祁连山北坡主要植被下土壤异质性研究

采用半微量凯氏、氢氧化钠-钼锑抗比色法、CaCO2分子式求法、土壤烘干法、环刀法等进行土壤异质性相关因子调查与分析,结果表明:(1)山地灰褐土、山地淋溶灰褐土、亚高山灌丛草甸土、山地栗钙土的有机质含量分别为11.88%、10.85%、10.73%、1.65%.(2)青海云杉林、高山灌丛林、祁连圆柏林、低山灌丛林、牧坡草地、无林地0-60 cm土壤容重依次减小,而总孔隙度依次增大.     

湖南马尾松人工林群落细根生物量及时空动态研究

2007年在长沙天际岭国家森林公园,用钻取土芯法,对马尾松森林群落细根生物量进行了研究。结果表明,该森林群落的年均活细根生物量为1.117 4 t/hm2,死细根生物量为0.118 3 t/hm2,活细根和死细根生物量均存在明显的季节变化,活细根生物量变化趋势总体上呈"单峰型",死细根生物量呈不规则波动。活细根和死细根生物量主要分布在0~30 cm土壤层,其活细根生物量占总活细根生物量的70.73%,其死细根生物量占总死细根生物量的71.43%。活细根生物量和死细根生物量与土壤温度呈显著性指数相关,与土壤湿度呈显著性线性相关。     

黄土丘陵区油松人工林和白桦天然林细根垂直分布及其与土壤养分的关系

在黄土高原子午岭林区,对油松人工林、白桦天然林细根生物量、比根长、根长密度和细根表面积的垂直分布特征,以及这些根系指标与土壤水分、土壤容重、氮素和有机质的关系进行了研究。结果表明,油松人工林细根生物量随土壤深度增加呈单峰曲线,白桦林细根生物量随土壤深度增加呈减少趋势;油松林大部分根系生物量集中分布在040.cm土层中,其中020.cm土层占37%以上,2040.cm集中了41%以上;表层土壤(020.cm)具有较高的比根长、根长密度和细根表面积,而底层(4060.cm)的比根长、根长密度和细根表面积最低。油松林土壤全氮和有机质含量垂直变化趋势相似,随土壤深度的增加而降低;硝态氮(NO3--N)均随土壤深度的增加呈单峰曲线变化趋势,而铵态氮(NH4+-N)随土壤深度增加呈先降低后增加的抛物线趋势。白桦林75%的细根生物量集中在020.cm土层,比根长、根长密度和细根表面积的垂直分布规律与油松林相似,表层土壤白桦林细根表面积是油松人工林的3.91倍,而2040.cm土层白桦林细根表面积比油松人工林降低了33%。白桦林土壤全氮、有机质含量、NO3--N和NH4+-N垂直变化趋势与油松林相似。土壤水分、容重、全氮和有机质对油松和白桦细根分布的影响明显大于NH4+-N和NO3--N。白桦林表层土壤有机质含量与细根生物量的相关性达到显著水平(r=0.99,P0.05),白桦林表层土壤有机质含量与比根长和根长密度的相关性(分别为r=0.91,r=0.8)低于油松林(分别为r=0.95,r=0.94)。油松和白桦林040.cm土层细根表面积与土壤全氮相关性随土壤深度增加而下降,比根长和根长密度与土壤全氮相关性随土壤深度增加而增大。油松和白桦林2060.cm土层细根生物量、细根表面积和根长密度随有机质含量的减少而增加,而比根长呈相反的变化规律。     

蒋家沟新银合欢人工林土壤养分分布及其与细根的关系

采用分层挖掘法对东川蒋家沟新银合欢人工林土壤养分分布特征及其与细根的关系进行了研究,结果表明:除全钾外,土壤表层养分含量相对优越,集聚现象明显,随土层深度的增加土壤养分含量降低且趋于贫瘠;3年生新银合欢林土壤养分表聚程度、土壤养分状况明显优于20年生,20年生与9年生基本一致;新银合欢细根主要集中于0—100cm土层,0—20 cm土层富集明显,且在垂直剖面上呈对数函数递减。回归分析显示,土壤养分(碱解氮、速效磷、有机质、速效钾和全氮)与细根质量间存在极显著的线性关系,其中速效磷同细根质量关系更为密切,在一定程度上决定着新银合欢细根根系的空间分布。     

宁南山区退耕对土壤微生物生物量和酶活性的影响

在野外调查和室内实验分析的基础上,研究了宁夏黄土丘陵区农田退耕后不同植被恢复措施对土壤的微生物生物量碳、氮、磷和转化酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和脲酶活性的影响.研究表明:农田退耕后通过不同的植被恢复措施,土壤的微生物生物量碳为农地的1.04～3.12倍;微生物生物量氮为农地偏高;微生物生物量磷则相对稳定,无显著差异;转化酶和碱性磷酸酶活性的提高主要表现在表层(0-5 cm土层)和5-20 cm土层,分别比农地高出1%～41%和1%～89%;过氧化氢酶活性变化幅度最小;土壤脲酶活性在表层提高的幅度最大,为农地的1.95倍.农田退耕后,通过不同的植被恢复措施,土壤的生物肥力有所提高.     

菌根多样性对红楮林细根生物量及红菇采收量的影响

试验研究菌根多样性对红楮林细根生物量及红菇采收量的影响结果表明,处理区菌根菌种类增加11个,红菇产量增加11.25kg/hm2,增幅68.18%,差异显著;0~100cm土层细根生物量增加3.35t/hm2,差异显著;0~10cm土层细根生物量增加3.26t/hm2,增幅190%,差异极显著。表明人工促进菌根多样性不仅提高了森林生态系统中的乔木细根量,还提高了菌根菌的丰度和频度。     

灌溉方式对杨树人工林细根分布特征的影响

[目的] 探究滴灌对北京市大兴区林场5—6年生欧美107杨树人工林细根分布的影响，为干旱沙地条件下营建人工林提供理论支持。[方法] 采用根钻取样法，对比滴灌和常规灌溉条件下细根生物量在不同方向、不同水平距离和不同土层深度的差异。[结果] 滴灌没有改变细根的空间分布格局，细根在水平方向的距树干50 cm内，垂直方向的0—40 cm土层集中分布，不同方向的细根分布表现为：株间>对角>行间。滴灌对细根生长和分布的影响受滴灌后形成的湿润带范围影响，株间方向细根生物量在水平和垂直方向的分布特征与对角和行间方向差异明显，湿润带范围内细根生物量均与常规灌溉差异极显著（p<0.01）。[结论] 滴灌条件下的杨树人工林较常规灌溉有更多的细根分布，可以更充分利用地下资源，促进林木生长，提高林地生产力。     

祁连山不同混交度青海云杉林细根形态特征及与土壤理化性质的关系

[目的]揭示祁连山青海云杉中龄林细根分布与土壤环境的互作关系,明晰不同混交度下土壤养分对细根发育的贡献因子,为祁连山天然林抚育经营提供理论依据。[方法]采用根钻法对混交度为0,0.2,0.4,0.6的青海云杉中龄林进行细根取样,揭示不同土层细根形态特征,剖析了与土壤理化性质的关系。[结果]细根生物量集中分布在0—20 cm土层,0—20 cm的土层细根生物量密度、根长密度、根表面积密度、比根长、比表面积显著高于20—40 cm土层(p<0.05),混交度0.4的林分各土层细根形态指标最大。4种混交度林分各土层中全氮含量、全磷含量、速效钾含量、有机质含量随土层深度的增加呈降低趋势,且各土层均以混交度0.4为最高。细根的总生物量密度、根长密度、根表面积密度、比根长、比表面积与0—40 cm土层中土壤全氮、全磷、碱解氮、速效磷、有机质、速效钾含量呈正相关,与全钾呈负相关关系。[结论]细根生物量密度变化主要受土壤全氮含量的影响,混交度0.4的青海云杉中龄林有较强的细根贡献和较好土壤肥力,更有利于群落稳定效益的发挥。     

福建沿海主要防护林树种的生物量、凋落物及其对林下土壤养分的影响

防护林在改善环境状况方面扮演着重要角色,对其生物量、凋落物量以及林下土壤养分的研究可以加深对树木生长规律和树木与环境的相互关系的了解。通过采用平均木法对海坛岛主要防护林树种即木麻黄、台湾相思、黑松、湿地松的生物量进行测定,并通过凋落物的收集和土壤养分的分析了解四树种的生长习性以及养分丰缺情况。结果表明:①生物量总量从大到小依次为湿地松(270.84t/hm2)>黑松(125.72t/hm2)>台湾相思(75.99t/hm2)>迹地更新不良木麻黄(56.02t/hm2)。②从凋落物的研究情况可知9月份是四树种共同的生长月,凋落物归还量很高,而对于木麻黄和台湾相思而言,另一个凋落物归还量的高峰期是5月份。③对于四种树种林下土壤养分的测定,可以看出台湾相思林下土壤养分相对丰富,而总体来说四种树种的林下土壤营养物质相对缺乏,影响到防护林的生物量进而影响其防风固沙、保持水土的性能。     

两种草本层台湾桤木林地细根分解及养分动态研究

在四川省丹棱县退耕还林地上,采用网袋法对两种草本层(黑麦草和自然草)台湾桤木林地中细根分解及养分释放的对比,以及对台湾桤木 黑麦草复合模式草根与细根混合分解进行了为期1 a的实验研究。结果表明:台湾桤木细根在复合模式和自然模式中分解速率、养分释放有所不同,经过1 a的分解,复合模式中N,K,Ca的残留率显著低于自然模式,而干质量、P,Mg的残留率差异不显著;复合模式混合处理的分解速率和N,P,K,Ca释放率介于单独分解的细根和草根之间,而Mg释放率则大于单独分解的细根和草根,经过1 a的分解,混合分解对混合处理的分解速率、P,K,Mg的释放有明显的促进作用,对N,Ca的释放影响不显著,在混合分解过程中的不同阶段,表现出来的相互作用形式不同。     

祁连山区4种高寒植被类型下土壤养分及含水率分布

[目的]探究祁连山区土壤养分及含水率分布特征,为祁连山区水土保持和生态植被恢复提供参考。[方法]以高寒草甸、高山灌丛、温性草原、温性荒漠4种高寒植被类型土壤为研究对象,采用野外调查、室内试验及数理统计相结合的方法,研究了4种植被类型下不同土层深度和4种坡向下土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)、含水率(SMC)分布特征,及其与年平均气温、年累积降雨量之间的相关性。[结果](1)研究区SOM含量范围为1.85～190.31 mg/g, TN含量为0.07～7.99 mg/g, TP含量为0.24～1.81 mg/g, SMC为0.79%～73.21%。(2)土壤SOM,TN,TP,SMC含量差异主要受植被类型影响,不同植被类型土壤SOM,SMC含量大小顺序均为：高寒草甸>高山灌丛>温性草原>温性荒漠;TN含量：高山灌丛>高寒草甸>温性草原>温性荒漠;TP含量：温性草原>高寒草甸>高山灌丛>温性荒漠。在4种坡向中,TP含量在半阴坡最高,阳坡最低,SOM,TN,SMC含量在半阳坡最高。(3)SOM,TN,TP,SMC与年累积降...     

红壤丘陵区典型植被群落根系生物量及碳储量研究

采用标准地法和"WinRhizo根系分析系统"平面扫描,研究了红壤丘陵区六种典型植被群落的根系特征、生物量、固碳量及土壤碳储量.结果表明:(1)根系特征值随土壤深度增加呈递减趋势,马尾松、杉木混交林和马尾松、木荷混交林土壤表层根系分布密集,特征值较大,马尾松低效林根系分布稀疏,特征值最小;(2)不同植被群落,0-40 cm土层的根系生物量所占比例在58.89%～84.88%.0-20 cm土层的土壤碳储量所占比例在35.89%～48.67%;(3)该区乔木混交林的根系生物量大于纯林和火烧迹地,植被群落的灌草覆盖度是影响根系生物量的主要因素.马尾松、木荷混交林根系净生产力最大,为6.74 t/(hm~2·a),马尾松低效林最小,为1.28t/(hm~2·a);(4)马尾松、木荷混交林的根系固碳量和土壤碳储量最大,分别为60.66 t/hm~2和9086.32 t/hm~2,马尾松低效林最小,分别为15.97 t/hm~2和1 683.75 t/hm~2,根系固碳量只占土壤碳储量的极少部分,但根系通过改良土壤结构,对增强碳源汇集和贮存、积累碳素具有重要的影响.     

土壤水分胁迫对红砂幼苗细根形态和功能特征的影响

通过盆栽人工模拟干旱试验,研究了土壤水分胁迫对红砂幼苗细根形态及功能的影响。结果表明:(1)随胁迫程度的加剧红砂幼苗细根直径和体积呈减小趋势,而根长、比根长、表面积、比表面积均呈增大趋势,表明在胁迫条件下,红砂幼苗细根可通过根长、比根长、表面积、比表面积的增加与直径和体积的减小来适应逆境胁迫。随根序的升高红砂幼苗细根直径呈增大趋势,而根长和比根长表现出减小趋势,比表面积呈先升高后降低的趋势。(2)随胁迫程度的加剧红砂幼苗细根全C含量呈降低趋势,而全N含量先呈明显的降低趋势,后呈升高趋势,表明在中度胁迫下红砂幼苗细根呼吸作用明显降低。随根序的升高红砂幼苗细根全C含量呈增加趋势,而全N含量呈下降趋势,表明红砂幼苗较低级根序具有较强的呼吸作用与代谢活性。(3)红砂幼苗细根根长与全C含量之间呈极显著正相关关系;直径与全C含量之间呈显著正相关关系;比根长与C含量呈显著负相关关系。     

河北坝上地区坡面尺度根系生物量空间变异

坝上草原的水土保持对于京津的生态环境有着重要的作用,而根系生物量随水平、海拔、深度等方向的空间变异对于水土保持有重要影响。采用根钻法实地采样,通过ArcGIS空间插值方法,构建完整坡面根系生物量各深层分布图,探究随不同凹凸坡形及其过渡带根系生物量分布特征的变化。通过SPSS指数回归分析,探究根系生物量随深度的变化。结果表明,水平方向上,根系生物量的极值多分布于区域的边缘,其中凸坡和凹坡极大值出现最多,中下坡根系生物量相对较多。深度方向上,根系生物量密度随深度呈指数函数变化的特征,其中含有钙积层的偏凸坡位置根系生物量随深度减少较快、含有沟壑的偏凹坡位置根系生物量减少较慢。因此,微地形是在坡面尺度上影响根系生物量空间分布的主导因素。     

祁连山东段高寒植被类型对土壤理化特征的影响

[目的]探讨祁连山东段不同高寒植物的土壤理化特征,为区域水资源合理利用提供理论依据.[方法]对祁连山东段6种灌丛植被和高寒草地的土壤基本性状、土壤持水能力和土壤渗透性进行了相关指标的测定.[结果]①祁连山东段高寒植被的土壤容重随着土层深度的增加而增大,土壤含水量则随着土层深度的增加而降低.②祁连山东段土壤总孔隙度随着土...     

Image analysis for non‐destructive and non‐invasive quantification of root growth and soil water content in rhizotrons

Studies aiming at quantification of roots growing in soil are often constrained by the lack of suitable methods for continuous, non‐destructive measurements. A system is presented in which maize (Zea mays L.) seedlings were grown in acrylic containers — rhizotrons — in a soil layer 6‐mm thick. These thin‐layer soil rhizotrons facilitate homogeneous soil preparation and non‐destructive observation of root growth. Rhizotrons with plants were placed in a growth chamber on a rack slanted to a 45° angle to promote growth of roots along the transparent acrylic sheet. At 2‐ to 3‐day intervals, rhizotrons were placed on a flatbed scanner to collect digital images from which root length and root diameters were measured using RMS software. Images taken during the course of the experiment were also analyzed with QUACOS software that measures average pixel color values. Color readings obtained were converted to soil water content using images of reference soils of known soil water contents. To verify that roots observed at the surface of the rhizotrons were representative of the total root system in the rhizotrons, they were compared with destructive samples of roots that were carefully washed from soil and analyzed for total root length and root diameter. A significant positive relation was found between visible and washed out roots. However, the influence of soil water content and soil bulk density was reflected on seminal roots rather than first order laterals that are responsible for more than 80 % of the total root length. Changes in soil water content during plant growth could be quantitifed in the range of 0.04 to 0.26 cm³ cm^—3 if image areas of 500 x 500 pixel were analyzed and averaged. With spatial resolution of 12 x 12 pixel, however, soil water contents could only be discriminated below 0.09 cm³ cm^—3 due to the spatial variation of color readings. Results show that this thin‐layer soil rhizotron system allows researchers to observe and quantify simultaneously the time courses of seedling root development and soil water content without disturbance to the soil or roots.     

岩溶区根系地下生境对土壤微生物生物量的影响

选择岩溶区3种不同的典型根系地下生境类型土壤作为研究对象(类型Ⅰ——白云岩水平产状多层空间类型、类型Ⅱ——白云岩倾斜产状多层空间类型及类型Ⅲ——白云岩直立产状多层空间类型),分析不同类型及层次对土壤微生物生物量的影响,以及土壤养分、土壤酶活性的变化。结果表明:(1)根系地下生境类型和层次对土壤微生物生物量的影响极显著(p<0.01);(2)3种类型的土壤微生物生物量差异极显著(p<0.01),均随土壤层次的下降而降低,类型Ⅰ的微生物环境较差,类型Ⅱ较好,类型Ⅲ居中;(3)类型Ⅰ在一定程度上能促进碳循环,类型Ⅱ利于有机碳的循环、氮的供应,类型Ⅲ利于磷的供应及有机物质的氧化。该研究可为探索岩溶地区的根系地下生境及其土壤条件,并为同等条件的土壤肥力评价、植被恢复技术研究提供参考。     

不同植被恢复措施下剖面根系与SOC的分布特征

根系是影响水土流失和土壤有机碳（SOC）变化的重要因素。在水土流失区,研究不同植被恢复措施下,根系生物量和土壤有机碳的分布特征对了解区域土壤碳循环具有重要意义。在水土流失严重的黄土丘陵沟壑区的燕沟小流域,选择地形条件类似的梁峁坡,采集了10种不同植被治理恢复措施下的剖面（0—100 cm）根系和土壤样品,研究了根系生物量和SOC在剖面的分布特征。结果显示:不同治理措施下的SOC呈现出灌木 > 乔木 > 灌草 > 草本的趋势,而根系生物量呈现出乔木 > 灌木 > 灌草 > 草本的趋势;SOC和细根生物量都随土层深度的增加呈对数递减趋势,但同一土层SOC和细根生物量的分布不一致,且根系比SOC的分布浅。