陕北毛乌素沙漠黑沙蒿根系分布特征研究

研究沙生植物根系空间分布特征对制定沙质困难立地植被恢复与重建技术路线,选定适宜树种,提高造林成活率、保存率和效益,都会起到非常重要的作用.采用埋置网状沙袋土芯、分层挖掘、根系分析系统等方法对毛乌素沙地主要优势植物黑沙蒿的根系生长和分布特征进行了测定,结果表明:(1)不同年龄的黑沙蒿根系生物量变化范围及其在各土层中的分布规律各不相同.黑沙蒿根系生物量随着树龄的增加而增加,在一定时期达到最大值,然后逐渐下降并趋于稳定;其根系分布也随年龄的增加向深层土壤延伸,在垂直方向上,根生物量随深度增加呈指数递减.1～5年生黑沙蒿根系生物量主要分布在0-60 cm土层,占总根系生物量百分比分别为99.06%、97.71%、94.31%、93.82%、84.35%.0-20 cm土层根系生物量占根总生物量百分比随着树龄的增加逐渐减小,20-60 cm土层的根系生物量百分比则随着树龄的增大先增大后减少.(2)黑沙蒿根长的变化特征与其根生物量的分布规律较为相似,随着年龄的增加不同土层间根长的变幅增大,但随着土壤深度的增加沙蒿根长呈指数甬数模式递减.(3)1～5年生黑沙蒿比根长在0-200 cm 土层平均比根长随着树龄的增加而减小,1年生黑沙蒿的比根长最大,5年生黑沙蒿用以构建根系的碳投人最多,比根长最小.黑沙蒿用以构建根长的生物量投入效率也随着年龄的增加而减小.同龄黑沙蒿在不同土层的比根长也各不相同,不仅说明了植物对其生存环境具有较高的可塑性,也反映了土壤环境条件存在差异.     

沙地固定过程不同阶段优势植物种生态特性的比较研究

流动沙地、半固定沙地、固定沙地是沙地固定过程几个明显的阶段，每一阶段发育着典型的群落类型，沙米(Agriophyllum squarrosum)、差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)、隐子草(Cleistogenes squarrosa)分别是流动沙地、半固定沙地、固定沙地上群落的优势种。沙米种子圆而扁平的形态．种子萌发后胚根的快速伸长。是其适应流动沙地风沙环境的主要特征。沙埋促进生长，生长对水分条件的快速反应以及全季生长型特征是差巴嘎蒿在半固定沙地繁茂生长的主要原因。而隐子草则以增加根系生物量投入比例、须根系形态及其分布的浅表化来适应固定沙地的旱化土壤水分条件。     

不同封育管理措施对沙质草地土壤轻组及全土碳氮储量的影响

通过地面调查研究不同封育管理措施对甘肃景泰绿洲边缘沙质草地土壤轻组及全土碳氮储量的影响。结果表明,在天然封育和人工抚育措施实施后,研究区沙质草地0-40cm层土壤轻组及全土碳氮含量、单位面积有机碳和全氮储量都明显增加(P<0.05)。(1)和流动沙地相比,封育19年(人工抚育19年)、封育19年(人工抚育5年)、封育10年(自然恢复)沙质草地0-40cm层土壤轻组干物质量分别增加170.8%,150.0%,129.2%,0-40cm层土壤有机碳和全氮平均含量分别增加372.7%和266.7%,190.9%和183.3%,136.4%和91.7%,土壤轻组干物质量与全土有机碳和氮含量呈高度正相关(r=0.95**)。(2)和流动沙地相比,封育19年(人工抚育19年)、封育19年(人工抚育5年)、封育10年(自然恢复)沙质草地0-40cm层土壤轻组碳和氮储量分别比流动沙地增加422.7%和280.7%,345.7%和232.1%,244.4%和152.1%;全土碳和氮储量分别比流动沙地增加了261g/m2和20g/m2,143g/m2和15g/m2,101g/m2和7g/m2。(3)土壤轻组碳(氮)占全土碳(氮)储量的比例以封育沙质草地高于流动沙地;各封育沙质草地和流动沙地中轻组碳占全土碳的比例都高于轻组氮占全土氮的比例。(4)天然封育+人工抚育措施对沙质草地的影响和改善程度高于纯天然封育措施,它是促进我国北方退化沙质草地恢复的适宜方法。     

毛乌素沙地三种荒漠灌木根系分布特征与土壤水分研究

用全根系挖掘法,调查研究了风沙地生境中的黑沙蒿、杨柴、沙木蓼的根系分布特征;对根际不同土层土壤水分含量进行了观测,确定3种植物根系分布和土壤水分的响应特征.结果表明:杨柴的根系分布范围为地下0-280cm,主要分布在20-110 cm,占总根重的65.86%;沙木蓼的根系分布范围0～180 cm,主要分布在0-80 cm,占总根重的68.29%;黑沙蒿的根系分布范围0-240 cm,主要分布在0-60 cm,占总根重的62.14%.3种不同植物根系垂直分布形态特征,杨柴为"V"型分布,黑沙蒿为"伞"型分布,相比之下沙木蓼分布比较均匀.各土层中,除杨柴0-20cm土层根系分布较少外,黑沙蒿和沙木蓼表层根系分布较多;0-60 cm土层中分布的根系密度最大,均表现为从土壤表层到深层逐次递减趋势;植物根系分布对土壤水分的响应显著,根系集中分布区域土壤含水量明显减小;黑沙蒿根际平均土壤水分含量最大,沙木蓼次之,杨柴最小,其与根系分布、水分利用策略密切相关.在水分资源竞争中,植物根系分布特征起到重要的作用.     

不同植被覆盖防治土壤风蚀对比研究

通过对毛乌素沙地不同下垫面上风速、地表粗糙度、临界起沙风速、风沙流结构的观测,发现植被覆盖可以有效防止地表风蚀：植被盖度为40%的固定沙地近地表0.2 m高度平均风速比流动沙地降低45%,侵蚀风的持续时数降低83%,临界起沙风速提高70%,地表粗糙度提高190倍;当风沙流速度相同时,20%覆盖度的半固定沙地较流动沙地可平均降低输沙79.4%;而植被盖度为40%的固定沙地较流动沙地可平均降低输沙95.6%。实验证明,单株植物同样可以降低风速。疏透结构和透风结构的单株沙蒿分别可以使植株后0.5 m高度的风速较植株前方平沙地同高度的风速下降59.4%和19.8%。     

封育年限对伊犁绢蒿荒漠土壤微生物及酶活性的影响

[目的]揭示封育条件下土壤微生物及其土壤酶活性的适应机制,为退化草地恢复提供科学依据。[方法]采用蛇形布点法,采集封育0,3及11a伊犁绢蒿荒漠0—5,5—10,10—20cm土壤样品;采用常规方法对土壤有机质、过氧化氢酶活性、脲酶活性及土壤微生物数量进行测定。[结果]随封育年限增加,0—5cm土层有机质含量呈增加趋势,且封育11a较对照显著提高14.2%。土壤微生物组成中细菌数量最多,占绝对优势,放线菌次之,真菌最少。0—5cm土层细菌、真菌数量随封育年限增加呈降低趋势,放线菌数量呈增加趋势,至封育11a细菌、真菌较对照依次显著降低(47.3%,25.5%),而放线菌则显著增加(15.5%);5—20cm土层细菌数量变化不显著,而放线菌及真菌数量多呈增加趋势。封育对伊犁绢蒿荒漠0—20cm土层过氧化氢酶活性影响不显著,而0—10cm土层脲酶活性随封育年限增加呈增加趋势,10—20cm土层则呈降低趋势。[结论]长期封育有利于土壤有机质的积累,促进表层土壤放线菌数量及脲酶活性的增加。     

油蒿群落不同恢复阶段的土壤水分空间异质性及植被特征

[目的]分析沙地恢复不同阶段(流动沙地、半固定沙地、固定沙地)油蒿(Artemisia ordosica)群落的土壤水分空间变异规律以及植被响应特征,为荒漠地区植被恢复提供科学依据。[方法]利用经典统计学与地统计学相结合的方法进行分析。[结果](1)从流动沙地到固定沙地的演替过程中,土壤水分逐步减少,其空间结构呈现出明显的斑块状和条带状布局特点,同时沙地土壤水分空间异质性逐步增加,土壤水分在不同恢复阶段均表现出随着土层深度的增加,空间相关性逐渐增强的特征。(2)在沙地恢复过程中,油蒿种群的植被覆盖度、生物量、密度呈现逐渐增加的趋势,而植被特征的空间变异性则趋于减弱。(3)在流动沙地和固定沙地上,油蒿种群特征与土壤水分呈现显著负相关(p0.01)。[结论]油蒿种群的植被格局在一定程度上改变了土壤水分的空间异质性与分布格局。     

水蚀风蚀交错区不同类型植被对土壤碳氮影响的研究

植被类型对土壤养分及其物质循环具有重要作用。通过典型采样与室内分析相结合,系统研究了水蚀风蚀交错区不同典型植被对200 cm土层内土壤全氮、有机质和C/N比值的影响,结果表明:(1)0-40 cm内土壤全氮和有机质含量随深度增加而逐渐下降,40 cm以下基本不随深度变化而变化。不同植被类型的土壤C/N比值基本不随深度变化而变化,其中裸地农田的200 cm剖面土壤C/N均值最高,剖面平均为9.5,其他植被类型基本相似为6.7~7.7。0-20 cm油松土壤C/N比值最高,为10.3,榆树最低,为5.99;(2)0-20 cm土层内沙蒿全氮含量最高,约为油松、榆树、黑豆农田的1.5倍。20-40 cm土层内,沙打旺最高,黑豆农田与农田裸地基本相似。总体而言,沙打旺和沙蒿200 cm剖面全氮含量均高于其他植被类型,油松和榆树土壤全氮含量最低;(3)0-20 cm内有机质含量沙蒿最高,榆树最低,20-40 cm层次内,沙蒿的有机质含量显著降低,最高者为农田裸地,沙打旺和黑豆农田次高,油松略高于沙蒿,榆树仍为最低。从整个0-200 cm土壤剖面看,裸地农田有机质含量最高,沙打旺次之。榆树在各层次有机质含量均低于其他植被...     

呼伦贝尔沙地植被演替规律研究

在对呼伦贝尔沙地形成的历史背景进行系统分析的基础上,通过大量的野外调查,研究了呼伦贝尔沙地植被资源状况、特征及植被演替规律。结果表明,在过度放牧所引起的逆行演替中,固定沙地、半固定沙地和流动沙地的植物群落物种组成从31种锐减到了2种,盖度从61%降低到8%,群落的物种丰富度逐渐降低,流动沙地的物种丰富度分别是半固定沙地和固定沙地的0.25倍、0.065倍,多样性指数分别为2.464,1.584,0.554,固定沙地最大,为流动沙地的4.45倍。物种均匀度分别为0.497,0.528,0.554。流动沙地最大,是固定沙地的1.11倍。植被高度及生物量亦均呈递减趋势,优势种和建群种发生更迭,群落结构趋于简单。对不同封育年限植被进行研究,得出植被的恢复演替规律为:以沙米为优势种的一年生先锋植物群落以糙隐子草为优势种其他多年生禾草伴生的过渡型植被群落冰草 糙隐子草过渡型植被群落羊草 冷蒿亚稳定型群落,同时,土壤的结构、理化性质得到改善。     

近地表风沙流结构对过渡带不同下垫面的响应

在塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲—沙漠过渡上选取流动沙地、半流动沙地和固定沙地3个典型下垫面,利用梯度集沙仪测定其近地表10cm的风沙流结构。结果表明,流动沙地地表0~1cm的沙粒百分含量随着风速的增大而减小;2~10cm的沙通量随着风速的增大其百分含量增加,1~2cm的沙通量存在一个稳定层,幂函数、指数函数和对数函数均能较好地反映其沙通量垂直分布特征,并可以利用风沙流结构来判定地表的蚀积状况;半固定和固定沙地地表由于受到植被盖度影响,其风沙流结构特征表现为近地表0~1cm沙通量较流动沙地少,2~10cm的沙通量百分含量较多,且每层沙通量与风速的相关性较差,稳定层在植被盖度的扰动下抬高或者消失,对数函数能较好地反映其风沙流结构特征,地表蚀积状况不可用现存风沙流结构地表蚀积公式来判定。     

不同耕作方式棉花根系发育能力的研究

研究了不同耕作方式棉花根系的发育能力。结果表明,根系生物量、根系体积、侧根数在不同耕作方式间差异明显,在土壤中表现为从表层到深层逐渐递减。免耕方式根系分布较浅,主要集中在0~10 cm土层,而翻耕方式根系主要分布在10~20 cm土层。侧根的发生部位受不同深度土壤含水量的影响,侧根发生的主要部位在0~20 cm的主根段,40 cm以下没有侧根发生。     

重庆四面山水源涵养林土壤抗冲性及影响因素

采用原状土冲刷水槽法对重庆四面山4种水源涵养林土壤的抗冲性进行试验研究,并探讨土壤抗冲性动态变化规律以及坡度、根系的影响。结果表明:楠竹林土壤抗冲性最大,其次为针阔混交林、针叶林,阔叶林最小,其抗冲刷系数分别为20.153、14.717、10.819和4.615 L.min/g;林地土壤抗冲性A0层强于A层,并随水流冲刷时间的延长呈指数函数增大;在研究范围内,25°是林地土壤抗冲性的转折坡度;<3 mm根系是四面山水源涵养林表层土壤根系的主要成分,林地A0层土壤抗冲性受<1 mm、1～3 mm、3～5 mm根系根量及死生物量的影响,A层主要受3～5 mm根系根量及其根长的影响。     

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...     

干旱区典型绿洲土壤有机质含量分布特征及其影响因素

以新疆南部的渭干河-库车河流域三角洲绿洲为对象,按照土地利用方式布设78个采样点,分别采集表层(0~20 cm)和亚表层(20~40 cm)土样共156份,分析土壤有机质(SOM)含量和土壤酸碱度(pH)分布特征,并讨论在作物类型、土地利用方式和土壤pH因素的影响下,表层和亚表层SOM含量的差异性。结果表明:表层SOM含量范围为3.7~24.1 g kg~(-1),平均含量为11.0±4.2g kg~(-1);亚表层SOM含量较低,为2.7~12.9g kg~(-1),平均含量为7.0±2.2g kg~(-1)。表层中作物类型和土地利用方式的SOM均值、标准差均高于亚表层,二者的变异系数在20%~50%之间,属中等变异。方差分析和逐步回归分析表明,各因素对SOM含量的变异性影响存在较大差异。作物类型、土地利用方式和土壤pH三种影响因素对研究区表层和亚表层的SOM变异综合解释能力分别为45.1%和43.7%,综合分析得出各因素中作物类型因素对研究区SOM含量影响最大。     

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。     

黄土丘陵半干旱区人工柠条林土壤固碳特征及其影响因素

为了探讨黄土丘陵区不同生长年限的人工柠条林地土壤有机碳含量的变化特征及其影响因素,更好地阐明黄土丘陵区柠条林土壤的固碳机理,本文采用时空替代法,以撂荒2 a的坡耕地为对照,对黄土丘陵半干旱区不同林龄(10 a、17 a、26 a、34 a、40 a、50 a)人工柠条林地土壤有机碳(SOC)、全氮(STN)、全磷(STP)及柠条林的根系生物量和枯落物现存量进行了分析。结果表明:1)在0~60 cm的土层剖面上,0~20 cm土层SOC含量明显高于其他土层,并随土层深度的增加逐层递减,其中柠条林地0~20 cm土层SOC含量变化幅度为2.68~11.44 g·kg-1,而40~60 cm土层SOC含量仅在1.64~2.73 g·kg-1波动;与对照相比,随林龄增加柠条林地0~60 cm土层平均SOC含量先减小后增加最后趋于平稳:10 a和17 a柠条林SOC含量比对照显著降低了34.5%和26.9%,26 a柠条林的SOC含量显著升高,其值是对照的1.43倍,40 a和50 a柠条林SOC含量处于积累与消耗相对稳定的状态。2)对SOC含量与STN、STP含量及根系生物量和枯落物现存量进行相关性分析表明,SOC含量与STN含量、根系生物量及枯落物现存量之间存在极显著线性相关,但与STP含量相关性不明显,说明土壤中氮含量的增加能明显提高土壤的固碳能力,而根系生物量和枯落物现存量的多少能够决定土壤的固碳水平。     

不同氮肥施用方式下春玉米根系时空分布特征

通过剖析不同氮肥施用方式下,玉米根系统随生育进程在0～ 60 cm不同土层内分布特征及地上部产量和氮累积量的变化,以期为氮肥合理施用提供理论依据.以先玉335为供试品种,进行了4年田间定位试验.设3个处理:无氮区(N0);氮肥一次性基施200kg/hm2 (N1);氮肥分次施用(N2),基肥50 kg/hm2,拔节期1...     

南京典型利用方式土壤中球囊霉素含量及剖面分布特征

采用Brad-ford染色法研究了南京市5种典型利用方式土壤不同土层中(0~10、10~20、20~40 cm)球囊霉素的含量。结果表明:土壤中总球囊霉素含量为1.96~3.12 mg/g,占土壤有机碳的12.5%~29.0%,所占比例随土壤有机碳含量的增加而降低。林地和草地土壤中球囊霉素和有机碳的含量均高于3种耕作土壤(水稻田、茶园土和菜园土)。随着土层深度(0~40 cm)的增加,5种不同利用方式土壤中总球囊霉素和有机碳的含量均减小;与其他土层相比,0~10 cm土层总球囊霉素和有机碳含量均最大。耕作土壤中易提取球囊霉素更易于向总球囊霉素转化。发现5种土地利用方式下土壤中总球囊霉素含量与土壤有机碳含量极显著正相关,与土壤p H显著负相关;易提取球囊霉素与土壤有机碳含量极显著负相关。总球囊霉素和易提取球囊霉素可作为评价土壤丛枝菌根真菌活性和土壤质量的重要指标。     

全膜双垄沟种植模式对晋北盐碱土水盐动态特征的影响

为探索不同种植模式对晋北盐碱土水盐动态特征的影响,采用大田试验,以裸地为对照(CK),研究平作不覆膜(F)、平作覆膜(P)、起垄覆膜(P_r)和全膜双垄沟(P_t)4种模式下对晋北苏打型盐碱土饲草玉米田的水盐纵向动态分布。全膜双垄沟模式保水保墒,其中以0~40 cm土层效果最为明显,土壤含水率较CK、F、P、P_r分别提高30.73%、27.63%、29.05%和19.96%;玉米生育期内全膜双垄沟模式持续抑制根区土壤盐分上移,0~40 cm土层土壤电导率较CK、F、P和P_r分别降低31.30%、31.77%、24.42%和10.47%;40~100 cm土层比CK、F、P和P_r分别降低20.95%、11.61%、7.61%和5.60%;全膜双垄沟模式有效降低0~20 cm表层土壤pH值,但对20~100 cm土壤pH值影响较小;全膜双垄沟模式可有效改善土壤生态环境,促进玉米植株生长发育,其产量比处理F、P和P_r分别提高36.62%、24.56%和10.98%。全膜双垄沟模式可调控根区水盐分布,改善土壤生态环境,促进玉米生长发育,提高作物产量,可作为晋北盐碱地土壤的有效改良措施之一。     

晋西黄土区不同植被类型土壤抗冲性及表层根系分布特征

采用原状土冲刷水槽法,以油松林、刺槐林、山杏林、荆条地及荒草地土壤为研究对象,研究了晋西黄土残塬沟壑区蔡家川流域不同植被类型土壤抗冲性能及植物根系对土壤抗冲性的影响。结果表明:(1)在原状土冲刷试验过程中,各植被类型径流量随冲刷时间的变化趋势不明显,含沙量随时间延长先减少后趋于平稳,土壤抗冲指数呈逐渐增加的趋势。(2)各植被类型总根长密度、根表面积密度、根体积密度及根生物量密度均表现为刺槐、油松林地较大,山杏、荆条、荒草地较小且相差不大,总根系参数之间均存在正相关关系。各植被类型不同根径范围(0～0.5,0.5～1.0,1.0～2.0,2.0～5.0,5.0 mm)的根系指标中,0～0.5 mm径级的根长密度均最大,根体积密度总体表现为细根比粗根小。(3)不同植被类型植物根系均能增强土壤的抗冲性,增强效应表现为刺槐林地和油松林地较强,山杏、荆条、荒草地较弱。植物根系指标中1 mm径级的根长密度、根表面积密度、根体积密度与土壤抗冲性增强值呈显著或极显著正相关关系。其他径级根系参数与土壤抗冲性增强值相关性不显著。