黄土丘陵区人工林土壤养分效应研究

以人工油松林和人工刺槐林为例进行比较,分析了黄土丘陵区人工林土壤养分特征及分布,进行了人工林土壤养分效应的研究。结果表明：该研究区人工林土壤肥力处于低水平;人工林表层土壤养分中有机质和全磷的空间变异性较大;各种养分在剖面中的含量具有明显的层次性,表层（0—20cm）养分含量最高,向下层逐渐降低;在人工刺槐林中,土壤有机质含量与全氮含量相关性显著,有机质含量与全磷含量、速效钾含量相关性较为显著,与速效磷含量相关性不显著;在人工油松林中,土壤有机质含量与全氮含量相关性显著,有机质含量与速效磷含量、速效钾含量相关性较为显著,与全磷含量相关性不显著。     

黄土丘陵区刺槐人工林土壤养分特征及演变

为了探明黄土丘陵沟壑区人工林土壤养分状况及其演变规律,应用时空互代的方法,以刺槐林为代表,对该区不同利用年限的人工林土壤养分特征及其时空变化等进行了系统研究。结果表明,黄土丘陵区人工林土壤肥力处于低水平;人工林表层土壤养分中有机质和速效磷的空间变异性较大;坡度、坡向、坡位等环境因子对土壤养分有一定的影响。随利用年限的增加,人工林土壤全氮,有机质、碱解氮、速效钾含量及土壤养分指数均增加,与利用年限有极显著的相关性,其变化趋势符合y=axb模型。全氮,有机质和碱解氮随利用年限的增加量不显著,而速效钾每经过10年就有显著增加,全磷和速效磷含量则保持相对衡定的水平。黄土丘陵区人工林地土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾及养分指数年增长率分别约为0.20g.kg、0.01g.kg、0.69mg.kg、2.27mg.kg和0.04。该区人工林地土壤有机质、全氮、碱解氮及养分指数约需50年、速效钾约需30年可达到中上等养分水平。     

黄土丘陵区4种典型植被对土壤养分及酶活性的影响

土壤酶积极参与土壤系统的生物化学过程,是联系植物-土壤酶-土壤养分的关键纽带。为探讨植被类型对黄土高原丘陵区土壤养分及酶活性的影响,以黄土丘陵区4种典型植被(荒草地、文冠果林地、柠条灌丛、沙棘林地)为研究对象,通过采集0—10,10—20,20—40 cm层土壤样品,测定和分析土壤养分(碳、氮、磷)及土壤酶活性(蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、淀粉酶)的变化特征。结果表明:文冠果林地0—40 cm层土壤有机碳和全氮含量比荒草地、柠条灌丛、沙棘林地高出了19.42%和35.15%、82.98%和40.49%、67.27%和24.12%,土壤全磷含量最大值(沙棘林地)比最小值(柠条灌丛)高出了12.45%。随着土层深度的增加,土壤有机碳、全氮、全磷含量在柠条灌丛中呈现升-降的变化规律,在其他3种植被类型中均呈逐渐减小的趋势。4种植被类型下土壤淀粉酶、脲酶和蔗糖酶活性差异显著(P0.05),土壤酶活性随着土层深度的增加逐渐减弱。其中土壤淀粉酶最大值出现在荒草地,脲酶和蔗糖酶活性最大值为文冠果林地,3种酶的最小值均出现在柠条灌丛。相关分析表明,土壤有机碳与全氮、蔗糖酶、脲酶极显著正相关(P0.01)。土壤全氮与脲酶在0.01水平上极显著正相关,与全磷、蔗糖酶在0.05水平上显著正相关。土壤全磷与硝态氮呈极显著的负相关(P0.01),与蔗糖酶呈极显著的正相关(P0.01),与淀粉酶呈显著正相关(P0.05)。因此,植被类型是影响黄土高原土壤酶活性和养分变化的重要因素。     

黄土丘陵区油松、沙棘人工林土壤呼吸动态及其对土壤温度和水分的响应

作为陆地生态系统碳通量的重要组成部分,土壤呼吸在维持全球碳循环及碳平衡中具有重要作用.以黄土丘陵区油松、沙棘人工林为研究对象,于2015年6月至2016年5月,采用LI-8100土壤碳通量测量系统,分别观测二者的土壤呼吸(Rs)、5 cm土壤温度(T)和水分(W),分析2种人工林Rs的动态特征及其对T和W的响应.结果表明:1)季节尺度油松、沙棘人工林Rs夏季(6-8月)最高(2.31和2.89 μmolCO2/m2·s),冬季(12-2月)最低(0.60和0.65μmolCO2/m2·s),年均值分别为1.51和1.92 μmolCO2/m2·s,年呼吸总量分别为18.90和22.81tCO2/hm2·a,冬季呼吸量占年呼吸总量比例分别为14.67％和12.65％;日尺度最高值出现在10:00-16:00,最低值均出现在6:00.2)季节尺度2种林分Rs与T均呈显著指数关系(P＜0.01),与W则呈显著线性负相关(P＜0.01),且沙棘林全年尺度土壤呼吸Q10值(1.40)显著高于油松林(1.34,P＜0.01).3)日尺度上,油松、沙棘人工林W分别大于13％和12％时,T对Rs的解释量(R2)均有所提高.因此,在充分考虑温度和水分对土壤呼吸影响的同时,加强冬季土壤呼吸的观测,对未来气候变化条件下,区域碳循环估算模型的完善具有重要意义.     

黄土丘陵区人工林土壤可溶性氮组分季节变化

为探究黄土丘陵区退耕还林后土壤可溶性氮养分积累的季节动态变化特征,以志丹县永宁镇沙棘和山杏林地为研究对象,采集0-10,10-20,20-30 cm土壤样品,分析土壤可溶性氮组分含量和比例的季节动态变化。结果表明：退耕还林可显著增加土壤硝态氮、铵态氮和可溶性有机氮含量,尤其是0-10 cm土层增加明显。0-10,10-20,20-30 cm土层间差异显著,沙棘林和山杏林间也达到显著差异水平。总体来看,硝态氮含量随季节变化明显,3月最高,3-6月下降,6-9月上升,9-11月又下降,11月最低。各样地间0-30 cm土层铵态氮含量变化幅度较小。可溶性有机氮含量随季节变化明显,6月最高,11月最低,3-6月上升,6-9月下降,9-11月又上升。可溶性有机氮含量季节变化规律与硝态氮变化规律相反。沙棘林地土壤可溶性氮含量较杏树林地高,且阳坡高于阴坡。0-30 cm土层可溶性氮组分以可溶性有机氮为主,占73.3%~99.0%,其次是硝态氮,占0.9%~24.3%;铵态氮所占比例最少,在2%以下。退耕还林措施可显著增加0-10 cm土层土壤可溶性氮含量,不同林分土壤可溶性氮含量增加不同,沙棘林地高于杏树林地。     

黄土丘陵区地形对坡地土壤养分流失的影响

根据黄土丘陵区坡地径流小区试验,研究了次降雨条件下,坡地地形因素中的坡长及坡度与土壤养分流失的关系和土壤可溶性养分离子随径流液而流失的状况,初步结果表明,坡地土壤有机质及速效氮,磷,钾,养分的流失强度与坡长呈指数函数关系（ＮＬ＝α１.exp(b1x),a1>0,b1>0),养分流失强度随坡长的增加呈指增加趋势,坡地土壤有机质的流失强度与坡度呈指数函数关系（Ｎs=a2.exp(b2x),a2>0,b2>0),径流液中的养分离子流失强度大小顺序为：钙离子＞钾离子＞无机氮（ＮＯ^-13-N NH^ 4-N).     

宁南黄土丘陵区马铃薯连作土壤养分、酶活性和微生物区系的演变

采用常规方法研究了宁南黄土丘陵区马铃薯不同连作年限土壤养分、酶活性及微生物区系组成的演变趋势。结果表明,宁南黄土丘陵区土壤有机质及全氮与土壤微生物数量和酶活性均呈显著正相关;马铃薯连作4年引起土壤有机质、全氮、全磷及全盐含量显著下降,而土壤pH、磷酸酶和过氧化氢酶活性显著增加;试验区土壤微生物区系组成中细菌占微生物总量的80%以上;随连作年限的延长,土壤真菌比例逐渐上升,土壤放线菌比例有较大幅度提高,而土壤细菌比例则明显下降。逐步回归分析表明,脲酶、蔗糖酶、真菌、放线菌和细菌都与土壤有机质、全氮及速效氮显著正相关,与过氧化氢酶活性显著负相关;全磷及速效磷只和磷酸酶极显著正相关;土壤pH与脲酶、蔗糖酶及细菌均呈显著或极显著负相关;脲酶与蔗糖酶及细菌、放线菌和真菌之间均呈显著或极显著正相关,与过氧化氢酶极显著负相关。马铃薯连作不仅加重土壤养分亏缺,土壤理化性状恶化,而且导致过氧化氢酶活性显著增加,土壤微生物区系组成发生改变。     

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。     

黄土丘陵区人工林地土壤肥力质量

以黄土高原北部的陕西省吴起县为例,通过对不同灌木类型和不同生长年限的乔木林地土壤样品的分析测试与数理统计,研究黄土丘陵沟壑区不同人工林植被对土壤肥力质量的影响。结果表明：1）土壤碱解N和速效K,柠条林地是沙棘林地的2倍以上,二者之间达到极显著差异水平;柠条对土壤肥力的提高效果要优于沙棘,仅从对土壤性质的改善来看,建议选择种植柠条。2）乔木林地,从幼年林地到成年林地,土壤全N、碱解N、有机质和阳离子交换量不断增加,土壤速效K、全P和速效P略有增加,土壤有机质和养分的表聚性加强。3）总体上,乔木林地0～100cm土层土壤碱解N、速效K、有机质、阳离子交换量、全N、全P、全K均高于灌木林地,表明乔木林地对土壤的培肥效果优于灌木林地。     

黄土丘陵区退耕地土壤养分变异特征

在延安、安塞和吴旗选择典型黄土丘陵不同植被类型区的不同年限退耕地为试点,通过S型方法采集土样,应用土壤养分系统研究法进行了养分分析,并应用传统统计学对土壤养分变异进行了研究。结果表明,不同植被类型区土壤养分性质均存在着空间变异。受传统农业影响的有机质、全N、有效N和速效K的变异较大;而全P和速效P的变异相对较小。不同退耕年限的土壤养分含量及其变异系数存在着明显差别。退耕初期,受耕作和施肥影响,土壤养分含量较高,植被特征指数呈显著上升趋势且变异性较大;随着耕作施肥活动的停止和植被恢复对土壤养分的消耗,使土壤养分含量有一个降低的过程,土壤养分的变异也较大;而随着植被恢复和群落演替的继续,植被枯落物逐步增多,土壤也逐步发育,植被指数与土壤养分均呈增长趋势,并在退耕地20年左右时达到稳定状态,但土壤的发育往往滞后于植被特征的变化。     

晋西黄土丘陵区不同退耕年限刺槐林土壤养分效应

以典型黄土丘陵沟壑区不同退耕年限刺槐林为研究对象,采用实地调查、土壤室内分析和数理统计相结合的方法,研究了黄土丘陵区人工刺槐林等高种植的土壤养分生态效应。结果表明:随植树年限的增加,植树坑外与坑内土壤全钾、总有机碳、活性有机碳含量呈先增加后减少的变化趋势,pH先升高后降低,而土壤阳离子交换量呈先减少后增加的变化特征;随土层深度的增加,除土壤pH外,土壤养分呈减少趋势;坑内平均土壤全钾、总有机碳和活性有机碳含量分别比坑外增加了1.99%,4.94%和3.93%,说明人工刺槐林等高种植有利于改善黄土丘陵区的土壤养分。     

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。     

黄土丘陵区不同林地土壤水分动态变化

研究黄土丘陵区不同林地的土壤水分变化,对于改善黄土高原生态环境建设有着重要的意义。采用定点监测的方法,对陕西省吴起县不同林地土壤水分动态变化进行了研究。结果表明:不同林地在生长季中土壤蓄水量具有显著差异,其顺序为:沙棘林>河北杨林>油松林>山杏林;林地的土壤蓄水量变化具有明显的季节性,根据生长季内土壤蓄水量的变化,可以将土壤水分变化分为3个时期:土壤水分恢复期、土壤水分消耗期、土壤水分补充期;各林地0-200 cm土层土壤水分变异系数从小到大为:山杏林>河北杨林>沙棘林>油松林;在雨水入渗、蒸发、蒸散的共同作用下山杏林地在0-60 cm土层含水量的变化明显大于其它林地。研究结果揭示了不同林种对土壤水分消耗和补给的影响,为当地造林结构配置和植被恢复与重建工作提供一定参考依据。     

不同类型沙棘人工林对土壤氮矿化速率的影响

采用离子交换膜埋植培养法,对陕西省永寿县马莲滩流域沙棘纯林、沙棘×刺槐、沙棘×侧柏、沙棘×油松四种类型林分不同深度土壤的氮矿化速率进行了研究。结果表明,用离子交换膜从土壤中提取出的氮量随着其培养时间的增加而增加,且与土壤全氮含量、碱解氮含量及土壤磷酸酶活性三个土壤肥力指标呈极显著相关,培养30 d所得氮矿化速率与这三个土壤肥力指标的相关系数达到了0.850、0.857和0.736,此方法可用来较准确测定土壤的氮矿化速率;经测定,四种类型沙棘人工林氮矿化速率大小顺序为:沙棘纯林>沙棘×油松>沙棘×刺槐>沙棘×侧柏。     

黄土丘陵区小流域土壤水分入渗特征研究

 为给森林对流域减流减沙效益的预测和评价提供科学依据,采用“环刀法”,在流域的横断面上设点,对黄土丘陵区森林小流域和荒坡草灌小流域土壤水分入渗特征进行了研究。结果表明:森林小流域林地土壤入渗速率显著高于荒坡草灌小流域。在2种小流域类型中,阴坡的土壤入渗速率一般高于阳坡,其中森林小流域阴、阳坡的差异较小,仅在坡上部表现明显,稳定入渗速率分别为7.8mm/min和7.0mm/min;荒坡草灌小流域阴坡的土壤入渗速率高于阳坡,这与阴坡植被发育较好有关。在坡位上,表现出从坡上部到坡下部,土壤入渗速率随坡位下移呈逐渐降低的趋势,即其空间特征为坡上部>坡中部>坡下部。据分析,这是上部产生的径流挟沙而下,在下部沉积,堵塞土壤孔隙,并在表层形成一个致密层的结果。根据黄土丘陵区的土壤特性,其土壤入渗过程以方正三方程拟合精度最高,如将其与A.Kostiakov方程结合使用 ,则可更好地说明土壤的初始入渗速率和稳定入渗速率。     

黄土丘陵区土壤水资源与土地利用的耦合研究

依据延安燕沟流域一条支沟的26个定位监测点4～10月的土壤水分连续监测资料,结合土地利用现状、土壤容重、坡度、坡位等因素对土壤水分的影响,给出了流域内的农坡地、梯田、坝地、乔木、灌木、草地、鱼鳞坑、水平阶等8类土地利用下0～4 m的逐月土壤水分、土壤储水量。在Arcview环境下统计了流域0～1 m,1～2 m,2～3m,3～4 m及0～4 m不同层次土壤水资源量的月动态变化。同时,通过对土地利用演变的情景模拟,探索了农林草地利用格局发生变化后土壤水资源量随之变化的响应程度,进而提出了该区合理利用土地与生态治理的对策。     

黄土丘陵沟壑区小流域坡耕地土壤抗冲性试验研究

通过对黄土丘陵沟壑区种植不同作物的坡耕地土壤抗冲性进行动态测定,探讨了坡耕地在作物不同生长时期和种植不同作物条件下的抗冲性特征及影响因素,为该区保持坡耕地水土、防止流失而合理配置农作物提供科学依据。