三峡库区植物篱对土壤理化性质及抗蚀性的影响

三峡库区坡耕地水土流失严重,已经威胁到库区生态环境及库区安全。利用长期定位小区试验,通过对2种植物篱及对照处理的对比分析,研究不同植物篱对坡耕地土壤理化性质及土壤侵蚀的影响。结果表明：黄荆和紫背天葵2种植物篱处理在不同程度上均改良了土壤物理性质,不同位置土壤养分指标表现为带内最高,带间最低,带上和带下介于两者之间。对照处理土壤养分指标均表现为从坡顶向坡脚逐渐富积的特点。不同植物篱带内土壤抗蚀性的强弱分别为：黄荆（79.2%）〉紫背天葵（15.3%）〉CK（8.7%）,除了砂粒、粉粒和粘粒含量外,植物篱带内土壤抗蚀指数与其他土壤理化性质间均具有显著或极显著的相关性。植物篱带内土壤抗蚀指数随着土粒浸水时间的增加而减小,两者呈三次多项式函数关系。2种植物篱处理中黄荆改良土壤理化性质、减轻土壤侵蚀的效果优于紫背天葵。     

紫色土区坡耕地植物篱模式综合生态效益评价

科学评价植物篱模式提高坡耕地生态效益是进一步评价其生态经济社会综合效益的基础,可促进优化植物篱模式在山丘区的推广与应用。针对已有文献对植物篱模式生态效益评价存在评价指标片面等问题,选择植物篱模式下水土与农业面源污染物流失、土壤抗侵蚀力与土地生产力4方面指标,应用层次分析法与熵权法相结合计算评价指标权重,多因素综合评价法对西南紫色土区坡耕地紫穗槐、香根草、紫花苜蓿与蓑草4种植物篱模式进行综合生态效益评价。结果表明,植物篱模式的综合生态效益和不同类型生态效益较常规横坡农作模式明显提高,其中综合生态效益指数(A)、保持水土效益指数(B1)、控制农业面源污染效益指数(B2)、土壤抗侵蚀力效益指数(B3)、土地生产力效益指数(B4)分别增加206.4%~301.9%、228.6%~278.4%、212.6%~346.6%、93.7%~126.0%、23.6%~35.8%。植物篱模式不同类型生态效益指数大小顺序为B2(1.165)B1(0.962)B4(0.495)B3(0.332)。不同植物篱模式提高坡耕地综合生态效益的效应表现为20坡地紫穗槐模式香根草,13坡地紫花苜蓿蓑草。20坡耕地植物篱模式综合生态效益指数平均增加幅度(295.0%)大于13坡地植物篱模式(211.0%)。说明在西南紫色丘陵区的坡耕地,尤其是20以上坡耕地推广与实施灌木类植物篱可大幅提高其综合生态效益。     

三峡库区植物篱坡地农业技术水土保持效益研究

以1993年开始实施的三峡库区植物篱防止水土人的试验研究结果为依据,论述了植物篱防止水土流失,提高土地生产产潜力的效益,4年的新银合欢,黄荆,马桑和木谨,黄花菜篱,其篱坎高超过60cm,坡度从30°降至21－24°,坡长大大缩短,土壤有机质增加0．6％,氮,磷,钾有明显增加,脐橙产量比石坎梯田增加20％,产值提高1／5,因此,植物 民众容易接受和推广的技术。     

基于转录组测序的紫背天葵花青素相关基因分析

为获取正常生长状态下紫背天葵花青素合成相关基因,本研究以全株紫背天葵为试验材料,采用高通量测序技术(Illumina Hi Seq 2500)对紫背天葵全转录功能基因组测序后组装,再通过GO、Swiss-Prot和NR三大数据库进行花青素相关功能基因筛选,共获得29个花青素相关Unigene,包括17个花青素相关糖基转移酶、3个花青素酰基转移酶、6个花青素相关还原酶以及3个无色花色素双加氧酶(合酶)。聚类分析研究表明,涉及到花青素合成相关的四类酶成员的29个Unigene中,花青素酰基转移酶家族内部之间亲缘关系最近,无色花色素双加氧酶次之,花青素相关还原酶亲缘关系稍远,而花青素相关糖基转移酶家族成员亲缘关系最远。本研究获取的29个紫背天葵花青素相关Unigene信息,为进一步研究紫背天葵花青素生物合成过程及基因克隆等奠定了理论基础。     

湿润区坡地香根草植物篱农作措施对土壤侵蚀和养分的影响

为了解植物篱农作措施的侵蚀、养分循环特征,促进湿润半湿润地区坡地可持续利用。在三峡库区王家桥小流域建立了6个香根草(Vetiveria zizanioides)植物篱农作小区,包括：传统坡地耕作对照小区(C);单纯植物篱坡耕小区(H);植物篱+无机肥坡耕小区(HI);植物篱+有机肥坡耕小区(HO);植物篱+覆盖+无机肥坡耕小区(HIM);植物篱+无机肥+有机肥+覆盖坡耕小区(HIOM)。试验结果表明：N素损失的主要途径是径流携带,各植物篱小区的N损失达对照小区的2～3倍。泥沙携带是P素流失的主要形式,其径流损失几乎可以忽略。K素的径流携带损失非常严重,但低于其泥沙侵蚀损失。N、K平衡与作物产出正相关,越是高产区其养分平衡状况越容易出现亏损。单纯的植物篱措施有较明显的控制土壤流失功能,但减流效益不明显。施肥、覆盖措施,以及作物产出对植物篱农作措施的侵蚀有巨大影响。采取覆盖结合施肥的植物篱小区(HIOM和HIM),水土效益最高,但投入高,产投比过低;植物篱配合有机肥或者无机肥措施小区(HO和HI),水土保持效益和产投比均比较理想。综合生态、经济效益,应该优先推广HO和HI农林复合坡耕经营模式。     

利用植物篱防治水土流失的技术及其效益研究综述

随着我国水土流失的日趋严重,植物篱技术已成为一项符合可持续发展原则的水土流失综合治理措施。概述了植物篱的定义、种类,篱笆植物的选择,植物篱的种植模式及其效益评价;根据目前研究状况,指出了当前评价指标体系的不足之处,并提出应建立综合评价指标体系,将所有指标划归为生态、经济、社会三大类;在评价时则要根据实际需要选取合适的指标,采用综合评价方法对植物篱的效益进行系统全面的评价。     

不同植物篱模式下土壤物理变化及其减流减沙效应研究

生物措施既能改善景观环境,又解决生态问题,是贵州缓解水土流失及农业非点源污染的重要措施.本文主要研究了植物篱模式与非植物篱模式下的土壤物理变化特征及减流减沙效果,分析了各物理量变化的水土保持机理.研究发现,供试的3种植物篱带均形成一定高度的土坎,有梯化坡地的效果,其微地貌变化大小顺序依次为:黄荆(Vitex neg undo)>新银合欢(L eucaw na leucocep hala)>马桑(Coriaria sinica):不同植物篱模式及不同取样位置的土壤样品体积质量(容重)、饱和导水率、雨水入渗速率及自然含水率均有较大差异,且各物理量之间有紧密关系;不同植物篱模式均有较明显的减流减沙效果,且植物篱对减少土壤侵蚀量的效果比减少径流更明显,其效果依次为免耕覆膜植物篱>植物篱>传统模式.     

伴生芹菜和紫背天葵对连作豇豆生长发育及根际土壤环境的影响

【目的】 豇豆连年种植易造成产量减少、品质下降,经济效益低。研究伴生芹菜和紫背天葵对连作豇豆生长发育及根际土壤环境的影响,旨在为缓解豇豆连作障碍提供理论依据。 【方法】 采用豇豆连作土壤进行盆栽试验,设三个处理为豇豆单作 (对照)、芹菜伴生豇豆、紫背天葵伴生豇豆。分析了不同处理豇豆生长指标、土壤微生物数量、土壤理化性质、叶绿素含量、抗氧化酶活性及产量。 【结果】 与单作相比,伴生芹菜处理显著提高了豇豆株高、茎粗、地上鲜重和地上干重 23.98%、9.07%、16.14%和16.00%;伴生紫背天葵处理其株高、茎粗与单作无显著差异,地上鲜重和地上干重则显著低于单作。伴生芹菜处理根际土壤放线菌数量最高,较单作处理显著增加了10.06%;真菌数量最低,较单作处理显著降低了41.51%;细菌数量和单作处理之间无显著差别;而伴生紫背天葵处理其放线菌、真菌和细菌数量与单作相比均无显著差异。伴生紫背天葵处理其土壤脲酶、蔗糖酶和酸性磷酸酶活性最高,与单作处理相比,土壤脲酶、蔗糖酶、多酚氧化酶和酸性磷酸酶活性分别显著增加了7.07%、381.00%、21.63%和42.79%。伴生芹菜处理蔗糖酶、多酚氧化酶和酸性磷酸酶活性较单作处理分别显著增加了162.48%、30.75%和35.27%,而脲酶活性与单作处理相比无显著差别。与单作相比,伴生芹菜和紫背天葵分别提高豇豆根际土壤pH 0.98%、1.23%;同时二者分别显著降低土壤电导率9.48%、8.34%。伴生芹菜处理豇豆叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a + b含量均显著高于其他处理;而伴生紫背天葵处理与单作相比不存在显著差异。伴生芹菜处理豇豆根际土壤过氧化物酶 (POD)、谷胱甘肽还原酶 (GR) 和脱氢抗坏血酸还原酶 (DHAR) 活性最高,与单作相比,分别显著增加了16.20%、73.49%和17.76%;而过氧化氢酶 (CAT) 活性和单作处理之间不存在显著差异。伴生紫背天葵处理豇豆根际土壤CAT、GR活性相对于单作处理分别增加了97.12%、58.79%;POD、DHAR活性则与单作处理无显著差别。伴生芹菜和紫背天葵处理均能显著提升豇豆产量,前期分别增加了19.87%、19.61%,中期分别增加了18.22%、15.33%,后期分别增加了8.44%、12.70%。 【结论】 芹菜和紫背天葵伴生连作豇豆可以提高叶片抗氧化酶活性和根际土壤酶活性,改善根际土壤环境和微生物结构,且均能提高豇豆产量,有利于缓解连作障碍,其中以芹菜伴生处理效果较佳。      

紫色土坡耕地栽种植物篱笆防治水土流失的试验初报

以三峡库区紫色土坡耕地栽种植物活篱笆的试验资料为依据 ,对坡地上如何布置植物活篱笆以及活篱笆的生长情况和初期效益进行了初步研究。结果表明 ,植物篱能有效防治坡耕地的土壤侵蚀 ,提高土壤肥力 ,增加地表植被 ,改变田间小气侯 ,具有投资小、施工简单、操作方便等优点。植物篱株距以 2 0～ 3 0cm为最佳 ,双行植物篱比单行植物篱挡土能力要强得多 ,植物篱梯田的形成时间约为 7～ 1 0年     

三峡库区等高植物篱的控蚀效益及其机制

 水土流失是影响长江中上游地区社会、经济持续发展的关键限制因素。等高植物篱农作措施具有很好的控制土壤侵蚀功效,但还缺乏较为系统的定量研究。根据1993年在三峡库区典型流域建设的5个植物篱小区,对径流、土壤侵蚀的多年连续观测数据分析,结果表明:4种试验植物篱均有很好的水土保持效果,从植物篱栽植的第4年起,水土效益呈现出较为稳定的态势。同对照相比,植物篱小区土壤侵蚀量下降18·4%～70·0%,径流下降幅度为17·2%～70·8%。马桑、黄荆较香根草、新银合欢有着更为突出的控制侵蚀效果,但不同植物篱之间水土保持效益的差异没有达到统计显著水平。植物篱小区内,局部的径流流速变化是导致侵蚀产沙变化的根本原因,即在植物篱条带的上坡位置,径流流速下降,而在条带的下坡位置,径流流速增加。经过流速的一减一增,使得在小区出口的径流流速及径流量同对照小区相当的情况下,条带上坡位置由于流速下降,径流携沙能力下降,而导致泥沙侵蚀本身的减少和已经侵蚀泥沙的淤积,并最终使侵蚀量大幅下降。     

Root tensile strength of terrace hedgerow plants in the karst trough valleys of SW China: Relation with root morphology and fiber content

Root tensile strength is commonly affected by root morphology and fiber content, which combinedly affect the effectiveness of terrace hedgerow on controlling soil erosion in sloping farmland. However, the relationships between these root characteristics are still elusive. This study aimed to compare the root tensile strength, root morphologies, and root fiber contents, and quantify their differences among different plant species. Complete root systems of three terrace hedgerow plant species, i.e., O. bodinieri, V. villosa, and D. lablab L. were sampled for detecting root morphologies and fiber contents at different slope positions on a representative hillslope in karst trough valley. Single root specimens were collected to measure root tensile properties for these three plant species. Results showed that most root morphological parameters were the highest in O. bodinieri, followed by D. lablab L. Three plant species presented the same dominant diameter class as < 1.0 mm, and root volumes as < 1.50 cm³. Cellulose with contents closing to 50% was the main fiber type, and increased significantly linearly with the increasing root diameter in both O. bodinieri and V. villosa. The highest tensile strength and Young's modulus were found in D. lablab L., while the best ultimate tensile force and ultimate elongation were displayed in O. bodinieri. Root diameter showed negative power relationships with tensile strength and Young's modulus, a positive power relationship with ultimate tensile force, and a positive linear relationship with ultimate elongation. Our results will deepen the understanding of the terrace hedgerow functions for controlling soil erosion worldwide.     

渭北黄土高原不同类型人工林的生态效益评价

[目的]构建适应渭北黄土高原人工林资源与生态服务功能特点的人工林生态效益评价方法,阐明不同类型人工林建设对该地区东部、中部、西部生态环境的影响,为准确量化与科学评估不同类型、不同区域人工林的生态服务功能,优化林分结构、制定人工林生态补偿强度标准及准确计量评估人工林碳汇,将“绿色颜值”转化为“生态价值”提供理论依据。[方法]在构建渭北黄土高原生态林、生态经济林、经济林有效面积计算模型的基础上,采用典型区域调查、测定与森林二类调查资料和计量参数等收集相结合的方法,计算分析了3种不同类型,东部、中部、西部不同区域人工林涵养水源、固碳释氧、保育土壤和净化大气的生态效益。[结果](1)渭北黄土高原不同类型人工林的生态效益为生态林>经济林>生态经济林;生态效益中涵养水源价值量最高,保育土壤与固碳释氧效益次之,净化大气的价值量最低。(2)人工林单位面积生态效益为经济林>生态林>生态经济林。(3)不同区域人工林生态效益为中部>东部>西部。[结论]生态林和经济林在生态效益中发挥着重要作用,提高它们所占比重能显著提高人工林的生态效益。为提高西部人工林生态效益,生态林应加...     

基于灰色关联度的TOPSIS模型的“丹治”工程生态效益评价

[目的]量化评价"丹治"工程(丹江口库区及上游水土保持工程)在"十二五"期间实现的总体生态效益,为中国水土保持工程决策和生态效益评价提供新的思路。[方法]基于灰色关联理论,结合熵值法和层次分析法(AHP)确定评价指标的权重。构建了灰色关联度的TOPSIS评价模型,并采用项目区"水土流失面积"对结果进行了验证。[结果]"丹治"工程初期,水保措施尚未完善,发挥的作用相对较小,生态效益较低;随着各项功能措施的逐步发挥,水土保持生态效益大幅度提升,与初期相比"十二五"末期的生态效益总体增长3.48倍。[结论]"丹治"工程项目区总体生态环境逐步向良性发展,与项目区实际情况相吻合,表明基于灰色关联度的TOPSIS模型对水土保持工程效益评价有较强适用性和可靠性。     

坡耕地植物篱在水土保持中的应用

 坡耕地植物篱种植模式是一种坡耕地可持续利用技术。结合已有研究成果,对坡耕地植物篱研究现状、效益等作了系统介绍。植物篱种植模式对改善土壤物理性质、提高土壤养分、减小坡耕地水土流失、防止土壤退化、促进农作物生长、增加作物产量、提供饲料、薪柴等方面具有良好的作用和效果,植物篱在坡耕地资源可持续利用中具有显著的生态效益和经济效益。对目前坡耕地植物篱认识上的问题及需要深入开展的工作进行了讨论,以促进我国植物篱技术和坡耕地整治的研究与发展。     

南方红壤区小流域水土保持综合效益定量评价方法探讨——以江西兴国县为例

选择了南方红壤区水土流失严重的江西省兴国县境内的治理程度存在一定差异的塘背河、廖公坑、蕉溪河3个小流域为对象,选择了涉及生态效益、经济效益和社会效益的共30个评价指标,对3个小流域的水土保持综合效益进行了综合定量评价和比较。结果表明:(1)构建的评价指标体系和采用的评价方法能较为全面地反映水土保持的综合效益,具有一定的区域适宜性。(2)针对同一区域多个小流域一起进行评价,有利于通过对比揭示不同流域水土保持效益的差异及其产生的根源,对指导今后的水土保持工作具有重要的现实意义。(3)兴国县3个小流域通过积极的治理投入,均取得了显著的生态、经济和社会效益。(4)由于治理投入和治理时间的差异,3个小流域的水土保持综合效益尚存在一定的差异,塘背河小流域生态效益、经济效益、社会效益以及综合效益均最高;廖公坑小流域治理中等,生态效益和社会效益最低;蕉溪河小流域治理较差,经济效益最低。各流域应抓住自身水土流失治理存在的主要问题,采取具有针对性的措施以进一步搞好小流域的水土保持工作。     

香根草植物篱带宽对紫色土坡地产流产沙的影响

为研究植物篱篱带宽度对紫色土坡地产流产沙过程的影响,寻求有效控制水土流失的最优植物篱带宽度,采用人工模拟降雨试验对3种篱带宽度(20,30,40cm)、不同雨强(30,60,90mm/h)下的紫色土坡地产流产沙过程进行研究。结果表明:(1)植物篱能有效延缓紫色土坡面产流时间,坡面产流量与篱带宽度能拟合为二次方程(R2=0.99)。随篱带宽度的增大,流速减小,且篱带内部的流速下降最明显,流速变化曲线波动幅度变小。(2)植物篱在产沙过程前期有效抑制坡面产沙量的增长,坡面产沙量随篱带宽度的增大而减少,且当雨强为30,90mm/h时,二者拟合的二次方程R2达到0.99。(3)篱带宽度对产流、产沙量的影响均为极显著。30mm/h雨强下、宽度为30cm的篱带可达到显著的减流减沙效益,是能有效控制水土流失的最优植物篱带宽度。     

A minimum data set for evaluating the ecological soil functions in remediation projects

Purpose

Soil functioning becomes a matter of growing concern in soil remediation projects as, apart from preparing contaminated land for construction purposes, some parts of the sites are usually transformed into green spaces for recreation and inspiration. The objective of this paper is to develop and apply a minimum data set (MDS) for evaluating the ecological soil functions for green areas in remediation projects.

Materials and methods

The MDS was chosen from the previous applications in literature. Using a nonlinear scoring algorithm to transform observed data into sub-scores for evaluating ecological soil functions, the MDS was applied on the Kvillebäcken site in Sweden. The mean sub-scores of the individual soil quality indicators (SQIs) were integrated into a soil quality index to classify the soil into one of the five soil classes. Monte Carlo simulations were used to treat the uncertainties in the predicted soil class resulting from spatial heterogeneity of SQIs, a limited sampling size, and analytical errors.

Results and discussion

The suggested MDS consists of soil texture, content of coarse material, available water capacity, organic matter content, potentially mineralizable nitrogen, pH, and available phosphorus. The high mean sub-score for organic matter at Kvillebäcken indicated that the soil was rich on organic matter thus having a good water storage and nutrient cycling potential. However, the low mean sub-score for potentially mineralizable nitrogen indicated limited biological activity in the soil. The low mean sub-score for the content of coarse fragments indicated plant rooting limitations. Further, the soil quality index (that integrates the sub-scores for SQIs) corresponded to soil class 3 and a medium soil performance with a high certainty.

Conclusions

The suggested MDS can provide practitioners with relevant basic information on soil’s ability to carry out its ecological functions. The suggested scoring method helps to interpret and integrate information from different SQIs into a decision-making process in remediation projects.     

Diversity and stress tolerance in rhizobia from Parque Chaqueño region of Argentina nodulating Prosopis alba

The aim of this work was to investigate the genetic diversity, symbiotic effectiveness, drought tolerance, and indole acetic acid production of indigenous rhizobial populations in the Parque Chaqueño of Argentina able to nodulate Prosopis alba, the dominant forest tree of this region. The populations were sampled at five locations from the Arid, Semi-arid, and Humid Chaco in the Parque Chaqueño region. A set of rhizobial strains able to nodulate P. alba was obtained and selected based on their molecular diversity. Data obtained by BOX-PCR indicated that the highest molecular variability was observed in rhizobial isolates from Semi-arid Chaco. High level of indolic compound production and tolerance to osmotic treatment were significantly (p?≤?0.05) correlated with water restrictions of the environments where the strains belonged. A small set of rhizobial strains that stimulate P. alba growth was selected from a large group of strains. The strains were identified by 16S rDNA sequencing as belonging to the genera Mesorhizobium, Bradyrhizobium, and Ensifer. To our knowledge, this is the first report of P. alba nodulation by strains other than Mesorhizobium chacoense, which was already described for the Parque Chaqueño.