陕北半干旱风沙区人工纯林土壤性质极化研究

在人工或天然纯林内,由于树种生物生态学特性的单一性、对物质吸收利用的选择性和对环境效应的特殊性,土壤性质呈现偏离原平衡态、并朝某个方向非平衡或极端化发展的现象被作者称为极化。充分认识和了解土壤极化的方向和程度对维持森林可持续发展和防止土壤退化具有非常重要的意义。作者根据土壤极化的概念,提出了抗极化域（W）、抗极化度（R）、极化度（P）和极抗比（I）等土壤极化的表征指标,并采用多样地多样点混合采土法,对陕北半干旱风沙区进入成熟生长期的不同树种纯林和混交林土壤性质进行了广泛测定和极化分析,结果表明:①不同树种林地属于强度以上极化（｜P｜＞0.15）的土壤性质分别为:油松林地的生物学性质;小叶杨林地的微量元素和化学性质;刺槐、旱柳和柠条林地的生物学、化学性质;沙棘林地的微量元素和生物学性质;紫穗槐林地的化学、生物学性质和微量元素。②除了油松纯林会引起土壤的严重贫养化外,刺槐纯林会引起土壤的富养化,柠条和旱柳纯林会引起土壤的富养化和生物学性质改善,小叶杨、沙棘和紫穗槐纯林会引起土壤的严重富养化和微量元素富集。③主要树种纯林抗土壤各种性质极化能力大小顺序均为小叶杨＞油松＞刺槐;相对于林木抗极化能力,油松纯林土壤各种性质的绝对综合极抗比均在轻微之下（Ia≤0.40）,小叶杨纯林均属基本稳定（Ia≤0.15）,刺槐纯林土壤的微量元素极化程度严重（Ia=0.61）、生物和化学性质极化程度中等（Ia为0.47～0.54）、物理性质极化程度轻微（Ia=0.40）。      

陕北地区阔叶树种枯落叶对针叶纯林土壤微生物的影响

通过室内培养的方法代替实地混交造林和枯落叶客置实验,研究了陕北黄土高原不同阔叶树种枯落叶对针叶纯林土壤微生物数量的影响。结果表明:在陕北半干旱风沙区(靖边),油松林引入白榆,樟子松林引入旱柳或客置其枯落叶,有利于改善土壤微生物性质;在陕北半湿润黄土丘陵区(黄陵),侧柏林引入桦树,落叶松林引入刺槐、小叶杨、桦树和辽东栎,油松林引入桦树、小叶杨和刺槐或客置其枯落叶,有利于改善土壤微生物性质。     

黄土残塬沟壑区利用阔叶树种枯落叶改善针叶林地土壤酶活性的效应研究

通过对针叶林地土壤与不同阔叶树种枯落叶进行室内混合培养和测定,研究了黄土残塬沟壑区不同阔叶树种枯落叶分解对针叶林地土壤酶活性的改善效应,以期达到快速确定引入混交树种目的,并且为防止针叶纯林林地所出现的土壤极化等系列问题提供相应的理论依据。研究结果表明:(1)侧柏林地土壤混合5种阔叶树种枯落叶培养后,酶活性综合指数较对照均有提高,引入树种适宜度为刺槐>柠条>辽东栎>小叶杨>沙棘。(2)油松林地土壤,混合小叶杨、柠条和沙棘枯落叶培养后,土壤酶活性综合指数较对照均有提高,刺槐和辽东栎枯落叶培养后则反之,故不宜刺槐和辽东栎与油松混交,引入树种适宜度依次为小叶杨>柠条>沙棘。     

利用树木枯落叶防治连作麦田土壤极化的效应

【目的】研究不同树木枯落叶对连作麦田土壤性质的影响,为防治麦田土壤性质极化和连作障碍提供依据。【方法】采集黄土残塬区典型连作麦田耕层(0～10cm)土壤,将其与不同森林树种(刺槐、小叶杨、辽东栎、沙棘和柠条)和城市道路绿化树种(法国梧桐、国槐、银杏、垂柳、五角枫、女贞、紫叶李、栾树、广玉兰、梧桐、泡桐、杜仲和七叶树)的当年枯落叶按干质量比100∶2混合后,在20～25℃下进行室内分解培养试验,连续培养120d后,测定土壤的化学性质和生物学性质。【结果】1)连作麦田会引起土壤有效Zn、有机C含量增加和土壤微生物数量、多种酶活性不断提高的正向极化,但也同时引起土壤向贫养化发展、土壤有效Fe和有效Cu含量降低、阳离子交换量(CEC)减少及土壤部分酶活性降低的负向极化趋势;2)根据对连作麦田土壤极化的综合影响效应分析,枯落叶最适合施入麦田土壤的当地森林树种是沙棘、小叶杨,其次是刺槐,而柠条、辽东栎不适宜;枯落叶最适合施入麦田土壤的当地城市道路绿化树种是杜仲、紫叶李,其次是栾树、国槐、垂柳、泡桐,而女贞、法国梧桐、银杏、梧桐、七叶树、玉兰和五角枫均不适宜。【结论】收集一些特定树种的枯落叶施入农田土壤,是防治连作土壤性质极化和连作障碍的一种有效方法。     

黄土残塬沟壑区林粮间作树种枯落叶对连作麦田土壤极化的防治效应

连作引起的农田土壤性质极化是导致土壤退化和连作障碍的重要原因之一,防治的途径除了进行施加有机肥外,引入种间关系协调的其他树种形成林粮间作复合系统是重要的生态举措。作者通过野外采集黄土残塬沟壑区典型麦田耕层土壤、麦秸和不同树种当年枯落叶后进行室内混合培养试验的方法,对当地连作麦田土壤性质的极化趋势和引入不同林粮间作树种后的种间土壤关系进行了研究。结果表明,①小麦连作会引起土壤有效锌和有机质含量的持续增加和土壤多种酶活性不断提高的正向极化,但同时会引起土壤向贫养化发展。②引入苹果、核桃等8个树种进行林粮间作后,其枯落叶分解均可以防止连作麦田土壤碱解氮不断减少这一负向极化;除桃树、核桃树种外,引入其他树种可以防止土壤脲酶活性不断降低这一负向极化;除杏树外,引入其他树种可以防止土壤速效P含量不断减少这一负向极化;除桑树外,引入其他树种可以防止土壤有效铁含量连续减少这一负向极化。③从枯落叶对麦田土壤的影响角度考虑,最适合进行林粮间作的树种是桃树、核桃,其次是枣树、桑树,较不适宜进林粮间作的树种是柿树、苹果、花椒、杏树。     

半干旱风沙区疏林式草牧场防护林的土壤改良效应

对半干旱地区疏林式草牧场防护林土壤改良效应进行了研究。与无防护林庇护的草场相比，疏林式草牧场防护林具有明显的土壤改良效应。可以调节地表极温、地中温度和地表温度，提高土壤的含水率，降低土壤密度，改善土壤孔隙度、透气度和土壤水分等物理特性，可提高庇护草场土壤的有机质、全氮、速效磷和速效钾等差分的含量，进而可改善土壤的物理性质及化学性质，为防护林内牧草的生长提供良好的土壤环境。     

陕北石油区城市绿化树木枯落叶对油污土壤的修复效应

为了修复石油污染土壤和资源化利用城市绿化树木枯落叶,采集陕北典型石油污染土壤,施入19种常见城市绿化树木枯落叶粉碎样进行为期120 d的室内混合分解培养试验,检测不同枯落叶修复土壤化学和生物学性质及降解石油烃的能力,并以主成分分析法进行综合评价。结果表明:对油污土壤性质综合修复效应最好的是苦楝(Melia azedarach)和桃树(Prunus persica)枯落叶,较好的依次为桑树(Morus alba)、国槐(Sophora japonica)、垂柳(Salix babylonica)、五角枫(Acermono Maxim)和紫叶李(Prunus cerasifera)枯落叶,其他树木枯落叶效果不明显,有的甚至起到恶化作用。     

黄土丘陵区3种典型人工阔叶纯林枯落物分解对土壤性质极化的影响

【目的】探讨黄土丘陵区3种典型人工阔叶纯林枯落物分解对土壤性质极化的影响,为防治森林土壤退化和连栽障碍提供科学依据。【方法】在位于黄土高原中部半湿润黄土丘陵区的陕西黄陵县,选择刺槐、辽东栎和小叶杨3种典型人工阔叶纯林为研究对象,采集林地腐殖质层土壤和枯落物（当年枯落叶及细根）,分别设“土壤+枯落叶”、“土壤+根系”、“土壤＋枯落叶+根系”和土壤不与任何枯落物混合（对照）4种处理方式,进行室内混合培养试验,共培养120 d,分析枯落物分解对土壤生物学和化学性质极化的影响。【结果】1）在刺槐林地,枯落叶分解主要引起土壤pH值、过氧化氢酶活性和微生物数量负向极化,根系分解主要引起pH值、速效磷含量负向极化;但就土壤总体性质而言,枯落叶和根系均引起了正向极化,且根系影响大于枯落叶,二者混合分解对土壤的影响总体表现为相互抑制。2）在辽东栎林地,枯落叶分解主要引起蔗糖酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶活性及速效磷、速效钾含量负向极化,根系分解主要引起过氧化氢酶活性和速效钾含量负向极化;但就土壤总体性质而言,枯落叶分解引起了负向极化,而根系分解引起了较弱的正向极化,且二者混合分解对土壤的影响总体表现为较弱抑制作用。3）在小叶杨林地,枯落叶分解主要引起蛋白酶、过氧化氢酶活性及速效磷含量负向极化,根系分解主要引起蛋白酶、过氧化氢酶活性及微生物数量和速效磷含量负向极化;就土壤总体性质而言,枯落叶和根系均引起了负向极化,且根系影响较明显,二者混合分解对土壤的影响总体表现为相互促进。【结论】从枯落物分解对土壤性质极化影响的总体结果来看,刺槐比较适宜在该地区一定时间内继续连栽,其次为辽东栎,而小叶杨不适宜。     

风沙区超大工作面开采对土壤及植物特性的影响

【目的】对毛乌素风沙区超大工作面开采当年和沉陷一年后的裂缝区和采空区的土壤理化性质和植物生长生理指标随时间的变化进行分析研究,为矿区生态的自我修复研究提供科学依据。【方法】通过样地调查和室内元素含量分析,并利用ANOVA方差分析和LSD最小显著差异法对数据进行统计分析。【结果】结果表明:开采当年裂缝区和采空区土壤含水率都与对照组存在显著差异,而沉陷一年只有裂缝区的含水率和对照组存在显著差异,土壤具有自我修复的能力,采空区的修复速度和修复能力都强于裂缝区;沉陷一年裂缝区、采空区和对照组的土壤pH值与开采当年比较无显著差异,开采当年和沉陷一年后土壤的全氮、速效磷、速效钾含量显著低于对照组,沉陷一年裂缝区、采空区的全氮、速效磷、速效钾元素含量较开采当年显著提高;受土壤环境影响最大的是乔木,其次是灌木,草本受环境影响最小,并且其恢复速度最快。【结论】植物在土壤水肥环境剧变后,促使植物对环境重新适应并对土壤环境进行修复,修复能力表现为:草本灌木乔木。     

宁夏干旱风沙区不同密度人工柠条林营建对土壤环境质量的影响

以宁夏干旱风沙区人工柠条灌木林为研究对象,对退化沙地（对照）和种植不同密度柠条林的土壤环境质量及草地生产力进行研究。结果表明,不同密度柠条林对土壤贮水量的影响为0.166 5万/hm柠条林＞0.249 0万/hm 柠条林＞退化沙地＞0.333 0万/hm柠条林。营造人工柠条林能明显改善退化沙地20 cm以下土层土壤体积质量、总孔隙度。适宜的造林密度能够改善土壤有机质、全氮含量。柠条林间草地地上生物量,以0.166 5万/hm柠条草地最高,显著高于其他密度林地和退化沙地（对照） (P<0.05);其次是0.249 0万/hm柠条林地。综合评价,低密度柠条林对水分含量有较大的改善效果,而高密度柠条林可造成土壤的旱化,在退化沙地改良中,营造0.249 0和0.166 5万/hm密度的柠条林能充分利用天然降水,获得较高的生物产量。     

陕西榆林樟子松人工林土壤及枯落物水文效应

【目的】研究不同密度樟子松人工林土壤及枯落物的水文效应。【方法】以陕西榆林不同密度(550,800,1 250,1 750,2 050,2 250,3 850株/hm2)樟子松人工林为研究对象,在林下设置标准地采集土壤及枯落物,通过室内试验研究不同密度林地土壤物理性质、土壤持水量及枯落物的持水特性。【结果】7种林分密度樟子松人工林中,密度为800株/hm2林地土壤的含水率最大(6.88%),土壤体积质量最小(1.51g/cm3),总孔隙度最大(42.99%),土壤有效持水能力最强(147.55t/hm2)。随着林分密度的增大,林下枯落物总蓄积量不断增加,其值为16.23~27.99t/hm2,枯落物有效拦蓄量表现为3 850株/hm22 250株/hm22 050株/hm21 750株/hm21 250株/hm2800株/hm2550株/hm2,其中以林分密度为3 850株/hm2林地的最强,达45.14t/hm2,是林分密度为800株/hm2林地的1.8倍。不同林分密度下,枯落物持水量与浸泡时间呈对数关系,吸水速率与浸泡时间呈幂函数关系。【结论】在一定范围内,樟子松人工林分密度越大,枯落物总蓄积量越高,持水能力越强;但其土壤含水率、总孔隙度呈先增大后减小趋势,土壤持水能力先增强后减弱。因此,人工林水文功能的充分发挥应综合考虑土壤含水率、孔隙度等土壤物理性质以及林地枯落物蓄积量等持水特性,从而确定最适种植密度。     

黄土高原子午岭柴松种群生殖特性研究

【目的】探索柴松(Pinus tabulaeformis f. shekannesis)种群的基本生殖特性,为柴松种群的持续发展和合理经营管理提供依据。【方法】在对黄土高原子午岭地区柴松分布范围进行全面踏查的基础上,选择不同生境(阴坡、半阴坡和半阳坡)柴松生长发育较好的地段设置12块样地,分析不同生境下柴松种群的生殖年龄(Ar)、球果在树冠上的分布格局、结实和产种数量、生殖力表以及环境因子。【结果】(1)柴松种群的最小生殖年龄(Armin)、最大生殖年龄(Armax)、平均生殖年龄(A-r)和周限生殖年龄(Apc)值分别为18,130,48和112年,不同生境条件下柴松种群的生殖年龄差异较大,其中Armin和A-r值为阴坡>半阴坡>半阳坡,Armax和Apc值为半阳坡>半阴坡>阴坡。(2)不同生境中的柴松种群均具有结实能力,阴坡种群的单株球果数和种子数均较高,各种群球果主要分布在树冠上部及东、北方向。(3)生殖力表显示,随着年龄的变化,生殖力存在低→高→低的趋势,阴坡和半阴坡柴松种群的生殖旺盛期为50~90年,半阳坡为30~50年;并且阴坡柴松种群具有较强的生殖能力,是柴松种群的最适生存环境。(4)主成分分析表明,人为干扰(0.984)和土壤水分含量(-0.974)是影响柴松种群生殖的最主要因子。【结论】柴松林经营管理要以就地保护为主,并应根据种群所在区域的生境条件进行分类管理。     

施肥对麻栎短轮伐期炭用林土壤、叶片养分及林分生长的影响

麻栎(Quercus acutissima)短轮伐期炭用林培育模式导致大量土壤养分输出,合理施肥是改善土壤肥力,提高林分生产力的关键措施。以砍伐4轮后的3a生麻栎萌生林为研究对象,开展3种施肥类型(有机肥、复合肥和有机肥+复合肥)和2种施肥量试验,分析不同施肥处理对林木胸径、地上生物量影响以及土壤养分和叶片养分含量的变化。结果表明,不同施肥处理对林木胸径多样性没有显著影响,但增加了林木个体大小分化。不同施肥处理地上生物量定期生长量比未施肥处理增加了14.4%～39.5%,但相同施肥类型施肥量对地上生物量的影响相对较小。土壤磷有效性较低是制约林木生长的主要因素,施肥改善了土壤养分状况,尤其是显著提高了土壤磷钾有效性。施肥并没有显著改变麻栎叶片氮磷养分含量,但有利于改善林木自身营养状况。综合来看,试验区麻栎炭用林培育以有机(2 250kg·hm^-2有机肥)+无机(500 kg·hm^-2复合肥)肥料配施效果较好,这对麻栎炭用林高效经营提供了重要依据。     

坡向对北亚热带大别山区不同马尾松林型土壤细菌群落的影响

土壤细菌作为土壤微生物的重要组成部分,在土壤生态系统中发挥着重要作用,作为北亚热带区典型的森林植被类型,马尾松针阔混交林在区域地带性植被恢复方面发挥着重要作用。探讨马尾松不同森林类型土壤细菌群落的组成结构和多样性特征是维护马尾松森林生态系统健康和稳定的关键。以北亚热带大别山区4种马尾松林型[马尾松（Pinus massoniana）纯林（pure forest,PF）、马尾松—麻栎（Quercus acutissima）混交林（Pinus massoniana-Quercus acutissima mixed forest ,PQM）、马尾松—枫香（Liquidambar formosana）混交林（Pinus massoniana and Liquidambar formosana mixed forest ,PLM）和马尾松—化香（Platycarya strobilacea）混交林（Pinus massoniana-Platycarya strobilacea ,PPM）]为研究对象,分析不同坡向（阴坡和阳坡）下马尾松4种林型林地土壤细菌群落的组成及多样性变化规律,旨在为该区不同环境梯度下马尾松林的生产经营和生物多样性保护提供理论参考。结果表明：（1）马尾松4种林型林地共检测到36门107纲246目393科688属,其中土壤优势菌门为放线菌门（Actinobacteriota）、变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteriota）和绿弯菌门（Chloroflexi）。（2）3种马尾松针阔混交林土壤细菌丰富度和多样性在阴坡均显著高于马尾松纯林,且不同坡向变化为：阴坡>阳坡,而4种林型在阳坡差异不显著。（3）土壤含水量与土壤细菌门之间存在显著相关性,其中与细菌α多样性呈极显著正相关。综上,阳坡环境下,马尾松4种林型林地土壤细菌群落变化差异较小,相较于马尾松纯林,3种针阔混交林土壤细菌群落更易受不同坡向环境条件的变化而变化。坡向和林型变化引起的土壤含水量改变是导致北亚热带大别山区马尾松森林土壤细菌群落组成改变和多样性差异的主要因素。     

镉铜复合污染土壤中南方红豆杉的重金属提取效果及根际细菌群落特征

为明确复合重金属污染土壤对南方红豆杉价值的影响,以高经济价值植物南方红豆杉(Taxus wallichiana var. mairei)为研究材料,在田间Cd/Cu复合污染土壤上开展大田试验,采用高通量测序和ICP-MS分析技术,研究了复合污染土壤条件下南方红豆杉根际细菌群落特征和特异细菌群落结构,测定了南方红豆杉各部位重金属的含量。结果表明:南方红豆杉的种植显著降低了根际土壤的细菌α-多样性,改变了根际土壤细菌群落结构,与非根际土壤相比,南方红豆杉的根际土壤细菌群落结构组成明显不同,南方红豆杉根际Alphaproteobacteria纲(Sphingobium、Kaistobacter)、Betaproteobacteria纲(Oxalobacteraceae、Comamonadaceae)、Gammaproteobacteria纲(Acinetobacter)和Bacteroidetes门(Sphingobacteriaceae)尤为丰富。PICRUSt分析表明南方红豆杉根际中有着丰度更高的与转运蛋白、氨基酸代谢、磷酸盐代谢相关的预测功能基因。与非根际土壤相比,南方红豆杉根际土壤的Cd、Cu含量分别显著降低18.8%和55.1%;且南方红豆杉高价值部位重金属Cd和Cu含量偏低,分别是根部的24.8%和30.7%。研究表明,南方红豆杉根际形成了特异细菌群落结构,其对于根际土壤重金属Cd、Cu有良好的萃取效果。     

间伐对秦岭南坡锐齿栎林土壤腐殖质及微生物的影响

【目的】以秦岭南坡锐齿栎林为研究对象,探讨间伐对锐齿栎林地土壤腐殖质及土壤微生物的影响,为秦岭林区锐齿栎林抚育经营提供理论依据。【方法】2012年3月,在秦岭南坡陕西省宁东林业局沙沟林场林地阳坡的中下部选择生长状况接近、林分密度基本一致的锐齿栎天然次生林,设置锐齿栎天然次生林样地12块,间伐强度分别为林分蓄积量的0(CK)、5%(T1)、10%(T2)、15%(T3)、20%(T4)和25%(T5),2018年7月采集0～30 cm土层土样,测定土壤腐殖质及其组分(胡敏酸、富啡酸和胡敏素)含量以及土壤微生物(细菌、真菌、放线菌)数量,并分析土壤胡敏酸、富啡酸和胡敏素含量与细菌、真菌、放线菌数量的相关性。【结果】(1)间伐6年后,在0～30 cm土层,各间伐强度处理土壤腐殖质含量平均值均大于CK,且T1处理的土壤腐殖质含量最高,为(60.78±10.53) g/kg。各间伐强度下土壤胡敏酸含量平均值较CK均有明显减少,不同处理土壤胡敏酸含量平均值由大到小依次为CKT4T3T5T2T1。除T3处理外,其余间伐强度处理土壤富啡酸含量平均值均高于CK,富啡酸含量平均值由大到小依次为T2T1T5T4CKT3。与CK相比,除T1处理外,其余各间伐强度处理土壤胡敏素含量平均值均增加,各间伐强度处理土壤胡敏素含量平均值由大到小依次为T2T3T4T5CKT1。(2)不同间伐强度下土壤胡敏酸/腐殖酸含量比值(PQ)由大到小依次为CK15%20%25%10%5%。(3)间伐6年后,在0～30 cm土层,土壤微生物总量随着间伐强度的增加呈先增加后减少的趋势,微生物总量在间伐强度为10%时达到最高;土壤细菌、放线菌数量在间伐强度为5%～10%时较高,真菌数量在间伐强度为15%～20%时较高。(4)土壤细菌、真菌和放线菌数量均与土壤胡敏酸、胡敏素含量呈极显著正相关,土壤真菌数量与富啡酸含量呈显著正相关。【结论】土壤微生物各种群数量可以显著影响土壤腐殖质的积累,合理的抚育间伐可以显著增加土壤腐殖质含量及微生物数量,选择10%～15%的间伐强度作为提高林地土壤腐殖质的参考指标较为合理。