川南坡地不同退耕模式對土壤團粒結構分形特征的影響

通過田間試驗,研究不同施肥方式對土壤濕度和土壤溫度的影響.結果表明:化肥的施用只能使土壤的濕度和溫度升高,在同一施肥條件下,土壤濕度和溫度隨施肥量得增多呈現下降的趨勢,同時化肥和有機肥的搭配施用比單獨的施用有機肥更能促進土壤濕度和溫度的提高.

以長期定位試驗為研究平臺,并結合紫外-可見吸收光譜,探求長期不同施肥管理措施:(1)ck(不施肥)；(2)npk(氮磷鉀)；(3)npks(化肥+稻草還田)；(4)1.5npks(1.5倍化肥+稻草還田)；(5)npkm(化肥+豬糞)下0~20,20~40和40~60cm土層的溶解性有機質(dom)含量和結構特征。結果表明,長期施用化肥對土壤dom的影響較小,化肥配施秸稈npks和化肥配施有機肥npkm均顯著提高了耕層土壤dom的含量,在0~20cm耕層土層dom含量比化肥npk處理分別提高39.1和12.1mg·kg~(-1)。相比不施肥和氮磷鉀處理,化肥配施秸稈或配施有機肥明顯降低0~20和20~40cm土層溶解性有機質碳與有機氮的比值,提高了土壤供氮能力。長期施肥對40~60cm土層dom含量和溶解性有機質碳氮比沒有明顯影響,不同處理間差異不顯著。在0~20和20~40cm土層,相對于不施肥和氮磷鉀處理,npkm,npks和1.5npks處理能提高土壤dom的共軛結構和腐殖化程度；在40~60cm土層,提升效果不明顯?；逝涫┙斩捇蛴袡C肥能增加0~20cm土層的紫外光譜吸收值(suva_(254),suva_(260)和suva_(280))和吸收系數α(355),降低吸光度比值(a_(250)/a_(365)),表明0~20cm土層dom的芳香度、疏水性、分子量和cdom含量增加,在20~40和40~60cm表現不明顯。不同土層的a_(300)/a_(400)值均大于3.5,表明土壤中主要以富里酸為主。綜上,長期化肥配施秸稈或配施有機肥能夠提高0~20和20~40cm土壤溶解性有機質的含量,降低溶解性有機質碳氮比,提升土壤肥力；同時增加0~20cm土壤dom共軛結構、腐殖化程度、芳香度、疏水部分比例和平均分子量。長期施肥對40~60cm土層dom含量和結構影響較小。

采用雙環(huán)法對山西省偏關縣3種結皮覆蓋下(苔蘚藻結皮、藻結皮和薄層藻結皮)土壤的貯水性能和滲透特征進行了對比研究。結果表明:不同結皮覆蓋下土壤的貯水能力受結皮厚度和孔隙度狀況的影響較大,0~10cm土層飽和貯水量為502.69~525.80t/hm2,滯留貯水量為169.71~198.29t/hm2;初滲速率的變化范圍為5.19~11.10mm/min,無結皮最高,苔蘚藻結皮最低;穩(wěn)滲速率變化范圍為1.67~2.67mm/min。采用的3種入滲模型(kostiakov模型、horton模型和philip模型)中horton模型的擬合值更接近于實測值,決定系數r2在0.98~0.99,更適用于描述本研究區(qū)具有生物結皮土壤的入滲特征。

研究基質結構差異對土壤沖擊特性的影響,在細化土壤介質沖擊理論、完善防雷接地研究方面有著十分重要的意義。因而分析了不同基質結構土壤的導電機理;搭建了土壤沖擊實驗平臺,通過實驗方法研究了受不同基質結構影響的土壤沖擊特性。實驗結果表明:對于基質為非團聚性結構的土壤,在相同含水量條件下,土壤的沖擊電阻率、臨界擊穿場強和擊穿時延均隨著土壤粒徑的增大而增大,且3者均受到土壤孔隙率和粒徑均勻度的影響;對于基質為團聚性結構的土壤,土壤的沖擊特性不符合以上規(guī)律,且在相同含水量時,紅黏土的導電性要弱于均勻粒徑的砂質土;用細砂替代土壤開展土壤沖擊特性研究是片面的。

對合肥環(huán)城公園不同地段綠地土壤及地被植物麥冬葉片的氮磷含量進行了調查分析。結果表明土壤全氮含量平均為1.36g/kg、全磷為1451.89mg/kg、有效磷為84.57mg/kg;麥冬葉的氮磷含量平均值分別為17.25g/kg和2.83g/kg,氮磷比為6.33。葉片氮磷比與土壤全磷、有效磷含量呈顯著負相關,而與土壤氮含量沒有顯著相關性?；谌~片氮磷計量關系,調查區(qū)植物生長明顯受到氮限制。

研究了豫西丘陵旱作區(qū)不同技術措施對降水利用的影響,結果表明,不同技術措施對玉米生育性狀、子粒產量、土壤含水量和降水利用具有積極作用。其中,玉米產量增產1.92%~20.51%,以秸稈覆蓋+營養(yǎng)型抗旱保水劑處理增產效果最顯著,增產15.38%~20.51%;其次為營養(yǎng)型抗旱保水劑處理,增產11.53%~14.10%。降水利用效率分別提高0.45~3.60kg/(mm.hm2),其中,以秸稈覆蓋+營養(yǎng)型抗旱保水劑處理最好,提高2.70~3.60kg/(mm.hm2);說明合理的技術集成是提高降水利用的有效途徑之一?；瘜W節(jié)水技術以營養(yǎng)型抗旱保水劑處理效果最好。同時,合理的秸稈覆蓋可以提高土壤耕層的氮、磷、鉀和有機質含量,否則將導致有效鉀和有機質含量的降低。

目的在分形理論的指導下,以壓汞測孔為基礎,探索混凝土結構形成條件與其分形特征,尤其是凍融循環(huán)后的混凝土孔隙分形特征.方法計算并分析了不同水化齡期下普通水泥和硫鋁酸鹽水泥孔隙分形特征的變化,研究了水泥熟料單礦物組成的孔隙分形維數.用壓汞測孔的試驗結果計算分析了混凝土凍融循環(huán)前后分形維數的變化.結果在180d以內水泥石的孔隙的分形維數隨齡期增長而增大,在齡期為360d時,雖然總孔隙率最低,但由于水化物結晶度提高,凝膠孔含量降低,毛細孔增多,其分形維數變低;硫鋁酸鹽水泥水化3d～14d期間,分形維數不斷增高,28d維數回落,與硅酸鹽水泥長齡期的特征一致.結論在水泥熟料單礦物水化硬化孔分布特征評價中,其分形維數大小順序為c3s>c2s>cf>c3a.c40強度等級的混凝土和c60非引氣混凝土凍融循環(huán)200次后與受凍前孔隙分形維數相比有明顯的變化,c100非引氣混凝土凍融循環(huán)1200次后,其分形維數有明顯的變化,而引氣后的c60混凝土經1200次凍融循環(huán)后,其分形維數無明顯變化.此外,養(yǎng)護條件對水泥石孔隙分形特征也有明顯的影響.采用分形理論分析評價多種因素對混凝土孔結構分形特征的影響是十分有效的.

過度放牧導致干旱半干旱區(qū)毛烏素沙地草地嚴重退化。通過禁牧措施排除放牧干擾,使草地自然恢復,作為一種低投入的措施在世界各國退化草地生態(tài)系統(tǒng)恢復中得到廣泛采用。文中對毛烏素沙地三種不同管理類型(持續(xù)放牧、圍欄5年和圍欄16年)土壤理化性狀進行了研究,研究結果顯示:圍欄禁牧5年對0～30cm土壤顆粒組成和容重沒有顯著影響;圍欄禁牧16年0～10cm土壤容重顯著小于持續(xù)放牧區(qū),而極細沙、粉粒和粘粒含量顯著高于持續(xù)放牧區(qū);圍欄5年顯著增加了0～5cm土壤有機碳,而0～30cm的全氮均沒有顯著增加。圍欄16年土壤有機碳較放牧區(qū)在0～5cm、5～10cm、10～30cm分別顯著增加了231%、81%、55%;全氮含量的變化趨勢與之相同。結果表明,圍欄5年對土壤粘粉粒、全氮含量的恢復基本沒有效果;圍欄16年能顯著增加表層土壤粘粉粒含量和有機碳、全氮,但土壤碳、氮水平還是在比較低的水平(有機碳:4.30g.kg-1;全氮:0.74g.kg-1),即長期禁牧可以逐漸改善土壤質地和提高土壤肥力。研究結果為半干旱退化沙質草地生態(tài)系統(tǒng)的恢復、重建及管理提供科學依據。

為探討不同植被類型與沙地土壤理化性質的影響,對我國遼西北沙地不同植被類型下土壤容重、土壤養(yǎng)分、水分含量進行了測定和分析。結果表明:遼西北沙地8種典型植被類型土壤容重大小依次為荒草地>油松純林>棄耕地>樟子松林>山杏林>榆樹疏林>松楊混交林>楊樹純林;沙地經過人工固定后土壤的養(yǎng)分含量發(fā)生了變化,土壤有機質含量和全氮含量有不同程度的提高,全磷、全鉀則有不同程度的下降。在雨季,針葉樹林地土壤含水量高于其他植被類型,農業(yè)棄耕地在7月份和10月份中土壤表層含水量較高,山杏林地在不同時期含水量均表現為最低。

以遼寧北票地區(qū)的油松純林和油松＋山杏混交林為研究對象,分析兩種林分類型對林下土壤化學性質的影響。結果表明：混交林對土壤ph值和有機質含量提升顯著,可提高土壤質量。混交林在堿解氮和有效磷方面有較好的提升效果。

有機無機肥配施為未來施肥發(fā)展方向,為明確化肥配施不同有機肥對土壤性質的影響,連續(xù)3a監(jiān)測化肥配施有機肥1500、3000、4500kg·hm~(-2)對土壤ph、容重、有機質、大量元素(全氮、速效磷、速效鉀、緩效鉀)及微量元素(有效銅、有效錳、有效鐵、有效鋅及水溶性硼)的影響,以化肥和不施肥為對照。結果表明,化肥與有機肥配施則能提高土壤ph、有機質、速效磷、速效鉀及各種微量元素,且隨著施肥年限、有機肥施用量的增加,提升效果越明顯?；逝涫┯袡C肥對土壤有較好的培肥作用,且在一定條件下,隨著有機肥施用量的增加,培肥效果更顯著。

通過定位監(jiān)測方法,研究紅壤旱坡地3種不同耕種模式對花生產量及降水利用的影響。結果表明:橫溝+稻草覆蓋的花生產量及降水利用效果最好,其中花生產量達到3993.2kg/hm2,降水有效利用率達74.69%,水分表觀生物利用率和表觀經濟利用率分別為0.6452和0.3119kg/m3,水分實際生物利用率和實際經濟利用率分別為0.8607和0.4107kg/m3;橫溝+植物籬的效果次之;傳統(tǒng)的順坡耕種方式最差,不僅不利于花生產量的增加,而且還會加劇水土流失。因此,在生產中應盡量推廣橫溝+稻草覆蓋的農作方式,以保證農業(yè)生產的可持續(xù)發(fā)展。

采用模擬機械壓實土壤的方法進行5種載荷的土壤壓實試驗,測定不同深度處土壤水分的值,并與壓前土壤水分進行了對比。結果表明:增大載荷和增加壓實次數都會使土壤水分損失,最大可使水分損失23.1%;壓實對一定的土壤層(25cm以內)的水分損失影響顯著,并且模擬載荷在200kg以內對土壤的水分損失影響比較大。

以福州市南臺島為例,研究了不同土地利用/覆被變化對土壤全碳、全氮含量的影響。結果表明:1)不同土地利用方式下土壤全碳(totalcarbon,tc)、全氮(totalnitrogen,tn)含量均存在顯著差異(p0.05)?？傮w而言,城市化地區(qū)的土壤具有較大的變異性,存在明顯的人為干擾痕跡。

對海倫市紅光農場純大豆模式、分別復合種植7a和3a的落葉松-大豆復合模式及楊樹-大豆復合模式的土壤物理性質進行了分析,結果表明:(1)各模式容重都有隨土壤層次的加深而增大的趨勢,種植3a的落葉松-大豆模式、楊樹-大豆復合模式與純大豆模式相比,前者能夠降低20~30cm、40~50cm土層土壤的容重,后者能夠降低0~20cm土層土壤的容重;復合7a的模式中,楊樹-大豆模式可以明顯降低各土層土壤容重,隨著復合年限的延長,落葉松-大豆模式和楊樹-大豆模式20~50cm、20~40cm土層土壤容重變化明顯。(2)復合3a的模式與純大豆模式相比,土壤孔隙度基本無明顯變化;復合7a的2種模式中,楊樹-大豆模式毛管孔隙度和總孔隙度分別高出純大豆模式6.31%和6.94%,并且楊樹-大豆模式土壤孔隙度均明顯低于落葉松-大豆模式,隨著復合年限的延長,2種模式土壤孔隙度基本無明顯變化。

黃河三角洲是我國成土最快的河口三角洲之一,探索其土地利用過程中不同土地利用方式對土壤物理性質的影響,對該區(qū)土壤肥力保持和土地資源的持續(xù)利用具有重要意義。選擇黃河三角洲棉田、麥田、葦地、堿蓬地和裸地等5種不同的土地利用方式,通過野外調查與室內分析,研究不同土地利用方式下土壤主要物理特性的變異特征及影響因素。結果顯示,與裸地土壤相比,有植被土地利用方式土壤容重降低,土壤孔隙度、團聚體水穩(wěn)性、飽和含水量與毛管含水量也有相應的提高;土壤有機碳和速效氮、有效磷含量均有顯著增加,土壤總鹽分含量呈顯著降低趨勢。在所研究土壤中,土壤物理性質依麥田-棉田-葦地-堿蓬地-裸地的次序從最佳向最差過渡。逐步回歸分析和相關分析表明土壤容重、團聚體平均重量直徑和毛管孔隙度是土壤毛管含水量的主要影響因子,團聚體水穩(wěn)性主要由大于0.25mm水穩(wěn)性團聚體含量和毛管孔隙度決定,土壤總鹽分含量影響土壤飽和導水率;大于0.25mm水穩(wěn)性團聚體含量分別與土壤有機碳含量(r=0.8323)、速效氮含量(r=0.7558)和有效磷含量(r=0.9049)具有正相關關系。因此,黃河三角洲地區(qū)土地利用應以增加有機質的投入,提高土壤水穩(wěn)性團聚體形成為基礎,促進土壤良好結構形成。這些結果為該區(qū)土壤肥力提高和土壤資源可持續(xù)利用提供參考依據。

以大田縣鐵礦廢棄地為對象,研究了鐵礦廢棄地不同修復模式土壤重金屬元素cu、zn、pb、ni和cr的污染情況,并進行土壤重金屬元素污染等級評價。結果表明:(1)不同修復模式土壤cu、zn、pb和cr重金屬元素均超過相應福建土壤背景值,其中pb含量超過國家土壤背景值。(2)cu和zn極顯著相關,表明cu和zn具有一定的同源性。(3)不同恢復模式土壤重金屬綜合評價值排序為r0>r1>r2>r3>r4>ck。(4)從單因子污染指數來看,pb元素污染指數最高,其次為zn元素,其他3種元素污染較小。r0和r1模式屬重度污染；r2和r3模式屬輕度污染；r4模式屬警戒；ck模式屬安全。

為探索黃河三角洲重度退化刺槐林不同改造模式的改良土壤效果,以改造后的棉田、純林(白蠟林)、農林間作(白蠟+棉花)、混交林(白蠟+刺槐)為研究對象,未改造的重度退化刺槐林作為對照,分析比較不同改造模式下的土壤酶活性、養(yǎng)分特征及其相關關系。結果表明:4種改造模式對土壤養(yǎng)分含量和酶活性均有顯著性差異,土壤剖面表層普遍高于20-40cm土層,農林間作與混交林在退化刺槐林土壤修復中具有較好的效果;棉田屬于掠奪式的土地利用方式,雖能暫時提高表層土壤的養(yǎng)分,但不利于土壤的持續(xù)利用。磷酸酶、脲酶、多酚氧化酶及過氧化物酶和土壤養(yǎng)分等具有較強的相關性,可用來指示該區(qū)域不同改造模式下土壤質量的變化特征。4種改造模式土壤酶指數從大到小依次為混交林、農林間作、純林、棉田。從土壤酶活性和養(yǎng)分特征等改良土壤效應來看,混交林和農林間作改造模式較好,其次為純林,棉田不宜作為長期營建方式。

石灰?guī)r退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復離不開土壤基質的改善。采用盆栽法,研究了生長在黑色石灰土、紫色土、黃壤3種不同土壤類型中的南天竹土壤酶活性的情況。試驗表明:淀粉酶、堿性磷酸酶、天門冬酰胺酶的活性均表現出黑色石灰土>紫色土>黃壤,三者之間差異顯著(p黑色石灰土>黃壤,三者之間差異也達到顯著水平(p<0.05)。土壤理化性質與土壤酶活性的相關分析說明土壤ph和全磷(p)對土壤酶的活性影響不大,而不同土壤類型中的全氮(n)和土壤含水率與部分土壤酶活性呈顯著相關。不同土壤類型的土壤酶相關性表現各異。

采用人工模擬降雨的方法,研究不同降雨模式下石灰土坡地的地表侵蝕特征。結果表明:1)降雨總量為102mm,降雨強度為2.03mm/min時,地表累積產沙量多達1201.86g,降雨強度為0.37mm/min時,產生的地下土流失量最多為6.563g;2)降雨時間均為90min,降雨強度由強變弱時地表產沙量最多為796.7g,降雨強度由弱變強時產生的延續(xù)產沙量最多為41.38g,此時產生的地下土流失量僅為4.923g;3)影響地表產沙量的主要因素是降雨強度,影響延續(xù)產沙量最顯著的因子是降雨后期降雨強度,而降雨時間的長短決定了地下土流失量。

以四川省德陽市旌陽區(qū)低效柏木林改造8年后的5種模式(麻櫟+雜交竹模式(lz)、純雜交竹模式(cz)、柏木+榿木+雜交竹模式(bzq)、柏木+麻櫟模式(bl)、柏木+雜交竹模式(bz))作為研究對象,柏木純林(cb)作為對照,對柏木低效林不同改造模式的土壤抗沖性能進行研究。結果表明:(1)除lz外,林分改造顯著提高了表層土壤抗沖性能,其大小順序為bzq>bz>cz>bl>cb>lz。方差分析顯示,bl和cz以及cz與bz之間差異不顯著(p>0.05),各模式均與對照差異顯著(p草本層的趨勢。灌、草層各物種多樣性指數以bzq相對較高,cz和lz相對較低,灌木層各物種多樣性指數與抗沖性指標之間均未達到顯著相關(p>0.05),草本層各物種多樣性指數與抗沖性指標之間均呈顯著(pbzq>bz>cb>bl>lz,與土壤抗沖性順序不同,可能是由不同樹種的生物學特性所致。

土壤碳庫對于全球氣候變化的影響巨大,而自然條件或人類活動造成的土地退化是引起土壤碳固持變化的重要原因之一,為探討不同類型土地退化對土壤碳固持的影響及其機制,本文綜述了荒漠化、土壤侵蝕、土壤鹽堿化、養(yǎng)分流失和土壤貧瘠化等不同類型土地退化對于土壤碳固持的作用及其影響機制,指出各種類型的土地退化會在不同程度上增加土壤向大氣中釋放co~2的速率,使得土壤碳源功能增加,碳匯功能減弱。但土地退化對于土壤碳儲量的影響過程是可能逆轉的,未來應加強不同類型土地退化過程中土壤碳固持動態(tài)變化和深層土壤碳庫的研究,以期為進一步開展土地退化中土壤碳循環(huán)的效應研究和增強土壤的碳匯功能。