高寒沙地不同年限拧条林下植被与土壤性质变化特征

为了解种植拧条对沙地次生植被和土壤理化性质的影响,本研究以青海省治沙试验站不同时期的拧条林为研究对象,探究其林下植被和土壤理化性质的特征。结果表明:随林龄增加,林下植物多样性呈“升高-降低-升高”的趋势,林下草本优势种由一年生苋科植物演替为多年生菊科和豆科植物。种植拧条能够显著降低沙地表层土壤pH值和含水量,种植30 a以上的拧条林显著提高土壤有机质含量和碱解氮含量(P<0.05)。

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。

黄土高原水蚀风蚀交错带柠条幼林地土壤水分动态变化

沿坡面布点,通过中子仪观测人工柠条幼林坡地小区土壤含水量的垂直变化,并对储水量的时空变化进行模拟和预测.结果表明：柠条幼林地上、中、下不同坡位0～400 cm土壤剖面储水量动态变化趋势一致,即雨季迅速增加,冬季变化较小,春季至下一个雨季初迅速下降.柠条幼林坡地土壤剖面储水量表现为从坡顶至坡底呈逐渐增大的趋势.土壤水分消耗量从坡顶至坡底也呈逐渐增大的趋势.柠条地土壤储水量与坡面位置和时间的关系可用一个二元三次多项式来表达.

高寒沙区人工柠条林对土壤养分影响的时效性

以高寒沙区不同林龄（3、12、21、30、42、51 a）的人工柠条林地土壤为研究对象,将农田土壤及沙地土壤作为对照,测定并比较了常规土壤质量指标的变化情况。结果表明：（1）随着柠条林龄的增加,土壤质地得到显著改善,全N、全P、全K、速效N、速效P、速效K及有机质等养分的质量分数显著增加（P〈0.05）;（2）0-5 cm层土壤养分质量分数增加最快,随深度增加各土层改良效果存在时间上的滞后性,土壤养分呈现表聚性是沙地土壤正向演替的标志,并不是从造林初期就显现;（3）与农田土壤0-5 cm层理化性状相比,30年生的柠条林地土壤已恢复至良好水平,可以进行适度开发利用。

宁夏河东沙区柠条植株叶片蒸腾对干旱胁迫的响应

以宁夏河东沙地沙生灌木柠条(Caragana korshinskii Kom.)为材料,采用采用盆栽方法分析不同土壤水分条件下的柠条植株叶片蒸腾日变化特征及其与环境因子的相关关系,研究干旱胁迫下柠条蒸腾对主要环境驱动因子的响应机制,为区域植被恢复与重建及林分结构的优化配置提供理论依据。结果表明,(1)充分供水条件下的柠条蒸腾速率是土壤水分严重胁迫下的3.43倍,随着水分胁迫的加剧,蒸腾速率峰值前移,且日蒸腾过程在较为干旱时表现为双峰型;各水分梯度下柠条蒸腾速率日过程与气孔导度具有相同的变化规律,呈极显著的线性相关。(2)随着土壤含水量的逐渐降低,柠条苗木叶片蒸腾速率先增加后缓慢下降,过高的土壤含水量同样会抑制植物的蒸腾,该临界值为15.78%,即土壤质量含水量为田间持水量的74.1%。(3)低光强柠条叶片蒸腾作用的光响应曲线差别不大,都表现出随着光合有效辐射强度增加而缓慢上升的趋势,但启动速度随着土壤含水量的减少而降低;在土壤水分受到限制时(土壤质量含水量≤40%田间持水量),进一步增强光合有效辐射量(≥1 000μmol·m-2·s-1)并没有使蒸腾速率提高,严重水分胁迫下,增加光辐射强度反而导致蒸腾速率降低。(4)柠条蒸腾速率的主要影响因子偏相关分析表明:充分供水下,光合有效辐射(PAR)是主要影响因子,贡献率为54.4%;随着土壤含水量的下降,气孔对PAR的敏感性下降,叶片内外水汽压饱和亏缺成为调节柠条蒸腾过程的主导因素。

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。

黄土高原半干旱区不同土地利用方式下土壤结构特征

土壤团粒组成是土壤稳定性重要因素,不同土地利用方式对于土壤结构产生重要影响.本文以宁夏固原封育15年的草地和柠条地为研究对象,利用干筛法对0~100 cm土层中土壤团粒组成进行了研究.结果表明:①封育草地相对于柠条地,显著提高了<0.25 mm土壤粒级质量分数,而10~7 mm土壤粒级质量分数显著降低.②封育草地表层土壤MWD与GMD值显著高于柠条地,草地表层土壤稳定性较好.③封育草地土壤分型维数D小于柠条地,封育草地显著降低土壤分散度,随着土层深度的增加土壤分散度相对降低.④封育草地R0.25值低于柠条地,封育草地肥力水平低于柠条地.因此,在黄土高原半干旱区退化天然草地恢复过程中,草地封育可提高土壤稳定性及抗侵蚀性,人工柠条种植可在短期内提高土壤R0.25值.

不同立地类型条件柠条播种造林苗期生长情况初步研究

通过对浑善达克沙地实验地4种立地类型柠条播种苗的实际跟踪调查,初步摸清了柠条在该区域的生长表现情况。调查结果表明:4种立地类型下按生长状况由好到次的顺序排列是,流动沙丘>半固定沙丘>风蚀沟>丘间低地,物种间的竞争是影响当年生柠条播种苗生长好坏的最主要原因。

库布齐沙地柠条叶生物量及营养估测模型

【目的】柠条是一种生长迅速、枝叶茂盛、防风固沙能力强大的豆科植物,且茎叶粗蛋白含量相对较高,具有广泛的饲用开发前景,但柠条灌丛在不同发育阶段叶生物量和体内营养物质含量差异较大,其饲用性受到一定限制。因此,了解柠条各生长阶段叶生物量及其营养物质含量变化情况成为打破柠条叶片利用局限性的关键。【方法】本试验以库布齐沙地柠条灌丛为研究对象,分别测量了不同林龄、不同发育时期柠条的叶生物量及营养物质含量,并构建了柠条不同生长年限叶生物量动态模型、生长参数与叶生物量估测模型以及叶片营养物质动态变化模型。【结果】(1)不同生长年限,柠条叶生物量年内变化均呈现出先增长后降低的趋势,在7月份2年生、3年生、5年生柠条叶生物量分别达到0.14、0.32、1.40 kg/株的最高峰值,生长拟合曲线R2>0.8,F检验结果均达到显著水平(P<0.05)。(2)不同生长年限,柠条叶片粗蛋白含量平均达16.0%以上,年内总体变化呈下降趋势(拟合曲线R^2>0.8),且最高值均出现在每年的5月份。(3)不同生长年限,柠条叶片内中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量无明显变化规律,且年内变化趋势各不相同。【结论】根据研究结果可以发现7月份柠条叶生物量达到最大值,5月份柠条叶粗蛋白含量达到最大值。因此,根据柠条叶片生育期及其营养价值等综合考虑,建议5月、7月为主要利用时期。

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。

黄土丘陵区人工柠条恢复为主小流域土壤有机碳空间变异性及其影响因素

柠条是黄土丘陵区人工植被恢复生态环境的重要树种。为进一步研究大面积种植柠条对小流域土壤有机碳空间分布的影响,选择人工柠条种植为主的宁夏固原市上黄村火岔湾小流域为研究区域,分析了其土壤有机碳的空间变异特征及其影响因素。基于野外取样和室内分析,利用地统计学和ArcGIS空间分析,分析了小流域0—40 cm土层土壤有机碳的空间分布与变异性,不同土地利用方式以及地形和整地方式等对其的影响。结果表明:(1)不同土地利用方式对小流域土壤有机碳含量有显著影响,表现为林地>灌木地>农地>草地,分布范围为8.78~29.81 g/kg,变异系数为19.03%~21.80%,属中等程度变异。(2)小流域各土层有机碳的最优拟合模型均为球面模型,具有强烈的空间分布相关性,并以结构性因素引起的变异为主。(3)小流域土壤有机碳含量呈斑块状空间分布,以人工种植柠条为主的区域整体土壤有机碳含量较高。(4)坡位和整地方式对整个小流域土壤有机碳含量有显著影响(p<0.05),地形对不同土地利用方式的有机碳含量影响不大,但整地方式对柠条灌丛地土壤有机碳含量有显著影响(p<0.05)。研究结果总体说明,以人工柠条种植为主的植被恢复方式促进了黄土丘陵区小流域土壤有机碳的积累,但小流域土壤有机碳空间分布及其变异性也受土地利用方式及其坡位和整地方式的重要影响。在实际区域土壤有机碳研究中有必要将整地方式和植被类型相结合进行综合研究。

科尔沁沙地典型固沙人工林地土壤水分时空特征及其对环境因子的响应

土壤水分时空动态特征对于干旱地区人工林的可持续经营与管理起着至关重要的作用。以位于科尔沁沙地南缘的樟子松和柠条固沙人工林为对象,于2018年11月-2019年11月连续观测了林地0-200 cm土壤剖面的含水量、温度及微气象因子,系统分析了土壤水分的时空变化特征及其对环境因子的响应。研究期内,两种林地土壤水分的季节变化可分为冻结期、补充期、消耗期和稳定期;依据土壤剖面的水分特征可分为易变层、活跃层和稳定层,但两种林地的分层深度有一定差异。在生长季内(5-10月),土壤含水量对大气降雨的响应随着土层深度的增加而减弱;降雨对樟子松人工林0-20 cm层土壤水分的影响极显著(P<0.01),对柠条人工林0-10 cm层的影响极显著(P<0.01)、20-60 cm层显著(P<0.05)。在土壤冻融周期内(2018年11月-2019年4月),两种林地的土壤均表现为"单向冻结"和"双向融化"的特点;土壤温度是影响冻融期内土壤含水量的关键因素,两者呈极显著的指数函数关系;樟子松和柠条人工林土壤的最大冻结深度分别为170 cm和190 cm,前者10 cm土层解冻时间要比后者晚11 d,可能与乔木树冠的遮阴作用有关。潜在蒸散与柠条林0-60 cm层、樟子松林0-20 cm和200 cm层的土壤水分呈极显著相关(P<0.01),而与樟子松林60 cm和160 cm层呈显著相关(P<0.05),这与树木蒸腾和土壤蒸发等综合作用有关。研究表明,由于两种人工林的树种组成、树冠大小、郁闭程度和根系分布等结构特征不同会导致林地土壤水分时空特征的异质性及其对环境因素响应的差异。

毛乌素沙地西南缘柠条锦鸡儿叶解剖结构策略轴对年限的响应

本研究通过对毛乌素沙地西南缘不同种植年限(3,5,10,20,30,40,50,60和70 a)柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom.)的叶片厚度和栅栏厚度等11个叶解剖性状,利用主成分分析与线性拟合分析了其主要策略轴,旨在为揭示柠条的抗旱适应策略。结果表明年限梯度的变化是引起柠条锦鸡儿叶解剖性状表型变化的主要原因,叶片厚度和叶表皮厚度是柠条锦鸡儿生长适应的核心性状;柠条锦鸡儿的叶解剖结构主要形成资源获取和消耗策略轴及保护运输和支撑策略轴;资源获取和消耗策略轴作用随年限显著增强,保护运输和支撑策略轴作用随年限显著减弱。因此,在年限梯度上柠条主要采取“慢速投资-收益”的保守策略转为“快速投资-收益”的获取策略。

毛乌素沙地沙柳与柠条根系分布特征对比

采用土柱法对毛乌素沙地沙柳与柠条的根系进行了研究。研究表明:沙柳与柠条均为主根型植物,沙柳的水平根更为发达。三年生沙柳根系水平分布在距树基160cm范围内的土层中,距树基0～40cm范围内根系分布最多,占总根量的78.73%;柠条根系水平分布在距树基60cm范围内的土层中,占总根量的78.58%。沙柳根系垂直分布在60cm土层以上,而柠条根系垂直分布在30cm至90cm土层之间。

高寒沙地人工植被恢复区地表沉积物粒度特征

共和盆地位于青藏高原东北部,是典型的高寒干旱、半干旱荒漠区。青海省治沙试验站经过近50年的发展,形成以封沙育草区、固沙造林区和农田林网区为一体的绿洲防护体系,成为中国高寒沙地土地沙漠化综合整治的典型示范。本文选择典型固沙植物柠条(Caragana korshinskii)和乌柳(Salix microstachya),针对不同治理年限的沙丘和丘间地,探讨治理50年后人工植被恢复区地表60cm深度土壤粒度的时空变化。结果表明:直播柠条能促进沙丘地表60cm土层沉积物的细化,尤以地表5cm更甚。土壤颗粒的变化与植被生长状况及物质来源有关。