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国家实施大规模退耕还林还草工程之后,黄土塬区的植被发生了巨大变化,植被覆盖度明显提高,植被枯枝落叶、根系等使土壤性质发生了变化。植被对沟头土壤性质的改良,有效增强了沟头土壤抗蚀性,减缓了沟头前进,而关于典型植被群落对黄土塬沟头土壤性质的影响研究鲜见报道。因此,本研究以黄土塬沟头典型植被群落为研究对象,对甘肃省庆阳市董志塬南小河沟流域一级支沟沟头展开调查,选择沟头典型植被群落长芒草(Stipa bungeana)群落、冰草(Agropyron cristatum)群落、达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)群落、猪毛蒿(Artemisia scoparia)群落、茭蒿(Artemisia atrovirens)群落、白羊草(Bothriochloa ischaemum)群落、紫花苜蓿(Medicago sativa)群落、紫花苜蓿+猪毛蒿群落,调查沟头植被群落特征和070 cm土层植被根系特征,并以农地沟头为对照,研究典型植被群落沟头070 cm土层土壤性质。探究沟头典型植被群落特征及土壤性质的差异,分析植被群落特征与土壤特征之间的关系,深化黄土塬区植被恢复对该区水土流失影响的认识,为塬区植被与生态环境建设提供科学依据。主要结论如下:(1)南小河沟流域一级支沟沟头的21个调查样地里共出现草本植物42种,分属于13科,66.67%的种属于禾本科(Gramineae)、菊科(Asteraceae)、豆科(Leguminosae),三科植物在该地生态系统中占重要地位。沟头典型植被群落的Patrick丰富度指数为618,Simpson指数0.150.33,Simpson优势度指数为5.3316.00,Pielou均匀度指数为0.750.89。(2)沟头典型群落根系平均直径为0.550.80 mm,根系生物量为2.53×1032.15×104 g/m3,根体积为8.44×10-65.93×10-55 m3。冰草群落根系生物量和根体积值最大,猪毛蒿群落最小。根系比根长为15.8462.07 m/g,群落间没有显著差异(P>0.05),达乌里胡枝子群落和白羊草群落具有较大比根长。根系比表面积为0.030.09 m2/g,紫花苜蓿群落根系比表面积要显著大于其他群落(P<0.05)。根长密度为7.77×1043.44×105m/m3,根表面积密度为133.10588.64 m2/m3,白羊草群落、长芒草群落、冰草群落根长密度较高。(3)在070 cm土层垂直剖面上,长芒草群落、白羊草群落、猪毛蒿群落、紫花苜蓿+猪毛蒿群落根系平均直径随土层变化差异不显著(P>0.05);冰草群落、达乌里胡枝子群落、紫花苜蓿群落和茭蒿群落根系平均直径随土层加深基本呈减小趋势。所有群落中超过41.70%的根系生物量聚集在0-10 cm表层土壤中。沟头各典型植被群落根体积随土壤深度增加逐渐减小。茭蒿群落表层土壤(即0-10 cm)根系比根长显著小于其他土层(10-70 cm)(P<0.05),其他群落比根长随土层变化不显著(P>0.05)。冰草群落、达乌里胡枝子群落和茭蒿群落表层土壤(即0-10 cm)根系比表面积显著小于其他土层(10-70 cm)(P<0.05),其他群落比表面积随土层变化不显著(P>0.05)。所有群落表层土壤(即0-10 cm)根系根长密度显著大于其余土层(即10-70 cm)(P<0.05),根长密度随土壤深度增加呈减小趋势。沟头各典型植被群落根表面积密度随土壤深度增加呈减小趋势。(4)沟头各典型植被群落土壤含水量为10.12%19.16%,猪毛蒿群落土壤含水量较农地增加12.90%,其他群落较农地减少0.81%40.39%。在土壤的垂直分布上,长芒草群落、猪毛蒿群落、白羊草群落、紫花苜蓿+猪毛蒿群落沟头土壤含水量随着土层加深呈现先减小再增大的趋势,冰草群落、达乌里胡枝子群落和茭蒿群落土壤含水量随土层加深呈现增大趋势,紫花苜蓿群落土壤含水量随土层加深呈现减小趋势。沟头典型植被群落土壤容重为1.181.52g/cm3,紫花苜蓿+猪毛蒿群落沟头土壤容重较农地增加7.77%,其他群落较农地减小0.37%15.87%。在垂直分布上,冰草群落、茭蒿群落沟头土壤容重随土层加深而增大,长芒草群落各土层间土壤容重并没有显著差异(P>0.05),达乌里胡枝子群落、白羊草群落、紫花苜蓿群落、紫花苜蓿+猪毛蒿群落土壤容重呈现先增大再减小趋势,猪毛蒿群落的土壤容重呈现先减小再增大趋势。沟头典型植被群落样地土壤总孔隙度为35.55%60.38%,土壤有机质含量为0.75%1.53%。(5)沟头典型植被群落水稳性团聚体含量为24.51%44.85%,团聚体平均重量直径为0.361.06 mm,团聚体几何平均直径为0.190.38 mm,土壤团聚体分形维数为2.732.90。农地沟头的水稳性团聚体含量为23.48%,平均重量直径为0.33 mm,几何平均直径为0.19 mm,均显著小于植被沟头(P<0.05),农地的土壤团聚体分形维数为2.91,显著大于植被沟头(P<0.05)。沟头典型植被群落水稳性团聚体含量、平均质量直径、几何平均直径随土层加深显著减小(P<0.05)。沟头典型植被群落团聚体分形维数随土层加深显著增大(P<0.05)。(6)沟头土壤性质对植被群落多样性特征的响应关系为:土壤含水量与Patrick丰富度呈极显著正相关关系(P<0.01);土壤总孔隙度与Patrick丰富度呈极显著正相关关系(P<0.01),与Shannon-Wiener指数显著正相关关系(P<0.05);土壤容重、土壤有机质含量和土壤团聚体特征与植被多样性指标无显著相关性(P>0.05)。沟头土壤物理性质对根系特征的响应关系为:土壤含水量、土壤有机质含量、土壤水稳性团聚体含量、平均重量直径、几何平均直径、团聚体分形维数与根系生物量、根表面积密度呈极显著相关关系(P<0.01),以上指标除土壤含水量外均与根长密度呈极显著相关关系(P<0.01)。土壤含水量、土壤水稳性团聚体含量、平均重量直径、团聚体分形维数与根体积呈显著相关关系(P<0.05),土壤含水量与根长密度呈显著相关关系(P<0.05),土壤有机质含量与根系平均直径呈显著相关关系(P<0.05),土壤容重和总孔隙度与植被根系指标无显著相关性(P>0.05)。