生长年限对苜蓿和柠条光合特征及土壤水分的影响

为了探究生长年限对衰败期苜蓿和中老龄柠条的叶片光合生理特征及土壤水分的影响，在2014年于地处黄土高原水蚀风蚀交错带强烈侵蚀中心的神木六道沟小流域，测定了不同生长年限苜蓿（ALF₁₀、ALF₁₃、ALF₃₃和ALF₄₉）和柠条（KOP₁₀、KOP₂₅、KOP₄₃和KOP₇₃）的叶片光合参数、叶结构性状参数以及0~400 cm土层土壤体积含水量（SWC_0-400）。结果表明：对于衰败期苜蓿，ALF₁₀和ALF₁₃叶片净光合速率（P_n）差异不显著（P>0.05），而后随生长年限的延长逐渐降低，ALF₃₃和ALF₄₉比ALF₁₃叶片的P_n（24.01 μmol·m^-2·s^-1）分别降低了2.32 μmol·m^-2·s^-1和7.76 μmol·m^-2·s^-1。相比ALF₁₀，随生长年限延长SWC_0-400恢复至10.88%（ALF₁₃），而后随着生长年限延长降低至8.81%（ALF₃₃）和6.12%（ALF₄₉）。土壤水分对ALF₃₃的限制作用不明显，水分胁迫使ALF₄₉非气孔限制值比ALF₃₃增大了0.340。对于中老龄期柠条，叶片P_n随生长年限的延长先升高后降低，KOP₂₅和KOP₄₃叶片P_n最大且两者差异不显著（P>0.05），比KOP₁₀（6.62 μmol·m^-2·s^-1）分别增大了6.57 μmol·m^-2·s^-1和7.66 μmol·m^-2·s^-1，KOP₇₃比KOP₄₃叶片P_n降低了4.95 μmol·m^-2·s^-1。对于同为黄绵土生长的KOP₁₀、KOP₄₃和KOP₇₃，SWC_0-400随生长年限延长逐渐上升，分别为8.50%、9.06%和10.71%。土壤水分恢复使KOP₄₃叶片气孔及非气孔限制值比KOP₁₀柠条降低了0.185和2.180。此外，柠条叶片相对叶绿素含量（SPAD）与P_n呈极显著正相关（P<0.001），相关系数为0.514。研究结果表明衰败期苜蓿和中老龄期柠条叶片光合性能呈波动式变化，这与土壤水分的相互作用有关。     

黄土高原北部日本弓背蚁巢穴结构特征及其影响因素

黄土高原大量的植被恢复为地栖性土壤动物提供了合适的栖息地和充足的食物,土壤动物的筑巢活动可提高土壤大孔隙的数量。以黄土高原北部神木县六道沟小流域的日本弓背蚁为研究对象,通过石膏浇筑法研究了日本弓背蚁巢穴结构特征,对比了日本弓背蚁(Camponotus japonicus)和针毛收获蚁(Messor aciculatus)成熟巢穴结构的异同,分析了土壤质地、土壤含水量和土壤容重对日本弓背蚁巢穴结构的影响。结果表明:日本弓背蚁的巢穴结构由通道和巢室组合而成,通道为圆柱形,其直径大小为4.1~6.6 mm,巢室的形状为倒置漏斗形或立体椭圆形,巢室横截面面积为606~2 117 mm~2;日本弓背蚁和针毛收获蚁巢穴在通道直径、巢室形状和横截面积、巢穴深度等方面有较大的差异;巢穴体积随着蚂蚁群落规模的增加而增加;日本弓背蚁群落在壤土和壤砂土中均有广泛分布,适宜其生存和繁殖的土壤含水量在60~200 g kg~(-1)之间,在土壤颗粒较大的干燥砂土中并不常见;土壤容重越大,蚂蚁巢穴的结构越简单,其通道的长度、分支、节点和巢穴总体积较小。但是,通道直径主要与蚂蚁的体型相关,不受土壤质地、含水量和容重的影响。本研究从小尺度分析了黄土高原植被恢复通过土栖性蚂蚁对土壤结构产生的间接影响,拓宽了黄土高原北部土壤大孔隙的研究范围。     

黄土区坡沟系统容重、饱和导水率和土壤含水量变化分析

切沟是黄土高原侵蚀沟的重要类型之一,对流域水文、植被、地貌和生态等地表过程具有深刻影响。为明确土壤物理参数对切沟地形、坡位和深度的响应,在陕北黄土高原选择典型切沟,根据其走向设置沟道、沟缘及坡面3条样线,对40个样点按照10 cm深度间隔采集0~30 cm各土层原状土样,利用定水头法和烘干法对土壤容重、饱和导水率和土壤含水量进行测定并分析。结果表明:(1)地形对容重、饱和导水率和土壤含水量具有显著或极显著影响,3个参数随坡位自下而上均呈波浪式变化趋势;沟缘和坡面位置容重随坡位上升总体呈微弱减小趋势,沟缘表层坡下土壤含水量较其他坡位明显偏低;(2)沟缘和坡面位置不同土层深度饱和导水率及容重的大小变化规律与沟道恰好相反;(3)对于各土层深度而言,沟缘和坡面土壤含水量均与沟道内差异显著,且沟缘土壤含水量总是低于坡面。以上结果表明,切沟分布改变了土壤容重、饱和导水率和土壤含水量在坡面的空间格局,在黄土区坡沟系统内不同地形条件对相关土壤物理参数的影响不应忽视。     

间作白三叶对苹果/白三叶复合系统土壤团聚体及团聚体碳含量的影响

设置苹果(Malus domestica Borkh.)园清耕与间作白三叶(Tri folium repens L.)2个处理,分析其对果园土壤机械稳定性团聚体和水稳性团聚体及团聚体稳定性、水稳性团聚体有机碳含量的影响.结果表明:间作白三叶增加了果园土壤水稳性团聚体平均重量直径(MWD),降低了团聚体破坏率(PAD),显著提高了0～20 cm土层＞0.25 mm水稳性团聚体的含量及其稳定性(P＜0.05),但未对果园土壤中＞0.25 mm粒级机械稳定性团聚体含量产生明显影响;间作白三叶改变了果园土壤团聚体有机碳含量与分布,显著增加了0～20 cm土层＞0.25 mm水稳性团聚体有机碳含量(P＜0.05),其中0.5～0.25 mm粒级水稳性团聚体有机碳含量增幅最大,1～0.5 mm粒级增加幅度较小.间作白三叶可显著提高果园0～20 cm土层水稳性团聚体含量及其稳定性、团聚体有机碳含量(P＜0.05),且对不同粒级水稳性团聚体及团聚体碳含量的影响表现出明显差异.     

黄土高原典型切沟土壤水分时空分布特征及其影响因素

研究切沟土壤水分及干层时空分布特征,有利于提高地区水资源利用效率及植被恢复效益。以神木市六道沟小流域典型切沟为研究对象,对土壤水分状况进行定位监测,分析沟底、沟缘和沟岸土壤水分时空分布、干层分布特征及其影响因素。结果表明:沟底土壤含水率由沟头至沟口呈明显增加趋势。沟底、沟缘和沟岸0~480 cm剖面土层平均含水率分别为17.1%、13.5%和14.4%。沟底0~480 cm剖面土层平均储水量为80.54 cm,沟缘及沟岸分别为67.49 cm和71.05 cm。地形和土壤质地是影响土壤储水量的主要因素;土壤储水量与距沟头距离、土壤黏粒、粉粒含量呈极显著正相关。沟底、沟缘和沟岸均有干层出现,且主要集中在靠近沟头位置,平均厚度和起始深度分别为243 cm和257 cm,平均含水率为9.5%。沟底、沟缘和沟岸干层平均厚度分别为100 cm、286 cm和331 cm。研究结果可为该区域土壤水资源管理和土壤水库评价提供理论依据。     

间作白三叶对苹果/白三叶复合系统土壤总有机碳及轻组有机碳的影响

以渭北黄土高原苹果园为对象,设置传统的果园清耕与间作白三叶(Trifolium repens L.)两处理,分别采集0～5、5～10、10～20cm及20～40 cm土层土样,探讨了间作白三叶对苹果/白三叶复合系统总土壤有机碳(TOC)、轻组有机碳(LOCF)、重组有机碳(HOCF)的影响。结果表明:与果园清耕相比,TOC含量及土壤有机碳密度(SOCD)显著增加,增幅随土壤深度的增加而迅速降低;0～5、5～10、10～20 cm土层LOCF含量分别比清耕处理增加了7.02、4.57倍和2.49倍,LOCF分配比例(LOCF/SOC)比清耕处理提高了7.01、4.57倍和2.51倍,说明间作白三叶较好地改善了果园SOC质量;与LOCF及SOC含量的增幅相比,HOCF含量增幅较低,说明HOCF受间作白三叶影响较小。LOCF对间作白三叶敏感,是指示果园生草土壤有机碳变化的良好指标。