黄土高原南部半湿润残塬沟壑区人工纯林土壤性质极化研究

为充分认识黄土高原南部半湿润残塬沟壑区主要人工纯林土壤性质的极化趋势,采用多样地多样点混合取土法,对该区进入后期成熟生长期的油松（Pinus tabulaeformis）、侧柏（Platycladus orientalis）和刺槐（Robinia pseudoacia）等人工纯林,以及相同立地条件下植被充分覆盖、生长旺盛的天然草地（对照）土壤性质进行测定。结果表明：油松林土壤物理性质弱度恶化（极化度Pr为-9．26％）,有偏酸性发展的趋势,中度贫养化（Pr为-11．54％）,部分酶活性中度恶化（Pr为-12．88％）,微生物总数量有所增加;侧柏林土壤物理性质有恶化趋势,pH值保持基本稳定,弱度贫养化（Pr为-8．24％）,部分酶活性尚未发生明显极化,微生物总数量保持基本稳定;刺槐林土壤物理性质呈中度恶化（Pr为-12．74％）,pH值保持基本稳定,中度贫养化（Pr为-12．77％）,部分酶活性弱度恶化（Pr为-8．89％）,微生物总数量保持基本稳定;各种土壤性质的绝对综合极化程度表现为微生物数量组成最为敏感,酸碱性相对变化缓慢。可见,长期生长或多代连栽的人工纯林土壤性质存在极化和退化的危险。     

一个新概念:人工纯林土壤性质的极化

在综合分析人工纯林土壤退化过程和原因的基础上,尝试性地提出了土壤性质极化的新概念,即由于单一树种的长期连续生长或连栽,使土壤性质偏离原平衡态并朝某个方向非平衡或极端化发展的趋势,且认为它是造成人工纯林连栽障碍的根本原因;建立单指标和综合指标的土壤极化指数模型,提出人工纯林土壤极化程度的分级标准和分类体系,并应用该模型研究了黄土高原南部残塬沟壑区刺槐(Robinia pseu-doacaciaL.)人工纯林的土壤性质极化问题,结果表明其属于旱化兼贫养化极化类型。     

秦岭北山几种典型人工纯林土壤性质极化问题研究

由于人工纯林中树种生物生态学特性的单一性、对养分吸收利用的选择性和对环境效应的特殊性,土壤性质往往呈现偏离原平衡态并朝某个方向非平衡或极端化发展的趋势被称为土壤极化,它是导致土壤退化的根本原因之一。根据对秦岭北山日本落叶松(larix kaempferi)、油松(Pinus tabulaeformis)、灰楸(Catalpa fargesii)和锐齿栎(Quercus.aliena var.acuteserrata)等几种典型人工纯林土壤性质的测定结果表明,在由天然草地向针叶林地的发展过程中,土壤物理性质在恶化,并且有偏酸化的趋势,土壤养分发生贫瘠化,土壤微生物数量减少,但部分酶活性有所改善;而在由天然草地向阔叶林地的发展过程中,土壤物理性质和生物学性质呈改善的趋势,酸碱性偏向中性化,土壤养分出现富集化或两极分化。在由天然草地向人工林地的发展过程中,各种土壤性质的绝对综合极化程度一般表现为酶活性>微生物量>养分含量>物理性质>酸碱性的规律。其中,土壤物理性质极化程度一般表现为针叶林地大于阔叶林地,微生物量极化程度一般表现为针叶林地小于阔叶林地,而土壤养分含量和酶活性的极化程度因林地而异,并以灰楸林地为最大,锐齿栎林地为最小。     

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是沙打旺、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是苜蓿、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是苜蓿、草木樨和红豆草。     

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。     

长白落叶松纯林改造对林地土壤性质的影响

以黑龙江省林口林业局长白落叶松纯林带状伐后栽植阔叶树种形成的针阔混交林为对象,研究水曲柳、长白落叶松—水曲柳、长白落叶松、长白落叶松—胡桃楸与胡桃楸等5种林带下土壤的物理性质、养分状况和微生物数量。结果表明：长白落叶松纯林改造成针阔叶混交林初期,土壤密度随土层深度增加而显著增加,土壤孔隙度则随土层深度增加而显著降低,林带间差异不显著;各林带有机质含量、养分元素全量及速效养分含量均随土层加深而显著减少,但全K含量变化不明显,阔叶林带及针阔林带土壤养分含量多高于落叶松林带,0-10 cm土层的全N、全P与全K含量最大分别提高13.99%、8.00%与11.23%,水解N、有效P与速效K含量最大分别提高18.84%、12.37%与6.71%;土壤细菌、真菌与放线菌主要集中在0-20 cm土层,且随土层深度增加而减少,阔叶林带及针阔林带土壤微生物总量均高于落叶松林带,大小顺序为水带〉落-水带〉落-胡带〉胡带〉落带。研究结果可为长白落叶松纯林改造提供科学依据。     

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。     

黄土高原丘陵区不同土地利用方式对土壤理化性质的影响

对晋西北黄土高原丘陵区持续利用30年的小叶锦鸡儿人工林、农田、杨树林、小叶锦鸡儿和杨树的混交林地以及撂荒地的土壤理化性状进行了研究。结果表明,不同土地利用方式对土壤理化性质影响很大。小叶锦鸡儿和杨树的混交林以及小叶锦鸡儿人工林可以降低土壤容重,提高土壤酶活性、有机质和全N含量,从而改善土壤肥力。混交林和小叶锦鸡儿人工林的土壤培肥作用高于杨树纯林。粗放的农业耕作措施提高土壤容重,降低土壤养分含量,使土壤退化。撂荒地一定程度上可以起到培肥土壤的作用。在黄土高原丘陵区,种植小叶锦鸡儿人工林以及小叶锦鸡儿和杨树的混交林是较好的生态重建和植被恢复方式。     

石灰岩山地侧柏纯林非生长季土壤氮矿化研究

为探明石灰岩山地侧柏纯林非生长季土壤氮矿化能力,采用PVC管原位培养法对济南南部山区石灰岩山地人工恢复不同年限(5,10,25年)的侧柏纯林土壤的氮矿化能力进行研究。结果表明:3种不同恢复年限侧柏纯林NO3--N含量先升高后降低然后再有所升高,NH4+-N含量变化没有明显的规律性。其净硝化速率和净氮矿化速率均在11月份达到最大值,分别为(0.07±0.04)mg/(kg.d),(0.11±0.01)mg/(kg.d),(0.15±0.02)mg/(kg.d)和(0.15±0.04)mg/(kg.d),(0.29±0.02)mg/(kg.d),(0.33±0.03)mg/(kg.d)。石灰岩山地侧柏纯林土壤的净氮矿化速率与土壤湿度表现为二次函数关系,但随湿度增加,土壤净氮矿化能力降低。土壤净氮矿化与土壤pH值呈显著负相关(r=-0.452,p=0.018),与土壤有机碳含量、微生物量碳含量和C/N比均呈正相关关系,但相关性不显著(r=0.076,p=0.707;r=0.374,p=0.055;r=0.337,p=0.086)。非生长季石灰岩山地侧柏纯林土壤有较强的氮转化能力,气温变化所导致的土壤环境因素对氮矿化有显著影响。     

河北雾灵山5种人工纯林土壤养分综合评价

通过河北雾灵山5种人工纯林的土壤养分分析,研究了不同林分类型对土壤pH值、有机质、全量养分和速效养分的变化,并对不同土壤养分进行了主成分分析。结果表明:5种不同林分类型的土壤pH值均为弱酸性,其变化范围为4.61～6.31;不同土层土壤有机质表现为:表层（0—10 cm）> 中层（10—20 cm）> 下层（20—40 cm）,有机质均值在2.53～9.60 g/kg之间;土壤全磷含量均值为0.20～0.70 g/kg;土壤全氮含量均值为2.38～3.45 g/kg;土壤速效钾含量均值为67.54～169.88 mg/kg;土壤速效磷含量均值在0.84～6.84 mg/kg之间;土壤碱解氮含量均值在65.68～147.88 mg/kg之间;不同林分类型土壤养分综合效应评价,白桦纯林最大,为1.122;落叶松纯林最小,为-0.819。综合来看,随土层厚度增加土壤养分含量减少;阔叶林土壤养分含量大于针叶林。     

晋西北黄土丘陵区小叶锦鸡儿人工灌丛土壤水分动态研究

土壤水分是黄土丘陵区植被成活与正常生长的关键因素。对黄土丘陵区不同生长年限小叶锦鸡儿灌丛及其撂荒地土壤水分的动态监测表明,随种植年限延长,小叶锦鸡儿灌丛下土壤水分含量呈持续下降趋势,40年灌丛下土壤含水量明显低于20年和10年的小叶锦鸡儿灌丛,且所有种植年限的灌丛土壤含水量均低于撂荒地。从周年内土壤水分季节变化看,整体呈下降趋势,4~6月不断降低,6~7月达到最低值,8~10月逐渐回升。对0~200cm土体剖面土壤水分分布研究表明,随种植年限增加,小叶锦鸡儿灌丛各深度土层土壤含水量呈递减趋势,在40~80cm土层随种植年限增加土壤含水量减少幅度明显。整个生长季各年限灌丛的土壤水分循环水平不高,40年灌丛只有4.63%,与撂荒地比较相差2.92%,而各年限灌丛土壤水分表观平衡均表现为亏缺状态。表明目前黄土丘陵区人工种植的小叶锦鸡儿灌丛土壤水分环境不容乐观,长期处于水分胁迫状态,不利于其生存生长,存在灌丛衰退甚至死亡的风险。     

Soil properties and soil water conditions in the yangjuangou catchment of the chinese loess plateau

Soil properties and soil water conditions were assessed for different land use (forest, arable land, grassland) on a silty Calcaric Regosol in the Yangjuangou Catchment of the Chinese Loess Plateau. The loess here is unimodal, poorly sorted with abundant coarse silt, has very low dry bulk density (1.11?–?1.38?g cm^???3) and little organic carbon content (1.6?–?3.7?g kg^???1). The soils are hydrophilic, have high porosity (0.5?–?0.55 cm^3?cm^???3), unsaturated hydraulic conductivity, and plant available water content (0.34?–?0.4 cm^3?cm^???3). Soil properties are quite uniform in space. Land use had no significant effects on soil properties and soil water conditions.     

The effect of land cover/vegetation on soil water dynamic in the hilly area of the loess plateau,China

Severe soil and water loss has lead to widespread land degradation in China's loess plateau. During the past decades, a great deal of effort was made on vegetation restoration to reduce soil and water loss in the loess plateau. However, due to water shortage the efficiency of vegetation restoration was not as satisfactory as expected. As part of a vegetation restoration project, we conducted research aiming to understand the relationship between vegetation pattern and soil water dynamics. The goal was to find vegetation types appropriate for the loess plateau with scarce water resources. In 1986, fifteen plots of land were planted with five vegetation types: pine woodland, shrubland, sloping cropland, alfalfa and semi-natural grassland. Soil water content, runoff, soil erosion were measured for each plot. Environmental variables, such as rainfall, evaporation and temperature, were recorded simultaneously by an automated meteorological station. The relationship between land cover pattern and soil water dynamic was evaluated by using statistical models. We found that: (1) soil water loss occurred during the growing season, and it reached the maximum in the second half of July; (2) soil water was not fully replenished from rainfall during the rainy season; (3) pine woodland induced the largest water loss to surface runoff, followed by sloping cropland, alfalfa, semi-natural grassland and shrubland; the poor capability of pine woodland for water conservation may be attributed to soil compaction and poor ground coverage under the tree; (4) in most cases, soil water of the five vegetation types was low except for shrubland and semi-natural grassland where it was moderate-high during a few periods. These conditions inhibit sustainable vegetation growth in the semi-arid loess hilly area of the loess plateau, China.     

四川紫色土丘陵区不同土地利用方式下大型土壤动物群落结构

为了解不同利用方式土地大型土壤动物群落结构,于2006年冬季和2007年春季对四川紫色土丘陵区农田边界、农田、果园和退耕林地进行了大型土壤动物调查,采用野外手捡法共采集大型土壤动物2 838只,隶属于3门9纲24类.研究结果表明:不同土地利用方式大型土壤动物群落的个体密度、类群数和DG多样性指数存在差异.冬季,农田边界的个体密度显著高于其他土地利用方式,类群数和DG多样性指数显著高于退耕林地和农田;农田的个体密度、类群数和DG多样性指数明显处于最低水平.大型土壤动物群落的个体密度和类群数在垂直分布上具有明显的表聚性.Jaccard相似性系数和Grower系数表明农田边界、果园与退耕林地三者间相似程度较高,农田与农田边界、退耕林地、果园之间相似程度较低.研究认为土地利用方式对大型土壤动物的群落结构有明显影响,农田边界的存在对大型土壤动物生物多样性的保护具有重要意义.     

黄土丘陵区不同种植方式水保效益的分析评价

本文以草灌带状间作、草粮带状间轮作6年试验资料为依据,按水保性能的强弱对不同处理的种植方式进行了分类。利用贝叶斯多类逐步判别法验证了经验分类的准确性。最后用模糊聚类法对不同种植方式的水保效益进行了分析与评价。结果表明:它们水保性能由强到弱的顺序为:柠条→柠条+牧草间作→单种牧草→草粮带状间轮作→粮食作物水平沟种植→普种粮食作物。     

晋南黄土高原丘陵旱地小麦不同降水年型土壤水分动态的模拟研究

用回归等值线法对晋南黄土高原丘陵旱地小麦在同一自然条件下干旱年、常年、丰水年3个降水年型土壤水分变化规律进行了模拟分析研究，结果表明，由回归等值线所形成的各年型土壤水分的“峰”、“脊”、 坡”、“鞍”各具特点，调萎值区域大小、等值线数值等也存在差异，形成了不同年型土壤水分变化规律和产量差异。     

不同生态恢复措施下宁夏黄土丘陵典型草原土壤质量评价

为了研究生态恢复措施对草原土壤性状和土壤质量的影响,2016年在宁夏黄土高原丘陵区典型草原,以放牧草地(FM)为对照,研究了封育(FY)、水平沟(SP)和鱼鳞坑(YL)3种恢复措施对0～40 cm土壤理化性质和生物学特性的影响,评价了各措施下的土壤质量.结果表明:1)FM土壤容重最高,土壤黏粒含量、田间持水量和总孔隙度较低;FY、SP和YL措施间土壤物理性质差异不显著(P＞0.05).2)土壤有机质、全氮和速效氮以FY最高,SP和YL较低;全磷与速效钾含量以FM最高,SP最低.3)土壤蔗糖酶和脲酶活性呈FY＞SP＞YL＞FM;蛋白酶和磷酸酶呈FY草地最高,YL最低;细菌、放线菌和真菌在各处理间变化各异,微生物总量呈FY＞FM≈SP＞YL,但微生物生物量碳、氮呈FY＞YL≈SP＞FM(P＜0.05):土壤因子间存在一定的相关性.4)隶属函数结合因子分析法评价的土壤质量综合得分为FY＞SP＞FM＞YL.因此封育是最有利于研究区退化草地土壤质量恢复的措施,研究结果可以为宁夏典型草原生态建设提供理论基础.