石羊河流域干旱荒漠区人工梭梭林对土壤碳库的影响

采用野外调查与室内分析相结合的方法,研究石羊河流域民勤干旱沙区种植人工梭梭林4,13,36年后的土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)、无机碳(Soil inorganic carbon,SIC)、全氮(Total nitrogen,TN)和总碳(soil total carbon,TC)含量及储量变化特征。结果表明:流动沙地种植梭梭后,0-50cm层灌丛下和行间SOC和TN含量总体随造林年限增加而增加,5-50cm层灌丛下SIC含量在13年梭梭林地最高。36,13年林地0-50cm层灌丛下SOC和TN储量均高于行间,而13年灌丛下SIC储量低于行间,4年灌丛下5-50cm层SOC、TN和SIC储量均低于行间。0-50cm层土壤有机碳、无机碳、全氮储量增幅分别为102.44%,24.66%,54.55%,36年林地SOC和TN储量随土层加深先降低后增加,但4,13年和流动沙地SOC、SIC和TN储量均随土层加深而增加。土壤有机碳占总碳比例随造林年限增加而增加。相关分析结果表明,土壤颗粒组成、造林年限、土层深度等与土壤有机碳和全氮储量显著相关(P0.01)。民勤干旱沙区造林提高了土壤碳库截存量,并且随林龄增长而增长。     

不同种植年限覆膜滴灌盐碱地土壤盐分离子分布特征

为了研究长期覆膜滴灌对土壤化学性质的影响,该文通过时空转化的方法研究了覆膜滴灌种植春玉米1a和2a的盐碱地土壤盐分及盐分离子在0～150 cm土壤削面上的分布特征,同时以试验地附近未种植的盐碱荒地作为对照.结果表明,覆膜滴灌条件下,当滴头下方20 cm处土壤基质势为-10 kPa时,0～40 cm土层土壤盐分含量、各种盐分离子含量、土壤pH值、Cl-/SO24和钠吸附比(SAR)随滴灌种植年限增加向降低.这表明根区土壤环境随种植年限增加逐渐变好,有利于作物生长.与盐碱荒地相比,滴灌种植以后40 cm以下土层Cl-含量、Na 含量、Cl-/SO24、钠吸附比(SAR)均增加了.     

植被自然恢复过程中土壤有机碳密度与微生物量碳动态变化

以黄土丘陵区典型草原带宁夏固原地区为例,研究了退耕地在植被自然恢复过程中土壤有机碳密度及微生物量碳的动态变化。结果表明,植被自然恢复过程中,土壤有机碳(SOC)和微生物量碳(SMBC)表现为0-5cm土层5-10cm土层10-20cm土层,且在不同土层之间的差异性达到极显著水平(P0.01)。SOC和SMBC在植被自然恢复过程中亦表现出一定的表聚性。土壤剖面各土层SOC和SMBC皆随植被恢复年限的增加总呈上升趋势,且与恢复年限之间呈极显著的对数函数关系。植被恢复0～23a期间,表层土壤(0-5cm)SOC和SMBC年增长率分别为4.81%和6.96%,增加幅度较大;植被恢复23～75a期间,表层土壤SOC和SMBC的年增长率均为0.25%,增加趋势减缓。土壤剖面各土层微生物熵(SMQ)变化于2.113～4.375。土壤有机碳周转速率在恢复前期(0～12a)较快,恢复后期(12～75a)趋于稳定,土壤有机碳积累与转化主要发生在土壤表层。SOC和SMBC之间有极显著的线性正相关关系。植被恢复0～23a期间,与对照农地相比,0-20cm土层土壤有机碳密度增加了85.23%,增加速率较快;而在植被恢复23～75a期间,有机碳密度仅增加了6.60%,增幅减缓。表明植被自然恢复有助于黄土丘陵区土壤有机碳储量的增加,促进土壤碳固定。     

荒漠草原人工柠条林对土壤物理稳定性的影响

采用时空互代方法,通过测定荒漠草原植被恢复过程中不同林龄人工柠条林(9a,17a,27a)0-40cm土层土壤颗粒组成、土壤有机碳(SOC)含量,研究人工柠条对土壤物理稳定性的影响。结果表明,人工柠条林建植过程中,各林龄土壤的颗粒组成均以细沙粒(0.05~0.25mm)为主,其在柠条灌丛不同部位所占百分比为内部大于外部,不同种植年限柠条土壤粘粉粒百分比均随土层深度增加而逐渐降低,粘粉粒(0.05mm)含量的增加和中粗沙(0.25mm)含量的减少,共同导致柠条林下土壤质地细粒化;不同林龄柠条灌丛各部位SOC含量在垂直剖面上随着深度的增加逐渐降低,且呈现显著差异(P0.01);不同林龄柠条灌丛不同部位SOC含量为灌丛内部大于外部;各林龄柠条灌丛土壤物理稳定性在各年限的内外部整体上呈现极显著性差异(P0.01),各年限内、外部随土壤深度的增加土壤的物理稳定性表现为先增大后减小的趋势,在0-5cm和20-40cm土层,各年限的土壤物理稳定性整体上是内部大于外部;在5-20cm土层,各年限土壤物理稳定性整体上是外部大于内部,局部有波动。     

干旱荒漠区人工梭梭林土壤碳氮磷密度与生态化学计量特征

为了阐明人工梭梭林土壤碳氮磷密度及其生态化学计量特征演变规律,以吉兰泰荒漠区不同林龄(3,6,11,16年)人工梭梭林为研究对象,分析0—20,20—40,40—60 cm土层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)密度和生态化学计量特征。结果表明:(1)4种林龄人工梭梭林0—60 cm土层SOC、TN含量及其密度随林龄增加而升高,而TP含量及其密度随林龄增加而降低。其中,3,6年梭梭林SOC、TN含量及其密度随土层深度增加而升高,TP含量及其密度则与之相反;11,16年梭梭林SOC、TN、TP含量及其密度随土层深度增加而降低。(2)4种林龄梭梭林土壤C∶N、C∶P、N∶P分别为2.24~9.21,1.59~7.05,0.56~0.81,均属于中等变异水平,且变异系数随林龄和土层深度增加逐渐减小,说明土壤C∶N、C∶P、[JP]N∶P趋于平稳状态。(3)林龄、土层深度及其交互作用显著影响SOC含量、SOC密度、C∶N、C∶P,对TN含量、TP含量、TN密度、TP密度、N∶P无显著影响。(4)土壤孔隙度(STP)与SOC密度呈显著正相关关系(P＜0.05),说明土壤孔隙度增加有助于SOC密度增加,提高土壤肥力。在干旱荒漠区建植梭梭林有利于提高土壤肥力,改善干旱荒漠区土壤环境。     

民勤绿洲边缘固沙植物土壤养分及土壤生物学性质演变规律

在民勤绿洲边缘,以林龄为30a左右的不同固沙植物和不同林龄的梭梭林为研究对象,测定和分析了表层土壤的养分、微生物数量和酶活性。结果表明:随着裸沙地植被的恢复,不同固沙植物土壤的养分含量、土壤微生物数量和土壤酶活性都表现出不同程度的增加。30a生梭梭林土壤有机质、全氮含量分别是裸沙地的2.93倍和10.0倍,细菌、放线菌和真菌数量分别是裸沙地的3.36,2.84,23.98倍,土壤脲酶活性、蔗糖酶活性、磷酸酶活性分别是裸沙地的3.26,5.65,1.51倍。各固沙植物土壤养分具有低氮、低磷、高钾的特点,且全钾含量差异不显著;土壤微生物数量和除全钾外的各养分含量都以梭梭林地最大;不同林龄梭梭林土壤微生物数量、土壤过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶活性都以30a生梭梭林最大,40a生梭梭林地土壤氮素、钾素和有机质含量、微生物数量及土壤酶活性均有所下降。相关性研究表明,不同固沙植物土壤养分与微生物数量和酶活性之间有较好的相关性,它们相互制约、互相促进,对植物生长发育和土壤质量改善具有显著作用。     

黄土丘陵区不同恢复年限对天然草地土壤碳库动态的影响

[目的]揭示不同恢复年限的天然草地土壤碳库动态变化及其剖面分布特征,全面认识和理解天然草地恢复下土壤有机库、无机碳库的动态特征。[方法]采用野外调查与室内试验分析相结合的方法,以农田为对照,对黄土丘陵区不同恢复年限(11,16,22和35a)的天然草地土壤有机碳(SOC)、无机碳(SIC)、总碳(STC)的动态变化及其剖面分布特征进行了探讨。[结果](1)天然草地恢复过程中表层(0—10cm)SOC含量随植被恢复年限显著增加,下层(10—100cm)SOC含量随植被恢复年限变化不明显;0—100cm土层SOC储量呈先减少后增加趋势,但仍未达到农田SOC储量的水平。(2)天然草地0—20cm土层SIC含量呈相对脱钙现象,0—100cm土层SIC库储量约为SOC库储量的2.7~4.5倍。土壤无机碳库随植被恢复年限的增加无明显变化,但SIC的剖面分布深度发生改变。(3)土壤总碳库随恢复年限增加无明显变化,0—100cm土层SIC储量在STC库中所占比例约为75.6%~86.0%。[结论]短时间内天然草地的土壤碳汇效应并不明显,碳库增汇效应需要长期的过程。     

黄土丘陵半干旱区人工柠条林土壤固碳特征及其影响因素

为了探讨黄土丘陵区不同生长年限的人工柠条林地土壤有机碳含量的变化特征及其影响因素,更好地阐明黄土丘陵区柠条林土壤的固碳机理,本文采用时空替代法,以撂荒2 a的坡耕地为对照,对黄土丘陵半干旱区不同林龄(10 a、17 a、26 a、34 a、40 a、50 a)人工柠条林地土壤有机碳(SOC)、全氮(STN)、全磷(STP)及柠条林的根系生物量和枯落物现存量进行了分析。结果表明:1)在0~60 cm的土层剖面上,0~20 cm土层SOC含量明显高于其他土层,并随土层深度的增加逐层递减,其中柠条林地0~20 cm土层SOC含量变化幅度为2.68~11.44 g·kg-1,而40~60 cm土层SOC含量仅在1.64~2.73 g·kg-1波动;与对照相比,随林龄增加柠条林地0~60 cm土层平均SOC含量先减小后增加最后趋于平稳:10 a和17 a柠条林SOC含量比对照显著降低了34.5%和26.9%,26 a柠条林的SOC含量显著升高,其值是对照的1.43倍,40 a和50 a柠条林SOC含量处于积累与消耗相对稳定的状态。2)对SOC含量与STN、STP含量及根系生物量和枯落物现存量进行相关性分析表明,SOC含量与STN含量、根系生物量及枯落物现存量之间存在极显著线性相关,但与STP含量相关性不明显,说明土壤中氮含量的增加能明显提高土壤的固碳能力,而根系生物量和枯落物现存量的多少能够决定土壤的固碳水平。     

准噶尔盆地南缘人工梭梭林土壤理化特性时空动态研究

人工梭梭林(Haloxylon ammodendron)在防风固沙和土壤改良方面具有重要的生态作用。人工梭梭林土壤理化性质在时间序列和垂直空间上的动态变化规律研究结果表明:(1)在1973—2008年的时间序列上,林地土壤含水量和有效钾呈双峰曲线形式,峰值分别出现在1986年和2003年,最低值则在2008年;随种植年限的延长,土壤pH值在0—40cm各土层呈先增加后减小的趋势,在40—100cm各土层则表现为双峰曲线,峰值同样在1986年和2003年;土壤电导率呈波浪形变化;土壤有机碳和有效磷含量呈先增大后减小的趋势;有效氮则呈增加的趋势。(2)0—100cm的垂直空间上,林地土壤含水量、电导率随深度增加而增大,土壤pH值和土壤养分随深度增加而减小。综上,人工梭梭林土壤理化性质随种植年限的增加而逐渐改善,在种植年限为28年时效果最明显,以后趋于稳定。     

典型干旱区绿洲春季土壤盐分空间分布特征分析

干旱区绿洲春季土壤盐渍化问题十分严重。以新疆第二师31团灌区为例,在GIS技术的支持下,运用经典统计学和地统计学方法,对春季灌区内不同深度土层的盐渍化特征与空间分布格局进行分析,探讨了这一地区土壤盐渍化规律,为当地农业生产和土壤改良提供了理论依据。结果显示:春季灌区内土壤pH值范围在8.01～8.32,总体呈碱性;土壤盐分呈表聚型,盐分阳离子以K⁺和Na⁺为主,阴离子在耕地土壤以SO₄^2-、在非耕地土壤以Cl^-为主;盐分类型耕地以氯化物-硫酸盐型为主,非耕地以硫酸盐-氯化物型为主。不同深度土层土壤盐分含量在水平方向均具有较强的变异性且大多具良好的空间相关性;其中,40～60 cm土层土壤盐分含量空间相关性强烈,0～20 cm、20～40 cm、80～100 cm土层空间相关性中等。在垂直方向上,0～20 cm、40～60 cm土层土壤盐分含量较高,在1.59～8.91 g kg^-1之间;20～40 cm、80～100 cm土层盐分含量相对较低,在2.44～...     

Soil aggregation and aggregate-associated organic carbon under typical natural halophyte communities in arid saline areas of Northwest China

Information on the effects of halophyte communities on soil organic carbon(SOC)is useful for sequestrating C in arid regions.In this study,we identified four typical natural halophyte communities in the Manasi River Basin in Xinjiang Province,Northeast China,namely,Karelinia caspia(Pall.)Less.,Bassia dasyphylla(Fisch.et C.A.Mey.)Kuntze,Haloxylon ammodendron(C.A.Mey.)Bunge,and Tamarix ramosissima Lour.We compared soil aggregation and aggregated-associated SOC under these communities.The aggregate fraction of 0.053–0.25 mm accounted for 47%–75%of the total soil mass,significantly more than the>0.25 and<0.053 mm fractions,under all the halophyte communities.Significant differences in soil aggregate size distribution were observed among the plant communities,with the H.ammodendron and B.dasyphylla communities showing the highest proportions of>0.25 mm aggregates(13.3%–43.8%)and T.ramosissima community having more<0.053 mm aggregates(14.1%–27.2%).Aggregate-associated SOC concentrations were generally the highest in the>0.25 mm fraction,followed by the<0.053 mm fraction,and were the lowest in the 0.053–0.25 mm fraction;however,because of their large mass,0.25–0.053 mm aggregates contributed significantly more to the total SOC.Total SOC concentrations(0–60 cm depth)decreased in the order of H.ammodendron(5.7 g kg^-1)>T.ramosissima(4.9 g kg^-1)>K.caspia(4.2 g kg^-1)>B.dasyphylla(3.4 g kg^-1).The H.ammodendron community had the highest total SOC and aggregate-associated SOC,which was primarily because aggregate-associated SOC content at the 0–10 and 10–20 cm depths under this community were higher than those under other plant communities.The H.ammodendron community could be beneficial for increasing SOC in saline soils in the arid region.     

古尔班通古特沙漠人工梭梭林群落生态特征研究

为探究古尔班通古特沙漠南缘莫索湾地区33年来人工梭梭林群落(依靠天然降水)的生态特征,本文对两种造林技术(积雪-客沙造林和秋灌造林)人工梭梭林地梭梭的长势、草本植物、土壤水分进行了调查和监测。结果表明:(1)积雪-客沙造林和秋灌造林梭梭至今生长良好,目前植株高度和冠幅均大于2 m和2 m~2,当年新生枝条长度均大于20 cm;初始造林梭梭存活率较高,分别为40%和63%;经过自然更新,现有密度均有所提高,人工林形成异龄复层混交林,林下生长有不同优势种的草本植物;土壤含水量均2.00%,能够满足梭梭生长。(2)由于两种造林技术的土地处理方式和初期水分供给量不同,导致两种林地梭梭生长、林下草本植物盖度和多样性以及天然更新梭梭植株数量均有很大差异,整体秋灌造林地的状况优于积雪-客沙造林地。(3)两种造林技术对于当地生态条件均有很好的适应性,虽然积雪-客沙造林密度相对较低,但优于自然植被状况,且造林成本低;秋灌造林密度较大,天然更新植株数量较多,但造林成本高,后期生长较缓慢,需要采取一定的人工措施调整密度。综上可知,积雪-客沙造林和秋灌造林梭梭目前生长均较稳定,后者对该区生态条件适应性更强。     

铺设地膜条件下梭梭土壤水分的动态变化

[目的] 揭示铺设地膜条件下梭梭土壤水分变化特征，为河西走廊沙漠化防治提供技术支撑。 [方法] 针对甘肃省民勤县沙生植物梭梭，在周围设置麦草方格，并布设4种不同厚度的高密度聚乙烯(HDPE)地膜处理和1种未覆膜的对照处理，对5种处理梭梭进行土壤含水量观测试验，分析梭梭的土壤含水量变化。 [结果] 梭梭土壤含水量与季节降雨变化保持一致，40 cm深度以上土壤含水量受降雨量影响波动较大，布设有白膜、黑膜和棚膜梭梭的土壤含水量高于未覆膜的对照区梭梭和农膜梭梭土壤的含水量；且一年生育期内，铺设白膜梭梭的土壤储水量始终处于最高值，耗水量最大。 [结论] 白膜保水性能最好，可以有效防止土壤水分蒸发损失，提高蓄水保墒能力。     

古尔班通古特沙漠南缘梭梭固沙林土壤粒度的分异规律

[目的]分析梭梭林地的防风固沙效果,为当地的沙漠化防治提供基本的资料,为生态建设提供可靠的依据。[方法]以古尔班通古特沙漠南缘莫索湾地区的梭梭(Haloxylon ammodendron)林地为研究区,按照距离沙源远近,分别选取了4种典型的梭梭样地,进行土壤样品采集,分析其粒径分布特征。[结果]位于沙源处的梭梭林由于沙尘来自古尔班通古特沙漠,沙源均一性以及分选性良好。土壤粒径主要受植被盖度的影响,使得沙地表层细粒成分增加;在一定的植被覆盖下,随着沙源距离的增大,表层土壤平均粒径依次减小,主要是因为植被拦截沙尘物质,使得表层土壤粒径产生差异;表层土壤平均粒径相对于下层呈增大趋势,且距离沙源越近变化幅度越大,但是土壤粒径峰度、偏度差异不大。[结论]表层土壤粒度特征存在差异反映了各梭梭林在不同的植被覆盖下风沙活动强度对其的影响,自然植被带与人工梭梭林能够有效拦截和固定大量的风蚀物质,但由于自然植被生长状况不如人工林,在植被大量衰退和强风蚀作用下对风沙的拦截作用较弱,因此,在自然植被带外围人工造林对当地风沙的阻挡作用起到至关重要的作用。     

流沙地表层土壤化学性质对免灌造林的响应——以古尔班通古特沙漠明渠防护林为例

[目的]在免灌造林措施下,研究不同种植年限梭梭林下土壤化学性质的变化,为防护林生态工程建设提供理论依据。[方法]对古尔班通古特沙漠明渠无灌溉条件下防护林地表层的土壤化学性质进行测定,分析林地土壤的结皮层、0—10cm层,10—20cm层土壤盐分和养分的动态变化规律。[结果]建立梭梭防护林后土壤的pH值和全盐量均高于流沙地,土壤碱化趋势比较明显;随种植年限的增加,各层土壤pH值和全盐量均表现出先增加后减小的趋势,8大离子的含量呈增加的趋势,土壤pH值、全盐量和8大离子由表层向下递减。随种植年限的增加,各层土壤有机质含量先增加后缓慢减小,土壤全N,P和速效P,K呈现总体增加,全K呈减小的趋势,速效N呈先增加后减小的趋势,同样有向下骤减的趋势。[结论]防护林建设有利于风沙土的发育,土壤质量状况逐年改善。     

沙障对不同林龄雨养梭梭林冠下浅层土壤含水量的影响

[目的]分析不同林龄雨养梭梭林冠下浅层土壤含水量在布设沙障后的变化,为沙障生态功能的评价及梭梭生长发育状况的预测提供理论依据。[方法]对5年生幼年林和25年生中年林在布设沙障后冠下0—50cm的土壤含水量、表层结皮厚度、近地表风速等因子进行测定分析。[结果]沙障通过降低近地表气流流速,加速结皮形成等方式提高了梭梭冠下0—50cm的浅层土壤含水量。沙障对5年生梭梭冠下土壤含水量的空间分布格局影响不大,但使25年生梭梭冠下土壤含水量随着与主干距离的增加而单调增加,表现为"干岛效应"。在垂直分布上,25年生梭梭冠下土壤含水量在塑料网沙障区与对照区间呈显著相关(p0.05),而在麦草沙障区与对照区间相关性不显著,其最大土壤含水量的出现深度下降至30—40cm处。[结论]布设机械沙障对退化梭梭林的恢复将起到一定的促进作用,且对中年林梭梭土壤水分的影响大于对幼年林。     

民勤绿洲盐生草生境土壤盐分特征及离子组成

对民勤绿洲盐生草周围不同距离范围内的总体盐分状况、盐分离子组成及离子之间的相关性进行了研究。结果表明,盐生草具有一定的聚盐作用,在其周围形成了一定的"盐岛"效应。在距盐生草0-60 cm范围内,土壤剖面中的土壤盐渍化程度随土层的加深而加重,土壤阴离子主要有Cl^-和SO₄^2-,阳离子主要有Na⁺和Ca²⁺,土壤盐分主要是氯化钠、氯化钙、硫酸钠和硫酸钙,其次是氯化镁和硫酸镁。其中在盐生草周围0-40 cm范围内,垂直剖面0-20 cm土层土壤全盐含量为0.98~1.52 g/kg,属于非盐渍化土壤,20-40 cm土层土壤全盐含量达到了2.25~2.30 g/kg,属于轻度盐渍化土壤,40-60 cm土层土壤全盐含量达到了3.10~3.16 g/kg,属中度盐渍化;在距盐生草60 cm处,垂直剖面0-40 cm土层土壤全盐含量为0.83~1.86 g/kg,属非盐渍化,40-60 cm土层土壤全盐含量达到了2.43 g/kg,属轻度盐渍化。除HCO₃^-外,土壤盐分含量与各盐分离子之间均呈极显著正相关。     

晋西黄土区典型人工植被对土壤球囊霉素和团聚体稳定性的影响

[目的]阐明晋西黄土区典型人工植被类型对球囊霉素相关土壤蛋白(GRSP)和团聚体稳定性的影响,以及两者之间的关系,为黄土高原地区人工植被建设与管理提供科学依据。[方法]选取晋西三川河流域4种典型人工植被(苜蓿、刺槐、侧柏和核桃),以农地为对照,分析0—100cm土层中GRSP组分、有机碳(SOC)和团聚体稳定性指标在不同植被类型下的分布差异及其相关性。[结果]不同植被类型下易球囊霉素(EE-GRSP)、总球囊霉素(T-GRSP)以及两者的比值在0—30cm土层存在显著差异,均以核桃地最高,而苜蓿地较低。不同植被下EE-GRSP/SOC和T-GRSP/SOC均随着土层深度增加而增加,分别为1.78～6.77,4.07～19.11。与农地相比,侧柏和苜蓿地分别增加了39.67%,36.62%的EE-GRSP/SOC以及39.25%和46.70%的T-GRSP/SOC,而核桃分别减少了31.07%和36.93%。平均重量直径与T-GRSP和SOC呈显著正相关关系,而与EE-GRSP/SOC呈显著负相关关系(p0.05)。[结论]不同人工植被对表层土壤GRSP的组分有明显影响,土壤团聚体稳定性不仅与GRSP的组分有关,也与其对SOC的贡献有重要关系。