張婷，陳云明，武春華

(1.中國(guó)科學(xué)院水利部水土保持研究所;2.西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所:712100，陜西楊凌)

黃土丘陵區(qū)鐵桿蒿群落和長(zhǎng)芒草群落地上生物量及土壤養(yǎng)分效應(yīng)

張婷1，陳云明2?，武春華1

(1.中國(guó)科學(xué)院水利部水土保持研究所;2.西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所:712100，陜西楊凌)

為了明確黃土丘陵區(qū)典型植被演替過程中植被與土壤的互動(dòng)效應(yīng)，為植被恢復(fù)提供依據(jù)，采用野外調(diào)查和室內(nèi)分析的實(shí)驗(yàn)方法，結(jié)合逐步回歸和通徑分析數(shù)據(jù)處理方法，研究該區(qū)鐵桿蒿群落和長(zhǎng)芒草群落隨著恢復(fù)演替的進(jìn)行，地上生物量、地下生物量、土壤養(yǎng)分的動(dòng)態(tài)變化及其地上生物量與環(huán)境因子的關(guān)系，并對(duì)2種群落進(jìn)行比較分析。結(jié)果表明:隨著退耕年限的增加，鐵桿蒿和長(zhǎng)芒草群落的地上生物量、地下生物量呈逐漸增加的趨勢(shì);2種群落的土壤有機(jī)質(zhì)和全氮也都呈增加的趨勢(shì)，且同群落生物量的變化趨勢(shì)步調(diào)基本一致;全磷和硝態(tài)氮也表現(xiàn)了總的增加趨勢(shì)，但與生物量的變化趨勢(shì)不太一致。逐步回歸與通徑分析表明，對(duì)鐵桿蒿群落地上生物量影響較大的環(huán)境因子是有機(jī)質(zhì)、黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)和水分含量，其中有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和水分含量表現(xiàn)為正效應(yīng)，即生物量隨有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和土壤水分含量的增加而增大，土壤黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)表現(xiàn)為負(fù)效應(yīng);對(duì)長(zhǎng)芒草群落影響較大的是海拔、坡位、年限和全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

群落生物量;土壤養(yǎng)分效應(yīng);逐步回歸;通徑分析;黃土丘陵區(qū)

土壤和植被作為生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，二者之間具有互動(dòng)效應(yīng)［1-2］。土壤是植被生存的基礎(chǔ)，為植被的生長(zhǎng)和繁殖提供水分和各種養(yǎng)分，不同的土壤養(yǎng)分狀況影響植物的生物量，進(jìn)而影響植物物種的組成和多樣性［3］。而植被對(duì)其所生長(zhǎng)的環(huán)境條件具有調(diào)節(jié)改善功能，大量研究［4-6］表明在植被的恢復(fù)演替過程中，土壤有機(jī)質(zhì)含量增加，土壤結(jié)構(gòu)得到改善，土壤肥力提高。在群落演替初期階段，以土壤性質(zhì)的內(nèi)因動(dòng)態(tài)演替為主，土壤性質(zhì)影響植被的變化，同時(shí)也因植被的變化而發(fā)生改變，形成良性微生態(tài)環(huán)境，土壤植被間的這種相互促進(jìn)作用正是植被恢復(fù)演替的動(dòng)力［7］。黃土高原地區(qū)，由于特殊的黃土母質(zhì)、氣候條件、地形條件和不合理的土地利用方式，水土流失問題十分嚴(yán)重，大量的土壤養(yǎng)分被流失，大部分降水都不能夠入滲進(jìn)入土壤供植物生長(zhǎng)，因而導(dǎo)致土壤水分、養(yǎng)分成為該區(qū)植被恢復(fù)和重建的主要限制性因子［8-10］，土壤的養(yǎng)分和水分含量不僅影響著植物群落的發(fā)生、發(fā)育和演替的速度，而且決定著植物群落演替的方向［11］。不同類型、不同演替階段的植被與土壤的生態(tài)效應(yīng)也會(huì)有不同的特點(diǎn)［12］，因此，研究該地區(qū)典型植被類型的生物量特征及土壤養(yǎng)分效應(yīng)具有十分重要的意義。

鐵桿蒿(Artemisia gmelinii)群落和長(zhǎng)芒草(Stipa bungeana)群落是黃土丘陵半干旱區(qū)退耕地植被演替形成的典型群落，分布廣泛且具有代表性［7，13］;因此，筆者選取該區(qū)2種典型草本群落鐵桿蒿群落和長(zhǎng)芒草群落為研究對(duì)象，探討演替過程中的生物量、土壤養(yǎng)分動(dòng)態(tài)及其環(huán)境效應(yīng)，以期為該區(qū)的植被恢復(fù)與人工調(diào)控提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)設(shè)在中國(guó)科學(xué)院水利部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心安塞站試驗(yàn)示范區(qū)，地處陜北黃土丘陵溝壑區(qū)的安塞縣境內(nèi)。地理位置E 105°51'44″～109°26'18″，N 36°22'40″～ 36°32'16″，海拔 997 ～1 731 m。該區(qū)屬暖溫帶半干旱氣候區(qū)，多年平均降水量500 mm且分布不均勻，降雨集中在6—8月。年平均蒸發(fā)量1 000 mm，無霜期160～180 d，年日照時(shí)間2352～2573 h，≥10℃積溫2866℃，年均氣溫8.9℃。土壤以黃綿土為主，約占總面積的95%左右，水土流失面積占總面積的96%，是黃土高原典型的生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)。

安塞屬于森林草原區(qū)，梁峁坡天然植被為以長(zhǎng)芒草、白羊草(Bothriochloa ischaemum)、鐵桿蒿、茭蒿(A.giraldii)、興安胡枝子(Lespedeza davurica)等優(yōu)勢(shì)種組成的草原或草甸草原植被，水分條件較好的溝谷可生長(zhǎng)一些喬木和灌木組成的林分，但天然森林植被已全部遭受破壞，主要喬木樹種是一些散生樹種。

2 研究方法

2.1 野外調(diào)查

野外調(diào)查取樣時(shí)間為2007年7月，全面踏查的基礎(chǔ)上，根據(jù)植物群落組成、結(jié)構(gòu)和訪問居民，分別在紙坊溝、縣南溝流域，選定人為干擾較少且群落以天然更新為主的樣地30塊，面積為30 m×30 m，其中鐵桿蒿群落17塊，長(zhǎng)芒草群落13塊，樣地基本狀況見表1。群落根據(jù)我國(guó)常用的聯(lián)名法命名［14］，本研究中的草本植物均位于同一層，其命名主要根據(jù)物種的優(yōu)勢(shì)度，若是單一物種占優(yōu)勢(shì)，則將物種名命名為群落名，若是多個(gè)物種占優(yōu)勢(shì)，則根據(jù)其優(yōu)勢(shì)度大小將物種名稱依次排列，物種間用“+”相連來命名該群落。植被調(diào)查時(shí)，在每塊樣地內(nèi)按對(duì)角線法設(shè)置3個(gè)樣方，面積為1 m×1 m。調(diào)查植物種類、蓋度、株叢數(shù)、高度、地上生物量、地下生物量等。同時(shí)用手持GPS測(cè)定樣地的坡向、海拔，用坡度儀測(cè)定樣地的坡度，訪問當(dāng)?shù)鼐用瘾@取退耕年限。

地上生物量測(cè)定采用收獲法。植物群落根系生物量采用土鉆法，土鉆為根系專用土鉆，鉆頭直徑10 cm，長(zhǎng)15 cm，與地上調(diào)查同步進(jìn)行，取至60 cm，每20 cm為1層，共取3層。

土壤水分測(cè)量采用土鉆法，取樣時(shí)，0～10 cm深度的土層每5 cm取樣1次，10～20 cm取樣1次，20～100 cm每20 cm取樣1次，共7層，2個(gè)重復(fù)。

土壤養(yǎng)分和顆粒分析取樣采集0～10、10～20 cm土層，3個(gè)重復(fù)，將3個(gè)重復(fù)的樣品充分混合后帶回實(shí)驗(yàn)室，土樣風(fēng)干后分別過1和0.25 mm篩孔。

2.2 室內(nèi)分析

有機(jī)質(zhì)測(cè)定方法用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測(cè)定，全氮用半微量開氏法測(cè)定，全磷用硫酸-高氯酸消煮-鉬銻抗比色法分析，硝態(tài)氮用氯化鉀浸提法。粒徑分析用英國(guó)馬爾文公司生產(chǎn)的MS2000激光粒度分析儀。

2.3 數(shù)據(jù)處理

通徑分析(Path Analysis，PA)就是應(yīng)用通徑系數(shù)分析法，在相關(guān)分析與回歸分析的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究因變量與自變量之間的數(shù)量關(guān)系，將相關(guān)系數(shù)分解為直接作用系數(shù)和間接作用系數(shù)，以揭示各因素對(duì)變量的相對(duì)重要性［15］，該方法現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各方面的研究中［16-17］。通徑分析在面對(duì)大量的環(huán)境因子和生物學(xué)指標(biāo)，分析環(huán)境因子之間的相互關(guān)聯(lián)，研究其與群落之間的關(guān)系方面是有力的工具［18］。

本研究中對(duì)環(huán)境因子中的定性數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼處理。坡位編碼以1表示下坡，2表示中坡，3表示上坡。坡向原始記錄以朝北為起點(diǎn)(即0°或360°)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的角度表示。數(shù)據(jù)處理時(shí)采取每45°為1個(gè)區(qū)間劃分等級(jí)制的方法，以數(shù)字表示各等級(jí)，1表示南偏西(180°～225°)，2 表示南偏東(135°～180°)，3表示西偏南(225°～270°)，4 表示東偏南(90°～135°)，5 表示西偏北(270°～315°)，6 表示東偏北(45°～90°)，7 表示北偏西(315°～360°)，8 表示北偏東(0～45°)。顯然，數(shù)字越大，表示越向陰坡。坡度與海拔以實(shí)際觀測(cè)值表示。

表1 樣地基本狀況Tab．1 Basic condition of the sampling sites

3 結(jié)果與分析

3.1 群落生物量

3.1.1 地上生物量 隨著恢復(fù)演替的進(jìn)行，鐵桿蒿和長(zhǎng)芒草群落的地上生物量均呈現(xiàn)有規(guī)律的變化，隨著退耕年限的增加而呈明顯的增加趨勢(shì)(圖1、2)。鐵桿蒿群落是該區(qū)退耕地植被演替初期的主要群落類型之一，隨著恢復(fù)年限的增加，地上生物量增加迅速，恢復(fù)12 a的群落地上生物量達(dá)到165.87 g/m2，20 a時(shí)的地上生物量為12 a時(shí)的181.44%，24 a時(shí)地上生物量略有下降，為 12 a時(shí)的142.92%，此后，繼續(xù)上升，28 a時(shí)的地上生物量達(dá)到12 a時(shí)的227.10%。對(duì)于長(zhǎng)芒草群落，退耕年限為14 a時(shí)地上生物量為53.67 g/m2，恢復(fù)20 a的地上生物量達(dá)到 130.42 g/m2，恢復(fù) 45 a增加到146.67 g/m2。長(zhǎng)芒草群落地上生物量平均值為119.51 g/m2，顯著低于鐵桿蒿群落的平均值284.54 g/m2，這種差異可能是由于2種群落組成優(yōu)勢(shì)種的生物學(xué)特性不同所導(dǎo)致。

圖1 鐵桿蒿群落生物量Fig．1 Biomass of Artemisia gmelinii communities

圖2 長(zhǎng)芒草群落生物量Fig．2 Biomass of Stipa bungeana communities

3.1.2 地下生物量 鐵桿蒿群落的地下生物量隨退耕年限的變化規(guī)律與地上生物量基本同步(圖1)，呈現(xiàn)非常相似的增加趨勢(shì)，且地上與地下生物量的比值為0.98，接近于1，即地上、地下生物量基本一致。對(duì)于長(zhǎng)芒草群落來說(圖2)，在恢復(fù)22 a之前，地下生物量隨著退耕年限的增加呈先降低后增加的波動(dòng)趨勢(shì)，且變化都不太大;恢復(fù)22 a后，地下生物量劇增，25 a時(shí)的地下生物量(145.29 g/m2)是14 a時(shí)的1.79倍;恢復(fù)33 a后，地下生物量又略有降低?？梢姡渑c地上生物量的變化規(guī)律不太一致。在恢復(fù)前期地下生物量遠(yuǎn)小于地上生物量，恢復(fù)25 a以后接近于地上生物量，這主要和長(zhǎng)芒草的生理生態(tài)學(xué)特征有關(guān)。從圖1和圖2可以看出，2種群落的地上生物量和地下生物量在恢復(fù)年限逐漸增加的過程中也出現(xiàn)了個(gè)別降低的現(xiàn)象，這可能與所選樣地的生長(zhǎng)環(huán)境差異較大有關(guān)。

3.2 土壤養(yǎng)分

圖3和4顯示，隨恢復(fù)年限的增加，2群落中有機(jī)質(zhì)和全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化趨勢(shì)非常相似，其中，鐵桿蒿群落在12～20 a隨恢復(fù)年限增加呈增加趨勢(shì)，20～28 a呈減小趨勢(shì);長(zhǎng)芒草群落在14～45 a隨恢復(fù)年限增加呈明顯增加趨勢(shì)，僅在20～22 a時(shí)保持相對(duì)穩(wěn)定，甚至22 a時(shí)略低于20 a。對(duì)于長(zhǎng)芒草群落，恢復(fù)14 a的土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.05 g/kg，恢復(fù)25 a時(shí)增加到9.65 g/kg，提高了91.1%，45 a時(shí)達(dá)到12.96 g/kg;相對(duì)的3個(gè)時(shí)間的全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.36、0.60和 0.89 g/kg。對(duì)于鐵桿蒿群落，恢復(fù)12 a土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.43 g/kg，恢復(fù)24 a時(shí)提高了65.7%(9.0 g/kg)，全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)也由0.40 g/kg提高到0.52 g/kg。2種群落的全磷和硝態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)也表現(xiàn)了總的增加趨勢(shì)，但與生物量的變化趨勢(shì)不太一致。長(zhǎng)芒草群落有機(jī)質(zhì)、全氮和硝態(tài)氮平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為9.2、0.61、3.48 g/kg，均高于鐵桿蒿群落(分別為7.89、0.5和1.03 g/kg)。反映出2種群落在養(yǎng)分的吸收、固定、消耗的進(jìn)程及生物量的積累等方面存在明顯差異。由于磷在土壤中主要以較穩(wěn)定的形態(tài)存在，不會(huì)因揮發(fā)而損耗，同時(shí)所選樣地均為天然恢復(fù)，不會(huì)施磷肥，而地上的植被卻在不斷地從土壤中吸收磷，因此理論上土壤中的磷應(yīng)處于不斷減少的狀態(tài)。然而本研究中鐵桿蒿群落的土壤中全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)卻有增加的趨勢(shì)，這可能是由于樣地本身的全磷水平不同或植被在恢復(fù)過程中起到了越來越好的水土保持作用導(dǎo)致恢復(fù)年限長(zhǎng)的樣地的土壤全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于恢復(fù)年限短的樣地的土壤全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

3.3 環(huán)境因子對(duì)地上生物量的影響

群落生物量是光、溫、水、熱及養(yǎng)分綜合影響的結(jié)果。立地條件如坡度、海拔、坡位、坡向等是群落能夠利用的光、溫、水、熱條件的決定性因素。土壤中的有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等元素是植物生長(zhǎng)必不可少的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。土壤密度、黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)決定著水、肥的有效性。為綜合揭示環(huán)境因子與群落地上生物量的關(guān)系，采用逐步回歸(Stepwise Regression Analysis)和通徑分析相結(jié)合的方法分別分析了坡度X1、海拔X2、坡位X3、坡向X4、恢復(fù)年限X5、有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)X6、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)X7、全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)X8、硝態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)X9、土壤密度X10、黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)X11和土壤水分含量X12這12個(gè)環(huán)境因子(X)與鐵桿蒿和長(zhǎng)芒草2個(gè)群落地上生物量(Y)的關(guān)系。

圖3 鐵桿蒿群落的土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)與恢復(fù)年限的關(guān)系Fig．3 Relationship between soil fertility and restoration stages of Artemisia gmelinii communities

圖4 長(zhǎng)芒草群落的土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)與恢復(fù)年限的關(guān)系Fig．4 Relationship between soil fertility and restoration stages of Stipa bungeana communities

3.3.1 鐵桿蒿群落 對(duì)鐵桿蒿群落地上生物量與環(huán)境因子進(jìn)行逐步回歸分析，得到

各環(huán)境因子對(duì)鐵桿蒿群落的影響大小情況可由通徑分析的結(jié)果(表2)看出:影響鐵桿蒿群落地上生物量的主要因子有坡度X1、海拔X2、坡位X3、坡向X4、有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)X6、土壤密度X10、黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)X11和土壤水分含量X12，其中有機(jī)質(zhì)、黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)和土壤水分含量的直接作用最大，是最主要的影響因子。有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的直接作用最大，且表現(xiàn)為正效應(yīng)，即鐵桿蒿群落的地上生物量與有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈正相關(guān)。土壤水分含量也表現(xiàn)了較大的正直接作用，生物量隨著土壤水分含量的增加呈增大的趨勢(shì)。土壤黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)表現(xiàn)為較大的負(fù)直接作用，其原因與土壤黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，土壤質(zhì)地黏重，不利于土壤與外界進(jìn)行氣體交換，進(jìn)而影響植物對(duì)養(yǎng)分的吸收利用等有關(guān)。各因素的間接作用較大，甚至超過直接作用，說明影響鐵桿蒿群落地上生物量的因素非常復(fù)雜，是各因素綜合作用的結(jié)果。

表2 鐵桿蒿地上生物量與環(huán)境因子的相互關(guān)系的通徑分析結(jié)果Tab．2 Results of PA analysis of the relationship between the aboveground biomass of Artemisia gmelinii communities and environment factors

3.3.2 長(zhǎng)芒草群落 對(duì)長(zhǎng)芒草群落地上生物量與環(huán)境因子進(jìn)行的逐步回歸，結(jié)果為

表明，影響長(zhǎng)芒草群落地上生物量的主要因子有海拔X2、坡位X3、恢復(fù)年限X5、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)X7、全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)X8、硝態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)X9等，這些因子可以對(duì)長(zhǎng)芒草群落的地上生物量做出很好的多元線形擬合(R=0.932 9，P=0.017 8)。通徑分析(表3)列出了各因素的直接通徑系數(shù)和間接通徑系數(shù)，進(jìn)一步說明了各因子對(duì)地上生物量的作用方向及大小(R2=0.870 25，Durbin-Watson統(tǒng)計(jì)量d=2.691 11，接近于2)。全氮、全磷和硝態(tài)氮對(duì)生物量表現(xiàn)為正影響，即生物量隨著土壤中全氮、全磷和硝態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增大。從它們的通徑系數(shù)可以看出，全氮、全磷是通過其自身直接作用影響地上生物量，硝態(tài)氮是通過全氮間接影響生物量的。海拔對(duì)生物量表現(xiàn)為負(fù)直接作用，并且通過全氮的間接作用較大，隨海拔升高，土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，生物量呈減小趨勢(shì)。此外坡位也表現(xiàn)了較大的正直接效應(yīng)，通過全氮的間接作用也較大?；謴?fù)年限雖然表現(xiàn)為負(fù)直接作用，但是由表3可以看到它主要通過對(duì)全氮的正間接作用來影響生物量的，即隨著恢復(fù)年限的增加，土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，生物量呈增加趨勢(shì)。通過表3的數(shù)據(jù)可以看出，各環(huán)境因子之間有著較大的間接作用，說明各環(huán)境因子通過相互之間的間接作用進(jìn)一步綜合影響地上生物量的變化。

4 結(jié)論

1)隨著退耕年限的增加，鐵桿蒿群落和長(zhǎng)芒草群落的地上生物量、地下生物量呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)。群落生物量的變化有其自身的原因，如群落的類型、組成種的生態(tài)學(xué)特性等，另外還與土壤養(yǎng)分等環(huán)境因子有關(guān)。鐵桿蒿群落和長(zhǎng)芒草群落的生物量變化與土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化趨勢(shì)基本一致，土壤養(yǎng)分對(duì)生物量的影響表現(xiàn)為隨著土壤有機(jī)質(zhì)和全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，群落生物量增大。

2)2種群落的土壤有機(jī)質(zhì)和全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)在植被恢復(fù)過程中都呈增加趨勢(shì)，且同群落生物量變化趨勢(shì)步調(diào)基本一致。全磷和硝態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)也表現(xiàn)了總的增加趨勢(shì)，但與生物量的變化趨勢(shì)不太一致。

表3 長(zhǎng)芒草地上生物量與環(huán)境因子的相互關(guān)系的通徑分析結(jié)果Tab．3 Results of PA analysis of the relationship between the aboveground biomass of Stipa bungeana communities and environment factors

3)對(duì)鐵桿蒿群落地上生物量影響較大的是有機(jī)質(zhì)、黏粒和土壤水分，其中有機(jī)質(zhì)和土壤水分表現(xiàn)為正效應(yīng)，即生物量隨有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和土壤水分含量的增加而增大;土壤黏粒表現(xiàn)為負(fù)效應(yīng)。海拔、坡位、年限和全氮對(duì)長(zhǎng)芒草群落地上生物量影響較大。

隨著退耕年限的增加，黃土丘陵區(qū)鐵桿蒿和長(zhǎng)芒草群落的地上、地下生物量，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、硝態(tài)氮、全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)均呈不同趨勢(shì)的增加，但在增加的過程中也會(huì)有降低的趨勢(shì)，同時(shí)對(duì)2群落類型來說，各指標(biāo)隨恢復(fù)年限的變化趨勢(shì)有差異。有機(jī)質(zhì)、黏粒和土壤水分是對(duì)鐵桿蒿群落地上生物量影響較大的環(huán)境因子。海拔、坡位、年限和全氮是對(duì)長(zhǎng)芒草群落地上生物量影響較大的環(huán)境因子。該研究可為植被恢復(fù)措施提供一定的指導(dǎo)作用。

后續(xù)有待對(duì)2群落的生物量和養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨恢復(fù)年限變化的差異及隨恢復(fù)年限增加而降低的原因進(jìn)行深入研究;同時(shí)需要對(duì)黃土丘陵區(qū)更多典型植被類型的群落進(jìn)行比較研究。

［1］王彥龍，馬玉壽，施建軍，等.黃河源區(qū)高寒草甸不同植被生物量及土壤養(yǎng)分狀況研究［J］.草地學(xué)報(bào)，2011，19(1):1-6

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Change of underground biomass and soil fertility with restoration stages of Artemisia gmelinii and Stipa bungeana in Loess Hilly Region

Zhang Ting1，Chen Yunming2，Wu Chunhua1

(1.Institute of Soil and Water Conservation，Chinese Academy of Sciences and Ministry of Water Resources;2.Institute of Soil and Water Conservation，Northwest A＆F University:712100，Yangling，Shaanxi，China)

This study aims to better understand the interaction between typical vegetation in different succession stages and soil of Loess Hilly Region and to supply evidences for the initiatives of vegetation restoration.Based on field investigation and laboratory experiments，statistical methods of Stepwise Regression Analysis and Path Analysis were employed in this study.We studied the change of aboveground biomass，underground biomass and soil fertility ofArtemisia gmeliniiandStipa bungeanain Loess Hilly Region with restoration stages and the relationship of aboveground biomass with environment factors.The results show that the aboveground and underground biomass of the two communities both increased with restoration stages，and so did their soil organic carbon，total nitrogen，total phosphorus and NO3-N.The change trend of soil organic carbon and total nitrogen was largely agreed with community biomass，but the change trend of total phosphorus，NO3-N was not very coherent with community biomass.The results of Stepwise Regression Analysis and Path Analysis suggest that factors affectingArtemisia gmeliniigreatly were contents of soil organic matter，water and clay.Among the three factors，the former two factors performed positive effect，and the later had negative effect.ForStipa bungeana，altitude，slope position，restoration stages and total nitrogen were major factors influencing its biomass.

community biomass;soil fertility efficiency;Stepwise Regression Analysis;Path Analysis;Loess Hilly Region

2011-04-07

2011-08-01

項(xiàng)目名稱:中國(guó)科學(xué)院百人計(jì)劃項(xiàng)目“黃土高原半干旱區(qū)群落水分平衡與調(diào)控機(jī)理”(kzcx2-yw-BR-02);陜西省科學(xué)院科技計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目“陜北黃土丘陵區(qū)植被恢復(fù)及動(dòng)植物多樣性保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)”(2008k-04)

張婷(1986—)，女，碩士研究生。主要研究方向:植被恢復(fù)。E-mail:ttzhang115@163.com

?責(zé)任作者簡(jiǎn)介:陳云明(1967—)，男，博士，研究員。主要研究方向:植被生態(tài)。E-mail:ymchen@ms.iswc.cn

(責(zé)任編輯:程 云)