安塞黄土丘陵沟壑区退耕地的土壤种子库特征

 采用野外调查取样和室内实验相结合的方法,研究安塞黄土丘陵沟壑区退耕地土壤种子库的物种组成、密度特征、物种多样性以及相似性特征。结果表明:阴、阳坡12个样地的土样中,共萌发了28种2442株幼苗,隶属于11科23属;05 cm土层的土壤种子库密度变动于（900.1±351.3）6 466.8±1 708.4粒.m-2之间,510cm土层的值变动于（116.7±61.4）2466.7±914.4粒.m-2之间;随着退耕年限的增加,土壤种子库的总密度都呈明显的递减趋势;阳坡的土壤种子库密度为阴坡的2.23.4倍;猪毛蒿和臭蒿是退耕地阳坡样地土壤种子库的优势物种,阴坡样地的优势物种是猪毛蒿;随着退耕年限的增加,土壤种子库的均匀度与退耕年限呈显著正相关,丰富度和多样性基本上呈上升趋势,生态优势度则呈下降趋势,说明随着退耕年限的增加,优势种趋向不明显;样地种子库组成成分的相似性分析表明,退耕演替的过程基本上也是土壤种子库空间异质性加大的过程。     

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.     

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。     

黄土丘陵沟壑区退耕地植物群落土壤抗蚀性研究

 国家退耕还林(草)科技示范点陕西省吴旗县的退耕地植物群落的抗蚀性试验研究结果表明:通过对衡量土壤抗蚀性的12项指标主成分分析,反映特征值大部分信息(88.671%)的主成分包括无机黏粒类、团聚类、无机胶粒类和水稳性团粒类4大类。对4个主成分进行聚类,将吴旗县内的植物群落分为3大类,其中以退耕时间长的人工林地和还草地为主的植物群落抗蚀性最好,其次是退耕时间长的蒿类群落为主,以新退耕还林(草)地和坡耕农用地为主的植物群落抗蚀性较差。从土壤抗蚀性这一重要指标来看,随着退耕时间的延伸,退耕地人工林地抗蚀性较坡耕农用地不断提高,逐渐接近于天然林地,而退耕时间较晚的还林(草)地和坡耕农用地相对较差。     

黄土丘陵沟壑区退耕地自然恢复植被主要物种生态位特征

为了探究加速黄土丘陵沟壑区退耕地植被恢复过程的人工物种干扰措施如物种选择与搭配的科学依据，利用TWINSPAN分类方法对33个自然恢复的退耕地样方进行分类，得出退耕地在40a内主要经历了5个群落演替阶段，分别为猪毛蒿群落、赖草群落、达乌里胡枝子＋长芒草群落、铁杆蒿群落和白羊草群落。以各个群落的综合资源环境梯度为依据，对各群落主要物种生态位特征进行了分析。通过物种的生态位宽度和生态位重叠特征分析，提出了不同演替阶段的合理物种组合。     

黄土丘陵沟壑区退耕地植物群落优势种对显著影响因子的响应

根据在黄土高原丘陵沟壑区具有代表性的安塞县退耕地植被样方的调查资料,利用TWINSPAN对退耕地植物群落的类型及其优势种进行了确定,即退耕地植物群落主要有猪毛蒿(Artemisia scoparia)为优势种的群落、达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)和长芒草(Stipa bungeana)为优势种的群落、铁杆蒿(Artemisia gmelinii)为优势种的群落和白羊草(Bothriochloa ischaemum)为优势种的群落。典范对应分析(Canonical Correspondence Analysis)得出:显著影响黄土高原丘陵沟壑区退耕地物种变化的主要因子为退耕年限、全磷、速效磷和土壤水分。结合物种生活型特征,认为白羊草和达乌里胡枝子在黄土高原丘陵沟壑区具有较强的适应性,可作为退耕地的适宜引种物种,以调控和加速植物群落演替,控制土壤侵蚀。     

黄土丘陵沟壑区退耕地人工柠条林土壤养分特征及其空间变异

应用时空互代方法,以柠条林为例,对黄土丘陵沟壑区不同利用年限人工林土壤养分特征、空间变异及其演变进行了系统的研究。结果表明,该区人工林土壤肥力处于较低水平;人工林表层土壤养分中速效磷和速效钾的空间变异性较大;各环境因子对土壤养分有一定的影响,海拔、坡度和坡向等环境因子与人工林地土壤养分间呈负相关关系,坡位和地形与人工林地土壤养分间呈正相关关系。随着利用年限的增加,人工林土壤养分各指标含量均增加,与利用年限有显著的相关性。有机质、全氮、有效氮和速效磷的增加量不明显,全磷含量保持相对稳定的水平,速效钾经过多年积累有明显的增加。从土壤养分指数模型可以算出该区的人工林土壤有机质、全氮、有效氮约需35a能达到中上等养分水平,速效钾则约需27a才能达到中上等养分水平。     

陕北黄土丘陵区退耕地植物群落演替特征

为了解黄土丘陵区侵蚀地貌退耕地植物群落演替模式及其基本特征,以陕北安塞纸坊沟流域的20块不同年限退耕地和荒坡为研究对象,采用空间代替时间序列的方法进行植物群落的调查和演替特征的分析。结果表明:退耕地植物群落大致经历了茵陈蒿群落—杂类草—狗尾草群落—长芒草群落—铁杆蒿群落—茭蒿群落的演替过程。植物群落的Shannon-Wiener指数、Simpson多样性指数、Margalef丰富度指数和Pielou均匀度指数均表现出随演替进行而上升的变化规律,但上升的速率各异;演替前期和中期的群落基本上属于对数级数分布,说明该阶段的物种组成主要是生态位预占模式起作用,演替后期的群落属于对数正态分布,可能是生态位预占、周围繁殖体的侵入压力、种间竞争和其他因素共同作用的结果;群落盖度变化与演替时间符合二次函数变化规律。     

黄土丘陵沟壑区退耕地植物群落土壤抗蚀性能研究

以黄土丘陵沟壑区安塞县的纸坊沟小流域为例,对小流域内退耕地植被恢复后各群落土壤抗蚀性进行了研究,研究结果表明：（1）从土壤有机质含量指标讲,老荒坡和狼牙刺群落抗侵蚀能力最强,其次是刺槐、沙棘等人工林地,以猪毛蒿为优势种的群落和农耕玉米地抗侵蚀能力最弱;（2）从土壤团聚度、分散率和分散系数指标看,刺槐和黄刺梅群落抗侵蚀性能最强,农耕地和以猪毛蒿为优势种的群落抗侵蚀性能最差,人工林地和其它退耕还草地抗蚀性能居中;（3）从土壤生物结皮盖度讲,抗蚀性能为以茭蒿为优势种的群落〉以铁杆蒿为优势种的群落〉以猪毛蒿为优势种的群落;（4）从土壤侵蚀量来看,刺槐和沙棘群落抗侵蚀性能最强,以猪毛蒿为优势种的群落抗侵蚀性能最弱。综合分析得出抗蚀性能为：老荒坡,狼牙刺〉刺槐,黄刺玫,沙棘〉柠条〉白羊草,茭蒿〉铁杆蒿〉猪毛蒿,农耕地。随着退耕时间的延伸,退耕还林还草地的抗蚀性较农耕地不断提高,而与当地老荒坡群落的抗蚀性越来越接近。狼牙刺群落、刺槐和沙棘群落抗侵蚀性能最好,猪毛蒿群落群落抗侵蚀性能最弱,老荒坡各群落抗蚀性能较强,农耕地抗蚀能力有待提高。     

黄土高原沟壑区小流域土壤养分分布特征

研究了黄土高原沟壑区王东沟流域土壤养分布特征，有机质，全氮、全氮、碱解氮、全磷、速效磷在王东沟小流域的分布呈现塬面＞山坡地＞坡台地的趋势，这是由于养分的投入主要分布在塬面，流失的养分在山地富集的结果，流域内土壤K素含量无较大差异，全钾，速效钾，缓效钾含量均比较高，流域内有机质含量不高，钾素较丰富，速效养分含量较低，且分布不均，林，草地有机质和碱解氮含量比农田土壤高，由于没有外源磷素的补充，其全磷，速效磷含量较农田土壤低，且变幅较大，果园土壤全氮，碱解氮，有机质，速效钾含量是所有土地利用方式中最低的。     

黄土高原丘陵沟壑区不同植被类型土壤水分动态变化

在黄土丘陵沟壑区选择典型植被油松林、沙棘、苜蓿、农田和自然草地,对其土壤水分进行观测分析,得出结论:观测期内植被类型、土壤剖面和生长季节对土壤水分具有显著影响(P<0.01).植被生长季节前期,土壤水分变化平缓;在植被生长季节中期,土壤水分变化具有显著差异.通过方差分析,不同植被类型间土壤水分存在极显著差异(P<0.01),不同植被类型间,沙棘的土壤水分最大,农地次之,而油松林的土壤含水量最小;不同植被在试验区生长适宜性顺序为:草地>沙棘>苜蓿>油松.     

黄土高原丘陵沟壑区不同植被类型土壤水分动态

在黄土丘陵沟壑区选择典型植被油松林（Pinus tabulaeformis）、柠条（Caragana microphylla）、人工草地（Clover）、农田、荒地和裸地,对其土壤水分进行观测分析。得出结论:观测期内林地和草地的土壤储水量最低,农田和灌木的储水量较高。与荒地和裸地相比,灌木的耗水量少,其次是草地、农田,林地最次。灌木和草地的水分补偿程度较高,其次是农田,而林地是负补偿。这些结果为该地区植被恢复中的植被选择提供了科学依据。     

黄土高原沟壑区藻类结皮的水土保持效应

从降雨径流、水分蒸发两方面探讨黄土高原沟壑区藻类结皮的水土保持效应。结果表明:①藻类结皮可显著增加0-10cm土层内土壤孔隙度,最大增加幅度总孔隙度为7.4%,毛管孔隙度为14.2%;对更深土层的土壤孔隙度无显著影响。②荒草坡、樟子松林和油松林3种植被类型下,有藻类结皮试验区径流量与无结皮对照区有显著差异,径流量分别减少了28.1%～32.5%、34.4%～43.1%和30.8%～31.6%。③3种植被类型下,藻类结皮的土壤侵蚀量与无结皮对照土壤侵蚀量有显著差异,分别比无结皮区土壤侵蚀量减少了58.8%～70.6%,48.9%～62.6%和38.3%～57.1%。④通过逐步回归分析,建立了不同植被类型下藻类结皮的径流量、土壤侵蚀量与降雨因子的回归方程。⑤藻类结皮对土壤水分变化的影响土层为20-60cm,在该范围内藻类结皮的土壤含水量显著高于无结皮区。     

黄土丘陵沟壑区典型植物群落切沟系统植被生长特性

[目的] 为探究不同植物群落切沟系统之间以及同一切沟不同部位间植被生长特性的差异。[方法] 以陕西省安塞区纸坊沟小流域5个典型植物群落切沟系统为研究对象,系统研究其物种多样性、盖度、地上生物量、枯落物蓄积量和地下生物量等植被生长特性。[结果] (1)地上生物量、枯落物和根系消减系数受植被类型的显著影响,表现为乔木切沟>灌木切沟>草本切沟,盖度表现为灌木切沟>草本切沟>乔木切沟;(2)切沟右壁(阳坡到半阳坡)物种多样性指数、盖度小于左壁(阴坡到半阴坡);(3)受水热条件综合影响,切沟沟底和原始坡面的植被生长特性无明显分异规律;(4)切沟原始坡面枯落物蓄积量大于沟坡不同部位的枯落物蓄积量。[结论] 研究结果为深入理解植被恢复对切沟发育的潜在影响、评估植被恢复阻控切沟侵蚀的功能提供数据基础和理论支撑。     

半干旱黄土丘陵沟壑区几种不同人工水土保持林枯落物储量及持水特性研究

通过对土桥沟流域SW33-SW75坡向的4种类型人工水土保持林（油松纯林、刺槐纯林、侧柏纯林、油松刺槐混交林）林下枯落物储量的调查结合室内持水试验,运用数理统计的方法分别得到4种林分林下枯落物的储量、最大储水量、吸水速率等水文特征参数。结果表明:①4种林分的单位面积枯落物蓄积量2.35～3.32 t/hm²,其由大到小的排列顺序为:油松林>油松刺槐混交林>侧柏林>刺槐林;②4种林分枯落物的最大持水量存在一定的差异。油松刺槐混交林、油松林、刺槐林、侧柏林的枯落物最大持水量分别相当于0.739,0.73,0.663,0.524 mm的降雨。这4种林分枯落物最大可吸收其自身重量2.11～2.90倍的降雨;③4种林分枯落物的未分解层和半分解层的持水量与时间呈线性相关,在浸水的前2 h内,吸水速度较快,随着时间的延长趋势逐渐变缓,当枯落物在水中浸泡8 h时,持水量基本上达到最大值;④枯落物未分解层和半分解层的吸水速率与时间之间存在一定的相关关系,在浸水的前0～2 h,吸水速率较快,4～6 h后下降速率逐渐减缓。