黄土丘陵区柠条人工林土壤有机碳动态及其影响因子

以黄土丘陵区柠条人工林为研究对象,采用野外调查与室内分析相结合的方法,探讨柠条生长过程中土壤有机碳储量的变化规律。结果表明:1)土壤有机碳主要分布在0～20 cm土层,占0～50 cm土层总储量的49%～63%;2)相对于对照地,柠条林地土壤有机碳储量随柠条生长年限的增加先减小再升高最后趋于稳定,10、26、40、50 a柠条林地土壤总有机碳储量分别为1.555、3.236、2.775、2.444 kg/m2,26 a林地土壤有机碳储量最高,随林龄增大其变化趋于稳定;3)相关性分析结果表明,土壤有机碳质量分数与土壤密度之间呈显著负相关关系,各林地土壤密度随柠条生长年限的增加而减小,说明柠条可以通过改变土壤性质间接增加土壤总有机碳储量,土壤有机碳质量分数与根系生物量、土壤全氮质量分数之间呈极显著正相关关系,说明柠条的根系生长和固氮特性有助于有机碳的积累。

黄土丘陵区人工柠条林土壤有机碳组分和碳库管理指数演变

采用时空替代法,探讨了黄土丘陵区人工柠条林地在10,17,30,34,40,50a时间序列上0—40cm土层内土壤碳组分和碳库管理指数的演变特征。结果表明:(1)随着林龄的增加,柠条林地中土壤总有机碳和活性有机碳含量增加,均为10a时含量最低,40～50a时趋于稳定。但二者出现的峰值年限不同,总有机碳在34a时含量最高,达4.29g/kg,而活性有机碳含量在40a时最高,为0.83g/kg;(2)柠条林地碳库管理指数随林龄增加整体呈上升趋势,在0—20cm土层随生长年限的增加明显提高,比10a柠条林地高出54.2%～153.0%,而在20—40cm土层其增幅不明显,甚至在17～30a期间比10a时下降了8.0%～16.9%;(3)相关分析表明,活性有机碳与总有机碳之间存在极显著正相关关系,并且与土壤肥力指标也呈显著或极显著相关;碳库指数和碳库管理指数与土壤碳组分、其他主要肥力指标之间也显著相关。研究表明,在黄土丘陵区植被恢复过程中,柠条种植可增加土壤的有机碳含量,改善土壤肥力。碳库指数与碳库管理指数可以作为反映黄土丘陵区植被恢复的监测因子。

黄土丘陵区人工柠条林下草本植物物种多样性研究

人工林林下物种的组成对整个人工林群落的稳定性及生态环境的影响至关重要,采用时空替代法,对黄土丘陵区不同生长年限的人工柠条林下草本植物物种组成及多样性进行研究,为黄土丘陵区人工柠条林的抚育管理提供科学、合理的理论依据。研究表明,1)随着柠条林的生长,柠条林下草本植物种类在不断地更替,植物种类以30a柠条林最为丰富,各生长年限柠条林下草本生活型均以多年生草本为主;2)柠条林下草本丰富度指数(S)、Shannon-Wiener多样性指数(H′)、Pielou均匀度指数(Jsw)的变化随柠条生长年限的增加变化一致,表现为在10~30a时多样性指标随柠条林龄增加而增加,30~40a时指标随柠条林龄增加开始下降,40~50a时指标又随柠条林龄增加有增加趋势。生态优势度Simpson(D)指数变化则刚好相反;3)随柠条林龄的增加,柠条林群落相似性系数增加,且相邻2a之间有较高的相似性系数。不同年份柠条林群落与撂荒地相比,相似性系数逐渐降低,与天然狼牙刺相比,30a柠条林的相似性系数最高,值达0.895 8,说明在30a时柠条林群落的稳定性较高。在柠条林生长至30a左右时,可适当对林分进行抚育砍伐,使柠条林群落的稳定性维持在一个较高的、与天然林大致保持一致的阶段,植物种类更替平稳,生态功能持续发挥。