紫色丘陵区旱地撂荒自然恢复提高土壤蓄水性能

为了探讨农地撂荒对土壤水分生态的影响,该文以湘中紫色丘陵区自然撂荒旱地为研究对象,以相邻样地比较法研究了不同演替阶段土壤物理特性、蓄水性能及其影响。结果表明:湘中紫色丘陵区旱地撂荒植被自然恢复,各演替阶段表层土壤(0~20 cm)容重显著变化(P0.05),大小依次顺序为:旱地草本群落乔灌群落灌丛群落,说明植被恢复导致表层土壤容重变小;灌丛和乔灌群落具有使土壤由粗粒径向细粒径转变的效能,此外,植被恢复能提高表层土壤孔隙度和蓄水性能。相关分析表明,旱地撂荒植被自然恢复土壤蓄水性能主要决定于土壤容重、孔隙度、粗砂粒(1~0.25 mm)和粉粘粒(0.05 mm)含量等指标;土壤粗砂粒含量高,容重大,非毛管孔隙度减小,蓄水量低;粉粘粒含量增加,土壤容重小,非毛管孔隙度增大,蓄水量高。该研究可为紫色丘陵区植被恢复及生态环境建设提供参考。     

黄土丘陵区小流域植被恢复的土壤养分效应研究

研究了安家坡小流域荒草地、山杏林地、农地、油松林地、灌木林地、弃耕地等地类的土壤养分特征。结果表明,植被系统具有较强的养分表层富集功能;不同植被恢复类型对土壤养分含量有明显的影响,主要表现在不同土层土壤有机质、速效磷、速效钾、硝态氮和铵态氮含量在不同植被类型间存在显著的差异性;人工灌木植被对土壤的培肥作用高于乔木植被;农地弃耕(撂荒)有一定的土壤培肥作用;对水土流失极为严重的黄土丘陵沟壑区来说,在退耕还林还草时应优先考虑恢复灌木和草本等先锋植被;在土壤质量改善到一定程度时,再进行乔木的间植;农地弃耕是一种节省人力物力而其生态环境效应又很好的双赢途径。     

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。     

黄土丘陵沟壑区退耕地植被恢复中土壤物理特性变化研究

以黄土高原典型丘陵沟壑区--延安燕沟流域为研究对象,分析了黄土丘陵区退耕地植被恢复过程中不同恢复年限、不同植被类型以及不同恢复方式下的土壤物理变化特征,结果表明对于土壤含水量,草地>灌木地>乔木地,自然恢复>自然+人工恢复,随着退耕年限的不断增长,上层土壤含水量不断增加,下层不断降低,随土层不断加深,其含量逐步趋于稳定;对于0～60 cm土壤平均容重及孔隙度,以灌木地土壤容重相对较大,孔隙度相对较小,乔木地的容重及孔隙度的变化与灌木地相反,并且随着退耕年限的不断延长,土壤容重不断减小,孔隙度不断增加,但是不同恢复方式下土壤容重及其孔隙度变化不大;对于0～60 cm土层>0.25 mm土壤水稳性团聚体含量,自然恢复>自然+人工恢复,随着恢复年限的不断增长,其含量不断增加,而不同植被类型作用下的土壤水稳性团聚体含量变化不明显,但是其含量在不同土层变化差异较大.这就要求对退耕地进行植被恢复过程中,要深入了解当地的土壤环境特征,做到因地制宜,适地适树.     

半干旱黄土丘陵区退耕地林草植被恢复对土壤质量影响评价

[目的]探讨退耕还林还草对土壤质量的综合影响,为半干旱黄土丘陵区退耕地植被恢复与建设提供理论依据。[方法]选择半干旱黄土丘陵区的宁夏回族自治区彭阳县白阳镇中庄村示范区不同退耕地林草植被恢复样地为研究对象,采用AHP决策法对不同林草植被恢复下土壤理化因子进行综合评价。[结果]土壤水分是影响土壤环境状况的最主要因子,其权重值达到了0.210,其次为土壤的总孔隙度和土壤有机质含量,其权重值分别达到0.136,0.108,同时土壤的毛管持水量、土壤碱解氮含量和土壤脲酶含量也对土壤环境具有十分重要的作用,其权重值分别达到0.085,0.071及0.064。[结论]通过对影响土壤环境的化学性质、物理性质和生物活性的综合评价,认为林地、人工草地和天然草地不同程度地改善和提高了土壤的环境质量,以林地改善程度最大。     

黄土丘陵沟壑区退耕地植被恢复中的土壤水分变化研究

选择了黄土高原安塞县境内的纸坊沟、县南沟、西沟、郭阳湾等不同流域,对黄土丘陵沟壑区退耕地植被恢复过程中的土壤水分变化规律进行了研究.研究结果表明,随着退耕年限的增长,60 cm以下土层的土壤水分含量逐渐减少;对于不同地形条件的土壤含水量,阴坡＞半阴坡＞阳坡,坡下＞坡中＞坡上,并且随着坡度的增大,土壤含水量减小;不同的植被类型土壤水分含量也不同,在选择的草地、灌木地、林地3种植被类型中,以草地的土壤含水量最高,林地最小,灌木地介于两者之间;从恢复方式看,自然恢复的土壤水分含量相对较高,人工恢复的土壤水分含量相对较低,自然+人工恢复介于两者之间.另外,对于同一种植被类型,生物量越大,土壤水分含量越小.     

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。     

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）。     

黄土丘陵沟壑区退耕地自然恢复植被特征及其与土壤环境的关系

 为给黄土高原退耕地的植被恢复和重建提供科学依据,以黄土高原丘陵沟壑区的安塞县为例,用系统聚类和逐步多元回归的分析方法,对退耕地自然恢复植被的演替阶段进行划分,并定量分析群落演替过程中的植被特征及其与土壤环境的关系。结果表明:黄土丘陵沟壑区退耕地自然恢复草地的演替,依次经历猪毛蒿群落→赖草群落→长芒草群落、铁杆蒿群落、达乌里胡枝子群落→白羊草群落。随着退耕地植被恢复的不断进行,Gleason指数、Margalef指数等丰富度指数以及群落Pielou指数,都呈现出先减小后增大的趋势,Simpson指数在演替初期及平衡阶段较大,群落生态优势度与物种丰富度的变化趋势相反。在群落的演替过程中,土壤有机质、全N、有效N和速效K的含量不断增加,土壤pH值和速效P含量不断减小,土壤表层密度变小,孔隙度变大。A层土壤全N、有效N含量、土壤pH值和C层土壤全N含量与物种丰富度呈显著正相关,A、C层土壤有机质含量和B层土壤速效K含量与其关系相反;B层土壤速效P的含量与群落生态优势度呈显著正相关;A、B层土壤速效K含量与植被群落盖度呈正相关关系,B层土壤速效P含量与其关系相反。     

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。     

黄土丘陵区典型人工林有机碳分布特征及其影响因素

分析了黄土丘陵区典型人工林刺槐、沙棘和柠条0-60 cm土层土壤有机碳(SOC)储量及分布特征的差异,研究了不同类型人工林随生长年限的增加对SOC产生的影响.结果表明,人工林建造对SOC积累具有积极作用,各人工林进入生长稳定期后,对SOC有一定补给作用,有机碳补给能力表现为:沙棘＞刺槐＞柠条,这种差异因根系生长特点不同产生,沙棘主要在20--40 cm土层,年平均补给量为0.357g/kg;刺槐和柠条为40-60 cm,年平均补给量分别为;0.010和0.005 g/kg.回归分析结果表明,土壤物理性状与SOC含量相关性显著(p＜0.01),SOC含量随土壤容重增大而减小,随团聚体稳定性增大而增大,相关系数分别为-0.82和0.79.     

表层土壤容重对黄土坡面养分随径流迁移的影响

农田化学物质随地表径流迁移的问题,既是农业问题,又是水环境问题。地表土壤容重是影响土壤溶质随径流迁移的重要因素之一。通过室内模拟试验,研究了降雨条件下土壤容重对黄土区坡面土壤氮、磷和钾随径流迁移过程的影响。结果表明,随着土壤容重增大,初始产流时间提早,径流系数增大,土壤流失量增多,土壤磷和钾流失量也随之增大。径流养分浓度变化对土壤容重响应程度的大小次序是：NO3ˉ-N〉PO4^3-P〉K^＋。径流养分流失率过程曲线存在“峰值点”,它是土壤容重、溶质理化特性以及土壤水文参数综合作用的结果。通过数学模拟,进一步证实了幂函数是模拟黄土区非饱和水流条件下养分流失过程的最佳模型。本研究为深入理解黄土坡面径流溶质迁移机理提供了参考。     

宁南黄土区植被恢复方式对土壤粒度特征的影响

[目的] 研究宁南黄土区不同植被恢复方式下的土壤粒度特征,旨在为更有效地指导该区域土壤资源的可持续发展和生态环境保护提供科学依据。[方法] 采用野外标准化方法采集0—100 cm土壤样品,利用Mastersizer 3000型激光粒度仪测定了小流域9种不同植被恢复方式（山杏林、山桃林、沙棘林、柠条林、山杏柠条林、山杏沙棘林、坝地、苜蓿地、撂荒地）216件样品,通过福克和沃德公式计算出平均粒径、标准偏差、偏度、峰度等土壤粒度参数。[结果] ①不同植被恢复方式下的粒度组成均以粉粒和极细砂为主,以粉粒含量在各粒度分级中所占比例最大。黏粒、粗砂、极粗沙和中砂含量分层整体趋于稳定,随土层深度的增加变化不大。粉粒、极细砂和细砂含量均随土层深度增加变化起伏较大,各层段表现出不同的变化趋势。②不同植被恢复方式下各粒级变异系数的变化规律基本一致,黏粒的变异系数最高,其次为砂粒,粉粒最小。③土壤平均粒径表现为：山杏×柠条林>沙棘林>山桃林>柠条林>山杏林>苜蓿地>山杏×沙棘林>撂荒地>坝地。撂荒地、山桃林和柠条林的分选性明显优于其他立地,沙棘林的分选性最差。[结论] 不同植被恢复方式的土壤粒度分布主要受到植被类型及人类活动扰动等主要因素的影响。     

黄土丘陵沟壑区退耕地植被恢复中生物土壤结皮特征

以黄土丘陵沟壑区安塞县墩滩山的退耕地为研究对象,分析了退耕地植被自然恢复过程中生物土壤结皮的特点及其对土壤水分、土壤有机质和土壤侵蚀的影响。结果表明:(1)生物土壤结皮的盖度随着退耕年限的增长不断增大,结皮的厚度也渐渐增加,且稳定在0.1~0.3 cm之间;(2)有结皮样地0—40 cm土层的土壤含水量一般比对照样地的土壤含水量要低,有结皮样地和对照土壤含水量都随土层深度逐渐升高,但升高幅度逐渐变小;(3)有生物结皮的样地土壤表层0—10 cm有机质含量比对照样地有机质含量大;10—20 cm土层有生物结皮的样地比对照样地有机质含量也高,但是差异不如0—10 cm土层明显;(4)随着退耕年限的增长,土壤侵蚀量逐渐减少,与退耕初期相比,退耕10 a以上样地土壤侵蚀量可减少30%~80%。说明在退耕地植被恢复的过程中,生物结皮改善了土壤表层性质,增强了土壤抗侵蚀能力。     

黄土丘陵沟壑区典型灌木林地枯落物的蓄积特征及持水性能

[目的]对黄土丘陵区不同植被枯落物层持水效能进行研究,为该区植被恢复和水土流失防治提供理论基础。[方法]以柠条、沙棘、狼牙刺、杠柳4种典型灌木林地枯落物层为研究对象,采用室内浸泡法对其水文效应特征进行分析。[结果]①沙棘林地地表枯落物蓄积量最大(1.048 kg/m~2);沙棘林地土壤中枯落物量最大(0.674 kg/m~2);土壤中枯落物占枯落物总蓄积量的20.15%～68.75%,其中柠条和狼牙刺土壤中枯落物高于地表枯落物。②地表枯落物和混入土壤枯落物的持水量均随浸泡时间呈极显著对数函数关系(R~2≥0.745,p0.01),地表枯落物5 min持水量可以达到最大持水量的40%,且与最大持水量存在显著的幂函数关系(R~2=0.38,p0.01),可以通过5 min持水量来拟合最大持水量,而混入土壤枯落物并没有呈现这一规律。混入土壤枯落物的持水量显著大于地表,其中地表枯落物有效持水量杠柳最大(2.13 g/g),土壤中枯落物有效持水量柠条最大(1.90 g/g)。③地表枯落物有效拦蓄量沙棘林地最大,为21.16 t/hm~2;土壤中枯落物有效拦蓄量柠条林地最大,为10.01 t/hm~2;土壤中枯落物拦蓄量的校正系数变化范围在0.18～0.42之间。[结论]土壤中枯落物不容忽视,其混入量占枯落物总蓄积量的1/5甚至2/3以上;柠条总有效持水量最大,而受枯落物类型和积累量的影响,沙棘总拦蓄能力最大,具有较强的水源涵养和水土保持功能。     

黄土丘陵区不同撂荒年限土壤入渗及抗冲性研究

为了评价植被恢复对撂荒地土壤性状的影响,采用时空互代法,以黄土丘陵区不同年限撂荒地为研究对象,利用"环刀法"和原状土冲刷试验结合室内理化分析对其渗透性能和抗冲性进行了研究。结果表明:同一撂荒阶段,土壤初始入渗速率、稳定入渗速率、平均入渗速率和抗冲系数均随土壤深度的增加而下降;随着撂荒阶段延长,表层土壤初始入渗速率、稳定入渗速率、平均入渗速率和抗冲系数均为撂荒前期显著增大,后逐步趋于稳定,撂荒阶段间的差异显著大于土层深度的差异。在黄土丘陵区,利用Kostiakov模型回归参数a可有效表征初始入渗速率,相关系数为0.999 1,用方正三模型回归参数f_1和K可同时表征初始入渗速率和稳定入渗速率,相关系数分别为0.869 4和0.998 1,其初始入渗速率相关性较模型Kostiakov差,结合使用两者可更好的表征土壤入渗过程。