希拉穆仁天然草地不同群落土壤入渗特征

为了解希拉穆仁天然草地土壤入渗特征,以未经人为干扰的围封草地为研究对象,利用双环法测定了以蒙古韭(Allium mongolicum)、银灰旋花(Convolvulus ammannii)、羊草(Leymus chinensis)、洽草(Koeleria asiatica)、克氏针茅(Stipa krylovii)、短花针茅(Stipa breviflora)6种植物为优势种的不同群落土壤入渗过程,分析其入渗特征及影响因素。结果表明:各样地土壤入渗速率随时间变化过程大致分为3个阶段,土壤入渗速率在0~10min呈急剧下降阶段,10~30min呈缓慢降低并趋于稳定阶段,30min后达到稳定阶段。通过对不同群落稳渗速率及达到稳渗前累积入渗量对比分析,发现不同群落间土壤入渗性能存在较大差异,其中,洽草群落土壤入渗性能最好,其次是羊草群落,银灰旋花群落土壤入渗性能最差,其原因是由于不同群落间土壤结构的差异性所致。通过相关性分析可知,土壤容重、最大孔隙度、非毛孔隙度是影响该地区土壤入渗的关键因素。利用Honton模型能准确描述研究区土壤入渗随时间变化情况。     

围封对内蒙古希拉穆仁草地物种多样性的影响

[目的]探究围封对内蒙古希拉穆仁草地物种多样性的影响,为围封对草原物种多样性影响的过程研究提供科学依据。[方法]通过调查、计算内蒙古希拉穆仁放牧草地与连续11 a围封草地的物种多样性,结合当地年降水量数据,分析放牧草地围封后物种多样性特征。[结果]围封后,冷蒿、轮叶委陵菜、达乌里芯芭、二裂委陵菜、星毛委陵菜年际波动较大;围封降低了希拉穆仁草地物种多样性,降水量较少年份(年降水量200 mm的2014年)Simpson,Shannon-Wiener和Pielous指数则刚好相反;围封后物种丰富度与年降水量相关系数减小。[结论]长期围封导致希拉穆仁草地物种多样性下降。在干旱气候环境下,围封能够一定程度地缓解气候变化对希拉穆仁草地物种多样性的影响。     

内蒙古希拉穆仁退化草场恢复治理的生态对策

过度放牧和旅游践踏导致了希拉穆仁草原严重的退化、沙化。为了保护自然资源,实现可持续发展,必须十分重视维持生态平衡。采取科学对策尽快治理生态环境势在必行。     

围封禁牧对退化草原土壤性状的影响

以希拉穆仁草原为研究对象,通过对比分析不同围封年限草原土壤机械组成、含水率、容重、孔隙度、有机质含量、碱解氮及速效磷、钾等各项指标,探讨了围封对低山丘陵退化草原土壤性状的影响。结果表明,随着围封年限的增加,草原0-20 cm土层土壤黏粒含量、孔隙度逐年增大,容重和含水率逐渐降低。随着围封时间的延长,土壤速效钾含量逐年降低,土壤有机质、速效磷、碱解氮含量逐渐增加。回归分析结果表明,土壤有机质、碱解氮、速效磷以及速效钾含量的变化同围封年限有显著的相关性。由此可见,围封是促进退化草原土壤改良及植被恢复的一项有效措施。     

内蒙古希拉穆仁草原风蚀水平观测研究

近年来,草原由于遭受不合理利用而严重退化、沙化,风蚀愈加严重。采用集沙仪和移动式风洞模拟相结合的方法,对位于阴山北麓中部的希拉穆仁草原风蚀特征进行了连续6 a的观测研究。结果表明:(1)植被是控制风蚀的决定性因素,并且植被高度对风蚀的抑制作用强于植被盖度。(2)研究区风蚀模数在围封初期很高,达到1313.7 t/(km²·a),随着植被的改善,草原风蚀逐年下降。(3)风蚀物以细沙粒为主,含量占60%以上。该地区每风蚀1000 kg土壤,同时就损失15 kg有机质,227 g速效氮,262 g速效磷和120 g速效钾,肥力损失量惊人。保护基本草原,恢复退化草地,是防治草地风蚀的最根本途径。     

希拉穆仁草原不同放牧强度对植被群落特征和土壤团聚体的影响

[目的] 为探究草原不同放牧强度下植被群落的改变,解析群落特征变化对土壤团聚体的影响。[方法] 以希拉穆仁荒漠草原控制放牧试验区为研究对象,采用野外调查、室内分析相结合的方法,分析轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)、重度放牧(HG)和禁牧(CK)下植被群落特征和土壤团聚体特征及二者的关系,揭示植物群落变化对土壤团聚体的影响。[结果] (1)植物群落物种数随放牧强度的增加而增加,LG的群落Shannon-Wiener多样性指数(H'')和Simpson优势度指数(D)显著低于其他放牧强度(p＜0.05)。地上生物量随放牧强度的增加而降低,HG的地上生物量显著低于其他放牧强度(p＜0.05)。不同放牧强度下地下生物量差异显著,且不同土层的地下生物量均以LG最高。(2)平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)的变化趋势与大团聚体含量一致,在0—5, 5—10 cm土层表现为随放牧强度的增加先增加后降低再增加(LG最高、MG最低)。(3)群落Shannon-Wiener多样性指数(H'')、Pielous均匀度指数(J'')、地上生物量、容重是影响大团聚体含量、MWD和GMD的显著性因子(p＜0.05)。[结论] 放牧强度对土壤团聚体稳定性具有负反馈调节作用,主要通过影响植被群落多样性指数(H''和J'')、地上生物量、土壤容重的变化而引起土壤团聚体稳定性的变化。该结果为希拉穆仁草原放牧强度选择及生态恢复工作提供理论支撑和科学依据。     

放牧强度对荒漠草原土壤微生物群落特征的影响

[目的] 研究土壤微生物群落对放牧强度变化的响应机理,为荒漠草原生态保护和修复提供科学的理论和技术支撑。[方法] 以内蒙古荒漠草原为研究对象,研究不同放牧强度(未放牧、轻度放牧、中度放牧、重度放牧)对不同深度(0—20,20—40 cm)土壤理化性质和土壤微生物群落组成及多样性的影响,分析土壤理化性质与土壤微生物群落间的交互作用。[结果] 相比于未放牧,中度放牧显著降低0—20 cm土层土壤全氮(TN)和土壤有机碳(TOC)(p＜0.05),分别降低17.99%和19.23%,土壤容重(SBD)最大值出现在重度放牧条件下。20—40 cm土层土壤理化性质在不同放牧强度下并无显著差异(p＞0.05)。此外,放牧降低0—20 cm土层土壤中细菌群落的丰度和多样性,增加20—40 cm土层土壤细菌中群落的丰度与多样性。轻度和中度放牧条件下,0—20 cm土层土壤真菌群落的丰度与多样性均有所增加,放牧对20—40 cm土层土壤真菌群落的丰度与多样性无显著影响(p＞0.05)。[结论] Mantel分析表明,荒漠草原土壤全氮是影响草原土壤细菌丰度随放牧强度变化的主要因素。研究成果对揭示土壤微生物在荒漠草原生态系统中的生态敏感性与实现荒漠草原的可持续管理具有一定科学指导意义。     

放牧对荒漠草原土壤养分及微生物量的影响

[目的]探讨不同放牧强度对荒漠草原植被多样性、土壤理化性状、土壤养分及土壤微生物量的影响。[方法]以围封禁牧草地为对照,采用野外调查和室内分析的方法,对不同放牧强度下的草地土壤及植被展开调查。[结果]随放牧强度的增加,荒漠草原植被盖度、物种多样性、地上生物量、土壤养分和微生物量显著降低,土壤容重和pH值呈增加趋势,土壤电导率呈先增加后降低趋势,地下生物量则没有明显变化趋势;在植被作用下土壤养分和微生物量垂直方向表现递减规律并且在表层富集,"表聚性"较为明显;在放牧干扰下土壤全磷变异系数最高;放牧并没有改变荒漠草原土壤养分和微生物量的垂直分布特征;相关分析表明,放牧干扰下土壤微生物量与土壤养分之间具有较强的相关性,二者与土壤含水量也有较强的相关性。[结论]放牧强度对土壤全磷的空间变异影响较大,并且土壤微生物量对于放牧干扰的敏感性高于土壤养分全量;土壤养分和微生物量等地下生态系统各指标之间具有统一性。     

希拉穆仁荒漠草原围封区植物群落土壤有机碳研究

[目的]明晰各植物群落土壤有机碳含量，以期为草原保护提供理论依据。[方法]以希拉穆仁荒漠草原围封区6种植物群落(短花针茅、洽草、羊草、克氏针茅、银灰旋花、蒙古韭)为研究对象，对0—30 cm土层各植物群落土壤机械组成、土壤有机碳含量和根系特征进行研究。[结果](1) 6种植物群落0—30 cm土层土壤机械组成主要以粉粒和极细砂为主，其平均值分别介于26.50%～54.62%和16.90%～34.08%。(2) 6种植物群落根系生物量随土层深度逐渐减小，且根系生物量总量介于229.21～731.71 g/m²。由根系分布特征判断，短花针茅群落各土层根系呈“E”型分布，其他植物群落均呈“V”型分布。(3)各植物群落土壤有机碳含量随土层深度逐渐降低。0—30 cm平均有机碳含量介于6.07～11.75 g/kg。(4)根系生物量、土壤有机碳含量与黏粒含量呈极显著正相关，与粉粒含量呈显著正相关，表明土壤粉粒、黏粒含量越多，植物群落根系生物量和土壤有机碳越丰富。[结论]围封可以有效促使土壤有机碳增加，但有机碳对不同植被群落的响应有所差异，草原有机碳储量准确度应根据草原植被群...     

放牧干扰对荒漠草原土壤和植被的影响

放牧是草原生态系统最主要的干扰因子之一,影响着草地生态系统植被和土壤的生态进程。以宁夏盐池县荒漠草原区为研究对象,根据地表植被以及地表羊粪的积累量设置6个放牧干扰梯度,分别为CK、T1、T2、T3、T4、T5,运用方差分析、回归分析研究了植被和土壤对不同放牧干扰的响应。结果表明：地上生物量、枯落物、植被覆盖度随着放牧干扰强度的加大呈现先增加后减小的趋势,支持了＂中度干扰理论＂;随着放牧干扰强度的增大,土壤水分随之增加,土壤容重则无显著变化;土壤有机碳与全氮随放牧干扰的变化趋势大致相同,二者有很强的曲线线性关系,C/N的变化趋势与有机碳的变化规律稍有不同,C/N和地上生物量都与地表羊粪量有显著的曲线线性关系,表明地表羊粪量对土壤碳氮分布及草地生产力有着很强的影响,体现了有机碳与全氮含量变化的复杂性及各因子之间的互作效应。     

季节性冻融条件下草地入渗特性的试验研究

通过对比分析季节性冻融条件下草地与裸地入渗试验结果,得到了草地冻融条件下的入渗规律。结果表明,在冻融各阶段,地表0~40 cm深度范围内,草地地温均高于裸地,但土壤含水率低于裸地;在土壤初冻和融化阶段,草地入渗90 min累积入渗量大于裸地,但其初始入渗强度小于裸地初始入渗强度;在土壤完全处于冻结状态时,草地与裸地的入渗过程、入渗量基本相同。研究结果为草地冻融土壤入渗特性的进一步研究奠定基础,为区域水土保持与生态修复工程及季节性冻土区冬春灌溉提供参考。     

短期放牧对高寒草甸表层土壤入渗和水分保持能力的影响

为深入揭示短期放牧对高寒草甸生态系统地表水文过程的影响机理,基于5个放牧强度(A:2.75只羊/hm~2;B:3.64只羊/hm~2;C:4.35只羊/hm~2;D:4.76只羊/hm~2;E:5.20只羊/hm~2)的3a控制放牧试验,对比研究了表层土壤(0—10cm)物理性状、入渗过程、土壤水分特征曲线及持水和供水能力对放牧强度的响应。结果表明:C处理的土壤初始含水量显著高于D、E处理,但各放牧强度的土壤容重和4个孔隙指标无显著变化;放牧改变了土壤入渗过程,随放牧强度增加,B与C处理入渗较好,D与E处理入渗较差;Gardner模型适用于放牧强度的土壤水分特征曲线拟合,相关系数均达极显著水平,且表征土壤持水性能的a值与低中吸力段含水量表明B与C处理的持水能力高于其它处理;100kPa吸力下比水容量显示,A、B和C处理较D与E处理提高了土壤供水能力。总之,合理放牧强度短期内有利于保存高寒草甸土壤含水量,增强土壤导水性和持水能力,保证土壤有效供水,降低高寒草甸生态系统的退化风险。     

双环直径对土壤入渗速率的影响

双环法是测定土壤入渗速率最为广泛最为经典的方法,但双环直径可能影响土壤入渗速率测定结果,因其为地表积水有压入渗,在坡地上测定时,因整平地表时会产生很大扰动,从而产生测定误差。研究设计5组不同直径的双环入渗试验,分析双环直径对土壤初始入渗速率、稳定入渗速率、累计入渗量的影响。结果表明:当双环内环直径分别为15,20,25,30cm时,初始入渗速率分别是常规内环直径为35cm双环的88.3%,110.8%,119.9%,100.7%,稳定入渗率分别是54%,73%,85%,89%。对不同时刻入渗速率进行T值检验发现,用内环直径为20,25,30cm双环测定的入渗过程与常用内径为35cm的双环测定土壤入渗过程无显著差异。考虑地表扰动因素、试验需水量等多因素的影响,可用内环直径20cm、外环直径为35cm的双环替代目前常规内环直径为35cm,外环直径为50cm的双环,用于坡地土壤入渗速率测定,可以减少地表扰动,从而准确测定土壤入渗率,又能节约用水量。     

常用绿地土壤改良材料对土壤水分入渗的影响

利用一维垂直土柱法研究几种常用的绿地土壤改良材料及其不同配比对土壤水分入渗的影响,结果表明:土壤水分稳定入渗率、累积入渗量和湿润峰下移距离随土壤含砂量和粒径的增加而显著增加;绿化植物废弃物能提高土壤入渗及湿润峰下降深度,但单独应用效果不明显;脱硫石膏增加土壤入渗,加快湿润峰下移速度;但表施聚丙烯酰胺阻碍土壤水分下渗。Kostiakov入渗模型(I=Kt~(1-α))及幂函数(F=at~b)分别能很好地拟合几种改良材料的累积入渗量以及湿润峰随时间的变化,拟合系数R~2均在0.99以上,且模型中各项指标均较好地表征了几种改良材料的初始累积入渗量、土壤入渗能力的衰减程度及湿润峰变化。以体积比70%土+10%砂+20%绿化植物废弃物+0.5kg/m~3脱硫石膏配比对绿地雨水入渗和蓄积能力最佳。     

地表下纳米碳混合层对土壤入渗过程的影响

以黄绵土为研究对象,将纳米碳在土壤表层以下20cm处均匀混合,研究了不同纳米碳含量(质量含量分别为0,0.001,0.005,0.01g/g),不同纳米碳-土壤混合层厚度(1,2,3,4,5cm)对土壤水力特性的影响,结果表明:(1)土壤表层20cm以下纳米碳层可以增加土壤累积入渗量,当纳米碳含量增加到0.5%时,累积入渗量显著增加。(2)纳米碳层厚度为3cm时累积入渗量明显增大,随纳米碳层厚度继续增加,累积入渗量无显著变化。(3)Philip方程能较好的模拟含有纳米碳层的黄绵土入渗过程,纳米碳含量为0.5%和1%时,吸渗率明显高于对照土壤,纳米碳层厚度为3cm、含量为0.5%为合理施碳厚度与比例。(4)对照土壤不同深度处含水量的变化很小,土层深处含水量亦很高,而含纳米碳层的土壤表层20cm以下的土壤含水量明显变低,当纳米碳层厚度为3-5cm时,效果尤为明显。因此将纳米碳作为土壤改良剂施入地表以下,对于改善黄土高原土质水土流失具有重要意义。