黄土高原沟壑区森林带不同植物群落土壤氮素含量及其转化

为了探讨在黄土高原退耕还林还草过程中植物群落对土壤氮素含量及形态分布的影响,本文选择退耕历史较长的黄土高原沟壑区——安塞县洞子沟流域8种典型植物群落下0-10cm和10-20cm的土壤为对象,测定了土壤中有机氮、矿化氮、微生物量氮、硝态氮和铵态氮的含量。结果表明,从草本群落到乔灌草群落,土壤各形态氮素含量均增加,整体表现为乔灌草群落>灌草群落>草本群落。然而人工刺槐林的土壤氮素水平远低于自然恢复的乔灌草群落,甚至低于灌草群落。0-10cm 土层各形态氮素均高于10-20cm 土层。硝态氮对植物群落的变化最为敏感,可作为土壤氮素水平的敏感指标。土壤有机质、pH、容重与氮素含量极显著相关,各种氮素间极显著正相关。各种氮素占总氮的比例对总氮的变化有着不同的响应,有机氮、可矿化氮和微生物量氮占总氮的比例相对稳定,硝态氮占总氮的比例随总氮含量的增加而增加,铵态氮占总氮的比例随总氮含量的增加而降低。     

黄土丘陵区子午岭不同植物群落下土壤氮素及相关酶活性的特征

以黄土丘陵区子午岭林区裸露地为对照,选择撂荒地、白羊草草地、油松、山杨和辽东栎林地五种典型植被群落下0—10cm和10—20 cm土层的土壤为研究对象,对土壤无机氮、有机氮、微生物量氮含量和脲酶、蛋白酶以及硝酸还原酶的活性进行了研究。结果表明,土壤中各种氮素基本表现为乔木林,尤其是辽东栎和油松下含量最高,而有机氮则在白羊草地富集明显。铵态氮为子午岭林区速效氮的主要形式。土壤铵态氮与微生物氮极显著正相关;有机氮和亚硝态氮、矿化氮、微生物氮均显著正相关。脲酶和硝酸还原酶活性在辽东栎群落下最高,蛋白酶在白羊草地下较高,且脲酶活性在土壤上层高于下层,而蛋白酶和硝酸还原酶并没有表现出明显规律。脲酶活性和铵态氮、有机氮含量显著正相关,与微生物量氮极显著正相关;硝酸还原酶活性与铵态氮含量显著正相关;蛋白酶活性和土壤各种氮素含量无相关性。     

黄土丘陵区植被恢复过程中土壤微生物数量演变特征

对黄土丘陵区不同植被恢复模式下土壤理化性状及微生物数量研究表明:植被恢复30年后土壤理化性状和微生物数量都得到明显改善,土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾含量以及微生物数量显著增加;人工刺槐恢复林细菌与真菌数量,随种植年限增长呈现为先增加后减少,到40年时再增加的变化规律;放线菌数量变化规律不明显。相关性分析显示细菌数量和有机质、全氮、碱解氮和速效钾相关性显著,真菌数量和有机质、全氮相关性显著,而放线菌数量与土壤肥力指标相关性不显著。主成分分析揭示出微生物数量可作为评价植被改善土壤质量的指标。     

黄土丘陵沟壑区不同植被区土壤生态化学计量特征

以黄土丘陵沟壑区3个植被区(森林区、森林草原区、草原区)不同坡向土壤作为研究对象,对土壤有机C、全N、全P、全K含量及其化学计量特征进行了研究.结果表明,不同植被区、坡向和土层土壤养分含量及其化学计量特征均有明显不同.土壤有机C、全N变异性较大,全P、全K变异性较小.表层土壤养分含量显著高于底层土壤;同一土层之间有机C、全N含量变异性较大,全P、全K含量变异性较小.不同坡向之间养分含量不同,阴坡最大,阳坡最小.土壤养分含量受植被类型及植被盖度的影响,森林区＞草原区＞森林草原区.土壤C/N、C/P、C/K、N/P、N/K比都较稳定,C/N比的变化范围为5.65-12.57,平均值为9.44; C/P比的变化范围为3.62-17.32,平均值为8.15;C/K比的变化范围为0.10-0.55,平均值为0.26;N/P比的变化范围为0.43-1.38,平均值为0.86; N/K比的变化范围为0.01-0.05,平均值为0.03;P/K比值较稳定,为0.03.土壤有机C和全N极显著正相关,全N和全P极显著正相关.     

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.     

黄土沟壑区植被恢复过程中植物群落组成及结构变化

在 1 98 1、1 988和 2 0 0 1年 3个时期调查数据的基础上 ,对纸坊沟流域恢复生态系统中的植物群落的组成和结构进行了对比研究。结果表明 :对于中度退化生态系统 ,短期封禁就能使草本群落得到明显恢复。主要表现在植物种类的增加、植被盖度的提高和生物量的提高 ,其增加幅度分别为 7%～ 73%、81 %～ 1 67%和 61 %～ 1 38%。伴随着植被恢复 ,植被保持水土功能增强。流域土壤侵蚀从封禁前的极强度侵蚀 ( 1 0 0 0 0～1 40 0 0 t/( km2·a) )减小到轻度侵蚀 ( 1 2 1 0 .2 t/( km2·a) )。中期封禁过程中群落盖度、生物量继续增加 ,水土保持功能进一步提高 ,但和短期封禁恢复相比 ,提高幅度较小 ,群落盖度和生物量分别增加了 3%～1 8%、- 4%～ 8%。随着植被水土保持功能的加强 ,土壤表层养分也逐渐提高。中期封禁后群落结构和短期封禁相比发生较大变化 ,其中天然草本群落中发生了优势种更替现象 ,但天然灌木群落和人工乔灌群落优势种变化不大或无变化 ;群落垂直结构变化表现为 :草本群落结构变化最大 ,人工乔木林次之 ,但灌丛结构变化相对较小。封禁消除了致使植被退化的影响因子后 ,促进了群落内物种的正常生长和繁殖 ,从而使群落生态功能得到恢复 ;群落生态功能的恢复使群落生境得到改善 ,从而又促进了植被     

风车草(Cyperus alternifolius)人工湿地系统氮去除及氮转化细菌研究

研究了风车草人工湿地污水处理系统TN去除率及氮转化细菌的数量。结果表明:风车草人工湿地对TN的去除率为73.8%,与无植物人工湿地系统相比较,去除率提高了17.4%。风车草人工湿地氨化细菌为7.98×10⁵cfu·g^-1(细砂),硝化细菌为1.95×10⁵MPN·g^-1(细砂),反硝化细菌为5.89×10⁴1.95×10⁴MPN·g^-1(细砂)。与无植物系统氮转化细菌相比,氨化细菌无明显差异,硝化细菌及反硝化细菌均高出1个数量级。     

晋北黄土丘陵区不同人工植被对土壤质量的影响

以山西省阳高县大型径流观测场为依托,选择土壤机械组成、孔隙度、毛管孔隙度、有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾8项反映土壤特性的因子作为评价指标,采用主成分分析对裸坡、荒坡、柠条(Caragana korshinskii)、沙棘(Hippophae rhamnoides)、油松(Pinus tabuliformis)和苜蓿(Medicago sativa)6种不同植被条件下土壤质量进行综合评价。结果表明:8项理化性质指标可归纳为有机质因子、质地因子和孔隙因子3个公因子;柠条、沙棘、油松和苜蓿4种人工植被土壤有机质因子和孔隙因子均高于荒地;除苜蓿外,其他3种人工植被土壤质地因子均高于荒地;而裸地土壤的3个公因子均处于最低水平;苜蓿、柠条、沙棘、油松、荒地、裸地土壤质量综合指数分别为0.596、0.584、0.495、0.481、0.305和0.194。说明苜蓿、柠条、沙棘和油松4种人工植被均能促进土壤质量改善,其中苜蓿和柠条的优势更明显,裸坡则使土壤退化。     

黄土丘陵区植被类型对土壤微生物量碳氮磷的影响

选择黄土丘陵区延河流域4种典型植被类型下的土壤为研究对象,测定了土壤微生物量碳、氮、磷和相关基本理化性质。结果表明,在此流域的典型天然草地、人工灌木林、人工乔木林和农地中土壤微生物量碳(MBC)的含量范围分别为315.15-400.89、246.56-321.25、267.76-347.05和118.96-245.14 mg/kg,土壤微生物量氮(MBN)的含量范围分别为35.87-47.63、27.63-42.89、24.66-36.20和15.64-22.56 mg/kg,土壤微生物量磷(MBP)的含量范围分别为14.14-22.96、12.89-19.75、11.54-14.40和7.23-11.59 mg/kg;土壤微生物量总体呈现出天然草地最高、人工乔、灌木林次之,且均显著高于农地的趋势,表明退耕还林还草对土壤微生物生物量有明显的促进作用。不同植被类型下,土壤微生物量碳氮比和碳磷比的变化范围分别为7.49-10.87和16.27-24.11,土壤微生物量碳、氮、磷占土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)百分比的范围分别为2.70%-4.85%、2.56%-4.45%、2.08%-5.34%。其中天然草地、人工灌木林和农地土壤的微生物量碳氮比、碳磷比均显著小于人工乔木林(P < 0.05); MBC/SOC在不同植被类型下的差异不显著,MBN/TN和MBP/TP均呈现出天然草地>人工灌木林>人工乔木林和农地的趋势,且差异显著(P < 0.05)。微生物量碳、氮、磷与土壤有机碳、全氮和土壤含水率呈现极显著或显著相关性,与土壤pH值呈现出不同程度的负相关性,表明植被类型对这些与土壤微生物量紧密相关的理化性质也有显著影响。     

黄土丘陵区植被类型与土壤微生物区系及生物量的关系

以陕西延安黄土丘陵区5种不同植被类型(人工刺槐林、天然侧柏林、天然辽东栎林、灌丛和裸地)为研究对象,分析了土壤微生物生物量碳、氮含量、细菌和真菌的丰度变化规律及其与土壤基本化学性质的关系。结果表明:(1)4种植被类型的土壤质量较之裸地都有不同程度的改善,总体趋势:天然林地人工林地裸地;(2)土壤微生物生物量碳、氮的总体趋势:天然林地最高,人工林次之,裸地最低,且与土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和速效磷(AP)极显著正相关(P0.01);(3)裸地土壤的细菌丰度最低,人工刺槐林真菌含量显著低于天然辽东栎林。细菌丰度与土壤营养状况呈显著正相关(P0.05),而真菌与土壤营养无明显相关性,只与土壤pH负相关。说明在该研究区域,植被类型与土壤质量对微生物资源都具有不同程度的作用。     

湘南红壤丘陵区不同植被类型下土壤肥力特征

以自然植被恢复长期定位试验为基础,通过分析自然恢复31a后形成的6个植被类型区(樟树、枫树、梓树、白檵木、唐竹、白茅草)、2个同期种植的人工植被区(湿地松、板栗)以及相邻裸地区0—100 cm土层pH值、有机质及主要养分含量的变化,明确了湘南红壤丘陵区不同植被类型对土壤肥力的影响。结果表明:(1)白茅草和唐竹区的土壤pH值显著高于裸地区,但枫树和白檵木区的土壤酸化明显。(2)土壤有机质、活性有机质、全P、速效P等指标表现为乔木草本灌木,碱解N、全K、速效K表现为灌木乔木草本,全N表现为乔木灌木草本。(3)土壤综合肥力优劣为:枫树区梓树区白檵木区樟树区唐竹区白茅草区湿地松区板栗区裸地区,自然恢复植被比人工植被更有利于土壤肥力的提高。     

黄土高原不同植被覆被类型NDVI对气候变化的响应

植被与气候是目前研究生态与环境的重要内容。为探究黄土高原地区植被与气候因子之间的响应机制,利用线性趋势分析、Pearson相关分析、多元线性回归模型以及通径分析的方法,对黄土高原2000—2015年全区和不同植被覆被类型区内NDVI与气候因子的变化趋势以及相互作用关系进行分析。植被覆被分类数据和植被指数数据分别来源于ESA CCI-LC(The European Space Agency Climate Change Initiative Land Cover)以及MODND1T/NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)。结果表明:(1) 2000—2015年黄土高原全区植被年NDVI_(max)显著增加的区域占总面积的74.25%,不同植被覆被类型年NDVI_(max)分别为常绿阔叶林常绿针叶林落叶阔叶林落叶针叶林镶嵌草地农田镶嵌林地草地灌木,并且都呈显著增加趋势,其中常绿阔叶林和农田增加幅度最大,为0.012/a。(2)黄土高原全区NDVI与气温、日照、降水和相对湿度等气候因子之间没有显著相关性,但在不同植被覆被类型区,气候因子对NDVI存在显著作用,且不同植被覆被类型差异明显。(3)在全区和不同植被覆被类型区NDVI仅对降水的响应比较一致,气温无论在整个区域尺度还是不同植被覆被类型区对植被的影响均不显著。(4)常绿阔叶林、落叶阔叶林、常绿针叶林及镶嵌林地等以乔木为主的植被覆被类型受年均相对湿度和年总日照时数的显著负效应驱动,草地、镶嵌草地等以草本为主的植被覆被类型则受到年总降水量的显著正效应影响。这说明对植被类型进行区分,更有利于揭示气候对植被的作用机制。     

黄土丘陵沟壑区不同植被类型土壤有效水和持水能力

以黄土丘陵沟壑区坊塌流域不同植被类型为研究对象,在野外调查的基础上,利用离心机法测定不同植被类型0—10、10—20 cm土层不同吸力下的土壤含水率,并利用Van Gennuchten模型对土壤水分特征曲线进行拟合,对比分析了不同植被类型不同土层土壤水分特征曲线、土壤水分有效性和持水性。结果表明:随着植被恢复的进行,不同植被类型土壤水分特征曲线出现了明显的差异,但是其斜率基本不变且不同植被类型0—10、10—20 cm土层土壤水分特征曲线都呈近似的"S"型;不同植被类型0—10、10—20 cm土层土壤有效水范围分别为22.65%—26.80%、23.97%—28.13%,除白羊草群落和刺槐林外呈现出多年生蒿禾类群落低于灌木群落而高于一年生草本群落的变化趋势;不同植被类型土壤持水能力在0—10 cm土层没有显著性差异,在10—20 cm呈现出多年生蒿禾类群落低于灌木群落而高于一年生草本群落,其中白羊草群落最大,刺槐林最低。刺槐林有效水分和土壤持水能力都较低,建议适当采取间伐并促进其近自然化恢复来实现土壤水分的可持续利用,尽量避免在阳坡缺水地区种植刺槐。对于研究地区土壤水分的可持续利用、植被恢复和科学合理的进行植被配置具有重要意义。     

黄土高原不同植被类型土壤特性与植被生产力关系研究进展

针对黄土高原不同类型植被,不同立地条件下植被及不同的演替阶段的土壤特性进行了综述,包括土壤养分,土壤酸碱度和土壤水热条件与植被生产力的关系。众多的研究表明,土壤水分与营养供应是影响植被生产力的主要因素,而植被的根系分布和细根周转能够影响土壤有机质和理化性质,植被的演替过程改变着土壤的特性,土壤特性的改变驱动着植被演替。     

黄土高原不同植被带土壤团聚体有机碳和酶活性的粒径分布特征

为探究土壤中各粒级团聚体不同形态有机碳和酶活性的分布特征,以黄土高原延河流域森林带、森林草原带、草原带土壤为对象,研究了不同粒级团聚体总有机碳、易氧化碳和腐殖质碳含量,以及纤维素酶、β-D葡糖苷酶、过氧化物酶、蔗糖酶和脲酶活性,分析了土壤团聚体有机碳及其组分与酶活性之间的相关关系.结果表明： 3种植被带土壤团聚体有机碳及其组分含量表现为森林带＞草原带＞森林草原带,3种形态有机碳含量在0.25～2 mm粒径均最高;不同植被带土壤团聚体有机碳及其组分含量和酶活性在0～10 cm土层大于10～20 cm土层;3种植被带纤维素酶、β-D葡糖苷酶、蔗糖酶和脲酶活性表现为森林带＞草原带＞森林草原带,过氧化物酶活性表现为森林带＞森林草原带＞草原带;3种植被带土壤中各种酶活性随着粒径的减小呈递增趋势.土壤纤维素酶、过氧化物酶、蔗糖酶和脲酶活性与团聚体各种形态碳含量均呈显著正相关.
     

黄土高原半干旱区不同林龄柠条人工林土壤线虫群落特征

为了解柠条人工林对半干旱地区脆弱生态环境的改善作用,在黄土高原柠条种植的重点区域——宁夏南部山区,选取4个林龄(4、14、24和34年生)的柠条人工林作为对象,调查林中土壤线虫群落的组成、结构与多样性特征,并分析它们与土壤理化性质之间的关系,探明黄土高原半干旱区柠条林植被恢复过程中土壤线虫群落的演变特征及其环境影响因素...