半干旱黄土区柠条灌丛不同植被管理方式下的土壤水分

为探究半干旱黄土区柠条灌丛在不同植被管理方式下的土壤水分特征,本文以甘肃省定西市龙滩流域为研究区,通过对2016?2018年生长季0?1.8 m土层土壤水分动态检测,分析人工柠条灌丛[柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)]不同植被管理方式[对照(不平茬也不除草)、平茬除草、平茬、除草]对土壤水分的影响.结果表明:1)平茬除草管理方式的土壤水分最高,在上、中、下坡位均高于其他3种管理方式的土壤水分.2)在整个生长季内,各管理方式0?0.4 m浅层土壤水分波动最大,而1.0?1.8 m较深土层则无明显变化.温度和降水对土壤水分有一定的影响,但无论是干旱年还是平水年,平茬除草管理方式在各土层中土壤水分均高于其他3种管理方式的土壤水分.3)采用最优分割法将不同植被管理方式的土壤水分划分为活跃层、次活跃层和相对稳定层,平茬除草管理方式土壤水分的活跃层与次活跃层的深度为0?0.8 m,其深度大于其他3种管理方式;而对照管理方式土壤水分在0.3 m以下都为相对稳定层,其深度小于其他3种管理方式.本研究结果表明,在生长季平茬除草管理方式更适合研究区柠条灌丛植被的管理,这为该区域人工植被土壤水分管理以及构建半干旱黄土区稳定的人工植被群落提供了参考.     

平茬对荒漠草原区人工柠条林地土壤理化性质的影响

平茬措施是提高柠条林地生产力的主要方式,研究平茬措施对人工柠条林地土壤性质的影响,对科学种植人工柠条林具有重要的理论与实践意义。本文以林龄为6a的人工柠条林地为研究对象,通过实验室测定其平茬前后土壤机械组成、水分、pH值、有机碳、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量的变化,采用相关分析法分析了平茬前后土壤机械组成与土壤因子之间的相关性。结果表明：平茬措施对人工柠条林地土壤理化性质改变产生积极的影响,平茬后土壤pH值和容重下降,砂粒含量减少,粉、粘粒含量增加,0~5 cm土层有机碳和全氮的含量升高,0~40cm土层土壤水分含量增加,人工柠条林耗水量减少。     

生长季不同月份平茬对柠条人工林地土壤细菌群落特性的影响

柠条是豆科锦鸡儿属植物栽培种的通称,其中,中间锦鸡儿是中国西北地区重要的生态恢复型柠条灌木,平茬是促进柠条植株再生的重要手段。为了探讨生长季不同月份平茬对柠条人工林地土壤细菌群落结构和多样性的影响,基于Illumina Hiseq测序平台对宁夏盐池荒漠草原人工柠条林生长季不同月份平茬土壤细菌16S rDNA基因V3~V4区片段进行了序列测定,结合土壤理化因子,分析了人工柠条生长季不同月份平茬土壤细菌群落多样性与土壤理化因子的相关性。结果表明：变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、绿弯菌门是生长季4-10月平茬的柠条人工林地土壤的优势细菌门,7个不同月份平茬分组之间在变形菌门、放线菌门、芽单胞菌门、己科河菌门、硝化螺旋菌门存在差异,其中第一优势细菌门变形菌门排序为：Y9>Y8>Y4>Y5>Y7>Y6>Y10,9月最高,为29.74%,显著高于10月（P<0.05）,其他各月之间差异不显著（P>0.05）;5月平茬的放线菌门相对丰度最高,且显著高于4、6、7、8、9月（P<0.05）;9月平茬的酸杆菌门丰度最低。土壤细菌多样性指数也在不同月份平茬之间具有一定差异,细菌群落丰富度指数依次为：Y8>Y7>Y4>Y5>Y6>Y9>Y10,多样性较高的是4、6月平茬,9月平茬显著低于其他各月（P<0.05）。冗余分析（RDA）表明,不同月份平茬影响柠条人工林地土壤细菌分布的主要土壤环境因子是全磷、速效氮、有机质。放线菌纲、酸微菌纲与土壤pH正相关;α变形菌纲与土壤有机质正相关;δ-变形菌纲与含水量、全钾呈显著正相关;γ-变形菌纲、芽单胞菌纲与有机质、速效氮、全磷呈显著正相关。综合分析,平茬各月土壤细菌群落特性存在差异,土壤细菌优势菌群分布丰富、土壤养分含量较高的柠条旺盛生长季的4-8月平茬优于生长期末的9-10月,对于维持柠条的生态效益和开发利用柠条饲草料具有实际参考价值。     

祁连山北坡主要草地类型的土壤水分动态研究

祁连山北坡天然草地植被以高寒草原、山地草甸、山地草句草原、山地草原和山地荒漠草原等类型为主,对这5种典型草地类型土壤水分进行了观测,结果显示：不同草地类型生长季土壤水分动态变化规律基本一致,主要受降水量及其时间分配的影响,土壤水分的季节动态可划分为消耗期、积累期、消退期和稳定期4个时段;5类草地群落土壤水分垂直变化与土层深度的关系并不完全一致,其剖面变化可分为活跃层、调节层和相对稳定层;土壤水分储量以山地草句最高,其它依次为山地草句草原、高寒草原、山地草原、山地荒漠草原。     

石羊河下游人工梭梭水分利用策略季节变化

作为石羊河下游主要固沙造林树种,人工梭梭(Haloxylon ammodendron)抗逆性和生态适应性强,构成了风沙灾害防治的第一道防线.本研究基于原位观测与稳定同位素示踪的方法,研究了人工梭梭水分来源的季节性变化,以期为民勤绿洲边缘退化防护体系的修复提供理论依据.结果表明:在生长季,人工梭梭根际垂直0?200 cm土层平均土壤水分含量为0.87％,120 cm深度处土壤水分偏高;水分季节变化表现为5月(1.22％)>4月(1.05％)>6月(0.83％)>7月(0.80％)>10月(0.67％)>8月(0.65％).不同季节人工梭梭0-60 cm表层根际土壤水δ18O富集效应明显,变化剧烈,60?200 cm土层δ18O逐渐减小且相对稳定.IsoSource模型表明,人工梭梭春季对120?200 cm深层土壤水分利用比例为45.15％,60?120 cm中层土壤水分的利用比例为20.6％,20?60 cm浅层土壤水分的利用比例为20.1％;夏季对0?20 cm表层、60?120 cm中层、120?200 cm深层土壤水分的利用比例分别为32.5％、24.75％、22.1％;秋季主要对0?20 cm表层、120?200 cm深层土壤水分利用较多,利用比例分别为44.4％和48.75％.不同深度土壤水分是人工梭梭重要的季节水分来源,建议在日常抚育管理中可采取人工辅助降水入渗的方法来维持林地土壤水分平衡.     

人工柠条灌丛密度对荒漠草原土壤养分空间分布的影响

将荒漠草原人工柠条灌丛按密度分为高密度(HD)、中密度(MD)和低密度(LD),水平方向分灌丛根围(RS)、冠缘(MS)和灌丛间(IS),垂直方向分0~10 cm,10~20 cm,20~40 cm,40~60 cm,60~80 cm,80~100 cm,以同一区域的荒漠草原为对照(CK),系统展开柠条灌丛密度对荒漠草原土壤养分空间分布的影响。结果表明:随柠条灌丛密度的增加,土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、有效磷(AP)、碱解氮(AN)含量逐渐增加,表层(0~10 cm)增幅最大,底层(80~100 cm)增幅最小,其中AP对柠条灌丛密度的敏感性最高;无论水平还是垂直方向均以HD柠条灌丛增加荒漠草原土壤养分效应最为显著。垂直方向柠条灌丛对TN、TP、AP、AN增加效应集中于表层以下,对SOC增加效应集中于20 cm土层以下,且增加效应随土层深度增加逐渐减弱;水平方向同层相比,以根围增加效应最为显著,灌缘、灌丛间次之,随土层深度该增加效应逐渐平稳或消失。综合表明:人工柠条灌丛能够增加荒漠草原土壤养分,以HD柠条灌丛根围表层(0~10 cm)增加效应最强,这种增加效应在垂直方向随土层深度增加逐渐减弱,水平方向则朝着远离根的方向减弱,虽然柠条灌丛对荒漠草原土壤养分的空间分布有增加效应,但并未影响到荒漠草原土壤养分的垂直分布格局。     

不同干扰方式对滇西北亚高山草甸生物量和碳储量的影响

以滇西北亚高山草甸为对象,探讨不同干扰方式(自由放牧、生长季封育+非生长季放牧、生长季封育+季末割草以及全封育)对草地生物量、植被碳储量、土壤容重、0~30cm土壤碳储量和碳固持量及碳固持速率的影响。结果表明:不同干扰方式对滇西北亚高山草甸的生物量和土壤碳储量、碳固持量等的影响不尽相同。3年全封育草地的总生物量和植被碳储量最高,分别为1104.68g/m2、497.11g/m2;与自由放牧相比,其总生物量和植被碳储量增加了377.76%。封育降低了0~10cm土壤容重(P0.05),3年全封育最低。不同干扰方式下,随着土层的加深,土壤有机碳含量和碳储量呈逐渐降低趋势。0~10cm土层的土壤碳储量:生长季封育+季末割草全封育生长季封育+非生长季放牧自由放牧。生长季封育+季末割草草地0~10cm土层的碳固持量最高,0~30cm土层中3年全封育草地的碳固持速率显著高于其他处理(P0.05),平均固持速率为465.05g·C/m2·a。     

柠条人工林下草本植被特征与土壤特性相关性研究

为探索黄土丘陵沟壑区最佳的柠条（Caragana Korshinskii）平茬措施,本研究以该区柠条人工林为研究对象,对其进行4种不同方式的平茬措施,分析在不同平茬措施的柠条林下草本植被特征与土壤特性的相关关系。结果表明：隔行平茬措施下草本生物量最大,柠条林下各土层土壤含水量与草本地上生物量密切相关,且以负相关关系为主;草本植物多样性各指数均与土壤含水量呈负相关关系,40～80 cm土层的土壤含水量与Simpson指数的相关性显著（P<0.05）,与Shannon-wiener指数的相关性极显著（P<0.01）;土壤养分各指标与草本植物多样性没有显著相关性,在0～60 cm土层内,土壤碱性越大,草本生物量越大,20～40 cm土层土壤有机质越小,草本生物量越大。综合以上结果,在该区域采取柠条隔行平茬措施最佳。     

荒漠草原区不同植被恢复模式土壤微生物菌落分布特征及其与土壤理化性质的相关性

研究土壤微生物菌落变化对土壤肥力的影响,对荒漠草原区草地的恢复管理具有重要的意义.本文以宁夏典型荒漠草原区的天然草地为对照,以平茬人工柠条林地、人工柠条林地、天然柠条林地为研究对象,采用稀释平板法估算各样地0～5,5～10,10～20,20～40 cm土层中微生物菌落数量,并测定对应土层的土壤理化性质及6种可溶性氮组分...     

黄土高原半干旱区集流灌草立体配置与水分调控

该区干旱与水土流失并存,降雨量时空分配不均,且水热并不同步(在春夏,植物常因缺水而枯死),致使生态环境建设中恢复植被的难度大。为此,采用工程整地措施与灌草立体配置模式,发展集流灌草植被,调蓄土壤水分,促进灌草植被的快速恢复。结果表明,在水平阶营造柠条和披碱草,在生长初期0-500cm土层含水量可分为3个明显的层次;在生长的第4年随着灌草根系深扎,土壤水分过耗,出现明显的干土层,分布深度在120-200cm,厚度为100cm。在第8年干土层扩大到100-300cm,厚度为200cm。第14年土壤含水量有所回升,但幅度不大,同第8年相比,仅提高1.5-2.0个百分点。水平阶的柠条灌木林随着生长时间的延续,其水分贮量变化是否增加,仍有待继续研究。该区0-500cm多年土壤贮水量,在生长初期(4月份),15年生柠条480.15mm,12年生沙棘、山桃分别为414.6mm和385.4mm,在生长末期(10月),柠条498.31mm,沙棘423.31mm,山桃445.9mm。仅占田间持水量的30%-58%,接近或略高于凋萎湿度,因此,目前的土壤贮水量并不能满足灌木林的生长,仅能维持其生命。从土壤水分的消耗与贮量分析,柠条与禾本科配置是适宜该区建造的优良灌木类型,其次为山桃和沙?     

黄土高原侵蚀区生物结皮的人工培育及其水土保持效应

探讨生物结皮的人工培育技术,并对其发育初期的水保功能进行评价。结果表明:撒播粉碎后的自然生物结皮,培育1个雨季即可形成盖度高达30%-60%的人工生物结皮,其主成分不变;人工生物结皮具有较好的水保效应,其中室内培育的生物结皮在坡度5°、雨强46.8mm°h^-1、历时1h的模拟降雨条件下可减少49%-64%的径流,消除土壤侵蚀;同条件下野外培育的生物结皮在无植被时对径流影响不明显,但全年可减少26%的土壤侵蚀,有柠条植被时全年可减少11%的径流和39%的土壤侵蚀;在黄土高原侵蚀区以人工生物结皮进行大规模的水保治理成本较低,切实可行。     

黄土丘陵区退耕植被细根生物量及其碳氮磷库动态变化

为揭示黄土丘陵区不同退耕植被细根季节动态,选取刺槐（Robinia pseudoacacia）、柠条（Caragana korshinskii）以及撂荒3种退耕模式为研究对象,采集0～50 cm土层细根,分析其生物量及C（碳）、N（氮）、P（磷）库的生长期变化。结果显示：刺槐、柠条及撂荒地细根生物量,C,N,P含量及储量在生长期内变化显著（P<0.05）,其中细根生物量与C,N,P储量先减小后增加,而细根C,N,P含量先增加后减少;刺槐与柠条细根生物量,C,N,P含量及储量在生长期内均显著大于撂荒地;相关性分析结果表明,细根C储量与土壤C储量、细根N储量与土壤N储量、细根P储量与土壤P储量均显著正相关,尤其是细根N储量与土壤N储量相关性达到极显著水平。综上,黄土丘陵区刺槐、柠条与撂荒3种退耕模式细根生物量及其碳氮磷库存在显著季节变化,细根碳氮磷库通过季节变化显著提高土壤C,N,P储量尤其是土壤N储量,且刺槐与柠条提高效果优于撂荒草地。     

不同植被恢复模式下呼伦贝尔沙地土壤反硝化细菌nirK基因组成结构和多样性研究

本研究选取呼伦贝尔沙地5种植被恢复模式(单播冰草、单播羊柴、单播柠条、冰草+柠条和冰草+柠条+羊柴+披碱草)为研究对象,以完全退化的沙地为对照,采用分子生物学技术分析了土壤反硝化细菌nirK基因组成结构和多样性,并探讨了与土壤理化因子的相关性。结果表明,土壤反硝化细菌nirK基因组成存在明显差异。单播羊柴模式土壤反硝化细菌nirK基因多样性指数最高,其次为单播冰草和单播柠条,而两种混播模式最低,这5种植被恢复模式均显著高于对照裸地。序列和系统发育分析结果表明,所获得的nirK基因片段与NCBI数据库中的nirK基因的相似度在81%99%之间,分别归属于苍白杆菌属、根瘤菌属及不可培养的细菌,其中与不可培养细菌相关的片段占到总数的50%以上。典范对应和相关分析结果表明,速效磷、pH、全氮、全磷和含水量对反硝化细菌的影响均达到显著水平,且5种理化因子间均具有极显著相关性,说明这5种理化因子相互关联,共同对反硝化细菌nirK基因组成变化起到决定作用。     

柠条膨化加工工艺条件优化

针对当前大多数禁牧、休牧区柠条（Caragana korshinskii）资源储量大但利用率低的现状,寻找能有效降低纤维类物质含量、改善适口性、提高饲用价值的利用途径,成为柠条饲料化研究的重点。本试验将有效降低木质素和纤维素含量的膨化技术应用于柠条的保护性开发利用中,对柠条的营养成分进行分析,进而对其饲用膨化技术和营养价值进行评价探讨。结果表明,在压力1.0 MPa、温度170 ℃、原料含水量30%、切短长度2 cm的条件下,膨化效果最好,柠条中木质素含量最低,干质量消化率最大。     

毛乌素沙地几种沙生灌木养分含量的动态

对宁夏盐池县毛乌素沙地5种沙生灌木：中间锦鸡儿，柠条锦鸡儿，花棒、杨柴、沙柳不同生育期细枝叶主要化学成分进行了分析以确定其营养规律，结果表明，5种灌木粗蛋白质含量都在随生长季节不断下降的趋势，其中，中间锦鸡儿，柠条锦鸡儿，沙柳峰值出现在花期；花棒，杨柴以营养期最高，果后营养期居中，枯黄期最低，纤维性物质（NDF、ADF、木质素）含NDF以营养期最低，果后营养期居中，ADF、木质素含量以果后营养期最低，综合判断5种灌木各时期的营养价值，均以果后营养期为最优或次优。     

半干旱草甸草地不同处理下植被特征与土壤酶活性的变化

不同草地处理措施对植被和土壤会产生重要的影响。为探究不同草地处理措施对草甸草地的影响,以科尔沁草甸草地不同点为研究对象,设置围封（UNM）、围封+刈割（M）、围封+火烧（F）、放牧（G）4种处理,针对生长季土壤脲酶（S-UE）、碱性磷酸酶（S-AKP）、蔗糖酶（S-SC）活性和植被特征等开展研究,以探究草甸草地的最佳处理方式。结果显示：1）土壤酶活性随着土层深度的增加而降低,不同处理间的差异随着土层深度增加逐渐降低。2）放牧较围封处理,不同点植被高度、盖度、地上生物量和酶活性均降低,而丰富度指数增加。3）刈割较围封处理,不同功能群物种的补偿能力不同,禾本科的补偿能力大于菊科。4）火烧较围封处理,不同点植被高度、盖度、地上生物量、丰富度指数和3种水解酶活性均增加。5）多年刈割较放牧处理,植被高度、盖度和地上生物量和蔗糖酶、碱性磷酸酶活性均增加,丰富度指数和土壤脲酶活性均降低。综上所述,控制性火烧是半干旱地区草甸草地的最佳处理方式。     

库布其沙漠8种防护林的土壤水分特征

通过野外取样,对库布其沙漠七星湖旅游专线两侧8种防护林0-100cm土层深度的土壤水分进行测定,分析了不同防护林不同土层的土壤水分变化特征及变异系数,旨在了解和掌握库布其防护林的土壤水分特征及变异规律。结果表明,0-20、20-40、40-60、60-80和80-100cm 5个土层的土壤水分随着土层深度增加逐渐增加;5个土层的土壤水分变异系数分别为0.70、0.94、0.92、0.94和0.90,土壤水分的变异系数随着土层深度增加逐渐增大。8种防护林的土壤水分从高到低依次为旱柳(Salix matsudana)+小美旱杨(Populus popular's)混交林(9.31%)旱柳纯林(8.93%)沙枣(Elaeagnus angustifolia)+沙柳(Salix psammophila)混交林(5.69%)沙枣纯林(3.31%)速生杨(Populus spp.)纯林(2.12%)速生杨+羊柴(Hedysarum laeve)混交林(1.90%)柠条(Caragana korshinskii)纯林(1.60%)羊柴纯林(1.02%);8种防护林的土壤水分变异系数为:柠条纯林(0.08)为弱变异,羊柴纯林(0.11)、速生杨纯林(0.11)、速生杨+羊柴(0.36)混交林和沙枣+沙柳混交林(0.39)为低等变异,旱柳纯林(0.64)、旱柳+小美旱杨混交林(0.67)和沙枣纯林(0.79)为中等变异。旱柳纯林、旱柳+小美旱杨混交林和沙枣+沙柳混交林是比较好的防护林配置,沙枣纯林和柠条纯林次之,羊柴纯林、速生杨纯林和羊柴+速生杨混交林3种防护林属于不理想的防护林配置。     

不同株高的柠条生物量分配格局及其估测模型构建

采用整株挖掘法测量小株（0< h≤ 50cm）、中株（50< h≤ 100cm）、大株（h>100cm）3个株高的柠条（Caragana korshinskii）地上与地下器官生物量,分析其地上与地下生物量分配格局,并利用易测指标对其地上、地下和全株生物量构建估测模型,旨在揭示不同株高柠条的生物量空间结构特征。结果表明：柠条地上各器官生物量所占比例为老龄枝 >叶 >新生枝,随着株丛高度的增加,老龄枝生物量所占比例呈升高趋势,而叶和新生枝生物量呈现降低趋势;柠条地下生物量随着土壤层次增加而呈降低趋势,3个株高柠条的地下生物量主要集中在0~30cm,其中0~5cm所占比例最高,且同一层不同株高的柠条地下生物量所占比例不同;柠条地上、地下生物量呈幂函数生长关系,地上生物量所占比例高于地下生物量,随株高增大老龄枝所占比例呈升高趋势,而叶、新生枝和地下生物量所占比例呈降低趋势。利用冠幅直径、高和冠幅体积构建的柠条地上、地下及全株生物量的模型较好,小珠和中株建立的估测模型为二次函数,大株建立的估测模型为幂函数,所筛选出来的3个株高最优生物量模型总相对误差（RS）范围为-3.9~-18.08,平均相对误差绝对值（RMA）范围为10.12~18.67,满足要求。     

用气孔计测定沙漠人工植物的蒸腾

本研究利用LI-1600气孔计测定了沙坡头试验站土壤水分平衡观测场4个样地的油蒿和柠条的蒸腾。结果表明,气孔计同步测定的光合有效辐射的日变化呈现出典型的钟罩形,受此影响的气温和空气相对湿度的变化很大;在同一天的测定中,油蒿和柠条的蒸腾速率和气孔导度变化步调是一致的。将气孔计测定的蒸腾速率依次进行了单位换算、多项式拟合日变化曲线和尺度转换求得日蒸腾量,拟合的日变化曲线均达到显著水平(P<0.05);4个样地油蒿的日蒸腾量显著高于柠条的(P<0.05);柠条和油蒿混合栽植的2个样地的日蒸腾量均小于纯柠条和纯油蒿样地的日蒸腾量。