荒漠化土壤养分变化的影响因素研究进展

土壤养分的变化与荒漠化植被演替有密切的关系，当草地生态系统演变为以灌丛为主的生态系统时，土壤养分的空间变异性增强，形成以灌丛为核心的“肥岛”；风蚀是造成荒漠化土壤养分迁移的重要动力，而降尘对荒漠化表层土壤养分具有富集作用；如果降尘作用大于风蚀作用，土壤养分将增加，如亚马逊盆地通过降尘每年获得的磷为1-4kg／hm^2。水蚀也是荒漠化地区土壤养分损失的主要途径，灌丛生境每年径流的损失量比草地生境的径流损失量大得多，而且草地生境发生荒漠化时其灌丛的入侵可能与土壤氮素的损失有关。在荒漠化地区，火烧可导致凋落物中43％的全氮在燃烧中逸失，火烧后土壤的侵蚀模数增加，频繁的火烧会导致灌丛草原的“肥岛”消失。对荒漠化地区自然土壤的农业开垦一般导致土壤有机质质量分数的下降，风蚀作用加强而往往导致土壤退化；但经过恢复植被和土壤改良，表层土壤养分可明显提高。目前专门针对荒漠化土壤养分循环的模型尚未报道；但荒漠化地区主要集中于干旱、半干旱地区的草原、荒漠草原地区，针对草地生态系统中土壤C、N、P、S等养分循环已经有不少模型，如EIPC模型、SPUR模型、CENTRUY模型等；它们也可以用来揭示荒漠化土壤的养分循环以及与荒漠化之间的关系；把这些模型进一步与GIS相结合，研究区域尺度上土壤养分的变化与荒漠化的关系更有现实价值。文章从多方面概括了风蚀、水蚀、火烧、植被演替、农业措施对荒漠化土壤养分的影响，以及目前荒漠化土壤养分的空间变异和荒漠化土壤养分循环的定量化研究现状。     

森林火灾对烟台蓁山次生林土壤性质的影响

林火是北方森林生态系统最主要的自然干扰因子之一,可在短时间内使森林土壤的各种性质发生剧烈变化,并影响后续恢复进程。烟台蓁山属山东半岛北部黄海沿岸丘陵,该区域春季干燥、风大、人为活动多,致使火灾频发,造成较大生态和经济损失。以暖温带蓁山次生林为研究对象,选择不同类型火烧迹地及其对照(阴坡火烧区、阴坡非火烧区、阳坡火烧区和阳坡非火烧区),采集土壤样品,研究火灾2 a后土壤性质的变化,了解火灾对土壤理化性质、土壤微生物数量、酶活性变化及土壤氮素循环等的影响,以期为该区域森林火灾后生态系统的恢复和管理等提供理论依据。研究结果表明:(1)林火改变了土壤理化性质,火烧后土壤含水量下降,p H值无明显改变,土壤全碳含量呈降低趋势,全氮含量显著下降;(2)火烧后微生物量C含量显著增加,微生物量N变化不明显,细菌数量下降,特别是细菌含量丰富的阴坡,其细菌数量下降明显,而真菌和放线菌数量下降不显著;(3)火烧降低了土壤磷酸酶和过氧化氢酶活性,对脲酶活性的影响不明显;(4)阴坡火烧区土壤氮素的矿化和硝化速率较对照显著降低,阳坡火烧区土壤氮素的矿化和硝化速率较对照有所降低,但不存在显著差异。火灾改变了土壤各种性质,短期内引起地力衰退,影响林地微环境,对生态系统恢复产生重要影响。     

鄂尔多斯高原本氏针茅与油蒿群落过渡过程中的植被动态

灌木入侵对草原生态系统结构和功能产生了严重影响,了解其植被动态对草地灌丛化的控制和恢复具有重要意义.在鄂尔多斯高原选取本氏针茅向油蒿群落过渡过程中不同演替阶段的代表性群落类型,采用样方法、刈割法和根钻法,对不同群落的盖度、密度、生物量、凋落物、根系以及物种多样性进行调查和分析.结果表明:从本氏针茅向油蒿群落过渡的过程中,(1)演替阶段经历了本氏针茅群落、本氏针茅+糙隐子草群落、本氏针茅+油蒿群落、油蒿+糙隐子草群落、油蒿+达乌里胡枝子群落、油蒿群落6个群落类型.(2)群落盖度呈现先下降后上升,总密度先下降后升高再下降的趋势,地上、地下生物量及总生物量和凋落物干重在演替过程中总体呈上升趋势.(3)本氏针茅的盖度、密度、生物量和重要值逐渐下降,油蒿则相反.(4)随土层深度的增加,群落内植物根系干重总体上呈下降的趋势.根系干重在0-30 cm土层较为集中,整个演替阶段油蒿群落根系干重分布出现先升高后下降趋势,到第VI阶段根系分布深度可达80-90 cm.(5)物种丰富度指数、Simpson优势度指数、Shannon-Winner多样性指数和Pielou均匀度指数均呈现先升高后下降的趋势.因此,鄂尔多斯高原草地灌丛化较为严重,尽管中度灌丛化阶段群落的盖度、生物量和生物多样性较高,但由于灌木入侵后整个演替阶段盖度、密度、物种多样性等明显下降,草原生态系统的可利用性降低,应将灌丛化草地恢复为本氏针茅为主的草地.     

怀来盆地弃耕地自然恢复过程中土壤养分动态

研究了怀来盆地丘陵区弃耕地自然恢复过程中土壤养分的变化规律。采取空间代替时间的方法,确定了代表弃耕地初期阶段、草地阶段和灌丛地阶段的3种样地,通过分层取样测定了土壤有机质、全量养分和速效养分含量。结果表明,全量养分对生态系统恢复的响应与其相应的速效养分明显不同。随着弃耕地的恢复,土壤有机质有明显增加的趋势,P循环和K循环由物质控制向生物控制转换,但速效P在恢复初期增加缓慢。速效N由于耕种期施肥的影响表现出先降低而后增加的特点。全量养分中,只有全N在弃耕地自然恢复中有增加的趋势。灌丛可以在更深的层次上影响土壤养分。植被的恢复与土壤肥力的提高密切相关,这种作用随着植被的恢复而不断增强。     

沙地退化植被恢复过程中灌木发育对草本植物和土壤的影响

应用野外调查和室内分析方法,通过对科尔沁沙地沙丘固定和植被恢复过程中(流动、半流动、半固定和固定沙丘)灌丛内外草本植物的特征和土壤的理化性质分析,研究了灌丛的发育对草本植物和土壤的影响.结果表明,4种沙丘小叶锦鸡儿灌丛下植物的盖度、高度和密度显著高于灌丛外围,由灌丛内向灌丛外呈现出明显下降的趋势.通过差巴嘎蒿、小叶锦鸡儿和冷蒿3种灌丛内、外的理化性质的对比分析表明,沙地灌丛的形成对灌丛下土壤有机碳、全氮、全磷、有效氮和有效磷均有不同程度的富集作用,特别是对土壤有机碳和全氮有明显的富集作用,其大小顺序为小叶锦鸡儿>冷蒿>差巴嘎蒿;小叶锦鸡儿灌丛对全磷和有效磷的富集作用明显大于其它灌木.这些结果表明在沙丘植被恢复过程中灌丛的发育具有明显的"保种"作用和"肥岛"效应,促进了沙丘植物的侵入和土壤的进一步恢复.     

三江源区不同建植年代人工草地群落演替与土壤养分变化

研究了了三源区不同建植期人工修复草地在不同演替阶段毒杂草[主要是甘肃马先蒿(Pedicularis kansuensis)]的入侵规律、数量特征,植物群落物种组成、生物苗和草地质最以及土壤养分、微生物活性的变化规律.结果表明,不同建植期人工修复草地植物群落的种类组成、植物功能群组成和群落数量特征存在显著差异.随着演替时间的推移,人工草地群落盖度、高度、物种数、生物最和多样性指数均表现出"V"字型变化规律,杂类草--甘肃马先蒿的数量特征变化尤为明显,在4 a的人工草地群落中开始局部入侵,在5～6 a的人工草地群落中大面积入侵,其入侵速度、入侵面积达到高峰期.土壤的含水量、容重、土壤中有机质、氮素和磷素在演替过程(7 a、9 a草地)中逐渐降低,到一定时期又逐步增加;随着演替的进行,不同建植期人工草地的土壤微牛物生物量碳和酶活性均呈"V"字型,变化.对于退化生态系统的恢复首先是植被恢复,其次是土壤肥力的恢复.土壤有机质等养分的积累、微生物活性的改善不仅能使土壤-植物复合系统的功能得以恢复,同时也能促进物种多样性的形成,有利于人工草地群落稳定性的提高.在试验区尽管植被恢复演替进行得比较缓慢,但从土壤发展的角度看,仍属进展演替.所以,在退化高寒草甸的恢复过程中,若降低和有效控制外界的干扰(如围栏封育),可为退化草地恢复提供繁殖体与土壤环境,实现人工草地逐步向恢复(正向)演替进行.图3表6参34     

不同恢复措施对若尔盖沙化草地的恢复效果比较

若尔盖高原是黄河上游主要的水源补给地,也是我国重要的生态安全屏障区,但近年来由于超载过牧、气候变化、鼠害等原因出现了严重的沙化问题.通过比较分析合理放牧、围封禁牧以及自然恢复3种恢复措施对若尔盖典型沙化草地植物群落结构、生物量和土壤理化性质的恢复效果.结果显示,恢复6年后,自然恢复草地恢复效果不明显,而合理放牧草地恢复效果最好.与自然恢复和围封禁牧恢复草地相比,(1)合理放牧使得草地植物群落盖度、物种丰富度、地上生物量和地下生物量显著增加,分别为93%、9、396.41 g/m~2和693.4 g/m~2;(2)合理放牧恢复草地土壤容重、pH显著降低;含水量、最大持水量、可溶性全氮、硝态氮、可溶性有机氮和可溶性有机碳显著增加.本研究表明合理放牧有利于沙化草地更快恢复,建议制定相关标准在适当区域进行应用和推广.     

喀斯特石漠化生态系统恢复演替过程中土壤质量特性研究——以广西都安县澄江小流域为例

采用空间序列代替时间序列的方法,以广西都安县澄江小流域为例,研究广西喀斯特山区石漠化生态系统恢复演替过程中土壤质量的变化特征.在研究区内选择石漠化恢复演替的8个阶段,即石漠化土地、坡耕地、矮草丛、高草丛、灌草丛、灌丛、人工恢复乔木林、自然恢复乔木林的典型样地,对土壤化学和生物学性状进行了比较研究,以探讨石漠化生态系统恢复演替过程中土壤质量的修复状况.结果表明:不同的演替阶段导致了土壤化学和生物学性质的显著差异,而且在植被向更高一级阶段发展过程中土壤各项指标都得到提高,土壤质量总体呈现改良的态势.随着植被演替的正向进行,土壤质量指数呈增长趋势,不同演替阶段土壤质量综合指数分别为:石漠化土地,134.78;坡耕地,192.24;矮草丛,235.18;高草丛,260.67;灌草丛,317.89;灌丛,359.80;人工恢复乔木林,363.39;自然恢复乔木林,460.77.自然植被的正向演替是提高土壤质量的有效途径,恰与石漠化过程相反.     

增温对高寒灌丛土壤呼吸不同组分的影响机制

陆地生态系统土壤呼吸对气候变暖的响应研究方面目前还没有一致的结论,其原因可能为土壤呼吸不同组分对土壤温度变化的敏感性及相应的非生物和生物机制存在显著差异。文章分别从非生物因素和生物因素系统地论述了增温对青藏高原东部窄叶鲜卑花(Sibiraea angustata)高寒灌丛土壤呼吸不同组分的影响机制,发现增温可通过提高土壤微生物群落和植物根系的生理活性直接促进土壤异养呼吸和根系呼吸。同时增温能通过改变非生物因子影响土壤呼吸各组分速率,如增温显著提高土壤养分含量和土壤酶活性,进而间接促进土壤呼吸;而增温引起土壤水分含量较小程度的降低不足以抑制土壤呼吸过程。增温还能通过改变植物群落生产和土壤微生物群落结构等生物因子影响土壤呼吸各组分速率,如增温导致植物细根生产量、死亡量和分解速率提高,非根际土壤微生物生物量与活性增加;增温还导致土壤微生物功能群向革兰氏阳性菌和放线菌群落转变,从而导致土壤微生物对土壤惰性有机碳的利用增加。受根际土壤可利用碳含量较高的影响,根际微生物呼吸对增温的响应不敏感,增温对根际微生物生物量的影响也不显著。由此可见,在青藏高原东部高寒灌丛生态系统中,气候变暖将通过改变非生物与生物因子影响土壤呼吸等碳释放过程。以上结果有利于更加全面地认识全球气候变暖背景下高寒灌丛土壤碳循环过程。     

冻融作用对高寒草地土壤理化和生物学性质的影响

冻融作用是高纬度和高海拔地区常见的土壤随温度变化反复冻结-融解的自然现象,频繁的冻融过程将对土壤理化和生物学性质产生不同程度的重要影响。对于脆弱且敏感的高寒草地生态系统而言,冻融作用将可能更为复杂地影响其土壤生态环境及生物地球化学循环过程。文章系统地论述了冻融过程对高寒草地土壤物理结构、化学和生物学特性、主要养分转化以及植被生长等方面的作用特征,指出冻融过程及其格局变化将导致草地土壤养分迁移转化和植被生产力的复杂和差异性响应,进而可能对草地生态系统服务功能发挥及高寒区生态环境产生不容忽视的重要作用。建议未来研究应当立足于土壤冻融过程的复杂性及高寒生态系统对气候变化响应的敏感性,重视区域尺度长期定位监测及技术创新,优化冻融作用下土壤生态环境变化研究内容,加强关于气候变化背景下高寒冻土区土壤冻融格局时空变化规律及作用机制理论研究,明确土壤冻融格局变化对不同类型冻土区和草地土壤剖面生化特性及其植被生理生态效应等的影响。重点关注冻融格局和多年冻土退化下植被生态系统演替及服务功能变化状况,探索减少冻融期土壤养分流失的优化条件和技术措施,这对于指导制定高寒区生态安全调控策略,维持草地生态系统平衡和可持续发展具有至关重要的作用。     

封育方式对荒漠草原群落特征及土壤理化性质的影响

近年来中国大部分草地正发生不同程度退化,如何恢复退化草地已成为亟待解决的环境问题.围栏封育作为西北地区退化草地的主要恢复措施之一,其生态过程一直是生态学者的研究重点.为研究不同封育方式对退化荒漠草原生态系统的影响,以宁夏荒漠草原11年和22年完全封育、11年生长季封育、和自由放牧草地为研究对象,采用野外样方法和室内分析...     

中国北方半干旱草地凋落物添加与去除对生态系统微环境和幼苗建植的影响

凋落物作为草原生态系统的重要组成部分,直接参与调控生态系统微环境、种子萌发和植被更新过程.然而目前研究主要关注凋落物自身特性对幼苗建植的影响,而凋落物管理方式对生态系统微环境和植物群落幼苗建植及其交互作用的影响却鲜见报道.以内蒙古半干旱草地为研究对象,采用野外原位盆栽控制试验,探讨凋落物添加和去除对自然草地植物幼苗建植的影响机理.结果显示,(1)凋落物添加和去除显著降低了植物群落幼苗建植数,分别降低22.99%和22.19%;(2)幼苗建植数与土壤含水量存在正相关关系,而幼苗建植数与近地表光合有效辐射和土壤温度呈负相关关系;(3)尽管凋落物添加通过降低光合有效辐射和土壤温度对幼苗建植有潜在的间接促进作用,但凋落物添加可能通过凋落物自身特性(机械覆盖或化感作用等)最终直接抑制幼苗建植,而凋落物去除是通过提高地表辐射和土壤温度间接抑制幼苗建植.本研究表明,过多或过少的凋落物累积量通过改变幼苗建植所需微环境以及引起生态系统资源配置失衡,对群落幼苗建植过程产生负效应;结果可为该地区草地生态恢复与持续利用模式提供理论支持.(图3表2参37)     

Species diversity and leaf functional traits of understory vegetation one year after severe burning北大核心CSCD

以北京油松(Pinus tabuliformis)人工林为研究对象,采用独立样本T检验、冗余分析等方法,分析重度火烧1年后林下植被(灌木层和草本层)的物种多样性、叶功能性状及其与土壤因子的关系.结果显示:(1)与对照样地相比,重度火烧后灌木层物种丰富度指数极显著降低(P <0.01),但Shannon指数、Simpson指数以及Pielou指数虽呈下降趋势但未达显著水平(P> 0.05);草本层除Pielou指数外,各物种多样性指数均显著增加(P <0.05).(2)重度火烧样地灌木层和草本层的叶厚度(LT)、叶干物质含量(LDMC)、叶碳含量(LCC)、叶磷含量(LPC)均高于对照样地,而比叶面积(SLA)、叶氮含量(LNC)、叶片氮磷比(N:P)、叶绿素含量(CHL)低于对照样地,除灌木层LPC和N:P及草本层SLA、LCC和LPC外,其他各叶功能性状在火烧与对照间差异均达显著水平.对于不同生活型而言,对照样地的LDMC、LNC、LCC、CHL存在显著差异,而在重度火烧后差异不显著;LT、SLA在重度火烧和对照样地上均呈现显著差异;而LPC、N:P在重度火烧与对照样地上均无显著差异.(3)重度火烧后1年,灌木层和草本层的叶功能性状均仅与土壤含水率、容重和非毛管孔隙度密切相关.本研究表明在油松人工林重度火烧后1年,灌木层物种多样性降低,而草本层物种多样性增加,灌草层的各叶功能性状主要受土壤物理性质的影响呈现不同的变化规律.(图4参45)     

三江源区不同建植年限人工草地土壤微生物群落结构特征

近年来,对退化生态系统恢复的研究逐渐由地上向地下部分转移,地下部分特别是土壤微生物群落对土壤的恢复机理和过程已倍受关注.运用常规实验室分析法和磷脂脂肪酸法,研究三江源区不同建植年限人工草地土壤养分和微生物群落结构及其分布特征.结果显示:土壤总磷脂脂肪酸(总PLFAs)、真菌PLFAs(F PLFAs)、细菌PLFAs(B PLFAs)、革兰氏阳性菌PLFAs(G+PLFAs)、革兰氏阴性菌PLFAs(G-PLFAs)含量与PLFA类型随建植年限的增加呈先降低后升高的变化趋势,随土层深度的增加而降低.土壤全量、速效养分含量均随建植年限的增加呈现同样的变化规律.主成分分析表明,在0-10 cm、10-20 cm土层中,4年和16年人工草地土壤微生物群落PLFA类型丰富多样,群落结构更加复杂稳定,而7年和9年的土壤微生物群落结构较为单一.相关分析表明,总PLFAs、B PLFAs、F PLFA s、G+PLFAs和G-PLFAs含量与土壤全量和速效养分含量(除速效氮、速效磷)均呈极显著或显著正相关(P<0.01;P<0.05).综上,在合理放牧条件下,人工草地的建植有利于土壤微生物生物量的提高和群落结构的改变.利用微生物PLFA含量和类型的多样性作为监测土壤环境的指标,能及时有效地判别土壤养分的变化情况,有利于及时管理人工草地.     

西南亚高山次生灌丛促进建群树种更新恢复技术

针对西南亚高山区大量退化灌丛恢复技术缺乏的问题,在浓密灌丛抑制建群树种幼苗更新的生态系统,采用调控灌丛冠幅和适当去除地被物层技术,以改善灌丛生态系统中限制建群树种更新和生长的环境因子,促进幼苗生长和更新;在缺乏种源的灌丛生态系统,利用灌丛微环境的直播和栽植技术补充种源.对调控处理后的幼苗存活、生长及微环境的变化进行了动...     

不同干扰方式对呼伦贝尔典型草原生态系统特征的影响

近年来剧烈的人类活动和自然因素变化致使生态系统退化,表现为草地植被退化、生物种类单一、土壤物理性质变差等。为了探讨内蒙古典型草地生态系统的结构和功能变化,以呼伦贝尔典型草原退牧还草工程区为研究对象,采用成对取样方法(围栏内-围栏外)对退牧还草工程区禁牧和休牧两种干扰方式下植被恢复过程中物种多样性、地上生物量、土壤容重和水分等的变化特征进行了研究,以期为草地的合理利用和管理提供理论依据。结果表明:(1)不同干扰方式对草地物种多样性和地上生物量有明显影响,物种的多样性指数和丰富度指数在禁牧区分别为1.73和7.59,在休牧区为1.47和5.70,全部表现为禁牧区休牧区(P0.05)。地上生物量则相反,在禁牧区和休牧区分别为36.34 g?m~(-2)和42.83 g?m~(-2),表现为禁牧区休牧区;(2)不同干扰方式对草地土壤物理性状有明显影响,但不同指标对干扰方式的响应不同。禁牧有利于土壤含水量的积累,放牧导致土壤紧实、容重增加,同一土层深度土壤含水量表现为禁牧区休牧区,例如0~10 cm处土壤含水量在禁牧区和休牧区分别为4.57%和2.80%,禁牧区显著高于休牧区(P0.05);土壤容重则相反,表现为禁牧区休牧区。综上所述,不同的生态工程措施对草原生态系统有明显影响,禁牧有利于维持较高的物种多样性和维持较好的土壤物理性质,休牧可提高草原生产力,退牧还草工程对恢复草原生态功能起到了积极的作用。     

放牧对祁连山高寒金露梅灌丛草甸土壤微生物的影响

以祁连山北支冷龙岭东段南麓的甘柴滩夏季牧场集体长期混合(藏系绵羊、牦牛)放牧的高寒金露梅(Potentilla fruticosa)灌丛草地为对象,采用平板涂抹分离法和氯仿熏蒸法对不同放牧压力梯度下土壤微生物(细菌、真菌和放线菌)和土壤微生物碳、微生物氮量进行研究,结果表明:不同放牧压力梯度下,金露梅灌丛和丛间草地土壤微生物以细菌占绝对优势,放线菌和真菌较少,垂直分布明显;随着放牧压力梯度的增加,金露梅灌丛和丛间草地,0～25 cm土层中的细菌、放线菌、真菌及微生物碳和微生物氮数量呈降低趋势,其降低程度与放牧压力梯度呈直线正相关.与无放牧金露梅灌丛相比0～25 cm土层的细菌、真菌、放线菌最大降幅分别为49.64%、37.76%和46.64%;金露梅灌丛土壤微生物碳量占土壤有机碳的比例变化为0.85%～0.43%,微生物氮占土壤全氮的0.90%～1.11%,微生物量对土壤营养库的贡献率较低;土壤微生物量和土壤有机质呈显著线形正相关;土壤细菌数量和土壤水分呈显著线形正相关.     

桂西北喀斯特地区3种灌木群落土壤有机层特征

研究了桂西北喀斯特地区植被自然恢复过程中分别处于不同演替阶段的3种灌木群落土壤有机层(OL)与表层土壤(表土,TS)的基本物理与化学特征.结果表明:(1)有机层干物质现存量为乔灌丛(5 478.96 kg hm2)>藤刺灌丛(4538.99 kg hm2)>灌丛(3 665.37 kg hm2);有机层与表土含水量分别为乔灌丛>藤刺灌丛>灌丛、乔灌丛>灌丛>藤刺灌丛.(2)总有机碳(TOC)、全氮(TN)在有机层中的含量基本为未分解层>分解层,全磷(TP)、全钾(TK)则相反;有机层的TN、TP释放回归速率主要受到凋落物质量的限制,而环境因素的影响相对次要;P素的回归周期最长,是养分归还的限制因素.(3)有机层中的TN贮量依演替阶段从低到高而降低,TP与TK贮量群落间相差不大,但表土与有机层中的养分库格局规律并不一致,在表土中层各养分无素贮量基本上均以乔灌丛最高,即随着群落的正向演替,养分在土壤中的累积基本呈增加的趋势.图1表3参25     

晋西北黄土丘陵区不同植被恢复下的土壤碳氮累积特征

探讨黄土丘陵区土壤碳氮特征及其蓄积速率对植被恢复的响应规律,不仅对于精确评估黄土高原生态恢复工程的土壤碳氮效应具有重要意义,同时也是国家积极推进碳中和战略和生态文明建设的科学基础。以晋西北黄土丘陵区—右玉县典型生态恢复区为研究对象,以相邻农田为对照,分析了不同植被类型在不同恢复年限下的土壤碳氮特征和固碳(氮)效应。结果表明:以20 a和50 a为界,植被恢复的土壤固碳(氮)效应可分为短期、中期和长期3个阶段。从短期(20 a)来看,退耕还林(草)的土壤固碳(氮)效应不明显,甚至导致了土壤表层(0—20 cm)SOC和STN含量和储量的降低,而退耕还灌的土壤碳氮增汇效应较为显著;从中期(21—50 a)来看,随着恢复年限的增加,3种植被的土壤碳氮增汇效应显著,其中草地在恢复21—35 a后,土壤固碳(氮)达到最高值,之后其SOC、STN含量和储量开始降低,而林地和灌木地的土壤碳(氮)汇效应表现显著;从长期来看(50 a),林地表层土壤碳(氮)增汇效应仍持续增强,而灌木地和草地SOC、STN含量和储量,均低于对照农田。总体来看,退耕还林在中期和长期的土壤碳氮蓄积效应相当可观,退耕还灌在短期和中期的土壤碳氮蓄积效应表现显著;对于草地,仅在退耕中期(21—35 a)表现出一定的土壤碳氮增汇效应。从表层土壤的碳氮平均蓄积速率来看,林地在退耕中期和长期,均表现出较高的平均碳氮蓄积速率,而灌木地在退耕早期(20 a),其表层土壤平均碳氮蓄积速率最快,之后,随恢复年限的增加,逐步降低,最终转变为负值(50 a);而草地仅在退耕21—35 a,土壤碳氮蓄积速率表现为正值,其余阶段均为负值。退耕还林(草)后的表层SOC含量与STN含量、C/N和土壤含水量呈明显的正相关,与土壤容重之间呈显著的负相关。土壤C/N受SOC的影响较大;土壤水分条件的改善可促进SOC和STN的积累,其对表层STN的影响程度甚至高于SOC。随着表层SOC含量的增加,会改变土壤颗粒的胶结状况,从而导致土壤容重的降低。     

东北北部温带森林和干草地土壤养分分布及影响因素

土壤是陆地生态系统碳储存的重要场所,其养分变化与全球陆地碳循环密切相关。土壤养分是植物生长的重要保证,而土壤各养分之间是紧密联系的。理解土壤养分变化与环境因素的关系有助于更好地了解陆地生态系统碳、氮、磷循环。本研究以东北北部自东向西沿降水量梯度变化纬度带上的温带森林与干草地生态系统为研究对象,利用气象数据和野外土壤实测数据,分析了纬度带上不同植被类型土壤的有机碳、全氮、碳氮比、速效磷的空间分布格局及其与环境因子（年降水量、年均温、土壤pH值）的关系。研究纬度带上降水量自东向西逐渐减少,植被类型从温带森林过渡到干草原,与降水量和植被类型对应,植被生物量也自东向西呈现从高到低的分布梯度。研究结果表明：从整个研究带上来说,降水量与土壤pH值是土壤养分空间分布的决定因素,沿纬度带从东到西,随着降水量逐渐减少,土壤pH值逐渐增加,而土壤有机碳、全氮、碳氮比、速效磷含量逐渐减少。但如果将森林和草地分别讨论则发现,森林和草地生态系统的土壤养分环境控制因素有较大差别。对于草地生态系统而言,降水量和土壤pH值仍然是其土壤养分含量的控制因子,但森林生态系统由于所处区域降水量充足,降水量不再是其土壤养分的控制因子,降水量只与森林土壤碳氮比呈显著正相关。研究还发现森林土壤的速效磷含量与温度呈正相关,与土壤pH值呈负相关,说明温度对东北北部温带森林的土壤养分含量具有一定的控制作用。