辽西北风沙区典型利用类型下的土壤水分变化特征

选取科尔沁沙地南缘不同土地利用类型为研究对象,在2022年4—10月对0~150 cm土层土壤含水率进行测量,分析樟子松人工林、灌木林地、草地、农田、半固定沙地5种方式下土壤垂直剖面含水率分布特征、土壤储水量变化特征、土壤蒸散发变化特征。结果表明:灌木林和草地的土壤含水率分布呈“W”形;樟子松人工林、半固定沙地的含水率分布呈“U”形;农田含水率分布呈倒“U”形,且含水率最小值位置与该土地利用类型植被根系分布情况有关。不同土地利用类型土壤储水量具有明显的季节性变化特征,且于降雨量变化基本一致。5种土地利用类型土壤水分皆为盈余状态,其中草地的保墒效果最好。因此,该地区的生态植被应优先考虑修复草本或疏林草地,以利于维护土壤水环境及其可持续利用。

辽西北风沙土不同利用方式的土壤钾素固定特征

为明确不同土地利用方式的土壤钾素固定规律,通过现场调查采样、室内分析、模拟试验和方程拟合的方法研究土壤钾素固定过程、影响因素及动力学特征。结果表明:风沙土固钾量随施钾量的提高而不断增加,固钾率则表现为急剧下降后渐趋平缓。随施钾量的增加,未采取任何治理措施的流动、半流动沙地的固钾能力逐渐高于其他土地利用方式。Freundlich模型优于Langmuir模型和Temkin模型,是最适合研究区的吸附等温曲线。影响研究区土壤固钾能力的因素为速效钾、非交换性钾、阳离子交换量、土壤水溶性盐和有机质。因此,风沙土可遵照“少量多次”原则补充钾,以保证固钾能力稳定和植物的生长。

辽西北风沙区不同人工林土壤真菌群落结构及功能特征

[目的]为了揭示土壤真菌群落结构及功能对不同人工林的响应特征和响应机制,评估不同人工林对地下生态系统的影响。[方法]以辽西北风沙区樟子松人工林、油松人工林和杨树人工林为研究对象,对每个样地采用"S"型布点采样,采集0~10 cm表层土壤并进行混合,采用Illumina Miseq高通量测序技术和FUNGuild软件,获取并分析辽西北风沙区不同人工林土壤真菌群落组成与功能特征,并对土壤真菌群落多样性与土壤环境因子进行相关性分析。[结果]表明:杨树人工林能显著增加土壤pH值、土壤可溶性有机碳和速效磷的含量,降低土壤的C/N。该区人工林土壤优势真菌门类群是子囊菌门和担子菌门,优势真菌属类群为Guehomyces、被抱霉属及青霉菌属。NMDS和heatmap分析结果表明,不同人工林土壤真菌群落结构和功能特征差异显著,都可划分为两个聚类,其中,樟子松人工林和油松人工林土壤真菌群落结构和功能的相似性较大,而杨树人工林土壤真菌群落与针叶林土壤真菌群落结构和功能的差异较大。土壤pH、速效磷、DOC和C/N是影响土壤真菌多样性和土壤真菌群落功能的主要因子。[结论]不同人工林对土壤特性及土壤真菌群落的结构和功能特征具有不同的影响,杨树人工林显著提高土壤养分有效性,增加土壤真菌多样性。因此,在辽西北风沙区种植杨树较针叶树能更好地改善土壤。

辽西北沙地人工林植物水分亏缺与恢复研究

通过定位观测与对比分析,对辽宁省西北部沙地不同人工林地植物水分亏缺度与植物水分亏缺补偿度的时空分布进行了研究。结果表明：不同植被的植物水分亏缺度大部分时间在25%以下,油松纯林地在乔木林地中植物水分亏缺度最小,亏缺度大部分时间都在30%以下,杨树林地高于油松林地,而樟子松林地最高,除油松林地以外,其它几种乔木林地的水分亏缺度都处于水分极度亏缺的状况;乔木林和灌木林地水分亏缺度大致相当。降雨对土壤水分有一定的补偿作用,几种调查的乔灌木林地的水分补偿度都小于荒草地,樟子松林地、油松林地、杨树林地、松杨混交林地、山杏林地的水分补偿度基本在0~20%之间。植物水分补偿度（亏缺度）在垂直分布上和根系的分布相一致,即表层的补偿度最低,随深度的增加,补偿度急剧上升,40 cm以后变化比较平缓。110 cm以后,随着根系分布的减少,植物水分补偿度开始保持稳定,其中,樟子松林地和杨树林地的土壤水分补偿量小于10%,其它几种的土壤水分补偿量在20%~30%之间。

辽西北土地利用动态变化及影响因素分析

基于3S技术,利用1980~2010年4期遥感影像数据(1980年,1990年,2000年和2010年)及相关统计资料,对典型生态脆弱区辽西北地区的土地利用动态变化及影响因素进行研究。结果表明:该区域的土地利用结构在30年间发生了明显变化。耕地和建设用地面积持续增加,分别增加1601.51km^2和332.92km^2;林地、水域及未利用地面积持续减少,分别减少925.33,207.85,448.43km^2;草地面积呈现增(↑159.71km^2)-减(↓643.25km^2)-增(↑130.77km^2)的变化模式。各土地利用类型在1980~1990年相互转换最多,2000~2010年相互转化最少。30年间林地和草地主要流向耕地,建设用地以占用其他各类土地的方式持续扩张,减少的水域面积主要转化为耕地,未利用地的持续减少则是由耕地和城市的扩张占用所致。研究区总体土地利用变化程度不断减弱,综合土地利用动态度由0.33减小到0.09,且2000年之前的总体土地利用变化程度明显高于后期;单一土地利用动态度的变化,以草地、未利用地、建设用地变化程度较为剧烈。驱动力分析表明,人为和自然两大因素共同驱动了该区域土地利用的变化,两大因素的累积贡献率分别为62.84%和32.42%。其中,干旱化加剧(干燥度年增速率达0.033℃·d·mm^-1)是水域面积持续减少及林地恢复较慢的主要驱动因素,人口增加(30年总人口增加了229.16万人)和经济发展(三个产业分别增加了590.58亿元、1523.61亿元和1044.30亿元)及产业经济结构的改变共同驱动了区域内耕地和建设用地的增加,多个林业生态工程的实施是驱动林、草地面积变化的主要政策因素。

辽西北沙地流动沙丘土壤水分时空变化特征研究

以辽西北沙地流动沙丘为对象,研究了土壤水分运动的时空变化特征。结果表明:流动沙丘土壤含水率的时间变化与降雨有密切关系,春季土壤含水率较低,为0.1%～3.1%;夏季土壤含水率较高,为2.5%～5.1%;秋季土壤含水率略高于春季,为2.2%～3.6%。土壤含水率垂直变化位为:0～10cm土壤含水率变异程度较大,受降雨和蒸发影响强烈;10cm～80cm变异程度相对小些;80cm～120cm土壤含水率比较稳定。流动沙丘不同部位的土壤含水率受干沙层厚度频繁变化和降雨量影响显著,阴坡底含水率>阳坡底>阳坡中>丘顶>阴中。

辽西北半干旱区沙漠化土地科学利用研究

由于自然和人为原因,在半干旱的辽西北地区,存在较为严重的土地沙漠化问题。沙漠化土地的科学利用已成为目前关注的重点之一。但在实际的研究过程中逐渐认识到,沙漠化土地不能单纯地为了治理而治理,需在土地利用的动态过程中得到不断"治理"。已有的文献大多围绕土地沙化原因和治理措施论述,而对沙漠化土地科学持续利用的模式探索较少。试图通过阐述辽西北土地雁行利用模式、土地需水利用模式、土地整理利用模式、保护性耕作利用模式和沙产业利用模式,达到在土地利用的过程中使沙化土地得以治理的目的,为"突破辽西北"战略的实施和实践提供重要的自然环境基础。

辽西北沙地几种农林复合模式的土壤改良效果研究

以辽西北沙地的大扁杏—花生—玉米、大扁杏—麻黄草、樟子松—花生及荒地(对照地)土壤为对象,通过对土壤容重、孔隙度、有机质、N、P、K等指标的分析,研究不同农林复合模式对辽西北沙地土壤的改良效果。结果表明:不同农林复合模式相对于对照原始荒地可降低土壤容重、增加土壤持水量、提升土壤孔隙度等土壤水分物理性质,同时能够增大土壤有机质、N、P、K含量等土壤养分。这对于位于辽西北沙地如何利用有限的降水增加土壤持水能力、改善土壤肥力等关键问题的解决具有重要意义。

科尔沁沙地南缘不同林草措施根系对土壤抗冲性的影响

为了探明沙地植被根系对土壤抗冲性的影响机理,以科尔沁沙地南缘不同林草措施为研究对象,采用野外采样和原状土冲刷相结合的方法,分析了不同林草措施根系分布特征及其对土壤抗冲性的影响。结果表明:风沙地不同林草措施下以<0.5 mm的根系最多(占根长密度83.52%),根系总根长密度表现为杨树林地(12.09 cm/cm^3)>樟子松林地(8.02 cm/cm^3)>灌木林地(7.03 cm/cm^3)>荒草地(4.48 cm/cm^3)>花生地(3.89 cm/cm^3),不同径级根系在土壤中的分布存在较大的空间变异性。根系重密度大小表现为杨树林地、樟子松林地、花生地、灌木林地、荒草地,根生物量与根系总根长密度大小表现为同样趋势;土壤抗冲性强化值表现为樟子松林地(0.7864 L·min/g)>杨树林地(0.7584 L·min/g)>灌木林地(0.4584 L·min/g)>荒草地(0.2964 L·min/g)>花生地(0.064 L·min/g),土壤抗冲性能强化百分率大小为樟子松林地、杨树林地、灌木林地、荒草地、花生地;土壤抗冲性强化值与根系径级<0.5 mm,0.5~1 mm,1~3 mm的根系长度呈显著线性正相关,与根系径级>3 mm的根系长度呈显著线性负相关。1~3 mm根系是影响土壤抗冲性的主要因素。根系径级3 mm是根系长度对土壤抗冲性强化影响的阈值。林地的抗冲性增强效果最好,建议推广使用。

辽西北风沙地不同林草措施土壤水文效应研究

选取辽西北沙地典型农牧交错地带为研究区域,以荒草地作为对照,研究樟子松林地、杨树林地、灌木林地、人工草地4种植被恢复措施下0～100 cm土层内土壤容重、孔隙度、蓄水能力和土壤饱和导水率(K_(fs))等土壤水分物理性质的变化特征。结果表明:杨树林地表层土壤容重最小,其次是灌木林地、樟子松林地、人工草地,荒草地最大;随土层的递增,土壤容重均表现出增大的趋势。各样地土壤毛管孔隙度随着土壤深度的增加均呈现出明显的下降趋势,与土壤容重呈显著负相关关系(p=-0.583~*,n=5)。不同植被恢复措施土壤蓄水容量具有一定差异,其范围在3 761.59～4 366.94 t·hm^(-2)之间,其中蓄水容量最高的是杨树林地,达到了4 366.94 t·hm^(-2),蓄水容量最低的是荒草地,为3 761.59 t·hm^(-2)。不同植被恢复措施有效蓄容位于1 315.50～2 047.62 t·hm^(-2)之间,其中以杨树林地最大,樟子松林地最小。5种沙地类型K_(fs)排序为灌木林地(2.49 mm·min^(-1))>人工草地(1.81 mm·min^(-1))>荒草地(1.73 mm·min^(-1))>樟子松林地(1.61 mm·min^(-1))>杨树林地(1.44 mm·min^(-1)),人工草地和荒草地的Kfs随土层增加先减小后增大,樟子松林地、杨树林地和灌木林地先增大后减小。该地区林木恢复措施效果优于草地,应着重发展林木恢复措施。

辽西北沙地常见针叶树光合特征比较

本文研究分析了当地5种常见针叶树在辽宁省西北部沙地的光合特征,结果表明:在光合速率方面,最低的是长白松,最高的是彰武松,并且5种针叶树均呈现出双峰曲线的变化规律;5种针叶树的光合能力在0~2000μmol·m-2·s-1范围内,由强到弱分别为彰武松、油松、樟子松、赤松、长白松;光补偿点较高的为樟子松和赤松,暗呼吸速率最大的为樟子松。

辽西北沙地苹果-农作物间作对土壤养分分布和收益的影响

辽西北沙地区域生态脆弱,果农间作能够实现生态保护和经济收益双赢,应用较为广泛。为掌握辽西北沙地果农间作系统的土壤养分分布特征,选取苹果-花生、苹果-红薯、苹果-大豆、苹果-谷子4种间作系统作为研究对象,对不同间作系统0~60 cm土层、0~300 cm水平距离范围内的土壤碳氮磷空间分布特征和经济收益进行分析,并与苹果单作、作物单作进行对比。结果表明:在垂直方向上,各间作系统各土壤养分均表现出表聚性,表土层(0~20 cm)土壤养分含量显著高于深土层(20~60 cm);在水平方向上,苹果-花生间作的土壤养分激烈竞争位点较为均匀的分布在0~300 cm水平距离范围内;苹果-红薯、苹果-大豆、苹果-谷子间作的土壤各养分激烈竞争位点总体位于果树带(0~100 cm)。对土壤养分综合指数而言,在9类种植模式中,花生单作、苹果单作、苹果-花生间作显著高于其他模式。就养分效应而言,氮素总体表现为正效应,碳磷总体表现为负效应,辽西北沙地苹果-农作物间作系统中存在明显的养分竞争关系,4种间作系统对土壤磷素需求量较大。4种间作中,苹果-红薯的土地当量比(LER)和土地收益比(IER)最高,苹果-谷子的LER最低,苹果-大豆IER最低;从土壤养分与土地收益的综合指标——土地种植评价指数角度考虑,间作模式的评价指数优于单作,苹果-花生间作模式为最优选择。综上所述,苹果-花生间作模式是辽西北沙地果农间作的最优模式,建议在苹果-花生间作模式的养分激烈竞争位点处多施入有机肥和磷肥。

辽宁西北部沙地主要乔灌木林地水量平衡研究

以定位观测资料为基础,对辽宁西北部(以下简称辽西北)沙地荒草地、樟子松林、油松林、杨树林、松杨混交林、山杏林、榆树疏林的水量平衡进行了研究。结果表明:辽西北沙地不同植物群落类型土壤贮水量与降雨量的线性相关极显著,荒草地的土壤贮水量优于任何人工植物群落类型。山杏灌木林群落蒸散量最高,为516.09mm,松杨混交林群落次之,为495.79mm,这两种植物群落蒸散量大于同期降雨量461.00mm,植物群落的水量不平衡;荒草地、樟子松林地、油松林地、杨树林地的蒸散量均小于同期降雨量,榆树疏林蒸散量次小,仅为381.34mm,这5类植物群落基本能够维持土壤水量平衡。

辽西北风沙区典型人工防护林土壤微生物群落功能特征

运用Biolog-Eco技术对辽西北风沙区樟子松人工林、油松人工林、杨树人工林的土壤微生物群落功能特征进行研究,同时测定土壤化学特性,探究该地区不同树种人工防护林土壤微生物群落的代谢活性和功能特征及其与土壤化学特性的相关性。结果表明,与樟子松和油松人工林相比,杨树人工林能显著提高土壤pH、土壤可溶性有机碳和速效磷含量,降低土壤C/N。该地区不同人工防护林的土壤微生物群落代谢活性差异显著,对碳源的利用能力(AWCD)依次为杨树人工林>樟子松人工林>油松人工林,杨树人工林土壤微生物的Shannon指数、Simpson指数和McIntosh指数分别为3.27、0.96和8.13,均显著高于樟子松和油松人工林(P<0.05)。不同人工防护林土壤微生物对六大碳源的利用存在差异,其中杨树人工林对六大碳源的利用率均显著高于樟子松和油松人工林(P<0.05)。主成分分析和聚类分析表明,针叶树种(油松和樟子松)和阔叶树种(杨树)人工林下的土壤微生物分属两个不同的功能类群,起分异作用的碳源主要包括丙酮酸甲酯、i-赤藓糖醇、2-羟基苯甲酸。土壤pH、可溶性有机碳、C/N、速效磷是影响微生物群落AWCD值、Shannon指数、Simpson指数、McIntosh指数的主要因素。综上所述,该地区杨树人工林土壤微生物群落的代谢活性和功能多样性都优于油松人工林和樟子松人工林,应保持杨树人工林种植。

辽西北沙地典型植被群落土壤水分动态研究

通过定位监测与对比分析,对辽宁西北部沙地的不同植被类型的土壤水分变化情况进行了研究。结果表明:在半干旱的沙地,不论是在生长初期、生长盛期还是生长末期,灌木林地表层土壤水分含量最低,乔木林地深层土壤水分最低,草地类型水分含量始终最高,灌木林生长依赖于降雨,而乔木林则依赖于降雨和地下水位高低的双重作用。土壤水分的季节性变化是降雨和植物生长、地下水位共同作用的结果。降雨和植物生长对表层土壤的含水量影响较大,而对深层土壤水分的作用不大。土壤水分的季节性变化与降雨和植物生长的变化相似。