黄河源玛沁地区高寒草地植物固土护坡的力学效应

通过对试验区草本植物根系的力学强度试验,研究了黄河源玛沁地区高寒草地植物护坡的力学效应,即通过研究未退化、轻度退化、重度退化的草地的主要优势种植物的单根抗拉力、抗拉强度和根-土复合体的抗剪强度等评价其固土护坡能力与贡献。研究所选取的未退化草地的优势种植物主要有小嵩草(Kobresia pygmaea C.B.Clarke)、紫花针茅(Stipa purpurea Griseb.),轻度退化草地的优势种植物包括矮火绒草(Leontopodium nanum(Hook.f.et Thoms.)Hand.-Mazz.)、二裂委陵菜(Potentilla bifurca L.),重度退化草地的优势种植物为细叶亚菊(Ajania tenuifolia(Jacq.)Tzvel.)、盐地风毛菊(Saussurea salsa(Pall)Spreng)。由单根拉伸试验结果表明,单根抗拉强度平均值由大至小依次为紫花针茅小嵩草矮火绒草二裂委陵菜细叶亚菊盐地风毛菊;室内根-土复合体原状试样直接剪切试验表明,根-土复合体的抗剪强度由大至小依次为小嵩草紫花针茅矮火绒草二裂委陵菜细叶亚菊盐地风毛菊。研究成果对进一步探讨黄河源高寒地区植物固土护坡机理,以及试验区及其与试验区条件相似的其他地区,科学防治坡面水土流失、浅层滑坡等地质灾害的发生具有重要理论指导意义。     

云南省中部3种森林土壤含水率、容重和细根重及其垂直分布

根据27个土壤剖面的405个土壤样品,研究云南中部地区华山松林、旱冬瓜林、云南松林的土壤含水率、容重和细根重及其垂直分布特征.结果表明:3种森林100 cm深土壤的平均含水率分别是(28.79±11.98)％、(24.66 ±9.89)％、(14.11±5.84)％,差异极显著;平均容重分别是(1.14±0.20) g/em3、(1.26±0.18)g/cm3、(1.42±0.12)g/cm3,差异极显著;平均细根重分别为(0.1956±0.2144) g/100 cm3、(0.0706±0.1066)g/100 cm3、(0.1381±0.2989) g/100 cm3,在0.05水平上差异显著.华山松林林下土壤的物理性质最好,旱冬瓜林次之,云南松林最差.3种森林里,随着土壤深度增加,土壤含水率增加,土壤容重和土壤细根重减少.华山松林与云南松林平均容重与平均细根重均显著负相关,旱冬瓜林平均含水率与平均容重显著负相关.华山松林下土壤细根量最大,0 ～ 20 cm层根系占根系总重量的83％.     

实验条件下紫羊茅种群植被混凝土的固土护坡性能

植被混凝土是一种近年来在工程边坡治理中广泛应用的生态防护新技术。植物在植被混凝土不同生长时间固土护坡性能的变化还不清楚。本研究以紫羊茅为对象构建了植被混凝土,通过模拟边坡生长条件,测定紫羊茅植被混凝土在不同生长时间植物地上部与地下部生长特征、茎叶截留效应、以及根土复合体抗剪切强度、抗侵蚀性和根系抗拉强度,揭示了紫羊茅植被混凝土的固土护坡特性及其时间动态,以促进紫羊茅植被混凝土技术的应用。结果表明,紫羊茅的生长状况在成熟期(135～180 d)达到最佳。随着生长时间的延长,紫羊茅茎叶最大截留量逐渐增加,而茎叶最大截留率则呈先增加后减少的变化趋势。茎叶最大截留率在植被生长成熟期(180 d)达到最大值(72.27%),比生长初期(45 d)高33.24%。紫羊茅根系的存在能显著增强植被混凝土基材的固土性能,其抗剪性能和抗侵蚀性能与对照相比分别增加了74.17%和155.23%。植被混凝土的固土性能随着生长时间的延长而不断增加,在临近衰亡期(225 d)达到最大值,与生长初期相比则分别增加了152.55%和86.59%。本研究可为紫羊茅植被混凝土技术在山区工程边坡生态治理中提供参考。     

泥石流源区典型草本植物根系抗拉试验

植被对于泥石流源区的生态修复和物源稳定具有重要意义,其中植物根系的抗拉力学特性是影响植物护坡的主要因素之一。为了探究泥石流源区植物根系的抗拉特性,以都江堰市锅圈岩泥石流源区为研究区,在野外调查的基础上,通过重要值计算确定了源区典型草本植物并进行抗拉强度试验。研究表明,锅圈岩泥石流源区主要分布有寒芒、节节草等对恶劣环境适应性强的乡土植物,它们的根系平均分布深度在30 cm以内;根系抗拉力与根径呈幂函数正相关关系,抗拉力随根径的增大而增大。当根径0.50 mm时,抗拉强度与根径也表现出幂函数关系;当根径0.50 mm时,部分植物根系的抗拉强度值波动较大。不同植物根系的平均抗拉强度从大到小依次为铁杆蒿(106.24 MPa)、节节草(非节点处,30.79 MPa)、草地早熟禾(28.69 MPa)、小飞蓬(20.20 MPa)、多头苦荬(18.77 MPa)、寒芒(老根,14.87 MPa)、节节草(节点处,12.67 MPa)、寒芒(新根,8.29 MPa)。泥石流源区草本植物的根系抗拉力学特性良好,对稳固浅层土体和泥石流物源有积极作用。     

植被发育斜坡根土间隙降雨入渗研究

基于土柱CT扫描数据,运用Volview软件重构土体三维图及根系分布图,精确了解土体根系分布情况;应用Navier-Stokes方程计算根土间隙物理概念模型,分析横向间隙流速分布情况;采用格子Boltzmann方法,并结合Matlab程序,实现渗流场细观模拟。为研究根土间隙在土体降雨入渗过程中的作用,综合以上多种方法,深入并全面分析根土间隙在植被发育斜坡降雨入渗过程中的作用。结果表明,(1)CT扫描技术结合Volview软件能够进行土柱三维重建,从而获取根系在土体分布实际情况,为研究根土间隙导流奠定基础;(2)横向根土间隙流速分布情况,中心线位置流速最大,为平均速度的1.5倍;(3)格子Boltzmann方法作为一种基于流体离散粒子的计算方法,能够结合编程软件进行土体渗流细观模拟;(4)随着深度的增加,竖向根土间隙渗流速度逐渐降低,其渗流作用主要依赖于一些连通性好的间隙通道,且流速在30 cm左右深度降低为零。以上各分析手段可有效评估根土间隙对植被发育斜坡在降雨入渗过程中的贡献,并深入分析植被发育斜坡根土间隙降雨入渗机理。     

科尔沁沙地围封草地种子库特征

科尔沁沙地自由放牧草地围封7a后土壤种子库中植物种类有25种,其中一、二年生植物 19种。土壤种子库密度 3314粒·m^-2,其中,黄蒿(Artemisia scoparia)、狗尾草(Setaria viridis)、三芒草(Aristida adscensinis)等一年生植物种子占总数的95.3%,而多年生植物仅占4.7%。若以单子叶和双子叶植物统计,单子叶植物种子数占14%,双子叶植物的种子数占86%,其中豆科植物仅占2.4%。土壤种子库植物的种子数与其相应植物在植被中出现频率有明显的相关性。从种子库组成分析,围封7a的草地植被维持在黄蒿-杂类草混合植被阶段。围封草地对农牧生产方式转换频繁的科尔沁沙地草地植被恢复起着"种子岛"作用,它们的存在可以缩短周围被干扰草地恢复的时间,应该加强围封草地的管理利用研究。     

云南省中部3种森林土壤含水率、容重和细根重及其垂直分布

根据27个土壤剖面的405个土壤样品,研究云南中部地区华山松林、旱冬瓜林、云南松林的土壤含水率、容重和细根重及其垂直分布特征。结果表明：3种森林100em深土壤的平均含水率分别是（28．79±11．98）％、（24．66±9．89）％、（14．11±5．84）％,差异极显著;平均容重分别是（1．14±0．20）g／cm3、（1．26±0．18）g/cm3、（1．42±0．12）g／cm3,差异极显著;平均细根重分别为（0．1956±0．2144）g／100cm3、（0．0706±0．1066）g／100cm3、（0．1381±0．2989）g／100cm3,在0．05水平上差异显著。华山松林林下土壤的物理性质最好,旱冬瓜林次之,云南松林最差。3种森林里,随着土壤深度增加,土壤含水率增加,土壤容重和土壤细根重减少。华山松林与云南松林平均容重与平均细根重均显著负相关,旱冬瓜林平均含水率与平均容重显著负相关。华山松林下土壤细根量最大,0～20cm层根系占根系总重量的83％。     

三峡水库消落带优势草本植物对土壤氮磷的吸收富集特征

三峡水库消落带春夏出露,植物生长茂盛,可能拦蓄提取大量库区营养盐,研究消落带植物对氮磷养分的富集特征及其种间差异将为三峡消落带高效截污植被的筛选与重建提供重要基础数据。本文通过三峡水库消落带实地调研,采集典型草本植物,测定生物量和养分含量,计算富集系数和养分累积吸收量,从生态计量角度分析种间差异。结果表明,(1)三峡水库消落带优势植物主要为草本植物,优势草本植物有苍耳、青蒿、籽粒苋、铁线蕨、鬼针草、水蓼、稗草、空心莲子草、狗牙根、牛鞭草等。地上生物量的种间差异显著,苍耳和青蒿的地上生物量最高,铁线蕨地上生物量最低。(2)不同种类草本植物的氮磷吸收富集能力差异显著,苍耳和水蓼的氮富集系数最高;狗牙根和青蒿对磷的富集系数最高,苍耳和青蒿氮磷累积吸收量最高。另据植物对氮磷的富集系数、累积吸收量和其地上生物量,可将消落带草本植物分为5类:强氮磷富集型(苍耳和青蒿)、氮富集型(籽粒苋)、磷富集型(狗牙根)、弱磷富集型(水蓼和空心莲子草)、弱氮磷富集型(稗草、鬼针草、铁线蕨和牛鞭草)。(3)若仅考虑植物对消落带土壤(底泥)的养分吸收,强富集型和富集型植被具有更强的光合吸收提取效率,生态截污能力强,因此,消落带截污植被恢复草本可选苍耳、青蒿、籽粒苋、狗牙根等。     

腾格里沙漠南缘花棒（Hedysarum scoparium）人工固沙林演替规律与机制

人工固沙林演替决定着固沙造林的成效。在腾格里沙漠南缘,应用空间代替时间的方法,选择造林封育5、15、25年花棒(Hedysarum scoparium)人工固沙林,对照流动沙丘和地带性植被样地,从生态水文、土壤种子库、土壤-植被相互关系等方面研究了人工固沙林演替的生态学机制,为区域人工固沙植被建设、保护和修复提供理论依据。结果表明:腾格里沙漠南缘花棒人工固沙林演替过程中,花棒、沙米(Agriophyllum squarrosum)和沙蒿(Artemisia rtemisia sphaerocephala)逐渐退出,自然优势种由一年生草本植物向半灌木、半灌木与多年生草本植物演替,25年后形成相对稳定的近自然固沙植被,呈现向草原化荒漠演替的趋势,但与地带性植被相似性只达到50%。表层土壤持水力持续增强,25年后达到流动沙丘的3.4倍,引起土壤水分浅层化和深层土壤干旱,驱动了深根系植物的衰亡和浅根性草本植物的发展。土壤种子库中沙米和沙蒿快速减少,并在造林25年后消失;油蒿(Artemisia ordosica)持续增加,短花针茅(Stipa breviflora)在25年后出现;土壤种子库与地上植被组成的相似性超过50%,驱动人工固沙林向油蒿+多年生草本植被演替。伴随人工固沙林植被演替,土壤容重持续降低,黏粒、粉粒、有机质和全氮含量持续增大,与人工固沙林群落、物种组成形成密切的对应关系,决定了固沙林演替阶段和物种组成。固沙造林启动并加速了自然植被的恢复演替,是干旱区沙化土地生态恢复的必要措施,但要充分考虑地带性植被和生境条件,以快速建立稳定的近自然植被。     

高寒沙地乌柳(Salix cheilophila)林根系分布特征

对青海共和高寒沙地植被恢复区不同林龄(6年、11年、16年和21年)乌柳(Salix cheilophila)人工防护林根系分布及根量进行了调查、测定,同时测定了土壤有机质含量的垂向变化。结果表明:①不同林龄乌柳林根系主要由中根和细根构成,其数目占土壤剖面根系总数的90%以上,其中又以直径小于2.0mm细根所占比例最高,细根占剖面根系总数的50%以上;②各林龄乌柳根系在0~50cm土层分布较为集中,在30cm以下土层,根量随深度的增加逐渐减少,6年生乌柳林根系垂直分布在0~130cm,20年生乌柳可达200cm,随植被恢复时间的增长,各林龄根量显著增加(p0.05);③各林龄乌柳林有明显发达的垂直主根,属典型的垂直状根系,随植株不断生长,根系表现出深根性;④以不同深度根系重量作为解释变量,以土壤有机质含量作为响应变量,回归结果显示不同林龄乌柳林根系重量显著影响土壤有机质含量(p0.001),这也为评价沙地植被改良土壤功能提供了依据。     

南澳岛植被恢复过程中不同阶段土壤的变化

采用时空互代法研究南澳岛植被恢复过程中不同阶段土壤变化，在植被恢复的过程中，该岛土壤pH值按退化草坡→人工林→次生林的顺序呈现出逐步降低的趋势，土壤全氮含量、速效磷和交换性K、Ca、Mg都随植被从草坡向次生林恢复过程而呈现逐步增加的趋势，虽然草坡10cm土壤有机质比10年龄的人工林群落2种群落3高，但却比群4、群落5、群落和群落8低，植被恢复过程中凋落物贮量也增加，其趋势同土壤养分增加是一致的，南澳岛在植被恢复过程中土壤结构和营养得到改善，而这又会促进植被恢复，同大陆相比，海岛土壤的交换性K、Ca、Mg含量较高，这可能同海岛特殊生境有关。     

退耕还湖后菜子湖湿地土壤有机质含量变化

以安庆菜子湖区退耕还湖湿地土壤为研究对象,分析退耕还湖后退耕年限、植被恢复状况及人类活动对土壤有机质含量变化的影响。结果表明:植被恢复良好的湿地土壤有机质含量明显高于地表裸露;随着退耕年限的增加,湿地土壤有机质含量呈现上升趋势,退耕20年后湿地表层土壤有机质含量基本达到原始湿地水平,而亚层土壤有机质含量仍显著低于原始湿地;圩内水产养殖湿地土壤有机质含量显著低于圩外水产养殖湿地和原始湿地。结果分析表明退耕后植被恢复状况及水产养殖等人类活动影响退耕后湿地土壤有机质含量变化,减少人类活动干扰有利于退耕后湿地生态自然恢复。     

黄土高原植被恢复对土壤物理参数的影响——基于已发表数据的荟萃分析

陆面过程在气候变化中具有重要作用,其中土壤水文过程是陆面过程的重要内容,然而目前陆面模式中土壤水力学参数仅依赖于土壤质地,并未考虑植被类型对其影响,这与自然过程不符,从而导致对大规模植被恢复的水文、气候效应认识不充分。为揭示植被恢复对土壤物理参数的影响,改进陆面模式中土壤参数的精度,论文以黄土高原为研究对象,收集整理了已发表的植被恢复下土壤物理参数的测试分析数据,从中提取了采样点经纬度、土壤质地、植被类型、恢复年限、坡度、孔隙度等信息,进行了荟萃分析。结果显示,植被恢复可促进土壤有机质的积累,明显改善土壤结构、增加土壤肥力,从而提高土壤黏粒含量,降低砂粒含量,显著提高土壤孔隙度、饱和导水率和持水能力。随着植被覆盖度的增加,这种作用也增强,恢复至林地阶段达到最高,并且阔叶林的作用要强于针叶林。随林龄增长,土壤孔隙结构和入渗性能都明显改善,土壤的持水性得到增强。研究明确了黄土高原地区植被恢复对土壤参数的影响,为更好地研究大规模植被恢复对地表水分通量的影响及其气候效应奠定了基础。     

黄土丘陵区坡面尺度上不同植被格局下植物群落和土壤性质研究

通过对黄土丘陵沟壑区陕西延安羊圈沟小流域坡面上退耕还林还草后形成的林地(单一种植刺槐人工林)、草地(单一的撂荒草地)、草地-林地-草地(上坡位和下坡位撂荒草地,中坡位种植刺槐人工林)及林地-草地-林地(上坡位和下坡位种植刺槐人工林,中坡位为撂荒草地)四种不同的植被格局下植物物种多样性及土壤理化性质变化的研究,旨在揭示植被恢复过程中,坡面上植被不同的空间配置模式对植物物种的组成及土壤环境变化的影响.研究发现,4种植被格局下植物物种的多样性以单一的撂荒草地坡面最高,人工林的种植一定程度上影响了林下植物物种多样性的恢复,但整个灌木和草本的群落结构4种植被格局之间均未达到极不相似水平.土壤有机碳及总氮含量均以坡面上草地-林地-草地的空间配置格局最高且有机碳存在显著差异,而撂荒草地则在土壤水分的保持及改善土壤pH值上优于其他3种植被格局.     

科尔沁沙质草地不同恢复年限草本层群落结构及其与土壤理化性质的关系

草本植物在沙地植被恢复过程中具有重要作用,研究自然恢复沙质草地草本层植物群落组成变化规律及其与土壤因子之间的关系,对植被与土壤恢复具有重要的意义.本研究对科尔沁严重退化沙地封育12、17年和20年的自然恢复沙质草地植物组成和土壤理化性质进行研究,同时分析了植物组成与土壤因子的相关关系.结果表明:随着恢复年限的增加,土壤...     

华南水土流失区植被建设研究--以广东珠海试验研究为例

分析了华南水土流失区的植被状况和环境特征,提出了水土流失区植被建设应具有生态持续性的目标,应着眼于地带性植被群落的建立。据此把植被建设过程划分为３个阶段;①裸露地的植被恢复;②残留植被的改造;③先锋群落的更新。以广东珠海市试验研究为例,总结出各阶段植被建设的具体方法,着重评价了这些植被建设的优点和生态效益。     

科尔沁沙地退化植被恢复过程中碳氮化学计量特征的变化

为研究沙地退化植被恢复过程中碳氮化学计量特征的变化，分别于2011年、2013年和2015年8月中旬对流动、半固定、固定沙丘和草地进行植被调查，并测定植被—土壤系统的碳氮化学计量特征。结果表明：（1） 随着沙地退化植被的恢复，地上植物、凋落物和根系的C、N含量及C/N比波动变化，土壤（0～10 cm）C和N含量及C/N比显著增加（P <0.05）。（2）沙地4种生境上的地上植物、凋落物、根系、土壤的C、N含量及C/N比年际间变化显著（P <0.05）。（3） 沙地退化植被恢复过程中地上植物、凋落物、土壤的C/N比与物种丰富度呈正线性关系（P <0.01）。沙地退化植被恢复过程中优势植物演替导致植被—土壤系统中C、N化学计量特征的变化，植被恢复过程中植物的氮素利用效率也在逐渐增强，而封育时间的增加能够促进沙地土壤中N的积累。     

沙棘(Hippophae rhamnoides)对经客土改良石漠化土壤的适应性

石漠化地区基岩裸露、砾石堆积,水土流失严重,土壤与植被覆盖率低,因此引发一系列的生态恶化问题,而客土恢复植被是一项快速有效的治理途径。本试验在贵州毕节地区实施,以当地黄壤客土(T1,黄壤与砾石比为1∶1;T2,黄壤与砾石比为2∶1;T3,黄壤与砾石比为3∶1;T4,黄壤与砾石比为1∶0)改良石漠化,从耐瘠薄的灌木——沙棘(Hippophae rhamnoides)为试材,探究其幼苗在客土改良后的石漠化土壤中的适应性,栽种期为2年。结果表明:客土处理对沙棘幼苗的冠幅、粗根的根长密度、粗根根重密度均无显著影响;百分之百客土即T4会显著抑制沙棘株高、根系生物量,显著促进细根比根长的增长;当黄壤与砾石比例1/2—2/3时,2年后沙棘细根的根重密度与土壤含水量均会显著增加;当黄壤与砾石比大于2/3时会显著抑制沙棘根系长度总和的增加,且2年后对土壤水分改善作用不显著;沙棘根系指标与2年后的土壤含水量呈现出显著的相关关系。在贵州毕节地区客土改良石漠化时,并非客土越多越好,当黄壤与砾石的比例在1/2—2/3时,栽种沙棘2年可显著改善土壤含水量。     

塔里木河上游地区土壤水盐变化与作物的关系

本文利用塔里木河上游灌区阿克苏水平衡站的有关试验观测资料，对绿洲农田地下水，土壤中水和盐的运动及植物耐盐性进行了对比分析，总结了土壤水盐运动的某些规律。．     

黄土丘陵区林区开垦地土壤退化研究

以林地及其开垦地土壤颗粒组成、有机质含量、>0 .2 5mm水稳性团粒含量、土壤容及土壤抗强度等性质为基础 ,分析比较了林地及林地开垦后侵蚀 10年内土壤退化问题。研究结果表明 ,林地一旦开垦后随侵蚀年限的增长 ,土壤性质逐年退化 :侵蚀 10年土壤粘粒和物理性粘粒比林地分别减少 2 .74 %和 3.0 1% ,粗粉粒增加 ,土壤颗粒组成粗化 ;有机质含量从林地的 4 5 .2 g/kg下降到侵蚀 10年开垦地的 9.8g/kg ,>0 .2 5mm水稳性团粒含量从林地的 6 0 .19%下降到侵蚀第 10年开垦地的 2 8.6 0 % ,土壤容重增大 ,土壤的抗剪强度从 0 .12 3kg/cm3 下降到0 .0 74kg/cm3 ;并将林地和开垦地土壤性质与土壤侵蚀强度进行相关分析发现 ,>0 .2 5mm水稳性团粒含量对土壤侵蚀强度影响最大 ,偏相关系数为 0 .972 8,其次为土壤粗粉粒和抗剪强度 ,偏相关系数为 0 .8879和 0 .6 0 2 0 ,说明了林地开垦后侵蚀土壤的退化 ,恶化了土壤侵蚀环境 ,造成土壤侵蚀更易发生 ,加剧着土壤侵蚀强度 ,表明恢复和重建森林植被在防治黄土高原土壤侵蚀中具有举足轻重的作用