黄土丘陵区不同林龄人工刺槐林土壤抗蚀性演变特征

 采取时空互代法,以黄土丘陵区不同林龄的人工刺槐林为研究对象,选取坡耕地为对照,分析土壤抗蚀性的变化过程,并在此基础上提出土壤抗蚀指数。结果表明,黄土丘陵区坡耕地种植刺槐林后:>0.25 mm土壤水稳性团聚体、>0.5mm土壤水稳性团聚体、平均质量直径、有机碳含量较坡耕地显著增加,并随林龄增加逐渐升高;土壤团聚状况、团聚度显著高于坡耕地并随林龄增加先降低后升高;土壤结构破坏率、分散系数和分散率呈波动式降低;小粒径的微团聚体和机械组成逐步向大粒径转变。相关性分析表明:>0.25mm土壤水稳性团聚体、>0.5mm土壤水稳性团聚体、平均质量直径、有机碳与全氮、碱解氮、速效钾、全磷呈显著正相关(P<0.05),与土壤密度呈显著负相关;结构破坏率、分散系数和分散率则与全氮、碱解氮、全磷呈显著负相关;团聚状况、团聚度与全氮、全磷呈显著正相关。土壤抗蚀指数随人工刺槐林林龄的增加而显著升高,可以全面、客观地反映土壤抗蚀性能的演变过程。侵蚀环境下的坡耕地由于受到人为活动的干扰,土壤抗蚀性较差,种植刺槐林后,土壤抗蚀性显著增强。     

黄土丘陵区刺槐生长及林地土壤水分动态规律研究

通过分析长历时黄土丘陵区人工刺槐林的单木生长和土壤水分动态变化,研究了黄土丘陵区刺槐生长和林地土壤水分动态规律。结果表明：在黄土丘陵区人工刺槐总体上可分为三个阶段,其生长量具有慢一快一慢的生长节律,而在其生长的第三阶段又有生长量的小幅波动回升。而随着刺槐生长状况的变化,刺槐林深层(5～8m)土壤水分含量也出现相应的上下波动,表明刺槐生长状况由刺槐林下的土壤水分状况所决定。此外还探讨了黄土丘陵区人工林土壤水分低湿层恢复的可能性。     

黄土丘陵区刺槐人工林土壤养分特征及演变

为了探明黄土丘陵沟壑区人工林土壤养分状况及其演变规律,应用时空互代的方法,以刺槐林为代表,对该区不同利用年限的人工林土壤养分特征及其时空变化等进行了系统研究。结果表明,黄土丘陵区人工林土壤肥力处于低水平;人工林表层土壤养分中有机质和速效磷的空间变异性较大;坡度、坡向、坡位等环境因子对土壤养分有一定的影响。随利用年限的增加,人工林土壤全氮,有机质、碱解氮、速效钾含量及土壤养分指数均增加,与利用年限有极显著的相关性,其变化趋势符合y=axb模型。全氮,有机质和碱解氮随利用年限的增加量不显著,而速效钾每经过10年就有显著增加,全磷和速效磷含量则保持相对衡定的水平。黄土丘陵区人工林地土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾及养分指数年增长率分别约为0.20g.kg、0.01g.kg、0.69mg.kg、2.27mg.kg和0.04。该区人工林地土壤有机质、全氮、碱解氮及养分指数约需50年、速效钾约需30年可达到中上等养分水平。     

黄土丘陵区自然植被恢复下土壤微生物学质量演变特征

为了探讨黄土丘陵区自然植被恢复过程中土壤微生物学质量演变特征,用时空互代法对燕沟和县南沟典型小流域自然植被恢复下5个演替阶段（退耕1~6 a、7~17 a、18~35 a、36~60 a、> 60 a）土壤养分含量、微生物量和酶活性进行了研究。结果表明:随着地区植被退耕后自然演替的推进,土壤有机碳、全氮、有效氮与有效钾含量持续增加,土壤全磷含量在不同植被演替阶段变化不明显,有效磷含量在植被演替至多年生草本阶段（18~35 a）时含量最低;土壤细菌约占土壤微生物量的65%左右,且其数量在植被演替至多年生草本阶段时最多,土壤真菌和放线菌随退耕年限的延长呈现不断增加的趋势;土壤碱性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶活性也随着植被自然演替的推进呈不断增加趋势,但脲酶和蔗糖酶在植被演替至灌木阶段（36 a）后增速放缓。相关性分析表明,自然恢复过程中土壤微生物数量与酶活性的提高程度比较一致,其与土壤养分关系密切,因此土壤微生物群落与土壤酶活性是反映植被恢复中土壤生物学质量变化的重要指标。     

晋西黄土丘陵区不同退耕年限刺槐林土壤养分效应

以典型黄土丘陵沟壑区不同退耕年限刺槐林为研究对象,采用实地调查、土壤室内分析和数理统计相结合的方法,研究了黄土丘陵区人工刺槐林等高种植的土壤养分生态效应。结果表明:随植树年限的增加,植树坑外与坑内土壤全钾、总有机碳、活性有机碳含量呈先增加后减少的变化趋势,pH先升高后降低,而土壤阳离子交换量呈先减少后增加的变化特征;随土层深度的增加,除土壤pH外,土壤养分呈减少趋势;坑内平均土壤全钾、总有机碳和活性有机碳含量分别比坑外增加了1.99%,4.94%和3.93%,说明人工刺槐林等高种植有利于改善黄土丘陵区的土壤养分。     

黄土丘陵区人工灌木林土壤酶特征

 采用时空互代法,以侵蚀环境下黄土丘陵区不同林龄的人工灌木林为研究对象,选取坡耕地和天然次生侧柏林为对照,分析了植被恢复过程中土壤酶的演变特征,并在此基础上提出了土壤酶综合评价指数,分析了其变化过程。结果表明:侵蚀环境下的坡耕地改造为灌木林后,脲酶、蔗糖酶、磷酸酶、纤维素酶、过氧化氢酶活性显著增加,并随种植年限增长逐渐升高,相同林龄的沙棘林酶活性高于柠条林;多酚氧化酶活性显著降低;淀粉酶活性变化规律不明显。相关性分析表明:除淀粉酶、脲酶外,蔗糖酶、磷酸酶、过氧化氢酶、纤维素酶相互之间呈显著正相关(P<0.05),与多酚氧化酶活性呈显著负相关;蔗糖酶、磷酸酶、过氧化氢酶、纤维素酶、多酚氧化酶和土壤有机质、全氮、碱解氮等主要养分因子的相关性显著。坡耕地由于人为活动干扰,土壤酶指数较低,改造为灌木林后随种植年限的延长显著增加,但是仍显著低于该地区植被破坏前顶级群落(天然次生侧柏林)。土壤酶指数可以表征各种酶活性大小的综合作用,能够全面客观地反映生态过程中土壤酶活性的演变过程。     

黄土丘陵区植被恢复过程中土壤酶活性的响应与演变

对宁夏南部丘陵区不同植被自然恢复阶段土壤脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、脱氢酶和过氧化氢酶活性的变化特征进行了研究。结果表明：土壤脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶和脱氢酶基本上随着植被封育年限的增加而增大,过氧化氢酶活性对于植被恢复年限的响应不明显。植被封育的前23年中,土壤脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶和脱氢酶的活性增加明显,23年后基本趋于稳定,增加不明显。封育78年的大针茅群落下的土壤脲酶和蔗糖酶（转化酶）活性最强,其土壤中碳素和氮素营养循环强度最大。脲酶与蔗糖酶、碱性磷酸酶和脱氢酶的活性极显著相关,表明土壤酶在促进土壤有机物转化中存在共性关系。这几种酶能够在一定程度上反映植被群落的演替和植被的恢复程度,自然封育对提高土壤生物学质量有重要的作用。     

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。     

黄土丘陵区植被恢复中不同粒级土壤团聚体有机碳分布特征

对黄土丘陵区土壤有机碳在不同粒级团聚体中的分布特征及其对植被恢复的响应进行了研究。结果表明：（1）黄土丘陵区不同植被覆盖条件下,土壤有机碳的分布具有一定的表聚性,0～20 cm土层中有机碳的含量均高于20～40 cm中有机碳的含量,不同植被群落下有机碳的含量大小为：大针茅群落〉长芒草群落〉铁杆蒿群落〉百里香群落;（2）同一深度土壤各粒级团聚体中有机碳的分布特征是：0.5～0.25 mm与1～0.5 mm两个粒级中有机碳的含量最高,〉1 mm的团聚体中有机碳的含量有随粒级增大而减小的趋势;（3）恢复年限对不同粒级土壤团聚体中有机碳的含量影响很大,有机碳的含量随恢复年限的增加总体呈上升趋势。黄土高原沟壑区土壤有机碳的积累与土壤团聚体的粒级和植被恢复的类型、年限等有明显的关系。     

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。     

晋西黄土区不同退耕年限刺槐林对土壤水分和养分的影响

[目的]探讨人工刺槐林植被恢复对土壤水分和养分的影响,为半干旱黄土丘陵区植被恢复与生态建设提供理论依据。[方法]选择山西省黄河中游典型黄土丘陵沟壑区的人工刺槐林为研究对象,评估不同退耕年限刺槐林地土壤水分和养分特征。[结果]刺槐林地能够有效改善土壤水分条件,尤其在造林初期,土壤有机质和全氮平均含量显著提高,且具有明显的表聚性;刺槐林地对浅层土壤水分和养分的改善作用较大,土壤水分在40cm以上土层坑内平均水分比坑外提高了3.97%,在40cm以下土层仅提高了2.74%;土壤养分在20cm以上土层,坑内土壤有机质、全氮、全磷和全钾平均含量分别比坑外提高了6.61%,6.14%,1.55%和1.98%;在20cm以下土层,对土壤全磷和全钾无明显改善作用。[结论]刺槐林地不同程度地改善和提高了于浅层坑内土壤水分和养分状况。     

黄河三角洲长期人工刺槐林对土壤化学性质的影响

黄河三角洲土壤盐渍化严重,是中国生态系统退化地带之一。为了探讨长期人工林对盐碱土壤改良效果,合理利用大面积滨海盐渍土,研究了刺槐纯林和刺槐混交林(刺槐×白蜡,刺槐×白榆,刺槐×臭椿)的林地土壤化学性质,以及不同化学指标间的相关性,并运用灰色关联分析方法对不同造林模式林地的土壤肥力进行了评价。结果表明,滨海盐碱地营造刺槐林能有效抑制土壤返盐退化,降低碱度,改良土壤肥力。混交林压碱排盐的效果要优于纯林。不同造林模式下土壤化学性质差异显著,各指标呈现不同的垂直变化趋势,土壤交换性钙、镁未表现出"表聚"现象,有效磷、有效硫规律性变化不明显;各化学指标之间存在一定的相关性,土壤酸碱度与全氮、交换性钙、交换性镁存在显著性负相关,土壤有效硫与有效磷之间呈显著性负相关。灰色关联分析结果显示,混交林改良土壤肥力的综合效应明显高于刺槐纯林,其中刺槐×白蜡混交林改良土壤肥力的综合效应最好,其次是刺槐×白榆和刺槐×臭椿。     

晋西黄土区不同密度刺槐林地土壤水分补偿特征

为研究晋西黄土区不同密度刺槐人工林对土壤水分的影响,分别选取2 400株/hm2与1 300株/hm2刺槐人工林代表研究区高、低密度刺槐林分,以裸地为对照,分别利用Enviro-SMART土壤水分定位监测系统和翻斗式自记雨量计对0—150cm深度范围内各土层体积含水量与林外降雨进行定位观测。结果表明:(1)从不同降水年份来看,在干旱年和平水年,低密度刺槐生长季平均土壤储水量高于高密度刺槐,在研究年份中,低密度刺槐多年平均土壤储水量比高密度刺槐多年平均土壤储水量高6.80 mm。(2)在土壤剖面垂直方向,干旱年、平水年高密度刺槐对0—30cm土层土壤水分的消耗高于低密度刺槐,丰水年0—30cm土层土壤水分消耗各刺槐林间差异不显著(P0.05)。(3)综合分析降雨入渗深度、入渗量及雨季土壤水分补偿度等指标,研究区天然降雨可对低密度刺槐林分生长所消耗的土壤水分进行有效补充,不会出现人们所担心的黄土高原在植被恢复过程中会造成水分的不足而导致新的生态退化。但考虑到高密度刺槐林对土壤水分的消耗,建议在研究区进行刺槐林植被建设过程中多考虑采用低密度刺槐林的配置方式。     

宁南山区植被自然恢复中土壤团聚体特征及其与土壤性质关系

在野外调查与室内分析的基础上，对黄土丘陵区典型草原带植被自然恢复过程中土壤水稳性团聚体及其主要影响因子的演变规律进行了研究，并用典范相关分析法对二者的相互关系进行了定量分析。结果表明：随着植被演替，土壤中大粒级水稳性团聚体含量逐步增加，〉5mm粒级团聚体在土壤团粒结构中占主导地位，含量占50％～80％。其次是5～2mm含量，占到10％～15％左右。土壤全氮与有机质含量对〉5mm与1～0．5mm两个粒级团聚体影响较大。全量铝、全量铁、物理性粘粒对2～1mm与0．5～0．25mm两个粒级团聚体影响较大。全铝、全铁、全氮、有机质是影响土壤团聚体的主要因子群，其次为粘粒、物理性粘粒。主要作用因子可划分为综合物理因子（物理性粘粒，粘粒）、综合化学因子（全氮，有机质）、综合矿质因子（铁、铝氧化物）。     

黄土残塬沟壑区不同林龄与坡向人工刺槐林生态系统服务协同关系

[目的] 通过权衡关系的研究探索不同林龄与坡向人工刺槐林多项生态系统服务间的差异及动态变化关系,为黄土残塬沟壑区人工刺槐林的经营管理提供理论依据。[方法] 按照不同林龄阶段和坡向共设置36个样地,对所选林分的涵养水源、土壤碳储量、土壤氮储量、年均生产力、生物多样性5个方面的生态系统服务进行测算,利用均方根偏差（RMSD）对该区人工刺槐林生态系统服务的权衡与协同关系进行研究,对生态系统服务与林分因子进行冗余分析。[结果] ①不同林龄、坡向人工刺槐林的生态系统服务差异显著（p<0.05）;随林龄增加,涵养水源量和年均生产力从幼龄林到中龄林增加达到最大值,随后逐渐减小;而生物多样性则呈先增后减趋势,在成熟林时期最高;土壤碳、氮储量随林龄增加呈逐渐增加趋势;阴坡的各生态系统服务价值均高于阳坡。②林龄是引起生态系统服务权衡关系变化的主导因子（p<0.05）,坡向对生态系统服务权衡关系的影响不显著（p > 0.05）,土壤碳固存与土壤氮固存呈协同关系,涵养水源与其他生态系统服务的权衡关系相比程度较高。③人工刺槐林5项生态系统服务与盖度、郁闭度、凋落物厚度呈现不同程度的正相关,与坡度呈现不同程度的负相关。[结论] 人工刺槐林生态系统服务在中龄林和过熟林时期权衡度高,不利于整体生态系统服务效益的发挥。应在中龄林时期引入耐旱灌木或乡土草本,在过熟林经营过程中,在满足涵养水源的前提下,合理控制林分密度,促进其他生态系统服务的作用,提高整体效益。     

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。     

黄土丘陵区刺槐对不同立地环境的适应机制

[目的]分析刺槐在黄土丘陵区不同立地条件下的适应机制及适应成本,为该区的植被恢复提供理论依据。[方法]采用野外调查方法,对黄土高原丘陵区不同坡向和坡位的刺槐群落功能性状、生长状况差异进行研究,分析影响刺槐生长的主要因素。[结果]①阳坡刺槐的叶氮含量、叶磷含量、叶有机碳含量、根磷含量、根有机碳含量、根组织密度均大于阴坡;根氮含量、叶厚度、叶组织密度、比叶面积、比根长均小于阴坡。随坡位上升,叶氮含量、叶磷含量、叶有机碳含量、根磷含量、根氮含量、比叶面积、叶厚度均呈减小趋势;根有机碳含量和叶组织密度呈增大趋势。②刺槐功能性状与环境因子间响应关系显著;性状间的协变和权衡关系在同一器官和不同器官间均存在。③刺槐的株高、胸径、地径、冠幅均表现为阳坡大于阴坡,且随坡位升高而显著减小;其生长状况与功能性状间关系显著。[结论]刺槐在阳坡和下坡位适应成本较低,能够发挥相对大的生态效益。     

黄土丘陵沟壑区微地形对土壤水分及生物量的影响

黄土丘陵沟壑区坡面内地表的起伏形成微地形,而按照微地形进行植被配置已经成为黄土丘陵沟壑区生态恢复建设的重要方向。采用样方调查与随机采样的方法,调查陕西省吴起县合家沟流域微地形及坡面生物量,并用探针式TDR测定土壤含水量。结果表明,随着土层深度的增加,各类微地形土壤水分的变异系数有减小的趋势,而0—60cm土层,陡坎的土壤水分变异系数最大,塌陷的最小;各微地形土壤水分顺序为:塌陷>缓台>切沟底>浅沟底>原状坡>陡坎;各类微地形及原状坡内生物量从大到小的排序为塌陷>切沟>浅沟>原状坡>缓台>陡坎,且微地形生物量与0—60cm土层土壤水分变异系数呈负相关性。     

黄土丘陵区沙棘混交林叶片、凋落物、土壤碳氮磷化学计量特征

以黄土丘陵区沙棘(Hippophae rhamnoides)+油松(Pinus tabuliformis)、沙棘(H.rhamnoides)+刺槐(Robinia pseudoacacia)混交林(HrPt、HrRp)及油松(Pt)和刺槐(Rp)纯林为对象,测定叶片、凋落物和0—100 cm土壤C、N、P含量及其化学计...