陕北半湿润黄土丘陵区不同森林群落林下植物多样性比较分析

对陕北半湿润黄土丘陵区不同林地林下植物研究表明,除了杨树林地以1年生植物种为主外,其他林地均以高位芽植物种占绝对优势.林下植物的总盖度大小顺序为刺槐林(100.71%)＞刺槐+油松林(70.95%)＞落叶松林(53.57%)＞侧柏林(45.02%)＞侧柏+辽东栎林、油松+辽东栎林(30.80%～32.60%)＞油松林、白桦林、杨树林、辽东栎林(16.27%～22.35%)＞荒坡草地(11.58%)＞华山松林、华山松+辽东栎林(1.00%～1.34%).灌木层第一优势种类因地而异,并以黄蔷薇(Rosa hugonis)、茶条槭(Acer ginnala)和白刺花(Sophora davidii)最为常见.草本层第一优势植物种类以羊胡子革(Carex rigescens)占绝对优势,其次有冰草(Agropyron cristatum)、胡枝子(Lespedeza formosa)、野棉花(Anemone viti folia)和蒿类(Artemisia)植物.林下植物总的物种多样性指数和大小顺序为:落叶松林(8.37)＞油松+辽东栎林、侧柏林、白桦林、油松林(6.09～6.43)＞侧柏+辽东栎林(5.55)＞华山松+辽东栎林、杨树林(4.58～4.73)＞华山松林、刺槐+油松林(3.28～3.39)＞刺槐林、辽东栎林(2.60～2.76).此外,除了杨树林,其他林地的灌木层物种多样性总体上要大于草本层.不同森林类型的林下植物盖度和多样性的差异,反映出森林群落环境和土壤性质对林下植物数量和物种组成的双重影响,可以作为森林群落环境争土壤性质的重要标识和林地管理的重要依据.     

晋西黄土丘陵区不同人工林下土壤养分性质研究

为了研究晋西黄土丘陵区不同人工林下土壤养分特性之间的异同,在该区选取了4种典型人工林配置模式,对其土壤表层(0～20cm)和下层(20～40cm)土壤的有机质含量、全量养分(N、P、K)以及速效养分(N、P、K)、pH值等进行了测定和比较,并据此分析了不同人工林下土壤养分分布的特性。结果表明:不同人工林模式下养分含量具有明显的层次性,除全K外,几种主要养分均存在表层(0～20cm)高于下层(20～40cm)的特征;通过相关分析和主成分分析发现,土壤有机质和全N、速效N存在极显著正相关关系,4种人工林模式下土壤养分综合得分由高到低依次为针阔混交林、人工阔叶林、人工针叶林和灌木林。     

黄土丘陵区不同植被恢复模式对土壤酶活性的影响

为了解侵蚀环境下植被恢复对土壤酶活性的影响.以典型侵蚀环境黄土丘陵区纸坊沟流域生态恢复30a植被长期定位试验点为研究对象,选取坡耕地为参照,分析了植被恢复过程中土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶及理化性质的演变特征.结果表明,黄土丘陵区的坡耕地由于不合理的人为干扰,土壤理化性质和酶活性较弱,通过植被恢复可以有效的改善土壤肥力,不同恢复模式对土壤酶活性和肥力的改善作用不同,恢复30a,脲酶活性增加33%～213%,磷酸酶活性增加275%～394%,蔗糖酶活性增加70%～210%,纤维素酶活性增加24%～48%,过氧化氢酶增加32%～96%,多酚氧化酶降低23%～29%,淀粉酶变化规律不同.不同植被恢复模式其生物特性不同,对土壤酶活性影响也不同.相关性分析说明磷酸酶、蔗糖酶、纤维素酶和多酚氧化酶与其它因子相关性相对较强,可以作为评价土壤质量的生物学指标.     

黄土丘陵区退耕撂荒地土壤微生物量演变过程

 【目的】土壤微生物量是表征土壤生态系统中物质和能量流动的重要参数,研究黄土丘陵区坡耕地撂荒后微生物量及其活性的变化过程对认识该地区生态恢复过程中土壤质量的演变及其效果评价具有重要意义。【方法】采用时空互代法,以典型侵蚀环境纸坊沟流域生态恢复过程中不同年限的撂荒地为研究对象,选取坡耕地和天然侧柏林为参照,通过室内测试分析,并运用统计和相关分析等方法,研究坡耕地撂荒后土壤微生物量、呼吸强度、代谢商（qCO2）及土壤理化性质的演变特征。【结果】侵蚀环境下的坡耕地土壤微生物量含量偏低,土壤理化性质较差,撂荒后理化性质得到显著改善,微生物量碳（Cmic）在撂荒1 a后显著增大,前7 a较为剧烈,增幅较大,随后呈波动式上升,50 a达到最大值;微生物量氮（Nmic）在撂荒初期增长缓慢,40 a时才达到显著水平,微生物量磷（Pmic）在撂荒初期显著降低,５～7ａ达到最低值,随后逐渐上升,20～25 a时和坡耕地没有显著差异,50 a时达到最大值。撂荒50 a时土壤Cmic、Nmic和Pmic分别较坡耕地增加166%、146%和52%,但仅为侧柏林的43.42%、45.06%和51.47%。呼吸强度在撂荒初期迅速增加,随后趋于稳定,与侧柏林差异不显著。qCO2在撂荒初期显著升高,随后波动式降低,50 a后达到最低值,仍显著高于天然侧柏林。相关性分析显示,微生物量碳、氮、磷、qCO2与土壤养分显著相关,Cmic、Nmic、Pmic、有机碳、全氮、碱解氮和速效钾随撂荒年限呈一次线性增长。【结论】侵蚀环境下的黄土丘陵区坡耕地撂荒后可在一定程度上通过生物的自肥作用恢复土壤肥力和增加微生物量,但恢复到破坏前该地区顶级群落时的土壤微生物量和理化指标的过程相对于林地开垦后的土壤肥力退化要漫长的多。     

黄土丘陵区不同种植年限沙棘人工林土壤可溶性氮组分时空变化特征

为探究黄土丘陵区不同种植年限沙棘人工林对土壤可溶性氮组分积累的季节和坡位动态变化的影响,以志丹县金丁镇不同时间种植沙棘人工林（20年生、15年生、5年生）为研究对象,以荒草地为对照,采集0~20 cm土壤样品,分析土壤可溶性氮组分含量和比例的季节和坡位动态变化。结果表明,沙棘人工林可显著增加土壤硝态氮、铵态氮和可溶性有机氮（soluble organic nitrogen,SON）含量,沙棘人工林种植年限越长,土壤可溶性氮养分增加越明显。沙棘人工林土壤硝态氮、铵态氮和SON分别比荒草地增加109.72%、112.27%和19.62%。土壤可溶性氮组分存在显著的季节性动态变化,土壤SON春冬季（84.46 mg·kg^-1）较高,夏秋季（37.89 mg·kg^-1）较低,硝态氮春夏季（7.37 mg·kg^-1）较高,冬季（6.75 mg·kg^-1）较低,铵态氮秋季（6.58 mg·kg^-1）较高,其他季节变化不明显。土壤SON季节变化规律与硝态氮变化规律相反。土壤可溶性氮组分在坡位间的变化规律为坡下最高,坡上较低,坡下的硝态氮、铵态氮和SON分别比坡上高28.7%、3.89%和20.3%。土壤可溶性氮组分以土壤SON为主,占土壤TSN平均为81.1%,其次是土壤硝态氮,平均为10.0%,土壤铵态氮所占比例最低,平均为8.9%。在陕北黄土丘陵区,营造沙棘林能有效提高土壤氮素,并且林龄越长,土壤可溶性氮素提升越明显。     

黄土丘陵区人工林土壤有机碳的垂直分布特征

对黄土丘陵区刺槐和油松人工林的根系生物量、土壤有机碳含量及其土壤全氮进行了测定,分析了土壤有机碳和根系的垂直分布特征。结果表明,刺槐和油松人工林之间以及同一林分的不同林龄之间,根系生物量有明显差异。2种人工林表层土中有机碳含量不同,差值为{0.470%},10-20 cm土层有稍微差异,差值为0.075%,其他各层差别不明显,差值均小于0.023%。在不同林龄之间,除20 cm以上土层,幼林和成林之间的土壤有机碳含量有差异外,其他各层几乎没有差异。说明土壤有机碳的积累受诸多因素的影响,根系对土壤碳的积累有一定影响,但影响程度不大。人工林土壤全氮与土壤有机碳含量之间呈显著的线性正相关。     

黄土丘陵区不同类型生物结皮下土壤微生物的分布特征

【目的】分析黄土丘陵区不同类型生物结皮的发育特征及土壤微生物的分布特征,以明确生物结皮形成过程对土壤微生物的影响。【方法】采用野外调查和室内分析相结合的方法,调查黄土丘陵区浅色藻结皮、深色藻结皮、藻+少量藓结皮、藓+少量藻结皮及藓结皮5类生物结皮的发育特征,并测定生物结皮层及结皮下0~2cm土层的土壤微生物数量和化学性质,最后分析了不同生物结皮发育特征和土壤化学性质与土壤微生物数量之间的相关性。【结果】研究区浅色藻结皮、深色藻结皮、藻+少量藓结皮、藓+少量藻结皮及藓结皮的结皮厚度分别为1.13,3.26,6.31,8.91,12.61mm,藻盖度分别为100%,98.67%,71.61%,27.33%,7.80%,藓盖度分别为0%,0.80%,24.90%,65.87%,81.30%。不同类型生物结皮土壤细菌数量占微生物总数的比例为53.12%~72.09%,放线菌所占比例为27.49%~46.80%,真菌所占比例为0.08%~0.92%。在生物结皮层,土壤微生物总数和细菌数量从浅色藻结皮到藓结皮总体呈增加趋势,藓结皮土壤细菌、放线菌和真菌数量显著高于其他生物结皮;在结皮下0~2cm土层,土壤微生物总数和放线菌数量表现为藓结皮浅色藻结皮深色藻结皮藓+少量藻结皮藻+少量藓结皮,藓结皮土壤细菌、放线菌和真菌数量显著高于其他生物结皮。在生物结皮层,藓结皮土壤细菌比例较藻结皮有所增加,放线菌比例相应减少,藓结皮真菌比例最高;藓结皮下0~2cm土层真菌比例显著大于其他生物结皮。垂直分布上,生物结皮层土壤细菌数量和比例、真菌数量和比例均大于结皮下0~2cm土层,但放线菌数量和比例小于结皮下0~2cm土层。在生物结皮层和结皮下0~2cm土层,不同类型生物结皮土壤化学性质存在明显差异。生物结皮层微生物总数、细菌数量和比例、真菌数量与藓盖度和结皮厚度呈显著或极显著正相关关系,放线菌比例与藓盖度和结皮厚度呈显著负相关关系。土壤微生物总数、细菌数量和比例、真菌数量和比例与土壤碳氮含量、碳氮比、电导率呈显著或极显著正相关关系,细菌数量和比例、真菌数量和比例与土壤pH值呈显著或极显著负相关关系。【结论】生物结皮对半干旱地区土壤微生物具有重要影响,藓结皮较其他生物结皮可显著提高土壤微生物数量。     

亚热带红壤丘陵区5种人工林对土壤性质的影响

【目的】探讨亚热带红壤丘陵区5种不同人工林对土壤性质的影响。【方法】以亚热带红壤丘陵区的纯杉木林(Cunninghamia lanceolata,CL)、杉木马尾松混交林(Cunninghamia lanceolata-Pinus massoniana,CLPM)、杉木樟树混交林(Cunninghamia lanceolata-Cinnamomum camphora,CLCC)、天然次生林(Natural secondary forest,NF)与纯马尾松林(Pinus massoniana,PM)作为研究对象,通过调查取样与实验分析相结合的方法,分析5种人工林地中不同土层(0~20、20~40和40~60cm)土壤的理化性质、酶活性与微生物学性质的变化。【结果】(1)有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、速效钾(AK)、碱解氮(AN)含量在NF土壤中最高,CLCC土壤次之,CLPM、CL和PM土壤较低;0~20cm土层SOC、TN、AN、TP、TK和AK含量显著高于20~40和40~60cm土层,20~40和40~60cm土层间的土壤养分含量差异不显著;(2)脲酶(URE)、蔗糖酶(INV)和多酚氧化酶(PPO)活性以NF土壤最高,CLPM和CLCC土壤次之,CL和PM土壤最低;0~20cm土层URE、INV和PPO活性显著高于20~40和40~60cm土层,20~40和40~60cm土层间土壤酶活性差异不显著;(3)NF和CLCC土壤的微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)、土壤基础呼吸(SBR)、土壤有机碳(SOC)含量和土壤微生物对基质的利用效率高于其他树种的林下土壤。【结论】CLCC较CL、PM和CLPM可明显改善土壤性质,是该地区理想的造林模式。     

黄土丘陵区柠条人工林土壤呼吸速率对碳输入方式改变的响应

凋落物和植物根系作为土壤碳储量的主要植物性碳源,其质及量的改变可影响土壤碳汇功能。以黄土丘陵区柠条人工林为对象,设置移除凋落物、双倍凋落物、切根、移凋切根和保持原状5种碳输入方式,利用LI-8100土壤碳通量测量仪测定生长季（5-10月）土壤呼吸速率,以期阐明柠条人工林土壤呼吸速率对碳输入方式改变的响应。结果表明:1）各碳输入方式5-10月土壤呼吸速率呈单峰趋势,均在7月最高,10月最低;相比保持原状,双倍凋落物下5-10月累计土壤呼吸速率增加了22.73%,而移凋、切根和移凋切根的5-10月累计土壤呼吸速率分别减少27.57%、40.90%和33.83%;2）根系呼吸、凋落物呼吸和土壤矿质呼吸对土壤呼吸的相对贡献率由大到小分别为土壤矿质呼吸(68.58%)>根系呼吸(38.41%)>凋落物呼吸(24.65%);3）各碳输入方式下土壤呼吸速率与土壤温度呈显著指数相关,而与土壤湿度的二次关系不显著;土壤温度和湿度的双变量复合模型对土壤呼吸速率月变化解释率53%~93%,高于土壤温度和湿度的单因子模型对土壤呼吸速率月变化解释率53%~74%和0.6%~23.2%;相比保持原状,去凋、双倍凋落物、切根和移凋切根均降低了土壤温度敏感性。研究表明,柠条人工林地表凋落物的积累过多可能减弱土壤碳汇功能。     

毛乌素沙地东南部人工林土壤生物学特性

选取毛乌素沙地东南部8种不同人工林为研究对象,以流沙为对照,对林地土壤的微生物数量和酶活性以及二者之间的相关性进行了分析.结果表明,研究区土壤微生物数量表现为细菌＞放线菌＞真菌;各人工林土壤微生物数量与酶活性均较流沙有显著提高;0～20 cm土层土壤细菌数量油松、侧柏和柠条林地较高;新疆杨林地0～20 cm土层土壤放线菌、真菌数量和各项酶活性均高于其他林地;土壤微生物数量与酶活性之间呈显著或极显著正相关.在沙地营造人工林能够有效提高土壤微生物数量和酶活性,改善土壤质量状况.从土壤生物学特性角度考虑,毛乌素沙地东南部最适宜营造的人工林树种为新疆杨和油松.     

黄土高原中部半湿润丘陵区不同树种林地土壤团聚特征的比较

[目的]研究不同树种森林植被对土壤团聚特征的影响。[方法]以地处黄土高原中部半湿润丘陵区的黄陵县双龙林场为对象,研究了不同树种针阔叶纯林和混交林土壤的团聚体数量特征、团聚体的水稳性特征及团聚体水稳性与腐殖质组成的关系。[结果]不同林地土壤团聚体的分形维数为2.21～2.54,重量平均直径为2.07～4.86mm,几何平均直径为1.04～1.69mm,粒径均匀度指数为0.76～0.97,分形维数的大小顺序依次为华山松×辽东栎〉华北落叶松〉侧柏×辽东栎〉华山松〉白桦和油松〉侧柏〉刺槐×油松〉油松×辽东栎〉刺槐。土壤团聚体的水稳性指数为14.28～24.77,针阔混交林地土壤团聚体水稳性在0.01水平显著大于相应树种纯林土壤团聚体水稳性（侧柏除外）,纯林林地土壤团聚体水稳性指数的大小顺序为侧柏〉华山松〉油松〉华北落叶松〉白桦〉刺槐。土壤团聚体水稳性与有机碳质量分数相关性在0.05水平显著。通径分析表明,腐殖质中的富啡酸对土壤团聚体的水稳性贡献最大,胡敏酸对土壤团聚体的水稳性起了较大的制约作用。[结论]该地区营造侧柏和华山松林有利于提高土壤团聚体的水稳性,二者可以作为防护林和用材林的首选树种。     

黄土高原不同人工生态林对土壤主要营养元素的影响

以黄土高原地区典型流域人工生态林为研究对象,以土壤有机质和主要营养元素的理化特性为评价指标,研究了不同人工生态林对林地土壤营养元素含量的影响.结果表明,造林后侧柏幼龄林有机碳、全氮和水解氮质量分数均下降,降低率分别为45.73%、30.00%和34.57%,全磷、全钾质量分数分别降低了4.41%和5.61%,但磷、钾的速效成分较先前提高了96.04%和10.71%;刺槐幼龄林0＜土壤深度h≤10cm有机碳质量分数有明显的上升,10cm＜h≤80cm变化均不明显,但0＜h≤80cm总体降低了4.96%,全氮和水解氮质量分数分别降低18.33%和36.31%,全磷、全钾质量分数几乎无变化,但磷、钾的速效成分较先前分别提高了80.77%和12.28%.可见,8年生的刺槐和侧柏对土壤营养元素都有不同程度的影响,其中侧柏林对土壤营养元素的重组效应优于刺槐林.     

甘肃泾川不同林龄人工刺槐林的土壤水分-物理特性及渗透性研究

【目的】通过对人工刺槐林的土壤水分-物理性质及渗透性进行分析,评估陇东黄土高原泾川县中沟小流域人工刺槐林土壤水文功能,为该地区生态恢复工程建设和流域水土资源管理提供理论参考。【方法】采用环刀法测定不同林龄(20、25、30和35 a)人工刺槐林的土壤水分-物理性质及渗透性。【结果】在0~100 cm土层,不同生长阶段刺槐林土壤容重(g/cm3)均值变化大小依次表现为:25 a(1.330)30 a(1.253)20 a(1.170)35 a(1.161);35 a生样地土壤的饱和蓄水量、毛管蓄水量及最小蓄水量均最大,25 a生样地的最小;4种林龄刺槐林土壤初渗速率的变化范围为2.045~4.718 mm/min,35 a生刺槐林土壤初渗速率最大,且不同林龄间的变化规律与土壤非毛管孔隙度的变化规律基本一致。【结论】35 a生刺槐林的土壤持水能力与渗透性较好,20 a和30 a生次之,25 a生最差。     

黄土高原人工植被与其水分环境相互作用关系研究

以黄土高原半湿润区为代表,就主要人工植被对土壤水分影响现状及其原因,分别立地条件类型,进行了广泛调查与定点测定．结果表明,各种人工植被均有导致深层土壤干化的可能．干化层的出现,是人为高密度粗放经营,造成了水分长期亏损的累积结果．它的存在已对林木的生长及林分的稳定构成了威胁．经对残塬沟壑区人工林地水分年际变化规律进行定位观测,以及对该区土壤、气候特点的分析,认为由于特殊的自然条件,该区森林植被难以发挥涵养水源的生态功能．     

不同降雨量下的黄土高原土壤侵蚀特征分析

利用地理信息系统技术对黄土高原土壤侵蚀空间数据和降雨量等级数据进行了空间叠加统计分析。研究表明,在降雨量等级为1时,黄土高原土壤侵蚀主要以水-风混合侵蚀为主,占整个侵蚀的55.76%。在降雨量等级为2和3时,水蚀和风蚀占整个侵蚀的比例较接近。在降雨量等级为4、5和6时,主要以水蚀为主,分别占整个侵蚀的82.54%、98.66%和99.53%。在降雨量等级为7时,土壤侵蚀全部为水蚀,占整个侵蚀的100%。冻融侵蚀出现在降雨量等级为2到6时,占整个侵蚀的比例均不大。在降雨量等级为4时,水蚀、风蚀和水-风混合侵蚀的土壤侵蚀指数均比其它降雨量等级的土壤侵蚀指数大,分别为406.84、665.94和723.78,土壤侵蚀最严重。黄土高原降雨条件的变化对土壤侵蚀状况的变化表现出明显的影响。     

黄土区生物土壤结皮对土壤生物学性质的影响

试验选取偏关境内有代表性且立地条件相似的3个林龄组油松林,在林内采集不同厚度生物土壤结皮黏连的土壤,以及其下覆盖的不同层次土壤,通过对土壤微生物数量和酶活性的测定,探究生物土壤结皮对土壤生物学性质的影响.结果表明:1)生物土壤结皮覆盖下土壤的生物学性质明显优于无结皮覆盖的土壤,中结皮改良土壤生物学性质效果最佳;2)0～5 cm土壤层(含结皮层)中微生物数量约占20 cm以上土层的50％;3)结皮层土壤的土壤生物学性质明显优于结皮下层土壤,生物土壤结皮对土壤生物学性质的影响主要表现在结皮层及其下0～10 cm土层中.     

黄土高原人工林地土壤水分亏缺研究

在对黄土高原林地土壤水分有效性分级的基础上,提出了林地土壤水分亏缺的评价方法与标准.分析和评价黄土高原人工林地土壤水分亏缺变化及其亏缺度,对于调控水分关系,解决水分供需矛盾具有重要的指导意义.结果表明,黄土高原人工林地土壤水分供耗矛盾突出,不同植被地带人工林地水分亏缺度表现为森林带<森林草原带<典型草原带,亏缺度由森林带的不亏缺逐渐增大到典型草原带的61.52;阴坡水分亏缺度小于阳坡,坡下部小于上部,缓坡小于陡坡;土壤剖面的水分循环活跃层亏缺度要远小于强烈耗水层,最大相差达66.67;林地土壤水分的动态变化具有明显的季节变化性,雨季时一般供水量大于耗水量,林地水分亏缺程度较轻,但雨季前植被蒸腾耗水较强,水分供需矛盾突出,亏缺程度较重.     

黄土丘陵沟壑区人工刺槐林土壤水分物理性质

为黄土丘陵沟壑区退耕地的植被恢复重建及生态环境建设评价提供科学依据,对晋西黄土丘陵沟壑区不同密度的刺槐人工林土壤水分物理性质的变化进行了研究。结果表明:刺槐林分的土壤平均密度都低于农田,密度为1 600株/hm2的林分土壤密度最小,为1.225 9 g/cm3;土壤密度随土壤深度的增加而增大;刺槐林分的孔隙度和通气度都大于农田,退耕还林后,土壤质量明显得到改善,密度为1 600株/hm2的林分孔隙度最大。刺槐林分土壤持水量都要好于农田,土壤平均最大持水量和毛管持水量随林分密度的增大先增加后减少,密度为1 600株/hm2的林分持水性能最好;持水量随土壤深度的增加而下降。密度为1 600株/hm2的刺槐林土壤饱和蓄水量和非毛管蓄水量最高,分别为558.12和52.45 mm,水源涵养能力最强;土壤表层蓄水能力好于中、下层;密度为1 800株/hm2的刺槐林土壤涵蓄降水量和有效涵蓄量最大。     

黄土丘陵区不同农田类型土壤碳库管理指数分异研究

以纸坊沟流域不同农田类型土壤为研究对象,分析土壤有机碳、活性有机碳、非活性有机碳及碳库管理指数的演变特征。结果表明,黄土丘陵区不同农田类型土壤碳库各组分含量差异较大,其中活性有机碳是总有机碳的主要部分,占总有机碳的58.0%～79.6%,是碳库变化的主要因素。不同农田类型土壤有机碳、活性有机碳、非活性有机碳含量变化规律一致,大棚菜地最高,其次是川地、梯田和坝地、沟台地,坡耕地最小。不同农田类型土壤碳库活度、活度指数、碳库指数和碳库管理指数差异明显,变化规律相似,相对于坡耕地,各指数增加明显,其中大棚菜地增幅最大,其后从大到小依次是川地、梯田、坝地、沟台地,表明其他几种农田类型经营管理较坡耕地更为科学。相关分析表明,有机碳、活性有机碳、非活性有机碳、碳库指数、碳库管理指数与土壤主要肥力因子相关性密切,可以作为该地区农田类型土壤肥力的监测指标因子。