荒漠草原区不同年限柠条林表层土壤碳分布及影响因素

沙化草地种植人工林可以固定截存大气中的C而增加土壤C含量和储量,但在荒漠草原区固沙柠条(Caragana intermedia)林发育过程中表层土壤C分布规律及影响因素,尚不清楚.通过调查6 a,15a,24 a,36 a固沙柠条林下、林间表层土壤C含量和储量分布特征,结合土壤机械组成和地表植被特征调查,分析了柠条林发育过程中表层土壤C分布规律及其与环境因素之间的关系.结果表明:(1)随着柠条林生长,林下表层土壤C含量和储量以及C/N均与林龄呈现单调线性回归关系(P＜0.05).从6 a到36 a的林地,林下表层土壤C含量和储量呈现单调递增趋势,而土壤C/N呈单调递减.24 a生林地林下表层土壤C含量和储量开始显著高于林间(P＜0.01).(2)随着林龄增加,林间表层土壤C分布变化未达到显著水平(P＞0.05).但是柠条林发育生长对林间具有一定辐射作用,从24 a到36 a的林地,林间表层土壤C含量和储量开始明显增加,林间和林下表层土壤C分布差异性逐渐降低.(3)林下小尺度表层土壤C分布决定了整个林地表层土壤C分布.随着林龄增加,林地表层土壤有机碳含量和储量逐渐增加;同时表层土壤全氮的快速积累,导致土壤C/N无显著变化.(4)在荒漠草原区,柠条林发育在增加林下表层土壤C分布的同时,对林间表层土壤C分布具有一定的辐射效应.在柠条林生长过程中,该林地表层土壤C含量和储量呈现增加趋势.     

草方格造林固沙过程中土壤性质变化及分形特征——以腾格里沙漠东南缘为例

以腾格里沙漠东南缘草方格人工固沙植被区为研究对象,分别选取流动沙地、4年和30年固沙植被区为研究样地,于春季、夏季和秋季研究了草方格造林固沙过程中土壤性质变化及分形特征。结果表明:(1)土壤含水量与土壤pH既受到不同固沙年限的影响,亦受到季节变化的调控。(2)流动沙地、4年和30年固沙植被区土壤电导率分别为77.84～82.34,86.04～114.68,113.80～168.66μS/m,土壤有机碳含量分别为0.86～1.74,1.30～1.52,7.96～17.36g/kg,土壤全氮含量分别为0.18～0.32,0.24～0.26,0.44～0.78g/kg。(3)仅流动沙地土壤具有粗沙粒成分,含量占0.50%～0.53%。流动沙地、4年和30年固沙植被区土壤中沙粒含量分别为40.42%～43.82%,14.36%～17.17%和12.01%～14.75%,土壤细沙粒含量分别为55.44%～58.84%,80.15%～83.19%和42.55%～53.30%,土壤极细沙粒含量分别为0.24%～0.31%,2.45%～3.33%和15.85%～21.35%。仅30年固沙植被区土壤具有黏粒和粉粒成分,含量分别为0.84%～1.33%和15.16%～22.75%。(4)土壤粗沙粒与土壤电导率间呈负相关性(P0.05),土壤细沙粒、中沙粒均与土壤电导率、有机碳、全氮、碳氮比之间呈显著负相关性(P0.01),而土壤黏粒、粉粒、极细沙粒均与土壤电导率、有机碳、全氮、碳氮比呈显著正相关性(P0.01)。(5)土壤分形维数介于0～3。流动沙地、4年和30年固沙植被区土壤分形维数分别为0.55～0.82,1.57～1.67和2.37～2.59。(6)土壤分形维数与土壤粗沙粒和中沙粒间呈负相关性(P0.05),与土壤黏粒、粉粒和极细沙粒间呈显著正相关性(P0.01),而与土壤细沙粒间无相关性(P0.05)。研究表明,在腾格里沙漠地区扎设草方格并进行人工造林固沙,有利于改善土壤质地,促使土壤理化性质向良好的方向发展,促进土壤质量提升和实现沙漠化防治。     

不同降水对荒漠灌丛土壤理化性质和地表植被分布的影响

[目的]揭示荒漠灌丛土壤理化性质及地表草本分布特征对降水分布变化的响应,为干旱风沙区人工植被建设模式选择、沙漠化防治及未来应对气候变化提供依据。[方法]在榆林市榆阳区、盐池县、沙坡头保护区,以共有人工栽植灌丛柠条(Caragana korshinskii)、油蒿(Artemisia ordosica)为研究对象,以灌丛外裸地为对照,测定了灌丛内外微生境中土壤含水量、容重、pH值、电导率、全碳、全氮及土壤粒径含量,并调查了灌丛内外微生境地表草本植被分布特征。[结果]①榆阳研究区柠条灌丛显著提高土壤粗沙粒含量、草本植物个体数,降低土壤容重、土壤pH值;油蒿灌丛显著提高土壤黏粉粒含量、全碳、全氮(p<0.05),降低草本植物物种数。盐池研究区柠条灌丛增加土壤全碳、全氮、草本植物高度,降低土壤细沙粒含量、土壤容重、草本植物物种数;油蒿灌丛降低土壤黏粉粒含量、草本植物物种数。沙坡头研究区柠条灌丛降低土壤电导率;油蒿灌丛下无草本植物。②从沙坡头到榆阳区,随降水量增加,灌丛微生境土壤细沙粒含量、土壤容重和土壤电导率降低,而土壤养分相对增加,草本植物物种数、个体数、高度均相对增加。[结论]荒漠区造林策略取决于灌丛种类和降水分布。榆阳研究区栽植柠条和油蒿灌丛、盐池研究区栽植柠条灌丛、沙坡头研究区栽植柠条灌丛更有利于促进沙漠化治理与固沙林地土壤-植被系统恢复。     

黄土丘陵区柠条人工林土壤有机碳动态及其影响因子

以黄土丘陵区柠条人工林为研究对象,采用野外调查与室内分析相结合的方法,探讨柠条生长过程中土壤有机碳储量的变化规律。结果表明:1)土壤有机碳主要分布在0～20 cm土层,占0～50 cm土层总储量的49%～63%;2)相对于对照地,柠条林地土壤有机碳储量随柠条生长年限的增加先减小再升高最后趋于稳定,10、26、40、50 a柠条林地土壤总有机碳储量分别为1.555、3.236、2.775、2.444 kg/m2,26 a林地土壤有机碳储量最高,随林龄增大其变化趋于稳定;3)相关性分析结果表明,土壤有机碳质量分数与土壤密度之间呈显著负相关关系,各林地土壤密度随柠条生长年限的增加而减小,说明柠条可以通过改变土壤性质间接增加土壤总有机碳储量,土壤有机碳质量分数与根系生物量、土壤全氮质量分数之间呈极显著正相关关系,说明柠条的根系生长和固氮特性有助于有机碳的积累。     

宁夏风沙区不同人工固沙灌丛林土壤质量评价

在宁夏盐池风沙区选取油蒿(Artemisia ordosica)、花棒(Hedysarum scoparium)、沙拐枣(Calligonum mongolicum)、柠条(Caragana korshinskii)4种草方格人工固沙灌丛林地为研究样地,以周围流动沙地为对照,研究了4种固沙模式下土壤理化性质变化特征,采用土壤质量综合指数探讨了不同人工灌丛固沙措施对土壤质量的影响。结果表明:(1)与流动沙地相比,土壤粗砂含量表现为油蒿林地显著提高,花棒、柠条和沙拐枣林地无显著变化。土壤细砂含量表现为沙拐枣林地显著提高,而油蒿、柠条和花棒林地无显著变化。土壤极细砂含量表现为沙拐枣林地显著降低,而油蒿、柠条和花棒林地无显著变化。土壤黏粉粒含量表现为油蒿林地显著增大,而花棒和沙拐枣林地显著减小,柠条林地则无显著变化。(2)从流动沙地到固沙林地,土壤容重表现为沙拐枣林地显著增大,而油蒿林地显著减小,花棒和柠条林地则无显著变化。土壤pH表现为沙拐枣林地显著增大,而油蒿、花棒和柠条林地无显著变化。土壤含水量、电导率、有机碳、全氮和碳氮比均表现为油蒿林地显著提高,而花棒、沙拐枣和柠条林地间以上5项指标均无显著变化。(3)土壤质量综合指数表现为油蒿林地(3.15)流动沙地(-0.03)柠条林地(-0.56)花棒林地(-1.05)沙拐枣林地(-1.54)。研究表明,流动沙地扎设草方格营造油蒿林能在短期内提高风沙土壤综合质量,而其他造林方式固沙效果有限。     

围封对内蒙古荒漠草原土壤理化性质及稳定碳氮同位素的影响

以内蒙古中西部希拉穆仁荒漠草原为研究对象,比较分析了退化荒漠草原自由放牧、围封3a和围封5a土壤理化性质及稳定性碳氮同位素的差异。结果表明:①与自由放牧相比,围封显著增加了土壤有机碳含量、全碳含量、土壤含水量及土壤碳氮比(C/N)(P0.05),土壤容重和全氮含量则显著降低(P0.05),但土壤全氮含量有随围封年限增加而升高的趋势。②相比自由放牧,围封显著降低了土壤的δ~(13)C值和δ~(15)N值。③土壤有机碳含量与δ~(13)C值呈显著负相关关系(P0.05),而土壤全氮含量与δ~(15)N值呈极显著正相关关系(P0.01)。可见,围封有利于促进退化荒漠草原土壤有机碳的积累,减缓土壤氮循环,改善土壤性质。     

水蚀风蚀交错带草地土壤碳氮组分对柠条的响应特征

采用相对密度分组法研究了水蚀风蚀交错带不同年限草地和相邻柠条林地0—40cm土层土壤碳氮组分分布特征,旨在揭示研究区草地土壤碳氮组分对柠条的响应特征。研究结果显示:草地转变为柠条林后,土壤重组有机碳和全氮含量变化很小(分别介于-0.19~0.06g/kg和-0.001~0.017g/kg),而轻组有机碳和全氮含量变化较大,并且随年限和土层的不同而异。25年柠条林地土壤有机碳和全氮在0—40cm土层的储量分别增加了10.94 Mg C/hm~2,0.07 Mg N/hm~2,而轻组有机碳和全氮分别增加了2.41 Mg C/hm~2,0.11 Mg N/hm~2;40年柠条林0—40cm土层土壤轻组有机碳降低了4.54 Mg C/hm~2重组有机碳和总有机碳增加了6.26,1.72Mg C/hm~2;而土壤全氮、轻组和重组全氮储量分别降低了0.73,0.44,0.29 Mg N/hm~2。这些结果表明草地转变为柠条林后,土壤有机碳和全氮的变化分别由重组有机碳和轻组全氮引起。     

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。     

洞庭湖区不同耕种方式下水稻土壤有机碳、全氮和全磷含量状况

在洞庭湖区的2km2典型样区内,按3个/hm2的密度采集土样,分析不同耕种方式下(水稻、水旱轮作油菜、水改旱种苎麻1~5年)水稻土壤的有机碳、全氮和全磷含量状况。结果表明,水稻田土壤有机碳、全氮和全磷含量水平均较高,水田改为旱地后土壤有机碳、全氮含量及C/N比值有较大幅度的下降,但全磷含量变化不大。土壤有机碳、全氮及C/N比值均以水稻田土壤>油菜地土壤>苎麻地土壤,与水稻田相比,油菜土壤有机碳平均下降了11.19%、全氮下降了10.33%,而苎麻土壤有机碳平均下降了35.57%、全氮下降了31.61%。土壤有机碳与全氮之间呈线性关系,相关性均达极显著水平(P<0.01)。     

荒漠草原人工柠条林对土壤物理稳定性的影响

采用时空互代方法,通过测定荒漠草原植被恢复过程中不同林龄人工柠条林(9a,17a,27a)0-40cm土层土壤颗粒组成、土壤有机碳(SOC)含量,研究人工柠条对土壤物理稳定性的影响。结果表明,人工柠条林建植过程中,各林龄土壤的颗粒组成均以细沙粒(0.05~0.25mm)为主,其在柠条灌丛不同部位所占百分比为内部大于外部,不同种植年限柠条土壤粘粉粒百分比均随土层深度增加而逐渐降低,粘粉粒(0.05mm)含量的增加和中粗沙(0.25mm)含量的减少,共同导致柠条林下土壤质地细粒化;不同林龄柠条灌丛各部位SOC含量在垂直剖面上随着深度的增加逐渐降低,且呈现显著差异(P0.01);不同林龄柠条灌丛不同部位SOC含量为灌丛内部大于外部;各林龄柠条灌丛土壤物理稳定性在各年限的内外部整体上呈现极显著性差异(P0.01),各年限内、外部随土壤深度的增加土壤的物理稳定性表现为先增大后减小的趋势,在0-5cm和20-40cm土层,各年限的土壤物理稳定性整体上是内部大于外部;在5-20cm土层,各年限土壤物理稳定性整体上是外部大于内部,局部有波动。     

黄土地区土壤物理性质及与黄土成因的关系

该文主要讨论了在陕、甘、宁境内作为黄土风成成因的主要颗粒组成从北向南或从西向东的分布规律,以砂粒、粗粉粒、粘粒及物理性粘粒四种粒级作为黄土风成成因的主要指标粒级,并讨论了随着土壤颗粒的变化,而产生的土壤一系列物理性质的变化:土壤比重愈向南愈大;土壤容重则是最南部及最北部最大,而中间过渡地带较小;对于破坏土壤(无结构的土壤),土壤质地愈粘重,渗透性能愈差,质地愈轻则渗透性能愈好,而对于有结构的原状土壤则恰好相反。另外,黄土地区的土壤水分常数如最大吸湿水、凋萎湿度、自然含水量及田间持水量亦是从北向南相应的逐渐递增变大,然而毛管持水量则是最南部及最北部较小,而中间过渡地带最大,和土壤粗粉粒分布规律恰相吻合。     

中亚热带天然次生常绿阔叶林水文生态效应研究

以科尔沁沙地为研究区域,测定分析了流动沙丘栽植22a的樟子松林和24a的小叶锦鸡儿灌木林对土壤物理组分有机碳分配的影响。结果表明,(1)流动沙丘造林后土壤粗砂、极细砂和黏粉粒含量增加,细砂含量减少,土壤容重降低。(2)流动沙丘栽植樟子松和小叶锦鸡儿林后,全土有机碳储量分别增加357和514g/m2,增幅为729%和1 050%。(3)流动沙丘、樟子松和小叶锦鸡儿林地土壤轻组质量分别为0.08%,1.24%和1.14%,轻组碳储量分别为9.7,182.5和185.9g/m2,占其全土碳储量的比例依次为20%,45%和33%。(4)土壤有机碳在不同粒级土壤中的分配状况为,流动沙丘:细砂>粗砂>极细砂>黏粉粒;樟子松林地:粗砂>细砂>极细砂>黏粉粒;小叶锦鸡儿林地:粗砂>极细砂>细砂>黏粉粒。(5)流动沙丘造林后,轻组有机碳储量的变化比总有机碳的变化更为明显,粗砂组分中非保护性有机质的增加是引起土壤总有机碳变化的主要原因。     

黄土高原丘陵区不同土地利用方式对土壤理化性质的影响

对晋西北黄土高原丘陵区持续利用30年的小叶锦鸡儿人工林、农田、杨树林、小叶锦鸡儿和杨树的混交林地以及撂荒地的土壤理化性状进行了研究。结果表明,不同土地利用方式对土壤理化性质影响很大。小叶锦鸡儿和杨树的混交林以及小叶锦鸡儿人工林可以降低土壤容重,提高土壤酶活性、有机质和全N含量,从而改善土壤肥力。混交林和小叶锦鸡儿人工林的土壤培肥作用高于杨树纯林。粗放的农业耕作措施提高土壤容重,降低土壤养分含量,使土壤退化。撂荒地一定程度上可以起到培肥土壤的作用。在黄土高原丘陵区,种植小叶锦鸡儿人工林以及小叶锦鸡儿和杨树的混交林是较好的生态重建和植被恢复方式。     

Effects of desertification on soil organic C and N content in sandy farmland and grassland of Inner Mongolia

Desertification is one of the most serious types of land degradation. A field experiment was conducted during 2002 and 2003 in Horqin Sand Land, China to investigate changes in soil C and N contents in relation to land desertification. Four primary results were derived from this work. First, land desertification characterized by wind erosion resulted in a significant decrease in soil fine particles (clay + silt) with a corresponding increase in sand content. In comparison to non-desertified land, soil fine particle content decreased by up to 89.2%, and sand content increased by up to 47.2%, in the severely desertified land. Second, the organic C and total N in soil were mainly associated with the soil fine particles, and decreased significantly with desertification development. Organic C decreased by 29.2% and total N by 31.5% in the severely desertified land compared to the non-desertified land. Third, the decrease in organic C and N content was greater in desertified grassland than in desertified farmland. Fourth, the changes in organic C and total N content had a significant positive correlation with the soil fine particle content (P < 0.01) and a significant negative correlation with coarse sand content (P < 0.01), indicating that land desertification by wind erosion is mediated through a loss of soil fine particles, with a resultant decrease in soil organic C and total N.     

Particle size fractions and pedogenesis of coastal plain sands

This study established the influence of particle size fractions (psf) on the characteristics of coastal plain soils of southeastern Nigeria. A total of 180 samples were collected according to genetic horizons on 30 profile pits prepared on the upper, middle, and lower slope positions of 10 toposequences. The samples were analyzed for hydraulic conductivity, pH, bulk density, moisture content, electrical conductivity, exchangeable bases and acidity, organic carbon, available and total phosphorus (P) contents, dithionite citrate bicarbonate (DCB) extractable and amorphous iron and aluminum (Al) contents. Particle size distribution was also analyzed, including total sand, very coarse, coarse, medium, fine and very fine sand, clay, and silt. Statistical analysis carried out included analysis of variance, correlation, and principal component. Very coarse sand influenced the distribution of P and DCB-Al within the toposequences. Active pedogenesis was located in the fourth horizons of the profiles that manifest inverse relationship of very coarse sand with P and amorphous Al. The association between sand particles and sesquioxides, especially of Al, was responsible for the low pH associated with coastal plain soils. Principal component analysis confirmed that total sand fractions are the determinants of rate and extent of pedogenesis and influences the properties of coastal plain soils.     

柠条锦鸡儿细根表面积密度对土壤水分空间分布的响应

为研究柠条锦鸡儿(Caragana microphylla)细根与土壤水分的空间关系,以内蒙古农牧交错带10 a生柠条锦鸡儿细根为研究对象,对细根表面积密度与土壤含水率之间的关系进行了初步探讨。分别对柠条锦鸡儿细根和土壤水分的空间分布情况进行研究发现,垂直和水平土层方向各标准地柠条锦鸡儿细根表面积密度与土壤含水率均呈极显著相关,相关系数均大于0.65(P0.01)。经回归分析建立柠条锦鸡儿细根表面积密度与土壤含水率之间的关系模型并对模型进行验证,验证结果发现该模型可以很好地描述两者之间的关系(R~2=0.84,P0.01)。撂荒地土壤含水率比柠条地高71%,研究区柠条地出现至少200 cm的土壤干层,部分土层接近凋萎湿度,柠条生长受阻。研究结果对于干旱区人工柠条林的栽植管理具有重要意义,可为北方农牧交错带生态环境建设及植被恢复提供理论依据。     

荒漠草原不同土地利用类型土壤水分对降水的响应

降水是荒漠草原生态系统重要的水分来源,也是不同时空尺度上各种生物过程的重要驱动因子.为了解荒漠草原土壤水分对降水的响应,以3种典型土地利用方式(天然草地、灌木地和沙地)为研究对象,研究荒漠草原降水事件对不同土地利用类型土壤水分的影响.结果表明:研究期内降水量以＜5 mm的小降水事件为主,发生次数占总事件的72％;从降水...     

农业旅游开发对内蒙呼伦贝尔草原生态环境的影响

研究了农业旅游开发对呼伦贝尔沙质土壤草甸草原植被—土壤等生态环境的影响。结果显示:1）农业旅游开发显著降低了植被覆盖度、丰富度指数、均匀度指数和多样性指数（p < 0.05）,对植被优势度指数没有显著影响（p > 0.05）;2）农业旅游开发增加了土壤容重和pH,降低了土壤含水量和电导率;3）农业旅游开发显著增加了土壤粗沙（p < 0.05）,显著降低了土壤粘粉粒（p < 0.05）,对细沙和极细沙没有显著影响（p > 0.05）;4）农业旅游开发显著降低了土壤氮素（全氮和碱解氮）和钾素（全钾和有效钾）（p < 0.05）,而土壤磷素（全磷和有效磷）则不受农业旅游开发的影响（p > 0.05）,其中土壤钾素（全钾和有效钾）变化幅度较大,对农业旅游开发表现较为敏感;5）相关性分析表明:农业旅游开发下植被属性主要取决于土壤有效养分。     

马尾松人工林地浅沟表层土壤颗粒的空间分布特征

为研究马尾松林地浅沟侵蚀对地表特征的影响,选取南方红壤区马尾松人工林地发育完整的浅沟为研究对象,采用野外调查与室内试验分析相结合的方法,研究浅沟表层(0—5cm)土壤颗粒分布的空间差异性。结果表明:(1)研究区内表层土壤颗粒中石砾含量较高,约占78.68%,土壤为多砾质沙土,土壤水蚀使得浅沟表层土壤粗化。(2)浅沟不同部位间表层土壤颗粒分布差异明显,其中石砾含量表现为沟底沟坡沟缘,沟底的石砾含量极显著小于沟坡和沟缘的含量(P0.01);极粗砂、中粗砂、细砂粒、粉粒和黏粒含量均表现为沟底沟坡沟缘,且沟底的含量均极显著大于沟坡和沟缘的含量(P0.01);而沟坡和沟缘土壤颗粒含量差异不显著(P0.05)。(3)沿沟长方向从沟头到沟口,沟底表层土壤中粗颗粒含量呈减小趋势,细颗粒含量呈增大趋势;而沟坡和沟缘趋势正好相反,说明在浅沟沟底中上部主要为侵蚀作用,而在中下部主要为沉积作用。(4)不同粒级土壤颗粒含量最优半方差函数理论模型均为高斯模型,土壤颗粒含量的块金系数最大仅为0.36%,远小于25%,不同粒级土壤颗粒含量表现出强烈的空间自相关性。本研究可为南方红壤区人工林地土壤侵蚀治理提供理论支持。