川南坡地不同退耕模式对土壤团粒结构分形特征的影响

通过田间试验,研究不同施肥方式对土壤湿度和土壤温度的影响.结果表明:化肥的施用只能使土壤的湿度和温度升高,在同一施肥条件下,土壤湿度和温度随施肥量得增多呈现下降的趋势,同时化肥和有机肥的搭配施用比单独的施用有机肥更能促进土壤湿度和温度的提高.

以长期定位试验为研究平台,并结合紫外-可见吸收光谱,探求长期不同施肥管理措施:(1)ck(不施肥)；(2)npk(氮磷钾)；(3)npks(化肥+稻草还田)；(4)1.5npks(1.5倍化肥+稻草还田)；(5)npkm(化肥+猪粪)下0~20,20~40和40~60cm土层的溶解性有机质(dom)含量和结构特征。结果表明,长期施用化肥对土壤dom的影响较小,化肥配施秸秆npks和化肥配施有机肥npkm均显著提高了耕层土壤dom的含量,在0~20cm耕层土层dom含量比化肥npk处理分别提高39.1和12.1mg·kg~(-1)。相比不施肥和氮磷钾处理,化肥配施秸秆或配施有机肥明显降低0~20和20~40cm土层溶解性有机质碳与有机氮的比值,提高了土壤供氮能力。长期施肥对40~60cm土层dom含量和溶解性有机质碳氮比没有明显影响,不同处理间差异不显著。在0~20和20~40cm土层,相对于不施肥和氮磷钾处理,npkm,npks和1.5npks处理能提高土壤dom的共轭结构和腐殖化程度；在40~60cm土层,提升效果不明显。化肥配施秸秆或有机肥能增加0~20cm土层的紫外光谱吸收值(suva_(254),suva_(260)和suva_(280))和吸收系数α(355),降低吸光度比值(a_(250)/a_(365)),表明0~20cm土层dom的芳香度、疏水性、分子量和cdom含量增加,在20~40和40~60cm表现不明显。不同土层的a_(300)/a_(400)值均大于3.5,表明土壤中主要以富里酸为主。综上,长期化肥配施秸秆或配施有机肥能够提高0~20和20~40cm土壤溶解性有机质的含量,降低溶解性有机质碳氮比,提升土壤肥力；同时增加0~20cm土壤dom共轭结构、腐殖化程度、芳香度、疏水部分比例和平均分子量。长期施肥对40~60cm土层dom含量和结构影响较小。

采用双环法对山西省偏关县3种结皮覆盖下(苔藓藻结皮、藻结皮和薄层藻结皮)土壤的贮水性能和渗透特征进行了对比研究。结果表明:不同结皮覆盖下土壤的贮水能力受结皮厚度和孔隙度状况的影响较大,0~10cm土层饱和贮水量为502.69~525.80t/hm2,滞留贮水量为169.71~198.29t/hm2;初渗速率的变化范围为5.19~11.10mm/min,无结皮最高,苔藓藻结皮最低;稳渗速率变化范围为1.67~2.67mm/min。采用的3种入渗模型(kostiakov模型、horton模型和philip模型)中horton模型的拟合值更接近于实测值,决定系数r2在0.98~0.99,更适用于描述本研究区具有生物结皮土壤的入渗特征。

研究基质结构差异对土壤冲击特性的影响,在细化土壤介质冲击理论、完善防雷接地研究方面有着十分重要的意义。因而分析了不同基质结构土壤的导电机理;搭建了土壤冲击实验平台,通过实验方法研究了受不同基质结构影响的土壤冲击特性。实验结果表明:对于基质为非团聚性结构的土壤,在相同含水量条件下,土壤的冲击电阻率、临界击穿场强和击穿时延均随着土壤粒径的增大而增大,且3者均受到土壤孔隙率和粒径均匀度的影响;对于基质为团聚性结构的土壤,土壤的冲击特性不符合以上规律,且在相同含水量时,红黏土的导电性要弱于均匀粒径的砂质土;用细砂替代土壤开展土壤冲击特性研究是片面的。

对合肥环城公园不同地段绿地土壤及地被植物麦冬叶片的氮磷含量进行了调查分析。结果表明土壤全氮含量平均为1.36g/kg、全磷为1451.89mg/kg、有效磷为84.57mg/kg;麦冬叶的氮磷含量平均值分别为17.25g/kg和2.83g/kg,氮磷比为6.33。叶片氮磷比与土壤全磷、有效磷含量呈显著负相关,而与土壤氮含量没有显著相关性。基于叶片氮磷计量关系,调查区植物生长明显受到氮限制。

研究了豫西丘陵旱作区不同技术措施对降水利用的影响,结果表明,不同技术措施对玉米生育性状、子粒产量、土壤含水量和降水利用具有积极作用。其中,玉米产量增产1.92%~20.51%,以秸秆覆盖+营养型抗旱保水剂处理增产效果最显著,增产15.38%~20.51%;其次为营养型抗旱保水剂处理,增产11.53%~14.10%。降水利用效率分别提高0.45~3.60kg/(mm.hm2),其中,以秸秆覆盖+营养型抗旱保水剂处理最好,提高2.70~3.60kg/(mm.hm2);说明合理的技术集成是提高降水利用的有效途径之一。化学节水技术以营养型抗旱保水剂处理效果最好。同时,合理的秸秆覆盖可以提高土壤耕层的氮、磷、钾和有机质含量,否则将导致有效钾和有机质含量的降低。

目的在分形理论的指导下,以压汞测孔为基础,探索混凝土结构形成条件与其分形特征,尤其是冻融循环后的混凝土孔隙分形特征.方法计算并分析了不同水化龄期下普通水泥和硫铝酸盐水泥孔隙分形特征的变化,研究了水泥熟料单矿物组成的孔隙分形维数.用压汞测孔的试验结果计算分析了混凝土冻融循环前后分形维数的变化.结果在180d以内水泥石的孔隙的分形维数随龄期增长而增大,在龄期为360d时,虽然总孔隙率最低,但由于水化物结晶度提高,凝胶孔含量降低,毛细孔增多,其分形维数变低;硫铝酸盐水泥水化3d～14d期间,分形维数不断增高,28d维数回落,与硅酸盐水泥长龄期的特征一致.结论在水泥熟料单矿物水化硬化孔分布特征评价中,其分形维数大小顺序为c3s>c2s>cf>c3a.c40强度等级的混凝土和c60非引气混凝土冻融循环200次后与受冻前孔隙分形维数相比有明显的变化,c100非引气混凝土冻融循环1200次后,其分形维数有明显的变化,而引气后的c60混凝土经1200次冻融循环后,其分形维数无明显变化.此外,养护条件对水泥石孔隙分形特征也有明显的影响.采用分形理论分析评价多种因素对混凝土孔结构分形特征的影响是十分有效的.

过度放牧导致干旱半干旱区毛乌素沙地草地严重退化。通过禁牧措施排除放牧干扰,使草地自然恢复,作为一种低投入的措施在世界各国退化草地生态系统恢复中得到广泛采用。文中对毛乌素沙地三种不同管理类型(持续放牧、围栏5年和围栏16年)土壤理化性状进行了研究,研究结果显示:围栏禁牧5年对0～30cm土壤颗粒组成和容重没有显著影响;围栏禁牧16年0～10cm土壤容重显著小于持续放牧区,而极细沙、粉粒和粘粒含量显著高于持续放牧区;围栏5年显著增加了0～5cm土壤有机碳,而0～30cm的全氮均没有显著增加。围栏16年土壤有机碳较放牧区在0～5cm、5～10cm、10～30cm分别显著增加了231%、81%、55%;全氮含量的变化趋势与之相同。结果表明,围栏5年对土壤粘粉粒、全氮含量的恢复基本没有效果;围栏16年能显著增加表层土壤粘粉粒含量和有机碳、全氮,但土壤碳、氮水平还是在比较低的水平(有机碳:4.30g.kg-1;全氮:0.74g.kg-1),即长期禁牧可以逐渐改善土壤质地和提高土壤肥力。研究结果为半干旱退化沙质草地生态系统的恢复、重建及管理提供科学依据。

为探讨不同植被类型与沙地土壤理化性质的影响,对我国辽西北沙地不同植被类型下土壤容重、土壤养分、水分含量进行了测定和分析。结果表明:辽西北沙地8种典型植被类型土壤容重大小依次为荒草地>油松纯林>弃耕地>樟子松林>山杏林>榆树疏林>松杨混交林>杨树纯林;沙地经过人工固定后土壤的养分含量发生了变化,土壤有机质含量和全氮含量有不同程度的提高,全磷、全钾则有不同程度的下降。在雨季,针叶树林地土壤含水量高于其他植被类型,农业弃耕地在7月份和10月份中土壤表层含水量较高,山杏林地在不同时期含水量均表现为最低。

以辽宁北票地区的油松纯林和油松＋山杏混交林为研究对象,分析两种林分类型对林下土壤化学性质的影响。结果表明：混交林对土壤ph值和有机质含量提升显著,可提高土壤质量。混交林在碱解氮和有效磷方面有较好的提升效果。

有机无机肥配施为未来施肥发展方向,为明确化肥配施不同有机肥对土壤性质的影响,连续3a监测化肥配施有机肥1500、3000、4500kg·hm~(-2)对土壤ph、容重、有机质、大量元素(全氮、速效磷、速效钾、缓效钾)及微量元素(有效铜、有效锰、有效铁、有效锌及水溶性硼)的影响,以化肥和不施肥为对照。结果表明,化肥与有机肥配施则能提高土壤ph、有机质、速效磷、速效钾及各种微量元素,且随着施肥年限、有机肥施用量的增加,提升效果越明显。化肥配施有机肥对土壤有较好的培肥作用,且在一定条件下,随着有机肥施用量的增加,培肥效果更显著。

通过定位监测方法,研究红壤旱坡地3种不同耕种模式对花生产量及降水利用的影响。结果表明:横沟+稻草覆盖的花生产量及降水利用效果最好,其中花生产量达到3993.2kg/hm2,降水有效利用率达74.69%,水分表观生物利用率和表观经济利用率分别为0.6452和0.3119kg/m3,水分实际生物利用率和实际经济利用率分别为0.8607和0.4107kg/m3;横沟+植物篱的效果次之;传统的顺坡耕种方式最差,不仅不利于花生产量的增加,而且还会加剧水土流失。因此,在生产中应尽量推广横沟+稻草覆盖的农作方式,以保证农业生产的可持续发展。

采用模拟机械压实土壤的方法进行5种载荷的土壤压实试验,测定不同深度处土壤水分的值,并与压前土壤水分进行了对比。结果表明:增大载荷和增加压实次数都会使土壤水分损失,最大可使水分损失23.1%;压实对一定的土壤层(25cm以内)的水分损失影响显著,并且模拟载荷在200kg以内对土壤的水分损失影响比较大。

以福州市南台岛为例,研究了不同土地利用/覆被变化对土壤全碳、全氮含量的影响。结果表明:1)不同土地利用方式下土壤全碳(totalcarbon,tc)、全氮(totalnitrogen,tn)含量均存在显著差异(p0.05)。总体而言,城市化地区的土壤具有较大的变异性,存在明显的人为干扰痕迹。

对海伦市红光农场纯大豆模式、分别复合种植7a和3a的落叶松-大豆复合模式及杨树-大豆复合模式的土壤物理性质进行了分析,结果表明:(1)各模式容重都有随土壤层次的加深而增大的趋势,种植3a的落叶松-大豆模式、杨树-大豆复合模式与纯大豆模式相比,前者能够降低20~30cm、40~50cm土层土壤的容重,后者能够降低0~20cm土层土壤的容重;复合7a的模式中,杨树-大豆模式可以明显降低各土层土壤容重,随着复合年限的延长,落叶松-大豆模式和杨树-大豆模式20~50cm、20~40cm土层土壤容重变化明显。(2)复合3a的模式与纯大豆模式相比,土壤孔隙度基本无明显变化;复合7a的2种模式中,杨树-大豆模式毛管孔隙度和总孔隙度分别高出纯大豆模式6.31%和6.94%,并且杨树-大豆模式土壤孔隙度均明显低于落叶松-大豆模式,随着复合年限的延长,2种模式土壤孔隙度基本无明显变化。

黄河三角洲是我国成土最快的河口三角洲之一,探索其土地利用过程中不同土地利用方式对土壤物理性质的影响,对该区土壤肥力保持和土地资源的持续利用具有重要意义。选择黄河三角洲棉田、麦田、苇地、碱蓬地和裸地等5种不同的土地利用方式,通过野外调查与室内分析,研究不同土地利用方式下土壤主要物理特性的变异特征及影响因素。结果显示,与裸地土壤相比,有植被土地利用方式土壤容重降低,土壤孔隙度、团聚体水稳性、饱和含水量与毛管含水量也有相应的提高;土壤有机碳和速效氮、有效磷含量均有显著增加,土壤总盐分含量呈显著降低趋势。在所研究土壤中,土壤物理性质依麦田-棉田-苇地-碱蓬地-裸地的次序从最佳向最差过渡。逐步回归分析和相关分析表明土壤容重、团聚体平均重量直径和毛管孔隙度是土壤毛管含水量的主要影响因子,团聚体水稳性主要由大于0.25mm水稳性团聚体含量和毛管孔隙度决定,土壤总盐分含量影响土壤饱和导水率;大于0.25mm水稳性团聚体含量分别与土壤有机碳含量(r=0.8323)、速效氮含量(r=0.7558)和有效磷含量(r=0.9049)具有正相关关系。因此,黄河三角洲地区土地利用应以增加有机质的投入,提高土壤水稳性团聚体形成为基础,促进土壤良好结构形成。这些结果为该区土壤肥力提高和土壤资源可持续利用提供参考依据。

以大田县铁矿废弃地为对象,研究了铁矿废弃地不同修复模式土壤重金属元素cu、zn、pb、ni和cr的污染情况,并进行土壤重金属元素污染等级评价。结果表明:(1)不同修复模式土壤cu、zn、pb和cr重金属元素均超过相应福建土壤背景值,其中pb含量超过国家土壤背景值。(2)cu和zn极显著相关,表明cu和zn具有一定的同源性。(3)不同恢复模式土壤重金属综合评价值排序为r0>r1>r2>r3>r4>ck。(4)从单因子污染指数来看,pb元素污染指数最高,其次为zn元素,其他3种元素污染较小。r0和r1模式属重度污染；r2和r3模式属轻度污染；r4模式属警戒；ck模式属安全。

为探索黄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、纯林(白蜡林)、农林间作(白蜡+棉花)、混交林(白蜡+刺槐)为研究对象,未改造的重度退化刺槐林作为对照,分析比较不同改造模式下的土壤酶活性、养分特征及其相关关系。结果表明:4种改造模式对土壤养分含量和酶活性均有显著性差异,土壤剖面表层普遍高于20-40cm土层,农林间作与混交林在退化刺槐林土壤修复中具有较好的效果;棉田属于掠夺式的土地利用方式,虽能暂时提高表层土壤的养分,但不利于土壤的持续利用。磷酸酶、脲酶、多酚氧化酶及过氧化物酶和土壤养分等具有较强的相关性,可用来指示该区域不同改造模式下土壤质量的变化特征。4种改造模式土壤酶指数从大到小依次为混交林、农林间作、纯林、棉田。从土壤酶活性和养分特征等改良土壤效应来看,混交林和农林间作改造模式较好,其次为纯林,棉田不宜作为长期营建方式。

以24个黄土高原石灰性耕层土壤样品数据为基础,运用分形模型研究了黄土高原石灰性耕层土壤颗粒的分形维数,探讨了利用土壤颗粒粒径分布的分形维数来定量表征黄土高原石灰性耕层土壤的特征。结果表明,24个黄土高原石灰性耕层土壤颗粒的分形维数d为2.5936～27094,分形维数表现为干润砂质新成土>黄土正常新成土>简育干润均腐土>土垫旱耕人为土;土壤颗粒分形维数与<0.001mm颗粒的含量呈显著正相关,土壤颗粒分形维数与土壤有机碳含量、全氮含量和碳/氮比相关性不显著;土壤有机碳含量与全氮含量呈显著正相关。

石灰岩退化生态系统的恢复离不开土壤基质的改善。采用盆栽法,研究了生长在黑色石灰土、紫色土、黄壤3种不同土壤类型中的南天竹土壤酶活性的情况。试验表明:淀粉酶、碱性磷酸酶、天门冬酰胺酶的活性均表现出黑色石灰土>紫色土>黄壤,三者之间差异显著(p黑色石灰土>黄壤,三者之间差异也达到显著水平(p<0.05)。土壤理化性质与土壤酶活性的相关分析说明土壤ph和全磷(p)对土壤酶的活性影响不大,而不同土壤类型中的全氮(n)和土壤含水率与部分土壤酶活性呈显著相关。不同土壤类型的土壤酶相关性表现各异。

采用人工模拟降雨的方法,研究不同降雨模式下石灰土坡地的地表侵蚀特征。结果表明:1)降雨总量为102mm,降雨强度为2.03mm/min时,地表累积产沙量多达1201.86g,降雨强度为0.37mm/min时,产生的地下土流失量最多为6.563g;2)降雨时间均为90min,降雨强度由强变弱时地表产沙量最多为796.7g,降雨强度由弱变强时产生的延续产沙量最多为41.38g,此时产生的地下土流失量仅为4.923g;3)影响地表产沙量的主要因素是降雨强度,影响延续产沙量最显著的因子是降雨后期降雨强度,而降雨时间的长短决定了地下土流失量。

以四川省德阳市旌阳区低效柏木林改造8年后的5种模式(麻栎+杂交竹模式(lz)、纯杂交竹模式(cz)、柏木+桤木+杂交竹模式(bzq)、柏木+麻栎模式(bl)、柏木+杂交竹模式(bz))作为研究对象,柏木纯林(cb)作为对照,对柏木低效林不同改造模式的土壤抗冲性能进行研究。结果表明:(1)除lz外,林分改造显著提高了表层土壤抗冲性能,其大小顺序为bzq>bz>cz>bl>cb>lz。方差分析显示,bl和cz以及cz与bz之间差异不显著(p>0.05),各模式均与对照差异显著(p草本层的趋势。灌、草层各物种多样性指数以bzq相对较高,cz和lz相对较低,灌木层各物种多样性指数与抗冲性指标之间均未达到显著相关(p>0.05),草本层各物种多样性指数与抗冲性指标之间均呈显著(pbzq>bz>cb>bl>lz,与土壤抗冲性顺序不同,可能是由不同树种的生物学特性所致。