。结果表明（1）与对照（纯林）相比,4种林药模式下的土壤容重均显著下降,且随土层深度的增加而增加。0~20 cm土层各模式土壤容重降幅分别为：模式SMA13.4%、模式SMG 14.1%、模式SMC 20.8%和模式SM 22.3%、;20~40 cm土层的土壤容重各处理降幅为7.0%~15.5%。各模式土壤质量含水量、田间持水量、毛管持水量、毛管孔隙度和总孔隙度均显著提高（P<0.05）,且随土层深度的增加而减小,0~20 cm土层,均是以模式SM最大,分别比对照提高54.9%、100.1%、88.6%、44.9%和36.8%;20~40 cm土层,均以模式SMG最大,分别是对照的61.5%、67.6%、69.7%、43.4%和44.0%。（2）0~20 cm土层pH呈下降趋势,降幅0.7%~6.2%,20~40 cm土层中各处理pH差异较大,但均未达到显著水平。除全钾外,其余土壤养分含量各模式均随着土层深度的增加而降低。0~20 cm土层中,有机质、全氮、全磷、速效氮磷钾、交换性钙和镁以及阳离子交换量均以模式SMC含量最高,分别比对照提高79.7%、69.5%、30.3%、91.4%、279.4%、166.1%、91.6%、677.0%和70.3%。全钾含量以模式SMG最高,比对照增加了26.9%。（3）各处理土壤酶活性均随着土层深度的增加而降低。在0~20 cm土层中,与对照相比,各模式土壤的脲酶、蔗糖酶、多酚氧化酶和酸性磷酸活性差异显著（P<0.05）,其中脲酶和多酚氧化酶活性以模式SMC活性最高,分别是对照的1.7倍和1.6倍,蔗糖酶活性各模式皆低于对照,降幅59.3%~69.4%;酸性磷酸酶活性模式SMA最高,比对照提高78.7%。20~40 cm土层中,各模式及对照间仅酸性磷酸酶活性差异达到显著水平。（4）南药立体经营模式对土壤质量影响的综合排序为,模式SMC（2.811）>模式SMG（1.293）>模式SMA（0.111）>模式SM（-1.544）>CK（-2.671）。     

耕作深度对蔗地土壤物理性状及甘蔗产量的影响

探讨蔗地机械化耕作深度对耕层土壤物理性状及甘蔗产量构成因子的影响,阐明深松作业的针对性土壤区位和障碍因子,可为甘蔗良好耕层的构建和土壤改良策略的制定提供科学依据.本研究设置3种深松作业深度(35、40和45 cm),以不深松为对照,对蔗地土壤物理性状(紧实度、容重、含水率、孔隙度、三相容积率)和甘蔗产量构成因素及蔗茎产量等指标进行研究.结果表明: 耕作作业深度与蔗地土壤结构特性及甘蔗产量的改善提升效应呈显著正相关.深松能够打破犁底层,显著降低土壤紧实度和容重,减小机械作业相应的贯入阻力和抗剪强度,尤其对20～30 cm土层的上述因子具有显著改善效应,对甘蔗高产意义重大.深松显著提高了30 cm以内土层的液相容积率,增大了土壤水分库容,使10～30 cm土层的水分指标显著改善.10～30 cm土层是深松对耕层土壤固相容积率改善效应最显著的区位.耕作深度的增加对甘蔗有效茎数、株高、蔗茎产量及蔗糖含量具有显著的促进效应.鉴于蔗区当前较普遍的机具装备水平,我国适宜蔗区实施机械化深松的作业深度标准应不小于40 cm.     

鄂尔多斯高原弃耕农田恢复过程中土壤物理性质和生物结皮的变化

在鄂尔多斯高原软梁、硬梁弃耕农田上选取一系列不同时限的弃耕农田,研究弃耕演替过程中地表凋落物、生物结皮,以及不同土层土壤容重、机械组成、含水量的动态变化.结果表明: 软梁弃耕农田表层(0～10 cm)物理环境随弃耕年限增加明显改善,土壤黏粒含量、地表凋落物随弃耕年限增加明显增加,土壤容重明显降低,土壤含水率略微升高;中层(10～30 cm)土壤物理环境随弃耕年限增加稍显恶化,土壤黏粒含量升高,土壤含水量略微降低;深层(30～50 cm)土壤物理性质变异较大.硬梁弃耕农田土壤表面凋落物盖度、生物结皮盖度、生物结皮厚度随弃耕年限增加而增加,表层(0～10 cm)土壤容重、黏粒含量、含水量随弃耕年限变化总体变化不显著,深层(10～40 cm)土壤物理性质变异较大.地表凋落物和土壤黏粒物质的累积导致软梁弃耕农田土壤水分浅层化,可能是20年内浅根性多年生草本植物群落取代半灌木油蒿群落的关键因素.硬梁弃耕农田在演替过程中未见油蒿入侵,可能与较高的浅层含水量和生物结皮发育有关.     

青藏高原东北缘不同土地利用类型土壤质量综合评价

土壤质量评价是合理利用土壤资源的重要前提。通过采集青藏高原东北缘甘肃省天祝县境内林地(n=9)、草地(n=18)和耕地(n=38)土壤样品,并测定土壤容重、田间持水量和有机质等13项土壤理化性质指标,采用主成分分析和相关性分析构建最小数据集(MDS),建立土壤质量评价指标体系,对3个不同土地利用类型的土壤质量进行综合评价。结果表明: 林地的总孔隙度、毛管孔隙度、田间持水量、毛管持水量、饱和含水量、有机质、全氮和速效钾含量显著高于草地和耕地。林地土壤质量评价指标体系包括田间持水量、有机质、全氮、速效氮和速效钾,土壤质量指数(SQI)介于0.329～0.678,平均值为0.481;草地土壤质量评价指标体系包括田间持水量和速效氮,SQI介于0.302～0.703,平均值为0.469;耕地土壤质量评价指标体系包括毛管持水量、非毛管孔隙度、速效氮、速效磷和速效钾,SQI介于0.337～0.616,平均值为0.462。影响林地、草地和耕地土壤质量的最大障碍指标分别为速效钾、田间持水量和毛管持水量。基于MDS的土壤质量指数能够实现研究区不同土地利用类型土壤质量的准确评价,土壤质量整体上表现为林地>草地>耕地,评价结果对该区域土壤可持续管理具有重要参考价值。     

Effects of tree species on soil organic carbon density: A common garden experiment of five temperate tree species

Aims Forest trees alter litter inputs, turnover and rhizospheric activities, modify soil physical, chemical and biological properties, and consequently affect soil organic carbon (SOC) storage and carbon sink strength. That how to select appropriate tree species in afforestation, reforestation and management practices is critical to enhancing forest carbon sequestration. The objective of this study was to determine the effects of tree species on SOC density and vertical distributions.Methods A common garden experiment with the same climate, soil, and management history was established in Maoershan Forest Ecosystem Station, Northeast China, in 2004. The experimental design was a completely randomized arrangement with twenty 25 m × 25 m plots, consisting of monocultures of five tree species, including white birch (Betula platyphylla), Manchurian walnut (Juglans mandshurica), Manchurian ash (Fraxinus mandshurica), Dahurian larch (Larix gmelinii), and Mongolian pine (Pinus sylvestris var. mongolica), each with four replicated plots. A decade after the establishment (2013-2014), we measured carbon density and related factors (i.e., bulk density, total nitrogen concentration, microbial biomass carbon, microbial biomass nitrogen, pH value) in soils of the 0-40 cm depth for these monocultures. Important findings Results showed that tree species significantly influenced the SOC density in the 0-40 cm depth (p < 0.05). SOC density in the 0-10 cm depth varied from 2.79 to 3.08 kg·m^-2, in the order of walnut > ash> birch > larch > pine, in the 10-20 cm depth from 1.56 to 2.19 kg·m^-2, in the order of pine > walnut > ash > birch > larch, in the 20-30 cm depth from 1.17 to 2.10 kg·m^-2, and in the 20-40 cm depth from 0.84 to 1.43 kg·m^-2. The greatest SOC density occurred in the birch stands in the 20-40 cm depth. The vertical distributions of SOC density varied with tree species. The percentage of SOC in the 0-10 cm depth over the total SOC in the soil profile was significantly higher in the walnut and larch stands than in others, while the percentage of SOC in the 20-40 cm depth over the total SOC was highest in the birch stands. SOC concentration and soil bulk density differed significantly among the stands of different tree species, and were negatively correlated. SOC density was positively correlated with soil microbial biomass and soil pH in the walnut, ash, and larch stands, and with total nitrogen density in all the stands. We conclude that tree species modifies soil properties and microbial activity, thereby influencing SOC density, and that different patterns of vertical distributions of SOC density among monocultures of different tree species may be attributed to varying SOC controls at each soil depth.