人工梭梭(Haloxylon ammodendron)林固沙过程中植被与土壤耦合关系

研究人工梭梭(Haloxylon ammodendron)固沙林在植被恢复过程中土壤-植被系统耦合特征,以揭示植被与土壤相互促进影响的过程,为优化干旱沙区植被重建提供科学依据。基于古尔班通古特沙漠南缘7~42年梭梭人工固沙林植被、土壤的全面调查和取样分析,建立了11个植被因子和7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,构建了9个固沙年限的植被土壤系统耦合度和耦合协调度模型;采用主成分分析法做变量降维并综合评价。结果表明:人工梭梭林植被恢复不同时段的植被-土壤系统耦合度和耦合协调度并不一一对应,植被与土壤的综合指数在不同固沙年限林地中的位置也并不完全一致,植被固沙过程中人工梭梭林系统始终停留在失调衰退阶段,林地植被和土壤均处于损益型状态。提取了5个主成分进行综合评价,得分最高的是42年人工梭梭林,可以推测人工梭梭林植被-土壤系统有从衰退型向协调发展转变的趋势,因此应加强人为抚育管理措施,促进植被土壤协调发展。     

喀斯特山区无籽刺梨种植基地土壤酶活性与肥力因子的关系

土壤酶是土壤的重要组成,与土壤肥力因子密切相关。选择贵州省贵阳市乌当区、安顺市西秀区、黔西南州兴仁县喀斯特山区不同林龄的无籽刺梨种植基地的根系土壤为研究对象,就土壤酶活性与肥力因子之间的关系,对土壤肥力因子对土壤酶活性的影响程度和机理进行探讨。结果表明:随着种植年限的增加,土壤酶活性与土壤肥力因子趋向变好;土壤酶活性与多个土壤肥力因子之间呈现出显著的相关性,可以作为表征土壤肥力的生物指标;由通径分析和决策系数可知,土壤全氮和速效钾含量对过氧化氢酶产生显著的直接正效应,速效钾、水解氮和有机质是影响蔗糖酶的主导因子,水解氮、速效钾和土壤含水量是影响脲酶活性的重要因素。综合来看,无籽刺梨的种植有利于喀斯特山区植被恢复和土壤肥力的提高,可作为生态重建的经济作物之一,而速效钾含量成为影响该地区无籽刺梨种植基地土壤酶活性的一个关键性因子,通径分析的结果和典型相关分析、线性回归分析大体吻合。     

南澳岛退化草坡的植被恢复研究

在南澳岛建立次生草坡对照及草坡种植试验样地,观测群落植物多样性、土壤肥力及生物量变化,以探讨海岛退化草坡的植被恢复过程。结果显示,海岛迎风面上修建公路、风能发电场或开垦后的弃耕祼地在自然状况下很难恢复其植被,植物种类和数量甚至有所减少,植被覆盖度下降,需要进行人工植被恢复;在迎风面恶劣的环境下,次生草坡可能是一种偏途顶极,短时间内植物多样性变化不大。退化草坡的土壤肥力较低,开垦后若不及时恢复适当植被,情况会恶化。该岛草坡的生物量均较低,远低于该岛一般人工林或次生林的水平。海岛本身存在水分、土壤、生物条件等方面的脆弱性,在工程建设过程中应尽量避免对地形地貌和植被造成破坏,一旦破坏要尽快进行适生的人工植被恢复。     

天然固定沙地与人工固沙植被区土壤种子库的比较研究

土壤种子库是退化生态系统植被恢复重建的重要基础,研究土壤种子库特征对于阐明退化生态系统受损与恢复机理具有重要的科学意义。通过野外土样采集、野外种子萌发定位跟踪调查和室内周期性种子萌发实验,对腾格里沙漠东南缘人工固沙植被区和天然固定沙地的土壤种子库特征进行了对比研究。结果表明：人工固沙植被区土壤种子库包含21个物种,分属于8科;天然固定沙地土壤种子库有33种植物,属于11科。人工固沙植被区以一年生植物为主,天然固定沙地以多年生植物为主。人工固沙植被区的种子总密度明显低于天然固定沙地,但不同物种种子的密度变化存在显著差异。人工固沙植被区的物种丰富度和多样性指数均较天然固定沙地低。人工固沙植被区和天然固定沙地的土壤种子库与地上植被物种的相似性系数分别为0.73和0.71。尽管人工固沙植被区土壤种子库存在少量多年生植物种子,但仍未发展到以多年生草本植物为主的群落演替阶段,说明人工固沙植被区的植物多样性恢复尚需要漫长的过程。     

不同植被类型对厚层黄土剖面水分含量的影响

为了研究不同植被类型土壤水分差异和土壤水分的年际变化特征, 对陕西省绥德县境 内的农地、天然草地、人工柠条林、人工侧柏林、人工油松林、人工油松侧柏混交林地0~10 m 土壤剖面的土壤水分含量进行了测定与分析。农地土壤约在3 m 以上、其他植被类型约在 2 m 以上土层的土壤含水量随年降雨量的大小存在年际变化, 且农地土壤含水量显著高于其 他植被类型, 其他植被类型间无显著性差异。0~2 m 土层农地土壤水分在不同测定年份始终在易效水以上, 但其他植被类型的土壤水分随降雨量的不同变化于难效- 无效水与易效水之间。农地3 m、其他植被类型约2 m 以下的土壤含水量无显著性年际变化。农地与天然草地 土壤含水量显著高于其他人工林植被, 但二者含水量之间无显著差异, 土壤水分都属易效水 范围。人工柠条灌木林土壤水分显著低于其他植被类型, 人工侧柏林、人工油松林和人工油 松侧柏混交林之间土壤含水量无显著性差异。人工柠条林土壤水分属于难效-无效水范围, 人工乔木林接近难效-无效水范围。     

岷江上游干旱河谷区阳坡土壤性质空间分异特征

通过现场调查取样和室内理化试验,定量分析了岷江上游干旱河谷区阳坡土壤性质的空间变异特征,结合已有植被格局进行了区域土壤植被系统综合分析.研究结果表明:岷江上游干旱河谷区阳坡表层土壤粘粒含量极低,>0.25 mm颗粒占45.2%;土壤微团聚体中表层<0.002 mm的部分存在向下淀积或流失现象;pH值偏高,土壤N、P养分处于缺乏状态,且有效养分含量极低,土壤肥力水平低;土壤性质水平分异图显示:坡上部的疏林地土壤肥力高于其他土地利用地块,相对新植林地而言,靠近阴坡的疏林地植被恢复潜力更大.     

不同生境下砂蓝刺头(Echinops gmelini)形态结构及生物量分配特征北大核心CSCD

砂蓝刺头(Echinops gmelini)是沙区常见一年生草本,具有繁殖比例高、密度高和生长速度快等特征,是研究区春季和早夏季节植物群落组成中最重要的草本植物。沙区人工植被演替过程中,群落中砂蓝刺头个体构件形态和生物量分配特征及其对土壤生境恢复的指示意义是本研究目的。分析了不同植被恢复阶段的沙地中(2010年铺设草方格、始植花棒、始植油蒿和1989年始植柠条与油蒿的固沙区,分别为生境1、2、3和4)砂蓝刺头构件形态及生物量分配特征。结果表明:(1)人工植被建立早期,初步稳定的沙面条件有利于砂蓝刺头的生长,而随着人工植被建立时间的增长呈现出种群衰退的趋势。4个生境间砂蓝刺头在株高、基径、根长、花序数及各器官生物量方面均差异显著(P<0.05),其大小关系是生境2>3>1>4。(2)不同生境地上-地下生物量间均为等速生长关系,且存在共同相关生长指数1.036,支持等速生长假说;地上-叶生物量间具有共同异速生长指数(0.874,异速生长关系);营养体-繁殖生物量间均表现出α>1异速生长关系,即繁殖生长资源的积累速率快于营养体生长。(3)株高、花序数与地上部分生物量间具有显著或极显著的正相关关系,表现出较好的协同变化趋势。总之,不同生境间砂蓝刺头形态结构及生物量特征具有明显差异,而构件生物量间相关生长关系的一致规律性及较稳定的繁殖生物量分配,有利于其适应异质生境并完成生长发育。     

塔克拉玛干沙漠腹地人工绿地风沙土的土壤酶活性研究

在极端干旱的塔克拉玛干沙漠腹地,利用咸水(矿化度4~5 g·L^-1)灌溉建立人工绿地后,受植被和各种人为措施的影响,风沙土内部性质发生了一系列的变化,土壤酶活性也发生了变化。1998年对不同种植时间、不同植被类型的样地布点采样,采样深度0~10 cm和10~50 cm。分析测定了转化酶、蛋白酶、H₂O₂酶、脲酶、中性磷酸酶、碱性磷酸酶活性,结果表明:①分析测定的6种酶活性随着植被建立时间的增长而明显增强;②相同种植时间不同植被类型的样地土壤酶活性有差异,如:相同种植时间,蔬菜地土壤酶活性要高于其他样地;③表层土壤酶活性高于下层,表明土壤酶活性随剖面深度下降而减弱;④通过相关性分析表明,土壤酶活性与有机质、氮、磷、微生物数量相关性显著;⑤通过与其他沙区土壤酶活性的比较,塔克拉玛干沙漠腹地土壤酶活性要相应低于其他沙区的流动和固定沙丘。     

中亚热带红壤丘陵区松林生态系统表层土壤活性有机碳空间分异规律

土壤活性有机碳在指示土壤碳库平衡、表征土壤肥力与质量、衡量土壤微生物生长等方面具有重要意义。本文对中亚热带红壤丘陵区松林生态系统93个表层（0～20cm）土壤样品的活性有机碳空间分布特征及其与地形、植被和土壤特性的关系进行了深入分析。结果表明：表层土壤活性有机碳的平均值为1.92g/kg,占土壤有机碳的29.18%,变...     

植被作用下土壤干化的反馈效应 及相关问题讨论

黄土高原普遍发生的植被作用下的土壤干化现象, 从一个独特角度恰当反映了环境对植 被的限制作用。由于人工林草植被不同于天然植被, 其负反馈调节机制脆弱, 这种植物生长用水 与环境供水之间的矛盾表现, 使人工林草植被生长滞缓, 稳定性下降, 甚至导致其衰亡, 并对后续 深根性植物的生长发育一般起到显著的抑制作用。但是, 后续天然植被或者浅根性植物却仍然能 够继续良好发育。显然, 植被作用下的土壤干化, 对追求一定的经济目标来说有其不利性, 但对于 防止土壤侵蚀并不一定就产生负面影响。需要根据经营目标区别对待人工林草植被的稳定性。人 工林草植被的自然化过程研究是有关生态恢复的一个有意义的命题。     

腾格里沙漠东南缘固沙灌丛林土壤理化性质及分形维数

以腾格里沙漠固沙灌丛林为研究对象,选择大、中、小沙丘的迎风坡、丘顶和背风坡为研究样地,调查不同沙丘微地形土壤理化性质和土壤粒径分布的分形特征,阐明沙丘大小和微地形差异对固沙灌丛林土壤理化性质和土壤分形维数分布的影响规律。结果表明：（1）土壤含水率和全碳含量均表现为背风坡中部显著高于丘顶;土壤容重表现为迎风坡中部、丘顶和背风坡底部显著高于背风坡中部,而迎风坡底部居中;沙丘微地形对土壤pH和电导率均无显著影响。土壤容重表现为大、中沙丘显著高于小沙丘;土壤电导率表现为中、小沙丘显著高于大沙丘;沙丘大小对土壤含水率、pH和全碳分布均无显著影响。（2）土壤粉粒（2—50 μm）含量表现为迎风坡底部>背风坡底部>迎风坡中部>丘顶,而土壤极细砂（50—100 μm）含量表现为背风坡底部显著低于迎风坡中部和丘顶,土壤细砂（100—250 μm）含量表现为丘顶显著高于迎风坡底部和中部。大、中沙丘土壤颗粒组成以土壤粉粒和极细砂为主,而小沙丘则以土壤细砂为主。（3）土壤分形维数介于2.59—2.78,表现为迎风坡底部显著高于背风坡底部,其他3个微地形生境居中,而且大沙丘显著高于中沙丘,而小沙丘居中。（4）粉粒含量越高,土壤电导率和全碳含量越高;极细砂含量越高,土壤电导率越低;砂粒含量越高,全碳含量越低;土壤细砂含量越多,分形维数越大。沙丘大小、微地形对土壤理化性质及分形维数的作用效果存在较大的差异性,需要根据沙丘大小和微地形来开展人工林建设和生态效应评价。     

腾格里沙漠东南缘不同类型沙丘的微生物学特性

我们在腾格里沙漠东南缘的-碗泉-甘塘地区采样进行了土壤微生物研究。这个地区位于半荒漠灰钙土地带^[1]。气候特点是雨量稀少, 年平均降雨量203毫米左右, 分布不均匀, 多集中于7、8, 9三个月。蒸发量为降雨量的11-40倍。夏季酷热, 年温差悬殊, 最高气温37℃, 冬季最低气温-25℃, 日温差也很大, 土壤表层尤为明显, 沙面最高温度达74℃。风多且大, 每年≥5米/秒的起沙风约有200天。土壤瘠薄, 有机质缺乏, 水分含量少, 土壤淋溶作用弱, 虽不受地下水的影响, 但土壤剖面中可溶盐也逐渐累积。植物稀少, 仅有的植物主要是草本植物和多年生的半灌木和灌木。     

河西走廊新月形沙丘表层沉积物的理化性质

沙丘表层沉积物的理化特征是风沙地貌研究的重要内容。选取了河西走廊沙漠中部戈壁地表发育的新月形沙丘、灌丛沙丘及附近的湖相沉积物和戈壁表层沉积物的38个样品，对其物理性质（平均粒径、分选程度、峰度、偏度）和化学性质（常量元素和微量元素）进行分析。结果表明：河西走廊新月形沙丘表层沉积物粒度以中沙为主（21.65%~57.39%），其次是细沙（23.22%~52.96%）；平均粒径为0.27~0.43 mm，大于其他沙漠。分选性以中等较好为主，粒度曲线近对称，峰度中等。常量元素以CaO和SiO₂为主，分别为5.55%和66.12%；微量元素含量在同一沙丘具有相似性，但不同的沙丘之间的含量有所差异。     

科尔沁沙地人工林下结皮发育对表土特性影响的研究

通过野外取样和室内分析相结合,对科尔沁沙地不同生长年限人工林下土壤结皮的理化性质及结皮发育对表层土壤特性的影响进行了初步研究。结果表明,3 a、15 a生杨树林下分别发育了物理结皮、地衣结皮和苔藓结皮,15 a、25 a生樟子松林下均发育了苔藓结皮,结皮的厚度、紧实度、水分、粘粉粒含量及全效、速效养分等随物理结皮向苔藓结皮的发育依次增加。同时,结皮的存在增加了其下层土壤颗粒组成中的极细沙和粘粉粒含量,富集了结皮下土壤的有机质、全N、全P、速效N、速效P等养分,而且结皮对下层土壤的这些影响作用从物理结皮、地衣结皮到苔藓结皮呈逐渐增长的趋势。同一结皮下土壤粘粉粒含量、养分含量在0—5 cm范围内由表及里呈递减趋势,但均高于对照无结皮层相对应的值。25 a生樟子松林下发育的苔藓结皮及其下层土壤的理化状况明显优于其他人工林下结皮的情况。     

古尔班通古特沙漠南部风沙土性状在沙垄尺度上的空间变异

在新疆古尔班通古特沙漠南部纵向沙垄上,按5 m×5 m的网格采集浅层风沙土组合样品184件,调查植被样方100个,并测试了风沙土质地、pH、盐分、含水量、全N含量和有机质含量等理化性状。研究发现:受沙垄地貌和植被格局的影响,风沙土性状具有中等到强烈的空间相关性,空间依赖范围(变程)介于21.3~74.8m,大致对应着单一沙垄宽度或垄间地-沙垄-垄间地的地貌单元宽度。利用地统计分析求得不同取样尺度上的分维D。风沙土质地(粒径、平均粒径、分选系数)和盐分(电导率)及养分(有机质和全N含量)在0~40m的取样间隔下,D较大,空间变异程度基本处于中高水平;在90~150m的取样间隔下,D骤减,空间异质性大大增强。风沙土含水量的空间变异强度曲线为几段式形态,并且分维依次递减。     

古尔班通古特沙漠纵向沙垄植被空间异质性

在古尔班通古特沙漠南部纵向沙垄上按5 m×10 m的网格测度植被样方100个,采集浅层风沙土样品184件。调查发现,乔灌木层片和草本层片的分布及相互关系明显受沙垄地形影响,并且在干旱环境下种群间的竞争和空间上的互补使两层片生态优势度具有显著的相关性。地统计分析结果显示,纵向沙垄上植被空间异质性表现为木本层片的物种多样性呈斑块状分布,草本层片物种多样性呈现平行沙垄的带状结构和斑块结构叠加的特点,而植被盖度则在垂直沙垄走向的方向上具有强烈的梯度性变化。和沙垄土壤理化性质空间格局特征相对比,植被盖度及物种多样性与风沙土浅层含水量在自相关空间（变程）及空间异质性程度上比较接近。这是纵向沙垄小生态系统中草本植物和浅层土壤水分耦合关系在空间上的反映,也是木本植物对水分和土壤资源在小尺度（m）上竞争及中小尺度（10～100 m）上互补的结果。     

库布齐固定沙丘土壤微生物生物量的垂直分布研究

对库布齐固定沙丘土壤微生物生物量的垂直分布研究表明:①好气性细菌生物量的垂直分布是0~0.5cm(结皮层) > 0.5~10cm > 60~70cm > 30~40cm > 150~160cm,好气性细菌生物量的峰值在0~0.5cm(结皮层);②芽孢型细菌生物量的垂直分布是0.5~10cm > 0~0.5cm > 60~70cm > 30~40cm > 150~160cm,芽孢型细菌生物量的峰值在0.5~10cm;③厌气性细菌生物量的垂直分布是30~40cm=60~70cm > 0~0.5cm=0.5~10cm=150~160cm,厌气性细菌生物量的峰值在30~40cm和60~70cm;④丝状微生物生物量的垂直分布是0~0.5cm(结皮层) > 0.5~10cm > 30~40cm > 60~70cm > 150~160cm,丝状微生物生物量的峰值在0~0.5cm(结皮层);⑤库布齐固定沙丘土壤微生物生物量、土壤酶活性和养分含量的垂直分布相一致,均随土层深度增加而递减,具有明显的层次性。     

科尔沁沙地两种固沙灌木林地土壤理化性质和酶活性比较

小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)和差不嘎蒿(Artemisia halodendron)是科尔沁沙地典型的固沙灌木,它们在退化沙地的恢复过程中起着重要的作用。本研究对这两种灌木林地表层土壤理化性质和酶活性进行了比较。结果表明:小叶锦鸡儿比差不嘎蒿对沙丘土壤理化性质和酶活性的改善作用较大。其中,小叶锦鸡儿林地土壤黏粉粒含量比差不嘎蒿高3倍左右,土壤含水量是差不嘎蒿的1.31倍,土壤有机碳和全氮分别是差不嘎蒿的1.35和1.36倍,土壤过氧化物酶和脲酶活性分别是差不嘎蒿林地土壤的2和3倍。科尔沁沙地流动沙丘中种植小叶锦鸡儿和差不嘎蒿后,两种灌木均能改善沙丘土壤理化性质和酶活性,但是其改善能力存在一定差异,总体来说,在退化沙地土壤肥力和生物活性的恢复方面,小叶锦鸡儿的优势高于差不嘎蒿。     

Changes in soil and vegetation on moving sand dunes after exclosure in Horqin Sandy Land, Northern China

In the semiarid Horqin Sandy Land of northern China, land desertification is the main causation in vegetation degradation and formation of moving dunes. A study was conducted from 1996 to 2005 to monitor the changes of vegetation characteristics and soil properties after moving dunes were fenced. The changes were compared between moving sand dunes with exclosure and without exclosure to evaluate the effectiveness of vegetation and soil restoration after exclosure establishment. The results show that exlosure establishment facilitated the colonization and development of plant species by ameliorating stressful environmental conditions. Species diversity, average coverage, and plant density significantly increased after exclosure of moving sand dunes along sequence compared with sand dunes without exclosure. Vegetation recovery on moving sand dunes accelerated by exclosure resulted in significant changes in soil properties including increased silt and clay contents, organic C and total N and decreased sand content, especially at the 0-5 cm depth. The results implied that moving sand dunes can be rapidly fixed by construction of exclosure.     

腾格里沙漠不同类型沙丘土壤水分含量与地形-植被因子关系研究

土壤水分是沙区主要的生态限制因子,其分布受气候、地形和植被等众多因素的影响。以腾格里沙漠沙坡头地区3种类型的沙丘（固定沙丘、半固定沙丘和流动沙丘）为研究对象,利用方差分析和冗余分析（RDA）等方法对沙丘不同部位和不同深度土壤水分的分布特征及其与地形-植被因子之间的关系进行了综合分析。结果表明：（1） 不同类型沙丘上0~300 cm的土壤水分随着深度的增加而增加,表层土壤水分的波动程度大于中层和深层。（2） 固定沙丘不同部位及不同深度的土壤水分之间没有明显的差异,半固定沙丘和流动沙丘迎风坡与丘底的土壤水分高于背风坡和丘顶。（3） 固定沙丘上的土壤水分受地形-植被因子的影响较半固定沙丘和流动沙丘小,影响固定沙丘土壤水分的主要因子有坡向、高差和灌木多度。（4） 地形-植被因子与研究区绝大多数半固定沙丘和流动沙丘的土壤水分均有负相关关系。研究揭示了腾格里沙漠土壤水分的分布规律及其与地形-植被因子的关系,对制定相应的防风固沙措施以及建立科学合理的植物固沙模式有积极的指导作用。