黄土高原退耕地的生态恢复

在刈割干扰下,黄土高原退耕地恢复进程中植被从沙蓬（Agriophyllum arenarium)单优群落向以达乌里胡枝子（Lespedeza davurica)为优势种的群落演替。物种增加速度初期快,后期慢,退耕后恢复初期的新增物种主要是沙蓬和白草（Pennisetum flaccidum);中前期主要是茵陈蒿（Artemisia capillaris),可成为群落的次优势种;中后期新增物种主要是多年生豆科植物,只是群落的伴生种,群落中1年生和多年生植物地上生物量分别以8.8%的年平均速率减少或增加,豆科植物地上生物量及所占比例上升,在退耕地恢复过程中,上层土壤中植物地下生物量比例与变化幅度增加,表现出浅层化趋势,退耕地恢复演替1-7年,土壤粘粒和粉粒减少,砂粒增加,7年后变化趋势相反,退耕地0-100cm土壤含水量在恢复期间呈逐渐上升趋势,中期增幅显著,全N和速效N在恢复前期减少,后期增加,在刈割利用下,退耕地恢复过程中土壤全P,速效P和有机C持续衰竭,退耕地恢复到当前稳定的群落所需时间分别为优势种群8-9年,群落9-11年和土壤11-12年。     

Changes in soil properties and vegetation following livestock grazing exclusion in degraded arid environments of South Tunisia

In this study, characteristics of vegetation and soil properties under continued grazing and exclusion of livestock for 6 and 12 years were examined in a degraded Stipa tenacissima steppe in South Tunisia.     

黄土高原贫困地区农田能量效率与提高途径

黄土高原贫困地区主要分布于吕梁山以西至兰州以东的丘陵山区。贫困县有102个,人口2300万,农耕地4.67×10~8ha多,分别占黄土高原总县数的35.7%,总人口的35%,耕地面积的37.5%。其中连片的有山西吕梁山区、陕西榆林地区、宁夏西海固地区及甘肃定西地区。该贫困地区水土流失面积占80%以上,侵蚀模数为5000-1.0×10~4 t·km~(-2),年降水量300—55mm,干旱缺水,主要土壤为侵蚀黑     

Vegetation succession of abandoned croplands in Ruanliang and Yingliang in the Ordos Plateau

Shrub encroachment has been a key phenomenon in arid and semi-arid grasslands over the last century. However, little research has been dedicated to vegetation dynamics in the abandoned croplands, which are surrounded by shrub-encroached grasslands. In this study, several abandoned croplands in Ruanliang and Yingliang in the Ordos Plateau were selected, and the biomass, coverage, density, root pattern, and plant litter dynamics were studied. The results showed that: (1) The abandoned croplands in Ruanliang experienced three community types, including weeds community, the subshrub Artemisia ordosica community, and the perennial grass community, while the abandoned croplands in Yingliang experienced three community types, including weeds community, perennial Stipa bungeana with Artemisia frigida community, and S. bungeana community. (2) The important value for the annual or biennial grass in abandoned croplands in Ruanliang declined during the restoration process, for the perennial grass it increased, and for the subshrub it first increased and then went down to zero. In Yingliang abandoned croplands, however, the perennial grass remained dominant during the succession process. (3) The root of A. ordosica in Ruanliang abandoned croplands was mainly distributed in soil depths of 0–30?cm; the root of the perennial grass was mainly in the 0–20?cm range, and S. bungeana was found at soil depths of 0–5?cm. To restore to a natural vegetation state, about 20?years would be needed to recover the total biomass, and 10?years would be needed to restore the vegetation coverage in Ruanliang abandoned croplands. For Yingliang abandoned croplands, about 15 and 20?years would be needed to restore the total biomass and vegetation coverage, respectively, to a state of natural vegetation.     

黄土高原半干旱区侧柏(Platycladus orientalis)树干液流动态

应用热扩散式树干茎流计(TDP)于2008年4～10月对黄土高原安塞县侧柏人工林树干液流速率进行了连续测定,并对周围气象、土壤水分等多个环境因子进行了同步测定.结果表明:侧柏在不同月份晴天树干液流速率变化具有明显的昼夜节律性,呈单峰曲线;且各月液流速率日均值受土壤供水水平限制总体上呈下降趋势,即4月份最大,为0.00135 cm · s-1;10月份最小为0.00011cm · s-1;树干液流速率与光合有效辐射、大气温度、水汽压差呈极显著正相关,与相对湿度呈负相关,其相关程度:光合有效辐射＞水汽压差＞大气温度＞相对湿度,并可用线性表达式来估算;侧柏边材面积和地径呈幂指数关系,并以此结合密度估算出样地侧柏人工林的边材面积为4.65m2,最终估算出侧柏人工林生长季总耗水量为1159.6 t · hm-2.     

干旱区不同景观单元土壤盐分的变化特征

针对内陆河流域空间土壤盐渍化问题,以新疆三工河流域为例,通过调查、取样分析,研究了冲洪积扇和冲洪积平原2个水文地质带上一个生长季5-10月0～10、10～20cm土壤盐分积聚特征及其主导因素.结果表明:冲洪积扇土壤盐分含量明显低于冲洪积平原,盐分含量的变异系数均>100%,属于强变异性;灌溉景观土壤盐分的聚积在冲洪积扇和冲洪积平原相似,盐分含量均减小,而非灌溉景观的差异较大,冲洪积扇区土壤盐分含量减小,土壤盐渍化程度减弱;而冲洪积平原区土壤盐分含量升高,盐渍化程度增强.冲洪积扇区土层间盐分变化关系紧密相关(P<0.01),降雨和灌溉对盐分都具有淋洗作用,促进了盐分含量的减少;冲洪积平原区,蒸发对非灌溉景观0～10 cm土层盐分聚积起到促进作用,而10～20 cm土层盐分聚积受上层土壤盐分和地下水位共同作用.

Abstract：

Aiming at the problem of soil salinization in inland river basin, a case study was con-ducted in the Sangong River catchment of Xinjiang, China. The characteristics and dominant af-fecting factors of salt accumulation in 0-10 cm and 10-20 cm soil layers in two hydro-geological zones, i. e. , alluvial-proluvial delta and alluvial plain, were studied in a growth season (from May to October), and the precipitation, evaporation, groundwater table, and irrigation were also taken into account. The soil salt content was obviously lower in alluvial-proluvial delta than in al-luvial plain, but its coefficient of variation in the two zones was all higher than 100%, indicating a great variability. The soil salt accumulation in irrigated landscape in the two zones had a similar decreasing trend, but that in non-irrigated landscape had greater difference, with a decreased soil salinization in alluvial-proluvial delta, and an increased soil salinization in alluvial plain. In allu-vial-proluvial delta, the salt contents in 0-10 cm and 10-20 cm soil layers had a close relation-ship (P <0. 01), and there was a clear process of salt leaching by precipitation and irrigation, leading to the decrease of soil salt content. In alluvial plain, the salt accumulation in 0-10 cm soil layer in non-irrigated landscape was promoted by evaporation, and that in 10-20 cm soil lay-er was co-affected by the salt content in 0-10 cm soil layer and the groundwater table.     

黄土高原丘陵沟壑区典型小流域水土流失治理模式

黄土高原是我国水土流失最为严重的区域,几十年的水土流失治理工作成果显著。当前生态文明建设已是我国国家战略之一,对黄土高原水土流失治理模式现状进行系统总结十分必要。对水土流失治理措施体系和流域土地利用情况系统分析,整理和总结了黄土高原6个典型流域的治理模式,包括治沟造地、防蚀固沙、生态农业发展、三大体系、梯田开发和水资源高效利用等6种模式。对比各治理模式发现,小流域综合治理模式是以环境治理为手段,从而达到改善人类生存和发展空间的终极目的,措施技术体系构建上体现了从坡面到沟道、工程措施植物措施相结合的特征;但不同的生态环境现状和社会经济条件下,治理模式有不同的表现形式。基于小流域水土流失治理模式的相似性和差异性,从自然地理条件和社会经济发展需求两方面探讨了流域水土流失治理模式,提出黄土高原水土流失治理模式形成机制框架,以期对当前黄土高原水土流失治理、黄河流域生态保护与高质量发展提供参考。     

黄土旱塬区长期施氮对土壤剖面养分分布的影响

对黄土塬区冬小麦连作条件下施用氮肥对土壤养分在剖面分布的影响进行了研究。试验结果表明,有机质、全氮和有效氮在土壤剖面大致呈“S”型分布,全磷在整个剖面呈抛物线型分布。不同处理耕层土壤养分差异较明显,耕层以下土壤养分变化趋势与耕层基本相一致。长期施用氮肥对土壤60cm以上土层土壤养分影响较大,而对100cm以下土层土壤养分影响较小。单施化学氮肥对土壤肥力影响不明显,而有机肥与化学氮肥配合施用对提高土壤肥力有较好的作用。     

黄土高原不同类型旱区苜蓿草地水分生产潜力与土壤干燥化效应模拟

在模型验证和数据库组建基础上,用WinEPIC模型定量模拟研究了黄土高原半湿润区长武、半干旱区固原和半干旱偏旱区海原20～30年内苜蓿草地水分生产潜力、10m土层土壤有效含水量和土壤湿度剖面分布特征的动态变化.结果表明:长武、固原和海原苜蓿草地水分生产潜力模拟值随降水量变化而呈现波动性降低趋势,其平均值分别为8.81、3.83和2.48t.hm-2;长武、固原和海原苜蓿草地10m土层逐月土壤有效含水量模拟值均呈现明显的波动性降低趋势,模拟初期,4～8年生苜蓿草地土壤干燥化趋势十分强烈,此后,随降水量变化长期在较低水平上波动;随着苜蓿生长年限的延长,苜蓿草地土壤干层逐年加深、加厚,长武、固原和海原土壤干层分布深度达到10m所需时间依次为6、6和4年,此后苜蓿草地降水渗深以下土层长期维持较为稳定的干燥化状态;苜蓿草地水分持续利用的合理年限为半湿润区8～10年,半干旱区6～8年,半干旱偏旱区4～6年.     

黄土丘陵区不同土地利用方式下土壤水分变化特征

选择黄土丘陵区砖窑沟流域不同土地利用方式为研究对象,在2016年6月至11月对0—300 cm土层土壤含水量进行监测,分析刺槐林、草地、柠条灌木林、小叶杨林、海红林和撂荒地6种土地利用方式下土壤含水量的垂直剖面分布特征、土壤贮水量的季节变异特征。结果表明:(1)土壤含水量随深度的变化自上而下均呈"S"状分布,随着土层深度的增加,土壤含水量呈先增加后减小的趋势,具有明显的垂直变异特征。(2)不同土地利用方式具有不同的土壤湿度剖面,土壤水分活跃层、次活跃层、相对稳定层的深度范围不同。(3)6种土地利用方式下各土层的土壤贮水量均具有明显的季节变化特征,海红林的土壤贮水量最大,为258.21 mm,然后依次为小叶杨林、撂荒地、草地和刺槐林,柠条灌木林样地最小;监测期内土壤贮水量随时间呈增长趋势,在11月达到最大值。土壤含水量的变异系数均随着土层深度的增加逐渐递减,在100 cm以下土壤深层季节变异趋于稳定。研究认为,乔灌林消耗更多深层的土壤水分,柠条灌木林易引起土壤干燥化,海红林的土壤水分条件较好,撂荒地和草地土壤水分条件相对稳定。     

黄土高原半湿润区苜蓿草地土壤干层形成及水分恢复

研究了黄土高原地区不同生长年限苜蓿草地0～1000 cm土层土壤水分消耗规律.结果表明,荒地与苜蓿草地土壤干层出现的区域及发生的程度不同:荒地在80～100 cm土层深度,出现轻度干层;生长年限低于8a(含8a)的苜蓿草地,在250～350 cm土层出现轻度干层,生长年限超过8a,出现中度干层,干层范围延至500 cm土层以下.苜蓿生长超过18a,0～200 cm上层土壤水分开始恢复,年均恢复1.49%;但在200～1000 cm土壤深层,18、26年生苜蓿草地土壤含水量仅为10.20%,深层土壤通体干化,水分难以恢复.     

黄土高原草地畜牧业产业形成与发展的牧草生产力基础

在黄土高原197个区县土地利用方式重新规划的基础上,对黄土高原畜牧业产业形成与发展的牧草生产潜力进行了分析预测.结果表明:规划的牧、林、农、果用地占生产用地的比例分别是草地44%、林地22%、基本农田20%、果园14%;197个区县草地牧草生产、作物秸秆、草田轮作和果园种草预测的总牧草饲料生产潜力达104 881 028 t/a(其中,草地牧草生产潜力约占45%,达47 196 462.7 t/a),可载畜104 881 028个羊单位/a(其中草地可载畜47 196 462.7个羊单位/a).按1999年不变价格计算,黄土高原预测畜牧业总产值将达到5 244 051万元RMB/a,是1999年畜牧业总产值的5.3倍,超过1999年黄土高原农业总产值14%.农业人口人均预测畜牧业产值大于1 000元的区县占59%;小于1 000元的区县占41%.此外,预测的农业总产值将达到1 147.223 4亿元RMB/a,其中畜牧业、果业、林业和农业产值占农业总产值的比重分别是46%、27%、14%和13%.随着畜牧业产业链的逐步建立与完善,产业发展布局的日趋合理,黄土高原畜牧业生产总值将有较大幅度的提高,黄土高原生态环境将有进一步的改善.黄土高原草地畜牧业蕴藏着巨大的发展潜力,有望成为黄土高原优化的生产-生态新产业带建制中的支柱产业.     

黄土高原不同植被恢复方式对土壤水分坡面变化的影响

在黄土高原大规模退耕还林(草)背景下,土地利用变化对土壤水分及其时空结构会产生极大影响。以坡面为研究对象,根据两种植被恢复类型(撂荒草地和人工刺槐林地)土壤水分坡面变化趋势的差异,探究不同植被恢复方式对土壤水分坡面空间结构影响。结果表明:所调查的两个区域(延安羊圈沟和长武烧盅湾)皆表现为人工刺槐林地坡平均土壤含水量显著低于撂荒草地坡;且人工刺槐林地坡的土壤水分的坡面差异性皆比撂荒草地坡低。虽然两种恢复类型的土壤水分沿坡底到坡顶皆呈现降低的趋势,但是该降低趋势在两种恢复类型间存在一定差异:撂荒草地坡土壤水分沿坡面的变化趋势随深度增加有加强的趋势,且总体上,长武烧盅湾撂荒草地坡土壤水分沿坡面变化趋势比延安羊圈沟更明显;相比之下,人工刺槐林地坡土壤水分沿坡面的变化趋势随深度增加有变弱的趋势,且该趋势明显比撂荒草地坡弱;两个地区刺槐林地坡土壤水分沿坡面变化趋势不存在明显差异。综上所述,虽然不同降雨背景下土壤水分会表现出一定差异,但土壤水分的坡面变化趋势及不同恢复方式对其影响是相似的,即人工刺槐林地坡对土壤水分的过度消耗不仅会导致土壤水分亏缺,而且削弱了土壤水分的坡面变化趋势;而撂荒草地对土壤水分及其空间结构的维持有相对积极的意义。通过分析不同植被恢复方式对土壤水分坡面变化趋势的影响,能够更深入的了解不同植被恢复方式的土壤水文效应,同时可为以坡面为单元的退耕还林中植被科学配置提供一定的参考。     

内蒙古中部地区土壤金龟子群落特征

2003-2004年,采用土壤样方法和粪诱捕法调查了内蒙古中部地区7个不同生境中的土壤金龟子群落特征,并以群落系数、欧氏距离、百分率相似系数和因子分析等方法对不同土壤金龟子群落之间的相似性进行了分析.共计捕获土壤金龟子101 788头,分属于7科22属59种.其中,植食性种类3科12属18种,主要为鳃金龟科和丽金龟科的种类;粪食腐食性种类4科10属41种,主要为金龟科、蜉金龟科和粪金龟科的种类.对几种群落相似性聚类分析方法所得结果的对比表明,因子分析方法所得的结果是较为合理的,因子分析排序的结果将7个土壤金龟子群落分为2类:一类为典型草原、草甸草原、荒漠草原和沙地;另一类为农田、退耕地和人工林地.     

黄土高原小麦田土壤呼吸对强降雨的响应

全球气候变化的可能后果之一是干旱频繁,强降雨增多。土壤呼吸是全球碳循环的关键组成部分,探讨强降雨对土壤呼吸的影响,有助于预知在全球变化背景下,土壤CO2排放的可能反馈机制。然而,由于测定技术限制,目前在降雨前后,对土壤呼吸进行原位、全天候、高频率测定的研究尚不够深入。研究选取黄土高原半干旱区小麦田土壤为研究对象,采用全自动多通量箱系统,对降雨前后的土壤呼吸及环境因子在原位置进行了全天候连续监测,分析了3次强降雨前后的土壤呼吸变化。结果表明,（1）强降雨对土壤呼吸促进还是抑制取决于雨前、雨中、以及雨后的土壤水分状态。土壤水分相对亏缺条件下的强降雨促进土壤呼吸,降雨结束后土壤呼吸的平均水平是降雨发生前的1．5—2倍;湿季的强降雨整体上抑制土壤呼吸,降雨过程中观测到呼吸波谷,雨中及雨后土壤呼吸分别下降了约33％和15％。（2）土壤呼吸与土壤水分之间存在二次曲线关系,此关系同时受土壤水分状况和温度的影响。当土壤由干旱和水分相对亏缺状态过渡到湿润时,上述二次曲线关系可靠;当土壤水分充裕时,该二次曲线关系减弱。在于湿交替情况下,二次曲线拐点是土壤呼吸因土壤水分增加而受到抑制的临界点,并且当温度升高时,该临界点相应升高。（3）温度和水分共同影响土壤呼吸。在土壤水分相对亏缺时,水分的增加是影响土壤呼吸的关键因子,温度对土壤呼吸的影响处于相对次要的位置;在水分充裕时,温度是影响土壤呼吸的关键因子,水分的增加会抑制土壤呼吸,但其对土壤呼吸变化的影响相对弱化。     

黄土高原半干旱区不同苜蓿-作物种植方式下土壤线虫群落组成及代谢足迹

线虫群落在土壤生态系统物质循环和能量流动过程中起着重要的作用.本研究以宁夏南部山区3种苜蓿-作物种植方式[苜蓿连作(A-A)、苜蓿-玉米轮作(A-C)、苜蓿-马铃薯轮作(A-P)]为对象,探讨不同种植方式下土壤理化性质、线虫群落组成结构及代谢足迹特征,评价黄土高原半干旱区苜蓿-作物种植方式对土壤食物网结构和功能的影响....     

黄土丘陵区不同植被根际土壤微量元素含量特征

为了解黄土高原不同植被土壤微量元素的根际效应,分析了该地区柠条、沙棘、沙打旺、柳枝稷、阿尔泰狗娃花和茵陈蒿6种植被根际与非根际土壤中有机碳、全氮、Mn、Cu、Fe、Zn含量.结果表明： 6种植被中,柠条、阿尔泰狗娃花和茵陈蒿根际土壤的有机碳、全氮含量高于非根际土壤;除柠条和沙棘外,其余4种植被非根际土壤pH值均显著高于根际土壤.6种植被根际土壤有效Mn含量均低于非根际;柠条、沙打旺和柳枝稷根际有效Cu含量显著高于非根际,表现出强烈根际富集现象.除沙打旺外,其他5种植被根际有效Fe含量均略高于非根际.沙打旺、柳枝稷、茵陈蒿和阿尔泰狗娃花表现出强烈的有效Zn根际富集现象.根际与非根际土壤有机碳、全氮与有效Mn、有效Zn,以及有效Mn与有效Zn呈极显著正相关.根际土壤pH值与有效Mn和有效Zn呈显著负相关.由于不同植物根系的生长特征、根际pH值及微生物种类等的差异,不同植被根际的微量元素含量不同,茵陈蒿根际4种微量元素含量高于其他植被.     

半干旱黄土区植被恢复对土壤团聚体稳定性及抗侵蚀能力的影响

土壤水稳性团聚体强烈影响土壤过程和功能,是反映土壤质量和土壤抗侵蚀能力的重要指标。为探究半干旱黄土区植被恢复对土壤抗侵蚀能力的影响,以甘肃省定西市龙滩流域为研究区,选取3种恢复方式（天然荒草、自然恢复、人工恢复）7种植被类型（大针茅草地、长芒草草地、赖草草地、苜蓿草地、柠条灌丛、山杏林以及油松林）为研究对象,通过测定0-20 cm、20-40 cm和40-60 cm土壤水稳性团聚体,分析土壤团聚体组成、稳定性及抗侵蚀能力特征。结果表明：1）不同恢复方式不同植被类型间土壤水稳性团聚体稳定性差异显著（P<0.05）,自然恢复方式的土壤水稳性团聚体平均重量直径显著高于天然荒草和人工恢复方式,且7种植被类型土壤大团聚体质量百分比均在67.97%-90.12%之间;人工恢复方式土壤水稳性团聚体稳定性较差,其中油松林稳定性最差。2）土壤团聚体破坏率和土壤抗侵蚀能力均表现出自然恢复方式更有利于土壤结构稳定性的提高。3）土壤水稳性大团聚体含量越高,土壤团聚体越稳定,土壤结构稳定性就越好;平均重量直径与土壤可蚀性因子K值呈极显著性负相关（P<0.01）。本研究结果表明自然恢复方式能够显著提高土壤团聚体的稳定性,从而提升土壤的抗侵蚀能力,建议当地在未来植被恢复规划中采取自然恢复方式更有利于生态恢复的有效进行。     

黄土高原沟壑区小流域坡地土壤养分分布特征

坡地土壤质量退化以及生产力下降是限制坡地植被恢复的主要因素,而坡地土壤质量和生产力在很大程度上取决于土壤养分状况。通过野外调查和室内分析相结合的方法,研究了黄土高原沟壑区坡地土壤养分分布特征,结果表明坡地土壤主要养分含量均随土壤层次的加深而降低,其中以有机碳和全氮降低最多,而硝、铵态氮和全磷降低较少;坡地不同土层土壤有机碳和全氮表现出较大的变异性,土壤铵态氮和全磷的变异较小。0．005～0．05mm土壤颗粒含量随土层加深而增加,0．05～1mm颗粒含量随土层加深而降低;〈0．005mm土壤颗粒含量在0～40cm土层变异很大,而0．005～0．05mm和0．05～1mm的土壤颗粒在所有土层变异都很小。有机碳、全氮、全磷和〈0．005mm颗粒从坡顶向下呈增加的趋势,其分布与坡度和坡长有关,其变异性随坡度和坡长的增加而增大。坡面较长时,〈0．005mm颗粒易于在坡面中、下部累积,坡度较大时则易于迁移出坡面。坡面土壤有机碳、全氮和全磷均在坡底部富集,其富集程度和位置因坡长和坡度而异,长缓坡有利于养分富集,短陡坡利于养分迁出。坡度较小时坡面不同位置土壤养分剖面分布主要由坡面土壤性质变异引起,随坡度的增加,土壤侵蚀便逐渐成为坡面养分分布的主导因子。坡上部碳、氮养分流失的深度也随坡度的增加而加深,而不同坡位全磷的剖面分布与坡度的关系较差。因此,在坡地土壤养分调控中必须综合考虑坡度和坡长因素。