为评价不同树种造林对土壤养分循环的影响,以落叶阔叶灌丛为对照,比较研究川西亚高山造林恢复28年后4种人工林(连香树Cercidiphyllum japonicum、油松Pinus tabulaeformis、落叶松Larix kaempferi和华山松Pinus armandii)土壤有机质(SOM)、可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮(DON)及全氮(TN)、全磷(TP)、土壤铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)的含量,结合林地凋落物贮量及细根生物量等参数,试图揭示不同人工林土壤养分差异化的影响因素.结果显示:人工造林影响土壤的养分循环,与落叶灌丛林地相比,除连香树样地TP密度及2015年10-20 cm的SOM、TN密度外,落叶人工林土壤养分基本呈下降趋势.除华山松样地的可溶性有机质(DOC、DON)外,油松及华山松人工林土壤地力的退化趋势更甚于落叶人工林样地,其土壤有机质含量、TN、TP密度、可溶性有机质及速效养分均呈不同程度的下降.不同人工林间土壤养分的差异性与不同树种的凋落物、细根、土壤容重及涵水能力差异化有关.综上所述,人工林林分结构单一导致小气候恶化、凋落物分解缓慢是造成土壤养分循环功能下降的重要原因;选择有利于养分循环的阔叶树种营造针阔混交林以改善林分结构和土壤环境条件,可促进土壤养分的循环.

在干旱风沙区宁夏盐池县,选择典型放牧柠条锦鸡儿灌丛林地为研究样地,以邻近长期围栏封育灌丛林地为对照,调查了春季、夏季和秋季放牧和封育2种类型样地的地表植被、土壤性状和地面节肢动物分布特征,分析了灌丛林地地面节肢动物群落组成及多样性对放牧管理的响应规律.结果表明:1)放牧导致植被高度、土壤细砂粒含量和土壤电导率显著降低,而土壤容重和粗砂粒含量显著升高.2)调查共获得地面节肢动物13目40科,其中优势类群为蚁科和拟步甲科,其个体数占总个体数的68.75％;常见类群4类,其个体数占总个体数的20.82％;其余34类为稀有类群,其个体数占总个体数的10.44％.在春季、夏季和秋季,放牧和封育样地间地面节肢动物群落组成均差别较大,反映了地面节肢动物对包括放牧管理和季节变化双重作用下环境变化的敏感性和适应性.3)放牧导致地面节肢动物多度显著升高.但放牧样地和封育样地间地面节肢动物类群数、Shannon指数、均匀度指数和优势度指数在3个季节中均无显著差异.4)相关分析表明,地面节肢动物多度、均匀度指数、优势度指数均与植被高度、植物多度、土壤水分、土壤pH值和电导率存在相关性,而地面节肢动物Shannon指数与植被高度、土壤水分和土壤细砂粒存在相关性.偏冗余分析(RDA)表明,土壤pH值、植物多度、土壤含水量和温度是影响地面节肢动物群落个体数分布的关键驱动因子.研究表明,放牧管理条件下植被高度、土壤pH、土壤水分和土壤温度差异导致不同地面节肢动物类群表现出了不同的响应模式.灌丛对地面节肢动物多样性的保育效应能够削弱放牧干扰的负向影响.但放牧干扰下春季灌丛林地植食性地面节肢动物多度增加,需注重放牧易导致灌丛林病虫害发生和进行防控.

土壤优先流作为土壤中常见的水分流动方式,会造成土壤水分流失、地下水污染及坡面土体稳定性降低等问题.以位于宁夏盐池县的典型荒漠草原为研究区域,通过土壤水分入渗染色法、CT扫描法、图像处理技术相结合的分析方式,选取人工营造9、14、24、35年的柠条灌丛林地,以空白草地作为对照,探究不同恢复年限人工柠条林土壤优先流特征及其与土壤大孔隙与根系的关系.结果表明:(1)不同林龄柠条林地土壤优先流特征及大孔隙度具有显著差异,表现为随着种植年份的增加,土壤大孔隙度逐渐升高,土壤入渗染色深度随之加深,同时染色面积比随着柠条林林龄的增加而增大.(2)土壤基质流深度表现为随着种植年份的增加而增大,人工柠条林地的土壤优先流程度显著高于草地.(3)随着人工柠条林龄的增加,土壤根系数量增加,而灌丛生长发育过程中的根系活动使得灌丛林地土壤具有更多迂曲度低、连通性强的大孔隙,这些大孔隙是导致土壤水分优先迁移的主要因素.因此,植物根系和土壤大孔隙变化是影响荒漠草原人工柠条恢复过程中土壤水分分布的关键因素,合理配置人工林以改善根系及土壤结构特征,或可有效提高荒漠草原地区的土壤水分利用效率.