黑河中游荒漠绿洲区土地利用的土壤养分效应

土地利用影响地表覆被状况和生态过程,关系到土壤肥力与土壤碳库功能"源-汇"关系的改变。黑河中游甘州区和临泽县是我国西北干旱区典型的荒漠绿洲区,以土壤表层(0-20 cm)养分变化为对象,利用2011-2012年甘州区和临泽县的土壤野外调查数据和该区全国第二次土壤普查数据,对两时期土壤表层养分(土壤有机质、全氮、全磷、全钾及pH值)的变化特征进行比较研究。结果表明:研究区土壤有机质、全磷含量分别降低了3.54%和12.5%;而全氮、全钾和pH值分别增加了74.4%、98.2%和4.9%。全国第二次土壤普查时期,荒漠、耕地与草地三者在各土壤养分上没有显著差异,但林地在土壤有机质、全氮、全钾上显著高于前三者。2011-2012年,耕地土壤的全磷、全氮与其它土地利用存在显著差异。土地利用的保持和改变对土壤养分变化有着重要影响,耕地的长期耕作使得土壤有机质含量降低4.94%,全氮增加86.93%,全磷减少5.02%,土壤碱性增强;荒漠植被的自然演替使土壤有机质含量增加66.21%,全氮增加71.70%,全磷含量减少37.33%,土壤碱性变弱。所以,耕地扩张及其长期耕作活动将导致地力退化并有盐碱化风险,而荒漠等自然生态系统保护有利于土壤肥力的改善和土壤固碳功能的发挥。     

河南省新安县郁山林区土壤速效养分分析

以河南省新安县郁山林区为研究对象, 利用野外采样结合室内分析, 系统的测定了土壤pH值、铵态氮、速效磷、速效钾四项指标。按照全国第二次土壤普查分级标准, 依次对土壤养分指标进行分项评价和综合评价, 并采用改进的内梅罗综合指数法分析土壤肥力水平。结果表明: 郁山林区土壤pH值变幅范围是5.70-8.77, 符合北方土壤特性, 基本适合林业的发展。土壤铵态氮含量变幅范围是43.43-105.70 mg·kg-1, 变异系数21.03%, 属于低水平(4级)。土壤速效磷含量变幅范围是13.45-54.35 mg·kg-1, 变异系数30.22%, 属于较高水平(2级)。土壤速效钾含量变幅范围是58.67-93.36 mg·kg-1, 变异系数13.18%, 属于低水平(4级)。土壤综合养分指数为1.63,变异系数51.10%, 属于土壤养分综合评价等级分类标准的3级, 土壤养分肥力程度一般。因而建议今后在林区的管理中施加氮肥和钾肥, 平衡土壤养分, 实现林业可持续发展。     

晋中市土壤养分空间分布与影响因子的相关性

土壤养分是土壤肥力的基础,掌握其含量及分布特征对科学施肥具有重要意义。为此,运用ArcGIS技术与相关分析,研究了山西省晋中市主要土壤养分的空间分布规律,及其与海拔、用地类型间的关系。结果表明:(1)晋中市pH值平均为7.97,土壤整体呈碱性;土壤养分含量在不同的区县中差异较大。(2)研究区表层土壤SOM、TN、TP和TK平均含量分别是1.42%、0.08%、0.07%、1.97%,依据国家土壤第二次普查的养分分级标准,晋中市的表层土壤SOM、TN、TP含量偏低,平均水平分别为四级、四级、五级,而TK含量较高,平均水平为三级。(3)随着海拔的增高,土壤SOM平均含量呈先增加后减少的趋势,TN平均含量明显增加,而土壤TP和TK的平均含量变化趋势不明显。(4)用地类型与土壤养分的相关性分析表明,海拔733—1500m范围内,耕地的SOM、TN、TP平均含量均明显高于林地、未利用地和自然保护区,而TK平均含量明显低于其他用地类型;在海拔高于1500 m的耕地中SOM、TN、TP平均含量均低于其他用地类型。在样点全部覆盖的海拔范围内,海拔与TN含量呈极显著正相关,与SOM、TP和TK的相关性未达显著水平。     

养分输入方式对森林生态系统土壤养分循环的影响研究进展

土壤养分循环对森林生态系统稳定性维持、树种选择及更新、可持续经营具有重要意义,掌握养分输入来源及过程可指导森林生态系统物质循环与能量流动分析及生态功能评估。凋落物、根系周转、根系分泌物是森林土壤养分的主要来源,是土壤养分循环的重要组成部分。本文分析了3种主要养分输入方式及其影响因素,总结了凋落物组成及理化性质、生物因子、环境因子等对凋落物分解及土壤养分循环的影响;综述了细根底物性质、树种组成、土壤生物、环境因子变化对细根周转及土壤养分循环的影响;探讨了根系分泌物对土壤养分循环过程的作用,基于此,提出了该领域亟需深入研究的重要方向,以期为相关研究及森林生态系统养分管理提供参考。     

放牧制度对荒漠草原生态系统土壤养分状况的影响

从土壤N,P,K及土壤有机质等方面研究了在连续进行了7 a的放牧制度试验对荒漠草原生态系统土壤养分含量的影响。研究结果表明:放牧制度对土壤的养分状况有明显的影响。划区轮牧区和禁牧提高了土壤有机质、土壤氮素、土壤全钾和土壤速效钾含量。土壤表层磷含量划区轮牧区最高。放牧导致碳氮比减少。同时,土壤养分含量随土壤深度的变化在不同处理没有表现出较为一致的变化趋势。禁牧区土壤全氮含量随土壤深度的增加而增加;不同处理土壤速效氮、土壤速效钾含量均随土壤深度的增加逐渐降低;土壤全磷在自由放牧区随土壤深度的增加逐渐升高;土壤速效磷、全钾含量在划区轮牧区随土壤深度的增加逐渐降低;土壤养分含量与土壤深度的拟合曲线为二次幂函数。研究表明,禁牧和划区轮牧较自由放牧可以提高荒漠草原土壤养分元素的含量,有利于遏制草原土壤的退化。     

三峡库区消落带初期土壤养分特征

对三峡库区消落带回水区内2种主要植被类型土壤养分特征进行了研究。结果表明,除有效磷外,次生灌丛土壤养分含量均高于弃耕地,且其他养分指标变异系数在50%左右,而有效磷的变异系数达到91%。随海拔的升高,土壤养分未表现出明显差异性。与对照样带相比较,消落带内全磷、全钾、有效磷、速效钾含量增加,表明水淹和清库等人为活动对土壤母质风化影响严重,导致消落带内土壤磷和钾含量增高,而速效钾在水淹后则大量流失;随着土壤层次的加深,除了有效磷外,其他养分都表现出逐渐降低的趋势。消落带处于幼年时期,尚未形成明显的水分梯度,其养分和水分没有显著的相关性。     

济南地区日光温室土壤养分的分布状况和累积规律

对济南地区不同种植年限日光温室内外及不同蔬菜作物的土壤养分差异和频数分布进行比较,分析了日光温室土壤养分随种植年限的累积特征,并对不同蔬菜温室土壤养分与种植年限进行曲线拟合,研究了引起土壤盐渍化和酸化的原因.结果表明:济南地区日光温室土壤碱解氮、速效磷、速效钾、有机质、电导率显著高于棚外土壤,增幅分别为135.3％、475.2％、290.1％、97.7％、188.7％,pH值较棚外土壤降低0.31;各土壤养分的频数分布曲线均呈正态分布.不同蔬菜温室土壤养分含量各有差别,其中,碱解氮和电导率为番茄＞甜椒＞黄瓜,有机质和pH为黄瓜＞甜椒＞番茄,速效磷为黄瓜＞番茄＞甜椒,速效钾为番茄＞黄瓜＞甜椒.日光温室土壤有酸化的趋势,但不明显.温室土壤盐渍化程度加重主要由碱解氮和速效钾的累积所致.pH的降低与碱解氮的累积关系密切.日光温室各土壤养分随种植年限的累积规律基本一致,1～2年为养分的快速累积期,3～4年的累积速率变缓,以后处于一个稳定水平,整体上表现为土壤系统的动态平衡.除pH的累积为负向外,其他均为正向累积.不同蔬菜温室土壤养分与种植年限呈极显著相关,且可用2次或3次曲线进行拟合.     

土壤养分循环实地采样调查方法

讨论了一种在区域尺度上研究生态系统中土壤养分循环的样区采样及调查方法.即在满足土壤养分循环研究所要求的代表性、重现性、随机性及时间性等原则的基础上,利用地形图及航空照片等资料,在区域中选定合适面积和数量的样区后,在各样区内按统一标准采集土壤和植物样品.考虑区域土壤养分循环受自然环境条件和社会经济条件等因素的制约,野外采样过程中有必要对采样单元的实地情况进行调查记载,并就样区内所有农户的基本状况、种植业结构及肥料投入等有关土壤养分循环的影响因子进行农户调查.对我国亚热带农业生态系统中土壤养分循环进行了案例研究,探讨了该采样调查方法在土壤养分循环研究中的应用.     

毛乌素沙漠-黄土高原过渡带土壤养分空间异质性

毛乌素沙漠-黄土高原过渡带土壤养分的空间异质性和生态学过程,对沙荒地整治的机理研究具有重要的意义。以毛乌素沙漠-黄土过渡带为研究区,结合布点取样和室内分析,运用经典统计学和地统计学方法对其全氮、有效磷、速效钾含量的空间异质性进行分析。结果表明,(1)土壤全氮、有效磷、速效钾的平均含量分别为0.39 g/kg、9.65 mg/kg和106.84 mg/kg。3种养分的变异系数为40.54%—84.62%,均属于中等程度变异,其中全氮变异系数最大,速效钾变异系数最小。(2)半方差分析结果显示,3种养分空间变异性的最佳拟合模型均为高斯模型,空间自相关性均随着滞后距离的增加而呈下降趋势。3种养分空间变异性的块金值/基台值比值在0.09%—32.82%,全氮、有效磷具有强烈的空间相关性,结构性因素对变异起主导作用;速效钾具有中等强度的空间相关性,结构性因素和随机性因素共同对变异起主导作用。(3)克里金插值图显示3种养分含量均表现为随着地势的降低而逐渐升高的趋势,全氮含量整体呈斑点状分布,插值图较破碎,有效磷和速效钾含量整体呈条带状分布,连续性较好。(4)毛乌素沙漠-黄土过渡带土壤养分的空间变异性与地形、地貌、植物分布以及非自然因素都有关,但是以地形因素的影响为主。开展沙漠-黄土过渡带土壤养分空间异质性特征研究,为开展沙荒地整治工程,生态系统修复提供了理论依据。     

放牧强度对高寒嵩草草甸土壤养分特性的影响

植物-土壤系统是草地生态和生产服务价值实现的基础,放牧是草地植物群落演替的重要因素。植物、土壤亚系统对放牧的敏感性是评价草地稳定性和提高草地恢复力的重要依据。以不同放牧强度下的高寒嵩草(Kobresia)草甸为研究对象,探讨土壤养分特征对放牧强度的响应及作用位点,结果表明:改变放牧强度可以明显改变植物群落数量特征,但没有明显改变土壤层次分类特征,说明土壤养分特征对一定范围内放牧强度具有自我稳定维持功能;但放牧干扰强度不同时,土壤剖面过渡层养分含量存在差异,说明长期放牧强度的差异会对土壤剖面养分性质产生影响,且这种影响起源于土壤剖面过渡层。在放牧高寒嵩草草甸植物-土壤系统中土壤剖面养分特征较植物群落数量特征更稳定;土壤剖面过渡层养分特征是土壤亚系统中对放牧的敏感因素;而放牧引起土壤剖面养分特征的改变主要表现在各过渡层上,并构成土壤发生层迁移的风险,因此推测,更为持久和更高强度的放牧干扰将最终改变土壤剖面特征及养分性质。     

海南普通野生稻原生境土壤养分状况研究

为探明海南普通野生稻原生境土壤养分状况,采集了海南省不同地区普通野生稻和栽培稻土壤并进行养分测定。结果表明:海南普通野生稻原生境土壤pH、碱解氮总体适宜,全氮为极缺乏水平,有机质及其它养分含量以中等偏低水平居多。不同地区野生稻土壤除pH和全氮外,其它养分含量差异较大。在大多数地区,栽培稻土壤氮磷钾养分含量低于普通野生稻原生境。     

沙枣改善盐碱土壤养分的研究进展

种植多用途耐盐碱树种是盐碱地生态修复的有效手段之一,具有显著的生态效益和经济效益。沙枣(Elaeagnus angustifolia L.)是其中的代表性植物,是我国干旱半干旱地区盐碱地改良的先锋树种。沙枣能显著提高盐碱土养分,但其养分输送机制尚不清晰。本文在分析沙枣地理分布及气候适应性的基础上,从沙枣林土壤养分变化、生物固氮、凋落物和细根分解等方面综述了沙枣改善盐碱土壤养分的程度及途径,从数量角度阐述沙枣的养分输送关键过程及土壤盐碱程度的影响,进一步认识沙枣对盐碱地的改良作用。沙枣在我国绝大部分盐碱地区均有分布,具有极强的地理和气候适应性;沙枣耐盐碱性强,能显著提高中、重度盐碱土壤的养分含量,尤其是氮素含量,有显著的培肥作用;沙枣的培肥作用主要是通过高效的生物固氮以及凋落物和细根的快速分解实现,能在短期内向土壤释放大量氮素,从而快速提高土壤肥力;沙枣的生物固氮和养分释放过程受土壤盐度的影响。未来,沙枣-盐碱土系统中养分输送机制的研究应重点加强以氮素循环为核心的长期定位监测及针对不同盐碱类型、不同沙枣种源的定性和定量相结合的研究。对沙枣改良盐碱地养分的机制、途径、作用的精细研究有助于从养分管理角度建立以沙枣为代表的树种改良盐碱地土壤的机制模型,为盐碱地精准生态修复和植被构建提供科学依据。     

植被砍伐对土壤养分的影响

研究了不同砍伐频率下,香港、深圳和鹤山研究样地山坡地Ｎ、Ｐ、Ｋ含量的差异．不同采样地之间,养分全量和有效量差异显著．在尚未砍伐的山坡地,土壤养分含量显著高于经常砍伐的山坡地．未伐土壤的Ｎ含量顺序为香港样地＞深圳样地＞鹤山样地．下层土壤Ｐ的含量高于上层土壤．深圳样地常代土壤养分含量高于鹤山．结果建议采用最适砍伐频率和在最适季节砍伐,以便减少砍伐产生的不利影响．     

林地覆盖经营雷竹林叶片养分特征及其与土壤养分的关系

探讨了短期覆盖经营(覆盖1 a)、休养式覆盖经营(覆盖3 a 后休养3 a)、长期覆盖经营(覆盖6 a)和不覆盖雷竹林(CK)2年生立竹叶片养分含量、化学计量比和再吸收率及其与土壤养分的关系。结果表明：(1)短期和休养式覆盖经营促使雷竹叶片养分含量和再吸收率总体上提高,而长期覆盖经营对雷竹叶片 P 含量和N、K 再吸收率会产生较为明显的影响,叶片 P 含量、N 再吸收率显著升高,K 再吸收率降低;(2)短期和休养式覆盖经营对雷竹林土壤、叶片养分化学计量比影响不明显,但长期覆盖经营使雷竹林土壤、叶片 N∶P、K∶P 显著降低;(3)短期覆盖经营能增强雷竹林土壤养分与叶片的养分含量、化学计量比和养分再吸收率的相关性,但随覆盖经营年限的延长,相关性总体上呈减弱趋势;(4)土壤养分含量及其平衡关系对林地覆盖经营雷竹林叶片养分特征影响明显;(5)长期覆盖经营雷竹林土壤、叶片养分间相关性明显减弱,竹子吸收利用养分的能力下降,生产中应实行雷竹林休养式覆盖经营方式。研究结果为林地覆盖经营雷竹林的可持续发展提供了理论参考。     

不同林龄刺槐叶片养分重吸收特征及其对土壤养分有效性的响应

为揭示丘陵沟壑区刺槐的养分重吸收特征及其驱动因素,研究该区不同林龄刺槐叶片全氮和全磷的浓度,以及土壤有机碳、全氮、全磷、铵态氮、硝态氮和速效磷浓度及其化学计量,分析了叶片氮磷重吸收效率与土壤养分特性之间的关系。结果表明: 植物和土壤的养分随林龄增长发生显著变化,而土壤总磷和速效磷浓度较低。氮重吸收效率随林分生长先增加后降低,范围为48.2%～54.0%,平均为48.5%;磷重吸收效率则显著增加,范围为45.2%～49.4%,平均为46.9%。氮重吸收效率与土壤氮素和氮磷比呈负向响应,而磷重吸收效率与氮磷比呈显著正相关,与土壤速效磷呈负相关。表明土壤养分有效性的变化负向驱动养分重吸收效率。由于该生境中刺槐林的固氮效应及磷限制,叶片养分重吸收策略对土壤氮磷比响应强烈。     

土壤微生物在植物获得养分中的作用

大量施用化肥是当今农业的一个重要特征。化肥为粮食增产做出了巨大贡献,同时也带来一系列问题,如土壤酸化、水体富营养化、温室气体排放、资源耗竭等,直接威胁着农业可持续发展。土壤微生物是陆地生态系统植物多样性和生产力的重要驱动者,直接参与了植物获得养分和土壤养分循环两个过程。因此,通过调控土壤微生物的功能,有望降低农业对化肥的过分依赖。介绍了共生固氮菌、菌根真菌和根际促生菌对植物获得养分能力的影响及其机制,分析了土壤微生物对土壤氮、磷循环的影响及其与土壤养分生物有效性、养分损失的关系。依据这些知识,提出了改善植物营养、降低化肥施用的土壤微生物途径。虽然大量试验已证明了土壤微生物在改善植物营养中的重要作用,但是大面积应用土壤微生物技术来改善植物营养还存在不少问题。随着以后对这方面研究的加强以及上述问题的不断解决,土壤微生物有望在降低化肥施用量和维持农业可持续发展中做出重要贡献。     

土壤微食物网生物和土壤微生物对小星穗薹草生长和土壤养分的影响差异

土壤微食物网生物是影响土壤养分循环的重要驱动因素,其对植物生长和土壤养分的影响大于广受关注的土壤微生物。通过土壤生物添加实验,对比分析了在土壤微食物网生物添加、土壤微生物添加和灭菌土壤三种处理条件下,湿生草本植物小星穗薹草的生物量、形态和生理性状以及土壤养分含量等指标,以探究土壤微食物网生物和土壤微生物对植物生长和土壤养分的差异性影响。结果表明,土壤微食物网生物对植物的促进作用显著大于土壤微生物的作用。土壤微食物网生物未改变植物的根系性状,而土壤微生物使植物的根系形态发生明显改变。不同土壤生物添加处理的土壤有效养分含量也存在显著差异。该研究证明了土壤微食物网生物更有利于植物生长。研究结果为深入认识土壤微食物网生物对植物生长和土壤养分周转的重要性、推动植物与土壤生物相互作用过程和影响机制研究提供了新视角和可靠数据。     

黄土丘陵沟壑区土壤养分含量的高光谱预测模型

基于高光谱数据快速准确估算土壤养分含量,可为土壤养分监测及土壤理化参数反演提供优化方法.本研究在陕北黄土丘陵沟壑区选取典型样地,分析土壤养分含量与光谱反射率的定量关系,采用连续投影算法提取其光谱特征波长,利用偏最小二乘法、多元线性回归法、支持向量机法分别对土壤有机质、全氮、全磷、全钾含量进行预测并对比分析,构建该区域土壤养分含量的最优高光谱预测模型.结果表明: 黄土丘陵沟壑区土壤养分含量与光谱反射率在可见光区(400～760 nm)和近红外区(760～1100 nm)相关性较高,相关系数最大值均位于这两个光谱区间.4种土壤养分含量的SPA-SVM模型的普适性好且反演精度高,建模过程简单高效,适用于小数据量试验.本研究结果可为采用机器学习算法构建黄土丘陵沟壑区土壤养分含量高光谱预测模型提供参考.     

作物种植前后土壤有机质及养分因子的空间变异分析

以作物土壤试验数据为基础,结合多年的农户调查数据,采用Moran's I指数分析、Pearson相关系数分析和Kriging插值3种地统计学方法,探讨了浙江省浦江县作物种植前后土壤有机质及氮磷钾等养分因子的空间演化规律。研究发现Moran's I指数分析证实随着区域范围的加大,各因子间自相关程度产生较大差异。这一点在Pearson相关系数分析中也得到证实,并在kriging插值图中直观表达。结果还表明:有机质和碱解氮的形成与水的关系较为密切,水源区两因子的含量较周边高,且会促进前者向后者转化。养分投入后,过多的养分在土壤中降解过程与区域自然环境条件的关系较密切。同一作物的农户养分投入在不同区域差异较大,不同作物的农户养分投入在区域内却存在量的相关。     

烤烟硝酸盐含量与土壤养分的关系

采用多元统计分析方法研究了湖南烤烟叶片硝酸盐、亚硝酸盐含量与土壤养分之间的关系,结果表明：（1）典型相关分析证实烟叶硝酸盐、亚硝酸盐含量与土壤主要含氮养分（土壤全氮、碱解氮、铵态氮）及有机质含量的关系密切,与土壤其他养分含量的相关性较小,反映出在一定范围内,随着土壤含氮养分及有机质含量的增加,烟叶（亚）硝酸盐含量呈现增加的趋势,且土壤含氮养分及有机质含量与烟叶硝酸盐含量关系的密切程度高于与亚硝酸盐含量的相关;（2）根据烟叶硝酸盐、亚硝酸盐含量及其相应的植烟土壤养分（有机质、全氮、碱解氮、铵态氮）含量的大小,通过聚类分析把同一等级的烟叶样品分为高、中、低3类,不同类别相比较,有机质含量越高的土壤,其土壤全氮、碱解氮、铵态氮含量以及相应的烟叶硝酸盐、亚硝酸盐含量也越高,说明土壤有机质的高低,直接影响了土壤氮素的供应状况,进而影响了烟叶硝态氮含量的积累;（3）根据聚类分析结果建立了不同等级烟叶硝酸盐、亚硝酸盐含量高低的判别函数,可作为烟叶硝态氮含量在不同土壤肥力条件下判别归类的参考依据。