3种草本植物根系对土壤抗蚀特性的响应

为探明南方红壤区常见草本植物根系与土壤抗侵蚀性能之间的关系,以湖北省两种代表性土壤(黄棕壤和红壤)内生长的3种草本植物香根草(Vetiveria zizanioides)、白三叶(Trifolium repens)和黑麦草(Lolium perenne)为研究对象,在两种土壤中分别采集3种草本植物根土复合体(共6种根土复合体处理),并设裸地对照,采用集中水流冲刷试验,测定了土壤细沟可蚀性和根系参数,系统分析了该地区常见水土保持草本植物根系抗侵蚀特征。结果表明,根系存在可有效增强土壤抗侵蚀性能,不同植物的增强效果存在差异,增强效果表现为香根草白三叶黑麦草;根长密度(RLD, root length density)是影响土壤可蚀性的最重要根系参数,RLD可较好地模拟两种土壤的根土复合体分离能力变化(R2≥0.930),而根重密度(RMD, root mass density)和根面积比(RAR, root area ratio)也有重要作用;直径小于1.0 mm根系是影响根土复合体抗侵蚀性能的重要指标,其中根径为0.5～1.0 mm的细根作用更为显著(P 0.01)。研究结果表明,香根草是南方红壤区一种重要的水土保持植物种类,可为区域内植被恢复中草本植物的选取以及根系特征与土壤抗蚀特性的关系研究提供理论依据。     

柳枝稷和坚尼草的耐镉性初步研究

为了探究镉污染条件下开发能源植物的可行性,以高生物量黍属能源植物柳枝稷和坚尼草为材料,温室中苗期水培试验,分别对柳枝稷外源施加浓度为0,0.5,5,10,20,50,100μmol/L镉(Cd),对坚尼草施加浓度为0,2,5,7.5,10μmol/L Cd,从形态、生长生理等角度,分析两种能源草对镉的响应。结果表明:随Cd浓度的增加,柳枝稷和坚尼草生物量和根伸长量均下降,Cd浓度为50μmol/L时,柳枝稷根鲜重减少达显著水平(P0.05)。而坚尼草则在Cd浓度为2μmol/L时,根和地上部分总鲜重减少达显著水平。相比于对照,Cd浓度为2μmol/L时,坚尼草的根伸长量已下降96.3%,而柳枝稷在5μmol/L Cd时根伸长量才降低55.0%,柳枝稷的耐镉性高于坚尼草。经20μmol/L镉处理,柳枝稷的地上部镉浓度达40mg/kg,生物量下降了45%。不同浓度的镉处理下,镉在柳枝稷体内的迁移指数为5.9%~14.2%,柳枝稷可以在Cd污染条件下被开发为能源和修复植物种植。此外,实验还发现,在根平均直径为0~1mm范围内,柳枝稷的总根长、根表面积和根体积与镉积累呈显著负相关,与迁移指数呈显著正相关(P0.05),该结果说明,细根在植物的镉吸收积累和转运中可能起着非常重要的作用。     

黄土丘陵区不同植被类型根际微生物群落功能多样性研究

为了解生态恢复过程中土壤微生物功能特征,采用Biolog-Eco微平板法分析了黄土丘陵区人工灌木(柠条 Caragana korshinskii、沙棘 Hippophaer rhamnoides)、人工草地(沙打旺 Astragalus adsurgens、柳枝稷 Panicum virgatum)和天然草地(阿尔泰狗哇花 Heteropappus altaicus、茵陈蒿 Artemisia capillaries)的根际微生物碳源代谢多样性特征。结果表明:柠条、阿尔泰狗哇花和茵陈蒿的根际微生物对糖类的代谢能力显著高于沙棘、沙打旺和柳枝稷;阿尔泰狗哇花和茵陈蒿对氨基酸类、酚酸类和聚合物类的代谢能力较高。茵陈蒿和阿尔泰狗哇花的微生物代谢功能多样性高于其他4种植物。柠条、阿尔泰狗哇花和茵陈蒿具有相似的根际微生物代谢功能。黄土丘陵区植被类型显著影响微生物群落碳源利用能力,天然草地根际微生物群落代谢功能多样性优于人工灌木和人工草地。     

黄土丘陵区退耕植被细根生物量及其碳氮磷库动态变化

为揭示黄土丘陵区不同退耕植被细根季节动态,选取刺槐（Robinia pseudoacacia）、柠条（Caragana korshinskii）以及撂荒3种退耕模式为研究对象,采集0～50 cm土层细根,分析其生物量及C（碳）、N（氮）、P（磷）库的生长期变化。结果显示：刺槐、柠条及撂荒地细根生物量,C,N,P含量及储量在生长期内变化显著（P<0.05）,其中细根生物量与C,N,P储量先减小后增加,而细根C,N,P含量先增加后减少;刺槐与柠条细根生物量,C,N,P含量及储量在生长期内均显著大于撂荒地;相关性分析结果表明,细根C储量与土壤C储量、细根N储量与土壤N储量、细根P储量与土壤P储量均显著正相关,尤其是细根N储量与土壤N储量相关性达到极显著水平。综上,黄土丘陵区刺槐、柠条与撂荒3种退耕模式细根生物量及其碳氮磷库存在显著季节变化,细根碳氮磷库通过季节变化显著提高土壤C,N,P储量尤其是土壤N储量,且刺槐与柠条提高效果优于撂荒草地。     

刺槐人工林土壤团聚体稳定性与群落特征的相关分析

本研究对黄土丘陵区20,25,40和50年人工刺槐林土壤团聚体稳定性与植物群落特征相关性进行了分析,结果表明,刺槐群落的总物种数和细根密度对土壤团聚体水稳定性有显著影响（R²≥0.96）,物种多样性和禾本科物种数对土壤团聚体机械稳定性作用明显（R²≥0.97）,刺槐群落特征影响土壤团聚体稳定性。     

柳枝稷对滨海盐碱地的改良效果及饲用价值

为探究柳枝稷(Panicum virgatum)在滨海盐碱地改良方面的作用及其饲用价值,本研究在黄河三角洲盐碱地开展了田间试验和家庭农场饲喂试验,研究了柳枝稷不同种植密度和年限对盐碱地的改良效果以及柳枝稷饲喂对鲁波山羊生长性能的影响。结果显示,相较于种植以前,1 m×1 m种植密度的柳枝稷,在种植4年后土壤有机质增加了55%(P=0.09),盐分含量显著降低了59%(P<0.05)。此外,两个种植密度(1 m×1 m和1 m×3 m)的柳枝稷,均能显著降低大多数土壤重金属的含量(P<0.05)。饲喂试验发现,柳枝稷与花生(Arachis hypogaea)秧不同比例混合,均能不同程度地促进鲁波山羊的生长,以柳枝稷:花生秧为3:7时效果最佳。本研究证明,1 m×1 m种植密度的柳枝稷能够有效改良滨海盐碱土壤,同时兼具一定的饲用价值,对黄河三角洲盐碱地生态草牧业发展具有重要的指导意义。     

黄土丘陵区不同种植行距对柳枝稷生产力与水分利用效率的影响

为探讨种植行距对黄土丘陵区引种草本植物生理、生长和水分利用的影响,以引种禾草柳枝稷(Panicum virgatum L.)为对象,比较研究了 2009～2016年间3个种植行距(20cm、40cm和60cm)下其叶片光合生理月变化、年度地上生物量、耗水量和水分利用效率及其相互关系.结果显示:柳枝稷叶片净光合速率和瞬时...     

紫色土坡耕地香根草根系的固土抗蚀效应

本试验以坡度3°和25°下的自然生草和香根草(Vetiveria zizanioides)为研究对象,采用室内直剪试验和原状土冲刷试验,分析紫色土坡耕地上香根草根系的固土抗蚀效应。结果表明,1)香根草根系改变了土壤结构,土壤容重与根长密度、根表面积密度极显著负相关(P0.01),与根重密度显著负相关(P0.05),土壤含水率与根长密度、根表面积密度显著正相关;2)土壤抗剪强度与根重密度、根表面积密度极显著正相关,与根长密度、含水率显著正相关,土壤抗冲性指数与根重密度、根长密度和根表面积密度极显著正相关;3)同级荷载(100、200、300、400 k Pa),土壤抗剪强度表现为,香根草3°香根草25°自然生草3°自然生草25°,土壤抗冲指数表现为,香根草3°香根草25°自然生草3°自然生草25°;4)与自然生草相比,含香根草土体结构稳定,抗剪、抗冲能力强,在3°和25°坡耕地上均表现出一定的固土抗蚀效应。     

黄土丘陵区不同种植行距下柳枝稷根系分布特征研究

明确旱区作物根系生长与行距的关系可为合理选择种植密度提供依据。以梯田种植第7年的柳枝稷(Pancium virgatum L.)草地为研究对象,采用根钻法于2016年4月和10月对0~150cm土层进行根系取样,比较研究了3种种植行距下(20cm,40cm和60cm)柳枝稷根系生物量和根长密度分布特征。结果表明:柳枝稷根系主要分布在0~40cm土层,20cm和40cm行距下0~20cm土层根系生物量显著高于60cm行距(P0.05);在40~150cm土层,根系生物量和根长密度在20cm行距下最低。行上与行间根系生物量均随种植行距增大而增大,均以40cm行距下根长密度较高。细根(d≤0.5mm)根长密度为40cm行距下显著最高,20cm行距下最低(P0.05)。总体表明,40cm行距下柳枝稷根系生物量较高,平均根长密度与细根根长密度最高。     

中国草地2003年第1～6(总第130～135)期目次

第　 1　期黄土丘陵区柳枝稷与白羊草光合生理生态特征的比较徐炳成　山　仑　黄占斌　刘国彬 (1)……………贺兰山特有植物花粉形态特征研究宛　涛　燕　玲　李　红　阿拉腾其其格 (5 )…………………………沙质草地连续放牧后某些土壤性质的变化张铜会　赵哈林　大黑俊哉　白     

黄土高原草地植被土壤团聚体特征与可蚀性分析

通过对黄土高原典型草地不同植被类型的土壤团聚体分布特征以及土壤可蚀性的分析,探讨了不同立地条件下土壤团聚体特征与土壤可蚀性之间的关系,以期为防止土壤侵蚀提供理论依据。结果表明：Le Bissonais法的3种处理,慢速湿润处理（SW）后土壤团聚体粒径主要为>2mm的大团聚体颗粒,预湿后扰动处理（WS）和快速湿润处理（FW）后团聚体粒径分布较均匀,<0.2mm粒径的团聚体颗粒占主要优势。土壤团聚体平均质量直径表现为SW >WS >FW,土壤可蚀性值K表现为WS >FW >SW,表明黄土丘陵区草地植被土壤团聚体破碎的机制主要是消散和机械破坏。不同立地条件下,对于慢速湿润处理,0～10cm土层阴梁峁坡、阴沟坡、阳沟坡的土壤团聚体平均质量直径显著高于梁峁顶和阳梁峁坡,阳梁峁坡和梁峁顶的土壤可蚀性值K显著低于阴梁峁坡、阴沟坡和阳沟坡,10～20cm也表现出相似的变化规律。阳梁峁坡和梁峁顶的土壤团聚体稳定性较低,土壤抗蚀性差,阴梁峁坡、阴沟坡和阳沟坡土壤的团聚体稳定性较好,土壤抗侵蚀能力较好。     

黄土高原不同草地类型对水稳性团聚体粒径分布及稳定性的影响

本研究在甘肃兰州选择了4种不同类型的人工草地与天然草地为研究对象,分别为苜蓿草地、冰草草地、柠条灌木草地及针茅草地,其中针茅草地为天然草地。分析了4种草地类型0~40 cm土层的土壤水稳性团聚体粒径分布特征、平均重量直径(mean weight diameter, MWD)以及它们之间的差异性和相关性。结果表明,>2 mm和<0.25 mm粒径的水稳性团聚体为优势粒径;在土壤表层0~20 cm,针茅草地>0.25 mm粒径的水稳性团聚体显著高于其他草地类型(P<0.05),而在20~40 cm土层,苜蓿草地最高,说明在表层针茅草地对土壤结构的改良最优,随土层加深苜蓿草地对土壤结构的改良效果突出;苜蓿草地MWD值由表层0~10 cm的1.04 mm降低到30~40 cm的0.72 mm,下降了31%,而其他草地类型下降了50%~80%,说明苜蓿草地对不同层次土壤结构改良效果的差异性最小。MWD值与>0.25 mm粒径的水稳性团聚体含量和有机质呈极显著的正相关关系,与土壤容重呈极显著的负相关关系,表明水稳性大团聚体和有机质含量的增加可有效促进土壤结构的改良,加强土壤结构的稳定性,提高土壤的抗侵蚀能力。     

黄土高原典型草原草地根冠比的季节动态及其影响因素

生物量的地上-地下分配受到植物种类、年龄、气候等诸多因素的影响,并且生物量地上-地下分配会影响植物向土壤碳的输入,进而影响陆地生态系统碳循环。然而,由于根系采样的困难使得作为陆地生态系统碳循环模型中重要参数的地下-地上生物量比(根冠比,R/S)还存在很大不确定性。因此,本研究通过2007, 2008和2009年连续3年对黄土高原围封草地和放牧草地的地上、地下生物量进行测定,并结合降水和气温资料,试图揭示围封与放牧草地根冠比的季节动态及其与环境因素的关系,为地下生物量的预测和陆地生态系统碳循环模型提供参考。结果表明,围封与放牧样地根冠比的季节变化呈现反抛物线型,最低值都出现在9月下旬;3年放牧样地的根冠比在不同生长季都显著高于围封样地(P<0.05),其平均值放牧样地分别为3.13,3.36和3.77,围封样地为2.55,2.56和3.13。相对于围封草地,放牧草地根冠比的变异更大;2个样地的根冠比年际间差异都不显著;根冠比与上月降水量、当月气温之间均呈显著负相关(P<0.05)。利用降水量和气温建立的多元回归方程,可以很好地预测根冠比。     

黄土高原半干旱区覆膜玉米农田氮变化动态研究

为了进一步明确黄土高原半干旱区覆膜农田氮素循环变化动态及其机理,以夏玉米为研究对象,采用大田试验研究了覆膜管理对植株氮素(全氮)和土壤氮素(无机氮、全氮)变化动态的影响。试验结果表明:1)覆膜和不覆膜处理土壤NO₃^--N含量随玉米生育期的推进表现出近似斜“N”的变化规律。2)相对于不覆膜处理而言,覆膜处理地上部分氮素积累量表现出倒“V”型变化趋势。成熟期不覆膜处理茎叶中氮素残留较多,即将氮素更多地用于营养生长;而覆膜能使植株吸收的氮素更多地转移到籽粒中去,更多地用于生殖生长。3)对于不同土壤剖面不覆膜处理土壤全氮含量而言,覆膜处理随玉米生育期的推进表现出相似的“W”型变化规律。且随土壤深度增加,变化规律有所延迟。三叶期至拔节期由于植物根系长度限制出现下降趋势;拔节期至籽粒形成期,由于覆膜能够改善土壤水热状况进而影响土壤中氮素分布,故出现上升趋势;籽粒形成期至成熟期变化规律与植物地上部分总氮含量恰好相反,说明该阶段土壤中全氮变化与玉米的生长状况密切相关。根据本研究结果,覆膜对玉米生育前期土壤氮素变化影响较大,生育后期土壤氮素变化主要与玉米生长状况密切相关,且覆膜有助于提高玉米的产量和营养品质。     

黄土高原半干旱区天然草地群落结构与土壤水分关系

气候变化导致水热条件发生变化,从而引起土壤含水量改变,必然影响区域植物群落结构和功能。本研究以黄土高原半干旱区天然草地群落为研究对象,在较大空间尺度上根据随机设置样地法调查区域内典型地带性草地群落,研究黄土高原半干旱区土壤含水量的变化对草地群落的影响。结果表明,1)地上生物量、凋落物质量与土壤含水量呈显著正相关;地下生物量和总生物量与土壤含水量虽正相关但不显著;2)物种多样性和物种丰富度均随着土壤含水量的增加而增加;3)植物功能群受土壤水分的影响,表现为禾本科和豆科随着土壤含水量的增加而增加,而杂类草相反。总之,在半干旱区土壤水分是限制群落生产力和物种多样性的重要因子,而禾本科和豆科作为指示物种可以反映土壤的水分状况。土壤水分的变化可能是导致半干旱区天然草地群落演替的驱动力,草地退化可能与土壤含水量的改变有关。     

封育和放牧对黄土高原典型草原芽库的影响

在多年生草地生态系统中,芽库在干扰后的种群补充和更新中占据着重要地位。本研究采用单位面积挖掘取样法,比较分析了封育和放牧对黄土高原典型草原地上植被特征和芽库密度的影响。结果表明,黄土高原典型草原芽库以分蘖芽为主,密度为832~6 848芽·m~(-2)。与放牧相比,短期封育显著提高了芽库总密度和禾草芽库密度,但显著降低了非禾草芽库密度(P0.05)。封育和放牧对典型草原芽库密度的显著影响,主要来自根茎型、分蘖型和根蘖型牧草芽库的贡献。短期封育显著提高根茎型和分蘖型牧草的芽库密度,而显著降低根蘖型牧草的芽库密度(P0.05)。禾草芽密度与地上生物量呈显著正相关,与地上茎分枝数呈显著负相关(P0.05)。封育和放牧对黄土高原典型草原地上植被特征的影响可能是通过调控禾草芽库密度来实现的。在草地管理中,芽库对地上植被的发展有一定的指示作用,可以依靠芽库的测定来预测未来植被的产量、演替趋势和发展方向。     

黄土高原不同地形封育草地的土壤呼吸日动态与影响因子分析

采用动态密闭气室红外CO₂分析法(IRGA)对黄土高原丘陵沟壑区不同地形的封育草地土壤呼吸速率日动态进行了测定,并分析了土壤呼吸与土壤温度、土壤水分、地下生物量和地形间的关系。研究结果显示,草地的土壤呼吸日动态呈单峰曲线,最小值为0.393~1.103 μmol/(m²·s),出现在凌晨;最大值为1.034～1.405 μmol/(m²·s),出现在14时左右,可以用正弦曲线拟合;而且不同样地间土壤呼吸速率与土壤温度间的关系均可用指数函数描述。土壤日均呼吸速率在不同地形的草地间存在差异,平坦草地为1.229 μmol/(m²·s),东北坡15°, 30° 和45° 草地分别为1.138, 1.033和0.890 μmol/(m²·s);西南坡15°, 30° 和45° 草地分别为1.036, 0.859和0.379 μmol/(m²·s);土壤呼吸速率随坡度的增大而减小,东北坡土壤呼吸速率小于西南坡,与不同样地间土壤水分和地下生物量的变化趋势一致,而且研究结果表明土壤呼吸的这种差异主要是受地形影响的土壤水分和地下生物量空间分布差异性决定的,而不同样地间土壤平均温度差异不显著(P>0.05)。     

不同植被对高寒草原生态系统土壤有机碳组成和水稳性团聚体含量的影响

为了揭示不同植被对青藏高原高寒草原生态系统土壤有机碳组成和水稳性团聚体含量的影响,于2007年7-8月,采用实测方法,对土壤中总有机碳(TOC)、焦磷酸钠提取有机碳(SPPC)、水解碳水化合物(HDC)、热水提取碳水化合物(HWC)及水稳性团聚体的含量进行了测定。结果表明:不同植被下表层(0~20 cm)土壤中TOC,SPPC,HDC,HWC和水稳性团聚体含量差异显著(P<0.05);水稳性团聚体与TOC呈极显著正相关,且与SPPC呈极显著负相关(P<0.01),与HDC和HWC不相关,但HDC,HWC与TOC和SPPC的互作却与水稳性团聚体含量之间呈极显著相关(P<0.01)。     

冬季火烧对黄土高原典型草原群落特征及土壤特征的影响

本研究采用野外样方调查和室内分析相结合的方法,分析了黄土高原典型草原冬季火烧区和未火烧区植物群落的物种组成、功能群组成、物种多样性、地上生物量,以及土壤有机碳和全氮。结果表明：冬季火烧显著降低了多年生禾草的重要值,而提高了多年生杂类草的重要值,而对一、二年生草本和灌木、半灌木功能群的重要值影响不显著。冬季火烧显著提高了灌木、半灌木在群落中的比例,并且降低了一、二年生草本的比例,但对多年生禾草和多年生杂类草的比例影响不显著。灌木、半灌木功能群的丰富度指数在火烧地显著大于未火烧地,而一、二年生草本的丰富度指数显著小于未火烧地。冬季火烧显著降低多年生禾草功能群的生物量和显著提高多年生杂类草功能群的生物量。火烧草地的土壤有机碳和全氮含量在0～10 cm土层中均显著高于未火烧草地。