基于稳定同位素技术的果草吸水深度研究:以洛川塬不同果-草复合系统为例

洛川塬水资源短缺、水分利用效率低,因而水分已成为洛川塬果业可持续发展的瓶颈。因此,精确测量植物的吸水深度,分析植物对不同深度土层的水分利用情况,对改进、推广果园土壤管理具有重要意义。本研究利用稳定氢氧同位素技术,研究洛川塬不同果-草复合系统[苹果(Malus domestica)-白三叶(Trifolium repens)和苹果-黑麦草(Lolium perenne)]中果树木质部水以及白三叶、黑麦草茎部水与不同层位土壤水氢同位素比率δD值特征,分析探讨不同果-草复合系统对果树水分来源及对不同层位土壤水分利用的影响。结果表明:在5月,白三叶和黑麦草分别提高0-50和50-100 cm土层的土壤含水量,且水分均来源于10-20 cm土层,与果树不存在水分竞争,同时白三叶和黑麦草均提高果树对40 cm以下土壤水的利用率,增幅分别为27%和9%;在7月,白三叶、黑麦草的水分主要来源于浅层和深层土壤,与果树存在水分竞争,但白三叶与果树的竞争效应小于黑麦草。同时,白三叶和黑麦草分别提高果树对40 cm以下土壤水和0-20 cm土壤水的利用;在8月和10月白三叶提高0-50 cm土层的土壤含水量,以及果树对0-40 cm土壤水的利用率。结果说明,种植白三叶比黑麦草能更好地调节果树水分利用层位及各土壤层位的利用率,使果树最大程度吸收水分。研究结果为揭示土壤-植物系统水分循环的驱动机制奠定基础,也为洛川塬果-草复合系统林下间作牧草品种的选择、果园水分优化管理提供科学依据。     

黄土丘陵区小叶杨林地土壤水分过耗动态

针对黄土丘陵区土壤水分不足,小叶杨林生长发育不良的特点,进行了长期定位监测。结果表明,在黄土丘陵区小叶杨的生长影响因子较多,其主要影响因子是土壤水分不足和大气干燥抑制了树木的快速生长与正常发育,这一特点在黄土丘陵区的坡面林地上更加明显。在丰水年小叶杨林地土壤贮水量与荒山相比减少28～101.91mm;平水年土壤贮水量与荒山相比减少41.2～66.6mm;干旱年土壤贮水量与荒山相比减少37.9～57.3mm。生长在峁顶的小叶杨林0～500cm土壤贮水量亏缺为302～612.2mm;生长在山坡中部的小叶杨林土壤贮水量亏缺为394.4～588.6mm;生长在山坡下部的小叶杨林土壤贮水量亏缺为346.6～574.3mm。从小叶杨林地土壤水分的变化和干层的形成看,4～16年生小叶杨林地土壤干层的分布深度平均在80～350cm,干层厚度为270cm,土壤含水量平均不足5.0%,远低于凋萎湿度,所以,从目前黄土丘陵区小叶杨林地土壤水分的变化来看,仅能维持其生命,要想获得较高的生态和经济效益,必须采取工程整地等措施,发展集流林业。     

陕北黄龙山植被保持水土的研究

黄龙山位于陕北黄土高原的东南部,是典型残留植被保存较好的次生林区,也是黄河中游的水源林区。它除能提供一定数量的木材外,并对周围地区的农业起着保障作用。故从生态上了解黄龙山植被保持水土的机理与作用,能为经营次生林和营造水土保持林、水源涵养林提供科学依据。     

乔灌草植被条件下土壤水分动态特征

以16年的定位土壤水分实测资料为基础，对乔灌草植被条件下土壤含水量的年度、季节及垂直动态特征进行了研究，结果显示：在0～100cm和0～500cm深度上，草地土壤水分含量大于乔木和灌木；生长盛期乔木和灌林土壤含水量较低，草地变化不大。土壤垂直动态分析表明：乔木、灌木和草地土壤水分按照速变层、活跃层、次活跃层和相对稳定层划分，其位置和排列顺序都不尽相同，荒草地0～60cm为速变层，依次再往下60～280，280～400，400～500cm分别是活跃层、次活跃层和相对稳定层；山桃林0～40，40～240，240～400，400～500cm分别是速变层、相对稳定层、次活跃层和活跃层；柠条林0～80，80～220，220～320，320～500cm分别是速变层、活跃层、相对稳定层和次活跃层；土壤干层在3种植被条件下都有存在，但以乔木垂直范围最广，历时最长，灌木次之，草地再次之，草地植被随深度下降，其水分波动越来越小；乔木土壤表层水分变化剧烈，但到100cm左右水分变化程度较小，再往下，变化又趋剧烈；灌木与乔木相似，但变化程度不及乔木强烈。     

黄土高原不同林型对土壤腐殖质组成及胡敏酸性质影响的研究

不同林型下土壤腐殖质研究表明:(1)当年枯枝落叶及表层土壤C/N值均以油松林地最大,沙棘林地最低;表层土壤C/N值与林龄、枯枝落叶C/N呈正相关,与枯枝落叶灰分含量呈负相关。(2)剖面中腐殖酸、胡敏酸、富里酸各平均值为白桦林地>辽东栎林地>辽东栎×山杨林地>山杨林地>沙棘林地>油松林地,即阔叶乔木林地>灌木林地>针叶林地;胡敏素平均值大小顺序与此完全相反。(3)表层土壤胡敏酸芳构化程度在子午岭的为:白桦林地>辽东栎林地>辽东栎×山杨林地>山杨林地>油松林地>沙棘林地;六盘山为:山杨林地>辽东栎林地。剖面芳构化程度为:三层>二层>一层。     

黄土丘陵区山桃灌木林地土壤水分过耗与调控恢复

在黄土丘陵区的荒山荒坡采用工程整地措施 ,进行灌草合理布局与立体配置。研究结果表明 :山桃灌木林生长到第 4年 ,根系的分布深度达 3 2 0～ 3 60cm ,0～ 5 0 0cm土壤含水量比造林前降低了2 1～ 3 3个百分点 ,土壤干层厚度为 1 5 0cm ;生长到第 8年 ,根系的分布深度达 480cm以上 ,土壤干层由第4年 1 5 0cm扩大到 3 0 0cm ,含水量最低为 4 2 % ,最高为 8 4% ;生长的第 1 2年土壤干层明显 ,尤其是 5 0～40 0cm土壤含水量最低为 5 0 % ,最高为 8 6% ,土壤干层厚度达 3 5 0cm ;生长的第 1 6年土壤干层的分布深度在 5 0～ 3 5 0cm ,土壤含水量最低为 4 3 % ,最高为 6 6% ,土壤干层厚度达 3 0 0cm。但通过水平阶、水平沟和鱼鳞坑整地调控 ,0～ 1 0 0cm土壤含水量分别比荒山提高 0 7～ 6 3个百分点 ;1 0 0～ 3 0 0cm提高 0 6～ 4 6个百分点 ;3 0 0～ 5 0 0cm提高 1 4～ 4 6个百分点 ,这充分表明采用合理的整地措施造林 ,土壤水分调控效果显著。     

子午岭天然柴松林土壤种子库

采取子午岭天然柴松林地3个坡位与1个对照区共4个大样地54个小样方的土壤样品,通过室内种子萌发和地上植被调查相结合的方法对其种子库进行研究,以揭示其土壤种子库特征及与地上植被的关系。结果显示：1）土壤种子密度平均为1 496.7粒/m^2,最小为1 240.0粒/m^2,最大为1 785.0粒/m^2,荒山对照区为510.0粒/m^2;2）种子库的垂直分布格局显示,近90%的种子储存于枯枝落叶层和0-7.5 cm土层中;3）研究中共统计到植物种32种,分属于20科,其中多年生草本和常绿灌木种子比例最高,分别占种子库种子总数的48.3%和41.9%;4）不同坡位的物种丰富度指数介于2.523-3.082之间,而物种多样性指数介于1.458-1.781之间,其中中坡物种丰富度指数最大而多样性指数最小,上坡多样性指数和均匀度指数都最大;5）各坡位地上植被主要建群植物种中,除白颖苔草、大披针苔草、胡枝子、唐松草在对应坡位的土壤种子库中出现且分别占该坡位种子库的19.7%、2.1%和0.8%、1.7%和3.1%0、.4%外,其他建群种如榛子、子、地榆等在种子库中均未出现,种子库不能很好地反映地上植被组成,部分未出现物种与其自身萌发性质有关;6）土壤种子库中柴松种子所占比例约为0.6%（地上植被调查发现）,柴松林下有更新幼苗,约5-7粒/m^2,说明种子库具有潜在萌发能力,森林具备一定的自我更新能力。