不同植被恢复模式对黄土丘陵区土壤碳库及其管理指数的影响

为了解侵蚀环境下植被恢复对土壤活性有机碳及碳库管理指数的影响,以典型侵蚀环境黄土丘陵区纸坊沟流域生态恢复30 a植被长期定位试验点为研究对象,选取坡耕地为参照,分析植被恢复过程中土壤碳库各组分和碳库管理指数的演变特征.结果表明,侵蚀环境下植被恢复后土壤碳库各组分含量都得到显著改善,有机碳、活性有机碳和非活性有机碳含量增幅分别为109%～238%,194%～212%和65%～149%.增加速度非活性有机碳＞有机碳＞活性有机碳.碳库指数和碳库管理指数较坡耕地明显增加,增幅分别为15%～659%和6.5%～414%,说明土壤经营和管理水平较坡耕地得到了显著改善,土壤系统向着良性方向转变.相关性分析表明有机碳、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及其密切,可以作为反映生态恢复过程土壤质量演变的指标.不同植被恢复措施可以显著改善土壤碳库含量,增加土壤碳库管理水平,但改善作用不同,总体来说混交林的效果最好,其次为纯林,最后为荒草地,因此在该地区要通过人工促进生态恢复,应以营造混交林为主,纯林为辅的恢复模式.     

不同植被恢复模式对黄土丘陵区土壤抗蚀性的影响

提高土壤抗蚀性是防治土壤侵蚀、促进生态恢复的有效途径之一。以退耕1a撂荒地作为对照,该研究通过对恢复30a的刺槐、柠条、油松与刺槐-紫穗槐、油松-紫穗槐5种不同植被恢复模式进行土壤抗蚀性的探索研究,结果表明,与对照相比,不同植被恢复模式的土壤抗蚀性均明显增强,土壤有机质含量、土壤黏粒含量以及土壤颗粒间团聚程度显著提高。采用土壤有机质含量、水稳性团聚体含量、水稳性团粒平均质量直径、团聚度和分散系数等指标计算该区土壤抗蚀性,进行抗蚀性等量评价。不同植被恢复模式土壤抗蚀性大小顺序为:油松(PC16)、刺槐(RP21)、柠条(AK18)、油松-紫穗槐(PA17)和刺槐-紫穗槐(RA20),纯林土壤抗蚀性强于混交林。该区采用油松、刺槐和柠条纯林恢复模式效果要优于油松-紫穗槐和刺槐-紫穗槐混交模式。     

宁南黄土丘陵区不同人工植被对土壤碳库的影响

运用碳库管理指数分析了被恢复后宁南黄土丘陵区不同人工植被对土壤碳库的影响,结果表明：植被恢复增加各个土层土壤有机碳含量,但是活性有机碳含量表现不同,草地减少,其他植被与农田土壤活性有机碳含量差异不大。随着栽植年限的延长,土壤有机碳含量在各个土层都增加,且在0～30cm土层内增加的幅度都比较大。但是年限并不能增加土壤活性有机碳含量,说明植被恢复年限增加的是土壤非活性有机碳。植被恢复提高了土壤碳库管理指数,其中天然草地增加更为明显。     

宁南黄土丘陵区不同生态恢复模式对土壤养分的影响

[目的]分析植被恢复过程中土壤养分的变化规律,认识和评价植被生态系统功能恢复,促进植被演替和加快生态恢复的人工调控。[方法]通过对宁夏南部山区彭阳县中庄示范区天然草地(封山禁牧)、农耕地(退耕)、人工苜蓿(退耕还林草)3种生态恢复模式进行调查,研究分析不同生态恢复模式对土壤养分的影响。[结果]宁夏黄土丘陵区不同生态恢复模式效果依次为:天然草地农耕地人工苜蓿。随着土层深度的增加,土壤养分含量均呈现降低的趋势。随着植被恢复年限的延伸,土壤养分会逐渐累积而增加。不同恢复年限苜蓿地土壤肥力指数小于农耕地,土壤肥力贫瘠,且随苜蓿种植时间的延长,呈现先增大,再减小的趋势。[结论]在宁夏黄土丘陵区进行植被恢复,能明显提高土壤养分含量,改善土壤肥力状况,但旱作苜蓿粗放经营(只刈割,不培肥),导致土壤综合肥力指数日趋下降。     

黄土丘陵区不同植被群落土壤团聚体有机碳及其组分的分布

有机碳是形成土壤团聚体的重要物质,植被群落通过有机残体的输入增加土壤有机碳含量,从而通过影响团聚体的形成而影响土壤结构。为探究不同植被群落对土壤结构改良的意义,对黄土丘陵区森林带和草原带的不同植被群落土壤团聚体中有机碳组分进行了研究。结果表明:(1)研究区域森林带土壤有机碳含量大于草原带,森林带植被群落土壤总有机碳含量大小顺序为:辽东栎群落>人工刺槐群落>狼牙刺群落,草原带植被群落土壤总有机碳含量大小顺序为:人工沙棘群落>达乌里胡枝子+茭蒿群落>铁杆蒿+达乌里胡枝子群落;(2)土壤活性有机碳和腐殖质碳占土壤总有机碳的比例在两种植被带之间基本相同,相同植被群落土壤活性有机碳占土壤总有机碳的比例高于腐殖质碳占总有机碳的比例;(3)森林带土壤>0.25 mm团聚体含量显著高于草原带土壤>0.25 mm团聚体含量,各种形态的有机碳随着土壤团聚体粒级的增大有机碳含量呈先增加后减少或者随着团聚体粒级的增大而增大的趋势,2~0.25 mm和<0.25 mm团聚体中有机碳含量最高;(4)草原带每种植被群落土壤活性有机碳含量空间差异性较大,辽东栎群落各种形态土壤有机碳含量的空间差异性都较大,<0.25 mm团聚体腐殖质碳含量大于其他粒径;(5)草原带人工沙棘群落土壤各种形态有机碳在土壤剖面上的含量差异很小,其他各植被群落0~10 cm土层土壤有机碳含量均大于10~20 cm土层。     

黄土丘陵区4种典型植被土壤可溶性氮组分特征

土壤可溶性氮组分是氮循环中最活跃的一环,是联系植物—土壤氮组分—土壤养分的关键纽带。为探讨植被类型对黄土丘陵区土壤氮素累计及其有效性的影响,以黄土丘陵区4种典型植被（荒草地、沙棘林地、文冠果林地、云杉林地）为研究对象,分析0—10,10—20,20—40 cm土层可溶性有机氮（SON）、铵态氮（NH₄⁺—N）、硝态氮（NO₃^-—N）含量,密度及其所占TN比例在不同植被间的差异。结果表明：与荒草地相比,0—40 cm土层中SON含量整体表现为云杉林地最高（19.0%）,文冠果林地和沙棘林地分别减少7.0%,13.2%,NO₃^-—N含量为沙棘林地最高（20.9%）,文冠果林地和云杉林地分别减少5.0%,48.0%,3种植被与荒草地相比NH₄⁺—N含量减少19.0%~29.1%;同样,云杉林地SON密度增加31.17%,沙棘林地与文冠果林地分别减少12.8%,4.3%,沙棘林地NO₃^-—N密度增加21.4%,文冠果林地、云杉林地分别减少3.5%,42.6%,其余植被NH₄⁺—N密度减少16.4%~32.8%;可溶性氮组分占TN比例中,仅沙棘林地NO₃^-—N占TN比例最高,相比于荒草地增加1.2倍。相关分析表明,可溶性氮组分受TN与MBN的影响大于SOC和MBC。综上,不同植被类型对可溶性氮组分含量、密度及占全氮比例有较大影响,并增加氮素的有效性,以云杉、沙棘的提升效果最好。     

黄土丘陵区坡改梯田土壤碳库组分演变特征

采取时空互代法,以黄土丘陵区不同年限坡耕地改造梯田为研究对象,选取坡耕地为对照,分析了土壤碳库组分的变化过程。结果表明:坡耕地改造梯田后,土壤碳库组分变化显著,并随改造年限呈线性增加,30年后,土壤有机碳(TOC)、重铬酸钾易氧化态碳(EOC1)、高锰酸钾易氧化态碳(EOC2)、水溶性有机碳(DOC)、热水浸提有机碳(HWOC)、K2SO4浸提有机碳(CK2SO4)、碳水化合物(CHO)以及微生物量碳(MBC)较坡耕地增幅分别达146%、213%、196%、97%、246%、240%、234%和134%。相关性分析表明:TOC、EOC1、EOC2、DOC、HWOC、CHO和MBC与土壤主要肥力因子相关性显著,可以作为坡耕地改造梯田中土壤质量的评价指标。研究表明,侵蚀环境下的坡耕地由于受到人为活动的干扰,土壤碳库含量较低,而坡耕地改造成梯田可以提高土壤碳库各组分含量,改善土壤质量。     

植被类型对黄土丘陵区土壤碳氮磷化学计量特征的季节变异

为探讨植被类型及生长季阶段对土壤碳氮磷生态化学计量特征的影响,揭示黄土丘陵区陆地生态系统养分限制及循环规律。以黄土丘陵区典型荒草地（Grassland）、苜蓿（Medicago Sativa）地、沙棘（Hippophae rhamnoides）灌木地、文冠果（Xanthoceras sorbifolium）林地、云杉（Picea asperata）林地为研究对象,分析其0—60 cm土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）含量及化学计量比特征在植被类型间及生长季阶段内的差异。结果表明：（1）全生长季下乔木林地土壤SOC、TN、TP含量不同程度地显著高于灌草地0.7%~39.7%（P<0.05）,且各植被类型土壤SOC、TN含量均随植被生长而逐渐降低,土壤TP含量在生长季末期有一定的储集;（2）全生长季下5种植被类型土壤化学计量比（C：N、C：P、N：P）均值分别为24.70,77.56,4.26,其C：N、C：P均较全国平均值（12.3,61.0）偏大,而N：P较全国平均值（5.2）小;且该区灌木地土壤化学计量比与荒草地间均存在显著性差异,而乔木林地间土壤化学计量比及草地间土壤C：P、N：P间均无显著性差异;（3）土壤C：N在时间上具有较好的稳定性,同时各植被类型土壤化学计量比在生长季阶段间均表现为生长季旺期>生长季初期>生长季末期,但植被在生长季旺期下N：P （6.37）及生长季末期下C：P （40.84）与全生长季和全国均值的比较趋势相反。植被类型及生长季阶段对土壤养分及化学计量比特征均有一定的影响,同时黄土丘陵区植被生长受土壤N、P养分限制程度为N > P,因此应根据植被类型及生长阶段实际情况,合理施加氮磷肥,进而有助于土壤养分存留,加快生态修复进程。     

宁南黄土丘陵区植被恢复对土壤团聚体稳定性的影响

应用分形维数和平均重量直径对宁南黄土丘陵人工植被下土壤团聚体的结构进行了分析,结果发现团聚体分形维数农田最大,山杏、沙棘和柠条其次,荒草地最小,分形维数与>0.25 mm团聚体含量负相关.土壤团聚体平均重量直径柠条>沙棘>荒草地>山杏>农田,平均重量直径与>0.25 mm团聚体含量成显著的正相关关系.植被恢复改善了土壤结构,提高土壤抗侵蚀能力.在评价土壤团聚体稳定性方面,分形维数与平均重量直径间的相关性较好.     

红壤丘陵区不同植被恢复模式土壤理化性质相关分析

南方红壤丘陵区土壤侵蚀严重,成为我国生态系统退化地带之一,为了探讨植被恢复模式与土壤理化性质改良关系,合理利用丘陵区土地,本文研究了草本、果树、果树+草、果树+草+农作物和果树+农作物等不同植被恢复模式对土壤物理及化学性质的影响,并运用灰色关联分析方法对不同恢复模式的土壤理化性质进行相关分析。研究结果表明:不同植被恢复模式土壤理化性质影响差异显著,百喜草全园覆盖的草本模式改良土壤理化性质的综合效应最佳,然后依次是果树+农作物、果树+草+农作物、果树+草。横坡套种土壤改良效应明显优于纵坡套种,全区覆盖处理优于带状覆盖处理。南方丘陵区侵蚀劣地植被恢复,可以优先考虑恢复百喜草的草本模式和果树+农作物模式,尤其是,果树+横坡套种农作物模式适宜在南方丘陵区大力推广。     

不同植被恢复模式对矿区土壤性质的影响

为研究渝西废弃矿区不同植被恢复模式对土壤性质的影响,选择具有典型代表性的针阔混交林、常绿阔叶林、楠竹林和灌木林四种林地类型,设置标准样地采集土壤样品进行分析。结果发现,绿阔叶林地土壤毛管孔隙度显著低于楠竹林和灌木林,常绿阔叶林总孔隙度显著低于楠竹林和灌木林;四种林分类型土壤分形维数为2.53～2.61,表现为楠竹林灌木林针阔混交林常绿阔叶林;土壤分形维数与总孔隙度、毛管孔隙度呈正相关关系,与非毛管孔隙度呈负相关关系,与0.001～0.005 mm、0.001 mm土壤颗粒含量呈正相关关系,与0.25～1.00 mm粒径土壤颗粒含量呈负相关关系。废弃矿区不同植被恢复模式对土壤性质存在不可忽略的影响,在植被恢复过程中,不仅要考虑植被的成活情况,还要考虑植被对土壤的影响。     

黄土丘陵区不同植被类型土壤贮水动态变化

水分是黄土高原半干旱地区植物生长与植被建设的主要限制因子,植被是影响土壤水分最活跃的因素之一。通过1982-1991年延安上砭沟流域实际观测的不同植被类型土壤水分资料,分析黄土丘陵区不同植被类型土壤水分的垂直变化规律、季节变化规律和年际变化规律,以及年降水量对土壤水分的影响。得出黄土丘陵区植被类型土壤水分垂直变化规律,在0-100 cm土壤含水率变化从大到小依次为:0-30 cm土层,农田>林地>撂荒地>牧草地>灌木林地;30-50 cm土层,农田>牧草地>灌木林地>林地>撂荒地;50-100 cm,土层牧草地>灌木林地>农田>林地>荒地。     

黄土丘陵区4种典型植被对土壤养分及酶活性的影响

土壤酶积极参与土壤系统的生物化学过程,是联系植物-土壤酶-土壤养分的关键纽带。为探讨植被类型对黄土高原丘陵区土壤养分及酶活性的影响,以黄土丘陵区4种典型植被(荒草地、文冠果林地、柠条灌丛、沙棘林地)为研究对象,通过采集0—10,10—20,20—40 cm层土壤样品,测定和分析土壤养分(碳、氮、磷)及土壤酶活性(蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、淀粉酶)的变化特征。结果表明:文冠果林地0—40 cm层土壤有机碳和全氮含量比荒草地、柠条灌丛、沙棘林地高出了19.42%和35.15%、82.98%和40.49%、67.27%和24.12%,土壤全磷含量最大值(沙棘林地)比最小值(柠条灌丛)高出了12.45%。随着土层深度的增加,土壤有机碳、全氮、全磷含量在柠条灌丛中呈现升-降的变化规律,在其他3种植被类型中均呈逐渐减小的趋势。4种植被类型下土壤淀粉酶、脲酶和蔗糖酶活性差异显著(P0.05),土壤酶活性随着土层深度的增加逐渐减弱。其中土壤淀粉酶最大值出现在荒草地,脲酶和蔗糖酶活性最大值为文冠果林地,3种酶的最小值均出现在柠条灌丛。相关分析表明,土壤有机碳与全氮、蔗糖酶、脲酶极显著正相关(P0.01)。土壤全氮与脲酶在0.01水平上极显著正相关,与全磷、蔗糖酶在0.05水平上显著正相关。土壤全磷与硝态氮呈极显著的负相关(P0.01),与蔗糖酶呈极显著的正相关(P0.01),与淀粉酶呈显著正相关(P0.05)。因此,植被类型是影响黄土高原土壤酶活性和养分变化的重要因素。     

黄土丘陵区不同植被类型对水土流失的影响

通过对3种草本、3种灌木、3种乔木植被类型的小区径流资料分析研究,结果表明就减少径流损失作用而言,灌木作用最为明显,草本次之,乔木最差;就减少土壤侵蚀作用而言,灌木作用最为明显,乔木次之,草本最差;草本、灌木、乔木植被类型的年土壤侵蚀量和3种植被类型中的草本盖度表现出相反的趋势,即草本盖度越高的草本、灌木或乔木植被类型,年土壤侵蚀量越低。     

黄土丘陵区不同土地利用下土壤碳组分及碳库管理指数特征

采用野外和室内分析相结合的方法,研究了黄土丘陵区基于坡耕地改造或演变的7种土地利用方式的土壤碳组分及碳库各指数的变化。结果表明:与坡耕地相比,其余土地利用方式均能提高土壤碳固持能力,增加土壤碳组分含量、土壤碳库指数(CPI)和碳库管理指数(CPMI),其中有机碳(TOC)、活性有机碳(LOC)及非活性有机碳(NLOC)含量分别较坡耕地增加了42%~125%,36%~136%和31%~161%,总的来说天然灌木林和人工乔木林的改善作用最强。不同土地利用方式下LOC/TOC为46.00%~57.29%,活度(A)为0.87~1.44,其中果园、天然灌木林和梯田的活度最高。土壤碳组分、碳库管理指数和主要化学指标间具有显著的相关性,表明不同土地利用方式对土壤碳固持能力的影响。     

宁夏黄土丘陵区植被恢复对土壤养分和微生物生物量的影响

本研究以宁夏固原天然草地、农地、撂荒地和不同年限的柠条林地为研究对象,分析了不同植被类型下土壤养分和土壤微生物生物量碳、氮、磷的变化。研究结果表明:土壤养分除速效磷和全氮外,其他指标均为农地最低,撂荒地次之,并且随植被恢复年限的增加而增加;不同植被类型条件下,土壤微生物生物量有显著差异,微生物量碳含量表现为撂荒地农地天然草地3年柠条林地13年柠条林地23年柠条林地,微生物量氮以天然草地最低,农地、撂荒地和不同年限柠条林地较大,不同植被类型土壤微生物量磷差异显著,在5~20cm土层和20~40cm土壤中表现尤为突出。土壤微生物量碳、氮、磷与植被类型和植被恢复年限关系密切。柠条林对土壤微生物生物量有明显促进作用,并且随着植被恢复年限的增加改良效果越显著。     

黄土丘陵区天然和人工植被类型对土壤理化性质的影响

不同植被类型对黄土高原土壤质量的改善作用存在较大差异。研究天然和人工植被类型对土壤性状的影响差异对于深入认识黄土高原植被恢复与土壤环境演化的关系,准确评价不同植被恢复模式生态环境效益具有重要意义。该研究以黄土丘陵区燕沟流域为例,选择研究区广泛分布的11种天然和人工植被类型为研究对象,系统分析了该区天然和人工植被类型对土壤性状的影响。结果表明:天然和人工植被类型对土壤性状的影响差异明显。200cm土层土壤含水率大小为农田>天然草地>人工乔木林地>果园>人工灌木林地>天然灌木林地。与农田相比,天然灌木林地和天然草地土壤体积质量降低最为明显,人工乔木林地、人工灌木林地和果园土壤体积质量下降差别不明显。天然灌木林地、天然草地和人工灌木林地土壤有机质、全氮都有明显提高,人工乔木林地和果园土壤有机质和全氮提高不明显。不同植被类型土壤有机质、全氮总体随土层加深呈下降趋势,农田、果园和人工乔木林地土壤有机质和全氮垂直变化较小,而天然灌木林地、天然草地和人工灌木林地变化较大。不同植被类型土壤全磷含量差异较小,且垂直变化不明显。总体看来,天然植被类型对该区土壤性状改善作用优于人工植被类型,而人工灌木林的改善作用优于人工乔木林。     

黄土丘陵区土壤养分对不同植被恢复方式的响应

土壤是生态系统中的重要组成部分,是植物群落发育演化的重要物质基础.研究土壤养分对不同植被恢复方式的响应规律,对于采取合理的不同植被恢复方式以加快植被恢复重建具有重要意义.本文对黄土丘陵区自然恢复与人工恢复两种不同方式下的土壤养分变化规律进行,结果表明,在退耕6 a左右,在0-60 em土壤垂直剖面中,人工植被的土壤有机质、全N、有效N和速效K等含量均大于自然恢复植被的土壤养分含量;但全P含量和速效P含量则较自然植被低;退耕20 a左右,当植被恢复到20 a左右,人工植被群落的土壤养分含量则逐渐降低,两者差距逐渐缩小,人工植被的土壤有机质含量甚至低于自然植被.土壤养分的这种变化规律,对采取合理的调控措施可提供重要依据,如在植被初期,可利用人工植被较高的生物产量,快速积累土壤养分,在人工植被恢复后期,则可通过林分的近自然林改造,将其逐渐改变为近自然林或自然植被,从而加快植被恢复进程.     

半干旱黄土丘陵区退耕地林草植被恢复对土壤质量影响评价

[目的]探讨退耕还林还草对土壤质量的综合影响,为半干旱黄土丘陵区退耕地植被恢复与建设提供理论依据。[方法]选择半干旱黄土丘陵区的宁夏回族自治区彭阳县白阳镇中庄村示范区不同退耕地林草植被恢复样地为研究对象,采用AHP决策法对不同林草植被恢复下土壤理化因子进行综合评价。[结果]土壤水分是影响土壤环境状况的最主要因子,其权重值达到了0.210,其次为土壤的总孔隙度和土壤有机质含量,其权重值分别达到0.136,0.108,同时土壤的毛管持水量、土壤碱解氮含量和土壤脲酶含量也对土壤环境具有十分重要的作用,其权重值分别达到0.085,0.071及0.064。[结论]通过对影响土壤环境的化学性质、物理性质和生物活性的综合评价,认为林地、人工草地和天然草地不同程度地改善和提高了土壤的环境质量,以林地改善程度最大。     

黄土丘陵区典型植被土壤物理性质差异及其对导水特性影响

选取黄土丘陵区12种典型植被样地,通过测定各样地不同土层植物残体生物量、土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度及饱和导水率,研究各指标随土层深度和植被类型的变化规律及其对土壤饱和导水率的影响。结果表明:(1)除容重随土层深度增加外,植物残体、毛管孔隙度、非毛管孔隙度和饱和导水率均随土层深度减少,其中植物残体大多集中于表层土壤(0—10 cm),占总残体生物量的51.4%～85.7%。(2)不同植被类型其植物残体及土壤物理性质存在显著差异,乔木林地植物残体、农耕地土壤容重、灌木林地非毛管孔隙度及饱和导水率均最大,而毛管孔隙度与不同土地利用类型间无显著差异。(3)饱和导水率随植物残体生物量密度(0—10 cm)和土壤容重呈幂函数减小,随毛管孔隙度和非毛管孔隙度呈幂函数增大;土壤容重(BD)和非毛管孔隙度(NCP)是影响土壤饱和导水率(K_s)的主要因素,且土壤饱和导水率可表示为两者的综合非线性方程(K_s=0.6BD~(-4.717)NCP~(0.203),P0.01,R~2=0.63,NSE=0.50)。此外,沙棘灌木林地平均饱和导水率最大,有利于降雨过程中土壤水分入渗,具有较强的水土保持功能。本研究结果可为黄土高原植被恢复生态水文效益评价提供理论依据。