土壤无机碳特别是成土碳酸盐的固定是滨海地区降低大气二氧化碳浓度,缓解气候变化的重要途径之一.本研究选取江苏省北部滨海地区的互花米草湿地(SA)、碱蓬湿地(SS)、幼龄杨树人工林(YP)和成熟杨树人工林(MP),分层采集不同深度的土壤样品(0～10、11～20、21～40、41～60、61～80和81～100 cm),利用13C稳定同位素技术,分析了不同土壤的无机碳组成和储量的差异,并探究了影响成土碳酸盐储量的关键土壤理化性质.结果表明:除MP表层土壤(0～10cm)外,其余土壤的无机碳含量均高于有机碳含量.整体而言,SA和SS 土壤成土碳酸盐占无机碳的比例和无机碳储量的差异均不显著.与湿地土壤相比(0～40 cm),YP和MP 土壤的成土碳酸盐占无机碳的比例分别降低了 32.7％和54.1％,成土碳酸盐储量分别降低了40.5％和59.2％,成岩碳酸盐储量没有显著变化,无机碳储量分别降低了 21.0％和17.9％.与YP 土壤相比(0～100 cm),MP 土壤的成土碳酸盐占无机碳的比例和成土碳酸盐储量均显著降低而成岩碳酸盐储量显著升高,尤其是41～100 cm 土层,而无机碳储量没有显著变化.结构方程模型表明,土壤成土碳酸盐占无机碳的比例是影响成土碳酸盐储量的最重要因子,其次是有机碳含量和容重,并且土壤有机碳抑制了成土碳酸盐的形成.综上,滨海湿地土壤比杨树人工林土壤具有更大的无机碳储量和固定潜力,通过改变成土碳酸盐占无机碳的比例和有机碳含量能够调控该地区土壤成土碳酸盐的固定.

通过野外调查和室内实验,对西藏林芝市色季拉山石生苔藓植物多样性进行了分析,并对该区域内的3种优势种的生物量、成土量、持水量等进行了测定.结果表明:石生藓类共8科12属16种,其中灰藓科(Hypnaceae)、羽藓科(Thuidiaceae)和曲尾藓科(Dicranaceae)为优势科,优势种为毛梳藓(Ptilium crista-cas-trensis)、棕色曲尾藓(Dicranum fuscescens)和锦丝藓(Actinothuidium hookeri);西藏色季拉山石生藓类优势种生物量为 110.7～763.6 g·m-2,成土量为 234.9～9063.3 g·m-2,最大持水量 2164.5～8514.5 g·m-2,最大持水率169％～400％、自然持水量1984.74～6764.5 g·m-2、自然持水率95％～318％.色季拉山石生藓类植物具有较好的成土和持水作用,可以有效防治水土流失,对保持水土具有重要意义.

以贵州普定陈旗流域和福建九龙江流域作为研究对象,比较两个不同岩性背景区土壤重金属和稀土元素的分布特征及其控制因素,探究了地球关键带土壤元素的地球化学循环过程和环境效应.结果显示,普定浅层土壤重金属Cr、Zn、Ni、Cu和Pb含量均高于九龙江流域,主要受淋滤作用和地质背景控制.普定土壤中大部分重金属在耕地、灌丛和弃耕地高于草地和次生林地,九龙江流域部分重金属含量在废弃茶园高于林地,与两个流域大气沉降和农业活动密切相关.普定土壤稀土含量(145～248 mg·kg-1)高于九龙江流域(51～173 mg·kg-1),普定土壤稀土与喀斯特成土作用密切相关,而九龙江流域土壤稀土含量主要由成土母质决定.生态风险评估显示,普定土壤为轻微生态危害,九龙江流域林地也为轻微生态危害,而九龙江流域废弃茶园地表现出中等生态危害,重金属Cd生态风险较高.

为合理开展富硒(Se)土壤资源利用与富硒农产品开发,进行了湖南省耕地土壤硒含量的空间分布特征及其影响因素等研究.结果表明:湖南省耕地土壤硒平均含量为0.56 mg·kg-1,是全国土壤硒元素背景值(0.29 mg·kg-1)的1.93倍;湘西南区土壤硒平均含量最高、湘北洞庭湖区平均含量最低;湘西南区变异系数最大,离散程度高,分布不均匀;湘南区变异系数最小,离散程度低,分布相对均匀;全省富硒耕地面积224.96万hm2,占耕地面积的60.7％;水田富硒面积为185.63万hm2,占全省耕地面积的50.1％;旱地富硒面积为39.33万hm2,占全省耕地面积的10.6％.成土母质发育的土壤硒含量大小顺序为:板页岩风化物＞石灰岩风化物＞第四纪红色黏土＞砂岩风化物＞花岗岩风化物＞河湖冲(沉)积物＞紫色砂页岩风化物;不同类型土壤硒含量大小顺序为:黄棕壤＞黄壤＞红壤＞石灰(岩)土＞水稻土＞潮土＞紫色土;当pH＜5.0时,土壤硒含量与pH呈负相关;当5.0＜pH＜7.8时,土壤硒含量与pH呈正相关;当pH＞7.8时,土壤硒含量与pH呈负相关;有机质是影响土壤硒含量的重要因素之一,土壤硒含量与有机质含量呈正相关;土壤硒与锌(Zn)、铜(Cu)、锰(Mn)以及阳离子交换量(CEC)呈极显著正相关(P＜0.01).地形因子也是影响土壤硒含量的因素之一,当海拔低于230 m,土壤硒含量随着海拔的升高而升高;当海拔高于230 m,土壤硒含量随着海拔的升高而降低.湖南省耕地富硒土壤面积较大,具有明显的空间差异,需根据区域差异合理保护和开发富硒土壤资源.

铁元素是植物生长所必需的营养元素之一,对维持湿地生态系统稳定和湿地生态功能发挥具有重要的作用.本研究以黄河三角洲地区8种不同土地利用类型、7种植被群落类型为对象,分析了土壤中总Fe含量的空间分布特征及其影响因素.结果表明:黄河三角洲土壤总Fe含量均值为24.28 g·kg-1,其中,不同土地利用类型中,工矿区总Fe含量最高,为27.29 g·kg-1,森林湿地和光滩中总Fe含量最低,分别为22.55、22.56 g·kg-1;不同植物群落中芦苇覆盖下的土壤总Fe含量最高,为27.30 g·kg-1.不同土地利用类型中的总Fe在0～10和10-20 cm深度的差异性显著(P＜0.05);同一种土地利用类型在不同深度之间的差异性并不显著(P＞0.05).相关性分析表明,总Fe含量与有机质、总氮、铵态氮、碳酸氢根离子含量在每层均呈极显著正相关(P＜0.01).总Fe含量和分布还与成土母质、土壤类型、水文条件、氧化还原条件、人类活动等因素密切相关.

重金属污染对环境和人体健康存在严重威胁.贵州省重金属污染有明显的地域性,全省铅、锌、汞、砷的污染较为普遍.农业种植区和矿洞土壤重金属污染较严重.变异系数结果表明农业种植区和矿洞土壤重金属污染与人类活动密切有关,砷和锌是受人类活动影响较大的重金属元素.水环境中矿洞水存在汞污染,景区水存在镉、汞和铅污染;单因子污染指数值显示矿洞水中汞,景区水中镉、汞和铅均达到严重污染;内梅罗污染指数值显示景区水重金属综合污染等级最高.大气降尘中重金属污染以镉、汞和铅最为突出,潜在生态风险值显示所有研究区域内镉和汞、万山外其他区域的铅均已经对生态环境造成潜在风险;综合潜在生态风险结果表明目前研究区域大气降尘中重金属污染风险等级很高.目前贵州省环境中重金属污染物主要源自地质背景含量及成土母质等自然因素以及采矿、金属冶炼、农业活动和污水灌溉等人类活动因素的影响.分析表明目前贵州省环境中存在较为严重的重金属污染,且已经对当地环境造成危害,人类活动时应做好环境保护措施.

以云南建水岩溶与非岩溶地区针叶林云南松、阔叶林桉树的根际土壤为样品, 比较不同地质背景条件下不同林分岩溶与非岩溶地区可培养土壤微生物及其分泌的碳酸酐酶对碳酸盐岩溶蚀作用的影响.结果显示, 岩溶地区的溶蚀速率均高于非岩溶地区, 针叶林的溶蚀速率大于阔叶林, 且岩溶地区云南松的溶蚀率最高为5.01％, 说明岩溶地区云南松的土壤根际微生物对岩溶地区的溶蚀效应最大;加入碳酸酐酶抑制剂的处理组溶蚀速率较未加入碳酸酐酶的处理低3.6％-16％, 表明碳酸酐酶对碳酸盐岩的溶蚀具有促进作用.本研究表明岩溶地区针叶林根际土壤微生物有利于碳酸盐岩的溶蚀, 加快成土速率, 结果可为深入研究自然生态系统中微生物对碳循环的驱动作用以及微生物对喀斯特地区的风化作用提供理论依据.

为获取南岭生态保护区花岗岩风化壳的基础数据,开展了野外实地考察,并初步选取石坑崆海拔1750 m处的一个剖面采样,室内进行色度、pH值、矿物和地球化学等分析.结果表明,该区花岗岩风化壳发育较薄,风化残余物质地较粗,矿物组成以石英、正长石等抗风化能力较强的浅色矿物为主,总体风化程度较低.样品的亮度(L*)、红度(a*)和黄度(b*)值分别为69.09—81.14、0.86—9.42和12.1—23.23,颜色以黄白为主.pH值在4.42—4.74之间,均为酸性.化学元素含量相对母岩发生淋失或富集,如轻稀土明显富集,重稀土发生亏损.从剖面纵向变化看,多数元素的丰度呈现顶、底部高,中间低的特征,与a*、b*值的变化基本对应;Si等少数元素与L*的变化对应,但与其他元素呈完全相反的趋势;pH值自上而下逐渐增大.综合分析认为,当地凉湿的气候环境、良好的植被覆盖状况等,是导致岩石风化速率慢、成土程度低的主要因素;特有的自然环境下,风化壳中的化学元素一方面随水介质向下迁移,一方面因较强的生物作用而向上迁移,同时不同元素对介质pH值敏感度也存在差异,共同作用的结果致使不同活动性的元素在剖面纵向分布上发生了分异.

半干旱区沙地土壤发育早期依赖固沙植被建成,油蒿和差巴嘎蒿作为我国北方半干旱区沙地半灌木植物群落的主要先锋种和建群种,研究其建成对土壤细菌群落变化的影响对沙质草原生态系统稳定性有重要意义.因此,围绕两个典型的半干旱区(科尔沁沙地和毛乌素沙地),通过高通量测序的方法探讨了蒿类群落生长前后两个阶段(流动沙丘和藓类结皮)的土壤细菌多样性和群落组成变化规律,结果表明:(1)植被建成前后,土壤总碳、总氮、全磷、电导率和含水率均有显著差异,而pH值在不同阶段变化不显著;(2)植被建成前后,土壤细菌多样性变化不显著,但是细菌群落组成在不同阶段具有较大差异.在门类水平上,厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌(Bacteroidetes)、变形菌门(Proteobacteria)和放线菌(Actinobacteria)均是两个阶段的优势菌,但随着蒿类植被建成和土壤养分的积累,厚壁菌门的相对丰度降低,变形菌门和放线菌门的相对丰度增加;(3)两个阶段,不同深度土壤理化性质和优势菌的相对丰度均存在变化;(4)两种典型沙地土壤理化特性和细菌群落在植被建成前后的变化规律存在共性.通过空间代替时间序列的方法,阐明了土壤细菌群落随着半干旱沙地同类型植被建成的变化模式,可为总结半干旱区植被恢复与成土过程的关系提供参考和思路.

森林生态系统是陆地生态系统中重要的组成部分,枯落物又是森林结构中重要的一环,具有涵养水源、拦蓄降水、减少径流、维持土壤湿度、防止土壤水分散失和土壤溅蚀等重要的水文生态功能.研究影响枯落物持水特性的因素,揭示各因素与枯落物持水特性之间的关系,对研究森林的水土保持能力,合理规划和利用水资源方面具有重要的意义.笔者了影响枯落物持水特性的重要因素(如森林类型、林分特征和成土因素等),探讨了各因素与枯落物持水特性之间的关系及影响程度,以期为人工林立地环境的筛选、造林树种的配置、以及天然林与人工林的营林措施选择方面提供合理的建议和参考.