土壤侵蚀与土地利用方式对黑土地土壤水气传输特性的影响

土壤侵蚀是东北黑土退化的主要原因之一,了解不同土地利用方式下土壤水气传输性质的差异,可以为黑土区水土资源的高效利用和保护提供科学依据。本研究选取东北黑土区典型的3种土地利用方式(农地、林地、撂荒地)进行0~5 cm土层原位土壤饱和导水率、导气率和相对气体扩散率的测定,探讨土壤侵蚀和土地利用方式对土壤水气传输性质的影响。结果表明:不同侵蚀程度农地之间以及不同土地利用方式之间土壤水气传输性质差异显著。重度侵蚀农地容重显著高于其他样地,未侵蚀农地容重显著低于其他样地。与未侵蚀农地相比,轻度、中度和重度侵蚀农地容重分别增加12.7%、17.6%和39.2%,饱和导水率分别降低84.4%、53.7%和12.7%,导气率分别降低94.6%、64.4%和14.0%,相对气体扩散率分别降低91.3%、82.6%和4.3%。松林地饱和导水率、导气率和相对气体扩散率较未侵蚀农地分别降低86.5%、83.0%和91.3%。沙棘林地饱和导水率、导气率和相对气体扩散率较未侵蚀农地分别降低51.7%、45.6%和82.6%,撂荒地饱和导水率、导气率和相对气体扩散率较未侵蚀农地分别降低16.2%、1.4%和73.9%。可以利用测得的土壤导气率、相对气体扩散率估算土壤饱和导水率。土壤侵蚀和土地利用方式显著影响黑土地土壤水气传输特性。     

黄土塬区不同土地利用方式土壤水分消耗与补给变化特征

对黄土塬区不同土地利用方式下2012年3—10月7龄果园(挂果初期)、17龄果园(盛果期)、小麦地、玉米地土壤水文状况进行分析,结果显示,0—600 cm试验土层7龄果园土壤贮水量最高,其次为玉米地、小麦地,17龄果园最低,且不同土地利用方式下贮水量随着降水量的变化而上下波动,但其变化滞后于降水。不同土地利用方式均表现为随土壤深度增加土壤含水量变异程度减弱的特征,且其土壤剖面的水分含量变化存在季节变异。农田和7龄果园中不存在土壤干燥化现象,而17龄果园土壤剖面存在较厚的干燥化土层,其分布深度为320—600 cm。不同的土地利用方式的土壤水分的消耗和补充深度有较大差异,17龄果园消耗深度为500 cm,补充深度为200 cm;7龄果园、玉米地和小麦地消耗深度分别为200、300 cm和300 cm,且补充深度均超过了测定的土壤深度,大于600 cm。     

水蚀风蚀交错区退耕坡面植被利用对产流产沙的影响

为有效利用水蚀风蚀交错区退耕封育坡面植被,确定合理的植被利用强度非常必要.本试验选取黄土高原水蚀风蚀交错区典型小流域——六道沟小流域为试验区,在多年退耕封育坡面布设径流小区,通过人工模拟降雨试验,研究植被地上部分在不同利用强度下各坡度(10°、20°和30°)坡面产流、产沙变化特征,以确定合理的利用强度. 结果表明: 次降雨过程中径流速率大体可分为两个阶段:初期迅速增长阶段和中后期增长变缓或趋于准稳定阶段.侵蚀速率的变化趋势因坡度的不同而略有差异.利用强度对产流量有显著影响,产流量随利用强度的加强而增加.坡度对侵蚀量影响显著,侵蚀量表现为20°坡面＞30°坡面＞10°坡面.以植被地上部分未利用小区为对照,相对增水量和相对增沙量均随利用强度加强而增加.结合降雨资料推测,退耕15年左右坡面植被地上部分盖度达到25%时,坡面年土壤侵蚀量基本低于容许土壤流失量.应重视该区20°坡面植被的恢复治理工作.     

土地利用方式对土壤有机质的影响

通过对地带性常绿阔叶林、杉木人工林、农田、竹林等不同土地利用方式下土壤有机质总量、活性有机质及其组分的研究,发现土地利用方式对土壤有机质和活性有机质各组分的影响差异显著,其中阔叶林含量最高,杉木人工林低于阔叶林,竹林和农田最低。这些差别主要是由于凋落物的数量、质量以及各种管理措施不同所致。     

不同土地利用方式对潮棕壤微生物量碳及其周转率的影响

利用长期定位试验,研究了下辽河平原不同土地利用方式下潮棕壤土壤微生物量碳的变化.结果表明:裸地的微生物量碳最低;不施肥处理(CK)和NPK处理土壤微生物量碳较低;NPK配合猪厩肥处理(NPK C)的微生物量碳显著高于CK和NPK处理;荒地由于返回的植物残体量很大,积累的有机物很多,所以其微生物量碳最大;其次为割草地和林地.不同土地利用方式的土壤微生物量周转速率为:NPK C＞林地＞荒地＞割草地＞CK＞NPK＞裸地.     

不同土地利用方式下喀斯特峰丛洼地土壤微生物群落特征

基于对喀斯特峰丛洼地6种土地利用类型(坡耕地、草丛、灌丛、人工林、次生林、原生林)的土壤微生物、养分、矿物质和植被4组变量35个指标的调查分析,研究了不同土地利用方式下土壤微生物种群数量、微生物生物量C、N、P及其分形特征,以及土壤微生物与植被、土壤养分、矿物质的关系.结果表明:不同土地利用方式下喀斯特峰丛洼地的土壤微生物种群数量及组成不同.微生物种群数量均以原生林和坡耕地最高,人工林最低;3种森林土壤的细菌比率较大,坡耕地、草丛、灌丛的放线菌比率较大,真菌的比率均很小;土壤微生物生物量C、N、P的含量均很高,其中原生林最高;土壤微生物生物量碳与土壤微生物种群数量具有良好的分形关系,而土壤微生物生物量氮、磷与种群数量不存在分形关系;土壤微生物与植被、土壤养分、土壤矿物质显著相关,其中土壤微生物生物量碳与乔木层的Shannon指数、土壤速效氮、Fe₂O₃、CaO含量显著相关.     

不同土地利用方式下酚酸物质与土壤微生物群落的关系

酚酸物质是影响微生物生物量和群落结构的重要因子之一,研究酚酸物质在不同土地利用方式下的变化规律及其与微生物群落结构的关系,有助于更好地理解不同土地利用方式下微生物群落变化的作用机制。以山河屯林业局奋斗林场次生林(SF)、落叶松人工林(LP)、农田地(FL)和撂荒地(AL)为研究对象,测定不同土地利用方式下0—5 cm、5—10 cm和10—20 cm层的土壤总酚、复合态酚、水溶性酚和9种酚酸物质,并采用磷脂脂肪酸法(PLFA)测定这4种土地利用方式的土壤微生物群落。结果表明,各土层的落叶松人工林土壤总酚含量显著高于其他三种土地利用方式。在0—5 cm和5—10 cm土层中,落叶松人工林土壤水溶性酚含量最高,而在10—20 cm土层中,则是次生林显著高于其余三种土地利用方式(P0.05)。在0—5 cm土层中,次生林土壤的总PLFA、真菌含量比农田地和撂荒地分别高14.61%、80.91%和55.63%、156.55%,同时,次生林的土壤真菌∶细菌(F∶B)显著高于落叶松人工林、农田地和撂荒地(P0.05)。0—5 cm层和5—10 cm层的土壤总酚与微生物群落(细菌、真菌)分别呈正相关和负相关关系,而在10—20 cm层,三种土壤酚类物质与微生物群落均未达到显著相关(P0.05)。冗余分析表明,0—5 cm层土壤中的阿魏酸、2,4-二羟基苯甲酸和β-谷甾醇均对真菌群落和F∶B有显著影响(P0.05),而在10—20 cm层中,只有β-谷甾醇影响了微生物群落的生长。土地利用方式的变化改变了表层土壤的酚酸物质含量和微生物群落结构,酚酸物质对表层土壤各类群的微生物量有明显的促进作用,但抑制了深层土壤微生物的生长。     

黄土塬区土地利用方式对土壤大孔隙特征的影响

土壤导水率及大孔隙数量是决定降雨-入渗的重要参数,对模拟土壤水分及溶质运移、建立流域水文模型具有重要意义.为确定黄土区土地利用方式对土壤大孔隙特征的影响,本文通过Hood入渗仪及土壤水分特征曲线,比较了该区刺槐林地、草地、小麦地、苹果林地土壤导水率、大孔隙度和大孔隙连通性的差异.结果表明: 研究区刺槐林地、草地、小麦地、苹果林地的平均饱和导水率分别为58.60×10^-6、54.90×10^-6、35.30×10^-6、23.40×10^-6 m·s^-1,存在显著性差异.不同土地利用方式下的单位面积有效大孔隙数目、大孔隙度及大孔隙连通性均依次为:刺槐林地≈草地>小麦地>苹果林地.植被恢复通过植物根系穿插、土壤动物活动等形成大孔隙,可显著提高土壤入渗性能.黄土区应坚持林草植被恢复措施.     

不同土地利用方式对宁夏盐渍化土壤细菌群落的影响

为了解盐渍化土壤不同利用方式对土壤细菌群落结构的影响,该研究选取盐渍化荒地(CK)、水旱轮作12年玉米地(PD12Y)、连续种植12年水稻地(P12Y)、水旱轮作12年水稻地(DP12Y)以及连续种植12年玉米地(D12Y)的土壤,利用Illumina Hiseq高通量测序技术解析不同种植年限土壤细菌的群落结构特征,并...     

基于最小数据集的青藏高原南北部不同土地利用方式土壤质量评价

为了评估青藏高原南北部林地、草地和农地的土壤质量状况,明确3种土地利用方式下生产力水平的关键影响因子,在青藏高原南部和北部采集了101个(0～30 cm)土壤样品测定土壤理化性质,通过主成分分析选择3个指标作为最小数据集(MDS),综合评估青藏高原南北部土壤质量。结果表明：3种土地利用方式下土壤理化特性在青藏高原南、北部差异显著。北部土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)含量均高于南部,且南北部的林地SOM、TN含量均显著高于农地和草地。土壤铵态氮(NH₄⁺-N)含量表现为农地>林地>草地,且在南部差异显著,而南北部硝态氮(NO₃^--N)含量均表现为林地最高。农地的土壤容重(BD)和电导率(EC)显著高于草地和林地,且北部农地和草地的BD和EC高于南部。南部草地pH显著高于林地和农地,北部林地pH最高。北部土壤质量选取指标为SOM、AP和pH,林地、草地和农地的土壤质量指数依次为0.56、0.53和0.47;南部选取指标为SOM、全磷(TP)和NH_4...     

黄土高原水蚀风蚀交错带不同土地利用类型土壤呼吸季节变化及其环境驱动

以黄土高原水蚀风蚀交错区神木县六道沟小流域为研究区,采用动态密闭气室法对植物生长季节（2007年5～10月）5种土地利用方式的土壤呼吸速率进行了测定,并结合水热因子,对不同土地利用方式间土壤呼吸速率的差异性以及其和温度、含水量之间的关系进行了分析。结果表明：5种土地利用类型土壤呼吸速率季节性变化均呈现单峰型曲线,与气温变化趋势一致,其7、8月份土壤呼吸速率均显著高于其它月份（P〈0.05）;生长季节土壤CO2平均释放速率顺序为：长芒草地〉苜蓿地〉柠条地〉农地〉沙柳地,草地在生长前期和旺盛期土壤呼吸强度均显著高于农地和灌木林地;除沙柳地和苜蓿地以外,在土壤呼吸与所有温度指标的关系中,与10cm深度的土壤温度相关性最好,且除沙柳地外,其它4种土地利用类型均与之达到显著相关;农地土壤呼吸对温度的响应最敏感（Q10值为2.20）,除沙柳地（Q10值为1.48）外,其它4种土地利用类型Q10值均在2.0左右,接近于全球Q10的平均水平;通过Van’t Hoff模型估算,2007年植物整个生长季节（5～10月份）,5种土地利用类型土壤呼吸量从高到低依次为：苜蓿地259gC·m^-2,长芒草地236gC·m^-2,柠条地226gC·m^-2,农地170gC·m^-2,沙柳地94gC·m^-2;水分对农地和沙柳地的土壤呼吸影响不大;长芒草地、柠条地和苜蓿地土壤呼吸的双变量模型关系显著（P〈0.05）,比相应的单变量模型更好地解释了土壤呼吸变异。     

不同土地利用方式下沙地土壤水分空间变异规律

利用地统计学的方法 ,研究了科尔沁沙地甸子地不同土地利用方式草地和玉米地春季土壤含水量的空间变异规律。结果表明 ,草地表层、亚表层土壤含水量的变异函数均可很好地拟合成球状模型 ,具有明显的空间结构特征 ,其空间相关度分别为 0 979、0 999,变程分别为11 5 7m、19 4 1m ,分数维分别为 1 5 71、1 5 35 ,Moran’sI系数表现为在近距离内 (0 5～ 2 5m)为较强的正相关 (I=0 3～ 0 8) ,随着距离的增大 ,相关性变小 ,>5m后表现为较弱的负相关(I =0 2 )的变化趋势 ,克立格制图均表现出中央和四周高 ,西北角存在明显过渡带的空间分布格局 ,表层和亚表层具有很大的相似性。而耕地表层、亚表层土壤含水量变异函数分别拟合成线性和球状模型 ,其空间相关度分别为 0 344、0 914 ,变程分别为 7 6 7m、9 31m ,分数维分别为 1 92 8、1 6 81,Moran’sI系数分析和克立格制图表明表层、亚表层土壤含水量存在明显的差异。因此草地和耕地土壤含水量变异函数模型及参数、分数维、Moran’sI系数和克立格制图均存在明显的区别。同草地相比 ,玉米地土壤含水量空间格局特征表现为空间依赖性小 ,随机性大 ,空间自相关作用范围小 ,破碎化程度高。所以有必要采取退耕还草的措施来保护和恢复沙地生态系统的健康。     

高寒山区不同土地利用类型土壤养分化学计量特征及影响因素

了解高寒地区不同土地利用类型下土壤养分化学计量特征及其影响因素可为评估脆弱生态系统土壤质量和功能提供参数。通过测定青海省东部24个样点0—30 cm土壤基本理化性质(pH、容重BD、孔隙度P_s、黏粒含量C_y、土壤含水量SWC、有机碳SOC、全氮TN、全磷TP、速效氮AN和速效磷AP),并提取各样点环境因子数据(年均温MAT、年均降雨量MAP、年均蒸发量E_a、植被归一化指数NDVI、海拔ALT、坡度SG、地表粗糙度SR、经度LON和纬度LAT),分析了农、林、草三种土地利用类型下土壤养分化学计量比分布特征及其影响因素。结果表明,农地土壤有机碳SOC和全氮TN含量显著低于林地和草地(P<0.05),而全磷TP和速效磷AP含量则相反,农、林、草地速效氮AN含量无显著差异(P>0.05)。农、林、草地不同深度土壤C∶N(平均值19.93,变异系数<16%)和AN∶AP(平均值2.73,变异系数<71%)较为稳定且无显著差异(P>0.05),而农地C∶P和N∶P(平均值分别为19.27和0.99)却显...     

喀斯特峰丛坡地不同土地利用方式下土壤N、P空间变异特征

基于网格点(5 mx5 m)采样法采集土壤样品,利用经典统计学和地统计学方法,研究了喀斯特峰丛坡地不同土地利用方式(火烧迹地、刈割地、草地、封育地)下表层(0～20cm)土壤氮、磷的空间变异特性.结果表明:研究区4种不同土地利用方式土壤全氮(TN)、全磷(TP)、速效氮(AN)、速效磷(AP)均为中等程度变异,含量分别为5.40 ～6.26 g·kg-1、1.24 ～1.44 g·kg-1、365.87～507.32 mg·kg-1、3.91 ～8.04 mg·kg-1,封育地、火烧迹地土壤质量优于草地和刈割地;4种土地利用方式中火烧AN、火烧AP、刈割AN、封育TN的半方差函数最佳拟合模型为球状模型,火烧TN、刈割TN、刈割AP最佳拟合模型为指数模型,其他指标的最佳拟合模型均为高斯模型.刈割TP、火烧TP、草地TP、刈割TN、火烧AP、草地AP、封育TP表现为强烈的空间自相关性,其他土壤养分表现为中等的空间自相关.4种土地利用类型土壤TN与AN、TP与AP具有相似的空间分布格局.火烧、刈割处理TN和AN呈凹形分布,TP和AP呈单峰分布特征,中下坡含量最高,往两端含量逐渐降低;草地TN、AN、TP、AP 4种养分含量均随着坡位的升高而降低;封育样地中4种养分呈类似凹形分布,中间含量低,两端略微升高.土地利用方式的变化改变了喀斯特峰丛坡地土壤养分质量,造成了土壤养分空间格局的变化,因此,在地形破碎、土层浅薄的喀斯特地区进行生态恢复与重建时,应采取合理土地利用方式,进行保护和适度开发,提高喀斯特退化生态系统土壤质量.     

西藏高寒区不同土地利用方式下土壤持水能力差异及其影响因素

研究高寒地区不同土地利用方式下土壤持水能力变化特征及其影响因素可为评估高寒生态系统水源涵养能力分异特征及其调控机制提供依据。本研究选取西藏高寒区3种土地利用方式(农、林、草地)下不同深度(0～10、10～20、20～30 cm)土壤为对象,测定土壤最大持水量、毛管持水量、田间持水量及土壤基本理化性质,并提取环境因子(年均降雨量、植被归一化指数、海拔、坡度和地表粗糙度),分析不同土地利用方式下土壤持水能力的变化特征及其影响因素。结果表明: 农、林、草地土壤持水能力(最大持水量、毛管持水量、田间持水量)均随土层深度增加而逐渐降低。草地0～30 cm土壤最大持水量、毛管持水量和田间持水量均值分别为379.79、329.57和194.39 g·kg^-1,显著高于农地(301.15、259.67和154.91 g·kg^-1)和林地(293.09、251.49和117.01 g·kg^-1)。冗余分析结果表明,不同土壤理化性质对土壤持水能力变异的解释量由大到小依次为总孔隙度(44.6%)、土壤有机质(42.7%)、毛管孔隙度(37.6%)和土壤容重(35.8%)。主成分分析结果显示,年均降雨量、植被归一化指数和地形因子(海拔、坡度和地表粗糙度)是影响土壤持水能力空间变异的主要环境因子,累积贡献率高达72.4%。西藏高寒区草地土壤具有更强的持水能力,能够有效防止水土流失。因此,在高寒地区实施退耕还草措施、对退化草地进行封育管理,有助于改善高寒地区土壤水源涵养能力。     

成都平原不同土地利用方式对土壤剖面钾素分布的影响

为探索快速城市化背景下土地利用方式变化对土壤剖面钾素变化的影响,本研究选取成都平原4种典型土地利用方式(稻-麦、稻-蔬、稻-油和园林),基于187个土壤剖面数据,分析了不同土地利用方式下土壤剖面速效钾、缓效钾、矿物钾和全钾4种不同形态钾的含量特征及相互关系.结果表明: 从表层土壤来看,相较传统轮作(稻-麦、稻-油)而言,土地利用方式显著影响了土壤速效钾和缓效钾含量变化,稻-蔬轮作提高了表层土壤速效钾和缓效钾含量,园林用地则加剧了土壤速效钾和缓效钾的消耗.对于较为稳定的土壤矿物钾和全钾而言,其含量在不同土地利用方式间均无显著差异.从深层土壤来看,稻-蔬轮作方式下速效钾含量随土层加深下降最为明显,传统轮作土壤速效钾含量显著高于园林用地,缓效钾变化趋势与速效钾相反.不同土地利用方式土壤矿物钾和全钾含量差异较小.在4种土地利用方式中,稻-蔬轮作方式下表层土壤速效钾和缓效钾占全钾比例相对其他3种土地利用方式较高,20～40 cm土层,不同土地利用方式下速效钾占全钾比例均显著下降,缓效钾随土层向下比例变化与速效钾变化趋势恰好相反.矿物钾占全钾比例在不同土地利用方式下无显著差异.可见,不同土地利用方式对成都平原土壤速效钾和缓效钾在剖面中的分布具有显著影响.     

Dominant species and ecosystem gas exchange in temperate grassland under different land use patterns

在内蒙古温带草原围封、放牧和割草3种处理下的样地内, 对生态系统尺度和大针茅(Stipa grandis)、冷蒿(Artemisia frigida)、羊草(Leymus chinensis) 3种优势种植物叶片尺度上的气体交换和水分关系进行了测定, 对比研究了植物碳水对环境的响应。结果表明, 在优势种单株尺度和生态系统尺度上, 大气-植被CO₂交换因草地利用方式的不同而具有不同的表现。在生态系统层面, 放牧样地的群落净CO₂气体交换量和总初级生产力都与围封样地和割草样地有差异, 群落总初级生产力受生态系统呼吸的影响。在放牧处理下, 群落净CO₂气体交换量日变化表现为生态系统对碳的吸收, 而围封和割草则以碳释放为主。单叶光合速率出现负值并随时间推移而恢复的现象, 应是植物对干旱高温、高光照的特殊反应。生态系统水分利用效率没有明显不同, 但各样地的蒸散能力有趋势上的变化; 对于同种植物, 放牧样地植物单叶水分利用效率的日变化波动幅度最大, 围封样地最小。