中耕地类型及其土壤氮磷储量的变化

过去60a间,长江中下游平原乡村景观区域中土地利用覆被类型,特别是耕地类型发生了显著地转变,并对其土壤全氮和全磷产生了明显地影响。通过选取区域代表性样方、研究耕地类型的小尺度转化、土壤取样和收集1965年前土壤全氮、全磷历史数据,采用尺度推绎和蒙特卡洛不确定性分析方法,评价了1940—2002年长江中下游平原人口密集的乡村景观区域中耕地类型及其土壤全氮、全磷储量的变化。结果表明: 近60a来,在86×103 km2的区域中有47%的面积发生了变化,其中33%的面积是耕地类型转化。耕地面积减少18.6%（-16.0×103 km2）,其中稻田面积减少21.5%（-18.5×103 km2）,种植木本作物的旱地面积减少1.7%（-1.5×103 km2）;而种植木本作物和种植1年生作物的水浇地的面积分别增加了3.5%（3.0×103 km2）和2.0%（1.7×103 km2）。尽管稻田面积大幅减少,但其仍是区域中面积最大的土地利用覆被类型。 1940—2002年,有98%的可能性区域耕地0—30 cm土壤全氮储量净减少,而其0—30 cm土壤全磷储量则无明显变化。区域耕地土壤全氮储量明显减少（-7.2 Tg N）,主要受稻田土壤全氮储量显著减少（-8.0 Tg N）的影响,而稻田面积大幅减少是导致稻田土壤全氮储量减少的主要原因。与此同时,种植木本作物的旱地的土壤全氮储量减少了0.7 Tg N;而种植木本作物和种植1年生作物的水浇地分别增加1.3和0.7 Tg N。区域耕地土壤全磷储量变化不明显,主要受稻田土壤全磷储量无明显变化的影响。尽管稻田面积大幅减少,但由于稻田土壤全磷密度增加了29%（其净增加的可能性为76%）;加之稻田土壤全磷密度变异较大,所以稻田土壤全磷储量并没有明显减少,其净减少的可能性仅为64%。与此同时,有75%的可能性种植木本作物的旱地的土壤全磷储量净减少,但仅减少了0.3 Tg P;而种植木本作物的水浇地和种植1年生作物的水浇地土壤全磷都有少量增加,分别为0.7 和0.4 Tg P。 通过选取区域代表性样方、研究耕地类型的小尺度转化、土壤取样和收集土壤历史数据、结合尺度推绎和蒙特卡洛不确定性分析方法,能够揭示1940—2002年长江中下游平原人口密集的乡村景观区域中耕地类型及其土壤全氮和全磷储量的变化。     

1940—2002年长江中下游平原乡村景观区域中耕地类型及其土壤氮磷储量的变化

过去60a间,长江中下游平原乡村景观区域中土地利用覆被类型,特别是耕地类型发生了显著地转变,并对其土壤全氮和全磷产生了明显地影响。通过选取区域代表性样方、研究耕地类型的小尺度转化、土壤取样和收集1965年前土壤全氮、全磷历史数据,采用尺度推绎和蒙特卡洛不确定性分析方法,评价了1940-2002年长江中下游平原人口密集的乡村景观区域中耕地类型及其土壤全氮、全磷储量的变化。结果表明:近60a来,在86×103km2的区域中有47%的面积发生了变化,其中33%的面积是耕地类型转化。耕地面积减少18.6%(-16.0×103km2),其中稻田面积减少21.5%(-18.5×103km2),种植木本作物的旱地面积减少1.7%(-1.5×103km2);而种植木本作物和种植1年生作物的水浇地的面积分别增加了3.5%(3.0×103km2)和2.0%(1.7×103km2)。尽管稻田面积大幅减少,但其仍是区域中面积最大的土地利用覆被类型。1940-2002年,有98%的可能性区域耕地0-30cm土壤全氮储量净减少,而其0-30cm土壤全磷储量则无明显变化。区域耕地土壤全氮储量明显减少(-7.2Tg N),主要受稻田土壤全氮储量显著减少(-8.0Tg N)的影响,而稻田面积大幅减少是导致稻田土壤全氮储量减少的主要原因。与此同时,种植木本作物的旱地的土壤全氮储量减少了0.7Tg N;而种植木本作物和种植1年生作物的水浇地分别增加1.3和0.7Tg N。区域耕地土壤全磷储量变化不明显,主要受稻田土壤全磷储量无明显变化的影响。尽管稻田面积大幅减少,但由于稻田土壤全磷密度增加了29%(其净增加的可能性为76%);加之稻田土壤全磷密度变异较大,所以稻田土壤全磷储量并没有明显减少,其净减少的可能性仅为64%。与此同时,有75%的可能性种植木本作物的旱地的土壤全磷储量净减少,但仅减少了0.3Tg P;而种植木本作物的水浇地和种植1年生作物的水浇地土壤全磷都有少量增加,分别为0.7和0.4Tg P。通过选取区域代表性样方、研究耕地类型的小尺度转化、土壤取样和收集土壤历史数据、结合尺度推绎和蒙特卡洛不确定性分析方法,能够揭示1940-2002年长江中下游平原人口密集的乡村景观区域中耕地类型及其土壤全氮和全磷储量的变化。     

贺兰山不同海拔土壤团聚体碳氮磷含量及其化学计量特征变化

探究干旱半干旱区山地森林生态系统不同海拔土壤养分在团聚体中的分布规律,可为理解脆弱山地生态系统养分循环提供理论依据.本研究以贺兰山不同海拔(1380 ～2438 m)土壤为对象,分析0～20 cm土层团聚体分布及其稳定性、不同粒级团聚体有机碳、全氮、全磷储量及其化学计量特征.结果 表明:随海拔升高贺兰山主要土壤团聚体由...     

闽江河口芦苇与短叶茳芏空间扩展对湿地系统磷赋存特征的影响

本研究选择闽江河口鳝鱼滩芦苇和短叶茳芏空间扩展前的芦苇湿地、短叶茳芏湿地,以及二者空间扩展形成的交错带湿地为对象,探讨了两种植物空间扩展过程中植物-土壤系统的全磷(TP)赋存特征及其主要影响因素。结果表明: 在空间扩展影响下,湿地植物和土壤的TP含量均发生了明显变化。其中,交错带湿地土壤的TP含量比芦苇湿地和短叶茳芏湿地土壤分别增加了20.0%和7.1%。这与芦苇和短叶茳芏空间扩展过程中土壤的颗粒组成以及植物的生物量、根冠比变化有关。除叶外,交错带芦苇不同器官的TP含量整体均低于短叶茳芏的相应器官。这与二者在交错带生境中对P养分吸收利用与转运方式的差异有关。另外,空间扩展导致的竞争作用使二者的P分配比也发生较大变化,与纯群落相比,交错带芦苇提高了根、叶的P分配比,而交错带短叶茳芏提高了根的P分配比。芦苇和短叶茳芏为了应对空间扩展过程中的竞争可能采取了不同的P养分利用策略,前者通过加强根部P养分吸收和提高叶片光合作用的方式来占据竞争优势,而后者通过提高根系生物量以增强对P养分吸收利用的方式来抗衡来自芦苇的竞争。     

不同覆被条件下双台子河口湿地土壤主要营养元素含量

选择双台子河口湿地3种样地:地表有植被活体(PA)、地表有植物死体(PD)与光滩(GT),共设置21个样点,测定土壤中全氮(TN)、全磷(TP)和全钾(TK)含量,比较了不同植被覆被条件对湿地土壤中营养元素含量及分布特征的影响。结果表明:GT、PD、PA样地土壤TN平均含量分别为0.79、1.01、1.29g.kg-1;TP为0.49、0.50、0.52g.kg-1;TK为22.29、23.01、23.40g.kg-1。不同地表覆被下土壤TN含量差异显著(P0.05),TP、TK含量差异不显著(P0.05;P0.05),说明植被覆被能够有效增加土壤TN含量,而对TP和TK含量影响不大。垂直方向上TN和TP含量具有相似的特征,表现为PAPDGT,TK为PAGTPD。由表层至底层,TN含量先降低而后升高,TP含量在0～30cm深度内变化不大,在30cm以下土层升高,PA增加幅度最大;TK含量由表层至底层变化较大。在PA-PD-GT的湿地退化过程中,土壤TN、TP和TK分别减少38.6%、6.9%和4.7%。     

我国森林土壤全磷密度分布特征

土壤磷可利用性显著影响森林生产力和固碳能力。了解我国森林土壤全磷密度在土壤、气候和植被等不同环境条件下的分布特征,为我国森林质量提升和固碳增汇提供理论指导。收集全国森林土壤调查数据和文献数据中0-20 cm （2571个样地）、20-40 cm （1305个样地）、40-60 cm （701个样地）、60-80 cm （40个样地）和80-100 cm （31个样地）土层土壤全磷含量和容重以估算土壤全磷密度,采用单因素方差分析和Tukey HSD法（或Mann-Whitney U法）检验土壤全磷密度在不同土层、土壤类型、土壤风化程度、气候区、森林起源、森林结构、林龄组、森林类型和树种组之间的差异,利用线性回归分析探讨土壤全磷密度的纬度和经度变化趋势。结果表明：（1）我国森林40-60 cm土层（9.02 t/hm²）土壤全磷密度显著低于表层0-20 cm （13.81 t/hm²）和20-40 cm （10.84 t/hm²）以及深层60-80 cm （11.28 t/hm²）和80-100 cm （12.76 t/hm²）（P<0.001）,0-60 cm土层土壤全磷密度表现为中度风化（11.89-18.86 t/hm²）>轻度风化（10.19-11.13 t/hm²）>重度风化（5.44-8.89 t/hm²）,在土壤类型间差异显著（P<0.001）,铁铝土的值最低（5.44-8.89 t/hm²）;（2）土壤全磷密度随着纬度的增加线性增加,但随着经度的增加线性降低（除0-20 cm土层）,自热带向北温带也呈增加趋势;（3）我国森林0-60 cm土层土壤全磷密度表现为人工林（11.54-15.49 t/hm²）显著高于天然林（7.14-11.93 t/hm²）及纯林（12.16-15.40 t/hm²）显著高于混交林（6.06-12.15 t/hm²）,在林龄组和森林类型间差异显著（P<0.001）,0-20 cm和20-40 cm土层中过熟林（23.10 t/hm²和12.54 t/hm²）和落叶针叶林（19.49 t/hm²和15.30 t/hm²）土壤全磷密度最高,40-60 cm土层土壤全磷密度随着林龄的增加而降低。总体来看,我国森林0-100 cm土层土壤全磷密度存在明显的空间分布规律,其在土壤、气候和植被类别间差异显著,这些生物与非生物因素是影响我国森林土壤全磷高低和分布特征的重要因子;延长轮伐期和种植混交林是维持和提高我国森林土壤全磷养分可持续利用的重要途径。     

闽江河口湿地土壤全磷高光谱遥感估算

磷是湿地生态系统必需和限制性元素,利用高光谱遥感数据对其进行估算对实现湿地土壤磷素快速和准确定量具有重要意义。选取闽江河口湿地作为研究区,于2013年5月,采集16个土壤剖面80个样本作为估算与验证模型样本;基于光谱指数建立土壤全磷(TP)含量估算模型,其中光谱指数包括原始光谱反射率(R)、比值土壤指数(RSI)、归一化土壤指数(NDSI)和有机质诊断指数(OII)。此外进一步分析反射光谱与不同形态磷,TP与有机质之间关系,以期初步揭示河口湿地土壤TP估算的机理。研究结果表明,闽江河口湿地土壤TP含量与R相关系数较高的区域分布在360-560 nm,并在406 nm处达到最大值-0.816;光谱指数RSI(R_(430),R_(830))、RSI(R_(460),R_(810))、RSI(R_(560),R_(580))、NDSI(R_(430),R_(830))、NDSI(R_(460),R_(830))、NDSI(R_(560),R_(580))和OII(R_(446))与土壤TP含量均有较高的相关系数,能较好的用于TP含量的估算;各估算模型决定系数(r~2)和均方根误差(RMSE)分别在0.657-0.805和0.052-0.067之间;验证模型r~2和RMSE分别在0.606-0.893和0.037-0.044之间。分潮滩建立TP含量估算模型是可行的,并且能提高部分光谱指数的估算精度。土壤TP含量的估算精度与磷素的组成有关,其中与铁吸附态磷关系较为密切,钙吸附态和铝吸附态磷关系较弱。土壤TP与有机质和氧化还原环境的存在密切关系可能是湿地土壤TP含量估算的重要机理。     

鄱阳湖南矶湿地优势植物群落及土壤有机质和营养元素分布特征

湿地植物和土壤是承担湿地诸多生态功能的主要基质和载体,相互之间有着强烈的影响。湿地土壤影响植物的种类、数量、生长发育、形态和分布,湿地植物又影响土壤中元素的分布与变化。鄱阳湖湿地的植物和土壤的特征及由他们带来的候鸟栖息地价值都受到他们之间的相互作用以及湖泊水位不同频率和幅度波动的影响。研究鄱阳湖湿地植物和土壤的特征及其形成原因和相互关系。为此,从2010年10月到2011年10月,对鄱阳湖湿地不同水位梯度下分布的芦苇、南荻、苔草、虉草和刚毛荸荠5个优势植物群落中57个定点样方展开了月度植被调查并且对5个不同植物群落下的135个土壤样品进行了实验室分析,研究了鄱阳湖优势植物群落及湿地土壤中有机质、全氮、全磷、全钾含量的分布特征及其相互关系。研究结果表明,鄱阳湖湿地优势植物群落分布特征受湿地土壤元素分布特征、湖面水位波动及植物生长特性和土壤沉积及土壤养分的综合影响,呈现了沿水位和海拔梯度明显的条带状或弧状分布、从湖岸到湖心依次分布为:狗牙根群落、芦苇群落、南荻群落、苔草群落、虉草群落、刚毛荸荠群落,最后是水生植物。同时植物群落的组成和分布特征也随季节性水位涨落的变化而变化;土壤有机质及其他各元素含量特征受植物群落分布、水位波动规律及湿地土壤特性等各种因素的影响,呈现出相对一致的分布规律,在0—20cm土壤层含量较高,20cm层后随土壤深度的增加含量逐渐减小,减小的速度先快后慢直至40cm层后趋于稳定;不同植物群落对土壤有机质、全氮、全磷、全钾的含量及变化具有很大的影响,不同植物群落下同种元素含量差异显著,并且各自随土壤深度和植物群落的变化呈现出层状、带状或弧状富集特征。不同植物群落对土壤养分元素含量影响程度不同,苔草群落对各元素吸收和滞留能力最强、影响最大,刚毛荸荠群落对土壤营养元素影响最弱。湿地植物群落和土壤之间彼此有着强烈的影响,其中植株的重量和土壤的SOC、TN及TP含量有非常显著的负相关关系,与土壤TK含量则有较强的正相关关系,同时,植株的重量和高度与土壤地下水埋深也有微弱的负相关关系。