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SCIENTIA GEOGRAPHICA SINICA  2016, Vol. 36 Issue (2): 256-264
沿海滩涂围垦区土壤质量演变研究——以江苏省如东县为例
沿海滩涂围垦区土壤质量演变研究——以江苏省如东县为例
王琪琪1,, 濮励杰1,2,, 朱明1, 李建国1, 张濛1
1. 南京大学地理与海洋科学学院,江苏 南京 210023
2. 国土资源部海岸带开发与保护重点实验室,江苏 南京 210023

作者简介:王琪琪(1991-),女,山东聊城人,硕士,研究方向为土壤与土地利用。E-mail:wqqhouse@163.com

濮励杰,教授。E-mail:ljpu@nju.edu.cn
摘要

对江苏省如东县不同年限的滩涂围垦区和光滩土壤样品进行分析,运用SPSS软件对垦区间土壤指标进行单因素方差分析和差异显著性检验,采用土壤质量综合指数法进行土壤质量评价,引入土壤质量障碍因子诊断模型分析关键改良因子。结果表明:滩涂围垦60 a来,研究区土壤质量随围垦时间变化轨迹为“急剧提高—相对稳定—持续提高”。围垦前10 a土壤质量急剧提高,土壤质量指数(SQI)由0.19增至0.37,年均增长11.84%,垦区差异显著;围垦10~30 aSQI由0.37增至0.42,年均增长0.54%,围垦30~40 aSQI由0.42增至0.45,年均增长0.71%,垦区差异不明显,因此围垦30 a左右土壤质量处于相对稳定状态;围垦40~60 a土壤质量持续提升,SQI由0.45增至0.56,年均增长1.22%,垦区差异显著。土壤质量的障碍因子分析显示较低的TOC、TN和粒含量是土壤质量的主要限制因子,且与pH、盐分显著负相关,因此盐碱度降低是研究区土壤质量提升的根本原因,肥力提高以及土壤质地的改善是土壤质量进一步提升的关键。

关键词: 土壤质量评价; 障碍因子; 围垦; 海岸带; 如东县;
Soil Quality Evolution in Coastal Reclamation Zones:A Case Study of Rudong County of Jiangsu Province
Wang Qiqi1,, Pu Lijie1,2,, Zhu Ming1, Li Jianguo1, Zhang Meng1
1.School of Geographic and Oceanographic Sciences, Nanjing University, Nanjing 210023, Jiangsu, China
2.The Key Laboratory of the Coastal Zone Exploitation and Protection, Ministry of Land and Resources, Nanjing 210023, Jiangsu, China
Abstract

Reclaiming coastal wetlands for cultivate lands transformed the wetland soil to agricultural soil, soil properties changed a lot. To explore the effects of soil ecological environment due to the reclamation activities in coastal zone and determine the key modified factors, it can provide guidance for soil improvement. In this article, soil samples collected from reclamation area under different years and tidal flats in Rudong Country of Jiangsu Province were analyzed. ANOVA was used to test the difference among soil indicators in different reclamation area(LSD test). The method of soil quality index (SQI) is used to evaluate the soil quality. The model of limiting factors diagnosis is used to analyze the key improvement factors of soil quality. The result shows that since 60 years from reclamation, the trajectory of soil quality change in study area is “improve sharply-relative stability-improve sustainability”. SQI increased sharply from 0.19 to 0.37 at the first 10 years after reclamation, average annual rate of growth is 11.84%,the difference is significant; SQI increased from 0.37 to 0.42 between 10 years to 30 years after reclamation and average annual rate of growth is 0.54%; SQI increased from 0.42 to 0.45 between 30 years to 40 years after reclamation and average annual rate of growth is 0.71%, there has no obvious difference. Therefore soil quality is in a relatively stable state after reclamation at 30 years. While SQI increased sustainability from 0.45 to 0.56 between 40 years to 60 years after reclamation and average annual rate of growth is 1.22%, the difference is significant. The limiting factors diagnosis showed that the lower TOC, TN and clay content are the major limiting factors of soil quality and have significant negative correlation with pH and salt, therefore decreased salinization is the basic reason for improving soil quality after reclamation. The improvement of fertility as well as soil texture are the key to further improve soil quality.

Keyword: soil quality assessment; obstacle factors; reclamation; coastal zone; Rudong;

滨海湿地是受海陆交互影响的脆弱生态系统,是自然界富有生物多样性的生态景观和人类重要的生存环境,具有面积广,分布集中的特点,开发利用潜力很大[1]。湿地围垦开发已经成为滨海地区获得土地资源的重要手段,为促进土地动态平衡和经济发展起到重要作用,近50 a内中国滩涂围垦总面积在1.1~1.2×104km2间,成为年滨海围垦力度最大的国家。随着海岸带地区滩涂淤涨和经济快速发展,围垦活动将加剧进行。围垦工程在短时间、小尺度范围内对海岸带生态系统产生巨大扰动,关于围垦的生态环境效应受到国内外学者的关注,研究主要集中在围垦对生物、水生环境以及土壤环境的影响[2]。由于湿地土壤盐分高养分低、地下水矿化度高等不适宜农作物的生长[3],通常在围垦期实施脱盐补肥措施以提高土壤质量[4]。湿地围垦成农业土壤,极大地改变了土壤环境。围垦后土壤质量如何变化,怎样进一步提高土壤质量是值得关注的问题。目前围垦对海岸带土壤环境的影响研究集中于土壤元素的空间变异及评价,而土壤质量随围垦时间的变化过程与轨迹,以及影响土壤质量的关键因子和作用机理的探究研究甚少。

土壤质量是土壤特性的综合反映,可直观揭示人类活动影响下土壤条件的动态变化[5]。土壤质量的优劣直接关系到作物生产以及粮食安全,在农业可持续发展和土壤可持续利用的方针下,国内外学者在土壤质量评价的指标体系和评价方法方面开展了大量研究,评价指标较多选取理化指标,而土壤酶作为湿地土壤生态系统多种生化过程的重要参与者,与土壤有机物分解、养分循环、能量转移等密切相关,对不同耕作管理措施和环境条件敏感性较高,可作为表征土壤质量的重要生物指标[6,7],因此本文将土壤酶纳入评价体系。评价方法目前国际尚未有统一的标准,比较常用的评价方法主要有多变量指标克立格法、土壤质量动力学方法、土壤质量综合评分法和土壤相对质量法[5,8],本文选取土壤质量综合指数法进行定量评价。

本研究针对江苏省如东县不同围垦期的四大垦区以及未围垦的光滩进行土壤采样,实验室测定了土壤的理化指标和酶活性指标。采用时空代换的方法分析海岸带不同围垦时间下土壤质量的变化轨迹与影响因素,各质量指标的变化机理与相互作用,建立模型诊断影响土壤质量的关键限制因子,为相关部门后期的湿地开发、土地管理、农田改良以及更好的协调人地关系提供科学依据。

1 材料与方法
1.1 研究区概况

江苏省如东县地处120°42′E ~121°22′E,32°12′N~32°36′N,属于北亚热带海洋性季风气候,年均气温14.8℃,年均降水量1 028.6 mm。东临黄海,海岸线长106 km,滩涂面积6.93×104hm2,占全省的1/9。湿地围垦开发历史悠久,早在宋代就开始修建范公堤围海造田,1949年以来历经20多次较大规模围海造田活动,围垦面积达3.47×104 hm2,目前仍有1×104 hm2可被开垦。基于围垦时间序列本研究区涉及:1951年围垦的老北坎,1974年围垦的新北坎,1982年围垦的东凌,2007年围垦的豫东以及光滩作为对照。研究区土壤发育为海相沉积物母质,土壤质地以粉砂为主,土壤类型为典型的粉砂淤泥质海岸盐渍土,垦区与光滩土壤均来源于泥沙淤积,进行对照分析具有可行性。

1.2 研究方法

1.2.1 土样采集与测定

本研究采样时间为2013年3月27~29日,作物类型为小麦(Triticum aestivum),样点布置采用属性归一化网格法(uniform grid)并利用GPS进行定位,采样点数根据田块面积和实际土地利用情况而定。在老北坎、新北坎、东凌垦区各设置12个样点采集表层土样、豫东和光滩各设置6个样点采集表层土样。表层样采集深度为10 cm,共获得48个土壤样品,用无菌聚乙烯包装袋带回实验室进行化学分析。

测定了10个土壤理化性质指标和5种土壤酶活性,主要包括:土壤容重、土壤含水量(WC)、全氮(TN)、全磷(TP)、总有机碳(TOC)、电导率(EC)、pH、土壤粘粒含量、粉粒含量、砂粒含量、脲酶、酸性磷酸单酯酶、碱性磷酸单酯酶、脱氢酶和淀粉酶。

方法如下:所有土壤样品对应容重数据都用4.8 cm直径的环刀采集,置于铝盒带回实验室,放入105℃的烘箱中干燥48 h并称重,获得土壤容重和含水量数据。所有的样品都被分成两部分,其中一部分在4℃下储存,用于测定土壤酶活性,另一部分风干,并经过玛瑙研钵研磨,用以测定土壤养分、盐分、和pH。每个风干土样经研磨并通过2 mm的尼龙筛用以测定土壤电导率和pH,然后过0.25 mm和0.149 mm的尼龙筛分别测定TN、TP、TOC。使用盐度计测定水土混合溶液(水土比例为1:5)获取土壤电导率;pH用PHS-3C型pH计测得;TOC测定采用重铬酸钾容量法;TN的测定采用开氏定氮法;TP测定采用氢氧化钠熔融-钼锑抗比色法;采用激光粒度仪法测定土壤粘粒占比(按美国土壤质地分类标准,粘粒粒径<0.002 mm,粉粒粒径0.002~0.05 mm,砂粒粒径>0.05 mm);土壤酶的测定方法参照关松荫的研究方法[9],脲酶采用NH4+释放法测定,酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、脱氢酶和淀粉酶采用比色法测定。

1.2.2 土壤质量单因素评价模型

研究土壤质量在一定时间内受外界环境的影响程度,应选择对外界变化反映较为敏感的指标。本文综合前人研究以及当前研究热点[3,4],建立了较为全面的土壤质量指标体系,包括物理指标(壤含水量WC、容重、粘粒含量),化学指标(TOC、pH、TN、TP、电导率EC),生物指标(脲酶、脱氢酶、淀粉酶、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶),从土壤养分、盐分、含水量、土壤结构和微生物活性等方面对土壤质量进行综合评价。

由于土壤因子变化具有连续性,通过建立土壤属性与土壤生产能力之间的隶属函数,将各评价指标进行标准化。根据土壤性质与土壤功能之间的关系,隶属函数模型可分为以下3种[10,11]

1) S型隶属函数,指标值与生产力呈正相关,即越多越好,达到一定值后对土壤功能影响较小,如TOC、TN、TP、土壤酶。S型隶属函数如下:

μ ( x ) = 1 x a 1 x a 1 x < a 1 (1)

2) 抛物线型隶属函数,指标值在最适范围内对生产力具有积极影响,超过此范围则对土壤功能有不利影响,如pH、WC、容重、粘粒含量。隶属函数如下:

μ ( x ) = 1 b 2 x b 1 x - a 1 b 1 - a 1 a 1 < x < b 1 x - a 2 b 2 - a 2 a 2 > x > b 2 0 x a 1 x a 2 (2)

3) 反S型隶属函数。指标值与生产力呈负相关,即越少越好,如土壤电导率。

μ ( x ) = 1 x a 1 a 2 - x a 2 - a 1 a 1 < x < a 2 0 x a 2 (3)

式中: x 为评价因素指标值; μ ( x ) 为评价指标值的隶属函数; a 1 a 2 b 1 b 2 分别为评价指标的临界值。

1.2.3 土壤质量障碍因子诊断模型

土壤质量评价可以直观反映对湿地土壤的改良效果,然而寻找影响土壤质量的障碍因子,并且有针对性的消除障碍因子对于提高土壤质量具有重要意义。本文在土壤质量单因素评价的基础上,参考已有研究并加以改进[12],引入土壤质量障碍因子诊断模型如下:

Μ ij = P ij R ij j = 1 m P ij R ij (4)

Μ j = i = 1 n M ij n (5)

式中:Mij为第i个样品第j个指标的障碍度;Mj为研究区第j个指标的平均障碍度,其大小排序可反映研究区土壤质量障碍因子的主次关系;Pij=1ij,表示土壤单项指标与土壤理想状态(隶属度为1)的差距,数值越大对土壤质量越不利,μij为单因素的隶属度;Rij表示单项因子对总体的贡献率,即因子权重。

1.2.4 数据处理

试验数据运用SPSS18.0软件,对不同围垦年限的垦区土壤指标进行单因素方差分析(One-way ANOVA)并采用LSD方法进行组间差异性显著分析(显著水平α<0.05)。此外通过对土壤各指标进行Pearson相关性分析,进一步探讨指标间的相互影响,从机理上研究各垦区土壤质量指标变化的原因。

2 结果与分析
2.1 研究区土壤各指标统计特征

滩涂围垦及农业生产活动改变了土壤环境,导致土壤理化性质的分异。方差分析结果显示(表1),研究区土壤各指标(除了脱氢酶和淀粉酶)的组间变异显著大于组内变异,说明围垦时间对土壤指标的影响显著大于垦区内部随机因素产生的误差。随着围垦年限的增加,研究区TOC、TN、TP总体上逐渐增加。TOC和TN含量在围垦前30 a逐渐增加并达到一个稳定水平,围垦40 a后继续增加。根据全国第二次土壤普查养分等级划分标准,目前老北坎垦区的TOC和TN含量仍比较贫乏,而TP含量比较丰富。围垦初期盐分和含水量急剧下降,围垦前10 a土壤电导率迅速降为19.8%,土壤达到中度盐渍化水平;围垦30 a后由于受到地下水位等因素影响,电导率下降为0.14 dS/m,土壤完全脱盐;围垦60 a后土壤电导率仅为原来的3%,含水量为原来的25.97%。围垦行为对pH影响富有特色,围垦前10 a的pH显著增加,之后逐渐减小的趋势,垦区间差异明显。随着土壤环境的改善,土壤动物活动以及植物根系的穿插作用,土壤孔隙度增加,土壤结构和通透性能良好,容重下降。光滩土壤容重最高,垦区土壤容重普遍低于光滩,然而随着围垦时间的增加,垦区土壤容重未有明显下降,说明在人类干扰下的农田生产活动对土壤结构有不利的影响。总体来看,与肥沃耕层土壤相比(容重在1.1~1.2 g/cm3),研究区土壤容重仍然较大,土壤紧实度较高[13],进一步改善土壤的物理结构对于提高垦区土壤质量十分重要。粘粒含量作为反映土壤质地的重要指标,总体含量很少,随围垦时间以较小的幅度缓慢增加;粉粒含量在土壤组分中含量最高,围垦前10 a显著下降,之后随围垦时间逐渐增加;砂粒含量与粉粒含量变化呈相反趋势,围垦前10 a显著增加,之后随围垦时间逐渐减少。滩涂围垦60 a来,脲酶、酸性磷酸酶和碱性磷酸酶的活性随围垦时间显著提高,垦区间差异显著,而脱氢酶和淀粉酶活性垦区间差异不明显。

表1 研究区耕层土壤属性特征 Table 1 The surface soil properties in the study area

其中碱性磷酸酶活性显著高于酸性磷酸酶活性,这是由于该区域土壤呈碱性,有利于碱性磷酸酶活性的发挥。

2.2 研究区土壤质量综合指数评价

本文应用土壤质量综合指数法对研究区土壤质量状况进行评价,采用加权求和法计算光滩与不同围垦年限垦区的土壤质量指数:

SQI= i = 1 n W i × μ i (6)

式中Wi表示各质量因子的权重,μi为各质量因子的隶属度值。隶属函数转折点取值参考专家研究并结合研究区实际土壤性质状况进行确定[14-16]。权重Wi根据主成分分析法确定,可由某指标公因子方差除以所有指标公因子方差计算得出,避免了人为赋权的主观性,如表2所示。

表2 评价指标权重及其隶属函数转折点取值 Table 2 The evaluation indexweights and turning points value of membership function

以未围垦的光滩土壤作为对照,随着围垦时间的增长,研究区土壤质量指数呈上升的趋势,这是由于土壤改良、田间管理以及农作物生长等影响。垦区间土壤质量差异性显示(如图1):围垦前10 a是土壤质量急剧提升阶段,与光滩相比差异显著,光滩土壤质量指数为0.19,围垦10 a的豫东垦区土壤质量指数为0.37,与光滩相比提高了94.7%,年均提高11.84%;围垦10~30 a垦区间差异不明显,围垦30 a后东凌垦区土壤质量指数为0.42,与豫东相比提高了13.5%,年均提高0.54%;围垦30~40 a垦区间差异不明显,围垦40 a后新北坎垦区土壤质量指数为0.45,与东凌垦区相比提高了7.1%,年均提高0.71%,因此围垦30 a左右土壤质量达到相对稳定状态;围垦40~60 a土壤质量又进入持续提升的阶段,垦区差异显著,围垦60 a老北坎垦区土壤质量指数为0.56,与新北坎相比显著提高24.4%,年均提高1.22%。

图1 研究区土壤质量综合指数(注:含有相同字母表示没有显著差异,不同字母差异显著性水平在0.05%。) Fig.1 Integrated soil quality index in the study area

2.3 研究区土壤质量障碍因子诊断

利用障碍因子诊断模型计算土壤各指标的障碍度,表3显示未围垦土壤质量的主要障碍因素为低含量的TN、脲酶和碱性磷酸酶;围垦10 a土壤质量主要障碍因素依次为低含量的TN、pH和TOC;围垦30 a土壤质量主要障碍因素依次为较低的粘粒含量、TOC和TN;围垦40 a土壤质量主要障碍因素依次为较低的粘粒含量、TN和TOC;围垦60 a后土壤质量主要障碍因素依次为较低的粘粒含量、TOC和TN。

表3 研究区土壤质量指标障碍度 Table 3 The limiting degree of soil quality index

综上所述,滩涂围垦60 a来,较低的TN、TOC和粘粒含量一直是影响土壤质量的主要因子,随着围垦期的增长,粘粒含量过低对土壤质量的制约作用比养分因子更大,土壤质地急需改善。此外,滩涂土壤盐分高是围垦初期土壤质量的重要限制因子,直接降低土壤微生物活性和植被覆盖度,阻碍有机质的积累。研究区土壤紧实度较高,不利于盐分的淋溶下渗,因此围垦初期垦区的排盐措施是提升土壤质量的关键,围垦30 a后盐分限制作用消失。相比主要障碍因子,较低的脲酶和碱性磷酸酶活性在围垦前30 a对土壤质量起着一定的限制作用,结合Pearson相关性分析(表4),这与该阶段高盐分和低养分有关。

表4 土壤酶活性与理化性质的相关性分析 Table 4 Correlation analysis between soil enzyme activities and soil physical and chemical properties
3 讨论

1) 滩涂围垦活动下,土壤盐分急剧下降。这是由于围垦初期泡田洗盐等人工脱盐措施以及雨水淋洗的自然脱盐过程,此外耐盐植物以及田间作物等植被群落也吸收部分盐分,使土壤盐分进一步降低[17]。与目前关于海涂围垦区的研究相同,围垦30 a后土壤完全脱盐,达到一个较为稳定的状态[2]。围垦活动对pH的影响具有特色,围垦前10 a pH显著而短暂增加,这是由于在围垦初期脱盐过程中,Na+与Mg2+随水淋失而使相对含量下降,CaCO3发生水解使HCO3-1和Ca2+相对含量上升,导致土壤盐分化学类型从Cl-Na到HCO3-Ca转化[18,19]。随着土壤环境改善,研究区开始进行大规模的农作物和林木种植,植被覆盖度增加,生物群落丰富,动植物残体分解增加土壤腐殖酸含量,此外田间管理中施入大量化肥和有机肥导致氮输入超出生态系统积累速率,产生大量的酸性物质,如NH4+的硝化作用、NO3-1的积累和淋失等,土壤pH逐渐降低[20]。围垦前10 a有机碳含量低于光滩,可能是由于高强度的土壤扰动破坏了土壤原有团粒结构,增加了有机质的分解速率,导致有机碳含量较少[21]。粘粒含量为土壤质地的重要指标,相关性分析显示粘粒含量与TOC、TN呈极显著正相关,与土壤肥力关系密切,合理的粘粒含量有利于土壤的通气、保肥、保水性能[22]。研究区土壤质地以粉砂为主,约占73.7%,随围垦期的增长,砂粒逐渐往粉粒转变,土壤颗粒逐渐细化,然而粘粒含量仍然增长缓慢,仅占4.3%左右,土壤保肥能力差,因此增加土壤培肥,提升土壤粘粒比重是研究区土壤质量提升的重要措施。

2) 将土壤酶活性指标引入土壤质量评价体系,这在目前滩涂围垦区研究中并不多见。土壤酶参与土壤的各种生物化学过程,对不同耕作管理措施和环境条件敏感性较高,影响土壤生态系统的养分循环[23]。由于土壤酶主要来源于土壤微生物、动植物活体和残体,盐沼环境不适合动植物和微生物的生存,土壤酶的来源受阻,此外盐沼恶劣的土壤环境也不利于酶活性的发挥,因此原始光滩土壤酶活性最低。随着围垦期的增长,土壤环境改善,动植物群落丰富,土壤酶含量及活性增加,然而与成熟的耕作区土壤相比,该区域脲酶和碱性磷酸酶活性水平仍然较低。土壤酶与理化性质的相关性分析显示(表4),土壤酶与养分因子(TOC、TN、TP)呈极显著正相关,两者相互促进、相互影响。土壤酶是一种具有催化性质的蛋白质,有机质以及氮磷营养物质可为酶活性发挥提供充足的底物[24,25],因此在围垦初期酶活性受抑制情况下,养分含量增加明显促进酶活性增强。同时土壤酶又会催化土壤生化过程,脲酶参与尿素N循环,使土壤有机氮向速效氮转化,改善氮供应;磷酸酶水解有机质和无机磷化合物,使得它们能够被植物吸收,增加TP含量,通过影响养分循环对土壤质量产生影响[26-28]。脱氢酶活性是土壤腐殖质分解、土壤呼吸强度等生化代谢指标,控制着土壤中氧化反应的进行和养分供应,其活性大小可影响某些变价重金属的毒性。有研究表明脱氢酶可作为评估退化土壤质量恢复程度的有效指标,然而本研究中脱氢酶在不同垦区之间差别不大,且与其他理化性质指标并没有显著的相关性,这可能是由于该研究区有机碳整体含量较低的原因或者某些随机因素所致[29,30]。此外,淀粉酶在本研究中与其他理化性质指标也没有显著的相关性,这可能受到耕作管理的影响,垦区间人类活度干扰不同所导致。

3) 滩涂围垦60 a以来,研究区土壤质量随围垦时间的变化轨迹为“围垦前10 a急剧提高—围垦30 a左右基本稳定—30~60 a持续提高”,这一变化趋势与人类对土地的改良和利用活动密切相关。相关性分析显示围垦前10 a,土壤质量的关键改良因子与pH和盐分呈显著负相关,因此围垦初期盐碱度的急剧下降是土壤质量提升的根本原因,这与人类介入进行的洗田排盐措施有关,土地利用主要为荒草地;围垦30 a左右土壤质量以及各理化指标达到相对稳定的状态,土壤完全脱盐,这与目前研究一致[2],土地利用以鱼塘为主,土壤质量不高;围垦30~60 a,鱼塘逐渐消失,土地利用以大规模的耕地为主,耕地质量较高[31],养分含量以及土壤酶活性显著增加,土壤质量又进入持续提高阶段,然而与成熟耕作区相比,TOC、TN和粘粒含量仍处于较低水平,是垦区土壤质量的关键改良因子。围垦后期土壤容重和含水量仍然较高,这可能与垦区进行机械化的耕作方式以及采样期间的降水有关。在农田生态系统中,耕作措施对土壤生态环境产生很大扰动,张志国等[32]研究指出,长期免耕或犁耕可减少对土壤的扰动,采取秸秆还田等措施可显著降低土壤板结的风险,而免耕条件下土壤容重更类似于自然植被下的土壤容重。此外免耕和秸秆覆盖处理的脲酶和碱性磷酸酶等土壤酶活性明显高于传统耕翻处理,可改善土壤结构,减少耕翻引起的有机质矿化,提高土壤养分[33]。综合来看,增加土壤培肥,进行合理的田间管理以及保护性耕作是进一步提升滩涂围垦区土壤质量的必要措施。

4 结论

1) 采用土壤质量综合指数法对垦区土壤质量进行定量评价。研究区土壤质量随围垦时间的变化轨迹为“围垦前10 a急剧提高—30 a左右相对稳定—30~60 a持续提高”。这与人类对土地的改良和利用活动密切相关。

2) 滩涂围垦活动下土壤性质发生了明显变化。土壤盐分与含水量在围垦初期急剧下降,围垦30 a后完成脱盐过程;围垦初期土壤容重下降,土壤物理结构改善,随着人类活动的干扰,垦区土壤容重呈现波动增加的趋势;土壤有机碳、TN、TP含量逐渐增加,肥力水平提高,但仍然处于贫乏阶段。作为土壤生物学指标,土壤酶活性可以反映土壤质量状况,随着围垦期的增长,土壤酶活性增加,土壤环境得到改善。

3) 在土壤质量单因素评价的基础上,引入障碍度分析模型对研究区土壤质量的障碍因素进行定量评价,结果表明较低的TOC、TN、粘粒含量是土壤质量的主要限制因子。土壤各指标相关性分析显示,各限制因子之间呈显著正相关,pH、盐分与限制因子呈显著负相关,围垦初期盐碱度降低是研究区土壤质量提升的根本原因,养分提高以及土壤质地的改善是土壤质量进一步提升的关键。增加土壤培肥,进行合理的田间管理以及保护性耕作是进一步提升滩涂围垦区土壤质量的必要措施。

The authors have declared that no competing interests exist.

Reference
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随着人类活动对湿地影响的加 剧,人类对湿地的干扰已经成为新的研究热点。以三江源区为主要研究区,通过构建人类干扰强度空间化指数,利用连续网格法,对人类干扰强度与不同时期的湿地 率分布、湿地类型分布、湿地率和湿地类型年际变化的关系进行分析。研究结果表明,不同人类干扰强度等级内的湿地率与等级呈负相关关系,随着人类干扰强度等 级的增大,湿地率明显减小。而在不同干扰等级下,对1990年、2000年和2008年湿地率变化的分析表明,人类干扰强度越大,湿地的年际变化越小。基 于栅格单元对湿地的分布、变化的进一步分析同样表明,人类干扰强度越大,湿地率越小,湿地的年际变化也越小。不同类型的湿地在不同人类干扰等级间的分布差 异也较大,湖泊、沼泽等在人类干扰弱的区域内所占比例较大;而河流湿地和水库、池塘等主要分布在人类干扰强度大的地区,且这些湿地类型的年际变化较小。
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The objective of this study is to analyze soil physical and chemical properties, soil comprehensive functions and impact factors after different years of reclamation. Based on the survey data taken from 216 soil sampling points in the Fengxian Reclamation Area of the Changjiang (Yangtze) River Estuary, China in April 2009 and remotely sensed TM data in 2006, while by virtue of multivariate analysis of variance (MANOVA), geo-statistical analysis (GA), principal component analysis (PCA) and canonical correspondence analysis (CCA), it was concluded that: 1) With the increase in reclamation time, soil moisture, soil salinity, soil electric conductivity and soil particle size tended to decline, yet soil organic matter tended to increase. Soil available phosphorous tended to increase in the early reclamation period, yet it tended to decline after about 49 years of reclamation. Soil nitrate nitrogen, soil ammonia nitrogen and pH changed slightly in different reclamation years. Soil physical and chemical properties reached a steady state after about 30 years of reclamation. 2) According to the results of PCA analysis, the weighted value (0.97 in total) that represents soil nutrient factors (soil nitrate nitrogen, soil organic matter, soil available phosphorous, soil ammonia nitrogen, pH and soil particle size) were higher than the weighted value (0.48 in total) of soil limiting factors (soil salinity, soil electric conductivity and soil moisture). The higher the F value is, the better the soil quality is. 3) Different land use types play different roles in the soil function maturity process, with farmlands providing the best contribution. 4) Soil physical and chemical properties in the reclamation area were mainly influenced by reclamation time, and then by land use types. The correlation (0.1905) of the composite index of soil function (F) with reclamation time was greater than that with land use types (-0.1161).
DOI:10.1007/s11769-011-0482-0      [本文引用:3]
[3] 单奇华,张建锋,阮伟建,.滨海盐碱地土壤质量指标对生态改良的响应[J].生态学报,2011,31(20):6072-6079.
为揭示滨海盐碱地土壤质量指标对生态改良的应激性变化规律,以滨海盐碱地生态改良而成的林带土壤为研究对象,改良前土壤为空白对照和农田与荒地土壤为过程参照,研究了滨海盐碱地土壤质量指标对生态改良的响应敏感性、响应过程和响应度。结果显示:滨海盐碱地土壤含盐量、有机质和全氮指标对综合生态改良措施响应敏感性强,响应迅速,规律性强且响应度大。土壤全磷和有效磷指标对综合生态改良措施有响应但规律性不强。土壤脱氢酶活性指标试验期内对综合生态改良措施有一定的响应度。土壤pH值、全钾、有效钾和过氧化氢酶指标试验期内对综合生态改良措施无明显响应。表明滨海盐碱地生态改良措施在初期(2a内)已显成效,该地区土壤的含盐量、有机质和全氮指标易受生态改良,而土壤酸碱度调控较难,其它指标的生态调控性还需要进一步研究。
[本文引用:2]
[Shan Qihua,Zhang Jianfeng,Ruan Weijian,et al.Response of soil quality indicators to comprehensive amelioration measures incoastal salt-affected land.Acta Ecologica Sinica,2011,31(20):6072-6079.]
[4] 许明祥,刘国彬,赵允格.黄土丘陵区土壤质量评价指标研究[J].应用生态学报,2005,16(10):1843-1848.
针对黄土丘陵区侵蚀土壤最主要的功能--生产力和抗侵蚀能力,运用敏感性分析、主成分分析和判别分析法,对10种土地利用类型、208个样点的32项土壤属性指标进行了筛选.结果表明,在黄土丘陵区,土壤速效磷含量、抗冲性、渗透系数、活性有机碳、有机质、脲酶作为土壤质量评价的高度敏感指标,是土壤质量恢复与调控的主要目标.土壤生物指标属于高度敏感和中度敏感指标.黄土丘陵区侵蚀土壤的29项理化及生物属性指标可以被归纳为5个土壤质量因子:有机质因子、质地因子、磷因子、孔隙因子和微结构因子.5个因子中,孔隙因子在不同土地利用方式之间差异不显著,其余4个质量因子在不同土地利用方式之间差异极显著.黄土丘陵区侵蚀土壤质量评价指标为有机质、渗透系数、抗冲性、CEC、蔗糖酶、团聚体平均重量直径、速效磷、微团聚体平均重量直径.其中,有机质、渗透系数、抗冲性是表征黄土丘陵区侵蚀土壤质量的关键指标.
[本文引用:2]
[Xu Mingxiang,Liu Guobin,Zhao Yunge.Assessment indicators of soil quality in hilly Loess Plateau.Chinese Journal of Applied Ecology,2005, 16(10):1843-1848.]
[5] 胡金明,刘兴土.三江平原土壤质量变化评价与分析[J].地理科学,1999,19(5):417-421.
土壤质量是土壤特性的综合反映,是揭示人类活动影响下的土壤动态变化的最敏感的指标。建立土壤质量变化评价模式,计算三江平原地区主要耕作土壤表层土(耕作层)的土壤质量矩阵,利用主要耕作土壤表层土的土壤质量指数的变化来定量地分析三江平原地区大面积开荒后土壤质量的变化趋势。结果表明,大面积开荒后主要耕作土壤的表层土的土壤质量指数均呈下降趋势,土壤发生了明显的退化。最后还探讨了这一变化趋势的形成原因。
[本文引用:2]
[Hu Jinming,Liu Xingtu.Evaluation and analysis on soil quality changes in the Sanjiang Plain.Scientia Geographica Sinica,1999,19(5):417-421.]
[6] 赵其国,孙波,张桃林.土壤质量与持续环境Ⅰ.土壤质量的定义及评价方法[J].土壤,1997,29(3):113-120.
[本文引用:1]
[Zhao Qiguo,Sun Bo,Zhang Taolin.Soil quality and sustainable environment I.The definition and evaluation method of soil quality.Soil,1997,29(3):113-120.]
[7] 斯贵才,王建,夏燕青,.念青唐古拉山沼泽土壤微生物群落和酶活性随海拔变化特征[J].湿地科学,2014,12(3):340-348.
选取青藏高原念青唐古拉山地处不同海拔的高寒沼泽土壤作为研究对象,测定土壤理化指标以及土壤酚氧化酶、脲酶、过氧化物酶、蛋白酶、L-天冬酰胺酶和碱性磷酸酶活性,提取土壤微生物磷脂脂肪酸量,得到土壤微生物生物量,研究沼泽土壤微生物群落和土壤酶活性随着海拔增加的变化特征,探讨土壤微生物群落和土壤酶活性与环境因子之间的关系。结果表明,高寒沼泽土壤理化指标、土壤酶活性和土壤微生物量都随海拔增加而明显减小。相关分析与典范对应分析结果显示,年平均气温与大多数土壤物理化学指标、土壤酶活性和土壤微生物量显著正相关。年平均气温是影响念青唐古拉山地区高寒沼泽生态系统土壤微生物群落结构和土壤酶活性变化的重要因子。
[本文引用:1]
[Si Guicai,Wang Jian,Xia Yanqing,et al.Change characteristics of microbial communities and enzyme activitiesin soils of marshes in Nyaiqentanglha mountainswith heights above sea level.Wetland Science,2014,12(3):340-348.]
[8] 黄宇,汪思龙,冯宗炜,.不同人工林生态系统林地土壤质量评价[J].应用生态学报,2004,15(12):2199-2205.
利用定位研究方法,综合比较了第2代连栽杉木纯林、杉木与阔叶树混交林以及阔叶纯林3种人工林生态系统对林地土壤质量的影响.结果表明,与连栽杉木纯林相比,在杉阔混交和阔叶树轮栽两种经营模式下,土壤养分含量增加,物理性状改善,土壤生物活性提高.利用土壤质量评价体系在对土壤功能评价的基础上,直观评价了3种经营模式的土壤质量状况.在研究区内,杉木与阔叶树混交以及阔叶树轮栽的水分有效性、养分有效性和根系适宜性以及最终的土壤质量指数均处于中等水平,而连栽杉木林的水分有效性、养分有效性和根系适宜性较差,土壤质量指数处于较低水平.总有机C、阳离子交换量和微生物生物量C与其它土壤理化性质和生物学性质之间明显相关,可将其作为研究区土壤质量的指示指标;土壤微生物生物量C、N、P与土壤总有机C、土壤全N、土壤全P含量之间也存在较好的相关性。
[本文引用:1]
[Huang Yu,Wang Silong,Feng Zongwei,et al.Soil quality assessment of forest stand in different plantation ecosystems.Chinese Journal of Applied Ecology,2004,15(12):2199-2205.]
[9] 关松荫. 土壤酶及其研究法[M].北京:农业出版社,1986.
[本文引用:1]
[Guan Songyin.Soil enzyme and the research methods.Beijing:Chinese Agricultural Press,1986.]
[10] 王建国,杨林章,单艳红.模糊数学在土壤质量评价中的应用研究[J].土壤学报,2001,38(2):176-183.
针对我国土壤质量评价中目前尚未圆满解决的关于确定评价因素鉴定指标、单因素评价以及土壤质量综合评价等评价和综合评价模型的思想与方法,进行了实证分析,获得了满意的结果.
DOI:10.3321/j.issn:0564-3929.2001.02.005      [本文引用:1]
[Wang Jianguo,Yang Linzhang,Shan Yanhong.Application of fuzzy mathematics to soil quality evaluation.Acta Pedologica Sinica, 2001,38(2):176-183.]
[11] 刘美英. 马家塔复垦区土壤质量评价及其平衡施肥研究[D].呼和浩特:内蒙古农业大学,2009.
[本文引用:1]
[Liu Meiying.Study on assessment of soil quality and balanced fertilization in reclamation areas of Majiata.Hohhot: Inner Mongolia Agricultural University,2009.]
[12] 杨奇勇,杨劲松,姚荣江,.基于GIS的耕地土壤养分贫瘠化评价及其障碍因子分析[J].自然资源学报,2010,25(8):1375-1384.
论文在山东省禹城市开展的系统土壤调查采样和室内化验分析获得的土壤养分各要素数据信息基础上,在GIS技术支持下,综合利用采样点养分要素和空间信息数据,通过建立土壤&quot;阈值样点&quot;、利用层次分析法(AHP)等方法改进灰色关联等级评价模型,实现了土壤养分贫瘠化评价定量化,引入障碍因子诊断模型对引起禹城市土壤养分贫瘠化的因子进行障碍诊断。评价利用Kriging空间插值技术获取了研究区土壤贫瘠化状况、主要障碍因子的空间分布信息,与实地调查分析结果相符,表明运用该技术方法对土壤贫瘠化评价和障碍因子诊断的可行性和科学性。该法开展的贫瘠化状况评价和障碍因子诊断对土壤资源的科学管理和可持续利用具有积极意义,并可为研究区提升土壤质量提供科学参考。
DOI:10.11849/zrzyxb.2010.08.014      [本文引用:1]
[Yang Qiyong,Yang Jingsong,Yao Rongjiang,et al.GIS-based evaluation of soil nutrient depletion and analysis of its limiting factors.Journal of Natural Resources,2010,25(8):1375-1384.]
[13] 李冬顺,杨劲松,姚荣江.生态风险分析用于苏北滩涂土壤盐渍化风险评估研究[J].土壤学报,2010,47(5):857-864.
针对制约苏北滩涂土壤资源开发利用的盐渍障碍因素,将生态风险理论引进该区域农田生态系统的盐渍化风险评价中,探讨了生态风险分析的方法与过程,建立了土壤盐渍化风险评价指标体系,构建了风险评价模型,并对区域土壤盐渍化风险状况进行了定量评估与分级。结果表明:研究区土壤盐渍化风险总体较高且不同部位风险差异较大,其综合风险值介于0.26~0.91之间,平均值达0.53;盐渍化风险分布表现出与土壤盐分、地下水矿化度较为相似的空间规律,受种植制度与耕作措施的影响,研究区东部水稻地盐渍化风险总体高于西部棉花地。研究区内风险较大的区域占总面积比例为63.54%,风险一般的占30.53%,风险很大的占5.01%,风险较小的仅占0.92%;其中较大风险和一般风险区分布面积最大,是土壤改良治理的重点区域。该结果可为滩涂区中、低产地改造、障碍土壤的科学管理提供参考依据。
[本文引用:1]
[Li Dongshun,Yang Jingsong,Yao Rongjiang.Application of ecological risk analysis to soil salinization risk assessment of coastal tidal flat in north Jiangsu Province.Acta Pedologica Sinica,2010,47(5):857-864.]
[14] 宋娟丽. 黄土高原草地土壤质量特征及评价研究[D].杨凌:西北农林科技大学,2010.
[本文引用:1]
[Song Juanli.The characteristics and evaluation on soil quality of grassland in Loess Plateau. Yangling: North West Agriculture and Forestry University,2010.]
[15] 姚荣江,杨劲松,陈小兵,.苏北海涂围垦区土壤质量模糊综合评价[J].中国农业科学,2009,42(6):2019-2027.
<P><FONT face=Verdana>【目的】系统掌握苏北海涂围垦区的土壤质量现状及其空间分布特征,获取实现土壤培肥抑盐与质量提升的调控措施。【方法】采用模糊综合评价与GIS相结合的方法,对土壤质量进行模糊综合评价与分级,获取区域土壤质量综合评价分级图。【结果】研究区土壤质量状况总体较低,土壤有机质和氮素亏缺较为严重,尤其是碱解氮;除容重为弱变异强度外,其余各评价指标均呈中等变异强度;有机质是重要的土壤质量评价因子,土壤盐分和地下水矿化度是土壤质量的主要限制因子。研究区不同部位土壤质量状况具有明显差异性,其空间分布规律与有机质较为相似,与土壤盐分相反,总体上棉花种植区的土壤质量状况要优于水稻种植区;研究区土壤质量中等的区域面积最大,其次是低质量区,高质量区面积最小。【结论】土壤质量分级图可用于研究区中低产地改造、盐碱地综合治理和合理施肥,土壤质量较低区域应完善田间排灌设施,质量中等区域宜加强农业生物改良。<BR></FONT></P>
DOI:      [本文引用:0]
[Yao Rongjiang,Yang Jingsong,Chen Xiaobing,et al.Fuzzy synthetic evaluation of soil quality in coastal reclamation region of north Jiangsu Province.Scientia Agricultura Sinica,2009,42(6):2019-2027.]
[16] 许明祥,刘国彬,赵允格.黄土丘陵区侵蚀土壤质量评价[J].植物营养与肥料学报,2005,11(3):285-293.
通过建立侵蚀土壤质量单因素评价模型和综合评价模型,选出了黄土丘陵区适宜的侵蚀土壤质量评价方法,定量评价了该区土地利用方式对土壤质量的影响。结果表明,采用加权综合法对土壤质量进行综合评价能够较好地反映土壤质量的实际情况,敏感地反映土地利用方式变化对土壤质量的影响。应用因子分析法所筛选的8项土壤质量简化评价指标能够很好地反映29项综合评价指标的信息,评价结果具有较高的代表性。拟定了黄土丘陵区侵蚀土壤质量分级标准,将研究区土壤质量分为5级。黄土丘陵区10种土地利用类型间土壤质量差异显著,以天然乔木林地土壤质量最佳,属1级;其次是天然灌木林地和大棚菜地,土壤质量属2级;天然草地土壤质量属于3级,人工乔灌林地土壤质量接近3级;人工草地、撂荒地、农地和果园土壤质量属于4级。
DOI:10.11674/zwyf.2005.0301      [本文引用:1]
[Xu Mingxiang,Liu Guobin,Zhao Yunge.Quality assessment of erosion soil on hilly Loess Plateau.Plant Nutrition and Fertilizer Science,2005,11(3):285-293.]
[17] 金雯晖,杨劲松,王相平.滩涂土壤有机碳空间分布与围垦年限相关性分析[J].农业工程学报,2013,29(5):89-94.
中国具有治理和修复潜力的滨海滩涂盐土面积约为2?000?hm2。滨海滩涂盐土作为新成土壤,土体发育不明显、理化性状差、肥力水平低下。该文通过对东台境内表层土壤有机碳的采样分析,在ArcGIS地理信息系统及SPSS16.0系统平台上,利用地统计分析模块中的克里格法分析东台市表层土壤有机碳的空间变异规律,并分析不同滩涂围垦年限下表层土壤有机碳、总氮、pH值、EC1:5的变化特征及其相关关系,结果显示滨海表层土壤有机碳含量与总氮、围垦年限呈极显著正相关,相关系数r分别为0.959和0.749,与pH值、电导率EC1:5呈极显著负相关,相关系数r分别为-0.478和-0.649。围垦3?a以上表层土壤有机碳可增加0.24%左右,总氮质量分数增加0.02%左右;围垦时间大于52?a,有机碳质量分数自0.1%增加到1.6%,全氮质量分数自0.03%增加到0.12%,养分等级也相应从6级增加到3级。该文研究表明,滨海盐土随着围垦年限的增长,土壤碳储量与总氮含量随之增加、pH值与EC1:5随之降低,耕地质量也相应提高。
[本文引用:1]
[Jin Wenhui,Yang Jingsong,Wang Xiangping.Spatial distribution of organic carbon in coastal saline soil and itscorrelation with reclamation age.Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2013,29(5):89-94.]
[18] Li J G,Pu L J,Zhu M,et al.Evolution of soil properties following reclamation in coastal areas:A review[J].Geoderma,2014,226(1): 130-139.
[本文引用:1]
[19] 陈巍,陈邦本,沈其荣.滨海盐土脱盐过程中pH变化及碱化问题研究[J].土壤学报,2000,3(4):521-528.
对滨海重盐土室内淋洗模拟脱盐过程的分析研究结果表明:随着含盐量的下降,Na^+、 Cl^-、SO4^2-、Ca^2+和K^+的绝对含量都逐渐减少,HCO3^-逐渐增加;Cl^-和Na^+的相对含量逐渐下降,而SO4^2+、 Mg^2+、K^+特别是Ca^2+、HCO3^-的相对含量逐渐增加,当含盐量降至1g/kg以下时结果更加明显。由于各离子的迁移能力不同,导致土壤 的盐分化学类型由Cl-Na向HCO3-Ca转化。淋洗试验中淋洗液的盐分化学类型变化滞后于土样。pH值在整个脱盐过程中先上升后下降,pH值下降时的 土壤含盐量在小于1g/kg范围。在pH值先上升后下降的变化过程中,Ca^2+含量是先下降后上升,而HCO3^-含量是先上升后下降,残余碳酸钠 (RSC)的变化趋势也与HCO3^-一样,土壤pH值与可溶性Ca^2+含
DOI:10.3321/j.issn:0564-3929.2000.04.012      [本文引用:1]
[Chen Wei,Chen Bangben,Shen Qirong.Studies on the changes of pH value and alkalization of heavily saline soil in seabeach during its desalting process.Acta Pedologica Sinica,2000,3(4):521-528.]
[20] 张永春,汪吉东,沈明星,.长期不同施肥对太湖地区典型土壤酸化的影响[J].土壤学报,2010,47(3):465-472.
以太湖地区典型土壤黄泥土上26年的长期肥料定位试验为例,研究 不同施肥处理对研究区耕作层土壤(0~15 cm)酸化特征及酸化速率的影响.试验采用裂区设计,主区为不施有机肥处理(C)和施有机肥处理(M),副区为不同无机肥及秸秆施用处理.研究结果显示, 不同施肥处理对土壤pH和土壤酸碱缓冲容量有显著影响,增施有机肥的主区处理pH显著低于不施有机肥处理,但对应的土壤酸碱缓冲容量略有上升;副区单施尿 素处理和尿素增施水稻秸秆处理pH较不施尿素对照分别下降了0.45、0.66个单位,酸碱缓冲容量分别下降1.52、0.95 mmol kg-1;各试验处理的酸化速率为H+ 0.61~1.74 kmol hm-2 a-1,单施尿素处理高于不施尿素处理,而尿素增施有机肥或水稻秸秆的大于单施尿素处理,以尿素配施有机肥和水稻秸秆处理最高.相关分析表明,各处理土壤 pH与外源氮输入量、土壤全氮及速效氮存在显著的依变关系.尿素对土壤的酸化影响与有机肥及水稻秸秆存在差异,前者在降低土壤pH的同时还导致土壤酸碱缓 冲容量的降低,而增施有机肥及水稻秸秆处理土壤缓冲容量保持稳定甚至提升,但其各自对土壤酸化的具体贡献率等还需进一步研究.
[本文引用:1]
[Zhang Yongchun,Wang Jidong,Shen Mingxing,et al.Effects of long-term fertilization on soil acidificaton in Taihu lake region,China.Acta Pedologica Sinica,2010,47(3):465-472.]
[21] 张池,高云华,陈旭飞,.不同土地利用方式对赤红壤理化性质的综合影响[J].自然资源学报,2013,28(1):2140-2149.
?通过比较不同土地利用方式下赤红壤pH值、粘粒、容重、孔隙度、有机碳、氮磷钾全量及其速效养分含量的差异,并运用主成分分析方法分析各变量的相互关系、土壤综合理化特征及其关键改良因子。研究结果表明:新垦旱地容重最高,粘粒含量和孔隙度最低;有机碳、全量氮磷钾养分和速效氮磷养分含量均处于较低水平(P<0.05)。果园土容重显著低于其他土地利用方式土壤,且全氮、碱解氮和速效磷钾水平均处于较高水平(P<0.05)。桉树林的全钾和速效钾含量显著高于灌木林,而粘粒含量和速效磷含量相对较低(P<0.05)。主成分分析结果显示:新垦旱地、果园和桉树林、灌木林土壤理化综合质量差异显著(P<0.05),其中新垦旱地当前质量相对较差。有机碳、全氮和速效氮养分缺乏是当前新垦旱地土壤理化质量较差的主要原因。较少的速效磷钾养分含量是当前桉树林地、灌木林土壤质量的限制因素。主成分分析不仅能够区分不同土地利用方式下赤红壤理化质量差异,而且也是探查改良土壤质量因子的有效方法。
DOI:10.11849/zrzyxb.2013.12.011      [本文引用:1]
[Zhang Chi,Gao Yunhua,Chen Xufei,et al.Comprehensive effects of different land uses on physical and chemical properties of lateritic red soil.Journal of Natural Resources,2013,28(1):2140-2149.]
[22] 张燕,彭补拙,高翔,.人类干扰对土壤侵蚀及土壤质量的影响──以苏南宜兴低山丘陵区为例[J].地理科学,2002,22(1): 336-341.
[本文引用:1]
[Zhang Yan,Peng Buzhuo,Gao Xiang,et al.Impact on soil erosion and soil properties by human disturbance—case of the low mountains and hills of Yixing,south Jiangsu Province.Scientia Geographica Sinica,2002,22(1): 336-341.]
[23] Meng Q F,Yang J S,Yao R J,et al.Soil quality in east coastal region of China as related to different land use types[J].Journal of Soils and Sediments,2013,13(4):664-676.
Abstract<br/><h3 class="a-plus-plus">Purpose</h3><p class="a-plus-plus">The impacts of different land use practices on soil quality were assessed by measuring soil attributes and using factor analysis in coastal tidal lands. The study provided relevant references for coastal exploitation, land management and related researches in other countries and regions.</p><h3 class="a-plus-plus">Materials and methods</h3><p class="a-plus-plus">Measured soil attributes include physical indicators [bulk density (<em class="a-plus-plus">ρ</em><sub class="a-plus-plus">b</sub>), total porosity (<em class="a-plus-plus">ƒ</em><sub class="a-plus-plus">t</sub>) and water-holding capacity (WHC)], chemical indicators [pH, electrical conductivity (EC), total nitrogen (TN), soil organic matter (SOM), available N, available P and available K] and biological indicators (urease activity, catalase activity and phosphatase activity), and 60 soil samples were collected within five land use types [(1) intertidal soils, (2) reclaimed tidal flat soils, (3) farmland soils, (4) suburban vegetable soils, (5) industrial area soils) in Jianggang village of Dongtai county, Jiangsu province of China.</p><h3 class="a-plus-plus">Results and discussion</h3><p class="a-plus-plus">The results from the investigation indicated that selected soil properties reduced to three factors for 0–20-cm soil depth; “Soil fertility status” (factor 1), “Soil physical status” (factor 2) and “Soil salinity status” (factor 3). For the first factor, the measured soil attributes with higher loadings were TN and SOM, which represented soil fertility feature, and for the second and third factors, the measured soil attributes with higher loadings were <em class="a-plus-plus">ρ</em><sub class="a-plus-plus">b</sub> and available K as well as EC, which reflected soil physical properties and soil salinity feature, respectively.</p><h3 class="a-plus-plus">Conclusions</h3><p class="a-plus-plus">Changes in different land use types due to plants (corn, wheat and green vegetable) and application of fertilizers were characterized by promoted soil quality, including improvements in chemical properties (increasing SOM concentration, TN and nutrient available to plants; decreasing EC), improvements in soil physical properties (decreasing <em class="a-plus-plus">ρ</em><sub class="a-plus-plus">b</sub>; increasing <em class="a-plus-plus">ƒ</em><sub class="a-plus-plus">t</sub> and WHC) and enhancements in soil enzyme activities. Judging from the soil quality indices, the soil quality was affected by different land use practices and decreased in sequence of suburban vegetable soils, farmland soils, industrial area soils, reclaimed tidal flat soils and intertidal soils in the study area.</p><br/>
DOI:10.1007/s11368-012-0648-0      [本文引用:1]
[24] 张平究,赵永强,孟向东.安庆沿江退耕还湖18年的湿地土壤生物化学性质研究[J].湿地科学,2012,10(3):299-305.
<p>以安庆沿江农田不同退耕还湖方式&mdash;&mdash;低坝高网式水产养殖和湿地自然恢复区的湿地土壤为研究对象,并以邻近的水田和旱地土壤作为参照,研究退耕还湖后湿地土壤生物化学性质变化。结果表明,退耕还湖18 a(1991~2009 年)后,在湿地自然恢复区,湿地土壤(深度为0~30 cm)微生物量碳含量、土壤磷酸酶活性和过氧化氢酶活性增大,土壤脲酶活性和蔗糖酶活性减小;由水田退耕18 a 的湿地亚表层土壤(深度为15~30 cm)脲酶活性和表层土壤(深度为0~15 cm)过氧化氢酶活性与由旱地退耕18 a 的湿地无明显差异,由水田退耕18 a 的湿地表层土壤脲酶活性和亚表层土壤过氧化氢酶活性、表层和亚表层土壤微生物量碳含量、蔗糖酶活性和磷酸酶活性都明显高于由旱地退耕18 a 的湿地。退耕还湖18 a 后,进行低坝高网式水产养殖的湿地土壤微生物量碳含量、土壤脲酶活性、蔗糖酶活性和磷酸酶活性减小,而过氧化氢酶活性增大;由水田退耕18 a 的湿地表层和亚表层土壤微生物量碳含量与由旱地退耕18 a 的湿地无明显差异,由水田退耕18 a 的湿地表层和亚表层土壤脲酶活性、表层土壤蔗糖酶活性和亚表层土壤磷酸酶活性明显高于由旱地退耕18 a 的湿地,而其亚表层土壤蔗糖酶、表层土壤磷酸酶、表层和亚表层土壤过氧化氢酶活性均显著低于由旱地退耕18 a 的湿地。天然湿地土壤微生物量碳含量、土壤脲酶活性、蔗糖酶活性和磷酸酶活性明显低于已退耕还湖的湿地和参照农田土壤。退耕还湖后,湿地的不同利用方式及其历史利用方式影响湿地土壤生物化学性质;湿地土壤有机质等养分含量和水文<br />条件变化是导致湿地土壤生物化学性质变化的主要原因。</p>
[本文引用:1]
[Zhang Pingjiu,Zhao Yongqiang,Meng Xiangdong.Biochemical properties of soils in wetlands of returning farmland to lakefor 18 Years along the Yangtze River in Anqing.Wetland Science,2012,10(3):299-305.]
[25] 刘莎,刘存歧,李博,.白洋淀芦苇台地土壤理化因子及其酶活性特征[J].湿地科学,2012,10(1):74-80.
<p>2009 年4 月22 日、6 月23 日、8 月31 日和10 月31 日,在白洋淀鸳鸯岛、北田庄和圈头村芦苇(Phragmites<br />australis)台地3 个垂直剖面(0~10 cm、10~30 cm和30~60 cm)上采集了土壤样品,分析了不同季节的土壤理化<br />因子和4 种土壤酶活性的时空变化及其相互关系。结果表明,白洋淀芦苇台地土壤含水量随着土壤深度的增加<br />而增加;土壤有机质含量随土壤深度的增加而减少,0~10 cm表层土的有机质含量都在70 g/kg 以上;土壤的全<br />氮和全磷含量随土壤深度的增加而减少,各采样地0~10 cm表层土壤的全氮含量为2.04~3.41 g/kg,全磷含量<br />为0.71~1.14 g/kg。3 块采样地0~60 cm土壤的蔗糖酶活性、碱性磷酸酶活性、脱氢酶活性和荧光素二乙酸酯<br />(FDA)水解酶活性分别为0.53~28.56 mg/g、0.44~2.36 mg/g、1.62~12.18 mg/g 和8.07~172.65 &mu;g/g, 表层土壤<br />具有较大酶活性。芦苇台地4 种土壤酶活性与土壤含水量呈显著负相关(p<0.01),与土壤有机质含量、全氮含<br />量、全磷含量呈显著正相关(p<0.01)。</p>
[本文引用:1]
[Liu Sha,Liu Cunqi,Li Bo,et al.Characteristics of physic-chemical factors and enzyme activitiesof soil in reed terra of Baiyang Lake.Wetland Science, 2012,10(1):74-80.]
[26] 刘晓星,吕光辉,杨晓东,.艾比湖流域5种土壤类型的酶活性和理化性质[J].干旱区研究,2012,29(4):579-585.
以艾比湖流域为研究区,研究了荒漠5种类型土壤(黑钙土、栗钙土、棕漠土、灰漠土和灰钙土)的4种酶(过氧化氢酶、磷酸酶、脲酶和蔗糖酶)活性和理化性质(0~15、15~30 cm和30~50 cm土层),并分析土壤酶活性与理化性质间的相关关系。结果表明:① 黑钙土和栗钙土的土壤理化性质优于其他土壤类型;各类型土壤理化性质的垂直分布表现出一定的规律性,土壤含水率和总盐表现为递减,土壤pH、有机质、全氮和速效磷则表现为递增。② 不同土壤类型的土壤酶活性间存在分异,除黑钙土外,其他类型土壤的酶活性在土壤剖面上递减规律不明显。③ 土壤酶活性间存在不同程度的正相关关系。④ 干旱区土壤酶活性与土壤有机质和全氮呈极显著正相关,与土壤含水率呈显著或极显著正相关,个别土壤酶活性与土壤pH呈显著负相关,与总盐和速效磷相关性不显著。⑤ 不同土壤类型酶活性和理化性质间的相关性表现不一,影响不同土壤类型酶活性的主要理化因子也不同。
DOI:      [本文引用:1]
[Liu Xiaoxing,Lv Guanghui,Yang Xiaodong,et al.Enzyme activities and physical and chemical properties of five different soils in the Ebinur Lake Basin.Arid Zone Research,2012,29(4):579-585.]
[27] 毛志刚,谷孝鸿,刘金娥,.盐城海滨湿地盐沼植被及农作物下土壤酶活性特征[J].生态学报,2010,30(18):5043-5049.
国家水专项资助项目(2008ZX07101-012-02); 国家重点基础研究发展计划资助项目(2008CB418104); 江苏海滨湿地保护与土地利用潜力评价资助项目(JS-908-02-07)
[本文引用:0]
[Mao Zhigang,Gu Xiaohong,Liu Jine,et al.Distribution of the soil enzyme activities in different vegetation zones and farms in Yancheng coastal wetland.Acta Ecologica Sinica,2010,30(18):5043-5049.]
[28] 郭继勋,姜世成,林海俊,.不同草原植被碱化草甸土的酶活性.应用生态学报,1997,8(4):412-416.
在羊草草原不同植物群落土壤中,脲酶、磷酸酶和纤维素酶活性的变化是羊草群落&gt;拂子茅群落&gt;碱茅群落&gt;虎尾草群落&gt;碱蓬群落&gt;光碱斑.脱氢酶是拂子茅群落&gt;羊草群落&gt;虎尾草群落&gt;碱茅群落&gt;碱蓬群落&gt;光碱斑.脲酶、磷酸酶和纤维素酶的时间变化曲线呈抛物线型,最大值均出现在8月,最小值出现在6月或10月.脱氢酶变化的最大值出现在6月,然后逐渐减弱,10月出现最低值.关联分析表明各土壤因子对脲酶作用大小的关联序为全N&gt;有机质&gt;土壤容重&gt;全P&gt;PH;磷酸酶为全P&gt;有机质&gt;pH&gt;全N&gt;土壤容重;脱氢酶为全N&gt;有机质&gt;全P&gt;土壤容重&gt;pH;纤维素酶为全N&gt;有机质&gt;全P&gt;pH&gt;土壤容重.脲酶、磷酸酶和纤维素酶活性与微生物生物量关系随着微生物生物量的增加酶活性逐渐增强.脱氢酶与微生物生物量的关系不明显.
[本文引用:1]
[Guo Jixun,Jiang Shicheng,Lin Haijun,et al.Enzymic activity of alkaline meadow soil with different grassland vegetations.Chinese Journal of Applied Ecology,1997,8(4):412-416.]
[29] Ramos M E,Benitez E,Garcia P A,et al.Cover crops under different managements vs.frequent tillage in almond orchards in semiarid conditions:Effects on soil quality[J].Applied Soil Ecology,2010,44(1):6-14.
[本文引用:1]
[30] Garcia C,Hernandez T,Costa F.Potential use of dehydrogenase activity as an index of microbial activity in degraded soils[J]. Communications in Soil Science and Plant Analysis,1997,28(1-2):123-134.
Soils from many portions of the Mediterranean region are subjected to progressive degradation as a result of erosion by wind and water. As a consequence, the fertility level of these degraded soils is declining. This report studied the dehydrogenase activity of 18 soils, all of which were subjected to processes of erosion, in order to ascertain whether such activity could serve as a marker of the microbial activity of a degraded soil. The dehydrogenase activity of the soils studied was not correlated with their organic matter content, indicating that total organic matter was not representative of the microbial activity of degraded soil. An analysis of principal components showed a similar behavior between other indices of microbial activity (basal respiration and biomass carbon) and the dehydrogenase activity values. This data confirmed that dehydrogenase activity can be used as a sensitive marker of soil degradation and soil microbial activity.
DOI:10.1080/00103629709369777      [本文引用:1]
[31] 李建国,濮励杰,徐彩瑶,.1977-2014年江苏中部滨海湿地演化与围垦空间演变趋势[J].地理学报,2015,70(1):17-28.
<p>通过野外实地调研与遥感影像解译相结合的方式,研究1977-2014年(1977、1984、2000、2007与2014年)江苏中部滩涂湿地演化与围垦空间演变的规律。结果表明,1977-2014年江苏中部滨海湿地射阳河口以南岸线段总体以淤长为主,但是也存在侵蚀的岸线段,总体淤长/侵蚀速度在&#x000b1;20 m/yr左右,最高值出现在东台和如东洋口港附近。研究区湿地围垦的速度远高于岸线淤长的速度,基本维持在50 m/yr以上。1977-2014年江苏滨海湿地的生态关键区面积出现了快速的退化趋势,特别是盐生植被空间的快速萎缩,主要出现在射阳南部和大丰市。调查发现研究区传统的湿地围垦开发演变模式是光滩&#x02192;盐生植被&#x02192;养殖水面&#x02192;耕地&#x02192;建设用地。但是现在由于新技术和新方法的应用,极大地缩短了围垦演变路径和周期,有助于围垦经济效益的提高。江苏滨海湿地围垦后土地开发利用强度呈较为明显的上升趋势。同时,江苏滨海湿地开发的热点空间在区域上主要集中于几个重要的港口及其腹地建制镇附近,但总体规模不大。</p>
DOI:10.11821/dlxb201501002      [本文引用:1]
[Li Jianguo,Pu Lijie,Xu Caiyao,et al.The changes and dynamics of coastal wetlands and reclamationareas in central Jiangsu from 1977 to 2014[J].Acta Geographica Sinica,2015,70(1):17-28.]
[32] 张志国,徐琪,Blevins R L.长期秸秆覆盖免耕对土壤某些理化性质及玉米产量的影响[J].土壤学报,1998,35(3):384-391.
免耕农作是一项重要的农业生态管理系统,长期秸秆覆盖免耕条件下土壤性质的变化及作物产量可以反映这一系统的可持续性,研究表明,长期(1970年-1994年)免耕与犁耕相比土壤容重并未增加,而表层(0-5cm)土壤有机C和有机N显著增加,并有随N肥施用量增加而增加的趋势,土壤pH随NH4NO3化肥施用量的增加而明业降低,免耕表层土壤的交换性Ca,Mg,K和可提取P与犁耕比较明显的表聚现象,交换性Ca,M
[本文引用:1]
[Zhang Zhiguo,Xu Qi, Blevins R L.Influences of long-term mulched no-tillage treatment on some soil physical and chemical properties and corn yields.Acta Pedologica Sinica,1998,35(3):384-391.]
[33] 苗琳. 保护性耕作对旱地土壤酶活性的影响[D].兰州:甘肃农业大学,2008.
[本文引用:1]
[Miao Lin.Effects of conservation tillage on soil enzymatic activities in dryland.Lanzhou:Gansu Agricultural University,2008.]
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