黄土高原沟壑区种植植物和施肥对土壤矿质氮的影响

[目的]筛选能快速提升黄土高原沟壑区矿山废弃地土壤肥力的适宜恢复植物种类和种植模式,为该区实现资源的优化配置和促进农业的可持续发展提供科学依据。[方法]选取白三叶、草木樨、紫穗槐、柠条、黑麦草5种植物试材,在中国科学院长武农业生态试验站的模拟弃土场上做长期连续定位监测试验,监测不同速效氮处理下各植物小区0—10cm,10—20cm土层的养分含量变化。设3种施肥处理:A:设施有机肥(羊粪),施肥量为30 000kg/hm~2;B:施秸秆,施肥量为9 000kg/hm~2;C:不施肥,作为对照。[结果]与对照相比,单播模式土壤平均硝态氮含量为9.05mg/kg,比对照提高0.44mg/kg;混播模式土壤平均硝态氮含量为9.02mg/kg,比对照提高0.41mg/kg。单播模式土壤铵态氮平均含量为4.49mg/kg,比对照减少了2.06mg/kg;混播模式土壤铵态氮平均含量为7.06 mg/kg,比对照增加了0.51 mg/kg。[结论]不施肥和施秸秆条件下,单播模式对土壤改良效果优于混播模式;而在施有机肥条件下,混播模式对土壤改良效果优于单播模式。     

不同类型豆科植物对黄土母质生土的改土效果

以黄土母质生土为供试土壤,以不同类型豆科植物为生物材料,对生物改土效应进行研究.结果表明:①草木樨、苜蓿根际土壤容重在1.00～1.35 g/cm3之间,是最适宜的土壤容重范围;黑豆、大豆对0.25～3 mm之间团粒具有较强的作用;种植草木樨、苜蓿、黑豆、大豆后,土壤>0.5 mm水稳性团聚体的含量均在90%以上.草木樨、苜蓿、黑豆和大豆对土壤物理性质具有良好的改良作用.②草木樨、苜蓿、小冠花在短时期内对土壤氮素具有较强的补给作用;豆科牧草在生土地上生长两季后,对土壤0-60 cm土层氮素具有明显的衰聚效应;土壤表层有机质含量以小冠花最高;0-20 cm土壤表层速效P的含量均极显著高于其他层次的;红三叶和小冠花土壤速效K含量高于草木樨和苜蓿的.种植红三叶和小冠花对土壤表层肥田效果比草木樨和苜蓿占优势.③一年生高产植物大豆随生长进程的前、中、后期土壤N素表现了高-低-高的积累-消耗-再积累的过程,土壤N素循环较大.研究为生物改土、有机沃土提供了理论参考.     

不同林草复合配置对长柄扁桃林地土壤养分和酶活性的影响

[目的]揭示不同草本植物对长柄扁桃林地土壤养分和酶活性的影响规律,为煤矿塌陷区的植被恢复与生态建设提供理论依据。[方法]以6种林草复合配置模式(沙打旺+长柄扁桃(SC)、草木樨+长柄扁桃(CC)、苜蓿+长柄扁桃(MC)、红豆草+长柄扁桃(HC)、小冠花+长柄扁桃(XC)),长柄扁桃纯林(CK))林地土壤为研究对象,采用田间小区试验方法,测定0—60 cm土壤养分和酶活性指标。[结果]①不同复合模式有机质含量比对照均显著增加,表现为:MCCCSCXCHCCK,全氮、碱解氮、速效磷、速效钾与有机质变化趋势相似,MC,CC和SC模式增加较为明显,XC和HC模式增加较少;②除脲酶外,土壤酶活性在不同复合配置模式间差异显著,SC,CC和MC 3种模式明显优于HC和XC;③土壤蔗糖酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶与有机质、全氮、碱解氮、速效磷呈显著正相关,脲酶与速效磷显著正相关,土壤酶活性与养分间关系紧密,可用来表征土壤改良效果。[结论]研究区选用沙打旺+长柄扁桃、草木樨+长柄扁桃、苜蓿+长柄扁桃3种林草配置模式对土壤养分积累和酶活性促进具有明显改善作用,因此选用以上3种配置模式更有利于榆林煤矿塌陷地植被恢复。     

黄土高原沟壑区不同施肥条件下土壤速效钾含量研究

在可利用耕地资源很少的黄土高原地区,查清耕地土壤肥力,指定适合的肥料,增加土地的活力和动力,显得尤为重要。速效钾是植物需要的重要元素,更是一个衡量土壤肥力的重要指标。试验在黄土高原陕西省长武农业生态试验站模拟弃土场,设3种施肥处理:A施有机肥(羊粪),施肥量为30 000kg/hm~2;B施秸秆,施肥量为9 000kg/hm~2;C不施肥,AO(施有机肥,不种植物)、BO(施秸秆、不种植物)、CK(不施肥、不种植物)作为对照,选取了白三叶、草木樨、紫穗槐、柠条、黑麦草5种植物为试材,探究了在不同土壤速效钾处理下各植物小区0—10,10—20cm土层的养分含量。结果表明:0—10cm,在施肥条件下,(有机肥、秸秆)土壤速效钾含量要高于不施肥土壤含量。在不施肥条件下,所有小区土壤速效钾含量均低于空地(CK)。10—20cm层内,在3种不同施肥条件下,各小区土壤速效钾含量基本持平,变化不大,只有在黑麦草+白三叶小区内施有机肥条件下,土壤有效钾含量较高。在不同施肥条件下,草木樨小区土壤速效钾含量比空地(CK)提高了5.14mg/kg,增幅为3.46%。土壤速效钾含量均表现为:有机肥秸秆不施肥。在不施肥条件下,同样出现了平均含量低于空地的情况,这也从侧面说明了初期土壤培肥时需要补充植物生长所需的养分。在长武长期连续定位试验数据基础上,采用实地种植和长期观测相结合的研究方法,定量模拟研究了不同施肥条件下土壤速效钾含量,为该地区合理利用土壤速效钾,进行生态环境建设、土壤资源的持续高效利用和农业生产提供依据。     

毛乌素沙地南缘人工植被恢复对表土机械组成和养分的影响

为深入了解人工固沙植被恢复对表层土壤理化性质的影响,对毛乌素沙地南缘不同类型固沙植被(杨柴Hedysarum mongdicum、紫穗槐Amorpha fruticosa、沙地柏Sabina vulgaris)恢复区和裸沙(对照)0~2 cm和2~5 cm层土壤机械组成和养分含量进行了测定,并运用灰色关联法分析了植被恢复对土壤养分的改良效果。结果表明:除杨柴样地0~2 cm层和紫穗槐样地0~2 cm、2~5 cm层土壤中中沙含量显著低于裸沙外(P0.05),不同类型固沙植被恢复区表层土壤机械组成与裸沙无显著差异。不同类型固沙植被恢复区0~2 cm层土壤有机碳、全氮、碱解氮、速效磷含量以及2~5 cm层土壤速效磷、速效钾含量均显著高于裸沙(P0.05),而0~2 cm和2~5 cm层土壤全磷含量与裸沙无显著差异。灰色关联分析结果表明,0~2 cm土层灰色关联度由大到小依次为沙地柏(0.8119)、杨柴(0.8110)、紫穗槐(0.8086)和裸沙(0.8031);2~5 cm土层灰色关联度依次为杨柴(0.8347)、沙地柏(0.8301)、紫穗槐(0.8276)和裸沙(0.8258)。沙地柏的种植对0~2 cm土层的改良效果最佳,杨柴和沙地柏的种植对2~5 cm土层的改良效果最佳,紫穗槐的种植对0~2 cm和2~5 cm土层的改良效果最差。     

露天煤矿区不同生态措施对紫穗槐水分利用特征的影响

[目的]为探究排土场不同生态措施下典型植物的水分利用特征,提高植物水分利用效率,加速矿区生态恢复进程。[方法]以黑岱沟煤矿排土场6种生态措施(对照、接菌、绿肥、接菌+绿肥、绿肥+风化煤、接菌+绿肥+风化煤)下紫穗槐为对象,结合水的氢氧稳定同位素等方法分析。[结果](1)排土场土壤含水率为3%～9%,在0—30,70—100 cm土层较低,在30—70 cm土层较高。(2)紫穗槐的水分供给来源于降水和土壤水,土壤水分在0—30 cm土层发生显著的分馏现象,且在不同生态措施表现出显著差异,绿肥处理最大,接菌+绿肥处理最小。(3)不同生态措施下紫穗槐的水分利用特征存在显著差异,接菌处理对50—100 cm土层的水分利用比例较高,为53.4%;绿肥处理紫穗槐主要利用表层(0—20 cm土层)土壤水分,为42.6%;接菌+绿肥处理紫穗槐对各层土壤水分利用比例较为均匀。[结论]接菌+绿肥处理优化了紫穗槐水分利用特征,增加对表层和深层水分的利用比例,可作为排土场的生态复垦措施,促进西部干旱矿区生态恢复速率和效应。     

等高固氮植物篱模式对坡耕地土壤养分的影响

对坡耕地土壤剖面养分的研究结果表明，等高固N植物篱模式对养分的影响表现在对养分的归还和在土壤剖面的再分配。培植植物篱5年后，该系统中与植物篱不同距离位点0－40cm土层土壤有机质和全N含量分别比对照高1.2-2.3倍和0．5－0．7倍，有效磷和速效钾显著增加，表明植物篱可有效改善土壤养分状况。研究结果还表明在植物篱模式下0－60cm土层土壤有机质和全N含量均比种植带相应土层高，0－20cm土层有效磷和有效钾含量明显比种植带各位点相应土层高，表明植物篱与农作物之间无养分竞争；种植带下部0－40cm土层养分状况比种植带中部和上部相应土层优越，种植带上部各土层养分状况最佳；植物篱内40cm以下土层中有效磷和速效钾含量比种植带下相同土层低，说明植物篱根系可将土壤深层的P、K吸收并通过刈割枝叶返还种植带，发挥养分泵的功能。因此，植物篱通过生物固N和养分泵的功能提高种植带上层土壤养分含量和促进矿物养分循环。     

黄土高原高速公路护坡植物根系分布及力学特性研究

以黄土高原裸露边坡防护应用最广泛的4种护坡植物为研究对象,测定根系在土体中的垂直分布规律及根系抗拉、原状土体抗压和抗崩解等力学指标。结果表明:(1)0-50cm土层根系生物量的大小排序为:黑麦草小冠花早熟禾白三叶,且主要集中于0-30cm土层中;(2)根系抗拉力的大小顺序依次为:白三叶小冠花早熟禾黑麦草,且根系极限抗拉强度与直径呈显著的幂函数负相关关系,决定系数均大于0.900 0(P0.05);(3)根-土复合体抗压强度禾本科植物(须根系)大于豆科植物(直根系),顺序大小为:黑麦草早熟禾白三叶小冠花;植物比根长与根-土复合体抗压性成正相关,但没有显著相关性;土层深度与土体的抗压性成显著正相关(P0.05);(4)土层深度和土层中根系含量是影响土体崩解速率的主要因子,随土层深度的增加,崩解速率降低,无根土的崩解速率均大于有根土,土壤中根系比根长和崩解速率呈显著线性负相关(P0.05);4种植物抗压强度大小依次为:黑麦草早熟禾白三叶小冠花;崩解速率大小依次为:白三叶小冠花早熟禾黑麦草。综上所述,禾本科植物护坡能力强于豆科植物,但豆科植物适应性更强,采取禾本科-豆科混播方式护坡效益更好。     

永利露天煤矿排土场不同植被类型下土壤理化性质和酶活性研究

以鄂尔多斯市准格尔旗永利露天煤矿排土场不同植被类型(苜蓿、沙打旺、沙打旺+油松)土壤为研究对象,以复垦1a土壤为对照(CK),探讨了永利煤矿排土场不同植被类型条件下土壤理化性质和酶活性变化特征,以及两者之间的相关关系,为该区露天煤矿排土场的植被恢复工作提供理论依据。结果表明:矿区复垦对土壤质量有一定的改善,表现为沙打旺苜蓿沙打旺+油松CK,土壤酶活也得到了一定改善。0—10cm土层,沙打旺的有机碳为5.18g/kg,显著高于其他植被恢复措施,沙打旺对于改良土壤有一定的优势;土壤有机碳、全氮、酶活性随着土层深度的加深而降低,土壤酶活性与土壤养分之间存在不同程度的相关性,土壤磷酸酶、蔗糖酶与土壤容重呈显著正相关关系;不同植被类型间土壤酶活性亦存在显著差异,土壤蔗糖酶表现为沙打旺苜蓿沙打旺+油松CK,沙打旺脲酶显著高于其他植被类型及CK。     

种植不同草木樨对土壤的影响

在新疆拜城县采集不同草木樨种植前后0~10、10~20、20~30 cm土层的土壤,测定土壤总盐、有机质、全氮、碱解氮、速效磷及速效钾含量,比较种植不同草木樨对土壤的影响,结果表明:种植MAL001(来自甘肃的白花草木樨)可以有效降低土壤各层总盐含量,种植MOF001(来自甘肃的黄花草木樨)、MOF002(来自吉林的黄花草木樨)与MOF003(来自宁夏的黄花草木樨)可有效增加土壤表层有机质含量,种植MOF001与MAL002(来自内蒙古的白花草木樨)可有效增加土壤表层全氮含量,种植MOF001与MOF003可有效增加土壤表层碱解氮的含量,种植MAL002与MOF003后可有效增加土壤速效磷的含量,种植MOF003可以有效增加土壤中除速效钾外的其他养分含量。     

薪炭林植物选择指标数值分析

根据薪炭林植物应具有热值高,抗旱性强的特点,文章选择了产量、热值、水势、组织含水量、自由水/束缚水和自然饱和亏六个特征指标,在单指标分析的基础上,又应用数值分析技术选出了沙棘、狼牙刺、山桃、柠条、沙打旺、草木樨、苜蓿、红豆草共8个优良的薪炭林植物种。     

黄土丘陵沟壑区典型草被产流产沙特征及其影响因素

退耕还林还草是黄土高原水土流失重要治理措施之一。为探讨自然降雨条件下,不同种类草被种植对坡面产流产沙特征的影响,采用定位观测方法,基于罗玉沟水土保持监测站6种不同草被(小冠花、红豆草、沙打旺、紫花苜蓿、红三叶、鹰咀紫云英)覆盖坡面的野外观测数据,分析了不同降雨条件下各草被覆盖径流小区的产流产沙规律。结果表明：(1)各场次降雨中,小冠花覆盖下的坡面产流量及产沙量均较大,沙打旺和鹰咀紫云英覆盖坡面均较小;(2)除沙打旺和鹰咀紫云英以外的草被覆盖小区产流产沙量均与降雨量和最大降雨强度呈显著或极显著关系;(3)侵蚀性降水依据降雨量、降雨历时和最大降雨强度分为3种类型：Ⅰ雨型(降雨量大、降雨历时长、最大雨强大)、Ⅱ雨型(降雨量、降雨历时、最大雨强均居中)、Ⅲ雨型(降雨量较小、降雨历时短、最大雨强小)。6种草被在不同雨型下产流产沙特性不同,沙打旺和鹰咀紫云英覆盖坡面在不同雨型下产流量及产沙量均较少,小冠花覆盖坡面在不同雨型下产流量及产沙量均较大。综上,不同草被覆盖下的坡面产流产沙规律不尽相同,对不同降雨特征的响应程度也存在差异,小冠花覆盖小区的抗侵蚀能力较差;沙打旺和鹰咀紫云英覆盖小区的抗侵蚀能力...     

干旱区土地利用和土壤改良及植被恢复方式对沙地养分的恢复效应

为研究干旱区土地利用、土壤改良和植被恢复方式对沙地养分的恢复效果,在乌兰布和沙漠东北缘开展试验研究。研究表明,土地利用方式和人为合理的经营活动对沙漠化土地肥力的恢复和提高有较大影响,在农业耕作制度中,其改土培肥效应以草田轮作最高,农作物套种次之,农作物单种最低;在荒漠沙地上种植农作物较果树更有利于保护土壤生态环境;在荒漠沙地上造林,应以防护林为主,不宜营造大规模杨树速生丰产林;在沙地上营造灌木薪炭林,可起到改良贫瘠沙地的功效;在沙地上种植沙打旺、草木樨和苜蓿均可有效的提高沙化土地肥力,以沙打旺效果最好,草木樨次之,苜蓿最差;在围栏封沙育草中,不同植物群落类型对沙地土壤改良效果有所不同,多植物群落优于单一植物群落。土壤氮磷比由高到低依次排序为白刺＋沙蒿＞沙蒿＋沙竹＞沙蒿＞沙竹＞小花棘豆＋沙蒿＞白刺＞小花棘豆,土壤氮磷比的高低主要取决于氮素水平。     

草田轮作及带状间作初探

通过内蒙古和林格尔县水土保持试验站,在该区利用箭舌豌豆、2年生草木樨和毛笤子3种牧草,与当地主要农作物进行轮作、带状间作试验,结果表明:草田轮作及带状间作,不仅是恢复地力、培肥土壤,提高农作物和牧草产量的重要途径和措施,而且水土保持效益明显,是一种保水保土和“用地养地”的科学种植制度。     

华北土石山区公路边坡常见植物根系地下分布特征

以京承高速公路（三期）边坡常见植物为研究对象,通过全挖法,调查研究华北土石山区公路边坡常见植物根系地下分布特征。结果表明：1）木本植物根系的总根长和总干质量远远大于草本植物;2）在不同土层,随着地下深度的加深,木本植物的根长和根干质量所占比例逐渐降低,而草本植物沙打旺和紫花苜蓿的则逐渐升高,草本植物高羊茅的根系集中分布在垂直坡面的地下10cm范围内;3）植物总根长的比较结果为胡枝子〉刺槐〉紫穗槐,高羊茅〉沙打旺〉紫花苜蓿;木本植物刺槐和紫穗槐以粗根的根长比例最大,胡枝子细根的根长比例最大,草本植物紫花苜蓿和沙打旺粗根的根长比例最大,高羊茅细根的根长比例最大;4）随着地下深度的加深,刺槐、紫穗槐、紫花苜蓿和沙打旺的主根与边坡夹角逐渐变小,最终贴着岩面顺势向下生长,遇到岩面后会改变其生长方向或扎入岩缝生长;5）高羊茅须根与边坡的夹角约为10°,基本为沿着坡面向下生长,胡枝子无明显主根,地下分布深度较浅,以茎干为中心向坡面四周延伸。     

陕北黄土丘陵区牧草枯落物对针叶纯林土壤极化的修复效应

针对陕北半湿润黄土丘陵区的侧柏、油松和落叶松等针叶纯林,在前期关于土壤极化研究的基础上,通过采集林地腐殖质层土壤与7种不同牧草枯落物进行混合分解培养,研究不同牧草枯落物对针叶纯林土壤的修复效应,以此作为选择适宜修复牧草种的依据。结果表明：（1）针对侧柏纯林土壤,苜蓿等7种牧草对于速效钾含量,苜蓿、胡枝子、沙打旺、小冠花和草木樨对于蛋白酶活性的负向极化具有显著缓减作用。（2）针对油松纯林土壤,7种牧草对于碱解氮含量,毛苕子、苜蓿和草木樨对于有效磷含量,苜蓿对于蔗糖酶活性的负向极化均有显著缓减作用。（3）针对落叶松纯林土壤,胡枝子和红豆草对于碱解氮含量,苜蓿、红豆草、小冠花和毛苕子对于有效磷含量,除苜蓿和毛苕子外的其他牧草对于有机质含量,苜蓿以外其他牧草对于磷酸酶活性的负向极化均具有显著缓减作用。（4）综合主成分分析表明,对侧柏纯林土壤综合修复效果较好的依次是沙打旺、小冠花、胡枝子和毛苕子;对于油松纯林土壤综合修复效果较好的依次是苜蓿、小冠花和草木樨;对于落叶松纯林土壤综合修复效果较好的依次是苜蓿、草木樨和红豆草。     

安塞黄土丘陵区人工草地优良牧草引种研究

对安塞试区种植的优良草种无芒雀麦(Bromus inermis Leyess,禾本科)、沙打旺(Astragalusadsurgens pall,豆科)、紫花苜蓿(Medicago sativa L.,豆科)、红豆草(Onobryhis viciaefolia scop,豆科)、白花草木樨(Melilotus albus Desr,豆科)从生理生态学特性和栽培技术等方面进行了研究,选择适合于黄土丘陵区人工高产草地和改良放牧地的优良草种,为发展草地畜牧业和草地农业提供了物质基础和科学依据。     

扶项高速公路边坡植被特征与稳定性比较

[目的]以生长8a的大广高速公路扶沟—项城段边坡植被(简称扶项高速)为研究对象,选择5种典型植物群落,进行群落稳定性测度,为营建高速公路可持续景观提供理论依据。[方法]通过实地调研获得植物群落和土壤数据,提取对植物群落稳定性影响较大的群落物种多样性、群落生物量、土壤水分、土壤养分4项指标共计15个评价因子,通过隶属函数法对其进行稳定性测度。[结果]黑麦草+白三叶+楝树群落的物种多样性指标、生物量指标和土壤水分指标最高,土壤养分指标最高的是鬼针草+黑麦草群落。5种植物群落稳定性排序为:黑麦草+白三叶+楝树群落鬼针草+黑麦草群落黑麦草+紫花苜蓿群落鬼针草+黑麦草+艾草群落小叶扶芳藤群落。[结论]通过对植物群落稳定性分析,得出楝树、黑麦草、白三叶、紫花苜蓿为扶项高速公路边坡可持续景观营建的首选植物,在植物配置时应丰富群落层次,推荐配置模式楝树/构树/椿树/刺槐+黑麦草+紫花苜蓿;楝树/构树/椿树/刺槐+紫穗槐+白三叶+黑麦草;楝树/构树/椿树/刺槐+紫穗槐+紫花苜蓿+黑麦草。     

蒸散视角下护坡植被滴灌技术评价

为探明以复合型人造土壤为边坡种植土的植物蒸散对于高陡边坡生态恢复评价体系制定及水资源利用的重要意义，以黑麦草、高羊茅、早熟禾和"黑麦草+高羊茅+早熟禾"混合草种为研究对象，采用壤中滴灌技术，通过改进后的Penman-Monteith公式研究草本植物实际蒸散量与作物系数，以此评价壤中滴灌技术的生态效益。结果表明：高羊茅的作物实际蒸散量和作物系数最大，黑麦草其次，早熟禾最小，拟合的决定系数不小于0.847；养护初期各植物蒸散量相差较小，均保持在4.2 mm/d左右；养护结束后混合草种的蒸散量最大，早熟禾最小，分别约6.2、5.7 mm/d；养护前20 d，除早熟禾外，黑麦草、高羊茅、混合草种实际蒸散量均差异不显著，养护20 d后黑麦草、早熟禾、混合草种开始发生显著变化；30 d后各草种蒸散量均差异不显著；4类草本植物蒸散量差值随时间递增，前期混合草种蒸散量低于黑麦草、高羊茅，后期有明显的提升，50 d起混合草种作物系数大于单草种作物系数。以30 d为界，30 d作物系数相近；生长初期的作物系数变幅最明显，且月增幅随时间呈下降趋势，但黑麦草和高羊茅的作物系数在任意时段均相近。边坡模型试验前期，以坡面喷灌方式灌溉的植物生态值较高，植物生长情况优于壤中滴灌方式，但自养护中期开始，壤中滴灌技术在生态效益上凸显优势，比坡面喷灌技术高出40.7%～1 444.0%的生态值。     

人工龙须草与紫穗槐的水土保持效应

为解决豫西南丘陵坡地的水土流失问题,开展了种植龙须草、紫穗槐与次生植被的对比试验。结果表明,人工种植龙须草、紫穗槐改善了土壤的物理性状效果显著(p<0.05),使土壤容重分别降低了9.15%和10.56%,土壤总孔隙度分别增加了10.56%和12.28%;土壤非毛管孔隙度分别增加了38.64%和42.93%;土壤毛管孔隙度分别增加了4.78%和5.98%。种植龙须草、紫穗槐土壤蓄水保水能力提高显著(p<0.05),其中土壤毛管最大持水量分别增加了15.35%和18.49%,土壤饱和含水量分别增加了18.14%和19.57%,土壤饱和贮水量分别增加了4.10%和4.42%。人工种植龙须草、紫穗槐土壤的渗透率提高显著(p<0.05),其分别是次生植被的2.09倍和2.17倍。茎叶吸水率:龙须草>紫穗槐>次生植被。试验还表明,种植龙须草和紫穗槐3a后,地面径流深、土壤侵蚀量和土壤养分流失量低于次生植被。