黄土丘陵半干旱区柠条林生长过程研究

以经典的Logistic方程为基础,添加了一个生长阻力因素,建立了林木生长的改进模型,并采用该模型对宁夏自治区固原市黄土丘陵半干旱区柠条林生长状况进行了拟合。结果表明,成林密度对新模型具有显著影响,改进模型的密度适用值在51～71丛/100m2。     

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。     

黄土丘陵沟壑区人工柠条林土壤水分物理性质变化研究

对黄土丘陵沟壑区3个种植年限典型的人工柠条林及对照坡耕地和荒坡地表层土壤的几个水分物理常数、水分特征曲线和比水容量进行了测定,结果表明:50 a以内的人工柠条林对土壤的黏化过程已经有一定影响,同时也较明显地改善土壤容重;通过对土壤持水和供水能力的大小比较得出,其持水和供水能力的大小均为46 a柠条林>30 a柠条林和21 a柠条林>荒坡地>坡耕地。由此可见,尽管人工柠条林不能快速地提高侵蚀土壤的发育状况,但能够通过改善土壤持水和供水能力,促进土壤正向发育。     

长期施用化肥对黄土丘陵区坡地土壤物理性质的影响

研究了17年长期定位施用化肥对黄土丘陵区坡耕地土壤物理性质的影响。结果表明: 长期施用化肥,表层（015 cm）土壤物理性状没有明显退化,中层（1530 cm）和下层（3045 cm）土壤物理性质有不同程度的改善; 长期施用化肥对水稳性团聚体影响大于土壤容重和孔隙度; 团聚体含量和稳定性在表层、中层和下层土壤中均得到不同程度地提高; 容重和孔隙度在表层和下层土壤中略有恶化,在中层土壤上得到改善。长期不同水平化肥单施对土壤物理性状无显著影响,而氮磷配施交互作用明显高于单施处理,且施肥效果为氮磷配施氮肥处理磷肥处理。处理N2P1最有利于改善研究区土壤物理性状,提高土壤的稳定性。     

黄土丘陵区冻融对土壤抗冲性及相关物理性质的影响

在股状水流侵蚀比较发育的黄土丘陵区,土壤可蚀性主要依赖于土壤抗冲能力。为了揭示季节性冻融对土壤抗冲性的影响,该文借助模拟冲刷试验,设置了裸地对照(CK)、黑麦草传统密度(LD)和加倍密度(HD)3种处理,测定并分析了冻融前后土壤物理性质及其抗冲性。结果表明,与冻融前相比,表层土壤容重、团聚体含量和根系密度在3个处理中均未发生显著变化(P<0.05),土壤黏聚力略有下降,而崩解速率在处理CK、LD和HD中分别增加了20.6%、18.8%和7.3%。冻融作用延后了3个处理的主要产沙时间,降低了土壤抗冲能力,增加了冲刷中途泥沙流失速率。与未冻融相比,冻融作用增加了处理CK和LD泥沙流失量为19.41%和6.70%,但对处理HD影响较小(P<0.05)。冻融和根系共同作用在LD和HD处理上分别减少土壤流失量为3.72%和49.39%。该研究期望对完善土壤侵蚀机理提供一定的参考价值。     

黄土丘陵区柠条人工林土壤水分动态变化特征及降雨特征对其影响

明确黄土丘陵区降雨对土壤水分影响，对准确评估降雨格局变化对生态系统结构和功能的影响具有重要意义。以陕北黄土丘陵区退耕地栽植后自然撂荒23年的柠条人工纯林为研究对象，通过土壤湿度传感器监测不同土层土壤体积含水量，探讨不同土层土壤水分补充增量对降雨特征(降雨量、降雨历时和降雨强度)的响应。结果表明：(1)土壤水分消耗和补充主要集中于0-500 cm土层，其月变化在垂直剖面呈“双峰”(4—5月)、“单峰”(6月)和“双峰”(7—10月),随土层深度增加变化率减弱；(2)当降雨量>4 mm时表层土壤水分得到有效补充，当其超过142.8 mm时补充深度可到达200 cm土层，其中长历时强降雨较短历时强降雨对土壤水分补充增量小，但其补充深度较深，达到峰值时间长，但小降雨长历时则土壤水分补充增量较小；(3)降雨特征对土壤水分影响随土层深度增加而减弱，其中降雨量和降雨历时对土壤水分影响主要在0—50 cm土层，而降雨强度对其影响主要在0—30 cm土层。降雨量(降雨历时)和土壤水分补充增量对数拟合最优，而降雨强度与其则表现为幂函数拟合最优，其可分别解释土壤水分补充增量的39%～76%(降雨量)、...     

黄土丘陵半干旱区典型人工林土壤水分特征

在黄土丘陵区选取不同林龄典型人工乔木林刺槐,灌木林沙棘、柠条,并以经过30 a多自然演替形成的荒坡草地作为对照,研究了人工林地土壤水分特点.结果表明,(1)人工林地总体持水能力较差,不同类型林地土壤持水能力顺序:刺槐林>沙棘林>柠条林,随着林分的生长,土壤持水能力均有增强的趋势;(2)土壤的导水能力随着林龄的增加有明显提高,林龄较接近时,刺槐林较沙棘林和柠条林饱和导水率大;(3)随着林分生长,林地土壤饱和含水量值增大,林地蓄水能力增强;(4)与荒坡对照相比,人工林改善土壤持水、导水能力的效果不一定有生态系统自我修复作用形成的植被群落好.     

黄土丘陵半干旱区不同类型植被水保生态效益研究

通过研究表明,不同类型植被减少径流和泥沙的功效不同,东坡不同类型植被小区径流深由大到小的顺序为：荒坡〉沙棘（平茬）〉水棘＋小叶杨〉农地,北坡为油松〉油松＋沙棘〉沙棘林;东坡产沙量由大到小的顺序为农地〉荒坡〉沙棘（平茬）〉沙棘＋小叶杨,北坡为油松〉油松＋沙棘〉沙棘。不同类型植被在生长季的土壤水分平均值均很低,其变化范围在６．３３％～９．６０％;沙棘林地土壤形成利用性干层。     

黄土丘陵区植被次生演替灌木初期土壤物理性质特征

研究了黄土丘陵区植被次生演替草灌过渡灌木初期的土壤物理性质特征.结果表明:当植被次生演替进展到草灌过渡灌木初期,除土壤含水量外,土壤容重、孔隙度、稳定入渗和水稳性团聚体都好于对照白羊草地,表明灌木树种定居的土壤物理条件一般要高于草本群落.植被演替的过程是植被与土壤相互作用复杂变化的过程,它们的相互反馈也是生态恢复的重要标志.随着植物群落的变化土壤也发生着不同程度变化.其中,土壤物理性质各个因子之间的变化是相互影响和相互联系的.土壤稳定入渗速率与土壤容重、土壤总孔隙度、土壤毛管孔隙度和土壤团聚体之间有显著的相关关系;土壤毛管孔隙度与土壤非毛管孔隙度线性显著负相关;土壤容重与土壤总孔隙度极显著负相关.     

黄土丘陵半干旱区人工林细根分布特征及土壤特性

采用连续钻取土芯法对黄土丘陵半干旱区典型林分和荒坡地进行了根系采样,分析了人工林生长发育过程中的细根垂直分布特征及其土壤特性.结果表明,7个林分细根的生物量、根长密度、表面积、比根长等形态测定参数均具有明显的垂直分布特征,即随着土层深度的增加而显著减小.0-60 cm土层的平均值,细根生物量、根长密度、细根表面积指标均以14龄沙棘林最大,30龄刺槐林次之,10龄刺槐林最小,比根长则以10龄刺槐林最大,14龄沙棘林与30龄刺槐林最小.不同类型林分150 cm以下土层均存在明显的干层现象,乔灌种差异对其影响很小,随着林龄的增加,土壤干燥化程度增加;乔木刺槐林对土壤容重的改善作用大于2种灌木林,随林龄增加改善土壤容重的深度增加;不同林分土壤有机碳垂直分布特征与根系一致,0-60 cm土层的土壤有机碳平均含量,以24龄沙棘和50龄柠条林最高,10龄刺槐林最低.     

黄土丘陵区柠条种植技术研究

柠条作为治理水土流失的先锋植物被引种于黄土丘陵区,但成活率一般只有30%~60%,需补种3~4次成活率才能达到75%以上。结合21世纪初期首都水资源可持续利用规划水土保持项目的实施,对这一问题进行了研究,认为黄土丘陵区柠条种植的关键技术是整地,通过整地使土壤疏松,接近柠条原生的沙质土壤,可以提高柠条的成活率。柠条旱直播与移栽均能繁殖,旱直播适于地形比较完整的地块,移栽适于地形比较破碎的地块。     

半干旱黄土丘陵区退耕地林草植被恢复对土壤质量影响评价

[目的]探讨退耕还林还草对土壤质量的综合影响,为半干旱黄土丘陵区退耕地植被恢复与建设提供理论依据。[方法]选择半干旱黄土丘陵区的宁夏回族自治区彭阳县白阳镇中庄村示范区不同退耕地林草植被恢复样地为研究对象,采用AHP决策法对不同林草植被恢复下土壤理化因子进行综合评价。[结果]土壤水分是影响土壤环境状况的最主要因子,其权重值达到了0.210,其次为土壤的总孔隙度和土壤有机质含量,其权重值分别达到0.136,0.108,同时土壤的毛管持水量、土壤碱解氮含量和土壤脲酶含量也对土壤环境具有十分重要的作用,其权重值分别达到0.085,0.071及0.064。[结论]通过对影响土壤环境的化学性质、物理性质和生物活性的综合评价,认为林地、人工草地和天然草地不同程度地改善和提高了土壤的环境质量,以林地改善程度最大。     

黄土丘陵区主要植物根系对土壤有机质和团聚体的影响

植物根系是植物与土壤进行物质交换的通道,在土壤侵蚀严重、生态脆弱的黄土丘陵区,深入认识根系对土壤物理化学性质的影响具有重要意义。选取了白羊草(Bothriochloa ischaemum)、苔草(Carex lanceolata)、茭蒿(Artemisia leucophylla)、铁杆蒿(Artemisia sacrorum)、狼牙刺(Sophora viciifolia)、柠条(Caragana intermedia)6种植物作为研究对象,取0—10,10—20,20—30,30—40,40—50,50—60 cm土层根系和土样,分析不同土层各物种根长密度、根表面积密度、平均根直径、土壤有机质(SOM)、土壤容重以及各级水稳性团聚体重量百分含量。结果表明:所研究植物根系以细根为主。在0—20 cm土层中,白羊草、苔草根长密度显著大于其余植物(P0.05),表现为苔草白羊草铁杆蒿茭蒿狼牙刺柠条,平均根直径则相反。根系能不同程度地增加SOM含量,SOM含量与根系平均直径和根系表面积密度呈极显著的正相关关系(P0.01)。在土壤剖面上,水稳性团聚体重量百分含量明显减少的是白羊草、苔草和铁杆蒿样地,水稳性团聚体重量百分含量随土层深度变化不明显的是茭蒿、狼牙刺和柠条样地。根表面积、根长密度能够显著增加0.5～2 mm水稳性团聚体重量百分含量(P0.05),说明根系能够使小粒径团粒凝聚成更大粒径的土壤团粒。根系能够提高土壤有机质含量,增加中等粒径团聚体含量,改善土壤结构,提高土壤稳定性,对增加土壤抗蚀性起到重要作用。     

黄土丘陵区典型植被土壤物理性质差异及其对导水特性影响

选取黄土丘陵区12种典型植被样地,通过测定各样地不同土层植物残体生物量、土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度及饱和导水率,研究各指标随土层深度和植被类型的变化规律及其对土壤饱和导水率的影响。结果表明:(1)除容重随土层深度增加外,植物残体、毛管孔隙度、非毛管孔隙度和饱和导水率均随土层深度减少,其中植物残体大多集中于表层土壤(0—10 cm),占总残体生物量的51.4%～85.7%。(2)不同植被类型其植物残体及土壤物理性质存在显著差异,乔木林地植物残体、农耕地土壤容重、灌木林地非毛管孔隙度及饱和导水率均最大,而毛管孔隙度与不同土地利用类型间无显著差异。(3)饱和导水率随植物残体生物量密度(0—10 cm)和土壤容重呈幂函数减小,随毛管孔隙度和非毛管孔隙度呈幂函数增大;土壤容重(BD)和非毛管孔隙度(NCP)是影响土壤饱和导水率(K_s)的主要因素,且土壤饱和导水率可表示为两者的综合非线性方程(K_s=0.6BD~(-4.717)NCP~(0.203),P0.01,R~2=0.63,NSE=0.50)。此外,沙棘灌木林地平均饱和导水率最大,有利于降雨过程中土壤水分入渗,具有较强的水土保持功能。本研究结果可为黄土高原植被恢复生态水文效益评价提供理论依据。     

半干旱黄土丘陵区沙棘林地土壤水分及其对沙棘生长影响研究

根据在安塞黄土丘陵沟壑区的观测资料,对５～７龄沙棘林地土壤水分及其对生长的影响进行了定量研究,为提高沙棘林地土壤水分利用率,改善其经营管理提供了科学依据。结果表明：（１） 棘根系吸水范围可达２ｍ土层以下,在０～２ｍ土层内沙棘林地土壤水分的垂直变化特点：随着土层深度的不断加深,土壤含水量呈减小的趋势,在３０～５０ｃｍ和８０～１００ｃｍ土层分别出现土壤分水强烈吸收层;（２）沙棘林地土壤水分的季节变化可     

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。     

黄土丘陵区人工柠条林土壤有机碳组分和碳库管理指数演变

采用时空替代法,探讨了黄土丘陵区人工柠条林地在10,17,30,34,40,50 a时间序列上0-40 cm土层内土壤碳组分和碳库管理指数的演变特征.结果表明:(1)随着林龄的增加,柠条林地中土壤总有机碳和活性有机碳含量增加,均为10 a时含量最低,40～50 a时趋于稳定.但二者出现的峰值年限不同,总有机碳在34 a时含量最高,达4.29 g/kg,而活性有机碳含量在40 a时最高,为0.83 g/kg;(2)柠条林地碳库管理指数随林龄增加整体呈上升趋势,在0-20 cm土层随生长年限的增加明显提高,比10 a柠条林地高出54.2％～153.0％,而在20-40 cm土层其增幅不明显,甚至在17～30 a期间比10a时下降了8.0％～16.9％;(3)相关分析表明,活性有机碳与总有机碳之间存在极显著正相关关系,并且与土壤肥力指标也呈显著或极显著相关;碳库指数和碳库管理指数与土壤碳组分、其他主要肥力指标之间也显著相关.研究表明,在黄土丘陵区植被恢复过程中,柠条种植可增加土壤的有机碳含量,改善土壤肥力.碳库指数与碳库管理指数可以作为反映黄土丘陵区植被恢复的监测因子.     

半干旱黄土丘陵区不同植被类型的土壤水分特征及其稳定性

[目的]研究5种不同植被类型土壤水分动态特征,为区域内优化配植模式提供理论依据。[方法]以甘肃省定西市半干旱黄土丘陵区5种典型的植被类型为研究对象,使用土壤水分速测仪对2017,2018年0—200 cm土层土壤含水量进行观测,并对不同植被类型土壤水分特征及其稳定性进行分析。[结果]①不同植被类型土壤水分呈现出:山杏×侧柏混交林地(11.24%)退耕苜蓿草地(10.97%)自然荒地(10.66%)退耕林地(9.99%)柠条林地(9.55%)。②5种植被类型在0—200 cm土层依据有序聚类法可分为动态变化层(0—40 cm),利用层(40—100 cm)和弱利用层(100—200 cm)3个层次。在动态变化层(0—40 cm),土壤水分呈现出:自然荒地(14.23%)最高,柠条林地(11.04%)最低;在利用层(40—100 cm):退耕苜蓿草地(12.16%)最高,柠条林地(9.15%)最低;在弱利用层(100—200 cm):自然荒地(10.81%)最高,退耕林地(8.61%)最低。③不同植被类型土壤水分土层稳定性(变异系数)呈现出:退耕林地(19.9%)山杏×侧柏混交林地(21.3%)自然荒地(21.9%)退耕苜蓿草地(22.6%)柠条林地(23.6%)。④不同植被类型土壤水分时间稳定性(变异系数)呈现出:自然荒地(25%)退耕林地(25.2%)山杏×侧柏混交林地(26.5%)柠条林地(27.1%)退耕苜蓿草地(31.9%)。[结论]柠条林地土壤水分含量最低,在土层和时间上不稳定,山杏×侧柏混交林地较其他植被类型土壤水分含量更高,更具有稳定性。