子午岭植被恢复对土壤饱和导水率的影响

通过对子午岭林区不同植被的土壤性质进行实验室测定和野外调查,对饱和土壤水分运动的重要参数之一土壤饱和导水率(Ks)及其相关因子进行了多元分析和通径分析,揭示了植被恢复提高土壤水分传输性能的机理,主要结论如下:土壤有机质是子午岭林区九种植被下土壤饱和导水率提高的主要驱动因子.不同植被下的土壤饱和导水率均随深度的增加而迅速降低,尽管草地和先锋草地在5～10cm深度有一强透水层.土壤饱和导水率在剖面上的平均值,从辽东栎、早期森林、灌丛、先锋草地、弃耕地到草地依次降低.灌丛与草地、弃耕地的差异达到显著水平,辽东栎顶级群落的饱和导水率最高,植被的恢复明显提高了土壤饱和导水率.土壤容重、毛管孔隙度、>0.25mm团聚体含量及粘粒含量直接影响土壤饱和导水率.土壤有机质含量的提高能够改善容重、毛管孔隙度、团聚体含量等物理性质.     

黄土塬区不同地形部位和土地利用方式对土壤物理性质的影响

在黄土塬区王东沟流域采集不同地形部位和不同土地利用方式下土壤样品,测定其颗粒组成、容重和饱和导水率,借助变异系数、非参数检验等方法研究了不同地形部位和不同利用方式对土壤物理性质的影响.结果表明：土壤物理性质在水平方向和沿垂直剖面都存在变异,但在同一地形部位或同一土地利用类型内,容重和颗粒组成基本相似.水平方向,饱和导水率属强变异,粘粒和砂粒含量属中等变异,粉粒含量和容重属弱变异;沿垂直剖面,土壤的粒级分布具有连续性,但0～25 cm的土壤容重和饱和导水率与下层土壤差异显著.沿坡面从上向下,土壤趋向粘重,但饱和导水率增大;其中上坡位和中坡位的土壤性质相似,在相关研究中可以进行合并.草地与其他利用方式下的土壤性质差异显著,主要受地形部位的影响;耕地和果园的土壤性质相似且不同于其他利用类型,表明人为干扰对土壤物理性质有重要影响.     

喀斯特坡面表层土壤含水量、容重和饱和导水率的空间变异特征

表层土壤水分物理性质对深层土壤水分的动态变化具有重要的作用,研究其空间变化特征有助于深入理解坡地降雨入渗及产流规律,实现土壤水资源的合理利用.基于网格(10m×10 m)取样,用地统计学方法研究了桂西北喀斯特地区典型灌丛坡地90 m×120 m(投影长)表层(0~10 cm)土壤含水量、容重和饱和导水率的空间变异特征.结果表明:研究区土壤含水量、容重和饱和导水率均具有明显的空间依赖性和空间结构.土壤水分含量半变异函数用高斯模型模拟较好,土壤容重与饱和导水率用指数模型拟合较好.土壤含水量表现为强烈的空间自相关性,土壤容重和导水率表现为中等的空间自相关性.土壤含水量与饱和导水率空间连续性的尺度范围较小,而土壤容重空间连续性的尺度范围较大.总体上土壤含水量沿坡向下呈递增趋势,土壤容重呈递减趋势,而土壤饱和导水率沿坡面没有明显变化规律,斑块小而多,表现为高异质性.土壤含水量与土壤容重、饱和导水率均呈极显著负相关,而土壤容重与饱和导水率之间没有明显的相关性.     

植物篱-农作坡地土壤团聚体组成和稳定性特征

基于植物篱控制水土流失的长期定位试验,研究植物篱-农作坡地土壤团聚体组成和稳定性特征.结果表明： 与常规等高农作模式相比,植物篱-农作复合农业模式下土壤>0.25 mm机械稳定性和水稳性团聚体含量分别显著增加13.3%~16.1%和37.8%~55.6%,明显提高了各坡位粒级>0.25 mm土壤水稳性团聚体含量,改善了粒级>0.25 mm土壤水稳性团聚体在下坡位的相对富集和上坡位相对贫乏的状况.植物篱显著提高了土壤团聚体平均质量直径和几何平均直径,降低了土壤团聚体分形维数和>0.25 mm土壤团聚体破坏率,进而增强了土壤团聚体的稳定性和抗蚀性.坡度与植物篱类型对土壤团聚体组成、稳定性和坡面变化无显著影响.     

植物篱-农作坡地土壤团聚体组成和稳定性特征

基于植物篱控制水土流失的长期定位试验,研究植物篱-农作坡地土壤团聚体组成和稳定性特征.结果表明： 与常规等高农作模式相比,植物篱-农作复合农业模式下土壤>0.25 mm机械稳定性和水稳性团聚体含量分别显著增加13.3%~16.1%和37.8%~55.6%,明显提高了各坡位粒级>0.25 mm土壤水稳性团聚体含量,改善了粒级>0.25 mm土壤水稳性团聚体在下坡位的相对富集和上坡位相对贫乏的状况.植物篱显著提高了土壤团聚体平均质量直径和几何平均直径,降低了土壤团聚体分形维数和>0.25 mm土壤团聚体破坏率,进而增强了土壤团聚体的稳定性和抗蚀性.坡度与植物篱类型对土壤团聚体组成、稳定性和坡面变化无显著影响.     

水蚀风蚀交错带植被恢复对土壤物理性质的影响

黄土高原北部晋陕蒙接壤区是典型的水蚀风蚀交错带和强烈侵蚀中心,探讨该区植被恢复对土壤性质的影响有助于该区植被恢复模式的合理选择和土壤生态效应的科学评价。以神木六道沟小流域为研究区域,探讨了土壤物理性质变化与植被恢复的关系。结果表明,研究区土壤容重、砂粒含量以及饱和导水率普遍较高,表层(0-20cm)均值依次为1.38gcm-3、44.2%和1.46mmmin-1,而土壤总孔隙度与粘粒含量则较低,表层均值分别为45.6%和2.4%,反映了研究区土壤荒漠化的严峻现状,其中北坡(迎风坡)表现尤为严重。与农田相比,采用自然弃耕、种植紫花苜蓿(Medicagosativa)和柠条(Caragana korshinskii)、恢复次生天然草地等不同的植被恢复模式可以不同程度地降低土壤容重,增加土壤总孔隙度、饱和导水率以及团聚体稳定性,改善土壤的物理性质,而且随着恢复时间(1-30a)的延长,这种效应会进一步增强。通过种植人工草地并使其自然恢复为次生天然草地的植被恢复模式,对土壤结构的改善作用显著优于直接种植柠条灌丛和自然弃耕等模式。但是,短期内(30a)植被恢复对土壤颗粒组成、比重等物理性状无显著影响,意味着土壤一旦出现沙化将很难逆转。从对植被恢复响应的敏感性而言,土壤容重、总孔隙度以及团聚体稳定性可以作为土壤生态效应评价的主要指标。     

典型喀斯特森林土壤的抗蚀性

喀斯特地区生态脆弱,极易发生土壤侵蚀。受地表要素空间异质性的影响,目前相关研究仍无法完全反映出喀斯特地区不同植被类型土壤抗蚀性的特征。通过野外调查,了解样地植被群落类型及其组成等基本情况,并以"S形布点法"实地采样;通过酒精烘烤法、环刀法等方法,获取土壤含水量、土壤容重、土壤有机质、土壤团聚体、土壤微团聚体及土壤机械组成、土壤抗蚀指数等土壤抗蚀指标值。结果表明,除有机质外的其他抗蚀指标表现出0—10cm土层内与10—20cm土层内的变化规律均和抗蚀指数一致。在土壤深度0—10cm范围内,土壤抗蚀指数表征的土壤抗蚀能力强弱为:阔叶林灌丛针叶林;在10—20cm土层范围为:灌丛针叶林阔叶林。0—10cm土层内各指标表征土壤抗蚀能力的显著程度为:有机质含量、水稳性团聚体、结构破坏率、团聚状况和团聚度较显著,10—20cm土层内为有机质含量、干筛团聚体、团聚度较为显著,水稳性团聚体次之。通过综合两个土层的情况,可认为有机质含量、水稳性团聚体、团聚度能较好地表征喀斯特林地土壤抗蚀性强弱。在喀斯特地区如果以防治土壤侵蚀为目的,应考虑种植阔叶树种,避免针叶树种。     

永定河流域官厅水库南岸典型林分土壤饱和导水率研究

为研究永定河流域官厅水库南岸生态水源保护林土壤饱和导水率(K_(fs))的特征,科学评价水源保护林功能,选取水源保护林典型林分与当地成林和非林地作对比,采用方差分析、相关分析和因子分析的方法研究土壤理化性质对饱和导水率的影响并根据因子得分排名探究土壤通透性最好的林分。结果表明:(1)土壤饱和导水率随土层深度增加而减小,水源保护林中混交林的饱和导水率大于纯林接近于成林,侧柏×山杏混交林的饱和导水率最高;(2)因子分析结果表明,影响饱和导水率最主要的因素为饱和含水量、容重和有机质含量;次重要因子为土壤砂粒、粉粒和粘粒含量,土壤毛管孔隙度和非毛管孔隙度对本区域饱和导水率影响不大;(3)综合因子得分排名分析,以侧柏×山杏混交林的土壤通透性最好,油松×山杏混交林次之。目前生态水源保护林对土壤通透性的改善优势明显,造林颇具成效。     

长江上游亚高山暗针叶林土壤水分入渗特征研究

长江上游以峨嵋冷杉为主的亚高山暗针叶林流域土壤质地较粗,属于壤质砂土。随着森林演替的发展,林地土壤砂粒含量逐渐降低,粉、粘粒含量逐渐增加,以过熟龄峨嵋冷杉纯林的粉粘粒含量为最高。就坡积物而言。随土层深的增加,砂粒含量逐渐增加,粘粒含量逐渐减小。随森林演替的进展和土层深度的减小,土壤容重逐渐减小,土壤孔隙度和土壤贮水力逐渐增大,研究区土壤非饱和导水率随土层深度的增加和土壤含水量的减小而减小,并与土壤含水量呈指数函数关系。随土层深度的增加,土壤饱和导水率呈负指数递减,不同土层到达稳渗的时间有差异,随土层深度的增加,稳渗时间增加,平均在110min左右。该流域暗针叶林带土壤质地上的变化和土壤水分物理性质的分异以及土壤水分的高入渗性是该暗针叶林流域水文循环中森林对水分传输调节的具体体现,也可以为该流域很少见到坡面径流或地表径流,而大部分以壤中流、回归流和地下渗漏等径流形式出现的机制作出有力的解释。     

花岗岩崩岗不同部位土壤饱和导水率特征及其影响因素

崩岗是我国南方花岗岩丘陵区普遍存在的水力-重力复合土壤侵蚀现象。为探究崩岗的土壤水力学性质与侵蚀机理的内在联系及其与影响因素之间的关系,选择桂东南活动型、半稳定型和稳定型3种花岗岩崩岗为对象,研究不同部位土壤饱和导水率的空间变化及其影响因素。结果表明:1)崩岗土壤饱和导水率在不同部位呈波动分异,其中崩壁中部为最小值,崩积堆上部为最大值,其次为洪积扇顶端。2)选取Cosby、Compbell、Julià、Hypre 4种土壤饱和导水率传递函数对该区土壤饱和导水率进行拟合,结果预测值与实测值均存在偏差。3)相关性分析表明,土壤饱和导水率与毛管孔隙度、黏粒含量呈极显著负相关关系,与非毛管孔隙和砂粒含量呈极显著正相关关系。4)通径分析表明,砂粒含量为崩岗土壤饱和导水率的主要影响因素,其次为非毛管孔隙度和土壤容重,其中砂粒含量与非毛管孔隙度对土壤饱和导水率呈正效应,容重呈负效应。研究结果可为揭示崩岗侵蚀机理和防治提供理论依据。     

喀斯特坡地2种地埂篱根-土复合体抗剪和抗冲性能综合评价

分析喀斯特地区不同地埂篱根系的形态和力学特性，量化其根-土复合体抗剪和抗冲性能的强弱，探寻该地区地埂篱根系固土抗蚀性能的评价因子，为喀斯特坡地水土流失治理中植被恢复措施的科学应用提供参考。选取重庆酉阳龙潭槽谷为研究区，分上、中、下坡分别布设拉巴豆和光叶苕子2种地埂篱，采用根系扫描仪和电子万能试验机测定其根系形态和力学参数，应变控制式直剪仪测定复合体抗剪强度，原状土冲刷水槽法测定复合体抗冲指数。结果表明：(1)抗剪复合体中，拉巴豆平均根长密度和根表面积密度分别高出光叶苕子59.32%和16.86%;抗冲复合体中，拉巴豆平均根长密度、根表面积密度和根体积密度较之光叶苕子高出30.48%、57.78%、92.98%;拉巴豆根系极限抗拉力和抗拉强度均显著高于光叶苕子。(2)2种地埂篱根系均能增强土壤的抗剪和抗冲性能，其中拉巴豆和光叶苕子复合体粘聚力较之对照土体分别增强了113.06%—124.37%和51.56%—87.12%,抗冲指数最高达到对照土体的2.81倍和2.45倍。(3)不同坡位，下坡2种植物的根长密度显著高于上、中坡；拉巴豆根系抗拉特性在下坡表现最优，光叶苕子在上坡表现更好；拉巴...     

植物篱的生态效益研究进展

植物篱/植被隔离带指沿坡地等高线,或在农田、河岸、沟道等水体边缘营建的,由草本或木本植物单一或组合形成的植物条带.植物篱可以改善土壤结构,对土壤质地、孔隙度、容重等物理性质有显著影响,其机械阻挡作用可以拦截径流、增加入渗、减少土壤流失、影响侵蚀过程,还能减缓坡度、促进坡耕地梯化.本文通过梳理和总结国内外学者在不同生态系统类型区和自然地理单元上开展的相关研究,综述了植物篱对改良土壤理化属性、调节降雨入渗和水蚀过程、植被恢复、生物多样性保护、优化景观及生态服务等多个方面的影响.同时,提出了当前植物篱研究中的两大主要问题：在工程技术与应用上,需要对植物篱种植模式、结构选择、管理办法系统化;在科学研究层面上,要深入探究影响植被恢复与生态演替的机理.     

Hedgerows support rich communities of harvestmen (Opiliones) in upland agricultural landscape

Hedgerows play important roles in agricultural landscapes and they increase biodiversity by providing habitat refugia for species sensitive to agricultural disturbance. We have studied the characteristics of the communities of harvestmen (Opiliones) inhabiting hedgerows. Harvestmen are terrestrial arachnids associated with soil surface and subsurface and sensitive to land-use and disturbance. We were specifically interested in quantifying how hedgerow characteristics (e.g., elevation, length, width, connectivity, and plant diversity) affect harvestman diversity and community composition. We expected harvestman diversity and community composition to be positively related to both hedgerow size (area, length, width) and biological attributes of hedgerows (e.g., connectivity, plant community diversity). We surveyed hedgerow characteristics and harvestman communities of 20 hedgerows in an upland agricultural landscape in the Western Carpathians. Hedgerow characteristics were measured in the field or derived from GIS layers and we used correlation and ordination methods to relate them to harvestman community metrics. We found surprisingly high taxonomic richness of harvestmen within the studied hedgerows (15 species). Importantly, the Shannon index of harvestman communities was positively related to hedgerow length and hedgerow tree layer species richness and diversity. Harvestman community composition varied with hedgerow area and width. Despite their small total area, hedgerows represented an important habitat for diverse harvestman communities and hedgerow attributes such as size and tree diversity significantly affected the composition and the Shannon index of harvestman communities. Thus, greater lengths and widths of hedgerows can provide habitats for a higher Shannon index of harvestman communities, within surrounding agricultural landscapes.     

新银合欢篱对紫色土坡地土壤有机碳固持的作用

土壤有机碳的固持对保持土壤肥力以及缓解全球温室效应具有重要意义。本研究通过田间定位试验,探讨了新银合欢（Leucaena Leucocephala）篱对10和15的紫色土农耕地（玉米地）和经济林地（油桃地）表层（0-20cm）土壤有机碳积累的影响。结果表明：种植3年的新银合欢篱的10和15农耕地、10经济林地土壤有机碳密度分别比相应的无植物篱的对照地提高41.53%、43.29%、32.15%。经济林处理土壤有机碳含量、有机碳密度、呼吸强度显著大于农耕地处理;10比15农耕地更有利于土壤有机碳、呼吸速率及微生物量碳提高;农耕地比经济林地更利于微生物生物量维持。各处理下坡比上坡更利于土壤有机碳蓄积,且土壤呼吸强度提高,但土壤微生物商基本相同。不同处理下,土壤有机碳与土壤理化性质相关性各不相同：定植新银合欢篱的10和15农耕地、10经济林地土壤有机碳与有机质含量、土壤微生物碳有极显著的相关性,与全钾呈正相关,与pH负相关;定植新银合欢篱的10和15农耕地呼吸强度与有机碳相关关系均达到了极显著性,10经济林地呼吸强度与有机碳显著相关;土壤微生物指标变化与有机碳的变化趋势一致,能反映土壤质量变化。阐明定植新银合欢篱利于土壤有机碳固持,且能增强土壤微生物活性,提高土壤质量。     

地埂植物篱对大型土壤动物多样性的影响

为了解地埂植物篱作为农田边界对于大型土壤动物多样性的影响,2006年冬季和2007年春季对桑园、桑埂、橘园、橘埂和农田大型土壤动物群落结构进行了调查,共获得大型土壤动物 4533只,隶属于3门、9纲、24类.结果表明,不同土地利用方式大型土壤动物群落的个体密度、类群数和DG多样性指数均存在显著差异.无论在冬季还是在春季,地埂植物篱桑埂和橘埂的个体密度、类群数和DG多样性指数均显著高于农田;冬季桑园和橘园的个体密度、类群数和DG多样性指数也显著高于农田.大型土壤动物群落的个体密度和类群数在垂直分布上与土壤含水量、全N和有机质含量的垂直分布规律一致,均随着土层深度的增加而递减.主成分分析表明,桑埂、橘埂和橘园的大型土壤动物群落组成与桑园和农田存在显著差异,桑园与农田也存在显著差异.地埂植物篱的存在对于大型土壤动物多样性保护具有重要意义.     

基于水蚀预报模型的丹江口坡地农田植物篱防蚀效应评价

基于丹江口坡地农田的田间试验数据,建立了WEPP模型坡面版所需的作物特性和种植管理措施参数、土壤物理特性参数、坡面特征参数等文件,并结合当地气象观测数据,模拟了丹江口地区4种植物篱（紫穗槐、金银花、黄花菜、龙须草）的坡面径流量和土壤侵蚀量结果表明： WEPP模型坡面版能准确模拟研究区植物篱对坡面径流与土壤侵蚀的影响,该方法不仅可减少田间试验次数,而且省时省力,并能为植物篱的推广应用提供科学依据.4种植物篱中,紫穗槐的防蚀效果最好.在坡度5°下,研究区紫穗槐（1 m宽）的最佳种植间距为15 m;坡度15°下,最佳种植间距为10 m;坡度25°下,最佳种植间距为3 m.     

Effects of plant hedgerows on soil erosion and soil fertility on sloping farmland in the purple soil area

Effect of using plant hedgerows on controlling soil and water losses has received wide recognition and this technology has been applied in many areas in the world. Yet, studies on the effect of using plant hedgerows on soil fertility on sloping lands are rare. Carrying out an eight-year fixed field experiment, the authors investigated the effect of two different hedgerows against the control treatment on soil fertility. Results showed that clay particles tended to accumulate in front of the plant hedgerows and began to erode downward below the hedgerows along the contour lines across the field. Distribution of soil organic matter and all plant nutrients except potassium (K) showed the same pattern as the clay particles. Potassium, however, was evenly distributed in the field without any noticeable influence from the hedgerows. Since the fixed experiment started, soil phosphorus (P) kept accumulating, while soil organic matter and K were in depletion. The results accordingly suggested better nutrient management practices on the sloping lands by using properly reduced rates of P and increased rates of farm manure and K. Taking the sloping field as a whole, special attention in nutrient management should be given to the soil strips —the portions below the plant hedgerows suffering from more serious soil erosion.     

浑善达克沙地不同微地形的土壤物理性质和草本群落分布及其相关性分析

采用样方调查和室内检测相结合法对内蒙古浑善达克沙地迎风坡、坡顶、背风坡和丘间地不同土层(0~10、10~20和20~40 cm)的土壤物理性质(包括含水量、田间持水量、容重、总孔隙度和毛管孔隙度)及草本群落的生产力(包括盖度和地上部生物量)和物种多样性(包括Margalef丰富度指数、Simpson多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数)进行比较分析;在此基础上,采用Pearson相关性分析法对不同微地形的土壤物理性质与草本群落各指标间以及草本群落生产力与物种多样性各指标间的相关性进行分析.结果表明:4种微地形的土壤物理性质总体上差异显著,但不同土层的土壤物理性质总体上无明显差异;从丘间地、背风坡、坡顶到迎风坡,土壤的含水量、田间持水量、总孔隙度和毛管孔隙度依次递减,而土壤容重则依次递增,说明迎风坡的土壤结构较差且水分散失较多,而丘间地的土壤结构和水分状况均相对较好.不同微地形间草本群落生产力和物种多样性总体上也存在明显差异,从背风坡、丘间地、坡顶到迎风坡,草本群落的生产力和物种多样性依次递减,仅Margalef丰富度指数表现为在丘间地最高、在迎风坡最低,说明迎风坡的草本群落物种多样性较低,群落稳定性差,而背风坡和丘间地的草本群落物种多样性和生产力水平均较高,群落稳定性较好.相关性分析结果表明:该区域的草本群落生产力和物种多样性与土壤容重呈负相关,与土壤的其他物理性状呈正相关,但仅部分指标间有显著或极显著相关性;草本群落生产力与物种多样性各指标间呈正相关,但多数指标间的相关性并不显著.研究结果显示:微地形能够显著影响浑善达克沙地的土壤物理性质和草本群落的分布特征,气候和人为干扰使该沙地的土壤物理性质受到严重破坏,导致草本群落生产力降低并处于不稳定状态.     

不同生态保护地植物特征和土壤性质的对比研究——以黑河中游湿地为例

选择黑河中游张掖国家湿地公园和张掖黑河湿地国家级自然保护区为研究对象,对比分析了植物组成、物种多样性、植物生长状态、土壤养分、土壤理化性质及植物土壤间关系。结果显示:湿地公园的植物高度和土壤养分含量(有机碳、全氮、速效氮、全磷、速效钾)显著高于自然保护区,土壤理化性质含量(容重、pH)显著低于自然保护区,表明湿地公园有利于植物生长发育、土壤养分固存、改善土壤质地;自然保护区的植物科属种、多度、物种多样性(多样性指数、丰富度指数、均匀度指数)显著高于湿地公园,表明自然保护区有利于维持植物多样性;两种保护地中影响植物多样性的土壤因子不同,湿地公园物种多样性与土壤全磷和速效磷显著正相关,而自然保护区物种多样性与土壤盐分显著负相关。     

Structure and conservation value of high-diversity hedgerows in southeastern Brazil

We studied the tree component of hedgerows resulting from the natural colonization of land plot boundaries’ ditches. These three-meter wide ditches were dug during the European occupation of southeastern Brazil, and are a prominent feature of the landscape. The hedgerows are connected to forest fragments within a farmland matrix. In two systems of hedgerows, we sampled a total of 2.28 ha (114 plots of 200 m²), where we evaluated the structural and floristic similarity between fragments and hedgerows, the similarities between the hedgerows and the fragments’ edges and interior, and the relationships between distribution of tree species and soil variables. The systems presented similar richness and diversity; hedgerows had greater similarity to the fragments included in the same system than to hedgerows of the other system, indicating possible functional linkages between their components (fragments and hedgerows). Tree species composition in the hedgerows was not more similar to the fragment edges as we expected. The hedgerows exhibited greater density and basal area than the fragments. For either single system, species showed preferences for fragments or hedgerows or for sections of the ditch (edge, wall and bottom of the ditch), but for species common in both systems, those preferences were rarely held. The environmental conditions in the ditches seem to favor the establishment of species from the fragments, even those more common in fragment interior, suggesting that, in spite of their narrow widths, these hedgerows may play an important role in the conservation of flora without negatively impacting agriculturally productive rural areas.