水分胁迫及土壤质地对新银合欢幼苗根系生长的影响

新银合欢是生物措施治理泥石流的重要树种,但在金沙江干热河谷的泥石流源区,干旱少雨和土壤砾石含量高已成为新银合欢生长的主要限制因子。为揭示新银合欢幼苗在生境中的抗逆特性,利用盆栽模拟试验,从水分胁迫和土壤质地的角度研究了非生物因素对新银合欢幼苗根系生长的影响,结果表明:对根系生长的影响水分胁迫程度大于土壤质地状况;在相同土壤质地条件下,水分胁迫程度与根系长度、累积表面积及根尖数量均呈负相关;在相同土壤水分条件下,低砾石含量的土壤对根系生长的促进作用总体优于高砾石含量的,但在极端水分条件下这种差异不明显;低砾石组和高砾石组对根系生长构成限制条件的土壤水分含量分别在8.25%、11.46%以下。     

金沙江干热河谷新银合欢人工林物种多样性研究

我国土地退化现象相当严重,主要表现在大面积土壤侵蚀,使系统生产力普遍降低。金沙江干热河谷是典型严重退化区域之一。通过对金沙江干热河谷新银合欢人工林物种多样性方面的研究,讨论了种在退化生态系统功能恢复中的作用及物种多样性与生态系统功能的关系。结果表明,林内郁闭度为0．75,平均胸径为6．67cm,平均高度为8．01mm,物种丰富度,Shannon—Wiener指数,Simpson指数由草层向灌木层、乔木层逐层递减。新银合欢作为生态恢复初期的先锋树种明显改善了生态系统的微环境,为后继种的入侵和定居创造了条件。     

泥石流频发区人工新银合欢林群落特征

采用植物群落学研究方法,对干热河谷泥石流频发区人工新银合欢林进行研究。结果表明：该人工林群落植物种类比较简单,科属组成极为分散,区系成分单调;科级地理成分热带性质较强（41.91%）,属级地理成分也以热带性质为主（45.16%）;群落物种组成以由中、小型叶面积、单叶、非全缘、纸质和革质的地面芽植物为主;垂直结构单调,虽可分为乔木层、灌木层、草本层,但乔灌层均以新银合欢占优势,草本层盖度低。群落处于不稳定的状态,应在人为干预的手段下进行分化和演替。     

金沙江干热河谷新银合欢人工林枯落物层持水特性研究

通过对金沙江干热河谷新银合欢人工林内枯落物层持水特性的试验研究,总结出林内枯落物层的持水特性。结果表明,新银合欢林内枯落物全年凋落总量为7.03 t/hm2,月平均为0.59 t/hm2,枯落物层的厚度为2.14.5cm,其中12月凋落最盛。枯落物的自然含水量月平均为25.27%,最大月出现在8月,与该区域的降水有较好的拟合关系,但存在滞后效应。持水速率在0.5 h内迅速增大,在浸泡48 h后基本达到最大值,在0.5 h内林内枯落物可以吸收1.2 mm的降水,当降水<11.72 mm时新银合欢林内不会产生径流。饱和持水率变化范围在66.94%-182.86%,最大持水量为自重的2倍以上,自然含水量与饱和持水率的关系在雨季呈正相关,而在旱季相关关系不明显。     

新银合欢在四川盆地高速公路边坡防护中的应用

公路边坡防护和绿化效果与植物种类密切相关。原产热带的固氮植物新银合欢具有繁殖容易、生长快、根系深、能高密度生长的特性,并且高生长能被中亚热带冬季低温有效控制,近20多年来被广泛应用于四川盆地高速公路边坡固坡和绿化,效果显著。基于多年研究观察,综述了新银合欢用于四川盆地高速公路边坡绿化的情况。     

蒋家沟泥石流区新银合欢细根固土效应

以蒋家沟泥石流区不同龄级新银合欢根系为研究对象,在分析其垂直分布与构成特征的基础上,运用加筋原理研究其固土效应。结果显示,不同龄级新银合欢根系表聚现象明显,随土层深度的增加呈减少趋势,约80%集中在0—120cm土层范围内;细根（D≤1mm）在整个细根根系中所占比例较大,决定着整个细根的分布趋势;10年生新银合欢D≤1mm细根较5年生增幅明显,15年生1mm     

蒋家沟新银合欢人工林土壤养分分布及其与细根的关系

采用分层挖掘法对东川蒋家沟新银合欢人工林土壤养分分布特征及其与细根的关系进行了研究,结果表明:除全钾外,土壤表层养分含量相对优越,集聚现象明显,随土层深度的增加土壤养分含量降低且趋于贫瘠;3年生新银合欢林土壤养分表聚程度、土壤养分状况明显优于20年生,20年生与9年生基本一致;新银合欢细根主要集中于0—100cm土层,0—20 cm土层富集明显,且在垂直剖面上呈对数函数递减。回归分析显示,土壤养分(碱解氮、速效磷、有机质、速效钾和全氮)与细根质量间存在极显著的线性关系,其中速效磷同细根质量关系更为密切,在一定程度上决定着新银合欢细根根系的空间分布。     

银合欢对元谋干热河谷冲沟治理的机理研究

冲沟是生态系统严重退化的产物,在金沙江流域元谋干热河谷发育的冲沟,溯源侵蚀速度为50cm/a,最大达200cm/a。冲沟植被恢复困难,选择银合欢对其进行植被恢复,取得明显的效果,该文从银合欢的生态适宜性机理、银合欢的水分养分循环机理和银合欢的种群结构形成机理3方面研究银合欢对冲沟植被恢复的机理,目的是探明冲沟治理的物种选择方向以及银合欢在生态治理的作用机制与推广价值,这将为同类地区的冲沟治理提供一定的理论依据。     

新银合欢林土壤理化性质—微生物量耦合协调关系研究

新银合欢因具有抗旱、速生等特点和良好的水土保持功能,在工程扰动区生态修复中被广泛采用。研究新银合欢林土壤理化性质与微生物量的耦合协调关系,可为现有新银合欢林植被恢复效果的可持续性调控提供科学参考。研究采用空间代替时间序列的方法,通过方差分析、相关性分析和偏最小二乘路径模型探究向家坝工程扰动区6种不同龄级新银合欢林土壤理化性质与微生物量的耦合协调关系。结果表明：①原生草地群落A1土壤含水量、养分水平和微生物量均最高,新银合欢入侵后在草灌阶段土壤含水量、养分水平和微生物量显著下降。新银合欢成为灌丛时A3群落土壤含水率、有机碳、全氮、全磷、微生物碳、氮含量分别下降为A1群落的51.2%、33.9%、31.6%、27.1%、72.8%和61.5%,pH值上升至8.16使得土壤更为碱化。②土壤微生物碳氮含量与土壤含水率的相关性达显著或极显著水平（P<0.05或P<0.01）,土壤微生物碳熵也与土壤全氮等含量呈显著相关;土壤含水率、养分水平和微生物量三者之间相互影响且作用显著,高土壤含水率有利于土壤养分与微生物量的存在和转化。③原生样地结构稳定,协调度D较高（0.7162）;新银合欢入侵后,协调度随着新银合欢林龄增大呈现波动下降,至A4群落时协调度降至最小值（0.5012）;在乔木阶段土壤养分与微生物量缓慢增加且趋于稳定,协调度缓慢上升,最终在新银合欢纯林时稳定趋于勉强协调发展类型。因此,针对不同龄级新银合欢林,要根据不同恢复阶段的土壤生境条件采取不同调控措施,在植被恢复的物种搭配选择上应注重草灌结合,促进土壤以及整个生态系统的健康发展。     

不同土壤水分下侧柏苗木光合特性和水分利用效率的研究

在黄土半干旱区,采用人工控制土壤水分的方法,使用Li-6400便携式光合作用测定系统,对侧柏苗木净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度及其相应的环境因子进行了测定。结果表明:不同土壤水分状况下侧柏苗木光合速率日变化曲线呈“双峰”型,均有不同程度的“午休”现象,且上午的光合速率明显高于下午;气孔导度受水分和光热胁迫的影响,日变化曲线呈凹型;胞间CO2浓度受空气CO2浓度和气孔导度的双重影响,呈现出早晚高,正午低的日变化进程;水分利用效最高值出现在上午较早的时分,且上午的水分利用效率明显高于下午;随着土壤水分的增加,净光合速率和蒸腾速率升高,而水分利用效率降低。根据Farquhar和Sharkey的观点,造成净光合速率下降的原因既有气孔限制又有非气孔限制因素,上午净光合速率下降的主要是由气孔限制因素造成的,午间和下午光合速率的降低则主要归因于叶肉细胞羧化效率的降低。     

不同砾石覆盖保持土壤水分有效性研究

土壤水分状况是制约金沙江干热河谷地区植被恢复和造林的主要因素,改善土壤水分状况是实现该地区生态恢复重建和农业持续发展的必然途径。为给干热河谷的造林以及作物种植提供切实可行的方法,进行了不同砾石覆盖保持土壤水分有效性的试验研究,结果表明:在起始条件相同的情况下,同一小区不同深度的土壤含水量是不同的,含水量随着土层深度的增加而增大;不同砾石覆盖厚度条件下,土壤含水量与砾石覆盖厚度成正相关关系;在相同覆盖厚度情况下,砾石粒径越小,覆盖抑制土壤蒸发效果越好,土层含水量也就越高。     

不同水分条件下保水剂对土壤结构的影响

为探明保水剂在不同水分条件下小麦生长过程中对土壤结构的作用过程与机理,在盆栽试验条件下研究了不同保水剂用量(T1:0 mg kg-1、T2:27 mg kg-1、T3:54 mg kg-1、T4:81 mg kg-1)对冬小麦拔节期和收获期的土壤结构和入渗能力的影响。结果表明:保水剂改善了冬小麦生长过程中的土壤结构,提高了土壤结构的稳定性和入渗能力。轻度胁迫条件下,随保水剂用量的增加,>0.25 mm水稳性团聚体含量提高,土壤结构稳定性增强,且拔节期效果更显著;充分灌水条件下,各处理中以T3和T4处理>0.25 mm水稳性团聚体含量较高。除T4处理外,随小麦生育期的推进土壤饱和导水率有所降低。而不同水分条件下,各处理中均以T4处理的饱和导水率较高,但轻度胁迫的处理高于充分灌水的处理。与充分灌水相比,在轻度胁迫条件下,保水剂的施用更有利于改善土壤结构,提高土壤结构稳定性和导水能力,但到小麦收获时土壤结构稳定性以充分灌水条件下的处理较佳。综合以上分析,各处理均有T4处理的改土效果为佳。     

山西榆次不同植被土壤水分有效性与干燥化效应

为了对山西省山区土壤干旱程度和水资源利用情况进行研究,通过称重法研究了山西榆次区不同植被(樱桃林地、耕地、枣树林地和杨树林地)及撂荒地土壤剖面水分变化特征、水分有效性及干燥化效应。结果表明:土壤平均含水量从小到大依次为杨树林地(8.10%)、枣树林地(9.94%)、撂荒地(10.70%)、樱桃林地(14.47%)和耕地(14.53%)。各植被下土层均有不同程度的干层发育,其中耕地和樱桃林地土壤为轻度干层,撂荒地主要为中度干层,而枣树林地与杨树林地则发育了中重度干层。杨树林地各土层均为无效水,枣树林地以无效水为主,撂荒地以无效水与难效水为主,耕地和樱桃林地受灌溉补给,以难效水与中效水为主。各植被中除杨树林地外,土壤水分含量均随土层深度增加先减后增。其中樱桃林地和枣树林地土壤水分都在0—3 m内呈递减趋势,3—5 m土壤水分迅速升高。耕地和撂荒地土壤含水量先减后增,均在2—2.5 m深度土层为含水量低值拐点。杨树林地土壤水分在0—3.5 m保持平稳,3.5—5 m水分呈下降趋势。     

土壤湿度驱动WOFOST模型及其适应性

WOFOST作物生长模型是以日降水量表征降水输入参数,通过推算土壤相对湿度实现作物生长模拟。由于日降水量随机性较大,很难通过控制日降水量实现不同土壤干旱等级情景设置,限制了WOFOST作物生长模型在不同水分胁迫下对作物生长的模拟,也影响了模拟试验的精度。本文提出以土壤相对湿度直接驱动WOFOST作物生长模型,并以Compaq Visual Fortran 6.5为开发平台,采用Fortran语言对WOFOST作物生长模型的源代码进行修改,将驱动模块中的日降水量文件替换为土壤相对湿度驱动文件。以2013年山东省夏津农业气象试验站玉米出苗-拔节期和抽雄-成熟期水分胁迫和整个生育期自然降水处理（对照）的试验数据为例,对修改后的WOFOST作物生长模型进行了模拟试验。结果显示,采用修订后的模型输出的实测鲜叶干重、鲜茎干重、营养器官干重、地上物质总重和叶面积指数等生物量指标均较原模型输出结果,不仅精度明显提高,而且,由于土壤湿度变化较平稳,较容易地实现了不同水分胁迫情景设置,进而实现不同土壤干旱等级条件下玉米生长的模拟,为分析不同程度干旱对玉米生长的影响及确定其生长发育指标提供了便利条件。     

宁南黄土丘陵区不同轮作方式农田水分平衡研究

通过定位试验,对宁南黄土丘陵区几种轮作方式的农田水分平衡进行了研究。结果表明:粮豆轮作方式(春豌豆—→春小麦—→春小麦—→糜子)能较好地调节土壤水分,使其轮作周期内的农田水分基本保持平衡状态;苜蓿参与草田轮作是可行的。当苜蓿生长到5至6年时,1m以上土层含水量基本适于耐旱作物种植(如谷子),经过2至3年种植作物后,2m以上土层含水量可得到恢复;春小麦长期连作水分亏缺矛盾不太突出,但会导致土壤肥力减退,病虫害蔓延,杂草滋生,降低生产力。     

不同土壤前期含水量对土壤分离临界水动力学特性及其抗剪强度的影响

通过实测不同土壤前期含水量(5%~23%)和坡度(1°~10°)条件下黄壤坡面土壤分离临界水动力参数,并结合不同土壤含水量(3%~23%)对土壤抗剪强度的影响,综合分析及探讨不同土壤前期含水量、坡度和土壤抗剪强度与临界水动力特性的关系。结果表明:临界流量与不同土壤前期含水量和坡度呈幂函数减小关系,并提出一种能够体现土壤前期含水量和坡度共同作用对临界水动力参数影响的预测方程。在坡度小于5°时,土壤前期含水量对临界水动力学参数影响较小,可直接采用简化的幂函数关系进行计算。土壤黏聚力随土壤含水量的增加先出现峰值后逐渐减小至稳定;与土壤黏聚力的变化趋势不同,土壤分离临界水动力参数则逐渐减小。     

银水牛果和沙棘幼苗在不同土壤水分条件下的光响应研究

以修建遂宁铁路时经液压喷播处理过的路堑边坡为对象,对道路边坡土壤水分在不同坡位、坡向的空间变异性和季节变异性进行了观测研究。结果表明,在坡位层面上,道路边坡的土壤含水量10月份坡上最高,达到18.3%,其余3个季度均为坡下的土壤含水量显著高于坡上和坡中。在坡向层面上,道路边坡4个坡向的土壤含水量在1月份和10月份差异不显著,但4月份和7月份阴坡的土壤含水量显著高于阳坡。在季节层面上,道路边坡3个坡位土壤含水量的最高值均出现在秋季,土壤含水量在4个坡向上均为1月份和10月份显著高于4月份和7月份。道路边坡的土壤含水量除坡下外,不同坡位、坡向之间的土壤含水量均有显著相关性,坡下的土壤含水量只与季节呈显著相关。除季节与各坡向土壤含水量呈负相关外,其余均为正相关。季节与各坡位之间的土壤含水量相关性密切,而与各坡向含水量无相关性。     

不同土地利用方式土壤生态效应设计研究

参阅了大量的国内外学术论文,从多个方面、不同角度论述了不同土地利用方式土壤生态效益研究的必要性:从土壤生态恢复的目的、意义及概念出发,介绍了植被恢复与土壤生态的关系,土地利用方式与土壤环境以及与土壤生物酶活性的关系。据此提出了研究内容和技术路线,并预测出可能得出的研究成果。     

元谋干热河谷不同水分处理石榴的水量平衡研究

对元谋干热河谷微区域集水造林试验区不同水分处理下石榴的水量平衡研究结果表明:(1)降雨和坡面汇集径流是集水系统植树带的水分输入,其中降雨占输入的90.2%;坡面汇集径流量占水分输入量的9.8%。蒸散是水分输出项,整个生长季内,不同水分处理的土壤水分均有盈余,但不同水分处理间的蒸散量和土壤水分盈余量存在差异,土壤含水率为10.08%,11.63%,13.23%,14.79%,16.85%和19.14%的总蒸散量分别占系统水分输入的44.5%,60.8%,67.0%,82.0%,85.4%和87.0%;土壤水分盈余量分别占系统水分输入的55.5%,39.2%,33.0%,18.0%,14.6%和13.0%,表现出蒸散量随土壤含水率的增大而增大,土壤水分盈余量随土壤含水率的增大而减小。(2)石榴的生长状况与土壤水分状况相关。土壤含水率的增加有利于石榴的生长发育。对于元谋干热河谷而言,土壤含水率控制在14%~15%的供水较好,这时,在节水的同时又对石榴的生长未造成严重影响。     

太行山山前坡地不同土地利用方式下土壤水分的时空变异特征

以济源试区坡耕地、苹果园、果农复合系统、退耕还林地、刺槐林地5个邻接农林模式为研究对象,用时域反射仪(TDR)测定坡面不同农林模式雨季前、雨季中和雨季后表层土壤(0-30 cm)含水量,分析表层土壤水分分布特征及其时空变异特征。结果表明:由于受不同坡位、不同植被类型的影响,土壤表层含水量从坡顶到坡底逐渐增加;雨季前后土壤表层含水量的半方差理论函数均呈球状模型,块金值变化并不明显,其值分别为0.25和0.30,独立间距分别为99.7 m和87.6 m,土壤水分具有强烈的空间自相关性,存在很好的分形特征,分形维数分别为1.71和1.74,变异均主要是由空间自相关部分引起。雨季中土壤表层含水量的半方差函数呈直线模型,土壤水分空间变异表现出随距离增加而增加,分形维数为1.40。