黄土丘陵区油松人工林和白桦天然林细根垂直分布及其与土壤养分的关系

在黄土高原子午岭林区,对油松人工林、白桦天然林细根生物量、比根长、根长密度和细根表面积的垂直分布特征,以及这些根系指标与土壤水分、土壤容重、氮素和有机质的关系进行了研究。结果表明,油松人工林细根生物量随土壤深度增加呈单峰曲线,白桦林细根生物量随土壤深度增加呈减少趋势;油松林大部分根系生物量集中分布在040.cm土层中,其中020.cm土层占37%以上,2040.cm集中了41%以上;表层土壤(020.cm)具有较高的比根长、根长密度和细根表面积,而底层(4060.cm)的比根长、根长密度和细根表面积最低。油松林土壤全氮和有机质含量垂直变化趋势相似,随土壤深度的增加而降低;硝态氮(NO3--N)均随土壤深度的增加呈单峰曲线变化趋势,而铵态氮(NH4+-N)随土壤深度增加呈先降低后增加的抛物线趋势。白桦林75%的细根生物量集中在020.cm土层,比根长、根长密度和细根表面积的垂直分布规律与油松林相似,表层土壤白桦林细根表面积是油松人工林的3.91倍,而2040.cm土层白桦林细根表面积比油松人工林降低了33%。白桦林土壤全氮、有机质含量、NO3--N和NH4+-N垂直变化趋势与油松林相似。土壤水分、容重、全氮和有机质对油松和白桦细根分布的影响明显大于NH4+-N和NO3--N。白桦林表层土壤有机质含量与细根生物量的相关性达到显著水平(r=0.99,P0.05),白桦林表层土壤有机质含量与比根长和根长密度的相关性(分别为r=0.91,r=0.8)低于油松林(分别为r=0.95,r=0.94)。油松和白桦林040.cm土层细根表面积与土壤全氮相关性随土壤深度增加而下降,比根长和根长密度与土壤全氮相关性随土壤深度增加而增大。油松和白桦林2060.cm土层细根生物量、细根表面积和根长密度随有机质含量的减少而增加,而比根长呈相反的变化规律。     

黄河三角洲盐碱地人工刺槐混交林细根分布研究

为研究黄河三角洲盐碱地人工刺槐混交林及纯林细根空间分布格局,选取绒毛白蜡刺槐混交林、臭椿刺槐混交林、刺槐纯林,采用土柱法取样,从细根生物量密度、表面积密度、体积密度、根长密度等方面研究盐碱地中不同林分中树木细根的垂直分布情况,从细根生物量分析不同林木细根垂直分布情况,研究不同人工林细根分布差异及土壤影响因子。结果表明:绒毛白蜡刺槐混交林在细根的生物量、表面积、体积、根长等方面都显著高于臭椿刺槐混交林和刺槐纯林;绒毛白蜡刺槐混交林95.77%细根生物量分布在0~60 cm土层,臭椿刺槐混交林85.37%细根生物量分布在0~40 cm土层,而刺槐纯林的细根在土壤中分布则比较均匀,0~40 cm土层细根占生物量总量的66.38%。绒毛白蜡细根生物量最高,显著高于其他林木。绒毛白蜡刺槐混交林细根表面积密度、体积密度、根长密度显著高于刺槐纯林;臭椿刺槐混交林高于刺槐纯林,差异不显著。绒毛白蜡刺槐混交林、臭椿刺槐混交林细根总根尖数分别是刺槐纯林的2.34倍、1.23倍,总分叉数分别为刺槐纯林的6.15倍、1.66倍。绒毛白蜡刺槐混交林、臭椿刺槐混交林、刺槐纯林树木细根生物量与土壤有效磷、速效钾含量呈显著正相关关系;绒毛白蜡刺槐混交林细根生物量碱解氮、有机质含量呈极显著正相关关系。适当的混交模式在一定程度上提高了人工林细根生物量,增强植物吸收土壤营养物质的能力,混交使人工林在盐碱立地条件下适应能力提高。     

黄土丘陵半干旱区人工林细根分布特征及土壤特性

采用连续钻取土芯法对黄土丘陵半干旱区典型林分和荒坡地进行了根系采样,分析了人工林生长发育过程中的细根垂直分布特征及其土壤特性.结果表明,7个林分细根的生物量、根长密度、表面积、比根长等形态测定参数均具有明显的垂直分布特征,即随着土层深度的增加而显著减小.0-60 cm土层的平均值,细根生物量、根长密度、细根表面积指标均以14龄沙棘林最大,30龄刺槐林次之,10龄刺槐林最小,比根长则以10龄刺槐林最大,14龄沙棘林与30龄刺槐林最小.不同类型林分150 cm以下土层均存在明显的干层现象,乔灌种差异对其影响很小,随着林龄的增加,土壤干燥化程度增加;乔木刺槐林对土壤容重的改善作用大于2种灌木林,随林龄增加改善土壤容重的深度增加;不同林分土壤有机碳垂直分布特征与根系一致,0-60 cm土层的土壤有机碳平均含量,以24龄沙棘和50龄柠条林最高,10龄刺槐林最低.     

不同秸秆还田方式对春玉米产量、水分利用和根系生长的影响

为探究耕作方式和秸秆还田对春玉米产量、土壤水肥及根系分布的影响,通过连续两年设置耕作方式(旋耕、翻耕)与秸秆还田方式(秸秆还田、秸秆不还田)两因素田间定位试验,研究了春玉米产量和水分利用效率、根系及土壤水肥分布的特性。结果表明:旋耕和翻耕处理春玉米产量和水分利用效率差异不显著,但前者显著增加了干旱年份(2015年)0—30cm土层的根长密度、根表面积密度和根干重密度,而后者显著降低了10—30cm土层的土壤容重和紧实度,降低了0—40cm土层的土壤含水量、有效磷和速效钾含量,提高了干旱年份30—60cm和湿润年份(2016年)0—60cm土层的根长密度、根表面积密度和根干重密度;秸秆还田较秸秆不还田处理显著增加了春玉米产量和水分利用效率,增加幅度分别为9.5%和7.3%,促进了干旱年份0—60cm土层的根长密度和湿润年份30—60cm土层的根长密度、根表面积密度和根干重密度的增加,还提高了0—60cm土层的土壤含水量、硝态氮、有效磷和速效钾含量。因此,实施旋耕秸秆还田和翻耕秸秆还田可以改善土壤水肥分布,促进深层根系发育,提高春玉米的产量和水分利用效率。     

坝上地区不同退化程度小叶杨细根分布特征

为了研究坝上地区不同退化程度小叶杨的细根分布特征,使用土柱法对比了未退化、中度退化和重度退化小叶杨的细根在水平和垂直方向的根系参数的分布规律以及差异,并分析了根系参数在不同土层中的占比。结果表明:(1)随着林地土壤含水率逐渐减小,小叶杨的退化程度加重,细根在表层的占比逐渐增加,在深层的占比逐渐减小。(2)在垂直方向上,3种退化程度小叶杨的细根生物量在0—20 cm土层显著高于其他土层(P0.05),并随土层加深而出现细根的根长密度、根表面积密度、根体积密度的较明显下降趋势。在0—20,20—40,40—60,60—80,80—100 cm土层,细根的根表面积密度和根体积密度均表现为未退化中度退化重度退化。(3)在离开树干的水平方向上,未退化和中度退化小叶杨的细根的根长密度呈现出先增加后减小的变化趋势,而重度退化在0—50,50—100,100—150 cm处相差不大,在150—200 cm处显著增加并达到最大(0.465 7 cm/cm~3)(P0.05)。细根的根表面积密度和根体积密度在4个水平距离上均表现为未退化中度退化重度退化,未退化小叶杨的细根生物量均为最大(19.53,15.74,14.17,14.20 g)。根体积密度整体上随水平距离增加而逐渐减小。研究结果可为探索防护林的细根分布格局和退化原因以及为指导坝上高原地区的植被恢复与重建提供科学参考。     

祁连山三种主要乔木林细根生物量比较

采用根钻法采集细根,分析了祁连山中段寺大隆林区3种主要乔木植被青海云杉纯林、杨树纯林和祁连圆柏纯林的细根生物量、土壤含水量、土壤容重和土壤养分状况,并在3种森林群落之间进行了比较研究,旨在为该区提高森林生产力和根系碳汇的后续研究提供理论依据。结果表明:研究区内3种乔木植被总细根生物量和活细根生物量之间呈极显著正相关,而细根生物量和土壤水分与土壤容重均呈显著负相关,土壤养分和土壤含水量对细根生物量有着积极的促进作用。3种植被类型的细根生物量都集中分布在20—40 cm土层,而且杨树林分依次是青海云杉林分的154倍、祁连圆柏纯林的308倍;3种植被类型的土壤容重依次为S_d杨 > S_d柏 > S_d杉,且两两之间差异显著;0—10 cm土壤含水量差异显著,青海云杉纯林远高于其他两种乔木植被;另外,3种植被类型土壤中含有的碳、氮含量差异也比较显著。     

秦岭北坡刺槐人工林细根垂直分布及其与土壤养分的关系

采用土钻法对秦岭北坡刺槐人工林3种细根参数垂直分布状况和土壤化学性质进行系统研究.并在对这两者进行研究的基础上,就土壤养分因子对细根垂直分布的影响进行分析.研究发现,随着土层深度的增加,刺槐林细根参数总体上表现为降低的趋势.多种土壤养分因子在土层中表现出各自不同的变化趋势.细根参数在土层中的垂直分布受到土壤养分因子的重要影响.其中土壤有机质和全氮含量对细根参数在土层中垂直分布的影响最为明显.而在细根生物量,细根表面积,根长密度3种细根参数中.植物对养分的吸收与细根表面积的关系最为密切.     

黄土丘陵区草地地上生物量及土壤水分养分对微地形变化的响应

[目的]深入了解地形变化对草地生产力及土壤水分养分的影响，为草地生态系统地形复杂地区的生态恢复以及生产力的维持提供参考和依据，对草地生态系统的合理利用与科学管理具有重要意义。[方法]以黄土丘陵区草地生态系统为研究对象，采用单因素方差分析、Duncan多重比较以及Pearson相关分析等方法对6个不同微地形下的草地地上生物量及0—40 cm的土壤有机碳、全氮、全磷含量和0—100 cm的土壤水分含量进行了研究。[结果](1)在阳坡，地上生物量随坡位的降低逐渐减少且呈极显著差异，土壤有机碳和全氮含量都随坡位的降低而减小，土壤全磷含量随坡位的降低呈“V”字形变化；在阴坡，地上生物量随坡位的降低呈现增加的趋势，土壤全磷含量随坡位降低而增大。土壤有机碳、全氮及全磷含量在不同坡向、坡位上均有显著性差异。(2)土壤有机碳、全氮及全磷含量均随土层加深而减小，其中全磷含量变化不明显；6种微地形的平均水分含量均随土层深度的加深而增加，且在大于40 cm土层上，6种微地形的土壤水分含量之间有显著差异。(3)相关性分析表明，0—20 cm土层的全磷与地上生物量呈显著负相关，20—40 cm土层的有机碳与地上生...     

伊犁河谷不同造林模式土壤养分与酶活性的关系

[目的]研究伊犁河谷5种典型造林模式下土壤养分和酶活性空间特征,为伊犁河谷地区造林树种的搭配和布局提供依据。[方法]通过采样和室内测试分析,对0—20和20—40cm土壤的化学性质及酶活性等指标进行分析测定,并对其相关性进行研究。[结果]0—20的土层土壤酶活性更强,养分含量也更高;各模式土壤养分含量差异显著,榆树防护林土壤碱解氮和有效磷含量最高,全钾和有效钾处于较高水平,林草间作用材林土壤全氮、全磷和有机质含量最高,碱解氮也处于较高水平;土壤酶活性与土壤养分有一定的相关,其中脲酶与全磷、碱解氮、速效磷和有机质显著正相关,过氧化氢酶与全钾和速效钾呈显著正相关,与全氮、全磷、碱解氮和有机质呈显著负相关。[结论]土壤酶活性与土壤养分间关系紧密,并可较好表征土壤肥力水平,可广泛应用于森林土壤的肥力水平评价。     

祁连山东段不同植被下土壤养分状况研究

通过分析祁连山东段天祝县地区5种植被类型（丛生禾草草地、银露梅灌丛、青海云杉林、青海云杉-白桦混交林和白桦林）覆盖下土壤碳、氮、磷含量的变化情况,研究了不同植被对土壤养分的影响。结果表明:植被对土壤养分具有表聚效应,不同植被覆盖下的土壤0-20 cm土层养分含量显著高于20-40 cm土层（p<0.05）,乔木林的表聚效应强于灌丛和草地。随上覆植被从草本植物到灌木再到乔木的变化,土壤有机碳、全氮、铵态氮和速效磷等养分均呈现出逐渐增加的趋势（p<0.05）;硝态氮含量变化情况为白桦林>银露梅灌丛>青海云杉林>青海云杉-白桦混交林>丛生禾草草地,土壤全磷除白桦林下较高外,其他4种植被之间都无显著差异（p>0.05）。青海云杉-白桦混交林维持土壤养分平衡的能力强于其他4种植被。     

小麦根系形态数量性状的时空分布及其与土壤养分的关系研究

为明确小麦根系时空分布及其与土壤有效养分含量之间的相互关系,于2020—2021年进行大田试验,采用裂区设计,主处理为品种,分别选用大穗品种周麦30和多穗品种周麦32,副处理为种植密度,设置1.2×10⁶、2.4×10⁶、3.6×10⁶苗·hm^-2 3个密度。使用长方体铁盒(20 cm×5 cm×20 cm)在麦行上、行距1/4处、行距1/2处分别取0～20 cm和20～40 cm土层的样品。分析冬前期、返青期、拔节期、开花期、灌浆期、成熟期不同位点小麦根系形态数量性状(根长密度、平均根直径、根体积、根总表面积)及土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量。结果表明,随着生育时期的推进,根总表面积、根长密度、根体积表现为先升高后降低的单峰曲线变化趋势;0～20 cm土层平均根直径呈“W”形曲线变化趋势,20～40 cm土层平均根直径呈“V”形曲线变化趋势。小麦根系垂直分布状况表现为：0～20 cm土层中根总表面积、根长密度、根体积均显著高于20～40 cm土层;20～40 cm土层平均根直径高于0～20 cm土...     

不同基因型棉花根系对局部供磷的响应特征

【目的】 养分异质性存在于自然土壤或农田土壤,探讨不同基因型棉花根系对异质性养分的响应,对提高棉花磷利用效率具有重要意义。 【方法】 本试验在土培条件下,设磷均质供应和磷局部供应两种供磷方式,根箱自上而下分为三层 (上层0—20 cm、中层20—40 cm、下层40—60 cm)。磷均质供应方式下根箱每一层的磷肥用量均为P₂O₅ 100 mg/kg,磷局部供应方式下磷肥用量为P₂O₅ 300 mg/kg,全部集中施在中层 (20—40 cm),上下两层均不施磷,两种供磷方式下氮钾肥均按N 150 mg/kg和K₂O 5 mg/kg均匀加入至根箱各层 (施钾量按75 kg/hm2计算),利用根箱分层研究2种基因型棉花根系对局部供磷 (20—40 cm) 响应的差异。 【结果】 局部供磷能显著改变棉花的根系形态,磷低效基因型‘新陆早13号’和磷高效基因型‘新陆早19号’总根长、根系表面积、根系总体积、比根长、中层细根长度分别增加了38.0%、41.9%、97.6%、27.3%、35.9%和34.5%、21.7%、39.0%、22.5%、42.8%。棉花对局部供磷的响应存在基因型差异,磷高效基因型‘新陆早19号’的总根长、根系表面积、根系总体积、比根长、中层细根长度均显著高于磷低效基因型‘新陆早13号’,分别是磷低效基因型‘新陆早13号’的1.23、1.31、1.73、1.07、1.30倍。主成分分析表明,棉花根系的可塑性主要受养分供应方式影响,而根系的基本构架主要受基因型控制。偏最小二乘回归分析表明,总根长、中层 (20—40 cm) 细根 (0—0.4 mm) 长度、根系表面积和根系总体积的VIP值超过1,对地上磷吸收起着明显重要的作用,其中中层 (20—40 cm) 细根 (0—0.4 mm) 长度10%的增加量可以引起地上部磷吸收2.33%的增加,即中层 (20—40 cm) 细根 (0—0.4 mm) 长度对植株磷吸收的贡献最大。 【结论】 在局部供磷区,磷高效基因型棉花具有更高的环境适应能力。对于高效和低效基因型,都应采取局部供磷的方式,优化根系分布和生长,提高棉花获取异质性磷养分的能力,以发挥棉花的最大生物学潜力,提高养分利用率,减少肥料用量,保护生态环境。      

水煤浆气化渣对毛乌素沙地土壤改良与菊芋生长的促进效应研究

我国水煤浆气化渣生产量巨大,农业利用是提高其综合利用水平的重要途径之一。本文通过大田试验研究了水煤浆气化渣用于改良砂土、栽培菊芋的效果;大田试验设计施用水煤浆气化渣（10500 kg hm?2）和不施用施用水煤浆气化渣（对照）2个处理。结果表明:播种前,与对照处理相比,施用水煤浆气化渣处理的0 ~ 20 cm土层土壤pH值提高2.09%、全盐含量降低9.5%,速效钾、碱解氮、全氮、有效磷的含量分别提高了31.91%、254.2%、108.00%、52.74%,土壤含水量增加显著;种植菊芋结束后,施用水煤浆气化渣处理的0 ~ 20 cm土层土壤速效钾、全氮、有效磷含量分别比对照处理提高了26.19%、440%、29.8%和416%,pH值和全盐含量降低6.38%和27.8%;同时施用水煤浆气化渣,土壤pH值升高了8.65%,全盐含量下降13.04%,碱解氮降低了83.90%,土壤全氮、有效磷分别提高了211.86%和64.00%;施用水煤浆气化渣处理的菊芋株高、根深、茎粗、地上生物量和产量比对照提高18.56%、26.77%、3.54%、12.57%和6.21%。说明施用水煤浆气化渣和种植菊芋具有改良沙化土壤的作用,且施用水煤浆气化渣能够明显促进菊芋生长。     

氮添加对白羊草种群及土壤特征的影响

为探究氮沉降对白羊草种群及土壤属性的影响,以黄土高原典型地带性植被白羊草种群为研究对象,通过人工添加氮素,设置不同施氮处理(0、2.5、5、10 g/(m2·a)),系统研究土壤有效氮升高对白羊草种群特征及土壤养分的影响.结果表明:1)氮添加量在一定范围内,可显著改善白羊草种群特征,超过该范围,则会影响白羊草种群正常生长.在2.5 g/(m2·a)施氮量下,白羊草花序数量和株高最大,当施氮量大于该值时,白羊草花序数量和株高呈减小趋势,地上生物量随施氮量的增加显著增加(P＜0.05);在5 g/(m2 ·a)施氮量下,白羊草根系生物量密度最大,超过该值后根系生物量密度减小.2)随施氮量的增加,土壤中有机质和硝态氮质量分数增加,速效磷质量分数减小,全氮和铵态氮无显著变化,表明土壤中有效氮质量分数增加,可影响自身及其他营养元素的吸收转化过程,从而对白羊草种群的生长产生一定影响.研究结果可为黄土丘陵区草地植被建设与管理,提供基础数据和科学依据.     

旅游干扰对祁连山风景区土壤性质的影响

本研究以祁连山大野口风景区为研究对象,初步探讨了旅游干扰对该区域土壤性质的影响。研究结果表明:祁连山风景区游客主要集中在5—8月,游客大多选择自驾游方式,以野炊、烧烤式旅游为主。旅游活动对核心区表层土壤的pH、体积质量、含水量及有机质影响较大。随着旅游活动干扰程度的降低,0~10 cm土层土壤pH逐渐上升,10~20 cm土层pH变化不大。土壤体积质量表现出:核心区缓冲区背景区,而土壤含水量则为:背景区缓冲区核心区。核心区和缓冲区土壤表层有机质含量受游客活动影响较大,显著低于背景区,分别占背景区的63.6%和60.1%。表层土壤全氮、全磷、全钾含量均表现出:背景区缓冲区核心区,而10~20 cm土层全量含量差异不大。不同区域土壤速效养分0~10 cm土层含量高于10~20 cm土层含量。核心区表层土壤水解氮、速效磷含量偏高,而深层土壤速效磷含量较高。各个有效微量元素在0~10 cm土层含量普遍高于10~20 cm土层,且在核心区含量均较高。