川南坡地不同退耕模式對(duì)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分形特征的影響

通過田間試驗(yàn),研究不同施肥方式對(duì)土壤濕度和土壤溫度的影響.結(jié)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(xiàn)下降的趨勢(shì),同時(shí)化肥和有機(jī)肥的搭配施用比單獨(dú)的施用有機(jī)肥更能促進(jìn)土壤濕度和溫度的提高.

以長(zhǎng)期定位試驗(yàn)為研究平臺(tái),并結(jié)合紫外-可見吸收光譜,探求長(zhǎng)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(jī)質(zhì)(dom)含量和結(jié)構(gòu)特征。結(jié)果表明,長(zhǎng)期施用化肥對(duì)土壤dom的影響較小,化肥配施秸稈npks和化肥配施有機(jī)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(jī)肥明顯降低0~20和20~40cm土層溶解性有機(jī)質(zhì)碳與有機(jī)氮的比值,提高了土壤供氮能力。長(zhǎng)期施肥對(duì)40~60cm土層dom含量和溶解性有機(jī)質(zhì)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(duì)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(jié)構(gòu)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(jī)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(shù)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(xiàn)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(zhǎng)期化肥配施秸稈或配施有機(jī)肥能夠提高0~20和20~40cm土壤溶解性有機(jī)質(zhì)的含量,降低溶解性有機(jī)質(zhì)碳氮比,提升土壤肥力；同時(shí)增加0~20cm土壤dom共軛結(jié)構(gòu)、腐殖化程度、芳香度、疏水部分比例和平均分子量。長(zhǎng)期施肥對(duì)40~60cm土層dom含量和結(jié)構(gòu)影響較小。

采用雙環(huán)法對(duì)山西省偏關(guān)縣3種結(jié)皮覆蓋下(苔蘚藻結(jié)皮、藻結(jié)皮和薄層藻結(jié)皮)土壤的貯水性能和滲透特征進(jìn)行了對(duì)比研究。結(jié)果表明:不同結(jié)皮覆蓋下土壤的貯水能力受結(jié)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(jié)皮最高,苔蘚藻結(jié)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(shí)測(cè)值,決定系數(shù)r2在0.98~0.99,更適用于描述本研究區(qū)具有生物結(jié)皮土壤的入滲特征。

研究基質(zhì)結(jié)構(gòu)差異對(duì)土壤沖擊特性的影響,在細(xì)化土壤介質(zhì)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(zhì)結(jié)構(gòu)土壤的導(dǎo)電機(jī)理;搭建了土壤沖擊實(shí)驗(yàn)平臺(tái),通過實(shí)驗(yàn)方法研究了受不同基質(zhì)結(jié)構(gòu)影響的土壤沖擊特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:對(duì)于基質(zhì)為非團(tuán)聚性結(jié)構(gòu)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(chǎng)強(qiáng)和擊穿時(shí)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(duì)于基質(zhì)為團(tuán)聚性結(jié)構(gòu)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(shí),紅黏土的導(dǎo)電性要弱于均勻粒徑的砂質(zhì)土;用細(xì)砂替代土壤開展土壤沖擊特性研究是片面的。

對(duì)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(jìn)行了調(diào)查分析。結(jié)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(fù)相關(guān),而與土壤氮含量沒有顯著相關(guān)性。基于葉片氮磷計(jì)量關(guān)系,調(diào)查區(qū)植物生長(zhǎng)明顯受到氮限制。

研究了豫西丘陵旱作區(qū)不同技術(shù)措施對(duì)降水利用的影響,結(jié)果表明,不同技術(shù)措施對(duì)玉米生育性狀、子粒產(chǎn)量、土壤含水量和降水利用具有積極作用。其中,玉米產(chǎn)量增產(chǎn)1.92%~20.51%,以秸稈覆蓋+營(yíng)養(yǎng)型抗旱保水劑處理增產(chǎn)效果最顯著,增產(chǎn)15.38%~20.51%;其次為營(yíng)養(yǎng)型抗旱保水劑處理,增產(chǎn)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(yíng)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(shù)集成是提高降水利用的有效途徑之一?；瘜W(xué)節(jié)水技術(shù)以營(yíng)養(yǎng)型抗旱保水劑處理效果最好。同時(shí),合理的秸稈覆蓋可以提高土壤耕層的氮、磷、鉀和有機(jī)質(zhì)含量,否則將導(dǎo)致有效鉀和有機(jī)質(zhì)含量的降低。

目的在分形理論的指導(dǎo)下,以壓汞測(cè)孔為基礎(chǔ),探索混凝土結(jié)構(gòu)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(jì)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(shù).用壓汞測(cè)孔的試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算分析了混凝土凍融循環(huán)前后分形維數(shù)的變化.結(jié)果在180d以內(nèi)水泥石的孔隙的分形維數(shù)隨齡期增長(zhǎng)而增大,在齡期為360d時(shí),雖然總孔隙率最低,但由于水化物結(jié)晶度提高,凝膠孔含量降低,毛細(xì)孔增多,其分形維數(shù)變低;硫鋁酸鹽水泥水化3d～14d期間,分形維數(shù)不斷增高,28d維數(shù)回落,與硅酸鹽水泥長(zhǎng)齡期的特征一致.結(jié)論在水泥熟料單礦物水化硬化孔分布特征評(píng)價(jià)中,其分形維數(shù)大小順序?yàn)閏3s>c2s>cf>c3a.c40強(qiáng)度等級(jí)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(shù)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(shù)有明顯的變化,而引氣后的c60混凝土經(jīng)1200次凍融循環(huán)后,其分形維數(shù)無明顯變化.此外,養(yǎng)護(hù)條件對(duì)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(píng)價(jià)多種因素對(duì)混凝土孔結(jié)構(gòu)分形特征的影響是十分有效的.

過度放牧導(dǎo)致干旱半干旱區(qū)毛烏素沙地草地嚴(yán)重退化。通過禁牧措施排除放牧干擾,使草地自然恢復(fù),作為一種低投入的措施在世界各國(guó)退化草地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)中得到廣泛采用。文中對(duì)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(jìn)行了研究,研究結(jié)果顯示:圍欄禁牧5年對(duì)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(xì)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(jī)碳,而0～30cm的全氮均沒有顯著增加。圍欄16年土壤有機(jī)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(shì)與之相同。結(jié)果表明,圍欄5年對(duì)土壤粘粉粒、全氮含量的恢復(fù)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(jī)碳、全氮,但土壤碳、氮水平還是在比較低的水平(有機(jī)碳:4.30g.kg-1;全氮:0.74g.kg-1),即長(zhǎng)期禁牧可以逐漸改善土壤質(zhì)地和提高土壤肥力。研究結(jié)果為半干旱退化沙質(zhì)草地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)、重建及管理提供科學(xué)依據(jù)。

為探討不同植被類型與沙地土壤理化性質(zhì)的影響,對(duì)我國(guó)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(jìn)行了測(cè)定和分析。結(jié)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(jīng)過人工固定后土壤的養(yǎng)分含量發(fā)生了變化,土壤有機(jī)質(zhì)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(nóng)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(shí)期含水量均表現(xiàn)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(duì)象,分析兩種林分類型對(duì)林下土壤化學(xué)性質(zhì)的影響。結(jié)果表明：混交林對(duì)土壤ph值和有機(jī)質(zhì)含量提升顯著,可提高土壤質(zhì)量?；旖涣衷趬A解氮和有效磷方面有較好的提升效果。

有機(jī)無機(jī)肥配施為未來施肥發(fā)展方向,為明確化肥配施不同有機(jī)肥對(duì)土壤性質(zhì)的影響,連續(xù)3a監(jiān)測(cè)化肥配施有機(jī)肥1500、3000、4500kg·hm~(-2)對(duì)土壤ph、容重、有機(jī)質(zhì)、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(duì)照。結(jié)果表明,化肥與有機(jī)肥配施則能提高土壤ph、有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀及各種微量元素,且隨著施肥年限、有機(jī)肥施用量的增加,提升效果越明顯?；逝涫┯袡C(jī)肥對(duì)土壤有較好的培肥作用,且在一定條件下,隨著有機(jī)肥施用量的增加,培肥效果更顯著。

通過定位監(jiān)測(cè)方法,研究紅壤旱坡地3種不同耕種模式對(duì)花生產(chǎn)量及降水利用的影響。結(jié)果表明:橫溝+稻草覆蓋的花生產(chǎn)量及降水利用效果最好,其中花生產(chǎn)量達(dá)到3993.2kg/hm2,降水有效利用率達(dá)74.69%,水分表觀生物利用率和表觀經(jīng)濟(jì)利用率分別為0.6452和0.3119kg/m3,水分實(shí)際生物利用率和實(shí)際經(jīng)濟(jì)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(chǎn)量的增加,而且還會(huì)加劇水土流失。因此,在生產(chǎn)中應(yīng)盡量推廣橫溝+稻草覆蓋的農(nóng)作方式,以保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。

采用模擬機(jī)械壓實(shí)土壤的方法進(jìn)行5種載荷的土壤壓實(shí)試驗(yàn),測(cè)定不同深度處土壤水分的值,并與壓前土壤水分進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明:增大載荷和增加壓實(shí)次數(shù)都會(huì)使土壤水分損失,最大可使水分損失23.1%;壓實(shí)對(duì)一定的土壤層(25cm以內(nèi))的水分損失影響顯著,并且模擬載荷在200kg以內(nèi)對(duì)土壤的水分損失影響比較大。

以福州市南臺(tái)島為例,研究了不同土地利用/覆被變化對(duì)土壤全碳、全氮含量的影響。結(jié)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)。總體而言,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(duì)海倫市紅光農(nóng)場(chǎng)純大豆模式、分別復(fù)合種植7a和3a的落葉松-大豆復(fù)合模式及楊樹-大豆復(fù)合模式的土壤物理性質(zhì)進(jìn)行了分析,結(jié)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(shì),種植3a的落葉松-大豆模式、楊樹-大豆復(fù)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(fù)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(fù)合年限的延長(zhǎng),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(fù)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(fù)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(fù)合年限的延長(zhǎng),2種模式土壤孔隙度基本無明顯變化。

黃河三角洲是我國(guó)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(duì)土壤物理性質(zhì)的影響,對(duì)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?shù)?、堿蓬地和裸地等5種不同的土地利用方式,通過野外調(diào)查與室內(nèi)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(jié)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(tuán)聚體水穩(wěn)性、飽和含水量與毛管含水量也有相應(yīng)的提高;土壤有機(jī)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(shì)。在所研究土壤中,土壤物理性質(zhì)依麥田-棉田-葦?shù)?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(guān)分析表明土壤容重、團(tuán)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(tuán)聚體水穩(wěn)性主要由大于0.25mm水穩(wěn)性團(tuán)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(dǎo)水率;大于0.25mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量分別與土壤有機(jī)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(guān)關(guān)系。因此,黃河三角洲地區(qū)土地利用應(yīng)以增加有機(jī)質(zhì)的投入,提高土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體形成為基礎(chǔ),促進(jìn)土壤良好結(jié)構(gòu)形成。這些結(jié)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(jù)。

以大田縣鐵礦廢棄地為對(duì)象,研究了鐵礦廢棄地不同修復(fù)模式土壤重金屬元素cu、zn、pb、ni和cr的污染情況,并進(jìn)行土壤重金屬元素污染等級(jí)評(píng)價(jià)。結(jié)果表明:(1)不同修復(fù)模式土壤cu、zn、pb和cr重金屬元素均超過相應(yīng)福建土壤背景值,其中pb含量超過國(guó)家土壤背景值。(2)cu和zn極顯著相關(guān),表明cu和zn具有一定的同源性。(3)不同恢復(fù)模式土壤重金屬綜合評(píng)價(jià)值排序?yàn)閞0>r1>r2>r3>r4>ck。(4)從單因子污染指數(shù)來看,pb元素污染指數(shù)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(nóng)林間作(白蠟+棉花)、混交林(白蠟+刺槐)為研究對(duì)象,未改造的重度退化刺槐林作為對(duì)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(guān)關(guān)系。結(jié)果表明:4種改造模式對(duì)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(nóng)林間作與混交林在退化刺槐林土壤修復(fù)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(shí)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(qiáng)的相關(guān)性,可用來指示該區(qū)域不同改造模式下土壤質(zhì)量的變化特征。4種改造模式土壤酶指數(shù)從大到小依次為混交林、農(nóng)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(yīng)來看,混交林和農(nóng)林間作改造模式較好,其次為純林,棉田不宜作為長(zhǎng)期營(yíng)建方式。

石灰?guī)r退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)離不開土壤基質(zhì)的改善。采用盆栽法,研究了生長(zhǎng)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(yàn)表明:淀粉酶、堿性磷酸酶、天門冬酰胺酶的活性均表現(xiàn)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(dá)到顯著水平(p<0.05)。土壤理化性質(zhì)與土壤酶活性的相關(guān)分析說明土壤ph和全磷(p)對(duì)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(guān)。不同土壤類型的土壤酶相關(guān)性表現(xiàn)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(jié)果表明:1)降雨總量為102mm,降雨強(qiáng)度為2.03mm/min時(shí),地表累積產(chǎn)沙量多達(dá)1201.86g,降雨強(qiáng)度為0.37mm/min時(shí),產(chǎn)生的地下土流失量最多為6.563g;2)降雨時(shí)間均為90min,降雨強(qiáng)度由強(qiáng)變?nèi)鯐r(shí)地表產(chǎn)沙量最多為796.7g,降雨強(qiáng)度由弱變強(qiáng)時(shí)產(chǎn)生的延續(xù)產(chǎn)沙量最多為41.38g,此時(shí)產(chǎn)生的地下土流失量?jī)H為4.923g;3)影響地表產(chǎn)沙量的主要因素是降雨強(qiáng)度,影響延續(xù)產(chǎn)沙量最顯著的因子是降雨后期降雨強(qiáng)度,而降雨時(shí)間的長(zhǎng)短決定了地下土流失量。

以四川省德陽(yáng)市旌陽(yáng)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(duì)象,柏木純林(cb)作為對(duì)照,對(duì)柏木低效林不同改造模式的土壤抗沖性能進(jìn)行研究。結(jié)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?yàn)閎zq>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(duì)照差異顯著(p草本層的趨勢(shì)。灌、草層各物種多樣性指數(shù)以bzq相對(duì)較高,cz和lz相對(duì)較低,灌木層各物種多樣性指數(shù)與抗沖性指標(biāo)之間均未達(dá)到顯著相關(guān)(p>0.05),草本層各物種多樣性指數(shù)與抗沖性指標(biāo)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(xué)特性所致。

土壤碳庫(kù)對(duì)于全球氣候變化的影響巨大,而自然條件或人類活動(dòng)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(duì)土壤碳固持的影響及其機(jī)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(duì)于土壤碳固持的作用及其影響機(jī)制,指出各種類型的土地退化會(huì)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(duì)于土壤碳儲(chǔ)量的影響過程是可能逆轉(zhuǎn)的,未來應(yīng)加強(qiáng)不同類型土地退化過程中土壤碳固持動(dòng)態(tài)變化和深層土壤碳庫(kù)的研究,以期為進(jìn)一步開展土地退化中土壤碳循環(huán)的效應(yīng)研究和增強(qiáng)土壤的碳匯功能。