荒草地整治后土壤碳量的空间分布特征

为了深入了解荒草地整治工程实施后土壤碳含量的空间垂直分布特征,本研究以陕西省澄城县开展的土地整治项目为依托,对整治后土壤容重、总碳、有机碳和无机碳进行研究。结果表明,各土层土壤容重平均表现为40～60cm20～40cm0～20cm,随着土层的加深,容重逐渐变大。荒草地整治后0～20cm和40～60cm土层总碳含量小于整治前,土壤无机碳在垂直尺度上的分布规律与土壤总碳变化规律一致,20～40cm土层与之相反。土地整治措施后,总碳的垂直分布规律变为20～40cm0～20cm40～60cm,无机碳的垂直分布规律变为20～40cm40～60cm0～20cm。整治前土壤有机碳的垂直分布规律均为0～20cm(6.31g·kg~(-1))20～40cm(3.48g·kg~(-1))40～60cm(2.63g·kg~(-1)),整治后较整治前土壤有机碳含量依次降低了4.01、2.20、1.40g·kg~(-1)。荒草地复垦1年后的土壤有机碳固碳潜力在0～20cm、20～40cm和40～60cm土层上依次为15.92、17.94、14.27t·hm~(-2)。可知荒草地复垦1年的土壤有机碳还存在较大的固碳潜力,这些过程都是生物地球化学正常的变化过程,土壤碳在复垦年限内所表现出来的动态变化特征就是荒草地在土地整治过程后的历史痕迹。     

渭北台塬区废弃宅基地整治前后土壤总碳变化研究——以陕西省澄城县为例

通过对澄城县废弃宅基地整治前后(0～60cm)土壤总碳含量变化及整治后耕作近10年土壤总碳变化情况研究分析,探究废弃宅基地整治前后及多年耕种对土壤总碳变化的影响。结果表明:渭北台塬区废弃宅基地土壤总碳含量在0～20、20～40、40～60cm三个土层上依次为18.25、17.45、17.51g·k~(-1);经过10年的耕种,0～20cm土层土壤总碳含量最高,为23.44g·kg~(-1),各层土壤总碳含量总体呈现0～20cm40～60cm20～40cm,总碳含量增幅呈现20～40cm40～60cm0～20cm,其中0～20cm,相比5年前呈现出降低趋势;澄城县成熟耕地土壤总碳平均含量在三个土层上分别为20.74、28.60、15.18g·kg~(-1),相比成熟耕地,20～40cm土层土壤总碳含量增幅潜力最大。     

基于熵权法的不同土地整治年限的土壤养分含量评价

为探明土地整治对土壤养分的影响,并进一步探究不同年限的土地整治工程对土壤含碳量、有效磷浓度和速效钾含量的储存能力的影响规律。本研究以陕西省渭北台塬地区土地整治项目为例,通过开展野外试验对土地整治前后不同年限的玉米地和苹果树地的土壤养分进行测定,并结合熵权法对土地整治条件下的土壤物养分含量进行等级评价。研究结果表明:土地整治后表层土壤总碳含量随着整治年限增加而不断增加,但增幅有限;土地整治对表层土壤总有机碳含量的变化影响最大,对土壤的酸碱度基本没有影响。苹果树地的表层土壤的多年总碳含量远高于玉米地的总碳水平,不同深度土壤的含碳量熵权比重规律一致,且整治多年后表层土壤含碳量才能达到良好状态,20～40 cm的土壤含碳量水平逐年提高。土地整治后土壤有效磷含量和速效钾含量均较整治前显著增加,有效磷浓度随着土地整治年限波动剧烈,增加了土壤有效磷浓度和速效钾含量两个指标之后,不同土地整治年限的土壤养分评价水平较土壤含碳量整体提高了一个等级。土地整治3 a之后,玉米地的土壤养分状态即可达到优秀等级;土地整治多年之后,苹果树地的表层土壤养分含量才可达到优秀等级;土地整治3 a之后,苹果树地20～40 cm的土壤养分即可达到优秀等级。本研究为土地整治背景下的土壤养分含量的分析和评价提供相应的方法。     

治沟造地不同土地利用方式土壤有机碳和易氧化碳分析

治沟造地是我国黄土丘陵地区补充耕地,保障粮食安全,恢复生态环境的重要手段。以延安市南泥湾镇为试验地,测定分析了治沟造地区域水田、旱地、柳树林地、松树林地4种典型土地利用方式不同土层深度土壤中有机碳和易氧化碳的含量、分布规律以及易氧化态碳与有机碳的相关关系。结果表明:4种土地利用方式下土壤有机碳和易氧化碳含量均随土层深度的增加而呈现减小的趋势,且不同深度土层土壤有机碳和易氧化碳含量差异均达到显著水平(P0.05);0~60cm土层深度内,旱地在不同深度土层中的有机碳含量和易氧化碳均低于其它3种土地利用方式;土壤有机碳含量与易氧化碳含量之间的相关性达到显著水平,充分说明土壤易氧化碳含量在一定程度上取决于土壤有机碳的含量;治沟造地改变了区域生态系统,生态系统碳循环受到极大的影响,因此在研究全球碳循环中,治沟造地对生态系统碳循环的影响可作为下一步研究的方向。     

无机有机还田材料对空心村整治后土壤养分的影响

了解空心村整治后的土壤养分特性,为废弃、空置宅基地高效利用及复垦为新增耕地提供科学参考。利用陕西澄城县空心村整治项目区复垦后的土样进行小区试验,分别在改良剂FeSO4(TS)、有机肥鸡粪(TF)和改良剂+有机肥(TSF)三种不同还田材料处理下,以不添加还田材料(T0)为对照,按照0～10、10～20、20～40、40～60、60～80、80～100cm分层采样,分别测定其全氮、有效磷、速效钾和有机质。结果表明,空心村复垦经一季作物夏玉米种植后的土壤0～100cm剖面平均养分指标(全氮、有效磷、速效钾和有机质)含量均以处理TSF最大,相对处理T0含量分别高出32.21%、154.03%、14.76%和85.76%(P0.05)。土壤有效磷和有机质含量在处理TSF和TF下存在显著性差异(P0.05)。土壤全氮和有效钾在TF处理下也存在显著差异性(P0.05)。因此,在对空心村进行整治后增加复垦地养分方面,与仅施用FeSO4或鸡粪相比,将鸡粪与FeSO4进行结合施用是最优方案。     

基于蓄排水模式下盐碱地土壤稳定性空间变异效应研究

针对陕西卤泊滩盐碱地在蓄排水模式下对土壤物理特征、稳定性及有机碳储量的影响展开研究,力求为提高治理盐碱地的土壤物理性质、稳定性及有机碳储量提供科学依据。在陕西富平设置盐碱地模型试验,分别设置排水和蓄水2种处理,测定分析0~30cm土层土壤容重、孔隙度、田间持水量及平均质量直径(WMD)、几何平均直径(GMD)、水稳性团聚体稳定率(WASR)、团聚体破坏率(PAD)、分形维数(D)和有机碳储量,并分析各指标间关系。结果表明:蓄水处理较传统排水处理可有效降低0~30cm土层土壤容重幅度为1.3%~4.2%,同时提高土壤孔隙度和田间持水量。干筛和湿筛处理下0~30cm土层土壤稳定性均呈现蓄水处理高于排水处理,土壤WMD和GMD表现趋势相似且均随着土壤深度的增加而增加;土壤水稳性团聚体稳定率提高幅度为14.5%~53.4%;平均团聚体破坏率较排水处理低3.2%,差异显著(P0.05)。蓄水处理可有效提高0~30cm土层土壤有机碳含量和有机碳储量,两者分别较排水处理高13.4%~27.9%和9.9%~18.8%。0~30cm土层土壤平均团聚体破坏率、分形维数与土壤有机碳储量(Y)均存在负相关关系,且相关系数分别为r=0.927 0和r=0.969 3,差异性显著(P0.05)。综上所述,蓄水处理较排水处理可有效改善土壤质量,提高土壤稳定性及土壤有机碳储量,可良好的实现盐碱地治理。     

土地利用方式对黄土高原土壤有机碳含量的影响

土壤有机碳(SOC)含量及其变化是当前土壤碳循环研究的热点,土地利用方式对SOC的累积及易氧化有机碳(ROC)的变化具有深远影响。本文通过采集甘肃省定西市安定区梁家川村高山的荒地、乔木(杏树林)、灌木(柠条林)和草地(苜蓿)不同剖面的土壤,测定其SOC、ROC和土壤容重含量,研究不同土地利用方式对SOC库的影响。结果表明:(1)4种土地利用方式的土壤ROC和SOC含量均随着土层深度的增加而减少,且均呈现草地灌木乔木荒地的趋势;(2)相对于荒地,草地、灌木和乔木的耕层SOC含量分别显著增加1.29、1.05和0.52倍;土壤有机碳密度分别显著提高2.04、0.85和0.53倍(P0.05);(3)土壤ROC与SOC含量之间存在极显著的正线性相关关系,R~2=0.74;(4)各处理土壤碳库管理指数的变化范围在1.05~2.62之间,且草地高于灌木和乔木。研究认为,草地能快速提高土壤ROC和SOC含量,从而增加土壤碳储量,提高土壤可持续生产能力;栽培乔木和灌木,能储存更多的稳定态碳,是彻底改善生态环境的有力保障。     

不同改良材料对复垦土壤有机质及产量的影响

针对宅基地复垦土壤耕作层养分含量低、保水保肥性能差的特点,本文通过小区试验,研究了冬小麦生长季添加粉煤灰(TC)、有机肥(TF)、熟化剂(TS)、熟化剂+粉煤灰(TSC)、粉煤灰+有机肥(TFC)及熟化剂+有机肥(TSF)对土壤有机质及作物产量的影响。结果表明:0～15cm土层土壤有机质含量表现为TFCTFTSFTC TSCTST0,添加有机肥+粉煤灰有机质增加幅度最高;沿土层深度方向,土壤有机质分布呈现出"S"形趋势,随着种植年限的增加,整个耕作层不同土层深度有机质含量逐步提升。种植第1年和第2年,小麦产量均表现为TFCTFTSFTC TSCTST0,有机肥和粉煤灰在生土熟化过程中对小麦增产效果明显;经相关性分析,表层土壤有机质与小麦产量相关系数为0.73,呈显著(P0.05)正相关,即增加表土层有机质含量能提高作物产量。     

不同改良材料对废弃宅基地复垦土壤养分提升的影响

针对废弃宅基地复垦土壤结构性不良、养分等营养物质含量较低等问题,本文以熟化剂、有机肥、熟化剂+有机肥等作为改良材料,并采用小区试验,开展了不同改良材料对提升废弃宅基地复垦土壤养分的效应研究。通过种植3季作物后,采集土壤样品,分析土壤养分含量,结果发现:(1)施入改良材料后,土壤养分含量均有显著提升,土体养分含量随着土层深度的增加而递减;(2)在0~60cm范围内土壤养分变化显著,60~105cm范围内土壤养分变化差异不大;(3)从耕作层来看,全氮含量在处理间变化规律为TFCTFTCTSFTSCTST0;有效磷含量的变化规律为TSFTFTSTFCTCTSCT0,土壤速效钾含量的变化规律为TSFTFTSTFCTSCTCT0、有机质含量变化为TFTFCTSFTSCTCTST0。由此得出,通过有机肥与粉煤灰配合使用以及耕作种植等技术措施,能显著改善新增耕地土壤养分状况;尽管仅经过3个生育季表层土壤的培肥与改良,却能够获得0~60cm土层养分状况不同程度地提升效果,体现了作物根系对土壤养分空间分配与提升的作用。     

长期施肥对旱作塿土总有机碳的影响研究

本研究以关中旱作塿土18年长期肥料定位试验土壤为试材,探讨不同施肥处理对土壤总有机碳的影响。本文涉及的施肥处理包括:(1)对照不施肥(CK);(2)单施氮肥(N);(3)氮钾肥(NK);(4)氮磷肥(NP);(5)磷钾肥(PK);(6)氮磷钾肥(NPK);(7)有机肥+氮磷钾肥(MNPK)。研究结果表明,(1)与对照相比,无论单施NPK化肥还是有机无机肥配施,耕作层土壤总有机碳含量均有不同程度的提高,但有机肥和化肥联合施用效果更好。随时间延长,有机无机肥配施的土壤总有机碳增长率呈递减趋势;(2)长期平衡施肥(NPK处理)有利于保持和提高耕层土壤总有机碳含量,其他不平衡施肥(NP、NK、PK处理)也可以增加土壤总有机碳含量,但长期单施氮肥会导致土壤总有机碳含量降低;(3)有机无机肥配施对提高耕层土壤总有机碳含量效果优于其它处理;不同施肥处理总有机碳含量随土层剖面垂直分布均有下降趋势,在下层土壤中不同施肥处理的总有机碳含量差异不显著。综上可见,长期有机无机肥配施可显著增加土壤有机碳含量,平衡施用无机化肥也能够在一定程度上维持或提高土壤有机碳水平。     

风沙土中有机碳矿化对砒砂岩添加的响应

土壤有机碳为生物转化过程提供物质能源,在土壤质量评价及养分循环中起着至关重要的作用。本研究选择砒砂岩与沙复配比为0∶1(CK)、1∶5(C1)、1∶2(C2)和1∶1(C3)四个处理的土壤进行室内培养试验,利用碱液吸收法分析土壤有机碳的矿化过程。结果表明,与CK处理相比,C1、C2和C3处理的增幅分别为205.24%、182.27%和365.14%(P0.05)。有机碳矿化速率可分为1～8d的快速上升与下降阶段、8～30d的不稳定下降阶段和30～60d的平稳下降阶段。有机碳累积矿化量与培养时间符合动力学方程[Ct=C0(1-e-kt)]的指数变化趋势(P0.01)。随着培养时间的延长,有机碳的累积释放强度逐渐减弱。与CK处理相比,C1、C2和C3处理的有机碳累积矿化量和潜在可矿化有机碳含量增幅分别为106.97%～225.93%和112.22%～254.08%。累积矿化率和C0/SOC的变化趋势一致,表现为C1CKC3C2,其中C2处理的降幅最大。可见,砒砂岩与沙复配比为1∶2时,土壤有机碳的单位损失率最低,较其他处理可间接促进土壤有机碳的积累,为砒砂岩与沙复配成土关键技术提供理论借鉴。     

风沙草滩区盐碱地整治对土壤理化性质的影响

为探究陕北风沙草滩区盐碱地整治改良效果,实施了盐碱地平整覆沙整治工程,本文以定边县白泥井镇北畔村盐碱地综合整治项目为例,对工程实施前、工程实施后以及种植玉米1a后覆沙对盐碱不同深度土层(0～10cm、10～20cm、20～40cm、40～60cm以及60～100cm)土壤结构和理化特性的影响进行了分析。结果表明:经过覆沙工程实施,土壤pH值较工程实施前降低了6.57%,经过1a的玉米种植,土壤pH值较工程实施后降低3.40%;土壤含盐量在工程实施后和种植玉米1a后总体上随土层深度的增加而增大,种植玉米1a后的土壤平均含盐量高出工程实施后55.53%,但耕作层土壤含盐量仅比工程实施后增大了10.26%,因此覆沙工程对耕作层土壤质量的改善具有显著促进作用。有效磷含量增加幅度显著大于速效钾增加幅度,盐碱土覆沙对土壤有效磷含量的增加作用更为明显。土壤全氮含量随着土层深度的增加而不断降低,种植玉米1a后,全氮含量较工程实施前后分别提高了68.70%和104.63%,有机质含量比工程实施前后分别高出41.57%和121.70%。平整覆沙工程的实施,有利于原有盐碱土壤理化特性的改善。     

基于土壤紧实度时空变异的渭北空心村整治后土地利用方式分析

分析比较中国渭北地区空心村整治后在种植农作物和果树情况下的土壤紧实度特性,可为空心村整治后的合理土地利用方式提供借鉴和参考。本研究以渭北旬邑塬区空心村整治后的果园和农田土壤为研究对象,定点定位采用时空研究手段,用紧实度仪分层测定农田和果园在果树生育过程中0～45 cm土壤剖面范围内土壤紧实度状况。结果表明,幼龄果园(10 a)在7月中旬的土层30～45 cm处有一个紧实度增大区域(3 400 kPa),相对大于盛年果园(10 a)(出现在5月中旬到7月底的土层30～45 cm和7月初的土层40～45 cm处)17.65%,幼龄果园土壤中限制果树根系生长的土层深度大约为25 cm以下,盛年果园的非限制性土层明显变薄且限制性土层较盛年果园减少5 cm,而农田只有表层15 cm为非限制性土层,其深层紧实程度非常严重,最高处可达4 600 kPa。所以在渭北空心村整治后,对于土地利用方式的选择上,果树的种植能减小土壤紧实化的发生,土壤的物理演替状况优于农田。     

黄土高原治沟造地农田土壤养分分布特征

治沟造地是黄土高原丘陵沟壑区实施的一项重大土地整治工程,工程实施前后土壤养分状况的变化直接影响了工程质量及项目的可持续性,本研究以羊圈沟治沟造地工程为例,分析了沟道农田土壤养分的分布特征。结果表明,研究区域内有机质含量随土壤深度的增加呈现出先减小后增大的趋势,全氮、有效磷、速效钾含量则随土层深度的增加逐渐降低;沟道不同土层养分指标的变异性表现为全氮有机质有效磷速效钾;随着距沟头距离增加,0～30 cm土壤有机质含量先减小后增大,30 cm以下有机质含量逐渐减小,土壤全氮在各个深度范围内均呈现出先减小后增大的趋势,土壤有效磷及速效钾含量变化相对较小。     

延安治沟造地工程对土壤水溶性有机碳的影响

研究治沟造地对土壤水溶性有机碳的影响对于施工技术以及施工后土地利用方式具有重要意义。从延安市南泥湾镇采集土样,测定土样的有机碳、水溶性有机碳以及基本理化指标,采用SPSS中均值T检验分析工程施工与施工后土地利用类型变化对土壤水溶性有机碳的影响。结果表明:(1)治沟造地工程实施前后,耕地土壤平均水溶性有机碳差异显著,工程施工对旱地土壤水溶性有机碳影响最大,增加了52.38%;相对旱地而言,水田对施工效果的响应不明显,增加了13.84%。(2)工程实施后不同土地利用类型平均水溶性有机碳各异。平均水溶性有机碳含量的大小依次为水田坑塘水面柳树林刺柏林油松林草地水浇地旱地村庄沟渠农田道路,变化范围为0.32~1.01g·kg-1;不同土地利用类型土壤水溶性有机碳与土壤有机碳关系密切,二者呈现显著的正相关关系(R2=0.95,P0.05)。(3)治沟造地工程中柳树、刺柏、油松栽植后,土壤水溶性有机碳分别提高了114.28%、85.71%、77.14%。     

砒砂岩对毛乌素沙地风沙土固碳能力影响研究

为探析砒砂岩对于毛乌素风沙土固碳能力的影响规律及机制,通过不同比例砒砂岩与沙复配成土实验小区和技术应用示范区采样检测进行对比。小区试验结果表明:2010~2015年,适量砒砂岩的加入将风沙土质地由砂土改良至壤土—壤砂土,土壤团聚能力显著增强,土壤表层有机碳含量从0.30g·kg^(-1)提升至2.16~3.03g·kg^(-1),土壤的固碳能力显著提升。技术应用示范区采样结果则表明:砒砂岩与沙复配成土技术将0~100cm深度内土壤的总碳密度由22.09t·hm^(-2)提升至24.07t·hm^(-2),有机碳密度16.64t·hm^(-2)提升至18.44t·hm^(-2),体现出砒砂岩对风沙土固碳能力的提升作用。     

不同水热条件对玉米根系分解特性的影响

通过田间埋藏分解试验,比较了3种施氮量(0、120和240kg N·hm~(-2))处理的玉米根茬(R_0、R_(120)、R_(240))分别与杨凌塿土、长武黑垆土充分混合并埋藏分解一年后,根茬碳分解差异及其影响因素,并且利用碳稳定同位素δ~(13)C技术,研究了根茬碳分解对土壤有机碳的贡献。结果表明,杨凌地区水、热条件较好,试验期间降水量总和较长武高215mm;杨凌试验地15cm和45cm土层平均温度分别较长武高3.2℃和4.2℃。分解1年后,长武黑垆土中根茬残留碳较杨凌塿土高21%44%。根茬来源的土壤有机碳比例在塿土、黑垆土中分别为22.4%44.7%和27.4%38.3%。在黑垆土中根茬来源的土壤有机碳含量显著高于塿土,3种施氮量根茬来源的土壤有机碳含量差异未达显著水平。可见土壤深度、质地、施肥状况等影响有机残体还田腐解与土壤有机碳的更新,良好的水热条件能够促进玉米根茬残体分解,有利于新增耕地的快速培肥熟化,构建富含有机物质的耕作层,满足作物对养分的需求。     

土地退化对土壤碳固持的影响综述

土壤碳库对于全球气候变化的影响巨大,而自然条件或人类活动造成的土地退化是引起土壤碳固持变化的重要原因之一,为探讨不同类型土地退化对土壤碳固持的影响及其机制,本文综述了荒漠化、土壤侵蚀、土壤盐碱化、养分流失和土壤贫瘠化等不同类型土地退化对于土壤碳固持的作用及其影响机制,指出各种类型的土地退化会在不同程度上增加土壤向大气中释放CO~2的速率,使得土壤碳源功能增加,碳汇功能减弱。但土地退化对于土壤碳储量的影响过程是可能逆转的,未来应加强不同类型土地退化过程中土壤碳固持动态变化和深层土壤碳库的研究,以期为进一步开展土地退化中土壤碳循环的效应研究和增强土壤的碳汇功能。     

不同林龄华北落叶松土壤养分及酶活性变化规律研究

研究选择5年、10年、20年林龄的华北落叶松林地为调查对象,确定其各个生育期林地土壤中养分含量及酶活性的变化趋势。结果表明:各生育期林地土壤中有机质和有效磷含量均随着土壤深度的增加而呈现显著下降趋势。而对于相同土层不同林龄间,土壤有效磷含量随着林龄的增加而下降。在40～60cm处,以20年林龄有机质含量在7月时最低,为4.17g·kg~(-1),显著低于其他土层。同时,5年的土壤有效磷含量在7月时达到最大,平均为4.44mg·kg~(-1),高于5月和9月时土壤中有效磷含量,但三者间差异不显著。不同林龄林地土壤铵态氮、硝态氮含量随土层深度而产生的变化趋势基本一致,表现为下降趋势。在落叶松林的新叶生长期内,5年落叶松林地在20～40cm和40～60cm处的铵态氮为13.47 mg·kg~(-1)和9.09 mg·kg~(-1),分别较0～20cm(25.36mg·kg~(-1))下降了46.9%和64.2%。而20年林龄的林地土壤硝态氮为19.24mg·kg~(-1),较10年的25.93mg·kg~(-1)下降了25.8%,且达到显著差异(P0.05)。土壤过氧化氢酶(CAT)、磷酸酶(ALP)和脲酶活性(Ure)随林龄的增加而下降,其中ALP下降趋势较缓,而CAT和Ure均显著下降。综合分析调查林龄范围内养分和酶活性的变化趋势,发现林地的地力随林龄的增加而衰退。     

陕西西北部土地整理对盐渍化土壤养分和酶活性的影响

为了研究陕西省西北部盐碱土的改良效果,本文以定边县土地整治项目为研究背景,选择原耕地、未整治盐碱地和整治年限分别为0年、2年和4年的新增耕地为采样点,采用统计分析方法对比研究不同采样点的土壤理化性质以及酶活性。通过土地整理后,盐渍化土壤有机质含量提高8.08%,全氮含量提高12.5%,速效磷含量提高101.92%,速效钾含量提高21.28%;有机质、全氮以及速效钾与恢复年限达极显著正相关,整治后四种土壤酶活性均大于未整治盐碱土,除了过氧化氢酶以外,浅层土中其他三种土壤酶活性要远大于深层土,说明土地整理提高土壤肥力和浅层土壤的酶活性。总体来看,陕西省西北部的土地整理工程可以有效改善土壤盐碱度,提高土壤肥力。