沙漠生物结皮土壤发育特征的研究

通过对沙漠生物结皮层相关的土壤特性研究表明,结皮层不仅具有明显的养分富集和细粒物质的聚集作用,而且结皮层腐殖质成份的含量以及其分子结构和复杂程度也在增加。腐殖质光学特性的变化趋势明显反映了不同地区结皮层土壤发育的地带性特征。结皮层持水量明显高于沙层,并对降水再分配有一定影响。     

科尔沁沙地生物结皮的土壤种子库特征

通过野外取样和室内分析,初步研究了科尔沁沙地两种生物结皮在干、湿两种处理下土壤种子库种类组成、密度以及物种多样性等特征.结果表明①科尔沁沙地藻结皮和苔藓结皮土壤种子库的总密度为干旱藻结皮＜湿润藻结皮＜干旱苔藓结皮＜湿润苔藓结皮.两种结皮上种子库的数量存在显著差异,对于干、湿处理的两种结皮,苔藓结皮上种子库的总密度均大于藻结皮上种子库的总密度;②两种生物结皮在干旱、湿润两种处理中共出现了6科、15种植物,种子库的组成以一年生草本植物、中生植物为主,二者百分比均超过76%;③在干旱藻结皮、湿润藻结皮、干旱苔藓结皮和湿润苔藓结皮上,种子库物种多样性表现出湿润处理下的结皮高于干旱处理的结皮.由此表明,在半干旱的科尔沁沙地,水分是限制结皮土壤种子库中种子萌发的主要因子,而生物结皮则通过对水分入渗与再分配的调控作用影响结皮种子库中种子的萌发.     

科尔沁沙地生物结皮的土壤种子库特征

通过野外取样和室内分析,初步研究了科尔沁沙地两种生物结皮在干、湿两种处理下土壤种子库种类组成、密度以及物种多样性等特征。结果表明：①科尔沁沙地藻结皮和苔藓结皮土壤种子库的总密度为干旱藻结皮〈湿润藻结皮〈干旱苔藓结皮〈湿润苔藓结皮。两种结皮上种子库的数量存在显著差异,对于干、湿处理的两种结皮,苔藓结皮上种子库的总密度均大于藻结皮上种子库的总密度;②两种生物结皮在干旱、湿润两种处理中共出现了6科、15种植物,种子库的组成以一年生草本植物、中生植物为主,二者百分比均超过76%;③在干旱藻结皮、湿润藻结皮、干旱苔藓结皮和湿润苔藓结皮上,种子库物种多样性表现出湿润处理下的结皮高于干旱处理的结皮。由此表明,在半干旱的科尔沁沙地,水分是限制结皮土壤种子库中种子萌发的主要因子,而生物结皮则通过对水分入渗与再分配的调控作用影响结皮种子库中种子的萌发。     

喀斯特坡面生物结皮发育对土壤抗蚀性能的影响

西南喀斯特地区普遍发育的生物结皮,对土壤侵蚀有显著的抑制作用。以贵州喀斯特坡面不同退耕年限地块(0,3,5,8,11年)生物结皮为研究对象,对不同流量水平(0.2,0.3,0.4,0.5 L/s)和坡度(5°,12°,17°,23°)条件下生物结皮对土壤抗蚀性能的影响机制进行研究。结果表明：(1)生物结皮发育能够促进土壤颗粒胶结,增强土壤团聚体稳定性,改善土壤结构,提高土壤持水和透水能力。(2)生物结皮发育可增强土壤抗崩解和抗剪切能力,与去除结皮处理相比,结皮存在时的土壤抗崩解和抗剪切能力分别提高24.83%～46.62%和25.77%～37.73%。(3)发育年限内(3～11年)结皮层抗拉力变化范围为1.95～5.76 N,随着生物结皮发育年限增加,结皮层结构越趋稳定,其抵抗破坏的能力也越强。(4)生物结皮可明显提高土壤抗冲性能,且受流量和坡度的双重制约,流量和坡度都存在临界值,分别为0.4 L/s和17°,超过临界值后,其保护作用显著减弱。研究结果对于喀斯特地区准确估算土壤流失和生态恢复建设正确评价具有重要意义。     

黄河首曲高寒草甸的土壤特征及其对沙化的响应

通过对黄河首曲高寒草甸土壤进行测度,分析了该区域土壤的理化性质及其对沙化的响应,结果表明:该区土壤有机质、全氮含量高,速效钾含量也较高,速效磷含量低,土壤呈中性或弱碱性,盐分含量较低;土层薄、沙物质丰富的风沙土正处于进一步沙化的过程中,土层薄、母质为砂粒的草甸土也有潜在沙化的可能。因此,必须对已沙化和潜在沙化草地采取相应措施以扭转进一步沙化的趋势,进而促进沙化草地的生态恢复。     

科尔沁沙地结皮发育对土壤理化性质影响的研究

通过野外取样和室内分析,初步研究了科尔沁沙地植被恢复过程中结皮的理化性质及其结皮发育对下层土壤特性的影响。结果表明,半流动、半固定和固定沙丘分别发育了物理、地衣及苔藓结皮,结皮的厚度、紧实度、水分、粘粉粒含量及各种全效、速效养分随沙漠化逆转趋势依次增加。同时,结皮的存在增加了其下层土壤的容重值,提高了颗粒组成中的极细砂和粘粉粒含量,富集了结皮下土壤的有机质、全N、全P、速效N、速效P等养分,随着结皮的发育,结皮对下层土壤的上述影响作用从半流动沙丘到半固定、固定沙地呈逐渐增长的趋势。沙漠化逆转过程中,结皮对土壤养分的富集在0-5 cm范围内,由表及里呈递减趋势。同一沙丘结皮下0-2.5 cm层土壤的容重、粘粉粒含量、养分含量均高于2.5-5 cm层及对照无结皮层相对应的值。     

沙化对高寒草甸土壤磷素组分的影响

[目的] 土壤磷素组分决定着土壤演变过程中磷素的迁移和可用性。探讨高寒草甸不同退化程度下土壤磷组分的空间分布特征,为沙化草甸植被恢复提供科学参考。[方法] 以青藏高原若尔盖沙化高寒草甸土壤为研究对象,采用修正后的Hedley磷素分级方法,探究未沙化、轻度、中度和重度沙化程度下高寒草甸土壤磷组分变化。[结果] ①随着沙化程度的加剧,土壤有机碳、全氮、全磷、速效磷及含水量显著降低（p<0.05）;pH值显著升高（p<0.05）。②土壤树脂态磷（Resin-Pi）、碳酸氢钠磷（NaHCO₃-P）、氢氧化钠磷（NaOH-P）、稀盐酸无机磷（D.HCl-Pi）和浓盐酸磷（C.HCl-P）含量随沙化程度的加剧均出现显著（p<0.05）下降,其中在中度和重度沙化下有机磷组分含量较无机磷下降更为明显。③相关性分析显示,在高寒草甸沙化过程中土壤磷素组分的转化主要发生在D.HCl-Pi,NaHCO₃-P与氢氧化钠有机磷（NaOH-Po）组分之间;而HCl-P,NaOH-P和Resin-Pi是植物生长重要的磷源。[结论] 沙化对土壤碳氮、水分、pH值和磷素组分有显著影响,沙化导致土壤碳氮、水分及pH值和磷素组分发生不同程度的变异,且多发生于沙化中后期;在高寒草甸沙化土壤中HCl-P,NaOH-P和Resin-Pi是植物生长重要的磷源。     

藏北高寒草甸植物群落对土壤线虫群落的影响

2011年5月—11月,对西藏北部高寒草甸3种典型植物群落下0～30 cm范围内不同深度土层的土壤线虫群落进行调查,浅盆法收集土壤线虫,应用个体密度、多样性指数等特征值来分析高寒环境下土壤线虫群落的组成、分布特征与多样性。调查共分离得到33 038条土壤线虫,隶属于2纲6目51科93属;线虫个体密度平均为847条100 g-1干土;表聚性明显。研究结果表明,不同植物群落间的土壤线虫群落组成存在一定差异,土壤线虫数量的大小顺序为委陵菜植物群落<藏北嵩草植物群落<高山嵩草植物群落,土壤线虫数量差异显著(p<0.05);土壤线虫数量随生长季变化发生明显波动,返青期最多,盛长期次之,枯草期最低;不同植物群落的优势属种类不同。生物多样性为委陵菜植物群落>高山嵩草植物群落>藏北嵩草植物群落,这可能是放牧干扰强度不同,以及植物群落影响下的土壤性质分异所导致的结果。总之,不同植物群落下土壤线虫群落特征的分异初步显示出线虫指示环境因子影响土壤生态系统的潜力。     

灌丛化对高寒草甸土壤水力性质的影响

全球气候变化背景下,青藏高原高寒草甸灌丛化已经成为青藏高原植被景观的主要变化趋势。为了更好地认识和理解灌丛化与高寒草甸生态系统的关系,以青藏高原东缘川西锦鸡儿(Caragana Erinacea Kom)和金露梅(Potentilla Fruticosa)灌丛化高寒草甸为对象,采用环刀浸泡法和双环入渗法研究了其在未灌丛化、轻度灌丛化、中度灌丛化和重度灌丛化阶段土壤持水和入渗能力特征。结果表明：(1)2种灌丛化草甸土壤容重在中度灌丛化阶段最低,总孔隙度在中度灌丛化阶段最高。(2)随着灌丛化程度的增加,2种灌丛化草甸土壤含水量呈增加趋势,表现为在重度灌丛化阶段最高;土壤毛管持水量、田间持水量和最大持水量呈抛物线变化趋势,在中度灌丛化阶段最大。(3)2种灌丛化草甸土壤的初渗率、稳渗率和入渗速度随灌丛化程度的增加总体表现为增加趋势,其中在中度和重度灌丛化阶段显著高于未灌丛化阶段。(4)相关性分析表明,灌丛化草甸土壤的入渗指标与土壤含水量、非毛管孔隙度有显著相关关系。因此,高寒草甸灌丛化过程中,土壤水力性质的改变通常发生在中度和重度灌丛化阶段。     

黄土丘陵区生物结皮覆盖对土壤团聚体分布特征及稳定性影响

【目的】以吕梁离石区结皮覆盖（藻结皮、藓结皮、藓草混生结皮,裸地为对照）下土壤为研究对象,研究结皮种类对其下层土壤有机碳及土壤团聚体稳定性的影响。【方法】通过干筛和湿筛法对土壤团聚体分级,探究土壤容重、土壤有机碳含量和土壤静水崩解速率与团聚体稳定的相关性。【结果】在0～5 cm和5～10 cm深度,3种结皮下土壤容重与裸地间均达到显著差异;土壤有机碳含量表现为藓草混生结皮和藓结皮分别比裸地显著增加。不同深度土层,团聚体破坏率、分形维数表现为裸地>藻结皮>苔藓结皮>藓草混生结皮;平均重量直径和几何平均直径变化规律正好相反。相关性分析表明,> 0.25 mm土壤团聚体含量与土壤容重呈显著负相关关系;团聚体破坏率、分形维数与土壤容重、土壤静水崩解速率呈极显著正相关关系,与土壤有机碳含量呈极显著负相关关系;平均重量直径、几何平均直径与土壤容重呈极显著负相关关系,与土壤静水崩解速率呈显著负相关关系,与土壤有机碳含量呈极显著正相关关系。【结论】黄土丘陵吕梁随结皮层次提高,土壤团聚体形成能力和土壤团聚体水稳定性逐渐增高,对土壤水稳定性起主导作用的是土壤有机碳含量。     

草甸棕壤区耕作土壤的层次发育及其肥力特征

自然土壤经人类耕作活动后的变化如阿?在土壤剖面上有何反映?对于土壤分类与土壤肥力的影响如何?这些都是土壤研究中十分重要的课题。在土壤分类力面,自然土壤若受人为活动的影响及其所导致的土壤性质的变异大,便应将这类土壤在分类中作较高极的划分;否则,则应作较低极的归类。     

砂田砾石覆盖对土壤大孔隙特征及其土壤水文过程的影响研究进展

砂田是利用砾石覆盖地表的典型节水范例,砾石覆盖对土壤大孔隙的半径、数量、连通性和密度都有重要影响。大孔隙的研究方法可分为直接观测法和间接描述法,并讨论其适用性和局限性。因为大孔隙及优先流的成因复杂,应将大量的野外实验和室内实验相结合,同时改进观测方法。土壤大孔隙研究的最终目的是调控它,为减少地下水污染、控制养分和水分的流失提供一条新途径。砾石覆盖土壤能增加大孔隙并促进降水入渗,加快壤中流的发生,减少径流和抑制蒸发,改变了土壤水文循环过程,土壤水文生态功能也随之改变。并指出了砾石覆盖下土壤优先流研究中存在的问题和今后应该加强的研究领域。     

陕北毛乌素沙地生物结皮发育特征的初步研究

通过野外采样和室内分析相结合,掌握了陕北毛乌素沙地不同采样点生物结皮层的理化性质以及该地区生物结皮的发育特征,为以后进一步研究毛乌素沙地生物结皮的防风固沙效应奠定了理论基础.结果表明:随着生物结皮的发育,结皮层厚度增加.最大值为11.82 mm;土壤颗粒细化,0.02～0.05 mm之间的颗粒含量为7.3%～27.7%,高于流沙中的颗粒含量;由于颗粒的细化,结皮层容重增加,其抗剪强度明显提高,且抗剪强度与厚度和容重之间存在一定的相关性.生物结皮层pH值为7.23～7.81,低于流动沙地的pH值;有机质、N和K含量明显高于流沙的含量;P含量有所增加但不明显.研究表明,各个样点的生物结皮效应表现有所不同,原因有多方面.主要是结皮的发育程度、植被盖度以及采样点地形地貌之间的差异所引起.     

湿润速度和累积降雨对土壤表面结皮发育的影响

土壤表面强度和微结构显微照片是研究表土结皮的重要指标和直接表征。以两种典型的土壤(垆土和黑土)为研究对象,采用2mmh-1(慢速)和50mmh-1(快速)两种速度湿润后进行雨强为60mmh-1的降雨,研究不同湿润速度和累积降雨对结皮发育的影响。结果表明:湿润速度对垆土结皮发育过程的影响不明显,土壤表面强度主要由累积降雨打击夯实引起;快速湿润对黑土结皮发育有显著的影响,慢速湿润后黑土在60min降雨过程中没有明显的结皮,累积降雨的打击起次要作用;湿润速度和累积降雨的对结皮发育的影响取决于土壤团聚体稳定性。     

毛乌素沙地生物结皮覆盖土壤碳通量日动态特征及其影响因子

生物结皮是干旱半干旱地区重要的地表景观,它能够进行光合作用和呼吸作用,对荒漠生态系统的碳循环具有重要影响。研究以毛乌素沙地广泛分布的藓类、藻类结皮为研究对象,采用Li-8100土壤碳通量观测系统,探讨了不同类型生物结皮日变化特征及其与环境因子之间关系。结果表明:(1)生物结皮具有较高生理活性时,能够显著降低土壤CO_2通量,藓类结皮的土壤呼吸速率和光合速率均显著(p0.01)高于藻类结皮。(2)生物结皮光合速率日变化趋势近似为双峰曲线,峰值出现在9:00,16:00左右;生物结皮土壤呼吸速率的日变化趋势呈单峰曲线,于12:00左右达到峰值。(3)相关分析表明,2cm深度处的土壤含水量和空气湿度对生物结皮光合速率影响最为显著;2cm处的土壤温度和含水量对生物结皮土壤呼吸速率影响最为显著。     

青海湖流域高寒草甸季节冻土土壤温湿变化特征

根据2018—2020年青海湖流域高寒草甸野外定点监测的温度、降水、土壤水热数据，分析了高寒草甸生态系统土壤冻融特征以及不同冻融阶段土壤温度、水分的日变化和季节动态过程。结果表明：(1)基于土壤温度变化特征分析，可将冻融循环过程划分为始冻期、完全冻结期、解冻期和完全融化期。各阶段持续的天数长短依次为：完全融化期>完全冻结期>解冻期>始冻期。从表层到深层土壤，完全融化天数持续增大，完全冻结天数趋于减小，0～180 cm土层完全融化期持续天数超过半年以上。(2)冻土表现出单向冻结、双向融化的规律，土壤融化速率(5.45 cm/d)快于土壤冻结速率(2 cm/d)。整个冻融过程，不同深度土壤水分的变化比温度的变化更复杂。(3)随着冻融循环过程，土壤温湿度呈现出周期性的季节变动特征。土壤温湿度日变化具有一致性，表层日较差大，随着深度的增加，日较差变小并趋于稳定。土壤剖面的结构特征对土壤水分异质性分布具有较强的解释性。     

黄土丘陵区退耕地生物结皮影响下的土壤腐殖质分异特征

本文对黄土丘陵区退耕地生物结皮影响下的土壤腐殖质分异特征进行了研究。结果表明,①该区生物结皮影响下的土壤腐殖质组分HA、FA和HM含量均有明显的分层特征,土层间均表现出:结皮层0～2cm土层2～5cm土层;不同年限生物结皮土壤腐殖质含量总体表现出:16年8年32年12年,表明退耕地生物结皮影响下的土壤腐殖质含量随时间变化呈非线性变化趋势;HA/FA平均值变化范围为0.34～0.70,低于1,该区生物结皮影响下的土壤腐殖质胡敏酸含量不高,腐殖酸以富啡酸为主;②结皮层土壤腐殖酸E4/E6值随时间变化总体上呈"抛物线"型变化趋势;而0～2cm和2～5cm土层土壤腐殖酸E4/E6值呈缓慢增长的趋势;③腐殖质组分与土壤养分因子的全N、NO3--N、NH4+-N和有效Zn之间存在极显著的线性相关关系(p0.01);④土壤腐殖质组分含量的变化与全N、NO3--N、NH4+-N和有效Zn含量间存在满足二项式的函数回归关系(p0.01),表明生物结皮对土壤C素与N素和有效Zn的影响密切相关。     

冻融对青藏高原高寒草甸土壤碳氮磷有效性的影响

以青藏高原高寒草甸土壤为研究对象,通过室内模拟冻融循环过程,研究不同土壤含水量条件下冻融频次和冻结温度对土壤碳氮磷有效性的影响。结果表明:(1)土壤可溶性氮(DTN)、硝态氮(NO-3-N)和有效磷(PO3-4-P)含量随冻融频次增加呈下降趋势,但铵态氮(NH+4-N)和可溶性磷(DTP)含量呈现上升趋势;(2)在冻融频次相同情况下,高含水量土壤在-15℃/5℃冻融循环处理下的可溶性有机碳(DOC)、DTN和NH+4-N含量显著高于-5℃/5℃冻融循环处理下的含量;(3)含水量高的土壤在冻融处理后,DOC、DTN、NH+4-N、DTP和有效磷(PO3-4-P)的含量通常高于含水量低的土壤,但NO-3-N则相反。由此可见,冻融频次、冻结温度和土壤含水量都是影响高寒草甸土壤冻融效应的关键因子,在评价冻融作用对高寒草甸土壤碳氮磷有效性影响时,还应充分考虑这些因子间交互效应。     

放牧管理对青藏高原东缘高寒草甸土壤线虫的影响

不同强度、季节的放牧是草地生态系统中主要的放牧管理措施,在生物多样性维持以及生态过程发挥中起着重要的作用,然而,关于青藏高原东缘高寒草甸地区放牧对土壤线虫群落的研究甚少。本文调查了放牧(轻度、中度和重度)对植物群落、土壤理化性质和线虫群落的影响。结果表明:植物群落、土壤理化性质和线虫群落受到放牧、时间以及放牧和时间共同作用的影响;食细菌线虫、植物凋落物生物量、根生物量、土壤含水量、土壤有机碳含量在轻度放牧草地内最高(p0.0 5);杂类草生物量在中度放牧草地内最高;杂食线虫数量在重度放牧地内最低(p0.05)。植物群落和土壤特性与土壤线虫群落有明显的相关关系(p0.05)。结构方程模型显示食草动物主要通过植物群落影响植食和食细菌线虫,进一步的研究应针对植物群落多样性以及个体特征对线虫群落的影响。     

移除和沙埋对沙土生物结皮土壤蒸发的影响

利用长期定位试验,对不同施肥条件的苜蓿草地植被特征变化进行了研究。结果表明,不同施肥处理下连作苜蓿草地群落物种丰富度指数变化不显著。群落盖度增大,群落高度亦明显增加。施肥可维持群落多样性和稳定性,提高苜蓿草地生产力。施肥后苜蓿种群生态位宽度明显上升,竞争力相对增强,而杂类草生态位宽度降低,竞争力相对减弱。连作施肥条件下苜蓿种群与其它物种之间没有最大的生态位重叠,杂类草之间生态位重叠较大,它们之间的竞争较为激烈且占主要地位,施肥可提高苜蓿草地质量和经济价值。狗尾草等杂草入侵是导致苜蓿人工草地退化的一个重要影响因素。