风沙活动对人工梭梭(Haloxylon ammodendron)林土壤碳氮含量的影响

风沙活动及其物质输移是关键的陆地地表过程,对沙地生态系统影响显著.以石羊河下游民勤县不同林龄人工梭梭(Haloxylon ammodendron)林为研究对象,研究了固沙造林对0-1m深度土壤碳氮含量的影响以及风蚀和降尘引起的碳氮含量变化特征,探讨了风沙活动对人工梭梭林土壤碳氮库的影响.结果 表明:35 a人工梭梭林0...     

石羊河下游人工梭梭林土壤呼吸变化特征及其与水热因子的关系

土壤呼吸不仅是反映土壤生物活性的重要指标,也是全球碳循环研究中备受关注的热点问题。在地处典型干旱区的石羊河下游,以流动沙丘和去除土壤结皮人工梭梭林为对照,采用LI-8100土壤碳通量监测系统研究了栽植约40 a、30 a、10 a和5 a的人工梭梭林生长季和非生长季的土壤呼吸日变化,并分析了土壤水分和温度对土壤呼吸的影响。结果表明：（1）不同林龄梭梭林生长季和非生长季土壤呼吸速率的日变化均为明显的单峰曲线,且呈现出一定的波动性,日最大排放速率出现在12:00～14:00时,最小值出现在8:00时左右。（2）梭梭林营造和去结皮处理显著提高了沙漠土壤呼吸速率,而且不同林龄土壤呼吸速率大体上随着种植年限的增加而递增,表现为MC >40 a>30 a>10 a>MS >5 a,非生长季表现为MC >40 a>10 a>5 a>30 a>MS。（3）不同林龄梭梭林土壤呼吸速率均具有明显的季节变化特征,生长季（8 月）的土壤呼吸作用明显强于非生长季（1月）。（4）相关性分析表明,生长季和非生长季土壤呼吸均与0～5 cm土壤水分显著相关,且均呈二次曲线关系,分别为Y =-0.205 8X ²+0.946 5X-0.316 6（R ² =0.506 ²,P= 0.041 7）和Y= 0.118 7 X ²+0.156 3X+0.118 8（R ²=0.675 7,P =0.001 1）;但与10 cm土壤温度的相关性不显著,土壤水分是影响人工梭梭林土壤呼吸的关键因素。该研究进一步证明了人工梭梭林的营造有效改善了沙漠土壤的生物活性,提高了土壤碳通量水平,以土壤结皮破坏为基本特征的人工梭梭林退化和沙漠化必然在短期内加剧碳排放。因此,需要在沙漠地区合理营造人工林,并在造林和林业管理过程中注意保护土壤结皮,以减少CO²排放。     

珠海淇澳岛红树林、互花米草沼泽和光滩土壤有机碳含量及其影响因素

于2018年6月2~5日,在珠海淇澳岛不同林龄的无瓣海桑(Sonneratia opetala)群落区、秋茄(Kandelia obovata)群落区、桐花树(Aegiceras corniculatum)群落区、无瓣海桑+桐花树群落区、无瓣海桑+木榄(Bruguiera gymnorrhiza)群落区、互花米草(Spartina alterniflora)沼泽和光滩中,调查植物的群落特征,采集0~15 cm和15~30 cm深度土样,测定土样的有机碳含量,分析其主要影响因素。研究结果表明,随着林龄的增长,无瓣海桑群落下0~15 cm深度土壤有机碳含量逐渐增大;无瓣海桑+木榄群落下0~30 cm深度土壤有机碳含量最大,秋茄群落区、无瓣海桑+桐花树群落区、15 a林龄的无瓣海桑群落区、10 a林龄的无瓣海桑群落区、桐花树群落区、5 a林龄的无瓣海桑群落区、互花米草沼泽和光滩0~30 cm深度土壤有机碳含量依次减小;在各采样地,随着土壤pH增大,0~30 cm深度土壤有机碳含量减小;随着土壤全氮含量增大,其也增大;总植物密度是影响0~30 cm深度土壤有机碳含量的主要因素。     

安庆沿江退耕还湖18年的湿地土壤生物化学性质研究

以安庆沿江农田不同退耕还湖方式——低坝高网式水产养殖和湿地自然恢复区的湿地土壤为研究对象,并以邻近的水田和旱地土壤作为参照,研究退耕还湖后湿地土壤生物化学性质变化.结果表明,退耕还湖18a(1991～2009年)后,在湿地自然恢复区,湿地土壤(深度为0～30 cm)微生物量碳含量、土壤磷酸酶活性和过氧化氢酶活性增大,土壤脲酶活性和蔗糖酶活性减小;由水田退耕18a的湿地亚表层土壤(深度为15～30 cm)脲酶活性和表层土壤(深度为0～15 cm)过氧化氢酶活性与由旱地退耕18a的湿地无明显差异,由水田退耕18a的湿地表层土壤脲酶活性和亚表层土壤过氧化氢酶活性、表层和亚表层土壤微生物量碳含量、蔗糖酶活性和磷酸酶活性都明显高于由旱地退耕18a的湿地.退耕还湖18a后,进行低坝高网式水产养殖的湿地土壤微生物量碳含量、土壤脲酶活性、蔗糖酶活性和磷酸酶活性减小,而过氧化氢酶活性增大;由水田退耕18a的湿地表层和亚表层土壤微生物量碳含量与由旱地退耕18a的湿地无明显差异,由水田退耕18a的湿地表层和亚表层土壤脲酶活性、表层土壤蔗糖酶活性和亚表层土壤磷酸酶活性明显高于由旱地退耕18a的湿地,而其亚表层土壤蔗糖酶、表层土壤磷酸酶、表层和亚表层土壤过氧化氢酶活性均显著低于由旱地退耕18a的湿地.天然湿地土壤微生物量碳含量、土壤脲酶活性、蔗糖酶活性和磷酸酶活性明显低于已退耕还湖的湿地和参照农田土壤.退耕还湖后,湿地的不同利用方式及其历史利用方式影响湿地土壤生物化学性质;湿地土壤有机质等养分含量和水文条件变化是导致湿地土壤生物化学性质变化的主要原因.     

基于V__Hegyi竞争指数的绿洲边缘人工固沙植被梭梭(Haloxylon ammodendron)的种群竞争

种群动态与种内竞争是植物生态学经典研究核心,特别是对于植被组成相对简单的荒漠,对种内竞争机制的研究有助于深入理解荒漠植被的稳定机制与自组织过程。以河西走廊绿洲边缘最主要的人工固沙植物梭梭(Haloxylon ammodendron)为对象,采用空间代替时间的方法,研究梭梭种群的演变过程及种群竞争强度随建植年龄的变化。选择5个(5~10、10~20、20~30、30~40、40a)生长阶段的受人为干扰较小的梭梭种群样地,分别设置5个50m×60m样方。选用V__Hegyi竞争指数分析梭梭种群的种内竞争在时间维度上的变化规律。结果表明:研究区梭梭人工林从定植到生长20a左右,梭梭林密度减小了60%左右,生长30~40a左右的梭梭样地出现大量的更新幼苗,导致密度增加,由于梭梭幼苗和部分成年树的死亡,密度再次下降;梭梭基径越大,竞争指数越小,不同径级梭梭竞争指数大小依次为幼苗、幼年树和成年树;梭梭种群竞争强度由大到小依次为30~40、5~10、40、20~30、10~20a。     

田间滴灌入渗与蒸发条件下土壤水盐分布特征

2006年在新疆阿克苏阿瓦提丰收灌区通过田间试验,研究了滴灌入渗和蒸发条件下土壤水盐分布规律。结果表明:滴头流量增加时水平方向含水量增加,纵向含水量减小;滴头下方土壤含盐量与滴头流量成负相关关系,随着滴头流量的增加,盐分累积的深度依次减小;土壤盐分的淋洗效率和压盐深度均与灌水历时成正比;覆膜不仅对表层土壤含水量减小具有显著抑制作用,而且对表层土壤盐分累积有较好的抑制作用,不覆膜处理在0～10 cm深度处土壤盐分增加值最大,覆膜处理盐分增加值的最大值出现在20～30 cm深度处。     

汾河流域上游人工林地深层土壤干燥化探讨

以汾河上游环境生态重点治理县静乐、娄烦和岚县的近30年主要人工林杨树、杏树林为例,在14个采样点分别取0~600cm深度共820个土壤样品,测得各取样点土壤水分数据序列,分析不同林龄以及不同植被在不同地点生长期内的耗水情况。研究得出:娄烦10a龄杨树林200~400cm土壤平均含水量为9.89%,娄烦20a杨树林地200~400cm土壤平均含水量为7.88%,岚县18a龄杨树林200~400cm土壤平均含水量在7.27~8.83%之间,静乐30a龄杨树林阳坡200~570cm土壤平均含水量为9.02%、阴坡200~400cm为9.72%。表明:静乐、娄烦和岚县人工林各土壤剖面均存在干燥化现象,有中度或轻度干层发育。汾河流域上游人工林地干层发育具有普遍性,发育深度一般达到了600cm或更大深度。该区干层发育的自然现象,是降水量较少决定的。地形、植被等对干层发育有重要影响,梁峁地段人工林干层强于低洼冲沟地段,阳坡强于阴坡。从植被的适宜性角度提出汾河上游流域区作为生态建设重点地域,应遵循演替规律,科学实施退耕还林还草。在轻度干层发育区可以发展较为耐旱、低耗水的人工林;在中度干层发育区应先发展草灌为主的植被,水分条件改善后再恢复乔灌草相结合的植被。本研究为该地区的生态恢复提供了理论依据。     

隔离降雨对杉木林土壤可溶性有机碳和微生物生物量碳的影响

通过在亚热带杉木林内设置不同隔离降雨强度试验:完全隔离降雨、隔离60%降雨、隔离20%降雨和对照(自然降雨),研究隔离降雨对0~20 cm土层可溶性有机碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC)含量的影响,结果表明:0~10 cm和10~20 cm土层,除完全隔离降雨处理土壤DOC峰值出现在春季外,其他处理均出现在秋季。0~10 cm土层中完全隔离降雨和隔离60%降雨处理的土壤MBC峰值出现在春季,而隔离20%降雨和对照的则出现在夏季,10~20 cm土层各处理对应的MBC最大值分别出现在春季、夏季、夏季和秋季。随着土层加深,4种处理土壤DOC、MBC含量均显著降低。0~10 cm土层,完全隔离降雨处理的土壤DOC、隔离60%降雨土壤MBC均与土壤含水量显著正相关,杉木林土壤DOC和MBC对降水变化响应具有明显的季节性。     

不同坡向梭梭幼苗的生长状况和适应特征

以古尔班通古特沙漠南缘一年生梭梭移栽苗为研究对象,对梭梭幼苗的地上部分生长状况、蒸腾速率日变化趋势以及根系形态进行了调查,探讨不同坡向梭梭幼苗的生长和适应特征。结果表明,平地、阴坡和阳坡表层0~30 cm土壤含水量无显著差异,40~100 cm土壤含水量阳坡<阴坡<平地。梭梭幼苗同化枝生长速率和含水量均表现为阳坡<阴坡<平地,其生长速率和含水量可能与根层土壤含水量高低有关。不同坡向梭梭幼苗蒸腾速率日变化均呈“单峰型”,12:00-16:00阳坡梭梭幼苗蒸腾速率显著高于阴坡与平地。 阳坡梭梭幼苗主根不发达,侧根较多但较短;平地和阴坡梭梭幼苗根系主根发达,以单根为主。这反映出根系对相应生境下土壤水分的适应特征。     

毛乌素沙地流动沙丘土壤水分对降雨的响应

为探讨半干旱区流动沙丘土壤水分对降雨的响应,采用AV-3665R型雨量传感器、ECH₂O-5土壤水分传感器同步监测毛乌素沙地东北缘流动沙丘2013年降雨及0～200 cm深度土壤体积含水量动态,分析土壤水分含量变化特征、降雨入渗特征及降雨对土壤水的补给作用。结果表明:5-11月累积降雨399.4 mm,显著(p<0.01)影响0～200 cm深度土壤水分含量; 且0～200 cm深度土壤体积含水量较低(6.49%±1.12%)时53.8 mm降雨、较高(10.22%±1.96%)时24.2 mm降雨湿润锋能够到达200 cm; 试验期间399.4 mm累积降雨对土壤水有一定补给作用,其中45.7±14.1 mm降雨蓄存在0～200 cm深度土壤中,占同期降雨的(11.4%±3.5%,且随着时间的延长,蓄存水大部分将渗漏到200 cm以下补给深层土壤水。     

人工苹果园持续时间对土壤重金属分布的影响

以陕西渭北旱塬典型苹果园为研究对象,运用SPSS数理统计软件进行数据分析,对该区洛川县不同种植年限苹果园土壤重金属含量进行研究,试图阐明种植年限对果园土壤发育过程的影响。结果表明:该区苹果园的高投入种植管理模式,能够影响重金属在土壤中的迁移与富集,使土壤重金属含量发生明显变化。随着树龄的增加(0→60 a),在0~20,20~40、40~60 cm各土层砷含量的差异逐渐减小(4.1→0.4 mg/kg);40 a树龄果园土壤铬含量在各个土层均达最高值(分别为:87.3、89.7和94.6 mg/kg),而60 a果园则在各个土层均达最低值(分别为:76.0、79.5和73.3 mg/kg);0~20 cm,铜含量与镍含量随树龄增加呈线性递增趋势(22.9→31.7 mg/kg与29.6→31.9 mg/kg);不同种植年限果园土壤铅含量均随土层深度的增加而降低;不同种植年限果园土壤锌含量随土层深度的变化没有明显的变化规律。不同树龄果园土壤环境指标的综合污染指数均小于0.7,土壤环境质量为清洁。     

梭梭和白梭梭主根周围土壤养分的梯度分布

采用野外原位分层取样的方法,研究了古尔班通古特沙漠两个主要建群种——生长于丘间低地的梭梭(Haloxylon ammodendron)和生长于沙丘顶部流沙地上的白梭梭(Haloxylon persicum)——主根周围土壤的pH值、电导率及养分的梯度变化状况。结果显示,梭梭和白梭梭根际微区(0～1 cm)pH值均较土体(1～10 cm)低,电导率和各养分在根际微区均出现了聚集现象,最大聚集率在0～0.2 cm圈层,梭梭、白梭梭的最大根际效应R/S分别为电导率1.17、1.23,有机质2.00、2.41,全N 2.64、2.86,有效N 2.42、3.26,有效P 2.14、1.71,全P 1.14、1.12(在两种植物根围土壤变化不是很大,但也存在正的根际效应),这说明梭梭和白梭梭根际微区均有显著的养分聚集的现象。结果还显示,梭梭根围土壤各因子均较白梭梭高,这可能是梭梭和白梭梭生活在不同生境所致。R/S分析表明,除有效磷外,白梭梭根际的“肥岛”效应均较梭梭明显,这说明了越是在养分胁迫的土壤环境,荒漠灌木的“肥岛”效应越显著。     

荒漠人工固沙植被区土壤结皮斥水性发展特征

土壤结皮深刻影响绿洲边缘固沙植被区的土壤水文过程。土壤结皮斥水性是量化上述影响的潜在指标。采用滴水穿透时间（WDPT）法,研究了河西走廊荒漠边缘不同建植年限梭梭植被区固定沙丘土壤结皮斥水性的时间演变规律及影响因素。结果表明：建植20 a后,丘顶与丘间地土壤结皮出现显著斥水性（WDPT>5 s）,而丘坡土壤结皮无斥水性（WDPT<5 s）。丘顶土壤结皮斥水性与总有机碳、微生物量碳、有机碳C-H组分以及电导率显著相关（P<0.01）;而丘间地土壤结皮斥水性与黏、粉粒含量显著相关（P<0.01）。植被形成的“碳岛”及“盐岛”效应是丘顶土壤结皮斥水性形成的主要原因,而黏、粉粒在土壤表层的积聚是丘间地土壤结皮斥水性形成的主要原因。     

不同防护措施对梭梭幼苗生长和土壤水分的影响

在策勒绿洲-荒漠过渡带流动沙地对种植的梭梭幼苗采取了不同的处理措施（凋落物防护、固沙剂防护、防沙网防护和裸沙地,其中裸沙地作为对照）,研究不同防护措施对梭梭幼苗生长状况及地表100 cm内土壤含水率的影响,对恢复和重建绿洲-荒漠过渡带防护林体系具有重要意义。研究结果表明：（1）初春采用滴灌一次性供水135 L·m^-2,可以确保梭梭幼苗当年的生长需求。（2）不同防护措施下梭梭幼苗的株高、冠幅、基径、新枝长度均表现为：凋落物防护 > 固沙剂防护 > 防沙网防护 > 裸沙地,在生长末期凋落物防护下梭梭的株高、冠幅、基径、新枝长度分别达到115.7 cm、131.8 dm²、22.5 mm、73 cm。（3）不同防护措施对土壤含水率的影响比较明显,土壤含水率表现为：凋落物防护 > 固沙剂防护 > 防沙网防护 > 裸沙地,其中凋落物防护、固沙剂防护土壤含水率分别是裸沙地的1.31倍和1.16倍。因此,在极端干旱的绿洲-荒漠交错带,采用凋落物防护和固沙剂防护措施对提高沙地蓄水保墒能力和促进梭梭幼苗生长均有积极作用。     

共和盆地中间锦鸡儿人工林根系的分布特征

采用剖面法对青海共和盆地中间锦鸡儿（Caragana intermedia）人工林的根系进行调查,分析5 a、9 a和25 a根系的生物量、比根长和根长密度的垂直分布格局,同时测定土壤含水量的垂直变化。结果表明:①不同林龄中间锦鸡儿人工林的吸收根（d≤1 mm）和输导根（d>1 mm）的主要分布范围不同。5 a、9 a和25 a吸收根主要分布土层分别是10～30、10～50 cm和10～60 cm,输导根主要分布土层分别是10～50、10～60 cm和10～90 cm。②随着林龄的增加,根系的吸收根、输导根的总生物量、总比根长和总根长密度均显著增加（P<0.05）;各林龄根系中的吸收根比输导根具有更高的比根长和根长密度（P<0.05）。因此,吸收水分和养分的能力随着林龄增加而增大。③中间锦鸡儿人工林根系,尤其是吸收根的分布影响土壤水分变化,吸收根集中分布土层的土壤含水量显著降低。     

The establishment and development of Haloxylon ammodendron promotes salt accumulation in surface soil of arid sandy land

Haloxylon ammodendron, a representative C_4 succulent xerophyte and salt-secreting plant, is widely used in vegetation reestablishment programs to stabilize shifting sand, and is one of the dominant shrubs in the shelter belt used to control desertification in the desert-oasis ecotone in northwestern China. In this study, we collected soil samples in an age sequence of 0-, 2-, 5-, 13-, 16-, 31-, and 39-year-old H. ammodendron plantations to assess the effects of the shrub on soil fertility and salinity. Results show that SOC and total N concentrations increased significantly with increasing plantation age and increased 5.95-(in the interspaces) to 9.05-fold(under the canopy) and 6.15-to 8.46-fold at the 0-5 cm depth at the 39-year-old plantation compared with non-vegetated sandy land. Simultaneously, H. ammodendron establishment and development resulted in significant salt accumulation in the surface layer. On average, total soil salt content at the 0-5 cm and 5-20 cm depth increased 16.8-fold and 4.4-fold, respectively, compared with non-vegetated sandy land. The increase of total salt derived mostly from the accumulation of SO_4~(2-), Ca~(2+) and Na~+ with H. ammodendron development. The accumulation in salinity was more significant than the increase in fertility, suggesting that improved soil fertility did not limit the impact of salinization. The adverse effect of salt accumulation may result in H. ammodendron plantation degradation and impact community stability in the long run.     

准噶尔盆地南缘荒漠区梭梭维持水源初步研究

为了了解沙漠植物梭梭维持水源的利用情况,探明其对水源的利用策略,利用稳定性同位素技术定位取样,对准噶尔盆地南缘荒漠区梭梭进行了研究.结果表明,冬季,梭梭基本没有直接利用降雪;随着融雪后浅层土壤含水率的上升,梭梭明显利用浅层土壤水;梭梭利用水源中,地下水占有很大比例,这种比例在冬季和夏季最高,最高幅度可达到80％,平均占到30％左右;降雨也是梭梭利用的水源之一,在降雨后的3～5 d内,梭梭木质部δ18O值有明显趋近降雨δ18O值的趋势.因此,本研究区的梭梭维持水源有多个途径,地下水、融雪形成的浅层土壤水是其主要水源,中、大量降雨也是其利用的水源之一.     

塔里木河下游地区滴灌沙枣防护林地土壤盐分分布特征

为了研究不同滴灌措施对极端干旱区防护林土壤盐分的淋洗作用,以沙枣（Elaeagnus angustifolia）防护林作为研究对象,对塔里木河下游喀拉米吉绿洲沙枣防护林开展了灌溉与不灌溉、不同滴头距离、不同滴灌年限处理的试验。结果表明：①不灌溉林地土壤盐分含量与流动沙丘相似,流动沙丘土壤盐分分布的空间异质性大于不灌溉林地。滴灌林地土壤含盐量低于不灌溉林地。②1.5 m滴头距离处理与其他处理相比压盐碱效果显著（P<0.01）。1.5 m与3 m滴头距离处理在50 cm土体中含盐量差异达极显著水平（P<0.01）,前者比流动沙丘低30.5%～32.7%、后者比流动沙丘高17.1%～13.3%。与3 m滴头距离处理相比,1.5 m滴头距离处理产生水盐运移的“互作”影响,盐峰下移。③滴灌后的第1、2、3年,林地的土壤盐分分别下降至30 cm、50 cm和70 cm以下,基本对沙枣根系生长没有影响。随着滴灌次数增加,根系生物量逐渐增大,根系附近土壤盐分逐渐减少。滴灌能使防护林的根系分布上移,大部分在10～65 cm土层内,土层越深,林木的根系越少。④灌水季节末期,不同林龄的防护林在120 cm土体的含盐量表现为：1 a林＞2 a林＞6 a林,说明滴灌对林龄大的防护林淋洗效果更为明显;非灌溉季节里,防护林的林龄越大,其土壤盐分表聚现象越明显。     

黑龙江哈尔滨白渔泡国家湿地公园沼泽、林地和农田土壤物理、化学和生物性质差异

为了揭示黑龙江哈尔滨白渔泡国家湿地公园沼泽、林地和农田土壤物理、化学和生物性质的差异,于2018年7月25日~8月2日,在湿地公园内,在天然芦苇(Phragmites australis)沼泽、林地、旱田和水田中设置采样地,采集不同深度(0~10 cm、10~20 cm和20~30 cm)的土壤样品,测定土壤样品的物理、化学和生物指标。研究结果表明,白渔泡国家湿地公园不同采样地土壤指标存在差异;与天然芦苇沼泽土壤相比,其它采样地土壤的含水量明显偏低,土壤全氮、全磷、碱解氮和有机质含量都明显偏小,水田土壤速效磷含量偏大;天然芦苇沼泽土壤脲酶、硝酸还原酶、纤维素酶、蛋白酶和β-葡萄糖苷酶活性都高于林地和农田土壤,水田0~10 cm和10~20 cm深度土壤的硝酸还原酶活性显著高于旱田和林地;与天然芦苇沼泽土壤相比,旱田土壤小于0.25 mm的小团聚体含量偏大,而其它采样地土壤的各粒级团聚体的比例变化较小,水田土壤团聚体平均重量直径比天然芦苇沼泽和旱田土壤低。