黄土丘陵区沙棘人工林土壤养分及酶活性季节变化

为分析不同年限沙棘人工林的土壤养分和酶活性的时空变化规律,采用时空互代法,以志丹县金丁镇不同种植年限沙棘人工林(20年生沙棘林、15年生沙棘林、5年生沙棘林)为研究对象,以谷子地作为对照,研究了土壤养分和酶活性季节变化、空间分布及其相关关系。结果表明:随着种植年限的增加,沙棘人工林显著地增加了土壤有机质、碱解氮、有效磷、有效钾和酶活性。土壤养分和酶活性具有表聚性,随着土层加深含量在下降且土层间差异显著。沙棘人工林和谷子地土壤养分和酶活性均有明显的季节变化特征。0—30 cm土层土壤有机质表现为春季和秋季较高,夏季和冬季较低。碱解氮和有效磷均为春季最高,秋季最低,而有效钾为冬季最高,夏季最低。土壤脲酶季节变化规律为春夏较高,秋冬季较低。蔗糖酶活性春冬季较高,夏秋季较低。过氧化氢酶呈现出与脲酶和蔗糖酶不同的响应特征。土壤养分与土壤酶相关性密切,土壤脲酶和蔗糖酶可以作为评价土壤肥力的指标。综上,在陕北黄土丘陵区,营造沙棘林年限越长,提高土壤养分和酶活性效果越明显。

陕北不同恢复年限中国沙棘人工林土壤可溶性氮组分时空变化研究

[目的]探究陕北黄土丘陵区退耕还林后不同林龄中国沙棘林可溶性氮组分累积的季节变化和垂直分布规律,为深入研究该区域不同恢复年限中国沙棘林的退耕效果评价和土壤氮库管理提供理论依据。[方法]以志丹县金丁镇不同恢复年限(5、15、20 a)中国沙棘人工林为研究对象,以荒草地为对照,采集0~10、10~20、20~30 cm土壤样品,分析土壤可溶性氮组分含量和比例的季节动态变化及土壤垂直分布的动态变化。[结果]随着恢复年限的延长,中国沙棘人工林均增加了土壤可溶性氮组分含量,对于土壤硝态氮和可溶性有机氮(SON)而言,20 a与5 a中国沙棘人工林间差异显著,荒草地与5 a中国沙棘林间无显著差异;土壤铵态氮在不同恢复年限间差异不显著。不同恢复年限中国沙棘林土壤硝态氮和SON变化趋势一致,均为20a中国沙棘林>15 a中国沙棘林>荒草地>5 a中国沙棘林,且均呈表聚现象。土壤铵态氮含量大小关系为15a中国沙棘林>20 a中国沙棘林>5 a中国沙棘林>荒草地,表层的铵态氮平均含量最低。土壤可溶性氮组分在不同土层间均差异不显著。土壤硝态氮表现为夏季最高,冬季或秋季最低;铵态氮表现为夏季或秋季最高,冬季最低;SON则为春冬季高于夏秋季。SON、硝态氮和铵态氮占可溶性总氮比例分别为80.3%、10.2%和9.5%。不同年限中国沙棘林SON占可溶性总氮比例为春冬季高于夏秋季,硝态氮和铵态氮大部分为夏秋季高于春冬季。[结论]在陕北黄土丘陵区,营造中国沙棘人工林可以有效提高土壤可溶性氮组分,随着林龄增加,土壤氮素累积效果越明显。

中国沙棘早衰人工林不同构件碳氮磷生态化学计量特征

萌蘖更新是树木应对恶劣环境或干扰后恢复的主要方式之一,为了解中国沙棘人工林早衰过程中各构件营养元素分配格局,探讨萌蘖更新子株与早衰母株之间营养元素的相对积累速率,对具有早衰特征的15 a林分不同构件碳(C)、氮(N)、磷(P)的化学计量特征进行分析。结果表明,1)各构件C,N,P含量分别为255.07~563.68,7.34~24.68,0.23~0.68 mg/g;C∶N,C∶P,N∶P比值为19.63~39.86,648.31~1188.26,26.88~45.47,在构件之间存在差异。2)母株叶片、水平根、垂直根C的积累速率小于N或P,子株树干C的积累速率大于N和P,水平根N的积累速率大于P。3)在C,N,P含量综合变化过程中,子株树干、子株叶片和垂直根贡献最大,母株叶片和水平根贡献最小。由此可见,中国沙棘C,N,P的积累能力及其化学计量比在构件之间存在差异,子株相对于母株、垂直根相对于水平根的作用更大,母株和水平根碳积累能力及其C与N,C与P比例偏低是早衰人工林的主要营养学特征,即“碳限制”或“碳饥饿”是导致人工林早衰的主要营养学原因。

黄土高原人工混交林土壤肥力及混交效应研究

测定了沙棘+侧柏,刺槐+侧柏及其对应侧柏纯林土壤80cm土层32个土样的8项肥力指标和人工林生长量,对2个混交林的土壤肥力特征及混交对侧柏的促生效应进行了初步探讨。结果表明:(1)供试混交林80cm土层土壤有机质、全氮、速效氮含量及其剖面变异和氮素贮量表现为沙棘>侧柏及刺槐>侧柏,沙棘、刺槐人工林对土壤的培肥效应大于侧柏;(2)沙棘+侧柏混交林不同树种根区土壤pH、碳酸钙、全磷及速效钾含量差异很小。

子午岭中国沙棘亚居群的遗传多样性研究

应用随机扩增多态性DNA(RAPD)方法对子午岭中国沙棘3个亚居群在小地理范围内的遗传变异进行了研究.结果表明,在居群水平上,子午岭中国沙棘居群存在比较丰富的遗传多样性,多态位点百分率为58.88％,Nei's基因多样性h=0.1744,Shannon's多态性信息指数I=0.2687.子午岭中国沙棘居群的遗传变异主要存在于亚居群内,亚居群间的遗传变异占总遗传变异的24.03％(Gst=0.2403),AMOVA的结果也表明,有18.80％的遗传变异存在于亚居群之间.这一结果符合中国沙棘风媒、异交的繁育系统特点,但亚居群间的基因分化系数仍要高于异交、风媒植物居群间遗传分化的平均值(Gst=0.1930).该地中国沙棘亚居群间较高的遗传分化与其生活环境和限制的基因流有关.

黄土高原丘陵区沙棘人工林土壤微生物群落演变特征研究

采用时空互代法,以不同林龄(8、13、18a)的沙棘人工林为研究对象,分析沙棘人工林在不同生长发育进程中土壤微生物种群结构及土壤养分特性的变化规律。结果表明,1)沙棘人工林磷脂脂肪酸总量、细菌特征脂肪酸总量、真菌特征脂肪酸总量均随着林龄的增长而增加。磷脂脂肪酸总量、细菌总量在成熟林时达到最大值。真菌总量在中龄林时出现最大值,在进入成熟林后略有下降;2)不同林龄的沙棘人工林地土壤养分含量存在明显差异。土壤有机碳、全氮、全磷、碱解氮及速效磷含量随着林龄增加呈显著上升趋势,并于成熟林时达到最大值;3)土壤微生物总PLFA量、土壤细菌PLFA量与土壤有机碳、全氮、碳氮比、全磷、碱解氮、速效磷呈显著正相关关系。真菌PLFA量与土壤全氮、碱解氮呈显著正相关关系,与土壤速效钾呈极显著负相关关系。由此可见,林龄对土壤微生物种群结构和养分特性有显著影响。

中国沙棘花粉生活力检测方法比较研究

比较分析了I-KI染色法、蓝墨水染色法、TTC染色法、过氧化物酶染色法和离体萌发法5种花粉生活力检测方法在测定中国沙棘花粉生活力中的适用性，并探索了花粉适宜的离体萌发条件．结果表明，I—KI染色法、TTC染色法未能将中国沙棘花粉染上色，因此不适合其生活力的检测；蓝墨水染色法和过氧化物酶染色法能够快速地测定中国沙棘花粉生活力，但测定值均偏高，误差相对较大；离体萌发法适合中国沙棘花粉生活力的测定．在筛选中国沙棘花粉适宜的培养基时，发现中国沙棘花粉在蔗糖（O．15～0．20g·mL^-1）＋硼酸（0．1×10^-4g·mL^-1）的培养基上萌发速度较快，有活力的花粉能够完全萌发且萌发率趋于稳定；附加琼脂的固体培养基对花粉的萌发影响不大．

铁尾矿区沙棘-桑树人工混交林的养分分配状况

为了评估铁尾矿区废弃地的植被恢复中,利用沙棘-桑树人工混交林提高林地养分总体水平的可行性,测定混交林中沙棘、桑树和草本植物的地上部分、根系及枯枝落叶中的N、P、K、Ca、Mg含量与贮量,测定沙棘、桑树根系周围土壤中的养分含量。结果表明:沙棘的根、干、枝、叶、皮中的N含量明显高于桑树,尤其是不同土层根系中的N含量可达到桑树根系的3.03～4.33倍,沙棘根系中的Ca、Mg含量高于桑树,P含量与桑树相近,而桑树地上部分的P、K、Ca、Mg含量以及各土层根系中的K含量大多高于沙棘;沙棘根系周围土壤中的全N含量高于桑树根系周围土壤,其平均含量为桑树的1.88倍,根系周围表层0～20 cm土壤的全N含量为桑树的3.18倍;混交林中乔木、草本、枯落物的总养分贮量大小为:沙棘>枯枝落叶>桑树>草本植物,其中沙棘的养分贮量占混交林系统养分总贮量的56.10%。研究结果提示:沙棘在整个混交林系统的养分分配中起到支配性作用,可为桑树的正常生长发育提供良好的养分空间,沙棘-桑树混交林是生态效益与经济效益双赢的混交模式。

山西五台山不同海拔中国沙棘居群的遗传变异

利用ISSR分子标记分析了山西五台山不同海拔中国沙棘居群的遗传多样性和遗传分化.用11条引物对3个中国沙棘居群共60个样品进行扩增,共检测到170个位点,其中多态位点162个,多态位点百分率(PPB)为95.29%.五台山中国沙棘总的Shannons信息指数(I)为0.455 6,Neis指数(h)为0.301 1,表明亚种水平的遗传多样性较高.五台山中国沙棘居群水平也具有很高的遗传多样性,PPB平均为62.55%,I平均为0.323 5,h平均为0.203 0.五台山高海拔的中国沙棘居群S15和S16较低海拔居群S14遗传多样性丰富.POPGENE分析表明,五台山中国沙棘居群间存在较高的遗传分化(Gst=0.316 1),在总的遗传变异中31.61%的变异存在于居群间,居群间的基因流仅为1.081 8,限制的基因流可能是居群间存在较高遗传分化的主要原因,较高的居群间的遗传分化暗示在资源保护和利用中应考虑对不同地方居群的保护和利用.

黄土丘陵区沙棘人工林天然化发育过程中的种间联结性研究

采用样地调查法,并通过方差分析、X2检验及共同出现百分率PC计算,对黄土高原丘陵沟壑区经过3a、8 a、13a、25a发育的沙棘群落中主要种群间联结性进行了比较研究。结果表明,灌木层的4个发育阶段,总体关联性都表现出轻微正相关。草本层中,发育3a的群落,总体联结性表现出极显著正相关,但种间关系不够稳定;发育8a 的群落,总体关联性表现出轻微正相关,种间关系不稳定;发育13a的群落,总体关联性表现出极显著正相关,负关联种对减少,种间关系逐步趋于稳定;发育25a的群落,种间关系相对稳定。表明沙棘在黄土高原丘陵区人工林天然化发育的过程中,已实现了自我更新。说明人工林只有经天然化发育过程才能实现持续利用,达到普通生态系统的服务功能。

皇甫川流域百里香草原和人工沙棘灌木林的水分利用特征

使用LI 6 4 0 0光合系统测定仪、LI 30 0 0A叶面积仪等 ,对皇甫川流域百里香草原和中国沙棘灌木林的优势植物进行了光合速率、蒸腾速率测定 ,同时还测定了植物水分、土壤水分及群落地上生物量。根据所测数据计算得到了这两个群落优势植物光合和蒸腾的日变化特点、光合水分利用效率 ,分析了两个群落优势植物叶片含水量、自然饱和亏及水势等植物生理水特征。通过群落优势植物种群的蒸腾失水和土壤水分的分析 ,探讨了由于土地利用方式的不同 。

二倍体杂交种棱果沙棘双向杂交起源及其母本主要来源于中国沙棘的分子证据

棱果沙棘为同域分布的中国沙棘和肋果沙棘同倍化自然杂交形成的。本文利用母系遗传的cpDNA trnS-G序列检测青海祁连棱果沙棘及其亲本中国沙棘和肋果沙棘同域分布的两个地区(拱北湾、八宝河滩)共93个个体的遗传关系。结果表明棱果沙棘及其亲本在拱北湾和八宝河滩分别有12个和7个单倍型,两地区的棱果沙棘都与其亲本共享单倍型,其中拱北湾棱果沙棘共36个个体中有28个与中国沙棘共享3个单倍型(H2,H4,H5),有2个个体与肋果沙棘共享单倍型(H11),八宝河滩的棱果沙棘共10个个体中有7个与中国沙棘共享一个单倍型(H4),3个与肋果沙棘共享单倍型(H7)。应用最大简约法(MP)分别对两地区的棱果沙棘及其亲本trnS-G序列构建的系统发育树中棱果沙棘的大部分个体都与中国沙棘聚在一起,另外,棱果沙棘4种特有单倍型(H3、H7、H8、H9)的6个个体在系统树上也与中国沙棘聚为一支。以上结果进一步证明了二倍体自然杂交种棱果沙棘为双向杂交起源,但其主要母本来源应为中国沙棘。

南方茶园土壤酸化特征及交换性酸在水稳性团聚体中的分布

通过采集浙江省杭州西湖龙井茶园土壤,研究茶园土壤剖面的酸度特征、养分变化以及交换性酸在水稳性团聚体中的分布特征,以了解南方茶园土壤的酸化过程。结果表明:茶园表层土壤(0-20cm)酸化严重,最低的pHH2O值达到4.0,并且有明显的深层化趋势;表土的有机质和速效磷含量较高,速效磷含量最高可达138.2mg/kg;表土团聚体分级表明茶园土壤有良好的团聚体结构,具有良好的水稳性;除了交换性H+在0.5～0.25mm和0.25～0.106mm水稳性团聚体之间没有明显差别外,交换性酸总量、交换性H+和交换性Al 3+含量均随着水稳性团聚体粒径的减小而降低;水稳性大团聚体中交换性Al 3+相对交换性H+占有明显的优势,而在0.106～0.05mm水稳性微团聚体中交换性H+占有明显的优势。交换性酸总量、交换性H+和交换性铝主要分布于>2mm和2～0.5mm水稳性团聚体中,同时在不同粒级团聚体中的分布随粒径的减小而降低。

黄土高原沟壑区油松侧柏与沙棘混交的人工林的水文影响

采用国家标准森林分析方法进行了沙棘与油松、侧柏人工混交林的水文影响研究，结果表明：混交林内年均降水量较林外减少了20．1％；林内月降水量的季节变化以夏、秋、春、冬依次递减；年均气温比纯林内低0．1℃，相对湿度高4．5％；乔木层年均截留量较纯林提高了56．6％，灌木层提高了395．7％；年均地表径流量105．8L，径流摸数为10．58m^3·km^-2·a^-1，纯林分别为1349．05L和134．9m^3·km^-2·a^-1，土壤侵蚀模数为0．65t·hm^-2·a^-1，纯林为9．2t·hm^-2·a^-1；枯枝落叶层现存量增加了200％；平均容水量为自身质量的3．1倍；土壤密度和土粒密度分别减少了6．3％和17．7％，含水量、孔隙度和通气度分别提高了6．1％、13．9％、20．3％。不同土层土壤密度和土粒密度由上到下逐渐增大。孔隙度和通气度表层较高，向下逐渐减少；底层、中层和表层土壤非毛管孔隙度分别提高了113．3％、38．6％和32．6％；最大持水量、最小持水量、毛管持水量分别较纯林平均高11．0％、9．8％、10．5％，较荒地高36．0％、16．0％、25．6％；储水量和0～40cm储水量分别较纯林和荒地提高了12．4％、22．7％，排水能力也较强。

药用沙棘油质量标准的研究

对药用沙棘籽油和果油的质量控制方法进行了研究。测定了沙棘油的理化参数,建立了主要活性成份α-生育酚、β-胡萝卜素的鉴别及含量测定方法。

人工沙棘林灯下蛾类群落结构及时间生态位

为了给人工沙棘林(Hippophae rhamnoides Linn.)的害虫防治和健康管理提供重要资料,选择山西农业大学林业站12年生人工沙棘林进行灯下蛾类群落连续调查,分析了人工沙棘林灯下蛾类的群落结构及时间格局。2013—2014年共采集灯下蛾类标本2 948头,隶属22科100种,卷蛾科、螟蛾科、夜蛾科、菜蛾科、尺蛾科为优势科,螟蛾科的物种数最多,为20种,卷蛾科的个体数最多,为655头。灯下蛾类无论是在科数、物种数还是在个体数上由高到低依次为8月份、7月份、6月份、5月份、9月份、10月份;Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数和Simpson优势度指数在一年中的不同时期没有明显差异,而Margalef丰富度指数与各月平均气温的变化趋势一致;7月份和8月份蛾类群落相似性最大,与10月份的群落相似性最小。人工沙棘林灯下蛾类优势科的时间生态位分析显示:卷蛾科、螟蛾科、夜蛾科、尺蛾科的时间生态位宽度均较大(>0.70),菜蛾科的时间生态位宽度较小(<0.50);卷蛾科、螟蛾科、夜蛾科、尺蛾科两两之间的时间生态位重叠指数均高于0.90,它们分别与菜蛾科的生态位重叠指数均小于0.85,说明菜蛾科物种的发生时间短于其他4科,较其他4科易于集中防治。

中国特有植物卧龙沙棘自然群体的RAPD分析

应用12个随机引物对卧龙沙棘全部2居群共28个个体进行了RAPD分析。结果表明,卧龙沙棘具有较丰富的遗传多样性,多态位点百分率为78.05%,Nei’s基因多样性h=0.2553,Shannon’s多态性信息指数Ι=0.3841。分布范围狭窄的卧龙沙棘在亚种水平的遗传多样性明显高于分布较广的中国沙棘。在居群水平上,卧龙沙棘同样具有很高的遗传多样性,平均多态位点百分率为63.42%,Nei’s基因多样性h=0.2193,Shannon’s多态性信息指数I=0.3287。卧龙沙棘的基因分化系数Gst=0.1425,表明遗传变异主要存在于居群内。AMOVA的结果也表明,在全部的遗传变异中,19.18%的遗传变异存在于居群之间,与Gst值基本一致。这一结果符合卧龙沙棘风媒、异交的繁育系统特点。

黄土丘陵沟壑区沙棘人工林不同恢复阶段物种多样性与土壤肥力的关系研究

对黄土高原丘陵沟壑区沙棘人工林不同恢复阶段物种多样性与土壤肥力的关系进行了研究。结果表明,在沙棘人工林恢复的初、中期阶段,α-多样性指数和土壤肥力(有机质含量和氮含量)的增加正相关较明显,在恢复的中期β-多样性指数变化较强烈,且土壤有机质含量变化较大,表现出在沙棘人工林恢复的同时,土壤有机质含量也会有所增加,二者基本上是同步的。对土壤肥力与沙棘人工林植物组成性状的关系进行多元回归分析后发现,土壤全氮与木本植物种数、植物种数和物种多样性等因素有关;全磷与物种多样性等因素有关;土壤全钾和pH值的变化比较复杂,与植物组成性状的关系不明显。

沙棘林改土培肥作用的研究

通过对沙棘林土壤及枯枝落叶营养状况的测定 ,结果表明 :不同地区、不同林龄沙棘林地土壤和枯枝落叶营养元素含量差异不大 ,林地土壤中 N全 、P全 、K全 、Ca+ +、Mg+ +的含量分别为0 .0 30 6 %— 0 .2 90 2 %、0 .0 84 3%— 0 .1779%、2 .12 74 %— 2 .82 0 7%、0 .0 0 2 6 %— 0 .0 182 %、1.3375%× 10 -4— 6 . 9385%× 10 -4 ;N速 、P速 、K速 、CEC值分别为 :15. 16 7%— 52 . 2 6 7%、 2 . 574 7%—14 .1980 %、78.8735%— 331.4 135%、8.186 0— 2 5.2 595mg/ kg。枯枝落叶的 N全 、P全 、K全 、Ca+ +、Mg+ + 分别为 :1.2 6 96 %— 11.6 6 94 %、 0 .0 576 %— 0 .12 83%、 0 .6 2 50 %— 0 .982 3%、 2 .0 6 4 3%—3.882 1%、0 .2 187%— 0 .314 3% ,且不同土层和林龄表现出不同的规律性 ;沙棘林地土壤中有机质与 N、P、K相关性最为密切。沙棘林地营养含量比相应的农田和草地的高得多 。

桑园地和玉米轮作地土壤pH变化的比较研究

随着桑园植桑年龄的增加,桑地土壤质量降低,桑树生物量减少,严重制约着养蚕业的可持续发展。这可能与土壤p H降低、营养元素的流失和有害元素的积累有关。选取广西宜州和贵州荔波的桑树(Morus alba)种植园和临近种玉米(Zea mays)轮作地的土壤,分析土壤可交换性盐基阳离子(Ca,Mg,K和Na),可交换性铝(Al)、土壤p H等土壤参数,研究土壤p H在桑树地和玉米轮作地之间的差异,讨论影响土壤p H变化的因素。实验结果表明,相对于玉米轮作地,桑园地土壤p H 5年下降了0.38个p H单位。相应地,桑园地土壤可交换性盐基阳离子(Ca,Mg和K)的含量略低于玉米轮作地,桑地土壤交换性Al的含量(2.35±2.68)mmol·kg-1却显著高于玉米轮作地(1.44±2.13)mmol·kg-1(P=0.002)。因此,桑园地和玉米轮作地土壤可交换性Ca和Al之间呈现出显著的负相关关系。桑园地土壤可交换性NH4+-N含量略高于玉米轮作地。得出结论:随着桑园经营年代的增加,土壤酸化的同时,营养元素(Ca,Mg和K)的流失和有害元素(Al)的积累,土壤质量下降。玉米轮作缓解土壤酸化。显然,不同的经营模式要影响土壤p H变化。导致土壤p H变化的主导因素是碳和氮的循环。在农业生产过程中,我们应该提倡不同作物轮作,以适当的方式将秸秆还田,以保持良好的土地质量。