黄土高原丘陵沟壑区柠条和沙棘树干液流的变化特征

近年来为防治黄土高原水土流失,我国政府开展了一系列的植被恢复工作。了解造林植被水分利用策略,对于在干旱半干旱黄土高原地区开展有效的植被恢复至关重要。以黄土高原甘肃省定西市安家沟小流域为研究区,选取黄土高原大规模植树造林灌木柠条(Caragana korshinskii)和沙棘(Hippophae rhamnoides)为研究对象,利用包裹式液流计于2020年6—9月对柠条和沙棘树干和枝条的液流进行观测,研究柠条和沙棘树干液流密度的日内与年内变化,以及与环境要素的关系。结果表明,柠条与沙棘的液流密度日内变化规律与光合有效辐射(Q₀)、饱和水汽压差(D_z)变化趋势一致。液流密度对环境要素的响应不同,在8月份,柠条和沙棘液流密度受D_z、Q₀和气温(T_a)的影响较大,其中,D_z占主导地位。在其他月份,液流密度主要受D_z、Q₀的影响较大。当柠条与沙棘经历了长期干旱无雨的条件下,土壤含水量对树干液流的影响较大,D_z...     

黄土高原丘陵沟壑区柠条和沙棘灌丛的降雨截留特征

2011年5-10月,以黄土高原人工造林的主要灌木树种柠条和沙棘为对象,研究了降雨量及降雨强度对其截留量、穿透雨量和树干茎流量的影响.研究期间共观测到降雨47次,以小降雨事件为主,年降雨总量为208.9 mm,平均降雨强度为2.82 mm·h-1,其中降雨量为2～10 mm,降雨强度为0.1～2 mm·h-1的降雨事件出现次数最多.柠条和沙棘的截留量、穿透雨量、树干茎流量分别为58.5 mm、124.7 mm、25.7 mm和38.2 mm、153.1 mm、17.6 mm,分别占降雨量的28％、59.7％、12.3％和18.3％、73.3％、8.4％.柠条和沙棘的截留量、穿透雨量和树干茎流量与降雨量均呈显著正相关,并且两种灌木的截留率、穿透雨率和树干茎流率与降雨量、最大10 min雨强之间均呈指数相关或幂函数相关.     

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。     

黄土丘陵沟壑区主要草种枯落物的持水能力与养分潜在归还能力

黄土丘陵沟壑区由于土壤侵蚀严重,天然植被恢复缓慢,植被稀疏,枯枝落叶层的生态效应就显得尤为重要。对该区坡沟不同立地条件下草本群落主要物种的枯落物蓄积量、持水与养分潜在归还能力进行了分析,探讨主要物种枯落物对土壤的改善作用。结果表明:1)坡沟不同立地条件下枯落物蓄积量差异显著(P0.05),在73.74—175.26 g/m2之间变化,表现为阴沟坡峁顶阳沟坡阴梁峁坡阳梁峁坡;在坡面不同微地形下也差异显著(P0.05),在阳坡表现为株丛浅沟鱼鳞坑裸地,在阴坡为浅沟鱼鳞坑株丛裸地,在峁顶为株丛裸地。2)主要物种枯落物最大持水量可达自身干重的1.22—4.34倍;不同物种枯落物间的持水能力差异极显著(P0.01),表现为白羊草叶铁杆蒿叶白羊草茎达乌里胡枝子叶长芒草达乌里胡枝子枝铁杆蒿枝。3)枯落物C、N含量分别在7.35%—40.33%和0.61%—1.60%之间,不同物种间差异极显著(P0.01),同一物种枯落物C、N含量在坡沟不同立地条件下差异不显著。4)影响枯落物分解的木质素含量(1.00%—8.20%)、纤维素含量(3.16%—14.06%)、木质素/N值(0.78—12.48)、C/N值(5.61—57.41)在不同物种间差异极显著(P0.01);同一物种木质素含量、纤维素含量和木质素/N值在坡沟不同立地条件下差异显著(P0.05),而C/N值不显著。5)铁杆蒿叶的枯落物养分潜在归还能力最大,达乌里胡枝子和白羊草的枯落物次之,长芒草的枯落物养分潜在归还能力最小。     

黄土高原丘陵沟壑区30年柠条人工种群动态研究

通过样地调查,对黄土高原丘陵沟壑区阳坡、半阳坡、阴坡和半阴坡4个生境条件下种植30年后的柠条人工种群动态进行系统研究,分析了种群的年龄结构,编制了标准生命表及不同坡向静态生命表,绘制了存活曲线.结果表明,黄土高原丘陵沟壑区不同生境条件下的柠条人工种群年龄结构呈进展型,幼龄级个体数量多,中老龄级个体数量少;不同坡向由于环境异质性,柠条种群密度表现不同,其中以半阳坡种群密度最大,存活曲线均接近于DeeveyⅡ型;影响柠条群落恢复和种群生长的环境因素主要是水分因子和光照因子.黄土高原丘陵沟壑区,种植30年后的柠条种群生长状况良好,并具有一定的扩展潜力,说明只要对现存的人工林实行严格的保护和科学的抚育,就能够实现柠条种群自然更新和生长的目标.     

黄土高原丘陵沟壑区天然沙棘种群空间分布格局研究

经实地踏查,在黄土高原丘陵沟壑区陕西富县天然沙棘林区,设置10个10 m×10 m样地,采用离散分布理论拟合和聚集强度测定方法,对不同生境和年龄阶段的沙棘种群的空间分布格局及其动态进行了系统研究,以探讨沙棘种群分布格局动态特征.结果显示:(1)沙棘种群空间分布格局属聚集型,在6.25 m2面积上聚集强度较大.天然条件下,种群聚集强度最大的取样尺度,是其种群更新的最佳面积.(2)沙棘种群空间分布格局随海拔上升,聚集强度降低;阴坡的种群分布聚集强度总是大于阳坡.(3)随着种群年龄增加,分布格局由聚集型向随机型过渡,聚集强度减弱.在幼、老龄期聚集性最强的格局尺度为25.00 m2,中龄期为6.25 m2、25.00 m2.研究表明,天然沙棘种群的空间分布格局与其生物生态学特性、生长阶段以及生境条件关系密切,在保护与利用中应针对不同生境的差异以及不同生长阶段的特性进行适度人为干扰,促进种群的生长、更新和群落发育.     

黄土高原丘陵沟壑区紫花苜蓿品种间根系发育能力的初步研究

研究了9个紫花苜蓿品种在黄土高原丘陵沟壑区根系的发育能力,结果表明,紫花苜蓿侧根发生的主要部位在距地表10-20cm的主根段,50cm以下没有侧根发生,品种间侧根发生总数以Sandili和Ameristand201最大,陇东苜蓿最低;品种间根系体积和生物量的垂直分布,除Sandili,Amerigraze401,Ameristand201在土壤20-30cm层的根系体积的生物量大于10-20cm层的根系体积和生物量外,其余品种表现为从土壤表层到深层逐次递减。品种间根系生物量从Ameristand201最大,为170.54g,陇东苜蓿最低,仅为38.25g,是Ameristand201的22.4%;品种占有的地下资源空间Ameristand201和Sandili较大,陇东苜蓿最小,经聚类分析,参试的9个品种可分为3类,其中Sandili,Amerigraze401和Ameristand201在黄土高原丘陵沟壑区根系发育良好。     

恢复黄土高原植被的先锋—沙棘

沙棘属（Hippophae）植物属胡颓子科,分布于欧亚大陆的温带、寒温带及亚热带高山区。沙棘资源在中国分布于东经７５°３２'至１２１°４５',北纬２７°４４'至４８°３５'之间。中国沙棘（H．rhamnoidessub－sp．sinensis）又名醋柳、黑刺、酸刺,是黄土高原地区分布最广,数量最多的树种之一,自然分布于丘陵沟壑区的阴坡、半阴坡、河谷两侧以及河漫滩等地带,呈大面积、团块状分布,常常成为以上生境的优势树种。沙棘自身的生物学特性使其理所当然地成为黄土高原水土保持的先锋树种。单从外部形态结构看,它便具备了典型的旱生植物特点…     

黄土高原不同立地条件下沙棘的生产力与水分关系研究

对黄土高原丘陵沟壑区不同立地条件下的沙棘生产力与水分关系作了初步研究．结果表明。5种立地条件下的沙棘蒸腾变化趋势不尽相同．半阴坡清晨蒸腾较强烈,其它几种立地蒸腾较弱．随着太阳辐射角度的变化和不同立地土壤含水量的差异,阴坡、阳坡上午蒸腾呈下降趋势,峁顶变化较平稳．至中午12：00半阴坡蒸腾达最大值．从午后蒸腾趋势可看出,除阴坡外,其余各立地蒸腾均不同程度地下降。尤其半阴坡下降幅度最大．阳坡蒸腾速率始终处在较低的水平．沙棘蒸腾大小顺序为半阴坡>阴坡>半阳坡>峁顶>阳坡．黄土高原半干旱地区沙棘蒸腾与光照强度没有直接的相关性,与相对湿度相关性显著．不同立地条件导致了沙棘生物量的差异,阴坡生物量要显著高于半阴坡、半阳坡和峁顶．     

黄土高原沙棘造林的技术措施

众所周知,我国黄土高原春季干旱、少雨和多风的气候特点,使得这一地区的造林条件极为恶劣。在苗木移栽过程中,由于具吸收功能的根毛和幼根大量受损,造成根系吸水能力显著降低,同时在幼芽萌动过程中,也会增加了水分的散失,从而使其生长变得十分缓慢,有时甚至导致造林的失败。为了使沙棘在黄土高原上造林能取得较好的成效,针对上述问题,应抓好以下几个环节:一、利用墒情,合理布局我国北方地区的冬季干旱少雨,而夏秋季节多雨墒足,应是造林的大好季节。此时可将沙棘造林重点放在墒情最差的梁峁和山坡阳坡。春季沙棘造林,正值少雨干旱季节,应在墒…     

半干旱黄土丘陵区沙棘和柠条水分利用与适应性特征比较

对半干旱黄土丘陵区坡地多年人工沙棘(Hippophae rhanvnoides)与柠条(Caragana korshinskii)林的土壤水分状况、生产力月动态以及光合生理和水势日变化特征进行比较．结果表明,沙棘与柠条深层土壤均存在不同程度的旱化现象,沙棘林在季节性土壤水分补偿深度和对深层低土壤水分的利用能力方面要强于柠条林．沙棘林的年度生产力大于柠条林．沙棘能够随着土壤水分条件的改善,而提高水分利用效率;柠条具有高光合特别是高蒸腾的光合生理特征,叶片水分利用效率较沙棘低．沙棘与柠条均兼具有御旱性与耐旱性,但沙棘对干旱的适应方式更积极主动．     

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...     

晋西北黄土区幼龄柠条细根的净生长速率

以晋西北黄土区5年生柠条(Caragana korshinskii)人工林为研究对象,使用微根管技术对林地100cm土层深度的柠条细根生长动态进行观测。以根长密度(RLD,mm.cm-3)为基本参数,以净生长量(RLDnet,mm.mm-3)和净生长速率(RLDNGR,mm.cm-.3d-1)为相应导出参数,对2007年生长季(4-9月份)柠条细根的RLDNGR及其与环境因子气温、降雨量、土壤温度、土壤水分的关系进行了探讨。结果表明:柠条细根的RLDnet为(2.923±1.767)mm.cm-3;RLDNGR为(0.113±0.069)mm.cm-.3d-1。50-100cm土层是柠条细根生长的活跃区,其细根RLDNGR是0-50cm土层细根的1.5倍。柠条细根生长的季节变化趋势呈单峰型,4月初至8月初RLDNGR逐渐增大,8月中旬RLDNGR达到最大,之后逐渐减小,9月下旬RLDNGR出现负值。统计分析表明,柠条细根的RLDNGR与气温呈显著正相关。年生长季柠条细根的累计净生长量为14.613mm.cm-3;累计净生产力为1.461×108m.hm-2。     

黄土高原柠条锦鸡儿AM真菌多样性及空间分布

通过对陕西安塞、绥德、横山和榆林等4个不同生态条件下柠条锦鸡儿（Caragana korshinskii）AM真菌多样性和生态分布研究,共分离出4属11种AM真菌,其中球囊霉属（Glomus）5种,无梗囊霉属（Acaulospora）3种,巨孢囊霉属（Gigaspom）1种和盾巨孢囊霉属（Scutellospora）2种。结果表明,缩球囊霉（G．constrictum）和摩西球囊霉（G．mosseae）是柠条锦鸡儿的优势种;不同AM真菌种类出现的生境不同,如刺无梗囊霉（A．spinosa）和美丽盾巨孢囊霉（S．calospora）只出现在绥德,浅窝无梗囊霉（A．lacunosa）仅出现在横山,而易误巨孢囊霉（Gi．decipiens）和红色盾巨孢囊霉（S．erythropa）仅发生在延安样地。AM真菌定殖率及孢子密度与样地生态条件密切相关,泡囊定殖率和孢子密度在绥德最高,丛枝定殖率在榆林最高。采样深度对AM真菌定殖率和孢子密度有显著影响,最大孢子密度发生在10～20cm土层;而AM真菌定殖率在0～10cm或20～30cm土层有最大值。孢子密度与泡囊定殖率呈正相关,与丛枝定殖率呈负相关。孢子密度与土壤有机质、速效P、速效K和Cl含量呈负相关;泡囊定殖率与土壤pH呈正相关,而与土壤湿度、速效K和Cl^-含量呈负相关。     

黄土丘陵区沙棘人工林天然化发育过程中的种间联结性研究

采用样地调查法,并通过方差分析、X2检验及共同出现百分率PC计算,对黄土高原丘陵沟壑区经过3a、8 a、13a、25a发育的沙棘群落中主要种群间联结性进行了比较研究。结果表明,灌木层的4个发育阶段,总体关联性都表现出轻微正相关。草本层中,发育3a的群落,总体联结性表现出极显著正相关,但种间关系不够稳定;发育8a 的群落,总体关联性表现出轻微正相关,种间关系不稳定;发育13a的群落,总体关联性表现出极显著正相关,负关联种对减少,种间关系逐步趋于稳定;发育25a的群落,种间关系相对稳定。表明沙棘在黄土高原丘陵区人工林天然化发育的过程中,已实现了自我更新。说明人工林只有经天然化发育过程才能实现持续利用,达到普通生态系统的服务功能。     

黄土丘陵区沙棘灌木林地土壤水分动态研究

采用生物与工程措施相结合的方法,定位研究了沙棘林地的土壤水分变化动态。结果表明：水平阶、水平沟和鱼鳞坑整地不同立体配置模式土壤水分大幅度提高,0～2．0m沙棘与豆科牧草立体配置的土壤含水量均高于沙棘与禾本科牧草的立体配置;2．0～5．0m沙棘与禾本科牧草立体配置的土壤含水量均高于沙棘与豆科牧草的立体配置。其提高幅度为3％～5％。未采用工程整地措施的沙棘林地,在沙棘生长的第3年,土壤干层的分布深度不甚明显;从第5年土壤干层厚度逐渐加深到1．8m;第7年土壤干层厚度为2．6m;第9年土壤干层厚度为3．1m;第11年土壤干层厚度为2．6m;第13年土壤干层厚度为2．2m。     

水分胁迫对沙棘(Hippophae rhamnoides)和中间锦鸡儿(Caragana intermedia)蒸腾作用影响的比较

多年生灌木沙棘和中间锦鸡儿是黄土高原生态重建的重要物种,设计人工模拟水分胁迫实验,测量沙棘和中间锦鸡儿蒸腾作用的各种指标,研究其蒸腾特性对水分胁迫的适应方式。结果表明,同等水分处理条件下,中间锦鸡儿单叶水平上的蒸腾速率高于沙棘。沙棘和中间锦鸡儿的蒸腾速率日进程在晴天、阴雨天和生长发育的不同阶段明显不同。夜间蒸腾占全天蒸腾的比例相当大,夜间蒸腾在不同物种之间、不同供水量之间存在明显差异,而且越干旱的环境比例越大。两种植物气孔阻力的季节变化格局在不同水分处理间大体相似。沙棘的昼夜蒸腾节律在各种水分处理条件下都表现出明显的气孔振荡现象,而中间锦鸡儿没有。叶片温度、光合有效辐射和气孔阻力是各种水分条件下沙棘和中间锦鸡儿蒸腾作用的共同的限制因子,相对于沙棘,中间锦鸡儿还更多地受到空气相对湿度的影响。     

黄土丘陵区人工沙棘蒸腾作用研究

通过对沙棘叶片的蒸腾速率、气孔导度及其相应环境因子的测定,探讨黄土丘陵区安塞人工沙棘林的水分生理生态特征.结果表明沙棘蒸腾速率和气孔导度具明显的日变化,两者的变化趋势相似,5、7月份日变化曲线呈单峰型,6、8、9月份日变化曲线呈双峰型;在生长季(5～9月份)中7月份蒸腾速率最大,5、9月份较小,5月份(0.3900g/(g·h))仅为7月份(0.9350g/(g·h))的41.95%;沙棘林在生长季的蒸腾耗水量为257.56mm(占同期降雨量的63%),与降雨量间有极显著的相关关系.沙棘林的蒸腾耗水量在降雨量不同的月份有明显的差异,9月份(降雨量为43.2mm)的蒸腾耗水量为7月份(降雨量为130.1mm)的25.9%.黄土丘陵区安塞的环境条件基本满足沙棘生长的要求,沙棘可作为该区造林恢复植被的先锋树种.     

黄土丘陵沟壑区狼牙刺的蒸腾作用研究

对狼牙刺和柠条的蒸腾日变化、月变化作了动态测定,研究了狼牙刺的蒸腾特性及其同环境因子及土壤水分之间的关系。结果表明:(1)狼牙刺和柠条的蒸腾速率日变化基本是以单峰型曲线为主,少数为双峰型。在10:00~14:00时段是狼牙刺和柠条的高速蒸腾期;蒸腾极大值多出现在12:00。(2)从6~9月份,狼牙刺和柠条的蒸腾速率呈逐月下降趋势,不同林龄狼牙刺之间的蒸腾速率月均值差异不明显,但狼牙刺与柠条的蒸腾速率月均值的种间差异比较明显,即柠条的蒸腾作用略高于狼牙刺。(3)一天当中,狼牙刺的蒸腾速率与光合有效辐射、空气温度密切正相关,与大气湿度负相关;6~9月,狼牙刺蒸腾速率的日均值与土壤水分状况密切正相关。(4)在黄土丘陵沟壑区进行人工林草植被建设过程中,应该主要充分了解物种在6、7月份(林木生长旺盛期)的耗水特点及土壤供水能力,以保证植被的快速恢复。