不同植被恢复模式沟谷地植被-土壤系统耦合关系评价

植被和土壤的耦合协调关系是沟谷地植被恢复进入良性演替发展阶段的重要标志。研究通过建立9个植被因子和11个土壤因子的2级层次指标体系,采用层次分析法确定各因子的权重,构建沟谷地植被-土壤系统耦合协调模型。结果表明：沟谷地经过20多年的植被恢复,不同植被恢复模式沟谷地的植被-土壤系统发展趋势均处于中级协调发展水平上;其中,刺槐林沟处于中级发展模式水平植被土壤同步型,柠条灌丛沟和天然草地沟为中级发展模式水平土壤滞后型;逐步回归线性分析表明,不同植被属性或土壤属性对其产生重要影响的环境因子（植被群落或土壤条件）存在差异。黄土丘陵区不同植被恢复模式沟谷地植被-土壤系统耦合协调关系存在一定差异,这可能与植物群落优势种的生物学特性密切相关。     

冀北山地绣线菊灌丛的土壤种子库特征

为了了解冀北山地退化植被--绣线菊（Spiraea pubescens）灌丛的生态恢复潜力,采用种子萌发法对其可萌发土壤种子库进行了研究,并与其他群落类型进行了比较。结果表明,绣线菊灌丛种子库的种子密度为4 013.33 粒/m²,低于华北落叶松（Larix gmelinii）人工林（4 646.67 粒/m²）,但高于榛子（Corylus heterophylla）灌丛（1 713.33 粒/m²）和天然次生白桦（Betula platyphylla）林（746.67 粒/m²）;绣线菊灌丛土壤种子库以草本植物为主,没有发现乔木和灌木种子。各群落类型土壤种子库的种子密度有随土壤深度的增加以及坡位的上升而下降的趋势。绣线菊灌丛土壤种子库的物种组成与其他3 种群落类型具有一定的相似性,但低于其他三种群落之间的相似程度。由此得出结论,绣线菊灌丛具有数量庞大的草本植物种子库,群落草本层恢复潜力巨大,但木本植物,尤其是乔木较少,这是限制绣线菊灌丛向森林群落演替的主要限制因素,需要通过人工的方法引入乔木树种,加速群落的演替,促进森林植被的恢复。     

极端强降雨条件下黄土丘陵沟壑区不同植被类型土壤水分特征

为了解黄土丘陵沟壑区极端强降雨条件下土壤水分与植被之间的关系,对2013 年7 月极端强降雨条件下黄土丘陵沟壑区5 种主要植物群落,即刺槐(Robinia psendoacacia)、柠条(Caragana intermedia)、铁杆蒿(Artemisia gmelinii)、长芒草(Stipa bungeana)、白羊草(Bothriochlo aischaemun)群落的土壤水分进行了调查与分析,结果表明:①极端强降雨下,植被是影响土壤含水量的主要因素;②草本群落的土壤水分明显好于人工林,其中长芒草群落的土壤含水量、土壤贮水量和土壤有效贮水量均最高,分别为17.8%、961.2 mm和691.2 mm,郁闭度最大的31 龄林土壤水分最差;③人工林地土壤水分可补充至300 cm左右,草本群落土壤水分可补充至500 cm左右,人工林地深层土壤水分的恢复仍十分困难.     

黄土丘陵区自然恢复与人工修复流域生态效益对比分析

论文以陕西吴起县柴沟和合家沟为例,通过样地的植被和土壤调查,在小流域尺度上分析了退耕10 a后人工修复和自然恢复方式生物多样性、生物量、群落特征和土壤物理性质的差异。结果表明:两者草本群落结构相近,相似性系数为0.925。人工修复区乔灌草三层的层盖度和为99.03%,三层的物种数和为85,草本层的株均高为0.41 m,还有该层的物种丰富度指数、多样性指数、均匀度指数均高于自然恢复区;而平均生物量、群落密度、土壤含水率、土壤容重和毛管孔隙度分别为5.890 t.hm-2、8.11×105株.hm-2、8.8%、1.251 g.cm-3和48.9%,均低于自然恢复区。两区土壤指标的变异系数变化较为复杂。     

陕西大柳塔煤矿复垦地植被群落与土壤因子的关系

以陕北风沙区大柳塔煤矿的复垦地为研究对象,通过样方调查与土壤采集,调查复垦地人工植被的种类与多样性,并运用典范对应分析(CCA)探讨了物种分布与土壤因子之间的关系。结果表明:(1)研究区内共发现植被11科20属21种。草本植被在区内占优势,其中豆科、菊科和藜科植被占种数的47.63%;草本植被以多年生为主,占调查种数的52.38%。(2)物种多样性测度表明,Simpon多样性指数、Shannon-Wiener指数与Pielou均匀度指数均是草地>灌丛>林地;Simpon优势度指数的变化则是林地>灌丛>草地,说明人工草地的物种多样性最高,其次为灌丛,林地最低。(3)CCA排序结果显示,土壤有机质和粗沙含量是制约研究区人工植被分布的主要因子。此外,土壤中0~20 cm粘粉粒含量影响草本植被的分布;而40~60cm的土壤含水量对乔、灌木的分布影响显著。     

安太堡露天矿排土场植被恢复模式与土壤因子相关性研究

在中煤平朔矿区设置4种植被恢复模式的样地,采用样方法调查植物群落特征,并对样地内的土壤因子进行了分析,比较了不同植被恢复模式下植物物种组成与土壤因子的相关关系.结果表明:与复垦初期相比,四种植被恢复模式物种丰富度都明显提高,土壤有机质、全氮和速效钾含量与未进行植被恢复前的原地貌土壤相比都有提高.土壤速效钾、有机质、全氮对沙枣、柠条种群特征的影响较大,影响程度依次为:有机质＞速效钾＞全氮.     

围封对固沙樟子松林下植被群落数量特征及多样性的影响

为揭示围封对人工樟子松固沙林林下植被群落及生态系统的影响,选择章古台围封37年生和46年生固沙樟子松林为研究对象,以邻近未围封林地为对照,采用野外调查法研究不同条件下樟子松林下植被的群落特征与物种多样性。结果表明:研究区共发现林下植被58种,分属18科42属,围封条件下促进禾本科植物与多年生植物种有所增加,多年生及灌木植物的重要值增大。围封降低先锋物种的重要值,明显增加羊草的重要值。围封有利于增加固沙樟子松林下植被群落的平均盖度、高度和生物量,而且随着围封年限的增加呈现不同程度的增长趋势;林下植被群落的物种多样性指数、优势度指数、均匀度指数在半围封5年较未围封状态略高,而在全围封10年则均低于未围封状态。因此,围封有利于樟子松林下植被群落的恢复与生长,适度的围封有利于林下群落多样性,进而保障群落的演替及生态系统稳定性的维持。     

滇西北与滇东南干热河谷植物群落物种多样性研究

环境变迁下生物多样性格局形成及维持机制研究是生物多样性研究的核心科学问题之一. 滇西北和滇东南两地曾在地质历史上具有相似森林植被,随着板块运移,两地出现明显环境区化,植被类型亦产生巨大变化,仅在两地干热河谷生长着相似外貌和类型的植物群落,而其物种组成和生物多样性格局有何异同尚不清晰. 该研究分别在怒江和元江干热河谷设置100 km样带,每间隔4 km布设样地,对其植被进行群落学调查. 通过计算两地不同生活型植物重要值、Alpha及Beta多样性指标,拟阐明起源相近、外貌相似的两地植被在环境变迁后群落物种组成及生物多样性的变化规律. 结果表明:①滇西北干热河谷共调查到维管植物125种(51科104属),滇东南干热河谷共调查到114种维管植物(44科102属). 滇西北乔木和灌木物种丰富度均略高于滇东南,草本反之. 滇西北乔木多度极显著高于滇东南(P<0.01),灌木多度未出现显著性差异,草本多度滇东南显著高于滇西北(P<0.05). ②从科水平分析,滇西北和滇东南乔木和草本优势科组成种类相似,但灌木优势科组成种类差异性较大. 从种水平分析发现,两地乔木优势种种类差异较大,而灌木和草本组成相似. ③滇西北植物群落Shannon-Wiener指数、Simpson指数均略低于滇东南,但无显著性差异,而Pielou指数显著低于滇东南(P<0.05). 滇西北干热河谷植物群落中优势种单一,物种分布具有聚集性;滇东南植物群落物种分布较均匀,物种多样性丰富. ④两地植物群落之间相异性系数较高,处于极不相似水平,群落间生境差异性较大,不同生活型植物Beta多样性差异极显著(P<0.001),其中以灌木物种组成的相异性最大. 研究显示,起源相近、外貌相似的滇西北与滇东南干热河谷的植物群落物种组成存在明显差异,Alpha多样性差异不明显,Beta多样性存在显著性差异,环境变迁后区域环境差异改变了植物群落结构.      

黄土丘陵区不同恢复植被类型的固碳特征

为分析黄土高原水土流失严重区不同恢复植被类型的固碳特征,比较恢复年限和坡向因素对植被碳汇效应的影响,在陕北黄土丘陵区选取了6种典型植被类型（农地、草地、沙棘、柠条、刺槐和山杨）,研究了不同类型的生态系统碳密度及其构成特征.结果表明：①半干旱黄土区植被恢复具有明显的碳汇功能,不同植被组分（地上生物、地下根系和枯落物）碳密度均表现出乔木>灌丛>草地>农地的变化特征.农地0~40 cm土层土壤有机碳密度最低（1355.5 g ·m^-2）,草地、沙棘、柠条、刺槐和山杨较农地分别增加了91.4%、125.2%、144.0%、124.5%和232.6%.②草地、沙棘、柠条和山杨的不同植被组分碳密度和不同土层（0~5、5~20和20~40 cm）土壤有机碳密度随恢复时间的推移总体上表现出增加趋势.③坡向对农地和草地植被碳密度无明显影响,沙棘、柠条、刺槐和山杨不同坡向间的植被碳密度差异明显.土壤有机碳密度存在明显的阴阳坡差异,农地、草地、沙棘、柠条、刺槐和山杨阳坡土壤有机碳密度分别比阴坡减少了22.9%、34.3%、75.8%、49.1%、22.4%和69.4%.④不同类型的生态系统碳密度差异明显,其中农地最低（2022.1 g ·m^-2）,草地、沙棘、柠条、刺槐和山杨较农地分别增加了48.7%、152.8%、125.1%、166.3%和530.7%.生态系统各组分碳密度总体表现为：土壤层>地上生物层>根系层>枯落物层.土壤有机碳构成了农地、草地、沙棘、柠条和刺槐碳密度的主体,分别占生态系统碳密度的67.0%、86.3%、59.7%、72.7%和56.5%.研究结果可为黄土高原地区科学管理生态系统碳库和推进生态环境治理提供重要依据.     

植被类型对黄土丘陵区流域土壤有机碳氮的影响

恢复植被是遏止水土流失和提高土壤有机碳氮(SOC,TSN)积累的重要措施。以黄土丘陵沟壑区燕沟流域为基础,分析了主要植被类型的SOC,TSN变化及其分布特征。结果表明,自然恢复的辽东栎群落SOC含量为29.5g/kg,其次为黄刺玫,狼牙刺群落11.6～21.3g/kg,铁杆蒿(+长芒草)群落为8.4～10.6g/kg。人工建造的刺槐林5.53～11.9g/kg,小叶杨12.8～18.4g/kg,沙棘群落为8.7g/kg,仁用杏为4.7g/kg,苹果园SOC含量3.4～3.9g/kg,退耕苜蓿为4.2g/kg,耕地3.3～4.8g/kg。自然恢复的灌丛群落和人工乔木群落可有效地改变坡面SOC含量与分布。土壤有机碳氮具有显著线性关系,而C/N比例和作用区间随着农田到林地的演变而变大。     

黄土丘陵区退耕还林对土壤真菌群落的影响

退耕还林显著影响了黄土高原土壤细菌群落结构与组成特征.然而,作为土壤微生物群落的重要组成部分,黄土高原土壤真菌落结构与组成特征如何响应退耕还林并不十分清楚.以山西省右玉县贾家窑黄土高原缓坡丘陵为研究区域,以耕地(玉米地和糜子地)和人工林地(沙棘林和柠条林)土壤为研究对象,通过18S rRNA高通量测序技术,研究了退耕还林对土壤真菌群落结构与组成特征的影响.结果发现,黄土高原丘陵区耕地和林地土壤中子囊菌门(Ascomycota)占绝对优势(61.03%～78.06%),毛霉门(Mucoromycota)次之(12.11%～17.13%),担子菌门(Basidiomycota)再次之(6.15%～18.42%),壶菌门(Chytridiomycota)等其余真菌门的相对丰度较低.退耕还林显著降低了子囊菌门的相对丰度而增加了担子菌门的相对丰度.属分类水平下,退耕还林显著影响了毛壳菌属(Chaetomium)、被孢霉属(Mortierella)、镰刀菌属(Fusarium)和地舌菌属(Geoglossum)等的丰度.镰刀菌属(Fusarium)等植物病原性真菌在耕地土壤中被富集.非度量多维尺度...     

黄土丘陵沟壑区小流域植被恢复对土壤稳定入渗的影响

经过20多年的退耕还林还草和封禁措施,纸坊沟流域植被得到良好恢复,并对土壤产生正面影响。流域内11种主要植物群落下以及不同生活型下土壤稳定入渗速率均有显著差异,其中灌木和草本群落下土壤稳定入渗速率较大,乔木林下较小。土壤稳定入渗速率与其影响因子之间存在相关关系,其中土壤稳定入渗速率与土壤容重、土壤总孔隙度及土壤活性孔隙度存在极显著的相关关系;与枯枝落叶层厚度也有一定的相关关系;还与土壤水稳性团聚体重量百分含量、土壤有机质含量有一定的相关关系。结果表明,黄土丘陵沟壑区进行植被建设选择灌草群落较好,天然群落可优先选择铁杆蒿、茭蒿、长芒草和白羊草等,人工灌木群落可优先选择柠条等。由于该区属森林向草原的过渡区,尽管也能种植刺槐等乔木树种,但营造乔木林应考虑林灌草隔带混交和垂直配置,并注意微地形的影响。     

黄土丘陵小流域沟坡水热条件及其生态修复初探

在黄土丘陵沟壑区,沟坡是小流域尺度上水土流失最为活跃的部分,对其水热条件的了解是进行综合治理的基础。论文以黄土丘陵区甘肃定西安家沟小流域为例,观测了沟坡不同地形部位和植被类型土壤水分季节动态和剖面变化特征,同时观测了光照、大气湿度、温度和风速等小气候条件,并探讨了沟坡生态修复方式。结论与建议如下。①历次取样中,0～100cm平均土壤水分均以沟道灌木林地最高,沟坡中的阳坡和阴坡的草地和灌木林地次之,梁峁坡农地最低,且6种类型样地间有显著差异(P<0.01);对于相同的植被类型来说,阳坡的林草植被土壤水分均要小于阴坡,但没有显著差异(P>0.05);而在同一坡向,草地的土壤水分要显著高于灌木林地(P<0.01);和梁峁坡农地的土壤水分季节变化特征相比,沟坡植被土壤水分的季节变化不明显。②对于梁峁坡农地和阴坡的灌木林地来说,土壤水分在剖面内随着深度变化平缓,而其它4种类型样地土壤水分在剖面内随着深度呈增加的趋势。对于这6种类型样地,土壤水分剖面差异格局与0～100cm平均含水量相似;且随着深度的增加,6种类型样地间土壤水分的差异性增大。③对于梁峁坡和沟坡来说,4～5月份风速均是观测期内最大的,但沟坡风速要小于梁峁坡坡面;在观测期内,高湿期出现在5月,且沟坡大气相对湿度高于梁峁坡;和     

黄土丘陵沟壑区生态环境建设中的水问题--以延河流域为例

水在生态环境建设中具有重要的地位,同时生态环境建设也对水文情势产生重要影响,两者密切相关.黄土丘陵沟壑区属于资源性缺水地区,水土流失非常严重,同时这一地区也是生态环境建设特别是植被恢复与重建的重点区域,研究这一地区的水与生态环境建设间的相互关系具有更加重要的意义.根据黄土丘陵沟壑区的典型流域--延河流域的社会经济统计数据、水文站监测数据及土壤水分和植被生长的有关研究,综合分析后认为:①人口快速增长和社会经济高速发展需要更多的水资源支持,生态环境建设用水受到直接威胁;②生态环境建设特别是建成植被减少了河川径流,由于植被蒸腾过度消耗土壤水库中的水分,一些地方出现土壤干层;③水资源的不足不仅限制了进一步的植树种草,而且也对建成植被产生了不利影响,一些地方甚至出现了"小老树",从而使植被的生态环境效益受到影响.在此基础上,通过分析生态环境建设与水的关系,提出了黄土丘陵沟壑区水资源可持续利用、生态环境可持续建设和社会经济可持续发展的建议.     

黄土高原不同生态系统水土保持服务功能评价

以土壤保持量为评估指标,应用修正通用土壤流失方程,评估了黄土高原水土保持生态系统服务功能,分析了近20 a 来的黄土高原土壤保持量的空间分布及其动态变化,对于揭示全球气候变化背景下黄土高原林草植被建设的生态成效具有重要的科学价值和现实意义。结果表明：1990-2010 年黄土高原平均单位面积土壤保持量为305 t·hm^-2·a^-1,年均土壤保持总量为190×10⁸ t。1990-2000 年农田、草地和林地生态系统平均单位面积土壤保持量分别为249、285 和640 t·hm^-2·a^-1,2000-2010 年平均单位面积土壤保持量分别增加了14.6%、2.9%和7.4%。黄土高原草地和林地的土壤保持率分别为83%~88%和94%~97%。农田生态系统土壤保持量的空间分布特征表现为黄土丘陵沟壑区和黄土高塬沟壑区较大,农灌区和河谷平原区偏低;草地和林地生态系统土壤保持量的空间分布特征表现为沿东南向西北减少的变化趋势。与1990-2000 年不同,2000-2010 年农田、草地和林地生态系统土壤保持量的空间变化特征表现为较为明显的增长趋势,尤其是黄土丘陵沟壑区陕西榆林、延安地区和山西吕梁山区一带。     

应用Le Bissonnais法研究黄土丘陵区不同植被区及坡向对土壤团聚体稳定性和可蚀性的影响

论文通过Le Bissonnais法对黄土丘陵区森林、森林草原和草原三种植被区下的土壤团聚体分布特征、稳定性以及土壤可蚀性进行了分析研究。研究结果表明:1)在不同植被区表层土壤(0~20 cm)中,土壤的水稳性团聚体含量(R0.2)和平均重量直径(MWD)整体上表现为阳坡小于阴坡,土壤可蚀性因子K值则表现为阳坡大于阴坡,但是阴、阳坡差异均不显著;2)表层土壤的R0.2、MWD均表现为森林区森林草原区草原区,可蚀性因子K值则表现为草原区森林草原区森林区,土壤团聚体稳定性和抗侵蚀能力由高到低依次为森林区、森林草原区和草原区;3)扰动后湿润处理(WS)和快速湿润处理(FW)下的森林区与草原区土壤的稳定性和可蚀性指标差异显著,FW处理下二者差异尤为显著,而森林草原区土壤则居于前面两种土壤之间。总体来说,在黄土丘陵地带,植被区从北向南,由草原区向森林区变化过程中,土壤团聚体的稳定性和抗侵蚀性在不断提高,南部森林区的土壤团聚体稳定性比北部草原区更强,抗侵蚀能力更大。     

黄土高原沟道农业系统与优化模式

黄土高原沟道农业是现代人地关系耦合发展的一种新兴农业地域类型，其可持续发展对于区域农业提质增效、乡村振兴和黄河流域高质量发展具有重大现实意义。本文基于人地系统科学原理阐述了沟道农业的概念内涵、科学认知、优化模式及其保障政策。结果表明：（1）沟道农业可持续性应遵从“要素—系统”到“结构—功能”，注重“沟坡水土保持、流域生态建设与区域乡村振兴”的多目标有机结合。同时，处理好宏观与微观效益的关系以及不同尺度的沟道水土构型、农田景观、农业系统的层次体系，深化贯通式研究，全面揭示沟道农业发展演变过程及其微观作用机理。（2）总结了沟道农业优化模式，搭建了不同模式的框架图，建议完善相关的技术与制度保障体系，以支撑实现区域乡村振兴和黄河流域高质量发展目标。（3）新时期黄土高原现代沟道农业高质量发展应立足于人地系统科学前沿，全面构建现代沟道农业系统理论与方法，深入探究优化沟道农业生产方式和创新经营管理模式的新途径。（4）基于要素流、产业链、流通网，面向SDGs目标和乡村振兴、粮食与生态安全，深入探究不同尺度沟道农业状态评估与情景模拟，服务支撑区域现代化建设决策。黄土高原沟道农业系统特征与优化模式研究，是推动农业地理学研究理论与方法创新，进而为黄土高原农业高质量发展提供科学依据的重要途径。     

红壤丘陵区不同森林恢复类型土壤种子库特征研究

研究采用野外取样和室内萌发相结合的方法对湖南红壤丘陵区4种森林恢复类型下土壤种子库进行了比较研究。主要结论为:①草本植物是4种森林类型土壤种子库物种组成和个体数量的主要组成部分,其比例分别达61.9％-86.67％和49.82％-87.27％。4种植被类型种子库密度大小为:杉木林>湿地松林>油茶林>天然次生林;②天然次生林的灌木和乔木植物种子种类与数量多于人工林;③湿地松人工林和杉木人工林的人工抚育导致部分种子埋藏在土壤较深层,土壤8-20cm中种子数分别占种子库的33.09％和26.64％;④对于土壤种子库的物种多样性,天然次生林显著大于人工林,干扰少的油茶林大于干扰较多的湿地松林和杉木林,天然次生林最有利于该区域植物物种多样性的维持与保护;⑤不同森林恢复类型下种子库中种子来源不一致,湿地松林和杉木林土壤种子库中的物种与地表植物物种较一致,共有物种比例达69.2％和43.8％,而油茶林和天然次生林种子库中的物种与地上植被的种类组成差异较大,共有物种比例仅为26.7％和33.3％。研究结果表明,从物种丰富度与群落结构复杂性来看,我国南方红壤丘陵区森林恢复类型以自然恢复最优。对人工林的抚育方式,该区域采用的“全抚”将增加种子库的损失,不利于植被的恢复。     

土壤水分植被承载力研究成果在实践中的应用

论文以黄土高原半干旱区柠条林为例,探讨了土壤水分植被承载力研究成果在生产中的应用。结果表明,土壤水分植被承载力不仅是确定森林植被恢复目标、调控植物水关系的理论基础,而且是确定森林植被合理经营方向和利用强度的理论基础。如果人工林密度大于土壤水分承载力,需要对人工林进行疏伐;如果人工林密度小于土壤水分承载力,需要增加密度或改换植被类型。当人工林密度等于土壤水分承载力时,人工林可持续利用土壤水资源。土壤水分承载力时的柠条林可以作为薪炭林和放牧林经营。单位面积结实量与密度关系可用正态分布曲线描述。承载力时的柠条林不仅能有效地保持水土,而且能生产较多的种子,又是良好的蜜源植物,宜作为水土保持林经营。该研究结果可为人工植被恢复和可持续经营提供科技支撑。