宁夏南部黄土丘陵区典型草本群落根系垂直分布特征与土壤团聚体的关系

为揭示宁夏南部黄土丘陵区典型草本群落根系垂直分布特征及与土壤团聚体的关系,初步评估乡土草本植物根系对团聚体发育的作用,选取5种典型草本群落(胡枝子、百里香、星毛委陵菜、猪毛蒿、长芒草),研究了草本根系垂直分布特征、土壤团聚体组成和稳定性以及根系与土壤团聚体之间的关系。结果表明:5种草本根系生物量、根长密度和表面积密度为0.44～2.11 g/m~3,0.31～3.51 cm/m~3,0.04～1.10 cm~2/m~3,随土层加深逐渐减小,呈表层聚集型分布。土壤团聚体粒径组成特征为5 mm团聚体最多(54.44%～67.80%,除猪毛蒿),较裸地提高17.5%～50.4%,0.25 mm团聚体第二,其他粒径团聚体很少(5%)。0—30 cm土壤团聚体R_(0.25),MWD,GMD值为52.03%～84.64%,9.57～21.01 mm,1.94～15.17 mm,草本群落间团聚体稳定性差异显著,百里香、星毛委陵菜群落团聚体稳定性最好,各草本群落土壤团聚体R_(0.25),MWD,GWD随土层加深先升后降。分析草本根系与土壤团聚体的关系,发现根参数和土壤团聚体稳定性指标未表现出显著相关性,说明几种草本根系在土壤结构变化中的作用尚不明确,试验有待细化。     

黄土丘陵区典型草本根系特征对土壤抗剪特性的影响

[目的]探讨退耕还林(草)工程实施20年以来,退耕地植物根系特征对土壤抗剪特性的影响,旨在为新时期黄土高原植被恢复和水土保持效益评估提供参考。[方法]选取黄土高原丘陵沟壑区不同演替阶段6个典型草地和2个人工草地,采集土壤表层(0—5 cm)土样120个,测定土壤抗剪特性、土壤性质和根系特征指标。[结果](1)各样地土壤容重无显著的差异(p>0.05),毛管孔隙度、总孔隙度和土壤含水量存在显著差异(p<0.05),其中人工草地毛管孔隙度和总孔隙度相对较小,白羊草样地土壤含水量最低。(2)不同演替阶段须根系植物根长密度和表面积密度较大在不同演替阶段均大于直根系植物,须根系植物根体积密度除演替初期外均小于直根系植物,人工草地沙打旺上述根系特征参数均不同程度小于自然撂荒草地。(3)各样地平均根土复合体抗剪强度相较于素土增加了22.11%～46.22%,但自然撂荒草地平均抗剪强度差异不显著(p>0.05)。人工草地黏聚力整体低于自然撂荒草地,不同演替阶段内摩擦角均表现为须根系植物大于直根系植物(1.07,1.25,1.23倍)。(4)黏聚力随总孔隙度(R²...     

黄土丘陵区典型植物群落根系垂直分布与环境因子的关系

深入研究植被恢复过程中根系与环境因子的响应规律,对于当前西部地区的生态环境建设中有关林草措施的配置问题具有重要理论意义和实践价值。采用对应分析（CA）和典范对应分析（EtA）方法研究黄土丘陵区4种典型植物群落的根系垂直分布特征及其与环境因子的关系。结果表明,所选群落的根系生物量随土层深度增加而明显减小,0～40cm土层根系生物量超过总根量的85％。借助CA分析将根系的垂直分布特征分为T1、T2和T3,其中大多数群落属于T1型,即表层根量聚积型,0～20cm土层根量远高于其他层次;T2和T3型为深根与浅根型根系的组合类型,层次变化相对缓和。群落根系的垂直分布及变化受环境因子的综合影响,T1型分布在硝态氮含量较高且有机质和全氮含量较低的地段;T2和髓型的有机质和全氮含量较高,硝态氮含量较低;土壤水分含量、密度、硝态氮是影响退耕地典型植物群落根系垂直分布特征的主要环境因子。     

黄土丘陵区不同退耕模式林下草本变化特征

通过对黄土丘陵区纸坊沟流域退耕37a不同退耕模式的油松+紫穗槐混交林(PA)、油松林(PT)、刺槐林(RP)、柠条林(CKK)及对照样地撂荒地(CK)草本植被进行调查与采样,研究物种多样性、草本盖度、枯落物量、地上及根系生物量、根冠比、根长密度等植被的变化特征。结果表明:1)物种多样性撂荒地最高,柠条林最低,顺序为CK>PA>PT>RP>CKK;2)草本盖度、地上生物量均为撂荒地最高,油松林最低,大小顺序分别为CK>CKK>RP>PA>PT和CK>RP>CKK>PA>PT,方差分析结果显示,植被盖度差异不显著,地上生物量差异极显著(P<0.01);3)样地枯落物量、草本根系生物量均为油松+紫穗槐混交林最高,刺槐林最低,大小顺序分别为PA>CKK>PT>CK>RP和PA>CKK>CK>PT>RP,方差分析结果表明,枯落物量未达显著差异,根系生物量差异显著(P<0.05);4)草本根冠比、根长密度均为油松+紫穗槐混交林最高,撂荒地最低,大小顺序分别为PA>PT>CKK>RP>CK和PA>CKK>RP>PT>CK,且均达显著性差异水平(P<0.05);5)土壤分层地下生物量与植被地上各指标达极显著相关(P<0.01),且呈y=xa幂指数关系。     

黄土丘陵区4种典型植物根系分布特征及对土壤分离速率的影响

以黄土丘陵区4种典型植物种群(狼牙刺、白羊草、铁杆蒿、达乌里胡枝子)为研究对象,采用野外采样、室内模拟试验与分析相结合的方法,对0—30cm土层的各径级根系密度参数(根长密度、根体积密度、根表面积密度)与土壤理化性质、土壤分离速率间的关系进行了研究。结果表明:(1)4种植物的根系径级主要集中在0D≤1.0mm之间,86%~93%的根长和46%~61%的根表面积分布在此范围内,且根系径级越大,根系各密度参数越小;(2)4种植物各径级根密度参数对土壤理化性质(容重、有机质、团聚体)的影响各不相同;狼牙刺根系直径为0D≤1.0mm的根密度参数与土壤容重、有机质含量呈极显著相关;铁杆蒿在0D≤1.0mm径级的根密度参数与土壤容重呈极显著负相关,与土壤有机质含量呈极显著正相关,所有径级的根密度参数与土壤团聚体均呈显著正相关;白羊草在0D≤5.0mm径级区间内的根可有效改善土壤的容重,在0D≤2.0mm径级根密度参数与土壤有机质、团聚体呈显著正相关;达乌里胡枝子在3.0D≤5.0mm径级的根对土壤容重影响显著,直径D1.0mm的根对土壤团聚体有显著的影响;(3)土壤分离速率与根系各密度参数呈负相关。除达乌里胡枝子外,其他3种植物在0.0D≤1.0mm径级上根密度参数与土壤分离速率均呈极显著负相关。     

黄土丘陵区典型人工林有机碳分布特征及其影响因素

分析了黄土丘陵区典型人工林刺槐、沙棘和柠条0-60 cm土层土壤有机碳(SOC)储量及分布特征的差异,研究了不同类型人工林随生长年限的增加对SOC产生的影响.结果表明,人工林建造对SOC积累具有积极作用,各人工林进入生长稳定期后,对SOC有一定补给作用,有机碳补给能力表现为:沙棘＞刺槐＞柠条,这种差异因根系生长特点不同产生,沙棘主要在20--40 cm土层,年平均补给量为0.357g/kg;刺槐和柠条为40-60 cm,年平均补给量分别为;0.010和0.005 g/kg.回归分析结果表明,土壤物理性状与SOC含量相关性显著(p＜0.01),SOC含量随土壤容重增大而减小,随团聚体稳定性增大而增大,相关系数分别为-0.82和0.79.     

黄土丘陵区典型人工幼林土壤水分特征

为明确黄土丘陵区典型人工幼林土壤水分时空变化特征,采用ECH₂O土壤水分监测系统,基于标准径流小区坡面土壤水分观测方法,收集土壤水分及气象数据,分析了撂荒地与不同类型人工幼林土壤水分状况及时间稳定性。结果表明：(1)与撂荒地相比,人工幼林土壤含水量整体较低,且具有明显的季节性变化特征,变化趋势基本一致,均随降水量的增加(减少)而升高(降低);(2)不同类型人工林土壤水分垂直分布差异较大,相较于撂荒地,刺槐和油松在50 cm深度土层土壤含水量较低,在80—120 cm深度土层土壤含水量较高,丁香幼林土壤水分整体偏低;(3)油松和撂荒地土壤水分代表深度分别为：120 cm和80 cm,决定系数(R²≥0.9)和纳什系数(NSE≥-0.1)对该结果的评价显示土壤水分代表深度的选择均是可接受的,刺槐和丁香不同深度土层土壤水分差异较大。研究认为,在黄土丘陵区,人工幼林显著影响土壤水分垂直分布规律,土壤含水量整体呈低态势,相较于撂荒地,刺槐和丁香土壤水分变异性较大,油松较为稳定。     

黄土丘陵区典型植被类型草本层生态学特性与环境解释

在野外调查的基础上研究黄土丘陵区4种典型植被类型（达乌里胡枝子群落、白羊草群落、人工刺槐林、人工柠条林）草本层生态学特性,通过室内土壤养分和水分含量测定分析群落间环境因子的差异,并对群生态学指标和环境因子进行相关分析。研究结果表明:（1）豆科、禾本科、菊科植物重要值在4种群落中均很高,群落间各科物种重要值差异显著。（2）群落物种多样性表现为:人工刺槐林 > 人工柠条林 > 达乌里胡枝子群落 > 白羊草群落;群落盖度表现为人工刺槐林 > 白羊草群落 > 达乌里胡枝子群落 > 人工柠条林;草本群落地上生物量表现为:白羊草群落 > 人工刺槐林 > 达乌里胡枝子群落 > 人工柠条林。（3）土壤有机质、全氮、速效氮和速效钾含量表现为:工刺槐林 > 白羊草群落 > 达乌里胡枝子群落 > 人工刺槐林,达乌里胡枝子群落和白羊草群落土壤全磷、速效磷含量较高。（4）土壤水分含量表现为:白羊草群落（8.43%） > 达乌里胡枝子群落（7.60%） > 人工柠条林（6.43%） > 人工刺槐林（5.85%）。（5）群落盖度、草本群落地上生物量与土壤养分指标正相关,物种多样性与土壤养分的关系相对复杂;群落盖度及物种多样性均与土壤水分含量负相关,草本群落地上生物量与土壤水分含量相关性不显著。     

宁夏南部黄土丘陵区退化天然草地改良效果综合评价

采用多层次模糊综合评判法,综合分析了宁夏南部黄土丘陵区不同改良措施下的改良效果,结果表明：“88542”整地＋播种综合评判值最高,达到5.9188,改良效果最好,施肥和封育的综合评判值其次,带状翻耕＋播种的综合评判值最低,仅为2.7750,远低于对照。     

宁夏南部黄土丘陵区退化天然草地改良效果综合评价

采用多层次模糊综合评判法,综合分析宁夏南部黄土丘陵区不同改良措施下的改良效果,结果表明:"88542"整地 播种综合评判值最高,达到5.918 8,改良效果最好,施肥和封育的综合评判值其次,带状翻耕 播种的综合评判值最低,仅为2.775 0,远低于对照.     

宁夏黄土丘陵区苜蓿土壤水分的时空变异特征

土壤水分是影响半干旱区植被生长和生态修复的限制性生态因子,开展土壤水分变化研究对脆弱生态系统的恢复和生产实践活动的指导都具有重要作用和实际意义。对半干旱黄土丘陵区苜蓿在时空尺度上土壤水分状况的变化规律进行了分析。结果显示:(1)不同类型苜蓿土壤体积含水量的年际变化规律大致相同,生长季变化大致可分为三个时期:土壤水分消耗期(3—5月)、土壤水分相对稳定期(6—7月)和土壤水分积累期(8—10月);(2)以不同深度土壤体积含水量的变异系数为标准,可将土壤水分的垂直分布划分为三个层次:0—20cm土壤水分速变层、20—80cm土壤水分活跃层和80—180cm土壤水分相对稳定层;(3)土壤体积含水量的坡向变化规律为西坡北坡南坡东坡,不同年份规律大致相同,但有小范围的波动,坡位变化规律为坡上坡中坡下,不同年份间的变化基本一致。     

黄土丘陵区典型草地土壤有机碳及微生物量碳的分布特征

对黄土丘陵区植被恢复中柳枝稷、长芒草和白羊草这3种典型草地土壤有机碳、微生物量碳以及团聚体中有机碳的含量变化和分布特征进行了研究。结果表明,土壤中有机碳、微生物量碳以及不同粒级团聚体中有机碳均集中分布在土壤的表层;不同草地类型下有机碳的含量大小顺序为:柳枝稷草地>长芒草草地>白羊草草地;相同土层深度土壤各粒级团聚体中有机碳的分布表现为2～1mm粒级团聚体中有机碳含量明显高于其它粒级中有机碳的含量;在3种典型草地中,柳枝稷草地土壤中有机碳含量和团聚体中有机碳含量高于长芒草和白羊草草地的含量,柳枝稷草地土壤微生物量碳的含量仅低于长芒草中的含量。     

黄土丘陵区典型峁坡土壤侵蚀空间分异特征

选择黄土高原丘陵沟壑区典型峁坡,采用137 Cs示踪技术,通过对不同坡向和坡位土样137 Cs含量的测定,分析了峁坡137 Cs空间分布特征及土壤侵蚀的空间分异。结果表明,不同坡向峁坡侵蚀差异明显,各坡向平均侵蚀速率大小依次为:北坡西南坡东北坡西坡西北坡南坡东南坡东坡,各坡向侵蚀强度均表现为强度侵蚀;峁坡各坡向不同坡位的侵蚀差异也非常明显,坡下部侵蚀量最大,坡面中上部次之。侵蚀速率顺坡呈波动变化趋势,且侵蚀强度表现为中度、强度以及极强度侵蚀,以强度侵蚀为主。     

宁夏南部黄土丘陵区生态退化与恢复-以彭阳县为例

分析了彭阳县生态环境退化的原因。结果表明,自然因素与人为因素的共同作用导致了该区生态环境的退化。介绍了彭阳县当前生态环境建设中采取的恢复措施:工程措施(拦截坝、“88542”整地措施、鱼鳞坑)与生物措施(物种选择、生物配置)相结合。为宁夏南部黄土丘陵区生态恢复提出了几点建议。     

黄土丘陵区人工林下草本层植物的结构特征

调查分析了黄土丘陵区5种人工乔灌林小叶杨(Populus simonii)林,山杏(Prunus armeniaca)林,山桃(Prunus davidiana)林,沙棘(Hippophae reamnoides)林,柠条(Caragana korshinskii)林下草本层植物的物种组成、结构特征及其差异。结果表明:5种人工乔灌林下共有37种草本植物,各人工林林下物种组成数量在17~25之间变化,其中以杏树林最多;5种人工林下草本层平均盖度、平均高度、平均生物量存在较大差异,但多样性指数相差不显著。总体来说,黄土丘陵区人工乔灌林下草本植物物种组成较少,物种多样性指数较低,结构参数较小,说明该地区人工林林下环境条件较差,严重影响草本植物个体的生长发育和群落结构。综合分析表明,具有较低林分密度和林冠郁闭度的山杏林是恢复状况相对最好的人工林,揭示了保持合理的林分密度,同时采取疏伐、修枝等管理措施是促进人工林生长发育以及林下草本植物物种多样性和片层结构改善的关键。     

黄土丘陵区典型植被土壤剖面的颗粒分形特征

运用分形理论研究陕北安塞五里湾流域5种典型植被0～200 cm土壤剖面土壤颗粒大小分布(particle size distribution,PSD)及其体积分形维数分布特征,并进一步分析土壤PSD的分形维数与土壤有机碳、全氮和含水量的相关性。结果表明:研究区典型植被群落土壤颗粒组成主要为细颗粒(黏粒和粉粒),其中粉粒体积分数占总颗粒的56.82%～71.99%;铁杆蒿草地的细颗粒平均体积分数最大(78.86%),乔木林的最小(65.77%)。5种典型植被群落土壤PSD的体积分形维数介于2.498～2.599,均表现出随着土层深度的增加呈递增趋势;相同土层深度的分形维数呈现出铁杆蒿草地黄芪草地农田灌木林乔木林的趋势,灌木林和农田间差异不显著,其他植被群落间差异显著。典型植被土壤PSD的体积分形维数与黏粒、粉粒的体积分数和含水量呈极显著正相关(P0.01),但与砂粒的体积分数呈极显著负相关(P 0.01),与有机碳含量呈显著负相关(P 0.05)。     

黄土丘陵区优良草本能源植物——沙打旺的研究

草本能源植物的开发利用研究,在我国农村能源建设中占有十分重要的地位。本文论述了沙打旺不仅适应性强、生长快、产量高,而且周期短,早期能量生产能力高于木本能源植物同期生产能力,能较早的取得生产效益,是解决黄土高原生态系统脆弱地区农村能源问题的一个优良草本能源植物。     

宁南黄土丘陵区荒坡地土壤水分分布与运行特征

用土钻法连续5年对荒坡地不同坡向、坡位的土壤水分进行了定位测定,表明不同坡向土壤水分差异显著,南坡和北坡相比,0～2m土层北坡含水量高,但1～2m土层南坡比北坡土壤含水量高。荒坡地耗水深度南坡2.3m,北坡1.3m。坡地蒸散平均305～335mm,其中90%来自大气降水。     

黄土丘陵区4种典型植被土壤可溶性氮组分特征

土壤可溶性氮组分是氮循环中最活跃的一环,是联系植物—土壤氮组分—土壤养分的关键纽带。为探讨植被类型对黄土丘陵区土壤氮素累计及其有效性的影响,以黄土丘陵区4种典型植被（荒草地、沙棘林地、文冠果林地、云杉林地）为研究对象,分析0—10,10—20,20—40 cm土层可溶性有机氮（SON）、铵态氮（NH₄⁺—N）、硝态氮（NO₃^-—N）含量,密度及其所占TN比例在不同植被间的差异。结果表明：与荒草地相比,0—40 cm土层中SON含量整体表现为云杉林地最高（19.0%）,文冠果林地和沙棘林地分别减少7.0%,13.2%,NO₃^-—N含量为沙棘林地最高（20.9%）,文冠果林地和云杉林地分别减少5.0%,48.0%,3种植被与荒草地相比NH₄⁺—N含量减少19.0%~29.1%;同样,云杉林地SON密度增加31.17%,沙棘林地与文冠果林地分别减少12.8%,4.3%,沙棘林地NO₃^-—N密度增加21.4%,文冠果林地、云杉林地分别减少3.5%,42.6%,其余植被NH₄⁺—N密度减少16.4%~32.8%;可溶性氮组分占TN比例中,仅沙棘林地NO₃^-—N占TN比例最高,相比于荒草地增加1.2倍。相关分析表明,可溶性氮组分受TN与MBN的影响大于SOC和MBC。综上,不同植被类型对可溶性氮组分含量、密度及占全氮比例有较大影响,并增加氮素的有效性,以云杉、沙棘的提升效果最好。     

黄土丘陵区典型群落特征及其与环境因子的关系

研究了安塞县黄土丘陵区4种典型群落分布、物种多样性、生物量变化与环境因子的关系。结果表明,所选群落的盖度和地上、地下生物量随退耕年限增加而明显增加,土壤水分、粘粒含量也有增加趋势;典范对应、多元回归和通径分析表明,群落的分布及变化受环境因子综合影响,土壤有机质、恢复年限、粘粒含量、坡向、海拔、硝态氮含量等是影响退耕地典型群落特征及分布的主要因子;土壤全磷含量对生态优势度,有机质、全氮含量分别对地上、地下生物量有最大正效应。本研究为黄土丘陵半干旱区退耕地植被恢复重建提供了理论依据。