黄土丘陵区不同退耕年限植被多样性变化及其与土壤养分和酶活性的关系_郭曼 (1)

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1、第47卷第5期土壤学报Vol147,No152010年9月ACTAPEDOLOGICASINICASep.,2010黄土丘陵区不同退耕年限植被多样性变化及其*与土壤养分和酶活性的关系1,21,211,21,22郭曼郑粉莉和文祥安韶山刘雨安娟(1西北农林科技大学资源环境学院,陕西杨凌712100)(2中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,陕西杨凌712100)摘要通过野外植被调查研究黄土丘陵区草原带退耕地植被在自然恢复过程中的演替规律及物种多样性特征,通过室内土壤样品分析土壤有机碳、全氮、碱解氮、速

2、效磷含量及土壤脲酶、转化酶、磷酸酶、过氧化氢酶活性动态变化过程,并对植物多样性指数和土壤养分及酶活性进行相关分析。研究结果表明,黄土丘陵区草原带退耕地在长达75a的自然恢复过程中,植物群落演替以菊科(猪毛蒿)与黎科(虫实)等为主的一年生草本开始,逐步演替为多年生草本群落,最后形成以大针茅+长芒草为优势种的顶级草原群落,植物物种数总体上呈现增加趋势;物种多样性指数随退耕年限延长均呈波动性上升趋势;土壤养分及酶活性均随退耕年限的增长亦呈波动性上升趋势。自然恢复75a,Margalef指数、Shannon-Wienner指数及Pielo

3、us指数分别增加8313%、3118%、2114%;土壤有机碳、全氮、碱解氮、速效磷含量分别增加了18510%、16418%、15219%、10918%;土壤脲酶、转化酶、碱性磷酸酶及过氧化氢酶活性分别增加了6410%、718%、5111%、1118%。土壤养分及酶活性与Margalef指数、Shannon-Wienner指数之间存在显著正相关关系,与Pielous指数相关性不显著。关键词植被恢复;植物多样性;土壤养分;土壤酶活性中图分类号S15414文献标识码A黄土丘陵区草原带地处内陆,气候干旱,生态土丘陵区典型草原带宁夏固原地

4、区为研究区域,通环境脆弱,加之长期以来滥垦、滥牧、滥采,植被遭过对不同退耕年限的坡耕地在自然恢复过程中土到毁灭性破坏,加剧了水土流失和生态环境恶化。壤碳、氮、磷等养分和酶活性与植物多样性的动态自从20世纪50年代以来,我国政府在黄土丘陵区变化研究,以及土壤性质与植物多样性指数之间的实施了大面积的退耕还林(草)工程,极大地改善当相关性进行分析,了解土壤性质对植被演替过程的地的生态环境。植物与土壤的关系是植物生态学响应机制,以期为黄土丘陵区的植被恢复与重建以研究的重要内容,也是植被恢复重建的重要理论基及生态环境改善提供科学依据。[1-

5、3]础。土壤系统和植被是一个有机整体,二者相辅相成、互相影响。土壤系统为植被生长提供必需1研究区概况的营养物质,而植被生长又可改善土壤系统的结构[4]和养分。植物多样性与土壤性质之间响应机理研究区位于宁夏固原市东北部,36b13c~36b19cN,一直是土壤学和生态学的研究热点。在黄土丘陵106b24c~106b28cE的地理区域,海拔1800~2100m。区,目前的研究多集中在恢复过程中单一特征如植系中温带半干旱黄土丘陵区,是黄土丘陵区以长芒草[5–6][7-9]被多样性或土壤性质的动态变化方面,而(Stipabungeana)

6、为优势种的草原植被保留较好的有关植被恢复过程中土壤养分和酶活性与植物多典型地段。年平均气温4~6e,e的积温2370~样性之间相互关系的研究鲜见报道。本文选取黄2880e,月均温以7月最高,为24e;年太阳总辐射量*中国科学院西部行动计划(二期)项目/水文过程响应及其模拟0(KZCX2-XB2-05-03)和西北农林科技大学创新团队计划项目/土壤侵蚀及其治理环境效应评价0(01140202)资助通讯作者,郑粉莉(1960)),陕西蓝田人,女,研究员,博士生导师,主要从事土壤侵蚀过程、预报和土壤侵蚀环境效应评价研究。E-mai:

7、lzhenf@lms1iswc1ac1cn作者简介:郭曼(1979)),女,陕西礼泉人,博士研究生,主要从事生态修复与环境效应评价方面的研究。E-mai:lmg12003@ya-hoo1com1cn收稿日期:2009-08-11;收到修改稿日期:2010-01-25980土壤学报47卷-2为125kmcm,年日照时数2500h左右;年均降水量考证、走访农户及年高老农和历届村干部,凭借他400~450mm;蒸发量1500~1700mm;无霜期112~们的历史回忆及查阅土地拍卖契约的手段,基本确137d。地带性土壤为山地灰褐土和淡黑垆

8、土;地带性定各样地的撂荒历史,以退耕地植被群落的自然演植被为干草原,主要以长芒草、百里香(Thymusmon-替为主要恢复过程,初步选择好研究样地。随后对golicus)、铁杆蒿(Artemisiagmelinii)、大针茅(Stipa初选样地进行