黄土丘陵区不同生长年限刺槐林土壤无机磷的变化规律

利用时空互代法,在野外调查和室内分析的基础上,探讨了生长2、16、24、27、30和43 a(恢复年限)刺槐林土壤无机磷的变化规律。结果表明:随年限延长,刺槐林地土壤全磷和无机磷含量呈减少之趋势,除Ca10-P表现为明显的下降趋势外,其他无机磷组分均随恢复年限的延长呈总体增加趋势;不同恢复年限内,刺槐林地土壤无机磷组分含量和比例有如下顺序:Ca10-P>Ca8-P>Fe-P>Al-P>Ca2-P。     

施用氮磷钾对黄土丘陵区山地红枣林土壤酶与土壤肥力的影响

采用野外试验与室内分析,研究了连续4 a施氮磷钾肥对黄土丘陵区山地枣园土壤酶活性及土壤养分含量的影响。结果表明:连续4 aNPK1施肥处理能够明显增强土壤脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶的活性,提高土壤有机质、全氮、速效氮、速效磷和速效钾含量;在土壤剖面中总的趋势是土壤酶活性和土壤速效氮、速效磷和速效钾含量随土层深度加深而降低。土壤酶活性与土壤养分因子的相关分析表明,在0~20 cm土层,磷酸酶与有机质、速效磷,过氧化氢酶与有机质、全氮呈显著或极显著性正相关。在20~40 cm,脲酶与有机质、全氮、速效氮,磷酸酶与速效钾,过氧化氢酶与速效磷,蔗糖酶与有机质、速效钾呈显著或极显著性正相关。在40~60 cm,脲酶与全氮、速效磷,磷酸酶与有机质、速效氮,过氧化氢酶与速效磷,蔗糖酶与有机质、全氮、速效磷呈显著或极显著正相关。     

陕北黄土丘陵区不同立地条件下刺槐群落的土壤质量评价

以陕北黄土丘陵区纸坊沟流域不同立地条件下的刺槐林为对象,采用综合评价法对其土壤质量进行评价。结果表明:24 a刺槐林的土壤含水量、酶活性大于14 a刺槐林;14 a刺槐林的土壤有机质、全氮、速效养分含量大于24 a刺槐林。阴坡刺槐林的土壤含水量、有机质、全氮、酶活性大于阳坡,但阳坡刺槐林的速效养分含量大于阴坡。随土层深度增加,刺槐林土壤含水量、全氮、速效养分以及酶活性降低,土壤p H升高。土壤质量综合指数为:24 a阴坡24 a阳坡14 a阳坡14 a阴坡,表明林龄越大,土壤质量越好。选择土壤生态环境较好的立地营造植被,更有利于生态恢复。     

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。     

半干旱黄土丘陵区柠条林水分生产力和土壤干燥化效应模拟研究

建立固原半干旱丘陵区WinEPIC模型土壤数据库、气象效据库,修订柠条作物参数,验证模型的精度及在该区适应性,在此基础上对黄土高原丘陵区柠条林地水分生产力和9 m土层土壤有效含水量进行30 a长期动态模拟研究.结果表明,前10 a柠条生长主要依靠土壤储水和降水,水分生产潜力稳定且无水分胁迫,但已出现土壤干层;生长10 a以后随着柠条根系的下伸,土壤水分亏缺加剧,水分生产力随降水量变化呈波动性下降趋势.9m土层逐月土壤有效含水量均呈现明显的波动性降低趋势.模拟柠条生长初期(1～10 a)9 m土层土壤有效含水量以101.0 mm/a的速度递减,此后长期在较低水平上随降水量变化而波动.由此得出,固原丘陵区柠条水分持续利用的合理年限为10 a左右.     

黄土丘陵区土壤生物结皮对土壤微生物分布特征的影响

通过对山西省偏关地区4种主要植被类型和撂荒地土壤生物结皮及下层土壤样本微生物的计数,研究不同植被状况下土壤生物结皮覆盖对土壤微生物生态分布特征的影响,探讨土壤生物结皮的生物学作用及影响土壤微生物数量的因子.结果表明:①在所有微生物类群中细菌数量最大,放线菌次之,真菌最少;②不同植被下土壤微生物数量差异显著(P <0.0...     

黄土丘陵区不同土地利用方式土壤碳氮磷及其生态化学计量特征

以陕北米脂谷子、苜蓿、柠条和枣树4种不同土地利用方式土壤为研究对象,采集0~100 cm土层土壤样品,采样数共288个,分别对样品土壤的C、N、P及其生态化学计量比C/N、C/P和N/P进行了研究。结果表明：黄土丘陵区土壤C、N、P含量均值分别为2.12、0.21 g·kg^-1和0.43 g·kg^-1;C/N、C/P和N/P均值分别为10.83、5.0和0.48;土壤C、N、P及C/N、C/P和N/P的变异系数均大于10%且小于100%,属于中等变异。土地利用方式对土壤C、N、P含量及其生态化学计量特征有显著影响,其中谷子地0~20 cm土层土壤C含量显著高于柠条地和枣树林（P<0.05）,谷子地20~40 cm土层的C含量显著高于苜蓿地（P<0.05）;0~20、20~40 cm和60~80 cm土层谷子地N含量显著高于柠条地（P<0.05）;苜蓿地P含量在0~20、60~80 cm和80~100 cm土层显著高于柠条地（P<0.05）。谷子地、苜蓿地和枣树林土壤C、N呈表聚性分布,而柠条地随深度增加无明显降低,表明柠条有较好的固碳能力。各土层C/N在不同土地利用方式间存在显著差异（P<0.05）,其中柠条地最高,谷子地最低;80~100 cm土层土壤C/P在柠条地和苜蓿地间具有显著差异（P<0.05）。0~20 cm和20~40 cm土层深度下,土壤N/P在不同土地利用方式之间具有显著差异（P<0.05）,其中谷子地最高,柠条地最低。通过典型相关分析得出,土壤C、N、C/P和N/P与环境因子中的土层深度、粘粒含量和土壤pH值的累积关系较大。     

耕作方式对土壤活性有机碳和碳库管理指数的影响

基于在黄土高原半干旱地区的典型代表—定西市安定区连续进行6 a的保护性耕作试验,研究了不同耕作方式对土壤总有机碳和活性有机碳的影响,并对各处理的碳库活度(A)、碳库活度指数(AI)、碳库指数(CPI)和土壤碳库管理指数(CMPI)进行了计算。结果表明:与传统耕作不覆盖(T)相比,免耕秸秆覆盖(NTS)、传统耕作结合秸秆还田(TS)和免耕不覆盖(NT)有利于土壤总有机碳含量和活性有机碳含量的提高,并且有随着土层深度的增加而递减的趋势;NT、NTS和TS有助于提高0～5 cm土层土壤活性有机碳占土壤总有机碳的百分率,尤以NTS处理的效果最为明显,说明NTS处理的土壤碳素活性大、易转化;对碳库各项管理指数来说,总体上秸秆覆盖或还田的贡献大于耕作措施,说明对土壤进行秸秆覆盖或还田有利于土壤碳库管理指数提高。     

黄土丘陵区深层干化土壤对降雨入渗的响应

在陕北米脂试验站设置了野外10 m地下大型土柱,分别利用BLJW-4小型综合气象观测站、CS650-CR1000自动监测系统对降雨状况和土壤水分状况进行长期连续定位观测,分析黄土丘陵区深层干化土壤对降雨入渗的响应。结果表明:(1)黄土丘陵区降雨可以划分为3种类型:快速蒸发型降雨(P≤13 mm)、缓慢蒸发型降雨(13 mmP26 mm)、入渗主导型降雨(P≥26 mm)。其中快速蒸发型降雨、缓慢蒸发型降雨在裸露地表情况下仅能引发浅层土壤的降雨入渗响应(Z_(rapid)≤30 cm, 30 cmZ_(slow)60 cm),不能对深层干化土壤形成有效的水分补给;而入渗主导型降雨则能够引发深层干化土壤的降雨入渗响应(Z_(infiltration)≥60 cm),能够促进干化土壤得到水分修复。(2)0～90 cm土层为降雨入渗、蒸发循环层,该深度范围土壤受降雨、蒸发作用影响强烈,土壤水分呈现频繁增、减波动;90 cm以下土层为降雨入渗主导层,该深度范围内土壤不再受蒸发作用影响,土壤水分呈增加趋势。(3)入渗主导型降雨年最大入渗深度在140～160 cm,雨后上层土壤水在蒸发作用下69～435 h恢复至雨前水平。裸露地表状况下,多年累积降雨能够促进深层干化土壤产生入渗响应,2014—2019年干化土壤对于自然降雨的入渗响应深度依次为180、220、400、700、900 cm及1 000 cm。     

宁夏黄土丘陵区冬小麦农田土壤呼吸特征及影响因素分析

土壤呼吸是陆地碳循环研究的关键环节,是大气CO2的重要来源,文中以冬小麦农田为研究对象,利用ACE土壤呼吸自动监测系统,研究了冬小麦农田土壤呼吸、土壤温度、土壤水分和光合有效辐射的变化特征、相互关系以及碳释放量。结果表明:1)土壤呼吸日变化呈现"单峰型",最大值出现在13:00左右,最小值出现在夜间;2)土壤呼吸日变化表明土壤呼吸与土壤温度(0-10cm)和光合有效辐射呈显著正相关关系(P<0.01),与土壤水分的关系不确定;3)土壤呼吸季节变化表明土壤呼吸与土壤温度呈显著正相关关系(P<0.01),与土壤水分和光合有效辐射无显著相关关系;4)冬小麦农田碳释放量168gC·m-2·a-1。     

晋西黄土区林草复合系统刺槐根系分布特征

为了研究晋西黄土区林草复合系统树木根系分布特征,采用钻土芯法对刺槐×天然草复合系统0-100 cm土层中刺槐根系生物量、根长和根表面积进行了测定和分析。研究结果表明:同一坡向上刺槐根系生物量、根长和根表面积分布具有相似的特征,在垂直方向上,根系生物量、根长和根表面积均随土层深度的增加呈指数减少,且集中在0～60 cm的土层中;在水平方向上,离树行越近,刺槐根系生物量、根长和根表面积均越大。不同坡向刺槐根系差异显著,相同径级、相同位置阳坡刺槐根系生物量、根长和根表面积均小于阴坡,但根系消弱系数表明阳坡刺槐细根深层土壤生物量分布比例较阴坡多。     

渭北高原沟壑区主要立地类型水热变化及对刺槐生长影响研究

渭北高原沟壑区主要立地类型水热变化及对刺槐生长影响分析结果表明:在局部范围内,热量因子与刺槐生长没有明显一致性,热量因子不是划分渭北高原沟壑区立地类型的主导因子;水分与刺槐生长之间关系密切(r=0.8965),说明水分是影响刺槐生长的主要因素,地形和土壤则是划分渭北旱原立地类型的主要因子。主要立地类型刺槐生长结果表明:刺槐适生的立地类型为:沟底、原面、沟坡阳向的上部和下部、宽梁顶等黄土型和沟底石砾土型,其它类型不适宜刺槐生长。     

黄土丘陵区土壤侵蚀链各垂直带能量转化特征研究

黄土坡面各种侵蚀方式以水流能量、侵蚀物质及侵蚀微地貌相关联 ,水流能量是制约侵蚀物质和侵蚀微地貌的时空分异的本质原因。研究表明 ,雷诺数 (Re)、费罗德数 (Fr)及过水断面单位能量 (∈ )等复合参数为判别不同侵蚀方式的水动力学指标。根据二维多坡段组合模型实验结果 ,系统分析了土壤侵蚀链内细沟、浅沟及切沟发生的雷诺数、费罗德数及过水断面单位能量指标的变化特征 ,建立起各种侵蚀方式发生变化与侵蚀能量之间的联系。     

Aggregate binding agents improve soil aggregate stability in Robinia pseudoacacia forests along a climatic gradient on the Loess Plateau,China

The distribution of binding agents(i.e.,soil organic carbon(SOC)and glomalin-related soil protein(GRSP))in soil aggregates was influenced by many factors,such as plant characteristics and soil properties.However,how these factors affect binding agents and soil aggregate stability along a climatic gradient remained unclear.We selected the Robinia pseudoacacia L.forests from semi-arid to semi-humid of the Loess Plateau,China to analyze the plant biomass,soil physical-chemical properties,SOC and GRSP distribution in different sized soil aggregates.We found that from semi-arid to semi-humid forests:(1)the proportion of macro-aggregates(>0.250 mm)significantly increased(P<0.05),whereas those of micro-aggregates(0.250–0.053 mm)and fine materials(<0.053 mm)decreased and soil aggregate stability was increased;(2)the contents of SOC and GRSP in macro-aggregates and micro-aggregates significantly increased,and those in fine materials decreased;(3)the contribution of SOC to soil aggregate stability was greater than those of total GRSP and easily extractable GRSP;(4)soil properties had greater influence on binding agents than plant biomass;and(5)soil aggregate stability was enhanced by increasing the contents of SOC and GRSP in macro-aggregates and soil property was the important part during this process.Climate change from semi-arid to semi-humid forests is important factor for soil structure formation because of its positive effect on soil aggregates.     

Comparison of transpiration between different aged black locust(Robinia pseudoacacia)trees on the semi-arid Loess Plateau,China

Black locust(Robinia pseudoacacia)is widely planted throughout the semi-arid Loess Plateau of China.The spatial distribution of this species at different ages is highly heterogeneous due to restoration and management practices.In this study,we aimed to compare the transpiration levels between different aged black locusts at the tree and stand scales,clarifying the physiological status of this species with different ages.Black locust trees with two representative age classes(12 and 28 years)were selected in the Yangjuangou catchment on the semi-arid Loess Plateau.Sap flux density(F_d)and environmental variables(solar radiation,air temperature,relative humidity and soil water content)were simultaneously monitored throughout the growing season of 2014.Tree transpiration(E_t)was the product of Fd and sapwood area(A_S),and stand transpiration(E_c)was calculated basing on the stand sap flux density(J_s)and stand total sapwood area(A_(ST)).Stomatal conductance(g_s)was measured in a controlled environment and hydraulic conductance was estimated using the relationship between transpiration rate and vapor pressure deficit(VPD).Our results showed that Et and Ec were higher in the 28-year-old stand than in the 12-year-old stand.The gs and hydraulic conductance of 28-year-old trees were also higher than those of 12-year-old trees,and the two parameters were thus the causes of variations in transpiration between different age classes.After rainfall,mean Fd increased by 9% in 28-year-old trees and by 5% in 12-year-old trees.This study thus suggests that stand age should be considered for estimating transpiration at the catchment and region scales in this area.These results provide ecophysiological evidences that the older black locust trees had more active physiological status than the younger ones in this area.These findings also provide basic information for the management of water resources and forests on the semi-arid Loess Plateau.     

黄土丘陵区柠条灌木林合理平茬期的研究

本文根据柠条(Caragana korshinskii)生长的特点,即生长速率随灌木林龄的变化呈近似正态分布的特征曲线,根据曲线的几何特征,提出以柠条生长速率与峰值和右拐点连线的斜率相等的点为平茬始点,以几何曲线的右拐点为平茬终点的平茬方案。长期观测结果表明,柠条生长指标符合Logistic方程,本文以Logistic生长函数为例,说明了柠条灌木林平茬时间确定方法的具体推导过程。最后结合柠条生长指标(株高、分枝和生物量),对不同立地条件下柠条灌木林的合理平茬时间进行了探讨,结果表明,不同立地条件下柠条的合理平茬时间存在一定的差异,这种现象是由不同立地条件下水热环境的差异造成的。     

黄土丘陵沟壑区坝地防洪保收有关技术研究

坝地土肥水足 ,抗旱能力强 ,是发展高产、优质、高效农业的理想境地 ,在黄土丘陵沟壑区发展潜力巨大。但是 ,该区雨热同步、暴雨洪水集中 ,6— 9月份坝地常常遭受洪涝灾害 ,如何作到防洪保收 ,有许多问题值得探讨。本文以我们承担完成的“黄河流域黄土高原地区近期水土保持淤地坝建设规划”项目为基础 ,通过试验研究、实地调查 ,认为坝地应以种植玉米、高粱等高秆作物为主 ,其防洪保收的关键时期为 7— 8月份 ;坝地作物的耐淹标准为淹水深度 <80 cm、淹水历时 <7天 ;进一步研究认为 ,坝地面积与控制面积的比值 ( A)反映了坝地承水面积与流域产水产流面积的比例关系 ,其大小决定了淹水深度、淹水历时 ,合理的 A值是实现防洪保收的前提条件。该研究成果为确定淤地坝工程建设规模、确定坝地利用阶段提供了科学依据。     

刺槐花蜜腺发育解剖学研究

为探讨刺槐花蜜腺结构和整个花期中的动态变化规律,选择生长表现良好的标准株,分别在刺槐花不同发育时期即幼蕾期、显露期、始展期、展花期和谢花期采样,石蜡切片,分别采用番红固绿染色和PAS染色对蜜腺部位横切和纵切,显微镜下观察拍照。结果表明:刺槐花蜜腺位于子房与雄蕊之间的花托上,属于花托蜜腺,由分泌表皮和泌蜜组织组成。刺槐花蜜腺泌蜜组织中含有淀粉粒,属于淀粉型蜜腺。从幼蕾期、显露期到始展期,分泌表皮细胞由厚变薄,泌蜜组织细胞的排列由松散到紧密,细胞质逐渐变稀,细胞中液泡逐渐增大,淀粉粒逐渐形成,积累增多至最大值;从展花期至谢花期,气孔和气孔室发育完全,泌蜜细胞的排列变疏松至萎缩变形,细胞质完全液泡化,淀粉粒开始减少,直至消失。刺槐花蜜腺组织细胞结构动态变化规律与其他花托蜜腺植物的变化规律具有相似性。