黄土区不同退耕年限草地土壤分离速率及其理化性质

以子午岭连家砭林场不同退耕年限草地为研究对象,以撂荒地为对照,通过野外调查和室内测试分析,研究了退耕12 a、18 a、24 a、36 a草地土壤分离速率及其理化性质。结果表明:草地土壤分离速率与同一土层的撂荒地相比明显降低,并随着退耕年限增加而降低。不同退耕年限草地土壤容重、有机质含量、水稳性团聚体含量、根系生物量密度均有不同程度的改变,且表层土壤(0~20 cm)理化性质改善最为显著(P0.05);不同退耕年限草地土壤分离速率与其理化性质均呈显著相关关系(P0.05),但对于不同退耕年限草地,影响土壤分离速率的主导因子不同。     

退耕年限与方式对土壤团聚体稳定性及有机碳分布的影响

以黄土高原南部退耕还林年限6 a(FL06)和15 a(FL15)刺槐林地、退耕还草年限6 a(GL06)和15 a(GL15)紫花苜蓿草地为研究对象,以临近长期耕作坡耕地(CK)作为对照,采用湿筛法,分离出2 mm、1~2 mm、0.5~1 mm、0.25~0.5 mm和0.25 mm 5个粒级的水稳性团聚体,研究了退耕年限与方式对团聚体稳定性和不同粒径团聚体有机碳分布的影响。结果表明:在0~20 cm土层,退耕还林还草与未退耕相比能显著提高2 mm和1~2 mm粒径团聚体含量,显著减少0.25 mm粒径团聚体含量,其中对于2 mm和1~2 mm粒径团聚体在不同退耕年限与方式下含量表现为GL15GL06FL06FL15CK和GL15FL06GL06FL15CK;退耕还林和还草增加了两个土层的团聚体稳定性,GL15的平均重量直径(MWD)值和几何平均直径(GMD)值均最大,土壤结构最稳定,其次为GL06;不同退耕年限,2 mm粒径下退耕还林地和还草地、1~2 mm粒径下退耕还草地团聚体有机碳含量均随退耕年限的延长而增加。20~40 cm土层中,团聚体含量均值随粒径的减小而增加;MWD和GMD值均小于0~20 cm层;各粒径范围内退耕还林与还草后的团聚体有机碳含量与坡耕地相比总体表现出减小的趋势。研究结果表明,退耕改善了土壤结构,对各粒径团聚体有机碳含量分布的影响随退耕年限与方式不同效应各异,且GL15相较于其它退耕年限和方式下的样地有更好的土壤团聚体稳定性和更多的团聚体有机碳积累。     

不同退耕模式林草初夏小气候效应

通过对安塞县几种不同类型退耕还林还草模式,如混交林、人工灌木林、野生灌木林及林中革地进行了小气候观测,分析了不同退耕模式林草配置下的主要小气候特征,采用平行对比观测法定点定时观测了空气温湿度,土壤温度,水面蒸发并与对照裸地进行了对比.结果表明4种不同退耕模式林草配置在6月高温时期能显著降低空气温度和地表温度的日均值,提高空气湿度和土壤湿度,减少水面蒸发等,具有明显的调节功能.4种不同退耕模式日平均空气温度变化呈不对称的单峰曲线,较对照裸地可以降低0.41℃～1.2℃;0～20 cm各深度的土壤温度基本都是混交林＜人工灌木林＜野生灌木林＜林中草地＜对照裸地,混交林内地面最高温度为34.78℃,明显比对照裸地42.54℃低;空气相对湿度日动态呈"U"型变化,其中对照裸地相对温度日均值最低,混交林日均值最大,为55.2%,比对照裸地高3.95%;水面蒸发量为裸地最大,混交林及灌木林能有效减少水面蒸发,减少量较对照裸地可达50.54%和55.20%.     

民勤退耕区不同年限退耕地土壤理化性质及酶活性

以民勤不同年限(1、2、4、8、13 a)退耕地为研究对象,以当年耕地作为对照,采用时空替代法及通径分析法研究不同年限退耕地土壤理化性质、土壤酶活性变化特征及二者的相关关系.结果表明:(1)随着退耕年限的增加土壤速效钾含量表现为缓慢上升趋势,在退耕13 a达到峰值(411 mg·kg-1);其余理化指标均在退耕13 a...     

黄土高原马铃薯不同连作年限土壤 理化性质及微生物特性

以黄土高原旱作区马铃薯不同连作年限土壤为研究对象,采用空间代替时间序列方法,对撂荒（CK₁）、小麦/豌豆/马铃薯轮作（CK₂）、连作2 a、连作4 a和连作6 a等不同连作年限的土壤容重、结构分维、总有机碳、酶活性与微生物数量及变化规律进行研究。结果表明：(1）不同处理土壤容重差异显著,连作6 a土壤容重最小;(2）连作可以改变土壤中不同粒级团聚体的比例,各处理中＞4 mm粒径的土壤含量最高;(3）马铃薯长期连作显著降低土壤有机碳含量,连作6 a土壤总有机碳含量较撂荒降低14.27%; (4）马铃薯主要生育期内土壤转化酶、过氧化氢酶变化动态呈“S”型曲线,脲酶呈“M”型变化趋势,3种酶活性与土壤肥力因子均呈极显著正相关,与土壤容重呈极显著负相关;(5）细菌是连作土壤中优势菌,真菌和放线菌也占一定比重;细菌、真菌和放线菌数量在0～10 cm土层显著高于10～20 cm土层;马铃薯长期连作显著降低土壤微生物数量,群落结构随连作年限明显改变。     

黄土高原森林草原区退耕还林还草土壤保持效应评估

黄土高原地处生态过渡带和环境脆弱区,区内大范围的土壤侵蚀严重影响了当地的生态环境。以黄土高原森林草原区为研究对象,应用修正通用土壤流失方程,根据2000、2005、2010年气象数据及土地利用等数据,从不同坡度、植被覆盖度、土地利用类型评估了黄土高原森林草原区退耕还林还草工程的土壤保持效应。结果表明,(1)随着退耕还林还草工程的实施,林地和草地面积明显增加,分别增加2 219.41 km~2、2 205.27 km~2,研究区植被覆盖度逐渐改善。(2)2000—2010年土壤保持量增加2.41亿t,单位面积土壤保持量由3 033.15 t·km~(-2)·a~(-1)增加至5 114.86 t·km~(-2)·a~(-1),土壤保持效应显著提升。(3)研究区土壤保持效应与植被覆盖度呈正相关关系,在不同土地利用类型中,林地、草地和耕地具有较高的土壤保持效应,单位面积土壤保持量分别为5 405.57、3 598.41、3 078.81 t·km~(-2)·a~(-1)。退耕还林还草工程的实施提升了区域的土壤保持效应,但是,区内东北部由于矿产资源开采导致的植被破坏、地表塌陷以及土壤侵蚀问题亟待解决。     

农牧交错区退耕还草与粮食自给问题研究

针对农牧交错区面临的主要生态问题、当前及退耕还草后面临的粮食问题，提出了该区退耕还草后提高粮食自给能力的基本对策；改造基本农田，强化农牧结合，建立农业“三元”结构体系，充分应用现代旱作农业技术，发掘退耕还草后剩余农田粮食生产潜力。     

退耕还草区农业生态系统能值动态分析——以甘肃省镇原县北庄村为例

以甘肃省镇原县北庄村为例,应用H.T.Odum能值分析方法,分析退耕还草前后农业生态系统的能值变化。结果表明,退耕还草后北庄农业生态系统的净能值产出率提高了35.14%;环境负荷力降低8.31%;系统可持续发展性指标提高47.38%;系统稳定性指数也由0.809提高到1.015。退耕还草对北庄农业生态系统生产力的提高和系统的可持续发展起到了积极的作用。但农牧系统耦合度降低了41.74%,应采取措施提高农牧系统耦合度,实现农业生态系统平衡发展。     

土壤侵蚀对土壤理化性质及土壤微生物的影响

通过对黄土丘陵沟壑区侵蚀环境下4种典型坡面上坡顶、坡肩、坡背、坡脚和坡趾5个不同地形部位¹³⁷Cs的含量、土壤理化性质及土壤微生物指标的测定和分析。结果表明:用来表征土壤侵蚀程度的¹³⁷Cs含量与土壤有机碳、全氮、土壤容重、电导率、土壤微生物功能多样性及细菌菌群之间均存在显著的回归关系,土壤有机碳、全氮及土壤容重随着¹³⁷Cs含量的增加呈增加趋势,土壤电导率、土壤微生物功能多样性呈下降趋势,而土壤细菌呈先下降后增加的趋势。土壤侵蚀过程能够直接影响土壤养分在坡面上的空间分布及土壤结构,通过影响土壤性质,改变土壤微生物群落的生长环境和营养物质的含量,从而影响土壤微生物的生长。     

近15年黄土丘陵区退耕农户特征变化研究

退耕还林(草)工程是黄土高原生态治理的主要举措,为认识黄土丘陵区十几年来参与退耕的农户特征变化,文中对2001年退耕还林(草)工程试点初期陕西省安塞县的149户调查农户进行了跟踪回访(2015年),对比分析了15年来农户搬离情况、农户劳动力结构、耕地和养殖情况、家庭收入情况、退耕态度等的变化特征。分析表明:近15年来,离开农村生活的农户增加,非农业劳动力比例和数量增加,非农业收入增加很快,退耕农户表现出明显的向非农化转变特征,整体收入结构好转;但退耕农户之间收入差异增加,农业生产的专业化分工特征明显;与初期相比,退耕农户的生态保护意识特征趋于淡化,对补贴款发放期限和强度期望提高,停止补贴后有复耕意向的农户有所增加。     

黄土丘陵沟壑区不同人工林地土壤肥力变化研究

通过对吴起县不同纯林及其交互效应混交林地的土壤调查、样品测定和室内分析,了解不同人工林地土壤肥力变化情况.结果表明0～20 cm表层土壤养分变化较大.其中,山杏×沙棘混交林地和山杏纯林地利于改善土壤有机质水平,分别达到20.79 g/kg和13.93 g/kg;山杏×小叶杨混交林地和小叶杨纯林地碱解氮含量增幅较大,分别为61.55 mg/kg和61.11 mg/kg;山杏×小叶杨混交林地有效磷含量相对较高,为5.43 mg/kg;山杏纯林地、山杏×小叶杨混交林地和小叶杨纯林地速效钾变化较为明显,分别为126.94,125.61和119.28 mg/kg.混交林地比纯林地更利于改善土壤肥力,建议种植山杏×沙棘混交林.     

防护林对科尔沁沙地耕地土壤理化性质的影响

为了探究防护林对不同地貌类型耕地的影响,选择科尔沁沙地奈曼旗境内坨耕地和甸耕地,对比分析了在有、无防护林情况下坨耕地和甸耕地土壤理化性质及其变化特征。结果表明：① 有防护林耕地土壤理化性质优于无防护林耕地;② 防护林对坨耕地的影响大于甸耕地,其影响在样点1、样点2和样点3都有显现,且在样点1和样点2较为突出,而防护林对甸耕地的影响只在样点1较为明显。     

黄土高原不同生态类型区退耕还林(草)综合效益评价指标体系构建研究

退耕还林(草)综合效益评价指标体系的构建是退耕还林(草)工程效应评价的一个重要环节.首先根据黄土高原地区的自然环境现状和生态类型区划原则,将黄土高原划分为4个不同的生态类型区;然后根据综合效益评价指标体系建立的原则和方法,从生态、社会经济2个层次中选取对黄土高原影响较大的28个指标因子,建立适合黄土高原地区的退耕还林(草)综合效益评价指标体系;最后根据每个生态类型区的特征和自然状况,确定不同生态区域各评价指标的权重.     

Revegetation with artificial plants improves topsoil hydrological properties but intensifies deep-soil drying in northern Loess Plateau,China

Knowledge about the effects of vegetation types on soil properties and on water dynamics in the soil profile is critical for revegetation strategies in water-scarce regions, especially the choice of vegetation type and human management measures. We focused on the analysis of the effects of vegetation type on soil hydrological properties and soil moisture variation in the 0–400 cm soil layer based on a long-term(2004―2016) experimental data in the northern Loess Plateau region, China. Soil bulk density(BD), saturated soil hydraulic conductivity(Ks), field capacity(FC) and soil organic carbon(SOC) in 2016, as well as the volumetric soil moisture content during 2004–2016, were measured in four vegetation types, i.e., shrubland(korshinsk peashrub), artificial grassland(alfalfa), fallow land and cropland(millet or potato). Compared with cropland, revegetation with peashrub and alfalfa significantly decreased BD and increased Ks, FC, and SOC in the 0–40 cm soil layer, and fallow land significantly increased FC and SOC in the 0–10 cm soil layer. Soil water storage(SWS) significantly declined in shrubland and grassland in the 40–400 cm soil layer, causing severe soil drought in the deep soil layers. The study suggested that converting cropland to grassland(alfalfa) and shrubland(peashrub) improved soil-hydrological properties, but worsened water conditions in the deep soil profile. However, natural restoration did not intensify deep-soil drying. The results imply that natural restoration could be better than revegetation with peashrub and alfalfa in terms of good soil hydrological processes in the semi-arid Loess Plateau region.     

黄土高原沟壑区坡耕地土壤入渗规律研究

通过野外人工模拟降雨试验 ,分析了 3种入渗公式中经验参数在坡耕地不同耕作措施、不同坡度及不同降雨条件下的变化规律 ,探讨了坡度、土壤初始含水率、降雨强度、不同耕作措施对土壤入渗的影响     

黄土丘陵沟壑区退耕地植被自然演替系列及其植物物种多样性特征

根据吴起县20块样地和60个样方的退耕地植被调查数据,采用时空互代的方法,探讨退耕地植被自然演替系列及其物种多样性的变化规律。结果表明:研究区退耕地植被自然恢复的过程大致可划分为迅速恢复期(1~4年)、初级更替期(5~13年)、高级更替期(13~20年)和缓慢恢复期(20年以后)4个阶段。在25年的退耕地植被自然演替过程中,调查样方内共出现草本植物39种,分属于11科31属。其中,禾本科(Gramineae)、豆科(Legu-minosae)和菊科(Compositae)的物种占属种总数的61.29%和69.23%。群落的优势物种由藜科杂草开始,依次演替为一年生草本和多年生草本,大约20年后演替为地带性多年生草本,形成了依次包括猪毛菜(Salsola collina)、猪毛蒿(Artemisia scoparia)、达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)、铁杆蒿(Artemisa vestita)和白羊草(Bothriochloa ischae-mum)5种群落类型的演替系列。整个演替过程中,Margalef指数和Shannon-Wiener指数总体上呈波动式增大,但增长的趋势并不明显,大约20年后各项多样性指数基本趋于稳定。在每一次更高级的群落取代前期群落的过程中,Margalef指数和Shannon-Wiener指数大致表现为先增大后减小,均匀度指数(Jsw,Ea)则表现为先减小后增大。     

黄土高原土壤水分与植被生产力的关系

土壤水分生态条件的恶化愈来愈成为黄土高原植被建设和生态环境建设的限制因素，我们在对黄土高原土壤水分生态因素分析的基础上，探讨了黄土高原土壤水分的季节性变化、土壤剖面水分变化、区域水分变异规律，分析了土壤水分与植被生产力间的相互关系，并提出了改善黄土高原土壤水分生态环境、提高植被生产力的调控技术。     

黄土高原水土流失区未来粮食供给分析

通过对黄土高原地区水土流失问题及其产生的原因分析,提出了退耕还林还草是治理水土流失的有效措施,并从影响粮食有效供给的因素出发,讨论了未来30 a黄土高原水土流失区的粮食供给状况。要解决本区粮食的缺口,首先发展粮食生产,努力实现粮食供需平衡。     

黄土丘陵沟壑区植被自然恢复过程中土壤种子库特征

采用野外调查取样和室内实验相结合的方法,研究了黄土丘陵沟壑区植被自然恢复过程中土壤种子库的物种组成、密度、物种多样性以及相似性特征.结果表明:阴、阳坡10个样地中,共萌发了55种2203株幼苗,隶属于23科48属;总密度达到5 505±625.537粒/m2,且0～5 cm土层远远大于5～10 cm土层的土壤种子库密度,约是其4.6倍;丰富度、多样性、均匀度指数均未与恢复年限达到显著相关水平,但生态优势度随恢复年限的增加呈上升趋势,且阳坡上升的趋势比阴坡明显;组成成分相似性系数变化范围为0.0952～0.7143,恢复年限相距越大,其相似性越小,说明植被恢复演替的过程也是土壤种子库空间异质性加大的过程.     

黄土丘陵沟壑区天然植被恢复类型对土壤微生物碳的影响

采用野外调查取样结合室内测定分析的方法,研究黄土丘陵沟壑区不同天然植被恢复类型土壤微生物量碳和有机质的变化规律,探讨植被恢复过程中土壤微生物量碳和有机质的关系。结果表明:植被恢复后的土壤微生物量碳和有机质含量较农田均显著提高,植被恢复对土壤微生物量碳和有机质的影响主要表现在0~10 cm土层;土壤微生物量碳和有机质在0~10 cm土层随恢复年限呈增加趋势,植被类型中乔木混交林土壤微生物量碳含量最大,乔木林的土壤有机质含量最大。不同恢复年限的草地,其土壤有机质与土壤微生物量碳在0~10 cm土层呈正相关关系,在10~20 cm呈负相关关系;不同恢复类型的植被,其土壤有机质和微生物量碳的关系与不同恢复年限的草地正好相反,其在0~10 cm土层负相关,在10~20 cm呈正相关。上述结果表明,黄土高原植被恢复有利于提高表层土壤微生物量碳和有机质含量;植被恢复类型和年限对土壤微生物量碳与有机质的关系影响不一致。