黔中喀斯特植被恢复过程中水土保持功能变化初步研究

以“空间代替时间”的方法,在黔中退化喀斯特植被区,选择不同植被恢复阶段地段建立径流场进行野外测定,结合室内实验分析,对试验区植被恢复过程中的0~15cm和15~30cm土壤物理性质、土壤持水性及土壤抗蚀性能进行了分析研究。结果表明:退化植被恢复过程中,植被对土壤物理性质的改良作用明显,相同土层深度,土壤容重为草本群落阶段>灌丛灌木阶段>乔林阶段,孔隙度为乔林阶段>灌丛灌木阶段>草本群落阶段;土壤自然含水量呈规律性变化:乔林阶段和灌丛阶段自然含水量与草坡阶段之比,0~15cm土层中分别是1.39和1.07,15~30cm土层中分别是1.30、1.04;土壤蓄水能力提高,非毛管持水率为乔林阶段>灌丛阶段>草坡阶段;土壤保土能力提高,相同土层深度、相同时段内,土粒的崩解速度为草坡阶段>灌丛阶段>乔林阶段。因此,退化植被恢复可显著提高其蓄水保土功能。     

模块沙障对土壤微生物和酶活性变化的影响

 按照生态系统组成特征,在流动沙地人工构建了集防风固沙、局部土壤改良和植被恢复3 大功能于一体的模块沙障。为掌握模块沙障对局部土壤生物特性的影响程度,测定了土微生物含量和土壤酶活性,研究设置了5 年后的模块沙障内部及其对周边土壤微生物数量和土壤酶活性变化的影响。结果表明,模块沙障内部土壤3 大微生物总量比对照样地0~10 cm 土层高1.91倍,细菌、真菌和放线菌含量分别比对照样地高1.33 倍、1.76 倍和2.83 倍,蔗糖酶和脲酶活性分别比对照样地增加2.47 倍和67.64%;模块沙障覆盖下0~10 cm 土层土壤微生物总量比对照样地0~10 cm 土层高1.22 倍,细菌、真菌和放线菌含量分别增加0.83 倍、0.87 倍和2.14 倍,蔗糖酶和脲酶的活性分别比对照样地增加2.01 倍和29.41%。此外,模块沙障及其内部填充基质能够通过降雨淋溶、填充基质扩散等作用有效的改善沙障迎风侧或背风侧70 cm 范围内土壤微生物含量和蔗糖酶、脲酶活性,实现了“肥岛作用“改善土壤的生物化学特征。     

陕北黄土丘陵区土壤碳氮库对人工植被恢复的响应

为揭示陕北黄土丘陵区深层土壤碳氮含量及储量对不同人工植被恢复的响应特征,在典型退耕还林区,选择恢复30年的人工刺槐、柠条林地、撂荒地及坡耕地,分析0～200 cm土层有机碳和全氮剖面分布和数量的变化状况.结果表明:不同植被类型有机碳和全氮含量均在0～100 cm土层随土层加深呈下降趋势,而100～ 200 cm趋于平缓.较坡耕地,3种植被下100～200 cm深层土壤有机碳密度平均增加7.93 Mg/hm2,全氮密度平均增加0.65 Mg/hm2.且3种植被下100～200 cm深层土壤有机碳和氮密度平均分别占到0～200 cm深土壤的24.4％和26.7％,分别是坡耕地的1.52倍和1.85倍.因此,长期人工植被恢复下能够增加土壤深层(0～ 200 cm)有机碳和全氮储量,并且以刺槐林提升土壤碳氮储量潜力较高.     

苔藓植物护坡及固土作用试验研究

以兰州市榆中县夏官营古城的苔藓坡面为研究对象,通过野外调查,研究苔藓的生长环境特征.选择有代表性的自然坡面进行风蚀、雨蚀实验,研究苔藓坡面的抗风蚀、雨蚀能力.取当地的原状土样进行室内土工实验研究其强度特征.结果表明:苔藓能显著提高黄土坡面的抗风蚀、雨蚀能力和抗剪强度.苔藓覆盖度越大,抗风蚀、雨蚀能力越强.相比较无苔藓的坡面,苔藓覆盖度达到40%时,抗风蚀能力可提高2～3倍,抗雨蚀能力可提高3～4倍,苔藓覆盖度超过40%后,抗风蚀、雨蚀能力提高幅度会下降.随着苔藓覆盖度增大,原状土样的内聚力显著增大,抗剪强度整体增大.     

晋西北黄土区不同植被春季土壤水分动态变化特征研究

以晋西北黄土丘陵区为背景,对当地有代表性的植被(乔木类小叶杨林、灌木类沙棘林和柠条、油松-小叶杨混交地及撂荒地)为主要研究对象,系统地对5种不同植被土壤水分含量状况、垂直分布特征及变异情况进行分析,结果表明:在0~600 cm土层深度范围内,不同类型植被的平均土壤水分含量高低依次为撂荒地油松-小叶杨混交林沙棘林柠条小叶杨,且总体都呈现出先增加后减少然后趋于恒定的变化趋势;其中乔、灌木的土壤水分含量最大值均出现在150 cm~220 cm之间,而撂荒地在320 cm处出现最大值,5种植被类型的最小值大都出现在0~20 cm的表层土壤。最后,根据不同植被的土壤水分分布分层的定量分析,将土壤剖面划分为:易变层(0~100cm)、活跃层(100 cm~200 cm)、次活跃层(200 cm~300 cm)和相对稳定层(300 cm~600cm)。因此,根据本区域土壤水分变化特点,在进行植被恢复建设过程中,依据因地适宜原则,实行乔-草或乔-灌-草相结合的植被配置模式。     

长汀红壤侵蚀退化地植被恢复对土壤团聚体有机碳含量及分布的影响

植被恢复对土壤有机碳库的稳定和全球碳平衡产生重要影响.以马尾松(Pinus massoniana)人工林土壤为研究对象,采用湿筛法分离团聚体并测其有机碳含量,探讨植被恢复对土壤团聚体的影响.结果表明裸地的植被恢复显著促进了土壤表层有机碳的积累,尤其是在土壤0~10 cm土层,分别为未治理地(CK)的2.6~7.9倍和2.8~9.6倍.植被恢复影响团聚体有机碳分配并显著(P0.05)影响其有机碳含量.大团聚体具有有机碳富集作用,其有机碳恢复速度明显比微团聚体、粉粒与粘粒快,而增加的有机碳含量79.6%~90.4%储存在大团聚体,7.2%~14.0%储存在微团聚体,2.4%~6.4%储存在粉粒与粘粒.     

芦苇与土壤间氮磷化学计量的灰色关联分析

多数水生植物对于湿地土壤中氮磷元素的固持起着至关重要的作用。为了明晰芦苇与土壤间氮磷元素的关系,笔者利用灰色关联分析方法,对溱湖湿地芦苇各器官氮磷含量、季节动态及其与各土层氮磷含量之间的关联度进行了研究。结果表明:①芦苇各器官氮磷元素含量规律基本相同,即总氮含量叶>穗>根>茎,总磷含量叶>根>穗>茎; ②由于芦苇根系的垂直分布特征,溱湖湿地芦苇与土壤氮磷元素交互关联主要集中在0～30 cm土层,说明土壤-植被系统固持水体营养元素过程主要集中在表层土壤中; ③植物生长相对旺盛的春、夏季,土壤-植被系统氮磷元素交互作用主要出现在土壤表层,同时由于地下水位上升,≥45～60 cm土层也会对芦苇氮磷含量产生重要影响。     

岳麓山坡面林下土壤有机质分布特征研究

运用统计学分析方法对岳麓山坡面土壤有机质、pH的空间特征及相互关系进行分析研究。结果表明:(1)有机质含量在8.05g/kg到13.8g/kg之间。0-20cm土层有机质含量为坡下﹤坡中﹤坡上,受人类活动、地表植被、枯枝落叶等覆盖物影响;20-40cm土壤层有机质含量从坡下往坡上呈先略微减小后增大趋势;40-60cm土层有机质含量从坡下往坡上呈递减趋势。(2)有机质质量分数在1.85%-3.17%之间,pH值在2.78-4.01之间。除0-20cm土层pH、20-40cm土层有机质为弱变异性外,其它层次均表现中等程度变异性。土壤pH为坡上坡下坡中,跟土壤母质、地表植被盖度和人类活动相关。除坡下土壤pH存在弱变异性外,其余不同坡位有机质、pH为中等程度变异性,两者的相关性达到显著性水平(P0.05)。     

封山育林对石漠化植被恢复效果的研究——以赫章县威奢乡为例

为了研究封山育林对石漠化植被恢复效果,为岩溶地区石漠化的治理提供理论依据,采用样地调查的方法。对封山育林区的植被状况、土壤有机质含量等方面进行了研究。研究结果表明,封山育林前植被总覆盖度为44％,植被种类仅为121种,且生长状况较差;封山育林后植被总覆盖度为85％,植被种类为194种,生长状况良好。封山育林后0～20cm土层有机质含量比封山育前提高4．43g/kg,封山育林后20-40cm土层有机质含量比封山育林前提高3．22g/kg,全N,全P,全K等在不同程度上均有所增加。     

黄土高原耐旱苔藓护坡机制试验研究

探讨苔藓植物对黄土坡面的保护机制,室内进行苔藓植物的截水、复水、透水试验,探索耐旱苔藓的吸水能力、蓄水特点以及失水特征.模拟不同降雨条件下雨水冲刷和雨滴击溅实验,研究耐旱苔藓抗冲刷、溅蚀的能力.结果表明:相比于冰草、马尼拉草,耐旱苔藓的吸水量提高3～7倍;失水速率匀速缓慢.耐旱苔藓能有效屏蔽雨滴击溅作用,屏蔽效果随着覆盖度增大而增强,覆盖度为100%的坡面能完全屏蔽击溅作用.在相同环境中,耐旱苔藓坡面水分累计下渗深度比无覆盖的裸土坡面提高约2倍.降雨环境中,耐旱苔藓通过植物体拦截、细胞吸水储存大量水分,同时削弱雨滴溅蚀保护土粒结构,减缓土壤结皮形成速率,增加水分下渗量,对黄土坡面起到防护作用.     

天然林转换为竹林对土壤碳氮含量及物理性质的影响

选择闽南安溪云中山山区由天然林转换的竹林及其前身丝栗栲天然林为研究对象,对其土壤碳氮含量及物理性质进行对比研究,结果表明:丝栗栲天然林和竹林林下土壤容重随土层深度的增加而增加,土壤最大持水量、有机碳和全氮含量随土层深度增加迅速下降;与丝栗栲林下土壤相比,竹林林下土壤表层(0-20cm)容重、最大持水量和有机碳含量分别高0.18g·cm-3、低12.08%和低11.80g·kg-1,这可能是森林转换的结果,但竹林林下土壤60-100cm土层有机碳含量和40-60cm土层全N含量均显著高于丝栗栲林下相应土层,与表层的对比结果相反.天然林转换成竹林后,有机碳含量和全N降低了45.23%和10.0%.     

西北地区黄土作为垃圾填埋场中间覆盖层的试验

垃圾填埋场中间覆盖层在垃圾分区或分层堆填作业过程中用于临时封闭垃圾堆体、控制降雨入渗并减少蚊蝇滋生和臭气等. 常用的高密度聚乙烯(high density polyethylene, HDPE)膜作为中间覆盖层, 存在易被垃圾刺穿导致坡面雨水大量入渗和造价较高等问题. 我国西北地区气候干旱且黄土分布广泛, 这些黄土是当地制作垃圾填埋场中间覆盖层非常便利的材料. 对黄土中间覆盖层的夯实施工、防渗性能和历经干湿循环作用后开裂导致其渗透系数增大、防渗性能劣化进行了试验研究. 结果表明: 黄土的饱和渗透系数随干密度增大而增大, 当干密度达到1.60 g/cm³时其渗透系数为10⁻⁷~10⁻⁶ cm/s, 防渗性能较好; 现场双套环原位实验测得黄土饱和渗透系数为8.37×10⁻⁸ cm/s, 较室内试验大1 倍左右; 黄土层历经自然干湿循环作用后易开裂, 有裂缝条件下其饱和入渗系数为1.18×10⁻⁶ cm/s, 比无裂缝条件下的 增大了14 倍左右. 在增设15 cm 厚的保护植被土层后, 黄土的开裂情况得到明显抑制.     

青海湖高寒湿地土壤有机碳空间分布分析

作为陆地碳库的主要部分,土壤有机碳在全球碳循环中起着重要作用.本文选取环青海湖高寒湿地土壤为研究对象,对土壤有机碳含量的变化特征及其空间变异性进行了研究.结果显示,环青海湖区土壤有机碳0-10cm表层含量最高,均值为2.82±1.56%,随着土层深度的加深其含量逐渐降低.10-20cm、20-30cm和30-40cm土层的有机碳平均含量依次为2.01±1.03%、1.63±0.87%和1.21±0.91%;整个研究区0-40cm土壤有机碳平均含量仅为1.92±1.27%.半方差函数和变异函数分析结果说明,0-10cm,10-20cm和20-30cm土层土壤有机碳含量的模型均符合球状模型,30-40cm土层土壤有机碳含量和0-40cm土壤有机碳平均含量的模型为指数模型.而且在各向同性和各向异性下不同深度土壤有机碳均具有高度的空间异质性.     

坝上高原不同土地利用类型的地块土壤风蚀对比及年际变化分析

以河北省坝上高原康保牧场为实验区,采用标桩法,通过2007-2008年和2008-2009年土壤风蚀量的测定,对比分析不同地块土壤风蚀情况及2个年度测定土壤风蚀量的年际差异.结果表明:天然植被的抗风蚀能力要好于人工植被;灌草混交植被比单纯性草地植被抗风蚀效果好;退耕还林草应尽量选择当地树种、草种;秋季耕地高留茬不仅可以减轻土壤风蚀,还起到风积土壤的作用;冬春季降水量的减少和气温增高,是土壤风蚀量增加的主要可能原因;农牧交错带的生态恢复重建是一个漫长的过程.     

武夷山不同海拔土壤水溶性有机碳的含量特征

土壤水溶性有机碳(WSOC)是土壤碳循环中最活跃的组成部分之一。采用TOC VCPN总有机碳仪测定了武夷山4个典型海拔地的植被土壤水溶性有机碳的含量,分析了土壤水溶性有机碳与土壤因子的关系。结果表明：不同林分间土壤水溶性有机碳含量随海拔上升而增加,随土层深度的增加而减少;土壤水溶性有机碳含量占总有机碳的比值介于0.02%~0.16%,以高山草甸10~25 cm土层最高,常绿阔叶林25~40 cm土层最低;不同海拔梯度的土壤水溶性有机碳与总有机碳、微生物量碳、土壤湿度、全氮存在显著线性正相关,与土壤温度、pH之间无相关性。     

吉林西部典型灌区冻融期水田水盐运移特征研究

冻融作用是东北干旱、寒冷地区土壤盐碱化独特的形成机制,温度的改变是导致冻融过程中土壤中水盐运移的驱动力。本文以吉林西部典型灌区大安市水田土壤为例,以冻12h融12h为一个循环进行室内冻融循环模拟试验,模拟初冬和初春昼融夜冻条件下的水盐运移状况,分别用质量法、电导法测定各层含水率、含盐量,研究了不同冻融条件下土壤水、盐含量的变化规律,分析了水、盐含量的相关性。研究得出：在冻融循环作用下,20-50cm土层的水分和盐分向上层迁移,使0-20cm土层含水率和含盐量增加,其中0-10cm土层增加最多;0-10cm、10-20cm、40-50cm土层水、盐之间具有显著的相关性,受水势梯度、冻结带、土壤结构、溶解度等因素影响,20-30cm、30-40cm土层水、盐之间相关性不显著;冻融过程中水分运移在一定程度上决定了盐分的运移。模拟实验结果揭示了碱盐土区冻融作用下水田土壤盐碱化的发生过程,为有效防治水田土壤盐碱化提供了基础理论依据。     

不同林地清理方式下生物炭和氮添加对桉树红锥混交林土壤养分的影响

【目的】阐明不同林地清理方式下(火烧清理和人工清理)生物炭和氮添加对桉树红锥混交林土壤养分的影响,为人工林的经营管理提供参考。【方法】在火烧清理和人工清理林地的桉树红锥混交林中,设置生物炭和氮添加的控制实验,研究生物炭和氮添加对土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、有效磷(AP)和有效钾(AK)含量的影响。【结果】不同林地清理方式下,生物炭和氮添加对林地土壤养分的影响存在差异:与对照相比,人工清理林地时,添加生物炭显著增加了20～40cm土层的AP含量;氮添加极显著增加了0～10cm土层的SOC、TP、AP含量和C∶N;10～20cm土层的SOC、AK含量,20～40cm土层的AP和AK含量也显著增加;而0～10cm土层的N∶P则极显著降低。林地清理方式为火烧清理时,生物炭添加极显著增加0～10cm土层的TP含量,而0～10cm、10～20cm土层的SOC和AK含量,0～10cm土层的C∶N,10～20cm的AP∶TP、C∶P以及0～10cm、10～20cm、20～40cm土层的AK∶TK显著降低,0～10cm土层的AP含量、AP∶TP、C∶P和N∶P更是极显著降低。氮添加显著降低10～20cm土层的N∶P以及0～10cm土层的AP∶TP,0～10cm土层的AP含量以及10～20cm的TN含量下降达到极显著水平。【结论】人工清理林地条件下,实施生物炭和氮添加有利于提高桉树红锥混交林的土壤养分。     

PS材料加固遗址土试验研究

以PS材料加固的古遗址土为研究对象,选用具有代表性的古长城遗址土和故城遗址土两大类,对其原状样和重塑样进行PS材料加固,进行抗压、抗拉、雨蚀、风蚀试验及雨蚀、风蚀组合等试验,研究其力学强度特征及耐久性能。试验结果表明:经PS材料加固后,遗址土体的力学性能和抗雨蚀、抗风蚀能力明显提高;古长城土经PS加固后,其抗压强度可提高至1.5倍,且以PS浓度为5%、加固3次效果最佳,内聚力和内摩擦角明显提高,渗透性能小幅度降低;随老化时间增长,强度未降低,至少能承受8次冻融循环;PS加固故城土后,土体强度可提高1.2～1.8倍,抗风蚀能力提高6～24倍,抗雨蚀和风蚀综合能力提高6～13倍。PS材料具有良好的加固效果,为广泛地应用于土遗址保护加固工程中提供了理论依据。     

武夷山不同海拔植被土壤细根比根长季节动态

对位于中亚热带的武夷山不同海拔植被土壤的细根生物量及长度进行了测定,分析了细根比根长的垂直分布及季节动态。结果表明:(1)在0～10 cm和10～25 cm土层,活细根比根长都是高山草甸>矮林>针叶林>常绿阔叶林(p<0.01);(2)常绿阔叶林、针叶林0～10 cm土层内活细根比根长高于10～25 cm土层内活细根比根长,矮林、高山草甸却是在10～25 cm土层内活细根比根长较高。各林分活细根比根长和死细根比根长在两土层间都无显著差异;(3)4种林分两土层内活细根比根长和死细根比根长都表现出一定的季节变化动态,但是季节间均无显著性差异。     

科尔沁沙地不同演替阶段植被特征及固沙作用

为了解不同措施对退化生态系统植被恢复的作用,采用空间代替时间的方法研究了科尔沁沙地不同演替阶段的植被变化特征,同时探讨了植被的抗风蚀及固沙作用。结果表明,人工植被恢复措施可有效提高沙丘的植被盖度和物种丰富度,多年生植物逐渐取代了一年生植物：沙丘与草场的植被相似性较差：植被的抗风蚀能力随植被盖度的增加而增加。根据目前植被的发展现状,对不同演替阶段的植被保护、管理和恢复提供了科学的指导意见。