黄土丘陵沟壑区不同植被带植物群落的细根分布特征

以黄土丘陵沟壑区延河流域3个植被带(森林带、森林草原带、草原带)不同植物群落的细根(直径d≤2 mm)为研究对象,对植物群落0~20 cm土层细根根长密度、根系生物量、比根长进行了研究。结果表明,3个植被带不同植物群落直径d≤1 mm的根系根长密度占总细根的90%以上,根系生物量占53%以上。有较大比例的直径d≤1 mm的根系不仅在植物的生长活动中贡献很大,且在改善土壤结构方面发挥重要作用;植物群落细根d≤2 mm生物量从南部森林带到北部草原带呈递减趋势,比根长从南部森林带到北部草原带呈递增趋势,草原带的根长密度显著低于其他植被带(P0.05)。根长密度与根系生物量变化趋势一致,乔、灌群落高于草本群落,但比根长表现为草本群落显著高于乔、灌群落(P0.05);乔、灌群落和以达乌里胡枝子为次优种或优势种的群落根长密度和根系生物量较高,植物根系生长能力强,根系发达。以狼牙刺、杠柳、白羊草为优势种的群落比根长较高,具有较高的水分、养分潜在吸收率和生长速率;以狼牙刺、杠柳、铁杆蒿、白羊草为优势种的群落,根系参数(根长密度、根系生物量、比根长)在森林草原带显著高于其他植被带(P0.05),这些群落在此环境下,更能有效吸收土壤水分、养分,在提高土壤抗侵蚀能力方面发挥着重要作用。     

黄土丘陵沟壑区不同立地条件草本群落物种多样性与生物量研究

以黄土丘陵沟壑区张家河、麻地沟流域草本群落为研究对象,分析物种多样性、地上生物量、枯落物量随立地条件的变化趋势及三者间的相互关系。结果表明,物种数表现为阴梁峁坡>阴沟坡>峁顶>阳梁峁坡>阳沟坡,Margalef指数表现为阴梁峁坡>阴沟坡>阳沟坡>阳梁峁坡>峁顶,物种数和Margalef指数在不同立地条件下有极显著或显著差异;Shannon-Wiener指数与Pielou指数在阳坡由坡下到坡上呈减少趋势,在阴坡由坡下到坡上呈增加趋势,但差异不显著;地上生物量表现为阳沟坡>阴沟坡>阳梁峁坡>阴梁峁坡>峁顶,不同立地条件的差异不显著;枯落物量表现为阳沟坡>阳梁峁坡>峁顶>阴梁峁坡>阴沟坡,阳沟坡分别与阴梁峁坡、阴沟坡差异显著;由于多种因素的综合作用,物种多样性指数、地上生物量、枯落物量相互之间的相关性并未达到显著水平。     

黄土丘陵沟壑区抵抗土壤侵蚀的植物群落结构特征

黄土丘陵沟壑区水土流失严重,植被是防治水土流失的最有效和最根本措施。植物群落在垂直方向上由不同植被层组成,不同层具有不同的水土保持作用。因此,恢复具有合理结构与有效盖度的植被是控制该区水土流失、改善生态环境的根本途径。鉴于此,采用结构化植被因子指数(Cs)分析了不同群落的结构特征,并结合不同群落土壤侵蚀量的实测数据,探明了能够抵抗土壤侵蚀的群落结构特征。研究结果表明:不同水文年群落能有效抵抗土壤侵蚀的Cs值有明显差异,暴雨年份植物群落有效减少土壤侵蚀所需的Cs值较高。演替早期群落及人工林群落未表现出较强的减蚀能力,当Cs分别大于20%和30%左右,且草本层和枯落层盖度较大时,土壤侵蚀强度小于2 500t/(km~2·a),为轻度侵蚀。演替中、后期群落及自然乔、灌群落Cs分别大于30%和36%,且近地面的灌木、草本层及贴地面的枯落层中至少有一层盖度较大时,可有效减少土壤侵蚀,尤其在暴雨年份,禾本科植物群落及自然乔、灌群落能有效控制土壤侵蚀。当Cs分别大于38%和30%~40%,且近地面至少有一层盖度较大时,土壤侵蚀强度小于黄土高原地区允许土壤流失量[1 000t/(km~2·a)]。     

陕北安塞不同林龄刺槐林下幼苗更新的动态变化特征

为了探讨黄土丘陵沟壑区刺槐林下幼苗更新的动态变化特征,进而为黄土高原地区人工刺槐林生态恢复与功能提升提供参考依据,在陕北安塞纸坊沟流域不同林龄(10 a,20 a,30 a,40 a)的刺槐林下共设置8个典型样地作为研究对象,调查分析林下幼苗的物种组成、密度及月动态变化特征。结果表明:(1)幼苗和地上植物间相似性系数表现为10 a>20 a>40 a>30 a,都以菊科、禾本科、豆科为主,生活型以多年生草本和一年生草本植物为主。(2)4—10月间,不同林龄林下均有大量刺槐幼苗萌发; 随林龄增加,林下幼苗更新过程各异,10 a林以狗尾草、猪毛菜幼苗为主,20 a林以猪毛菜、臭草、狗尾草、裂叶堇菜幼苗为主,30 a林以长芒草、裂叶堇菜幼苗为主,40 a林以翠雀、榆树幼苗为主。(3)随林龄增加,幼苗物种数与密度均呈降低趋势; 幼苗种类在4月、6月、9月较多; 幼苗密度在4月和6月相对较高。(4)林下草本植物幼苗大多数存活时间短; 在刺槐林恢复初期(10年),田旋花幼苗容易建植成功; 在刺槐林恢复的中、后期(20 a,30 a,40 a),裂叶堇菜、臭草、长芒草幼苗容易建植成功。因此,在陕北黄土高原丘陵沟壑区,根据刺槐林的恢复时期及林下不同物种幼苗存活特性对幼苗进行合理地抚育管理,促进林下植被的恢复与更新。     

黄土丘陵沟壑区不同侵蚀环境下幼苗库及其与地上植被的关系

幼苗是植物生活史中一个不可缺失的阶段,对自然植被恢复起着非常重要的作用。为了探索黄土丘陵沟壑区不同侵蚀环境下幼苗库特征及其与地上植被的关系,选择不同植被带的3个典型小流域,通过野外样方调查,运用单因素方差分析法对幼苗密度、物种多样性以及幼苗与地上植被的物种相似性进行分析。结果表明,1)调查共记录幼苗75种,分属25科,地上植被105种,分属29科,主要由菊科、禾本科和豆科构成,且以旱生和中旱生的多年生草本为主;2)不同侵蚀环境下幼苗密度和物种多样性指数呈现不同差异。不同植被带上,森林草原带和草原带大于森林带。同一植被带上,森林带幼苗密度是峁顶>阴坡>阳坡,多样性指数是梁/峁坡>沟坡;草原带二者在不同侵蚀环境下均无显著差异;而森林草原带表现为阴坡尤其是阴沟坡幼苗密度较大,物种较为丰富;3)侵蚀环境不同对幼苗与地上植被物种相似性无显著影响,3个流域草本植被的相似性系数均值都在0.5以下,表现出较小的相似性。可见,黄土丘陵沟壑区立地环境条件差,幼苗不易存活和建植。     

黄土丘陵沟壑区不同植物群落的土壤养分及其化学计量特征

[目的]对黄土丘陵沟壑区不同群落土壤养分及化学计量进行研究,为该区的植被恢复提供一定的理论依据。[方法]测定土壤的有机碳、全氮、全磷含量,计算C∶N,C∶P,N∶P,进行差异显著性检验。[结果]研究区土壤有机碳和全氮含量属于6级,全磷含量属于4级,均为养分含量较低的级别;0—10cm土层土壤养分含量大于10—20cm土层;不同群落之间P含量差异不显著,柠条群落的C,N含量最高,铁杆蒿群落的C,N含量最低;柠条群落C∶N与其他群落(铁杆蒿群落除外)差异不显著,C∶N保持相对稳定;铁杆蒿群落和刺槐群落的C∶P较低,土壤P的有效性较高。[结论]不同群落的生物量和盖度等特征不同,导致土壤养分有所差异;不同群落对土壤C,N,P的补充和吸收利用能力不同,导致化学计量特征有所不同。     

黄土丘陵沟壑区不同侵蚀微环境对植物更新的影响

微生境对于脆弱生态系统的植被更新与恢复至关重要。为了探明侵蚀微环境对植物更新的影响,以黄土丘陵沟壑区裸坡为对照,选取细沟、浅沟沟坡、浅沟沟底3种侵蚀微环境,结合7种主要物种种子补播试验,通过2 a的萌发出苗、幼苗存活与生长监测,结果表明:除铁杆蒿幼苗存活率在裸坡高于各侵蚀微环境外,其他供试物种的种子萌发出苗率和存活率在细沟或浅沟环境明显高于裸坡,而且大部分植物种子萌发出苗率和幼苗存活率在细沟内最高;供试的7种物种幼苗的高度在裸坡不同程度地低于细沟、或浅沟沟底、或浅沟沟坡下,尤其在浅沟沟底的白羊草、长芒草和杠柳高度显著高于其他环境(P0.05)。各侵蚀微环境下,不同坡位对供试物种的种子萌发出苗率、幼苗存活率与高度的影响没有一致性规律。在黄土丘陵沟壑区,土壤侵蚀塑造的侵蚀微环境对大部分植物种子萌发出苗、幼苗存活和生长等更新关键过程具有一定的优势,其中,细沟更有利于植物种子萌发出苗及幼苗存活,而浅沟更有利于植物幼苗生长。然而,土壤侵蚀微地形对植物更新也存在一定的种间差异性,细沟和浅沟不利于种子极小的铁杆蒿种子萌发出苗及幼苗存活。合理管理与利用侵蚀微环境,对该区恶劣生境的植被恢复具有实际意义。     

渭北黄土丘陵区人工林类型对土壤属性的影响

为了研究渭北黄土丘陵区人工林类型对土壤属性的影响,选取位于同一坡面上的刺槐纯林、油松纯林和苹果园土壤为研究对象,分析了土壤结构稳定性,土壤有机碳、无机碳和土壤呼吸等土壤属性在3种人工林土壤剖面的变化特征,并探讨了土壤有机碳和无机碳在水稳性团聚体形成中的作用。结果表明:3种人工林土壤团聚体破碎率均较高,各团聚体水稳性指标值、土壤有机碳含量、土壤呼吸在3个样地的顺序均为油松林刺槐林苹果园,土壤无机碳含量的顺序为刺槐林苹果园油松林。土壤有机碳和无机碳含量之间呈负相关关系,且二者分别与团聚体水稳性呈正相关和负相关关系,但同时,无机碳含量存在一个阈值,当低于或高于这一阈值时,其含量与团聚体水稳性分别呈正相关或负相关关系,因此,当无机碳含量较高时,应降低其含量,并提高土壤有机碳含量,以改善土壤结构,降低土壤遭受侵蚀的风险;土壤结构稳定性各指标之间及其与土壤有机碳含量和土壤呼吸呈极显著正相关关系。可见,人工林类型显著影响各项土壤属性,油松林在提高土壤质量方面的作用大于刺槐林。