不同坡位植被生长状况与土壤养分空间分布特征

地形和土壤是影响植被群落的重要因素,植被生长状况与土壤养分含量随地形而变化。以吴起县枣庄沟小流域为研究区,采用样方法对不同坡位草地植被群落进行了植被调查,采集0—20cm的表层土壤测定土壤有机质、全氮、全磷含量,研究不同坡位上植被群落与土壤养分变化关系,以期了解黄土高原丘陵沟壑区地形对植被恢复的影响机制,为当地生态恢复提供科学依据与指导。结果表明:不同坡位上草地植被群落物种多样性、丰富度及地上生物量虽无显著差异,但各项指标均表现出坡下>坡中>坡上的趋势,这与土壤养分含量变化趋势相同。其中坡下位置各项土壤养分含量均为最大,植被生长状况最好;而沟坡位置土壤有机质含量、全氮含量、物种丰富度指数与地上生物量均为最低。植被生长状况与土壤养分在不同地形上变化趋势基本一致,具有一定相关性。     

白草塬植被恢复后沟头草本植物多样性与土壤因子的关系

[目的] 探究黄土塬沟头在植被恢复后的草本植物多样性变化与土壤因子间的关系,为该区沟头水土保持效益评估提供科学依据。[方法] 以农地沟头为对照,选择不同植被恢复年限(5,13,18,22 a)的白草塬草地沟头,调查和测定了各植被恢复年限沟头的草本植物多样性和表层土壤(0—10 cm和10—25 cm)的土壤性质因子。[结果] 随植被恢复年限的增长,Patrick丰富度指数呈现先增大后稳定的变化趋势;Shannon-Wiener指数呈现持续上升的趋势,植被恢复18 a和22 a时的Shannon-Wiener指数高于恢复13 a,但没有显著性差异;Pielou均匀度指数呈现增加—降低—再增加的波动趋势,且在恢复22 a时达到最大值(0.89)。白草塬沟头0—10 cm和10—25 cm的土壤容重均在恢复22 a时达到最小值,较农地分别显著降低13.1%和17.8%(p＜0.05);0—10 cm和10—25 cm的土壤有机质含量、水稳性团聚体含量、团聚体平均重量直径和饱和导水率均随植被恢复年限的增加而显著增加,两土层的土壤因子在各植被恢复年限上呈现出显著性差异。相关性分析显示草本植物多样性指标与容重间呈负相关关系,与土壤有机质、水稳性团聚体、团聚体平均重量直径以及饱和导水率呈显著正相关(p＜0.05)。冗余分析表明土壤团聚体含量与草本植物多样性变化密切相关。[结论] 植被恢复显著提高了沟头草本植物多样性,可改善表层土壤性质,在稳固沟头过程发挥重要作用。     

植被恢复花岗岩红壤土壤颗粒组成及土壤养分储量特征

[目的]探明植被恢复下花岗岩红壤土壤颗粒组成和土壤养分的关系以及土壤养分储量特征,为植被恢复花岗岩红壤侵蚀退化地提供理论依据和实践指导。[方法]选择5种植被恢复模式[乔灌草模式(ASG)、条沟草灌(GGH)、全坡面播草(FSG)、低效林改造(IFT)、封禁(CC))以及严重侵蚀退化地(HDL)和自然林(NV)]为对照作为研究对象,通过野外调查和室内试验方法,明晰植被恢复模式下土壤颗粒组成和土壤养分的关系,土壤养分储量特征和识别植被恢复退化红壤养分恢复状况的指标。[结果]5种植被恢复模式改善了0—5 cm花岗岩退化地土壤颗粒组成,0—5 cm土壤颗粒组成和土壤养分指标的冗余分析表明,土壤黏粒和土壤养分呈显著正相关。5种植被恢复模式增加了0—5 cm花岗岩红壤退化地的土壤有机碳、全氮、全钾、速效钾、全磷、速效磷的养分含量和储量,0—5 cm土壤有机碳含量、0—60 cm土壤有机碳储量和0—60 cm土壤养分总储量顺序一致,均表现为乔灌草模式>条沟草灌>全坡面播草>低效林改造>封禁。[结论]土壤黏粒是提高0—5 cm土壤养分含量的关键因子,土壤有机质是识别植被恢复模式...     

不同土地利用方式对黑土剖面土壤物理性质的影响

选择地势平坦相毗邻地块的4种不同土地利用方式(农田,CL;落叶松林地,FL;自然草地,GL;裸地,BL),利用环刀法测定了土壤容重、田间持水量和饱和持水量,利用吸管法测定了土壤机械组成,利用湿筛法测定了土壤水稳性团聚体,分析了0—200cm剖面内土壤物理性质的分布、变异程度和相关性。研究结果表明:土地利用方式显著影响了表层(0—20cm)的土壤容重、孔隙度和土壤持水量,容重表现为GLCLFLBL,而孔隙度和田间持水量表现为GLCLFLBL。土地利用方式对剖面土壤颗粒组成的影响表现为GL砂粒含量比较高,BL粉砂含量较高,而FL的粘粒含量较高。粒径0.25mm团聚体含量(WAS0.25mm)、平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均随剖面深度增加而降低,不同土地利用方式间的差异表现在0—60cm土层,为GLFLCLBL。GL和FL由于根系的作用增加了土壤物理性质的变异程度。土壤颗粒组成对土壤容重、饱和持水量和田间持水量都有显著的影响。研究结果表明,自然草地能够显著改善并恢复土壤的物理性质。     

三峡水库消落带草本植物对若干土壤物理性质的影响

为明确三峡水库消落带典型草本植物对土壤物理性质的影响,在三峡腹地忠县石宝镇消落带选取牛鞭草(Hemarthria altissima(Poir.)Stapf et C.E.Hubb.)、扁穗牛鞭草(Hemarthria compressa(L.f.)R.Br.)、双穗雀稗(Paspalum paspaeoides(Michx.)Scribn.)和自然恢复草地狗牙根(Cynodon dactylon(L.)Pers.),以裸地为对照,对比研究了4种典型草地土壤容重(Bulk density,BD)、颗粒组成(Soil particle composition,SPC)、磁化率(Soil magnetic susceptibility,SMS)和抗剪强度(Soil shear strength,SSS)等土壤物理性质的差异。结果表明:三峡水库消落带植物及其根系的存在对土壤容重、土壤体积磁化率、颗粒组成和抗剪强度有重要影响。裸地的土壤容重要显著高于4种草地,但表层土壤体积磁化率要弱于草地;草地与裸地的土壤颗粒组成无明显差异;植物根系可以显著增强土壤抗剪强度,其中牛鞭草地0—10cm和10—20cm层土壤粘聚力分别比裸地增加319.81%和46.89%,而狗牙根草地的增加幅度分别为17.69%(0—10cm)和43.13%(10—20cm)。研究结果可以为三峡水库消落带植被恢复和水土保持提供一定依据。     

黄土区退耕封育草地微生境土壤水分变化规律

干旱、半干旱地区土壤水分亏缺是影响植被恢复与重建的限制性因子,探讨不同微生境0—60 cm土层土壤含水量的变化规律对指导植被恢复具有重要现实意义。按照机械布点原则,采用烘干法测定了土壤含水量。分析结果表明,（1）0—60 cm土层土壤含水量平均值表现为：半阴坡〉半阳坡〉阳坡;（2）同坡向不同微生境类型（峁坡坡面、峁坡坡面浅沟、峁坡坡面小切沟、大切沟沟底、大切沟阳坡或半阳坡、大切沟阴坡或半阴坡、沟坡坡面）之间0—60 cm土层土壤含水量差异极显著,其含水量的大小主要取决于局部地形和植被生长状况,局部小地形主要影响降水和日照的再分配,植被主要影响降水截留和蒸腾;（3）根据含水量的大小,将3个坡向21个微生境类型划分为3个类群,其含水量依次为11.68%,8.68%和5.77%。     

黄土丘陵区土壤团聚体分形特征及其对植被恢复的响应

采用计算分形维数的方法,对黄土丘陵区典型草原带土壤团聚体的分形特征及其对植被恢复的响应进行研究。结果表明：1）在植被恢复初期,土壤〉10mm粒级的团聚体含量在0～20和20—40cm层次均较高,含量为331．4～525．6g/kg。随植被恢复年限增加,10—7、7～5、5～3、3～2、2—1mm粒级的团聚体绝对含量下降差异不明显。1～0．5、0．5-0．25和〈0．25mm小粒级土壤团聚体含量,在植被恢复初期（7a）较高。2）随着植被恢复年限增加。土壤〉5mm粒级的水稳性团聚体含量相对下降很快,恢复7a之后,大粒级土壤团聚体表现为上层含量比下层含量低的趋势。相对于干筛结果而言,土壤水稳性团聚体的粒径分布更为均匀、稳定,恢复7a之后的土壤〉0．25mm团聚体含量占到40％～50％,而〉5mm的土壤团聚体则占10％～23％。植被恢复过程中,土壤团聚体由大的团块向小颗粒的土壤团聚体转换,粒径分布更为均匀,土壤结构逐渐改善。3）不同恢复年限土壤团聚体分形维数变化范围为表层2．75～2．86,表下层2．77—2．89,变化范围小,20～40cm土层的分形维数大于0～20cm,恢复植被可使土壤分形维数降低,土壤结构得到改善。     

子午岭林区不同植被恢复阶段土壤有机碳变化研究

研究了子午岭林区植被恢复过程中土壤有机碳含量、团聚体有机碳分布以及不同粒级团聚体有机碳对土壤有机碳的贡献率。研究结果表明,0—100 cm剖面上有机碳含量加权平均值随植被恢复年限逐渐升高,坡耕地0—100 cm土层土壤有机碳加权平均值为3.54 g/kg,弃耕地、草地、灌木和乔木阶段分别比坡耕地提高6.8%,36.6%,41.5%和73.6%;0—20 cm土层土壤有机碳含量随植被恢复的提高幅度明显高于20 cm以下土层;0—5和5—10 cm土层土壤各粒级团聚体有机碳含量随植被恢复年限逐渐增加,并有向大粒级（〉2 mm）团聚体中富集的趋势,10—20 cm土层土壤团聚体有机碳含量随植被恢复变化不明显;弃耕地、草地、灌木和乔木阶段0—20 cm土层〉5,5～2和2～1 mm粒级团聚体有机碳贡献率高于坡耕地,说明植被恢复0—20 cm土层土壤增加的有机碳更多地固定在〉1 mm粒级团聚体中。     

新疆典型小流域土壤水稳性团聚体分布特征研究

新疆是全国水土流失面积大区.以新疆典型小流域-阜康市三工河流域为例,对区域土壤水稳性团聚体分布特征及其影响因素做了初步研究,旨在为小流域土壤侵蚀治理提供重要参考依据.通过对流域内典型梁峁坡地、不同坡度坡地及不同植被覆盖地0-20 cm和20-50 cm剖面层土壤进行采样分析.结果表明,该流域土壤水稳性团聚体含量分布存在以下特征:土壤同-剖面自上而下呈递减趋势;同一坡面随坡位自上而下呈增加趋势;不同坡度则随坡度的增加而减少;不同植被覆盖度土壤水稳性团聚体含量呈现:农用坡耕地<林地<草地<草灌地.     

风沙区煤矿复垦地土壤颗粒的组成与分形特征

[目的]研究风沙区煤矿复垦地土壤颗粒的组成与分形特征,为恢复和改善矿区土壤生态功能提供科学依据。[方法]结合分形理论对陕北风沙区大柳塔煤矿复垦地3种植被类型和未复垦的裸沙地土壤颗粒组成及其分形维数进行对比研究。[结果](1)研究区复垦地的土壤颗粒组成以细砂为主。乔木、灌木林地和裸沙地的土壤颗粒次集中于中砂,而草地的土壤颗粒次集中于极细砂。植被覆盖对土壤细粒物质含量的影响具有层次性,3种植被类型0—30cm土壤中黏、粉粒含量显著高于裸沙地。(2)土壤颗粒分形维数为1.306～2.490,均值依次为:草地(2.425)灌木林地(2.300)乔木林地(1.626)裸沙地(1.550),且不同植被类型的分形维数变化也具层次性。各深度上,草地与灌木林地的分形维数无显著差异,且皆显著高于乔木林与裸沙地。(3)分形维数与土壤颗粒组成密切相关,与黏、粉粒含量显著正相关,与粗砂含量显著负相关,但与土壤含水量和有机质则无显著相关性。[结论]大柳塔煤矿复垦地的土壤颗粒组成及分形维数差异较大,植被类型为草地或灌木对矿区土壤颗粒细化、改善环境有较好的促进作用。     

沙地柏人工林和天然林风沙土特性研究

为了深入了解固沙植被恢复对土壤理化性质的影响,以毛乌素沙地东南缘沙地柏人工林和天然林为研究对象,通过收集灌丛下5个土层(0-100 cm)的土壤样品,分析其土壤颗粒组成及8个理化指标,探讨了沙地柏生长对风沙土特性的影响。结果表明:研究区土壤粒度组成以砂粒(体积分数97.09%)为主,其次是粉粒和黏粒,并形成以中砂(50.26%)为主的单峰,土壤弱碱性,其养分含量整体水平低,且具有明显表层聚集现象。土壤养分含量与土壤粒度之间存在良好的相关性,表现为土壤有机质、速效钾和盐分含量与细沙物质(粒径<100μm)含量呈线性正相关,与粗砂物质(100~500μm)呈线性负相关。沙地柏生长对风沙土改良效果呈现出人工林16 a树龄优于7 a树龄,天然林地迎风坡优于背风坡。整体上,造林时间增加土壤颗粒的粗细分配趋于良好态势发展,土壤结构优化,土地荒漠化进程减缓。因此,沙地柏可作为毛乌素沙地生态恢复工程的优良灌木。     

黄泛沙地不同林龄杨树人工林土壤团聚体及有机碳特征

为明确黄泛沙地不同林龄杨树人工林对土壤团聚体及有机碳的影响,以山东省国有东明林场3 a,5 a,8 a,10 a生杨树人工林土壤为研究对象,采用野外取样、室内试验与湿筛法分析了土壤团聚体组成与稳定性,并分析土壤有机碳含量与储量的变化特征。结果表明:(1)不同林龄杨树人工林团聚体分布均以大团聚体(>0.25 mm)为主,在表层土层(0—20 cm)中,随林龄的增加,大团聚体含量呈先显著降低后增加再略减的趋势; 而在20—40 cm土层中,土壤大团聚体含量为5 a>8 a>3 a>10 a; 在40—60 cm土层无显著差异;(2)在0—20 cm土层中,有机碳含量表现为3 a>5 a>10 a>8 a; 在20—60 cm土层,呈先增后减的趋势,且无显著差异。土壤稳定性与团聚体的形成和有机碳密切相关,有机碳含量与GMD值呈极显著正相关关系;(3)不同林龄杨树人工林有机碳储量均呈现一定程度表聚性,在0—20 cm各林龄碳储量占总碳储量的59.17%～74.26%。在3 a到5 a阶段由于土壤淋溶作用,可能导致有机碳储量发生转移,从表层土层(0—20 cm)向底层土层(20—60 cm)转移,而在8 a到10 a阶段,有机碳储量从底层土层向表层土层发生转移。研究结果为揭示黄泛沙地杨树人工林土壤团聚结构形成与有机碳提升提供了参考。     

四川省北川县震后边坡土壤状况与植被恢复效果

[目的]探索震损边坡林业治山工程后修复坡面不同季相、坡位等因素造成的土壤理化性质的差异,为评估边坡植被修复工程效果和指导工程因地制宜的管护方法提供理论依据。[方法]根据常规森林土壤测定方法对四川省北川县擂鼓镇震后边坡治理坡面检测土壤理化性质和土壤酶活性,并调查草本植物情况,解析土壤理化性质和酶活性时空变化与植被恢复效果的关系。[结果]土壤养分状况和植被恢复情况对季相和坡位响应不明显,与未受损自然边坡差异显著,表现出了微弱的向好趋势。[结论]在目前治理技术和养护条件下,土壤养分状况的改善与植被修复情况相辅相成,在后期管护过程中,要注意引导当地居民观念,减少无关人为干扰;适时监测工程固持水土能力;计划性补种植物并对经济作物种植区施放有机肥等,以促进坡面生态系统恢复。     

植被恢复对干旱区生态光伏电站土壤团聚体组成及有机碳的影响

为给干旱区生态光伏电站植被恢复,土壤结构稳定性以及有机碳固持提供理论依据,选取光伏电站生态示范区内3种典型的人工植被樟子松、黄芪和苜蓿为研究对象,以未进行植被恢复工作的土地为对照,探究了不同植被恢复措施下0—40 cm土壤各粒径团聚体分布特征、稳定性水平和有机碳变化特征。结果表明:相比于对照,樟子松、黄芪和苜蓿地的水稳定性大团聚体(>0.25 mm)含量增加,微团聚体(<0.25 mm)含量降低,尤其是樟子松样地大团聚体含量最高。3种植被的水稳性团聚体MWD(平均重量直径)和GMD(几何平均直径)均显著高于对照,而D值明显低于对照,在整个土壤剖面中,土壤团聚体稳定性指标均以樟子松样地最佳,表明樟子松样地土壤结构改善效果明显,团聚体稳定性较高。土地的利用方式转变后,樟子松、黄芪和苜蓿地的有机碳含量和有机碳贡献率均增加,其中以樟子松样地最为突出,并且3种植被的有机碳含量增量主要源于0.25～0.053 mm粒级团聚体的贡献。樟子松样地较黄芪和苜蓿地土壤团聚体稳定性更高,更有利于提高有机碳累积量。     

黄土高原北部生长季土壤氮素矿化对植被和地形的响应

氮素矿化是陆地生态系统氮循环的重要过程,对氮素有效性有着重要影响。本文在黄土高原北部六道沟小流域选取退耕年限相近的油松和柠条坡地,用原位培养法测定生长季节(4—10月)不同坡位冠层下和冠层外0~10 cm和10~20 cm土层土壤氮素矿化速率,以确定该区氮素矿化的季节动态特征和主要影响因素。结果表明,研究区生长季土壤矿质氮以铵态氮为主,其含量在0~10 cm和10~20 cm土层分别占矿质氮总量的61%和70%,并随生长季的推移而升高。油松林上坡位和中坡位土壤铵态氮显著高于下坡位土壤,柠条林不同坡位铵态氮差异不显著。土壤硝态氮和矿质氮不受坡位的影响,但与林型和采样位置有关,冠层下硝态氮在油松林与冠层外相近,在柠条林则高于冠层外。生长季土壤氮素矿化在0~10 cm土层由硝化作用引起,在10~20 cm土层则由硝化和铵化作用共同引起。铵化速率在生长季初期较高,中期较低,并受坡位、林型和采样位置的影响。土壤硝化和矿化速率在油松林不受采样位置影响,但是在柠条林则以冠层下较高。硝化和矿化速率在冠层下以下坡位土壤最高,在冠层外则以下坡位土壤最低。柠条林促进了冠层下土壤氮素的硝化和矿化过程,有利于矿质氮的积累;油松林对矿质氮和氮素矿化的影响不受采样位置影响。     

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。     

长期施用化肥对黄土丘陵区坡地土壤物理性质的影响

研究了17年长期定位施用化肥对黄土丘陵区坡耕地土壤物理性质的影响。结果表明: 长期施用化肥,表层（015 cm）土壤物理性状没有明显退化,中层（1530 cm）和下层（3045 cm）土壤物理性质有不同程度的改善; 长期施用化肥对水稳性团聚体影响大于土壤容重和孔隙度; 团聚体含量和稳定性在表层、中层和下层土壤中均得到不同程度地提高; 容重和孔隙度在表层和下层土壤中略有恶化,在中层土壤上得到改善。长期不同水平化肥单施对土壤物理性状无显著影响,而氮磷配施交互作用明显高于单施处理,且施肥效果为氮磷配施氮肥处理磷肥处理。处理N2P1最有利于改善研究区土壤物理性状,提高土壤的稳定性。     

黄土丘陵沟壑区微地形对土壤水分及生物量的影响

黄土丘陵沟壑区坡面内地表的起伏形成微地形,而按照微地形进行植被配置已经成为黄土丘陵沟壑区生态恢复建设的重要方向。采用样方调查与随机采样的方法,调查陕西省吴起县合家沟流域微地形及坡面生物量,并用探针式TDR测定土壤含水量。结果表明,随着土层深度的增加,各类微地形土壤水分的变异系数有减小的趋势,而0—60cm土层,陡坎的土壤水分变异系数最大,塌陷的最小;各微地形土壤水分顺序为:塌陷>缓台>切沟底>浅沟底>原状坡>陡坎;各类微地形及原状坡内生物量从大到小的排序为塌陷>切沟>浅沟>原状坡>缓台>陡坎,且微地形生物量与0—60cm土层土壤水分变异系数呈负相关性。     

科尔沁沙地南缘不同植被对土壤物理性质改良作用研究

试验选取科尔沁沙地南缘樟子松林地、柠条林地、狗尾草草地、裸沙地（对照）4种典型立地类型为研究对象,通过测定各研究地土壤容重、土壤含水率、最大持水量、毛管持水量、田间持水量及沙粒粒径等物理指标,研究分析不同植被对沙地土壤物理性质的改良作用。研究表明:3种植被都对土壤物理性质都有一定改良作用。（1）柠条和樟子松对沙地土的保水效果较差,1 m深处的土壤含水率仅为2.1%和2.6%,低于裸沙地,而狗尾草草地1 m深处的含水率达到7.4%,为裸沙地1 m深处的1.6倍。（2）通过分析0—30 cm各物理指标平均值,得出3种植被下,土壤容重都小于裸沙地;狗尾草草地毛管持水量和田间持水量都最高,分别为21.7%和18.2%。其次为柠条林地和樟子松林地,裸沙地最小;柠条林地最大持水量最高,为24.6%,其次为狗尾草草地和樟子松林地,裸沙地最小。（3）通过对不同土层深度物理指标分析得出:3种植被对0—10 cm和10—20 cm的土壤容重、最大持水量、田间持水量有显著影响,而对毛管持水量没有显著影响;对20—30 cm的土壤各指标都有显著的影响。（4）三种植被对土壤颗粒分布异质性改良效果的大小顺序依次为狗尾草 > 樟子松 > 柠条,其间接反映了土壤粒径分布范围的均匀程度,其由高到低依次为狗尾草 > 樟子松 > 柠条。综上,与裸沙地相比,种植各植被土壤的物理指标明显好于裸沙地,表明植被能明显改善当地土壤的物理性质。