黃土丘陵區(qū)棄耕地恢復(fù)過(guò)程中土壤與植物恢復(fù)特征

薛超玉，焦 峰,2,,張海東,汝海麗

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，陜西 楊凌 712100； 2.西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所，陜西 楊凌712100；3.中國(guó)科學(xué)院 水利部 水土保持研究所，陜西 楊凌712100)

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黃土丘陵區(qū)棄耕地恢復(fù)過(guò)程中土壤與植物恢復(fù)特征

薛超玉1，焦 峰1,2,3,張海東1,汝海麗3

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，陜西 楊凌 712100； 2.西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所，陜西 楊凌712100；3.中國(guó)科學(xué)院 水利部 水土保持研究所，陜西 楊凌712100)

摘要：采用對(duì)比分析以及空間代替時(shí)間的方法，根據(jù)黃土丘陵區(qū)5個(gè)恢復(fù)年限(0-5、6-10、11-15、16-20和21-25年)棄耕地的調(diào)查數(shù)據(jù)，研究其在植被恢復(fù)過(guò)程中隨著棄耕年限的增加植物群落生物量及其土壤養(yǎng)分的變化特征。結(jié)果表明，在5個(gè)恢復(fù)階段內(nèi)黃土丘陵區(qū)主要的優(yōu)勢(shì)物種依次為賴(lài)草(Leymus scalinus)、豬毛蒿(Artemisia scoparia)、達(dá)烏里胡枝子(Lespedeza davurica)、長(zhǎng)芒草(Stipa bungeana)、白羊草(Bothriochloa ischaemun)。期間，Simpson多樣性指數(shù)(D)、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H)、Pielou均勻度指數(shù)(Jsw)、Margalef豐富度指數(shù)(Dma)總體上均呈先增大后減小的趨勢(shì)，其植被覆蓋度呈逐漸增加的趨勢(shì)，這表明黃土丘陵區(qū)的植被生物量在自然和人工恢復(fù)方式下可以逐漸增加。隨著植被恢復(fù)年限的增加，黃土丘陵區(qū)地上生物量總體上呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢(shì)。土壤養(yǎng)分含量隨土層深度(0-20、20-40、40-60 cm)的增加而下降，隨植被恢復(fù)年限的增加土壤有機(jī)質(zhì)、全N和速效K含量呈先減少后增大的趨勢(shì)，土壤全P含量呈先增大后減小的趨勢(shì)。植被恢復(fù)過(guò)程中，21-25年的土壤有機(jī)質(zhì)和全N含量達(dá)到峰值，16-20年的土壤全P含量達(dá)到峰值，這表明在植被恢復(fù)過(guò)程中黃土丘陵區(qū)土壤養(yǎng)分含量能夠得到一定改善，但改善速度緩慢。

關(guān)鍵詞：黃土丘陵區(qū)；恢復(fù)年限；植物群落；植物生物量；土壤養(yǎng)分

棄耕地是指原來(lái)進(jìn)行農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)的土地不再進(jìn)行農(nóng)業(yè)耕種而撂荒的土地[1]。棄耕的主要原因是土壤貧瘠、生態(tài)條件惡化、產(chǎn)出量小或是受人力條件的限制無(wú)力再繼續(xù)經(jīng)營(yíng)下去了，其中由于地力下降而導(dǎo)致的撂荒是主要的原因[2]。棄耕演替為進(jìn)展演替可以為生態(tài)恢復(fù)規(guī)劃提供指導(dǎo)，但要恢復(fù)為穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)可能會(huì)經(jīng)歷很長(zhǎng)一段時(shí)間[3]。黃土丘陵區(qū)是我國(guó)乃至全球水土流失最嚴(yán)重的地區(qū)，水土流失、土壤退化等已成為困擾該區(qū)可持續(xù)發(fā)展和農(nóng)民脫貧致富的主要問(wèn)題[4-6]。近年來(lái)，我國(guó)學(xué)者對(duì)植被生態(tài)恢復(fù)進(jìn)行了深入研究，其研究的內(nèi)容主要集中在群落的物種組成[7-9]、植被生物量[10-11]、生物多樣性[12-14]以及不同修復(fù)模式對(duì)植被群落的影響[15]等方面。研究發(fā)現(xiàn)，在植被恢復(fù)過(guò)程中物種增加速度初期快，后期慢[16]，植被群落多樣性隨群落演替發(fā)展而增高[17]，在演替過(guò)程中物種豐富性顯著提高，均勻性逐漸降低[10]。植被恢復(fù)與土壤養(yǎng)分變化存在著密切的聯(lián)系[18]，在植被恢復(fù)的過(guò)程中不僅可以增加土壤養(yǎng)分含量[19-21]，同時(shí)植被生物量的增加也有利于降低土壤養(yǎng)分的損耗[22-23],有研究表明植被恢復(fù)過(guò)程中土壤養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)等含量有所提高[24-25]。棄耕初期，植物群落的枯落物回歸作用非常微弱，土壤養(yǎng)分庫(kù)處于流失狀態(tài)[26]。隨著植被恢復(fù)和群落演替的進(jìn)行，植被枯落物逐漸增多，土壤養(yǎng)分又開(kāi)始增加[27]。土壤C/N的變化特征有助于監(jiān)測(cè)土壤質(zhì)量的變化趨勢(shì)，土壤C/N的高低既反映了陸地生態(tài)系統(tǒng)中土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)特征[28]，又在一定程度上指示植被凋落對(duì)土壤有機(jī)氮的積累貢獻(xiàn)[29]。植被或管理措施的變化會(huì)影響土壤有機(jī)碳氮含量及其土壤C/N[30-31]。以往的研究?jī)?nèi)容主要集中于分析植被或土壤養(yǎng)分變化的特征，而有關(guān)植被恢復(fù)過(guò)程中隨生物量和物種多樣性的變化對(duì)土壤養(yǎng)分的影響鮮有報(bào)道。本研究以黃土丘陵區(qū)為研究區(qū)域，從不同植被恢復(fù)階段分析土壤養(yǎng)分隨植被生物量和物種多樣性改變的變化趨勢(shì)，以期為黃土丘陵區(qū)的植被恢復(fù)和土壤質(zhì)量的改善提供理論依據(jù)。

1研究地區(qū)和研究方法

1.1樣地自然概況

研究樣地位于陜北安塞縣，屬于陜北黃土丘陵溝壑區(qū)，地處108°5′44″-109°26′18″E,36°30′45″-37°19′31″E。最高海拔為1 731.1 m，最低海拔為1 012 m，平均海拔為1 371.9 m。氣候類(lèi)型為中溫帶大陸性半干旱氣候，春季降水少，多風(fēng)沙，易出現(xiàn)春旱現(xiàn)象，夏季多暴雨，水土流失嚴(yán)重。年均日照時(shí)數(shù)2 300～2 570 h，年均降水量505.3 mm，年均氣溫8.8 ℃，≥10 ℃年積溫3 170.3 ℃·d，無(wú)霜期157 d，土壤類(lèi)型為黃綿土。天然草地植被群落為豬毛蒿(Artemisiascoparia)、白羊草(Bothriochloaischaemun)、達(dá)烏里胡枝子(Lespedezadavurica)、草木樨狀黃芪(Astragalusmelitoloides)、茭蒿(A.giraldii)、鐵桿蒿(Ar.gmelinii)、硬質(zhì)早熟禾(Poasphondylodes)、阿爾泰狗娃花(Heteropappusaltaicus)和長(zhǎng)芒草(Stipabungeana)等。

1.2研究方法

采用對(duì)比分析和時(shí)空互代方法，研究黃土丘陵區(qū)地上生物量及土壤養(yǎng)分在不同植被恢復(fù)年限的變化特征，通過(guò)訪(fǎng)談、查證資料來(lái)確定每塊樣地的植被群落恢復(fù)時(shí)間，植被恢復(fù)的時(shí)間序列及其主要的植物群落類(lèi)型。每種演替階段選擇立地條件相近的10個(gè)樣地，每個(gè)樣地內(nèi)按對(duì)角線(xiàn)等距離設(shè)置調(diào)查樣方(2 m×2 m)進(jìn)行草本層調(diào)查，記錄樣方內(nèi)群落的物種組成、蓋度、坡向、海拔等(表1)，采樣時(shí)間為2013年7月。選取Simpson多樣性指數(shù)(D)、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H)、Margalef豐富度指數(shù)(Dma)3個(gè)指標(biāo)表征植被群落的物種多樣性特征，采用 Pielou均勻度指數(shù)(Jsw)表征植被群落的物種分布均勻程度。地上生物量采用“收獲法”把樣方內(nèi)同一群落的各植被地上部分收割后帶回實(shí)驗(yàn)室稱(chēng)重，在80 ℃恒溫下烘干至恒重，測(cè)得其干重并相加獲得群落的地上生物量。用根鉆在樣地內(nèi)隨機(jī)選取樣點(diǎn)，以20 cm為間隔將土層分為3層,依次為0-20、20-40和40-60 cm,用四分法取大約1 kg土樣帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。土壤養(yǎng)分的測(cè)定方法分別為：土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法，全N采用半微量開(kāi)氏法(K2SO4-CuSO4-Se蒸餾法)，全P采用鉬銻抗比色法(HClO4-H2SO4法)，速效K采用原子吸收光譜法(NH4OAc浸提法)[32]。

表1　樣地概況

1.3數(shù)據(jù)分析

在Excel和SPSS中進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和處理，在Excel中主要進(jìn)行數(shù)據(jù)的運(yùn)算,計(jì)算變量的均值和標(biāo)準(zhǔn)差。在SPSS中使用方差同質(zhì)性檢驗(yàn)進(jìn)行均值比較，分析其顯著性，用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)分析要標(biāo)識(shí)的顯著性字母，在Sigma Plot 10.0對(duì)處理的數(shù)據(jù)分析、出圖。

2結(jié)果與分析

2.1植物群落物種及種群結(jié)構(gòu)變化

黃土丘陵區(qū)棄耕地在25年的植被恢復(fù)過(guò)程中，其物種數(shù)呈現(xiàn)先上升再下降再上升的趨勢(shì)，且主要優(yōu)勢(shì)植物種發(fā)生更替。其中，0-5年的物種組成最少，由27種植物組成，隸屬10科24屬，主要優(yōu)勢(shì)物種為賴(lài)草，其優(yōu)勢(shì)度為23.09%；6-10年的植物群落由32種植物組成，分屬10科25屬，優(yōu)勢(shì)物種為豬毛蒿，優(yōu)勢(shì)度為34.37%；11-15年的植物群落由33種植物組成，隸屬9科26屬，主要優(yōu)勢(shì)物種為達(dá)烏里胡枝子，其優(yōu)勢(shì)度為21.53%；16-20年的植物群落由29種植物組成，分屬11科23屬，優(yōu)勢(shì)物種為長(zhǎng)芒草，優(yōu)勢(shì)度為38.62%；21-25年的植物群落由35種植物組成，隸屬14科27屬，其中的主要優(yōu)勢(shì)物種為白羊草，其優(yōu)勢(shì)度為41.33%(表2)。

Simpson多樣性指數(shù)總體呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)且增加幅度較大，在0-5年處于最低值(0.54)，在16-20年處于最大值(0.72)。Shannon-Wiener多樣性指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)整體趨勢(shì)為先上升后下降，均在0-5年處于最小值，在11-15年處于最大值，最小值分別為1.27和0.28，最大值分別為1.63和0.36。Mar-galef豐富度指數(shù)其變化趨勢(shì)為先增加后降低，在0-5年處于最低值，值為26.84，在6-10年達(dá)到峰值，為36.07。植被覆蓋度呈現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)，0-5年最低，為 14%，21-25年最高，為 73%(表3)。

表2　不同恢復(fù)年限植物群落組成

Note：Ns, number of species; Nf, number of families; Ng, number of genera.

表3　不同恢復(fù)階段植被物種多樣性及蓋度

注：同列不同小寫(xiě)字母表示不同恢復(fù)平限間差異顯著(P<0.05)。

Note: Different lower case letters indicate significant difference among different restoration periods at 0.05 level.

2.2植物地上生物量

在25年的植被恢復(fù)過(guò)程中，植被生物量呈先減少后增加的趨勢(shì)，6-10年的植物群落地上生物量最低，為64.47 g·m-2，而在21-25年，其地上生物量達(dá)到峰值，為185.49 g·m-2，其地上生物量的最大值比最小值多121.02 g·m-2。0-5年的植被生物量為83.03 g·m-2，11-15年和16-20年的植被生物量分別為110.14和103.78 g·m-2。在整個(gè)變化趨勢(shì)中，6-10年和16-20年兩個(gè)恢復(fù)年限出現(xiàn)回落現(xiàn)象，6-10年的生物量比0-5年減少了18.56 g·m-2，而16-20年的生物量比11-15年減少了6.36 g·m-2(圖1)。

2.3土壤養(yǎng)分含量

同一植被恢復(fù)階段，土壤養(yǎng)分含量均隨土層深度的增加而減少，0-20 cm土層深度的有機(jī)質(zhì)、全N、全P和速效K含量最高，40-60 cm土層土壤養(yǎng)分含量基本最低。同一土層深度不同植被恢復(fù)階段土壤養(yǎng)分含量有所不同。土壤有機(jī)質(zhì)、全N和速效K含量變化趨勢(shì)相一致，均為先減小后增大，而全P則呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。以0-20 cm的土層深度為例， 6-10年土壤有機(jī)質(zhì)含量處于最低值，為5.11 g·kg-1，而21-25年土壤有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到峰值，為6.97 g·kg-1，相比較6-10年的有機(jī)質(zhì)含量增加了約36%。6-10年的土壤全N含量為0.3 g·kg-1，處于最低值，21-25年的土壤全N含量達(dá)到最大值，為0.4 g·kg-1，比6-10年的土壤全N含量增加了33%。速效K在0-5年和6-10年的含量均比較低，但6-10年的速效K含量處于最低值，為41.85 mg·kg-1，21-25年速效K的含量為75.76 mg·kg-1，達(dá)到峰值，比6-10年的速效K含量增加了約81%。0-20 cm的土層中，土壤全P在0-5年和6-10年的含量相同，均為0.54 mg·kg-1，為最低值，而在16-20年，全P含量達(dá)到最大值，為0.58 mg·kg-1，比最低值的速效K含量增加了7%(圖2)。

圖1　不同恢復(fù)年限植被群落地上生物量

注：不同小寫(xiě)字母表示恢復(fù)年限間差異顯著(P<0.05)。

Note: Different lower case letters indicate significant difference among different restoration period at 0.05 level.

圖2　不同恢復(fù)階段土壤養(yǎng)分含量

注：不同小寫(xiě)字母表示同一土層不同恢復(fù)年限間差異顯著(P<0.05)。

Note: Different lower case for the same layer indicate significant difference among different restoration years at 0.05 level.

2.4土壤C/N的變化特征

隨著土壤剖面的加深，其C/N基本呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)，以16-20年為例，0-20 cm土層的C/N最大,為17.11，40-60 cm土層的C/N最小,為16.09，其最大值約為最小值的1.06倍。而同一土層深度的土壤C/N隨著恢復(fù)年限的延長(zhǎng)亦呈遞減趨勢(shì)，0-20 cm的土壤C/N在0-5年處于最大值(17.38)，16-20年處于最小值(17.11)，21-25年出現(xiàn)明顯回升趨勢(shì)；20-40 cm的土壤C/N呈遞減趨勢(shì)，在0-5年最高(16.94)，21-25年降到最低(16.35)；40-60 cm的土壤C/N處于下降趨勢(shì)，在16-20年降到最低值(16.09)，隨后在該轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)明顯的回升現(xiàn)象(圖3)。

2.5地上生物量與土壤養(yǎng)分的關(guān)系

在植被恢復(fù)過(guò)程中，植物群落地上生物量與20-40 cm土壤有機(jī)質(zhì)、20-40和40-60 cm速效K呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，與0-20 cm土壤速效K呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。植被地上生物量與0-20、20-40cm的土壤全P無(wú)顯著相關(guān)，而與40-60cm的土壤全P呈負(fù)相關(guān)(P>0.05)?？梢钥闯?，黃土丘陵區(qū)在植被恢復(fù)的過(guò)程中可以提高土壤有機(jī)質(zhì)和速效K的含量，但是其對(duì)土壤全N、全P含量的影響不大(表4)。

圖3　不同恢復(fù)階段土壤C/N

表4　不同恢復(fù)年限地上生物量與土壤養(yǎng)分的相關(guān)系數(shù)

注：*和**表示顯著(P<0.05)和極顯著相關(guān)(P<0.01)。

Note：* and ** indicate significant correlation at 0.05 and 0.01 level,respectively.

3討論與結(jié)論

植被群落生產(chǎn)力水平是生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的重要表現(xiàn)形式[33]，黃土丘陵區(qū)棄耕地在不同恢復(fù)年限由不同植被群落組成，但其總體呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢(shì)，撂荒初期植被群落多為一、二年生草本群落，其主要的優(yōu)勢(shì)物種為賴(lài)草和豬毛蒿，其植被在生長(zhǎng)過(guò)程中能夠利用撂荒初期豐富的土壤養(yǎng)分資源迅速生長(zhǎng)，植被生長(zhǎng)較快。然而0-5年的植被覆蓋度最低，其土壤養(yǎng)分隨雨水沖刷到深層或沿坡向流失，因而植被在恢復(fù)初期水土保持作用較弱。隨植被恢復(fù)年限的增加，賴(lài)草和豬毛蒿群落逐漸被達(dá)烏里胡枝子、長(zhǎng)芒草和多年生草本白羊草群落代替，其植被生物量呈明顯增加趨勢(shì)，且21-25年的植被覆蓋度達(dá)到最高值(73%)，比0-5年的植被覆蓋度提高了59 個(gè)百分點(diǎn)，表明棄耕初期的次生裸地在植被恢復(fù)過(guò)程中其植被群落生物量及植被覆蓋度增加顯著，此時(shí)土壤養(yǎng)分因降雨沖刷而造成的水土流失有所降低，植被恢復(fù)對(duì)水土保持作用明顯。植物群落的地上生物量的總體趨勢(shì)是逐漸增加的，恢復(fù)初期生物量較少，在6-10年植被地上生物量處于最低值，21-25年植物地上生物量達(dá)到最大值，比6-10年增加了約65%，植被生物量增加趨勢(shì)明顯，這表明退耕之后在人工或者自然恢復(fù)的方式下，可以逐漸增加黃土丘陵區(qū)的植物地上生物量，緩解水土流失，改善其生態(tài)系統(tǒng)。但是，黃土丘陵區(qū)植被恢復(fù)過(guò)程非常緩慢，在進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)過(guò)程中植被的保護(hù)與適宜性管理也十分重要。

棄耕年限反映的植被土壤效應(yīng)是演替過(guò)程中各種因素，包括植物群落、地上生物量等[34]，土壤養(yǎng)分含量隨演替進(jìn)行而呈現(xiàn)不同的變化特點(diǎn)[35]。研究發(fā)現(xiàn)，黃土丘陵區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)、全N、速效K含量均在6-10年處于最低值，在21-25年其含量達(dá)到峰值，而全P含量區(qū)別于有機(jī)質(zhì)、全N和速效K含量的變化在0-5年呈現(xiàn)最低值，而在16-20年達(dá)到峰值。土壤養(yǎng)分的變化趨勢(shì)表明，在植被恢復(fù)的初期階段，不同群落植物快速生長(zhǎng),不斷吸收土壤養(yǎng)分，且恢復(fù)初期其植被覆蓋度非常低，植被的枯落物很少，其回歸作用微弱，同時(shí)黃土丘陵區(qū)夏季多暴雨出現(xiàn)，土壤養(yǎng)分被降雨沖刷到土壤深層或沿坡向流失，所以，此時(shí)的土壤養(yǎng)分處于流失狀態(tài)。然而，在植被不斷演替的過(guò)程中不同群落植被生物量不斷增加，此時(shí)雖然植被對(duì)土壤養(yǎng)分也處于吸收狀態(tài)，但植被覆蓋度很高，枯落物增多，其回歸作用增強(qiáng)，降雨對(duì)土壤養(yǎng)分的沖刷作用減弱，其水土流失減少，土壤養(yǎng)分含量增加。土地利用變化首先改變了地表覆蓋和植被類(lèi)型，進(jìn)而改變了植被生產(chǎn)力，這必然會(huì)影響土壤有機(jī)碳截存[36]，土壤C/N也會(huì)發(fā)生改變。從橫向上看，黃土丘陵區(qū)土壤的C/N隨恢復(fù)年限的增加而下降，從縱向上看，土壤的C/N隨土層深度的增加而逐漸降低。這是由于在植被恢復(fù)過(guò)程中植被枯落物對(duì)各土壤養(yǎng)分回歸作用的不同使土壤C、N累積量存在一定差異，導(dǎo)致了土壤C/N的不同。植被恢復(fù)初期，土壤碳累積量較大，氮累積量較少，故在早期植被恢復(fù)過(guò)程中其C/N較大，隨著恢復(fù)年限的增加，土壤碳累積量較少，但由于植被枯落物的增加，土壤氮含量增加，此時(shí)C/N較小。

在植被恢復(fù)過(guò)程中植物群落地上生物量與土壤養(yǎng)分有一定相關(guān)性，研究發(fā)現(xiàn)，植物地上生物量與土壤有機(jī)質(zhì)、全N以及速效K含量顯著相關(guān)(P<0.05)，而與土壤全P含量無(wú)顯著相關(guān)性(P>0.05)。地上生物量與土壤養(yǎng)分的相關(guān)性表明，在植被恢復(fù)過(guò)程中，植被群落與土壤養(yǎng)分具有一定的互動(dòng)效應(yīng)。退耕為植被恢復(fù)和生長(zhǎng)特別是草本植物提供了有利的生長(zhǎng)條件，而土壤養(yǎng)分，特別是土壤有機(jī)質(zhì)和氮素主要來(lái)源于植物枯落物和動(dòng)植物殘?bào)w，所以隨著退耕時(shí)間的增長(zhǎng)、植被恢復(fù)和植被群落演替的進(jìn)行，為土壤養(yǎng)分富集提供了基礎(chǔ)，土壤養(yǎng)分的富集同時(shí)也為植被的正常生長(zhǎng)和植被群落的演替提供了支持[37]。在植被持續(xù)恢復(fù)的過(guò)程中，隨恢復(fù)年限的增加，植被枯落物逐漸增多，植物群落枯落物的回歸作用增強(qiáng)，土壤發(fā)育明顯，土壤有機(jī)質(zhì)、全N以及速效K含量增加，土壤養(yǎng)分處于富集狀態(tài)。由植被與土壤養(yǎng)分的互動(dòng)效應(yīng)可知，土壤養(yǎng)分富集的過(guò)程中也能更好地促進(jìn)植被群落的生長(zhǎng)，土壤養(yǎng)分的增加可以為植被恢復(fù)提供良好的生存環(huán)境，土壤有機(jī)質(zhì)、全N以及速效K含量增加能夠促進(jìn)植物群落的繁衍，增加植物群落枯落物，擴(kuò)大植被覆蓋度。植被恢復(fù)過(guò)程中，植被與土壤養(yǎng)分間關(guān)系密切，群落植被地上生物量的增加可以在一定程度上改善土壤質(zhì)量，土壤質(zhì)量的提高又進(jìn)一步促進(jìn)生物量的增加。

參考文獻(xiàn)(References)

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(責(zé)任編輯武艷培)

DOI:10.11829/j.issn.1001-0629.2015-0428

*收稿日期：2015-08-06接受日期：2015-10-19

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41271043、31370455)；中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程“百人計(jì)劃”項(xiàng)目

通信作者：焦峰(1967-)，男，陜西三原人,副研究員，博士，主要從事生態(tài)水土保持研究。E-mail：Jiaof@nwsuaf.edu.cn

中圖分類(lèi)號(hào)：S151.9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-0629(2016)3-0368-09* 1

Corresponding author:Jiao FengE-mail:Jiaof@nwsuaf.edu.cn

The characteristics of plant species and soil quality in the restoration process of the Loess Hilly Region

Xue Chao-yu1， Jiao Feng1,2,3， Zhang Hai-dong1， Ru Hai-li3

(1.College of Resources and Environment at Northwest A & F University, Yangling 712100, China;2.Institute of soil and water conservation at Northwest A&F University, Yangling 712100, China;3. Institute of Soil and Water Conservation, Chinese Academy of Sciences and Ministry of Water Resources, Yangling 712100, China)

Abstract:Using the methods of comparative analysis and substituting temporal serial with spatial serial, the changing characteristics of plant communities biomass and soil nutrient in the process of plant restoration were studied based on the survey data of abandoned lands in the Loess Hilly Region with the five different ecological restoration periods (0-5,6-10,11-15,16-20,and 21-25 years). The results showed that the main dominant species in the Loess Hilly Region with these five plant restoration periods were Leymus scalinus, Artemisia scoparia, Lespedeza davurica, Stipa bungeana and Bothriochloa ischaemun, respectively. Generally, Simpson index, Shannon-Wiener index, Pielou index and Margalef index increased firstly and then decreased which suggested that the ecological system in the Loess Hilly Region can gradually improved by both natural and artificial restoration modes. With the increase of restoration period, the aboveground biomass, soil organic matter, total nitrogen and available nitrogen content decreased firstly and then increased, however, the total phosphorus content changed in opposite way. The soil nutrient contents in different layer decreased with soil depth (0-20 cm, 20-40 cm, 40-60 cm) increased. Soil organic matter and total nitrogen reached the peak in area with the 21-25 years restoration period and total phosphorus content reached the peak in area with the 16-20 years restoration period which indicated that the content of soil nutrient in the Loess Hilly Region can be gradually improved with low speed.

Key words:Loess Hilly Region; restoration period; plant communities; plant biomass; soil nutrient

薛超玉,焦峰,張海東,汝海麗.黃土丘陵區(qū)棄耕地恢復(fù)過(guò)程中土壤與植物恢復(fù)特征.草業(yè)科學(xué),2016,33(3)：368-376.

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前植物生產(chǎn)

第一作者：薛超玉(1991-)，女，河南開(kāi)封人,在讀碩士生,主要從事水土保持(植被生物量和土壤養(yǎng)分)研究。E-mail：xcy2010gis@163.com