黄土坡地几种退耕植被土壤硝态氮分布特征与迁移研究

以荒坡地为对照,研究了黄土高原退耕还林中广泛种植刺槐、柠条、苜蓿、杨树、侧柏的土壤中NO3--N的分布特征。结果表明：0～160cm土层中上述不同植被土壤NO3--N的平均含量由高到低依次为柠条〉刺槐〉苜蓿〉侧柏、杨树〉荒坡地（P〈0.05）;人工林地土壤NO3--N含量大于荒坡地,豆科植被大于其他植被;从整个土壤剖面看,这几种植被在0～20cm表层土壤中NO3--N含量均高于其底下各土层,以苜蓿最高,达到6.12mg.kg-1,柠条次之,为5.82mg.kg-1;随着土层深度的增加,在20～60cm柠条、苜蓿和刺槐土壤中NO3--N含量随深度增加逐渐下降,并于60cm以后趋于稳定,杨树、侧柏与荒坡地NO3--N含量随土层的加深变化不大;各植被在140cm以下土层中均存在NO3--N富集现象;不同坡位的NO3--N均呈现坡顶〉坡中〉坡底的趋势,阴坡土壤的NO3--N含量显著高于阳坡（P〈0.05）。     

梯田埂坎花椒栽培管理技术

花椒是一种重要的食品调味剂,梯田埂坎栽植,既可以增加农民收入,又可防止滑塌侵蚀。在栽植上,应根据不同梯田埂型选择合适的配置方式;根据不同树型和树龄,采用疏枝开心、短截等修剪方法;由于抗寒力差,应注意防止冻害。     

半干旱区人工林生长与水分生态研究

对黄土高原半干旱区5种主要造林树种生长状况及土壤水分变化规律进行了研究分析,比较了5种人工林的生长与水分适应性。结果表明:(1)不同人工林生长受坡向、坡位等立地因子影响;几种主要人工林总体生长水平,乔木林山杏>小叶杨,灌木林山桃>沙棘>柠条;(2)不同立地条件下,土壤含水率变化特点为阳坡<半阳坡<半阴坡;不同立地土壤含水率呈现出相同的变化趋势,即随坡位上升土壤水分呈下降趋势,0~200 cm为主要的水分利用层,200 cm以下土壤含水率均为逐渐上升,说明植物根系对水分的吸收在逐渐减弱;(3)不同人工林土壤平均含水率为8%左右,表现出土壤干旱的特点。不同人工林对土壤水分的利用可分为2种情况,山杏、沙棘和柠条,属于对水分利用强度大的树种,而小叶杨和山桃属于水分利用强度较低的树种,水分利用强度由大到小为:柠条>沙棘>山杏>小叶杨>山桃。     

高速公路边坡植被特征分析及护坡模式优化研究

选取铜川至黄陵至延安高速公路(简称铜延高速公路)不同防护模式下的18个边坡为研究对象,分析了边坡植被特征.结果表明:(1)3种模式下,边坡的植被总益度均大于60%,边坡的物种丰富度很低,物种数最多只有17种,Shannon-Weaner指数最高为0.85.(2)坡向和坡位对边坡植被的生长影响很大,植被盖度呈现阴坡阳坡,下坡位上坡位中坡位.(3)现有的"苜蓿+柠条"和"小冠花+拧条"等植被组合呈现剧烈的种间竞争.(4)综合植被生长状况、物种丰富度及坡向坡位的影响,表现最好的是骨架植草模式,其次穴状整地植草模式,最差的是挂网喷播模式;物种组合"小冠花+柠条"最优,"苜蓿+柠条"其次,"苜蓿+黑麦草"最差.     

青藏高原两种典型植物根系抗拉特性与其微观结构的关系

为研究青藏高原东部边坡、路堑两种常见的护坡植物根系抗拉特性及其与根系微观结构的关系,对灌木植物柠条锦鸡儿和草本植物草地早熟禾根系进行了室内单根拉伸试验和根系断面电镜扫描试验。试验结果显示:两种植物根系抗拉力随着根径的增大呈幂函数增大;根系抗拉强度随根径的增大呈幂函数或指数函数减小。草地早熟禾根系平均抗拉力在标距为40mm时达到最大值;柠条锦鸡儿根系平均抗拉力在标距为80mm时达到最大值;当拉伸速率为3mm/min时,两种植物根系抗拉力和抗拉强度最大,两种植物在拉伸速率为5mm/min和10mm/min时,其抗拉强度变化不明显。两种植物单根拉伸应力—应变曲线呈单峰曲线,无明显的颈缩现象,具有弹塑性材料特点,且根径较小的草本植物草地早熟禾根系表现出具有较高的抗拉强度、较大的延伸性能。根系断面显微结构中,柠条锦鸡儿和草地早熟禾根系横断面的管孔孔径随着拉伸速率的增大逐渐减小,减小幅度依次为91.25%,45.41%,表皮破坏程度也相应的减弱。根系的拉伸横断面表皮撕裂程度及表皮延长程度随拉伸速率、拉伸标距的增大而减小。     

黄土丘陵苜蓿与柠条深层土壤干化状况及根系与养分特征

[目的]探究宁夏南部黄土丘陵区雨养苜蓿及柠条地的深层根系与土壤水分和养分的协同关系，进而为宁南山区人工植被建设与管理以及生态环境高质量发展提供科学依据。[方法]采用野外调查与室内分析相结合的方法，对宁南黄土丘陵区人工种植18 a的紫花苜蓿地与20 a的柠条林地0—1 000 cm土层中土壤水分、根系垂直分布、土壤N,P含量变化进行了分析。[结果](1)苜蓿地和柠条林地土壤200 cm以下全剖面已经处于干化状态，其中苜蓿和柠条地土壤处于极度干燥化水平的土层分别为200—720 cm和360—720 cm, 0—1 000 cm深度范围土壤水分储量较相似地形的雨养农田分别少987.55,977.78 mm;(2)苜蓿和柠条根系主要集中在表层0—120 cm土层，该层根系占0—1 000 cm剖面总根干重的45.66%,57.54%,根长密度占44.45%,67.58%;(3)苜蓿和柠条土壤N,P养分分布规律与根系分布规律一致，表层0—120 cm范围内平均全N含量分别为0.53,0.58 g/kg,是0—1 000 cm土壤全N含量平均值的1.77倍和1.87倍，在0—120 cm范围内全...     

不同立地条件下野生荆条与胡枝子根系生长特性的比较研究

根系分布特征有着特殊的生态意义,它反映出植物适应和改变环境的功能.采用土钻法研究了野生荆条与胡枝子在两种坡度(12°与28°)和两种坡向(阳坡与阴坡)立地条件下根系生长特性.结果表明,根系直径d≤1 mm有效根系荆条高于胡枝子,且阳坡明显高于阴坡;d＞1 mm根系生物量,在阳坡两种坡度及阴坡12°条件下,胡枝子均高于荆条,而阴坡28°条件下则相反;在阳坡和阴坡两种坡向条件下,距主干0.2 m处和0.4 m处,胡枝子d＞1 mm的根密度均大于荆条,而d≤1 mm的根密度明显小于荆条,表明水平方向荆条的有效根系生长强于胡枝子;两种灌木根系的垂直分布主要集中于0-60 cm内土壤中,d＞1mm根密度的大小次序为胡枝子(阳坡)＞荆条(阳坡)＞荆条(阴坡)＞胡枝子(阴坡),d≤1 mm根密度的大小次序为荆条(阳坡)＞荆条(阴坡)＞胡枝子(阳坡)＞胡枝子(阴坡).     

寒旱环境植物护坡力学效应与根系化学成分响应

该项研究以试验区两种生长期为6a的灌木植物柠条锦鸡儿、霸王为例,分析了根系中所含半纤维素、木质素、纤维素和果胶质4种主要化学成分及其含量,并探讨了根系力学强度与其化学成分及其含量变化之间的关系。结果表明:柠条锦鸡儿根系平均抗拉强度为28.36～34.75MPa,霸王为4.53～6.61MPa,即柠条锦鸡儿根系平均抗拉强度显著大于霸王,且这两种灌木根系所含的4种化学成分由多至少依次为半纤维素、木质素、纤维素、果胶质,其中柠条锦鸡儿根系半纤维素含量为17.8%～29.03%,木质素为3.41%～5.36%,纤维素为2.3%～2.79%,果胶质为1.45%～2.15%;霸王根系半纤维素含量为15.6%～23.04%,木质素为3.69%～4.89%,纤维素为2.1%～3.06%,果胶质为1.92%～2.37%。两种灌木根系纤维素含量与根径、根系抗拉强度之间均表现出一定相关性;霸王根系半纤维素含量与其根系根径、抗拉强度之间呈相关性;柠条锦鸡儿根系果胶质含量与其根径、根系抗拉强度间均呈相关关系。本项研究可为进一步分析植物根系力学强度及其效应与根系组成特性之间的变化关系提供理论依据。     

柠条林地土壤水分动态分析

在龙滩流域内,不论阴坡、半阳坡还是阳坡,柠条林地土壤含水量年内变化均呈现不对称的双峰曲线,4月与7月出现土壤含水量的低值,5月与9月出现土壤含水量的高值,且一年当中土壤含水量生长末期明显高于生长初期,柠条林地在该区域表现出随季节变化对土壤水分较为稳定的利用特性;不同坡向人工柠条林土壤水分具有显著性差异,具体表现为阳坡半阳坡阴坡。     

在腾格里沙漠东南缘应用沙漠造林器栽植柠条的试验研究

[目的] 探究在腾格里沙漠东南缘应用沙漠造林器栽植苗木的保水效果,观测其沙漠造林器是否更有利于苗木成活,同时为提高沙漠地区苗木栽植成活率提供科学支持。[方法] 通过采用对比两种栽植方式（铁锹和沙漠造林器）下不同土层土壤含水量,并使用相应公式计算,从土壤有效含水量、土壤水分亏缺程度、土壤水分变异系数等方面进行综合分析,评定哪种栽植方式更好。[结果] ①在草方格内进行人工栽植,采用沙漠造林器会大大降低各土层土壤水分的损耗风险,并且造林器作用下的土壤含水量均高于铁锹,最高达1.42倍,最低是1.04倍。②两种栽植方式深度不同,以致柠条根系所在土层不同,进而对水分的利用策略不同。铁锹组柠条主要利用15—40 cm土层土壤水,造林器组柠条主要利用20—50 cm土层土壤水。造林器组柠条根系所对应的土层土壤水分亏缺程度较轻,更有利于柠条的初期生长。③铁锹栽植苗木成活率为45%～55%,沙漠造林器栽植苗木成活率为70%～75%,提高了25%左右。沙漠造林器栽植苗木成活率更高。[结论] 从土壤水分保持以及对应的所栽柠条成活率等方面综合来看,相比铁锹栽植,使用沙漠造林器栽植柠条效果更好。     

毛乌素沙地3种主要植物群落的阻沙效益

[目的]对毛乌素沙地天然沙蒿、沙柳和锦鸡儿这3种主要植物群落的阻沙效益进行分析,为毛乌素沙地沙漠化防治及生态建设提供理论依据。[方法]通过测定标杆风蚀沙埋程度,分析各植物群落的风蚀量与阻沙量,从而对其阻沙效益进行比较分析。[结果](1)植被盖度越大,各植物群落的防风阻沙效果越明显;(2)地形条件相似,风速相同的情况下,3种植物群落在风蚀季节的临界防风蚀盖度不同。沙蒿群落的临界防风蚀盖度最小,约为60%,沙柳群落与锦鸡儿群落的临界防风蚀盖度相对较大,均大于60%,但锦鸡儿群落相对沙柳群落的临界防风蚀盖度小;(3)相同盖度下,3种植物群落的风蚀量与阻沙量之和大小顺序为:沙柳锦鸡儿沙蒿。[结论]在毛乌素沙地固定、半固定沙地上,沙蒿群落的防风阻沙效益突出,可作为主要固沙植物进行推广。     

内蒙古中西部3种典型乡土植物根系抗折力学特性

为固土抗蚀优良树种的选择提供生物力学方面的参考依据,也为揭示植物根系持续固土抗蚀力学特性。以内蒙古中西部风水复合侵蚀区的3年生人工柠条(Caragana korshinskii)、沙棘(Hippophae rhamnoides)、紫花苜蓿(Medicago sativa)3种典型乡土植物根系为对象,相同立地条件下使用HG100数显式推拉力计和自制便携式实验平台,在测试直径0.5~4 mm范围内,对单根进行70%极限折力受损,待自修复3个月后,研究3种植物根系抗折力及抗折强度的变化、比较不同植物种之间的差异性。结果表明,3种植物愈伤后单根平均抗折强度大小为:柠条(15.504 MPa)>沙棘(12.342 MPa)>紫花苜蓿(6.584 MPa),说明柠条根系受折受损愈伤自修复后的抗折能力优于沙棘和紫花苜蓿,沙棘又优于紫花苜蓿。3植物根系总体呈现平行对照组单根抗折力(强度)>愈伤后单根抗折力(强度),只有紫花苜蓿平行对照组单根抗折强度与其愈伤后的值无显著差异。柠条平均抗折力下降64%,沙棘平均抗折力下降28%,紫花苜蓿平均抗折力下降27%;柠条平均抗折强度下降40%,沙棘平均抗折强度下降22%,紫花苜蓿平均抗折强度下降12%,说明植物种不同则生物学特性不同,受损愈伤后恢复抗侵蚀能力不同。     

内蒙古中西部3种乡土植物根系抗拉力学特性的对比研究

[目的]研究内蒙古中西部地区3种乡土植物种根系的抗拉机理,为该区水土保持的树种选择提供依据。[方法]以内蒙古中西部地区3种常见植物柠条、沙棘和紫花苜蓿根系为对象,进行室内单根瞬时极限拉伸试验研究。[结果](1)3种植物单根极限抗拉力随着直径的增加而增大,单根极限抗拉强度随直径的增加均呈幂函数递减。(2)当直径在0.19mm~2.89mm范围内相同径级时,3种植物单根极限抗拉强度和弹性模量均值大小顺序相同,依次为:柠条沙棘紫花苜蓿,3种植物根径≤0.5mm的细根具有较大的极限抗拉强度和弹性模量;(3)同一树种当根系直径相同时,土壤含水率高则其单根平均极限抗拉强度小。[结论]根系的力学特性与形态结构特征的结合,是选择适宜的水土保持树种非常重要的因素。从根系抗拉性能方面评价3种植物根系固土抗蚀能力大小则柠条优于沙棘和紫花苜蓿。     

半干旱地区3种植物根系的抗弯力特征

[目的]研究内蒙古中西部3种典型水土保持植物柠条(Caragana korshinskii)、沙棘(Hippophae rhamnoides)、紫花苜蓿(Medicago sativa)的根节点与相邻直根在不同直径下抗弯力和抗弯强度,为植物根系网络固土内在机理的研究提供科学依据。[方法]通过悬臂梁弯曲试验的方法,对3种植物的根节点与相邻直根进行抗弯试验。[结果]在测试根径1~5mm范围内,3种植物根节点和相邻直根的抗弯力与直径均呈幂函数正相关,3种植物根节点和相邻上级直根平均抗弯力的种间大小顺序一致,为柠条紫花苜蓿沙棘。在测试根径2~5mm范围内3种植物根节点的平均抗弯强度均小于各自相邻上级直根的平均抗弯强度,且种间大小顺序为柠条(21.87,24.33 MPa)紫花苜蓿(10.69,17.02 MPa)沙棘(4.81,4.95MPa)。[结论]3种植物中柠条根系抵抗弯曲变形的能力最大。沙棘根节点与其相邻直根抗弯强度差值最小,其各级根系间共同作用抵抗变形的能力最好,有利于根系网中各级根系间的固结,更加有助于根系网发挥其固持土体的作用。     

Stemflow in three shrubs and its effect on soil water enhancement in semiarid loess region of China

Stemflow of three semiarid shrubs (Tamarix ramosissima, Caragana korshinskii and Reaumuria soongorica) and its effect on soil water enhancement were evaluated during the growing season of 2004 and 2005 in the semiarid loess region of China. The results indicated that stemflow averaged 2.2%, 3.7% and 7.2% of the bulk precipitation for T. ramosissima, R. soongorica and C. korshinskii, respectively. Individual stemflow increased in a linear function with increasing rainfall depth, while it tended to increase with rain intensity when rain intensity was less than 2 mm h⁻¹, but showed an opposite trend when rain intensity was greater than 2 mm h⁻¹.The relationship between funnelling ratios and rainfall suggested that there existed a rainfall depth threshold of 11 mm for C. korshinskii and 17 mm for both T. ramosissima and R. soongorica. Funnelling ratios positively increased with increasing rainfall depth before the rainfall depth threshold values had been reached but showed a decreasing trend after the rainfall depth threshold. Average funnelling ratios were 153.5 ± 66.2, 53.2 ± 25.7 and 24.8 ± 15.3 for C. korshinskii, R. soongorica and T. ramosissima, respectively, indicating canopy architecture of the three shrubs was an effective funnel to channel stemflow to the root area, and C. korshinskii showed greater potential to use stemflow water in the arid conditions. For individual rainfall events the wetting front depths in the rooting zone around the stems of the shrubs were 1.2–4.5, 1.4–3.8 and 1.4–2.8 times deeper than that in the bare area outside canopy for C. korshinskii, T. ramosissima and R. soongorica, respectively; correspondingly, soil water content was also significantly higher in the root area around the shrub stem than that in the area outside the shrub canopy. This confirms that shrub stemflow conserved in the deep soil layers may be an available moisture source for plant growth under arid conditions.     

典型黑土区陡坡植草水土流失防治效果研究

[目的]研究陡坡生物防治与影响因素的变化关系,为侵蚀沟治理、水土保持植被措施配置等决策提供科学依据。[方法]设置2个坡度,7种草本植被配置模式,于2018年6—9月开展了自然小区水土流失监测。[结果] 1∶1.5和1∶1.2坡比边坡草本建植当年分别较裸地平均减流27%和26%,减沙52%和21%,坡度由34°增加到40°,地表径流虽未增加,但土壤侵蚀量明显增加;影响产流产沙的降雨因子主要有雨量,I_(30),E,EI_(30),坡度变陡,相关性增强;建植草无芒雀麦和紫花苜蓿混播减流减沙效果最好,紫花苜蓿、无芒雀麦、早熟禾3种草种混播减流效果优于单播;1∶1.2坡比边坡随着植被盖度的增加减沙效果逐渐增强,且在植被盖度大于50%时减沙效果接近1∶1.5坡比边坡。[结论]在无芒雀麦和紫花苜蓿混播草本配置下,1∶1.2坡比削坡在侵蚀沟治理时可采用,能减少20%的削坡占地面积。     

留茬高度对小叶锦鸡儿光合生理和生长特征的影响

[目的] 研究不同留茬高度小叶锦鸡儿生长和光合生理的变化规律,揭示不同留茬高度下小叶锦鸡儿生长和光合能力的强弱,探索其平茬时的最适留茬高度,为寻求合理抚育管理措施、指导小叶锦鸡儿生产实践提供理论依据。[方法] 选择2003年人工种植小叶锦鸡儿为研究材料,设置未平茬（CK）、留茬高度5 cm （T₁）,10 cm （T₂）,15 cm （T₃）,20 cm （T₄）,25 cm （T₅）共6个处理于2018年秋季进行平茬,分别测定次年生长季小叶锦鸡儿生长和光合生理指标。[结果] 平茬能显著提高小叶锦鸡儿株高、冠幅、新稍长的增长;不同留茬高度处理净增长量均不同,留茬高度15 cm处理株高、冠幅长和宽度、新稍长净增长量值最高,分别较未平茬处理增加了203.44%,278.10%,292.59%,385.43%;留茬高度5,10和20 cm处理的净增长量次之,留茬高度25 cm的值最低,较未平茬处理分别增加了25.15%,26.38%,25.93%,88.48%;一定留茬高度平茬能显著提高小叶锦鸡儿净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）和水分利用效率（WUE）;不同处理小叶锦鸡儿日变化均有不同程度的光合、蒸腾“午休”现象;留茬高度15 cm处理叶片P_n,T_r,WUE日均值均最高,分别比未平茬处理增加了2.52,0.37和1.52倍;留茬高度5,10和20 cm处理次之,留茬高度25 cm处理值最低,其P_n和WUE值分别比未平茬处理增加了0.45和0.32倍,而T_r值比未平茬处理降低了0.02倍。[结论] 平茬后次年生长季内,留茬高度15 cm的平茬小叶锦鸡儿具有较强的生长补偿和光合能力,留茬5,10和20 cm植株的生长补偿和光合能力次之,留茬25 cm植株的生长补偿和光合能力最弱。     

冀北坝上地区3种人工灌木林地防风蚀效果的比较

选取冀北坝上地区防风固沙林为研究对象,通过观测风速、地表粗糙度、临界起沙风速、输沙量、风沙流结构等指标,对比分析3种人工灌木林地(沙棘林地、柠条林地、沙柳林地)防风蚀效果。结果表明:人工植被能够增加地表粗糙度,改变近地表风场和风沙流结构,降低风速,减少输沙量,有效防治土壤风蚀。不同人工灌木林地防风蚀效果存在较大差异。从主要观测指标来看,粗糙度和临界起沙风速为柠条林地>沙棘林地>沙柳林地;输沙量为柠条林地<沙棘林地<沙柳林地;防风效应为沙棘林地>沙柳林地>柠条林地;固沙效应为柠条林地>沙棘林地>沙柳林地。冀北坝上地区应充分发挥林木防风固沙、保持水土的特性,采用生物治沙技术与措施,合理配置人工植被开展生态建设,防治土壤风蚀,改善生态环境。     

黄土丘陵半干旱区人工柠条林土壤固碳特征及其影响因素

为了探讨黄土丘陵区不同生长年限的人工柠条林地土壤有机碳含量的变化特征及其影响因素,更好地阐明黄土丘陵区柠条林土壤的固碳机理,本文采用时空替代法,以撂荒2 a的坡耕地为对照,对黄土丘陵半干旱区不同林龄(10 a、17 a、26 a、34 a、40 a、50 a)人工柠条林地土壤有机碳(SOC)、全氮(STN)、全磷(STP)及柠条林的根系生物量和枯落物现存量进行了分析。结果表明:1)在0~60 cm的土层剖面上,0~20 cm土层SOC含量明显高于其他土层,并随土层深度的增加逐层递减,其中柠条林地0~20 cm土层SOC含量变化幅度为2.68~11.44 g·kg-1,而40~60 cm土层SOC含量仅在1.64~2.73 g·kg-1波动;与对照相比,随林龄增加柠条林地0~60 cm土层平均SOC含量先减小后增加最后趋于平稳:10 a和17 a柠条林SOC含量比对照显著降低了34.5%和26.9%,26 a柠条林的SOC含量显著升高,其值是对照的1.43倍,40 a和50 a柠条林SOC含量处于积累与消耗相对稳定的状态。2)对SOC含量与STN、STP含量及根系生物量和枯落物现存量进行相关性分析表明,SOC含量与STN含量、根系生物量及枯落物现存量之间存在极显著线性相关,但与STP含量相关性不明显,说明土壤中氮含量的增加能明显提高土壤的固碳能力,而根系生物量和枯落物现存量的多少能够决定土壤的固碳水平。     

反复施加拉剪组合力对小叶锦鸡儿直根材料力学特性的影响

以1～5 mm小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)直根为研究对象,采用TY 8000伺服式强力机研究50次加载(荷载为试验根极限抗拉剪组合力的70%)对其材料力学特性的影响。结果表明:承受50次加载后,试验根极限力—径向位移曲线斜率大于对照根;试验根极限抗拉剪组合力及其强度显著高于对照根(p0.05)。反复加载后试验根抗拉剪组合力—根径的函数关系、抗拉剪组合强度—根径的函数关系均与对照根相似,仍分别呈幂函数正相关、幂函数负相关。随着根径由1～2 mm增至4～5 mm,试验根极限抗拉剪组合力由对照根的1.26倍增至1.34倍。随着加载次数的增加,试验根径向位移增量减小。