半干旱黄土丘陵区沙棘优良品种引种选育试验研究

1985-1998年先后在黄土高原半干旱区的陕西吴旗,安塞县进行了沙棘优良品种引种选育试验研究。通过引种国内不同地理种源20余种优良沙棘类型。引进俄罗斯优良沙棘品种,采用家系选择法进行试验研究,初步筛选出生态经济型5种沙棘类型,经济型2种类型。前者生长迅速,树冠好,根系发达,郁闭快,水土保持效益好,且果实较大（果径0.8-0.9cm,百果重20-31g),单株产果量为2-3.5kg,Vc和含油量较高,其生态,经济性状较当地野生沙棘为好。此种类型沙棘适于在黄土丘陵大面积荒沟,荒坡种植,通过引种俄罗斯大果,无刺沙棘为好。此种类型沙棘适于在黄土丘陵大面积荒沟,荒坡种植,通过引种俄罗斯大果,无刺沙棘优良品种与本地野生中国沙棘对比分析看,出,其适应性,抗性较中国沙棘差,经济性状较好,通过试验筛选出2种优良类型,果径为0.9-1.3cm,百果重46-52g,单株产果量2-3.5kg,无刺或少刺,此项研究为在半干旱黄土丘陵区大面积荒山,荒沟建造高产,优质沙棘林,高效,持续发展沙棘产业具重要意义,在引种试验中必须掌握好其关键技术,建立好采穗圃,种子园,并建立一定面积的集约经营的高产,优质沙棘园及良种繁育基地,掌握好抚育管理技术,特别是水,肥管理技术。     

黄土丘陵区优良牧草引种驯化试验研究

本文系１９９２—１９９５年在黄土丘陵区的安塞县进行的牧草引种驯化试验研究结果。通过该试验研究,以期选择出适于黄土丘陵区建设人工高产草地和改良天然放牧草地的优良牧草。共引进国内外牧草２００余份材料,分属４科．２６属、４４种。通过４年试验研究,初步筛选出２０余种优良草种（含品种）。这些牧草高产、优质、抗性强、易繁殖。文中对影响引种效果的因素进行了分析。试验研究结果表明,引种效果除与各草种生物生态学特性有关,其立地条件、经营管理,特别是水肥管理,都影响着牧草的生长发育。如一些牧草在川台地或缓坡生长良好,而在较陡的坡地则生长不良。     

半干旱黄土丘陵区沙棘的光合特性及其影响因子

结合1998年半干旱黄土丘陵区安塞的观测资料,对沙棘(Hippophae rhamnoides L.)的光合特性及影响因子进行了分析,结果表明(1)沙棘光合速率具有明显的日变化和季节变化,月均值为11.64 CO2μmol/m2·s.(2)沙棘光合速率与环境因子(气温、相对湿度、光合有效辐射及CO2浓度)间有显著的相关关系,复相关系数为0.716 8～0.874 5;沙棘光合速率与林地土壤水分间有极显著的相关关系,复相关系数达0.992 5,且沙棘光合速率的季节动态滞后于土壤水分的月变化.(3)沙棘光合速率与植物因子(气孔导度及细胞间CO2浓度)间有十分显著的相关关系,气孔导度或细胞间CO2浓度增大,沙棘光合速率增大,反之则减小,复相关系数达0.971 5和0.970 8.这为分析沙棘光合作用对环境因子的响应程度,分析沙棘最适生理生态条件,提高沙棘生产力提供科学依据.     

半干旱黄土丘陵区撂荒坡地土壤水分循环特征

为深入了解半干旱黄土丘陵区土壤水分循环特征和为开展荒地造林工作提供背景数据,在宁南上黄生态试验站,选取典型多年撂荒坡地,进行土壤水分的长期定位观测,分析其土壤水分补给、消耗特征与时空变异性。结果表明:研究区降雨入渗量和入渗深度随降雨量增加而增加,入渗补给系数约为0.44,雨水资源化率有待提高。定义全年一半以上的次降水事件中能被有效补给的土层深度为降水普遍入渗深度,则研究区降水普遍入渗深度为0—40 cm,观测期内最大入渗深度不超过300 cm。同时,土壤水分的蒸散发量在丰水年平水年干旱年,主要蒸散发作用层位于0—200 cm土层范围内,最大蒸散发深度达到300 cm以下。该区土壤储水量的季节变化为"V"型,剖面土壤平均含水量的垂直变异则呈现反"S"型。土壤水分的变异系数随土层深度的增加表现出幂函数递减趋势,结合有序聚类法的分层结果,可采用0.20和0.05两个CV值将撂荒地土壤剖面划分为水分活跃层(0—40 cm)、次活跃层(40—200 cm)和相对稳定层(200 cm以下)3个层次。     

黄土丘陵区沙棘抗旱性的分析

近年来随着干旱发生频率的增加,研究植物的抗旱性已成为十分重要的任务,许多学者对此曾作过工作,蒋瑾[1]认为,旱生植物的蒸腾强度小,且变化稳定;刘家琼[2]发现,旱生植物在相同的环境条件下水势越低,吸水力越强,抗旱能力越强;山仑[3]研究结果表明在适度干旱的情况下,水分亏缺在一定程度上有利于植物生长;汤章成[4]研究发现,植物对逆境的抵抗是多方面的,是整体性的.     

黄土丘陵区荞麦引种试验研究

以解决黄土丘陵区荞麦品种老化问题为主题,通过1995-1997年3年对239个荞麦品种的试种,鉴定,筛选,选择出了5个适应黄土丘陵区生态条件且高产,稳产的荞麦品种,并提出了该区荞麦品种的生态类型。     

半干旱黄土丘陵区人工林叶面积特征

 该文通过对黄土丘陵区4个密度的刺槐（Robinia pseudoacacia）人工林、3个密度的侧柏（Platycladus orientalis）人工林生长季叶面积变化的研究,揭示了不同密度林分叶面积生长与林分密度的关系;通过对灌木生长季叶面积变化的研究,建立了灌木柠条(Caragana korshinskii)、沙棘（Hippophae rhamnoides）和紫穗槐（Amorpha fruticosa）叶面积与叶鲜重、枝条基径的经验公式,为半干旱区灌木生长调查提供了一种方便、快捷的方法。结果表明：1）刺槐和侧柏各密度林分的单株林木叶面积和叶面积指数均在9月达到最大值,其中刺槐林叶面积指数峰值可达到10.5,侧柏峰值可达到3.2;灌木柠条、沙棘和紫穗槐叶面积和叶面积指数都在8月份达到各自的最大值,柠条、沙棘和紫穗槐的叶面积指数峰值分别为1.1 95、1.123和1.882;2）刺槐叶面积与叶鲜重具有极显著相关的幂函数关系,侧柏、柠条、沙棘、紫穗槐叶面积与叶鲜重具有极显著相关的线性函数关系,其中柠条枝条基径与叶面积还具有极显著相关的幂函数关系,沙棘、紫穗槐枝条基径与叶面积还具有极显著相关的线性函数关系;3）黄土丘陵区,由于林地土壤水分条件的限制,承载力有限。人工林进入生长盛期后, 不同密度刺槐和侧柏林分叶面积指数趋于一致,与最初的造林密度和现存密度没有关系。在不同密度的刺槐和侧柏林分间,单株叶面积与其林分密度成反比。在对上述结果分析的基础上得出：黄土丘陵区,由于林地土壤水分条件的限制,承载力有限。该文所研究的刺槐和侧柏各林分均已达到了当地土地承载力的上限,基于提高单株林木质量的考虑,建议刺槐林郁闭后的密度不超过833株&;#8226;hm^-2,侧柏则不超过1 111株&;#8226;hm^－2。如以全林分生物量为目标,林分密度也可适当减小。     

黄土丘陵区草地主要种群生态位及其环境解释

以黄土丘陵区不同生长年限撂荒草地群落为对象,研究种群生态位特征及其影响因素.结果表明: 铁杆蒿、茭蒿、猪毛蒿、达乌里胡枝子和硬质早熟禾等为优势物种,且不同生长年限优势种不同.草地生长从5年到10年,种群生态位宽度随年限的增加逐渐拓宽,对环境适应性增强;草地生长从10年到25年,种群生态位宽度随年限的增加先变窄(20年)再拓宽;草地生长超过25年,种群生态位宽度逐渐变窄,对环境适应性减弱.多数种群分别在10、25年生态位宽度达到峰值,对环境适应性最强.种群优势度与生态位宽度受种群动态影响而无线性关系.种群间生态位重叠均值先增大后减小,且在15年时达到最大值,表明种间竞争先增强后减弱,且在15年时种间竞争最为激烈.海拔、土壤含水量、土壤有机质含量为草地群落种群生态位宽度的主要影响因素;土壤全氮含量、海拔、土壤含水量为种群生态位重叠的主要影响因素.种群生态位宽度与生态位重叠主要影响因素不同,受资源空间异质性以及生长阶段影响而无线性关系.随着草地生长年限增加,种群适应性普遍增强,种群间对资源竞争先增强再减弱.海拔、土壤含水量、土壤全氮含量是影响种群适应性、种间关系的主要环境因子.     

黄土丘陵区地形、土壤水分与草地的景观格局

在黄土丘陵区,地形因素和土壤水分是决定草地景观格局的主要因素,同时草地景观格局在不同尺度上影响着景观中的流.地形因素、土壤水分和草地结构在不同尺度上有着密切的联系,研究它们之间的关系对于了解生态系统的过程十分重要.针对黄土高原异质化的草地群落结构,选取黄土丘陵区经过20多年自然封育形成的天然草地,从坡面尺度对景观格局进行了调查研究,在地形因素、土壤水分和草地结构中选取了有代表性的指标14个,用多元统计分析对选取的指标进行了主成分分析和聚类分析.聚类分析将样方分成3种植被类型,不同植被类型的海拔、坡度、20～140cm土壤含水量以及物种丰富度和生物多样性存在显著性差异.相关分析表明：海拔对0～300cm土壤含水量影响显著;海拔对草地群落盖度,坡位、坡向对草地群落的物种丰富度和生物多样性有着重要影响;而草地群落的物种丰富度和生物多样性与0～100cm土层的含水量关系密切.     

半干旱黄土丘陵区苜蓿人工草地土壤磷素有效性及对生产力的响应

研究了半干旱黄土丘陵区以垄沟集雨技术建成的紫花苜蓿（Medicago sativa L．）人工草地对土壤磷索的影响。土壤全磷在处理之间和采样期之间均无显著差异。但在各处理土壤中速效磷在试验期间的减少量和苜蓿的干草产量成正比,垄上覆盖薄膜的2个垄沟处理（M30-垄和沟宽度均为30em,M60-垄和沟宽度均为60cm）比平作（CK）的干草产量分别显著提高了10．7％和40．3％,两个未覆盖的垄沟处理（B30-垄和沟宽度均为30cm,B60-垄和沟宽度均为60em）干草产量分别比平作对照下降了14．2％和28．3％。相应地,3a试验期间速效磷的减少量为M60（55．5％）〉M30（51．5％）〉CK（34．6％）〉B30（23．4％）〉B60（17．5％）。并且在3年试验后,所有处理的土壤有机碳和速效磷的比值（C／P比）均比播种前有显著增加,其中M30和M60的C／P比分别达到1165．1和1326．1,显著高于其他处理。试验还发现,在干旱年份土壤有机碳和有效磷显著正相关,而在湿润年份二者为显著负相关。要进一步提高苜蓿人工草地产草量或延长草地高产年限,必须寻找增加土壤有效磷的途径或方法。     

黄土丘陵区小流域次生灌丛群落生物量研究

生物量是整个生态系统运行的能量基础和营养物质来源。用直接收获法,对延安康家屹崂沟小流域5个次生灌丛群落类型和2个人工灌丛样地地上部生物量的研究结果表明:地上部生物量黄刺玫>杂灌>虎榛子>柠条(阴坡)>沙棘>狼牙刺>柠条(阳坡);灌木树种组成复杂的、群落盖度较大的类型生物量较大;各类型灌丛生物量在小流域空间分布上阴坡>阳坡,阴坡坡下>坡中>坡上;阳坡灌丛中的草本植物生物量比阴坡高,而灌木生物量较低。所调查的5个次生灌丛群落类型地上部生物量和生产力呈线性相关关系,回归方程Y=3.1995+0.1939X,净生产力随生物量的增加而提高。     

封育对黄土高原草地深层土壤pH的影响

土壤酸碱度变化, 直接影响植被类型及植物对土壤养分的吸收效率, 同时在土壤有机碳和无机碳相互转化过程中起重要作用, 为明确草地封育过程中土壤酸碱度的变化特征。以黄土高原云雾山自然保护区放牧草地(封育0年)、封育15年草地、封育30年草地为研究对象, 采用空间代替时间方法, 研究封育过程中深层(0-500 cm)土壤酸碱度变化特征。结果表明: (1)3个封育年限草地土壤pH随着土层深度的增加而增加, 放牧草地土壤pH变化范围为8.54-9.26、封育15年草地土壤pH变化范围为8.56-8.97、封育30年草地土壤pH变化范围为8.12-8.74。(2)不同封育年限0-500cm土壤各粒级差异较大, 放牧草地在40-60 cm土层, 3-2 mm土壤团粒结构的土壤pH最低为8.38, 显著低于其它粒级(P˂0.05); 封育15年草地土壤pH各粒级差异较小; 封育30年草地土壤pH整体呈上升趋势, 0-20 cm各粒级土壤pH差异显著。(3) 在0-500 cm, 封育30年草地土壤pH显著低于放牧草地和封育15年草地(P˂0.05), 其平均值分别为8.50、8.94和8.87。因此, 长期封育显著降低土壤pH值。     

保水增肥措施对黄土丘陵区草地植物群落特征及物种多样性的影响

黄土丘陵区年均降水少,蒸发量大,季节性集中降水易造成水土流失,水分和养分亏缺成为限制该区域草地健康持续发展的重要因素。保水剂(super absorbent polymer,SAP)是一类具有快速吸水,缓慢释水特性的高分子聚合物,起到保水保肥改善土壤理化性质的重要作用。施肥是改良退化草地、提高牧草生产力的重要技术措施之一。为研究保水增肥措施对黄土丘陵区草地植物群落特征及多样性的影响,在甘肃省定西市安定区丘陵草地设置不同保水剂(SAP)和氮磷肥(N:尿素,P:过磷酸钙)添加水平(SAP:45、60 kg/hm²和NP:150 kg/hm² N+300 kg/hm² P、250 kg/hm² N+400 kg/hm² P),揭示不同施量保水剂和氮磷肥单施及交互配施对黄土丘陵区草地土壤含水量、群落特征、物种多样性的影响。研究结果表明:(1)单施45 kg/hm² SAP(T1)显著提高土壤含水量、豆科植物的重要值和地上生物量,有助于提高草地生物量和植物多样性;(2)SAP与NP配施(T7:45 kg/hm² SAP+250 kg/hm² N+400kg/hm² P)或单施NP肥(T3:150 kg/hm² N+300 kg/hm² P)能显著提高植物冠层高度、植被盖度、菊科植物重要值和生物量、群落地上和地下生物量;(3)施用氮磷肥或氮磷肥与保水剂的配施处理除T8(250 kg/hm² N+400kg/hm² P+45 kg/hm² SAP)外其余处理Simpson指数、Shannon-wiener指数及Pielou指数有所降低。综上所述,单施适量保水剂在维持草地多样性的同时有利于生产力缓慢增长,保水剂与氮磷肥配施大幅度提高菊科和禾本科植物生物量,进而提高群落生物量,但会导致植物多样性降低。     

黄土高原半干旱区典型草地生态系统CO2交换对刈割的响应

草地生态系统碳循环在全球气候变化中扮演着重要的角色。刈割是实现草地资源合理利用的主要管理措施,但其对草地生态系统碳通量的影响过程和机理尚不清楚。以黄土高原半干旱区典型草地为研究对象,设计刈割和对照两种处理,于2013—2015年对生态系统碳通量各组分,土壤温度和水分进行了测定。结果表明:生态系统碳通量季节性变化均呈明显的单峰模式,以夏季最高,春秋季节最低,但不同组分峰值出现的时间有所不同。刈割使整个试验期土壤呼吸增加了17%,但对总初级生产力(GEP)、生态系统呼吸(Re)和净初级生产力(NEE)的影响不显著。GEP和NEE在正常降水年(2014)高于干旱年(2015),而且其对刈割的响应与降水年型有关。在正常降水年,刈割后GEP和NEE显著减低,而在干旱年显著增加。这些结果表明,降雨年际变化是造成半干旱草地生态系统碳通量变化的主导因素,而刈割增大了这一生态系统的土壤碳排放。     

黄土高原草地植被碳密度的空间分布特征

草地是世界上分布最广的植被类型之一,作为陆地生态系统的重要组成部分,参与了全球碳源/汇及碳循环过程,在全球气候变化中扮演着重要角色,并对其产生重大影响。以黄土高原草地植被为研究对象,结合国家退耕还林草与封山禁牧工程的实施,对封禁前后的天然草地和退化草地,采用样带多点调查与多年定位测定相结合的方法,分析了黄土高原不同类型草地植物活体、凋落物和根系碳密度分布格局与地带性规律,系统研究了黄土高原不同草地类型退化草地和封禁草地生物量与碳密度沿海拔及降水梯度的时空变异特征,阐述了影响草地碳密度分布的主要驱动因子及其作用机理。结果表明:4种草地类型3种处理的草地生物量和碳密度自西北向东南均与降雨量呈指数增长趋势,并随海拔降低而显著降低,且二者呈显著的线性回归关系;各草地类型地上/地下生物量与碳密度分布规律均为荒漠草原<丘陵典型草原<梁塬典型草原<草甸草原;封禁11a草地活体植物、凋落物和根系碳密度总量:荒漠草原为7.066 t/hm2,丘陵典型草原为8.080 t/hm2,梁塬典型草原为15.319 t/hm2,草甸草原为20.982 t/hm2,分别是退化草地的14.8、8.33、6.5倍和15.88倍。充分表明,封禁不仅能使草地植被恢复和生物量提高,而且也是草地生产力和碳密度增加的一条重要途径。由此可见,气候干旱和草地退化是影响草地生物量和碳密度的关键因素,系统研究黄土高原封禁草地生物量增长与碳密度变化过程,将会对未来全球气候变化分析作出重要贡献。     

黄土高原北部草地的恢复与重建对土壤有机碳的影响

草地的恢复与重建是黄土高原生态建设的重要内容,探讨草地恢复过程中土壤有机碳密度（SOCD）的变化规律对于合理评价北方水蚀风蚀交错带地区生态恢复的环境效应及其对土壤碳固存潜力的影响具有重要的理论价值。以黄土高原北部水蚀风蚀交错带地区不同生长年限的紫花苜蓿（Medicago sativa）人工草地及其退化后形成的次生草地为主要研究对象,探讨了SOCD的动态变化特征。结果表明,研究区0-100cm土体的SOCD普遍较低,变化范围为1.18-2.81kgCm^-2,略高于地球上荒漠带的水平（1.4kgCm^-2）,显著低于黄土高原中部（4.46-9.95kgCm^-2）与全国（11.52-12.04kgCm^-2）的平均水平。但是当土地利用方式由农田转变为人工草地以后,以及随着人工草地向长芒草（Stipabungeana）次生天然草地的自然演替,SOCD均有不同程度的增加,增加幅度最大可达72%,土壤表现为明显的碳汇。不同土地利用方式0-100cmSOCD的变化顺序为：灌木林地（2.11kgCm^-2）〉次生天然草地（1.95kgCm^-2）〉人工草地（1.91kgCm^-2）〉弃耕地（1.69kgCm^-2）〉农田（1.68kgCm^-2）,但统计差异不显著,意味着植被恢复对土壤碳固存的影响相对较小,该地区土壤固存CO2的潜力并不大,发育较好的次生天然草地0-100cm土体SOCD平均仅为2.20kgCm^-2。对SOCD垂直变化的分析结果表明表层SOC主要固存于表层0-20cm土壤,而且与0-100cm土体的SOCD具有显著的线性相关性,由表层观测值可以有效估计0-100cm土体的SOCD,估计误差为9.9%（0.18kgCm^-2）。     

黄土高原沟壑区农业抗逆减灾技术研究

以黄土高原沟壑区的长武塬为研究对象,根据黄土高原沟壑区干旱频繁发生的特点,在发展传统农业抗旱技术的基础上,调整土地利用结构,应用抗旱品种及与之相配套农业耕作技术和轮作种植技术,发展窑窖集水,滴灌、渗灌、微灌等抗旱节水灌溉技术,建立现代抗旱减灾农业技术体系。为发展减灾农业提供科学依据。     

陕北黄土区不同林地土壤干燥化效应

退耕还林还草工程虽然取得显著成效,但是加剧了区域土壤水分亏缺与土壤干燥化程度,同时制约着植被构建。选取陕西省吴起县金佛坪流域山杏、油松、刺槐、小叶杨和沙棘5种植被类型,对照荒草地。采用人工土钻法取样,分析不同植被类型0—10 m的土壤湿度特征和土壤干燥化效应。结果表明:各植被类型浅层和深层土壤水分均存在显著差异;与荒草地相比,各类林地均出现土壤水分过度消耗,其中刺槐林过耗量最大,山杏林最小;各林地均出现土壤干层,其中刺槐林、小叶杨林和山杏林土壤干层都已达到10 m以下,植被是深层土壤水分的主要影响因素。5类林地的土壤干燥化指数平均值39.26%,都远高于荒草地-9.57%。土壤干燥化强度为小叶杨(80.19%)刺槐(78.03%)沙棘(55.38%)山杏(37.94%)油松(32.34%),这是树种、林木大小和密度、林分生物量、树龄等生长指标综合作用的结果。在今后植被恢复中,应注意根据当地土壤水分条件,合理选择节水树种和合理设计林分结构,尽量避免或减轻土壤干化,维持较高的植被稳定性。     

广西岩溶地区“神山”的社会生态经济效益

“神山”是广西岩溶地区民族植物文化的重要组成部分。本文探讨了“神山”的社会文化内涵,论述了“神山”在生物多样性保护、调节小气候,改善区域环境、控制土壤蚀等方面的作用及其经济效益。初步初步探讨了“神山”植被演替的过程和方式。     

黄土高原草地根系生物量沿环境梯度变化规律

草地是陆地生态系统的重要组成部分,根系生物量是研究草地生态系统的重要参数之一,研究草地根系生物量沿环境梯度的变化规律对当地的植被建设和恢复具有重要意义。以黄土高原3种不同草地类型（森林草原、典型草原和荒漠草原）为研究对象,沿环境梯度从东到西选择10个样地,每个样地内设置8个1 m×1 m样方进行根系生物量的调查,旨在分析不同草地类型根系生物量的垂直分布规律,并探讨了根系生物量沿环境梯度的变化规律及其影响因素。结果表明：（1）黄土高原3种草地类型根系生物量有显著差别（P<0.05）,其中森林草原的根系生物量最大,典型草原最小;（2）3种不同草地类型根系生物量垂直分布均呈"T"型,土壤表层（0-10 cm）占55%以上的根系生物量,且荒漠草原根系有更多比例的生物量分布在土壤表层;（3）黄土高原草地根系生物量沿经度从东到西呈现先减少后缓慢增加的趋势,但浅层生物量与深层生物量比例（浅深比）没有表现出明显的经度格局;（4）总根系生物量的变化主要受年均温（MAT）影响（P<0.01）,随MAT增大而增大;深层生物量同时受气候和土壤养分含量的影响（P<0.01）;浅深比则与样点平均土壤全磷含量、深层土壤全磷含量有显著负相关性（P<0.05）;（5）气候和土壤因素能解释根系生物量5.12%-39.36%的变异,独立作用中,气候因子对根生物量的解释度最大,可达到2.77%-9.12%的解释度。