人工梭梭林对沙地土壤理化性质的影响

通过对民勤西沙窝不同林龄人工梭梭林地土壤理化性质的测定,分析了人工梭梭林对沙地土壤理化性质的影响。结果表明,营造人工梭梭林后,土壤容重比流动沙丘容重减少3.5%～14%。在0～120cm范围内,土壤含水率显著低于流动沙丘的含水率,且林分密度与土壤含水率成负相关。土壤养分均比流动沙丘土壤养分为高。各林龄的林地含盐量及pH值比流动沙丘有所增高,土壤全盐量营林后的林地最高达0.185%,但对梭梭及其他荒漠植物的正常生长发育不构成危害。这些结果说明,在流动沙地,营造人工梭梭林既可防止风沙危害,又可改变土壤理化性质,提高土壤肥力。     

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。     

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。     

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。     

间伐对杉木人工林土壤碳氮及其组分特征的影响

为探究不同间伐强度对杉木人工林土壤碳氮及其组分特征的影响,以福建省三明市官庄国有林场11年生杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林为研究对象,采用弱度间伐(LIT)、中度间伐(MIT)、强度间伐(HIT)等3种间伐强度,研究不同间伐强度林分0—10,10—20,20—40,40—60,60—80,...     

高寒草地2种固沙灌木根际土壤碳氮特征

为研究不同固沙植物对高寒草地土壤碳氮的影响,通过野外调查选取川西北高寒沙化草地人工种植的2种固沙灌木(红柳,沙棘)根际与非根际土壤为研究对象,研究根际与非根际土壤总有机碳(SOC)、全氮(TN)、碱解氮(AN)、微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)及纤维素酶、蔗糖酶、脲酶的差异特征。结果表明,2种固沙植物根际土壤SOC、MBC、TN、AN、MBN含量及酶活性均显著高于非根际土壤(P0.05)。其中红柳根际土壤SOC、MBC、TN、AN、MBN含量分别增加了124.24%,6.20%,116.67%,111.60%,264.21%;沙棘根际土壤SOC、MBC、TN、AN、MBN含量比非根际土壤分别增加71.23%,33.01%,152.63%,172.79%,83.42%。红柳根际土壤脲酶、蔗糖酶、纤维素含量比非根际土壤分别增加61.62%,97.73%,56.52%;沙棘根际土壤脲酶、蔗糖酶、纤维素酶含量比非根际土壤分别增加150.23%,177.17%,80.00%。土壤碳氮养分和酶活性间关系紧密,其中土壤SOC,TN与土壤脲酶、蔗糖酶、纤维素酶活性均呈极显著正相关(P0.01);AN与纤维素酶呈显著正相关(P0.05),与蔗糖酶、脲酶呈极显著正相关(P0.01);MBC、MBN与纤维素酶、脲酶呈显著正相关(P0.05),与蔗糖酶呈极显著正相关(P0.01)。研究发现,川西北常见的2种固沙灌木中沙棘对土壤养分、微生物生物量及酶活性具有较大的积累和转化作用,但沙棘对沙化土壤养分积累效果更显著。因此,在沙化草地修复过程中应以种植沙棘为主。     

不同气候和施肥条件下保护性耕作对农田土壤碳氮储量的影响

【目的】 土壤有机碳氮是影响土壤肥力与作物产量的重要物质,而耕作是影响土壤碳氮储量的重要因素。通过分析不同耕作措施对我国东北、华北地区农田土壤碳氮储量的影响,为优化农田耕作管理、实现固碳减排、保护土壤提供科学依据。 【方法】 基于山西寿阳 (SSY)、山西临汾 (SLF)、河北廊坊 (HLF) 和吉林公主岭 (GZL) 四个长期定位试验,选择传统耕作 (CT)、免耕 (NTN) 和浅旋耕 (NTD) 三个耕作处理,分析了0—80 cm土壤剖面有机碳、氮的储量分布。 【结果】 1) 与传统耕作相比,浅旋耕显著降低褐土 (寿阳) 容重,免耕增加黑土 (公主岭) 容重,保护性耕作对沙性土 (临汾) 和潮土 (廊坊) 的影响很小。2) 耕作影响0—60 cm土壤有机碳储量。与传统耕作处理相比,黑土 (公主岭) 采用免耕和浅旋耕可显著提高0—60 cm土壤中的有机碳含量;免耕可提高褐土 (寿阳)0—50 cm的有机碳含量;沙性土 (临汾)、潮土 (廊坊) 免耕由于表层秸秆覆盖可提高0—15 cm土壤有机碳含量,但降低15—50 cm层土壤碳储量;潮土 (廊坊)15—60 cm土层,浅旋耕可增加土壤有机碳储量,而免耕则相反。3) 免耕处理的潮土 (廊坊) 土壤氮储量比传统耕作高出260 kg/hm2,差异不显著;黑土 (公主岭) 免耕和浅旋耕土壤氮储量则分别高出112 kg/hm2和207 kg/hm2,差异显著,保护性耕作降低临汾和寿阳1 m深土壤的氮储量。4) 保护性耕作加剧了0—20 cm沙性土和潮土壤氮储量的分层,对黑土 (公主岭) 和褐土 (寿阳) 土壤碳储量的层间分布影响很小。 【结论】 耕作影响0—60 cm土壤有机碳储量,免耕可以增加褐土的碳储量和潮土的氮储量,免耕和浅旋耕配合秸秆覆盖可显著增加黑土的碳、氮储量。因此,免耕适用于褐土和潮土,免耕和浅旋耕适用于黑土,沙性土采用保护性耕作的效果不显著。      

人工与自然恢复方式对流动沙地土壤与植被特征的影响

[目的]分析不同固沙措施对土壤—植被系统恢复的生态效应,为该地区沙化草地选取合理的固沙措施、草场管理与利用以及沙漠化治理提供依据。[方法]以宁夏地区盐池沙地围封自然恢复草地和灌丛人工固沙林地为研究对象,以周围流动沙地为对照,对不同处理措施样地土壤性质和地表植被特征进行调查。[结果](1)两种恢复措施均能够显著增加土壤黏粉粒含量、土壤有机碳和全氮含量(p0.001),降低土壤温度、容重和含水量(p0.05),并显著提高草本植物丰富度、个体数和平均高度(p0.05)。(2)自然围封草地土壤黏粉粒含量、草本植物个体数和丰度分别是人工灌丛林地的2.1,2.8,1.4倍;而其土壤含水量下降幅度是人工灌丛固沙林地的1.7倍。人工灌丛固沙林地土壤有机碳、全氮含量以及草本植物平均高度分别是自然恢复草地的2.1,2.0,2.2倍;而其土壤容重下降幅度是自然恢复草地的2.5倍。(3)随着流动沙地固定和草本植被恢复,植物群落以一年生草本植物为特征逐渐演替到以一年生草本植物为主且伴生有多年生植物的草地生态系统。但一年生和多年生植物个体数和物种数自然恢复草地均明显高于人工灌丛固沙林地。[结论]围封自然恢复对于宁夏地区盐池沙地土壤质地与植被系统稳定性的恢复质量优于灌丛人工恢复措施,人工灌丛固沙因其能够有效改良土壤营养条件亦可作为重要辅助恢复手段。     

黄土丘陵区几种退耕还林地土壤固存碳氮效应

探讨了黄土丘陵区退耕10 a和30 a的柠条、刺槐、油松及侧柏林地0～60 cm不同土层有机碳、氮数量和分布的变化特征。结果表明：相比坡耕地,退耕还林10 a后,仅侧柏与油松林地各土层有机碳、氮含量和密度显著提升。退耕还林30 a与10 a相比,各土层有机碳含量增幅表现为侧柏＞油松＞刺槐＞柠条,总体0～60 cm土层碳固存速率分别达到1.06、0.71、0.43、0.36 mgC·hm-2·a-1;氮固存速率以刺槐最高,达到0.051 mgN·hm-2·a-1,其他还林地固存氮速率接近,为0.014～0.026 mgN·hm-2·a-1。30 a还林有机碳的增加主要来自0～20 cm土层,平均贡献达51.9%,而全氮增加除刺槐林地外,主要来自40～60 cm土层,平均贡献达42.5%。各还林地C/N仅在0～20 cm表层均有显著提高,但有机碳与氮均表现出显著的回归相关性。综上,长期退耕还林地能够固存碳氮,且以侧柏林地提升有机碳库较佳,而刺槐林地提升氮库较好。     

大气CO2浓度与温度升高对小麦表层土壤碳氮含量及酶活性的影响

为研究大气CO₂浓度与温度升高对土壤碳氮元素含量和相关酶活性的影响,以位于山西省临汾市尧都区持续29年定位免耕和旋耕的旱作麦田(111°30′N、36°04′E)0～20 cm表层土为试验材料,在人工气候控制室内设置4个处理：CK(CO₂浓度400μmol?mol^-1,大气温度);eC(CO₂浓度600μmol?mol^-1,大气温度);eT(CO₂浓度400μmol?mol^-1,大气温度+2℃);eCeT(CO₂浓度600μmol?mol^-1,大气温度+2℃)。通过盆栽试验测定小麦关键生育时期土壤有机碳、易氧化有机碳、全氮、硝态氮、铵态氮含量以及相关酶活性。结果表明,持续增温2℃或CO₂浓度升高200μmol?mol^-1条件下,免耕土壤三个小麦生育时期的易氧化有机碳和硝态氮含量的平均值均较CK降低,降低幅度分别为10.7%～21.3%、7.3%～1...     

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。     

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。     

民勤地区梭梭人工林密度与林下植物多样性的关系

[目的]开展梭梭人工林不同密度对林下植物多样性的影响研究,为合理经营梭梭人工林,充分发挥其生态功能提供技术支持。[方法]以甘肃省民勤县5种不同密度(1 250,1 111,1 000,1 333,1 667株/hm2)10~15年生梭梭人工林林下植物的重要值、丰富度指数、多样性指数、均匀度指数为指标,对林下植物多样性随林分密度的变化规律进行分析。[结果](1)梭梭人工林林下共有植物16种,隶属于9科15属,其中灌木层6科6属6种,草本层4科7属10种。(2)灌木层优势种随着密度变化明显,草本层优势物种受密度影响较小。(3)林下植被多样性对密度响应具有非同步性。随着密度的增加,呈现先增大后减少的变化规律。(4)综合评分表明,民勤县梭梭人工林密度为1 250株/hm2时林下植被多样性水平较好,比较适合林下植被生长。[结论]林下植被多样性指数对密度响应具有非同步性,比较适合林下植被生长的密度为1 250株/hm2。     

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。     

模拟降水和氮沉降对准噶尔盆地南缘梭梭光合生理的影响

氮沉降和降水格局变化是目前全球气候变化背景备受关注的热点研究课题,也是荒漠生态系统的两个主要限制因子。因此,研究两者对荒漠植物的效应有助于深入了解荒漠生态系统对全球变化的响应。本文选择准噶尔盆地南缘荒漠地区的建群种梭梭(Haloxylon ammodendron)作为研究对象,设置自然降水(W0)与增加降水30%(W1)两个水分条件和自然氮沉降(N0)、增加氮素30 kg(N)·hm~(-2)·a~(-1)(N1)与增加氮素60kg(N)·hm~(-2)·a~(-1)(N2)3个施氮水平,连续处理2年,以探究降水、氮沉降及其交互作用对梭梭光合日变化及生理生态特征的影响。结果表明:降水、氮沉降及其交互作用对梭梭的净光合速率(Pn)日变化产生极显著正相关影响;同时根据梭梭Pn、胞间CO2浓度(Ci)及气孔限制值(Ls)的变化方向,推测梭梭光合"午休"主要由非气孔因素引起。此外,W0条件下,梭梭丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶(POD、CAT、SOD)活性、可溶性蛋白(Pr)和可溶性糖(SS)含量均随施氮量增加而显著降低,脯氨酸(Pro)含量则呈先降低后增加的趋势;而W1条件下,梭梭MDA含量、抗氧化酶(POD、CAT、SOD)活性及渗透调节物质(Pro、Pr、SS)含量均随施氮量增加呈显著先增加后降低的趋势。两种水分条件下,除W1N1处理梭梭的Pro含量高于对照组外,其余处理均显著低于对照组;同时梭梭的MDA含量、抗氧化酶活性、Pr及SS含量也均显著低于对照组。综合分析结果表明:降水、增氮及其交互作用均有利于梭梭的生长,但其交互作用效应的强弱则取决于二者间的比例。     

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。     

乌兰布和沙漠东北缘人工梭梭林防风效能分析

[目的]测定乌兰布和沙漠东北缘不同林龄各坡位的风速,揭示梭梭林防风效能随林龄的变化规律以及与梭梭空间构型的关系。[方法]以乌兰布和沙漠东北缘种植3,5和8a的人工梭梭林为研究对象,通过测定林内及CK不同坡位距地表10,20,50,100,200cm高度处风速,对比不同年限梭梭林的防风效能。[结果]随着林龄的增加,梭梭林对近地表风速减弱作用增强;同一坡位下,3a梭梭林防风效能主要作用在0—100cm高度内,防风效能为48.19%,100—200cm高度内风速迅速恢复。5,8a梭梭林对0—200cm高度范围均有很好的防护作用,防风效能分别为69.72%,71.93%,二者间减弱效果差异不明显。相关分析显示梭梭林空间构型与防风效能显著相关,梭梭盖度、高度、冠幅与防风效能的相关性分别达到0.935,0.930,0.942。[结论]3a梭梭林迎风坡底、背风坡的防风效能优于迎风坡中、迎风坡顶,5,8a梭梭林与之相反。     

腐殖酸对NaCl胁迫下梭梭种子萌发及幼苗生长的影响

[目的] 探究腐殖酸对NaCl胁迫下梭梭种子萌发及幼苗生长的影响,为干旱矿区生态修复提供技术支持。[方法] 设置5个NaCl盐胁迫浓度,5个腐殖酸添加浓度,观测梭梭种子萌发以及幼苗生长指标,分析腐殖酸对梭梭种子萌发及其幼苗生长的耐盐性。[结果] 施用适量腐殖酸能显著提高种子萌发率,缓解梭梭种子萌发过程中的盐胁迫,促进初生根生长,降低盐胁迫对幼苗的伤害。在1.0 mol/L NaCl条件下,腐殖酸为700 mg/kg时缓解效果最好,与对照相比梭梭发芽率、发芽势、根长、幼根鲜质量和幼根干质量分别提高10%,11.12%,1.77 cm,4.84 mg和4.03 mg。[结论] 腐殖酸可作为干旱矿区生态修复中种子萌发和幼苗生长的一种盐渍土调节剂,具有较好的应用潜力。     

Soil chemical and microbiological properties along a chronosequence of Caragana microphylla Lam. plantations in the Horqin sandy land of Northeast China

Caragana microphylla Lam., a leguminous shrub, is a dominant native plant species widely planted to stabilize the moving and semi-moving sand dunes in the semi-arid Horqin sandy land of Northeast China. The objective of this study was to determine how C. microphylla plantations affected the physical, chemical and microbiological properties of a sandy soil. Soil samples at the depths of 0–10, 10–20, 20–30, 30–40, and 40–50 cm were collected from the C. microphylla plantations with an age sequence of 0, 5, 10, and 23 years. The results showed that shrub growth altered microclimate, increased litter input, and hence, improved soil water holding capacity, contents of total carbon, total N and microbial biomass C and N, electrical conductivity, and activities of urease, phosphomonoesterase, protease, dehydrogenase and polyphenol oxidase, and decreased soil bulk density. These trends increased with increasing plantation age but decreased with increasing soil depth. C. microphylla establishment could be an effective and applicable measure to restore vegetation and control desertification in the Horqin sandy land, and recommended for adoption in semi-arid sandy areas on a large scale.