关帝山不同植被恢复类型土壤抗蚀性研究

对关帝山4种植被恢复类型(包括云杉-落叶松-杨桦针阔混交林(简称针阔混交林)、杨桦阔叶林、沙棘灌木林和华北落叶松林)和撂荒地(对照)0-20cm土层土壤抗蚀性进行研究。结果表明,与撂荒地相比,不同植被恢复类型土壤抗蚀性均明显增强(P0.05),各种恢复林地土壤有机碳含量、0.25mm风干及水稳性团聚体含量均明显增加,水稳性团聚体平均重量直径(MWD湿)和水稳性指数均显著增大,团聚体结构破坏率和土壤容重显著减小;同时,植被恢复也改善土壤微团聚状况,使分散率降低,团聚度增加。采用主成分分析法,确定土壤抗蚀性评价指标的3个主成分,并确定土壤抗蚀性的综合评价模型,即Y=0.718Y1+0.167Y2+0.115Y3,依据土壤抗蚀性综合主成分值,得出土壤抗蚀性强弱顺序为:针阔混交林(2.621)杨桦阔叶林(1.204)沙棘灌木林(-0.159)华北落叶松林(-1.056)撂荒地(-2.609)。建议在该区进行生态修复的营林过程中,加强对人工林的抚育管理,以增强其水源涵养和水土保持功能。     

喀斯特高原峡谷区不同植被类型的土壤抗蚀性

[目的]对喀斯特高原峡谷区不同植被类型土壤抗蚀性的变化特征进行分析,为该区水土保持和脆弱生态系统的恢复工作提供科学支撑。[方法]以喀斯特高原峡谷区5种植被类型土壤为研究对象,选取常用的11个理化指标,运用主成分分析法进行最佳指标筛选及土壤抗蚀性评价。[结果]与耕地相比,其他植被类型土壤抗蚀性均明显增强;土壤团聚状况和水稳性大团聚体含量显著增加(p≤0.05);土壤黏粒含量有增加趋势,差异不显著(p0.05);土壤分散率和团聚体破坏率显著减小(p≤0.05)。主成分分析结果表明,黏粒含量、结构性颗粒指数、分散率、团聚状况、水稳性大团聚体含量和团聚体破坏率是评价该研究区土壤抗蚀性的最佳指标;土壤抗蚀性强弱顺序为:林地林草间作地荒草地退耕还草地耕地。[结论]楸树林自然恢复模式下土壤抗蚀性最优,建议该区域增加楸树林的面积,提高土壤抗蚀性,促进区域生态恢复和增强水土保持功能。     

红壤区植被恢复团聚体POC变化归因分析

研究植被恢复条件下土壤水稳性团聚体颗粒有机碳的分布特征及影响因素,为退化红壤区生态系统重建与土壤质量改善提供理论依据。在江西省泰和县植被恢复与重建基地,选取立地条件基本一致的马尾松纯林、湿地松纯林、木荷纯林、马尾松补植木荷、湿地松补植木荷、湿地松—木荷原始混交林6种恢复模式,于2019年通过调查取样和试验分析,探索不同植被恢复模式土壤各粒级水稳性团聚体颗粒有机碳(POC agg)、土壤物理化学性质变化特征及相互关系。结果表明:(1)退化红壤以水稳性大团聚体(>0.25 mm)为主(百分比含量为87%),木荷纯林、马尾松补植木荷林土壤大团聚体含量最低。表层(0—10 cm)土壤POC agg受恢复模式影响最显著(P<0.05),以湿地松纯林POC agg含量为最高(14.44 g/kg);(2)土壤物理化学性质因恢复模式的不同而呈显著性差异,其中湿地松补植木荷林下土壤有机质(SOM)、木荷纯林下土壤全氮(TN)、湿地松纯林下土壤全磷(TP)含量分别为最高;(3)人工针叶纯林中团聚体组成对POC agg影响最大,团聚体组成、SOM和TN是影响POC agg的重要因素(P<0.01),且土层越深关联度显著增加(P<0.01);其中微团聚体(<0.25 mm)POC agg受其直接或间接效应均较高,TN在<0.053 mm粒级团聚体POC agg的影响最大。木荷纯林能明显改善土壤结构和肥力,且湿地松对林下土壤养分尤其是POC agg固持能力较高。结合退化红壤区生态修复实践,以湿地松纯林作为先锋树种进行植被恢复,抚育过程中补植木荷可能会更好地改善土壤性质。     

不同植被恢复模式对铁尾矿物种多样性及土壤理化性质的影响

为全面了解不同植被恢复模式对铁尾矿物种多样性及土壤理化性质的影响,在唐山迁安选取基于造地工程的植被恢复模式(紫穗槐林)、基于水保工程的植被恢复模式(六孔砖模式)、灌木纯林植被直接恢复模式(沙地柏直接造林模式)、乔木混交林植被直接恢复模式(沙棘-桑树混交直接造林模式),对其物种组成、数量特征和土壤理化性质进行调查,并与裸尾矿和未被破坏的天然灌丛进行对比分析。结果表明:(1)不同植被恢复模式的物种α多样性指数的变化趋势基本相同,丰富度指数和多样性指数均为沙棘-桑树乔木混交林>紫穗槐林>沙地柏灌木纯林>六孔砖;(2)与裸尾矿相比,沙棘-桑树乔木混交林模式、紫穗槐林模式及沙地柏灌木纯林模式下的土壤容重分别减少了6%,15%,14%,总孔隙度分别增加了16%,1%,8%,毛管孔隙度分别减少了19%,16%,4%,非毛管孔隙度分别增加了118%,46%,22%;沙棘-桑树乔木混交林模式、紫穗槐林模式下的土壤毛管持水量分别减少了18%,7%,而沙地柏灌木纯林恢复模式下的土壤毛管持水量增加了21%;(3)通过植被恢复后,相对于裸尾矿土壤,沙棘-桑树乔木混交林模式、紫穗槐林模式和沙地柏灌木纯林模式下的土壤有机质、速效钾含量明显增加;不同植被恢复模式的铁尾矿土壤养分的恢复效果从高到低依次为沙棘-桑树乔木混交林模式、紫穗槐林模式、沙地柏灌木纯林模式。     

黄土丘陵沟壑区人工林地的土壤抗蚀性评价

以延安、安塞、吴旗的人工刺槐林、柠条林为研究对象,选取同一地区的自然恢复草地和坡耕地为对照,通过对5个表征土壤抗蚀性的指标即>0.25 mm水稳性团粒含量、>0.5 mm水稳性团粒含量、平均重量直径、团聚状况和团聚度的比较分析,对人工刺槐林、人工柠条林相对于自然恢复草地和坡耕地改善土壤抗蚀性的效果进行了评价,同时分析了不同林龄人工林土壤抗蚀性的变化.研究表明,人工林地相对于坡耕地,显著提高了土壤抗蚀性,但不及自然恢复草地,尤其在安塞和吴旗表现更明显;随着林龄的增长,人工林地土壤抗蚀性能增强,并趋于稳定.并通过对样地的聚类分析,也得出与上述相似的结果.综合分析表明,封禁条件下的植被自然恢复是黄土丘陵沟壑区比较适宜的植被恢复方式和控制土壤侵蚀的有效措施.     

侵蚀环境人工刺槐林土壤水稳性团聚体演变及其养分效应

采用时空互代法,以典型侵蚀环境纸坊沟流域生态恢复过程中不同年限的人工刺槐林为研究对象,选取坡耕地和天然侧柏林为参照,分析了植被恢复过程中土壤水稳性团聚体变化规律及其与土壤养分状况之间的相互关系。结果表明,侵蚀环境下的坡耕地由于人为耕作干扰,土壤水稳性团聚体含量低下,抗蚀性能较差。营造刺槐林前5a土壤水稳性团聚体含量较坡耕地显著快速增加,随后增幅变缓,成对数增长,恢复25a后土壤水稳性团聚体含量已经达到天然侧柏林水平。在植被恢复过程中土壤小粒径的水稳性团聚体逐渐聚集转变形成大粒径的团聚体。相关性分析和回归分析表明,植被恢复过程中〉0．25mm土壤水稳性团聚体与有机碳、全氮、碱解氮、速效钾、容重等相关性达到显著（P〈0．05）或极显著水平（P〈0．01）,与全磷和速效磷相关性较弱。坡耕地退耕营造刺槐林后可以减少人为干扰,增加碳素和氮素供给,提高水稳性团聚体含量,使土壤抗蚀性能提高。     

晋北丘陵风沙区不同植被恢复模式的水土保持效应

通过对山西右玉贾家窑阳坡退耕还林约20年后的4种植被恢复模式(自然恢复草地、油松林、柠条灌丛和油松—柠条林)土壤水分、理化性质、径流量和侵蚀量的测定,探讨了不同植被恢复模式的水土保持效应。结果表明:(1)4种植被恢复模式0—100cm土层土壤平均含水量无显著差异,油松林和自然恢复草地的土壤容重高于油松—柠条林和柠条灌丛,土壤总孔隙度的变化趋势与容重相反;(2)4种植被恢复模式0—20cm土层土壤粒度组成、pH、有机质、铵态氮和速效磷无显著差异,硝态氮和速效钾差异明显(P0.05);(3)4种植被恢复模式径流量没有明显差异,但土壤侵蚀量自然恢复草地和油松林显著高于柠条灌丛和油松—柠条林(P0.05);(4)覆盖度相似条件下,根系密度、近地表植被盖度和枯枝落叶层厚度是影响林草植被水土保持效应的主要因素。     

不同巨桉林下紫色土壤抗蚀性与土壤因子的耦合关系分析

为揭示耕地退耕成巨桉林后对土壤抗蚀性的影响,在野外调查和室内分析的基础上,以紫色土上栽培的6a生巨桉纯林、巨桉+果树、巨桉+粮食作物及农耕地土壤作为研究对象,利用主成分方法分析了影响巨桉林土壤抗蚀性的主要理化指标,同时结合灰色关联度构建了抗蚀性指数—土壤理化性质指标的耦合模型,对不同巨桉林的抗蚀性进行综合判定。结果表明:影响土壤抗蚀性的主要因子有0.25mm团聚体含量、容重、有机质、平均重量直径、水稳性指数、有效钾、碱解氮,其中0.25mm团聚体含量是决定土壤抗蚀性水平的最关键因素;平均重量直径和水稳性指数与土壤理化性质指标分别属于中等和较强关联,土壤理化性质对土壤抗蚀性的影响依次为0.25mm团聚体含量碱解氮有效磷有机质有效钾容重;土壤抗蚀性与土壤理化性质系统的整体耦合水平属于弱协调,系统耦合协调程度为巨桉纯林(中度协调)耕地(弱协调)林粮(轻度不协调)林果(轻度不协调)。研究结论可为耕地退耕成巨桉林地的土壤抗蚀性评价提供一定的理论依据。     

退化喀斯特植被恢复过程中的土壤抗蚀性变化

运用时空互代法,以喀斯特山区不同植被恢复阶段为研究对象,坡耕地与人工林为对照,通过室内分析,采用主成分分析方法,探讨了其土壤抗蚀性。结果表明:土壤中有机质、0.25 mm水稳性团聚体含量、0.05 mm粉黏粒含量、0.001 mm黏粒含量和结构性颗粒指数可以作为评价土壤抗蚀性的最佳指标。各样地土壤抗蚀性综合指数大小排序为灌草丛乔灌过渡林灌木林乔木疏林人工林草坡坡耕地。喀斯特山区,坡耕地土壤抗蚀性能最差;植被恢复过程中,土壤的抗蚀性能先逐渐变好,后逐渐变差,转折点在灌草阶段。以灌草搭配的植被恢复模式可能比较适合喀斯特地区。     

晋西黄土区退耕还林后土壤入渗特征及土壤质量评价

为研究晋西黄土区退耕还林后不同植被覆盖下土壤的入渗特征及土壤质量评价,采用野外双环入渗法测定土壤的入渗特征,并测定不同地类土壤的容重、孔隙度、有机质、全氮等指标,使用相关性分析研究不同类型植被覆盖下土壤的入渗性能及其与土壤理化性质的相关关系,并将各地类的土壤理化性质进行主成分分析。结果表明:(1)植被类型对于土壤渗透速率影响较大,表现为天然次生林刺槐×油松混交林刺槐纯林油松纯林灌木林地苹果园地荒草地农田(玉米地)。(2)退耕还林后,不同植被类型的土壤理化性质差异显著(P0.05),随着森林逐渐恢复,土壤容重下降,孔隙度及有机质等含量增加,土壤理化性质得以改善,入渗性能也有明显提高。土壤入渗特征与总孔隙度、非毛管孔隙度、有机质和全氮含量呈极显著正相关(P0.01),与容重呈极显著负相关(P0.01),与速效磷呈显著负相关(P0.05)。(3)综合土壤入渗性能和土壤理化性质作为土壤评价指标,晋西黄土区退耕还林后不同植被类型土壤质量从高到低依次为次生林刺槐×油松混交林刺槐纯林油松纯林灌木林地苹果园地荒草地农田。     

晋西黄土丘陵沟壑区土壤抗侵蚀能力的试验研究

通过大量的野外试验及调查,探讨了晋西黄土丘陵沟壑区土壤抗蚀性的时空变化规律、天然撂荒地的抗冲刷性能以及表土生物结皮、农耕地的犁底层等对土壤抗侵蚀能力的影响。结果表明:(1)晋西黄土丘陵沟壑区小流域的坡地土壤抗剪力及抗蚀性存在明显的时空变化规律。总体上,旱季的土壤抗蚀性高于雨季;峁顶缓坡地的土壤抗蚀性高于梁坡下部陡坡地。(2)只要土壤的整体结构不被破坏,即便水流冲刷力很大,黄土易蚀的特点也不易表现。尽量避免人为破坏黄土的整体结构,也是减少黄土侵蚀的重要手段。(3)黄土生物结皮,可大大增强土壤的抗侵蚀能力,减沙效应同结皮覆盖率成正比;犁底层在黄土地区的农耕地普遍存在,且会加剧耕作层的侵蚀作用。     

南京紫金山灵谷寺不同林地土壤抗蚀性研究

为研究南京紫金山灵谷寺不同林分林下土壤的抗蚀性,对该区域内的4种植被（麻栎、枫香、白栎、桂花）林下土壤抗蚀性特征及其影响因素进行了研究。结果表明:不同林分土壤抗蚀性能存在明显差异,土壤抗蚀指数表现为桂花 > 枫香 > 麻栎 > 白栎。土层土壤抗蚀指数随深度增加而减小,有一定的规律性。发现本地区土壤抗蚀指数随浸水时间而减小,呈二次多项式函数关系,其通式为S=at²+bt+c。土壤中（> 0.25 mm）水稳性团聚体与土壤抗蚀指数在0.01水平上呈极显著正相关。对16个指标的主成分分析结果表明,总孔隙度、水稳性指数、团聚度、（> 0.25 mm）水稳性团聚体含量、有机质、全氮对土壤抗蚀性影响较强。计算各林地土壤的抗蚀性综合指数,得出各林地土壤抗蚀性由强到弱依次为:桂花（0.24）,枫香（0.08）,麻栎（-0.13）,白栎（-0.18）。     

基于耦合关联分析的护岸植被恢复土壤抗蚀性综合评价

为综合评估护岸植被对土壤抗蚀性的影响,选取草地、灌木、乔草和乔灌草模式土壤为研究对象,以自然坡面为对照,利用主成分分析法分析不同理化指标对土壤抗蚀性的影响,同时利用灰色关联度分析法分析土壤理化性质指标与土壤抗蚀性指标之间的关联程度,并在此基础之上构建土壤理化性质指标与抗蚀性指标的耦合模型,以综合评价不同护岸植被模式土壤的抗蚀性。结果表明:0.25mm水稳性团聚体、容重、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、平均重量直径和水稳性指数是影响研究区土壤抗蚀性的主要因子,其中0.25 mm团聚体对区域土壤抗蚀性的影响程度最大;平均重量直径、水稳性指数与土壤理化性质指标呈中等关联性,其关联性排序为0.25 mm团聚体有机质碱解氮有效磷速效钾容重;不同护岸植被模式土壤抗蚀性质与理化性质指标的系统耦合度整体属于弱协调,协调度的大小顺序为乔草乔灌草草地灌木自然坡面,乔草模式属于中度协调,其他模式均属于弱协调状态,说明乔草模式为护岸植被的最佳组合模式。土壤抗蚀性质与理化性质指标的协调程度可以为科学改善河岸土壤结构、提高土壤抗蚀性及为护岸植被的优选提供参考依据。     

10种藤本植物边坡水土保持效应研究

利用坡面人工径流小区,对比了10种藤本植物地的植被覆盖度、径流量、土壤侵蚀量和土壤抗蚀性能。结果表明,与裸地相比,藤本植物可以增加土壤的覆盖度,减少降水的径流量,减少土壤侵蚀量,其中以地枇杷、爬山虎、扶芳藤的效应最为明显;藤本植物还可以提高土壤的抗蚀性,其中地枇杷地崩解所需时间最长,有效根密度最大,水土保持效果最好。     

退化喀斯特植被恢复过程中的土壤抗蚀性变化

运用时空互代法,以喀斯特山区不同植被恢复阶段为研究对象,坡耕地与人工林为对照,通过室内分析,采用主成分分析方法,探讨了其土壤抗蚀性。结果表明：土壤中有机质、>0.25 mm水稳性团聚体含量、<0.05 mm粉黏粒含量、<0.001 mm黏粒含量和结构性颗粒指数可以作为评价土壤抗蚀性的最佳指标。各样地土壤抗蚀性综合指数大小排序为灌草丛>乔灌过渡林>灌木林>乔木疏林>人工林>草坡>坡耕地。喀斯特山区,坡耕地土壤抗蚀性能最差;植被恢复过程中,土壤的抗蚀性能先逐渐变好,后逐渐变差,转折点在灌草阶段。以灌草搭配的植被恢复模式可能比较适合喀斯特地区。     

湘中红壤丘陵区不同土地利用类型对土壤特性的影响

以湖南省衡阳县武水流域为例,对湘中红壤丘陵区5种土地利用类型的土壤物理性质和抗蚀性能进行了研究,结果表明,土地利用类型对土壤物理性质有显著影响,花岗岩红壤的结构随植被演退和人为耕作的干扰而退化。与林地相比,旱地和坡耕地等耕作土壤砂粒含量增加,黏粒含量相对减少,表土呈现砂化;与林地和疏林地相比,耕作土壤的大粒径水稳性团聚体减少,水稳性团聚体平均重量直径减小,结构稳定性下降;不同土地利用类型按土壤毛管孔隙度和持水性能大小排序为林地>疏林地>荒地>旱地>坡耕地。研究结果说明良好的植被条件与合理的土地利用能通过降低土壤容重、增加有机质以及细颗粒含量来改善土壤的团聚能力,并增加土壤蓄水量,从而提高土壤的抗蚀能力。     

花岗岩红壤区不同地类土壤抗蚀性分异规律研究

选用5类16个指标对研究区不同地类土壤抗蚀性进行主成分分析,得到的4个主成分因子为无机胶粒类、团聚类、水稳性团聚体类和有机及微团聚类。不同地类各土层土壤抗蚀性综合指数大小排序为典型林分林地、疏幼林地、旱地、荒(草)地、坡耕地,典型林分林地土壤抗蚀性最强,其次为疏幼林地,再次为旱地、荒(草)地,最差的为坡耕地,表明在相同条件下坡耕地、荒(草)地、旱地、疏幼林地是研究区主要的流失地类。层次聚类分析结果显示,表层和亚表层土壤抗蚀性可分为5类,抗蚀性最强的一类是典型林分林地各土层。     

干旱半干旱煤矿区联合接菌对土壤改良动态生态效应

针对干旱半干旱地区煤炭开采造成的生态破坏问题,利用微生物-植物-土壤的综合作用效应,可加快矿区受损生态的修复进程。为评价不同接种微生物在矿区生态修复过程中的动态作用效果,以神东矿区大柳塔采煤塌陷区的紫穗槐(Amorpha fruticosa L.)为研究对象,通过原位监测,研究接种不同菌根真菌、解磷细菌或同时接种不同微生物处理对不同复垦年限下紫穗槐植株生长(株高和冠幅)、菌根效应(菌根侵染率和菌丝密度)、土壤养分及性质和复垦4 a不同生长季叶片养分和抗逆性的影响规律,以确定接种不同微生物菌剂对紫穗槐生长的影响和对土壤的改良效果。结果表明,与不接种相比,接种摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae)、根内球囊霉(Rhizophagus intraradices)及解磷细菌(Bacillus megaterium)均能显著增加紫穗槐的株高和冠幅(P0.05),提高其生长旺盛期叶片的氮、磷和钾浓度,提高叶片氮钾的再吸收,降低叶片相对含水率,提高7-9月份叶片脯氨酸、可溶性糖的积累,显著降低土壤pH值(P0.05),提高土壤易提取球囊霉素、总提取球囊霉素、碱解氮、速效磷和速效钾等指标的含量。不同接种处理对紫穗槐生长、菌根侵染率、叶片抗逆性、土壤氮磷钾养分、易提取球囊霉素和总提取球囊霉素含量的影响随着复垦时间的延长具有显著的协同作用。摩西管柄囊霉与解磷细菌同时接种在复垦4 a后仍能促进紫穗槐菌根效应的发挥,促进植物生长,提高植物的养分和抗逆性,改良土壤,在干旱半干旱煤矿区生态修复进程中具有积极作用。     

贵州喀斯特山区土壤物理性质对土壤侵蚀的影响

对贵州喀斯特山区在不同土地利用方式下土壤主要物理性质对土壤侵蚀的影响进行了研究。结果表明:土壤物理性质是影响土壤侵蚀和土壤抗蚀性能的内在因素。贵州喀斯特山区土壤表现出明显的粗骨性土壤特征。不同土地利用方式下土壤物理性质具有明显的差异,林地、草地和台耕地的土壤物理性状良好,缓解了土壤侵蚀的发生发展,能有效地发挥保持水土的作用;大面积农耕坡地和裸坡地的土壤物理性状极差,促进了山区土壤侵蚀的发生发展,是引起土壤侵蚀的主要因素。喀斯特山区不同土地利用类型的土壤抗蚀能力依次为台耕地>林地、草地>坡耕地、裸坡地。