半干旱地区天然草地灌丛化与土壤异质性关系研究进展

回顾了半干旱地区天然草地灌丛化的成因和机理、灌丛化导致草地土壤水分和养分空间异质性及其对生态系统生物地球化学过程的影响 ,以及土壤异质性与土地退化关系等方面的研究进展。周期性气候干旱和过度放牧是天然草地灌丛化的主要原因 ,伴随灌木入侵而出现的草地土壤水分和养分的空间异质性 ,是造成生态系统水分和养分流失 ,以及土壤加速侵蚀的原因之一。因此 ,半干旱地区天然草地的灌丛化应得到一定的控制 ,使群落中灌丛保持适宜的密度 。

艾比湖地区土壤异质性及其对植物群落生态分布的影响

艾比湖水域萎缩、湖区旱化和人类活动频繁严重影响了当地生态环境和社会经济发展。本文通过对艾比湖地区不同类型土壤的理化性状分析和植物群落样方调查统计及其分布的规律研究 ,讨论了土壤质地、盐分、pH、养分、水分等自然综合体空间异质性对植物群落生态分布的影响 ,为该区生态环境恢复和重建提供了参考。

苦豆子根系对土壤异质性和竞争者的响应

以干旱区植物苦豆子为研究对象,设置土壤异质性处理(均质、中间斑块和边缘斑块)和竞争处理(无竞争者和有竞争者)正交试验,每组10个重复,探讨苦豆子根系对土壤资源异质性和竞争的响应。结果表明:1)苦豆子根系的分布与延伸与竞争者的存在与否有关。在单独生长状态下,苦豆子采用"广布策略",即在不同的营养资源分布状况下,根系最大延伸,根系在各单位位置内出现的百分比都呈现出同样的模式,而与资源的分布状况无关;当竞争者出现时,原位植物的根系受到抑制分布在较小范围内,广布策略受到严重的影响。2)竞争者还使得原位植物根系的最大延伸与分布随着资源分布的不同而发生改变:土壤均质时,原位植物与竞争者的根延伸未重叠区域的根系比例较高,而重叠区域的比例急剧降低;资源斑块出现在中间时,二者在斑块中的重叠部分根系比例都较高,由于资源丰富而不受重叠的影响;斑块在边缘时,原位植物更容易获得丰富的资源,因此趋向中心一侧的根系大部分分布在[7cm,11cm]范围内。

喀斯特白云岩坡地土壤异质性特征与土壤保育模式研究

在"石漠化"相对较低的白云岩典型坡地上,对石质地块、石土质地块、土石地块和土质地块的土石结构、土壤厚度、土壤颗粒结构等土壤空间异质性特征进行测量分析。随着坡长与坡位的变化,样方内出现受侵蚀后搬移堆积的土壤数量增加,同时土壤厚度的变异系数由1.7降低到0.63,但是>2mm的土壤颗粒比例从13.66%增加到23.48%,土壤侵蚀致使土壤颗粒结构出现"粗粒化"趋势。结合与侵蚀环境因素的相关分析,提出不同土壤异质性特征坡地地段的土壤保育模式。

土壤异质性对山东银莲花根结构的影响

为探索山东银莲花的不同生境中土壤特征差异及其对根结构的影响,通过土壤取样、温湿度测定及石蜡包埋切片,测定了该种生长期内土壤的理化指标,并观察分析根的结构差异。结果表明:相比在针阔混交林下,山顶灌丛的土壤温度、土壤粒径、电导率、可溶性盐离子含量和全碳、氮含量均较高,湿度较低。山顶灌丛中幼根维管柱直径/根直径、维管柱面积/皮层面积都高于针阔混交林下,输导能力强,以适应山顶的土壤环境条件,增强对环境的抗逆性。本研究结果为山东银莲花根的环境适应机制研究奠定基础,且为该物种的有效保护提供科学依据。

土壤异质性对香菇草生长和竞争关系的影响

已有研究表明土壤养分异质性能显著影响植物的生长,但其对植物种内竞争的影响却很少被研究。本研究将1棵(无种内竞争)或者9棵(有种内竞争)香菇草(Hydrocotyle vulgaris)分株分别种植在土壤养分同质环境或者2个不同养分对比度的异质环境中(养分高对比度的斑块和养分低对比度的斑块)。研究结果表明,在异质环境中,香菇草能够在高养分斑块中放置更多的根;但是,只有生长在高对比度处理中的香菇草才能在高养分斑块产生更多的生物量和分株。这种对异质环境的响应策略将抑制香菇草个体的生长,但是不会改变香菇草的种内竞争强度。试验结果表明,对于生长在异质性环境中的植物而言,分株和根的选择性放置可能不是一直有效的策略。当植物对养分表现出相似的吸收能力时,植物的种内竞争强度可能也不完全取决于土壤养分的异质性分布。

土壤异质性施肥对玉米马铃薯间作体系养分吸收与利用特征的影响

【目的】土壤养分异质性能显著影响植物的生长,而异质性施肥是造成土壤养分异质性的主要方式。为研究异质性施肥对单、间作系统养分吸收和利用特征的影响。【方法】对玉米马铃薯间作群体进行不同养分分布施肥,研究不同作物对异质性施肥养分的吸收与利用规律。【结果】不论单作还是间作,土壤养分空间异质性均能增加玉米和马铃薯的养分积累量;在间作群体中,土壤异质性施肥能极显著地降低玉米养分利用率(P<0.01),而对马铃薯仅磷利用率达到显著降低(P<0.05),但在单作群体中养分异质性施肥仅对马铃薯磷(P=0.027)和钾(P=0.013)的利用率有显著降低的作用;在间作群体种间行内提高施肥量能极显著地提高土地当量比(LER)(P=0.003)。【结论】土壤养分空间异质性施肥(种间高肥)有利于玉米马铃薯间作群体对养分的吸收与利用,能提高复合产量15%。

试论土壤异质性对苗木生产的影响

近年来，随着市场对苗木需求量的增加，新办苗圃和农民育苗户大量增加，原有苗圃进一步扩建，各种土壤都用做圃地育苗。有很多农户和苗圃忽略了苗木生产对土壤的要求，盲目上马，导致了育苗质量差或者完全失败，造成了土地的浪费和相应的经济损失。

土壤养分异质性入侵植物节节麦种内竞争的影响

自然生境中的土壤异质性普遍存在,而且被认为在促进外来植物成功入侵方面发挥着重要作用。通过盆栽试验,研究了在不同种植密度(1、2、4、8株/盆)和恒定土壤养分的条件下,入侵植物节节麦对土壤养分异质性的响应。结果表明:(1)植物形态、生物量指标的变化特征验证了土壤养分异质性在一定程度上促进了节节麦的生长,但未达到显著水平,而这可能与试验设置的土壤斑块大小有关。(2)节节麦可以通过增加根系生物量、降低根冠比的方式来适应异质性土壤环境。(3)结合相对竞争强度(RCI)及自然对数响应比值(lnRR),土壤类型与种植密度之间不存在交互作用,土壤养分异质性对节节麦种内竞争的影响较小。

土壤氮养分空间异质性对油松根系的影响

为探讨土壤养分空间异质性对油松(Pinus tabulaeformis)根系的影响,弄清油松根系获取土壤养分资源的特性,在有机玻璃板制成的栽培容器中,设置3个施肥深度处理(0<h≤20 cm、20 cm<h≤40 cm、40 cm<h≤60 cm),施肥量为1 kg干土施用0.2 g氮(尿素),形成土壤氮养分的空间异质性。将发芽的油松种子播种到栽培容器中培养,测定生物量、根系特性、氮质量分数和单位根长氮养分吸收质量。结果表明:施肥深度0<h≤20 cm,油松株高和根系干质量最高,根系干质量显著高于施肥深度40 cm<h≤60 cm(P<0.05);根系总长度、总表面积和总体积最高,显著高于其他2个施肥深度(P<0.05),而施肥深度40 cm<h≤60 cm的油松根系总长度、总表面积和总体积最低。比较施肥深度对各土层中根系特性的影响,0<土层深度≤20 cm土层中,施肥深度0<h≤20 cm的油松根系干质量显著高于施肥深度40 cm<h≤60 cm(P<0.05);施肥深度0<h≤20 cm和施肥深度20 cm<h≤40 cm的根系长度均显著高于施肥深度40 cm<h≤60 cm(P<0.05);施肥深度40 cm<h≤60 cm的根系直径最粗,显著高于施肥深度20 cm<h≤40cm(P<0.05)。20 cm<土层深度≤40 cm土层中,根系各指标变化趋势与0<土层深度≤20 cm土层一致。施肥深度40 cm<h≤60 cm的根系氮质量分数显著高于施肥深度0<h≤20 cm(P<0.05)。施肥深度40 cm<h≤60 cm的油松单位根长氮养分吸收质量显著高于施肥深度20 cm<h≤40 cm(P<0.05)。因此,油松根系对土壤养分空间异质性具有敏感性,土壤养分丰富区域,根系长度和表面积增加;养分贫瘠区域,单位根长养分吸收质量增加。土壤养分空间异质性改变了油松根系的形态和功能,促进养分吸收。

疏叶骆驼刺根系对土壤异质性和种间竞争的响应

近年来, 植物根系对土壤异质性的响应和植物根系之间的相互作用一直是研究的热点。过去的研究主要是针对一年生短命植物进行的, 而且多是在人工控制的温室条件下进行的。而对于多年生植物根系对养分异质性和竞争的综合作用研究很少。该文对塔里木盆地南缘多年生植物疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifolia)根系生长对养分异质性和竞争条件的响应途径与适应策略进行了研究, 结果表明: (1)在无竞争的条件下, 疏叶骆驼刺根系优先向空间大的地方生长, 即使另一侧有养分斑块存在,其根系也向着空间大的一侧生长; (2)在有竞争的条件下, 疏叶骆驼刺根系生长依然是优先占领空间大的一侧, 但是竞争者的存在抑制了疏叶骆驼刺的生长, 导致其枝叶生物量和根系生物量都明显减少(p < 0.01), 而养分斑块的存在促进了疏叶骆驼刺根系的生长; (3)疏叶骆驼刺根系的生长不仅需要养分, 也需要足够的空间, 空间比养分更重要; (4)有竞争者存在的时候, 两株植物的根系都先长向靠近竞争者一侧的空间, 即先占据"共有空间"。研究结果对理解植物根系觅食行为和植物对环境的适应策略有重要意义。

灌丛化对贺兰山西坡草场土壤异质性的影响

以贺兰山西坡哈拉乌北沟为例,研究了干旱区灌丛化草场的土壤水分、养分空间分布特征。结果表明:灌丛化显著促进了干旱区草场的土壤养分富集,提高了小尺度的土壤异质性。地统计学分析也表明:0~20 cm的土壤水分、总氮、有机质和pH的空间自相关距离均大于灌丛的平均冠幅(30±12.3)cm,但远小于对照草场相应土壤理化性质的空间分布范围,揭示出灌丛化样地土壤理化性质的分布可能伴随着灌丛尺度上的生物作用过程。

荒漠绿洲的土壤异质性分析--以银川平原为例

以银川平原为例,分析了荒漠绿洲主要土壤类型即淡灰钙土、灌淤土、风沙土、潮土的地带性分布、机械组成及分维数、肥力特征等异质性表现。各土壤类型的平均分形维数大小顺序是:灌淤土>潮土>淡灰钙土>风沙土;分维数的大小确切地反映了银川平原主要土壤的组成和质地。0-80cm范围内各土壤类型的垂直分维特征表现为:淡灰钙土和风沙土随着土壤深度增加,分维值也随之变大;潮土分维值的垂直分异则表现为0-40cm的分维值较高,土壤深度>40cm后分维值随之下降;灌淤土质地均匀一致,分维值变化很小。灌淤土和潮土的全N含量明显高于淡灰钙土和风沙土,除风沙土外,其它3种土壤类型的全P含量相差不大,荒漠土壤的全K含量都比较高。除风沙土,灌淤土、潮土、淡灰钙土的土壤有机质含量从表层向下基本上呈下降趋势,而且灌淤土和潮土的土层厚。主要土壤类型的形成和发育之间存在着一定的联系。最后针对土壤的异质性特点,提出土地利用的分区建议。

林地上下坡土壤的异质性及其对树木生长的影响

对东莞植物园三个生态公益林示范样地上、下坡土壤的理化性质进行分析,同时对树木在林地上、下坡的生长量进行测量。结果表明:三样地下坡的土壤理化性质总体水平都比上坡好,树木生长量也呈现出下坡大于上坡的趋势,但林地上、下坡土壤条件的差异对不同树种的影响程度不同,与树木本身的适应性有关。这对造林树种的垂直布局和造林抚育措施的实施有一定的指导意义。

博尔塔拉河、精河流域绿洲土壤异质性及其驱动力研究

博尔塔拉河、精河流域绿洲频繁的人类活动严重影响了当地生态环境和社会经济发展。首先对博尔塔拉河、精河流域绿洲土壤的理化性状进行了分析,内容包括pH、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾及水溶性盐分,结果表明土壤肥力整体水平并不高,并且较20年前普遍有所下降。之后,用Kriging进行插值,对研究区土壤综合肥力分布的规律进行了研究,结果表明东南方向上土壤的综合肥力较高,西北方向上土壤的综合肥力较低。最后利用灰色方法找寻了导致研究区土壤异质性的驱动因子,年蒸发量与灾害性天气日数是首要的自然驱动力,耕地面积和化肥施用量则是主要人文驱动力,并且以人文因素驱动作用占主导,为该区生态环境恢复和重建提供了参考。

喀斯特地区土壤异质性及其与植物相互作用

喀斯特地区复杂生境造成该地区土壤高度异质性,植被为适应特殊环境形成一定形态和生理结构特征,导致较高功能性状多样性。同时,植被又通过一系列生命活动改善了土壤的物理化学结构特征。植物与土壤之间的相互作用对研究生态系统的结构和功能及其对全球气候变化的响应具有重要作用。本文总结了喀斯特地区土壤异质性特征,概述了植物功能性状对异质土壤的响应及植物对土壤的反馈过程,揭示了喀斯特生态系统中植物-土壤耦合机制,并根据目前研究现状对该领域未来的研究内容和方向进行了展望,以期为喀斯特脆弱生态系统结构和功能稳定性维系提供科学参考。

尖峰岭热带山地雨林土壤物理性质小尺度空间异质性研究

采用地统计学的方法,对海南岛尖峰岭热带山地雨林原始林土壤物理性质小尺度空间异质性进行了研究,结果表明:(1)土壤各物理性质空间异质性明显,其半方差函数可以用指数模型、高斯模型和球状模型拟合,变程变化范围为10.810 48.650 m,块金值与基台值比值范围为10.2%87.8%,表明各物理性质有不同程度的空间自相关性;土壤孔隙度和持水特性有较大的块金值,说明存在小尺度(<10 m)的空间异质性;(2)普通克里格插值及绘制物理性质空间分布轮廓图表明,土壤各物理性质在空间分布上具有斑块性,各物理性质在不同土壤深度的空间分布有一定的一致性,地形是影响土壤物理性质空间分布格局的一个主要原因。

鄂尔多斯草地退化过程中个体分布格局与土壤元素异质性

应用复合个体-距离法分析了鄂尔多斯草地退化过程中多种群和优势种个体分布格局,应用统计方法分析了土壤有机碳和氮元素的异质化过程。结果表明:在鄂尔多斯草地退化过程中,多种群和优势种个体分布格局大多表现出不同尺度下的随机分布和聚集分布,但多种群的个体分布格局在本氏针茅(Stipa bungeana)+油蒿(Artemisia ordosica)群落中出现均匀分布;优势种油蒿和牛心朴子(Cynanchum komarovii)在油蒿+牛心朴子群落中均出现了均匀分布。土壤元素在单一优势种群落中存在不同程度的异质性,油蒿群落中异质化程度最强;在共优势种本氏针茅+油蒿群落中,出现了土壤元素相对均质化,油蒿+牛心朴子群落中,异质化程度相对减弱。由于对土壤水分和养分的竞争,使共优势种群落出现植物的均匀分布,土壤元素相对均质化。土壤元素先后异质化过程首先表现为土壤有机质的异质化过程,然后才表现为土壤氮的异质化过程。土壤元素先后异质化过程表明异质化过程首先表现为植被异质化,植被的异质化导致土壤某些元素的异质化。

岩溶坡地土壤空间异质性的表述与调查方法-以贵州清镇市王家寨坡地为例

讨论了岩溶坡地土壤空间异质性的表述与调查方法，选取了地表石质土地面积比例及空间分布和土壤厚度及空间分布两个方面作为土壤空间异质性的表述内容，引入了地块破碎度、离散度、变异函数等指标；以王家寨为例，研究发现岩溶坡地土石比、破碎度、离散度、土壤厚度等指标从坡顶到坡下逐渐增大；石质地块破碎度在微观地块上表现为值越大地块越完整，是否与研究尺度有关还需要进一步论证；土壤厚度变异系数基本在1-1.5之间，与土壤厚度变程和土壤平均厚度有关；最后用土壤侵蚀的原理解释了岩溶坡地土壤空间异质性。

晋西黄土区土壤水分空间异质性的地统计学分析

土壤水分的空间分布存在着一定的随机性和结构性特征，而对不同尺度土壤水分空间变异规律的研究是土壤水分研究中的热点问题．该文通过2004-2005年对山西吉县蔡家川小流域不同取样尺度（20m×20m、2m×2m）391个样点土壤水分的测定（TDR土壤水分测定法），使用地统计学方法进行土壤水分的空间异质性分析，以区域化变量理论为基础，以变异函数为主要工具，以克立格法为基本方法进行土壤水分异质性研究．结果表明：研究区土壤水分的理论变异模型为球状模型，20m×20m网格取样变程为494．16m，2m×2m网格取样变程为27．4m，试验区土壤水分的变异属于中等程度的变异；通过克立格插值估计，整个研究区坡面土壤水分平均值为10．94％（0～30cm）和11．88％（30～60cm）．