晋西北丘陵风沙区不同种植年限柠条的种子形态特征

以晋西北丘陵风沙区不同种植年限(6、12、18、40和50 年)人工柠条的3种大小类型种子为对象,分析不同年限柠条种子形态特征,从繁殖策略的角度探讨人工植被恢复潜力。结果表明:人工柠条的结实量随着种植年限的增加总体呈上升趋势,在种植50年达到最大值(584粒·株^-1);种子长度、种子宽度、种子形状指数随着种植年限的增加总体呈下降趋势,在种植50年达到最小值(5.09 mm、2.76 mm、0.05);种子萌发率随种植年限的增加呈上升-下降-上升的波动变化趋势,在种植12年达到最大值(97.2%)。结实量与种子重量呈显著负相关。种子萌发率与种子重量密切相关,重量小的种子萌发率低,更易于形成持久种子库。相关分析表明,结实量与株高、地上生物量和地下生物量呈显著正相关;种子形状与新枝数呈显著负相关。这表明随着种植年限的增加,柠条繁殖对策由种植前期(6～12年)大种子较多的K策略向种植后期(18～50年)小种子逐渐为主的r策略转变,即柠条既要保证繁殖体数量,又要保证繁殖体的持久性,从而产生了数量更多的小而圆的种子。     

晋西北丘陵风沙区柠条锦鸡儿叶片与土壤生态化学计量特征

柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)是晋西北丘陵风沙区主要的退耕还林植物,在维持群落物种多样性、生态系统稳定和土壤环境恢复等方面发挥着非常重要的作用。为探究不同林龄柠条锦鸡儿人工林生态系统碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征与叶片光合作用和土壤环境因子之间的相互关系,该研究以晋西北丘陵风沙区不同林龄(0、6、12、18、40和50年)柠条锦鸡儿人工林植物叶片和土壤为研究对象,分析了柠条锦鸡儿叶片和土壤C、N、P化学计量的变化特征及其相互关系。结果表明:1)随着林龄的增加,柠条锦鸡儿叶片C、N含量显著增加,P含量呈先增加后减少的趋势,叶片的C、N、P含量分别在434.14–452.26、15.72–28.11、1.32–1.95g·kg^–1之间,其中叶片C、N含量均在林龄50年达到最大值,而叶片P含量在林龄18年达到最大值;叶片C:N呈先增加后减少的趋势,林龄18年达到最大值, N:P呈显著增加趋势,林龄50年达到最大值。叶片的光合色素(叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和总叶绿素含量)随着林龄增加呈显著下降的趋势,叶片的C、N含量对光合色素含量变...     

晋西北丘陵风沙区柠条林下草本植物群落组成和种群生态位变化特征

晋西北丘陵风沙区生态环境脆弱,是我国风沙活动危害最为严重的地区之一。为探究晋西北丘陵风沙区人工柠条林林下草本植物群落组成和种群生态位变化规律,以不同种植年限(撂荒地CK、6、12、18、40、50 a)人工柠条林林下天然草本植物群落作为研究对象,对其群落组成、重要值及种群生态位变化特征进行分析。研究结果表明：(1)不同年限柠条林下天然草本植物组成共记录到22科41属52种,其中,种植前期(0—6 a)林下草本植物以一年生草本植物为优势类群,伴有少数多年生草本植物(3种);种植中期(12—18 a)林下草本植物主要由多年生草本植物(12种)为主,伴生有一年生草本植物(6种)及天然灌木(2种)组成;在种植后期(40—50 a),林下草本植物依然以多年生草本植物(12种)为主。(2)在不同年限柠条林下,草本植物生态位宽度和生态位重叠发生明显变化,种植前期(0—12 a)的优势类群为一年生先锋物种(米蒿和野燕麦),其生态位宽度最宽(9.46、9.34),且与其他物种的生态位重叠程度最大(0.3、0.29);而种植中后期(18—50 a)优势类群变为多年生草本植物,优势种披碱草与其他物种的生态位...     

植物生长与土壤水关系调控起始期

确定植物生长与土壤水关系调控起始期是可持续利用土壤水资源的基础.以柠条为研究对象,采用中子仪对黄土丘陵半干旱区撂荒地,1～5年生柠条林生长和土壤水分进行长期定位观测和分析.结果表明:1a内,随着时间推移,柠条利用土壤水分深度从播种时的表层土壤增加到220cm;随着林龄增加,除丰水年2年生柠条林地土壤储水量增加外,柠条利用土壤水分深度和耗水量增加,林地土壤储水量下降.在2004年生长末期,3年生柠条林地100cm土层的土壤含水量低于萎蔫系数,4年生柠条林地土壤旱化加剧,柠条生长与土壤水关系调控起始期是第5年.此时需要调控柠条生长与土壤水关系,采取措施降低柠条水分耗水量,实现土壤水资源可持续利用.     

晋西北丘陵风沙区坡面尺度下不同固沙植物群落稳定性分析北大核心CSCD

人工固沙植被群落的稳定是评价干旱半干旱风沙区植被恢复成功的重要标准。该研究运用模糊综合评判理论,对晋西北丘陵风沙区坡面尺度下(坡上、坡中、坡下)7种人工固沙优势植物的稳定性进行分析,选取优势植物生长状况、土壤质量、林下植物生物量和多样性以及Godron指数4项指标,通过计算其隶属度平均值来评价植物的稳定性。结果表明:(1)乔木油松枝叶生物量最大(1457.1 g),灌木柠条枝叶生物量最大(1429.1 g),各优势植物坡下枝叶生物量最大。(2)灌木表层(0~20 cm)土壤水分优于各乔木表层土壤水分,同时不同植物林均表现出坡下土壤水分最大;各植物表层土壤有机质、解碱氮、速效钾、速效磷基本都远高于撂荒地,其中乔木油松和灌木柠条各土壤养分指标显著高于其他植物,且不同植物林下养分也表现为坡下最优。(3)林下植物生物量乔木青杨最大(87.2 g),灌木柠条最大(50.4 g),坡下生物量最大;林下植物丰富度指数乔木青杨最高,林下植物多样性指数和均匀度指数乔木樟子松和油松最高,灌木中林下植物各多样性指数基本相近。(4)Godron指数:乔木中刺槐的交点坐标离群落稳定点最近,灌木中柠条交点坐标离群落稳定点最近。综合各指标的隶属度平均值得到乔木稳定性指数排序为:油松(0.69)>刺槐(0.67)>青杨(0.66)>樟子松(0.39)>旱柳(0.28),灌木稳定性排序为:柠条(0.82)>紫穗槐(0.64),乔灌木植物稳定性均远高于撂荒地(0.20)。研究认为乔木油松和灌木柠条稳定性最高,是西北丘陵风沙区适宜的造林树种,而坡下则是更优的种植坡位选择。该研究结果可为晋西北丘陵风沙区域以至于黄土高原人工固沙植被恢复和科学管理提供依据。     

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。     

黄土丘陵沟壑区狼牙刺的生长特征研究

在陕北黄土丘陵沟壑区,对阳坡、半阳坡的不同林龄狼牙刺的生长特征作了系统研究,调查分析了狼牙刺的株高、冠幅、树龄、物种组成、新枝生长量以及地上部生物量和叶量(以柠条为研究对照)等生长特征指标。结果表明:天然灌木狼牙刺的株高在1.50m左右,冠幅约2.0m×2.0m,平均分枝数约4.45。17龄、14龄、6龄狼牙刺地上部生物量和种群密度分别为21.0t/hm2,10000株/hm2;27.3t/hm2,4375株/hm2;6.8t/hm2,8750株/hm2;6、7、8三个月份是狼牙刺新枝的快速生长期,新枝年生长量大小顺序为14龄狼牙刺>6龄狼牙刺>17龄狼牙刺。流域内,狼牙刺个体地径基本保持直线生长,其种群处于旺盛生长阶段。林龄是造成狼牙刺地上部生物量差异的主要内因,而立地条件(土壤水分状况)的优劣以及种群密度则是影响狼牙刺地上部生物量及生长速率的重要外部因素。与柠条相比,狼牙刺在长期的生长发育过程中与土壤水分环境形成了更为协调的关系,表现出较高的土壤水分含量和多年地上部累积生物量,生长旺期盖度均能达到50%以上,应该成为当地造林树种的优先选择之一。     

不同平茬年限人工柠条林光合特性及土壤水分的响应变化

平茬是荒漠草原老化人工柠条林营林抚育的重要措施,为系统认识柠条平茬后连续的生理与生态响应过程及其变化规律,该研究设置对比观测样地,以未平茬柠条(WPC)为对照,以平茬后连续生长1～5年(PC1～PC5)的柠条为处理,对各样地柠条净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度、水分利用效率等光合生理特征及其土壤含水量分布的影响进行测定分析。结果表明:(1)平茬处理对柠条生理特性的影响因平茬年限的增加而异,其中PC1和PC2柠条的净光合速率和蒸腾速率较WPC略有提高,PC1柠条处于补偿生长的活跃期,水分利用效率明显高于其他平茬处理,PC2柠条的水分利用效率开始下降;PC3和PC4的柠条蒸腾速率、净光合速率和气孔导度显著上升,且PC4处理下达到最大值,相应水分利用效率也逐步回升;PC5的柠条几乎不存在补偿性生长,净光合速率、蒸腾速率和水分利用效率开始回落,逐渐接近WPC;平茬措施对PC1与PC5柠条胞间CO2浓度大小的影响较大。(2)PC1的土壤水分含量在0～100cm土层因受冠层截留大幅减小的影响而低于其他年限平茬处理;PC2的土壤水分略有改善,PC3、PC4的土壤含水量显著提高,PC5的土壤水分状况则逐渐接近于WPC。(3)随平茬年限的增加,柠条光合特性与土壤含水量间存在一定的动态互馈关系,其中PC1的土壤水分略有下降,柠条生长减缓;PC2土壤含水量逐步恢复;PC3土壤含水量增长幅度开始下降,柠条的各项生理指标上升;PC4柠条的光合生理指标、土壤含水量都达到了最高值;PC5柠条的各项指标开始下降。研究发现,PC4处理是柠条光合生理和土壤水分响应变化的拐点,可参考作为平茬柠条优化管理的一个时间节点。     

黄土丘陵区紫花苜蓿生长与土壤水分变化

研究了黄土丘陵区紫花苜蓿生物量变化规律和土壤水分过耗与恢复特征.结果表明,紫花苜蓿在退耕地生长年限一般为10年,生长的高峰期为第4年～第5年,到第6年,由于土壤水分过耗严重,生物量开始逐年下降,草地开始衰败.紫花苜蓿茎叶生物量的垂直变化,在距地面0～35cm之间,茎生物量远大于叶生物量,茎叶比为1.7:1;在40cm高时茎叶比相等,在45～90cm之间叶生物量远大于茎生物量,叶茎比为1.42:1.紫花苜蓿土壤干层在生长的前两年不甚明显,随着生长年限的延长,干层厚度不断增大,由第3年的110cm扩大到第7年的260cm,含水量仅为4.6%～6.2%,土壤水分严重亏缺.紫花苜蓿退化草地土壤水分的自然恢复过程一般需5年,且随着恢复年限的延长,土壤水分逐年提高.     

沙漠人工植被地上部分生长动态

对腾格里沙漠东南缘2种人工植被柠条和油蒿在4种配置方式下地上部分的生长动态进行了研究,结果表明:不同配置方式下它们的密度、高度、冠幅和生物量基本不变或略微呈下降趋势;油蒿新梢的年生长动态呈S型曲线,柠条新梢春季生长速度较快,7月份以后生长速度缓慢或基本停止生长;柠条、油蒿地上生物量和叶面积指数的年变化均表现为双峰型,4种配置方式下共有8种1年生植物入侵,并具有较高的植被盖度;同其它3个样地相比,纯油蒿样地1年生植物的密度、盖度和生物量明显偏低.     

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.     

荒漠灌丛内降雨和土壤水分再分配

通过对降雨再分配,荒漠灌丛可改变降雨在灌丛内的水平空间分布,进而影响植被冠层下土壤水分的空间响应.本文以腾格里沙漠东南缘人工植被区柠条和油蒿灌丛为研究对象,分析了灌丛干扰下的降雨再分配过程及灌丛下土壤水分的空间响应.结果表明: 柠条和油蒿灌丛的穿透水、树干茎流分别占降雨量的74.4%、11.3%和61.8%、5.5%.次降雨过程中,柠条和油蒿穿透水空间变异性均较大,平均变异系数分别为0.25和0.30;由于可以将更多的降雨以树干茎流形式在根部富集,柠条主干基部土壤湿润锋深度明显比冠层其余位置深,而油蒿仅在大降雨事件时才较为明显.灌丛对降雨的再分配作用改变了降雨达到地表时的空间分配,致使冠层下土壤湿润锋深度呈现明显的不均一性.     

基于较大降水事件的人工固沙植被区植物水分来源分析

水分是干旱、半干旱地区植物生长最主要的限制因子.为了探究较大降水事件后两种常见人工固沙植物柠条与油蒿的水分来源差异,分析降水、土壤水、地下水和植物茎水的氢氧稳定同位素特征,并采用直接对比法和多元线性混合模型对植物水分来源进行分析.结果表明: 沙坡头地区大气降水线方程为δD=7.83δ¹⁸O+5.64(R²=0.91).降水δ¹⁸O值的变化范围较大,具有明显的季节变化规律;生长季前期与后期δ¹⁸O值相对较高,生长旺盛期δ¹⁸O处于较低水平.浅层土壤水δ¹⁸O值变化范围较大,随土层深度的增加,土壤水δ¹⁸O值变幅减小且呈减小趋势.在降水后第一天,柠条和油蒿分别对40～80与20～60 cm土层土壤水利用比例较高,利用比率分别为56.1%和56.4%.降水一周后,柠条与油蒿都不同程度地增加了对浅层土壤水的利用比例.柠条和油蒿对0～40和0～20 cm土层土壤水分利用率分别增加了12.5%和10%.表明在较大降水事件后,柠条和油蒿会通过调整水分利用策略来积极适应干旱环境.     

Soil water use strategy of dominant species in typical natural and planted shrubs in loess hilly region

Aims Artemisia gmelinii is a dominant specie naturally established after abandonment of cultivated lands in the Loess Plateau, and Caragana korshinskii is one of the main planted shrub species to control soil erosion. Improved understanding of water use strategies of these two species is of great significance to evaluate the sustainable development of the Loess Plateau under the trend of climate warming and increasing drought events.
Methods Stable oxygen-18 isotope was used to determine seasonal variations in the water sources of native A. gmelinii communities established after abandonment of cultivated lands for 7 and 30 years and planted C. korshinskii after 30 years. The contributions of soil water from different depths to water uptake were estimated by the MixSIR Bayesian mixing model. The geometric mean regression method was used to fit the line of precipitation to get the local meteoric water line (LWML).
Important findings The stable hydrogen isotope rate (δD) and stable oxygen isotope rate (δ¹⁸O) of soil water and xylem water plotted to the right side of the LWML, indicating that the isotopic compositions of soil water were enriched due to evaporation. The native A. gmelinii communities established after abandonment of cultivated lands for 7 years and planted C. korshinskii after 30 years showed plasticity in switching water sources from different soil layers, extracting water from shallow soil (0-40 cm) when soil water was available, but deeper soil (40-80 cm) when shallow soil water was dry. In contrast, A. gmelinii growing in site after cultivation abandonment for 30 years mainly relied on water from the surface soil (0-10 cm) throughout the growing season. Our results suggest that the ability of A. gmelinii to compete for soil water reduces with aging of the community while the planted C. korshinskii will have competitive advantage under the condition of increasing frequency of drought events in the future.     

水蚀风蚀交错区不同土地利用方式的土壤水气传输特性

研究水蚀风蚀交错区土地利用方式转变对土壤水气传输的影响,可为黄土高原生态恢复过程中有限水土资源的高效利用提供参考.为了分析不同土地利用方式下的土壤水气传输特性,探究饱和导水率(K_s)、导气率(K_a)和相对气体扩散率(D_P/D₀)间的关系,对柠条地、撂荒地、苜蓿地、农地和裸地样地0~5 cm深度土层原状土,采用定水头法测定K_s,气室法测定D_P/D₀,土壤导气率测定仪测定田间持水量(FC)下的K_a.结果表明: 土壤0~5 cm容重(ρ_b)的大小顺序为苜蓿地>裸地>撂荒地>柠条地>农地,撂荒地、裸地和苜蓿地ρ_b与农地差异显著.土壤总孔隙度(Φ)的大小顺序为农地>柠条地>撂荒地>裸地>苜蓿地,相比农地,苜蓿地、裸地和撂荒地土壤Φ分别低7.5%、4.7%和3.1%.充气孔隙度(ε₁₀₀)的大小顺序为农地>撂荒地>柠条地>裸地>苜蓿地,苜蓿地、裸地、柠条地和撂荒地ε₁₀₀分别较农地低38.3%、33.6%、12.8%和10.1%.土壤K_s的大小顺序为撂荒地>柠条地>苜蓿地>裸地>农地,其中,撂荒地K_s显著高于其他4种土地利用方式;土壤K_a的大小顺序为撂荒地>苜蓿地>柠条地>裸地>农地,撂荒地与农地之间差异显著;土壤D_P/D₀的大小顺序为撂荒地>柠条地>苜蓿地>农地>裸地,其中,柠条地和撂荒地土壤D_P/D₀显著大于农地,分别较农地高36.8%和61.6%.土壤K_s和FC条件下的K_a、D_P/D₀之间呈显著相关.土地利用方式转变显著改变了土壤的通透性,耕地撂荒或者种植柠条及苜蓿改善了表层土壤导水和导气性能,农地和裸地土壤水气传输能力较差.     

不同生长阶段杉木人工林土壤C∶N∶P化学计量特征与养分动态

在福建省白砂国有林场选取幼龄林(5年)、中幼龄林(8年)、近熟林(21年)、成熟林(27年)和过熟林(40年)5个生长阶段的杉木人工林,测定不同土层(0～10、10～20、20～40 cm)土壤总碳(TC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、全钙(Ca)、全镁(Mg)含量以及C∶N∶P化学计量比,探究杉木人工林土壤碳氮磷(C∶N∶P)化学计量特征与养分随林龄的变化规律。结果表明: 随着林分发育,TC、TN未发生显著变化,土壤C∶N保持不变。随着林分发育,0～20 cm土层土壤TP含量呈增加-降低-增加的变化趋势,其中在杉木成熟林达到最低,C∶P和N∶P最大,而20～40 cm土层土壤TP在各个林龄之间无显著变化。Ca、Mg含量在所有土层均在杉木成熟林达到最低。土壤TC与C∶P、N∶P、C∶N均呈显著正相关,TP与C∶P、N∶P呈显著负相关,土壤TP含量是调控土壤C∶P和N∶P的关键因子。杉木人工林发育到成熟期受到P的限制,为保证人工林正常发育,可在杉木速生阶段施加P肥,促进养分良性循环。适当提高杉木林的轮伐期可能会有利于土壤养分的恢复与保持。     

Forest stand age and the occurrence of chanterelle (Cantharellus) species in Oregon's central Cascade Mountains

We describe watershed-scale habitat associations of three Cantharellus species with respect to stand age. During the 1998 autumn fruiting season we collected chanterelle sporocarps from 18 forest stands in and adjacent to the H.J. Andrews experimental forest in the central Cascade Mountains of Oregon. Sampled stands represented two age categories: old growth (350+ y) and 40–60-y-old second growth naturally regenerated from clear-cut harvest. Old growth and second growth stands were spatially paired to reduce the chance of spurious habitat relationships caused by unmeasured correlated variables. We found stand age to be a good predictor of the distribution of C. subalbidus and C. formosus, but only marginally useful for predicting the occurrence of C. cascadensis. The odds that a randomly located chanterelle sporocarp will be C. subalbidus, compared to other chanterelles, are 3–23.5 times higher in old growth than in second growth. Alternatively, there is only a 4–38 % chance that a randomly located sporocarp will be C. formosus in old growth. C. cascadensis was found to be uncommon throughout the study area and showed no significant habitat associations. The abundance of C. cascadensis increased substantially with decreasing elevation indicating that landscape features other than stand age may be more useful in predicting its occurrence.     

Water-use process of two desert shrubs along a precipitation gradient in Horqin Sandy Land

Aims The determination of the source of plant water is an important research on the plant-water relationship in arid and semiarid regions and helps to understand the adaptation strategy of desert species to the dry environment. Plant water use pattern affects plant community composition and ecosystem water budget. This study aims to investigate the water use patterns of Caragana microphylla and Artemisia halodendron, two typical shrub species, under altered rainfall conditions in Horqin Sandy Land. Methods Water treatments include ambient rainfall (natural rainfall), 50% increase in rainfall (enhanced rainfall) and 50% decrease in rainfall (reduced rainfall) by artificially intercepting and redistributing natural rainfall. Stable hydrogen and oxygen isotope ratios (δD and δ¹⁸O) were measured for xylem water, rainfall, and soil water in different soil layers (0-120 cm depth). The possible ranges of potential water sources used by C. microphylla and A. halodendron were calculated using the IsoSource model. Important findings 1) Alteration of ambient rainfall mainly affected the soil water condition in the shallow soil (0-30 cm). Increase in rainfall significantly increased the above- and below-ground biomass, and δ¹⁸O values of soil water declined with soil depth. 2) Under the enhanced rainfall treatment, A. halodendron mainly used the soil water in the shallow soil (0-40 cm) and C. microphylla was able to extract water from multiple soil layers. Under the reduced rainfall treatment, both species increasingly relied on extracting water from deeper soil layers, 60-80 cm for A. halodendron and 60-120 cm for C. microphylla. 3) For the natural rainfall treatment, in the wet season, the upper soil water was recharged by rainfall, C. microphylla and A. halodendron extract the shallow soil water (0-60 cm). However, in the dry season, soil water content was dramatically reduced, and main water sources for C. microphylla shifted from topsoil to deeper soil, and A. halodendron can use multiple layers of soil water. In summary, A. halodendron is more capable of exploring deeper soil moisture under reduced rainfall in comparison with C. microphylla, and is likely to be more adaptive to this water-limiting desert environment.     

不同林龄杉木人工林土壤硝化和反硝化作用

对不同林龄杉木人工林(5、8、21、27和40年生)土壤硝化与反硝化过程及功能微生物丰度进行研究。结果表明: 土壤净硝化速率随林龄的增加波动变化,8、27年生杉木人工林土壤净硝化速率显著低于5、21和40年生。27年生杉木人工林土壤氨氧化古菌(AOA) amoA基因丰度显著低于40年生,其他林龄AOA amoA基因丰度之间无显著差异。不同林龄杉木人工林的氨氧化细菌(AOB) amoA基因丰度、反硝化功能基因丰度以及反硝化潜势均无显著差异。逐步回归分析表明,土壤氨氧化微生物AOA amoA基因丰度受土壤理化性质的影响不显著,土壤总碳和土壤pH是影响AOB丰度的重要因子。反硝化功能基因narG、nirK及nosZ随土壤pH的增加而增加,编码亚硝酸盐还原酶(NIR)的功能基因(nirK、nirS)受土壤总碳的影响。林龄可通过影响AOA amoA基因丰度影响土壤净硝化速率。林龄直接作用于反硝化潜势,或间接影响土壤微生物生物量碳、土壤pH及反硝化功能基因丰度(narG和nirK),进而影响反硝化潜势。相较于反硝化过程,土壤硝化作用及AOA amoA基因丰度对杉木林分发育更加敏感,可适当延长轮伐期以降低土壤硝化作用造成的氮流失风险。