黄土丘陵区人工柠条林下草本植物物种多样性研究

人工林林下物种的组成对整个人工林群落的稳定性及生态环境的影响至关重要,采用时空替代法,对黄土丘陵区不同生长年限的人工柠条林下草本植物物种组成及多样性进行研究,为黄土丘陵区人工柠条林的抚育管理提供科学、合理的理论依据。研究表明,1)随着柠条林的生长,柠条林下草本植物种类在不断地更替,植物种类以30a柠条林最为丰富,各生长年限柠条林下草本生活型均以多年生草本为主;2)柠条林下草本丰富度指数(S)、Shannon-Wiener多样性指数(H′)、Pielou均匀度指数(Jsw)的变化随柠条生长年限的增加变化一致,表现为在10~30a时多样性指标随柠条林龄增加而增加,30~40a时指标随柠条林龄增加开始下降,40~50a时指标又随柠条林龄增加有增加趋势。生态优势度Simpson(D)指数变化则刚好相反;3)随柠条林龄的增加,柠条林群落相似性系数增加,且相邻2a之间有较高的相似性系数。不同年份柠条林群落与撂荒地相比,相似性系数逐渐降低,与天然狼牙刺相比,30a柠条林的相似性系数最高,值达0.895 8,说明在30a时柠条林群落的稳定性较高。在柠条林生长至30a左右时,可适当对林分进行抚育砍伐,使柠条林群落的稳定性维持在一个较高的、与天然林大致保持一致的阶段,植物种类更替平稳,生态功能持续发挥。     

黄土丘陵区人工柠条林土壤有机碳组分和碳库管理指数演变

采用时空替代法,探讨了黄土丘陵区人工柠条林地在10,17,30,34,40,50 a时间序列上0-40 cm土层内土壤碳组分和碳库管理指数的演变特征.结果表明:(1)随着林龄的增加,柠条林地中土壤总有机碳和活性有机碳含量增加,均为10 a时含量最低,40～50 a时趋于稳定.但二者出现的峰值年限不同,总有机碳在34 a时含量最高,达4.29 g/kg,而活性有机碳含量在40 a时最高,为0.83 g/kg;(2)柠条林地碳库管理指数随林龄增加整体呈上升趋势,在0-20 cm土层随生长年限的增加明显提高,比10 a柠条林地高出54.2％～153.0％,而在20-40 cm土层其增幅不明显,甚至在17～30 a期间比10a时下降了8.0％～16.9％;(3)相关分析表明,活性有机碳与总有机碳之间存在极显著正相关关系,并且与土壤肥力指标也呈显著或极显著相关;碳库指数和碳库管理指数与土壤碳组分、其他主要肥力指标之间也显著相关.研究表明,在黄土丘陵区植被恢复过程中,柠条种植可增加土壤的有机碳含量,改善土壤肥力.碳库指数与碳库管理指数可以作为反映黄土丘陵区植被恢复的监测因子.     

黄土丘陵半干旱区人工柠条林土壤固碳特征及其影响因素

为了探讨黄土丘陵区不同生长年限的人工柠条林地土壤有机碳含量的变化特征及其影响因素,更好地阐明黄土丘陵区柠条林土壤的固碳机理,本文采用时空替代法,以撂荒2 a的坡耕地为对照,对黄土丘陵半干旱区不同林龄(10 a、17 a、26 a、34 a、40 a、50 a)人工柠条林地土壤有机碳(SOC)、全氮(STN)、全磷(STP)及柠条林的根系生物量和枯落物现存量进行了分析。结果表明:1)在0~60 cm的土层剖面上,0~20 cm土层SOC含量明显高于其他土层,并随土层深度的增加逐层递减,其中柠条林地0~20 cm土层SOC含量变化幅度为2.68~11.44 g·kg-1,而40~60 cm土层SOC含量仅在1.64~2.73 g·kg-1波动;与对照相比,随林龄增加柠条林地0~60 cm土层平均SOC含量先减小后增加最后趋于平稳:10 a和17 a柠条林SOC含量比对照显著降低了34.5%和26.9%,26 a柠条林的SOC含量显著升高,其值是对照的1.43倍,40 a和50 a柠条林SOC含量处于积累与消耗相对稳定的状态。2)对SOC含量与STN、STP含量及根系生物量和枯落物现存量进行相关性分析表明,SOC含量与STN含量、根系生物量及枯落物现存量之间存在极显著线性相关,但与STP含量相关性不明显,说明土壤中氮含量的增加能明显提高土壤的固碳能力,而根系生物量和枯落物现存量的多少能够决定土壤的固碳水平。