黃土丘陵區(qū)不同退耕年限草地群落特征及其土壤水分養(yǎng)分效應(yīng)

劉海威，張少康，焦峰1,*

(1.中國科學(xué)院水利部水土保持研究所, 陜西 楊凌 712100;2.中國科學(xué)院大學(xué), 北京 100049;3.西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所, 陜西 楊凌 712100)

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黃土丘陵區(qū)不同退耕年限草地群落特征及其土壤水分養(yǎng)分效應(yīng)

劉海威1,2，張少康3，焦峰1,3*

(1.中國科學(xué)院水利部水土保持研究所, 陜西 楊凌 712100;2.中國科學(xué)院大學(xué), 北京 100049;3.西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所, 陜西 楊凌 712100)

采用空間代替時(shí)間以及對比分析的方法，根據(jù)黃土丘陵區(qū)8個(gè)退耕年限序列(1～35年)的退耕地的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究在植被恢復(fù)過程中，隨著退耕年限變化，植被更新與土壤水分養(yǎng)分之間的互動(dòng)效應(yīng)。結(jié)果表明，1)黃土丘陵區(qū)在退耕35年期間，隨著退耕年限的增加，總物種數(shù)呈減少-增加-減少-增加的趨勢。Margalef指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)變化趨勢為先增加-減小-增大，而Pielou均勻度指數(shù)相反。 2)群落地上地下生物量隨退耕年限增大而增大，呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)。 3)隨著退耕年限增加，土壤養(yǎng)分(除速效K外)含量先減少后增加，而土壤速效K含量呈一直下降趨勢，土壤水分含量在20～50 cm、50～80 cm、80～100 cm處先增加后減少，在0～20 cm處相反。 4)植被特征指數(shù)(除Pielou外)與有機(jī)質(zhì)、全N、全P呈顯著正相關(guān)，而與土壤養(yǎng)分速效K呈正相關(guān)，關(guān)系不顯著。Pielou指數(shù)與土壤養(yǎng)分呈正相關(guān)關(guān)系，但不顯著。

黃土丘陵區(qū)；退耕年限；植物生物量；土壤水分；土壤養(yǎng)分

黃土丘陵區(qū)是我國乃至全球水土流失最嚴(yán)重的地區(qū)。退耕還林成為當(dāng)?shù)鼗謴?fù)植被，改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)的重要措施之一[1]。近年來有一些研究者對植被恢復(fù)進(jìn)行了深入的研究，其研究內(nèi)容主要在群落的植被生物量[2-3]、物種組成[4-5]、生物多樣性[6-9]等方面。研究發(fā)現(xiàn)植被群落多樣性隨群落演替進(jìn)行而提高[10]，隨著演替的進(jìn)行，物種豐富性顯著提高，均勻性逐漸降低[2]。植被恢復(fù)過程中，植物與土壤的關(guān)系十分密切，而植被與土壤的關(guān)系是植物生態(tài)學(xué)研究的重要內(nèi)容，也是植被恢復(fù)重建的理論基礎(chǔ)[11-12]，二者是個(gè)有機(jī)整體，相輔相成，互相影響[13]。有研究表明植被恢復(fù)過程有機(jī)質(zhì)等含量有所提高[14-16]，而土壤養(yǎng)分的改善也會(huì)促進(jìn)植被的恢復(fù)[17]。總之，土壤養(yǎng)分為植物提供生長所需的營養(yǎng)元素[18]，決定著植物的生長發(fā)育狀況。土壤生態(tài)系統(tǒng)為植物提供營養(yǎng)物質(zhì)，反過來植被通過改善土壤結(jié)構(gòu)和養(yǎng)分作為響應(yīng)[19]，以往的研究主要集中在單一特征植被與土壤養(yǎng)分或水分隨著退耕年限的變化趨勢，而對不同退耕年限草地種群更新及其土壤水分養(yǎng)分效應(yīng)的研究鮮有報(bào)道。本研究通過以延河流域?yàn)檠芯繀^(qū)域，分別對其群落物種組成、生物學(xué)特征、土壤養(yǎng)分及水分狀況等進(jìn)行分析，研究退耕地植被隨著退耕年限更新與土壤水分養(yǎng)分之間的互動(dòng)效應(yīng)，探討植被如何與土壤之間的協(xié)同作用，共同影響環(huán)境，為黃土丘陵區(qū)植被恢復(fù)和重建提供科學(xué)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1研究區(qū)概況與樣地信息

研究區(qū)位于延河流域內(nèi)，36°11′37.5″-36°45′38.9″ N，109°14′47.6″-109°18′49.4″ E，研究區(qū)屬于暖溫帶半干旱氣候區(qū)，平均海拔為1218 m,年平均氣溫為9.0 ℃，流域年平均降雨量506 mm，降雨年內(nèi)分配不均，多集中發(fā)生在7-9月份，且多暴雨。延河流域?qū)儆邳S土丘陵溝壑區(qū)第二副區(qū)，地形破碎，主要土壤類型為黃綿土，土質(zhì)比較疏松，抗蝕抗沖性差，土壤侵蝕嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境脆弱。研究區(qū)屬于森林草原區(qū)，多以禾本科(Poaceae)、菊科(Asteraceae)以及豆科(Fabaceae)植物為主，主要代表植物有狗尾巴草(Setariaviridis)、白羊草(Bothriochloaischaemum)、長芒草(Stipabungeana)、草木樨狀黃芪(Astragalusmelilotoides)、達(dá)烏里胡枝子(Lespedezadavurica)、鐵桿蒿(Artemisiasacrorum)等。

1.2研究方法

1.2.1樣地信息采集綜合實(shí)地探查以及根據(jù)當(dāng)?shù)赝烁F(xiàn)狀，本實(shí)驗(yàn)選取了人為干擾較少且立地條件相似的8個(gè)不同恢復(fù)年限的退耕地，每個(gè)恢復(fù)年限重復(fù)采樣3次。利用GPS采集樣地的經(jīng)緯度，海拔等信息，每個(gè)樣地中隨機(jī)選擇3個(gè)1 m×1 m的樣方，記錄樣方內(nèi)草本植物的多度、種類、蓋度、高度、頻度。采樣時(shí)間為2014年8月中旬，樣地基本信息見表1。

1.2.2群落調(diào)查與生物量測定在每個(gè)樣方中，從草本植物的莖基部收割地上部分，帶回實(shí)驗(yàn)室在75 ℃下48 h烘干至恒重，然后用電子天平(精度0.01 g)稱干重。地下生物量采用鉆土芯法采集，土鉆內(nèi)徑9.0 cm。每個(gè)樣地按照“蛇形”法各選擇5個(gè)樣點(diǎn)進(jìn)行植物根系樣品采集，分0～20 cm、20～50 cm、50～80 cm、80～100 cm 4層植物根系連土取出，并分層裝袋。用篩孔為0.1 mm，在流水中沖洗將植物根系和土壤分離，并烘干(在75 ℃烘干至恒重)、研磨、過篩備用。

1.2.3土壤含水量以及養(yǎng)分的測定每個(gè)樣地按照S形各選擇5個(gè)樣點(diǎn)進(jìn)行植物根系樣品采集和土壤樣品采集，用內(nèi)徑為3 cm的土鉆分0～20 cm、20～50 cm、50～80 cm、80～100 cm 4層采集土壤樣品，并分層裝袋帶回實(shí)驗(yàn)室，自然風(fēng)干后研磨，過篩。土壤含水量采用土鉆法采樣后，用烘干法(105 ℃)稱量測定。土壤有機(jī)碳用重鉻酸鉀加熱法測定；土壤全N含量用H2SO4和混合加速劑(Na2SO4∶CuSO4，質(zhì)量比10∶1)消煮-流動(dòng)分析儀測定；土壤全P含量用鉬銻抗比色法測定；土壤速效K含量用醋酸銨浸提-火焰光度計(jì)法測定。

表1　樣地信息

1.3數(shù)據(jù)處理

各個(gè)樣地內(nèi)選取3個(gè)1 m×1 m的樣方開展草本植物群落特征調(diào)查，對樣方內(nèi)草本植物的種類、數(shù)量、多度、蓋度、高度、頻度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，用Margalef豐富度指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)來描述群落的物種多樣性特征。根據(jù)群落生態(tài)學(xué)方法計(jì)算多樣性指數(shù)[20]。

利用 Excel 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)處理后并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用SPSS 17.0軟件進(jìn)行相關(guān)分析(Sperman相關(guān)系數(shù))及差異顯著性分析并做多重比較，用Sigmaplot 10.0作圖。

地下生物量(g/m2)=平均每根土芯細(xì)根干質(zhì)量/[π×(0.09/2)2]

物種相對重要值：Pi=(相對蓋度+相對多度+相對頻度)/3

Margalef 豐富度指數(shù)：Ma=(S-1)/lnN

Pielou 均勻度指數(shù)：Jsw=(-∑Pi×lnPi)/lnS

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)：Hi=-∑Pi×lnPi

式中：Pi為物種的重要值，S為物種的數(shù)目，N為所有物種個(gè)體總數(shù)。

2　結(jié)果與分析

2.1植物群落組成與物種多樣性

從表2可以得到，黃土丘陵區(qū)在退耕35年期間，總物種數(shù)呈波動(dòng)性變化，呈減少-增加-減少-增加的趨勢，但總物種相比退耕初期增加了21.4%。區(qū)內(nèi)物種主要分布在菊科，禾本科，豆科，且主優(yōu)勢種為菊科，其次豆科，禾本科。三科總物種數(shù)占研究區(qū)總物種67.2%，菊科占研究區(qū)三大科物種數(shù)44.9%，豆科占研究區(qū)三大科物種數(shù)33.3%，禾本科占研究區(qū)三大科物種數(shù)21.8%。退耕期間，隨著自然群落的演替，有少量的唇形科香青蘭(Dracocephalummoldavica)，傘形科柴胡(Bupleurumchinense)侵入，但不占優(yōu)勢地位。

表2　不同恢復(fù)年限植物群落組成

物種多樣性的恢復(fù)是群落生物組成結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)，不僅反映群落組織化水平，而且通過結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系可間接反映群落功能的特征[19,21]。從圖1可以得到Margalef豐富度指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)變化趨勢表現(xiàn)為“W”形，即增加-減小-增大過程。Margalef豐富度指數(shù)最大值出現(xiàn)在退耕35年，最小值出現(xiàn)在退耕15年，平均值為1.72，變異系數(shù)為19.8%。 Shannon-Wiener指數(shù)最大值出現(xiàn)在退耕10年時(shí)期，最小值出現(xiàn)在退耕25年，平均值1.47，變異系數(shù)為14.4%。Pielou均勻度指數(shù)變化趨勢為增加-減小-增加-減小，最大值出現(xiàn)在退耕10年，最小值出現(xiàn)在退耕1年，平均值為0.62，變異系數(shù)為21.3%。總體來看，隨著退耕年限的延長，物種多樣性指數(shù)都有所增加，但增加的趨勢不是很明顯。

圖1　物種多樣性指數(shù)隨不同退耕年限的變化規(guī)律Fig.1　The variation of species diversity index follow different restoration years

2.2草地群落生物量

如圖2所示，黃土丘陵區(qū)草地群落地上生物量為82.67～229.43 g/m2，平均值為132.06 g/m2，變異系數(shù)為37.3%，屬于中等變異程度。黃土丘陵區(qū)草地群落地下生物量為315.94～1666.25 g/m2，平均值為675.11 g/m2，變異系數(shù)為66.0%。群落地上地下生物量隨退耕年限變化趨勢基本一致，隨退耕年限增大而增大，呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)。根據(jù)變異程度，地下生物量比地上生物量大，說明地下生物量對退耕年限的響應(yīng)程度比地上生物量更敏感。對35年退耕地植物地上地下生物量進(jìn)行單因素方差分析，植被地上地下生物量差異顯著(P<0.001)，說明不同退耕年限植被地上地下生物量差別較大，且總體呈上升趨勢。

圖2　不同退耕年限的地上地下生物量變化Fig.2　Above-ground biomass and under-ground biomass of plant communities at different restoration stages

2.3不同退耕年限草地群落土壤水分養(yǎng)分特征

2.3.1土壤水分變化特征土壤水分是制約黃土丘陵區(qū)植被恢復(fù)與重建的主要限制因子[22-23]。從圖3可以得到，不同土層土壤水分隨退耕年限增加變化趨勢基本一致，先增加后減少。0～50 cm平均土壤水分含量為6.23%, 最大值8.37%，最小值4.35%，變異系數(shù)3.42%。50～80 cm平均土壤水分含量為6.40%,最大值7.64%，最小值5.01%，變異系數(shù)2.04%。80～100 cm平均水分含量為6.61%,最大值7.70%，最小值5.29%，變異系數(shù)1.81%。退耕初期呈緩慢增加趨勢，在退耕地10年左右達(dá)到峰值，此時(shí)0～50 cm、50～80 cm、80～100 cm土層土壤含水量分別為8.37%、7.64%、7.70%。隨著退耕年限增加，土壤含水量緩慢減少，在退耕35年最低，此時(shí)0～50 cm、50～80 cm、80～100 cm土壤含水量分別為4.96%、5.64%、5.90%。而土壤水分含量在0～20 cm隨退耕年限變化趨勢相反，先減少后增加，0～20 cm土壤水分平均含量為7.90%，最大值9.65%，最小值5.76%，變異系數(shù)2.57%。退耕初期，主要是一年生草本植物占優(yōu)勢地位，根系比較短，主要利用表層土壤水分，維持自身生長，下層土壤水分得到緩解。隨著自然群落的演替和發(fā)育，枯枝落葉或腐殖質(zhì)增多，改良了表面土壤，蓄水能力加強(qiáng)，表層水分得到恢復(fù)，而深層土壤中，隨著群落演替，植物大部分是深根系，通過吸收更深層的水分來維持生長，深層土壤水分逐漸消耗，造成土壤干燥化程度加深。對不同退耕年限同一層土壤水分進(jìn)行方差分析發(fā)現(xiàn)，各年限退耕地同一土層土壤水分含量差異不顯著(P>0.05)，說明隨退耕年限延長，土壤含水量變化不明顯。

圖3　不同土層土壤水分含量隨退耕年限變化Fig.3　Variation of soil water content in different soil depth along restoration year小寫字母不同代表在P<0.05水平上差異顯著。Different small letters represent significant difference at P<0.05 level.

2.3.2土壤養(yǎng)分變化特征土壤養(yǎng)分是氣候、植被、地形及土壤因素等自然條件的綜合反映[24-25]。從表3可以得到，退耕地草本群落土壤有機(jī)質(zhì)、全N、全P、速效K含量的平均值為2.19 mg/g、0.17 mg/g、0.51 mg/g、3.13 mg/g。 C/N、C/P、C/K、N/P的平均值為14.54、4.02、0.76、0.32。其中有機(jī)質(zhì)、全N含量在0～20 cm明顯比其他層高，具有明顯的表聚性。

從圖4可以看出，土壤養(yǎng)分有機(jī)質(zhì)、全N、全P含量隨著退耕年限的變化趨勢基本一致。退耕初期隨著退耕年限增加，含量有所降低，在退耕10年左右達(dá)到低谷，此時(shí)土壤有機(jī)質(zhì)、全N、全P含量為2.17 mg/g、0.17 mg/g、0.48 mg/g,變異系數(shù)為17%、27%、11%，屬于中等變異程度。隨著退耕年限延長，土壤有機(jī)質(zhì)、全N、全P含量緩慢地上升，在退耕地30或35年時(shí)達(dá)到峰值，此時(shí)土壤有機(jī)質(zhì)、全N、全P含量為2.84 mg/g、0.26 mg/g、0.55 mg/g。而土壤速效K含量隨著退耕年限增加呈下降趨勢，在退耕15年左右達(dá)到最低值2.40 mg/g，變異系數(shù)為14%。對不同退耕年限間土壤養(yǎng)分含量進(jìn)行方差分析表明，全N、全P、速效K(除有機(jī)質(zhì)之外)均達(dá)到顯著(P<0.01)水平，說明隨著退耕年限的延長，土壤養(yǎng)分差別較大。

表3　不同土層深度土壤有機(jī)質(zhì)、全N、全P、速效K含量

注：小寫字母不同代表在P<0.05水平上差異顯著。

Note: Different small letters represent significant difference atP<0.05 level.

圖4　土壤養(yǎng)分隨退耕年限的變化特征Fig.4　Changes of soil nutrients with the change of restoration years

2.3.3植被特征指數(shù)與土壤養(yǎng)分的關(guān)系從表4可以得到，豐富度指數(shù)Margalef、多樣性指數(shù)Shannon-Wiener與有機(jī)質(zhì)、全N、全P呈顯著正相關(guān)，但與速效K呈正相關(guān)，不顯著。均勻度Pielou指數(shù)與土壤養(yǎng)分有機(jī)質(zhì)、全N、全P、速效K呈正相關(guān)關(guān)系，但不顯著。

3　討論與結(jié)論

(1)黃土丘陵區(qū)在退耕35年期間，草地群落主要由1或2年生的禾本科(狗尾巴草)和豆科(苜蓿)等開始，隨著退耕年限的增加，群落逐步演替為多年生草本植物，最后形成多年生鐵桿蒿、白羊草、草木樨狀黃芪高級群落，總物種數(shù)呈波動(dòng)性變化，呈減少-增加-減少-增加的趨勢，總物種相比退耕初期增加了21.4%。Margalef豐富度指數(shù)增加了30.8%，Shannon-Wiener指數(shù)增加了3.9%，Pielou均勻度指數(shù)增加了9.5%。退耕年限與Margalef豐富度指數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系，但關(guān)系不顯著。退耕年限與Shannon-Wiener多樣性指數(shù)為顯著負(fù)相關(guān)。退耕年限與Pielou均勻度指數(shù)為負(fù)相關(guān)關(guān)系，但不顯著。群落地上地下生物量隨退耕年限變化趨勢基本一致，隨退耕年限增大而增大，呈顯著正相關(guān)關(guān)系。根據(jù)變異程度，地下生物量比地上生物量大，說明地下生物量對退耕年限的響應(yīng)程度比地上生物量更敏感。隨著退耕年限的延長，物種多樣性指數(shù)和地上地下生物量都有所增加，但增加的趨勢不是很明顯。結(jié)果表明退耕還林有利于當(dāng)?shù)鼗謴?fù)植被和改善生態(tài)環(huán)境，但過程比較緩慢，需要相應(yīng)的保護(hù)和管理。

表4　不同退耕年限植被特征指數(shù)與土壤養(yǎng)分的關(guān)系

*P<0.05，**P<0.01.

(2)土壤水分在表層0～20 cm變化與深層相反，先減少后增加。退耕初期有一段下降趨勢，在退耕10年左右達(dá)到低谷，隨著退耕年限增加而緩慢的增加，在退耕35年最高。結(jié)果表明：退耕初期，主要是1或2年生草本植物占優(yōu)勢地位，根系比較短，耗水量比較大，主要利用表層土壤水分，維持自身生長，從而下層土壤水分得到補(bǔ)充。隨著自然群落的演替和發(fā)育，枯枝落葉或腐殖質(zhì)增多，改良了表面土壤，蓄水能力加強(qiáng)，土壤水分得到恢復(fù)，而深層土壤中，隨著群落演替的進(jìn)行，多年生植物大部分是深根系，通過吸收更深層的水分來維持生長，深層土壤水分逐漸消耗，造成土壤干燥化程度加深,對比退耕初期土壤深層水分含量，降低了10.3%。

(3)有機(jī)質(zhì)、全N含量在0～20 cm層明顯比其他層大，具有明顯的表聚性。土壤養(yǎng)分有機(jī)質(zhì)、全N、全P含量隨著退耕年限的變化趨勢基本一致，剛開始，隨著退耕年限增加，含量有所降低，在退耕地5或10年左右達(dá)到低谷，隨著退耕年限延長，土壤有機(jī)質(zhì)、全N、全P含量緩慢地上升，在退耕30或35年時(shí)達(dá)到峰值，而土壤速效K含量隨著退耕年限增加呈下降趨勢。結(jié)果表明：退耕初期，土壤有比較豐富的土壤養(yǎng)分(有機(jī)質(zhì)、全N、全P)，為植被恢復(fù)和生長提供條件，退耕5或10年內(nèi)，植被恢復(fù)對養(yǎng)分(有機(jī)質(zhì)、全N、全P)的消耗量大于富集量，隨著退耕年限的延長，群落演替為更高級的群落，植物枯枝落葉和生物殘?bào)w逐漸增多，改良了土壤，并且土壤養(yǎng)分的消耗量小于富集量，土壤養(yǎng)分得到恢復(fù)，這與焦峰等[17]研究結(jié)果一致。而土壤養(yǎng)分速效鉀變化趨勢始終下降，原因可能是退耕地退耕期間受到干擾和土壤侵蝕比較嚴(yán)重，造成速效鉀的流失比較嚴(yán)重，還有可能是與其化學(xué)形態(tài)有關(guān)，屬于水溶性鹽，易于流動(dòng)，這與杜峰等[26]研究結(jié)果一致，加上采樣時(shí)間為夏季，降雨比較集中，造成養(yǎng)分含量低。

(4)在植被恢復(fù)過程中，植物特征指數(shù)與土壤養(yǎng)分，具有一定的相關(guān)性。研究發(fā)現(xiàn)豐富度指數(shù)Margalef、多樣性指數(shù)Shannon-Wiener與有機(jī)質(zhì)、全N、全P呈顯著正相關(guān)，但與土壤養(yǎng)分速效K呈正相關(guān)，關(guān)系不顯著。均勻度指數(shù)與土壤養(yǎng)分有機(jī)質(zhì)、全N、全P、速效K呈正相關(guān)關(guān)系，但不顯著。結(jié)果表明：退耕地植被恢復(fù)過程當(dāng)中，植被與土壤具有一定的互動(dòng)效應(yīng)，退耕初期，土壤含有較高的土壤養(yǎng)分，為植物恢復(fù)和生長提供了有利條件，而土壤養(yǎng)分，特別是土壤有機(jī)質(zhì)和氮素主要來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、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和植被群落的演替提供了支持。這與焦峰等[17]研究一致。隨著退耕時(shí)間延長，群落進(jìn)一步演替，枯枝落葉和生物殘?bào)w逐漸增多，改良土壤作用顯著，因此使得土壤養(yǎng)分有機(jī)質(zhì)、全P、全N含量有所提高。由兩者互動(dòng)效應(yīng)可知土壤生態(tài)系統(tǒng)為植物提供營養(yǎng)物質(zhì)，反過來植被通過改善土壤結(jié)構(gòu)和養(yǎng)分作為響應(yīng)，植被與土壤關(guān)系密切，植被生長改良土壤，使得養(yǎng)分增加，養(yǎng)分增加又促進(jìn)植物生長，這與郭曼等[19]研究結(jié)果一致。

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Relationships between community characteristics and soil nutrients and moisture in abandoned hill country grassland

LIU Hai-Wei1,2, ZHANG Shao-Kang3, JIAO Feng1,3*

1.Institute of Soil and Water Conservation, Chinese Academy of Sciences and Ministry of Water Resources, Yangling 712100, China; 2.University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049,China; 3.Institute of Soil and Water Conservation, Northwest A&F University, Yangling 712100, China

Using comparative analysis and substituting temporal serial with spatial serial data, we analyzed data collected from abandoned farmland with eight different vegetation restoration periods (1-35 years). The interaction between vegetation regeneration, soil moisture and soil nutrients as the vegetation restoration period changed was also investigated. Results; 1) During 35 years of natural restoration the number of species present fluctuated, initially decreasing, increasing and decreasing again. The Margalef richness index and Shannon-Wiener index firstly increased, then decreased, and then increased again. However, the Pielou evenness index showed the opposite trend. 2) With increasing restoration period, aboveground biomass and underground biomass were both significantly positively correlated with restoration duration. 3) As restoration duration increased, soil moisture and soil fertility (except available phosphorus) in different soil layers initially declined and then increased. Available phosphorus decreased. Soil moisture of 20-50 cm, 50-80 cm, 80-100 cm initially declined and then increased; the opposite pattern was observed in the 20cm soil layer. 4) During the restoration process, indices of vegetation traits (except the Pielou index) were significantly positive correlated with soil nutrient content including soil organic matter, nitrogen and phosphorus.

hilly-gully region; abandoned years; biomass; soil moisture; soil nutrients

10.11686/cyxb2016175

2016-04-21；改回日期：2016-05-26

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41271043，31370455)和中國科學(xué)院知識創(chuàng)新工程“百人計(jì)劃”項(xiàng)目資助。

劉海威(1992-)，男，江西高安人，在讀碩士。E-mail：848021215@qq.com

Corresponding author. E-mail：Jiaof@nwsuaf.edu.cn

http://cyxb.lzu.edu.cn

劉海威, 張少康, 焦峰. 黃土丘陵區(qū)不同退耕年限草地群落特征及其土壤水分養(yǎng)分效應(yīng). 草業(yè)學(xué)報(bào), 2016, 25(10): 31-39.

LIU Hai-Wei, ZHANG Shao-Kang, JIAO Feng. Relationships between community characteristics and soil nutrients and moisture in abandoned hill country grassland. Acta Prataculturae Sinica, 2016, 25(10): 31-39.