黄土丘陵半干旱区土壤水资源利用限度

以柠条为对象,采用中子水分仪对黄土丘陵半干旱区人工植被恢复过程中土壤水分与植物生长进行长期定位观测.结果表明:撂荒地播种后,随着时间推移,植物群落保持水能力增强,根系吸收利用水分的土层深度增加、土壤含水量下降.林地土壤出现干层,且干层土壤的深度和厚度逐年增加.植物对土壤水资源的利用限度为干层土壤深度等于最大补给深度时的土壤储水量.在黄土丘陵半干旱区人工柠条林地土壤水资源利用限度是0～290 cm土层的土壤储水量为249.4 mm.当人工林地土壤水资源接近或等于土壤水资源利用限度时,需要采取措施降低土壤水分消耗,或增加土壤水分补给,维持根系吸收利用水资源的相对稳定.     

黄土丘陵半干旱区柠条林密度对土壤水分和柠条生长的影响

研究密度对土壤水分和植物生长的影响对森林植被恢复和生态建设具有重要的意义。以黄土丘陵半干旱区人工柠条为研究对象,对相同立地条件下不同密度柠条林生长与林地土壤水分进行了长期定位观测和分析。研究表明,1—5年生柠条不同密度林地土壤水资源量差异显著,从第3年开始,土壤水资源量随着密度增加而增加;10—12年生柠条密度越低土壤水资源量越高(Treatment4除外,T4),不同密度之间水资源量差异不显著。1—3年生柠条密度越高会促进其株高生长;从第四年开始,柠条密度过高会抑制其株高生长;1—5年生柠条密度越高基径生长越快,不同密度生长差异不显著;10—12年生密度过高(Treatment1,T1)或过低(T4)均会抑制柠条株高与基径生长。在柠条播种后第5年,高密度试验小区(T1和Treatment2,T2)柠条林地最大入渗深度土壤水资源量降到水资源利用限度,此时需要依据土壤水分植被承载力通过平茬来降低林分密度,以达到减少土壤水分消耗和可持续利用土壤水资源之目的。     

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。     

平茬对半干旱黄土丘陵区柠条林地土壤水分的影响

半干旱黄土丘陵区多年生柠条人工林地发生土壤旱化,研究柠条林平茬对土壤水分影响对于防治土壤旱化具有重要意义。采用中子仪测定土壤水分,对未平茬和平茬柠条林地土壤水分进行测定,分析了平茬对土壤水分的影响。结果表明:未平茬和平茬柠条林地降雨补给量(R₁,R₂)同降雨量(P)显著正相关(P<0.05)。定义降雨耗损量(林冠截留量和地表径流之和)占降雨量的百分比为降雨耗损率,未平茬林地降雨损耗率(L₁)和平茬柠条林地降雨损耗率(L₂)分别与其降雨前土壤表层(0-20 cm)含水量(S₁,S₂)呈明显指数关系(P<0.05):L₁=2.54exp(0.22S₁),L₂=2.40exp(0.27S₂),表层含水量相同时,平茬林地降雨损耗率明显高于未平茬林地。平茬后,林地降雨最大入渗深度减小,土壤水分利用深度减小;短时间内(2个月左右)林地20-160 cm含水量增加,之后平茬林地土壤含水量与未平茬林地土壤含水量接近;丰水年和丰水年后的第一年,平茬林地含水量低于未平茬林地,0-400 cm土壤储水量比未平茬林地最多低45.9 mm。平茬后200-400 cm土层土壤水分有少量增加,但是0-200 cm土层土壤含水量损失更严重。平茬3a后,平茬对柠条林地土壤水分的影响减弱。     

黄土丘陵区不同土地利用模式对深层土壤含水量的影响

对陕北米脂人工经济林、神木退耕还林和榆林榆阳区防风固沙林具有代表性植被类型0～20 m土壤剖面水分特征的差异进行了研究,分析黄土丘陵区不同土地利用模式对深层土壤剖面水分分布和储存特征的影响及生态环境效应.结果表明: 在0～20 m土层,不同位点具有代表性土地利用方式均影响土壤含水量的垂直分布;在整个剖面中,人工经济林土壤储水量有显著差异,为矮化枣树 ＞ 未矮化枣树,储水量相差587.9 mm;神木退耕还林和榆林榆阳区防风固沙林土壤剖面中土壤储水量无较大差异,在神木整个剖面中土壤储水量的大小为退化人工草地 ＞ 柠条林,储水量相差98.8 mm;在榆阳为荒草地 ＞ 樟子松,储水量相差7.5 mm.与未矮化枣树相比,人工经济林矮化枣树减少了对土壤水分的消耗,矮化枣树冠幅较小,降低了蒸腾作用,从而更加有利于土壤水分的可持续利用;人工柠条林和退化人工草地土壤水分含量无明显差异,这是因为退化人工草地过去为苜蓿地,根系分布深以及生物量大,对土壤深层水分利用较大所致;防风固沙林樟子松与荒草地整个剖面中的平均土壤含水量较低,土壤砂粒含量较高,土壤持水性差,土壤含水量随土壤深度的增加而增加,平均土壤含水量分别为3.4%和3.6%,且该地植物对深层土壤水分影响有限.综上,土壤剖面中土壤水分除了受土壤质地的控制,不同土地利用模式由于植物根系不同,对土壤水分也产生较大的影响.为此,选择合适的植物对于土壤深层水的保护和持续利用非常重要.     

半干旱黄土区成熟柠条林地土壤水分利用及平衡特征

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研究对象,并以荒坡草地作为对照,在2009—2011年生长季节对0—210cm土壤含水量进行连续观测,开展了剖面土壤水分变异、动态平衡及影响因素研究。结果显示:土壤水分平均值:30—130cm对照>北坡>东坡>南坡,150—210cm南坡(上、中坡位)>对照>北坡>东坡,南坡和北坡样地上坡位>中坡位>下坡位。土壤水分的季节变化表现为9月﹥8月﹥7月,5、6、10月份最低;不同地形条件下,柠条林地土壤水分极差值和变异系数并没呈现出规律性变化,在垂直尺度上,柠条林地土壤水分极差值和变异系数曲线在0—50cm表现比较活跃,70—210cm则相对稳定;在连续干旱年份土壤储水量并没有连续的降低和亏缺,在第1个欠水年亏缺比较严重,第2个欠水年盈亏量基本平衡,而第3个欠水年则略有盈余。研究认为:小流域尺度下的地形条件差异造成了土壤水分规律性变化,但在特定植被生长发育状态和剖面尺度下,植被因子将会成为土壤水分动态变化的主控因子。柠条林发育至成熟阶段,土壤水分补偿与消减将会保持平衡状态。土壤水分与植被生长的相互关系一方面表现出一定的时间差,另一方面植被对土壤水分也具有一定的适应性。这是因为土壤含水率高促进植物生长,植物生长势增强会进一步加大对土壤水分的消耗,土壤水分含量不足则会抑制植物生长,植物生长势减弱会进一步降低对土壤水分的消耗。     

黄土高原北部人工灌草植被土壤干燥化过程研究

黄土高原北部水蚀风蚀交错区是典型的生态脆弱区,人工灌草植被土壤干燥化发生频繁。土壤干化层的形成影响生物小循环并削弱水文大循环,严重制约植被建设成效和区域生态稳定。为阐明人工灌草植被土壤干燥化过程,并确定适宜的种植年限,选择该区典型人工灌草植被—柠条和苜蓿为研究对象,分析两种植被土壤水分和地上生物量随生长年限的变化特征。结果表明:2—8年生柠条和1—7年生苜蓿对剖面土壤水分消耗强烈,并随生长年限呈快速下降趋势,9—12年生柠条和8—11年生苜蓿1.0—4.0 m剖面含水量分别降低至8.2%—9.0%和8.5%—10.5%之间,并处于相对稳定状态。4—5年生柠条地1—1.4 m开始产生干层,6年生柠条地干层深度达2.4 m,干层厚度为1.4 m;9—12年生柠条地干层深度超过4.0 m。2—4年生苜蓿地无干燥化;5年生苜蓿生长季末土壤干层深度达3.6 m,干层厚度为2.6 m,且7年生以后土壤干层的深度超过4.0 m。因此,为调控土壤干层,减少深层土壤干化的发生,建议柠条和苜蓿的生长年限分别不要超过6年和5年,其对应的地上最大干生物量分别为5050 kg/hm~2和1980 kg/hm~2。研究结果可为黄土高原北部生态脆弱区人工灌草植被管理与土壤干层调控提供科学依据。     

基于地统计学的黄土高寒区典型林地土壤水分盈亏状况研究

土壤水分是黄土高寒区水循环、地下水补给和植被恢复的关键因素,基于地统计学研究土壤水分空间分布及其盈亏状况,揭示林地土壤水分的空间分布规律、变异特征及空间结构,对于区域植被恢复具有重要价值。以大通县安门滩小流域人工林地作为研究对象,运用地统计学方法对其5月、7月和9月的土壤储水量、林地耗水量和土壤水分盈亏量进行综合分析。研究结果表明:(1)土壤储水量总体表现为9月5月7月,而林地耗水量为7月9月5月,5—7月绝大多数林地的土壤水分呈亏损状态,而7—9月所有林地土壤水分都得到了补充,总体来看,5—9月研究区多数林地的土壤水分有所盈余,土壤储水量、林地耗水量和土壤水分盈亏量均采用指数模型作为最优理论变异函数模型;(2)5月、7月和9月土壤储水量呈南高北低、西高东低的空间分异规律,且西南-东北方向变异较东南-西北方向剧烈;各月林地耗水量在西南-东北方向变异较东南-西北方向剧烈,总体表现为西南部区域低于东北部区域;在5—7月、7—9月和5—9月这三个时期内,土壤水分盈亏量的取值均呈现出东北部区域小于西南部区域的特点。综上,当地土壤水分状况与林地耗水量分布格局并不完全匹配,虽然绝大部分林分能够维持土壤水分收支平衡,但部分山脚处的青杨林地和中部区域的华北落叶松林地出现了土壤水分亏损的现象。为防止林地水分环境恶化,在之后黄土高寒区的植被建设过程中,应适当调整林分配置。     

水蚀风蚀交错区典型植被土壤水分消耗和补充深度对比研究

研究了黄土高原水蚀风蚀交错区六道沟小流域8种植被类型条件下植物消耗土壤水分深度与降水对应的补充深度。结果表明:裸地、农地、撂荒地、人工草(灌)地(苜蓿地、柠条地、沙打旺地)、当地典型草地(荒草地、长芒草地)在平水年及干旱年,土壤水分均表现为负平衡;丰水年部分样地土壤水分得到补充。平水年以及干旱年(2010—2011年)植物耗水深度依次为:柠条地撂荒地沙打旺地苜蓿地≈长芒草地≈荒草地农地裸地,降水补充深度为农地裸地撂荒地荒草地长芒草地沙打旺地苜蓿地柠条地。丰水年(2012年)裸地、苜蓿地、荒草地与沙打旺地土壤水分并未显示出明显负平衡过程,但柠条地耗水深度依然达到260 cm,其它样地依次为撂荒地农地长芒草地;降水入渗深度排序:农地裸地撂荒地=柠条地荒草地=苜蓿地长芒草地沙打旺地。水蚀风蚀交错区土壤蒸发(裸地蒸发)以及降水补充深度一般为0—120 cm范围内,丰水年土壤水分能得到恢复。农地的土壤水分消耗与补充深度略有增加。农地撂荒后耗水深度与撂荒地植被类型有密切联系,随植被盖度与丰度的增加,耗水有进一步加深的趋势,撂荒地土壤水分补充深度小于等于消耗深度。农地退耕还草所种植的深根性植被(苜蓿、沙打旺、柠条等)不仅会迅速消耗当季降水,同时会进一步消耗土壤深层储水,致使120 cm以下观测土层土壤含水量较低,造成土壤水分消耗深度较浅的假象。除撂荒地外,高生物产量的人工草(灌)耗水量高,耗水深度也深,因此在退耕还林(草)过程中,应该充分考虑不同植被类型的年度水分交换深度,采取措施降低消耗深度,增加入渗深度。     

荒漠草原区柠条人工固沙林生长过程中地表植被-土壤的变化

研究荒漠草原区柠条人工林生长过程中土壤-植被系统演变特征,对于揭示柠条人工固沙林对沙化草地生态系统恢复产生的生态效应具有重要的科学意义.以6、15、24和36年生柠条人工林为对象,通过调查每个样地的土壤性质和地表植被特征,分析了荒漠草原区柠条人工林生长过程中土壤-地表植被的变化.结果表明:随着柠条人工林的发育,柠条的冠幅、树高、分枝数和基径极显著增加,土壤粗沙粒和细沙粒含量显著降低,极细沙和粘粉粒含量显著增加,土壤有机碳、全N和全P含量呈现线性增加,而土壤pH值则显著下降;地表植被物种数和密度显著增加,地表植被盖度和高度均表现为24年生＞15年生＞6年生＞36年生林地,相关分析表明,土壤质地、容重、土壤养分与pH值是影响柠条林地地表植被物种数、个体数和盖度分布的主要因素.在荒漠草原区,柠条人工固沙林发育过程有利于土壤条件改善和地表植被恢复,促进沙化草地生态系统的恢复.     

On the origin of the Hirudinea and the demise of the Oligochaeta

The phylogenetic relationships of the Clitellata were investigated with a data set of published and new complete 18S rRNA gene sequences of 51 species representing 41 families. Sequences were aligned on the basis of a secondary structure model and analysed with maximum parsimony and maximum likelihood. In contrast to the latter method, parsimony did not recover the monophyly of Clitellata. However, a close scrutiny of the data suggested a spurious attraction between some polychaetes and clitellates. As a rule, molecular trees are closely aligned with morphology-based phylogenies. Acanthobdellida and Euhirudinea were reconciled in their traditional Hirudinea clade and were included in the Oligochaeta with the Branchiobdellida via the Lumbriculidae as a possible link between the two assemblages. While the 18S gene yielded a meaningful historical signal for determining relationships within clitellates, the exact position of Hirudinea and Branchiobdellida within oligochaetes remained unresolved. The lack of phylogenetic signal is interpreted as evidence for a rapid radiation of these taxa. The placement of Clitellata within the Polychaeta remained unresolved. The biological reality of polytomies within annelids is suggested and supports the hypothesis of an extremely ancient radiation of polychaetes and emergence of clitellates.     

On the ontogeny of the haptor and the evolution of the Monogenea

Data on the ontogeny of the posterior haptor of monogeneans were obtained from more than 150 publications and summarised. These data were plotted into diagrams showing evolutionary capacity levels based on the theory of a progressive evolution of marginal hooks, anchors and other attachment components of the posterior haptor in the Monogenea (Malmberg, 1986). 5 + 5 unhinged marginal hooks are assumed to be the most primitive monogenean haptoral condition. Thus the diagrams were founded on a 5 + 5 unhinged marginal hook evolutionary capacity level, and the evolutionary capacity levels of anchors and other haptoral attachement components were arranged according to haptoral ontogenetical sequences. In the final plotting diagram data on hosts, type of spermatozoa, oncomiracidial ciliation, sensilla pattern and protonephridial systems were also included. In this way a number of correlations were revealed. Thus, for example, the number of 5 + 5 marginal hooks correlates with the most primitive monogenean type of spermatozoon and with few sensillae, many ciliated cells and a simple protonephridial system in the oncomiracidium. On the basis of the reviewed data it is concluded that the ancient monogeneans with 5 + 5 unhinged marginal hooks were divided into two main lines, one retaining unhinged marginal hooks and the other evolving hinged marginal hooks. Both main lines have recent representatives at different marginal hook evolutionary capacity levels, i.e. monogeneans retaining a haptor with only marginal hooks. For the main line with hinged marginal hooks the name Articulon-choinea n. subclass is proposed. Members with 8 + 8 hinged marginal hooks only are here called Proanchorea n. superord. Monogeneans with unhinged marginal hooks only are here called Ananchorea n. superord. and three new families are erected for its recent members: Anonchohapteridae n. fam., Acolpentronidae n. fam. and Anacanthoridae n. fam. (with 7 + 7, 8 + 8 and 9 + 9 unhinged marginal hooks, respectively). Except for the families of Articulonchoinea (e.g. Acanthocotylidae, Gyrodactylidae, Tetraonchoididae) Bychowsky's (1957) division of the Monogenea into the Oligonchoinea and Polyonchoinea fits the proposed scheme, i.e. monogeneans with unhinged marginal hooks form one old group, the Oligonchoinea, which have 5 + 5 unhinged marginal hooks, and the other group form the Polyonchoinea, which (with the exception of the Hexabothriidae) has a greater number (7 + 7, 8 + 8 or 9 + 9) of unhinged marginal hooks. It is proposed that both these names, Oligonchoinea (sensu mihi) and Polyonchoinea (sensu mihi), will be retained on one side and Articulonchoinea placed on the other side, which reflects the early monogenean evolution. Except for the members of Ananchorea [Polyonchoinea], all members of the Oligonchoinea and Polyonchoinea have anchors, which imply that they are further evolved, i.e. have passed the 5 + 5 marginal hook evolutionary capacity level (Malmberg, 1986). There are two main types of anchors in the Monogenea: haptoral anchors, with anlages appearing in the haptor, and peduncular anchors, with anlages in the peduncle. There are two types of haptoral anchors: peripheral haptoral anchors, ontogenetically the oldest, and central haptoral anchors. Peduncular anchors, in turn, are ontogenetically younger than peripheral haptoral anchors. There may be two pairs of peduncular anchors: medial peduncular anchors, ontogentically the oldest, and lateral peduncular anchors. Only peduncular (not haptoral) anchors have anchor bars. Monogeneans with haptoral anchors are here called Mediohaptanchorea n. superord. and Laterohaptanchorea n. superord. or haptanchoreans. All oligonchoineans and the oldest polyonchoineans are haptanchoreans. Certain members of Calceostomatidae [Polyonchoinea] are the only monogeneans with both (peripheral) haptoral and peduncular anchors (one pair). These monogeneans are here called Mixanchorea n. superord. Polyonchoineans with peduncular anchors and unhinged marginal hooks are here called the Pedunculanchorea n. superord. The most primitive pedunculanchoreans have only one pair of peduncular anchors with an anchor bar, while the most advanced have both medial and lateral peduncular anchors; each pair having an anchor bar. Certain families of the Articulonchoinea, the Anchorea n. superord., also have peduncular anchors (parallel evolution): only one family, the Sundanonchidae n. fam., has both medial and lateral peduncular anchors, each anchor pair with an anchor bar. Evolutionary lines from different monogenean evolutionary capacity levels are discussed and a new system of classification for the Monogenea is proposed.In agreeing to publish this article, I recognise that its contents are controversial and contrary to generally accepted views on monogenean systematics and evolution. I have anticipated a reaction to the article by inviting senior workers in the field to comment upon it: their views will be reported in a future issue of this journal. EditorIn agreeing to publish this article, I recognise that its contents are controversial and contrary to generally accepted views on monogenean systematics and evolution. I have anticipated a reaction to the article by inviting senior workers in the field to comment upon it: their views will be reported in a future issue of this journal. Editor