基于“肥岛”效应探讨人工梭梭土壤养分时空演变趋势

为阐明不同林龄人工梭梭对干旱荒漠区土壤养分利用机制及时空演变趋势,选取了乌兰布和西南缘营建年限为2,5,10,15,30 a的人工梭梭为研究对象,通过野外调查与室内试验的方法,分析了不同林龄梭梭土壤养分空间分布及其富集效应。结果表明:(1)人工梭梭土壤养分表现出显著的成层化分布特征,整体表现为0—10 cm10—20 cm20—40 cm,其中表层土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾均比深层平均高82.0%,228.2%,172.7%,39.0%,表层土壤养分积累更明显,说明表层土壤中的大部分养分主要从植物的枯落物质中获得。(2)水平方向土壤养分含量在15～30 a表现出显著差异,根部、灌丛内及株间空地土壤有机质、碱解氮、速效磷及速效钾分别增高了30.8%和38.0%,196.7%和15.6%,22.5%和8.3%,56.4%和10.6%,且富集率显著高于其他林龄,表层(0—10 cm,10—20 cm)表现出随林龄增高而增加的趋势,深层(20—40 cm)则先降低后升高。说明人工梭梭林在种植15 a后其土壤养分"肥岛"效应强于低林龄,而在10 a生长旺盛,养分消耗量大,"肥岛"效应较弱。(3)梭梭各生长指标均与有机质和碱解氮富集率显著相关(p0.05),其中与有机质极显著相关(p0.01),说明随着林龄的增加,土壤有机质与碱解氮含量累积较为明显。其中有机质的空间异质性最明显,而速效磷、钾时空异质性较弱。由此也进一步表明了干旱荒漠区人工梭梭与土壤养分间具有明显的时空耦合关系。     

荒漠草原2种锦鸡儿灌丛化过程中土壤养分分布规律

以生长在荒漠草原地区常见的柠条锦鸡儿和中间锦鸡儿灌丛为研究对象,通过野外调查取样和室内分析,探讨2种锦鸡儿在灌丛化各发育阶段不同深度和不同部位土壤养分特征的变化规律。结果表明:(1)在荒漠草原区中间锦鸡儿属于低矮但树冠较密的灌丛,而柠条锦鸡儿属于高大但树冠稀疏的灌丛。(2)2种锦鸡儿在灌丛化过程中,土壤有机碳和全氮含量在柠条灌丛沙堆从小变大的变化过程中,灌丛内部各土层的土壤整体呈极显著差异(P0.01)。2种锦鸡儿灌丛的土壤有机碳和全氮含量随灌丛沙堆面积的增加呈逐渐增加的趋势,灌丛内部土壤有机碳和全氮含量增加明显大于边缘和外部,说明2种锦鸡儿在灌丛化过程中均出现了"肥岛效应"。2种锦鸡儿灌丛土壤全磷含量随土层深度的增加整体上表现为先降低后升高的趋势,局部有波动;土壤碱解氮含量在各发育阶段随土层深度的增加整体上均呈逐渐降低的趋势。(3)中间锦鸡儿灌丛的发育是伴随着土壤条件改善和地表草本植被共同作用进行的,土壤有机碳和全氮在灌丛尺度上呈现从土壤表层至下层养分改善同时进行,而柠条锦鸡儿灌丛土壤有机碳和全氮表现出"自下而上"的恢复演替特征。     

黄土丘陵区小流域植被恢复的土壤养分效应研究

研究了安家坡小流域荒草地、山杏林地、农地、油松林地、灌木林地、弃耕地等地类的土壤养分特征。结果表明,植被系统具有较强的养分表层富集功能;不同植被恢复类型对土壤养分含量有明显的影响,主要表现在不同土层土壤有机质、速效磷、速效钾、硝态氮和铵态氮含量在不同植被类型间存在显著的差异性;人工灌木植被对土壤的培肥作用高于乔木植被;农地弃耕(撂荒)有一定的土壤培肥作用;对水土流失极为严重的黄土丘陵沟壑区来说,在退耕还林还草时应优先考虑恢复灌木和草本等先锋植被;在土壤质量改善到一定程度时,再进行乔木的间植;农地弃耕是一种节省人力物力而其生态环境效应又很好的双赢途径。     

北疆荒漠植被梭梭立地土壤养分“肥岛”特征研究

利用典型调查和地统计学方法,对古尔班通古特沙漠梭梭"肥岛"养分特征进行了研究。结果表明,大梭梭、小梭梭根部具有较强的"肥岛"效应,而枯死梭梭的这种效应较弱。大梭梭、中梭梭、小梭梭根部各土壤养分指标含量表现出大梭梭>中梭梭>小梭梭的规律。发育阶段对梭梭根部养分富集率有极大影响,但冠幅边缘养分指标的富集程度受发育阶段的影响则不显著。基径、株高和冠幅的大小与梭梭根部土壤碱解氮的富集率呈极显著的正相关(p<0.01),与速效钾的根部富集率呈极显著的负相关关系(p<0.01),速效磷根部富集率与基径有显著的正相关关系(p<0.01)。三株代表梭梭的平均有效作用范围小于冠幅的平均直径。通过克里格插值图分析研究区土壤养分含量均高于周围,表现出"肥岛"特征。     

毛乌素沙地植被类型对生物结皮及其下伏土壤养分的影响

为了解旱区荒漠生物结皮的养分效应及其同植被灌丛间的关系,研究以毛乌素沙地广泛分布的苔藓、藻结皮为对象,选取4类典型植被样地,深入探讨了植被对生物结皮及其下伏土壤的养分分布的影响。结果表明:(1)沙蒿植被冠层下的藻结皮及其下伏土壤的全氮、全磷、有机质含量显著高于植被冠层间,沙柳、柠条群落则为植被冠层下的相应值显著低于植被冠层间(p0.05)。(2)沙蒿、沙柳、柠条3种群落的生物结皮及下伏土壤养分含量均随土层加深逐渐降低,而草地则表现为5—10 cm土层的土壤养分显著高于上层土壤;苔藓结皮的全氮、有机质表现为:柠条草地沙柳沙蒿,苔藓结皮的全磷以及藻结皮的养分含量均表现为:草地柠条沙蒿沙柳。(3)总体上,各类型植被下的苔藓及藻结皮均能够显著增加表层0—10 cm土壤的养分含量,且苔藓结皮的养分富集作用优于藻结皮。     

腾格里沙漠边缘区植被恢复与土壤养分变化研究

为了研究腾格里沙漠东缘植被恢复过程中不同阶段土壤养分和pH值的变化,在研究区从东向西分别采集6种植被恢复阶段的土壤,分别测定了其pH值、有机质和全效速效养分含量。结果表明,沙丘固定过程中,土壤有机质和全氮含量都呈逐渐增加趋势,分别从1.32和0.025g/kg增加到1.89和0.061g/kg,均达到了显著水平。半固定沙丘速效氮、速效钾含量均明显增加,发展为固定沙丘后由于大量植物的生长土壤速效氮、速效钾含量反而比半固定沙丘低。荒漠草原土壤中有机质、全氮及速效氮含量最高,退化草原速效磷含量比荒漠草原略高,差异不显著随退化荒漠草原恢复进程,人工梭梭林速效磷含量降低,速效钾总体呈显著增加趋势pH值以人工梭梭林较低。植被恢复过程中,沙生植被的存在对有机质和氮素的富集起着决定性作用,随着流沙固定和退化荒漠草原恢复,土壤有机质、氮和磷的含量增加,土壤有机质含量与土壤全氮、全磷和有效氮的含量呈较强的正相关关系。     

不同质地土壤中荒漠灌木梭梭“肥岛”的初步探讨

为检验荒漠灌木"肥岛"是否受土壤质地调节,本研究选取了中亚干旱区梭梭(Haloxylon ammodendron(C.A.Mey.))的两种原生生境:古尔班通古特沙漠的风沙土和绿洲区的灰漠土。两种土壤的质地有显著差异,风沙土中砂粒含量是灰漠土的2.1倍~2.4倍,而灰漠土中粉粒和黏粒含量分别是风沙土的3.0倍~3.6倍、2.9倍~5.1倍。通过对比分析两种土壤中梭梭冠下水分和养分的空间变异特征,获得了如下结果:两种土壤中均存在灌木"肥岛"效应,且随深度增加而减弱;在0~20 cm土层,与灰漠土相比,风沙土中冠下水分和养分的空间异质性更强,富集程度更高,风沙土中水分、有机质、有效氮和有效磷的富集率分别是灰漠土的4.6倍~12.3倍、3.4倍~8.6倍、3.0倍~4.9倍和2.1倍~2.6倍。本研究表明,两种土壤均存在灌木"肥岛"效应,而土壤质地可能决定了"肥岛"效应的强弱程度。     

盛行风作用下柴木达盆地典型多花柽柳灌丛资源岛特征

[目的] 探究盛行风作用下柴达木盆地诺木洪地区典型多花柽柳(Tamarix hohenackeri)灌丛资源岛特征,旨在深入了解在类似的生境下柽柳灌丛的生态学意义,为盐碱地改良和荒漠—绿洲的生态保护提供借鉴。[方法] 通过对柴达木盆地诺木洪地区荒漠—绿洲过渡带典型多花柽柳灌丛周围土壤系统采样,全面了解冠下、冠缘和间地110 cm深不同土层土壤有机碳(SOC)、土壤含水率(SMC)、土壤pH和EC值特征,探讨盛行风对灌丛资源岛的影响。[结果] ①典型多花柽柳灌丛周围,冠下枯落物和地下生物量显著大于冠缘和间地,SOC含量在冠下显著大于冠缘,具有资源岛特征; ②盛行风背风向冠下SMC、冠缘和间地SOC含量显著大于其他方向,且冠缘0—5 cm土层有着较低的土壤pH值; ③背风向地上生物量和冠缘枯落物量显著大于其他方向,减少了水分蒸发,促进了SOC的增加。[结论] 柴达木盆地荒漠—绿洲过渡带多花柽柳灌丛周围土壤不仅冠下具有资源岛特征,且背风向土壤会形成更适合植物生长的SMC,SOC含量和较低土壤pH值,即风影区资源岛。     

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。     

植被恢复对侵蚀坡地表层土壤性质的影响

为了评价表层土壤有机碳和养分对放牧和不同植被类型互作的反应,选择四川省西昌市西溪乡牛郎村马家松坡放牧丘陵坡地,分别在坡顶、上、中、下部各层采集有乔木(桉树)、灌木(米油枝)、草本3种类型植被覆盖以及无植被覆盖的0—5 cm表层土壤,测定分析了土壤容重、土壤有机碳、速效氮含量。结果表明,植被对改善表层土壤有机碳和速效氮含量的作用大小顺序为:米油枝>草本植物>桉树。米油枝、草本植物能显著提高土壤有机碳和速效氮含量,桉树改善表层土壤有机碳和速效氮含量的作用则比较小。不同坡位对土壤有机碳、速效氮含量无显著影响。不同植被类型下表层土壤容重变化为:米油枝下土壤<桉树下土壤<草地<裸地。米油枝能显著降低表层土壤容重,而在不同坡位间无显著差异。不同植被类型下表层土壤对放牧的反应不同。放牧显著降低了桉树林下表层土壤有机碳和速效氮的含量,对米油枝和草本植物覆被下表层土壤性质的影响不显著。     

短期免耕对黑土有机碳、全氮和速效养分的影响

对中层黑土上连续监测了6年的玉米免耕和秋翻两种耕作处理下的耕层土壤有机碳、全氮和速效氮、磷、钾进行了分析。结果表明:耕作处理对土壤养分的影响主要表现在不同的土壤深度上,免耕造成了土壤有机碳和全氮的分层化,即表层0~5 cm有机碳和全氮含量明显高于亚表层,而秋翻土壤有机碳和全氮分布则比较均匀。免耕处理的速效养分均表现为表层与亚表层存在明显差异。免耕处理下有机碳、全氮和速效氮、磷、钾在土壤表层发生明显富集。     

黄土丘陵区纸坊沟流域植被恢复的土壤养分效应

经过 2 0 a多的人工恢复和封禁措施 ,纸坊沟流域内的植物群落对土壤养分产生明显影响 ,植被对土壤养分的作用表现为 ,在植被作用下土壤有机质、全氮、水解氮、全磷、速效磷向土壤上层富集 ,但不同植被对养分的影响不同。从土壤剖面来看 ,植被对 0— 2 0 cm土壤养分作用大于 2 0— 4 0 cm;从植被生活型来看 ,草本对 0— 4 0 cm土壤养分的提高作用大于乔木和灌木。土壤全氮与土壤有机质之间有良好的线性相关关系 ,土壤全磷与土壤有机质之间也有一定的线性相关关系 ,其中 0— 2 0 cm相关性好 ,但 2 0— 4 0 cm相关性较差 ,说明土壤有机质的累积和分解对土壤全磷和全氮有重要影响     

滇东山原红壤退化过程中的土壤剖面有机质与养分变异

山原红壤是云贵高原广泛发育的一种地带性古土壤,近年来退化严重,为了解山原红壤退化过程,采用"以空间换时间"的思路,对云贵高原山原红壤区同一区域林地、灌丛、草地和裸地土壤剖面养分含量进行对比分析。结果表明:从能生长植被的山原红壤至多年难以生长植被的"红裸土",土体平均有机质含量呈灌丛草地林地裸地的变化趋势;灌丛和草地土壤有机质含量随剖面深度递增而降低,裸地和林地土壤削面有机质含量没有明显的垂直变化规律;与有植被覆盖的各土体相比裸地的硝态氮、铵态氮和速效钾剖面含量具有特殊性,硝态氮含量随剖面深度的递增明显减小,铵态氮含量随剖面深度的递增而增大;随着植被的退化,土壤有机质与养分的相关性大致呈减弱趋势,灌丛的土壤有机质与养分的相关性最强,裸地土壤有机质与养分相关性最弱。     

荒漠-绿洲边缘区生态过渡带的土壤颗粒分形特征

通过实地采样和实验室分析,测定了黑河中游荒漠绿洲边缘区生态过渡带的土壤粒级分布、有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、速效氮(AN)和速效磷(AP)的含量,并采用1993年杨培岭等提出的用粒径的重量分布代替数量分布的土壤分形模型,计算了土壤颗粒分形维数;最后利用统计分析法,研究了颗粒分形维数与土壤粒级分布及各养分指标的关系.结果表明:从荒漠边缘向绿洲延伸的过渡带,土壤中砂粒含量占绝对优势,粉粒居中,黏粒最少,采样区土壤质地较粗;土壤颗粒分形维数在2.105～2.609之间变动,处于极低水平,与土壤各养分指标具有相似的变化趋势,除靠近绿洲区存在一个"生态裂谷"外,整体呈上升趋势;利用相关分析法得出,土壤颗粒分形维数与砂粒含量呈显著负相关,与黏粉粒及各养分指标均呈显著的正相关;利用回归分析法进行定量分析,砂粒含量每增加1g/kg,颗粒分形维数D降低0.0019个单位;粉粒和黏粒含量每增加1g/kg,颗粒分形维数D分别增加0.002和0,023个单位,对土壤颗粒分形维数变化幅度的影响依次为黏粒>粉粒>砂粒,分形维数对黏粒含量的变化最为敏感.因此,可以将土壤颗粒分形维数作为衡量荒漠-绿洲边缘区土壤养分变化状况的指标之一,用于反映荒漠绿洲区土壤的退化状况.     

刈割对白三叶草生长状况及土壤养分的影响

在连续2 a内不施肥,每次刈割并全部取走地上部分的条件下,通过测定白三叶的生物量、生长因子及土壤有机质、全量养分、水解N、有效P和速效K等指标,了解生长状况及其对土壤养分的影响.结果表明,随刈割次数的增加,白三叶鲜重、干重、平均高度和径粗均呈下降趋势,年均降幅分别为14.34%,13.12%,5.20%和3.38%;表层土壤有机质下降最大为24.37%,最小为8.75%,白三叶草对表层土壤全量养分影响不明显,但对土壤速效养分影响显著,2 a间最大降幅分别为46.56%,43.63%,16.69%;底层土中的有机质和全量养分相似于表层土,速效养分中有效磷受到的影响最大,而水解氮和速效钾较小.经综合分析,增加刈割次数会导致土壤整体供肥能力下降,生产力降低.因此,为了草地的可持续经营,刈割后须施入适量的复合肥、钾肥和磷肥.     

塔克拉玛干沙漠腹地自然沙面与人工绿地不同季节局地气候的差异性

[目的]开展塔克拉玛干沙漠腹地自然沙面与人工绿地不同季节局地气候差异性研究,通过观测数据的解析,反映出沙漠与绿地区之间小气候变化的互馈机制,为沙漠区域人工绿地的可持续发展提供理论支持。[方法]利用塔克拉玛干沙漠腹地流动沙丘—人工绿地不同下垫面4个气象站的同步加密观测资料,分析自然沙面与人工绿地的小气候特征差异,初步探讨产生这些差异的原因。[结果]沙漠区对气温的升降速率响应快,绿洲区对气温的变化幅度响应显著;四季在增温时段绿洲相对于沙漠属冷岛,降温时段属热岛;夏季比湿最大,冬季最小,绿洲区相对于沙漠区在秋季湿岛效应持续时间最长,强度最大;春、夏、秋季凌晨至日出时段,绿洲上游边界呈现湿岛效应特征,绿洲下游边界四季全天均表现为湿岛效应;沙漠区域风速日变化极值出现时间早于绿洲区,风速变化范围沙漠区最大,绿洲区最小,在春、夏季,绿洲核心区风速递减率大于绿洲上游边界。[结论]下垫面的差异对小气候影响是十分显著的,绿洲区存在较强的"冷岛效应"和"湿岛效应"。     

严重侵蚀退化马尾松林地植被恢复土壤养分的制约性因子

[目的]揭示马尾松(Pinus massoniana)林地植被恢复的土壤养分制约性因子,为严重侵蚀退化马尾松林地植被恢复提供理论依据。[方法]通过在福建省长汀县河田镇花岗岩风化红壤区,植被恢复差异较大的4种马尾松样地的0—5,5—20,20—40cm的土壤养分试验分析。[结果](1)恢复较差的马尾松林地的有机质、全氮、全磷、速效磷、全钾、速效钾含量均较低,土壤保肥能力差,养分易随土壤侵蚀而流失。(2)所有样地的有机质、全氮、全磷、速效磷,速效钾含量变化规律基本上为:恢复较差恢复中等恢复较好恢复好。(3)有机质、全氮、全磷、速效磷,速效钾极显著正相关(p0.01),且在第1主成分上的载荷分别为0.921,0.931,0.974,0.906,0.874。(4)4种恢复样地土壤表层全钾差异不显著,其他层土壤规律不明显,植被恢复好的样地的pH值最小,但是马尾松林下植被生长良好。[结论]有机质、全氮、全磷、速效磷、速效钾植是马尾松林地植被恢复主要制约因子,全钾、pH值不是马尾松林地植被恢复制约性因子。     

干旱区典型盐生植被群落土壤养分特征

为了探讨不同典型盐生植被群落对土壤养分和盐碱程度的影响,对生长在干旱区玛纳斯河流域扇缘带白刺、绢蒿、花花柴、雾滨藜、梭梭、柽柳6种群落的土壤养分和盐碱度进行研究。结果表明:从整体来看,6种植被覆盖类型下的土壤盐碱化均严重,养分呈现富钾缺氮少磷的状况。从土壤剖面来看,除土壤全钾含量变化微弱外,土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、速效磷、速效钾含量均随着土层深度的增加而逐渐下降。有机质、速效磷变异系数较大,分别为45.1%与86.3%,而全钾和速效钾变异系数较小,为5.4%和14.6%。从水平方向来看,土壤有机质与全氮含量均表现为梭梭柽柳花花柴雾滨藜绢蒿白刺;土壤全磷、全钾平均含量在各群落之间差异较小;不同植被覆盖下的土壤速效钾含量以雾滨藜和梭梭群落均较高,分别为454mg/kg和405mg/kg,在0-20cm土壤表层,柽柳和雾滨藜群落土壤碱解氮、速效磷含量较高。土壤电导率以花花柴群落最高,为5.14S/m,柽柳最低,为0.88S/m,不同群落随着土层深度增加,pH均呈现增加趋势,但变异系数很低,而土壤电导率变异系数均较大,其中柽柳最高,达74.18%,说明不同土层土壤盐分受群落影响较为明显。研究表明,干旱区梭梭与柽柳群落土壤积聚养分能力较强,而柽柳具有明显降盐效果,花花柴表层土壤有很强聚盐性。相关性分析显示,有机质含量与其他养分含量之间均表现出极显著相关(P0.01),土壤有机质是引起其他土壤养分性质变化的主要因素。     

科尔沁沙地小叶锦鸡儿群落保育土壤作用的研究

以流动沙丘和不同恢复年限的人工和天然小叶锦鸡儿群落为研究对象,从植被重建前后土壤理化性质变化方面分析了小叶锦鸡儿群落保育土壤的作用.结果表明,6 a生、11 a生和22 a生人工小叶锦鸡儿群落对土壤理化性质均有明显的改善作用,且总体上土壤改良效果与恢复年限成正相关.建立人工植被后,土壤中微沙(0.05～0.1 mm)和黏粒(<0.05 mm)的含量增加,表层(0～10 cm)土壤容重减小,孔隙度和饱和含水率增大,土壤持水能力提高;土壤有机碳、全氮、碱解氮、全磷、有效磷和有效钾含量均有不同程度增加,尤以表层增加幅度最大,并且灌丛对养分有明显的富集效应.     

塔里木盆地柽柳灌丛沙堆盐分分布特点研究

为明确处于稳定阶段柽柳灌丛沙堆内土壤盐分的分布规律及其对环境可能产生的影响,以塔里木盆地北缘洪积冲积扇末端为研究区,分析了灌丛沙堆内与堆间地盐分的分布特征及其与柽柳灌丛凋落物年产量的关系.研究结果表明,柽柳灌丛沙堆表层土壤(0-30 cm)盐分明显低于堆间地表层土壤盐分,相关分析表明,柽柳灌丛凋落物产量的增加是抑制盐分表聚的一个重要因素.而沙堆深层土壤(30-120 cm)盐分则明显高于堆间地相同深度的土壤盐分,呈明显的富集状态,即形成了明显的“盐岛”.盐岛内主要富集K+,Na+,C1和HCO3-这4种离子,其余离子(SO24-,Ca2+,Mg2+)则呈均匀分布或随机分布.以上结果表明,柽柳灌丛沙堆是土壤盐分局部汇集的小型盐分库,它的演变趋势会对干旱区绿洲生态系统的稳定性产生潜在的影响.