土壤的功能范文
時(shí)間：2023-12-27 17:57:07
導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇土壤的功能，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。
篇1
【關(guān)鍵詞】： 城市土壤；凋落物；生態(tài)功能；人類活動(dòng)
【引言】：隨著城市化和工業(yè)化的進(jìn)程，城市空間的急速膨脹和強(qiáng)烈的人類活動(dòng)明顯影響著生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，導(dǎo)致了城市森林的自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的退化[1]。由于城市建設(shè)過(guò)程中的人為干擾，使得城市土壤貧瘠化、土壤通透性低、土壤速效養(yǎng)分含量少，導(dǎo)致城市綠化樹木生長(zhǎng)發(fā)育不良，甚至死亡。隨著城市的發(fā)展，城市森林凋落物量劇增，而城市綠地管理養(yǎng)護(hù)中，凋落物僅作為一種固體廢棄物，進(jìn)行清掃、填埋或焚燒處理[2]。人為地去除凋落物會(huì)造成如降低土壤肥力、破壞土壤理化性質(zhì)、增加地面徑流和雨水侵蝕和降低生物多樣性等生態(tài)影響。了解城市森林凋落物對(duì)土壤的生態(tài)功能及如何更好地利用凋落物，對(duì)保護(hù)城市生態(tài)環(huán)境具有重要的實(shí)際意義。
1、存在問(wèn)題
1.1 城市土壤特有性質(zhì)
城市土壤受人為活動(dòng)的影響強(qiáng)烈，使得城市土壤中摻入大量渣礫和硬化材料，這將影響著城市土壤物理、化學(xué)、生物學(xué)特性和污染狀況[1]。如土壤緊實(shí)，碎石、玻璃和木屑等外源侵入物含量高，使得土壤pH偏堿性，有機(jī)質(zhì)含量低和生物活性低等[3]。因此，用傳統(tǒng)的土壤學(xué)觀念來(lái)指導(dǎo)城市森林土壤的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)活動(dòng)并不合適。
1.2 城市凋落物概況
隨著城市的發(fā)展，城市森林綠地凋落物量劇增，但通常出于市容環(huán)境管理的要求，城市凋落物往往被視為城市固體廢棄物，多被清掃收集運(yùn)走處理，導(dǎo)致凋落物的積累明顯低于鄉(xiāng)村自然林地[2]。這不僅打破了樹木與土壤間的物質(zhì)循環(huán)，使土壤肥力得不到自我維持，土壤質(zhì)量下降，制約了城市綠地生產(chǎn)力的提高，導(dǎo)致城市綠化樹木生長(zhǎng)發(fā)育不良，甚至城市森林大片死亡[2]。人為清掃處理凋落物還增加了市容環(huán)境管理的壓力，填埋和焚燒等處理手段本身也會(huì)帶來(lái)特殊的生態(tài)影響。
2、 凋落物對(duì)城市土壤的生態(tài)功能
2.1 凋落物能提高城市土壤養(yǎng)分
凋落物作為植物與土壤的中間環(huán)節(jié)[4]，是城市土壤自肥能力的來(lái)源。城市中有植被覆蓋區(qū)域的土壤肥力明顯高于無(wú)植被覆蓋區(qū)域。研究表明，凋落物平均每增加100g?m-2，土壤有機(jī)質(zhì)、N、P 和K的含量分別提高17.9%、7.6%、26.4%和3.8%。凋落物在增加土壤養(yǎng)分總量的同時(shí)，還可以通過(guò)增加土壤的氨化、硝化、氮凈礦化速率，使土壤中可利用的養(yǎng)分含量增加，研究表明：土壤添加凋落物后，堿解氮、有效磷和速效鉀含量相比無(wú)枯落物時(shí)分別增加0.8%～9.2%、5.2%～19.1和2.6%～4.4%[5]。
2.2 凋落物能阻止除草生長(zhǎng)
凋落物是生境的重要組成部分。凋落物覆蓋能阻止土壤表面雜草種子得到光照，限制土壤種子的萌發(fā)和植株形態(tài)的形成。覆蓋層下雜草種子在萌發(fā)過(guò)程中，在穿透覆蓋物得到光照時(shí)，已耗盡貯存的碳水化合物[4]。王俊等[5]研究了凋落物覆蓋對(duì)藜蒴種子（Castanopsis fissa）萌發(fā)，表明掩埋顯著抑制了藜蒴種子萌發(fā)及形成幼苗的過(guò)程，隨掩埋深度的增大，這種抑制作用越明顯。
2.3 凋落物能改善土壤物理性質(zhì)
凋落物主要通過(guò)緩沖人為踩踏、減少地表徑流等物理方式改善土壤性狀，如降低土壤容重、有效調(diào)節(jié)土壤pH值、降低土壤中的鹽基總量等[4]。研究表明，凋落物能使土壤容重平均降10%左右，總孔隙度增大10%～20%，樹種不同，改良結(jié)果也會(huì)存在一定的差異。凋落物分解緩慢，其未分解時(shí)，與土壤緊密接觸，可以降低地表溫度[2，4]。凋落物的涵養(yǎng)水源功能也不可忽視。一方面，凋落物通過(guò)增加土壤有機(jī)質(zhì)， 改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤非毛管孔隙度，貯存更多的水量[2]。另外，凋落物具有較強(qiáng)的吸水能力，可增加土壤持水量，減少地表徑流量[4]。
2.4城市凋落物能吸附城市污染物質(zhì)
城市土壤中重金屬含量主要受母質(zhì)和外源輸入影響。研究表明，城市土壤中重金屬含量一般比周圍森林土壤要高。另外，凋落物分解緩慢，能長(zhǎng)時(shí)間地吸附這些城市污染物，不利于污染物質(zhì)的擴(kuò)散。
2.5凋落物能為土壤動(dòng)物提供庇護(hù)
凋落物層是許多昆蟲等小型野生動(dòng)物的棲息地。賈朋等對(duì)長(zhǎng)崗山原生動(dòng)物群落調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，占總數(shù)94.99%的土壤原生動(dòng)物集中在凋落物層，呈現(xiàn)很強(qiáng)的“表聚性”特點(diǎn)。王軍等對(duì)廣州市長(zhǎng)崗山自然保護(hù)區(qū)逐月調(diào)查表明城市森林的凋落物層蘊(yùn)藏著豐富的土壤動(dòng)物類群和數(shù)量。這和凋落物層生境條件良好，尤其是水和氧氣含量充分有關(guān)。
3 、城市凋落物利用建議
3.1 原地保護(hù)
借鑒自然植被的生態(tài)過(guò)程，在城市綠地中，可以通過(guò)建設(shè)柵欄或樹池的方式保持枯枝落葉的自然形態(tài)，自然分解利用[4]。這種自然分解方式不但省時(shí)省力，還為綠地系統(tǒng)提供了自然肥力，給野生的動(dòng)植物提供有利的生存環(huán)境，保證了綠地系統(tǒng)的物種多樣性。
3.2 粉碎覆蓋
樹干和樹枝分解較慢，將收集起來(lái)的凋落物剔出垃圾，切割粉碎后的木片和木屑覆蓋在綠地土壤表面，不僅有利于分解，也具有增加土壤有機(jī)質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、抑止雜草、減少土壤侵蝕、降低大氣懸浮物等生態(tài)功能。在覆蓋厚度2 cm左右的情況下，一般覆蓋一年能分解70%左右，可以明顯改善綠地土壤質(zhì)量。
結(jié)語(yǔ)
城市是以人類活動(dòng)為主的生態(tài)系統(tǒng)，人為因素對(duì)于植物生長(zhǎng)的影響不可忽視。城市土壤存在著許多不利于植物生長(zhǎng)的特性，但通過(guò)園林養(yǎng)護(hù)和人為調(diào)控可以改善城市生態(tài)環(huán)境，維持和增強(qiáng)城市森林的生物多樣性。
【參考文獻(xiàn)】：
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篇2
（1杭州市植保土肥總站，杭州310020；2建德市農(nóng)業(yè)局，浙江建德311600；3蕭山區(qū)農(nóng)業(yè)局，浙江蕭山311200）摘要：比較了國(guó)內(nèi)外常用的3 種結(jié)構(gòu)改良劑（聚丙烯酰胺、β-環(huán)糊精和腐殖酸）對(duì)促進(jìn)粉砂質(zhì)涂地土壤水穩(wěn)定性團(tuán)聚體形成的效果，分析了應(yīng)用結(jié)構(gòu)改良劑對(duì)土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力的影響。結(jié)果表明，施用3種結(jié)構(gòu)改良劑均可在一定程度上促進(jìn)水穩(wěn)定性團(tuán)聚體的形成，水穩(wěn)定性團(tuán)聚體的數(shù)量隨改良劑用量增加而增加。3 種改良劑對(duì)水穩(wěn)定性團(tuán)聚體的改良效果由高至低順次為：聚丙烯酰胺>β-環(huán)糊精>腐殖酸。聚丙烯酰胺和β-環(huán)糊精的適用量以0.20%為宜。施用腐殖酸對(duì)土壤氮、磷、鉀養(yǎng)分供應(yīng)影響不明顯；但聚丙烯酰胺和β-環(huán)糊精可明顯改變土壤養(yǎng)分的供應(yīng)狀況。對(duì)于施肥后再施用改良劑的土壤，土壤釋放養(yǎng)分的能力有一定的減弱；而對(duì)于施改良劑后再施肥料，土壤對(duì)化肥中養(yǎng)分的吸持能力減弱，供肥能力增加。
關(guān)鍵詞 ：結(jié)構(gòu)改良劑；砂質(zhì)土壤；水穩(wěn)定性團(tuán)聚體；養(yǎng)分供應(yīng)能力
中圖分類號(hào)：S153 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 論文編號(hào)：2014-0464
Effects of Amendments on Formation of Water-Stable Aggregates and
Supply Capacity of Nutrients in Silty Coastal Soil
Xie Guoxiong1, Ji Shufeng1, Kong Zhangliang2, Ying Jinyao3
(1Hangzhou Plant Protection and Soil-fertilizer Station, Hangzhou 310020, Zhejiang, China;2Agricultural Bureau of Jiande City, Jiande 311600, Zhejiang, China;3Agricultural Bureau of Xiaoshan District, Xiaoshan 311200, Zhejiang, China)
Abstract: A pot incubation experiment was conducted to compare the effects of three structure modifiers(polyacrylamide, β-cyclodextrin, and humic acid), used widely at home and abroad, on formation of waterstableaggregates and supply capacity of nutrients in a silty coastal soil. The result showed that application ofeach of three structure modifiers could improve the formation of water-stable aggregates in the soil, and theamounts of >0.25 mm water-stable aggregates in the soil increased with increasing the rates of the modifiers.The improved effects decreased in the order of polyacrylamide > β-cyclodextrin > humic acid. The optimaldosage of polyacrylamide and β-cyclodextrin for modifying soil structure was about 0.20%. Application ofhumic acid had no significant effect on supply capacity of nutrients in the soil. However, application ofpolyacrylamide and β-cyclodextrin could change supply capacity of nutrients in the soil. The soil, added withmodifiers after application of chemical fertilizers, had weaker supply capacity of nutrients as compared withcontrol without application of any amendments. While the soil, added with chemical fertilizers afterapplication of modifiers, had stronger supply capacity of nutrients as compared with control.
Key words: Structure Modifiers; Sandy Soil; Water-Stable Aggregate; Supply Capacity of Nutrients
0 引言
土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是土壤理化性狀中一個(gè)非常重要的參數(shù)，其不僅影響植物生長(zhǎng)所需的土壤水分和養(yǎng)分的儲(chǔ)量與供應(yīng)能力，而且還左右著土壤中氣體交流、熱量平衡、微生物活動(dòng)及根系的延伸等。水穩(wěn)定性團(tuán)聚體的數(shù)量可反映土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[1-2]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，通過(guò)各種途徑提高土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性將有助于提高土壤的生產(chǎn)力。濱海涂地是浙江省重要的土地資源，其土壤質(zhì)地和化學(xué)性質(zhì)有較大的空間變化，其中分布在錢塘江兩岸的涂地主要呈（粉）砂質(zhì)[3]。這些土壤因質(zhì)地較輕，缺乏無(wú)機(jī)膠體，土壤有機(jī)物質(zhì)低，土壤多呈散粒狀，在降雨時(shí)極易受到?jīng)_刷，發(fā)生顯著的水土流失。因這些土壤缺乏對(duì)有機(jī)質(zhì)保護(hù)的礦物膠體，有機(jī)物質(zhì)的礦化速率高，進(jìn)入土壤的有機(jī)物質(zhì)可在短時(shí)間內(nèi)礦化，有機(jī)質(zhì)不易積累，因此采用常規(guī)的施有機(jī)肥的方法較難提高這些土壤的水穩(wěn)定性團(tuán)聚體，改善土壤的結(jié)構(gòu)性。土壤結(jié)構(gòu)改良劑的研究至今已有一百余年的歷史，目前土壤結(jié)構(gòu)改良劑主要應(yīng)用于美國(guó)、俄羅斯、利比亞、科威特、比利時(shí)等石油產(chǎn)品豐富的國(guó)家，中國(guó)隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展近年來(lái)也逐漸重視。已經(jīng)研究與應(yīng)用的結(jié)構(gòu)改良劑包括天然土壤結(jié)構(gòu)改良劑和人工合成土壤結(jié)構(gòu)改良劑二大類，前者包括腐殖酸類、多聚糖類、纖維素類、木質(zhì)素類等，后者包括聚乙烯醇類、聚丙烯酰胺(PAM)類、瀝青乳劑和聚丙烯腈等[4-6]。這些改良劑在土壤中有較高的穩(wěn)定性，毒性弱，試驗(yàn)應(yīng)用中都顯示出一定的效果，可有效改善土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤蓄水能力、提高土溫、增強(qiáng)抗蝕性[7-13]。浙江省土壤改良研究已有較長(zhǎng)的歷史，但以往的研究中多采用施用有機(jī)肥、石灰和客土法來(lái)改善土壤結(jié)構(gòu)性，針對(duì)不同土壤結(jié)構(gòu)改良劑對(duì)土壤結(jié)構(gòu)性影響研究不多。而一些高分子類的改良劑目前在中國(guó)也多用于北方地區(qū)的土壤改良[7-9]。為了探索這些改良劑是否適于浙江省砂質(zhì)土壤的改良，筆者選擇了國(guó)內(nèi)外常用的3 種結(jié)構(gòu)改良劑（聚丙烯酰胺、β-環(huán)糊精和腐殖酸），研究其對(duì)粉砂質(zhì)涂地土壤水穩(wěn)定性團(tuán)聚體形成的效果，分析了應(yīng)該結(jié)構(gòu)改良劑對(duì)土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力的影響。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)材料
1.1.1 供試土壤供試土壤質(zhì)地呈粉砂質(zhì)，土壤類型為淡涂砂（屬潮土），采自杭州市蕭山區(qū)。采集土壤為耕作層，采樣深度0~20 cm。土樣經(jīng)風(fēng)干混勻后用于試驗(yàn)，土壤理化性狀見表1。
1.1.2 供試改良劑供試改良劑包括PAM、β-環(huán)糊精和腐殖酸。PAM是一種人工合成的水溶性高分子有機(jī)聚合體，呈白色顆粒；β-環(huán)糊精是由直鏈淀粉在由芽孢桿菌產(chǎn)生的環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶作用下生成的含7個(gè)葡萄糖單元的環(huán)狀低聚糖類物；腐殖酸是以泥炭、褐煤為原料制成的褐腐酸鈉，是一類多環(huán)稠環(huán)有機(jī)化合物，其結(jié)構(gòu)類似土壤腐殖質(zhì)。
1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法
試驗(yàn)因素包括結(jié)構(gòu)改良劑種類、結(jié)構(gòu)改良劑用量、化肥與改良劑施用次序等3 方面。結(jié)構(gòu)改良劑種類包括PAM、β-環(huán)糊精和腐殖酸等3 種；結(jié)構(gòu)改良劑用量（以干土為基準(zhǔn)）設(shè)0.05%、0.10%、0.20%和0.50%，同時(shí)設(shè)不施結(jié)構(gòu)改良對(duì)照；化肥與改良劑施用次序包括先施肥后施改良劑與先施改良劑后施肥等2 種，施入NH4-N、NO3-N、PO4-P 和K等養(yǎng)分（以干土為基準(zhǔn)）數(shù)量分別為25、25、30、30 mg/kg，相應(yīng)的化肥分別為氯化銨、硝酸鈉、磷酸二氫鈣和氯化鉀。共有25 個(gè)處理，每一處理重復(fù)3次。
試驗(yàn)在直徑25 cm 高20 cm 的塑料容器中進(jìn)行，用土量各為3.5 kg。供試土壤改良劑施用量和肥料用量根據(jù)設(shè)定的比例與土壤實(shí)際重量計(jì)算。對(duì)于先施肥料后施改良劑的處理，先將肥料與土壤充分混勻后，加入適量的水，使土壤含水量達(dá)到田間持水量的75%左右，裝入培養(yǎng)容器中，培養(yǎng)1 周后，再與需加入的改良劑混勻，重新裝盆；對(duì)于先施改良劑后施肥料的處理，先將改良劑與土壤充分混勻后，加入適量的水，使土壤含水量達(dá)到田間持水量的75%左右，裝入培養(yǎng)容器中，培養(yǎng)1 周后，再與需加入的肥料混勻，重新裝盆；重新裝盆后繼續(xù)培養(yǎng)2 個(gè)月，其間，在土表覆3 層砂布以防止加水直接沖刷土壤，培養(yǎng)期間根據(jù)重量法加入去離子水使土壤含水量保持在相當(dāng)于田間持水量的70%~80%。培養(yǎng)2 個(gè)月后，利用環(huán)刀法測(cè)定密度，用濕篩法測(cè)定水穩(wěn)定性團(tuán)聚體；部分土壤經(jīng)風(fēng)干后過(guò)2 mm土篩用于有效養(yǎng)分的測(cè)定。
土壤pH用電位計(jì)測(cè)定，土水比為1∶2.5；土壤密度用密度圈測(cè)定[14]；土壤中的有機(jī)碳用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定；NH4-N、NO3-N用2 mol/L KCl 提取，納氏試劑比色法和紫外分光光度法測(cè)定[15]。土壤有效磷(OlsenP)用0.5 mol/LNaHCO3(pH 8.5)溶液提取，比色法測(cè)定[14]；速效鉀用1 mol/L 醋酸銨提取[14]；鉀用火焰光度計(jì)法測(cè)定。數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2003 軟件處理，本研究數(shù)據(jù)為3個(gè)重復(fù)分層土樣分析結(jié)果的平均值。
2 結(jié)果與討論
2.1 土壤密度
化肥與改良劑施用次序?qū)ν寥烂芏扰c土壤水穩(wěn)定性團(tuán)聚體的組成影響均不明顯，故在研究改良劑施用對(duì)土壤密度與土壤水穩(wěn)定性團(tuán)聚體影響分析時(shí)，把先施肥后施改良劑與先施改良劑后施肥等2 類試驗(yàn)結(jié)果合并統(tǒng)計(jì)（表2）。施用改良劑后，土壤密度有所下降（表2），所有施用改良劑的土壤密度均低于對(duì)照土壤(1.62 g/cm3)，這一結(jié)果表明施用結(jié)構(gòu)改良劑可增加內(nèi)部孔隙，改善土壤通氣性。其中，當(dāng)改良劑用量在0.10%以上時(shí)，土壤密度都顯著低于對(duì)照處理。當(dāng)結(jié)構(gòu)改良劑用量為0.05%時(shí)，只有施用腐殖酸的處理土壤密度顯著低于對(duì)照土壤。總體上，改良劑降低土壤密度的效果是腐殖酸>β-環(huán)糊精>PAM。
2.2 土壤水穩(wěn)定性團(tuán)聚體
表2結(jié)果表明，施用3種結(jié)構(gòu)改良劑均顯著提高了土壤中的大粒徑團(tuán)聚體。當(dāng)相同數(shù)量的改良劑被應(yīng)用時(shí)，對(duì)水穩(wěn)定性團(tuán)聚體的增加效果是PAM>β-環(huán)糊精>腐殖酸。土壤經(jīng)不同濃度的PAM處理后，大團(tuán)聚體隨PAM濃度的增大而有很大程度的增加，對(duì)照土壤因缺乏膠結(jié)物質(zhì)，基本上無(wú)>5 mm的水穩(wěn)定性團(tuán)聚體，但當(dāng)施用0.05%PAM后，已出現(xiàn)了約4%的>5 mm的水穩(wěn)定性團(tuán)聚體；當(dāng)PAM 施用濃度增大至0.10%和0.20%時(shí)，>5 mm的水穩(wěn)定性團(tuán)聚體呈成倍增加，當(dāng)PAM的施用量從0.20%至0.50%時(shí)，>5 mm的水穩(wěn)定性團(tuán)聚體增幅有所減緩。同樣，對(duì)于>2 mm和>0.25 mm水穩(wěn)定性團(tuán)聚體，當(dāng)PAM施用量在0.20%以內(nèi)時(shí)，其增幅非常明顯，當(dāng)PAM施用量從0.20%增至0.50%時(shí)，水穩(wěn)定性團(tuán)聚體的增幅逐漸減緩。這表明對(duì)于研究土壤，添加0.20%濃度的PAM已足夠維持其較高的水穩(wěn)定性團(tuán)聚體的數(shù)量。施用β-環(huán)糊精對(duì)土壤各粒級(jí)水穩(wěn)定性團(tuán)聚體的影響的變化趨勢(shì)基本上與施用PAM相似，其合適的用量也約為0.20%，但施用β-環(huán)糊精增加土壤水穩(wěn)定性團(tuán)聚體的幅度均低于PAM，特別是其對(duì)>5 mm團(tuán)聚體的影響明顯小于PAM。施用腐殖酸對(duì)>5 mm和>2 mm水穩(wěn)定性團(tuán)聚體形成的促進(jìn)作用相對(duì)不明顯，特別是當(dāng)其添加濃度低于0.10%時(shí)，幾乎對(duì)>5 mm和>2 mm水穩(wěn)定性團(tuán)聚體沒(méi)有影響，但對(duì)于>0.25 mm水穩(wěn)定性團(tuán)聚體的形成影響較為明顯，這說(shuō)明施用腐殖酸對(duì)2.00~0.25 mm 粒級(jí)的團(tuán)聚體形成影響較大。但施用腐殖酸的水穩(wěn)定性團(tuán)聚體的數(shù)量也只有施用PAM團(tuán)聚體的一半略多。水穩(wěn)定性團(tuán)聚體隨腐殖酸濃度的增加似乎沒(méi)有像施用PAM和β-環(huán)糊精在高濃度時(shí)減緩的現(xiàn)象，前者隨濃度增加呈直線增加。
2.3 土壤有效養(yǎng)分
從表3和表4的分析結(jié)果可知，先施肥后施改良劑與先施改良劑后施肥這2 類處理的土壤養(yǎng)分隨結(jié)構(gòu)改良劑施用與否及改良劑施用量增加的變化趨勢(shì)并不相同。對(duì)于先施肥后施改良劑的處理，與對(duì)照比較，添加PAM和β-環(huán)糊精等2 種結(jié)構(gòu)改良劑后，土壤中NH4-N、NO3-N、有效磷和速效鉀含量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)（表3），下降程度隨改良劑添加量的增加而呈現(xiàn)增加。但添加腐殖酸對(duì)養(yǎng)分影響不明顯。而對(duì)于先施改良劑后施肥的處理，與對(duì)照比較，添加PAM和β-環(huán)糊精等2 種結(jié)構(gòu)改良劑后，土壤中NH4-N、NO3-N、有效磷和速效鉀含量呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)（表4），上升程度隨改良劑添加量的增加而呈現(xiàn)增加。導(dǎo)致二者差異的原因可能是結(jié)構(gòu)改良劑與土壤、養(yǎng)分間發(fā)生了一定的作用。
3 討論
以上研究結(jié)果表明，施用改良劑后土壤密度有所下降，改善了土壤通氣性，這顯然與改良劑改變了土壤結(jié)構(gòu)組成有關(guān)。有研究表明[16]，土壤結(jié)構(gòu)改良劑多屬于保水劑，它們可導(dǎo)致土壤體積膨脹，降低土壤密度。孫云秀等[17]的田間試驗(yàn)表明，地表噴施土壤結(jié)構(gòu)改良劑，可降低密度0.01~0.03 g/cm3，增加孔隙度8.0%~8.3%。汪德水[18]的試驗(yàn)表明，施用干土重量0.05%~0.30%的PAM可降低密度6%~10%，增加透氣性0.20~3.53倍。
施用3 種結(jié)構(gòu)改良劑均顯著提高了土壤中的大粒徑團(tuán)聚體，但不同改良劑的作用效果有所差異，并隨改良劑施用量的變化而變化。腐殖酸對(duì)土壤水穩(wěn)定性團(tuán)聚體形成的促進(jìn)作用不及PAM和β-環(huán)糊精，可能與腐殖酸的分子鏈相對(duì)較短有關(guān)。PAM和β-環(huán)糊精為典型的高分子化合物，由于它們的分子量高，單個(gè)分子鏈上所能結(jié)合的土壤顆粒越多，因此形成的聚合物的穩(wěn)定性較高。它們與土壤物質(zhì)的作用機(jī)理可能與這些改良劑含有羧基、羥基、胺基、磺酸基、季銨鹽基等，可通過(guò)氫鍵、范德華力或通過(guò)陽(yáng)離子橋等與土壤顆粒結(jié)合[16]。Wallace 等[19]認(rèn)為高分子化合物與分散的土壤顆粒之間可通過(guò)以吸附、纏繞、貫穿或形成化學(xué)鍵等方式捕捉分散土粒使之凝聚成團(tuán)粒，它使土壤大團(tuán)聚體數(shù)目增加，并且使土壤形成體積很大的絮團(tuán)，增加土壤表面粗糙度。
試驗(yàn)表明，先施肥后施改良劑與先施改良劑后施肥這2 類處理的土壤養(yǎng)分隨結(jié)構(gòu)改良劑施用與否及改良劑施用量增加的變化趨勢(shì)并不相同。導(dǎo)致二者差異的原因可能是結(jié)構(gòu)改良劑與土壤、養(yǎng)分間發(fā)生了一定的作用。對(duì)于先施肥后施改良劑的處理，首先是養(yǎng)分與土壤發(fā)生作用，土壤對(duì)養(yǎng)分發(fā)生了一定的吸附作用，之后添加的改良劑覆蓋在含有肥料的土壤外部，起到了土壤養(yǎng)分與提取劑之間的隔離作用，減弱了土壤養(yǎng)分的釋放強(qiáng)度，這種作用類似于緩釋肥料。相反，對(duì)于先施改良劑后施肥的處理，首先是土壤與改良劑發(fā)生了作用，改良劑在土壤表面形成的一層保護(hù)膜，減弱了之后加入的肥料中養(yǎng)分離子與土壤的作用。由于改良劑添加量越高，形成的保護(hù)膜越厚，隔離作用越明顯，導(dǎo)致了土壤養(yǎng)分釋放強(qiáng)度隨改良劑用量的增加而增加。這種效應(yīng)與有人建議在磷肥中加入一些有機(jī)肥或高分子化合物可以降低土壤對(duì)磷的固定、增加磷肥利用率的原理相同[20]。但當(dāng)土壤對(duì)肥料中養(yǎng)分固定、吸持作用較弱時(shí)，可能也會(huì)加速養(yǎng)分的淋失損失[20]。而腐殖酸的作用不明顯，可能與腐殖酸的這種隔離作用不明顯的關(guān)，特別是有效磷的提取劑對(duì)腐殖酸也有一定的提取效果。
4 結(jié)論
研究結(jié)果表明，聚丙烯酰胺、β-環(huán)糊精和腐殖酸等3 種結(jié)構(gòu)改良劑均可在一定程度上促進(jìn)粉砂質(zhì)涂地土壤水穩(wěn)定性團(tuán)聚體的形成，水穩(wěn)定性團(tuán)聚體增加數(shù)量隨改良劑用量增加而增加。對(duì)水穩(wěn)定性團(tuán)聚體的改良效果由高至低順次為：聚丙烯酰胺>β-環(huán)糊精>腐殖酸。在研究的改良劑施用范圍內(nèi)(0~0.50%)，聚丙烯酰胺和β-環(huán)糊精的適用量以0.20%為宜，而水穩(wěn)定性團(tuán)聚體隨腐殖酸用量增加呈線性增加。施用聚丙烯酰胺和β-環(huán)糊精可明顯改變土壤養(yǎng)分的供應(yīng)狀況。對(duì)于施肥后再施用改良劑的土壤，土壤釋放養(yǎng)分的能力有一定的減弱；而對(duì)于施改良劑后再施肥料，土壤對(duì)養(yǎng)分的吸持能力減弱，供肥能力增加。但施用腐殖酸對(duì)土壤氮、磷、鉀養(yǎng)分供應(yīng)影響不明顯。
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篇3
【關(guān)鍵詞】土壤微生物 環(huán)境脅迫 響應(yīng)機(jī)制
作為生態(tài)安全系統(tǒng)的重要組成部分，土壤生態(tài)系統(tǒng)在微生物作用下充分發(fā)揮自身的生態(tài)功能。尤其在環(huán)境問(wèn)題比較突出的背景下，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性很大程度上由微生物脅迫能力進(jìn)行反映。因此通過(guò)通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性受土壤微生物影響分析、環(huán)境脅迫影響以及土壤微生物對(duì)環(huán)境脅迫響應(yīng)的關(guān)系研究響應(yīng)機(jī)制具有十分重要的意義。
一、土壤生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性受土壤微生物影響分析
在分析土壤生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性受土壤微生物影響過(guò)程中，首先需提及微生物的多樣性特征。根據(jù)以往學(xué)者分析，認(rèn)為系統(tǒng)中的能量在發(fā)生流動(dòng)或物質(zhì)進(jìn)行循環(huán)的過(guò)程中，微生物發(fā)揮著不可替代的作用，能夠?qū)ι鷳B(tài)系統(tǒng)功能進(jìn)行維持。但從方法學(xué)角度，微生物影響機(jī)制受其自身多樣性特點(diǎn)影響仍有待于明確。對(duì)此在長(zhǎng)期研究與實(shí)踐中對(duì)其多樣性生命層次進(jìn)行總結(jié)，具體氛圍群落內(nèi)生物多樣性、群落之間的多樣性以及不同區(qū)域所表現(xiàn)的多樣性特點(diǎn)。而研究中的土壤生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性主要指在外界環(huán)境干擾下系統(tǒng)能夠從結(jié)構(gòu)、功能等各方面保持穩(wěn)定性且具有一定的恢復(fù)能力與抵抗能力。以往在土壤真菌多樣性試驗(yàn)過(guò)程中可發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定程度會(huì)隨多樣性的豐富程度逐漸升高。再如Wittebolle所研究的系統(tǒng)穩(wěn)定性受反硝化細(xì)菌群落的影響，發(fā)現(xiàn)微生物均勻程度以及物種的豐富度也會(huì)產(chǎn)生重要的作用。
二、土壤生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性受環(huán)境脅迫的影響分析
（一）環(huán)境脅迫中土壤微生物響應(yīng)分析
對(duì)環(huán)境脅迫的概念可理解為生物體生存過(guò)程中環(huán)境所帶來(lái)的壓力，或生態(tài)系統(tǒng)在環(huán)境影響下的發(fā)展受到一定的約束，通常表現(xiàn)為UV-B輻射、鹽堿脅迫、干旱脅迫以及冷害脅迫等。從土壤生態(tài)系統(tǒng)角度，其環(huán)境脅迫主要來(lái)源于土壤污染，特別在重金屬污染方面，對(duì)微生物群落結(jié)構(gòu)與微生物數(shù)量等造成嚴(yán)重影響，不利于土壤生態(tài)系統(tǒng)功能的發(fā)揮。也因如此，許多學(xué)者對(duì)重金屬影響進(jìn)行一系列分析，如針對(duì)氮循環(huán)微生物，可將土壤添加其中并培養(yǎng)一段時(shí)間，其中土壤在汞濃度梯度方面不同。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)硝化潛勢(shì)隨汞濃度的提高而逐漸減弱，證明貢脅迫下這種微生物在功能上能夠自行恢復(fù)。另外，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的反應(yīng)也可通過(guò)微生物對(duì)一次干擾響應(yīng)與二次干擾響應(yīng)表現(xiàn)的不同特征進(jìn)行反映。根據(jù)試驗(yàn)可發(fā)現(xiàn)一次脅迫與二次脅迫在因子上具有極高的相似程度，能夠形成協(xié)同耐受性。而二者關(guān)系在一定條件下又表現(xiàn)出很大的差異，其原因在于響應(yīng)上的不同。若對(duì)環(huán)境脅迫響應(yīng)的類群消失后，便會(huì)出現(xiàn)新的類群，這些類群所表現(xiàn)的特征很容易對(duì)脅迫產(chǎn)生耐受性。
（二）以定量描述的方式分析
由前文可知，土壤微生物對(duì)其生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性能夠產(chǎn)生很大的影響，這就要求利用定量的方式對(duì)環(huán)境擾動(dòng)與系統(tǒng)穩(wěn)定性間的關(guān)系進(jìn)行描述。其中生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)能力與抵抗能力計(jì)算中可利用樣品在環(huán)境擾動(dòng)前后所表現(xiàn)的不同進(jìn)行比較，并利用相應(yīng)的計(jì)算公式如土壤間差異、土壤在擾動(dòng)下的變化以及綜合計(jì)算方式等。通過(guò)這種定量描述方式，微生物多樣性與土壤生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性間存在的數(shù)量關(guān)系能夠得到正確的分析與判斷。
三、土壤微生物對(duì)環(huán)境脅迫響應(yīng)機(jī)制分析
（一）從抗性基因與微生物水平轉(zhuǎn)移角度
從前文中重金屬對(duì)土壤微生物的影響可分析，其恢復(fù)能力與抵抗能力的產(chǎn)生主要受四方面因素影響，即：第一，原有敏感性物種逐漸被耐受性物種所取代。第二，重金屬中具有抗性特征的基因會(huì)發(fā)生水平轉(zhuǎn)移。第三，抗性物種很可能受遺傳變異的影響而出現(xiàn)。第四，重金屬生物有效性的逐漸降低。通過(guò)一定的試驗(yàn)研究便可推出土壤微生物群落多樣性與其自身結(jié)構(gòu)很容易受抗性基因與微生物的水平轉(zhuǎn)移而影響，這樣環(huán)境脅迫下的微生物群落在恢復(fù)能力以及抵抗能力等方面將逐漸提高。
（二）從功能冗余角度
功能冗余常發(fā)生在土壤微生物群落中，其具體指為物種的生態(tài)功能在一定條件下可能發(fā)生重疊情況，在一類群消失后，生態(tài)系統(tǒng)功能會(huì)在新類群作用下仍能夠保持正常狀態(tài)。很多情況下，受環(huán)境擾動(dòng)影響，微生物群落結(jié)構(gòu)很可能發(fā)生改變，這時(shí)功能冗余的作用將充分發(fā)揮出來(lái)以確保群落的正常功能得以維持。因此有試驗(yàn)研究表明，盡管環(huán)境脅迫影響下微生物群落可能無(wú)法以較快的速度向其初始狀態(tài)進(jìn)行恢復(fù)，但生態(tài)系統(tǒng)不會(huì)受其變化影響。其原因在于新微生物群落與原有微生物群落存在重疊的功能冗余單元，而且群落整體水平不會(huì)受群落內(nèi)部功能單元的不同受到影響，這樣對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性不會(huì)造成影響。
四、結(jié)論
在分析環(huán)境脅迫下土壤微生物的響應(yīng)機(jī)制過(guò)程中，應(yīng)注意結(jié)合土壤生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性受土壤微生物影響、土壤生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性受環(huán)境脅迫的影響分析，從而確定土壤微生物對(duì)環(huán)境脅迫響應(yīng)機(jī)制。除文中所分析的響應(yīng)機(jī)制外，也存在其他機(jī)制如生物細(xì)胞在環(huán)境脅迫下發(fā)生的變化等。因此實(shí)際研究過(guò)程中對(duì)響應(yīng)機(jī)制的分析應(yīng)不斷完善，確保其能夠?yàn)橥寥牢廴拘迯?fù)工作提供參考依據(jù)。
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篇4
關(guān)鍵詞：綠地土壤；重金屬；環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)；長(zhǎng)春市
中圖分類號(hào)：X825文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：0439－8114（2011）12－2421-03
Heavy Metal Pollution in Green Space Soil of Chaoyang District, Changchun City
LIU Gang，JIN Yan－ming，HU Hao
（Graduate School of Jilin Agricultural University，Changchun 130118，China）
Abstract： To investigate the soil heavy metal pollution status of several important function zones in Chaoyang district， Changchun city， 15 soil samples were collected from community， schools， squares， parks and street． Analyses on physicochemical properties including pH， soil organic matter， available N， available P and available K were conducted． The content of heavy metals（Cu，Zn，Pb，Cd） in soil samples was determined by atomic adsorption spectrophotometry． Adopting the single factor index and Nemerow multi－factor index methods， the pollution indices were calculated to assess the pollution extent． Cu pollution index of sample area C1 （Nanhu square）， E1 （Jiefang road） and E2 （Kaiyun street） were higher and the maximum of them were 2．03， which showed that these areas were in the status of light Cu pollution． All pollution factors in other areas were potential． The evaluation result of Nemerow synthetic pollution index method indicated that all soil in sample areas was slightly polluted． The pollution sources of heavy metals were mainly large－scale enterprises， then some ordinary enterprises．
Key words： green land soil； heavy metal； evaluation of soil environmental quality；Changchun city
長(zhǎng)春市是我國(guó)重要老工業(yè)基地之一，目前基本形成以交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)為主體、門類比較齊全的工業(yè)體系。隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，工業(yè)的發(fā)展和人口的增加，長(zhǎng)春市土壤已受到一定程度的重金屬污染［1］。相關(guān)研究表明，交通運(yùn)輸、工業(yè)排放、市政建設(shè)和大氣沉降等造成城市綠地土壤重金屬的污染越來(lái)越嚴(yán)重［2，3］。土壤中的重金屬不僅影響和改變城市土壤的生態(tài)功能，危害人體健康，而且制約了城市的可持續(xù)發(fā)展。
由于城市綠地土壤的研究報(bào)道較少，且多數(shù)是以較大范圍的城市和農(nóng)村土壤相結(jié)合進(jìn)行調(diào)查研究，而對(duì)城市中單獨(dú)一個(gè)區(qū)域還很少有人進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)的分類調(diào)查。為此，以長(zhǎng)春市朝陽(yáng)區(qū)綠地土壤按不同功能區(qū)特點(diǎn)進(jìn)行分區(qū)，在功能分區(qū)典型的地點(diǎn)進(jìn)行采樣，通過(guò)相關(guān)的試驗(yàn)和分析，試圖了解不同的功能區(qū)土壤重金屬污染情況、污染特征、污染的空間分異性，為長(zhǎng)春市的城市園林綠化和養(yǎng)護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。
1材料與方法
1．1樣區(qū)的選擇
樣區(qū)設(shè)置在長(zhǎng)春市朝陽(yáng)區(qū)，按功能區(qū)劃分選擇有代表性的土壤，分別為A．小區(qū)、B．學(xué)校、C．廣場(chǎng)、D．公園、E．街路，共采集了150個(gè)混合土樣，具置見圖1。
1．2土樣的采集、處理與分析
根據(jù)城市土壤特點(diǎn)，選擇代表區(qū)進(jìn)行采樣，在選定區(qū)域上以“S”形選擇9個(gè)點(diǎn)，在各點(diǎn)取0～20 cm土層土樣，在塑料薄膜上將各點(diǎn)土壤均勻混合，用四分法逐次棄去多余部分，最后將剩余的1 kg左右的平均樣品裝入樣袋，帶回實(shí)驗(yàn)室。土壤樣品經(jīng)風(fēng)干、磨細(xì)過(guò)篩（1.00 mm、0．25 mm土壤篩），用于測(cè)定土壤pH值（電位法）、有機(jī)質(zhì)（重鉻酸鉀容量法――稀釋熱法：K2Cr2O7－H2SO4）、土壤速效磷（Olsen法：0．5 mol／L NaHCO3，pH值8．5）、速效鉀（1 mol／L NH4OAc，pH 值7．0）、土壤重金屬元素Cu、Cd、Pb、Zn的濃度（HF－HClO4消煮法）［4］。
2結(jié)果與分析
2．1土樣理化性質(zhì)和重金屬濃度
城市綠地土壤多為攪動(dòng)的深層土、建筑垃圾土、回填土等，其土層變異性大，呈現(xiàn)巖性不連續(xù)特性，導(dǎo)致不同土層的有機(jī)質(zhì)含量、pH值、容重及與其有關(guān)的孔隙度、含水量有顯著差異。城市土壤土層排列凌亂，許多土層之間沒(méi)有發(fā)生學(xué)上的聯(lián)系，多為沙石、垃圾和土所組成，有機(jī)質(zhì)含量少［5］。土樣理化性質(zhì)測(cè)定結(jié)果見表1，重金屬濃度比較見圖2。
從各土樣采集地點(diǎn)的功能區(qū)劃分來(lái)看，E1、E2、E3號(hào)街路綠地土壤的pH值、容重較高；D1、D2、D3號(hào)公園綠地土壤的孔隙度、含水量、有機(jī)質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀相對(duì)較高，這與公園土壤所處的生態(tài)環(huán)境有一定的關(guān)系。
從各土樣采集地點(diǎn)的功能區(qū)劃分來(lái)看，E1、E2號(hào)街路的Cu、Cd重金屬含量都較高，A1、A2號(hào)居住小區(qū)的土壤含Zn量較高，C1、C2號(hào)交通要塞的土壤含Pb量較高。
2.2評(píng)價(jià)方法
土壤污染評(píng)價(jià)是土壤環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評(píng)價(jià)的核心部分，主要包括單項(xiàng)（單因子）污染評(píng)價(jià)和多項(xiàng)（多因子）污染綜合評(píng)價(jià)［6］。
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2．2．1單項(xiàng)污染分級(jí)指數(shù)法污染分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)參考吉林省地質(zhì)調(diào)查院《東北平原長(zhǎng)春經(jīng)濟(jì)區(qū)區(qū)域環(huán)境地球化學(xué)調(diào)查與評(píng)價(jià)》項(xiàng)目報(bào)告，以測(cè)區(qū)土壤地球化學(xué)背景為基礎(chǔ)，借鑒國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，確定污染分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。以測(cè)區(qū)背景上限為重金屬元素累積起始值（Xa），國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的二類標(biāo)準(zhǔn)作為污染起始值（Xc），土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的三類標(biāo)準(zhǔn)作為重污染起始值（Xp）（表2）。
污染分級(jí)指數(shù)是指某一污染物影響下的環(huán)境污染指數(shù)，可以反映出各污染物的污染程度。根據(jù)公式（1）計(jì)算出的單項(xiàng)污染分級(jí)指數(shù)，對(duì)單項(xiàng)污染程度進(jìn)行分級(jí)。
Ci≤Xa時(shí)，Pi＝Ci／Xa
Xa＜Ci≤Xc時(shí)，Pi＝1＋（Ci－Xa）／（Xc－Xa）
Xc＜Ci≤Xp時(shí)，Pi＝2＋（Ci－Xc）／（Xp－Xc）（1）
Ci≥Xp時(shí)，Pi＝3＋（Ci－Xp）／（Xp－Xc）
式中，Pi為污染分級(jí)指數(shù)，Ci為土壤中污染物i的實(shí)測(cè)濃度值，Xa為累積起始值，Xc為污染起始值，Xp為重污染起始值。土壤單項(xiàng)污染指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表3。
2．2．2內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法單項(xiàng)污染分級(jí)指數(shù)法評(píng)價(jià)長(zhǎng)春市土壤重金屬污染狀況，只能分別了解每種重金屬在長(zhǎng)春市表層土壤的污染狀況。內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法評(píng)價(jià)長(zhǎng)春市土壤重金屬污染狀況則可以了解這4種重金屬在長(zhǎng)春市表層土壤的綜合污染狀況。
為了突出環(huán)境要素中濃度最大的污染物對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響，采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法對(duì)研究區(qū)土壤重金屬污染進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)［6，7］，計(jì)算公式為：
P綜＝［（Pimax2＋Piave2）／2］1／2 （2）
式中，P綜為內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)，Pi為單項(xiàng)污染分級(jí)指數(shù)，計(jì)算公式見公式（1），Pimax為所有元素污染指數(shù)最大值，Piave為所有元素污染指數(shù)平均值。內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)反映了各種污染物對(duì)土壤的作用，同時(shí)突出了高濃度污染物對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量的影響，可按內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)劃定污染等級(jí)，其中土壤污染評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表4。
2．3土壤重金屬污染評(píng)價(jià)
評(píng)價(jià)方法采用單項(xiàng)污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法。內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)全面反映了各污染物對(duì)土壤污染的不同程度，同時(shí)又突出高濃度對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量的影響，因此用來(lái)評(píng)定和劃分土壤質(zhì)量等級(jí)更為客觀。評(píng)價(jià)結(jié)果見表5。從表5中的單項(xiàng)污染分級(jí)指數(shù)可以看出，樣區(qū)A3、B1、B2、B3的土壤Cd質(zhì)量等級(jí)為清潔，樣區(qū)C1、E1、E2的土壤已受到Cu的輕污染；其他樣點(diǎn)的各項(xiàng)污染因子為潛在污染。從各樣區(qū)綜合污染指數(shù)可知，土壤均受到輕度污染，這是由于樣區(qū)周圍沒(méi)有較大規(guī)模的重金屬污染企業(yè)，而其他污染源的污染也應(yīng)得到足夠重視，如汽車尾氣中的Pb、居民生活垃圾中的Zn等。E1、E2的綠地土壤如果不進(jìn)行適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)管理，慢慢也會(huì)變成重度污染。
對(duì)各功能區(qū)重金屬單項(xiàng)污染平均值進(jìn)行比較，Cu單項(xiàng)污染的大小順序?yàn)樾^(qū)＜學(xué)校＜公園＜廣場(chǎng)＜街路；Zn單項(xiàng)污染的大小順序?yàn)閷W(xué)校＜廣場(chǎng)＜街路＜公園＜小區(qū)；Pb單項(xiàng)污染的大小順序?yàn)樾^(qū)＜學(xué)校＜公園＜廣場(chǎng)＜街路；Cd單項(xiàng)污染的大小順序?yàn)閷W(xué)校＜小區(qū)＜公園＜廣場(chǎng)＜街路；各功能區(qū)重金屬平均值綜合污染進(jìn)行比較，其大小為學(xué)校＜小區(qū)＜公園＜廣場(chǎng)＜街路。
3結(jié)論與討論
1）長(zhǎng)春市朝陽(yáng)區(qū)表層土壤中各重金屬元素含量變化范圍較大，表明城市表層土壤中重金屬元素已在一定程度上受到人為源輸入的影響，但與其他開發(fā)歷史較長(zhǎng)的城市相比，長(zhǎng)春市城區(qū)表層土壤中重金屬元素含量總體上較低。
2）分析結(jié)果表明，長(zhǎng)春市城區(qū)表層土壤中不同重金屬來(lái)源存在著差異，其中Cu、Pb和Zn主要來(lái)自交通污染；而工業(yè)污染和居民生活污染也不容忽視，Cd主要來(lái)源于工業(yè)源及化肥施用。
3）試驗(yàn)選取具有代表性樣區(qū)，其結(jié)果反映朝陽(yáng)區(qū)目前總體的重金屬污染的現(xiàn)狀，但還需對(duì)多種樣品（如土壤樣品、大氣干濕沉降樣品、水樣品、植物樣品、有機(jī)樣品等）進(jìn)行綜合分析研究，想要更加準(zhǔn)確地反映該區(qū)的土壤質(zhì)量，需要更進(jìn)一步的詳細(xì)調(diào)查。因此，在進(jìn)行重金屬源解析時(shí)應(yīng)該結(jié)合各元素含量的空間分布特征及其周圍環(huán)境狀況進(jìn)行更加詳細(xì)的研究。
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篇5
關(guān)鍵詞：退化喀斯特植被；恢復(fù)序列；BIOLOG－ECO測(cè)試法；土壤微生物群落；孔顏色平均變化值
中圖分類號(hào)：Q938．1＋5；S154．37文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：0439－8114（2011）12－2416-03
Changes of Soil Microbial Community’s AWCD during the Restoration of Degraded Karst Vegetation in Huajiang of Guizhou
WEI Yuan1，3，ZHANG Jin－chi2，YU Yuan－chun2，YU Li－fei3
（1． School of Resources and Environmental Management， Guizhou College of Finance and Economics， Guiyang 550004， China；
2．College of Forest and Environment， Nanjing Forestry University， Nanjing 210037，China；
3． College of Forestry， Guizhou University， Guiyang 550025，China）
Abstract： The average well color development（AWCD） of soil microorganism community in rhizosphere， non－rhizosphere， different microhabitats and different soil layers during the restoration of degraded karst vegetation was studied using the BIOLOG－ECO test methods． AWCD of non－rhizosphere soil were significantly lower than that of rhizosphere soil in four recovery stages． which indicated that the number of microbial individual and population in rhizosphere soil of degraded karst forest during restoration was more． The metabolic function of soil microorganism community took on vertical change characteristic． AWCD of A layer soil were significantly higher than B layer soil in four recovery stages， which meant that the ability of soil microorganisms using single carbon substrate decreased with the increasing of soil depth． AWCD of soil microorganisms in rhizosphere， non－rhizosphere， different microhabitats and different soil layers increased with the prolonging of incubation time． The ability of soil microorganisms using single carbon substrate was weak at the beginning， then strong， weak at last， and was the strongest during 48 h to 144 h of incubation time． Moreover， the change of AWCD of soil microorganisms in different vegetation restoration stage was as follows， arboreal community stage ＞ shrubby community stage ＞ herbaceous community stage ＞ bare land stage， indicating that the number of soil microbial species and individuals increased gradually with the vegetation restoration． The increase of soil microbial species and individuals could promote material cycling and energy flow of soil， improve soil quality， and was helpful for the restoration and reconstruction of degraded karst vegetation．
Key words： degraded karst vegetation； restoration sequence； BIOLOG－ECO test methods；soil microbial community； average well color development （AWCD）
土壤是植物生長(zhǎng)的主要環(huán)境因子之一，退化喀斯特植物群落的演替過(guò)程也是植物與土壤相互影響和作用的過(guò)程。退化喀斯特植物群落動(dòng)態(tài)變化的最根本反映是演替。植物群落動(dòng)態(tài)變化過(guò)程物種的出現(xiàn)與消亡是由于群落內(nèi)部的生物機(jī)制與外部環(huán)境相互作用而產(chǎn)生，在這個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程中群落內(nèi)部的相互作用機(jī)制在制約物種的消亡中扮演了比較重要的角色［1，2］。Xu等［3］研究了火山森林植被與溫度對(duì)土壤微生物活性的影響， 蔡艷等［4］對(duì)茶園土壤微生物區(qū)系和酶活性進(jìn)行了研究，Zhang等［5］研究了典型喀斯特動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境敏感性，任京辰等［6］進(jìn)行了土壤的養(yǎng)分庫(kù)量、微生物活性與功能及土壤酶活性等化學(xué)分析，指出在分析喀斯特土壤和生態(tài)系統(tǒng)退化過(guò)程的本質(zhì)以及評(píng)價(jià)生態(tài)恢復(fù)的效應(yīng)時(shí)，不僅應(yīng)將微生物生物量碳和總養(yǎng)分庫(kù)指標(biāo)作為喀斯特退化土壤恢復(fù)的指標(biāo)，更應(yīng)將微生物區(qū)系的質(zhì)量和功能指標(biāo)納入關(guān)鍵評(píng)價(jià)內(nèi)容。
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土壤微生物群落代謝功能信息對(duì)于明確不同環(huán)境中微生物群落的作用具有重要意義。隨著退化喀斯特植被的恢復(fù)，土壤微生物群落的數(shù)量和多樣性都會(huì)受到影響，從而間接地影響到土壤中的各種生物化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程，最終影響土壤肥力和土壤生態(tài)系統(tǒng)的平衡。采用 BIOLOG－ECO微平板碳源底物利用為基礎(chǔ)的定量分析，為描述微生物群落功能多樣性提供了一種簡(jiǎn)單、快速的方法［7－9］。以BIOLOG－ECO微平板微生物分析系統(tǒng)為主要手段，研究了貴州喀斯特高原生態(tài)綜合治理示范區(qū)不同恢復(fù)階段土壤微生物群落AWCD的變化，以期為研究退化群落恢復(fù)機(jī)理，構(gòu)建恢復(fù)技術(shù)體系提供科學(xué)依據(jù)。
1材料與方法
1．1研究區(qū)概況
研究區(qū)概況參見文獻(xiàn)［10］。研究區(qū)內(nèi)退化植被恢復(fù)過(guò)程分為裸地階段（Ⅰ）、草本群落階段（Ⅱ）、灌木群落階段（Ⅲ）和喬木群落階段（Ⅳ）4個(gè)階段。各階段主要組成物種參見文獻(xiàn)［10］。
1．2供試材料
1．2．1供試土樣供試土壤樣品采自貴州的花江退化喀斯特植被不同恢復(fù)階段（裸地階段、草本群落階段、灌木群落階段、喬木群落階段）的不同生境（土面、石槽、石溝、石縫、石洞、石面）、不同層次（A層和B層）及根際、非根際的土壤。土壤采集方法及供試土壤的基本情況參見文獻(xiàn)［10］。
1．2．2儀器設(shè)備BIOLOG－ECO微平板購(gòu)自美國(guó)BIOLOG公司（BIOLOG Inc.，Hayward，CA，USA），酶標(biāo)儀為美國(guó)寶特公司生產(chǎn)的ELX 808型動(dòng)力學(xué)定量繪圖酶標(biāo)儀。
1．3BIOLOG-ECO微平板分析
土壤微生物群落功能多樣性采用BIOLOG-ECO測(cè)試法［11－13］。微生物底物利用模式用含有31種不同底物和一個(gè)空白（水）的BIOLOG－ECO微平板。具體操作參見文獻(xiàn)［10］。
土壤微生物群落BIOLOG-ECO代謝剖面的表達(dá)采用每孔顏色平均變化率（Average well color development，AWCD），AWCD的計(jì)算公式為：
AWCD＝Σ（C－R）／n
其中，C為每一個(gè)微孔的光密度值， R為
BIOLOG-ECO微平板空白微孔的光密度值，n為
BIOLOG－ECO微平板碳源底物的種類，n＝31。
1．4數(shù)據(jù)處理
應(yīng)用Excel 2003和SPSS 12．0對(duì)BIOLOG－
ECO微平板培養(yǎng)測(cè)試的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
2結(jié)果與分析
BIOLOG－ECO微平板AWCD是反映土壤微生物群落功能多樣性的一個(gè)重要指標(biāo)［14］。從理論上分析，土壤微生物個(gè)體數(shù)量多且種群豐富，AWCD可達(dá)到較大值；若土壤微生物個(gè)體數(shù)量少而種群豐富，則開始時(shí)AWCD較小，但隨著培養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng)，微平板中豐富的碳源底物使微生物不斷繁殖，所以AWCD逐漸增加；若種群豐富度差（即種類少），而某些種類的微生物數(shù)量多，則培養(yǎng)開始時(shí)AWCD增加較快，但較早達(dá)到最大恒定值，因?yàn)楫?dāng)能被利用的碳源底物消耗盡以后，AWCD就不再增加。因此，土壤中不同的微生物群落結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生不同的碳源底物利用模式。
2．1根際和非根際土壤AWCD的變化
在土壤中，由于根際是一個(gè)特殊生態(tài)環(huán)境，因此在根際的土壤微生物比非根際的土壤微生物在數(shù)量和類型上都要多，它們?cè)诟瞪系姆敝澈头植际芨瞪L(zhǎng)發(fā)育的影響而表現(xiàn)出較為明顯的根際效應(yīng)。因此根際土壤微生物群落成為研究的熱點(diǎn)。
土壤AWCD的根際和非根際變化如圖1。從圖1可見，根際、非根際土壤AWCD的變化均隨植被恢復(fù)而增加，且表現(xiàn)出R＞S的特點(diǎn)，與非根際土壤相比，植被恢復(fù)過(guò)程中根際土壤微生物個(gè)體數(shù)量多且種群豐富。這主要是因?yàn)楦H分泌物多，為土壤微生物提供了豐富的碳源和能源，促進(jìn)了土壤微生物的活動(dòng)與繁殖。3個(gè)恢復(fù)階段根際、非根際土壤AWCD均隨培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而提高，可以看出在36 h之內(nèi)AWCD很小，表明在36 h之內(nèi)碳源底物基本上未被土壤微生物利用，在48 h以后，AWCD急劇升高，說(shuō)明此時(shí)碳源底物開始被微生物大幅度地利用，根際土壤微生物利用碳源底物的能力較非根際強(qiáng)，此后的96 h內(nèi)碳源底物的利用都呈較快增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，144 h AWCD基本達(dá)到最大恒定值（R＞S），土壤微生物利用碳源底物的能力基本穩(wěn)定。
2．2AWCD的垂直變化
植被恢復(fù)過(guò)程中AWCD的垂直變化如圖2。圖2中反映了BIOLOG－ECO微平板中A、B層土壤樣品AWCD隨培養(yǎng)時(shí)間變化的情況。從圖2中可以看出，4個(gè)恢復(fù)階段AWCD在土壤剖面上均表現(xiàn)出垂直分布特征，即A層AWCD高，隨著土層深度的增加，B層土壤逐漸降低，不同土層深度土壤AWCD不同，表現(xiàn)為A＞B層的特點(diǎn)，變化趨勢(shì)基本一致，分析表明與B層土壤相比，A層土壤微生物個(gè)體數(shù)量多且種群豐富，利用單一碳源底物的能力強(qiáng)。植被恢復(fù)過(guò)程中土壤AWCD均隨著土層的加深而急劇減小，這主要是由于土壤表層積累了較多的枯枝落葉和腐殖質(zhì)，有機(jī)質(zhì)含量高（A層土壤有機(jī)質(zhì)是B層的1．404倍），有較充分的營(yíng)養(yǎng)源以利于土壤微生物的生長(zhǎng)，且土壤容重變小，空隙度變大，水熱條件和通氣狀況好，有利于土壤微生物活動(dòng)，使微生物生長(zhǎng)更旺盛；隨著土層的加深，有機(jī)質(zhì)及水氣條件變差，從而使得微生物數(shù)量大大減少，利用碳源底物的能力減弱，AWCD也隨之減小。土壤垂直剖面的AWCD均呈現(xiàn)出隨植被的恢復(fù)而增大的變化特點(diǎn)，這與土壤微生物的數(shù)量變化相一致［9，15］。4個(gè)恢復(fù)階段土壤垂直剖面的AWCD均隨培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而增大，微生物利用單一碳源底物的能力表現(xiàn)出“弱―強(qiáng)―弱”的變化趨勢(shì)，說(shuō)明土壤微生物在培養(yǎng)時(shí)間48～144 h之間利用單一碳源底物的能力最強(qiáng)。
2．3AWCD的生境變化
AWCD是反映土壤微生物活性，即利用單一碳源底物能力的一個(gè)重要指標(biāo)［16］。退化喀斯特地區(qū)高度異質(zhì)性的生境中微生物的數(shù)量不同，其利用單一碳源底物的能力也不同。圖3分析了退化喀斯特植被恢復(fù)過(guò)程中6種小生境內(nèi)土壤微生物利用單一碳源底物的能力。
由圖3可見，4個(gè)恢復(fù)階段6種小生境內(nèi)AWCD均隨培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而增大，說(shuō)明微生物活性隨培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而增強(qiáng)。植被恢復(fù)過(guò)程中不同生境土壤微生物利用單一碳源的能力的大小順序裸地階段為石槽＞石溝＞土面＞石縫＞石洞＞石面，草本群落階段為石溝＞石槽＞石縫＞土面＞石面＞石洞，灌木群落階段和喬木群落階段為石溝＞土面＞石槽＞石面＞石縫＞石洞。隨著植被恢復(fù)，不同生境土壤微生物利用單一碳源底物的能力總體上表現(xiàn)為石溝生境最強(qiáng)，因?yàn)槭瘻蟽?nèi)小氣候受兩側(cè)石面和土面的影響，具有排水、土壤物質(zhì)交換較通暢、抗?jié)晨购的芰?qiáng)的特點(diǎn)，微生物數(shù)量多且種群豐富。植被恢復(fù)早期，石面生境AWCD最小，而后期卻比石洞、石縫兩個(gè)生境的大，這是因?yàn)槭姹砻鏇](méi)有成片土壤，表面多不平，凹陷處可積累枯枝落葉，無(wú)土壤或瘠薄，石面是最嚴(yán)酷的一種小生境，但隨著植被的演替，其表面只長(zhǎng)有苔蘚、地衣及蕨類等，萌發(fā)力強(qiáng)的植物種子發(fā)芽后根系沿表面穿竄進(jìn)入裂隙石縫，形成“根抱石”、“根貼石”景觀，土壤微生物數(shù)量和種群逐漸增多，有利于退化喀斯特植被的恢復(fù)。
3結(jié)論與討論
研究通過(guò)BIOLOG－ECO微平板測(cè)試植被恢復(fù)過(guò)程中土壤微生物群落AWCD的變化，較好地區(qū)分了微生物群落功能多樣性和差異，分析結(jié)果表明，不同生境、不同層次、根際及非根際的土壤微生物群落有一定的變化。
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1）從根際、非根際的變化來(lái)看，4個(gè)恢復(fù)階段非根際土壤微生物AWCD均明顯低于根際土壤，表現(xiàn)出R＞S的特點(diǎn)，說(shuō)明與非根際土壤相比，植被恢復(fù)過(guò)程中根際土壤微生物個(gè)體數(shù)量多且種群豐富。根系分泌物較多使根際土壤微生物C、N源在數(shù)量和結(jié)構(gòu)等方面發(fā)生改變［17］，從而可能會(huì)引起土壤微生物數(shù)量發(fā)生變化，這有待于進(jìn)一步研究。
2）在土壤剖面上，微生物群落功能多樣性具有垂直的變化規(guī)律，4個(gè)恢復(fù)階段A層土壤微生物AWCD明顯高于B層土壤，表明隨著土層的加深土壤微生物活性下降，能利用有效碳源底物的微生物數(shù)量減少、微生物對(duì)單一碳源底物的利用能力降低，最終導(dǎo)致土壤微生物群落代謝功能發(fā)生變化，這還需要從土壤微生物群落結(jié)構(gòu)加以進(jìn)一步解釋。從不同生境變化來(lái)看，隨著植被恢復(fù)，不同生境土壤微生物利用單一碳源底物的能力總體上表現(xiàn)為石溝生境最強(qiáng)，因?yàn)槭瘻蟽?nèi)小氣候受兩側(cè)石面和土面的影響，具有排水、土壤物質(zhì)交換通暢、抗?jié)晨购的芰?qiáng)的特點(diǎn)，微生物數(shù)量較多且種群豐富，有利于退化喀斯特植被的恢復(fù)。當(dāng)然這一點(diǎn)還有待更多的試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證。
3）植被恢復(fù)過(guò)程中不同生境、不同層次、根際及非根際的土壤微生物AWCD均隨培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而增大，微生物利用單一碳源底物的能力表現(xiàn)出“弱―強(qiáng)―弱”的變化趨勢(shì)，說(shuō)明土壤微生物在培養(yǎng)時(shí)間48～144 h時(shí)利用單一碳源底物的能力最強(qiáng)；同時(shí)，AWCD均表現(xiàn)為喬木群落階段＞灌木群落階段＞草本群落階段＞裸地階段，這說(shuō)明隨著植被的恢復(fù)，土壤微生物種群及個(gè)體數(shù)逐漸增多且均勻，這與張紅等［18］的研究結(jié)果一致。隨著時(shí)間的推移，土壤表層的枯枝落葉逐漸腐解，給土壤提供了較厚的有機(jī)質(zhì)層，有效增加了土壤的肥力，促進(jìn)了植被的恢復(fù)。
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篇6
1.微生物肥料的概念
微生物肥料指的是由一種或多種有益微生物、培養(yǎng)基質(zhì)和添加劑配制而成的生物性肥料，也叫菌劑或菌肥，包括固氮菌類、磷細(xì)菌、鉀細(xì)菌、抗生菌類，還包括具有加速有機(jī)肥堆腐速度、除臭等功能的微生物菌劑。其中，固氮菌類包括共生固氮菌，如豆科作物的根瘤固氮菌、自生固氮菌和聯(lián)合固氮菌等。微生物肥料除含有活性微生物以外，還含有調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)的調(diào)節(jié)劑、氨基酸等功能。目前，市場(chǎng)上主要的肥料品種有硅酸鹽菌劑、復(fù)合菌劑和復(fù)合微生物肥料等。微生物肥料屬間接性肥料，是以功能微生物為主體，以優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥為基質(zhì)，輔以少量化肥制成的生物復(fù)混肥，它集合了各類肥料的優(yōu)點(diǎn)，既具有高肥效，又具有刺激作物生長(zhǎng)及提高作物抗病能力的作用，同時(shí)還具有改良土壤、培肥地力、激活遲效態(tài)養(yǎng)分、節(jié)本增效等特點(diǎn)。
2.微生物肥料的主要功能及特點(diǎn)
2.1 微生物肥料的主要功能 固氮生物肥料可增加土壤中氮素來(lái)源，有溶解磷、鉀作用的微生物可產(chǎn)生多種有機(jī)酸，通過(guò)螯合作用促進(jìn)難溶性磷和緩效鉀的釋放，根際微生物還可以產(chǎn)生誘導(dǎo)物提壤酶，有利于根際土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化以利于植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用。生物菌肥還含有大量的微生物活體，施入土壤后，使土壤中微生物數(shù)量、酶活性顯著增加，促進(jìn)土壤難溶性礦物養(yǎng)分的釋放。同時(shí)，某些微生物能產(chǎn)生植物激素，從而促進(jìn)作物生長(zhǎng)，有些真菌還能分解土壤中的有機(jī)物質(zhì)，釋放糖類，促進(jìn)固氮菌的生長(zhǎng)，進(jìn)一步提高土壤養(yǎng)分的有效性，而隨著有益微生物的增加，還有拮抗病原生物的作用。
2.2 微生物肥料的主要特點(diǎn) 能有效改善土壤物理性狀，保護(hù)土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力，防治土壤生態(tài)環(huán)境污染；肥效持久，有效提高肥料利用率；緩解或減少農(nóng)產(chǎn)品污染，提高作物產(chǎn)量且能改善作物品質(zhì)；可作為土壤凈化劑，有效分解土壤廢棄物；對(duì)靶標(biāo)害物具有極高的選擇性，能夠作為殺蟲劑行使農(nóng)藥職能；能產(chǎn)生糖類物質(zhì)，與植物黏液、礦物胚體和有機(jī)膠體結(jié)合在一起，可改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)土壤的物理性能，減少土壤顆粒的損失，在一定條件下，還能參與土壤腐殖質(zhì)的形成。
3.微生物肥料的施用方法
微生物肥料是活體肥料，主要靠大量有益微生物的生命活動(dòng)來(lái)完成主要功能。只有有益微生物處于旺盛的繁殖和新陳代謝的情況下，物質(zhì)轉(zhuǎn)化和有益代謝產(chǎn)物才能不斷形成。因此，微生物肥料的施用效果與周圍環(huán)境條件密切相關(guān)。
生物復(fù)混肥的施用可顯著提高土壤有效氮、磷、鉀含量。生物有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥可顯著提高土壤微生物活性以及土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性，同時(shí)還可促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)的分解轉(zhuǎn)化和速效養(yǎng)分的釋放。目前，微生物肥料主要用于拌種、作物蘸根、葉面噴施、秸稈腐解和堆肥發(fā)酵等。作為一項(xiàng)新的農(nóng)業(yè)措施，追施微生物肥料在改善作物品質(zhì)、保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境以及發(fā)展高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效農(nóng)業(yè)方面的作用已引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的普遍重視。
篇7
關(guān)鍵詞：河道；生態(tài)護(hù)坡；技術(shù)；功能評(píng)估
傳統(tǒng)的護(hù)坡形式雖然可以達(dá)到排澇，行洪，保持水土等目的，但卻嚴(yán)重影響了生態(tài)環(huán)境，引起生態(tài)退化。目前生態(tài)護(hù)坡在河道治理中得到了廣泛的應(yīng)用，它不僅具有保護(hù)傳統(tǒng)護(hù)坡的功能，還可實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧共處。本文以某地生態(tài)河道為例進(jìn)行生態(tài)護(hù)坡技術(shù)研究，主要集中在復(fù)合式生物穩(wěn)定、土壤生物工程護(hù)坡及全系列生態(tài)護(hù)坡三種重點(diǎn)技術(shù)，并結(jié)合三種技術(shù)來(lái)評(píng)估其護(hù)坡生態(tài)功能，以供參考。
一、生態(tài)護(hù)坡相關(guān)概述
（一）功能
生態(tài)護(hù)坡是綜合工程力學(xué)、土壤學(xué)、生態(tài)學(xué)和植物學(xué)等學(xué)科的基本知識(shí)對(duì)斜坡或邊坡進(jìn)行支護(hù)，以此形成由植物或工程植物組成的綜合護(hù)坡系統(tǒng)的護(hù)坡技術(shù)。應(yīng)追求以下三種功能：（1）防止水土流失：能降低坡體孔隙水壓力，控制土粒流失，截留降雨。（2）護(hù)坡功能：植被的淺根有加筋作用，深根有錨固作用。（3）改善環(huán)境功能：被破壞的生態(tài)環(huán)境都通過(guò)植被修復(fù)，減少光污染，降低噪音，保障行車安全，促進(jìn)有機(jī)污染物的降解，凈化空氣。
（二）類型
1.客土植生植物護(hù)坡：將抗蒸騰劑、團(tuán)粒劑、保水劑、粘合劑、緩釋復(fù)合肥、泥炭土、腐殖土等一系列材料制作成客土并經(jīng)過(guò)專用機(jī)械攪拌后吹附到坡面上，從而形成一定厚度的客土層。優(yōu)點(diǎn)：有較好的抗旱性、客土與坡面的結(jié)合牢固、機(jī)械化程度高、施工簡(jiǎn)單、植被防護(hù)效果好，適用于風(fēng)化巖及硬質(zhì)土砂地，道路邊坡等。缺點(diǎn)：不適用已經(jīng)長(zhǎng)期受到浸水的地區(qū)，要求邊坡穩(wěn)定和坡度大。
2.生態(tài)袋護(hù)坡：利用人工造土工布料制作成生態(tài)袋，植物在裝有土的生態(tài)袋中生長(zhǎng)，這是一種修復(fù)環(huán)境和邊坡的護(hù)坡技術(shù)。優(yōu)點(diǎn)：對(duì)結(jié)構(gòu)基本不會(huì)產(chǎn)生滲水壓力，有很好的水環(huán)境和潮濕環(huán)境的適用性，施工方便快捷。缺點(diǎn)：整體穩(wěn)定性較差，受控制環(huán)境和后期植被生存條件限制。
3.人工種草護(hù)坡：是一種傳統(tǒng)邊坡植物防護(hù)措施，指在邊坡坡面利用人工簡(jiǎn)單播撒草種，多用于坡度較緩和邊坡高度不高的草類生長(zhǎng)的土質(zhì)路塹邊坡防護(hù)工程。優(yōu)點(diǎn)：造價(jià)低廉，施工簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：種草成活率較低，草籽會(huì)因播散不均勻?qū)е卤挥晁疀_走，護(hù)坡效果不滿意，以致坡面表土流失，坡面沖溝，需在后續(xù)進(jìn)行大量的修復(fù)工程和整治坡病害。
二、河道生態(tài)護(hù)坡的重點(diǎn)技術(shù)
（一）復(fù)合式生物穩(wěn)定技術(shù)
復(fù)合式生物護(hù)坡技術(shù)是一種復(fù)合式生態(tài)護(hù)坡技術(shù)，主要用于修復(fù)那些出現(xiàn)整體滑塌和侵蝕非常嚴(yán)重的陡坡。它由生物技術(shù)與工程技術(shù)組成，其技術(shù)核心是植生基質(zhì)材料，強(qiáng)調(diào)活性植物與工程措施相結(jié)合，依靠復(fù)合材料網(wǎng)、錨桿、植生基質(zhì)、和植被的共同作用來(lái)達(dá)到對(duì)坡面進(jìn)行防護(hù)和綠化的目的。
（二）土壤生物工程護(hù)坡
土壤生物工程，其主要結(jié)構(gòu)元素由旺盛生命力的莖、根、完整的植物組成，在邊坡的不用位置按一定的方式、方式和序列來(lái)進(jìn)行掩埋、種植和扦插，實(shí)現(xiàn)生態(tài)修復(fù)、加固邊坡和控制水土流失。是一種邊坡生物防護(hù)工程技術(shù)。此技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于生態(tài)環(huán)境恢復(fù)快、護(hù)坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、景觀效果較好、費(fèi)用低廉及養(yǎng)護(hù)要求低。護(hù)坡的主要結(jié)構(gòu)是速生類的本地植物，如楊、柳，種植方式各不相同，主要有柴籠、活枝扦插、灌叢墊三種工程類型，在一些土質(zhì)疏松、土壤侵蝕嚴(yán)重、景觀要求較低的郊區(qū)河段廣泛應(yīng)用。
（三）全系列生態(tài)護(hù)坡
全系列生態(tài)護(hù)坡主要應(yīng)用在那些植被稀少、表現(xiàn)土壤侵蝕、景觀要求較高的河段。從坡腳直到坡頂種植一系列護(hù)坡植物，如濕生植物（喬、灌、草）、沉水植物、挺水植物和浮葉植物，以此來(lái)形成多層次生態(tài)防護(hù)，可以同時(shí)兼顧景觀功能和生態(tài)功能。
三、河道生態(tài)護(hù)坡功能評(píng)估
生態(tài)護(hù)坡工程在自我組織的過(guò)程中不斷強(qiáng)化維護(hù)河岸的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和提高河岸的生態(tài)穩(wěn)定性兩方面生態(tài)功能，以此來(lái)穩(wěn)固河岸物理生境的完整和保證整個(gè)河流生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展。本文所研究的河道生態(tài)護(hù)坡工程共使用了2年時(shí)間，之后持續(xù)的生態(tài)監(jiān)測(cè)完工的護(hù)坡工程，評(píng)估生態(tài)護(hù)坡工程的生態(tài)功能。
（一）監(jiān)測(cè)指標(biāo)與方法
選取每種類型的生態(tài)護(hù)坡2個(gè)-3個(gè)固定樣帶，之后監(jiān)測(cè)每個(gè)樣帶的坡頂、坡腰及常水位等部位。將調(diào)查頻率設(shè)為每月1次在第一個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)，后續(xù)調(diào)查頻率為兩個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)，便于縱向比較，在連續(xù)出現(xiàn)晴天后進(jìn)行每次采樣。現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)挖掘若干整株的護(hù)坡植物，測(cè)定新生枝條的高度和密度和新生根系的長(zhǎng)度。土壤抗剪強(qiáng)度、含水率和緊實(shí)度。隨機(jī)選取從坡頂至常水位15個(gè)點(diǎn)，在坡頂、坡腰、近常水位各設(shè)5個(gè)點(diǎn)，可在每個(gè)點(diǎn)采用土壤3參數(shù)儀測(cè)定土壤含水率來(lái)減少土壤擾動(dòng)對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響，之后再利用國(guó)外剪力測(cè)量?jī)x測(cè)定土壤抗剪強(qiáng)度和土壤緊實(shí)度。
（二）監(jiān)測(cè)結(jié)果
1.護(hù)坡生物的生長(zhǎng)特性和生物量
植物具有良好的護(hù)坡工程性狀，始終是穩(wěn)固坡岸的關(guān)鍵積極因素，其枝葉具有有效的水文效應(yīng)，如降雨截留、土壤贈(zèng)滲、徑流延滯等作用，其根系具有支撐坡體和固結(jié)土壤的機(jī)械效應(yīng)，因此測(cè)定土壤生物工程和全系列生態(tài)護(hù)坡的護(hù)坡植物生長(zhǎng)特性和生物量十分有必要。
土壤生物工程的植物種植一般選擇在植物休眠期內(nèi)種植，本文研究的河道生態(tài)護(hù)坡采用柴籠、灌叢墊、活枝扦插三種類型，杞柳枝和垂柳枝是三種工程主要的使用的植物材料。柳枝在施工完成兩周后露出萌芽，之后每月增長(zhǎng)5-10cm，生長(zhǎng)速率最快的時(shí)間段在5-10月，每月增長(zhǎng)30-40cm，生長(zhǎng)速率較為緩慢的時(shí)間段為10-12月，每月增長(zhǎng)5cm。杞柳枝和垂柳枝因種植方式和植物材料性質(zhì)的原因其生長(zhǎng)狀況和生長(zhǎng)量都存有差異。后續(xù)換了新方法來(lái)測(cè)定，結(jié)果顯示新枝條的平均高度達(dá)1.5m以上，生長(zhǎng)深度超過(guò)1m，良好的防護(hù)了坡岸。灌叢墊在坡面生物量的增長(zhǎng)方面優(yōu)勢(shì)最明顯。植物的護(hù)坡效應(yīng)因土壤和植物體逐漸形成一個(gè)整體，效益也在不斷增強(qiáng)。
四、結(jié)語(yǔ)
總之，三種生態(tài)護(hù)坡重點(diǎn)技術(shù)主要集中在土壤的抗侵蝕性和護(hù)坡植物的固坡作用，改善坡岸生態(tài)環(huán)境，兼顧生態(tài)是目標(biāo)和景觀目標(biāo)等方面。三類重點(diǎn)生態(tài)護(hù)坡技術(shù)可充分發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，整合運(yùn)用，增加土地草本植物覆蓋度，提高生態(tài)穩(wěn)定性。除此之外，生態(tài)護(hù)坡工程要因地制宜，保證護(hù)坡工程本身的質(zhì)量和安全，改造人類生存環(huán)境，實(shí)現(xiàn)工程與環(huán)境的和諧統(tǒng)一。
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篇8
關(guān)鍵詞：城市，土壤，重金屬，綜述
1、采樣與測(cè)定
一般將城市劃分為若干功能區(qū)，在各功能區(qū)內(nèi)隨機(jī)布點(diǎn)，注意避開污染源；同時(shí)考慮地形、氣候等的影響，對(duì)某些部位多設(shè)采樣點(diǎn)，加強(qiáng)采樣。免費(fèi)論文參考網(wǎng)。采樣時(shí)，盡可能使用木頭或塑料工具，避免金屬工具直接與樣品接觸，對(duì)樣品造成污染。土壤采樣大多采取多點(diǎn)混合法，即一個(gè)地方采3-5個(gè)樣品（一般為邊長(zhǎng)1米的正方形區(qū)域的中心及四個(gè)頂點(diǎn)），就地混合為一個(gè)樣品，保證單個(gè)樣品重約1-2公斤。采好的樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，置于通風(fēng)處自然風(fēng)干，去除石塊及植物根葉。用“四分法”取部分土樣，用石英研缽進(jìn)行研磨，過(guò)塑料篩，裝入塑料袋，備用。
重金屬含量的測(cè)定可采取不通的方法，但必須按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的方法、材料、步驟進(jìn)行，同時(shí)每若干測(cè)定樣品間（如10個(gè)）需插入標(biāo)準(zhǔn)樣（如GSS系列）進(jìn)行全程質(zhì)量監(jiān)控，確保測(cè)定精度及儀器穩(wěn)定度。備用樣品可用HNO3-H2SO4-H2O2消化，以火焰原子吸收法測(cè)Cu、 Pb、 Zn濃度，石墨爐-原子吸收法測(cè)定Cd和As濃度。也可用X射線熒光光譜儀(XRF)進(jìn)行熒光分析，將備用樣品用壓樣機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)壓力下壓成片，待測(cè)。壓樣過(guò)程中應(yīng)用酒精擦壓樣機(jī)模具數(shù)次，確保干凈，防止樣品間污染。壓好的片可直接放入XRF中測(cè)定。若要提高測(cè)定精度，也可采用熔片法，因?yàn)槿燮上６刃?yīng)、礦物效應(yīng)，但成本較高，用時(shí)較長(zhǎng)。與傳統(tǒng)方法相比，X射線熒光光譜法更簡(jiǎn)潔、方便，但它不能完成Hg(具有揮發(fā)性)、Cd（含量過(guò)低）的測(cè)定。建議兩種方法結(jié)合使用。
2、污染特征
主要城市土壤重金屬污染嚴(yán)重。沈陽(yáng)市區(qū)土壤中鉛含量為26-2910.6mg/kg,平均為199.72 mg/kg，是對(duì)照區(qū)（33.3 mg/kg）的6倍，是沈陽(yáng)市土壤背景值（22.15 mg/kg）的9倍；烏魯木齊城市土壤中Cr、 Cu 、Pb 、Zn含量均很高，超出相應(yīng)土壤背景值1.65-2.84倍；北京市大興區(qū)表層土壤重金屬測(cè)定結(jié)果表明，Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Ni、Hg 、Co平均含量均高于當(dāng)?shù)乇尘爸担欢鴮?duì)上海市公園土壤研究發(fā)現(xiàn)，Cd的平均含量為背景值的3．1倍，Cr的平均含量與背景值基本相當(dāng)，Pb、Zn和Cu的平均含量分別為背景值的2.2倍、2.3倍和1.6倍。
3、評(píng)價(jià)方法
綜合污染指數(shù)法，即內(nèi)梅羅指污染數(shù)法，它既全面反映了污染物對(duì)土壤污染的不同程度，同時(shí)又突出高濃度對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量的影響，它的表示式為：P={(Pi2+Pimax2)/2}0.5，式中P為綜合污染指數(shù)，Pi為單因子污染指數(shù)的平均值，Pimax為單因子污染指數(shù)的最大值，P≤1，未污染；1<P≤2，輕度污染；2<P≤3，中度污染；P>3，重度污染。但其未考慮到當(dāng)?shù)乇尘爸怠５胤e累指數(shù)又稱Mull指數(shù)，是20世紀(jì)60年代晚期在歐洲發(fā)展起來(lái)的廣泛用于研究沉積物及其它物質(zhì)中重金屬污染程度的定量指標(biāo)，其表達(dá)式為Igeo=log2[ Cn/ ( k×Bn) ]，式中，Cn是元素n在沉積物中的含量；Bn是沉積物中該元素的地球化學(xué)背景值；k為考慮各地巖石差異可 能會(huì)引起背景值的變動(dòng)而取的系數(shù)(一般取值為1.5)，用來(lái)表征沉積特征、巖石地質(zhì)及其它影響。評(píng)價(jià)重金屬的污染，除必須考慮到人為污染因素、環(huán)境地球化學(xué)背景值外，還應(yīng)考慮到由于自然成巖作用可能會(huì)引起背景值變動(dòng)的因素。地累積指數(shù)法注意到了此因素，彌補(bǔ)了其它評(píng)價(jià)方法的不足。然而，背景值的確定又是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程，它一直是國(guó)內(nèi)外環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域關(guān)注的對(duì)象。
4、污染源解析
交通和工業(yè)生產(chǎn)。含鉛汽油的燃燒是城市Pb污染的重要來(lái)源。研究表明，各種汽油中Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4-1.0 mg/kg，汽車排放的尾氣中Pb更多，20-50μg/L。紐約市的研究資料表明，城市的交通流量和人口密度（對(duì)數(shù)）與表層土壤的Pb量呈正相關(guān)。此外，工業(yè)區(qū)原材料中多含有Pb，釋放后污染土壤，并在土壤中積累。交通邊緣帶機(jī)動(dòng)車輛含Cu零件的磨損是表層土壤中Cu含量增多的因素之一。工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，含Cu污染物排放量越來(lái)越多，也是Cu含量增多的重要原因。汽車輪胎添加劑中含有Zn，輪胎磨損產(chǎn)生的粉塵，是路邊土壤Zn污染的重要來(lái)源。有研究發(fā)現(xiàn)，在蘭州市主要十字路口處，車流量越大的地方表層土壤Cu，Zn，Pb污染越嚴(yán)重。電鍍、染料、制藥、皮革、顏料等鉻化合物制造企業(yè)排放的廢物中還有大量的Cr，是城市土壤Cr來(lái)源之一，另外，汽車表面老化也將釋放部分Cr。免費(fèi)論文參考網(wǎng)。電子設(shè)備、熒光燈泡、溫度計(jì)、電池及其它一些化學(xué)試劑的丟棄，是城市Hg污染的重要來(lái)源。
5、潛在危害
危害城市人群健康。日本的水俁病，就是因?yàn)闊龎A制造工業(yè)排放的廢水中含有汞，再經(jīng)生物作用變成有機(jī)汞后造成的，痛痛病，是由煉鋅工業(yè)和鎘電鍍工業(yè)所排放的鎘所致。另外，鎘還會(huì)損傷腎小管，出現(xiàn)糖尿病，還有鎘引起血壓升高，出現(xiàn)心血管病，甚至還有致癌、致畸的報(bào)道。砷對(duì)人體危害很大，它能使紅血球溶解，破壞正常生理功能，甚至致癌等。人體中鉛能與多種酶結(jié)合從而干擾有機(jī)體多方面的生理活動(dòng)，導(dǎo)致對(duì)全身器官產(chǎn)生危害。我國(guó)城市兒童鉛中毒問(wèn)題普遍存在，沈陽(yáng)是重工業(yè)城市，鉛污染無(wú)處不在，是我國(guó)受鉛污染危害較重的城市之一。沈陽(yáng)市約有50％的兒童為鉛污染的高危人群，其中80％的兒童血鉛水平超過(guò)正常標(biāo)準(zhǔn)(1Oμg/dL)。哈爾濱市的一項(xiàng)調(diào)查顯示，哈爾濱市O-2歲兒童鉛中毒發(fā)生率為45％ ，2-6歲兒童為46％。西安市及鄰近地區(qū)每年工農(nóng)業(yè)和民用燃煤1000萬(wàn)t左右，主要為渭北石炭 ：疊系煤，含鉛量為30 g/t左右，其每年排放到大氣中的鉛為200t左右，大量的鉛最終會(huì)發(fā)生沉降，進(jìn)入土壤，引起鉛中毒。
6、對(duì)策與建議
城市功能區(qū)的合理布局。大量研究證明，不同的城市功能區(qū)有不同的污染特征。免費(fèi)論文參考網(wǎng)。因此，應(yīng)綜合當(dāng)?shù)氐匦巍夂颉⒔?jīng)濟(jì)發(fā)展等因素，合理規(guī)劃城市布局，尤其是新建工業(yè)區(qū)的規(guī)模、位置，以確保盡可能少的區(qū)域、盡可能少的人口免受其排放的廢水、廢氣、廢渣的影響。
污染修復(fù)。一般分為物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)技術(shù)和生物修復(fù)三種。其中生物修復(fù)既安全又經(jīng)濟(jì)，同時(shí)還可以美化環(huán)境。它不破壞土壤生態(tài)環(huán)境，能使土壤保持好的結(jié)構(gòu)和肥力狀態(tài)，無(wú)需進(jìn)行二次處理就可種植其他植物。而且通過(guò)對(duì)生物的集中處理，造成二次污染的機(jī)會(huì)較少。對(duì)蘭州市裸露采樣點(diǎn)和綠化帶采樣點(diǎn)重金屬含量的對(duì)比分析表明，裸露采樣點(diǎn)表層土壤Cu、Zn、Pb的質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值比綠化帶采樣點(diǎn)的高，說(shuō)明綠化帶對(duì)重金屬污染有明顯的削減效應(yīng)。
參考文獻(xiàn):
[1]王金達(dá)，劉景雙，等.沈陽(yáng)市城市土壤和灰塵中鉛的分布特征[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2003，23(3)：300-304.
[2]劉玉燕，劉敏，等.烏魯木齊城市土壤中重金屬含量與影響機(jī)制探討[J].干旱區(qū)地理，2007，30(4)：552-556.
篇9
關(guān)健詞：蓄水保墑；造林；干旱地區(qū)
遼西地區(qū)屬于干旱的大陸性氣候，受西北部的內(nèi)蒙古高原氣候影響，形成了常年多風(fēng)少雨的現(xiàn)象，年降水量低于年蒸發(fā)量，水土保墑情況不容樂(lè)觀。植樹造林成為改善遼西地區(qū)生態(tài)環(huán)境的首選，要想成功植樹造林就要提高蓄水保墑技術(shù)。
一、整地技術(shù)
對(duì)需要植樹的地塊進(jìn)行全面的機(jī)械化整理。為抵制病蟲害的侵入，需要及時(shí)徹底地對(duì)采伐地開展清根工作，同時(shí)清理地面的枯枝敗葉。因?yàn)樵炝质窃诟珊档貐^(qū)，所以整地必須定在造林前的1～2個(gè)季度，因?yàn)檫@樣能夠有效調(diào)節(jié)土壤的水份情況，能夠使蓄水保墑工作獲得最佳效果，提高苗木的成活率。另外，遼西地區(qū)是大陸性季風(fēng)氣候，所以夏季高溫多雨，濕度相對(duì)大，土壤表面會(huì)有大量雜草的嫩莖或根系腐爛分解，增加了土壤中的有機(jī)質(zhì)含量。
二、苗木的選擇與保濕
苗木是造林的主體，因此在造林前要根據(jù)遼西地區(qū)干旱的實(shí)際情況，選擇適合這一地區(qū)的樹種。在選擇樹種時(shí)，要以優(yōu)化當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境為前提，同時(shí)還要能夠提高當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，以優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)為主導(dǎo)的耐旱苗木作為選擇要素。通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，一些遼西本地樹種因其根系發(fā)達(dá)、耐旱性強(qiáng)，對(duì)當(dāng)?shù)赝寥烙泻軓?qiáng)的適應(yīng)能力而成為首選。苗木栽植時(shí)保持苗木水分平衡是維持苗木成活率的基礎(chǔ)，也是造林成功的關(guān)鍵。所以，起苗前7d左右需要對(duì)苗木澆灌充足的水分。如果是容器苗，在起苗和運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中不要將容苗器弄碎，從而保證苗木根部完整；裸根苗不能傷根、傷樹干。在苗木運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中要注意苗木的保濕情況。在干旱和半干旱地區(qū)植樹造林的關(guān)健因素是水的保持和供應(yīng)。所以，在植苗前需要對(duì)土壤進(jìn)行疏松和平整，盡量調(diào)整土壤孔隙，增加土壤的水分含量，為提高造林成活率、保證樹木的生長(zhǎng)采取有效的措施。整地時(shí)間應(yīng)選在雨季之前，因?yàn)閯倓傉玫耐寥缐勄楹茫梢杂行П３炙帧?/p>
三、蓄水保墑具體方式
（一）覆蓋保墑媒介物，實(shí)行蓄水保墑
在土壤中添加能夠保墑的媒介物，人為地改善土壤的理化結(jié)構(gòu)，使土壤能夠增加蓄水功能，在苗木的土壤周圍做防水外泄處理，使水分能夠在土壤中保持從而保證樹木的生長(zhǎng)。另外，也可以在苗木的土壤上部覆蓋保溫膜或大量干樹葉等物質(zhì)，降低土壤表面的水分蒸發(fā)率，從而提高苗木對(duì)土壤中水分的有效利用率，達(dá)到蓄水保墑的效果，從而提高苗木的成活率。而覆蓋物材質(zhì)的不同也會(huì)對(duì)蓄水保墑效果產(chǎn)生不同的影響。沙石或樹葉之間有較大的空隙，所以降水能夠快速地滲入土壤內(nèi)，由于水分的蒸發(fā)需要通過(guò)形成水汽進(jìn)行，所以這種覆蓋方式也能有效地降低水分的外泄。另外一種是覆蓋人工薄膜，這種薄膜不透氣，可以將水分有效地隔離在干旱的空氣之外的土壤中，而產(chǎn)生良好的保濕作用，明顯提高蓄水保墑效果。覆蓋保墑媒介物能夠有效地防止土壤中水分的流失，使土壤能夠在一個(gè)水土平衡的環(huán)境下生存，為苗木的成活和生長(zhǎng)創(chuàng)造一個(gè)良好的外界環(huán)境，與不施加覆蓋物進(jìn)行蓄水保濕的苗木栽培地塊相比，這種方式的保水效果、苗木成活率和生長(zhǎng)率都較高。因?yàn)楦采w膜能夠最大限度地限制水分的流失和蒸發(fā)，使覆蓋物下的水分能夠形成良好的內(nèi)循環(huán)環(huán)境，可以在一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)形成良好的水分循環(huán)環(huán)境，能夠保持充足的土壤水分。經(jīng)測(cè)量結(jié)果得出，在覆蓋物下面的苗木含水量最高。
（二）使用保水劑，實(shí)行蓄水保墑
保水劑是一種高分子聚合物，其功能是能夠迅速吸收和保持高離子水及含鹽水分，保水劑不但具有超強(qiáng)的吸水功能，還具有反復(fù)不斷的吸水功能。近年來(lái)，在土壤中噴灑適量的保水劑（大部分用于苗木根部），是干旱地區(qū)的半干旱地區(qū)常用的蓄水保墑方式，利用這種方式可以在遼西地區(qū)的雨季來(lái)臨之前將苗木種植到土壤中，然后在土壤中灌注足夠的水，利用保水劑的作用，能夠供給苗木的成活和保持到雨季來(lái)臨之前的水分，從而降低人工澆水補(bǔ)水的費(fèi)用和勞動(dòng)力。
四、蓄水保墑對(duì)苗木成活的影響
以上所有的人工蓄水保墑的措施，都是為了改善苗木生長(zhǎng)的土壤的理化環(huán)境。同時(shí)也提高了蓄水保墑的土壤的性能，提高了林木的成活率與保證其正常生長(zhǎng)。
五、結(jié)語(yǔ)
利用土壤的蓄水保墑措施對(duì)苗木進(jìn)行栽培，大大提高了遼西地區(qū)的造林成活率。其中，遼西大部分地區(qū)采用施加有機(jī)肥料與覆蓋膜并用的方式來(lái)蓄水保墑，其不僅蓄水保濕效果良好，也會(huì)相應(yīng)地降低造林成本，這是一種非常適合遼西干旱地區(qū)苗木栽培的造林技術(shù)。
參考文獻(xiàn)：
[1]王斌瑞，羅彩霞，王克勤.國(guó)內(nèi)外土壤蓄水保墑技術(shù)研究動(dòng)態(tài)[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1997（2）：37-43.
篇10
關(guān)鍵詞 生物入侵；馬纓丹；根際土壤；土壤理化性質(zhì)
中圖分類號(hào) S451 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2016）20-0084-03
Effects of Lantana camara Invasion on Soil Physical-chemical Properties in Rhizosphere and Non-rhizosphere Zone
KANG Xiao-wu DAI Ting-ting
（Institute of Tropical and Subtropical Ecology，South China Agricultural University，Guangzhou Guangdong 510642）
Abstract The effects of L.camara invasion on rhizosphere and non-rhizosphere soil nutrients，soil enzyme activities，microbial biomass with microbial functional diversity were studied by quadrat experiment in the field.The experimental results showed that the invasion of L.camara significantly improved the content of soil organic matter，total nitrogen，total potassium，nitrogen，available phosphorus，potassium and microbial biomass carbon，nitrogen，phosphorus.At the same time，the invasion significantly improved the activity of soil urease，protease，sucrosemetabolic，cellulase，catalase and the metabolic activity，carbon source utilization and diversity index of soil microbial community.The promoting effect was higher on the rhizospheric soil than on the non-rhizospheric soil （bulk soil）.
Key words bioinvasion；Lantana camara；rhizosphere soil ；soil physical-chemical properties
馬纓丹（Lantana camara）為馬鞭草科（Verbenaceae）馬纓丹屬（Lantana）多年生常綠灌木，原產(chǎn)于熱帶美洲，現(xiàn)廣泛分布于熱帶、亞熱帶和溫帶地區(qū)，是世界上危害最嚴(yán)重的100種有害外來(lái)入侵物種之一[1]。馬纓丹作為一種外來(lái)入侵植物，植株繁殖能力強(qiáng)，蔓延迅速，能夠在短時(shí)間內(nèi)大面積侵占森林、果園、牧場(chǎng)和農(nóng)耕地，破壞當(dāng)?shù)氐纳锒鄻有院妥匀簧鷳B(tài)系統(tǒng)，并因其植株有毒而嚴(yán)重威脅到人畜健康和農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)[2-3]。1645 年馬纓丹作為一種觀賞花卉引入我國(guó)，現(xiàn)已在廣東、廣西、海南、云南等地大量蔓延擴(kuò)散，對(duì)當(dāng)?shù)氐纳锒鄻有浴⑥r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)安全造成嚴(yán)重威脅[4-5]。
有研究表明，一年蓬（Erigeron annual Fleabane）、加拿大蓬（Erigeron canadensis）、加拿大一枝黃花（Solidago canad-ensis）等植物入侵后對(duì)根際土壤理化性質(zhì)產(chǎn)生了不同程度的影響[5-6]；外來(lái)入侵植物紫莖澤蘭（Eupatorium adenopho-rum）、黃頂菊（Flaveria bidentis）等可以不同程度地提高入侵地土壤的全磷養(yǎng)分和速效養(yǎng)分[7-8]。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在馬纓丹的生物學(xué)特性、分布危害、防治以及開發(fā)利用等方面開展了大量的工作，但對(duì)馬纓丹植株的化感作用及其入侵對(duì)土壤微生態(tài)特性的影響研究較少[9-15]。筆者通過(guò)野外樣方試驗(yàn)，研究了馬纓丹入侵對(duì)根際、非根際的土壤養(yǎng)分、土壤酶活性、土壤微生物生物量與土壤微生物功能多樣性的影響效應(yīng)，旨在從化感作用、土壤反饋?zhàn)饔玫慕嵌忍剿黢R纓丹的入侵機(jī)制及入侵效應(yīng)，從而為更好地管理、控制馬纓丹的入侵危害提供科學(xué)依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)材料
馬纓丹單優(yōu)群落的根際土壤與非根際土壤均采自于華南農(nóng)業(yè)大學(xué)增城教學(xué)基地。
1.2 試驗(yàn)方法
在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)增城教學(xué)科研基地，選取馬纓丹單優(yōu)群落（馬纓丹植株覆蓋率80%～90%，群落高度150～250 cm，入侵年限大于6年）內(nèi)的健壯植株，用鋤頭挖取植株地下根系（0～20 cm），抖去根系上的大塊土壤，然后用細(xì)毛刷刷取根系表層黏貼的土壤，去除雜質(zhì)后作為根際土壤，而拌落后的大塊土壤作為非根際土壤；同時(shí)選取距離馬纓丹群落50 m以外，且周圍都沒(méi)有馬纓丹植株生長(zhǎng)的荒坡草地的表層土壤（0～10 cm）作為對(duì)照（CK）。每個(gè)處理3次重復(fù)，每次重復(fù)之間相隔200 m以上。將采集的土壤裝袋運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，其中一部分土樣置于室內(nèi)自然風(fēng)干，除去動(dòng)植物殘?bào)w，研磨過(guò)100目篩，用于土壤養(yǎng)分含量、土壤酶活性的測(cè)定分析；另一部分樣品暫時(shí)冷藏于-18 ℃冰箱，用于測(cè)定土壤微生物生物量碳、氮、磷。
1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法
所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)均在Microsoft Excel上完成處理，通過(guò)SPSS 13.0進(jìn)行方差分析（one way ANOVA），并采用Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。
2 結(jié)果與分析
2.1 馬纓丹入侵對(duì)根際、非根際土壤全量、速效養(yǎng)分的影響
2.1.1 土壤全量養(yǎng)分。土壤有機(jī)質(zhì)、全氮（TN）和全鉀（TK）含量在各處理中的變化規(guī)律一致，即根際土壤的含量最高，非根際土壤次之，CK的含量最小，各處理的差異顯著（表1）。其中與 CK相比，根際土壤的有機(jī)質(zhì)、TN和TK含量分別增加40.77%、38.13%、30.16%；而與非根際土壤相比，則分別增加23.24%、14.97%和13.11%。對(duì)于土壤TP含量，根際土壤分別比CK、非根際土壤增加65.22%、58.33%，差異顯著；而非根際土壤的TP含量雖略高于CK，但差異不顯著。說(shuō)明馬纓丹入侵能顯著提高自身根際的土壤有機(jī)質(zhì)、TN、TP和TK含量，同時(shí)也顯著提高非根際的土壤有機(jī)質(zhì)、TN和TK的含量，但相對(duì)而言，其對(duì)根際土壤養(yǎng)分的提升效果更加明顯。
2.1.2 土壤速效養(yǎng)分。在3個(gè)處理中，馬纓丹根際土壤的堿解氮含量最高，并且顯著高于非根際土壤和CK，而非根際土壤的堿解氮含量雖然略高于CK，但兩者的差異不顯著（表2）。對(duì)于土壤的速效磷、速效鉀含量，均表現(xiàn)為根際土壤的含量最高，非根際土壤的含量次之，CK的含量最低，各處理間的差異顯著。其中與CK相比，根際、非根際土壤的堿解氮含量分別增加32.67%和0.75%，速效磷含量分別增加87.14%和48.87%，速效鉀含量分別增加115.70%和62.72%，可見馬纓丹入侵能顯著提高土壤堿解氮、速效磷和速效鉀含量，尤其是對(duì)根際土壤的養(yǎng)分提升作用更強(qiáng)。
2.2 馬纓丹入侵對(duì)根際、非根際土壤酶活性的影響
與CK相比，馬纓丹入侵顯著提高了土壤脲酶、蛋白酶活性，其中根際土壤的脲酶、蛋白酶活性分別比CK提高104.06%和74.34%，非根際土壤的脲酶、蛋白酶活性也分別比CK增加45.53%和46.90%。可見，馬纓丹入侵對(duì)根際土壤脲酶、蛋白酶活性的促進(jìn)效果更強(qiáng)。土壤蔗糖酶、纖維素酶的活性變化也呈現(xiàn)類似的規(guī)律，即在3個(gè)處理中均表現(xiàn)為根際、非根際土壤的酶活性顯著高于CK，且根際土壤的酶活性亦顯著高于非根際土壤（表3）。其中根際、非根際土壤的蔗糖酶活性分別是CK的227.56%和157.11%，纖維素酶活性分別是CK的264.39%和161.73%。可見，馬纓丹入侵能顯著提高根際、非根際土壤中蔗糖酶和纖維素酶的活性，加強(qiáng)對(duì)土壤中有機(jī)碳的利用，并且這種增強(qiáng)效應(yīng)在根際土壤的表現(xiàn)更為顯著。另外，馬纓丹入侵亦能顯著提高自身根際、非根際土壤的過(guò)氧化氫酶活性，與CK相比，其增幅分別達(dá)到45.95%和27.03%
2.3 馬纓丹入侵對(duì)根際、非根際土壤微生物生物量的影響
土壤微生物生物量碳、氮、磷含量在各個(gè)處理中的變化規(guī)律一致，均表現(xiàn)為根際、非根際土壤含量顯著高于CK，同時(shí)根際土壤含量亦顯著高于非根際土壤（表4）。其中與CK相比，根際土壤微生物生物量碳、氮、磷的含量分別提高238.76%、53.55%、243.61%，非根際土壤微生物生物量碳、氮、磷含量也分別提高130.31%、14.34%、124.15%。可見，馬纓丹入侵對(duì)根際土壤微生物生物量碳、氮、磷含量的提升效應(yīng)更強(qiáng)。
2.4 馬纓丹入侵對(duì)根際、非根際土壤微生物群落功能多樣性的影響
2.4.1 土壤微生物群落代謝活性。平均孔顏色變化率（average well color development，AWCD）反映土壤微生物利用碳源的整體能力與代謝活性，也是評(píng)價(jià)利用單一碳源能力的重要指標(biāo)，可作為微生物整體活性的有效指標(biāo)。AWCD 值的變化（斜率）和最終能達(dá)到的值反映了土壤微生物利用某一碳源物質(zhì)的能力。由圖1可知，各處理中土壤微生物的AWCD值均隨著培育時(shí)間的延長(zhǎng)不斷上升，變化趨勢(shì)一致。在最初的24 h內(nèi)AWCD變化較小，24～72 h急劇上升，然后持續(xù)緩慢升高。培養(yǎng)期間CK土壤微生物群落的AWCD值均處于較低水平，根際土壤微生物群落的AWCD值則處于最高水平，各處理的AWCD在整個(gè)培育周期內(nèi)均表現(xiàn)為根際土壤>非根際土壤>CK，其中根際土壤在培養(yǎng)24 h后一直到培養(yǎng)結(jié)束，其微生物群落的AWCD值均顯著高于CK，亦顯著高于非根際土壤；而非根際土壤在0～72 h內(nèi)的AWCD值與CK差異不顯著，72 h后與CK差異顯著。這說(shuō)明馬纓
丹入侵后明顯提高了土壤微生物群落的代謝活性，并且對(duì)根際土壤的影響效應(yīng)更明顯。
2.4.2 土壤微生物群落碳源利用率。在6類碳源中，馬纓丹非根際土壤微生物群落對(duì)氨基類、酚類碳源的利用率與CK的差異不顯著，但對(duì)其他碳源的利用率則顯著高于CK（表5）。而根際土壤微生物群落對(duì)6類碳源的利用率均顯著高于CK，亦顯著高于非根際土壤，其中根際土壤微生物群落對(duì)碳水化合物類、羧酸類、聚合物類、氨基酸類、酚類和胺類碳源的利用率分別比CK增加96.91%、83.70%、82.43%、41.13%、55.74%和110.45%。可見，馬纓丹入侵顯著提高了土壤微生物群落對(duì)6種碳源的利用率，尤其對(duì)根際土壤的改善作用更強(qiáng)。
2.4.3 土壤微生物群落碳源利用的多樣性。與CK相比，馬纓丹入侵顯著提高了根際土壤微生物群落的Shannon-Wiener指數(shù)H′、Mc Intosh指數(shù)U、豐富度指數(shù)S和Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)Ds，而非根際土壤微生物群落的Mc Intosh指數(shù)U、豐富度指數(shù)S也顯著上升。對(duì)于Pielou均勻度指數(shù)E，各處理的差異均不明顯。說(shuō)明馬纓丹入侵能夠促進(jìn)土壤微生物群落功能多樣性的提高，尤其對(duì)根際土壤的影響更強(qiáng)。
3 結(jié)論與討論
植物對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收利用與土壤對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的反饋?zhàn)饔檬俏锓N競(jìng)爭(zhēng)取勝的重要驅(qū)動(dòng)機(jī)制之一[16]。大多數(shù)研究指出，外來(lái)植物入侵能夠加快土壤營(yíng)養(yǎng)循環(huán)過(guò)程，提高土壤肥力，有利于促進(jìn)自身的進(jìn)一步入侵?jǐn)U散。外來(lái)植物皺果莧入侵后，土壤中碳、氮、磷的濃度顯著上升，其中入侵區(qū)的全磷、可溶性磷幾乎分別提高3倍和2倍[17]。土壤酶主要來(lái)源于土壤微生物的代謝過(guò)程和土壤中植物、動(dòng)物的活體分泌或殘?bào)w分解，能夠參與土壤生態(tài)系統(tǒng)許多重要的生物化學(xué)過(guò)程和物質(zhì)循環(huán)，通過(guò)催化土壤中的生化反應(yīng)發(fā)揮重要作用，能夠客觀地反映土壤肥力狀況與系統(tǒng)功能[18-21]。土壤微生物生物量是土壤中最活躍的肥力因子之一，參與土壤有機(jī)質(zhì)分解、腐殖質(zhì)形成和土壤養(yǎng)分的循環(huán)轉(zhuǎn)化過(guò)程，能夠反映土壤同化與礦化能力的高低，是土壤生態(tài)系統(tǒng)肥力的重要生物學(xué)指標(biāo)[22]。在外來(lái)植物與本地植物的關(guān)系中，土壤微生物群落可能起到了橋梁作用，外來(lái)植物通過(guò)改變土壤微生物群落的結(jié)構(gòu)組成、區(qū)系數(shù)量與生理功能，破壞土著植物與土壤微生物在長(zhǎng)期演化過(guò)程所形成的平衡共生關(guān)系，影響土著種的資源獲取、生長(zhǎng)繁殖與種群更新，從而使自身在競(jìng)爭(zhēng)中獲得更大優(yōu)勢(shì)，成功入侵[23-25]。
本研究結(jié)果表明，馬纓丹入侵后，根際、非根際土壤的有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和全鉀均顯著上升，并且馬纓丹入侵對(duì)根際土壤養(yǎng)分的提升效果更為顯著，根際土壤的有機(jī)質(zhì)、全氮、全鉀含量均顯著高于非根際土壤。同時(shí)，馬纓丹入侵亦能顯著提高土壤的速效養(yǎng)分，馬纓丹根際、非根際土壤中的堿解氮、速效磷和速效鉀均顯著高于對(duì)照；并且馬纓丹根際土壤的速效養(yǎng)分亦顯著高于非根際土壤。可見，馬纓丹入侵顯著提高了土壤不同肥力特征，且對(duì)根際土壤肥力的提高作用更強(qiáng)，而根際土壤的養(yǎng)分更有利于根系的吸收利用，這可能是馬纓丹能夠入侵成功和快速擴(kuò)張蔓延的生態(tài)機(jī)制之一。馬纓丹的入侵顯著提高了土壤脲酶、蛋白酶、蔗糖酶、纖維素酶和過(guò)氧化氫酶的活性，且根際土壤酶的活性均顯著高于非根際土壤。這說(shuō)明馬纓丹的入侵有利于土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)轉(zhuǎn)化過(guò)程。入侵區(qū)土壤酶活性較高，這將有利于活化土壤養(yǎng)分，提高其有效性，進(jìn)而促進(jìn)自身的入侵蔓延。馬纓丹入侵能夠顯著提高土壤微生物生物量碳、氮、磷的含量，且根際土壤的微生物生物量碳、氮、磷含量顯著高于非根際土壤。馬纓丹入侵后能顯著提高土壤微生物群落的代謝活性、碳源利用率和多樣性指數(shù)，并且其對(duì)根際土壤的影響效應(yīng)顯著高于非根際土壤。說(shuō)明馬纓丹入侵后能通過(guò)提高自身生境土壤的微生物群落代謝活性從而促進(jìn)土壤養(yǎng)分循環(huán)與轉(zhuǎn)化，這也許是馬纓丹成功入侵?jǐn)U散的原因之一。本文僅研究探討了馬纓丹入侵對(duì)土壤養(yǎng)分、土壤微生物生物量、土壤微生物功能多樣性的影響效應(yīng)，而關(guān)于土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的變化及其反饋?zhàn)饔茫蛇M(jìn)一步闡明馬纓丹成功入侵以及對(duì)本地植物生長(zhǎng)影響的土壤生態(tài)學(xué)機(jī)理，今后可加強(qiáng)該方面的研究。
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