不同植被恢复模式对黄土高原丘陵沟壑区土壤水分生态效应的影响

研究了渭北黄土高原丘陵沟壑区内侧柏、荆条、20年刺槐、4年刺槐、4年苜蓿、农地不同植被恢复模式土壤水分生态效应,结果表明:不同的植被恢复模式土壤容重均低于对照农田,减小幅度为16%~8%,孔隙度增加,总孔隙度增幅为24.5%~8.1%,毛管孔隙度增幅为1.2%~13.9%,非毛管孔隙度增幅为20.5%~90.0%;土壤持水性比农地增加33%~7.5%;水分补给量在0~2m范围内,侧柏、荆条、4年刺槐是农地的2、1.5、1.71倍,20年刺槐和苜蓿比农地低22.5%和31.4%;0~1m内,侧柏、荆条、4年刺槐分别是农地的2.16、1.78、1.85倍,20年刺槐、苜蓿为农地的25%和62.3%;>0.25mm水稳性团聚体含量比农地增加56.84%~30.72%;土壤结构破坏率农地最高为41.09%,其它植被为6.67%~25.73%。相关性分析表明土壤容重、总孔隙度、水分特征曲线a、水稳性团聚体含量、结构破坏率相关性显著。不同植被土壤水分生态效应不同,除20年刺槐、苜蓿土壤水分补给量小于对照农地外,其它各项指标均显著优于农地。     

黄土高塬沟壑区植被恢复对不同地貌部位土壤可蚀性的影响

通过采集不同地貌部位（塬面、塬坡和沟坡）各土地利用（农地、草地、灌木地和林地）坡面土壤和根系样品,采用综合土壤可蚀性指数（CSEI）评价了植被恢复对土壤可蚀性的影响。结果表明：（1）不同地貌部位的CSEI差异显著,沟坡CSEI较塬坡和塬面分别增加8.1%和77.7%。（2）塬面草地、灌木地和林地的CSEI较农地分别降低21.1%、29.2%和28.8%;而塬坡和沟坡林地CSEI均低于其他土地利用。（3）CSEI与粘粒含量、砂粒含量、毛管孔隙度、根重密度、根平均直径、根长密度及根表面积密度均呈极显著负相关,而与粉粒含量和土壤容重呈显著正相关关系;粉粒含量、土壤容重和根重密度是影响CSEI的关键因素,其中粉粒含量对CSEI的直接影响最大,而根重密度通过直接或间接作用对CSEI产生负相关影响。建议在塬面上以灌木作为植被恢复模式的首选,而在塬坡和沟坡上选择以乔木为优势群落的恢复模式对水土流失的控制更为有效。     

黄土区植被恢复对土壤物理性质的影响

以黄土区延河流域为研究区域,研究了近40a来植被恢复对土壤容重、孔隙度和饱和导水率等13个土壤物理性质指标的影响.结果表明：随着植被恢复年限增加,土壤容重降低,而土壤孔隙度、>0.25mm团聚体含量、持水性和入渗性能等增大.但在40a内对土壤质地无显著影响.植被恢复对土壤物理性质的影响随恢复年限的增加而增强,随着土层深度的增加而减弱.土壤的容重、>0.25mm团聚体含量和饱和导水率可作为植被恢复生态效应评价的主要物理指标.由于水分等条件的限制,该区柠条林和草地对土壤物理性质的改善优于刺槐林,建议该区植被恢复应以营造次生灌木林和草地为主.     

北京不同古树类型和级别对土壤物理性质的影响

以北京的代表性古树白皮松、侧柏、油松和国槐为研究对象,分析不同树种类型和不同级别古树土壤理化特性以及土壤理化特性之间的关系,以期为古树土壤健康评价和复壮管理提供科学的依据。研究结果表明:研究区土壤含水量为10.62%,容重为1.20 g/cm3,紧实度为3.94 kg/m2,土壤孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度分别为20.72%、11.77%和8.96%,各指标都呈中等变异;在6个物理指标中,土壤紧实度、土壤含水量和土壤容重与其他几个物理指标相关性较高;不同树种类型和不同古树级别对古树土壤物理特性影响并不显著。     

甘南尕海泥炭沼泽地退化过程土壤特征和水源涵养功能的变化

由于气候变化、过度放牧、沟蚀及修路等人为影响,尕海泥炭沼泽地出现退化现象。为了查明尕海泥炭沼泽地退化过程土壤性质和水源涵养功能的变化趋势,采用空间序列代替时间序列的方法,对该区域4 种不同退化阶段泥炭沼泽地土壤性质和水源涵养功能进行了调查研究。结果表明： 随着尕海泥炭沼泽地退化程度的加剧,0~40 cm层土壤平均容重逐渐增大,总孔隙度逐渐减小,且容重和孔隙度在土壤剖面自然分布规律发生变化;土壤有机质、全氮、速效钾和水解氮含量呈逐渐降低趋势,铵态氮呈增大趋势,全磷、全钾无明显变化规律,但均沿土壤剖面分布呈波动性变化;土壤自然含水量、最小蓄水量和毛管蓄水量均为未退化最大,中度退化最小;方差分析结果表明不同退化阶段泥炭沼泽地土壤容重、总孔隙度、有机质、氨态氮及其土壤蓄水性能均存在显著差异。土壤饱和蓄水量和毛管蓄水量与有机质之间存在显著正相关,并受植被盖度和泥炭层厚度的影响。研究结果表明地下水位、植被盖度、土壤有机质含量及泥炭层厚度的下降是导致尕海泥炭沼泽地退化过程土壤性质和水源涵养功能变化的主要原因。     

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。     

黄土高原水蚀风蚀交错区植被间土壤水分竞争

通过对黄土高原水蚀风蚀交错区4 种相邻植被条带（撂荒地、柠条地、苜蓿地、农地）0~4m土壤剖面含水量和地上生物特征的测定分析,研究不同植被之间的水分竞争关系。结果表明：水平方向上,撂荒地和农地土壤含水量随着靠近柠条地和苜蓿地呈下降趋势,且柠条对临近撂荒地土壤水分影响的水平距离至少有6 m。而深根性植物柠条和苜蓿相邻处测点的土壤含水量在所有测点中最低。此外,通过对地上生物特征分析,临近农地的苜蓿和临近撂荒地的柠条有较高的生物指标,证明这两种深根系植物吸收利用了相邻地块的土壤水分。因此,柠条和苜蓿对土壤水分竞争激烈,不宜搭配种植,而深根-浅根植物搭配扩大了深根系植物根系吸水空间,有利于其生长。     

不同植被恢复模式对黄土丘陵区侵蚀土壤微生物量的影响

为了解侵蚀环境下植被恢复对土壤微生物量的影响,以典型侵蚀环境黄土丘陵区纸坊沟流域生态恢复30年植被长期定位试验点为研究对象,选取坡耕地为参照,分析了植被恢复过程中土壤微生物量、呼吸强度、代谢熵及理化性质的演变特征。结果表明,侵蚀环境下植被恢复后土壤微生物量碳、氮、磷显著增加,增幅分别为109.01%～144.22%、34.17%～117.09%和31.79%～79.94%,微生物呼吸强度增加26.78%～87.59%,代谢熵降低57.45%～77.49%,微生物量的增大和活性增强进一步促进了土壤性状的改善。相关性分析结果显示微生物量碳、磷、呼吸强度与土壤养分相关性极为密切,显然,土壤微生物量可以作为评价土壤质量的生物学指标。不同植被恢复模式对土壤质量改善作用不同,总体来说混交林作用效果最好,刺槐和柠条纯林次之,荒草地和油松纯林较差,在人工促进生态恢复过程中应持以混交林为主,纯林为辅的原则。     

莲花湖库区红松水源涵养林土壤水分-物理性质的空间分布特征

运用地统计学对莲花湖库区红松水源涵养林表层土壤水分-物理性质进行了空间异质性分析。研究结果表明: 土壤含水量、土壤密度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度等因子均服从对数正态分布;毛管孔隙度最优拟合模型是球状模型,其它因子均为指数模型。土壤含水量、土壤密度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度块金值、变程、结构比、分数维和空间自相关系数最大值分别为0.311、0.297、0.192、0.293,6.87 m、10.29 m、8.31 m、8.88 m, 0.690、0.694、0.814、0.707,1.968、1.939、1.937、1.945,0.111、0.200、0.246、0.157。可见以上4个因子空间自相关性均较强,随着空间距离的增大,其相关性逐渐减弱。其中毛管孔隙度均一性程度较高;土壤含水量空间分布形态较复杂,破碎化程度高。     

雨水资源、土壤水资源与土壤水分植被承载力

在我国北方少雨地区开展雨水资源、土壤水资源与土壤水分植被承载力研究对于防治林草地土壤旱化和林草植被经营具有重要意义。2002年4月以来,在上黄生态实验站对多年生人工林林外和林内降水、地表径流、植物生长和土壤水分动态进行了定位观测,结果表明:次降雨林冠层截留量为0.2～6.47mm,为降水量的3.1%～53.3%,截留总量占降水量的16.9%;地表径流量为0.24～1.5mm,是降雨量的1.6%～6.8%;柠条林地土壤剖面水分垂直变化可分为活跃层、次活跃层和相对稳定层;年内土壤水分胁迫时,植物通过改变叶的颜色,降低自身的含水率、落叶或产生大量落叶来适应干旱的土壤水环境,但不会死亡。土壤水分植被承载力为土壤水分承载植物的最大负荷,是指在较长时期内,当根层土壤水分消耗量等于或小于降雨补给量时,所能维持特定植物群落健康生长的最大密度。     

北方某轻稀土尾矿库不同恢复区土壤理化性质差异

文章将中国北方某轻稀土尾矿库周边分为5个研究区,其中1个为空白对照区,以2011年植被恢复前和2017年植被恢复后,不同区域土壤理化性质差异,分析植物群落修复效果,以期筛选出改善土壤肥力最有效的植物群落配植模式。通过轻稀土尾矿库周边不同方位的S1～S5区域的土壤采集分析和植物群落调查,采用土壤肥力综合评价方法科学筛选改善土壤物理性质最佳植物群落和改善土壤化学性质最佳植物群落。轻稀土尾矿分为5个区域,不同植物群落恢复土壤肥力存在一定差异,S1为空白对照区。S5区土壤非毛管孔隙度与毛管孔隙度比值最高分别是0.078、0.11和0.13,未达到0.25～0.5标准;S3区土壤容重最低1.62 g/cm3,未达到1.25～1.35 g/cm~3标准;虽然修复效果显著但没有能够达到良性结构标准的修复地。土壤化学性质5个区域土壤pH值均下降,但依然是碱性土壤;S4区在合理利用生态位进行植物群落配植,群落根际形成稳定的微生物层,建立土壤与植物的营养物质良性循环通道,改善效果最佳。土壤肥力计算恢复地土壤肥力指数,结果说明,群落的植物多样性>植物数量>植被覆盖率>群落结构>裸地。通过研究分析"杨柳科乔木+豆科灌草"模式,例如"旱柳+毛白杨+胡枝子+紫苜蓿+梭梭+小叶锦鸡儿"是土壤物理性质改善的有效配植模式;"乡土乔木+蔷薇科+豆科灌草"模式,例如"毛白杨+樟子松+山桃+柠条+紫苜蓿+早熟禾"对土壤化学性质改良效果较好。2种植物群落配植模式可以有效提高土壤肥力,改善土壤环境。     

城镇污水处理厂污泥堆肥对喷播基质物理性质的影响

通过室外模拟喷播基质的配比试验及室内理化性质试验,研究不同污泥堆肥含量对喷播基质物理性质的影响,为污泥堆肥在边坡绿化喷播基质中的2次使用提供科学依据。结果表明污泥堆肥含量与喷播基质之间存在一定相关性:1)在污泥堆肥含量为20%~30%时,喷播基质的硬度、容重和总孔隙度与污泥堆肥含量呈反比;2)在污泥堆肥含量为20%~30%时,喷播基质的保水性能、毛管孔隙度和非毛管孔隙度与污泥堆肥含量呈正相关关系。用污泥堆肥替代草炭土时,其含量应控制在20%~30%,这样比较有利于形成良好的基质结构。     

黄土坡耕地退耕还林后土壤性质变化研究

退耕还林是治理黄土高原水土流失的根本措施。论文以退耕历史较长的黄土丘陵沟壑区安塞县为例,选取不同类型植被恢复和不同恢复年限的退耕样区,探讨了退耕还林还草对土壤理化性质的影响。结果表明,坡耕地退耕后,遭侵蚀破坏的土体构型渐趋恢复,土壤容重、pH值减小,毛管孔隙度、饱和含水量等增大;土壤有机质增加了2.75倍,碳增加了27.29%,氮增加了46.79%;而且,土壤速效养分增加的速度大于土壤全量元素增加的速度。土壤质量恢复效益最大的是刺槐林地,其次是柠条灌木地,最小的是撂荒地。混交林土壤全氮含量最高,柠条最利于铵态氮、硝态氮和亚硝态氮的积累。不同类型植被,土壤速效养分的差异比土壤全量元素间的差异明显。随恢复时间的增加,土壤结构不断得到改善,土壤有机质、全碳、全氮以及主要离子含量呈明显增加趋势,土壤速效养分增加更明显。土壤有机质在植被恢复5年以上开始明显增加,土壤碳、氮和速效养分则在10年以后增加明显。     

多元统计分析在四川退耕还林区土壤肥力评价中的运用

以四川洪雅退耕还林区4种退耕还林模式和农耕地17个土壤肥力指标为例,采用多元统计的主成分分析法对土壤肥力等级进行综合评价. 借助SPSS统计软件得出土壤肥力指标前5个主成分的累计贡献率为84.17%,已足够反映原指标信息. 这5个主成分分别概括为:①土壤有效磷,铵态氮,pH水浸,水解氮,全氮,硝态氮和全磷指标;②土壤全钾、速效钾和缓效钾指标;③土壤总孔隙度、毛管孔隙度和最大持水量指标;④土壤容重,毛管持水量,pH盐浸指标;⑤土壤有机质指标. 借助SPSS统计软件计算主成分因子的综合得分. 结果显示:就各模式土壤上层比较,模式Ⅲ(牛鞭草)上层在综合得分中排名第一. 就各模式土壤下层比较,模式Ⅱ(苦竹+牛鞭草)下层在综合得分中排名第一.      

泰山山前平原三种土地利用方式下土壤结构特征及其对土壤持水性的影响

不同土地利用方式因其植被和管理方式差异影响土壤结构特征而改变土壤持水性。选择泰山山前平原农田、林地和荒草地3种土地利用方式,分析不同土壤颗粒组成、颗粒粒径分布与团聚体组成及其水稳定性等土壤结构特征指标,利用原状土样测定,结合土壤水分特征曲线分析土壤持水量、持水强度及水分有效性,通过逐步回归与通径分析明确影响土壤持水性的主要结构特征指标。结果表明,与荒草地相比,农田和林地显著提高了土壤粘粒含量、有机碳含量、土壤毛管孔隙度,降低了土壤容重、> 2 mm水稳性团聚体含量及团聚体的水稳定性。农田土壤的细颗粒组成含量和颗粒比表面积显著高于林地和荒草地土壤。土壤饱和含水量的大小依次为农田>林地>荒草地,农田土壤的田间持水量为31%,分别比林地和荒草地高15%、24%。土壤容积含水量θ与吸力S之间的关系符合幂函数方程θ=A·S^-B（系数A、B为常数,A值表征土壤持水强度,大小依次为农田>林地>荒草地）。土壤有效水总量与速效水含量大小依次为林地>农田>荒草地。逐步回归与通径分析表明土壤粘粒含量通过直接和间接作用增强土壤持水性,土壤颗粒比表面积和水稳性团聚体的平均重量直径对土壤持水性的影响主要体现在间接作用,土壤水稳性团聚体的平均重量直径是抑制土壤持水性的关键因素。土壤有机碳含量对调节土壤粘粒含量和土壤水稳性团聚体形成具有重要作用。因此,在该区土地开发利用过程中,以提高土壤有机碳含量改善土壤结构性质为原则,建议土地利用方式以农业与林业轮作或间作措施为主,合理开发荒草地,为该区土壤水分管理与土地可持续开发利用提供参考依据。     

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。     

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.     

采煤塌陷干扰下风沙区土壤理化性质变化特征

为了探讨采煤塌陷对土壤理化性质的影响,该文以神府-东胜煤田的大柳塔矿区为研究对象,采用对比法系统分析了塌陷区和未塌陷区土壤理化性质的变化特征。结果表明:(1)采煤塌陷使土壤容重减小3.7%~27.5%,孔隙度增大13.3%~76.4%,土壤水分损失9.1%~15.8%(P0.05),土壤粘粒含量减少,土壤质地砂化。(2)塌陷对土壤全氮、有机质的影响较大,对全磷、全钾的影响较小。与对照区相比,0~60 cm土壤有机质流失1.9%~56.1%,0~10 cm土壤全氮含量下降29.1%~39.1%(P0.05)。(3)不同坡位处,坡顶和坡中的土壤容重、孔隙度和有机质受沉陷的影响最大,坡中土壤水分损失最多(P0.05)。随着塌陷年限的延长,土壤容重和孔隙度有恢复趋势,塌陷后土壤水分的恢复需要较长时间。     

黄土丘陵区不同植被恢复模式对沟谷地植物群落生物量和物种多样性的影响

对黄土丘陵区3个不同植被恢复模式沟谷地植被群落的生物量和物种多样性特征进行样方调查,统计分析了不同植被恢复模式沟谷地植物群落的盖度、生物量、物种多样性、植物种群相似系数。调查共记录植物82种,隶属32个科;其中,乔木植物5科,6种;灌木植物8科,11种。经过20 a左右的植被恢复重建,不同植被恢复模式沟谷地的植被群落均呈现良好演替趋势;人工植被柠条灌丛和刺槐林恢复模式对沟谷地草本层盖度和群落枯落物盖度及生物量方面作用效果较好;而天然草地对沟谷地草本层生物量方面作用效果较好;沟谷地物种多样性指数表现出人工植被恢复模式效果优于自然恢复,而且人工柠条灌丛植被恢复模式优于人工刺槐林植被恢复模式。柠条灌丛沟谷地不同坡位植物种群相似系数较高,而刺槐林沟谷地和天然草地沟谷地不同坡位植物种群相似系数略低;沟谷地的种群相似系数在沟坡上部略高于沟坡下部和沟底,东坡略高于西坡。人工植被建设可以促进黄土丘陵区沟谷地的植被恢复进程。论文建议在今后黄土丘陵区沟谷地人工植被建设过程中,需要加大乡土树种的引入、提高树种的多样性、合理树种的空间配置和注意灌/乔树种的比例。     

黄土高原沟壑区沙棘人工混交林改土效应研究

为了解沙棘人工混交林的改土效应,实验采用国家标准森林分析方法进行研究,结果表明:沙棘人工混交林增强了土壤稳定性,改善了土壤理化性质,具有良好的改土效应。土壤的水稳性团聚体比油松纯林提高了20.8%,而表征土壤团聚体稳定程度的破坏率却比油松纯林低40.76%;土壤容重和坚实度分别较油松林低5.9%和15.1%,孔隙度和通气度分别高12.16%和16.9%,持水量和含水量高13.6%和5.9%;有机质、全N、P2O5、速效P、速效K较油松纯林分别增长了10.5%、22.6%、20.2%、25.4%和12.6%;林内蛋白酶、蔗糖酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶分别比纯林平均提高了17.5%、89.6%、2.9%、39.1%;沙棘-油松混交林改土效果优于沙棘-侧柏混交林;随着林龄增加,改土效果越佳。