新疆准噶尔盆地典型荒漠区不同景观植被对土壤养分的影响

在群落演替的不同阶段,土壤与植被之间存在不同的互动关系。在新疆准噶尔盆地南缘,选择荒漠-绿洲交错区、沙漠边缘、沙漠腹地典型景观类型取样,监测不同景观条件下土壤水分、土壤有机质、全氮、全磷和植被盖度。结果表明,不同景观植被盖度、土壤水分、土壤养分含量存在显著的差异性(P0.5)。土壤水分含量、植被盖度、土壤养分含量表现为荒漠-绿洲交错区沙漠边缘沙漠腹地的变化趋势;土壤含水量由荒漠-绿洲交错带10.4%递减到沙漠边缘5.8%、沙漠腹地3.5%;植被盖度、土壤养分含量随土壤类型由荒漠灰钙土向风沙土过渡,呈现显著的下降趋势。在相同土壤属性情况下,植被盖度与土壤有机质、土壤全氮之间存在显著的线性正相关关系,表明不同区域内植被在一定程度上影响土壤养分的积累。     

生物结皮恢复过程中土壤生态因子分异特征

对新疆古尔班通古特沙漠生物结皮恢复过程中土壤因子的动态变化进行关联性测度、方差分析、相关性分析相结合的定量研究,着重分析结皮恢复年限对土壤微生物数量、养分、盐分、土壤酶的影响,有机质与土壤盐分、pH值、土壤酶的线性关系及土壤生态因子间的相关性。结果表明：相对于土层深度,有机养分、土壤酶等生态因子与生物结皮恢复年限的联系更加紧密。结皮恢复年限对全P、全K、有机质、脲酶、真菌的影响极显著（P<0.01）;对速效P、速效K、全N、总盐、中性碱性磷酸酶、蛋白酶的影响显著(P<0.05)。随结皮恢复年限的增加,结皮层和结皮以下土层中有机养分、土壤酶均有不同程度的增加,逐步具备较高的生物学活性,沙土性状变化较快,渐渐形成抗风蚀、抗干扰能力较强的地衣苔藓结皮。结皮恢复过程中pH值与有机质呈显著线性负相关（R2＝0.701,P<0.05）,土壤盐分与有机质存在线性正相关（R2＝0.653）,但显著性不强（P>0.05）。电导率、脲酶、碱性磷酸酶、中性磷酸酶、蛋白酶与有机质存在极为显著的线性正相关（R2分别为0.888、0.993、0.958、0.948、0.911,P<0.01）,土壤生态因子的协调发展和紧密配合促进了生物结皮的恢复。     

煤矸石山不同植被恢复模式对土壤养分的影响——以山西省河东矿区1号煤矸石山为例

对2009-2011 年山西省河东矿区不同植被恢复模式下土壤养分进行了检测分析,并对其环境影响因子进行了研究.结果显示：(1) 随着矸石山植被恢复年限的增加,煤矸石山地温显著降低,植物多样性增加,盖度和生物量不同程度提高.(2) 经过3 年植被恢复的矸石山土壤速效磷和速效钾的改良效果达到全国土壤普查3 级水平;恢复土壤碱解氮和有机质含量为11.94 mg·kg^-1和7.69 g·kg^-1,改良效果不显著.紫穗槐模式对土壤速效磷的改良效果较好;紫穗槐-高羊茅-紫花苜蓿模式有利于碱解氮的积累;高羊茅-紫花苜蓿模式对速效钾和有机质的改良效果最佳.(3) 矸石山坡度和地温与土壤养分呈显著负相关;紫花苜蓿盖度与碱解氮、速效钾和有机质含量呈显著正相关;植被平均生物量和高羊茅盖度的提高有助于土壤养分的改良效果.煤矸石山植被恢复宜采取以草开路,在生态环境条件有所改善基础上,走草、灌、乔相结合的构建模式.     

阿拉善荒漠草地恢复初期植被与土壤环境的变化

对阿拉善荒漠草地恢复初期(1998-2001)植被特征和土壤养分的变化进行了研究。结果表明:草地恢复过程中,植被的盖度和生物量比封育前分别增加272%~536%和44.39%~305.3%。植被的恢复使土壤理化性质发生了变化,与封育前相比土壤中有机质、全N、速效K以及细砂、特别细砂和粘粒含量显著增加;速效N、速效P降低。土壤有机质、全N和全P的含量与土壤中<0.05 mm颗粒和速效K含量呈极显著正相关,并且前三者之间也呈极显著正相关(P<0.01)。     

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。     

以数码照相法估算生物土壤结皮盖度

生物土壤结皮(BSC)是由藻类、地衣、苔藓和土壤中微生物形成的一类有机复合体,是干旱荒漠地区主要的地表覆被类型。由于藻、地衣和苔藓呈非连续性斑块状分布,准确估算它们的盖度比较困难。传统的估算方法主要是样方法和遥感影像法,样方法在野外操作中虽然比较精确但是费时,遥感影像法虽然快速但是误差大。本文试图通过数码照相法获取BSC地表分布信息,然后利用最大似然监督分类法对苔藓结皮、地衣结皮和藻结皮盖度进行分类计算,并用野外原位调查进行验证。结果表明,本文采用的照相法与传统样方法的相关性达到了94.45%,照相法可以有效地用于BSC盖度的估算,提高了盖度估算的效率。     

放牧对阿拉善荒漠草地土壤性状的影响

对阿拉善荒漠草地不同放牧条件下土壤理化性状的变化进行了研究,结果表明:在草地基况一致的条件下,经过连续6a不同强度的放牧,0~ 20cm土层土壤容重轻牧和重牧区低于中牧区。随着放牧强度的增加,土壤颗粒组成极粗砂、粗砂和中砂含量增加,细砂、极细砂、粉砂和粘粒含量减少,过度放牧加快了土壤风蚀沙化。0~20cm土层中土壤有机C、全P的含量和C/N随着放牧强度的增加而依次降低;全N、全K、pH末发生明显变化;速效N和速效K重牧区显著高于轻牧区和中牧区;速效P轻牧区高于中、重牧区。土壤有机C与全P、速效P呈显著正相关;全P与速效N和K呈显著负相关,与速效P呈显著正相关(P<0.05)。     

岷江柏林下土壤养分特征及种群间差异分析

对现存于川西6个县的岷江柏林下土壤养分状况及其空间差异性比较研究表明，土壤表层（0～20em）有机质、全N、全P、碱解N、速效P、速效K和阳离子交换量均以马尔康居群最高，其次为金川、小金、丹巴居群，理县和茂县居群较低，土壤全K和土壤pH恰好相反，茂县居群较大，马尔康居群较小。从土壤的垂直变化看，除全K和土壤pH外，其它土壤养分均为表土层大于底土层。从相关性分析看，岷江柏林下土壤全N、全P、碱解N、速效P和CEC与土壤有机质呈极显著相关，土壤速效养分主要受全量养分控制，土壤养分指标地理空间差异较大，通过岷江柏林土壤养分指标的相关性分析，马尔康岷江柏居群土壤养分指标综合性能最好，其次为理县、金川、丹巴、小金岷江柏居群，最差的为茂县岷江柏居群。岷江柏林下养分差异是植被状况、地形条件、保护管理措施和人为干扰状况等多种因素综合作用的结果。     

准噶尔盆地南缘绿洲-沙漠过渡带“肥岛”形成过程中土壤颗粒的分形研究

通过野外调查取样和室内分析的方法研究了准噶尔盆地南缘绿洲-沙漠过渡带不同地段的梭梭灌丛土壤不同空间位置（包括灌丛下和灌丛间）的土壤颗粒分形维数的变异特征,以及分形维数与土壤机械组成、土壤养分的关系。结果表明:①土壤颗粒分形维数与土壤沙粒含量呈极显著负相关(P<0.01),与土壤粉粒和粘粒含量呈极显著正相关(P<0.01),并与土壤养分含量中的有机质、全氮、全磷呈极显著的正相关 (P<0.01),与可被植物吸收利用的速效形态养分碱解氮、速效钾、速效磷等的含量有极显著的正相关关系(P<0.01),土壤颗粒分形维数可用以表征土壤结构性状和肥力特征。②沙漠-绿洲过渡带典型空间位置的土壤粒级分布呈梯度性变化,从绿洲到沙漠1~0.25 mm的土壤颗粒体积百分比从0.4%增加到16%,而小于0.05 mm的颗粒体积百分比从76.6%减少到3.5%,土壤的粗粒组分明显增加,细粒组分明显递减,并且土壤颗粒分形维数从2.50降低到2.03。③不同粒径土粒的分布规律表现为灌丛下的粉粒、粘粒含量均大于灌丛间的,其中沙漠腹地灌丛下的表层土壤粉粒增加了1.23%,粘粒增加了0.06%;退耕还林地灌丛下土壤表层的粉粒增加了10.78%,粘粒增加了2.91%,说明梭梭灌丛能有效截获风蚀带来的微细尘埃、粘粒和粉沙,使灌丛下土壤的结构及肥力性状得以改善,形成灌丛“肥岛”。     

黄土丘陵沟壑区浅层滑坡堆积体植被演替特征及土壤养分响应

为了明确黄土丘陵沟壑区浅层滑坡堆积体植被演替特征及其对土壤养分的影响,本文选取了6个演替年限依次增加的植物群落(猪毛蒿+茭蒿、野菊花+早熟禾、杠柳+猪毛蒿、铁杆蒿+达乌里胡枝子+早熟禾、铁杆蒿+早熟禾和铁杆蒿+达乌里胡枝子),以立地条件类似且未发生滑坡坡面上铁杆蒿群落为对照,通过野外调查和室内试验,研究了物种多样性、植被盖度、地上地下生物量、枯落物蓄积量及土壤养分指标有机质、全氮、全磷含量的变化特征,并对植被特征和土壤养分指标进行相关性分析。结果表明:(1)随着演替年限的增加,Simpson优势度指数D和Margalef丰富度指数M_a呈减小-增加-减小的趋势,Shannon-wiener多样性指数H'和Pielou均匀度指数J_p呈增大-减小-增大的趋势;植被盖度、地上地下生物量、枯落物蓄积量、土壤有机质和全氮含量均呈增加趋势;(2)与对照组相比,演替初期植被盖度差异显著(P 0.05),地上生物量和枯落物蓄积量无明显差异(P 0.05),地下生物量差异极其显著(P 0.001);(3)表层土壤全氮、有机质含量与植物盖度、地上地下生物量和枯落物蓄积量均呈正相关,全磷含量仅与枯落物蓄积量呈正相关。研究结果深化了黄土丘陵沟壑区植被演替规律及土壤养分对植被恢复响应的认识,为该区浅层滑坡堆积体的治理与生态恢复提供理论指导。     

沙漠型景区游步道沿线生态环境对踩踏干扰的响应

植被是沙漠景区水土保持和防风固沙的重要屏障。选取宁夏沙坡头和黄沙古渡景区,采用既成事实法就景区游步道沿线生态环境对踩踏干扰的响应进行调查研究。结果表明:①自然状态下,踩踏干扰主要集中在道路边缘4 m范围内,但不同性质道路差异较大;②采用地表覆盖物响应指数来衡量道路沿线生态环境响应程度,在道路边缘1 m范围内各调查样区受冲击均达到非常严重的程度,只有沙坡头北区沙漠栈道调查路段地表覆盖物响应指数值全部在44.9%以下,属于中等-轻微程度干扰,这是由于栈道两侧木栏作用明显;③游客对游步道沿线沙漠植被盖度可接受改变限度为16.4%,沙漠植被覆盖率应在此水平以下,其中沙坡头北区沙漠栈道两侧植被盖度达到了难以接受程度,说明游客在沙漠中的空旷、苍凉的体验需求与沙漠生态治理之间是天然的难以调和的对立体;④游步道沿线生态环境响应强弱与道路坡度、边坡坡度、游步道两侧生态系统以及游步道宽度具有一定相关性。研究结果也表明,目前游客踩踏干扰已对沙漠景区道路沿线生态环境以及游客游憩体验产生了一定的负面影响。研究对沙漠景区景观和游步道设计、规范游客行为、建立沙漠景区环境容量预警机制、实现宁夏沙漠旅游可持续发展具有指导价值。     

干旱区生物土壤结皮对种子植物多样性的影响

通过调查古尔班通古特沙漠筑路形成的严重干扰样方与自然状态下轻微干扰样方种子植物多样性的差异,结合人为干扰生物土壤结皮样方的结果,综合生物土壤结皮土壤种子库、结皮上种子萌发、生长以及土壤养分与水分的特征,研究生物土壤结皮对种子植物多样性的影响。结果表明：完整结皮与适度干扰后结皮样方内植物多样性指数D分别为0.3296和0.5291,多样性指数H分别为0.8400和1.2957,差异均达到显著水平;严重干扰样方的多样性指数D和多样性指数H均显著低于轻度干扰样方的对应指标。说明对生物土壤结皮 “适度”干扰使其保持在早期发育阶段有利于增加种子植物多样性,而“严重”干扰使结皮变为流沙阶段会降低种子植物多样性。结皮影响种子植物多样性的机理主要在于发育后期的生物土壤结皮会降低土壤种子库,也会抑制多数种类种子萌发,夏秋季结皮深层土壤水分的减少也不利于深根植物的生存,但结皮土壤拥有相对较高的养分条件却能保证一年生短命植物生长和生存。相对于流沙,生物土壤结皮的存在有益于保持相对较高的植物多样性,这可能归功于生物土壤结皮有利于地表稳定性、以及其在防风蚀和土壤形成等方面重要的生态功能,因而,在采取 “适度”干扰措施以提高植物多样性之前需要慎重考虑可能带来的不利影响。     

Wind tunnel simulation of aeolian sandy soil erodibility under human disturbance

Inappropriate anthropogenic activities such as overcultivation and overgrazing of steppe and excessive collection of fuelwood are largely responsible for current desertification in China. However, quantitative information concerning the impacts of human disturbance on soil erosion remains sparse. This study investigated aeolian sandy soil erodibility under human disturbance by wind tunnel simulation. The fixed aeolian sandy soils were taken from an artificial vegetation protective system on mobile dunes at the southeastern edge of the Tengger Desert. The results indicate that: (1) human disturbance such as cultivation can accelerate the erodibility of the fixed aeolian sandy soil. The ratio between total soil loss from the undisturbed soil and the cultivated soil is about 0.004; (2) surface vegetation and microbiotic crust are the main factors responsible for the natural wind erodibility of the fixed sandy soil. Wind erosion rate increases with decreasing percent of the vegetation and crust cover; (3) the grain size distribution shows a higher percentage of particles in the range >1.0 mm and a lower percentage in the range <0.05 mm for the cultivated sandy soil than for the undisturbed fixed sandy soil.     

Soil restoration research advances of artificial sand-binding vegetation ecosystem in the Tengger Desert,Northern China

Soil plays an important role in desert ecosystem, and is vital in constructing a steady desert ecosystem. The management and restoration of desertified land have been the focus of much discussion. The soil in Shapotou desert region has developed remarkably since artificial sand-binding vegetation established in 1946. The longer the period of dune stabilization, the greater the thickness of microbiotic crusts and subsoil. Meanwhile, proportion of silt and clay increased significantly, and soil bulk density declinced. The content of soil organic matter, N, P, and K similarly increased. Therefore, soil has developed from aeolian sand soil to Calcic-Orthic aridisols. This paper discusses the effects brought about by dust, microbiotic soil crust and soil microbes on soil-forming process. Then, we analyzed the relation between soil formation and sand-binding vegetation evolution, in order to provide a baseline for both research on desert ecosystem recovery and ecological environment governance in arid and semi-arid areas.     

生物土壤结皮对荒漠区土壤微生物数量和活性的影响

生物土壤结皮对荒漠生态系统的维持与改良发挥着重要作用。土壤微生物可敏感地指示土壤质量,是衡量荒漠区生态健康程度的重要生物学特征,而对荒漠区生物土壤结皮与土壤微生物关系知之甚少。本研究设计了两组对比试验。一组以腾格里沙漠东南缘的1956、1964、1981、1991年的植被固沙区结皮下的沙丘土壤为对象,以流沙区和天然植被区为对照。另一组以植被固沙区人为干扰生物土壤结皮下的沙丘土壤为研究对象,以未干扰结皮下的沙丘土壤为对照。结果表明：腾格里沙漠东南缘植被固沙区的藻-地衣和藓类结皮均可显著提高土壤可培养微生物的数量和基础呼吸（P<0.05）;适度人为干扰生物土壤结皮不会显著影响土壤可培养微生物的数量和基础呼吸,而严重人为干扰结皮可显著降低土壤可培养微生物的数量和基础呼吸,指示严重人为干扰结皮可导致荒漠区土壤质量下降;土壤可培养微生物的数量和基础呼吸也因结皮演替阶段的不同而有所不同,演替晚期的藓类结皮下土壤微生物数量和基础呼吸显著高于演替早期的藻-地衣结皮（P<0.05）;土壤可培养微生物的数量和土壤基础呼吸与固沙年限均存在显著的正相关关系,随着沙丘固沙年限的增加,结皮层增厚,结皮下土壤微生物数量及基础呼吸显著增加（P<0.05）;生物土壤结皮下土壤可培养微生物数量和基础呼吸呈现显著的季节变化,表现为夏季>秋季和春季>冬季。因此,腾格里沙漠东南缘植被固沙区的生物土壤结皮提高了土壤微生物数量和活性,表明生物土壤结皮有利于荒漠区土壤及荒漠生态系统的恢复。     

沙坡头人工固沙植被生态系统土壤恢复研究进展

土壤是荒漠生态系统的重要组成部分,沙化土地的治理与恢复是人们关注的重点。沙坡头人工固沙植被区的土壤经过50 a的恢复,已得到显著的发育。结皮及亚表土层厚度随固沙年代的增加而增大,土壤颗粒组成中粘粒和粉粒含量增多,土壤容重降低,有机质和氮、磷、钾等营养元素含量增加,流动风沙土已发育成为钙积旱成土。本文探讨了降尘、生物土壤结皮和土壤微生物对土壤恢复的影响,分析土壤发育与人工植被演替的相互作用,并提出了今后的研究重点方向。     

荒漠区食细菌线虫对生物土壤结皮下土壤微生物量的影响

为探明荒漠区土壤食细菌线虫与生物土壤结皮下土壤微生物量的关系,以腾格里沙漠东南缘的人工植被固沙区生物土壤结皮覆盖的沙丘土壤为研究对象,采集藻-地衣结皮和藓类结皮下0—10 cm土样,并以每克土壤15、30、45、60、90、120、150条的食细菌线虫密度接种,以未接种线虫的土样为对照,经一段时间的培养后测定接种和未接种食细菌线虫土壤的微生物量碳和氮。结果表明：无论藻-地衣结皮还是藓类结皮下的土壤,每克土壤90条以内的土壤食细菌线虫均可显著提高土壤微生物量碳和氮（P<0.05）,但随着土壤食细菌线虫的繁殖或过量接种,其与土壤微生物量之间呈现出由正相关性向负相关性的转变;此外,结皮类型也显著影响土壤微生物量碳和氮的含量（P<0.05）,发育晚期的藓类结皮下土壤微生物量碳和氮均高于发育早期的藻-地衣结皮。因此,在腾格里沙漠人工植被固沙区藻-地衣结皮和藓类结皮下,一定密度的土壤食细菌线虫能显著提高土壤微生物量,指示适当密度的土壤食细菌线虫可促进荒漠区土壤修复和改良。     

沙坡头固定沙丘结皮层的微生物区系动态

对中科院沙坡头沙漠研究试验站的人工植被固定沙丘、红卫自然植被固定沙丘的结皮层和流动沙丘表层(0~ 05cm)中的微生物类群数量的研究结果表明:①好气性细菌数量影响着微生物总数量的变化趋势;②微生物总数量分布依次排列为:自然植被固定沙丘>1956年栽植区>1964年栽植区>自然半固定沙丘>1982年栽植区>流动沙丘;③土壤微生物类群数量与结皮层的形成、植物覆盖度和土壤含水率等因子有密切的关系;④结皮层中的微生物类群数量与流动沙丘的固定程度呈正向关系。