荒漠植物“肥岛”效应对土壤养分空间分布的影响

为探究古尔班通古特沙漠2种灌木不同空间位置“肥岛”效应,以该沙漠优势灌木——准噶尔无叶豆(Eremosparton songoricum)和沙拐枣(Calligonum mongolicum)为研究对象,以灌木根部为中心按20(A)、60(B)、100(C)、140 cm(D)向外延伸设置样点,每个样点按3个土层深度(0<h≤5 cm、5 cm<h≤10 cm、10 cm<h≤20 cm)进行土壤取样,分析在不同空间位置处土壤养分含量及富集情况。结果表明:(1)准噶尔无叶豆与沙拐枣均存在“肥岛”效应,且不同物种、空间位置的土壤养分含量差异显著(P<0.05)。2种植物的土壤养分在不同空间分布中的变化趋势相同,即在水平方向上,随着距灌丛中心距离的增加而逐渐减少。其中准噶尔无叶豆在D处的土壤有机质(SOM)、速效氮(AK)和全氮(TN)质量分数较A处分别平均下降了58.16%、52.94%和68.18%。沙拐枣在D处的土壤SOM、AK、TN质量分数和电导率较A处分别平均下降了61.38%、13.33%、69.23%和21.81%。在垂直方向上,2种植物的土壤SOM、AK和TN均表现为表层土壤养分含量最高,且随着土层深度的增加呈现递减趋势。沙拐枣的土壤AK、pH和硝态氮(N-NO_(3)^(-))质量分数显著高于准噶尔无叶豆(P<0.05)。(2)2种灌木的土壤SOM、AK、TN和全磷(TP)的富集率均呈现一致的变化趋势,即随着灌丛中心向外土壤养分富集率逐渐降低,且随着土层深度的增加土壤养分富集率呈递减趋势。(3)不同空间位置土壤养分的富集率与植株株高、冠幅有较显著的相关性(P<0.05),准噶尔无叶豆和沙拐枣的株高、冠幅与土壤SOM、TN、N-NO_(3)^(-)富集率均呈显著性正相关关系。总体来说,2种植物均呈现出了“肥岛”效应,土壤养分在不同空间分布中有明显的空间异质性,不同植物对土壤养分的富集能力不同,形成的“肥岛”效应也不同,具有明显的物种效应。

干旱和半干旱地区灌木下土壤“肥岛”研究进展

世界许多干旱、半干旱地区草地生态系统逐渐被灌木生态系统取代 ,这种取代过程的发展是由灌木冠幅下土壤中“肥岛”的形成和灌木的扩散相互作用直接造成的 .这种“肥岛”的形成和灌木的扩散之间的反馈作用能够改变该系统中的植被组成、结构和土壤养分分布格局 ,从而改变该生态系统的结构和功能 .文中从“肥岛”的概念和形成机制出发 ,对“肥岛”现象形成的原因、“肥岛”现象的研究意义、研究方法、灌木扩散与“肥岛”之间的相互关系及生物对“肥岛”的响应进行了总结 ,并分析了“肥岛”研究中应注意的问题 ,希望为中国干旱、半干旱区域土地退化的成因和过程以及植被恢复的研究提供一些参考 .

柽柳(Tamarix spp.)和梭梭(Haloxylon ammodendron)的“肥岛”效应

灌丛"肥岛"是全球干旱生态系统中的普遍现象,其发生和发展对干旱灌木、草原生态系统的结构和功能都具有重要影响,但其物种效应容易得到忽视。对准噶尔盆地南缘柽柳(Tamarix spp.)和梭梭(Haloxylon ammodendron)这两种不同地表形态灌木的冠下、冠缘和灌丛间地3种生境的土壤进行了采样、分析,结果表明:(1)柽柳和梭梭都存在"肥岛"现象,主要表现在土壤表层,其土壤性状与"岛"外土壤的差异随土壤深度增加而减弱;(2)生物性限制土壤养分由"岛"内向外梯度递减,而非生物性限制土壤要素可能高于、也可能低于"岛"外土壤,或者两者无显著差异;(3)从"肥岛"的空间尺度来看,柽柳"肥岛"的水平范围可能超出了本身冠幅覆盖区,而梭梭"肥岛"要小于本身冠幅覆盖区,其深度亦小于柽柳"肥岛";(4)相对于不同土壤要素而言,即使是同一物种,其"肥岛"也具有不同的空间范围。总的来看,研究区灌丛"肥岛"的发育具有明显的物种效应,相对梭梭而言,柽柳"肥岛"发育更广、更深,养分聚集更明显,其原因主要是柽柳的半球型树冠更利于保护和捕获凋落物,而较多的凋落物输入与土壤结构和土壤养分间的正反馈机制使柽柳冠下加速的生物地球化学循环能达到更广、更深的范围。灌丛"肥岛"的发育是干旱景观中生物过程与物理过程交互作用的产物,全面揭示其形成机理,探讨其对干旱生态系统结构、功能与动态的影响,需要更系统的研究。

树干径流对梭梭“肥岛”和“盐岛”效应的作用机制

为探明荒漠灌木个体周围土壤养分和盐分的空间分布及其成因,以荒漠灌木梭梭(Haloxylon ammodendron Bge.)为研究对象,对其周围土壤pH值,电导率,有机碳,全氮和有效磷的空间异质性以及树干径流的化学性质进行了研究。结果表明:树干周围出现显著的"肥岛"效应,且土壤有机碳,全氮和有效磷的"肥岛"作用范围发生在距主根大约20—40 cm以内。土壤pH值和电导率在主根周围25 cm以内的值却显著低于外围,而在离主根25 cm处出现了"盐岛",即在梭梭主根中心形成了一种高养分、低盐和低pH值的环境。树干径流和自然降雨化学性质的对比研究表明:除pH值和CO23-外,树干径流中其他化学离子的含量均显著高于自然降雨中的含量,说明这种高养分、低盐分的环境是由树干径流引起的,也就是树干径流带给土壤养分的同时将盐分带走。

模拟氮沉降对荆条灌木“肥岛”土壤养分的影响

氮沉降的增加,可能会对土壤养分造成更为显著的影响,目前关于大气氮沉降对植物"肥岛"效应中土壤养分的影响鲜有报道。于河南省太行山南麓地区,以NH_4NO_3为供施氮源,按土层深度采集土样,以模拟氮沉降方法(3个水平,无氮CK、低氮2g N m^(-2)a^(-1)处理、中氮12g N m^(-2)a^(-1)处理和高氮24g N m^(-2)a^(-1)处理),分析了氮沉降对太行山荆条灌木(Vitex negundo L.var.)"肥岛"土壤中有机质、全氮和速效磷含量的影响。结果表明:灌木"肥岛"中全氮和速效磷含量,总体表现出随氮沉降量增长而增加的趋势;氮沉降显著增加了土壤表层有机质、氮、磷的含量;高氮沉降与CK相比引起的各土层间养分差异更显著;随着氮沉降水平的增加,冠幅内外和土层间养分差异增大,土壤养分的增长率随之加大;氮沉降在一定程度内加剧了"肥岛"的富集效应,且氮沉降量越大,这种富集效应越显著。这些研究结果可为研究灌木"肥岛"对外源氮的响应机制及保育作用提供参考。

荒漠草原2种柠条(Caragana korshinskii)和油蒿(Artemisia ordosica)灌丛土壤养分“肥岛”效应

“肥岛”是荒漠草原生态系统灌丛植被富集养分、维持自身生存的普遍现象,其对灌丛以及草原生态系统的结构和功能都具有重要影响。通过对柠条（Caragana korshinskii）和油蒿（Artemisia ordosica）2种不同植被类型灌丛的3种生境（冠下、冠缘和灌丛间地）的土壤进行采样、测试和分析。结果表明：1）柠条和油蒿灌丛均存在“肥岛”现象,主要在表层土壤（0~20cm）表现得最为明显,其土壤养分指标与灌丛间土壤的差异随土壤深度增加而降低;2）从“肥岛”的空间尺度来看,油蒿“肥岛”的水平范围超出了本身冠幅覆盖区,而柠条“肥岛”相对小于本身冠幅覆盖区,其作用深度亦小于油蒿,体现了灌丛对土壤养分富集的物种效应;3）同一物种灌丛对土壤不同养分元素的富集作用有差异性。总体来说,研究区灌丛“肥岛”的发育具有明显的物种效应,相对柠条而言,油蒿灌丛土壤养分聚集效应更明显,其原因主要是油蒿灌丛低矮和茂密的冠层空间结构更利于凋落物的捕获与保存,较多凋落物的输入与土壤结构和养分间的正反馈机制加速了油蒿冠下土壤生物地球化学循环,使其“肥岛”效应能达到更广、更深的空间范围。

玛河流域扇缘带盐穗木土壤速效养分的“肥岛”特征

比较了玛河流域扇缘带盐穗木灌丛在单生条件下及与猪毛菜共生条件下的土壤速效养分的"肥岛"特征。结果表明,盐穗木灌丛周围土壤的"肥岛"现象主要体现在土壤表层,沿立地点向外每隔0.6m逐渐减弱,且沿土层深度增加逐渐减弱。盐穗木在单生条件下,灌丛土壤碱解氮和速效钾在立地中心有明显的富集现象。在从立地原点向外3m的表层土壤中,两种养分分别从2.75 g/kg和56.67 mg/kg下降至1.66 g/kg和29.0 mg/kg,且沿土壤剖面向下呈现显著性降低趋势(P<0.05),但均显著性高于裸地的同类值。而速效磷含量整体呈现亏损状态,其平均值较裸地速效磷含量低25.33%,表明盐穗木种群具有促进氮和钾的富积、但消耗磷的生态功能。在盐穗木-猪毛菜共生条件下,无论是在土壤表层还是沿土壤剖面,3种速效养分的含量整体上显著性高于裸地。共生条件下土壤的碱解氮含量整体低于单生条件下的值,而速效磷和速效钾的含量则是共生大于单生。研究表明,盐穗木单一种群条件下土壤速效磷的亏损状态可在猪毛菜共生条件下出现逆转,两者具有互补效应。该结论为干旱盐碱化地区植物与土壤关系研究提供了新的理论潜力。

不同质地土壤中荒漠灌木梭梭“肥岛”的初步探讨

为检验荒漠灌木＂肥岛＂是否受土壤质地调节,本研究选取了中亚干旱区梭梭（Haloxylon ammodendron（C.A.Mey.））的两种原生生境：古尔班通古特沙漠的风沙土和绿洲区的灰漠土。两种土壤的质地有显著差异,风沙土中砂粒含量是灰漠土的2.1倍~2.4倍,而灰漠土中粉粒和黏粒含量分别是风沙土的3.0倍~3.6倍、2.9倍~5.1倍。通过对比分析两种土壤中梭梭冠下水分和养分的空间变异特征,获得了如下结果：两种土壤中均存在灌木＂肥岛＂效应,且随深度增加而减弱;在0~20 cm土层,与灰漠土相比,风沙土中冠下水分和养分的空间异质性更强,富集程度更高,风沙土中水分、有机质、有效氮和有效磷的富集率分别是灰漠土的4.6倍~12.3倍、3.4倍~8.6倍、3.0倍~4.9倍和2.1倍~2.6倍。本研究表明,两种土壤均存在灌木＂肥岛＂效应,而土壤质地可能决定了＂肥岛＂效应的强弱程度。

北疆荒漠植被梭梭立地土壤养分“肥岛”特征研究

利用典型调查和地统计学方法,对古尔班通古特沙漠梭梭"肥岛"养分特征进行了研究。结果表明,大梭梭、小梭梭根部具有较强的"肥岛"效应,而枯死梭梭的这种效应较弱。大梭梭、中梭梭、小梭梭根部各土壤养分指标含量表现出大梭梭>中梭梭>小梭梭的规律。发育阶段对梭梭根部养分富集率有极大影响,但冠幅边缘养分指标的富集程度受发育阶段的影响则不显著。基径、株高和冠幅的大小与梭梭根部土壤碱解氮的富集率呈极显著的正相关(p<0.01),与速效钾的根部富集率呈极显著的负相关关系(p<0.01),速效磷根部富集率与基径有显著的正相关关系(p<0.01)。三株代表梭梭的平均有效作用范围小于冠幅的平均直径。通过克里格插值图分析研究区土壤养分含量均高于周围,表现出"肥岛"特征。

塔克拉玛干沙漠北缘柽柳灌丛肥岛效应的变化规律及其生态学意义

为探索荒漠化过程中肥岛效应的变化规律,选择盐化草甸、灌丛及沙漠3种景观类型,测定了柽柳灌丛下和灌丛间空地土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、水分含量以及柽柳营养枝δ13C等指标,并用土壤养分的富集系数来表征肥岛效应的强弱。结果发现盐化草甸退化为灌丛时,柽柳肥岛效应增强,柽柳冠下土壤SOC和TN的富集系数分别由3.0和2.8增加至7.1和3.7;而随着灌丛向沙漠逐步过渡,肥岛效应逐渐削弱直至消失,柽柳冠下土壤SOC和TN的富集系数出现持续下降的趋势,分别由7.1和3.7下降到0.5。这种变化反映了荒漠化在该地区发展所处的不同阶段,而肥岛中SOC和TN的富集系数是反映这种变化的有效指标。同时,肥岛的存在也为该地区群落演化提供了必要的条件。

高寒牧区醉马草草丛肥岛效应的研究

对高寒牧区醉马草(Achnatherum inebrians)草丛肥岛效应进行了研究。结果表明:(1)醉马草草丛中心土壤养分明显高于空地。(2)醉马草草丛对土壤养分富集作用从土壤表层向深层递减,从中心向边缘递减。(3)从草丛中心到距草丛100cm土壤养分含量变化规律为:有机质在0～20cm土层先减小后不变,在20～30cm土层持续不变;全氮和速效钾先减小后不变;全磷和速效氮在0～10cm土层先减小后增加,在10～30cm土层先减小后不变;全钾无明显规律;pH在0～20cm土层先升高后不变,在20～30cm土层先降低、再不变、后升高;速效磷在0～20cm土层先减小后增加,在20～30cm土层先减小后不变。整体而言,醉马草草丛全氮和速效钾、全磷和速效氮变化规律一致,其他养分变化规律各异。

塔里木河中游胡杨(Populus euphraticu)“肥岛”的养分特征研究

利用传统统计学和地统计学方法，对塔里木河中游胡杨“肥岛”的养分特征进行了研究。结果表明：胡杨周围的土壤养分向冠幅内聚集，具有较强的富积强度，形成了明显的“肥岛”特征。大胡杨冠幅下4种养分（有机质、碱解氮、有效磷、速效钾）分别比冠幅外高64．94％，72．87％，61．70％和185．20％；中胡杨为5．36％，5．39％，47．02％和93．43％；小胡杨为27．96％，10．20％，67．48％和218．59％；但不同发育阶段土壤养分的富积率具有一定的差异，有机质表现为极显著，碱解氮和速效钾表现为显著，而有效磷没有显著差异。单株胡杨土壤养分变异系数属中等强度，半方差函数模型除碱解氮为高斯模型外，其他为球状模型，块金值／基台值[Co／（C＋Co）]的比值均在25％附近，表明空间相关性强烈，整体看来土壤养分的变异性主要由结构性因素引起的。胡杨养分的“肥岛”作用范围（7．5～11．1m）大于冠幅半径（5m）；通过克里格插值图分析，胡杨立地土壤养分表现出不同程度的“肥岛”效应。

梭梭林“肥岛”效应的初步研究

梭梭由树冠截留的降雨形成的树干径流将营养物质运送至根颈周围的土壤中，在根颈周围形成“肥岛”，增加该区域土壤的养分含量和水分含量，对自身生存环境产生正向反馈效应。

干旱区三种荒漠植被“肥岛”土壤颗粒变异特征研究

利用典型调查和统计学方法,对新疆3种典型荒漠植被胡杨、梭梭和柽柳的"肥岛"土壤颗粒特征进行了研究。结果表明:胡杨"肥岛"土壤颗粒以砂粒和粉粒为主;梭梭"肥岛"颗粒组成以砂粒为主;塔河研究区柽柳"肥岛"的砂粒含量与粉粒含量相当,但远大于黏粒含量;阜康研究区柽柳"肥岛"以粉粒为主。3种植被对砂粒表现出不同的富集作用,并且不同发育阶段的土壤颗粒的富集率大都差异不显著。

胡杨、梭梭“肥岛”土壤颗粒分形特征

研究了胡杨和梭梭“肥岛”土壤颗粒分形维数在空间上的变化特征，以及分形维数与土壤性状的关系。结果表明，胡杨“肥岛”颗粒分形维数冠幅内略小于冠幅外，表明胡杨冠幅内土壤质地比冠幅外土壤质地略粗；梭梭“肥岛”颗粒分形维数冠幅内大于冠幅外，表明梭梭冠幅内土壤质地比冠幅外土壤质地细。胡杨和梭梭“肥岛”土壤颗粒大小分形维数与砂粒（〉2．00mm）含量呈显著的线性负相关，而与粉粒（2．00～0．05mm）、粘粒（〈0．05mm）含量呈极显著的线性正相关（P〈0．01）。土壤颗粒分形维数可作为评价荒漠灌木“肥岛”土壤的定量指标之一，但分形维数与有机质和总盐没有显著的线性关系。

黄河三角洲湿地柽柳冠下“肥岛/谷”现象研究

"肥岛"是土壤养分向植物冠下聚集的现象.为探讨温带河口湿地盐生植物柽柳灌丛对土壤养分循环的影响,2013年5月在黄河三角洲新生湿地的潮间带碱蓬群落和紧邻的潮上带柽柳群落分别选取长势良好,株高和冠幅比较接近的3株柽柳,分析土壤养分含量以及养分在柽柳灌丛下富集情况,结果发现:碱蓬群落养分平均含量、碳氮比都小于柽柳群落;碱蓬群落中柽柳冠下土壤0-20cm深度表现出"肥谷"效应,AP在土壤表层和次表层"肥岛"效应不明显,4个养分指标都在30-50cm土层表现出明显"肥岛"效应,此为"肥岛"初始阶段;柽柳群落中柽柳冠下土壤表层养分富集明显,土层上部"肥岛"效应大于下部,为"肥岛"发展阶段.群落所处地理位置和受海水影响大小是影响柽柳冠下"肥岛"发育的重要因素,而"肥岛"效应是推动河口湿地群落演替和湿地演化的主要动力之一.

干旱区梭梭与胡杨冠下“肥岛”效应

【目的】探究干旱区盐生环境梭梭与胡杨冠下土壤养分的"肥岛"效应,为干旱区生态系统的保护与修复提供科学支持和参考。【方法】选择10棵胡杨和5棵梭梭为研究对象,分3个土层(0~5、5~10、10~15 cm)采集土样,测定其中的有机碳、全氮、全磷、pH值和电导率,并分析了土壤养分的空间分布变化规律和富集效应。【结果】梭梭与胡杨冠下土壤养分的变化具有相似之处,有机碳与全氮"肥岛"效应显著,而全磷稍差,但均有冠内向冠外递减,表层向深层递减的趋势;从富集率来看,梭梭与胡杨养分富集率均大于1,进一步证实梭梭与胡杨冠下存在的"肥岛"现象。【结论】梭梭与胡杨冠下土壤养分差异性显著,均从冠外向冠内汇集,从深层向表层汇集,其中胡杨在养分含量、富集率方面高于梭梭,具有更强的"肥岛"效应。

试论水库人工肥岛养鱼

本文论述了水库人工肥岛养鱼的意义、科学依据及人工肥岛养鱼的方法。介绍了人工肥岛养鱼的鱼种放养、肥岛的制作、日常管理、注意事项及其它用途。

宁夏荒漠草原短花针茅丛“肥岛”效应研究

以宁夏荒漠草原短花针茅为研究对象,通过野外调查和室内实验,分析短花针茅丛土壤的养分分布规律,揭示短花针茅丛“肥岛”土壤的养分分布特征及其富集程度.结果表明,土壤中有机碳、速效磷、总氮和碱解氮的含量,在水平方向上,由短花针茅丛中心向外随距离的增加而递减,呈显著性差异(P<0.05),在短花针茅丛中心向外5 cm处下降最大;在垂直方向上,随着土壤深度的增加而递减,0~5 cm土层中的含量显著高于5~10,10~15 cm土层中的(P<0.05).土壤中总磷的质量分数,在垂直和水平方向均没有显著性差异(P>0.05),变化趋势不明显.土壤中的有机碳、速效磷、总氮和碱解氮的含量表现出“肥岛”效应和“表聚”效应.短花针茅丛“肥岛”效应有利于荒漠草原土壤肥力的保护,也有助于荒漠草原退化草地的恢复.

河西走廊盐渍化草地芨芨草“肥岛”对土壤养分空间分布的影响

以酒泉盐碱地芨芨草(Achnatherum splendens)草丛为研究对象,选取冠幅相近、生长状况良好、大小适中的芨芨草草丛,对每株芨芨草草丛按4个垂直方位,每个方位按5个距离梯度(草丛中心、距草丛中心20、40、60、100 cm)设置样点,每个样点按5个土层深度(0~10,10~20,20~30,30~40,40~60 cm)进行土壤取样和分析。结果表明,芨芨草中土壤养分呈现如下的空间分布特征:(1)土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷、速效钾的含量随离草丛中心距离的减少而增加,随土层深度的增加而减少,土壤养分主要富集于草丛下,而且表层土壤更加明显。(2)与草丛外土壤相比,草丛内土壤含水量较高、pH值较低,对盐碱地恶劣的土壤环境治理恢复有重要作用。