平茬对荒漠草原区人工柠条林地土壤理化性质的影响

平茬措施是提高柠条林地生产力的主要方式,研究平茬措施对人工柠条林地土壤性质的影响,对科学种植人工柠条林具有重要的理论与实践意义。本文以林龄为6a的人工柠条林地为研究对象,通过实验室测定其平茬前后土壤机械组成、水分、pH值、有机碳、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量的变化,采用相关分析法分析了平茬前后土壤机械组成与土壤因子之间的相关性。结果表明:平茬措施对人工柠条林地土壤理化性质改变产生积极的影响,平茬后土壤pH值和容重下降,砂粒含量减少,粉、粘粒含量增加,0～5cm土层有机碳和全氮的含量升高,0～40cm土层土壤水分含量增加,人工柠条林耗水量减少。

黄土丘陵区柠条林地土壤水分垂直变化

为了解水资源紧缺地区多年生林地的土壤水分状况,采用中子仪测定法,于2002-2006年对宁夏自治区固原市上黄生态试验站人工柠条林地(生长季4-10月)的土壤水分进行了监测。并应用隔室分析法建立了土壤水分垂直变化模型,对柠条林地土壤水分实测数据进行了拟合。分析结果表明,在参数取值特定的条件下,模型可表达试区内不同降雨条件下柠条人工林下的土壤水分垂直变化,拟合优度R2符合统计学要求,模型具有较好的应用价值。

半干旱黄土区成熟柠条林地剖面土壤水分环境及影响因子研究

为了探讨柠条群落及环境因子与土壤水分动态响应关系,选择半干旱黄土区流域尺度不同地形条件下成熟柠条林作为观测样地,于2009-2011年生长季节（5月上旬至10月下旬）,每15 d1次,对0~220 cm剖面土壤水分进行了连续测定,2010年8月测定了0~600 cm土壤水分,2011年9月调查了柠条林群落结构特征。采用SPSS17.0软件的Duncan进行多重比较、EXCEL软件进行分析作图,对各样地剖面土壤水分差异、不同年度生长季节变异、干燥化程度以及其影响因子进行了综合分析。结果表明：浅层土壤水分含量为北坡〉东坡〉南坡,下坡位高于上坡位,坡度越大土壤含水量越低。由表层至深层,地形因子影响土壤水分作用逐渐减弱,植被因子影响土壤水分作用逐渐增强。在一定区域,柠条群落盖度和高度与深层土壤水分含量呈明显的负相关。人工柠条林加重了入渗层以下的土壤干燥化程度,而且连续干旱会造成入渗层范围的临时性土壤干层,而永久性干层是柠条发育至成熟阶段的过程中,逐渐形成并一直存在的一种现象。研究结论将对进一步从多尺度（年际和季节的时间尺度、水平和垂直的空间尺度）、多因子（气候、土壤、植被、微地形等）综合研究半干旱黄土区人工植被群落及其土壤水分环境动态提供重要参考。

柠条林地土壤水分动态分析

在龙滩流域内,不论阴坡、半阳坡还是阳坡,柠条林地土壤含水量年内变化均呈现不对称的双峰曲线,4月与7月出现土壤含水量的低值,5月与9月出现土壤含水量的高值,且一年当中土壤含水量生长末期明显高于生长初期,柠条林地在该区域表现出随季节变化对土壤水分较为稳定的利用特性;不同坡向人工柠条林土壤水分具有显著性差异,具体表现为阳坡>半阳坡>阴坡。

黄土丘陵区带状柠条锦鸡儿林地深层土壤干化及根系分布

针对黄土丘陵区带状柠条锦鸡儿人工林地根系、土壤水分特征及深层土壤干化研究薄弱问题,以宁夏南部山区20 a雨养带状人工柠条锦鸡儿林地为研究对象,选取相似的旱作农田为对照,对0~1000 cm深度土壤水分、柠条锦鸡儿根系垂直分布及其相关性进行分析。结果表明:(1)20 a人工柠条锦鸡儿林地0~1000 cm深度土壤干化,柠条锦鸡儿林地带内和带间土壤水分含量低于农田;0~1000 cm土层带内土壤水分含量较带间降低1.46%。(2)在300~1000 cm土层范围内,20 a人工柠条锦鸡儿林地出现了不同的亏缺程度与干燥化程度,带间、带内水分有效性分别为0.21和0.02,供水系数平均值分别为0.49和0.33。(3)柠条锦鸡儿林地根系主要集中在0~80 cm土层,0~80cm土层带间、带内根干重分别占总根重的46.33%和45.56%,根表面积密度分别占总根表面积密度的66.58%和63.51%,根长密度分别占总根长密度的59.54%和58.45%。该研究对于深入了解半干旱黄土区人工柠条锦鸡儿林地根系、水分具有积极意义。

干旱风沙区路域柠条灌丛林地土壤重金属分布及其与土壤分形维数的关系

为了解干旱风沙区路域柠条林地土壤重金属的分布特征,探究其与不同粒径土壤颗粒和土壤分形维数的相关关系,为公路旁柠条林地土壤污染评价提供参考。以青银高速旁人工柠条林地为研究样地,调查了距高速公路0,30,60,100,150,200m灌丛林下表层土壤重金属Pb,Cu,Cd,Zn含量,并对土壤重金属含量与土壤粒径分布及土壤分形维数进行了相关分析。结果表明:(1)0~200m,土壤重金属Pb,Cu,Cd,Zn变化曲线均呈"单峰"型,峰值分别出现在150,30,0,60m处。(2)随着距高速公路距离的增加,土壤黏粒含量呈上升趋势,而极细砂粒呈下降趋势;土壤分形维数呈缓慢上升趋势。(3)相关分析显示,土壤Cd和Zn在土壤黏粒中存在明显富集作用,而土壤Pb和Cu在各粒径颗粒中均无富集作用。土壤Pb,Cu,Cd,Zn与土壤分形维数间均未表现出相关性(p>0.05),而土壤黏粒(r=0.71,p<0.05)和极细砂粒(r=0.73,p<0.05)与土壤分形维数间均表现出线性相关关系。研究表明,干旱风沙区路域柠条灌丛林不同种类土壤重金属空间分布变化较大,且存在阈值。土壤粒径较小的黏粒更容易吸附重金属,其分布特点对路域土壤重金属扩散范围的研究有重要的参考意义。并且,土壤分形维数变化能够反映该区土壤理化性状的变化特征,可以将其作为路域土壤结构、土壤退化恢复程度的一个定量指标。

生长季不同月份平茬对柠条人工林地土壤细菌群落特性的影响

柠条是豆科锦鸡儿属植物栽培种的通称,其中,中间锦鸡儿是中国西北地区重要的生态恢复型柠条灌木,平茬是促进柠条植株再生的重要手段。为了探讨生长季不同月份平茬对柠条人工林地土壤细菌群落结构和多样性的影响,基于Illumina Hiseq测序平台对宁夏盐池荒漠草原人工柠条林生长季不同月份平茬土壤细菌16S rDNA基因V3~V4区片段进行了序列测定,结合土壤理化因子,分析了人工柠条生长季不同月份平茬土壤细菌群落多样性与土壤理化因子的相关性。结果表明:变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、绿弯菌门是生长季4-10月平茬的柠条人工林地土壤的优势细菌门,7个不同月份平茬分组之间在变形菌门、放线菌门、芽单胞菌门、己科河菌门、硝化螺旋菌门存在差异,其中第一优势细菌门变形菌门排序为:Y9>Y8>Y4>Y5>Y7>Y6>Y10,9月最高,为29.74%,显著高于10月(P<0.05),其他各月之间差异不显著(P>0.05);5月平茬的放线菌门相对丰度最高,且显著高于4、6、7、8、9月(P<0.05);9月平茬的酸杆菌门丰度最低。土壤细菌多样性指数也在不同月份平茬之间具有一定差异,细菌群落丰富度指数依次为:Y8>Y7>Y4>Y5>Y6>Y9>Y10,多样性较高的是4、6月平茬,9月平茬显著低于其他各月(P<0.05)。冗余分析(RDA)表明,不同月份平茬影响柠条人工林地土壤细菌分布的主要土壤环境因子是全磷、速效氮、有机质。放线菌纲、酸微菌纲与土壤pH正相关;α变形菌纲与土壤有机质正相关;δ-变形菌纲与含水量、全钾呈显著正相关;γ-变形菌纲、芽单胞菌纲与有机质、速效氮、全磷呈显著正相关。综合分析,平茬各月土壤细菌群落特性存在差异,土壤细菌优势菌群分布丰富、土壤养分含量较高的柠条旺盛生长季的4-8月平茬优于生长期末的9-10月,对于维持柠条的生态效益和开发利用柠条饲草料具有实际参考价值。

黄土丘陵半干旱区人工柠条林土壤固碳特征及其影响因素

为了探讨黄土丘陵区不同生长年限的人工柠条林地土壤有机碳含量的变化特征及其影响因素,更好地阐明黄土丘陵区柠条林土壤的固碳机理,本文采用时空替代法,以撂荒2 a的坡耕地为对照,对黄土丘陵半干旱区不同林龄（10 a、17 a、26 a、34 a、40 a、50 a）人工柠条林地土壤有机碳（SOC）、全氮（STN）、全磷（STP）及柠条林的根系生物量和枯落物现存量进行了分析。结果表明：1）在0~60 cm的土层剖面上,0~20 cm土层SOC含量明显高于其他土层,并随土层深度的增加逐层递减,其中柠条林地0~20 cm土层SOC含量变化幅度为2.68~11.44 g·kg-1,而40~60 cm土层SOC含量仅在1.64~2.73 g·kg-1波动;与对照相比,随林龄增加柠条林地0~60 cm土层平均SOC含量先减小后增加最后趋于平稳：10 a和17 a柠条林SOC含量比对照显著降低了34.5%和26.9%,26 a柠条林的SOC含量显著升高,其值是对照的1.43倍,40 a和50 a柠条林SOC含量处于积累与消耗相对稳定的状态。2）对SOC含量与STN、STP含量及根系生物量和枯落物现存量进行相关性分析表明,SOC含量与STN含量、根系生物量及枯落物现存量之间存在极显著线性相关,但与STP含量相关性不明显,说明土壤中氮含量的增加能明显提高土壤的固碳能力,而根系生物量和枯落物现存量的多少能够决定土壤的固碳水平。

半干旱黄土丘陵区柠条林水分生产力和土壤干燥化效应模拟研究

建立固原半干旱丘陵区WinEPIC模型土壤数据库、气象数据库,修订柠条作物参数,验证模型的精度及在该区适应性,在此基础上对黄土高原丘陵区柠条林地水分生产力和9 m土层土壤有效含水量进行30 a长期动态模拟研究。结果表明,前10 a柠条生长主要依靠土壤储水和降水,水分生产潜力稳定且无水分胁迫,但已出现土壤干层;生长10 a以后随着柠条根系的下伸,土壤水分亏缺加剧,水分生产力随降水量变化呈波动性下降趋势。9m土层逐月土壤有效含水量均呈现明显的波动性降低趋势。模拟柠条生长初期（1-10 a）9 m土层土壤有效含水量以101.0 mm/a的速度递减,此后长期在较低水平上随降水量变化而波动。由此得出,固原丘陵区柠条水分持续利用的合理年限为10 a左右。

宁夏黄土丘陵区植被恢复对土壤养分和微生物生物量的影响

本研究以宁夏固原天然草地、农地、撂荒地和不同年限的柠条林地为研究对象, 分析了不同植被类型下土壤养分和土壤微生物生物量碳、氮、磷的变化。研究结果表明： 土壤养分除速效磷和全氮外, 其他指标均为农地最低, 撂荒地次之, 并且随植被恢复年限的增加而增加; 不同植被类型条件下, 土壤微生物生物量有显著差异, 微生物量碳含量表现为撂荒地〈农地〈天然草地〈3年柠条林地〈13年柠条林地〈23年柠条林地, 微生物量氮以天然草地最低, 农地、撂荒地和不同年限柠条林地较大, 不同植被类型土壤微生物量磷差异显著, 在5～20 cm土层和20～40 cm土壤中表现尤为突出。土壤微生物量碳、氮、磷与植被类型和植被恢复年限关系密切。柠条林对土壤微生物生物量有明显促进作用, 并且随着植被恢复年限的增加改良效果越显著。

科尔沁沙地南缘不同植被对土壤物理性质改良作用研究

试验选取科尔沁沙地南缘樟子松林地、柠条林地、狗尾草草地、裸沙地(对照)4种典型立地类型为研究对象,通过测定各研究地土壤容重、土壤含水率、最大持水量、毛管持水量、田间持水量及沙粒粒径等物理指标,研究分析不同植被对沙地土壤物理性质的改良作用。研究表明:3种植被都对土壤物理性质都有一定改良作用。(1)柠条和樟子松对沙地土的保水效果较差,1m深处的土壤含水率仅为2.1%和2.6%,低于裸沙地,而狗尾草草地1m深处的含水率达到7.4%,为裸沙地1m深处的1.6倍。(2)通过分析0—30cm各物理指标平均值,得出3种植被下,土壤容重都小于裸沙地;狗尾草草地毛管持水量和田间持水量都最高,分别为21.7%和18.2%。其次为柠条林地和樟子松林地,裸沙地最小;柠条林地最大持水量最高,为24.6%,其次为狗尾草草地和樟子松林地,裸沙地最小。(3)通过对不同土层深度物理指标分析得出:3种植被对0—10cm和10—20cm的土壤容重、最大持水量、田间持水量有显著影响,而对毛管持水量没有显著影响;对20—30cm的土壤各指标都有显著的影响。(4)三种植被对土壤颗粒分布异质性改良效果的大小顺序依次为狗尾草>樟子松>柠条,其间接反映了土壤粒径分布范围的均匀程度,其由高到低依次为狗尾草>樟子松>柠条。综上,与裸沙地相比,种植各植被土壤的物理指标明显好于裸沙地,表明植被能明显改善当地土壤的物理性质。

荒漠草原区不同植被恢复模式土壤微生物菌落分布特征及其与土壤理化性质的相关性

研究土壤微生物菌落变化对土壤肥力的影响,对荒漠草原区草地的恢复管理具有重要的意义。本文以宁夏典型荒漠草原区的天然草地为对照,以平茬人工柠条林地、人工柠条林地、天然柠条林地为研究对象,采用稀释平板法估算各样地0~5,5~10,10~20,20~40 cm土层中微生物菌落数量,并测定对应土层的土壤理化性质及6种可溶性氮组分。通过分析样地内土壤微生物菌落数量变化特征及其与土壤理化性质的相关性可知:人工植被恢复加速土壤微生物菌落结构变化;人工柠条林地下土壤微生物群落数量较多、土壤结构及肥力较好;平茬措施可增加人工柠条林地微生物菌落数量,但微生物菌落总数仍低于未平茬前。综上所述,人工种植柠条更有利于荒漠草原区植被恢复。

时间序列自回归模型在土壤水分预测中的应用研究

在黄土丘陵半干旱区,多年生柠条林地土壤旱化严重,为了实现土壤水资源可持续利用,需要依据土壤水分状况,调控柠条生长与土壤水关系,而监测和预报土壤水分是防旱抗旱、调控柠条生长与土壤水关系的基础。为此选取黄土丘陵半干旱地区柠条林地2011年4月至2013年2月的土壤含水量时间序列作为研究对象,将各土层土壤含水量变异系数分为3个变化范围,并从3个范围内各选取一个代表土层,建立自回归模型,运用AIC准则及最大似然估计法求解模型中的参数,卡方检验的结果认为建立的模型较好。经过实例验证,实测值与预测值的相关误差均小于10%,说明时间序列自回归模型能够很好地预测黄土丘陵半干旱地区柠条林地的土壤含水量。