毛乌素沙地不同植被恢复措施下土壤理化性质空间分布特征

[目的] 探讨不同植被恢复措施下土壤理化性质的空间分布特征,为半干旱沙区植被恢复提供理论依据。[方法] 以毛乌素沙地西南边缘3种典型植被恢复模式(封育草地、飞播林地和人工柠条林地)为研究对象,以退化草地为对照,通过采集0—40 cm范围内3个土层的土壤,研究了其土壤理化指标和土壤综合肥力。[结果] ①在不同措施下土壤表层(0—10 cm)含水量显著增加,而在深层(10—40 cm)土壤则显著降低;与之相反的是土壤表层容重显著降低,而在深层土壤差异不显著,呈现弱变异;植被恢复显著降低了上层(0—20 cm)土壤pH值,而对20—40 cm土层差异不显著;此外,同一植被类型下随着土层加深土壤含水量(SWC)、容重(BD)、pH值均逐渐增加。②不同措施下土壤有机质(SOM)、全氮(TN)含量显著增加,封育样地SOM最高,飞播样地土壤TN最高,而速效磷(AP)含量显著降低,土壤全磷(TP)、SOM、TN等养分含量具有表聚性,土壤AP和速效氮(AN)含量在不同植被恢复、不同土层之间存在差异性。③土壤综合肥力指数呈现为：飞播样地(0.794)>封育样地(0.662)>对照样地(0.637)>柠条林地(0.603),即土壤质量在飞播样地最高,而在柠条林地最低。[结论] 3种植被恢复模式均对土壤各理化指标有显著影响,不同植被恢复措施导致土壤各指标在垂直剖面上发生不同程度的变异,毛乌素沙地适宜进行飞播造林,而不宜大面积种植人工柠条林。     

Soil Organic Carbon and Inorganic Carbon Accumulation Along a 30‐year Grassland Restoration Chronosequence in Semi‐arid Regions (China)

Carbon accumulation is an important research topic for grassland restoration. It is requisite to determine the dynamics of the soil carbon pools [soil organic carbon (SOC) and soil inorganic carbon (SIC)] for understanding regional carbon budgets. In this study, we chose a grassland restoration chronosequence (cropland, 0 years; grasslands restored for 5, 15 and 30 years, i.e. RG5, RG15 and RG30, respectively) to compare the SOC and SIC pools in different soil profiles. Our results showed that SOC stock in the 0‐ to 100‐cm soil layer showed an initial decrease in RG5 and then an increase to net C gains in RG15 and RG30. Because of a decrease in the SIC stock, the percentage of SOC stock in the total soil C pool increased across the chronosequence. The SIC stock decreased at a rate of 0·75 Mg hm⁻² y⁻¹. The change of SOC was higher in the surface (0–10 cm, 0·40 Mg hm⁻² y⁻¹) than in the deeper soil (10–100 cm, 0·33 Mg hm⁻² y⁻¹) in RG5. The accumulation of C commenced >5 years after cropland conversion. Although the SIC content decreased, the SIC stock still represented a larger percentage of the soil C pool. Moreover, the soil total carbon showed an increasing trend during grassland restoration. Our results indicated that the soil C sequestration featured an increase in SOC, offsetting the decrease in SIC at the depth of 0–100 cm in the restored grasslands. Therefore, we suggest that both SOC and SIC should be considered during grassland restoration in semi‐arid regions. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

风沙黄土区排土场不同恢复类型植物群落与土壤种子库特征

风沙黄土区排土场作为一种人造生态系统,自然条件恶劣,土壤贫瘠,植被恢复困难。为了探明有效的人工促进植被恢复措施,采用植被调查与种子库萌发试验相结合的方法,通过研究不同植被类型地上植物群落与土壤种子库特征及二者的关系,探讨了其植被恢复效益及潜力。结果表明:研究区人工植被恢复下地上植物群落中共47种植物,分属16科40属,土壤种子库共14种植物,分属5科13属,其中均以禾本科、菊科、藜科、豆科占主导地位; 灌木植被的地上植被和土壤种子库的物种多样性均表现为最优; 地上植被与土壤种子库密度的变化范围为88.48～495.47株/m²,74.74～1422.91粒/m²,且均在草地类型下最大。土壤种子库和地上植被的相似性普遍较低,相似性系数仅为0.16～0.23。因此,风沙黄土区排土场的植被恢复与重建需要加强保护与管理,可以考虑构建以草灌配置为主的人工植被恢复模式,保障群落的恢复潜力,并提高群落多样性与稳定性,亦可考虑引入外源种子库提升群落恢复的潜力。     

内蒙古砒砂岩地区水土流失规律研究

内蒙古砒砂岩地区是黄河重要的粗沙来源区,该地区具有水蚀、风蚀及重力侵蚀交互的特点。利用三个试验流域1983～1997年的天然观测资料,分析得到了砒砂岩侵蚀交互作用的时空分布规律;通过对砒砂岩的理化及侵蚀产沙特性的分析表明,砒砂岩的产流和产沙能力均高于当地的黄土和风沙土。本研究建立了砒砂岩地区的水蚀模型,并对水力侵蚀过程进行了模拟。     

典型岩溶山区植被恢复对土壤团聚体分布及稳定性的影响

[目的]了解岩溶山区植被恢复对土壤团聚体分布及稳定性的影响。[方法]通过野外调查与室内分析,研究了广西壮族自治区平果县果化镇典型岩溶峰丛洼地荒地、草地、灌丛、林灌4种不同植被覆盖下土壤的基本理化性质、团聚体的分布及稳定性特征。[结果](1)土壤中0.25mm的水稳性团聚体含量与土壤的容重显著负相关,与全土有机碳含量极显著正相关;(2)土壤水稳性团聚体以2~1,1~0.5和0.25mm粒级的含量居多。0.25mm粒级的团聚体,在草地、灌丛和林灌中明显高于荒地,在表层土中明显高于下层土;(3)随土层深度的增加,土壤团聚体的破坏率增大;土壤团聚体的破坏率:草地灌丛林灌荒地,草地和灌丛的平均重量直径和几何平均直径明显高于荒地和林灌。[结论]植被的恢复提高了团聚体的稳定性,且草地和灌丛土壤的团聚体稳定性更高,更有利于水土保持,可以作为该区域水土保持的主要植被类型。     

黄土丘陵沟壑区红砂灌丛土壤种子库及其自然更新潜力评估

[目的]对黄土丘陵沟壑区红砂灌丛植被土壤种子库的特征及红砂灌丛植被自然更新潜力进行分析和评估,以说明红砂灌丛土壤种子库在植被恢复与重建中的重要作用。[方法]采用土壤种子库"萌发法"(每个地段10个2m×2m样方内分表土层0—2cm和2—5cm土层采集土样)及野外植被调查方法,对黄土丘陵沟壑不同坡位红砂灌丛土壤种子库进行研究。[结果]黄土丘陵沟壑区红砂灌丛植被土壤种子库发芽试验共观察到的4 251株幼苗,分属于9个物种。土壤种子库密度在100~1 000粒/m2,物种数在0.8~1.2种/0.01m2,下坡段的土壤种子库平均种子密度和平均物种数均比上坡段高。3个坡段的2个层次的平均种子密度和平均物种数均随土层加深而减小。3个坡段土壤种子库和地上植被的组成物种多为草本植物和红砂灌丛,地上植被与其土壤种子库的密度及物种数均呈不显著相关;物种组成的Sorensen相似性指数较高,均达到0.60以上,且土壤种子库比地上植被具有更高的物种丰富度。[结论]黄土丘陵沟壑区红砂灌丛具有依靠土壤种子库实现自然更新的潜力,但由于物种组成种类较少,现存灌丛植被一旦遭到破坏,仅靠土壤种子库恢复现存植被是困难的,需要在对自然恢复潜力评估的基础上,积极采取人工保护促进自然恢复的策略。     

祁连山区土壤砂粒含量剖面分布模式及其影响因素

祁连山区是西北黑河流域的水源,理解祁连山区土壤颗粒组成的剖面分布模式及其与环境要素之间的关系,有助于进一步定量理解土壤中水、肥、气、热的运移和开展颗粒组成/质地的三维制图。以2012—2013年获取的深度≥1 m的69个代表性土壤剖面为对象,分析了含量变异最大的砂粒的剖面分布模式及其与海拔、坡度、坡向、年均降水、平面曲率、剖面曲率、地形湿度指数、NDVI、土地利用、成土母质等环境变量之间的关系。结果表明:祁连山区砂粒含量的剖面分布模式可分为均一型、递增型、递减型、先增后减型、先减后增型和不规则型六类,但其很难用单一的环境变量来定量预测,其根源在于祁连山区成土母质复杂多样,加上复杂的地貌地形、土地利用等导致母质易发生运移而产生不连续性;对应复杂山区的土壤颗粒剖面分布模式的定量预测,还需从复合环境变量的角度进行深入的探索研究。     

植被覆盖和降雨因子变化及对东北黑土区土壤侵蚀的影响

[目的]研究东北黑土区植被覆盖和降雨侵蚀力因子对土壤侵蚀时空变化的影响程度,为该区水土流失治理和可持续发展提供科学依据.[方法]运用修正后的通用土壤流失方程(RUSLE)得到了2000-2018年东北黑土区土壤侵蚀分布特征,并探究土壤侵蚀模数与因子时空分布变化规律,得出侵蚀模数对于植被覆盖和降雨侵蚀力因子变化的敏感性....     

塔里木河下游土壤种子库分布格局及其与环境因子的关系

在塔里木河下游选择20个样地,进行土壤种子库萌发试验,并应用典范对应分析(CCA)方法研究了该地区土壤种子库分布格局及其与环境因子的关系.结果表明,塔里木河下游土壤种子库中共有物种16种,分属于7科,并且以旱生耐盐物种为主,多数样地物种出现频次较低;种子库密度不高.CCA排序表明,地下水埋深、土壤含水量、电导、pH值和植被盖度等5个环境因子对土壤种子库分布格局有一定的影响.CCA第一排序轴与地下水位、地表植被盖度和土壤含水量关系显著,反应了水分因子的作用;CCA第二排序轴与土壤电导率关系显著,反映了盐分因子的作用.根据5个环境因子的特征,CCA排序可将土壤种子库中的16种植物分为4个组,对应于不同的环境变化梯度.     

毛乌素沙地生物结皮对水分入渗和再分配的影响

生物结皮的发育影响着干旱半干旱区小尺度土壤水文过程。对两种自然降雨条件下（降雨量为8.5 mm和14.8 mm）的3种放牧管理类型（持续放牧地、围栏5 a禁牧区、围栏15 a禁牧区）有、无生物结皮土壤的降雨入渗速率和再分配规律进行了测定。结果如下：（1）入渗速率禁牧5 a和禁牧15 a样地的有结皮土壤的入渗速率极显著低于无生物结皮土壤。持续放牧样地上,生物结皮发育很差,其对土壤的入渗速率无显著影响。（2）入渗深度自然降雨为8.5mm的次日在持续放牧区能入渗到15～20 cm,而在禁牧5 a和禁牧15 a围栏区仅能入渗到10～15 cm。自然降雨为14.8 mm的次日在持续放牧区能入渗到30～40 cm,在禁牧5 a和禁牧15 a围栏区能入渗到20～25 cm。在无雨条件下,禁牧15 a围栏区50 cm以下土壤水分状况较禁牧5 a和持续放牧区更差。测定结果表明：生物结皮的形成降低了水分的入渗速率和自然降雨的下渗深度,使下渗水分减少,渗透深度变浅,由此可见当地高频率（84.6%）的小降雨（〈10mm）事件只能对浅根系的草本有效,这将使得草本植物生长旺盛而深根系半灌木油蒿生长不良,逐渐衰退。     

艾比湖流域土壤有机质垂直空间变异特征

利用沿土壤深度方向的垂直滞后空间相关系数和经验正交函数分解方法研究了新疆艾比湖流域土壤有机质含量的垂直空间分布结构。结果表明:垂直滞后空间相关系数和经验正交函数分解方法能够有效分析空间区域土壤有机质垂直分布的相关性和空间异质性;垂直滞后空间正相关或负相关的集聚区域指示了相似或相反的有机质垂直分布模式,并且土壤有机质含量相关性随土层深度间隔增大而衰减;流域不同区域土壤有机质沿土层深度的垂直分布呈现分异特征,流域东部和西部地区有机质含量随土层深度增加而升高,但中部区域有机质含量随土层加深而降低,而且土壤有机质含量沿垂直方向递增或递减的速率在流域内亦表现出空间异质性。     

农村土地利用方式对嘉兴土壤氮磷含量及其垂直分布的影响

为了探讨农村不同土地利用方式对土壤氮磷含量的影响,采用现场采样及室内分析测试方法,对嘉兴市水稻田、菜地、果园、畜禽养殖、农村庭院5种土地利用方式下的土壤氮、磷及其垂直分布进行了比较研究,结果表明：（1）不同农村土地利用方式土壤中TN、TP、OlsenP含量均呈自上层向下层逐渐降低的趋势。（2）在不同土地利用方式下,0～40cm土层土壤TN含量差异显著,而40～80cm土层土壤TN含量差异不大。（3）在不同土地利用方式下,0～80tin各土层土壤TP、OlsenP含量的差异均显著。在0～80cm土壤剖面中,养殖场、庭院、果园、菜地土壤TP平均含量分别为水田土壤的4．0、2．1、1．9、1．8倍;土壤OlsenP平均含量分别为水田土壤的35．5、10．6、10．0、4．4倍。     

晋西黄土区长期人工林恢复对土壤水分和养分性质的影响

黄土高原地区是我国水土流失和环境问题严重的地区之一,人工植被恢复可以有效改善土壤性质,提高土壤质量,明确长期人工植被恢复后土壤水分和养分性质的响应差异,有利于进一步有效改善生态环境。选取晋西黄土区自然恢复的次生林地、人工刺槐林地、人工油松林地3种典型植被恢复类型为研究对象,通过测定土壤物理性质以及有机碳、氮磷钾元素含量等土壤养分,对比分析长期不同人工林恢复条件下的差异。结果表明:(1)次生林地、刺槐林地和油松林地在0-20 cm浅层土壤的容重分别1.15,1.04,1.06 g/cm³,次生林地的容重最大,土壤容重随着土层深度的增加而增大;(2)次生林地在浅层的土壤水分状况优于刺槐林地和油松林地,土壤水分消耗期(生长季开始前)过渡到积累期(生长期开始)时,次生林土壤水分动态变化更剧烈;(3)次生林地土壤碳储量较高,油松林地土壤氮、磷储量较高。3种林地土壤养分垂直变化差异显著,且均具有明显的表聚性,有机碳、全氮、全磷、速效氮和速效钾含量均随着土层深度的增加而减少,而速效磷含量随着土层深度的变化表现为先增大再减小。以水养条件为依据,建议在植被恢复过程中多以保育次生林为主来达到较好的水碳储量等生态效益,有利于优化晋西黄土区的林分管理,促进植被恢复和生态建设。     

Grazing‐induced alterations of soil hydraulic properties and functions in Inner Mongolia,PR China

Increasing grazing intensities of sheep and goats can lead to an increasing degradation of grasslands. We investigated four plots of different grazing intensities (heavily grazed, winter‐grazed, ungrazed since 1999, and ungrazed since 1979) in Inner Mongolia, PR China, in order to study the effects of trampling‐induced mechanical stresses on soil hydraulic properties. Soil water transport and effective evapotranspiration under “heavily grazed” and “ungrazed since 1979” were modeled using the HYDRUS‐1D model. Model calibration was conducted using data collected from field studies. The field data indicate that grazing decreases soil C content and hydrophobicity. Pore volume is reduced, and water‐retention characteristics are modified, the saturated hydraulic conductivity decreases, and its anisotropy (vertical vs. horizontal conductivity) is influenced. Modeling results revealed higher evapotranspiration on the ungrazed site (ungrazed since 1979) compared to the grazed site (heavily grazed) due to wetter soil conditions, more dense vegetation, litter cover, and decreased runoff and drainage, respectively. Grazing modified the partitioning of evapotranspiration with lower transpiration and higher evaporation at the grazed site owing to reduced root water uptake due to reduced evaporation and a patchy soil cover.     

湘中丘陵区不同植被恢复阶段林地土壤可溶性氮组分含量和密度

以湘中丘陵区的檵木—南烛—白栎灌草丛(LVR)、檵木—杉木—白栎灌木林(LCQ)、马尾松—柯—檵木针阔混交林(PLL)、柯—红淡比—青冈常绿阔叶林(LAG)作为1个恢复序列,设置固定样地,采集土壤样品,测定土壤可溶性有机氮(SON)、铵态氮(NH4+—N)、硝态氮(NO3-—N)含量及其密度,分析SON、NH4+—N、...     

乌梁素海和岱海的水-沉积物系统中有机磷分布特征

以乌梁素海和岱海2个不同类型湖泊为研究对象,系统探讨了2个湖泊上覆水和沉积物中有机磷（Or-P）的地球化学特征。结果表明,乌梁素海和岱海上覆水中溶解性有机磷（DOP）的含量范围分别为0.02～0.12mg·L^-1和0.01～0.03mg·L^-1,2个湖泊上覆水中DOP均占TDP的60%以上,是上覆水中TDP的重要组成部分和主要存在形态;乌梁素海和岱海沉积物中有机磷（Or-P）的平均含量分别为19.25～69.40mg·kg^-1和168.21～178.41mg·kg^-1;2个湖泊上覆水中DOP含量明显高于英格兰Tamar河口区,2个湖泊沉积物中Or-P的含量低于长江中下游浅水湖泊。据估算,乌梁素海和岱海上覆水中的DOP库分别达到12t和10t;这2个湖泊沉积物中Or-P的差异性反映了湖泊环境及生态类型对Or-P生物有效性的重要影响,揭示有机磷库是不容忽视的潜在生物有效磷源。     

不同植被恢复模式下三峡库区万州段消落带土壤养分及其空间分布特征

消落带植被状况与水位消涨是影响土壤养分及其分布的重要因子。本文以三峡库区万州段消落带为研究地点,通过对人工和自然恢复样地沿海拔梯度对土壤进行取样和分析,揭示了不同恢复模式下消落带土壤养分及其空间分布特征。研究结果表明,植被恢复模式对土壤养分有显著影响,人工恢复样地消落带主要土壤养分含量总体高于自然恢复样地,显示人工恢复能有效促进土壤养分在植物群落中的积累;在库区反季节水位消涨的作用下,人工恢复地消落带土壤养分沿海拔梯度呈先增加后减少的空间分布格局,土壤养分含量在消落带中部(海拔165 m)达到最高值,而自然恢复地土壤有机质和全氮的空间分布则随海拔梯度增加而增加,以消落带上部(海拔175 m)的值最高。土壤养分的空间分布格局源自于不同海拔梯度的消落带受水位消涨扰动程度以及植被恢复状况的差异,植被恢复模式对土壤养分的空间分布仍有一定影响。今后应在消落带上部进一步引种适宜的乔灌木物种,不断提高消落带植被对土壤养分的固持能力。