不同植被恢复模式对退化花岗岩红壤渗透性和持水量的影响

[目的] 研究不同植被恢复模式对退化花岗岩红壤渗透性和持水量的影响,为该区水土保持和红壤退化地的精准恢复提供理论依据。 [方法] 采用野外调查、室内分析和环刀法,以严重退化花岗岩红壤和自然林为对照,对不同植被恢复模式下退化花岗岩红壤的土壤渗透性和持水量进行研究。 [结果] 不同植被恢复模式和对照样地的土壤渗透性均随土层深度的增加而降低,土壤入渗特征值均表现为：初始入渗率＞平均渗透率＞稳定入渗率;不同植被恢复模式与对照样地比校,土壤渗透性指标和前30 min土壤渗透总量数值顺序为：自然林＞乔灌草＞条沟草灌＞封禁＞低效林改造＞全坡面播草＞严重退化地;0—40 cm土壤持水量的顺序为：自然林＞乔灌草模式＞条沟草灌＞封禁＞低效林改造＞全坡面播草＞严重退化地。0—5 cm土壤渗透性指标和土壤理化指标的冗余分析表明,土壤有机碳、全氮、全磷、速效磷、全钾、速效钾、pH值、粉粒含量是改善土壤渗透性的因子,而土壤硬度、土壤容重、黏粒和砂砾含量是制约土壤渗透性的因子。 [结论] 5种植被恢复模式中乔灌草植被恢复模式是改善土壤渗透性和持水量的最佳模式。     

子午岭地区植被演替的土壤碳汇效应

为明确黄土高原地区植被长期恢复的土壤碳汇效应,采用时空互代的方法,研究子午岭地区150年以来8个植被演替序列的土壤有机碳含量及储量的变化特征,分析影响土壤有机碳储量变化的植被因素。结果表明:从农地演替到气候顶级辽东栎(Quercus wutaishanicaMary.)群落,土壤有机碳含量和储量明显增加,表现为演替前期(草本群落)快速增加,后期(乔木群落)趋向稳定的变化特征。剖面上来看,随着土层加深,土壤有机碳含量迅速减少。0—5 cm土层土壤有机碳含量与5—20,20—40 cm土层差异显著(P＜0.05),表明土壤有机碳积累存在明显的表聚效应。枯落物蓄积量与细根生物量均随演替时间呈现出增加的变化特征,前者更有利于提高土壤有机碳储量。0—5 cm土层与0—20 cm土层土壤有机碳储量与演替时间均存在极显著的幂函数关系,不同土层之间土壤有机碳储量线性相关关系显著(P＜0.001)。植被长期演替具有显著的土壤碳汇功能。未来黄土高原地区林、草地的恢复应根据植被带的分异规律,促进自然演替,以进一步提升该地区的土壤碳汇潜能。     

红壤侵蚀退化地不同生态恢复措施对土壤养分影响研究

以长汀县河田红壤严重侵蚀退化地为研究区,通过野外调查和室内分析,探讨了不同生态恢复措施对红壤侵蚀退化地土壤养分的影响.结果表明:采取6种生态恢复措施之后,改善了土壤的养分状况,土壤有机质、全氮、全磷含量较对照都有明显的提高,其中乔灌草混交、生态果园措施对提高土壤有机质和全氮的效果最好,条沟+草灌措施对提高全磷的效果较好;条沟+草灌措施和施肥治理措施对提高土壤全钾含量有一定效果;统计分析表明,不同生态恢复措施对土壤养分的改善效果大小顺序为:乔灌草混交>条沟+草灌>生态果园>全坡面播草>封禁>施肥措施.     

黄土丘陵区不同恢复年限对天然草地土壤碳库动态的影响

[目的]揭示不同恢复年限的天然草地土壤碳库动态变化及其剖面分布特征,全面认识和理解天然草地恢复下土壤有机库、无机碳库的动态特征。[方法]采用野外调查与室内试验分析相结合的方法,以农田为对照,对黄土丘陵区不同恢复年限(11,16,22和35a)的天然草地土壤有机碳(SOC)、无机碳(SIC)、总碳(STC)的动态变化及其剖面分布特征进行了探讨。[结果](1)天然草地恢复过程中表层(0—10cm)SOC含量随植被恢复年限显著增加,下层(10—100cm)SOC含量随植被恢复年限变化不明显;0—100cm土层SOC储量呈先减少后增加趋势,但仍未达到农田SOC储量的水平。(2)天然草地0—20cm土层SIC含量呈相对脱钙现象,0—100cm土层SIC库储量约为SOC库储量的2.7~4.5倍。土壤无机碳库随植被恢复年限的增加无明显变化,但SIC的剖面分布深度发生改变。(3)土壤总碳库随恢复年限增加无明显变化,0—100cm土层SIC储量在STC库中所占比例约为75.6%~86.0%。[结论]短时间内天然草地的土壤碳汇效应并不明显,碳库增汇效应需要长期的过程。     

毛乌素沙地不同植被恢复措施下土壤理化性质空间分布特征

[目的] 探讨不同植被恢复措施下土壤理化性质的空间分布特征,为半干旱沙区植被恢复提供理论依据。[方法] 以毛乌素沙地西南边缘3种典型植被恢复模式(封育草地、飞播林地和人工柠条林地)为研究对象,以退化草地为对照,通过采集0—40 cm范围内3个土层的土壤,研究了其土壤理化指标和土壤综合肥力。[结果] ①在不同措施下土壤表层(0—10 cm)含水量显著增加,而在深层(10—40 cm)土壤则显著降低;与之相反的是土壤表层容重显著降低,而在深层土壤差异不显著,呈现弱变异;植被恢复显著降低了上层(0—20 cm)土壤pH值,而对20—40 cm土层差异不显著;此外,同一植被类型下随着土层加深土壤含水量(SWC)、容重(BD)、pH值均逐渐增加。②不同措施下土壤有机质(SOM)、全氮(TN)含量显著增加,封育样地SOM最高,飞播样地土壤TN最高,而速效磷(AP)含量显著降低,土壤全磷(TP)、SOM、TN等养分含量具有表聚性,土壤AP和速效氮(AN)含量在不同植被恢复、不同土层之间存在差异性。③土壤综合肥力指数呈现为：飞播样地(0.794)>封育样地(0.662)>对照样地(0.637)>柠条林地(0.603),即土壤质量在飞播样地最高,而在柠条林地最低。[结论] 3种植被恢复模式均对土壤各理化指标有显著影响,不同植被恢复措施导致土壤各指标在垂直剖面上发生不同程度的变异,毛乌素沙地适宜进行飞播造林,而不宜大面积种植人工柠条林。     

南方侵蚀治理区土壤碳分布及主控因素研究

研究侵蚀治理区土壤碳区域分布影响因素对揭示退化土壤有机碳恢复有重要的意义。本文以江西省兴国县侵蚀治理恢复区林地土壤有机碳为研究对象,评价了土壤类型和成土母质对土壤有机碳的影响及其主控作用。结果表明：兴国县侵蚀治理恢复区林地土壤有机碳受土壤类型和成土母质影响显著,其中黄红壤各土层土壤有机碳含量均显著高于红壤;千枚岩发育的土壤有机碳显著高于红砂岩和花岗岩。对比土壤类型和成土母质对土壤有机碳的影响作用大小发现,在表层0 ~ 20 cm土壤类型对土壤有机碳变异解释能力大于30%,成土母质的解释能力约为17%,土壤类型是影响表层土壤有机碳的主控因素;表下层20 ~ 30 cm 土壤有机碳变异的解释能力则表现为成土母质(28.8%)与土壤类型(27.5%)基本相当,同为主控因素。因此,兴国县侵蚀治理恢复区土壤类型和成土母质对土壤有机碳的影响作用不容忽视,合理地分区展开水土保持工作有利于退化土壤的碳恢复。     

花岗岩红壤区不同治理模式土壤抗冲性因素试验

为探讨花岗岩红壤区不同治理模式下的土壤抗冲性特性,得出适用于花岗岩红壤区水土保持效果最优的植被恢复模式,选取红壤丘陵区不同治理模式下的土壤作为研究对象,运用湿筛法、原状土冲刷法,在3种冲刷流量(1.5,2.5,3.5 L/min)下,对不同治理模式的土壤抗冲性规律及其影响因素进行研究。结果表明:(1)不同治理模式土壤抗冲系数由大到小分别为条沟草灌带风水林全坡面播草芒萁地封禁裸露地开垦地。治理措施封禁、风水林、全坡面播草、芒萁地、条沟草灌带的冲刷产沙量处于低水平平衡状态,3种冲刷流量(1.5,2.5,3.5 L/min)下,其变化范围分别为0.01～1.12,0.02～1.53,0.02～2.57 g;CK1和CK2冲刷产沙量最大,其冲刷产沙量变化范围分别为0.08～65.20,0.07～60.56,0.24～80.60 g。(2)条沟草灌带和风水林的土壤总孔隙度、0.25 mm水稳性团聚体含量、根系表面积、体积、根长和生物量分别占所有治理模式的37.08%,80.38%,44.15%,45.12%,52.11%,57.91%。(3)条沟草灌带和风水林的团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、根长密度和根重密度均较大,分别占所有治理模式的55.76%,44.06%,52.18%,54.91%。说明条沟草灌带和风水林水土保持效果较优,研究结果为控制红壤区水土流失和揭示相关侵蚀机理提供参考。     

南方红壤严重侵蚀地不同恢复年限马尾松人工林生态系统碳储量特征

[目的]研究南方红壤侵蚀地不同恢复年限植被生态系统碳库储量,为该地区马尾松人工林制定合理的森林经营方式提供理论支持。[方法]以福建省长汀县河田镇裸地、不同恢复年限(10,20,30a生)马尾松人工林和天然次生林为研究对象,测定不同恢复阶段林地植被和土壤碳库储量。[结果]马尾松人工林植被恢复能够显著提高植被和土壤碳库储量。10a,20a,30a生马尾松人工林与裸地相比生态系统碳库储量分别增加2.80,3.54,8.56倍,但依然低于天然次生林;马尾松人工林植被恢复能够显著提高表层(0—10cm)土壤碳库储量,而对深层土壤碳库储量影响不显著;不同恢复阶段植被和土壤碳库增加速率不同,呈现非线性增加。[结论]南方红壤严重侵蚀地植被恢复能够增加生态系统碳库储量,但该地区土壤碳库的恢复是长期的缓慢过程。今后应加强南方红壤地区森林植被的保护,避免植被过度干扰和破坏而引起严重土壤侵蚀。     

人工樟子松林对毛乌素沙地土壤颗粒组成和固碳效果的长期影响

[目的]探讨人工樟子松林对毛乌素沙地土壤颗粒组成和固碳的长期影响,为综合评价沙地植被恢复的生态环境效应提供科学依据。[方法]选择毛乌素沙地东南缘人工栽植21,36和56 a的樟子松林和流沙地为采样地,对0—30 cm的土壤进行了分层取样分析,以探讨人工林建设对半干旱荒漠区土壤颗粒组成及不同粒级含碳量的长期影响。[结果]随着栽植年限的增加,土壤颗粒呈逐渐细化的趋势,且表层(0—5 cm)细颗粒含量均高于下层(5—30 cm)。造林后土壤有机碳(SOC)和无机碳(SIC)含量均显著增加,最高值分别是流沙地的4.90倍和4.32倍;栽植年限对SOC含量和土壤有机碳密度(SOCD)的影响大于SIC含量和土壤无机碳密度(SICD)。相对于流沙地,各粒级SOC,SIC含量均在栽植56 a样地增幅最大,且均在细砂粒组分中增幅最大。团聚体和粉黏粒有机碳含量与土壤总有机碳含量之间存在显著的线性相关关系(p0.01),粗砂粒和粉黏粒有机碳对总有机碳的贡献率和粉黏粒无机碳对总无机碳的贡献率较为显著(p0.05)。[结论]随着樟子松栽植年限的增加,土壤团聚体、粉黏粒含量和土壤固碳能力均显著提高。     

严重侵蚀退化马尾松林地植被恢复土壤养分的制约性因子

[目的]揭示马尾松(Pinus massoniana)林地植被恢复的土壤养分制约性因子,为严重侵蚀退化马尾松林地植被恢复提供理论依据。[方法]通过在福建省长汀县河田镇花岗岩风化红壤区,植被恢复差异较大的4种马尾松样地的0—5,5—20,20—40cm的土壤养分试验分析。[结果](1)恢复较差的马尾松林地的有机质、全氮、全磷、速效磷、全钾、速效钾含量均较低,土壤保肥能力差,养分易随土壤侵蚀而流失。(2)所有样地的有机质、全氮、全磷、速效磷,速效钾含量变化规律基本上为:恢复较差恢复中等恢复较好恢复好。(3)有机质、全氮、全磷、速效磷,速效钾极显著正相关(p0.01),且在第1主成分上的载荷分别为0.921,0.931,0.974,0.906,0.874。(4)4种恢复样地土壤表层全钾差异不显著,其他层土壤规律不明显,植被恢复好的样地的pH值最小,但是马尾松林下植被生长良好。[结论]有机质、全氮、全磷、速效磷、速效钾植是马尾松林地植被恢复主要制约因子,全钾、pH值不是马尾松林地植被恢复制约性因子。     

花岗岩红壤侵蚀退化地不同治理模式土壤抗蚀性评价

为探究花岗岩红壤侵蚀退化地不同治理模式对土壤抗蚀性的影响，通过野外调查与室内外试验，以长汀县封禁（M1）、乔灌草混交（M2）、全坡面播草（M3）、低效林改造（M4）、条沟草灌带（M5）这5种治理模式的土壤为研究对象，选取开垦地（CK1）和裸露地（CK2）为对照，利用主成分分析法揭示土壤抗蚀性主要影响因子，并结合灰色关联分析和耦合分析对土壤抗蚀性进行综合评价。结果表明：（1）不同治理模式的土壤抗蚀性由强到弱依次为M5 > M2 > M3 > M4 > M1 > CK2 > CK1；（2）> 0.25 mm水稳性团聚体含量和有机质含量是影响土壤抗蚀性的主要因子；（3）土壤抗蚀性与土壤理化性质的灰色关联度较高（0.696），M3的土壤抗蚀性与土壤理化性质之间系统耦合度最高（0.883）。研究结果为花岗岩红壤侵蚀退化地的水土流失治理及生态恢复提供科学依据。     

植被恢复对岩溶石漠化区土壤有机碳及轻组有机碳的影响

[目的]通过分析石漠化治理区不同植被恢复年限对土壤有机碳(SOC)及其组分影响,为该地区石漠化的治理提供一定的基础数据。[方法]以重度石漠化土地作为对照,运用空间代替时间的方法,研究了广西壮族自治区平果县果化岩溶石漠化区植被恢复5,10,15,20a后土壤(0—30cm)SOC和土壤轻组有机碳(LFOC)的变化。[结果]石漠化土地在进行植被恢复后,SOC和LFOC含量明显增加;植被恢复使表层0—10cm的SOC和LFOC储量明显增加,且随着恢复时间的增长逐渐变大,同时植被恢复对表层(0—10cm)SOC和LFOC储量的影响要远高于下层(20—30cm);植被恢复后LFOC储量的增幅远高于SOC储量。[结论]在石漠化区进行植被自然恢复可以有效防止土地石漠化,增加碳的流通。     

植被恢复对侵蚀退化红壤碳吸存的影响

侵蚀退化土壤具有较大的碳吸存潜力,恢复我国大面积退化土壤对增加碳汇具有重要意义。在长汀县河田镇研究了侵蚀退化裸地恢复为马尾松、板栗园和百喜草地后土壤有机碳库的变化,试图揭示植被恢复对土壤有机碳垂直分布的影响,以及侵蚀退化红壤在植被恢复过程中碳吸存潜力和速率。裸地的土壤有机碳含量和储量极低,垂直分布变化不明显;而植被恢复显著增加了土壤的有机碳含量和储量,0~5 cm土层受植被恢复影响最大,40 cm以下土层深度受植被恢复的影响很小,0~20 cm土层是储存有机碳的主要层次。以次生林为参照,裸地土壤的碳吸存潜力为56 t/hm2,而植被恢复后土壤仍约有30~44 t/hm2的吸存潜力。马尾松林、板栗园和百喜草地0~100 cm土层土壤碳吸存量分别为25.234 t/hm2,11.418 t/hm2和15.394 t/hm2,年平均碳吸存速率分别为1.06t/(hm2.a),1.90 t/(hm2.a)和3.08 t/(hm2.a),短期碳吸存速率高于长期碳吸存速率。     

红壤区植被恢复团聚体POC变化归因分析

研究植被恢复条件下土壤水稳性团聚体颗粒有机碳的分布特征及影响因素,为退化红壤区生态系统重建与土壤质量改善提供理论依据。在江西省泰和县植被恢复与重建基地,选取立地条件基本一致的马尾松纯林、湿地松纯林、木荷纯林、马尾松补植木荷、湿地松补植木荷、湿地松—木荷原始混交林6种恢复模式,于2019年通过调查取样和试验分析,探索不同植被恢复模式土壤各粒级水稳性团聚体颗粒有机碳(POC agg)、土壤物理化学性质变化特征及相互关系。结果表明:(1)退化红壤以水稳性大团聚体(>0.25 mm)为主(百分比含量为87%),木荷纯林、马尾松补植木荷林土壤大团聚体含量最低。表层(0—10 cm)土壤POC agg受恢复模式影响最显著(P<0.05),以湿地松纯林POC agg含量为最高(14.44 g/kg);(2)土壤物理化学性质因恢复模式的不同而呈显著性差异,其中湿地松补植木荷林下土壤有机质(SOM)、木荷纯林下土壤全氮(TN)、湿地松纯林下土壤全磷(TP)含量分别为最高;(3)人工针叶纯林中团聚体组成对POC agg影响最大,团聚体组成、SOM和TN是影响POC agg的重要因素(P<0.01),且土层越深关联度显著增加(P<0.01);其中微团聚体(<0.25 mm)POC agg受其直接或间接效应均较高,TN在<0.053 mm粒级团聚体POC agg的影响最大。木荷纯林能明显改善土壤结构和肥力,且湿地松对林下土壤养分尤其是POC agg固持能力较高。结合退化红壤区生态修复实践,以湿地松纯林作为先锋树种进行植被恢复,抚育过程中补植木荷可能会更好地改善土壤性质。     

黄土高原不同林型植被对土壤活性有机碳及腐殖质的影响

为了探讨植被恢复与重建措施对土壤有机碳作用机制的影响,选取延河流域森林区5种典型林型植被作为研究对象,研究黄土高原辽东栎(Quercus liaotungensis)、侧柏(Platycladus orientalis)、丁香(Syzygium aromaticum)、三角槭(Acer buergerianum)和人工刺槐林(Robinia pseudoacacia)植被0-10cm和10-20cm土层土壤活性有机碳组分和土壤腐殖质特征。结果表明,不同林型植被土壤微生物量碳(MBC)含量表现为辽东栎、丁香和侧柏人工刺槐林三角槭。5种林型植被下,丁香群落土壤表层微生物量碳/有机碳(MBC/SOC)最高(0.034 5),其余依次为人工刺槐林、侧柏、辽东栎,三角槭最低(0.003 5),相比于其他林型植被,丁香更有利于土壤碳积累和碳素的有效利用。土壤易氧化有机碳(EOC)含量表现为辽东栎、侧柏三角槭丁香人工刺槐林。土壤有机碳活度即EOC/(SOC-EOC)表现为侧柏、辽东栎三角槭、丁香人工刺槐林,表明人工刺槐林土壤有机碳稳定性较强。人工刺槐林土壤腐殖化度和聚合度显著高于其余4种植被,其0-10cm,10-20cm土层的(HA/SOC)分别是其他植被的4.75~5.7倍和2.57~3.6倍。     

退化红壤肥力恢复性能与土壤性质的关系

研究了自然封禁条件下亚热带地区因水土流失导致的退化红壤肥力恢复性能与土壤性质的关系。结果表明,影响退化红壤肥力恢复主要有水分因素和养分因素,其中水分因素决定了土壤肥力能否自然恢复,对于土层浅薄、砂化严重的土壤,由于蓄水能力极低,季节性干旱使植被和土壤肥力难以自然恢复。土壤肥力的恢复还与土壤本身的养分状况存在着一定的联系,养分较高的土壤,料易恢复植被,促进土壤肥力的提高。     

黄土高原宁南山区土壤养分空间分布特征

[目的]土壤养分含量及其空间分布状况是陆地生态系统健康与可持续发展的重要评价因素,因此分析土壤养分及其空间特征对该区域的土壤养分管理以及土地可持续利用意义重大。[方法]在半干旱的宁南山区选取不同土地利用类型为研究对象,采用地统计学空间插值分析了土壤养分含量及其空间分布特征。[结果]黄土丘陵不同土地利用类型土壤全量养分均处于中等偏下的水平,表层0—20 cm土壤养分含量均高于20—40 cm土层,“表聚效应”明显。整体上,土壤养分含量基本表现为天然草地>柠条>山杏>裸地>梯田>退耕草地,其中天然草地显著高于其他植被类型(p<0.05)。从土壤养分的空间分布可知,土壤有机碳含量呈中部低、南北高的状态;土壤速效磷含量呈中部高,南北低的状态;土壤硝态氮和铵态氮含量变化趋势则是从南到北逐渐递增。[结论]人工种植柠条和山杏有利于改善该地区土壤综合质量水平;因此,退耕还林(草)的生态恢复措施能够持续、有效改善当地的土壤质量状况。     

退化红壤植被恢复中表层土壤微团聚体及其有机碳的分布变化

采用超声波分散分离提取土壤微团聚体 ,通过测定有机碳含量、分析碳稳定性同位素 ,研究了退化红壤在植被恢复下土壤微团聚体粒组分布与有机碳分布 .结果表明 ,植被恢复尤其是豆科 -禾本科植物轮作较快地增加了土壤有机碳储存 ,这种碳存储表现为 2～ 0 .2 5mm团聚体的建成 ,并对微团聚体有机碳的稳定性同位素组成分异产生影响 .本文揭示了我国广泛实施的区域土壤治理和植被恢复措施促进了土壤碳截存 ,可以认为显著地贡献于陆地系统对大气CO2 的汇作用     

封育年限对干旱河谷灌丛土壤理化性质的影响

[目的]探讨不同封育年限对干旱河谷灌丛土壤理化性质的影响,为该地区的天然植被恢复与管理提供理论依据。[方法]采用野外调查和实验室分析相结合的方法开展研究。[结果](1)封育后灌木层的盖度、密度、平均冠幅、高度明显升高,而草本层则相反。(2)随着封育年限的增加,土壤容重呈V形变化,封育13a达到最小值,而群落植被特征、土壤孔隙度、土壤持水量、土壤养分,呈倒V形变化,封育13a达到最大值。0—40cm,封育13a的土壤平均速效N,P,K较未封育草地分别增加26.42%,107.35%,33.92%;全量N,P,K含量分别增加了168.42%,47.62%和31.12%。(3)封育后,土壤理化性质有所改善,具有明显的表聚现象,土壤固碳能力有所提高,土壤有机碳密度表现为:F_(13)F_(22)F_(30)F_5CK;土壤有机碳储量表现为:F_5F_(13)F_(22)F_(30)CK,说明在狼牙刺群落封育恢复过程中,土壤环境有较为明显的改善。(4)采取封育措施后,外界干扰减少,狼牙刺灌丛覆盖度增加,从而增加地上生物量,使生产力得到提升,生物量与封育年限存在线型关系。[结论]采取封育措施后,干旱河谷地带的狼牙刺群落植被特征和土壤理化性质及有机碳密度和储量均优于未封育,植被自然恢复状态良好。     

晋北丘陵风沙区不同植被恢复模式的水土保持效应

通过对山西右玉贾家窑阳坡退耕还林约20年后的4种植被恢复模式(自然恢复草地、油松林、柠条灌丛和油松—柠条林)土壤水分、理化性质、径流量和侵蚀量的测定,探讨了不同植被恢复模式的水土保持效应。结果表明:(1)4种植被恢复模式0—100cm土层土壤平均含水量无显著差异,油松林和自然恢复草地的土壤容重高于油松—柠条林和柠条灌丛,土壤总孔隙度的变化趋势与容重相反;(2)4种植被恢复模式0—20cm土层土壤粒度组成、pH、有机质、铵态氮和速效磷无显著差异,硝态氮和速效钾差异明显(P0.05);(3)4种植被恢复模式径流量没有明显差异,但土壤侵蚀量自然恢复草地和油松林显著高于柠条灌丛和油松—柠条林(P0.05);(4)覆盖度相似条件下,根系密度、近地表植被盖度和枯枝落叶层厚度是影响林草植被水土保持效应的主要因素。