黄土丘陵区不同植被恢复模式对土壤酶活性的影响

为了解侵蚀环境下植被恢复对土壤酶活性的影响.以典型侵蚀环境黄土丘陵区纸坊沟流域生态恢复30a植被长期定位试验点为研究对象,选取坡耕地为参照,分析了植被恢复过程中土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶及理化性质的演变特征.结果表明,黄土丘陵区的坡耕地由于不合理的人为干扰,土壤理化性质和酶活性较弱,通过植被恢复可以有效的改善土壤肥力,不同恢复模式对土壤酶活性和肥力的改善作用不同,恢复30a,脲酶活性增加33%～213%,磷酸酶活性增加275%～394%,蔗糖酶活性增加70%～210%,纤维素酶活性增加24%～48%,过氧化氢酶增加32%～96%,多酚氧化酶降低23%～29%,淀粉酶变化规律不同.不同植被恢复模式其生物特性不同,对土壤酶活性影响也不同.相关性分析说明磷酸酶、蔗糖酶、纤维素酶和多酚氧化酶与其它因子相关性相对较强,可以作为评价土壤质量的生物学指标.     

黄土丘陵区植被恢复及坡向对土壤SON含量的影响

【目的】探究黄土丘陵区乔木、灌木和草地这3种植被恢复类型是否能增加土壤可溶性有机氮(SON)含量以及坡向对SON的影响。【方法】以分别生长在阳坡和阴坡的沙棘和杏树、阳坡草地为研究对象,玉米地作为对照,采集0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm土壤样品,测定土壤可溶性有机氮、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量,分析坡向、树种对土壤养分及SON的影响。【结果】植被恢复显著增加SON含量,在0～10 cm土层增加尤为明显。SON占可溶性总氮的比例平均为84%,草地的比例显著最高。不同植被间SON含量差异显著,与玉米地相比,沙棘林土壤SON含量提升效果最为明显,其次为杏树林,草地在10～40 cm土层未达到提升水平。阳坡比阴坡土壤SON含量高,但土壤有机质、碱解氮、速效磷速效钾呈现相反规律。土壤SON与可溶性总氮呈现显著正相关关系,与土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾没有达到显著相关水平。【结论】黄土丘陵区植被恢复显著增加了土壤SON含量,沙棘林在增加土壤SON含量方面优于杏树林及草地,阳坡环境对于土壤SON的积累效果优于阴坡环境。     

黄土丘陵区植被恢复过程中土壤水分研究--以吴旗县为例

采用野外调查与室内分析相结合的方法,对黄土丘陵区吴旗县植被恢复过程中土壤水分进行了研究.结果表明,不同地形的土壤含水量表现为5°>18°>30°,阴坡>半阴坡>阳坡,下部>中部>上部;对于同一植被类型,60 cm以下土层的土壤水分含量随着恢复年限的增加而不断减小,并且随着恢复年限的增长,深层土壤水分含量有逐步趋于稳定的趋势;对于不同植被类型的土壤水分含量,农耕地>草地>灌木地>乔木林地;对于不同植被恢复方式,自然恢复的土壤含水量>自然十人工恢复的土壤含水量>人工恢复的土壤含水量.     

黄土丘陵区退耕地3种植被土壤养分研究

通过对黄土丘陵区退耕地(阴坡)3种植被(沙棘、刺槐沙棘混交林地、油松沙棘混交林地)不同生长状况土壤养分研究,结果表明:(1)研究区土壤养分含量低;(2)研究区土壤养分中全氮、速效氮、速效钾、速效磷空间变异性显著;(3)研究区林地土壤养分含量从大到小顺序依次为沙棘(好)＞刺槐沙棘林地(好)＞沙棘(差)＞刺槐沙棘林地(差)＞油松沙棘林地(好)＞油松沙棘林地(差),死亡的油松沙棘混交林地土壤养分含量好于生长好与生长差的油松沙棘混合林地.     

黄土丘陵区不同植被类型土壤养分效应研究——以安塞纸房沟流域为例

分析了纸房沟流域不同植被类型的土壤养分效应,结果表明,不同类型植被的土壤有机质、全氮、水解氮、速效磷均向土壤表层富集,但对养分的影响不同,从剖面上看,0~20 cm>20~40 cm>40~60 cm;从不同植被类型看(全磷除外),乔木>灌丛>草本。土壤全氮、水解氮与土壤有机质之间呈显著的线性关系,而土壤全磷与土壤有机质的线性关系不显著。植被恢复过程中,土壤全磷含量变化很小。     

半干旱黄土丘陵区不同植被恢复方式下土壤理化特性及相关分析

用野外调查和室内分析相结合的方法,分析了半干旱黄土丘陵区典型区域-彭阳中庄示范区不同植被恢复方式下的土壤水分、土壤容重和土壤养分变化特征.结果表明:自然恢复方式下的土壤含水量大于自然+人工恢复方式下的土壤含水量,并且两者都小于对照坡耕地的土壤含水量;0～100 cm土层,自然恢复的土壤容重明显小于人工+自然和坡耕地的土壤容重,土壤孔隙度也是自然恢复最大,人工+自然恢复的相对较小,坡耕地最小;0～60 cm土层,土壤养分平均含量变化全氮和碱解氮含量自然>坡耕地>人工+自然;全磷和速效磷含量坡耕地>自然>人工+自然,全钾和速效钾含量自然>坡耕地>人工+自然,且差异不显著,有机质含量自然>坡耕地>人工+自然,且差异很显著.     

豫西低山丘陵区不同植被恢复类型表层土壤入渗规律

采用双环入渗法研究了豫西低山丘陵区6种不同植被恢复类型表层土壤入渗规律的差异,并选择Kostiakov公式、Horton公式和Philip公式对6种类型植被恢复土壤的入渗过程进行了模拟.结果表明:①不同植被恢复类型土壤的初渗率、稳渗率、孔隙度和含水量均存在显著差异(P＜0.01),初渗率和稳渗率均表现出栓皮栎次生林＞栓皮栎人工林＞刺槐人工林＞侧柏人工林＞灌丛＞荒草地的规律;②Philip公式对6种植被恢复类型土壤入渗过程的拟合精度最高,6种植被恢复类型土壤入渗过程呈现出相似的规律.可分为瞬变阶段(0～15 min)、渐变阶段(15～30 min)和稳定阶段(30 min后);③土壤的物理性质影响入渗率,稳渗率与土壤容重呈负相关,符合负指数曲线;林地由于土壤容重降低、孔隙度增加的缘故,其土壤入渗率明显高于荒草地.运用封育天然次生林和乡土树种人工林进行植被恢复有利于提高土壤的入渗性能.     

黄土丘陵区植被类型对土壤微生物量碳氮磷的影响

选择黄土丘陵区延河流域4种典型植被类型下的土壤为研究对象,测定了土壤微生物量碳、氮、磷和相关基本理化性质。结果表明,在此流域的典型天然草地、人工灌木林、人工乔木林和农地中土壤微生物量碳(MBC)的含量范围分别为315.15-400.89、246.56-321.25、267.76-347.05和118.96-245.14 mg/kg,土壤微生物量氮(MBN)的含量范围分别为35.87-47.63、27.63-42.89、24.66-36.20和15.64-22.56 mg/kg,土壤微生物量磷(MBP)的含量范围分别为14.14-22.96、12.89-19.75、11.54-14.40和7.23-11.59 mg/kg;土壤微生物量总体呈现出天然草地最高、人工乔、灌木林次之,且均显著高于农地的趋势,表明退耕还林还草对土壤微生物生物量有明显的促进作用。不同植被类型下,土壤微生物量碳氮比和碳磷比的变化范围分别为7.49-10.87和16.27-24.11,土壤微生物量碳、氮、磷占土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)百分比的范围分别为2.70%-4.85%、2.56%-4.45%、2.08%-5.34%。其中天然草地、人工灌木林和农地土壤的微生物量碳氮比、碳磷比均显著小于人工乔木林(P < 0.05); MBC/SOC在不同植被类型下的差异不显著,MBN/TN和MBP/TP均呈现出天然草地>人工灌木林>人工乔木林和农地的趋势,且差异显著(P < 0.05)。微生物量碳、氮、磷与土壤有机碳、全氮和土壤含水率呈现极显著或显著相关性,与土壤pH值呈现出不同程度的负相关性,表明植被类型对这些与土壤微生物量紧密相关的理化性质也有显著影响。     

应用Le Bissonnais 法研究黄土丘陵区植被类型对土壤团聚体稳定性的影响

植被类型直接影响土壤特性,对土壤团聚体的形成和稳定性有重要影响,水稳性团聚体是反映黄土高原土壤抗蚀性的最佳指标。本文选择黄土丘陵区延河流域作为研究区域,应用Le Bissonnais(LB)法和Yoder法测定了森林、森林草原两种植被类型下土壤水稳性团聚体稳定性,对比分析了LB法3种处理的结果,并计算土壤团聚体平均重量直径（MWD）和可蚀性因子K值。结果表明：在LB法3种湿润处理下,预湿后扰动处理（WS）对土壤团聚体结构的破坏程度最大,处理后土壤水稳性团聚体以<0.2 mm为主;快速湿润处理（FW）对团聚体的破坏程度次之;慢速湿润处理(SW)对团聚体的破坏程度最小,处理后土壤水稳性团聚体主要以>2 mm团聚体为主;说明黄土丘陵区延河流域土壤团聚体破坏的主要机制是气爆作用（消散作用）和机械扰动。LB法的3种处理结果中预湿后扰动的测定结果与传统的湿筛法（Yoder法）更接近。LB法包含Yoder法的基本原理,能够全面、准确的测定土壤团聚体结构,适宜作为黄土丘陵区土壤团聚体测定方法。森林植被类型的土壤团聚体平均重量直径（MWD）大于森林草原植被类型,而且SW>FW>WS,但可蚀性因子K值却是森林植被类型小于森林草原植被类型。土壤水稳性团聚体由小颗粒向大颗粒转变,土壤结构趋于稳定。不同植被类型下土壤有机质含量不同,土壤团聚体形成过程及土壤团聚度也有差异,因而造成土壤可蚀性和土壤抗蚀性能不同。     

黄土丘陵区不同农田类型土壤碳库管理指数分异研究

以纸坊沟流域不同农田类型土壤为研究对象,分析土壤有机碳、活性有机碳、非活性有机碳及碳库管理指数的演变特征。结果表明,黄土丘陵区不同农田类型土壤碳库各组分含量差异较大,其中活性有机碳是总有机碳的主要部分,占总有机碳的58.0%～79.6%,是碳库变化的主要因素。不同农田类型土壤有机碳、活性有机碳、非活性有机碳含量变化规律一致,大棚菜地最高,其次是川地、梯田和坝地、沟台地,坡耕地最小。不同农田类型土壤碳库活度、活度指数、碳库指数和碳库管理指数差异明显,变化规律相似,相对于坡耕地,各指数增加明显,其中大棚菜地增幅最大,其后从大到小依次是川地、梯田、坝地、沟台地,表明其他几种农田类型经营管理较坡耕地更为科学。相关分析表明,有机碳、活性有机碳、非活性有机碳、碳库指数、碳库管理指数与土壤主要肥力因子相关性密切,可以作为该地区农田类型土壤肥力的监测指标因子。     

黄土丘陵沟壑区不同群落类型对土壤特性及生物量的影响

以农田为对照,分析了退耕还林还草过程中所形成的植物群落对退耕地土壤水分、有机碳、氮、磷、钾含量的影响及其垂直分布特征和退耕地植物的生物量变化。结果表明:不同群落类型中,0～100cm土层的土壤含水量为6.9%～14.1%,撂荒地和苜蓿地土壤含水量随土壤深度的增加呈增加趋势,而柠条林地随土壤深度的增加呈下降趋势;0～20cm表层土壤中,有机碳、碳密度和全氮含量较20～100cm变化大;在0～100cm土层,与农田、撂荒地和苜蓿地相比,沙棘和柠条土壤全磷含量显著降低;不同退耕地植物生物量(地上和地下)差异显著,呈现柠条>沙棘>苜蓿>撂荒地>农田的变化趋势。表明退耕过程中草本的恢复对保持土壤深层水分含量有促进作用,而灌木的恢复对保持和增加土壤表层养分有较强的促进作用。     

黄土高塬沟壑区植被恢复对沟头土壤团聚体特征及土壤可蚀性的影响

【目的】沟头是黄土高塬沟壑区发育最活跃的地貌部位,关系着整个塬坡沟系统的水土流失。探明黄土高塬沟壑区植被恢复对沟头土壤团聚体特征及土壤可蚀性的影响,为区域生态环境修复和水土保持效益评价提供科学依据。【方法】以仍进行耕作利用的农地沟头为对照,研究撂荒后自然恢复植被沟头不同土层（0—10、10—25、25—40 cm）土壤团聚体特征及土壤可蚀性随植被恢复年限（3—30 a）的变化。通过干筛法和湿筛法测定土壤团聚体组成,计算>0.25 mm水稳性团聚体含量（WR_0.25）、平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）、团聚体破坏率（PAD）、团聚体分形维数（D）等团聚体特征值,测定土壤机械组成及有机质含量,计算土壤可蚀性因子（K）。【结果】（1）与农地沟头相比,恢复3—30 a植被沟头土壤WR_0.25、MWD、GMD分别增加11.49%—84.43%、0.18—2.05倍、7.53%—108.62%,三者随植被恢复年限的增加呈线性递增关系（P<0.01）,且均随土层深度增加而减小;（2）植被沟头土壤PAD、D随植被恢复年限增加以线性方式递减（P<0.01）,较农地沟头分别减小3.81%—32.14%、0.55%—6.63%,二者随土层深度增加而增大;（3）随着植被恢复年限增加沟头土壤可蚀性因子K以线性关系递减（P<0.01）,较农地沟头减小5.43%—14.44%,K随着土层深度增加而增大。【结论】植被恢复条件下有机质含量的提升对团聚体形成和稳定性起着重要的作用。沟头土壤可蚀性的减小与水稳性团聚体含量的增加、团聚体稳定性的提高密切相关,自然恢复条件下植被恢复22—30 a沟头土壤团聚体稳定性和抗蚀性能得到明显提升。     

基于ＧＩＳ的黄土高原不同植被区土壤侵蚀研究

在对黄土高原植被进行分区的基础上,利用地理信息系统技术和景观生态学方法对黄土高原植被区空间数据和土壤侵蚀空间数据进行了空间叠加分析。结果表明,黄土高原被划分为森林植被区、森林草原植被区、温性草原植被区和荒漠半荒漠植被区。在森林植被区,黄土高原土壤侵蚀主要以水蚀为主,轻度以上的侵蚀百分比为41.92%,水蚀土壤侵蚀指数比温性草原植被区和荒漠半荒漠植被区的水蚀土壤侵蚀指数大,为346.90。在森林草原植被区,黄土高原土壤侵蚀主要以水蚀为主,轻度以上的侵蚀百分比为70.45%,水蚀土壤侵蚀指数均比其他植被区的水蚀土壤侵蚀指数大,为449.40,水蚀最为严重。在温性草原植被区,黄土高原土壤侵蚀主要以水-风混合侵蚀为主,风蚀微度-水蚀剧烈的百分比最大,为33.01%,水-风混合侵蚀土壤侵蚀指数均比其他植被区的水-风混合侵蚀土壤侵蚀指数大,为633.45,水-风混合侵蚀最为严重。在荒漠半荒漠植被区,黄土高原土壤侵蚀主要以风蚀为主,轻度以上的侵蚀百分比为99.65%,风蚀土壤侵蚀指数均比其他植被区的风蚀土壤侵蚀指数大,为589.78,风蚀最为严重。黄土高原的土壤侵蚀表现出明显的地带性分异规律。     

黄土高原植被恢复存在的问题及对策研究

黄土高原因水土流失严重、自然环境条件恶劣而成为我国生态建 设的难点,且一直是植被恢复的重点区域。本文在回顾国内外植被恢复研 究的基础上,总结了黄土高原植被恢复中存在的主要问题,提出黄土高原 植被恢复的对策。     

Effects of Vegetation Succession on Soil Fertility Within Farming-Plantation Ecotone in Ziwuling Mountains of the Loess Plateau in China

To further understand the relationship between vegetation succession and soil fertility within farming-plantation ecotone in Ziwuling Mountains of the Loess Plateau, nine kinds of widely distributed communities at different succession stages were selected, and the effects of vegetation succession on soil fertility were studied through the methods of comparing two hierarchical clustering （similarity index： B） and other multivariate analysis. The results showed that： （i） the similarity in clustering pattern of nine communities which classified by plant species and soil nutrients respectively showed a trend of B ^-overall plant-soil0-10cn〉B^-overall plant-soil 10-20 cm 〉B^- overall plant-soil 20-40 cm, and for the top soil, it showed a trend of B^- grass-soil 0-10 cm 〉 B^-shrub-soil 0-10 cm 〉 Btree-soil0-10 cm; （ii） soil fertility increased during the succession process from abandoned land to forest community, and the soil fertility of forest community showed an increased order of coniferous forest →mixed forest →broadleaf forest; （iii） during the process of vegetation succession, the variation of topsoil fertility was higher than that of the subsurface soil （coefficient of variation： CV0-10 cm 〉CV 10-20 cm 〉 CV20-40 cm）, and when the succession developed into the stages of shrub and forest communities, the top soil fertility had been improved significantly; and （iv） for the subsurface soil of the communities at the advanced succession stages, the soil fertility also increased to some extent. Our results suggested that the method of comparing two hierarchical clustering reflected the similarity level of different cluster patterns, therefore, it was helpful to study the relationship between vegetation succession and soil fertility. There was a corresponding relationship between the change process of soil fertility from the top soil to subsurface soil and the process of vegetation succession from the early stages to the advanced stage. The differentiations of soil fertility in vertical space and horizontal space were both caused by vegetation succession, which was significant for both the shrub and forest communities. The improved level of forest soil fertility was related to forest vegetation types and the improved fertility level of broad-leaved forest-soil community was higher than that of the coniferous forest soil. In the practice on soil fertility ecological restoration of the loess plateau, it is important to carry out reasonably artificial forestation so as to enhance the restoration and improvement of soil fertility.     

黄土高原沟壑区沟头植被根系垂直分布及其对土壤抗侵蚀性的影响

【目的】探明沟头植被根系垂直分布及其对土壤抗侵蚀性的影响,为沟蚀防治中植被措施优化配置提供理论依据。【方法】以不同植被覆盖(杂草(农地)、冰草、铁杆蒿、苜蓿)沟头为研究对象,通过原状土冲刷试验明确沟头土壤抗冲性特征。采用扫描分析法、ZJ型应变控制式直剪仪等分析和测定根系特征及根-土复合体力学、理化性质。【结果】(1)各植被沟头根系在土壤中分布特征差异明显,根系特征指标(根重密度、根长密度、根表面积密度、根体积密度)总体上呈现冰草地最大,其次为苜蓿地、铁杆蒿地,农地最小;垂直深度上,农地沟头土壤中根系各指标均随土层加深而减小,冰草、铁杆蒿和苜蓿地沟头土壤中根系各指标整体上则表现为先减小后增大的变化趋势。各植被根系以<0.5 mm径级根系为主。(2)各植被沟头土壤容重变异性较小,在1.17—1.37 g·cm^-3之间变化。>0.25 mm水稳性团聚体含量呈现出农地和冰草地大于铁杆蒿地和苜蓿地。(3)各植被沟头土壤黏聚力平均值苜蓿地为12.75 kPa、冰草地9.05 kPa、铁杆蒿地8.60 kPa、农地7.25 kPa;在垂直深度上,农地、冰草地和苜蓿地...     

黄土丘陵区不同植被类型根际土壤微团聚体及颗粒分形特征

 【目的】研究黄土丘陵区坡耕地退耕后不同植被根际土壤微团聚体及颗粒的分形特征,为该地区植被恢复中土壤质量评价和生态恢复的持续健康发展提供科学依据。【方法】通过室内分析,运用分形理论,研究黄土丘陵区墩山小流域天然草地、人工草地和人工灌木等6种植被根际土壤微团聚体以及颗粒组成的分形特征。【结果】黄土丘陵区坡耕地退耕后,不同植被对土壤微团聚体以及颗粒组成影响不同。无论是根际还是非根际,天然草地0.25—0.05 mm、0.05—0.01 mm微团聚体含量以及土壤团聚状况、团聚度均高于人工灌木和人工草地,而0.25—0.05 mm、0.05—0.01 mm土壤颗粒含量以及分散系数、分散率低于人工灌木和人工草地,根际微团聚体分形维数和颗粒分形维数高于人工灌木和人工草地。除柳枝稷外,根际土壤团聚状况和团聚度高于非根际,分散系数和分散率低于非根际;不同植被根际微团聚体分形维数和颗粒分形维数均低于非根际土。相关性分析表明,与非根际相比,根际土壤微团聚体及颗粒分形维数与土壤基本理化性质相关性更显著。【结论】黄土丘陵区坡耕地退耕后,天然草地对于土壤微团聚体的改善作用优于人工灌木和人工草地。与非根际相比,根际土壤具有更好团聚结构,而且根际土壤分形特征能更好反映土壤性质的变化规律,因此可作为该地区植被恢复过程中土壤质量评价的指标。     

黄土丘陵区柠条林地土壤抗蚀性规律研究

通过对黄土丘陵区五省(区)七县(市)柠条林地、农地,人工草地及母质的有机质含量,水稳性团粒含量等20多种土壤抗蚀性指标测定比较和多元统计数学分析得出在该区柠条林地的土壤抗蚀性最强,草地次之,农地和黄土母质最弱;同一剖面,表层土壤抗蚀性明显强于下层,且随着土层深度增加土壤抗蚀性减弱;在林地中,随着林龄的增大土壤抗蚀性增强;侵蚀性黑垆土、栗钙土和灰钙土的抗蚀性强于黄绵土和灰褐土,在黄土丘陵区从东向西,土壤抗蚀性有增强大趋势;水稳性团粒含量和有机质含量的变化规律与实际相符,其它指标则表现无规律。     

Effect of Different Vegetation Types on the Rhizosphere Soil Microbial Community Structure in the Loess Plateau of China

The Loess Plateau in China is one of the most eroded areas in the world. Accordingly, vegetation restoration has been implemented in this area over the past two decades to remedy the soil degradation problem. Understanding the microbial community structure is essential for the sustainability of ecosystems and for the reclamation of degraded arable land. This study aimed to determine the effect of different vegetation types on microbial processes and community structure in rhizosphere soils in the Loess Plateau. The six vegetation types were as follows：two natural grassland （Artemisia capillaries and Heteropappus altaicus）, two artificial grassland （Astragalus adsurgens and Panicum virgatum）, and two artificial shrubland （Caragana korshinskii and Hippophae rhamnoides） species. The microbial community structure and functional diversity were examined by analyzing the phospholipid fatty acids （PLFAs） and community-level physiological profiles. The results showed that rhizosphere soil sampled from the H. altaicus and A. capillaries plots had the highest values of microbial biomass C, average well color development of carbon resources, Gram-negative （G-） bacterial PLFA, bacterial PLFA, total PLFA, Shannon richness, and Shannon evenness, as well as the lowest metabolic quotient. Soil sampled from the H. rhamnoides plots had the highest metabolic quotient and Gram-positive （G＋） bacterial PLFA, and soil sampled from the A. adsurgens and A. capillaries plots had the highest fungal PLFA and fungal：bacterial PLFA ratio. Correlation analysis indicated a signiifcant positive relationship among the microbial biomass C, G- bacterial PLFA, bacterial PLFA, and total PLFA. In conclusion, plant species under arid climatic conditions signiifcantly affected the microbial community structure in rhizosphere soil. Among the studied plants, natural grassland species generated the most favorable microbial conditions.