植被恢复对红壤侵蚀区土壤氮组分的影响

为了解植被恢复过程中土壤不同氮组分变化规律,以福建省长汀县典型红壤侵蚀区为研究对象,利用时空互代法,选取5个典型植被恢复阶段样地(裸地、恢复10、20、30年马尾松人工林和天然林)。土壤样品采集后,测定不同土壤氮组分,并探讨了其与土壤养分的关系。结果表明:(1)土壤全氮和有机氮组分(微生物量氮、溶解性有机氮、颗粒有机氮和粘粒有机氮)均为天然林>马尾松恢复20年人工林>裸地。天然林土壤铵态氮含量显著高于其他恢复阶段样地,植被恢复10年后硝态氮含量显著升高;(2)天然林土壤微生物量氮和粘粒有机氮与全氮的比例分别是裸地的5.37倍和2.81倍,并且其两种矿质氮(铵态氮和硝态氮)与全氮的比例也分别是裸地的3.23倍和5.67倍。(3)土壤全氮、有机氮组分和矿质氮与土壤其他养分(全碳、全磷、有机质、碱解氮、速效磷和速效钾)呈显著正相关,说明植被恢复过程中,土壤肥力也逐渐改善。     

衡阳紫色土丘陵坡地植被恢复对土壤酶活性及土壤理化性质的影响

[目的]研究衡阳市紫色土丘陵坡地恢复对土壤酶活性及理化性质的影响,以揭示不同恢复阶段土壤性质的变化、土壤生态系统的恢复/退化机理。[方法]采用时空互代方法,分析草本(Ⅰ)、灌草(Ⅱ)、灌丛(Ⅲ)和乔灌群落(Ⅳ)阶段的0—10cm,10—20cm和20—40cm土层的土壤酶活性和理化性质变化。[结果](1)不同恢复阶段的Patrick指数(R)、Shannon—Wiener指数(H)的大小顺序为:ⅢⅣⅡⅠ,Simpson指数(D)排序为:ⅠⅡⅣⅢ,Evenness指数(E)排序为:ⅣⅢⅡⅠ,各植被地上和地下生物量均显著增加;(2)随着植被恢复过程的进行,土壤含水量(SWC)、土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)、硝态氮(NO-3—N)和有效磷(AP)含量明显上升,土壤容重(SBD)、pH值及根土比(R/S)逐渐减小。随着土壤深度增加,SWC,R/S,SOM以及N,P养分等明显下降,而SBD和pH值逐渐增大;(3)随着恢复进行,脲酶(URE)、蛋白酶(PRO)、碱性磷酸酶(APE)、蔗糖酶(INV)、纤维素酶(CEL)和多酚氧化酶(PPO)活性明显上升,过氧化氢酶(CAT)活性以Ⅲ最高。除PPO和CAT外,其他土壤酶活性随土壤深度加深显著减小。[结论]植被恢复可改善土壤理化性质和提高土壤酶活性。     

植被恢复对土壤团聚体分布及有机碳、全氮含量的影响

植被是影响土壤有机碳含量和土壤结构的重要因素,植被通过凋落物影响有机碳输入的数量和质量,同时有改善土壤结构特别是水稳性团聚体的数量。探讨黄土高原侵蚀地区植被恢复后对土壤有机碳、氮及其团聚体平均重量直径的影响,研究结果显示：土壤有机碳、全氮含量与水稳性团聚体平均重量直径的变化趋势相同,平均重量直径与有机C含量之间有二次多项式关系。植被类型是影响土壤碳、氮含量的关键因素,植被恢复增加土壤养分含量,改善土壤结构和土壤环境。     

侵蚀红壤区植被恢复对表层与深层土壤有机碳矿化的影响

试验研究了典型红壤侵蚀区不同植被恢复年限(0,11,31a)的表层(0—10cm)和深层(60—80cm)土壤有机碳矿化特征。结果表明:深层土壤有机碳84d累积矿化量或潜在矿化量显著低于表层土壤,植被恢复则显著增加了表层和深层土壤累积矿化量或潜在矿化量(P0.05),相关分析显示土壤有机碳累积矿化量或潜在矿化量与WSOC、MBC和SOC显著(P0.05)或极显著(P0.01)相关,表明碳矿化底物数量是决定土壤碳累积矿化量或潜在矿化量的主导因子;对照表层土壤的矿化速率常数(k)高于深层土壤的,植被恢复降低了表层土壤的k值(P0.05),对深层土壤的k值却没有显著影响;而深层土壤矿化率显著高于表层土壤,且植被恢复后均显著降低(P0.05),相关分析显示土壤有机碳矿化率与微生物代谢熵呈极显著的正相关(P0.01),表明微生物碳利用效率是影响土壤碳矿化率的重要因素,而深层土壤微生物碳利用效率显著低于表层土壤,但植被恢复可以改善侵蚀红壤的环境条件,提高土壤微生物的碳利用效率,从而增强土壤固碳能力。     

黄土高原植被恢复对土壤肥力质量的影响研究

在野外调查分析的基础上,测定了沙棘、黄刺玫、油松以及草地和农田的土壤有机质和速效养分,采用新负极差法检验了有机质含量的差异性,结果表明:(1)黄土高原半湿润地区恢复植被能够显著提高土壤的有机质含量,且草地>沙棘>黄刺玫>油松;(2)植被恢复对土壤有机质的提高效益随深度增加而明显减小,土壤有机质有一定表聚性,草地和灌木林植被下更为显著;(3)不同植被类型土壤速效氮均有大幅度增加,土壤速效磷增幅较小;土壤速效钾在草地、黄刺玫植被下有少量增加,沙棘、油松林地却有所下降。     

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     

燕沟流域土壤微生物学性质对植被恢复过程的响应

以黄土高原丘陵区陕北延安燕沟流域为例,研究了退耕地土壤微生物生物量对植被恢复过程的响应。结果表明,随植被恢复年限的增加,植被盖度、多度和物种数均呈现先增加后减少然后又增加的趋势。同对照农地相比,表层(0—5 cm)土壤呼吸速率和土壤微生物生物量均明显增加。表层土壤呼吸速率和微生物量碳、氮、磷分别比对照农地增加31.61%3~60.75%和15.19%5~12.81%、122.91%6~97.15%、193.5%2~068.17%。表层土壤呼吸速率对植被恢复的响应是在植被恢复初期(02~9年),随植被恢复年限的增加而增加;植被恢复305~5年期间,随植被恢复年限的增加而减少;而植被恢复55年以后,又随植被恢复年限的增加而增加。植被恢复过程中,土壤微生物量碳、氮和磷的变化与土壤呼吸速率变化趋势类似。除植被恢复8和16年外,植被恢复年限间的土壤呼吸速率、呼吸熵和微生物量碳、氮、磷均有显著性差异。表层土壤呼吸速率与土壤微生物量氮、磷呈极显著相关,土壤微生物量碳与土壤微生物量氮呈显著相关;而土壤呼吸熵与呼吸速率和微生物量碳、氮、磷相关性不明显。     

植被恢复对土壤抗侵蚀特性影响的研究

通过野外调查和试验分析,研究了子午岭林区植被恢复对土壤物理、化学等一系列抗侵蚀内在特性的影响。表明:在没有人为破坏条件下植被具有很强的恢复与调节功能;植被主要通过改善土壤特性而提高其抗侵蚀能力。植被恢复后的土壤有机质、水稳性团聚体、有效磷、非毛管孔隙度及渗透性等抗侵蚀特性分别较恢复前提高丁6,2.5,6,2和4.5倍,因此其土壤抗冲性指标相应增强了20多倍。     

黄土丘陵区退耕坡地植被自然恢复过程及其对土壤入渗的影响

生态系统自我修复是黄土高原植被恢复的重要途径。以永久性天然草地和三龄沙打旺人工草地为对照,在对黄土丘陵区坡地退耕植被自然恢复过程群落演替、地上部分生物量的增长及其组成动态变化特征调查的基础上,定量分析了不同恢复阶段主要群落下土壤的入渗能力。研究表明,随着植被演替的进展,群落生物量逐步增加,土壤入渗能力显著改善。退耕草地土壤表层0-20cm土壤渗透能力(K10℃)每年可提高0.10mm。植被改善土壤入渗能力的有效深度达40cm。说明黄土丘陵区通过坡地退耕还林还草恢复植被可以改善土壤渗透性能,强化降雨就地入渗,减少水土流失。     

侵蚀型红壤植被恢复后土壤微生物量碳、氮的演变

为了解侵蚀型红壤植被恢复后土壤生物学肥力的变化,采集了持续时间为17年和9年的2个定位试验点土壤样品。分析结果表明:侵蚀型红壤上木荷、杉木造林17年后,土壤微生物量碳、氮上升明显,木荷、杉木林表层(0～0.2m)土壤微生物碳、氮分别比对照增加了11.94,8.85,7.53,4.34倍。种植9年的黑麦草、杉木和胡柚3个处理表层土壤(0～0.2m)微生物量碳也比对照高出2.3～2.7倍,微生物量氮比对照高出0.7～1.4倍。从不同植被土壤比较来看,木荷、黑麦草土壤微生物碳氮比较低,表层土壤分别为7.03和7.24,而杉木土壤其微生物碳氮比相对较高,表层土分别为8.55(17年生)和8.68(9年生)。     

侵蚀区植被恢复过程中土壤有机碳稳定性的研究进展

探究土壤有机碳(SOC)的组成、来源和稳定性机制是深入认识陆地碳汇功能和应对气候变化的关键。“增加土壤碳汇”与“稳定现存土壤碳汇”都是提升陆地生态系统碳固持能力的重要方面,地位同等重要。与“增汇”研究成果丰硕相比,“稳汇”研究相对薄弱。侵蚀区进行植被恢复可以显著促进SOC积累,但由于侵蚀区存在碳素坡面侵蚀损失,其碳素积累效率低于其他生态系统类型区这一重要环节,导致目前有关侵蚀区及其水土保持植被恢复过程中SOC动态变化、稳定性及固持长期有效性等问题尚不清楚,微生物介导的SOC稳定机制尚未充分揭示。通过简要概括侵蚀区植被恢复过程中土壤碳素的积累效益和影响因素,综述植被恢复对土壤SOC及其活性组分稳定性的影响;在简要介绍土壤微生物在调控土壤碳素稳定性重要作用的基础上,梳理了基于微生物“碳泵”理论的土壤有机碳稳定性研究进展,特别是指出了随着植被恢复进程,侵蚀区土壤微生物介导的SOC动态变化,总结现有研究的不足。指出今后需要从研究对象(重点是西南石漠化区和南方红壤丘陵区)、研究内容(土壤微生物介导的SOC稳定状态和机制)、研究手段(借用微生物碳泵的理念,野外典型样地调查与室内培养手段相结合)和研...     

红壤侵蚀地植被恢复后土壤水分特征及其凋落物碳归还模式

[目的]研究退化恢复地土壤水分物理性质和凋落物碳归还的关系,理解不同植被恢复措施的理水调水功能。[方法]采用野外调查与室内分析相结合的方法,研究了南方红壤侵蚀地典型植被恢复模式(柑橘林、封育林、木荷×马尾松林混交林、阔叶林)土壤(0—80cm土层)水分特征及其凋落物碳归还。[结果](1)不同植被恢复模式土壤含水量随土壤水吸力的增大而减小,其剖面平均含水量在15与2.5kPa水吸力条件下相比,下降幅度的大小依次为:柑橘林(45.92%)封育林(45.10%)木荷×马尾松林混交林(38.79%)阔叶林(31.20%);(2)土壤含水量随土层深度的增加而降低,各植被恢复模式在不同水吸力条件下底层(60—80cm)土壤含水量与表层(0—10cm)的相比,柑橘林的变化幅度为30.11%~9.72%,封育林为31.81%~24.46%,木荷×马尾松林混交林为24.46%~5.49%,阔叶林为8.21%~0.24%;在不同土层或不同水吸力条件下,阔叶林土壤含水量下降的幅度均最小;(3)不同模式凋落物碳归还总量大小依次为:木荷×马尾松林混交林(1 915.79kg/hm2)阔叶林(1 414.84kg/hm2)封育林(1 212.32kg/hm2)柑橘林(633.88kg/hm2),阔叶林阔叶碳归还量和饱和含水量均大于木荷×马尾松林混交林,阔叶碳归还量和饱和含水量表现出更大的一致性。[结论]阔叶林土壤保水持水性能最佳,且阔叶碳归还对土壤饱和含水量的影响大于其他组分。     

植被恢复的土壤固碳效应：动态与驱动机制

植被恢复是影响土壤有机碳库动态变化的关键过程之一,阐明植被恢复过程中土壤有机碳的固持动态及其驱动机制,是全球变化下碳循环研究的热点和前沿问题。本文综述了近年来国内外关于植被恢复过程中土壤有机碳固定动态及其驱动机制方面的研究,剖析植被恢复中土壤有机碳固持动态及其影响因素,探讨植物碳输入对土壤有机碳动态变化的影响机制,揭示植被恢复中土壤有机碳固定的物理、化学和微生物驱动机制,并对目前研究中存在的问题进行总结,进而提出关于植被恢复的土壤固碳效应研究,亟需在土壤有机碳组分的动态、微生物结构和功能,以及植物—土壤—微生物对土壤有机碳固持的协同作用机制等方面进一步加强。本综述可为植被恢复与土壤固碳稳定机制研究指明未来的方向,进而为促进我国植被恢复的土壤碳循环研究,科学评价生态系统土壤固碳潜力和有效实施生态系统碳汇管理提供科学参考。     

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。     

侵蚀红壤恢复区植被垂直结构对土壤恢复特征的影响

通过获取典型的侵蚀红壤恢复区植被垂直结构参数及林下土壤属性值,构建归一化土壤恢复指数,研究了植被垂直结构对林下侵蚀土壤恢复特征的影响。结果显示:研究区植被垂直结构与土壤属性特征较侵蚀期均有所恢复,植被垂直结构对侵蚀土壤的恢复影响显著,土壤重组有机碳、全氮和黏粒含量的恢复水平均呈现出纯林林草林灌草的趋势,体积质量顺序相应为林灌草林草纯林。植被投影叶面积指数与归一化土壤恢复指数呈显著正相关(r=0.332*,P0.05)。在投影叶面积指数大于0.2的情形下,土壤恢复特征随植被垂直层次的增多呈正向演变,不同植被结构投影叶面积指数的增大有利于侵蚀区退化土壤质量的恢复,灌草层是侵蚀红壤恢复的重要影响因素。     

毛乌素沙地不同植被恢复类型的土壤碳水效应

[目的] 探讨不同植被恢复类型下土壤有机碳和水分含量特征及其关系,为毛乌素沙地植被恢复类型的选取提供科学依据。[方法] 以毛乌素沙地自然恢复草地及沙蒿、沙柳、沙蒿×沙柳(灌灌混交)、樟子松、沙柳×樟子松(乔灌混交)为研究对象,并以裸沙地为对照,分析不同植被恢复类型对0-5.0 m土层土壤剖面碳、水的影响及其相关性。[结果] (1)植被恢复增加土壤有机碳含量,沙柳×樟子松、樟子松、草地、沙蒿×沙柳、沙柳、沙蒿依次降低,0—0.2 m土层显著高于深层,表现为表聚效应;随着土层深度的增加,各植被类型的有机碳含量逐渐降低;沙蒿、沙柳、沙蒿×沙柳在0.8—2.2 m土层范围内表现为碳损失。(2)不同植被恢复类型在深层均存在不同程度的水分亏缺,主要集中在1.0—3.0 m土层,具体亏缺程度为沙柳×樟子松＞樟子松＞沙蒿×沙柳＞沙柳＞草地＞沙蒿。(3)根系是影响土壤有机碳含量和水分消耗的主要因素;土壤有机碳含量与土壤含水量在0—5.0 m土层范围内负相关。[结论] 植被固存有机碳以消耗深层土壤水分为代价,沙柳×樟子松固定同等单位量的碳消耗水分最少。因此,从土壤固碳和保水2个角度同时考虑,沙柳×樟子松在毛乌素沙地的植被恢复中具有较好的恢复效果。     

库布齐沙漠植被恢复对风沙土壤碳通量与碳储量的影响

为阐明库布齐沙漠植被恢复过程中土壤碳通量的时空动态特征及主控因子，明确土壤有机碳含量和储量的变化趋势，本研究以流动沙地、半固定沙地、藻结皮固定沙地和地衣苔藓混合结皮固定沙地为研究对象，运用静态暗箱–气相色谱法对风沙土壤碳通量及水热因子进行观测，并对土壤有机碳含量和密度进行测定和计算。结果表明，生长季内风沙土壤碳通量变异较大，季节动态与土壤温度基本一致，且随植被恢复碳通量呈递增趋势：混合结皮固定沙地(210.28 mg/(m~2·h))>藻结皮固定沙地(177.45 mg/(m~2·h))>半固定沙地(117.34 mg/(m~2·h))>流动沙地(65.61mg/(m~2·h))；土壤碳通量与各层土壤温度均显著正相关，除流动沙地土壤碳通量与深层土壤含水量显著负相关外，其余样地碳通量均与表层土壤含水量显著负相关；风沙土壤有机碳含量和密度随植被恢复而递增：混合结皮固定沙地(1.32 g/kg,0.94 kg/m~2)>藻结皮固定沙地(1.03 g/kg,0.74 kg/m~2)>半固定沙地(0.45 g/kg,0.36 kg/m~2)>流动沙地(0.27...     

亚热带红壤区不同植被恢复类型土壤有机碳δ13C特征

为探究亚热带红壤区不同植被恢复类型对土壤有机碳周转的影响,本研究以自然恢复草地、马尾松林和木荷林为研究对象,测定植被和土壤有机碳的δ¹³C,探讨不同林分类型对土壤有机碳来源的影响。结果表明,自然恢复草地植被以C₄植物为主,退化草地转变为马尾松林和木荷林后,植被类型以C₃植物为主。2种林分从凋落物δ¹³C到表层土壤有机碳δ¹³C增加幅度超出了正常的增加范围,显示两个林地有机碳来源为原有草地和当前恢复林分的混合物,表层土壤来源于恢复林分的有机碳低于来源于原有草地的有机碳;2个林分土壤有机碳δ¹³C均随着深度增加而不断增大。木荷林土壤有机碳的分解速率低于马尾松林,木荷林中土壤有机碳存留时间高于马尾松林。综上所述,尽管马尾松林土壤有机碳来源于新碳的比例高于木荷林,但木荷林中土壤有机碳分解更慢,因此对马尾松林和木荷林土壤的固碳过程需要更加深入的研究。本研究为退化红壤区植被恢复树种的选择提供了理论依据,丰富了南方退化红壤区植被恢复林土壤有机碳研究。