陕北黄土丘陵区牧草枯落物对针叶纯林土壤极化的修复效应

针对陕北半湿润黄土丘陵区的侧柏、油松和落叶松等针叶纯林,在前期关于土壤极化研究的基础上,通过采集林地腐殖质层土壤与7种不同牧草枯落物进行混合分解培养,研究不同牧草枯落物对针叶纯林土壤的修复效应,以此作为选择适宜修复牧草种的依据。结果表明:(1)针对侧柏纯林土壤,苜蓿等7种牧草对于速效钾含量,苜蓿、胡枝子、沙打旺、小冠花和草木樨对于蛋白酶活性的负向极化具有显著缓减作用。(2)针对油松纯林土壤,7种牧草对于碱解氮含量,毛苕子、苜蓿和草木樨对于有效磷含量,苜蓿对于蔗糖酶活性的负向极化均有显著缓减作用。(3)针对落叶松纯林土壤,胡枝子和红豆草对于碱解氮含量,苜蓿、红豆草、小冠花和毛苕子对于有效磷含量,除苜蓿和毛苕子外的其他牧草对于有机质含量,苜蓿以外其他牧草对于磷酸酶活性的负向极化均具有显著缓减作用。(4)综合主成分分析表明,对侧柏纯林土壤综合修复效果较好的依次为沙打旺、小冠花、胡枝子和毛苕子;对于油松纯林土壤综合修复效果较好的依次为苜蓿、小冠花和草木樨;对于落叶松纯林土壤综合修复效果较好的依次为苜蓿、草木樨和红豆草。     

黄土塬区三种豆科牧草的土壤养分剖面分布特征与平衡

为了解豆科牧草短期种植对土壤养分环境影响的进程和规律,通过田间试验对沙打旺、苜蓿和胡枝子等3种豆科牧草以不同密度单播、混播对土壤有机质、全氮、全磷剖面分布和平衡输出的影响进行了定性和定量分析。所有处理土壤全氮和有机质含量在土壤剖面2m深度范围内均呈典型的“S”形分布,全磷呈抛物线形分布。单播牧草固氮能力与播种密度呈正相关;苜蓿固氮能力最强,高密度下表观生物固氮量达507．5kg·hm^-2。沙打旺生长1年可使土壤有机质平均净增3．51％。沙打旺和苜蓿全磷平均输出比率分别为43．14％和40．24％,显著高于胡枝子（23．74％）;胡枝子与沙打旺、苜蓿的两两混播处理和3种牧草混播处理平均全磷输出比率分别为20．73％、26．33％、25．83％。试验结果表明,3种豆科牧草均可显著提高土壤有机质累积,沙打旺和苜蓿对土壤全氮和全磷的消耗显著大于胡枝子,但前两者的固氮能力也强于后者。以适当密度进行的不同牧草混播处理由于种间良性竞争和共生协调作用可优化混播群体对土壤养分的消耗利用。     

黄土塬区三种豆科牧草的竞争生长

通过田间试验研究了沙打旺、紫花苜蓿和达乌里胡枝子3种豆科牧草在黄土旱塬以不同密度单播、混播时的竞争生长能力及水分利用效率.单播时苜蓿生长次年3个密度的生产力分别为15349kg·hm-2、20582kg·hm-2、21531kg·hm-2,沙打旺和胡枝子3个密度的生产力分别为7979kg·hm-2、16440kg·hm-2、21055kg·hm-2和2412kg·hm-2、5270kg·hm-2、7102kg·hm-2.混播草地生产力以苜蓿 胡枝子最高(平均19227kg·hm-2),沙打旺与胡枝子混播的生产力最低(平均11977kg·hm-2).和生产力较高的参混种苜蓿、沙打旺单播相比,苜蓿与沙打旺混播及沙打旺与胡枝子混播的生产力在3种密度下均有不同程度的降低.苜蓿主根下扎深度2m,0～60cm根系占总根量的66%,沙打旺和胡枝子根系最大下扎深度分别为1.8m和1.5m,0～60cm根系占总根量比例分别是80%、91%.3种牧草中苜蓿的平均水分利用效率最高,为25.75kg·mm-1·hm-2,胡枝子最低为7.71kg·mm-1·hm-2,沙打旺居中.苜蓿群体种内个体间竞争强度高于沙打旺和胡枝子.结果表明在黄土旱塬上苜蓿的竞争生长能力和水分利用效率高于沙打旺和胡枝子;不同牧草混播后可以提高水分利用效率,但生产力相对降低.     

不同类型豆科植物对黄土母质生土的改土效果

以黄土母质生土为供试土壤,以不同类型豆科植物为生物材料,对生物改土效应进行研究.结果表明:①草木樨、苜蓿根际土壤容重在1.00～1.35 g/cm3之间,是最适宜的土壤容重范围;黑豆、大豆对0.25～3 mm之间团粒具有较强的作用;种植草木樨、苜蓿、黑豆、大豆后,土壤>0.5 mm水稳性团聚体的含量均在90%以上.草木樨、苜蓿、黑豆和大豆对土壤物理性质具有良好的改良作用.②草木樨、苜蓿、小冠花在短时期内对土壤氮素具有较强的补给作用;豆科牧草在生土地上生长两季后,对土壤0-60 cm土层氮素具有明显的衰聚效应;土壤表层有机质含量以小冠花最高;0-20 cm土壤表层速效P的含量均极显著高于其他层次的;红三叶和小冠花土壤速效K含量高于草木樨和苜蓿的.种植红三叶和小冠花对土壤表层肥田效果比草木樨和苜蓿占优势.③一年生高产植物大豆随生长进程的前、中、后期土壤N素表现了高-低-高的积累-消耗-再积累的过程,土壤N素循环较大.研究为生物改土、有机沃土提供了理论参考.     

黄土丘陵区引入阔叶树种枯落叶对针叶林土壤极化防治效应

人工纯林的长期连续生长或连栽所引起的土壤性质极化是导致土壤退化和影响人工林生态系统稳定及可持续发展的重要原因,防治的根本途径是引入种间关系协调的其他树种形成针阔混交林。该研究针对陕北半湿润黄土丘陵区的针叶纯林,通过野外采集典型林地腐殖质层土壤和不同针阔树种当年枯落叶后进行室内混合培养试验结果表明,受自身枯落叶的影响,油松林地土壤会向偏碱化、土壤贫养(缺N)化和富啡酸含量减少的负向极化,最适宜引入的树种是小叶杨、辽东栎,其次为白桦,而刺槐不适宜;落叶松林地土壤会向偏碱化、土壤碱解N和速效K的缺乏及细菌、真菌数量减少的负向极化,最适宜引入的树种是小叶杨,其次为刺槐,而白桦和辽东栎不适宜;侧柏林地土壤会向土壤胡敏酸含量减少、部分酶酶活性降低和细菌数量明显减少的负向极化,最适宜引入的树种是小叶杨和辽东栎,而白桦和刺槐不适宜。     

北京九龙山8种林分的枯落物及土壤水源涵养功能

为了阐明森林植被的水源涵养功能,对北京九龙山油松纯林、华北落叶松纯林、侧柏纯林、樟子松纯林、栓皮栎纯林、五角枫纯林、油松日本落叶松混交林、油松华北落叶松混交林等8种林分类型的枯落物和土壤持水性能进行研究.结果表明：各林分枯落物总储量变化范围为8.87 ～47.87 t/hm^2,其中未分解层储量大于半分解层储量;综合枯落物未分解层和半分解层最大持水量和有效拦蓄量的变化规律来看,油松纯林最大持水量最大（36.46t/hm^2）,其次为华北落叶松纯林（36.06 t/hm^2）,侧柏纯林最小（11.83 t/hm^2）;油松日本落叶松混交林的有效拦蓄量最大（23.51 t/hm^2）,其次为樟子松纯林（19.85 t/hm^2）,侧柏纯林最小（9.53t/hm^2）;综合考虑不同林分枯落物与土壤涵养水源能力发现,华北落叶松纯林和油松华北落叶松混交林具有良好的水源涵养功能;不同层次枯落物持水量、吸水速率与浸水时间均存在较好的函数关系;8种林分土壤容重均值在0.89～ 1.41 g/cm3之间变动,总孔隙度在39.43％ ～54.23％之间变动;林地土壤的入渗速率与人渗时间通过回归分析得出,二者呈幂函数关系,且R2值均在0.90以上.     

不同林草复合配置对长柄扁桃林地土壤养分和酶活性的影响

[目的]揭示不同草本植物对长柄扁桃林地土壤养分和酶活性的影响规律,为煤矿塌陷区的植被恢复与生态建设提供理论依据。[方法]以6种林草复合配置模式(沙打旺+长柄扁桃(SC)、草木樨+长柄扁桃(CC)、苜蓿+长柄扁桃(MC)、红豆草+长柄扁桃(HC)、小冠花+长柄扁桃(XC)),长柄扁桃纯林(CK))林地土壤为研究对象,采用田间小区试验方法,测定0—60 cm土壤养分和酶活性指标。[结果]①不同复合模式有机质含量比对照均显著增加,表现为:MCCCSCXCHCCK,全氮、碱解氮、速效磷、速效钾与有机质变化趋势相似,MC,CC和SC模式增加较为明显,XC和HC模式增加较少;②除脲酶外,土壤酶活性在不同复合配置模式间差异显著,SC,CC和MC 3种模式明显优于HC和XC;③土壤蔗糖酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶与有机质、全氮、碱解氮、速效磷呈显著正相关,脲酶与速效磷显著正相关,土壤酶活性与养分间关系紧密,可用来表征土壤改良效果。[结论]研究区选用沙打旺+长柄扁桃、草木樨+长柄扁桃、苜蓿+长柄扁桃3种林草配置模式对土壤养分积累和酶活性促进具有明显改善作用,因此选用以上3种配置模式更有利于榆林煤矿塌陷地植被恢复。     

黄土高原半干旱丘陵区不同树种纯林土壤性质极化研究

人工或天然纯林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。作者提出了抗极化域(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黄土高原半干旱丘陵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)不同树种林地属于极强度极化(P>0.20)的土壤性质分别为:油松纯林的化学性质,侧柏、刺槐和沙棘纯林的化学和生物学性质,白榆纯林的化学、生物学性质和微量元素,白桦纯林的生物学性质,茶条槭纯林的生物学和物理性质。(2)总体而言,油松和刺槐纯林会引起土壤的严重贫养化;侧柏纯林会引起土壤的严重富养化;白榆纯林虽然会引起土壤的富养化,但却使得微量元素越来越缺乏;白桦纯林主要会引起土壤生物学性质的恶化;茶条槭纯林土壤有偏贫养化和生物学性质恶化的趋势;沙棘纯林会导致土壤严重贫养化和生物、物理性质的恶化;小叶杨纯林土壤性质尚未发生明显极化。(3)总体而言,小叶杨、油松的抗极化能力均较强,而白榆的抗极化能力最低;相对于林木抗极化能力,土壤的绝对综合极抗比属于中等以上(Ia>0.40)的性质分别为:油松纯林的化学、物理性质,侧柏、刺槐和白榆纯林的所有性质,白桦纯林的生物学、物理和化学性质。     

半干旱区四种典型豆科牧草群落生理生态的分异研究

在黄土高原半干旱地区,植物种群生态的改善是植被建设与生态修复的关键。通过人工植被调查,比较了四种豆科牧草的种群生长的生态差异,初步探讨了牧草生产力与种群生态的可能耦合网络机制。结果表明:基于四种豆科牧草种群的土壤水分含量和垂直下降分布规律,发现沙打旺与苜蓿为高生产力型,红豆草与胡枝子为低生产力型,这可能与它们水分利用状况和豆科牧草本身的固氮或氮沉积的氮汇与源转化调节有关。苜蓿植株生物量表现较高,与其多年生庞大根系充分吸收土壤深层水分有关,反映了根冠生长与土壤条件的耦合是导致遗传特性响应差异的重要原因,因此调整植物根冠关系以增强植物的抗旱适应能力理论上是可行的。相关分析发现生产力、根系生物量、土壤环境(水分和层次)为网络耦联相关,特别是90-100cm的土壤空间水分与根冠比成正相关,这可能说明这个层次(根系的浅层集中分布区)为土壤水库与土壤干层相转变的阈值界面。因此从干旱胁迫条件下建立的适应性生存对策上考虑,苜蓿适宜在干旱立地推广应用,不仅具水土保持功效,而且植被生产力高,应为黄土高原生态恢复和生态建设的重要参考物种。     

黄土残塬沟壑区利用阔叶树种枯落叶对针叶林土壤极化的防治效应

人工纯林的长期连续生长或连栽所引起的土壤极化是导致土壤退化和影响人工林生态系统稳定及可持续发展的重要原因,防治的根本途径是引入其他树种形成针阔混交林或者利用其他树种枯落叶进行根系附近的局部客置。针对在黄土残塬沟壑区的针叶纯林,通过野外采集典型林地腐殖质层土壤和不同森林和城市道路绿化阔叶树种当年枯落叶后进行室内混合培养试验,研究表明:(1)油松枯落叶会引起土壤有机质、有效磷含量、微生物数量增加和脱氢酶、磷酸酶、多酚氧化酶等多种酶活性增强的正向极化,但同时却会引起土壤碱解氮含量和脲酶、蔗糖酶活性降低的负向极化。与小叶杨和沙棘混交或将其枯落叶客置可以明显改善油松林地土壤性质,而柠条、刺槐和辽东栎则反会恶化土壤性质。客置七叶树、紫叶李、泡桐枯落叶可以明显改善油松林地土壤性质,其次为银杏,而其他树种均不适宜。(2)侧柏枯落叶会引起土壤有效磷、速效钾含量、微生物数量增加和蔗糖酶、脱氢酶、磷酸酶、蛋白酶、多酚氧化酶活性增强的正向极化,但同时却会引起土壤碱解氮含量和脲酶活性降低的负向极化。与辽东栎、刺槐混交或将其枯落叶客置可以明显改善侧柏林地土壤性质,其次是沙棘和柠条,而小叶杨则反会恶化土壤性质。客置玉兰、七叶树、法桐枯落叶可以明显改善侧柏林地土壤性质,其次为杜仲、五角枫,而其他树种均不适宜。该研究结果将对于大面积人工纯林改造、混交林营建等方面具有重要的理论指导和实践意义。     

黄土高原油松与其他树种枯落叶混合分解对土壤性质的影响

通过油松及其他10个树种枯落叶单独和混合分解试验,探讨了油松与其他树种枯落叶混合分解对土壤性质的影响及在对土壤性质影响中是否存在相互促进或抑制作用。结果表明:11种枯落叶单独分解均明显提高了土壤脲酶、脱氢酶、磷酸酶活性和有机质、碱解氮含量,但在对土壤速效磷含量和CEC的影响中存在较大差异。油松分别与侧柏、小叶杨、刺槐和白榆枯落叶混合分解对土壤微生物总量的影响存在明显的相互促进作用;油松与沙棘枯落叶混合分解对土壤磷酸酶活性的影响存在相互促进作用,而与侧柏、白桦和白榆枯落叶混合分解对土壤磷酸酶活性的影响存在相互抑制作用;油松与大部分树种枯落叶混合分解对土壤速效钾的影响存在相互促进作用,而对土壤速效磷的影响存在相互抑制作用;油松分别与小叶杨、沙棘、紫穗槐枯落叶混合分解对土壤有机质的影响存在相互促进作用。就土壤性质总体而言,油松与沙棘、刺槐、小叶杨和紫穗槐枯落叶成对混合分解对土壤性质综合表现为相互促进,而与侧柏、辽东栎、白桦、落叶松和柠条枯落叶成对混合分解对土壤性质综合表现为相互抑制。     

黄土丘陵沟壑区典型草被产流产沙特征及其影响因素

退耕还林还草是黄土高原水土流失重要治理措施之一。为探讨自然降雨条件下,不同种类草被种植对坡面产流产沙特征的影响,采用定位观测方法,基于罗玉沟水土保持监测站6种不同草被(小冠花、红豆草、沙打旺、紫花苜蓿、红三叶、鹰咀紫云英)覆盖坡面的野外观测数据,分析了不同降雨条件下各草被覆盖径流小区的产流产沙规律。结果表明：(1)各场次降雨中,小冠花覆盖下的坡面产流量及产沙量均较大,沙打旺和鹰咀紫云英覆盖坡面均较小;(2)除沙打旺和鹰咀紫云英以外的草被覆盖小区产流产沙量均与降雨量和最大降雨强度呈显著或极显著关系;(3)侵蚀性降水依据降雨量、降雨历时和最大降雨强度分为3种类型：Ⅰ雨型(降雨量大、降雨历时长、最大雨强大)、Ⅱ雨型(降雨量、降雨历时、最大雨强均居中)、Ⅲ雨型(降雨量较小、降雨历时短、最大雨强小)。6种草被在不同雨型下产流产沙特性不同,沙打旺和鹰咀紫云英覆盖坡面在不同雨型下产流量及产沙量均较少,小冠花覆盖坡面在不同雨型下产流量及产沙量均较大。综上,不同草被覆盖下的坡面产流产沙规律不尽相同,对不同降雨特征的响应程度也存在差异,小冠花覆盖小区的抗侵蚀能力较差;沙打旺和鹰咀紫云英覆盖小区的抗侵蚀能力...     

北京山区主要人工林枯落物水文效应

为探究北京山区主要人工林枯落物水文效应,以北京市怀柔区汤河口镇庄户沟小流域油松、刺槐、侧柏3种林分为研究对象,利用枯落物现存量样地调查、浸泡实验和抗冲槽法,建立枯落物持水量、吸水速率和浸水时间相关关系,定量研究枯落物层水文效应,结果表明:1)3种林分枯落物现存量和总厚度表现为油松最大,分别为6.37t/hm2和4.0c...     

宁夏六盘山不同森林类型林地的贮水量

 为评价宁夏六盘山不同森林类型的水源涵养生态功能,对宁夏六盘山地区华北落叶松人工纯林、辽东栎天然纯林、白桦+山杨天然混交林和华山松+红桦+白桦天然混交林4种林地枯落物和土壤的贮水特征进行研究。采用样方法和浸泡法测定枯落物不同层次的最大持水量和持水特性,采用环刀法和浸泡法测定土壤水分物理性质和贮水量。结果表明:林地枯落物层饱和贮水量为华山松+红桦+白桦天然混交林最大,华北落叶松人工纯林次之,辽东栎天然纯林其次,白桦+山杨天然混交林最小;除华北落叶松人工纯林枯落物未分解层和华山松+红桦+白桦天然混交林半分解层在浸泡6h时达到最大持水量外,其他森林类型各层次均在浸泡3h时达到最大持水量;土壤饱和贮水量为华山松+红桦+白桦天然混交林最大,辽东栎天然纯林次之,华北落叶松人工纯林其次,白桦+山杨天然混交林最小。     

黄土高原种植不同人工牧草对土壤酶活性的影响

[目的]研究黄土高原人工种植牧草土壤酶活性的变化,为提高黄土高原人工植被的稳定性和土壤肥力提升等相关研究提供科学依据。[方法]以种植3 a的冷地早熟禾、垂穗披碱草、猫尾草、陆地中间偃麦草、紫花苜蓿、沙打旺、红豆草等牧草地为研究对象。分别在3,6,9,12月的0—5 cm和5—10 cm土层取土壤样品,测定的脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶的活性变化。[结果]脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶的活性在0—5 cm土层显著高于5—10 cm土层,但土壤过氧化氢酶活性在这两个土层之间差异不显著。在6月土壤脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶的活性高于3月、9月和12月,但过氧化氢酶的活性差异不显著。7种人工种植的牧草中紫花苜蓿的土壤酶活性表现较高,而种植沙打旺的土壤酶活性较低。土层深度和季节的交互作用对4种土壤酶活性产生极显著影响(p0.01),牧草品种和季节对脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性的具有显著的交互作用。[结论]黄土高原人工牧草地土壤酶活性呈现季节性变化,且种植人工牧草能够有效提高土壤酶活性而改善土壤肥力条件。     

黄土残塬沟壑区阔叶树种枯落叶对针叶林地土壤化学性质的改善效应

为改善人工针叶林地的土壤化学性质退化的问题,通过土壤与枯落叶混合后进行室内培养的方法,研究了黄土残塬沟壑区阔叶树种枯落叶对针叶林地土壤化学性质的改善效应。结果表明:(1)小叶杨枯落叶对侧柏林地土壤碱解氮、有机C和胡敏素的改善效果显著;沙棘枯落叶对油松林地土壤速效磷和侧柏林地土壤pH值、速效磷、速效钾、富啡酸的改善效果显著;柠条枯落叶对油松林地土壤速效钾、有机C、胡敏酸和胡敏素的改善效果显著。(2)对油松林地来说,枯落叶的综合改善效应为:沙棘>柠条>辽东栎>小叶杨>刺槐枯落叶;对侧柏林地来说,枯落叶的综合改善效应为:小叶杨>沙棘>辽东栎>柠条>刺槐枯落叶。     

华北土石山区公路边坡常见植物根系地下分布特征

以京承高速公路（三期）边坡常见植物为研究对象,通过全挖法,调查研究华北土石山区公路边坡常见植物根系地下分布特征。结果表明：1）木本植物根系的总根长和总干质量远远大于草本植物;2）在不同土层,随着地下深度的加深,木本植物的根长和根干质量所占比例逐渐降低,而草本植物沙打旺和紫花苜蓿的则逐渐升高,草本植物高羊茅的根系集中分布在垂直坡面的地下10cm范围内;3）植物总根长的比较结果为胡枝子〉刺槐〉紫穗槐,高羊茅〉沙打旺〉紫花苜蓿;木本植物刺槐和紫穗槐以粗根的根长比例最大,胡枝子细根的根长比例最大,草本植物紫花苜蓿和沙打旺粗根的根长比例最大,高羊茅细根的根长比例最大;4）随着地下深度的加深,刺槐、紫穗槐、紫花苜蓿和沙打旺的主根与边坡夹角逐渐变小,最终贴着岩面顺势向下生长,遇到岩面后会改变其生长方向或扎入岩缝生长;5）高羊茅须根与边坡的夹角约为10°,基本为沿着坡面向下生长,胡枝子无明显主根,地下分布深度较浅,以茎干为中心向坡面四周延伸。     

北京石质山区不同水土保持措施对土壤物理性质及抗冲性的影响——以房山区蒲洼小流域为例

为评价北京山区多年来小流域综合治理的水土保持效果,也为以后小流域治理和植被重建提供理论支撑,以房山区蒲洼小流域为研究地,采用典型样地调查、野外抗冲性实验和室内样品处理的方法,对比分析不同水土保持措施的土壤物理性质、土壤质地和抗冲性.结果表明:随着土层加深,各类措施下土壤密度均呈现增大趋势,总孔隙度和毛管孔隙度呈现减小趋势,而非毛管孔隙度没有明显规律.不同水土保持措施下,土壤密度、总孔隙度和毛管孔隙度均有改善(侧柏林除外),改善程度由好到差依次为:辽东栎次生林＞油松落叶松混交林＞石坎梯田＞油松林＞落叶松林＞灌丛;各类措施下土壤颗粒均以细、中粉粒为最多,分形维数显示各类水保措施土壤通透性均较为良好;相比荒地,各类措施下土壤冲刷量显著减小,径流时间延长,冲刷量依次为油松落叶松混交林(0.82 kg/cm3)＜侧柏林(1.14 kg/cm3)＜落叶松林(1.30 kg/cm3)＜辽东栎次生林(3.91 kg/cm3)＜油松林(5.96 kg/cm3)＜荆条灌丛(10.88 kg/cm3),延缓径流冲刷时间由大到小依次为:辽东栎次生林(55.65 s/m)＞油松落叶松混交林(46.82 s/m)＞落叶松(28.19 s/m)＞荆条灌丛(22.39s/m)＞侧柏林(17.48 s/m)＞油松林(16.94 s/m).土壤抗冲性与细、中粉粒体积分数(正相关)、非毛管孔隙度呈显著(负相关)关系最为密切,由此推出大根径的根系穿插形成的非毛管孔隙对土壤抗冲性是负效应.综上,油松落叶松林混交林提升土壤蓄水持水性能、土壤抗冲性均显示出很大的优势;石坎梯田效果也较好,是小流域治理应首先考虑的2类措施.