不同植被恢复模式对黄土丘陵区土壤碳库及其管理指数的影响

为了解侵蚀环境下植被恢复对土壤活性有机碳及碳库管理指数的影响,以典型侵蚀环境黄土丘陵区纸坊沟流域生态恢复30 a植被长期定位试验点为研究对象,选取坡耕地为参照,分析植被恢复过程中土壤碳库各组分和碳库管理指数的演变特征。结果表明,侵蚀环境下植被恢复后土壤碳库各组分含量都得到显著改善,有机碳、活性有机碳和非活性有机碳含量增幅分别为109%~238%,194%~212%和65%~149%,增加速度非活性有机碳>有机碳>活性有机碳。碳库指数和碳库管理指数较坡耕地明显增加,增幅分别为15%~659%和6.5%~414%,说明土壤经营和管理水平较坡耕地得到了显著改善,土壤系统向着良性方向转变。相关性分析表明有机碳、活性有机碳、非活性有机碳、碳库指数、碳库管理指数与土壤主要肥力因子相关性及其密切,可以作为反映生态恢复过程土壤质量演变的指标。不同植被恢复措施可以显著改善土壤碳库含量,增加土壤碳库管理水平,但改善作用不同,总体来说混交林的效果最好,其次为纯林,最后为荒草地,因此在该地区要通过人工促进生态恢复,应以营造混交林为主,纯林为辅的恢复模式。

黄土丘陵区藓结皮生物量测定方法及其随发育年限的变化

通过野外调查黄土丘陵区不同发育年限退耕地上藓结皮发育状况,结合室内测定,提出了藓类植物生物量测定的回归方程法.运用该方法测定了研究区9个不同发育年限藓类植物的生物量,并分析了其随发育年限的变化趋势.结果表明,研究区藓类植物个体微小,株高相同的藓类植物生物量变异很小,不同株高的藓类植物的株数与其生物量之间呈显著的线性相关关系(R2>0.96,n=7).因此,可以利用藓类植物株数与生物量之间的统计回归关系式估测生物结皮中藓类植物的生物量.用所建立的回归方程估测的研究区不同年限退耕地藓类植物生物量的绝对误差为1.3%～27.3%.研究区藓类植物生物量随结皮发育年限而变化,在退耕的前11年里,藓类植物生物量随发育年限的延长而增加,至11年时藓类植物生物量达到最大值(303.8g/m2),此后藓类植物生物量变化不大甚至还有下降趋势.

植被恢复过程中土壤养分的变化

在纸坊沟流域不同退耕年限的区域采集表层0~20 cm土样274个,分析了不同植被及其退耕年限下的土壤养分变化规律。结果表明,退耕后林草覆盖下的土壤有机质和全氮含量有所增加,特别是刺槐林地增加幅度较大,全磷含量变化不显著,草地覆盖下土壤的速效氮含量低于农田速效氮含量;土壤有机质、全氮、全磷、硝态氮和铵态氮随退耕年限增加呈现出先减少后增加的趋势;退耕年限与土壤有机质和全氮存在显著的正相关性。

黄土塬区三种豆科牧草的竞争生长

通过田间试验研究了沙打旺、紫花苜蓿和达乌里胡枝子3种豆科牧草在黄土旱塬以不同密度单播、混播时的竞争生长能力及水分利用效率。单播时苜蓿生长次年3个密度的生产力分别为15349kg·hm-2、20582kg·hm-2、21531kg·hm-2,沙打旺和胡枝子3个密度的生产力分别为7979kg·hm-2、16 440 kg·hm-2、21055kg·hm-2和2412kg·hm-2、5270kg·hm-2、7102kg·hm-2。混播草地生产力以苜蓿+胡枝子最高(平均19227kg·hm-2),沙打旺与胡枝子混播的生产力最低(平均11977kg·hm-2)。和生产力较高的参混种苜蓿、沙打旺单播相比,苜蓿与沙打旺混播及沙打旺与胡枝子混播的生产力在3种密度下均有不同程度的降低。苜蓿主根下扎深度2m,0~60cm根系占总根量的66%,沙打旺和胡枝子根系最大下扎深度分别为1.8 m和1.5m,0~60cm根系占总根量比例分别是80%、91%。3种牧草中苜蓿的平均水分利用效率最高,为25.75kg·mm-1·hm-2,胡枝子最低为7.71kg·mm-1·hm-2,沙打旺居中。苜蓿群体种内个体间竞争强度高于沙打旺和胡枝子。结果...

黄土高原旱作小麦化感表达在根际土中的时空异质性研究

采用盆栽试验基于统计学方法,对4种不同品种小麦在4个连续生长期根系表层土壤(0~20cm)化感潜势时空异质性进行了研究。结果表明:不同品种小麦之间根系土壤化感潜势差异极显著(P=0.01),随生育期变化,化感潜力的变异与品种有关,一般15cm为普通小麦耕层土壤化感潜力的转折位点。变异函数分析显示,4种小麦根系土壤化感潜势变化是独立、随机、异质性的。"碧玛1号"、"丰产3号"、"宁冬1号"、"小偃22号"变异函数理论模型分别为线形模型、球型模型、指数模型和高斯模型。其中"小偃22号"的化感背景值和化感潜力空间结构比随生育期增大,导致0~20cm表层土壤化感表达具有高度的空间异质性。4种普通小麦的化感表达均存在时空异质性,其中"宁冬1号"的表层土壤化感表达具有很好的分形特征,其空间分布格局的变异存在尺度依赖。"宁冬1号"化感潜势在表层土壤的空间分布趋于离散表达,化感潜力的有效纵向半径和有效延深半径分别为5cm和14cm。这种时空变异格局可能与根系发育特征、根系翻转运动及土壤环境有关,化感实施过程可能为熵增过程。根系表层土壤化感潜势时空异质性的研究可为监测化感作用实施,定位有效化感物质和合理利用土壤化感潜势提供理论...

土壤类型和添加有机物料对铵态氮回收的影响

探讨NH4+-N回收率在不同因素下的变化规律。【方法】以黄土高原从北向南不同地区的典型土壤类型为对象,采用Bremner浸取法,研究了土壤类型、植被类型、施肥模式及添加有机物料对铵态氮回收率的影响。【结果】不同类型土壤及不同类型植被间NH4+-N回收率存在极显著差异(P<0.01)。黄土正常新成土的NH4+-N回收率最高(88.8%),极显著大于其他土壤,土垫旱耕人为土的NH4+-N回收率最低(81.0%),简育干润均腐土和干润砂质新成土介于二者之间;不同类型植被间,林地土壤的NH4+-N回收率(91.0%)极显著高于其他类型植被土壤,其他类型植被土壤的NH4+-N回收率表现为农田(85.5%)>裸地(83.8%)>草地(83.6%),但三者之间差异不显著。添加有机物料后,土壤NH4+-N回收率极显著增加(P<0.01),不添加有机物料对照土壤的NH4+-N回收率为84.3%,添加长毛草和苜蓿后的NH4+-N回收率分别为86.6%和85.9%。长期施肥对土壤NH4+-N的回收率无显著影响(P=0.436 5>0.05)。【结论】NH4+-N回收率与粘粒含量呈弱负相关,与有机质含量呈正相关,粘土矿物对N...

黄土高原沟壑区不同树种的水土保持效益及其适应性评价

研究黄土高原沟壑区不同树种幼林的水土保持效益及其适应性。【方法】以草地为对照,对黄土高原沟壑区刺槐、油松、沙棘、侧柏纯林及其混交林径流小区的产流产沙情况、土壤水分状况及各树种的生理特性进行了分析。【结果】造林初期,各树种及其不同造林方式的水土保持效益均比较差,处于水土保持功能低下阶段,土壤侵蚀的差异主要是由植被的不同覆盖度引起的,二者呈二次多项式关系;回归分析表明,当覆盖度达53%时土壤侵蚀较为轻微。草地和各树种林下0~250 cm土层土壤水分变化较大,其中以刺槐消耗土壤水分最多,其次是侧柏,油松、沙棘和草地之间差异不明显;刺槐纯林与其混交林下土壤水分的差异比较明显,而其他树种不同造林方式下的土壤水分无明显差异。各树种叶片的水分利用效率表现为侧柏>油松≈沙棘>刺槐,油松与沙棘混交造林后两者的水分利用效率都有显著提高;各树种叶片的蒸腾速率表现为刺槐≈沙棘>油松>侧柏,沙棘与油松或刺槐混交后,油松与刺槐的蒸腾速率均有所降低,而沙棘变化不显著。【结论】综合考虑树种的水保效益及其适应性可以发现,沙棘与油松混交可能是黄土高原沟壑区较为适宜的一种造林方式。

黄土高原农业调水增产技术浅析

黄土高原地区水资源严重缺乏,大部分地区年降雨量为250～600mm,地表水平均径流量为136.91亿m~3,人均484.58m~3,仅为全国人均水平的1/3。阐述了黄土高原地区农业调水技术发展状况以及培肥地力以肥调水、轮作倒茬调水、抗旱育种调水、间隙休闲调水、径流农业调水、节水灌溉农业调水和化学技术调水增产技术的作用,为黄土高原发展节水型农业提供理论依据。

黄土高原旱塬农田生态系统碳氮循环特征

以黄土高原南部长武试区的典型旱塬农田生态系统为研究对象,运用DNDC模型分析其麦田在4种处理下连续6年的碳(C)、氮(N)循环特征,经与已知试验结果和实测数据比较,验证了该模型的适用性,并提出了该区农业发展的主要措施。

基于GIS的区域水土流失评价模型

区域水土流失评价对于水土流失区域治理的宏观决策、规划等具有十分重要的意义 .本文以黄土高原地区为例 ,结合影响水土流失的各个因子 ,分析了该区的自然特征 ,确定了进行区域水土流失评价的各项指标 (模型参数 ) ,并运用 GIS,集成了多种来源、多种比尺和多种类型的数据 ,建立了该区的水土流失宏观定量评价模型

黄土高原土壤元素含量地域分异规律

利用趋势面分析法 ,对黄土高原土壤中 3 9个元素含量的区域分布进行了研究。结果表明 ,黄土高原土壤中的大多数元素含量和黄土母质接近 ,且具有粒度相关型的地域分异规律。土壤发生过程和生物气候环境是影响土壤元素含量地域分异的主要因素。元素的地域分布为黄土高原的风成学说提供了土壤地球化学方面的佐证

基于SHAW模型的黄土高原半干旱区农田土壤水分动态模拟

黄土高原半干旱区土壤蒸发强烈,准确地掌握土壤水分动态对于旱地农业水分管理至关重要。应用基于物理基础的一维水热耦合SHAW(The Simultaneous Heat and Water)模型,模拟了陕西子洲岔巴沟流域1964~1967年土壤水分和土壤蒸发的动态特征,以及神木六道沟流域2006年坡地和梯田土壤水分变化。结果表明,除表层土壤水分模拟结果偏差较大,其他土层模拟值与实测值基本吻合,模拟期土壤水分模拟的相对平均绝对误差(Relatively Mean Absolutely Error,RMAE)为5.2%~11.4%。1964~1967年土壤累积蒸发量模拟值与实测值平均相对偏差为0.8%~6.1%,土壤蒸发的模拟值与实测值较为一致。因此,SHAW模型可以用于黄土高原半干旱区农田土壤水分动态规律研究。

燕沟流域退耕地土壤有机碳、全氮和酶活性对植被恢复过程的响应

本文以黄土高原丘陵区陕北延安燕沟流域为例,研究了退耕地土壤有机碳、全氮和酶活性对植被恢复过程的响应。结果表明,随植被恢复年限的增加,植被盖度、多度和物种数均呈现先增加后减少然后又增加的趋势。同当年对照农地相比,随着植被恢复年限的增加,表层(0~20 cm)土壤有机碳、全氮、蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性均明显增加,过氧化氢酶活性随植被恢复年限的增加变化不明显。同对照农地相比,表层土壤有机碳、全氮、蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性分别增加了35%~184.6%、5.7%~157.4%、89.6%~566%、32.9%~331.2%和0.18%~184.8%。表层土壤有机碳和脲酶活性对植被恢复的响应是在植被恢复初期(0~8年),随植被恢复年限的增加而增加,植被恢复8~29年期间,随植被恢复年限的增加而减少,而植被恢复29 a以后,又随植被恢复年限的增加而增加。而表层土壤全氮、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性对植被恢复的响应是在植被恢复初期(0~16年),随植被恢复年限的增加而增加,植被恢复16~29年期间,随植被恢复年限的增加而减少,植被恢复29 a以后,又随植被恢复年限的增加而增加。表层土壤蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性与有机碳...

密度对三种豆科牧草生产力和水分利用率的影响

研究播种密度对3种豆科牧草生产力和水分利用效率的影响,以探讨其在草地农业系统中的合理优化模式。结果表明:沙打旺(Astragelus adsurgens)在高密区第2年生产力最高(18321 kg.hm-2),第3年开始下滑;苜蓿(Medicago sativa)在中、高密区生产力的增幅和增量差别不显著,以第3年最高(22563和22108kg.hm-2);胡枝子(Lespedeza daurica)在中密区第3年最高(7856 kg.hm-2);加大密度使沙打旺提早进入生长盛期,第2年即达到高生产力和较高水分利用效率;苜蓿以中密区(20~30株/m2)效果最好;达乌里胡枝子的生产力和水分利用率偏低,在黄土塬区草地农业中没有优势。

黄土高原典型小流域综合治理的水文生态效应(英文)

从流域产流规律及水土保持措施改变引起的土壤水分状况和流域蒸散发的变化等方面评价了黄土丘陵沟壑区泉家沟流域水土保持措施变化对流域水分生态环境的影响。结果表明:水土保持与生态建设过程改变了土地利用结构,对小流域水环境变迁具有很大的影响作用,主要表现在:减少地表径流量,径流模数1996～2000年平均较1980～1985年减少了36.1%;不同治理措施土壤水分状况不同,灌木林地、人工草地和乔木林地均存在深度和厚度不等的土壤"干层";不同地貌部位土壤储水差异很大,阴坡的水分环境优于阳坡,沟底优于峁顶,缓坡优于陡坡;林草措施对流域总蒸散量起着决定性作用,1991～1995年流域林草地面积达到最大,总蒸散量也达到最大,与治理初期相比,总蒸散量累计增加了56.3mm。