晋西黄土丘陵区不同退耕年限刺槐林土壤养分效应

以典型黄土丘陵沟壑区不同退耕年限刺槐林为研究对象,采用实地调查、土壤室内分析和数理统计相结合的方法,研究了黄土丘陵区人工刺槐林等高种植的土壤养分生态效应。结果表明:随植树年限的增加,植树坑外与坑内土壤全钾、总有机碳、活性有机碳含量呈先增加后减少的变化趋势,pH先升高后降低,而土壤阳离子交换量呈先减少后增加的变化特征;随土层深度的增加,除土壤pH外,土壤养分呈减少趋势;坑内平均土壤全钾、总有机碳和活性有机碳含量分别比坑外增加了1.99%,4.94%和3.93%,说明人工刺槐林等高种植有利于改善黄土丘陵区的土壤养分。     

黄土丘陵半干旱区典型人工林土壤水分特征

在黄土丘陵区选取不同林龄典型人工乔木林刺槐,灌木林沙棘、柠条,并以经过30 a多自然演替形成的荒坡草地作为对照,研究了人工林地土壤水分特点.结果表明,(1)人工林地总体持水能力较差,不同类型林地土壤持水能力顺序:刺槐林>沙棘林>柠条林,随着林分的生长,土壤持水能力均有增强的趋势;(2)土壤的导水能力随着林龄的增加有明显提高,林龄较接近时,刺槐林较沙棘林和柠条林饱和导水率大;(3)随着林分生长,林地土壤饱和含水量值增大,林地蓄水能力增强;(4)与荒坡对照相比,人工林改善土壤持水、导水能力的效果不一定有生态系统自我修复作用形成的植被群落好.     

黄土高原西部丘陵区不同降水条件下植被分布与土壤水分关系研究

研究了黄土高原西部丘陵区降水及植被空间分布特征,分析了不同降水条件下人工柠条林、混合灌木林、人工侧柏林、青杄林和人工落叶松林等5种植被类型0~100 cm土壤剖面中土壤水分含量及季节性变化。研究结果表明,0~100 cm的土壤储水量次序为青杄林人工落叶松林侧柏林混合灌木林柠条林。黄土高原西部丘陵区森林草原过渡带降水量无法完全补偿人工侧柏林生长季土壤水分消耗量,该地区选择侧柏进行人工林建设需要注意种植密度。黄土高原西部丘陵区草原地带降水量基本可以补偿人工柠条林生长季土壤水分消耗量,但随着柠条林林龄的增加,可能会出现植被水分亏缺。     

黄土丘陵区不同退耕还林地土壤有机碳、氮密度变化特征

探讨了黄土丘陵区退耕种植10～40a的柠条、侧柏及刺槐林地0—60cm不同土层有机碳及全氮密度随退耕年限及在土层分布上的变化特征。结果表明:不同土层相比,退耕栽植柠条、侧柏、刺槐10～40a后0—20cm土层有机碳密度平均比20—60cm增加4.20,6.87,4.46Mg/hm2;0—20cm土层的全氮密度比20—60cm平均增加0.08,0.02,0.07Mg/hm2。与坡耕地比较,0—20cm土层在退耕30a中固碳速率为侧柏[0.33Mg/(hm2·a)]>刺槐[0.28Mg/(hm2·a)]>柠条[0.17Mg/(hm2·a)],固氮速率则为刺槐[0.03Mg/(hm2·a)]>侧柏[0.02Mg/(hm2·a)]>柠条[0.01Mg/(hm2·a)],且碳氮固定速率均显著高于深层土壤。10～30a不同退耕还林地增加的有机碳、氮平均分别有57%和51%来自0—20cm的土层。不同退耕还林地土壤C/N随土层深度的增加而减小。综上,退耕还林土壤表现出显著的提升土壤碳氮的效应,且以侧柏林地固碳能力较佳,刺槐林地固氮效果较好。     

矿区复垦植被土壤涵养水源功能的研究

从矿区复垦林地土壤的物理性状、蓄水性能及渗透性能和枯落物持水量等方面探讨了复垦矿区复垦植被的涵养水源功能.结果表明:随着复垦年限的增加,与新造地相比,土壤的物理性状都有很大的改善,而且植被对平台土壤的改善效应更明显;平台上土壤饱和蓄水量从大到小依次为刺槐×柠条>刺槐林>草地;斜坡上土壤饱和蓄水量依次为草地>刺槐林>柠条林.枯落物的持水量依次为草本>刺槐>油松.因此,乔灌草配置,针阏叶林混交,增加物种多样性,才能有效地改善土壤的保水蓄水能力,特别在复垦初期.     

黄土丘陵区不同林龄人工刺槐林下植被及土壤系统演变特征

[目的]研究黄土丘陵区人工刺槐林生长过程中土壤—植被系统演变特征,揭示刺槐林对草地生态系统恢复产生的生态效应。[方法]以陕西省黄土地区5,10,15,20年生人工刺槐林为对象,通过调查每个样地的土壤性质和地表植被特征,分析黄土丘陵区人工刺槐林生长过程中土壤—地表植被的变化。[结果]随着人工刺槐林的发育,刺槐的冠幅、树高、分枝数和基径显著增加(p0.05),但20a刺槐林有所降低;林下地表草本植物物种数目、盖度和高度均显著降低,林下地表草本植物密度在不同林龄之间差异不显著(p0.05);土壤电导率和容重呈先增加后降低趋势,土壤pH值在不同林龄之间差异不显著(p0.05),土壤总孔隙度显著降低(p0.05);土壤有机碳、全氮、全磷、全钾、碱解氮和有效磷含量显著增加(p0.05),但20a刺槐林有所降低,并且土壤全磷含量在不同林龄之间差异不显著(p0.05);不同林龄人工刺槐林土壤养分均表现出明显的"表聚性",相同土层内土壤养分表现为15a20a10a5a,局部有所波动。相关分析表明,土壤养分含量和刺槐形态特征是影响地表植被物种数、个体数和盖度分布的主要因素。[结论]黄土丘陵区人工刺槐林能够改善土壤养分含量和地表草本植被恢复,以15a人工刺槐林改善土壤养分含量效果最佳,但随着林龄的增加,其改善效果有所降低,这种改善效果并没有影响土壤养分含量的垂直分布特征;随林龄的增加,人工刺槐林对地表草本植被的影响滞后于对土壤养分含量的影响。     

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.     

晋西黄土区不同退耕年限刺槐林对土壤水分和养分的影响

[目的]探讨人工刺槐林植被恢复对土壤水分和养分的影响,为半干旱黄土丘陵区植被恢复与生态建设提供理论依据。[方法]选择山西省黄河中游典型黄土丘陵沟壑区的人工刺槐林为研究对象,评估不同退耕年限刺槐林地土壤水分和养分特征。[结果]刺槐林地能够有效改善土壤水分条件,尤其在造林初期,土壤有机质和全氮平均含量显著提高,且具有明显的表聚性;刺槐林地对浅层土壤水分和养分的改善作用较大,土壤水分在40cm以上土层坑内平均水分比坑外提高了3.97%,在40cm以下土层仅提高了2.74%;土壤养分在20cm以上土层,坑内土壤有机质、全氮、全磷和全钾平均含量分别比坑外提高了6.61%,6.14%,1.55%和1.98%;在20cm以下土层,对土壤全磷和全钾无明显改善作用。[结论]刺槐林地不同程度地改善和提高了于浅层坑内土壤水分和养分状况。     

黄土丘陵沟壑区退耕还草年限对土壤性质和入渗性能的影响

我国退耕还林(草)工程实施20多年来取得显著成效,为评估退耕还林(草)对土壤性质和入渗性能的改善效果及其内在机理,取黄土丘陵沟壑区农地和退耕年限为5年(C5a)、15年(C15a)和 25年(C253)撂荒草地的0-30 cm 土壤测定其水稳性团聚体特征、根系特征和入渗速率等性质,并分析了影响不同撂荒年限草地土壤的入渗...     

黄土残塬沟壑区阔叶树种枯落叶对针叶林地土壤化学性质的改善效应

为改善人工针叶林地的土壤化学性质退化的问题,通过土壤与枯落叶混合后进行室内培养的方法,研究了黄土残塬沟壑区阔叶树种枯落叶对针叶林地土壤化学性质的改善效应。结果表明:(1)小叶杨枯落叶对侧柏林地土壤碱解氮、有机C和胡敏素的改善效果显著;沙棘枯落叶对油松林地土壤速效磷和侧柏林地土壤pH值、速效磷、速效钾、富啡酸的改善效果显著;柠条枯落叶对油松林地土壤速效钾、有机C、胡敏酸和胡敏素的改善效果显著。(2)对油松林地来说,枯落叶的综合改善效应为:沙棘>柠条>辽东栎>小叶杨>刺槐枯落叶;对侧柏林地来说,枯落叶的综合改善效应为:小叶杨>沙棘>辽东栎>柠条>刺槐枯落叶。     

干旱地区人工林地土壤水分平衡的探讨

根据人工林地土壤水分收支平衡方程式,在陕北黄土丘陵区的安塞县水土保持站有设了水分平衡场,对人工刺槐林生态系中的水分平衡状况进行了多年的定量观测。分析结果认为,在半干旱的黄土丘陵区营造人工林之后,由于强烈的蒸发蒸腾和根系深层发育的吸水作用,会使土壤向干燥化发展。深层土壤储水补给调节树木需水的作用逐渐消失,使之只能依靠当年降水进行生长。从这个意义上来看,人工林是在不断地恶化自身生长的土壤水分条件,从而形成生长缓慢、生长量受降水量控制的局面。     

黄土丘陵区典型植被类型草本层生态学特性与环境解释

在野外调查的基础上研究黄土丘陵区4种典型植被类型（达乌里胡枝子群落、白羊草群落、人工刺槐林、人工柠条林）草本层生态学特性,通过室内土壤养分和水分含量测定分析群落间环境因子的差异,并对群生态学指标和环境因子进行相关分析。研究结果表明:（1）豆科、禾本科、菊科植物重要值在4种群落中均很高,群落间各科物种重要值差异显著。（2）群落物种多样性表现为:人工刺槐林 > 人工柠条林 > 达乌里胡枝子群落 > 白羊草群落;群落盖度表现为人工刺槐林 > 白羊草群落 > 达乌里胡枝子群落 > 人工柠条林;草本群落地上生物量表现为:白羊草群落 > 人工刺槐林 > 达乌里胡枝子群落 > 人工柠条林。（3）土壤有机质、全氮、速效氮和速效钾含量表现为:工刺槐林 > 白羊草群落 > 达乌里胡枝子群落 > 人工刺槐林,达乌里胡枝子群落和白羊草群落土壤全磷、速效磷含量较高。（4）土壤水分含量表现为:白羊草群落（8.43%） > 达乌里胡枝子群落（7.60%） > 人工柠条林（6.43%） > 人工刺槐林（5.85%）。（5）群落盖度、草本群落地上生物量与土壤养分指标正相关,物种多样性与土壤养分的关系相对复杂;群落盖度及物种多样性均与土壤水分含量负相关,草本群落地上生物量与土壤水分含量相关性不显著。     

黄土丘陵区不同植被恢复阶段下的暴雨产流产沙研究

采用空间代替时间的方法,通过野外人工模拟降雨试验,对安塞县马家沟不同恢复年限的自然恢复草地、人工柠条林地和人工刺槐林地下的产流时间、径流率、产沙强度、产流产沙量的变化规律及相关关系进行研究,并以耕地为对照对各自的减流减沙效益进行分析。结果表明,初始产流和结束产流时间均随恢复年限的增加而增加,但增加的幅度变小;退耕年限是影响自然恢复草地和人工柠条林地坡面产流产沙的一个重要因素,且只对人工刺槐林地的产沙过程产生影响;不同恢复阶段的累计径流量(Qw)和累计产沙量(Qs)随降雨历时(t)变化的规律均满足Qw(Qs)=c+at+bt2的函数形式,而累计产沙量和累计产流量之间的相互关系可通过幂函数Qs=aQwb的关系式来反映;各恢复阶段的减沙效益都大于减流效益,自然恢复草地和人工柠条林地具有直接拦沙的水土保持功效,而人工刺槐林地的蓄水减沙作用更为突出。     

黄土丘陵区不同土壤地类造林树种选择与配置技术研究

通过 5年实验研究 ,观测了杨树、沙棘、柏树、刺槐、元宝枫纯林和沙棘与杨树、沙棘与柏树、刺槐与柠条的混交林在风化岩沫土土壤、红胶泥土壤、黄绵土土壤上的成活率、年枝条生长量、5 a林冠面积、5 a郁闭度 ,分析得出了黄土丘陵区不同土壤类型造林树种选择和配置的模式。结果表明 :黄土丘陵区造林常见树种及其混交形式在不同土壤类型上呈现不同结果 ,风化岩沫土适合柏树纯林和沙棘与杨树混交、沙棘与柏树混交 ,红胶泥土壤最佳树种为沙棘、刺槐纯林及沙棘与杨树混交 (阴坡 )、沙棘与柏树混交、刺槐与柠条混交 ,而刺槐、柠条纯林和沙棘与杨树混交、沙棘与柏树混交、刺槐与柠条混交适合于黄绵土土壤。此外 ,在各种土壤类型上混交林都优于纯林 ,建议黄土丘陵区造林应乔灌混交为主。该项研究技术在延安市山川秀美工程中推广 ,效果明显 ,建议在黄土丘陵区推广该技术。     

黄土丘陵区退耕地植被恢复过程中土壤入渗特征的变化

采用空间代替时间的方法,将黄土丘陵区1,4,8 a退耕地上的植物群落组成演替序列,并以当地较稳定的天然狼牙刺群落和人工柠条群落作对照,用圆盘入渗仪(Z—700)对上述群落下土壤稳定入渗过程和入渗特征进行了对比研究。(1)天然狼牙刺群落下土壤稳定入渗速率小于人工柠条群落下的稳定入渗速率,因为人工柠条群落生物量较高,植被对土壤的改善作用更大。(2)随着退耕年限的增加,土壤的平均入渗速率和饱和导水率也在增加,其中1,4,8 a退耕地上饱和导水率分别达到狼牙刺群落下的52%,74%和98%。稳定入渗率能够达到狼牙刺群落下的57%,88%和91%。说明随着退耕地上植被的恢复,土壤稳定入渗速率不断提高。(3)土壤的入渗特征受土壤理化性质影响很大。其中土壤孔隙度对土壤稳定入渗影响最大,因为随着退耕地植被的恢复,通过根系的穿插分割作用,以及根系死亡后形成的生物性大孔,使土壤中有效孔隙数量不断增加,土壤入渗性能得到提高。     

黄土丘陵区退耕坡地植被自然恢复过程及其对土壤入渗的影响

生态系统自我修复是黄土高原植被恢复的重要途径。以永久性天然草地和三龄沙打旺人工草地为对照,在对黄土丘陵区坡地退耕植被自然恢复过程群落演替、地上部分生物量的增长及其组成动态变化特征调查的基础上,定量分析了不同恢复阶段主要群落下土壤的入渗能力。研究表明,随着植被演替的进展,群落生物量逐步增加,土壤入渗能力显著改善。退耕草地土壤表层0-20cm土壤渗透能力(K10℃)每年可提高0.10mm。植被改善土壤入渗能力的有效深度达40cm。说明黄土丘陵区通过坡地退耕还林还草恢复植被可以改善土壤渗透性能,强化降雨就地入渗,减少水土流失。     

黄土丘陵区柠条种植带状结构对坡面土壤水分的影响

为了探明柠条种植对坡面土壤水分的影响,选择黄土丘陵区等高线带状种植15 a,25 a和35 a柠条(Caragana korshinskii Kom.)坡地,以撂荒草地为对照,分析了不同种植年限、坡位以及灌草部位(柠条带间、带前、带内和带后)下0—100 cm土层水分变化。结果表明:(1)与撂荒草地相比,柠条种植15,25,35 a后,土壤含水量分别降低了7.76%,44.30%,48.42%。不同坡位的土壤含水量表现为坡顶最高,坡中和坡下次之并显著高于坡上。(2)研究区灌草部位土壤含水量在带间、带前和带内无显著差异(p0.05),但均显著高于带后(p0.05)。灌草部位显著差异主要出现在坡上、坡中、坡下。(3)冗余分析(RDA)结果表明:柠条种植年限对坡面尺度土壤含水量影响最大,海拔和坡度次之。变异分割分析(VPA)检测结果显示:年限、海拔、坡度对土壤含水量的解释量分别为4.8%,3.6%,2.3%,各环境因子综合效应的解释量为65.2%。总体来看,黄土丘陵区长时间柠条种植已显著降低了坡面土壤水分含量及其异质性,年限是坡面尺度土壤含水量的主控因素,而柠条带状结构种植也对小尺度土壤水分产生了明显的影响。     

黄土丘陵沟壑区人工柠条林土壤水分物理性质变化研究

对黄土丘陵沟壑区3个种植年限典型的人工柠条林及对照坡耕地和荒坡地表层土壤的几个水分物理常数、水分特征曲线和比水容量进行了测定,结果表明:50 a以内的人工柠条林对土壤的黏化过程已经有一定影响,同时也较明显地改善土壤容重;通过对土壤持水和供水能力的大小比较得出,其持水和供水能力的大小均为46 a柠条林>30 a柠条林和21 a柠条林>荒坡地>坡耕地。由此可见,尽管人工柠条林不能快速地提高侵蚀土壤的发育状况,但能够通过改善土壤持水和供水能力,促进土壤正向发育。     

人工柠条林地土壤水分生态环境特征研究

本文定量研究了黄土丘陵区柠条林地的土壤水分生态环境特征,分析了这些特征对柠条林生产力及水土保持效益的影响。这不仅对分析该区柠条林的生产力形成规律与水土保持效益提出了理论依据,同时还为发展新的柠条林提供了可资参考的科学依据。     

晋西退耕地刺槐人工林水土保持效应研究

以晋西丘陵退耕地为研究对象,采用实地调查、室内分析和数学统计相结合的方法,定量评价了新型等高大坑造林模式下刺槐人工林的水土保持效应,结果表明:刺槐人工林地土壤表层水分随退耕年限呈先减少后增加的变化趋势,表层全氮含量、有机碳含量、阳离子交换量随退耕年限增加而递增,土壤可蚀性因子K值随退耕年限增加而降低。说明新造林模式下刺槐人工林对当地土壤的保水、保土和保肥功能有显著的提升作用,并且新造林模式能很好地保护刺槐幼林向成熟林过渡,这对当地开展低效林改造、生态恢复与重建工作具有重要的参考价值。