中国退耕还草的土壤碳固持效应及影响因素

基于检索1950-2016年发表在中国知网、Google Scholar、Web of Science等数据库的文章,筛选出关于我国退耕还草工程与土壤有机碳的文献123篇(126个研究地点)。基于筛选文献,提取了农田和恢复草地的土壤有机碳含量、土壤有效养分含量、恢复时间和气候等数据735条,旨在探究我国退耕还草工程对土壤有机碳含量的影响及其主导因素。结果表明:1)农田恢复为草地后,土壤有机碳含量呈先下降后上升趋势(时间拐点约为第6年),整体上退耕还草工程使土壤有机碳含量提高了19.8%。2)土壤有机碳的正响应随土壤深度增加而减弱,且深度超过1 m时其正响应不明显。3)土壤有效氮是影响土壤有机碳恢复的主要因素,而土壤有效磷和植物功能群对其影响不大。4)沿着增加的水分梯度,土壤有机碳的恢复效果由负变正,转变阈值为25.15 (干旱指数)。总体而言,我国退耕还草工程对土壤有机碳含量的影响为正效应,此效应受环境梯度和恢复时间的共同影响。本研究能够为我国土地利用变化背景下土壤碳库管理的相关决策提供科学依据。

黄土高原坡耕地退耕还草的水沙变化特征

根据野外观测资料 ,比较不同农耕地的产流产沙与草地 ,分析了退耕还草后减流减沙效应随降雨特征、坡度以及时间变化的特征。结果表明 ,退耕还草减流减沙主要是在大雨量时 ,尤其是减流效应 ,在小雨量降雨时很弱 ,甚至不减流。退耕还草减流减沙效应随坡度的增加而增大 ,且减沙效应增长速度大于减流效应 ,退耕还草应尽快退掉 2 5°以上的坡耕地。退耕还草减流减沙在多雨和暴雨多年份以及在暴雨多的季节效应强 ,主要削减的是大暴雨、高含沙的地表径流。在任何情况下 ,退耕还草的减沙效应都明显大于减流效应。

退耕还草对土壤水分养分演变的影响

研究了高原沟壑区 1984～ 1998年种植小麦和退耕种植苜蓿期间 ,土壤水分、土壤有机碳氮含量的演变。结果表明 ,种植小麦在不施肥的条件下从 1984年到 1998年 ,0～ 30 0 cm土层水分和耕层有机碳氮含量都保持相对稳定 ,增施氮磷肥或在氮磷肥基础上配施有机肥土壤 80～ 2 0 0 cm土层水分有降低趋势 ,而耕层有机碳氮含量分别提高 14 %～ 6 0 %和 12 %～ 5 5 %。地表植被在 1984年由作物改种苜蓿后到 1998年 ,0～ 30 0 cm土层土壤水分由 1984年的 2 0 %逐渐降低至 10 % ,耕层有机碳氮含量分别增加 2 3%～ 77%和 2 0 %～ 6 8%。无论种植小麦还是退耕种植苜蓿耕层以下土层的有机碳氮含量从 1984年到 1998年变化不大。在雨养农业区 ,水分利用效率是制约土壤水分和养分呈现相反变化的重要因素。

利用年限对农牧交错带退耕还草地土壤化学性质的影响

在农牧交错带以小麦Triticum aestivum为对照,比较不同利用年限对退耕还草种植的老芒麦Elymus sibiricus草地的土壤化学性质的影响.结果表明,利用年限对老芒麦草地0～20 cm土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾含量影响较大.利用第2年和第3年的老芒麦草地的土壤有机质、全氮含量和速效磷、速效钾含量最高.一个生长季中,利用第3年的老芒麦草地土壤速效钾含量增加最多.

日喀则河谷退耕还草(林)工程实施后生态功能效应的初步分析

调查并分析日喀则地区退耕还草(林)工程实施后生态功能效应发现,退耕还草显著提高了植被总盖度和平均高度。退耕还草5年后外来物种增多,原播种老芒麦(Elymus sibiricus)的重要值降低,Shannon-Wiener多样性指数和均匀度指数均增加,说明退耕还草使植被群落趋于稳定。随退耕还草时间延长,植被和土壤碳密度总体呈上升趋势,退耕还草5年后,植被碳密度比退耕初期增加331.81g C·m^(-2)。不考虑退耕初期因耕播时施肥的影响,并以退耕还草第3年的土壤有机碳为本底值,0~30cm土层土壤有机碳密度从退耕3年后的2.74kg C·m^(-2)增加到5.06kg C·m^(-2),土壤固碳速率为1.16kg C·m-2·a-1。0~30cm土壤全氮增加到2.98kg N·m^(-2),比退耕1年和3年分别增加了1.60和1.64kg N·m^(-2)。退耕并禁牧后土壤趋于松软,地表植被覆盖物增加,土壤容重随退耕年龄延长而降低,土壤最大持水能力增大,特别是土壤0~10cm最大持水量增加显著,5年后达52.37mm,比第1年(44.48mm)高7.89mm。由于退耕还草时间较短,底层土壤容重及最大持水能力变化不大。

农牧交错带退耕还草对耕作层土壤磷、钾含量的影响

在农牧交错带以小麦为对照,研究退耕还草对土壤磷、钾含量的影响。结果表明,退耕还草后,土壤0～20cm速效磷、钾含量均高于小麦地。冰草和无芒雀麦能较好地提高土壤速效磷和速效钾的含量。老芒麦与无芒雀麦混播(3∶1)可以明显提高土壤速效磷含量。无芒雀麦与冰草混播(3∶1)可以较好地提高土壤速效钾含量。

植物篱模式下小流域退耕还草生态农业可持续发展模式研究

坡耕地是泥沙的主要策源地,虽然25°以上的坡耕地属于国家政策明令退耕区,但由于多数山地农业种植区存在耕地面积不足、农业燃料、饲料紧缺等问题,致使经济发展、农业生产生活与水土保持之间存在资源竞争的矛盾。基于此,提出采用等高固氮植物篱综合技术体系应对这一问题,在此基础上构建了适合小流域在进行25°以上坡耕地退耕还草后生态农业可持续发展的经济模式,并分析了该模式的效益,结果表明,采用植物篱技术进行退耕能够有效地促进山区生态农业的可持续发展。

农牧交错带退耕还草对土壤微生物量CN的影响

在农牧交错带以小麦为对照,研究了退耕还草对土壤微生物量C、N的影响。结果表明,0～20cm土层微生物量C、N的大小顺序为:混播草地>相应的单播草地>小麦地。不同单播处理对土壤0～20cm微生物量C、N影响明显。无芒雀麦+冰草(1∶1)在增加土壤微生物量C、N方面效果较佳。一个生长季结束后,单播牧草比小麦能更好地提高土壤的微生物量C、N。

农牧交错带退耕还草对土壤淀粉酶和脲酶活性的影响

在农牧交错带以小麦为对照,研究退耕还草对0～20cm土壤淀粉酶和脲酶活性的影响。结果表明:退耕还草后,草 地土壤淀粉酶和脲酶活性都显著高于小麦地;冰草和无芒雀麦草地土壤淀粉酶活性和脲酶活性最高;老芒麦+冰草(1∶ 3)对改善土壤淀粉酶的效果较好;老芒麦+冰草(1∶1)提高土壤脲酶活性的作用较大;随着利用年限的增加,老芒麦草 地土壤淀粉酶活性和脲酶活性均呈先增加,后降低的趋势。

农牧交错带退耕还草对土壤物理性状的影响

农牧研究交错带地区退耕还草对土壤物理性状的影响。结果表明 ,与小麦比较牧草对土壤容重、含水量、孔隙度和团聚体等土壤物理性状的改善作用非常明显。 0～ 2 0 cm土层 ,单播草地以冰草土壤容重最小 ,孔隙度和 >0 .2 5 mm团聚体总数最大 ,而混播草地则以无芒雀草 +冰草的土壤容重最小 ,而孔隙度和含水量最大。

退耕还草区农业生态系统能值动态分析——以甘肃省镇原县北庄村为例

以甘肃省镇原县北庄村为例,应用H.T.Odum能值分析方法,分析退耕还草前后农业生态系统的能值变化。结果表明,退耕还草后北庄农业生态系统的净能值产出率提高了35.14%;环境负荷力降低8.31%;系统可持续发展性指标提高47.38%;系统稳定性指数也由0.809提高到1.015。退耕还草对北庄农业生态系统生产力的提高和系统的可持续发展起到了积极的作用。但农牧系统耦合度降低了41.74%,应采取措施提高农牧系统耦合度,实现农业生态系统平衡发展。

金沙江流域退耕还草地水土保持效益分析研究

为评价牧草在防止水土流失上的作用,2001年在金沙江流域退耕还林还草综合配套技术试验示范区建立了径流观测场。3年的试验结果表明:林草复合模式能有效地控制水土流失,其植被覆盖能显著地降低径流速度而增加雨水入渗,减少径流和侵蚀量。退耕还草后,土壤养分流失减少,土壤体积质量(容重)降低,土壤理化性质改善,由于牧草能截获流失的养分,试验区具有更高的草地生产力。

四川省坡耕地退耕还草与农业综合开发的探讨

四川省位于长江上游 ,水土流失面积约 2 0万km2 ,是长江上游乃至全国水土流失最严重的地区。四川省 2 5°以上坡耕地面积达 76 .9万hm2 ,坡耕地严重水土流失已成为长江泥沙的重要来源。为在退耕还林还草以后 ,农民退耕不减收 ;在提高生态效益的同时 ,稳定提高经济效益 ,必须综合治理现有坡耕地。结合四川实际情况 ,就退耕还草、种草养畜等有关情况 ,重点进行了论述 。

宁南退耕还草区近地面的湍流通量特征研究

根据Monin-Obukhov相似性理论,运用空气动力学方法和能量平衡法,结合2002—2003年小气候资料,分别分析了宁夏南部山区(下称宁南)退耕还草区湍流通量和地表通量(净辐射、感热、潜热和土壤热通量)的分布和季节变化特征,为宁南退耕还草区陆面过程的认识、数值模拟和气候分析提供理论参考依据。

基于GIS的退耕还草专家系统的研制与开发

适宜草种的选择在退耕还草决策中起着重要作用,依据牧草生物学特性和牧草与诸气象因子之间的关系确定牧草的适宜分布区间能够为退耕还草工作提供决策支持。该研究利用地理信息系统(GeographicInformationSystem,GIS)和牧草生长适宜度模型相结合,采用模糊逻辑推理机制开发了退耕还草决策支持系统,用户可以查询到甘肃省任意一点的气象信息、土壤信息和草原类型,咨询到适宜种植的牧草品种及其栽培管理技术,系统还将22种牧草的适应性分布成图。样本运行结果表明,系统具有较好的决策功能,可以为甘肃省的退耕还草工作提供决策支持。

农牧交错带退耕还草地土壤风蚀影响因子分析

使用对比、回归分析和主成分分析的方法,研究影响农牧交错带退耕还草地土壤风蚀的因子。结果认为,试验地区土壤在3月～5月间潜在风蚀最强,相同气候条件下,退耕还草地比农田受风力侵蚀的几率低;被试范围内随土壤体积质量、植物基盖度、留茬高度、地表粗糙度和土壤非侵蚀性团聚体含量的增加,风蚀强度均呈下降趋势;构建的2个相互对立的土壤风蚀影响因子中,对土壤风蚀的影响最大的是留茬高度因子,其次为地表粗糙度因子。

农牧交错区退耕还草与粮食自给问题研究

针对农牧交错区面临的主要生态问题、当前及退耕还草后面临的粮食问题,提出了该区退耕还草后提高粮食自给能力的基本对策:改造基本农田,强化农牧结合,建立农业"三元"结构体系,充分应用现代旱作农业技术,发掘退耕还草后剩余农田粮食生产潜力。

金沙江流域退耕还草对土壤物理性质的影响

在金沙江流域云南省昭通市彝良县海拔2000m的半山区进行，在坡耕地建立了不同组合模式的退耕还草试验，通过持续两年的试验，实地观测和分析了不同混播牧草组合草地的土壤物理性质。结果表明，多年生黑麦草和白三叶混播组合的植被覆盖度和生物量均高于其它混播组合。人工混播草地与撂荒坡地相比较，土壤含水量增加4．07％-13．13％，毛管孔隙度增加3．84％-28．35％，土壤容重减小0．3-0．46g/cm^3，土壤渗透速率提高0．83-2．64mm/cm，土壤完全崩解时间延长219-583h。容重和总孔隙度间的相关性最强，R^2=0．5795；毛管最大持水量与毛管孔隙度间相关系数为R^2=0．8909，土壤饱和持水量与总孔隙度之间的相关系数为R^2=0．6075。退耕草地具有良好的水土保持作用。

农牧交错带退耕还草的生态经济效益与技术措施的探讨

根据在农牧交错带退耕还草的试验结果,结合国内外相关研究,探讨了农牧交错带退耕还草的生态、经济效益,归纳提出了农牧交错带退耕还草的4项关键技术措施。

利用年限对农牧交错带退耕还草地土壤物理性质的影响

在农牧交错带以小麦为对照,比较研究不同利用年限对退耕还草种植的老芒麦草地土壤物理性质的影响.结果表明,随利用年限增加,在0～30 cm范围内,老芒麦草地土壤体积质量呈现先降低后增加,土壤含水量、孔隙度呈现先增加后降低的趋势.利用第2年的老芒麦草地土壤体积质量最小、孔隙度最大,利用第3年的老芒麦草地土壤含水量最大.利用年限对0～120 min内的老芒麦草地土壤渗透性影响不大.不同利用年限老芒麦草地首30 min渗透率大小顺序为:第2年>第1年>第3年>第4年,利用第2年的老芒麦草地通过渗透截留降水的能力较强.一个生长季后,不同利用年限的老芒麦草地土壤含水量、孔隙度和体积质量分别比小麦地平均提高3.86%、1.53%和降低6.07%.