荒漠结皮对土壤水分状况的影响

本研究针对鄂尔多斯沙地生物结皮进行调查 ,利用人工喷水模拟降雨分析结皮对土壤入渗性能的影响。研究表明 :生物结皮能显著地降低土壤水分的入渗速率。在去掉结皮时 ,表层下 5 cm处的土壤含水量在 1 0分钟时即开始显著增加 ,而有结皮时 ,此处的含水量则在 1 5分钟时才开始显著增加。利用圆盘入渗仪测定有结皮和无结皮条件下的土壤饱和导水率表明 :固定沙丘间地有生物结皮的土壤饱和导水率范围是 :2 9.1 0 - 82 .2 1 mm/ h;半固定沙丘有微弱结皮时饱和导水率为 1 43.5 4 - 2 30 .2 5 ;去掉结皮后土壤的饱和导水率可显著上升数倍 ,无结皮的流沙的饱和导水率最高。     

土壤水分对毛乌素沙地油蒿群落演替的影响

采用空间代替时间的方法,对毛乌素沙地三种不同演替阶段的油蒿(Artemisia ordosica)群落(半固定沙地油蒿群落、具生物结皮的油蒿群落、油蒿+本氏针茅群落)的群落特征及生物量、叶片气体交换过程、不同土层(0-10cm、10-20cm、20-40cm、40-60cm、60-80cm)土壤含水量、根系垂直分布等进行测定.结果表明:油蒿群落演替是油蒿与草本植物竞争、生物结皮发育、土壤发育以及土壤水分垂直变化等生物非生物因素综合作用的结果.随着油蒿群落演替的发展,群落物种数、草本层盖度和生物量、群落总盖度逐渐增加,而油蒿个体数、油蒿盖度、油蒿叶生物量以及生物土壤结皮盖度则先增加后减少,油蒿根系有向下分布的趋势,0-10cm土层逐渐以草本植物根系占优势.土壤水分是毛乌素沙地油蒿群落演替的主要驱动力,通过影响油蒿叶片气孔导度和净光合速率,以及根系垂直分布影响油蒿在群落中的竞争力.不同演替阶段油蒿群落土壤水分低值区不同,半固定沙地油蒿群落0-10cm和20-40cm土壤含水量最低,具生物结皮的油蒿群落10-20cm土壤含水量最低,而油蒿+本氏针茅群落60-80cm土壤含水量最低.     

黄土高原藓结皮覆盖土壤导水性能和水流特征

生物结皮具有特殊的水文物理性质,为探究其对土壤水分渗透性和水流特征的影响,以黄土高原风沙土和黄绵土上3种典型地表覆盖类型(裸地、藓结皮、藓结皮-草本植物混合)为对象,采用环刀法和染色示踪法对其导水性质与水流特征进行探究。结果表明:藓结皮对2种土壤类型0~5 cm土层土壤理化性质影响较大,与裸地相比土壤容重降低了9.85%~10.00%,土壤黏粒含量增加了1.01~1.29倍,表层有机质含量提高了2.73~3.02倍;藓结皮使0~5 cm土层土壤饱和导水率降低了61.32%~88.89%,而在5~10 cm土层饱和导水率则有明显上升。另外,由于草本植物的影响,藓结皮-草本植物0~5 cm土层与藓结皮土壤相比土壤饱和导水率提高了1.32~6.43倍;黄绵土藓结皮与藓结皮-草本植物的染色面积比均高于裸地,且水分下渗深度增加了10 cm,而风沙土藓结皮与风沙土裸地的染色面积比差异不明显。综上所述,藓结皮和藓结皮-草本植物的存在改变了表层土壤水分渗透性以及水流运动特征和水分下渗深度,影响着黄土高原土壤水分保持和生态恢复。     

毛乌素沙地生物结皮对土壤温度的影响

土壤温度对作物生长发育、土壤水盐运移、生物的数量与活性、土壤碳平衡等均有较大的影响。为了研究毛乌素沙地生物结皮区和裸沙区土壤温度的差异,于2010年9~11月在陕北毛乌素沙地东南缘神木县圪丑沟地区,选择晴朗天气进行定位观测试验。结果表明: ① 同一剖面深度,生物结皮样地土壤温度的日变化趋势同裸沙样地一致;且从6:00~21:00时每隔3 h,土壤垂直剖面的温度沿着“\” 型、 微“（”型、明显“（”型、“/” 型、微“）”型、“\”型进行周期性变化。② 生物结皮的覆盖极显著降低了地表的土壤温度（[WTBX]P[WTBZ]＜0.01）。③ 生物结皮样地和裸沙样地表层土壤温度变幅最大,随剖面深度的增加土壤温度变化趋缓。当气温和土壤含水量较低时,生物结皮对同一深度土壤温度变化幅度的影响更明显。从垂直剖面角度看,生物结皮降低了土壤温度及其变幅。④ 生物结皮提高了0~25 cm深度土壤温度对气温的敏感程度。表明土壤温度的变化是多因素作用的结果,前人仅根据生物结皮的颜色来判断其对土壤温度的影响是不够的。生物结皮对土壤温度造成影响的主要原因,可能是其改变了土壤表层结构及土壤水分状况。在今后相关研究中如水分蒸发、土壤化学性状的改变等,要特别注意生物结皮的温度效应对这些过程的影响,从而使分析更加客观深入。     

咸水滴灌下林带的盐结皮时空分布规律

通过对塔里木沙漠公路防护林带地表土壤的采样分析,研究了咸水滴灌条件下,土壤盐结皮的时空分布特征.厚度、电导率是盐结皮的主要特征参数,它们的时空变化可以表征盐结皮的分布.盐结皮的主要时空分布特征:①在水平方向上,电导率呈先增加后降低的变化趋势,厚度在距滴头40 cm处达最大,而在40 cm以外变化不明显;②在坡地上,滴头的上坡向盐结皮的厚度和电导率大于下坡向;③随着防护林种植年限的增长,盐结皮厚度逐渐增加,并最终保持在某一稳定厚度,而电导率则呈先增加后逐渐降低的趋势.     

云南干热河谷旱坡地两种覆盖措施对土壤水分的影响

针对干热区气候特点,设置了旱坡地地表盖沙和覆膜两土壤水分处理方武,2003～2005年连续测定其土壤水分变化情况.在地面覆盖物作用下,耕作层40 cm以上土壤水分随降雨量和蒸发强度变化而变化,土层40 cm下土壤水分较稳定;土壤原本含水量的高低影响土壤水分的变化程度.盖膜、盖沙措施使土壤水分只在土壤表层40 cm内有不同程度增加.总体来说,盖膜增加最多,比CK多5%;其次是盖沙,比CK多2.612%.深层土壤水分总体趋势是随土壤深度增加而增加,增加幅度随深度增加不断减少.     

黄土地表生物结皮对土壤贮水性能及水分入渗特征的影响

采用双环法对山西省偏关县3种结皮覆盖下(苔藓藻结皮、藻结皮和薄层藻结皮)土壤的贮水性能和渗透特征进行了对比研究.结果表明:不同结皮覆盖下土壤的贮水能力受结皮厚度和孔隙度状况的影响较大,0～10 cm土层饱和贮水量为502.69～525.80 t/hm2 ,滞留贮水量为169.71～198.29 t/hm2;初渗速率的变化范围为5. 19～11.10 mm/min,无结皮最高,苔藓藻结皮最低;稳渗速率变化范围为1.6 7～2.67 mm/min.采用的3种入渗模型(Kostiakov模型、Horton模型和Ph ilip模型)中Horton模型的拟合值更接近于实测值, 决定系数R2在0.98～0.99,更适用于描述本研究区具有生物结皮土壤的入渗特征.     

生物结皮发育对地表蒸发过程影响机理研究

生物结皮的形成与发育显著改变了土壤地表特征及下伏土壤性质,对地表蒸发过程产生深远影响.但目前已有研究对生物结皮存地表蒸发过程中的作用仍存在很大争议.文中通过覆盖结皮和模拟降水的方法对土壤蒸发过程进行研究,以期初步揭示生物结皮发育影响地表蒸发过程的机理.结果表明:生物结皮主要通过结皮层对降水的截留和阻碍扩散作用及对下伏土...     

季节性冻融期覆砂对太谷农田土壤含水率时空变化的影响

研究了冻融期砂层覆盖对剖面土壤含水率的影响。野外试验于2016年11月—2017年3月在山西省太谷均衡实验站进行，主要监测3种地表处理剖面0~100 cm土壤含水率，各处理分别为无覆盖（LD）、0.5~1.5 mm粒径（XS）和1.5~2.0 mm粒径砂层覆盖（CS）。结果表明：冻融期砂层覆盖及土壤水分冻融使得XS和CS处理土壤剖面出现两个水分高值区，即近地表（15.40%~21.79%）和剖面20~40 cm间（15.99%~19.94%）；砂层覆盖对近地表有储水效果，储水效果随土壤深度增加而逐渐减小。覆砂处理对地表处储水效果最佳，平均土壤含水量较LD处理高8.45%~10.94%。覆砂对剖面0~40 cm有明显的储水效果，平均土壤含水率较LD处理高1.56%~1.62%。 40 cm以下3种处理土壤含水率相差较小，平均土壤含水率差值为0.09%~0.40%；砂层覆盖储水效果还与砂层粒径有关，XS处理0~5 cm储水效果优于CS处理，其土壤含水率高于CS处理0.57%~2.39%；地表砂层覆盖可以平抑地表土壤含水率变化，覆砂处理地表土壤含水率变幅较LD处理低约4.42%。     

铜川市耀州区苹果林土壤水分状况研究

测定铜川市耀州区果地、果地～黄姜地和麦地不同类型土壤剖面含水量,研究其0～600 cm之间土壤含水量的变化情况.结果表明,耀州区正常降雨年份果地土层含水量从地表到地下呈现由低到高的变化,200～400 cm范围内出现了发育较弱的轻度干层;果地～黄姜地500 cm以上土壤水分得到了恢复,干层消失;500 cm以下土壤水分得到了补偿,但没有完全恢复.麦地100 cm以下土壤含水量没有明显变化,土层含水量正常.可见,轮作可以使土壤水分在一定范围内得到恢复.最后提出了土壤水分恢复的四点措施.     

不同沙丘部位和不同结皮类型对土壤种子库的影响

采用萌发法对古尔班通古特沙漠沙垄不同部位生物结皮类型的种子库进行研究,发现不同沙丘部位和结皮类型种子分布特征有一定的规律性:藻类结皮的种子数量、丰富度和多样性均显著高于地衣和苔藓结皮。生物结皮从藻类到地衣和苔藓的演替,有降低种子数量和种子多样性的现象。在不同沙丘部位,沙丘顶部流沙的种子数量和多样性较低,与丘顶流沙相比沙丘底部的藻类结皮显示出较高的丰富度和多样性,但沙丘底部的地衣和苔藓结皮与丘顶流沙相比未表现出明显的差异。背风坡中部的藻类结皮种子多样性较高,显著高于迎风坡中部的藻类结皮。     

3种保水措施影响下的风沙土水盐及地温特征

对塔克拉玛干沙漠腹地不同保水措施(覆膜、覆沙、喷施Guilspare)和裸地(对照)土壤水分、盐分分布及耕作层温度的变化特征进行了分析.结果表明:夏季采取保水措施能够抑制土壤蒸发,提高土壤的蓄水保墒能力.同时,还能起到抑制土壤盐分表聚的作用,明显地改变了风沙土水盐空间分布,降低表层盐分被淋溶至林木根系层的概率.保水措施...     

土壤吸附作用对土壤水分有效性的影响

围绕土壤结皮生物是否可以对夜间土壤吸附水输入产生响应展开研究。假定-1.5 MPa作为土壤水分有效性的临界值,通过观测降水后清晨和午后0~3 cm土壤含水量,分析土壤水分的有效性和空间异质性;并利用连续记录气象数据,建立表层土壤含水量与水汽压饱和差数量关系。结果表明:土壤吸附作用提高了土壤水分对土壤结皮生物的有效性,并延长了土壤结皮生物对降水脉冲的响应时段。在古尔班通古特沙漠东南部的不同部位,凝结吸附作用对沙面水分条件影响很大(特别是干旱季节),水分条件由好到坏依次为:沙垄西坡面、沙垄垄顶、沙垄东坡面和垄间低地。     

准噶尔盆地南缘梭梭群落春季融雪期的土壤呼吸动态

积雪对温带中高纬度地区早春土壤温度和水分具有调控作用,并对土壤呼吸具有重要影响。利用箱式法观测2012年早春积雪融化阶段古尔班通古特沙漠南缘典型温带荒漠梭梭群落内土壤呼吸的动态变化。结果表明：春季融雪期梭梭群落土壤呼吸变异极大,变化范围为0.2~1.2 μmol•m-²•s^-1,日平均土壤呼吸速率变化呈先增后减趋势,但土壤最大呼吸速率随土壤含水量的减少而减少。融雪期灌丛内外土壤呼吸变化规律相同,梭梭灌丛内土壤呼吸速率显著高于灌丛外。融雪期土壤含水量与最大土壤呼吸具有显著的相关关系,但在日尺度上土壤温度与土壤呼吸具有显著的相关关系。研究表明：积雪融化对土壤呼吸具有显著的激发效应,早春积雪变化对土壤呼吸速率将产生重要影响。     

青海湖芨芨草干草原植被退化对土壤温湿特征的影响

芨芨草(Achnatherum splendens）干草原目前退化严重,但对土壤温湿特征的驱动机理仍不清楚。利用2011年连续观测资料分析环青海湖区域的芨芨草干草原原生植被和典型退化区域的0 cm、5 cm、10 cm、20 cm、40 cm和80 cm土壤温度和5 cm、10 cm、20 cm、40 cm和80 cm土壤容积含水量。结果表明:植被退化直接导致0 cm和5 cm表层土壤温度日极大值显著升高了39.04%和13.91%,温度日极小值显著降低,温度日较差升高;而10 cm以下温度日特征无显著响应。原生植被区0 cm逐日土壤温度在植物生长季（5-9月）极显著降低,非生长季5 cm和10 cm则略高。芨芨草植被改变了土壤年均温度垂向扩散特征。植被退化间接导致土壤5 cm土壤容积含水量升高了35.20%,10 cm无差别,20 cm以下显著降低,同时降低了系统土壤含水量的时间稳定性。特征聚类分析结果表明,芨芨草干草原土壤温湿特征对植被退化的综合响应主要表现在7-8月。     

不同生长年限敖汉苜蓿草地土壤呼吸研究

使用便携式土壤呼吸测定仪测定农牧交错带1年、2年和4年生敖汉苜蓿人工草地的土壤呼吸,并同步测定0～5 cm土层的温度和含水量.结果表明:敖汉苜蓿草地土壤呼吸的日最高值出现在14:00-18:oo,夜间最高值出现在4:00-6:00,全天最低值出现在10:00左右;不同生长年限敖汉苜蓿草地的土壤呼吸速率,总体变化趋势是4年生>2年生>1年生;土壤呼吸与土层温度呈显著的指数增长关系,且相关性高于土壤呼吸速率与土壤含水量的相关性;5 cm土层的地温和土壤含水量较土壤温度或空气湿度能更好地解释土壤呼吸的变化.     

古尔班通古特沙漠边缘春秋季沙丘水分状况初步研究

古尔班通古特沙漠边缘植被破坏严重,沙丘活化明显,是新疆干旱区植被恢复的重点地区之一,当地降水稀少,其沙丘的水分状况便成为植被生存和恢复过程的关键条件,为掌握古尔班通古特沙漠边缘流动沙丘和固定沙丘不同部位的水分状况,从2003年3月到10月植物生长期内利用中子仪进行连续监测的结果表明:沙丘含水量月变化与月降水量分布相一致;流动沙丘0-30cm的含水量低于固定沙丘,而其它各层都高于固定沙丘;流动沙丘含水量从上部到下部依次升高,而固定沙丘则并无此规律;流动沙丘中部和下部稳定湿沙层处在距沙丘表面60cm以下,且厚度超过100cm,固定沙丘稳定湿沙层只存在于沙丘中部距沙丘表面60~150cm深度范围内,其厚度不超过100cm。     

不同干扰条件下荒漠区土壤种子库

在内蒙古阿拉善荒漠区选择开垦、轮牧、过牧和禁牧4种不同干扰条件的样区,于2005年4月(春)、7月(夏)和10月(秋)分别对土壤种子库取样,并在实验室条件下进行发芽试验,得出如下结果:(1)4种不同干扰区在春、夏、秋三个季节土壤种子库可萌发种子平均数量分别为,开垦干扰:688粒/m2;轮牧干扰:1328粒/m2;过牧干扰:1488粒/m2;禁牧干扰:944粒/m2;(2)开垦区与禁牧区在4月份(春)、7月份(夏)、10月份(秋)土壤种子库可萌发种子数量呈连续上升趋势,而轮牧区与过牧区则呈先上升后下降趋势;(3)4种不同干扰条件下,开垦区、过牧区和禁牧区在不同深度土层中水分含量均无显著差异;而轮牧区0-5cm与其它三个土层中水分含量出现显著差异,而且0-5cm土壤层的水分含量与种子的萌发数量呈显著正相关。     

Precipitation and soil particle size co-determine spatial distribution of biological soil crusts in the Gurbantunggut Desert,China

Biological soil crusts(BSCs) are bio-sedimentary associations that play crucial ecological roles in arid and semi-arid regions. In the Gurbantunggut Desert of China, more than 27% of the land surface is characterized by a predominant cover of lichen-dominated BSCs that contribute to the stability of the desert. However, little is known about the major factors that limit the spatial distribution of BSCs at a macro scale. In this study, the cover of BSCs was investigated along a precipitation gradient from the margins to the center of the Gurbantunggut Desert. Environmental variables including precipitation, soil particle size, soil p H, electrical conductivity, soil organic carbon, total salt, total nitrogen, total phosphorus and total potassium were analyzed at a macro scale to determine their association with differing assemblages of BSCs(cyanobacteria crusts, lichen crusts and moss crusts) using constrained linear ordination redundancy analysis(RDA). A model of BSCs distribution correlated with environmental variables that dominated the first two axes of the RDA was constructed to clearly demonstrate the succession stages of BSCs. The study determined that soil particle size(represented by coarse sand content) and precipitation are the most significant drivers influencing the spatial distribution of BSCs at a macro scale in the Gurbantunggut Desert. The cover of lichen and moss crusts increased with increasing precipitation, while the cover of cyanobacteria crusts decreased with increasing precipitation. The cover of lichen and moss crusts was negatively associated with coarse sand content, whereas the cover of cyanobacteria crusts was positively correlated with coarse sand content. These findings highlight the need for both the availability of soil moisture and a relatively stable of soil matrix, not only for the growth of BSCs but more importantly, for the regeneration and rehabilitation of disturbed BSC communities in arid and semi-arid lands. Thereby, this study will provide a theory basis to effectively increase soil stability in desert regions.     

短期增温下青藏高原多年冻土区植物生长季土壤水分的动态变化

以青藏高原腹地典型高寒草甸植被类型为研究对象,采用红外灯加热的方法模拟全球增温,并利用水分探头,于2012年植物生长季（5—9月）获取0~100 cm不同土层深度土壤水分含量数据,并分析其对增温的响应。结果表明：① 短期增温对高寒草甸土壤水分含量有提高作用,但增幅并不显著（P>0.05）,平均提高2.85%。② 土壤水分含量随土层深度的增加呈现先减少后增加的趋势,在10~20 cm土层深度处降为最低值13.8%,在60~100 cm土层深度附近达到了20.57%的最高值;对照组5个月10~20 cm土层深度的土壤水分含量显著低于其他土层,而增温组0~20 cm土层深度的土壤含水量显著低于其他土层深度,表明增温对表层（0~10 cm）的土壤含水量影响较大,对深层土壤含水量的影响则较小,而且短期增温不会对土壤水分的垂直分布趋势产生影响。③ 土壤水分含量随时间的变化,在5—8月呈上升趋势,表明在青藏高原北麓河地区植物生长季,8月是其土壤水分含量最充足的月份,到了9月土壤中含水量开始降低,但5个土层深度降幅均不明显;增温组土壤水分含量随时间的变化趋势与对照组基本一致。